基于ez—usb电机换向器跳动量检测系统设计

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1、·智能控制技术·赵海洋赵转萍张雷基于EZ—USB的电机换向器跳动量检⋯⋯49基于EZ—USB的电机换向器跳动量检测系统设计赵海洋，赵转萍，张雷(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要i为了解决电机换向器跳动量在线检测的问题，设计了便携式电机换向器跳动量检测系统。系统采用具有方便、快速传输特性的USB作为通信接口，利用传感器采集换向器回转径向跳动量信号，通过16位A／I)转换器AD976进行模数转换，利用EZ—USB的通用可编程接口(GPIF)作为FIFO的主控制器，将采集到的信号快速传输到上位机，并做检测分析。关键词：EZ—USB；GPIF；

2、CPLD；固件程序中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：1672—1616(2012)05—0049一O5换向器是电机的关键部件之一。电机换向器USBFX2系列芯片⋯1。EZ—USBFX2是一款集的表面光洁度直接影响电机产品的质量，电机运行成USB2．0收发器的微控制器，内部结构如图1所时火花、碳刷的磨损和寿命均和它有关。目前大多示。该系列芯片集成了USB2．0收发器、串行接口数厂家对切削后质量的控制仅仅是根据经验，这就引擎(SIE)、带8．5KB片上RAM的增强型高速给产品质量的稳定性埋下了隐患。国内知名公司8051单片机、4KB的FIFO存储器以

3、及通用可编使用的进口设备能够很好地解决这个问题，但其价程接口等模块。格又不是普通厂家所能接受的。因此开发一种低系统设计主要包括硬件电路设计、固件程序设成本、方便、快捷的检测设备成为国内一些电机厂计、驱动程序设计和上位机应用程序设计。系统具商普遍的需求。有输入信号可编程的功能，能够完成对8路16位数据的高速采集和传送，并可以在PC机上进行实1系统的方案论证时波形显示和波形回放等。针对换向器片间、片内跳动量的检测，该系统的技术指标如下：片内公差2m，片间公差3m，2系统的硬件设计测量系统的不确定度为+0．2／一0．2m，系统如图2所示，跳动量检测系统的硬件设计

4、主要分辨率为0．02／~m。包括3个模块：多路信号的A／D转换模块、控制模USB2．0接口具有便捷、易扩展、低成本、抗干块和USB2．0的通信模块。多路信号的A／D转换扰等特点。CY7C68013是Cypress公司的Ez一模块采用AD公司的16位AD976；控制模块采用～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一图1EZ—USBFX2的56引脚简化框图收稿日期：2011—09—15作者简介：赵海洋(1984一)，男，黑龙江双鸭山人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为计算机辅助测控。2012年3月中国制造业信息化第41卷第5期ALTER公司的MAX7000系

5、列CPLD，使用Ver—指令，控制A／I)转换时序。AD976的数据线与外ilogHDL语言编程可灵活地实现对AD时序、电机部独立的FIFO存储器相连，最终与EZ—USB的等外围设备的控制；USB2．0的接1：3模块采用Cy—并行数据接口相连。press公司的EZ—USBFX2(CY7C68013)芯片实在)976的电路中设计有AD780芯片，该芯现高速传输，其中的通用可编程接口(GPIF)是一片不仅为AD976提供2．5V参考电压，还可以提个对于FX2端点FIFO的内部主控制器，不需要经高AD976的转换精度，降低温度漂移和输出噪声。过CPU的控制即可独

6、立完成数据的上传下载。网络信号端SINGLE为模拟信号输入端，BUSY、CS、R／C为模数转换的控制端，由CPLD控制。CS为片选信号端，低电平有效。AD976用R／C和CS控制其转换过程{3。R／一C的下～降沿将取样／保持转为保持状态，在CS的下降沿开始转换，BUSY信号变为低，并保持到转换完成，BUSY上升沿将输出数据锁存在输出寄存器，输出数据有效。当R／图2系统框图C为高，CS的下降沿输出数据。CS为高时，数据2．1A／I)模块输出端为高阻态。图3所示为A1)976的转换时AD976的最高转换速率为lOOkb／s，电源电压序。其中：R／C置低到CS有

7、效的时间延迟t12≥为5V，允许输入信号范围为一10V～+IOV，最大lOns；片选脉冲宽度t1≥50ns；CS有效到BUSY功耗为100m_W。系统通过CPLD向AD976发出变低延迟t3≤83ns；BUZY时间t4≤8pts；转换时,／／'／／／；l，／，／_／I1'／／111／／／／／／／，，，l+一fl—●t·一’、，1，／●L．-3一I’，I+f6X—一————HI．Z4fHI-2』LLIDt图3AD时序图间t7≤8／,s；读数据到总线延迟t14≤83ns。2．3通信接口模块2．2控制模块USB接口模块主要实现芯片为Cypress公司控制模块的设

8、计采用EZ—USBFX2作为主的CY7C68013，由它负责完成硬