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一种基于DSP的轴角测量系统设计梁韬+李富荣+王玉峰摘要：介绍了一种由12ZSZ和TMS320F2812构成的轴角测量系统，对自整角机的工作原理进行了介绍，并给出了数字转换芯片与DSP之间的引脚连接图，最后阐述了部分软件方面的设计。该测量系统实时性好，可以满足对轴角实时显示的要求。关键字：轴角测量系统；自整角机；TMS320F2812；接口电路；实时性中图分类号：TN06?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）13?0110?03DesignofshaftanglemeasuringsystembasedonDSPLIANGTao1，2，LIFu?rong1，WANGYu?feng1（1.QingdaoBranch，NavalAviationEngineeringInstitute，Qingdao266041，China；2.NanchangAviationUniversity，Nanchang330063，China）Abstract：Ashaftanglemeasuringsystemcomposedof12ZSZandTMS320F2812isintroducedinthispaper.Theopera?tingprincipleofsynchroisdescribed.ThediagramofpinconnectionbetweendigitalconverterandDSPisoffered.Thedesignofpartialsoftwareiselaborated.Themeasuringsystemhasaperfectreal?timeperformance，soitcanmeettherequirementoftheshaftanglereal?timedisplay.Keywords：shaftanglemeasuringsystem；synchro；TMS320F2812；interfacecircuit；real?timeperformance0引言随着现代技术的发展，在各个控制领域，角度信息是一个重要的参数，如何快速、精确的采集角度信号在工程应用中受到广泛关注。传统的角度测量方法[1]有许多种，按传感器可分为电位器、有刷接触式编码器、光电编码器、交流微电机等。自整角机一种微电机，由于其测量精度较高、性能稳定、工作可靠，可以在抗震动、冲击和油污等恶劣环境下工作等原因而被广泛应用，由于自整角机输出的是包含位置信息的模拟信号，必须转换成数字信号才能输入到DSP中进行处理，本文选用的12ZSZ是中船重工生产的数字转换芯片，该芯片不但精度高、可靠性高，而且体积小、寿命长。在以前的测角系统中，大部分采用单片机进行数据处理[2]，随着技术的不断提高，单片机的处理速度、检测精度远远达不到要求，本文采用TI公司的TMS320F2812作为整个测量系统的核心芯片[3]，基于DSP的高速数据处理能力，能够保证数据采集和处理的实时性，能够大大提高整个系统的工作效率，在高速实时数据采集和处理领域具有一定的应用价值。1轴角测量系统组成轴角测量系统由自整角机、数字转换器、DSPTMS320F2812组成，当轴角信号传送到自整角机时，自整角机将其转变成三相交流调制信号，再输入到数字转换器中，转换成12位的数字信号，通过DSP解算出轴角信号，最后通过显示模块进行显示，其系统组成如图1所示。图1轴角测量系统组成2自整角机测量原理在控制系统中，自整角机通常是2个或2个以上组合使用的，当作为角度传感器实现角度测量时，只用一个发送机就可以了，其工作原理[4]如图2所示。图中[S1、][S2]和[S3]为三相绕组，左边圈内的为单相绕组，工作时单相绕组作为转子，整步绕组作为定子，取绕组中的[S2]为参考绕组，用单相绕组轴线和[S2]绕组轴线的夹角[θ]表示某一时刻轴角的位置。设正弦交流激磁绕组以转速[n]恒速旋转，星型输出绕组感应电势亦为正弦交流电势，则三相感应电势[5]有效值[E1、][E2]和[E3]分别为：[E1=Emsin（ωt）cos（θ+120°）]（1）[E2=Emsin（ωt）cosθ]（2）[E3=Emsin（ωt）cos（θ-120°）]（3）因此有：[E21=E2-E1=Emsin（ωt）[cosθ-cos（θ+120°）]]（4）[E23=E2-E3=Emsin（ωt）[cosθ-cos（θ-120°）]]（5）其中[Em]是每相绕组轴线与激磁绕组轴线重合，且激励正弦电压处于峰值时线圈感应的最大值，[ω]=60，[n]是激磁电压的角速度，[θ]是角位移。设信号[E21]和[E23]的相位差为[ψ，]由式（4）、式（5）得：[ψ=cos（θ-120°）-cos（θ+120°）]可见[ψ]只与[θ]有关，