基于DSP芯片和无线收发技术的立体车库电气控制系统

2010年1月第38卷第2期

机床与液压

MACH I NE TOOL &HYDRAULI CS

Jan 2010

V ol 38N o 2

DO I :10.3969/j issn 1001-3881 2010 02 031

收稿日期:2009-01-20

作者简介:周雪松(1964 ),男,特聘教授,博士生导师,主要从事电力系统分析与控制的研究。联系人:许立瑾,电

话:135********,E -m ai :l tj utdianq i si ban @si na co m 。

基于DSP 芯片和无线收发技术的立体车库电气控制系统

周雪松1

,许立瑾1

,邵宝福2

,马云斌2

,田密

1

(1 天津理工大学,天津300384;2 天津市天兴机械制造有限公司,天津300270)

摘要:为解决立体车库布线复杂、故障定位不准确、电机控制速度缓慢的问题,提出了一种基于D SP 和无线收发技术的立体车库电气控制系统。介绍了该系统硬件整体设计及各部分的功能,其中重点介绍利用A t m e l 公司的AT 89C51单片机的数据采集与无线收发单元和利用T I 公司的TM S320F2812D SP 芯片无线收发与中央处理单元这两部分的设计方法。理论表明,该立体车库电气控制系统可完全满足设计和使用要求。

关键词:DSP;无线收发技术;立体车库中图分类号:T P271 31;TN 014 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2010)2-083-2

The E lectrical Control Syste m of Stereo G arage

Based on DSP andW ireless Transceiver T echnology

Z HOU Xuesong 1

,XU L ijin 1

,SHAO Bao fu 2

,MA Yunb i n 2

,T I A N M i

1

(1 T ian jin U niversity of Techno logy ,T ianjin 300384,Ch i n a ;

2 T ian jin T ianx i n g M achinery M anufacture Co ,Ltd ,T ianjin 300270,Ch i n a)

Abstrac t :In order to so l ve the proble m s o f t he co m plex cabli ng ,the i naccuracy of fault l o ca ti on ,the slo w contro l speed ofm oto r

in ste reo garag e ,a electrica l contro l syste m of t he stereo garag e based on D SP and w ireless transce i v er techno l ogy was presented .T he syste m ha rd w are design and functions o f a ll the parts w ere i ntroduced .T he desi gn m ethods o f data acqu i sition and w ire less transce i ve r unit based on AT 89C51s i ng lech i p produced by A t me l Corporation ,and w ire less transce i ver and centra l process un it based on TM S320F2812D SP produced by T I Co rporati on w ere i ntroduced .The e lectr i ca l contro l syste m o f t he stereo garage can f u lfill the de si gn and use request .

K eyword s :DSP;W ire l ess transce i ver techno l ogy ;

Stereo g arage

0 引言

立体车库作为解决城市停车难的有效手段,是电气控制技术的广泛应用领域。电气控制作为立体车库中车板运动的自动控制方法,目前主要采用以可编程控制器(PLC )为核心的电气控制,其信号之间采用有线通信的方式进行传输。有线通信布线多且比较复杂,在车板移动的过程中,线缆很容易由于被拖拽而发生断裂,增加查找故障点的困难程度。因此,设计开发控制速度快、尽量减少立体车库中的有线通信方式已成为立体车库电气控制系统的重点研究课题之一。作者提出了一种基于DSP 芯片和无线收发技术的立体车库电气控制系统。

1 总体结构设计

该立体车库电气控制系统框图如图1所示,其特征在于它是由立体车库信号发生单元、数据采集与无线收发单元、无线收发与中央处理单元、控制输出单元和监控单元组成。其中,立体车库信号发生单元接收运动车板发过来的信号,并将信号传递给数据采集

与无线收发单元的输入端,而数据采集与无线收发单元的输出端通过无线电磁波的形式将信号传送给无线收发与中央处理单元的输入端,而无线收发与中央处理单元的输出端分别与监控单元的输入端和输出控制单元的输入端连接,且中央处理器单元与监控单元为双向连接。

图1 总体结构设计图

2 各部分功能

2 1 信号发生单元

立体车库信号发生单元包括限位开关、极限开关和光电开关,它接收运动车板发过来的传感器信号,并将接收到的信号传递给数据采集与无线收发单元。

2 2 数据采集与无线收发单元

立体车库的数据采集与无线收发单元由单片机AT89C51和无线收发模块电路 组成。

选用A t m el 公司的AT89C51单片机,它是一种低功耗、高性能、片内含有4KB F lash RO M 的8位C M OS 单片机,工作电压范围为2 7~6V (实际使用+5V 供电),8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口,能同时进行串行发送和接收。通过RXD 引脚(串行数据接收端)和TXD 引脚(串行数据发送端)与外界进行通信,如图2所示,主要包括三部分电路

:

图2 数据采集与无线收发图

(1)控制电路

单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制无线收发模块的收发转换,以及指令的接收和数据的发送。

(2)电源隔离电路

为了增强传输数据的可靠性以及提高系统本身的抗干扰性能,可由3片光电耦合器6N 137实现单片机与收发模块之间的电源隔离。

(3)电平转换电路

为了实现单片机串口和无线收发装置RS232数据口之间的数据传输,需由MAX232芯片完成TTL 电平与RS232电平之间的转换(因为单片机使用TTL 电平,无线收发模块使用RS232电平,它们之间无法直接通信)。

2 3 无线收发与中央处理单元

无线收发与中央处理单元由无线收发模块电路!和数字信号处理器(D SP )组成。选用的中央处理器是T I 公司的TM S320F2812DSP 芯片,它具有面向控制的32位定点,主频150MH z ,具有丰富的片上外设,尤其是12位分辨率的A /D 转换模块和脉冲输出的P WM 模块,以及强大的数据处理能力。

其工作过程如下:

(1)无线收发模块电路!经外置天线接收数据采集与无线收发模块电路的外置天线发送的信号,并将所接收到的信号进行解调、解码后发送给接口电路 。

(2)通过接口电路实现无线收发模块电路!输出信号+5V 电平与DSP 的工作电压+3 3V 之间的转

换,其由去耦电路、电平转换电路和滤波电路组成,

如图3所示。

图3 接口电路图

2 4 控制输出单元

立体车库电机由升降电机和横移电机组成,其输入端都和中央控制器单元中DSP 的输出端连接,由DSP 发出控制信号对电机进行驱动。2 5 监控单元

立体车库监控单元是由实时对中央处理器单元DSP 所处理的车位运动状况、电机运行状态以及安全警报进行检测的监控软件和上位机组成。上位机与中央处理器单元DSP 为双向连接,且监控软件安装在上位机上。监控软件设计包括计算机端的基于W in do ws 的程序设计和基于D SP 的通讯程序设计。3 结语

(1)利用无线收发模块系统,可有效地减少立体车库中布线复杂,以及避免车位在运动过程中由于拖拽电缆而造成电缆的破损的情况。

(2)利用高性能数字信号处理芯片,可在很大程度上提高车位运动控制的速度和精度,减少由于可编程控制器PLC 处理速度相对DSP 较慢而引起的控制与监控滞后,使整个电气控制系统具有很好的可靠性,增强车位运行的稳定性,保证立体车库系统安全运行。

鉴于此,笔者认为基于D SP 芯片和无线收发技术的电气控制系统是一种具有很大市场前景的新一代立体车库电气控制系统。参考文献:

∀1#周雪松,田密,马幼捷,等.智能化立体车库存取车优化

控制策略的研究[J].制造业自动化,2008,30(10):29-34.∀2#马幼捷,张海涛,邵宝福,等.电子智能化立体车库的研究现状与走向[J].电气自动化,2008,30(5):3-6.

∀3#桂乐政.应用D SP 的电气参数测试仪监控软件设计[J].应用科技,2005,32(5):33-36.

∀4#王新生,张华强.基于PLC 的立体车库控制系统设计

[J].工业控制计算机,2005,18(3):42-43.

∀5#胡国宁.PLC 在多层升降横移类立体停车设备设计中的应用[J].制造业自动化,2008,30(1):72-73.

∀6#李洪涛,皇甫堪,王展,等.AT 89C51单片机在无线数据

传输中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2003

(6):58-60.

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