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基于DSP的水下目标检测与参数估计应用分析
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2017-10-26
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人造金刚石是一种重要的工业原材料，几乎涉及国计民生的各个领域。我国目前是金刚石生产和出口大国，产量约占世界产量的2/3。但是，国产金刚石工业产值却只占世界工业产值的1/3，这主要是由于质量不高所造成。生产人造金刚石的主要设备是压机，从我国目前生产金刚石的设备来看，大部分生产厂家使用六面顶压机，随着国内六面顶腔体的大型化和对这一技术的发展应用，与国外在技术装备上的差距在进一步缩小。但是，国内在压机的控制水平上还相当落后，阻碍了金刚石质量的提高。因此，提高国内金刚石压机的控制水平成为当务之急。
1 金刚石的合成工艺
人造金刚石是由石墨片、触煤片在一定的压力、温度条件下生成所得。目前，金刚石生产工艺过程中一个重要的技术环节是压力的台阶型变化，即在金刚石合成初期，将压力分成几个压力段，并在每个台阶压力上保持一段时间。对于温度控制， 目前广泛采用的恒功率控制，该技术的最大弱点是：当加热时间足够长时，石墨在催化剂中再结晶成片状，不利于金刚石的生长。对于温度的控制，我们可以通过对加热电压的间接控制来实现，且这种控制方法在实践中也能达到很好的控制效果。
2.硬件设计方案
2.1 TMS320LF2407简介
TMS320LF2407片内集成有32k FLASH，1.5k字的数据／程序RAM，544字的双口RAM （DARAM）和2k字的单口RAM（SARAM）；10个10位ADC外围接口，CAN总线接口，4个通用定时器和一个看门狗计时器；运算数率高，单个指令周期执行时间仅为33ns；工作电压为＋3.3V，工业级温度范围－40～＋8°C，特别适合于工业应用。由此可以看出该DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为控制系统提高实时性、实现小型化和低成本提供了一个理想的解决方案。另外，压机的控制变量和所接的外设较多。选用DSP控制器，正好利用它的实时控制能力强和集成外设丰富的优点，故选用TMS320LF2407作为控制和数字化处理的核心。
根据压机所需要实现的功能，以TMS320LF2407为核心的系统硬件结构如图1所示。
图1 金刚石压机控制系统原理图
1 金刚石的合成工艺
人造金刚石是由石墨片、触煤片在一定的压力、温度条件下生成所得。目前，金刚石生产工艺过程中一个重要的技术环节是压力的台阶型变化，即在金刚石合成初期，将压力分成几个压力段，并在每个台阶压力上保持一段时间。对于温度控制， 目前广泛采用的恒功率控制，该技术的最大弱点是：当加热时间足够长时，石墨在催化剂中再结晶成片状，不利于金刚石的生长。对于温度的控制，我们可以通过对加热电压的间接控制来实现，且这种控制方法在实践中也能达到很好的控制效果。
2.硬件设计方案
2.1 TMS320LF2407简介
TMS320LF2407片内集成有32k FLASH，1.5k字的数据／程序RAM，544字的双口RAM （DARAM）和2k字的单口RAM（SARAM）；10个10位ADC外围接口，CAN总线接口，4个通用定时器和一个看门狗计时器；运算数率高，单个指令周期执行时间仅为33ns；工作电压为＋3.3V，工业级温度范围－40～＋8°C，特别适合于工业应用。由此可以看出该DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为控制系统提高实时性、实现小型化和低成本提供了一个理想的解决方案。另外，压机的控制变量和所接的外设较多。选用DSP控制器，正好利用它的实时控制能力强和集成外设丰富的优点，故选用TMS320LF2407作为控制和数字化处理的核心。
根据压机所需要实现的功能，以TMS320LF2407为核心的系统硬件结构如图1所示。
图1 金刚石压机控制系统原理图
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