基于數字信號處理器的天然氣發動機控制系統設計

HD7279A是一片具有串行接口的智能顯示驅動芯片，可同時驅動8位共陰式數碼管和連接64鍵的鍵盤矩陣，無需外圍元件可直接驅動LED，單片即可完成LED顯示和鍵盤接口的全部功能。電路如圖2所示：

HD7279A應連接共陰式數碼管，應用中無需用到的鍵盤和數碼管可以不連接。若不用鍵盤，則圖2中的連接到鍵盤的8只10K電阻和8只100K下拉電阻均可以省去。若使用了鍵盤，則電路中的8只100K下拉電阻均不得省略。若不用數碼管，則圖2中串入DP及SA-SG連線的8只0.2K電阻可省去，否則不能省略。實際應用中8只下拉電阻和8只鍵盤連接位選線DIG0-DIG7的8只位選電阻應遵從一定的比例關系，下拉電阻應大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。

HD7279A需要外接RC振蕩電路以供系統工作，其典型值分別為R=1.5K,C=15pF，若芯片無法正常工作，要首先檢查此振蕩電路。

圖2 鍵盤和LED顯示

2)信號采集部分的設計

控制系統主要采集天然氣發動機的轉速和排氣溫度。

轉速傳感器采集的信號是脈沖信號經過LF356放大，再經過LM339比較器整形后，通過光電隔離送到DSP的I/O口，通過所得的脈沖信號個數來計算出轉速值。

排氣溫度在800度左右，因此溫度信號使用K型熱電偶采得，由AD590構成熱電偶冷端溫度補償，經過OP07放大后送到DSP的模擬信號端口。電路框圖如圖3所示：

圖3 轉速、溫度信號采集框圖

AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定的工作電壓，則其輸出電流隨溫度變化產生線性變化，溫度每變化1℃，輸出電流變化1μA。采用AD590對熱電偶進行溫度補償，根據不同的熱電偶的塞貝克系數，選取合適的電阻，使其讀數變化的電壓變化與熱電偶此時的冷端電動勢抵消，從而達到溫度補償。

3.2軟件設計

軟件采用匯編語言編寫，使用TI公司的CC2000開發環境，主程序主要是實現顯示功能和數據采集功能。主程序流程圖如圖4所示：

圖4 主程序流程圖

在控制程序中，將計算出的轉速和溫度與期望值比較，得出誤差和誤差變化率，再根據制定好的控制規則來調整燃氣和空氣的電磁閥，從而改變燃氣和空氣的進氣量，以便輸出恒定的轉速。DSP芯片內部具有電動機控制專用硬件機制，能夠直接產生PWM波形，這樣可以直接用來控制燃氣和空氣的電磁閥。

4 結語

基于DSP芯片構成的控制系統事實上是一個單片系統，因為整個控制所需的各種功能都可由DSP芯片來實現。因此，可以減小目標系統的體積，減少外部元件的個數，增加系統的可靠性。對于那些性能和精度要求高、實時性強、體積小的場合，基于DSP芯片來構成控制系統是具有很高性能價格比的實現方法。