DSP 实验指导书探素.docx

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DSP实验指导书探素

实验一基于CAN总线的PWM波占空比控制实验

实验目的：

通过该实验，使学生对DSP开发板的硬件中的CAN总线模块和PWM模块的仿控一体化技术有一个初步认识，完成整个实验后，学生能感受到自动代码生成技术的方便与快捷。

实验步骤：

A、找到CAN-BasedControlofPWMDutyCycle仿真模型

B、搭建测量电路。

C、对MATLAB中的CAN-BasedControlofPWMDutyCycle模型编译并下载至DSP开发板。

D、观察输出波形。

实验要求：

A、掌握信号发生器和数字示波器的使用方法；

B、了解DSP开发板的硬件电路图；

C、对仿控一体化有感性认识。

实验内容：

1、找出CAN-BasedControlofPWMDutyCycle仿真模型

本实验采用MATLAB中demo已经有的仿真模型来实现该实验。

1、打开MATLAB中，点击help—demo—Simulinkcoder—Demos—EmbeddedTargets—

TexasInstrumentsC2000—CAN-BasedControlofPWMDutyCycle，打开C2812cantest.mdl。

图1

2、实验仿真原理介绍

该模型里面的DutyCycle模块在DSP中地址为0x8FF0的存储空间里取占空比数值，当读取数值后，TransmitCANMsg模块，利用信箱5向总线上发出该数值。

同时，ReceiveCANMsg模块利用信箱0从总线上读取该数值，当ReceiveCANMsg收到该占空比数据后，ProcessCANMsg模块将该占空比的值发送给PWM模块即C28xPWM。

改变占空比的话，可以在DutyCycleChange模块中进行改变，可以选择25%，50%和75%三种。

2、搭建测量电路。

1、双击仿真模型中的C28xPWM模块，在Output栏中，根据自己的需要选择EnablePWM1/PWM2或者EnablePWM3/PWM4.本例采用事件管理器A中的PWM3/PWM4.

2、由DSP2812的资料可知，PWM3/PWM4分别对应J17端子的第3和第4管脚，同时第16管脚为GND，将第3管脚和第16管脚通过示波器的探针接入示波器。

图2

3、下载编译CAN-BasedControlofPWMDutyCycle模型至DSP开发板中

1、点开Tools—CodeGeneration—BuildModel（快捷键为ctrl+B），等待模型编译下载完毕。

2、点击CCS中的

键，即可在示波器中观察到输出波形。

4、观察输出波形。

观察示波器屏幕即可得出下列图形：

图3占空比为75%时的PWM波

实验二由ADC转换生成SPWM波的仿控一体化实验

实验目的：

通过该实验，使学生对DSP开发板的硬件有一个初步认识，完成整个实验后，学生能对SPWM波有更清晰的认识。

同时感受到自动代码生成技术的方便与快捷。

实验步骤：

A、完成正弦波信号的调试；

B、搭建硬件测试电路；

C、对MATLAB中的ADC-PWMSynchronizationviaADCInterrupt模型编译并下载至DSP开发板。

D、观察输出波形。

实验要求：

A、掌握信号发生器和数字示波器的使用方法；

B、了解DSP开发板的硬件电路图；

C、对SPWM波形有感性认识。

实验内容：

1、调试正弦波信号

本实验的正弦波信号由OWONAG1022信号发生器产生，需要调试产生出一个0~3的正弦波信号，连接至DSP开发板的ADC输入端口。

1、为了确保DSP开发板中ADC芯片的安全，务必要保证送入该端口的正弦波信号最大值不得超过3V，最小值不得低于0V。

所以需要调试出一个符合该条件的信号。

2、将波形发生器CH1接口和数字示波器CH1接口通过连接线连接到一起；

3、在示波器中按CH1菜单按键，将耦合方式设置为直流，探头衰减设置为×1，按下MENUOFF，关闭窗口。

4、通过信号发生器F1~F4按键，调整输出正弦波，并在示波器中观测，直至产生符合要求的正弦波。

本例采用最小值为120mv，最大值为1.6V的正弦波，如图1所示：

图-1

2、调试正弦波信号

1、搭建DSP测量硬件电路，首先要看在Demo中的ADC-PWMSynchronizationviaADCinterrupt中使用的是ADC那个输入端口和输出的PWM是哪个管脚。

图-2

由图2可知，本例采用的是ADCINA0，由DSP开发板的PDF图3中可知

图-3

其对应的为DSP开发板J17中的26管脚和16管脚。

注意ADCLO引脚是ADC采样的参考地，要将该引脚和系统GND连接到一起，即将16和17管脚连接一起。

2、由ADC-PWMSynchronizationviaADCinterrupt可知该模型采用的是PWM1/PWM2。

图-4

对应DSP硬件图资料可知，其对应的管脚为J17的1,2管脚

图-5

3、下载编译ADC-PWMsynchronizationviaADCinterrupt至DSP开发板

图-6

图-7

1、在MATLAB的demo中找到该模型后，将文件目录路径改为其它路径，不能为MATLAB安装路径下的bin文件夹。

2、点开Tools—CodeGeneration—BuildModel（快捷键为ctrl+B）

4、观察输出波形。

1、将信号发生器输出端地接16和17管脚，另一端接26管脚。

2、示波器管脚地端接16管脚，另一端接1或2管脚。

即可得出以下波形：

图-8

实验三由SPWM波滤波为正弦波的开环仿控一体化实验

实验目的：

通过该实验使学生对仿控以体会有一个较为系统的认识，完成整个实验后，学生应该对代码生成的思路有一个较为清晰的理解,比较与C语言编程的区别。

实验步骤：

A、完成simulink下DSP开发PWM开环仿真模型；

B、完成simulink下载程序，并用示波器观察波形；

实验要求：

A、了解实验三下simulink元器件的功能和连接以及的仿真方法；

B、了解产生PWM波的方法；

C、对滤波硬件电路有所了解。

实验内容：

1、学习了解模板“单相离网Ramp电压单环控制仿真模型”

A、了解该模型的内部构造及设计者的设计思路。

设计者通过单闭环系统来控制IGBT的通断来控制逆变电压稳定。

B、逆变电路如下：

C、滤波电路：

D、控制算法部分，使用PID算法：

E、代码生成模块：

AD采集模块、PWM波生成模块：

2、对模型进行修改，修改成我们需要的开环仿真模型，模型最终仿真如下：

A、正弦信号发生部分：

数值“4096”是可以设置的，表示正弦信号的幅值。

B、SPWM波模块，正弦信号与载波进行比较，生成SPWM波。

其中的载波频率是可以设置的，建议设置为12.8KHz：

C、滤波部分

D、将滤波电路的参数设置为：

电阻值20K，电容值设置为0.1uf，这与我们的硬件相对应。

E、通过改变载波频率以及正弦信号幅值，最终滤波出正弦波，如下图：

3、通过修改“constant”的点数（0-4096），我们可以通过在仿真中的示波器观察到正弦波的幅值在发生变化。

4、在仿真的基础上，完成代码生成程序的设计，最终如下图：

大家可以发现上图和仿真图形非常类似，只是删除掉了仿真模型中的硬件部分而已，并且将PWM生成模块改为了橘黄色的代码生成模块，这样可以实现代码的编译，并且烧录进DSP目标板中。

A、双击“PWM”模块，进行设置：

当分频选择“None”不分频时，载波频率的的计算公式为：

载波频率=75MHz/（Waveperiod）,当选择12.8KHz的载波频率时，大家可以发现应该设置Waveperiod为5860.

B、选择输出通道。

如果用PWM1/PWM2，就勾选“EnabelPWM1/PWM2”;如果用其他通道，也是同理，勾选相应的即可。

“Dutycyclesource”为占空比，选择“Inputport”即为选择外部输入端控制。

C、选择控制逻辑。

按照上图进行选择即可。

D、完成了以上的设置之后，就可以生成需要的代码了。

在连接好DSP目标板硬件的情况下，点击“Tools”——“codegeneration”——“Buildmodel”，等待片刻，MATLAB会自动连接DSP目标板，并将生成的代码下载到DSP板中。

5、连接硬件，观察试验结果

如果选择的是PWM1通道，用连接线将PWM1端子连接到RC9上，即完成了PWM波与滤波电路的连接；然后将GNDRC与GNDA连接，完成共地操作；最后将GNDA与ADL0A连接，完成数字地模拟地的共地操作。

完成以上的硬件连接，便可以进行试验结果的观察了，用示波器的探针连接RC10与底线两端，便可以观察到滤波形成的正弦信号了。

实验四单闭环稳压仿控一体化实验

实验目的：

通过该实验使学生对仿控以体会有一个较为系统的认识，对闭环控制系统有一定了解，学会调节PID参数的思路，了解通过代码生成方法快速完成控制系统的方法。

实验要求：

A、电容两端电压的给定值任意设定在在0.1V~0.8V之间，当调动可调电阻时，电容两端电压均可以稳定在设定值不变；

B、独立完成控制系统的设计；

C、独立完成控制系统的图形化程序编写。

实验步骤：

A、基于实验三，完成该实验的图形化程序编写；

B、确认图形化程序无误后，编写并下载代码；

C、调节可调电阻，并用示波器观察波形，验证是否实现稳压功能；

实验内容：

1、完成图形化语言编程；

A、根据硬件选择相应的通道，下面AD转换以ADA0为例，AD模块设置如下：

B、PWM模块以选择PWM1通道为例，设置如下：

2、编译程序，并向DSP目标板并下载代码；

在连接好DSP目标板硬件的情况下，点击“Tools”——“codegeneration”——“Buildmodel”，等待片刻，MATLAB会自动连接DSP目标板，并将生成的代码下载到DSP板中。

3、调节可调电阻，观察电压能否稳住，由此逐步调节PID。

A、以该系统为例，如第一张图所示，给定值为700，对应电压为：

700/4096*3=0.512V；

B、下载程序后，连接硬件如下。

与试验三类似，如果选择的是PWM1通道，用连接线将PWM1端子连接到RC9上，即完成了PWM波与滤波电路的连接；然后将GNDRC与GNDA连接，完成共地操作；再将GNDA与ADL0A连接，完成数字地模拟地的共地操作；将ADA0与RC10连接，完成反馈通道AD的采集；最后将S4与RC10l连接起来，实现可调电阻与电容两端的并联。

C、完成以上的硬件连接，便可以进行试验结果的观察了，用示波器的探针连接RC10与底线两端，调节可调电阻，观察到电压能否稳定在0.512V。

D、如果调动电阻，发现电压也随之变化，那么说明PID参数与该系统不匹配，改变PID中的PID参数，再次下载程序到DSP中，继续调动电阻进行试验，直至电压能够稳住。

以上参数是我调节出来的参数，较为合适，大家可以试验观察，调节可调电阻，结果如下：

改图可见电压稳定在512mV附近，由于电容充放电的特性，电压会有一定波动，属于正常现象，在可以允许的范围之内。