16路隔离并行AD模块研制
发布时间：2021-02-18 17:31
随着我国工业水平的不断发展,保证工业设备的稳定工作正变得越来越重要。设备的稳定工作离不开实时状态监测,而在工业上,设备的实时监测常常需要定制测量模块。本文结合实际生产需要,采用通用化的设计思路,设计开发了一套基于CPCI的数据采集板卡,解决了3U板卡空间内16通道并行隔离测量的设计难题,实现了16路电气信号的精确测量,能够完成单个设备多种参数的同时监测或多个设备的同时监测,具有很大的实用价值。本文首先对模块的总体技术指标做了介绍,对实际生产提出的技术指标做了相应的需求分析,在此基础上完成了板卡的总体设计方案,包括硬件总体方案、软件总体方案与固件总体方案等。本文接着介绍了硬件电路设计,硬件电路设计主要包括模拟通道的方案选择、电源模块设计以及数字电路模块的设计。在进行总体设计的同时,结合了项目对板卡功能的具体需求,对每个模块进行了详细分析和设计,并实现了较为完备的芯片选型。固件设计部分主要完成FPGA内部逻辑模块的设计,包括自定义模块的设计与Sopcbuilder的设计等。软件设计主要包括软核程序设计、校准程序设计以及驱动函数设计。在FPGA内部设计软核,并在Avalon总线上挂载IP核,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 数据采集板卡发展现状
1.2.2 数据采集技术发展现状
1.2.3 国产操作系统研究现状
1.3 论文主要研究内容
1.4 本文结构
第2章 总体设计方案
2.1 技术指标要求
2.1.1 输入信号技术指标
2.1.2 信号测量精度要求
2.1.3 板卡硬件要求
2.2 需求分析
2.3 总体方案设计
2.3.1 硬件总体方案设计
2.3.2 软件总体方案设计
2.3.3 固件总体方案设计
2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
3.1 模拟测量通道电路设计
3.1.1 信号调理电路
3.1.2 信号采集电路
3.1.3 信号隔离电路
3.2 数字电路设计
3.2.1 数字处理电路
3.2.2 延时电路模块
3.3 电源电路设计
3.4 本章小结
第4章 FPGA固件设计
4.1 Avalon总线简介
4.2 FPGA逻辑设计
4.2.1 FPGA顶层模块设计
4.2.2 功能模块设计
4.2.3 Sopcbuilder设计
4.2.4 CPCIIP核设计
4.3 本章小结
第5章 软件设计
5.1 NIOS II软核程序设计
5.1.1 初始化程序设计
5.1.2 有效值测量程序设计
5.1.3 频率测量程序设计
5.2 校准程序设计
5.2.1 SCPI指令简介
5.2.2 校准程序设计
5.3 驱动程序设计
5.3.1 基于中标麒麟操作系统的CPCI驱动
5.3.2 驱动程序函数设计
5.4 本章小结
第6章 设备功能测试及验证
6.1 板卡测试条件
6.2 校准前板卡功能测试
6.2.1 直流值测试
6.2.2 有效值测试
6.2.3 频率值测试
6.3 校准后板卡功能测试
6.3.1 直流值测试
6.3.2 有效值测试
6.3.3 频率值测试
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用研究[J]. 王利敏,冯鑫磊. 中国战略新兴产业. 2018(16)
[2]工业仪表自动化控制技术发展的新趋势探讨[J]. 齐彦林. 化工管理. 2018(08)
[3]故障预防和检修技术在电气自动化控制设备的应用[J]. 聂波. 电脑知识与技术. 2018(05)
[4]自动控制技术在现代管理中的应用[J]. 罗钊毅. 中国高新区. 2018(04)
[5]基于麒麟操作系统的运载火箭地面测试系统设计[J]. 李朝凤,姚静波,辛朝军. 计算机测量与控制. 2018(01)
[6]适用于变频控制类芯片的新型光电耦合隔离电路[J]. 吕正,颜湘武,曲伟,邓天成. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]最有中国味的开源操作系统优麒麟16.04版本发布[J]. 办公自动化. 2016(10)
[8]自动化仪表控制系统技术研究[J]. 王惠影. 石化技术. 2015(12)
[9]基于中标麒麟操作系统的串口调试方法研究[J]. 郭付才,刘志华. 微型机与应用. 2012(10)
[10]嵌入式Linux驱动程序框架研究综述[J]. 戴明华,李长云,曾志浩,崔海燕. 长沙大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]基于虚拟仪器和IEC61850标准的变电站设备在线监测系统的研究[D]. 刘建锋.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]中标麒麟平台下标识分离映射技术的研究与实现[D]. 姚懿烜.北京交通大学 2016
[2]典型形位误差对力矩电机转矩测量影响及补偿方法的研究[D]. 马春雨.天津大学 2016
[3]电机力矩测试系统的开发与实验研究[D]. 张天鹭.北京化工大学 2015
[4]车载总线自动化测试系统研究[D]. 郭志刚.河北工业大学 2015
[5]基于中标麒麟的火箭飞行三维实时仿真系统的研究与实现[D]. 崔健.重庆大学 2014
[6]基于国产龙芯3A平台智能家居系统的设计与实现[D]. 赵飞.电子科技大学 2014
[7]基于FPGA及CPCI总线的数据采集系统设计[D]. 金海平.国防科学技术大学 2013
[8]某型测试设备CPCI通讯模块研制[D]. 苏永新.哈尔滨工业大学 2012
[9]CPCI总线四通道隔离计数器研制[D]. 米翔.哈尔滨工业大学 2012
[10]基于嵌入式Linux驱动程序的研究与设计[D]. 曹颖鹏.西安电子科技大学 2010
本文编号：3039866
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 数据采集板卡发展现状
1.2.2 数据采集技术发展现状
1.2.3 国产操作系统研究现状
1.3 论文主要研究内容
1.4 本文结构
第2章 总体设计方案
2.1 技术指标要求
2.1.1 输入信号技术指标
2.1.2 信号测量精度要求
2.1.3 板卡硬件要求
2.2 需求分析
2.3 总体方案设计
2.3.1 硬件总体方案设计
2.3.2 软件总体方案设计
2.3.3 固件总体方案设计
2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
3.1 模拟测量通道电路设计
3.1.1 信号调理电路
3.1.2 信号采集电路
3.1.3 信号隔离电路
3.2 数字电路设计
3.2.1 数字处理电路
3.2.2 延时电路模块
3.3 电源电路设计
3.4 本章小结
第4章 FPGA固件设计
4.1 Avalon总线简介
4.2 FPGA逻辑设计
4.2.1 FPGA顶层模块设计
4.2.2 功能模块设计
4.2.3 Sopcbuilder设计
4.2.4 CPCIIP核设计
4.3 本章小结
第5章 软件设计
5.1 NIOS II软核程序设计
5.1.1 初始化程序设计
5.1.2 有效值测量程序设计
5.1.3 频率测量程序设计
5.2 校准程序设计
5.2.1 SCPI指令简介
5.2.2 校准程序设计
5.3 驱动程序设计
5.3.1 基于中标麒麟操作系统的CPCI驱动
5.3.2 驱动程序函数设计
5.4 本章小结
第6章 设备功能测试及验证
6.1 板卡测试条件
6.2 校准前板卡功能测试
6.2.1 直流值测试
6.2.2 有效值测试
6.2.3 频率值测试
6.3 校准后板卡功能测试
6.3.1 直流值测试
6.3.2 有效值测试
6.3.3 频率值测试
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用研究[J]. 王利敏,冯鑫磊. 中国战略新兴产业. 2018(16)
[2]工业仪表自动化控制技术发展的新趋势探讨[J]. 齐彦林. 化工管理. 2018(08)
[3]故障预防和检修技术在电气自动化控制设备的应用[J]. 聂波. 电脑知识与技术. 2018(05)
[4]自动控制技术在现代管理中的应用[J]. 罗钊毅. 中国高新区. 2018(04)
[5]基于麒麟操作系统的运载火箭地面测试系统设计[J]. 李朝凤,姚静波,辛朝军. 计算机测量与控制. 2018(01)
[6]适用于变频控制类芯片的新型光电耦合隔离电路[J]. 吕正,颜湘武,曲伟,邓天成. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]最有中国味的开源操作系统优麒麟16.04版本发布[J]. 办公自动化. 2016(10)
[8]自动化仪表控制系统技术研究[J]. 王惠影. 石化技术. 2015(12)
[9]基于中标麒麟操作系统的串口调试方法研究[J]. 郭付才,刘志华. 微型机与应用. 2012(10)
[10]嵌入式Linux驱动程序框架研究综述[J]. 戴明华,李长云,曾志浩,崔海燕. 长沙大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]基于虚拟仪器和IEC61850标准的变电站设备在线监测系统的研究[D]. 刘建锋.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]中标麒麟平台下标识分离映射技术的研究与实现[D]. 姚懿烜.北京交通大学 2016
[2]典型形位误差对力矩电机转矩测量影响及补偿方法的研究[D]. 马春雨.天津大学 2016
[3]电机力矩测试系统的开发与实验研究[D]. 张天鹭.北京化工大学 2015
[4]车载总线自动化测试系统研究[D]. 郭志刚.河北工业大学 2015
[5]基于中标麒麟的火箭飞行三维实时仿真系统的研究与实现[D]. 崔健.重庆大学 2014
[6]基于国产龙芯3A平台智能家居系统的设计与实现[D]. 赵飞.电子科技大学 2014
[7]基于FPGA及CPCI总线的数据采集系统设计[D]. 金海平.国防科学技术大学 2013
[8]某型测试设备CPCI通讯模块研制[D]. 苏永新.哈尔滨工业大学 2012
[9]CPCI总线四通道隔离计数器研制[D]. 米翔.哈尔滨工业大学 2012
[10]基于嵌入式Linux驱动程序的研究与设计[D]. 曹颖鹏.西安电子科技大学 2010
本文编号：3039866
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