基于单片机和以太网的多通道火箭炮检测系统
发布时间：2021-10-25 07:49
针对某型号火箭炮控制信号通道多、检测点分散,无法同时监测多路信号的问题,设计了一种基于单片机和以太网的火箭炮智能检测系统。系统数据采集部分采用STM32F4系列单片机进行设计,完成火箭炮各通道数据采集;数据传输部分充分利用以太网带宽大、结构简单、成本低廉等特点实现前端监测数据与上位机进行通信;数据采集部分供电采用PoE供电技术,简化了系统供电电源设计。上位机采用基于LabVIEW的数据处理技术,对检测的各路信号进行图形图像化显示、数据存储、故障分析及状态显示。试验表明,该系统可实现同时对装备多通道信号进行动态实时检测和故障诊断功能,缩短装备故障诊断时间,并可将采集信号以TDMS格式保存,为后续故障定量分析提供数据支持。
【文章来源】：新技术新工艺. 2020,(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
火箭炮检测系统总体结构图
数据采集系统硬件部分由MCU控制板、AD信号采集板、电气接口及结构件组成。数据采集系统原理框图如图2所示。MCU控制板主要功能是处理AD采集板上传数据并进行打包处理，并按预定格式发送至PoE交换机端。采用基于ARM的STM32F407芯片作为核心处理器。该芯片为意法半导体公司推出的以Cortex M4为内核的芯片[4-6]，其主要特点是：高主频（168MHz）、丰富的外设（3个SPI、6个串口、2种定时器：16位和32位、1个10/100 M以太网MAC控制器、112个通用I/O口等）、强大的运算处理能力（具有ART自适应实时加速器功能，且应用了32位多重AHB总线矩阵等）以及低功耗（仅为238μA/MHz）。
选用LAN8720AIQFN24芯片作为数据传输芯片。该芯片为以太网PHY层芯片，I/O引脚电压符合IEEE802.3-2005技术标准。通过对芯片RMII或MLL的控制来实现与STM32F407内置以太网MAC层的通信。芯片内含10-BASE-T/100-BASE-TX全双工传输模块，传输速率可达10Mbps和100 Mbps。MCU控制板如图3所示。AD信号采集电路板主要实现对监测点模拟信号变换为用于系统采集的数字信号，完成模拟信号的实时采集；并将数字量上传至MCU主控板。AD采集板以集成电路AD7490BRU作为信号采集核心芯片。该芯片是ADI公司推出的一款12位16通道的高速、低功耗的AD转换芯片，芯片内含低噪声、高频带的跟踪/保持放大器，可以处理1 MHz的宽频信号。同时芯片内带高速串行接口SPI，可容易实现与MCU之间的快速通信。AD信号板如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于以太网的分布式数据采集与双模式管理系统[J]. 任磊磊,周建,罗萃文,潘卫,马瑞,李佳鲜. 核聚变与等离子体物理. 2020(01)
[2]采用PoE供电的高速以太网分布式数据采集系统[J]. 王伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(09)
[3]基于阅读器UDP通信的声表面波射频识别系统[J]. 陈涛,陈智军,韩超,付俊,钟悦芸. 压电与声光. 2017(03)
[4]某型火箭炮数据采集设备的设计与实现[J]. 邢立新,沈中卿. 兵工自动化. 2014(08)
[5]单片数字温、湿度集成电路SHT75的应用[J]. 甄广炬,胡兆刚. 电子制作. 2011(01)
[6]基于灰度相关的图像匹配算法的改进[J]. 刘莹,曹剑中,许朝晖,田雁,付同堂,王锋. 应用光学. 2007(05)
[7]基于LabVIEW的数字信号控制及检测技术[J]. 康泉,张之敬,张艳,王战锋. 新技术新工艺. 2004(08)
[8]新的基于边缘特征的图像相关匹配方法[J]. 张志佳,黄莎白,史泽林. 红外与激光工程. 2003(06)
硕士论文
[1]基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现[D]. 王风.西安电子科技大学 2012
本文编号：3456963
【文章来源】：新技术新工艺. 2020,(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
火箭炮检测系统总体结构图
数据采集系统硬件部分由MCU控制板、AD信号采集板、电气接口及结构件组成。数据采集系统原理框图如图2所示。MCU控制板主要功能是处理AD采集板上传数据并进行打包处理，并按预定格式发送至PoE交换机端。采用基于ARM的STM32F407芯片作为核心处理器。该芯片为意法半导体公司推出的以Cortex M4为内核的芯片[4-6]，其主要特点是：高主频（168MHz）、丰富的外设（3个SPI、6个串口、2种定时器：16位和32位、1个10/100 M以太网MAC控制器、112个通用I/O口等）、强大的运算处理能力（具有ART自适应实时加速器功能，且应用了32位多重AHB总线矩阵等）以及低功耗（仅为238μA/MHz）。
选用LAN8720AIQFN24芯片作为数据传输芯片。该芯片为以太网PHY层芯片，I/O引脚电压符合IEEE802.3-2005技术标准。通过对芯片RMII或MLL的控制来实现与STM32F407内置以太网MAC层的通信。芯片内含10-BASE-T/100-BASE-TX全双工传输模块，传输速率可达10Mbps和100 Mbps。MCU控制板如图3所示。AD信号采集电路板主要实现对监测点模拟信号变换为用于系统采集的数字信号，完成模拟信号的实时采集；并将数字量上传至MCU主控板。AD采集板以集成电路AD7490BRU作为信号采集核心芯片。该芯片是ADI公司推出的一款12位16通道的高速、低功耗的AD转换芯片，芯片内含低噪声、高频带的跟踪/保持放大器，可以处理1 MHz的宽频信号。同时芯片内带高速串行接口SPI，可容易实现与MCU之间的快速通信。AD信号板如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于以太网的分布式数据采集与双模式管理系统[J]. 任磊磊,周建,罗萃文,潘卫,马瑞,李佳鲜. 核聚变与等离子体物理. 2020(01)
[2]采用PoE供电的高速以太网分布式数据采集系统[J]. 王伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(09)
[3]基于阅读器UDP通信的声表面波射频识别系统[J]. 陈涛,陈智军,韩超,付俊,钟悦芸. 压电与声光. 2017(03)
[4]某型火箭炮数据采集设备的设计与实现[J]. 邢立新,沈中卿. 兵工自动化. 2014(08)
[5]单片数字温、湿度集成电路SHT75的应用[J]. 甄广炬,胡兆刚. 电子制作. 2011(01)
[6]基于灰度相关的图像匹配算法的改进[J]. 刘莹,曹剑中,许朝晖,田雁,付同堂,王锋. 应用光学. 2007(05)
[7]基于LabVIEW的数字信号控制及检测技术[J]. 康泉,张之敬,张艳,王战锋. 新技术新工艺. 2004(08)
[8]新的基于边缘特征的图像相关匹配方法[J]. 张志佳,黄莎白,史泽林. 红外与激光工程. 2003(06)
硕士论文
[1]基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现[D]. 王风.西安电子科技大学 2012
本文编号：3456963
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3456963.html
