惯组电源板参数测试系统设计

发布时间：2017-04-11 10:13

  本文关键词：惯组电源板参数测试系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为实现某惯导设备生产厂家对惯组电源板输出参数进行测试的要求,针对该产品多路输出信号的测试需要,本文设计了对惯组电源板输出的各项待测信号进行综合测试的测试系统。该系统以FPGA (EP3C10E144C8N)芯片结合NiosⅡ软核作为惯组电源板测试设备的核心,以硬件调理电路作为测试设备的基础,通过固件程序和上位机应用程序完成测试功能。本文首先介绍了惯组电源板输出的各项参数并对参数的测试方案进行对比,通过比较各类测试方案的优缺点,提出了以FPGA结合调理电路的方式完成系统硬件的设计方案,通过搭建NiosⅡ核实现七路直流电压,三相交流信号相电压、频率、相位差,方波信号高低电平电压、频率、占空比,正弦波信号频率、电压、失真度的同步、综合测试功能,达到了系统测试1%的精度要求,并且使用VC++6.0软件开发用户应用程序,实时显示与记录惯组电源板输出参数。惯组电源板参数测试系统主要由两部分构成：第一部分是测试系统电路设计,主要包括直流电压调理电路、正弦波转换方波调理电路、交流电压调理电路、方波调理电路、AD采样电路以及FPGA配置电路等。第二部分是软件程序设计,主要包括使用QuartusⅡ9.0编写的FPGA内部数字逻辑、使用NiosⅡ IDE9.0编写的计数值运算、FFT运算以及串口发送等程序,使用VC++6.0编写的PC机用户界面程序,将测试到的数据显示在用户界面的相应位置,实现上／下位机信息交互。最后,对搭建的测试系统平台进行软／硬件调试,对调试过程中遇到的问题以及解决方法进行记录与分析,并对实验数据及相对误差进行分析,得出最后结论。本文设计的惯组电源板参数测试系统能够长时间稳定的运行,不但能够对惯组电源板输出参数进行综合性的测试,直观的显示测试结果,而且在保证测试精度的前提下简化了硬件电路。
【关键词】：惯组电源板 FPGA NiosⅡ核 信号调理 用户界面
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN96;TN86
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 惯性导航系统概述9
• 1.2 惯性组件电源板综述9
• 1.3 课题的目的与意义9-10
• 1.4 各项待测参数简介10
• 1.5 论文国内外研究现状10-11
• 1.6 论文研究内容与结构安排11-13
• 1.6.1 主要研究内容11-12
• 1.6.2 论文结构安排12-13
• 1.7 本章小结13-14
• 2 系统设计要求及方案14-20
• 2.1 系统设计要求14
• 2.2 系统设计方案14-19
• 2.2.1 测试系统整体结构15
• 2.2.2 频率测试方法15-17
• 2.2.3 相位差测试方法17
• 2.2.4 占空比测试方法17
• 2.2.5 失真度测试方法17-18
• 2.2.6 软件设计方案18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 系统硬件设计20-31
• 3.1 FPGA及其外围电路设计20-24
• 3.1.1 时钟电路20-21
• 3.1.2 电源电路21-22
• 3.1.3 配置下载电路设计22-23
• 3.1.4 外部存储电路设计23-24
• 3.2 串口收发电路设计24
• 3.3 电压测试电路设计24-28
• 3.3.1 直流电压测试25-28
• 3.3.2 交流电压测试28
• 3.4 频率测试电路设计28-29
• 3.5 相位差测试电路设计29
• 3.6 占空比测试电路测试29
• 3.7 失真度的测试29-30
• 3.8 本章小结30-31
• 4 系统软件设计31-51
• 4.1 FPGA内部逻辑单元设计31-44
• 4.1.1 FPGA内部结构和特点31-33
• 4.1.2 FPGA开发环境和流程33-35
• 4.1.3 AD芯片控制模块35-36
• 4.1.4 频率测试模块36-39
• 4.1.5 相位差测试模块39-40
• 4.1.6 占空比测试模块40-41
• 4.1.7 失真度测试模块41-44
• 4.2 Nios Ⅱ及运算程序设计44-47
• 4.2.1 NiosⅡ软核设计44-46
• 4.2.2 NIOSⅡ算法程序设计46-47
• 4.3 上位机设计47-50
• 4.3.1 VC++6.0开发环境介绍47-48
• 4.3.2 用户界面设计48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 系统调试与数据分析51-57
• 5.1 系统平台搭建与调试51-52
• 5.2 测试结果52-54
• 5.3 测试结果误差分析54-57
• 6 结论57-59
• 6.1 总结57-58
• 6.2 结论58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士期间发表的论文62-63
• 致谢63-66
• 附录 逻辑电路图66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 周徐昌;沈建森;;惯性导航技术的发展及其应用[J];兵工自动化;2006年09期

2 仰珊珊;;人机界面配套开发软件的设计及实现[J];电脑知识与技术;2013年20期

3 王选民;张利川;黄利君;;自由轴式RLC测量新方法及应用[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2011年06期

4 王新辉;肖永涛;;单片机控制的高精度智能频率计的FPGA实现[J];微计算机信息;2010年17期

5 江玉洁,陈辰,周渭;新型频率测量方法的研究[J];仪器仪表学报;2004年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 彭彦;NIOS及FPGA在惯组测试中的应用研究[D];西安工业大学;2014年

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本文编号：298866