基于dsp的fir滤波器在电子皮带秤中的应用

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1、20l0年10月农机化研究第10期基于DSP的FIR滤波器在电子皮带秤中的应用王磊，欧阳斌林，杨方(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要：论述了电子皮带秤的发展、结构、原理以及FIR滤波器的工作原理；介绍了DSP芯片TMS320F2812以及CCS开发调试工具；给出了在MATLAB工具软件上采用窗函数法设计的FIR滤波器，将设计符合要求的FIR滤波器在TMS320F2812上实现。关键词：电子皮带秤；FIR滤波器；TMS320F2812中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1003—188X(2010)10—0174

2、—03言式中868棚·275电子皮带秤是在皮带输送固体散状物料过程中对。一测量值。物料进行连续自动称重的一种计量设备。它可以在确定真实值和测量值之间的静态关系之后，根据不中断物料流的情况下测量出皮带输送机上通过物动态称重模型确定电机转速、粮食流量以及时间和粮料的瞬时流量和累计流量，其特点是称量过程可连续食质量的关系，测量皮带秤掉落粮食的累积质量。自动进行，不需要人工干预就可以完成称重操作。这种计量设备也称为连续累计自动衡器。随着传感器技术、电子仪表技术的发展，可以输出电信号的速度传感器及称重传感器迅速取代了机械式皮带秤的相应机构，而对

3、速度、质量信号进行放大处理及实现各4b种运算都可以放在电子仪表中完成，既提高了称量精1．减速电机2．托辊3．输送带4．称重传感器5．支撑杆确度，又简化了秤架结构。因此，电子皮带秤迅速全图1皮带秤建模示意图面地取代了机械式皮带秤，其应用已经越来越广泛，Fig．1Belt8calemodelingschematicdiagram并且在各类涉及动态称重的衡器中占据主导地位。1．2皮带秤称重系统模块1电子皮带秤的结构和原理皮带秤的硬件电路部分主要由微控制器、外部存储器、JTAG接口、CAN通讯模块、信号采集电路以及1．1皮带秤机械部分显示部分

4、组成。皮带秤的微控制器采用TI公司的32电子皮带秤主要由输送带、小型齿轮减速电机、位定点DSP芯片TMs32OF2812，通讯模块采用CAN变频器和称重传感器构成。变频器通过改变频率间总线方式。TMS320F2812芯片内部集成的控制器局接改变电机转速，电机转速的改变使得传送带传送速域网络eCAN2．0B模块，完全支持CAN2．0B。电路中度改变，最终使得物料的流量改变，其结构如图1所收发器采用德州仪器公司生产的CAN收发器示。在称重过程中，粮食由支撑杆一侧进入，称重传SN65HVD230。该器件适用于较高通讯速率、良好抗感器检测整个

5、输送带上的粮食质量，通过静态模型建干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。信号采立了实际质量和检测质量的数学关系⋯，即集电路主要把称重传感器的微弱信号通过运算放大器TLC2262进行两级放大，并经过A／D转换后送给收稿日期：2010—01—30基金项目：国家科技支撑计划项目(2006BAD11A03)TMS320F2812。显示模块选用JM12864M汉字图形点作者简介：王磊(1985一)，男，黑龙江牡丹江人，硕士生，(E—mail)阵液晶，可显示汉字及图形。LCD液晶显示物料质wanglei707507@163．corn。量、采集的

6、数字量以及采样时间等信息。皮带秤称重通讯作者：欧阳斌林(1968一)，男，贵州人，教授，硕士生导师，(E—mail)ouyangbl@126．corn。电路模块如图2所示。·174·2Ol0年10月农机化研究第10期波器相比，数字滤波器具有更高的精度、更高的信噪G接口卜显示模块比以及更好的可靠性。因此，控制芯片选择数字信号TM$320处理器(DSP)可以很好地解决滤波问题。数字滤波器谈块卜F28l2·—-．4迎“t模块是数字信号处理的基本方法。FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，在结构上是非递归型的。它可以信号采集—+·—外部存储

7、器在幅度特性随意设计的同时保证精确严格的线性相位，因此FIR数字滤波器广泛地应用于数字信号处理图2皮带秤电路馒件结构图Fig．2Beltscalehardwarestructurediagram领域。1．3电子皮带秤的称重原理2Flit滤波器的工作原理皮带秤是对散状物料自动地连续累计称量的计量器具。连续自动称重是皮带秤的主要特点。输送机设h(n)(rt=0，1，2⋯⋯N一1)为滤波器的冲激输送物料时，主控机连续测量皮带上每单位长度的载响应，输入信号为()，则FIR滤波器就是要实现下荷值q(g／m)，并与皮带在同一时刻的速度u(m／s)

8、相列差分方程，即，v—l乘，测得结果为物料的瞬时流量Q(g／s)。因物料输Y(n)=∑h(k)x(n—k)(5)送的不均匀性和皮带速度随时间变化，所以在时间式5就是FIR滤波器的差分方程。FIR滤波器的间隔的累计流量可以