基于DSP的动态汽车衡系统设计

　　系统介绍

　　动态汽车衡系统一般由称重平台、信号调理电路、数据采集电路、处理器以及屏幕显示、通信电路和上位机等组成。系统的称重平台与公路路面处于同一水平面，当汽车通过称重平台时，称重传感器将轴重信号转换为电压信号，经过信号放大电路和滤波电路，转换为数字量，送给微处理器，微处理器将测得的动态车重信号进行处理后计算出车辆的轴重和整车重量，并传送给上位机保存和打印。

　　动态汽车衡系统总体结构图如图1所示。　　

 

　　硬件设计

　　对于动态汽车衡系统来说，硬件系统是最基本的框架，是系统的所有功能的基础。硬件的选择和硬件的性能对系统的功能及精度有直接的影响。因此，我们设计了以TMS320F28335为核心的硬件平台。动态称重系统硬件结构主要包括：传感器，放大电路，模拟低通滤波电路，A/D转换电路，DSP控制器，数码管显示电路，串行通信电路，电源电路。硬件系统结构图如图2所示。

　　传感器

　　称重传感器位于称重平台下面，是整个硬件系统的起始部分，它将车重信号转换成电压信号。测量重量的传感器有很多种。其中，电阻应变式称重传感器精度高，测量范围广;使用寿命长，性能稳定可靠;可在高低温、高速、高压、强烈振动、强磁场、潮湿等恶劣环境下正常工作;结构简单，体积小，重量轻;价格便宜，品种多样，便于选择和大量使用;频率响应较好。因此，称重传感器大多采用电阻应变片式。本文采用中航电测仪器股份有限公司的电阻应变式传感器。

　　信号调理电路

　　信号调理电路主要包括放大电路和低通滤波电路两部分。

　　由于称重传感器转换后的电压信号是幅度很小的毫伏差动信号(激励电压12V时满量程输出是24毫伏)，很难直接进行模数转换，因此需要对这一模拟电信号进行放大处理。由于传感器信号放大电路的设计对系统的精度有很重要的影响，因此选用高增益、高输入电阻、低失调和高共模抑制比的仪表放大器。在这里，我们选用美国ADI公司的仪表放大器AD620。AD620电路简单，同时该放大器具有很好的特性，温漂和电压失调参数很小。AD620是一个只需一个外部电阻就能设置放大倍数为1~1000的低功耗、高精度仪表放大器。

　　由于称重信号成分非常复杂，既有共模干扰，也有串模干扰，频率分布从几十赫兹到几千赫兹，所以为了滤除承重信号中的高频噪声，我们采用一阶有源低通滤波器。截止频率取为50Hz，R选取3kΩ，C选取1μF，运放选取OP07。

　　模数转换电路

　　本设计选用美国Maxim公司的MAX125。MAX125是2x4通道、高速的14位数据采集芯片。MAX125工作工程分为三部分，即采样方式的设置、信号的采样转换和转换结果的读取。MAX125共有8种转换模式和一种省电模式。芯片8个通道分为A，B两组，但用户只能选择其中的一组进行转换。芯片默认的采样方式是只采集A组的第一通道。如果采集其他通道，就要对采样方式进行设置，以确定采集的通道数，最多可以同时采样4个通道。