嵌入式柴油机工作状态监测装置为船舶发电柴油机故障诊断和状态监测系统的核心。可以实现对柴油机转速、温度、压力等参数的采集，并通过现场总线将数据输送到嵌入式微机系统。它是以TMS 320C 2407a数字信号处理器(简称DSP)为主的现场采集和数据处理的小型专家系统。DSP将实时处理能力和控制器外设功能集于一体，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案[2]。其主要功能：通过对现场柴油机的瞬时转速和热工参数(功率、排气温度、增压压力、润滑油进出温度和压力、空气进机温度、主轴承温度、淡水进出温度、海水温度等)的采集，由自身的小型专家系统，诊断出柴油机的状态是否有故障。

  该装置诊断原理：DSP以定频率采集柴油机瞬时转速信号数据，并对数据进行齿平均、数字滤波和整周期平均计算，求取瞬时转速数据作快速傅里叶变换，求出频域相关特征值。DSP结合热工参数，由专家系统得到结果。

2 监测装置硬件设计

   装置硬件组成原理如图2所示。图中作为辅助分析的热工参数通过信号调理模块，由DSP的A/D模块转换即可。瞬时转速是通过安装在飞轮处的磁电传感器获取，发火上死点由输油管上的压力传感器经过电荷放大器获取。装置工作流程：1)DSP的A/D模块采集热工参数；2)DSP的A/D模块结合其时钟管理器参考油压触发信号以定频率采集瞬时转速；3)由DSP对瞬时转速进行处理，结合辅助热工参数由DSP内部专家系统进行诊断分析，得出柴油机是否有故障。如有故障，则专家系统列出所有可能故障，分析其原因，确定处理方案；4)通过DSP的CAN模块，将故障数据，以及专家系统分析出的方案上传给上位微机，做数据保存及日后分析。DSP外扩了SRAM，使得DSP对大量的实时数据处理及短时间在片保存的实现成为可能。

图2 监测装置硬件原理框图
3 程序设计

  监测装置的程序设计可分为4 部分：1)热工参数采集；2)瞬时转速提取；3)专家系统分析；4)实验数据上传。其各部分实现方法为：

1)将信号调理到A/D转换模块合适的幅值范围，利用DSP的A/D转换模块可实现对热工参数的采集。

2)利用DSP的A/D转换结合定时器功能，实现以一定频率采集柴油机瞬时转速信号。过程为：(1)设置全局通用定时器控制寄存器GPTCONA 的位8或7通用定时器；(2)启动模数转换事件(T1TOADC)由周期中断标志来启动模数转换；(3)设置定时器的周期寄存器。具体大小应通过DSP的外部时钟源及内部锁相环的值而定；(4)设置定时器控制寄存器，确定记数模式为连续增，调整输入时钟的欲定标系数以及时钟源(本系统采用的是内部CPU时钟)；(5)清零记数器，屏蔽事件管理器中断；(6)复位ADC模块，设置转换通道个数及排序器顺序，禁止ADC转换结束中断。