本文分为上下两篇,分别设计了站台屏蔽门控制器以及不分光红外气体分析仪的数字信号处理系统硬件电路。整篇文章是对作者在读研期间学习、工作的总结。虽然这两部分内容所涉及的领域有些差别,但均以当前较常用的DSC控制器为核心,结合相应的数字、模拟外围硬件电路,实现信号处理与控制算法。现在地铁/轻轨等轨道交通已经成为城市中最快捷的交通方式。目前新建轨道交通项目大都安装了屏蔽门,起到安全、卫生、节能等多方面的作用。然而,国内轨道交通所用的屏蔽门,其控制器大都依靠进口。国外产品虽然技术成熟,但价格昂贵,技术保密,维护困难。所以,研发国产屏蔽门控制器的任务迫在眉睫。本文上篇设计了基于MCU+IPM架构的屏蔽门控制器硬件系统。屏蔽门门控系统主要由机组部分、主回路部分、控制回路部分以及各种保护电路组成。在机组部分,选用带霍尔位置传感器的直流无刷电机。它结合了直流电机与交流电机的优点,结构简单、控制方便、可靠性高。在主回路部分,选用三菱公司IPM构成电机驱动电路。IPM内部集成了IGBT以及相应的驱动、保护电路,在简化电路设计的同时,提高了系统可靠性。控制回路以英飞凌公司XE164单片机为核心,该芯片专为电机驱动而优化,易于实现同时控制多台直流无刷电机,并具有稳定性高、抗干扰能力强等优势。主回路与控制回路之间信号传输全部进行光电隔离,并有过压、欠压、过流、过热等硬件保护措施,保证系统长期稳定可靠运行。屏蔽门拖动实验结果表明,本系统调速性能优良,从静止启动到2500rpm全速运行只需要200ms；防夹性能快速、准确,不会对乘客造成威胁；屏蔽门开关过程快速、平稳。本系统具有工程应用前景。本文下篇设计了不分光红外气体分析仪数字信号处理系统硬件电路。传统不分光红外分析仪大都采用模拟的相敏检波电路作为信号处理电路,结构复杂、调试繁琐、稳定性差、精度不高。本文针对这些问题,设计了以TI公司TMS320F28335型DSP为核心的数字化处理硬件平台。不分光红外分析仪数字信号处理系统硬件电路主要包括信号调理与转换模块、DSP、温度控制模块、压力补偿模块、通信模块等。红外传感器信号经放大、滤波等处理后,由ADC转化为数字信号,由DSP对这些数字信号进行处理。数字信号处理系统简化了模拟处理过程,提高了系统的抗干扰能力。系统采用数字信号处理方法提高了系统的精度和稳定性,简化了系统调试过程。温度控制模块使传感器温度保持恒定,防止测量结果因温度变化而波动。压力补偿模块测量气体气压,而DSP核心利用测得的气压对处理结果进行补偿。4-20mA模块、RS-485模块和继电器输出模块使系统实现自校准、远程控制等智能功能。我们先后对硬件平台和整个系统进行了测试。硬件测试结果表明,系统硬件性能优良,零点噪声约3μV(小于0.3ppm),非线性误差小于0.01%。系统测试结果表明,系统对被测信号的采集、处理、校正等效果符合设计要求,整个系统的非线性误差小于0.27%。所以,本系统能够替代传统处理系统,具有很好的工业应用前景。