基于嵌入式系统的多功能信号设备电气参数测试仪研究与设计

发布时间：2020-04-25 17:42

【摘要】：目前,对铁路信号设备的测试一部分是通过微机自动测试,另一部分是手工完成。针对手工完成部分,测试人员需要将测试数据记录在主要表格上,一份自己保存,一份上交,方便管理人员跟踪设备状况并进行汇总分析。这样的手工模式下,效率低下,迫切需要研制一种新型电气参数测试仪,能够实现快速更新数据,对异地边远车间、班组的设备进行检查,并对发现的问题及时整改,保证设备管理高效有序。本文研究设计了一种基于嵌入式系统的多功能信号设备电气参数测试仪,用以实现高效、实时的监测设备。根据系统集成理念,测试仪分为两大部分,即基于DSP的测试系统部分和基于VRS51L3074的主板部分,两部分之间通过RS232串口进行通信,测试完成以后,通过串口通信网络RS232将数据传输到计算机。测试系统部分选用TI公司高速高性能新一代数字信号处理器TMS320F2812做主控制器,主要完成信号采集、数据幅度调整等功能。主板部分采用RAMTRON公司的嵌入了8KB FRAM存储器的VRS51L3074单片机作为核心处理器,实现对采集数据读取、记录、显示、存储、传输和二次处理分析等功能。测试仪实现了对电气参数信号量的采集、处理显示、带时间信息的大容量数据存储、数据传输和简单数据分析处理等功能。本文在对系统采集量、功能要求等进行分析的基础上,给出了系统总体设计方案。对于基于DSP的测试系统部分,设计了采集板硬件电路模块,并给出了主程序和信号采集典型处理过程程序流程图,分析了数据采集和幅度调整阶段的算法和测试系统的性能。对于主板部分,设计了主板硬件电路,在此基础上开发了软件系统,实现各大功能模块的通信,完成了测试仪的具体功能。设计了测试仪外部键盘和显示LCD,采集了试验数据并做了数据分析,证实了系统可行性。为了减小测试信号的误差,本文又采用了基于FFT和CZT联合的幅频算法和优化的双线性极大值匹配法测频技术进行了数据处理分析,进一步完善了系统功能。最后对本文所研究内容进行了总结和展望,指出了系统的不足和改进方法。
【图文】：

TMS320F2812封装图

示意图,引脚,示意图,补偿电容

西南交通大学硕士研究生学位论文第19页TMS32OF2812芯片引脚图如图3一3所示。砂住兰兰兰)嚣DD肚卜~牛朴于J笋乒，一一‘诀王兰兰三卫里理S夏尽)旦迄芝早互g里竺哑卜-‘‘-J月C万尺1气尸DF!刊飞吕砂「于子不刁vs亏裂番一二二习掀J共仁LK犷叫盯耳井不祠券能异轰丢弓墨络!朋歼庄兰兰空TO，凡6醉1于于开于l丫55酸卜于于万甲丫口口，VFL冬飞「‘“‘二工互尽犷嗯甲F井早井刁蕊终段翻卜二J二二二之习夕翅磷“阵不井不卫江鱼旦‘甲乒二二粼互巨飞卫J竺哪F芬芬;夕仁边了RIR一“厂二二二二‘盛尸币‘p登P]2“杯二二不i仁A尸5~口E内月汪r二二二二二习仁八p魂夕EP3‘2杯二弃二习y加_引任三子三子梦尸城M_I‘CMp叩卜‘孟二习刁户钊彻了之C从F双F下不二V感S邵蛋三王三三尸钊”性之J了卜，，叶竺份了尸以甘，性邵「二二』二二二习尸W”德公35「二二二二二p汽从‘M百二二二二二二习P娜阴手〔二二二二二:习尸叭M了图3一 3TMS320F2812引脚示意图 3.1.4测试系统数据处理单元设计本部分主要负责对A/D采样数据进行FFT运算，完成数据在测试系统的预处理，从而得到输入信号的频率成分及其幅度值。在本部分可以计算电压、电流、阻抗和电容等主要电气参数，但主要是进行幅度调整，以符合主板数据处理的要求，进而将数据传输到主板相应模块进行设计和计算。当同时使用电压表笔和电流钳测试移频补偿电容时，通过进一步的计算可以得到移频补偿电容值
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1

【参考文献】