基于DSP的高速列車測振儀

　　2系統(tǒng)實現(xiàn)

　　2.1系統(tǒng)硬件

　　在列車測振儀的數(shù)據(jù)采集過程中，不可避免地會有電氣化鐵路高壓電力線、動車大功率脈沖電壓和脈動電流對有用信號造成干擾。為了最大程度地抑制或消除混疊現(xiàn)象對動態(tài)測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的影響，需要設置抗混疊濾波器。常用的模擬低通濾波器有3種：

　　(1)巴特沃思濾波器：通帶平坦，相位特性最好；7階以上的截止特性和阻帶衰減率滿足本系統(tǒng)抗混疊濾波器要求。

　　(2)切比雪夫濾波器：過渡帶陡，但通帶內(nèi)有一定偏差，且相位特性差。

　　(3)濾波器：通帶邊緣過渡帶最陡，但相位特性也最差。

　　故本系統(tǒng)選用MAX7480作為抗混疊濾波器。MAX7480是低功耗8階巴特沃思低通濾波器，中心頻率1 Hz～2 kHz，單+5 V供電，工作電流2.9 mA。

　　根據(jù)通道數(shù)及精度、輸入量程、轉(zhuǎn)換速率、功耗、工作電壓等指標我們選擇了ADS8381，18位500k逐次逼近(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其高動態(tài)范圍改善了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效能。ADS8381在前8位輸人范圍內(nèi)的非線性小于+／-9.5×10-6，在頻率為500 kHz時功耗為100 mW。ADS8381使用一個單獨+5 V電源，溫度范圍為：-40℃到+85℃。

　　TMS320F2812 DSP芯片為數(shù)據(jù)采集的核心，主頻150 MHz，可解決數(shù)據(jù)流量大、實時性高等問題。它一方面控制多種信號的采集、緩存以及處理，另一方面負責系統(tǒng)與PDA或PC之間的通信。數(shù)據(jù)采集器硬件電路主要包括：DSP最小系統(tǒng)、外擴存儲器的接口、SCI串口通信。其系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

　　2.2數(shù)據(jù)傳輸

　　列車測振儀借助藍牙通信相連進行無線連接。藍牙通信具有連線簡單，無須電平轉(zhuǎn)換；可組網(wǎng)，多機共享；傳輸速率高接口廣泛，和多數(shù)手持設備／筆記本電腦連接方便等特點。藍牙采用跳頻機制進行數(shù)據(jù)傳送，故能極大提高數(shù)據(jù)傳送的抗干擾性能。由表1，系統(tǒng)需要的理論帶寬為163.84 kbps。本設備無線傳輸速率可達400 kbps以上，充分保證了系統(tǒng)性能。視距傳輸可達100 m，完全能夠勝任大部分測試場合。

　　2.3系統(tǒng)軟件

　　根據(jù)總體方案設計，振列車測振儀軟件設計主要包括DSP數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序設計、Notebook人機界面程序設計兩大部分。DSP采集加速度／位移信號，通過藍牙傳送到Notebook；Notebook接收、存儲所有傳送的數(shù)據(jù)，同時繪制變化曲線。根據(jù)上述要求我們設計的列車測振儀實物如圖3所示。

　　DSP數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)的功能如下：

　　(1)通過ADC模塊采集傳感器數(shù)據(jù)；

　　(2)將采集數(shù)據(jù)進行打包；

　　(3)查詢藍牙模塊狀態(tài)和寫數(shù)據(jù)。