基于DSP的高精度信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)及其在機(jī)械測試中的應(yīng)用.pdf

1、機(jī)械裝備的可靠性是故障診斷和設(shè)備監(jiān)測中研究的重要課題。隨著科技水平的不斷提高，機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)越來越龐大，各部分之間的聯(lián)系也越來越緊密，其中某個(gè)零件的故障都可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的停滯，給企業(yè)或國家?guī)砭薮蟮膿p失。因此，設(shè)備的檢測和故障診斷對(duì)于安全生產(chǎn)，民生來說非常重要。
　　在機(jī)械工程中對(duì)一些重要部件（主軸，機(jī)床底座等）進(jìn)行可靠性測試時(shí)，經(jīng)常需要激振器來產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，測試機(jī)械運(yùn)行中的振動(dòng)量是否對(duì)機(jī)械的使用壽命和正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。除此之

2、外，在一些振動(dòng)試驗(yàn)建模中也很重要。在機(jī)械測試中經(jīng)常會(huì)用到各種激勵(lì)信號(hào)，因此，本課題研發(fā)了以DSP為核心的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)，系統(tǒng)由CPU模塊、D/A輸出模塊，存儲(chǔ)模塊，無線通信模塊等組成。OMPL138芯片是TI公司的近幾年剛推出的一款采用達(dá)芬奇構(gòu)架的處理器，包括ARM9和C674x系列的DSP，兩大CPU為采用非對(duì)稱式達(dá)芬奇結(jié)構(gòu)的低功耗處理器，兼具DSP的高速數(shù)字信號(hào)處理性能和ARM9精簡指令計(jì)算機(jī)(RISC)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
　　

3、系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)過程為:利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力對(duì)信號(hào)代碼復(fù)雜算法進(jìn)行運(yùn)算處理，產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū);再利用EDMA（EnhancedDirectMemoryAccess快速直接內(nèi)存存?。┘夹g(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搬運(yùn)，傳送到McASP（多通道音頻串行端口）的發(fā)送端，然后以IIS的方式傳送到D/A芯片進(jìn)行濾波放大等處理輸出。本系統(tǒng)可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，三角波，方波，窄帶隨機(jī)，白噪聲五種波形，滿足了機(jī)械測試需要。同時(shí)，還可以對(duì)正弦波、

4、三角波、方波進(jìn)行掃頻和掃幅，輸出電壓范圍為-10V～+10V。其中正弦波的失真度能達(dá)到0.0064％頻率精度達(dá)到10-7，能夠適用于大多數(shù)的機(jī)械振動(dòng)測試實(shí)驗(yàn)要求。
　　本文在正弦波、三角波、方波和白噪聲等信號(hào)理論的基礎(chǔ)上，以DSP為核心，進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其中，硬件設(shè)計(jì)包括CPU復(fù)位電路設(shè)計(jì)、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、WIFI電路設(shè)計(jì)和電源電路設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)包括:McASP和EDMA的通信設(shè)計(jì)以及信號(hào)代碼的編寫;最后進(jìn)行系統(tǒng)

5、的調(diào)試和測試等工作。測試試驗(yàn)表明，系統(tǒng)滿足大多數(shù)的測試要求。
　　論文中的主要工作如下:
　　1.采用DSP作為數(shù)據(jù)的處理核心，充分利用DSP的高速數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，能夠有效地對(duì)波形代碼中的復(fù)雜算法進(jìn)行快速運(yùn)算，從而有效的產(chǎn)生波形;
　　2.采用函數(shù)計(jì)算生成波形數(shù)據(jù)的方法，舍棄了傳統(tǒng)的模擬電路和DDS（直接數(shù)字合成）芯片生成波形的方法，采用函數(shù)計(jì)算生成波形數(shù)據(jù)的方法，不僅精度高能達(dá)到10-7，而且還降低了系統(tǒng)硬件上的設(shè)計(jì)成