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汽车内部噪声智能控制系统的设计

导读: 噪声主动控制基本思想是由德国物理学家Paul Lueg于1936年发明“电子消声器”时首次提出的。噪声主动控制技术相对传统的被动控制,具有对中、低频段噪声控制效果明显、系统轻巧、实时性强等优点,具有潜在的工程应用价值。

  噪声主动控制基本思想是由德国物理学家Paul Lueg于1936年发明“电子消声器”时首次提出的。噪声主动控制技术相对传统的被动控制,具有对中、低频段噪声控制效果明显、系统轻巧、实时性强等优点,具有潜在的工程应用价值。

  噪声控制为实时控制,需要较大的计算量,普通的单片机难以实现。20世纪80年代,数字信号处理(DSP)芯片的问世为信号的实时控制开辟了广阔的发展空间。随着芯片技术的不断成熟和发展,DSP已成为现代智能控制器的核心部件。

  本文采用DSP芯片TMS320F2812设计了既可以脱机独立自主运行又可以通过USB接口在线仿真的智能控制器,并以该控制器为核心设计了汽车内部噪声主动智能控制系统。

 

  智能控制系统的电路设计

 

  1 设计过程及系统框图

  汽车内部噪声智能控制系统的设计过程如图1所示。

 

  

  图1 DSP智能控制器硬件设计流程图

 

  在器件选型时,要考虑器件之间的相互匹配性,以及器件的供货能力和技术支持等。本设计选用的DSP芯片TMS320F2812性能如下:采用高性能的静态CMOS低功耗设计技术,主频高达150MIPS(时钟周期6.67ns),支持JTAG边界扫描接口;高效32位高精度CPU;并有最多可达128K×16的FLASH存储器等。

  电路板的设计需要传输线理论知识以及布线工艺和系统结构设计知识,以保证信号的完整性,另外着重考虑电磁干扰和电磁兼容性问题。

  如图2所示,智能控制器主要由模拟电路部分(包括数字信号采集电路和输出信号处理电路)、DSP子系统(包括DSP芯片及外围电路)、电源、时钟及复位电路等构成。下面将介绍几个主要电路的设计。

 

  

  图2 智能控制器结构框图

  

  图3 电源和复位电路

 

  2 电源与复位电路设计

  DSP系统对电源的性能(如纹波、上电顺序等)要求较高,因此在本设计选用了线性调压电路芯片TPS767D301。TPS767D301为双输出低漏电压调整器,其特点如下:每个电源输出都有单独的复位和输出使能控制;具有快速瞬态响应功能;电压输出3.3V/1.8V可调。

  采用TPS767D301构成的电源电路从外部稳压电源引入+5V电压,+5V电压经TPS767D301后输出电压为1.8V和3.3V。为减小电源本身对DSP的干扰,在电路中增加了滤波网络,如图3所示。

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