嵌入式柴油機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)

該裝置診斷原理：DSP以定頻率采集柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行齒平均、數(shù)字濾波和整周期平均計(jì)算，求取瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)作快速傅里葉變換，求出頻域相關(guān)特征值。DSP結(jié)合熱工參數(shù)，由專(zhuān)家系統(tǒng)得到結(jié)果。

2 監(jiān)測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)

裝置硬件組成原理如圖2所示。圖中作為輔助分析的熱工參數(shù)通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊，由DSP的A/D模塊轉(zhuǎn)換即可。瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是通過(guò)安裝在飛輪處的磁電傳感器獲取，發(fā)火上死點(diǎn)由輸油管上的壓力傳感器經(jīng)過(guò)電荷放大器獲取。裝置工作流程：1)DSP的A/D模塊采集熱工參數(shù)；2)DSP的A/D模塊結(jié)合其時(shí)鐘管理器參考油壓觸發(fā)信號(hào)以定頻率采集瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；3)由DSP對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行處理，結(jié)合輔助熱工參數(shù)由DSP內(nèi)部專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行診斷分析，得出柴油機(jī)是否有故障。如有故障，則專(zhuān)家系統(tǒng)列出所有可能故障，分析其原因，確定處理方案；4)通過(guò)DSP的CAN模塊，將故障數(shù)據(jù)，以及專(zhuān)家系統(tǒng)分析出的方案上傳給上位微機(jī)，做數(shù)據(jù)保存及日后分析。DSP外擴(kuò)了SRAM，使得DSP對(duì)大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理及短時(shí)間在片保存的實(shí)現(xiàn)成為可能。

圖2 監(jiān)測(cè)裝置硬件原理框圖
3 程序設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)裝置的程序設(shè)計(jì)可分為4 部分：1)熱工參數(shù)采集；2)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速提??；3)專(zhuān)家系統(tǒng)分析；4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上傳。其各部分實(shí)現(xiàn)方法為：

1)將信號(hào)調(diào)理到A/D轉(zhuǎn)換模塊合適的幅值范圍，利用DSP的A/D轉(zhuǎn)換模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱工參數(shù)的采集。

2)利用DSP的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)合定時(shí)器功能，實(shí)現(xiàn)以一定頻率采集柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)。過(guò)程為：(1)設(shè)置全局通用定時(shí)器控制寄存器GPTCONA 的位8或7通用定時(shí)器；(2)啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換事件(T1TOADC)由周期中斷標(biāo)志來(lái)啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)設(shè)置定時(shí)器的周期寄存器。具體大小應(yīng)通過(guò)DSP的外部時(shí)鐘源及內(nèi)部鎖相環(huán)的值而定；(4)設(shè)置定時(shí)器控制寄存器，確定記數(shù)模式為連續(xù)增，調(diào)整輸入時(shí)鐘的欲定標(biāo)系數(shù)以及時(shí)鐘源(本系統(tǒng)采用的是內(nèi)部CPU時(shí)鐘)；(5)清零記數(shù)器，屏蔽事件管理器中斷；(6)復(fù)位ADC模塊，設(shè)置轉(zhuǎn)換通道個(gè)數(shù)及排序器順序，禁止ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。