基于DSP的物體重量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的研究

　　物體使彈簧產(chǎn)生的形變，通過傳動(dòng)裝置，使平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，激光器產(chǎn)生的激光照射在平面鏡上不同的位置產(chǎn)生不同的反射光線，通過透鏡聚集到CCD上。CCD產(chǎn)生的電信號(hào)是視頻信號(hào)，需要對(duì)它進(jìn)行預(yù)處理。由于信號(hào)比較小，首先要進(jìn)行放大，然后還需要進(jìn)行抗混疊濾波。
　　信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理后，還不能被DSP所接收。需要將信號(hào)進(jìn)行A／D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在A／D轉(zhuǎn)換時(shí)采用TI公司的A／D芯片TLC5510，這是一種高速A／D轉(zhuǎn)換器。A／D轉(zhuǎn)換是在DSP的控制下進(jìn)行的。
　　TLC5510的工作特點(diǎn)是：當(dāng)采樣時(shí)鐘為高電平時(shí)，A／D轉(zhuǎn)換器處于跟蹤狀態(tài)；時(shí)鐘下降沿時(shí)，輸入信號(hào)被保持，A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入轉(zhuǎn)換狀態(tài)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)延遲2．5個(gè)時(shí)鐘周期后在時(shí)鐘上升沿輸出。這樣，對(duì)于A／D采樣，每一個(gè)時(shí)鐘到來時(shí)就會(huì)有采樣數(shù)據(jù)輸出。因此，TLC5510除了數(shù)據(jù)線外，還包含一個(gè)輸出允許接口信號(hào)。
　　數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的關(guān)鍵是地址產(chǎn)生電路和采樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路，傳統(tǒng)采樣大多借助邏輯芯片來分別實(shí)現(xiàn)這兩部分電路。而這里引入軟件采樣的概念，即，利用軟件編程的方法來分別產(chǎn)生A／D采樣所需的時(shí)鐘脈沖和地址信號(hào)?？刂撇蓸拥闹噶钊缦拢?br />LD起始地址，A
RPT每行采樣點(diǎn)數(shù)
WRITA Smem
　　本系統(tǒng)采用以TMS320C5409為核心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。TMS320C5409是16bit定點(diǎn)DSP，它使用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專用的硬件邏輯的CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外圍設(shè)備以及一個(gè)高度專業(yè)化的指令集。在運(yùn)算過程中，DSP以中斷方式讀取A／D采樣結(jié)果。整個(gè)系統(tǒng)是CCD傳感器光采樣與A／D數(shù)據(jù)采集、DSP數(shù)據(jù)處理三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。CCD是串行輸出，DSP是成組使用數(shù)據(jù)，所以，要設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)存放AD采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中要?jiǎng)澇鰞蓧K緩沖區(qū)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與處理，緩沖區(qū)的切換通過軟件實(shí)現(xiàn)，即，當(dāng)其中一塊進(jìn)行AD采樣時(shí)，另一塊同時(shí)對(duì)前一時(shí)刻的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4　數(shù)據(jù)處理
　　在數(shù)據(jù)處理中，CCD圖像傳感器分奇偶場輸出電信號(hào)。首先，將未處理的電信號(hào)存到先入先出（FIFO）緩沖器，DSP從FIFO中取數(shù)字信號(hào)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。一個(gè)目標(biāo)通常覆蓋了連續(xù)幾行上的像元，每個(gè)目標(biāo)在覆蓋行上的起始位置和連續(xù)幾個(gè)像元處的強(qiáng)度值已存在FIFO中。實(shí)時(shí)算法每次只需FIFO中連續(xù)兩行的目標(biāo)信號(hào)，比較當(dāng)前行和前一行上目標(biāo)起始位置和終止位置，即可確定一個(gè)目標(biāo)的構(gòu)成是剛開始還是在繼續(xù)或是已完成，直到所有行數(shù)據(jù)處理完畢，這樣，所有目標(biāo)像點(diǎn)的坐標(biāo)就計(jì)算出來了。算法流程圖如圖3所示。它們的重心坐標(biāo)公式如下：

其中，Xc、Yc為二維重心坐標(biāo)，Xi、Yi為第i個(gè)像元的序號(hào)，Vi為第i個(gè)像元對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅值。
　　DSP采用重心算法對(duì)目標(biāo)位置y′進(jìn)行計(jì)算時(shí)，AD采樣選用8bit的AD芯片，系統(tǒng)檢測精度可達(dá)到1μm以下。可見，系統(tǒng)誤差非常小，測量很準(zhǔn)確。
5　結(jié)束語
本系統(tǒng)硬件簡單，功能強(qiáng)大，接口方便。高速的A／D轉(zhuǎn)換器的采樣速率也很容易用軟件來控制，DSP系統(tǒng)運(yùn)行速度高、編程很靈活、穩(wěn)定性好、可重復(fù)性好、集成也方便。特別是所采用的重心算法，具有算法簡單，運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)不僅可用于測量橋梁載重，而且可用于測量運(yùn)動(dòng)物體（煤車、火車等）是否超重，具有較高的測量精度和實(shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)

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