基于SoC和DSP的便携式数采分析系统研发

发布时间：2020-11-04 16:26

　　 在现代工业生产中,使用者对机械设备的可靠性提出了更高的要求。机械设备的状态监测与故障诊断仪器可以对机械运行过程中的工况进行在线监测或离线检测,以便发现故障或对其故障发展趋势进行早期预测,然后可以采取措施进行维护保养,以免造成更大的损失。 机械设备的故障诊断仪器朝着便携式、模块化、低功耗方向发展。采用高度集成的片上系统芯片(C8051F124)作为CPU,开发了具有数据采集、数据存储、人机交互、串口传输等功能的便携式数采仪器,并在此基础扩展了一片DSP芯片,使之具有较强的信号处理功能。为了对信号进行更详尽的分析,在PC机上使用LabVIEW软件开发了一套故障诊断软件,作为故障诊断的上位机,可以对下位机进行控制,并且对下位机采集到的数据进行管理和分析。 论文首先综述了用于故障诊断的智能仪器的发展现状以及虚拟仪器的发展,建立了整个系统的硬件结构,确立了便携式数采分析仪器下位机模块化的设计方法。 其次,论文分模块介绍了下位机的软硬件配置情况。其中介绍了C8051F124中用到的硬件资源,包括CIP-51微控制器内核、片内存储器等。根据本系统需要,对这些部分进行了配置。数/模转换模块(ADC)是本系统的核心,论文对它进行了详细的阐述。论文还介绍了系统的存储模块、人机交互模块以及传输模块等部分的设计。 然后,设计了系统扩展的用来实现数字信号处理的DSP模块,对其开发环境和开发工具进行了介绍。给出了DSP和C8051F124的接口设计方案,并且对DSP的软件开发过程中所涉及到的一些技术问题给出了解决办法。在DSP模块的基础上,实现了一些简单且常用的信号处理算法,如FIR滤波器以及FFT等。 最后,简要介绍了故障诊断仪器的上位机中基于LabVIEW开发的软件,阐述了软件功能,并解决了一些和下位机数据传输相关的技术细节问题。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH165.3
【部分图文】：

即 XRAM。图 2-4 C8051F124 系统资源从图 2-4 看，C8051F124 的片内资源主要包括[30]：（1）高速、流水线结构的 8051 兼容的 CIP-51 内核。（2）全速、非侵入式的在系统调试接口。（3）真正 12 位、100ksps 的 8 信道 SARADC，带 PGA 和模拟多路开关。（4）两个 12 位 DAC，可同步输出，用于产生无抖动波形。（5）128K 字节可在系统编程的 FLASH 内存。（6）8448（8K XRAM+256 RAM）字节的片内 RAM。（7）可寻址 64K 字节地址空间的外部数据存储器接口。（8）硬件实现的 SPI、SMBus/I2C 和两个 UART 串行接口。（9）5 个通用的 16 位定时器。

F124的片内存储器组织

图 2-6 12 位 ADC0 功能框图ADC0 的转换电压基准可以选择内部基准和外部基准两种来源。F124 内部有一个 1.2V 的带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器，基准发生器产生的电压经过增益输出缓冲放大器放大后，产生的 2.4V 电压作为 ADC0的转换基准电压。模拟多路开关中的 8 个通道用于外部输入信号的测量，第 9 通道在内部被连
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 随顺科;孙长江;王雁;;基于DSP的智能无刷直流电机控制策略研究[J];制造业自动化;2011年15期

2 韩民强;孔凡旭;李晓岩;;基于DSP的单周控制三相有源电力滤波器控制系统设计[J];科学技术与工程;2011年20期

3 叶海;李峰;;AFIS的研究与实现[J];东莞理工学院学报;2011年03期

4 李梦辉;李虹;刘鹏;;基于DSP鲁棒PID控制器的电液位置伺服系统电模拟仿真研究[J];工业控制计算机;2011年06期

5 张志国;刘宇;朱辉;刘鸿瑾;李澍;;片上系统(SoC)空间应用前景及可靠性若干问题的思考[J];质量与可靠性;2011年03期

6 张晓明;余海涛;;基于DSP的异步电机矢量控制系统[J];电气自动化;2011年04期

7 袁维;;基于DSP控制的动态无功补偿装置优化[J];硅谷;2011年12期

8 郭晋;王保松;;基于DSP的无刷直流电机控制系统的研究[J];硅谷;2011年12期

9 常庆;;基于EZ-USB FX的DSP数据采集系统的设计[J];仪表技术;2011年09期

10 高智宇;陈海燕;何金起;;风力发电逆变电源的智能化设计[J];自动化技术与应用;2011年08期

相关博士学位论文 前10条

1 李辉;改进的离散余弦反变换迭代算法研究与音频DSP核设计[D];电子科技大学;2010年

2 赵庆亮;基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D];北京化工大学;2012年

3 桑胜田;基于相关性的SoC软硬件划分技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 门长有;电能计量算法及其SoC实现[D];浙江大学;2009年

5 曹贝;SoC低功耗测试技术和温度意识测试规划研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 戈志伟;面向CIS图像处理SoC的算法、架构及复杂多媒体SoC中通信网络研究[D];天津大学;2012年

7 王洪君;H.264运动估计快速算法研究及编码器DSP实现[D];天津大学;2009年

8 邓立宝;SOC测试时间优化技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

9 肖传伟;智能相机的设计研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2006年

10 殷燎;面向SoC的IP核及嵌入式处理器功能验证方法研究[D];浙江大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 罗凯;基于DSP的铅酸电池剩余容量在线检测系统研究[D];重庆理工大学;2010年

2 屠黎俊;基于DSP的无刷直流电机实验平台的研究[D];东华大学;2010年

3 邵峰;基于DSP控制的并联型三相三线制有源电力滤波器的设计[D];太原理工大学;2010年

4 彭先伟;基于DSP的有源电力滤波器的研究[D];武汉理工大学;2010年

5 应法明;基于DSP的五自由度静电悬浮微陀螺悬浮控制算法的研究[D];上海交通大学;2010年

6 张晋铭;基于DSP的自适应直流调速系统[D];中南大学;2010年

7 王生治;基于DSP的缆索表面图像采集与传输系统设计与研究[D];重庆大学;2010年

8 崔宝峰;基于DSP的振动压路机控制系统研究[D];长安大学;2010年

9 徐艳;基于DSP的图像跟踪系统及跟踪算法的研究[D];长春理工大学;2010年

10 来帅;基于DSP的冲击接地电阻测量装置研究与设计[D];兰州理工大学;2010年

本文编号：2870330