基于FPGA的油库发油台数据采集系统设计

发布时间：2020-05-20 00:42

【摘要】：油库中油料的储存与输出的总量是通过流量计计量的,但流量计使用年限过长会出现精度偏离问题,影响油料的经费结算,不利于对油库的监管,便携式在线流量计检定装置是一种能够快速、有效的检定流量计的装置。油库发油台数据采集系统作为便携式在线流量计检定装置的重要组成部分,对检定流量计起着至关重要的作用,为此本文设计了基于FPGA的油库发油台数据采集系统。本文设计的油库发油台数据采集系统主要功能是采集油罐车在输油过程中4路轮胎压强数据,2路温度数据,4路汽车轮胎下沉量数据以及1路流经流量计油料的体积数据,并实现对传感器接口状态自检功能,并将采集的数据与传感器的状态信息通过USB通信方式发送给便携式检定装置的上位机部分,然后由上位机实现具体的流量计检定算法。为实现油库发油台数据采集系统的功能,本文分别设计了硬件电路、基于FPGA的数字电路、以及USB通信程序。硬件电路主要包括:A/D转换电路、FPGA控制电路、USB通信电路。基于FPGA的数字电路模块设计主要包括:A/D数据采集处理数字电路模块,光栅尺位移数据采集处理数字电路模块,涡轮流量计数据采集处理数字电路模块。USB通信程序主要是USB固件程序设计。通过对系统的软硬件测试结果可知,本文设计的油库发油台采集系统能够准确采集4路轮胎压强数据、2路温度数据、4路轮胎下沉量数据以及1路流量计油料体积数据,且能够将采集处理后的数据通过USB通信传送给便携式在线流量计检定装置的上位机部分,实现了数据采集系统所需要的数据采集处理及传感器端口自检功能。本文首先阐述了课题的来源、研究背景以及数据采集系统的国内外发展现状,并对系统的关键技术进行概述;然后对课题已有的硬件平台进行介绍并提出了基于FPGA的油库发油台数据采集系统的总体设计方案,并根据系统的总体设计方案完成了数据采集系统的硬件设计、系统的数字电路设计及USB固件程序设计;最后对设计的系统进行测试,验证了系统功能,完成了预期目标。
【图文】：

光栅尺,位移传感器

图 2.1 光栅尺位移传感器尺位移传感器，其结构组成主要有读数头、主本系统所采用的光栅尺为透射式红外线光测量光学系统作用下实现的，光栅尺将光信号转换尺是 9 芯插座，输出的是 TTL 信号。图 2.1 为电路连接，其中 2、7 脚和 5V 电源的正负极相出的是 B 相信号，和 FPGA 管脚相连。技术概述量传感器型号为 LWGYA-15 型号，不具备显。涡轮流量计基于力矩平衡原理，属于速度式测器将涡轮传感组件中的叶轮转换成电压脉冲后输出方波信号[26-28]。涡轮流量计的流量方程3600fQk

涡轮流量计,实物,事物

图 2.2 涡轮流量计实物图仪表系数可知，836.117 个脉冲对应 1L 的液体量计的信号线有三条，红色的线是电源线，接方波信号线。概述技术的不断发展，USB 接口以其体积小、易携得到了广泛应用，USB 总线传输速率可分为低 USB2.0 协议兼容了低速、全速、高速模式，]，USB 总线技术有着复杂的通信协议，USB 协层、设备层和总线接口层[33-37]，USB 传输数据通和两根数据传输线，且支持 4 种传输方式，每(块)传输事物、控制传输事物、中断传输事物以
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE978

【参考文献】