基于DSP28335的无损检测仪系统设计

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Designed on Nondestructive Detection System Based on DSP28335DOU Qin-qin ，TAN Li-bin 。REN Shang-kun(1.School ofIndustry and Commerce，Anhui University of Technology；2.School ofMechanicalEdgineering，Anhui Univeity of Technology，Ma'anshan 243002，China；3.Key Laboratory ofNondestructive Test(Ministry ofEducation)，Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China)Abstract：A scheme of data collection system that based on TMS320F28335 chips was proposed in this paper。

which mainly used for nondestructive testing on hardening depth of metal surface.-nle system scheme include hard-ware and software flow design.Eddy current sensor was adopted to detects external data，and uses the AD of 28335chip to converter sensor signal acquisition to memory chips，and the data was sent to the display.on the LCD panelafter operation and fitting.The design System can meet the need of the actual detection that the acquisition speed is80 BS，and the accuracy can reach 12 bit。

Key words：Nondestructive Testing； Eddy Current Sensor；28335 Chip； Data Acquisition在金属表面淬火中，淬火深度是衡量淬火质量的-个重要参数。常用的检测方法有显微硬度法、金相法和宏观断口法等，但是这几种方法都必须将淬火后的工件切断磨平，不但麻烦而且破坏工件。虽然目前金属表面淬火深度也有多种无损检测技术，包括超声波检测技术、电涡流检测技术、励磁检测残磁量等几种技术手段，但均存在各自的缺点 J。超声波检测需要检测人员掌握超声波检测的相关知识，人为读数误差较大；电涡流检测对被测表面的形状及传感器与被测量的距离变化较敏感，如处理不当会造成数倍于读数值的测量误差；励磁检测对充放磁电路要求较高且检测理论尚不成熟。实际检测要求信号稳定、人为误差孝检测精度高。本文设计的无损检测装置采用电涡流传感器进行测量〖虑到数据采集的精确性和数据处理所需算法的复杂性，采用 DSP芯片来实现数据的采集和处理将具有重要意义。

DSP芯片具有强大的数据采集和处理功能，代表着电子技术和集成电路发展的最高水平，已被成功应用于军事、商业、农业、工业、家用电器行业等。在众多的软件开发平台中，DSP具有运行速度高、硬件结构科学合理、运算功能强大等优点，在收稿日期：2013-04-12基金项目：国家自然科学基金资助项目 (51065024)。

作者简介：豆勤勤 (1985-)，女，河南项城人，研究生，主要从事机械控制专业的教学与科研工作，Emafl：douqinqin###126.corn。

第6期 宜春学院学报 第 35卷数据采集和信息处理等领域颇受人们的青睐[3.4。

TMS320F28335是美国TI公司推出的以强大的信号处理和控制功能为特点的32位高性能浮点芯片，采用芯片自带的内置 l6路l2位的AD转换器实现数据采集。

1 TMS320F28335特征TMS320F28335是32位高性能浮点数字信号处理器，是近年美国耵公司推出的-种新产品。该芯片具有很强的信号处理及控制功能，具有单精度浮点运算单元和高精度PWM，与定点DSP相比增加了DMA功能，可将ADC转换结果直接存人 DSP的任- 存储空间，具有外部存储器扩展接口，看门狗和三个定时器，采集精度高，抗干扰能力强 .6j。

2 硬件电路设计特征硬件电路主要包括信号传感电路、放大滤波电路、AD转换电路、DSP控制与信号处理电路和液晶显示电路。电压信号从传感器检测传出，再经过放大器放大和滤波消噪后进行 A/D转换。由于检测信号是很微弱的电压信号，并且伴随有很强的电磁干扰信号，所以在进入采集系统之前必须进行信号的放大、滤波去噪处理。硬件电路的信号流程图如图1所示。

I信号l I放大l l AD转i I DSP I I液晶I 传感器l滤波r换电路rl电路rl显示器l图1 信号流程图2.1 传感器电路由于28335芯片自带的AD采样转换器工作电压最高不能超过3.3V，否则会烧毁 AD采样电路拈，而传感器电路输出电压是l-5V。因此，从传感器输出的5V电压信号必须经过-个电平转换电路，转换后最高输出电压为3.3V才能输入到28335芯片的AD拈中。在本设计中，电平转换芯片采用 74LVC4245，实现5V到3.3V的电平转换。具体电路如图所示。

· 2·C1lOaF图2 传感器电路简图Vot-3.3V-C2IOJF2.2 AD采集电路的设计经放大、滤波和去噪处理后的信号，通过DSP多路开关模拟控制，选择-路进入AD转换电路。

TMS320F28335开发板具有 12位 AD转换器 ，前端为2个8选 1多路切换器和2路同时采样/保持器，构成l6个模拟输入通道。模拟通道的切换由硬件自动控制完成，并可将各模拟通道的结果顺序分别存入16个结构寄存器内。在25MHz的AD时钟下，转换率可达到80ns，可以在每次转换结束或每隔- 次转换结束发出中断 J。DSP可选择对应的通道读取转换数据"]。根据设计要求，系统只需要采集 l路电压信号，故装置中选用了通道 ADCINA0作为电压采集通道。具体电路如图3所示。

XN l图3 AD采集电路2.3 液晶显示电路设计液晶显示器具有轻雹使用方便、低功耗、体积小等特点，在低功耗系统中已被广泛使用O特别是在嵌入式系统中，液晶显示器的使用更是普遍受到青睐。在该淬火深度测试仪的设计中，为了设计友好的用户界面来显示测量深度结果，系统采用LCD作为测试仪的显示拈。该拈可以直观方便地显示测量结果。AD转换后的数字信号经过TMS320F28335处理后，直接送到液晶显示电路，在液晶屏上显示所测结果。电路如图4示。

---～--- -～-～--～～ o l 2 - ～厂1.0 1 ，第6期 宜春学院学报 第35卷包括以下程序拈：DSP各拈初始化程序 (外部中断、GPIO、PIECtrl等)和AD数据采集程序、液晶显示程序设计等，整个软件设计主要在CCS3.3的集成开发环境下调试完成 J。

3.1 DSP各拈初始化程序DSP片上外设的初始化主要包括 GHO拈、EMIF拈、外部中断等。外部中断设置为下降沿有效，中断服务程序如图8所示。主要用于AD转换完成后中断程序、进行数据读娶并进行下次AD转换的启动。

开始 jl设置AD采样模式l设置AD采样故数I 启动ADI AD转换结束l将12ID采样数据送出I 返回主程序图8 中断服务程序3.2 AD数据采集设计依据系统的硬件设计，AD数据采集程序框图应主要包括AD初始化、AD启动、AD数据读取送出等操作。其中AD初始化主要是完成触发AD转换，采用A0通道进行采样，为了提高采样精度，采用过采样的采集方法。整个采集过程包括从传感器接收信号、信号放大、信号滤波、最后进入AD采集电路。AD采集软件流程为：关中断，设置PIE中断矢量表；初始化ADC拈电路；软件启动ADC转换功能；等待ADC中断并进入中断服务子程序；最后将处理后的信息通过液晶显示屏显示出来，如此反复，可将每次采集到的数据通过液晶屏直接读出来。

3.3 按键拈程序设计按键程序是判定采集是否开始，只有键按下，就开始进行采集。当采样次数结束后，进人中断处理子程序。

3.4 液晶显示程序设计LCD液晶显示程序如图9所示，AD采集到的· 4·数据通过液晶显示屏读出来。本系统采用的了12864液晶屏，STC7920控制芯片。.液晶屏显示的程序主要软件流程为：初始化，设定读写方式，将数据送至显示子程序。得到的数据可进行记录。

将GPIO管脚 设置成数据输入输出·l 忙检测I 写命令l 写数据◆清屏1将采集处理后的数据I 写入LCD显示图9 LCD液晶显示程序4 结论基于TMS320F28335作为处理器成功设计-新型的用于金属表面淬火深度测量的无损检测仪系统。采用28335芯片自带的AD转换器进行数据采集。然后经过中断处理程序对数据进行处理，送至液晶屏显示，可方便地将采集到的数据读出来。采集精度高，处理速度快，能够对金属表面淬火深度进行有效的无损检测，检测效果好，具有广阔的应用前景和实际的应用价值。