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2024年9月5日

DSP原理及电机调速实验系统,电机学实验室

SBRF-1型DSP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；

2）DSP 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；

3）BLDC 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；

5）42 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；

7）7.0 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；

8）W5300 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)；

9）GPIO 扩展功能模块包括 3x4 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；

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 端	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 端	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、57 型 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
	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 7.0 寸 LCD 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（支持 PPPOE 协议，带 PAP/CHAP 验证）
DSP 外扩模块	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 1.9V，I/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 与+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。

8）18 路 PWM，6 路 HRPWM（高精度），2 通道 QEP，6 通道 CAP,

9）16 通道 12 位 ADC，3 通道 SCI，2 通道 MCBSP，2 通道 CAN，

10）1 通道SPI,1 通道 I2C。

2.系统底板平台

1）JTAG 接口：DSP 仿真器连接接口，可进行在线仿真和烧写程序。

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

3）PWM 接口：18PWM（其中 6 路高精度 HPWM），方便电机控制。

4）CAP 接口：4 路 CAP 捕捉口（和 6 路正交编码脉冲引脚公用）。

5）CAN：1 路 CAN2.0 接口，用于 CAN 总线组网。

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

7）音频接口：3 路 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。

9）DSP 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 的 I2C EEPROM。

11）手动复位按钮，方便用户复位操作

12）SD 卡槽：可以外挂移动SD 卡

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

1）TB6560 驱动器采用直流电源供电，供电电压范围为 8V DC－35V DC,建议使用 24V DC 供电，推荐使用 24V/5A 开关电源进行供电

2）TB6560 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、 42、57 型 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 0.3A－3A，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 帧/秒

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

6）36 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 IIC，SPI，UART/RS232，LIN，CAN

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 Host、USB Device(USBTMC)、LAN（VXI-11）、Sbus、Pass/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