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2021年6月7日

DSP原理及电机调速实验系统,电机学实验室

SBRF-1DSP原理及电机调速实验系统

 

一、概述

DSP原理及电机调速实验系统是针对高校《DSP 原理》、《电机控制》、《传动控制》等专业而开发的一款高性能 DSP 原理及电机调速实验系统。整个系统包括硬件和软件两部分,硬件包括 TMS320F2812 或者TMS320F28335 CPU 部分、外围电路、功率驱动部分(智能IPM 模块)及各种保护电路部分。面板有各类外围线路如按键、温度传感器、以太网、转速显示等,控制板安装在实验箱箱内,软件部分包括DSP 软件和PC 机软件。整个系统可在联机下运行,在 PC 机上实现电机的转速设定;正、反转控制等参数的设定,各种波形的存贮采集和实时采集以及采样时间的设定等功能。该系统支持 1024 光码盘导轨、无刷电机电机、直流电机、步进电机,配备DSP 仿真器,可进行二次开发实验。

二、特点

1)采用 DSP 开发板+电机驱动板+DSP 外扩网口模块+DSP 外扩 GPIO 功能运用模块+液晶触控显示的组合操作平台,方便用户实现电机控制的一体化开发系统;

2DSP 端采用自主研发的 28335 实用板开发板,以现今主流 TMS320F28335 为核心,采用六层核心板+底板的形式;

3BLDC 电机平台采用三相全桥隔离控制,精确的 PID 算法,保证电机精确运转;

4)直流电机驱动板控制信号使用灌电流驱动方式,支持绝大多数单片机直接驱动;

542 步进电机驱动器具有高稳定性、可靠性和抗干扰性的经济型步进电机驱动器,适用于各种工业控制环境,具有自动半流,低压关断、过流保护和过热停车功能;

6)板载硬件资源丰富,外扩功能强大,可满足各类项目实验;

77.0 寸触控显示,采用工业类级别,满足恶劣的工作环境,友好的人机界面方便您更好的操作;

8W5300 模块支持软、硬件混合 TCP/IP 协议: TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE,

Ethernet;支持 8 个独立的端口(sockets)同时连接;网络数据传输,速率可达到 80Mbps;支持 ADSL 连接 (支持 PPPOE 协议,带 PAP/CHAP 验证)

9GPIO 扩展功能模块包括 3x4 矩阵键盘、12864LCD 接口、4 8 位数码管、温湿度传感器、红外信号输入接口、8 LED、直流小电机及步进小电机;

10)采用分拆独立的模块化设计理念,既可独立演示,又可整体工作;

11)对于电机控制有独特设计的电机控制口;

12)详细的用户手册,让您轻松入门掌握;

13)注重EMI 设计,稳定高效,包括外扩和所有外设资源;

14)主流的 F28335 平台,是电机控制领域和电力检测领域的首选;

15)丰富的实验例程,可满足各种教学实验,尤其电机控制领域,方便用户对其进行移植。

三、系统配置

 

序号

项目

要求

 

1

主处理器

TMS320F28335(开发板形式)

 

D S P

2

485 接口

一路 485 接口

 

3

 

RS232 异步串口

一路 RS232 接口跳选,可以与上位机进行串行通信,RS232 电平

4

CAN

用于 CAN 总线组网

5

PWM 接口

12 路 PWM(包含 6 路增强型 PWM)

6

ADC 输入接口

16 路 AD 输入接口,反馈电机的状态

7

音频接口

Audio 接口,提供录音、播音功能

 

8

 

捕捉接口

6 路 CAP 捕捉口(和正交编码脉冲引脚共用)

9

DSP 外扩接口

20 位地址线和 16 位数据线及其他

10

SD 卡接口

用户自配 SD 卡

11

开关电源

+5V,5A

 

 

 

 

 

B L D C

 

12

 

三相无刷电机接口

可以与 12V—36V 电机相连,额定电流不

超过 4A

 

13

 

电机类型

有位置传感器和无位置传感器的无刷电机相连

 

14

26 针接口,包括 PWM 脉冲

输入接口,AD 接口

可以与DSP-F28335A/B、

DSP-F28335 basic 相连,PWM 输入

15

BLDC_HALL 接口

位置传感器电机的霍尔传感器输出

 

16

 

CAP_BEMF 接口

与控制端 CAP 相连,无位置传感器电机反电动势输出端

 

17

 

CAP_HALL 接口

与控制端 CAP 相连,有位置传感器的电机霍尔输出端

18

电机电源输入接口

24V 直流母线电压的输入端

 

直流电机端

 

19

 

两相直流电机接口 x2

可以与 7V-24v 电机相连,额定电流不超

过 3A,防接反

20

电机类型

两相直流电机

 

21

10 针接口,包括 3.3v-5.0V 控制信号,5V 电源

控制信号可由任意单片机相连,信号输入范围 3.3V-5.0V

22

电机电源输入接口

24v 直流电源输入端

 

42

步进电机端

 

23

 

两相步进电机接口

驱动 35、39、42、574、6、8 线两相混合式步进电机,其细分数有 4 种,最大

16 细分

24

电机类型

42 型 4 线两相混合式步进电机

 

25

6 针接口,包括控制信号,

电源

 

由单片机给出 5V 脉冲信号

26

电机电源输入接口

24V 直流电源输入端

显示端

27

 

液晶显示屏

工业级 7.0LCD 串口屏,800*480 分辨率,5V 供电,带触摸

28

核心处理器

CORTEX-M3 内核+高速 FPGA

29

通讯接口

RS232 电平

30

上位机软件

VisualTFT

 

 

 

 

DSP 外

扩模块

31

W5300 网口模块

支持软、硬件混合 TCP/IP 协议:TCP, UDP,ICMP,IGMP,IPv4,ARP,PPPOE,

Ethernet;支持 8 个独立的端口

(sockets)同时连接;网络数据传输, 速率可达到 80Mbps;支持 ADSL 连接PPPOE 协议,带 PAP/CHAP 验证

32

GPIO 扩展运用模块

包括 3*4 矩阵键盘、12864LCD 接口、4 段 8 位数码管、温湿度传感器、红外信号输入接口、8 路 LED、直流小电机及

步进小电机

四、DSP 核心系统板参数

1.DSP 核心板参数

1)处理器:TMS320F28335,时钟频率 150MHz

2)低功耗设计,核心电压 1.9VI/0 口电压 3.3V

3)片内:RAM 34K×16 位,Flash 256K×16 位。

4)外扩:RAM 256K×16 位,Flash 512K×16 位。

5)兼容+3.3V +5V 电源接口。

6)最小系统版,2*80 引脚接口,便于二次开发。

7)多接口设计,适用于电机控制,电力设备控制及工业控制等。

818 PWM6 HRPWM(高精度),2 通道 QEP6 通道 CAP,

916 通道 12 ADC3 通道 SCI2 通道 MCBSP2 通道 CAN

101 通道SPI,1 通道 I2C

2.系统底板平台

1JTAG 接口:DSP 仿真器连接接口,可进行在线仿真和烧写程序。

2SCI 接口:1 232 接口,1 485 接口,可以与上位机进行串行通信。

3PWM 接口:18PWM(其中 6 路高精度 HPWM),方便电机控制。

4CAP 接口:4 CAP 捕捉口(和 6 路正交编码脉冲引脚公用)。

5CAN1 CAN2.0 接口,用于 CAN 总线组网。

6ADC 输入接口:16 AD 输入接口,12 位精度,输入电压范围:0-3V

7)音频接口:3 Aduio 接口,提供录音、播音功能

8)电机控制接口:两组电机控制接口,每组可以控制一台 3 相电机。

9DSP 外扩接口:20 位地址线和 16 位数据线及其他。

10)一个X1226 实时时钟和 2KB I2C EEPROM

11)手动复位按钮,方便用户复位操作

12SD 卡槽:可以外挂移动SD

3.无刷电机驱动板参数

1)直流母线电压+12~36V

2)电机额定电流不超过 4A

3)电机霍尔传感器的供电电压+5V

4)过压过流指示

4.直流电机驱动板参数

1)支持电机电压 7-24V,防反接

2)双路电机接口,每路最大负载电流 3A,每路有独立的 3A 过流保护

3)与 L298N 电机驱动芯片控制信号同逻辑,每路都支持三线控制使能、正反转及制动

4)使能信号可外接 PWM,正反转控制信号可串联限位开关

5)控制信号使用灌电流驱动方式,支持绝大多数单片机直接驱动

6)使用光耦对全部控制信号进行隔离

5.步进电机驱动板

1TB6560 驱动器采用直流电源供电,供电电压范围为 8V DC35V DC,建议使用 24V DC 供电, 推荐使用 24V/5A 开关电源进行供电

2TB6560 驱动器采用差分式接口电路可适用于差分信号,单端共阴及共阳等接口,通过高速光耦进行隔离,允许接收长线驱动器,集电极开路和 PNP 输出电路的信号

3)驱动器主要用于驱动 35 39 4257 4 6 8 线两相混合式步进电机,其细分数有

4 种,最大 16 细分

4)其驱动电流范围为 0.3A3A,输出电流共有 14 档,电流的分辨率约为 0.2A 具有自动半流,低压关断、过流保护和过热停车功能转速指示

五、测量仪器

1四个模拟通道,带宽 200MHz

2存储深度 14Mpts,波形捕获率 400000 /

3最小垂直档位:500μv/div,方便查看小信号

4支持分段存储功能,只捕获感兴趣的信号,最大不低于 75000 段,并显示每段之间的时间信息,方便分析异常波形出现的概率情况

5★FFT 运算点数可达 1Mpts

636 种以上自动测量参数,支持测量统计、Gating 测量、Math 测量、History 测量和 Ref 测量7)标配总线触发/解码功能,支持的协议包括 IICSPIUART/RS232LINCAN

8支持USB 无线模块(WIFI,实现无线连接(需现场演示)

9内嵌Web Server,无需安装驱动软件和上位机软件,通过浏览器即可对仪器进行远程控制、观察波形、获取测量结果,可满足高压、高温等特殊环境的应用需求(需现场演示)

10)通道菜单支持电流/电压显示切换

11)缺省设置快捷按钮,并可支持用户自定义 Default 参数,方便恢复出厂或预设置参数

12)提供 EDU Model 教育模式,可手动开启和关闭 Auto 键自动定标功能和参数自动测量功能

13)支持 USB-TMC 协议,支持与LabVIEW 互连,提供SCPI 编程手册和 LabVIEW 驱动程序

14)支持 16 路数字通道(MSO)和 25MHz 信号源(AWG)功能

15支持幅频特性和相频特性扫描,结果以波特图或者列表的方式展现出来,并支持导出扫描原始数据,方便后期分析

16)支持事件搜索和导航功能,快速定位到感兴趣的事件

17提供丰富的的接口:USB HostUSB Device(USBTMC)LANVXI-11)、SbusPass/Fail Trigger Out

六、计算机

intel H 系列主板;Intel i5-5500(或以上);内存容量:8G DDR4;固态 128G SSD +机械 1TB 硬盘;Windows 7 或以上操作系统;USB 接口、RJ45 端口、显卡及音频接口;电源:400W

七、实验项目

1.基本实验

1GPIO 控制点亮 LED 实验

2)按键输入查询实验

3)定时器 0 定时控制 LED 实验

4)定时器 1 定时控制 LED 实验

5)按键中断实验

6FFT 实验

7)音频输出实验

8SCIB 通信实验

9SCIC RS485 通信实验

10SD 卡建立txt 文件实验

11)浮点运算实验

12)看门狗实验

13)外部 flash 读写实验

14)外部RAM 读写实验

15)外部 RTC 时钟实验

16)外部EEPROM 读写实验

17DMA 方式读写外部 RAM 实验

18PWM 实验

19)捕获实验

20CAP 捕获PWM 信号实验

21SPI 中断方式自测实验

22Mcbsp 配置为SPI 自测实验

23Mcbsp 中断方式自测实验

24DMA 方式读Mcbsp 实验

25AD 查询实验

26)片上触发 AD 实验

27CAN 自测实验

28CAP 配置为APWM 实验

29HRPWM 实验

30)高分辨率 PWM 实验

31)线性卷积实验

2.电机控制实验

1)有位置传感器无刷电机的开环控制

2)有位置传感器无刷电机的闭环控制,采用 PID 控制

3)无位置传感器无刷电机的开环控制

4)有位置传感器无刷电机的实验箱的控制

5)直流电机的控制

6)步进电机的控制


 

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