专利名称：用于半物理仿真系统的信号转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于半物理仿真系统的信号转换器，该信号转换器用于实现真实物理信号与虚拟物理信号间信号转换，即虚拟被控对象的状态参数与控制器发出的控制参数之间的真实电气信号的转换和传递。
背景技术：
目前，在工程机械控制器的半物理仿真系统中，为了能够对工程机械控制器的各项性能进一步验证，所构建的工程机械控制器半物理仿真体系设计为一个闭环系统，该系统是将工程机械控制器的实物引进系统，将在PC机中建立工程机械被控对 象的数学模型，为了能够真实地模拟现实生活中的信号情况，普通的信号转换器难以满足复杂的信号处理，因此，研究一种用于半物理仿真系统的信号转换器是很有现实意义的。
发明内容为了解决工程机械控制器的半物理仿真系统中，虚拟被控对象的状态参数与控制器发出的控制参数之间的真实电气信号的转换和传递问题，本实用新型提供了一种能够满足半物理仿真系统中，控制器与数学模型之间的真实物理信号与虚拟物理信号之间的变换的信号转换器。为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案—种用于半物理仿真系统的信号转换器,包括电源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和两个DAC转换器；其中，电源为信号转换器供电；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC转换器分别与主控芯片相连接；CY7C68013A芯片的输出端连接到PC机；该信号转换器还包括连接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C扩展口、SPI扩展口、CAN扩展口和PWM输出口。本实用新型还包括如下其他技术特征所述电源为+9V的开关稳压电源。所述主控芯片与CY7C68013A芯片采用并口通信。所述CY7C68013A芯片与DAC芯片采用I2C进行通信。所述主控芯片DAC转换器通过SPI进行通信。所述主控芯片采用意法半导体公司的STM32F103ZCT6。所述ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013。所述DAC转换器采用12位精度的TLV5630。本实用新型专利的优点本实用新型采用USB2. 0以实现实时传递各种参数，且针对状态参数和控制参数的特点，设计了分别多达18路的数模转换和模数转换模块，并针对转速等脉冲量输出传感器设计了脉冲量输入输出模块和数字量IO模块，大大满足了工程机械控制器的半物理仿真系统中，真实物理信号与虚拟物理信号之间的变换的需要，不仅成本低，且使用适用范围广泛，不但可用于工程机械控制器半物理仿真中的信号转换，还可用于其他控制器中半物理仿真中的信号转换。
图I本实用新型的硬件总体结构框图。图2本实用新型的电源模块框图。
以下结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
具体实施方式
根据本实用新型所应用的半物理仿真系统的设计，需要18个ADC输入通道、18个DAC输出通道、16个输入/16个输出IO通道以及8个输入/8个输出脉冲信号通道，共需要42个输入通道，42个输出通道。按照以上要求，本实用新型设计如下如图I所示，本实用新型的用于半物理仿真系统的信号转换器，包括电源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和两个DAC转换器；其中，电源为信号转换器供电，CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和DAC转换器分别与主控芯片相连接；CY7C68013A芯片的输出端通过USB连接到PC机；该信号转换器还包括连接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C扩展口、SPI扩展口、CAN扩展口和PWM输出口。CY7C68013A芯片起到外扩一个USB2. 0的作用，从而使得本实用新型与PC机采用USB2. 0接口进行通信；主控芯片与CY7C68013A芯片采用并口通信；CY7C68013A芯片与DAC芯片采用I2C进行通信；主控芯片DAC转换器通过SPI进行通信；I2C扩展口和232/422/485通信接口用于扩展主控芯片，当遇到超过18路的DA情况，可通过外扩DA板解决，CAN扩展口用于实现多个信号转换器之间的级联。主控芯片采用意法半导体公司的基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103xx系列微控制器STM32F103ZCT6 ;ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013 ;DAC芯片为16位精度；DAC转换器采用12位精度的TLV5630。如图2所示，电源为+9V的开关稳压电源。通过DC-DC转化模块转换成+3. 3V电压，然后采用两片电压转换芯片分别实现+9V到+3. 3V(模拟电压和数字电压)的电压转换，目的在于降低干扰。
权利要求1.一种用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，包括电源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和两个DAC转换器；其中，电源为信号转换器供电；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC转换器分别与主控芯片相连接；CY7C68013A芯片的输出端连接到PC机；该信号转换器还包括连接主控芯片的GPIO 口、通信接口、JTAG接口、I2C扩展口、SPI扩展口、CAN扩展口和PWM输出口。
2.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述电源为+9V的开关稳压电源。
3.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述主控芯片与CY7C68013A芯片采用并口通信。
4.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述CY7C68013A芯片与DAC芯片采用I2C进行通信。
5.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述主控芯片DAC转换器通过SPI进行通信。
6.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述主控芯片采用意法半导体公司的STM32F103ZCT6。
7.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述ADC芯片采用具有16位、E -A的MSP430F2013。
8.如权利要求I所述的用于半物理仿真系统的信号转换器，其特征在于，所述DAC转换器采用12位精度的TLV5630。
专利摘要本实用新型公开了一种用于半物理仿真系统的信号转换器，包括电源、主控芯片、CY7C68013A芯片，ADC芯片，DAC芯片和两个DAC转换器；其中，电源为信号转换器供电；CY7C68013A芯片、ADC芯片、DAC芯片和DAC转换器分别与主控芯片相连接；CY7C68013A芯片的输出端连接到PC机；该信号转换器还包括连接主控芯片的GPIO口、通信接口、JTAG接口、I2C扩展口、SPI扩展口、CAN扩展口和PWM输出口。本实用新型满足了工程机械控制器的半物理仿真系统中，真实物理信号与虚拟物理信号之间的变换的需要，不仅成本低，且使用适用范围广泛，不但可用于工程机械控制器半物理仿真中的信号转换，还可用于其他控制器中半物理仿真中的信号转换。
文档编号G05B17/02GK202563276SQ20122013801
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者王国庆, 刘营涛, 贺新刚, 余继权, 钱万涛, 叶洪, 袁明, 杨华新, 刘承桓 申请人:长安大学