基于DSP的称重系统中滤波器的实现

摘要：利用电容称重传感器测量载荷时，真实载荷信号非常微弱，如果不进行有效的滤波处理，会导致称重结果的不准确。文章对传感器输出电压进行了分析研究，用MATLAB仿真软件分析了滤波算法的性能，提出了基于数字处理芯片TMS320VC5416的滤波方案。试验结果表明：系统设计达到了预期的要求。
关键词：电容传感器；车辆；称重；滤波器；DSP

用电容称重装置测量载荷，由于工作环境恶劣，会使电容称重传感器的输出结果存在很多干扰，而电容称重传感器的真实载荷信号非常微弱，这样会使真实的载荷信号淹没在于扰信号中，如果不进行有效的滤波处理，就会导致称重结果的不准确。因此，滤波器设计是车辆电容称重装置中的关键技术之一，它直接关系到测量的精度。通过数据采集卡将信号调理电路的模拟电压值转变为数字量，存储到计算机中，利用MATLAB仿真软件对滤波算法的性能进行分析，并将数字滤波算法程序下载到DSP芯片TMS320VC5416中，配合整个电容称重装置对车辆载荷称重的分析。

1 系统总体方案设计
文中采用了以DSP芯片TMS320VC5416为核心的系统方案。测试系统如图1所示。从结构上说系统包括4部分：电容称重传感器、信号调理电路、USB数据采集卡、数据处理电路。

电容称重传感器可以将车辆前后轴重量的变化转变为电容量的变化。信号调理电路选用了具有消除杂散电容影响能力的四相检测电荷转移式微电容测量线路。通过数据采集卡可以把信号凋理电路的模拟电压值转变为数字量，通过USB数据总线与计算机进行通信，将采集到的含有电压信息的数字量信息存储到计算机中，借助于计算机中面向对象的数据采集软件和文中的数字滤波器，可以将结果进行分析、计算、曲线拟合和绘图。

2 系统硬件设计
本系统以DSP为核心，组成一个集信号采集、处理为一身的电容称重系统。系统硬件电路由模／数转换电路、复位电路、电源电路等组成。如图2所示。

模／数转换电路将采集到的实时信号变为数字信号以供滤波器进行处理。电源模块提供系统工作所需的各种电压，如I／O电压、内核电压等等。本系统中采用了较低工作频率的DSP复位时钟模式。JTAG接口供数字信号处理芯片下载程序以进行调试。