用于半物理仿真系統的信號轉換器技術方案

本實用新型專利技術公開了一種用于半物理仿真系統的信號轉換器，包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。本實用新型專利技術滿足了工程機械控制器的半物理仿真系統中，真實物理信號與虛擬物理信號之間的變換的需要，不僅成本低，且使用適用范圍廣泛，不但可用于工程機械控制器半物理仿真中的信號轉換，還可用于其他控制器中半物理仿真中的信號轉換。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于半物理仿真系統的信號轉換器，該信號轉換器用于實現真實物理信號與虛擬物理信號間信號轉換，即虛擬被控對象的狀態參數與控制器發出的控制參數之間的真實電氣信號的轉換和傳遞。
技術介紹
目前，在工程機械控制器的半物理仿真系統中，為了能夠對工程機械控制器的各項性能進一步驗證，所構建的工程機械控制器半物理仿真體系設計為一個閉環系統，該系統是將工程機械控制器的實物引進系統，將在PC機中建立工程機械被控對 象的數學模型，為了能夠真實地模擬現實生活中的信號情況，普通的信號轉換器難以滿足復雜的信號處理，因此，研究一種用于半物理仿真系統的信號轉換器是很有現實意義的。
技術實現思路
為了解決工程機械控制器的半物理仿真系統中，虛擬被控對象的狀態參數與控制器發出的控制參數之間的真實電氣信號的轉換和傳遞問題，本技術提供了一種能夠滿足半物理仿真系統中，控制器與數學模型之間的真實物理信號與虛擬物理信號之間的變換的信號轉換器。為了達到上述目的，本技術采用如下的技術解決方案—種用于半物理仿真系統的信號轉換器,包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。本技術還包括如下其他技術特征所述電源為+9V的開關穩壓電源。所述主控芯片與CY7C68013A芯片采用并口通信。所述CY7C68013A芯片與DAC芯片采用I2C進行通信。所述主控芯片DAC轉換器通過SPI進行通信。所述主控芯片采用意法半導體公司的STM32F103ZCT6。所述ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013。所述DAC轉換器采用12位精度的TLV5630。本技術專利的優點本技術采用USB2. 0以實現實時傳遞各種參數，且針對狀態參數和控制參數的特點，設計了分別多達18路的數模轉換和模數轉換模塊，并針對轉速等脈沖量輸出傳感器設計了脈沖量輸入輸出模塊和數字量IO模塊，大大滿足了工程機械控制器的半物理仿真系統中，真實物理信號與虛擬物理信號之間的變換的需要，不僅成本低，且使用適用范圍廣泛，不但可用于工程機械控制器半物理仿真中的信號轉換，還可用于其他控制器中半物理仿真中的信號轉換。附圖說明圖I本技術的硬件總體結構框圖。圖2本技術的電源模塊框圖。以下結合附圖和實例對本技術進一步說明。具體實施方式根據本技術所應用的半物理仿真系統的設計，需要18個ADC輸入通道、18個DAC輸出通道、16個輸入/16個輸出IO通道以及8個輸入/8個輸出脈沖信號通道，共需要42個輸入通道，42個輸出通道。按照以上要求，本技術設計如下如圖I所示，本技術的用于半物理仿真系統的信號轉換器，包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電，CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端通過USB連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。CY7C68013A芯片起到外擴一個USB2. 0的作用，從而使得本技術與PC機采用USB2. 0接口進行通信；主控芯片與CY7C68013A芯片采用并口通信；CY7C68013A芯片與DAC芯片采用I2C進行通信；主控芯片DAC轉換器通過SPI進行通信；I2C擴展口和232/422/485通信接口用于擴展主控芯片，當遇到超過18路的DA情況，可通過外擴DA板解決，CAN擴展口用于實現多個信號轉換器之間的級聯。主控芯片采用意法半導體公司的基于ARM Cortex-M3內核的STM32F103xx系列微控制器STM32F103ZCT6 ;ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013 ;DAC芯片為16位精度；DAC轉換器采用12位精度的TLV5630。如圖2所示，電源為+9V的開關穩壓電源。通過DC-DC轉化模塊轉換成+3. 3V電壓，然后采用兩片電壓轉換芯片分別實現+9V到+3. 3V(模擬電壓和數字電壓)的電壓轉換，目的在于降低干擾。權利要求1.一種用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。2.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述電源為+9V的開關穩壓電源。3.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述主控芯片與CY7C68013A芯片采用并口通信。4.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述CY7C68013A芯片與DAC芯片采用I2C進行通信。5.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述主控芯片DAC轉換器通過SPI進行通信。6.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述主控芯片采用意法半導體公司的STM32F103ZCT6。7.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013。8.如權利要求I所述的用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，所述DAC轉換器采用12位精度的TLV5630。專利摘要本技術公開了一種用于半物理仿真系統的信號轉換器，包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。本技術滿足了工程機械控制器的半物理仿真系統中，真實物理信號與虛擬物理信號之間的變換的需要，不僅成本低，且使用適用范圍廣泛，不但可用于工程機械控制器半物理仿真中的信號轉換，還可用于其他控制器中半物理仿真中的信號轉換。文檔編號G05B17/02GK202563276SQ20122013801公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日專利技術者王國慶, 劉營濤, 賀新剛, 余繼權, 錢萬濤, 葉洪, 袁明, 楊華新, 劉承桓 申請人:長安大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于半物理仿真系統的信號轉換器，其特征在于，包括電源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和兩個DAC轉換器；其中，電源為信號轉換器供電；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC轉換器分別與主控芯片相連接；CY7C68013A芯片的輸出端連接到PC機；該信號轉換器還包括連接主控芯片的GPIO口、通信接口、JTAG接口、I2C擴展口、SPI擴展口、CAN擴展口和PWM輸出口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國慶，劉營濤，賀新剛，余繼權，錢萬濤，葉洪，袁明，楊華新，劉承桓，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：實用新型
國別省市：