无线蒸汽发生器泄漏率监测系统设计

发布时间：2020-05-18 13:57

【摘要】：目前应用于核电站辐射监测系统中的N-16(一种具有γ放射性的核素)辐射监测仪装置简单,系统功能齐全,反应速度快,可实现连续监测。但是不能对实时监测到的数据进行存储。为了满足监测仪的当前设计需求,本论文在已有N-16辐射监测系统的基础上进行研究,并增加了U盘存储和无线通信的功能。本文“无线蒸汽发生器泄漏率监测系统设计”的研究工作包括硬件电路实现和软件编程两个方面。硬件电路设计主要由FPGA系统模块、CH376模块、串口模块、无线收发模块和液晶显示模块组成。FPGA系统模块作为核心控制器实现对每个模块的控制;CH376模块是用于将监测到的数据存入U盘;串口模块通过与上位机通信,实现对系统E~2PROM中存储的参数进行设置和修改;无线收发模块用于与远程的监控中心进行通信,根据接收到的指令执行相应的操作;液晶显示模块则是为了能够更加直观的观察数据,将监测数据通过液晶显示出来。软件编程部分主要是在NIOS II中对每个模块编写控制器,实现对各个模块的控制。监测数据通过与测量单元之间的通信获得,在得到了监测数据后将其传给需要的模块。文章最后在硬件和软件相结合的环境下,给出了整个系统的测试结果,并且满足系统设计的功能要求。
【图文】：

1.3 研究方法与研究内容1.3.1 研究方法在对 FPGA 的工作原理和条件有了充分的了解后，将其作为控制芯片对外围 U 盘读写电路，液晶显示电路，无线收发电路等功能模块进行控制，在进行硬件电路设计时，以 FPGA 为整个系统的控制核心，通过相应的信号线与其他功能模块电路的连接来实现控制，最终能够实现系统功能。硬件电路设计成功后，需要先在 Quartus II 环境下通过 SOPC Builder 搭建系统的硬件工作环境，然后在 Nios II 环境下进行软件编程，根据电路的不同功能模块，在编写程序时也按照不同的功能模块进行编程和调试，最后在所有模块的程序编写完成后，，对系统整体功能进行调试，实现对数据的存储，显示和发送。1.3.2 研究内容为了对监测仪有个全面的了解，先给出整个测量通道结构框图如图 1-1 所示。

图 2-2 系统硬件原理框图从图 2-2 的原理框图中，可以看出系统中各模块的信号流向及控制关系，通过对整个系统进行按功能划分，有利于后续的程序编写，能让编程的思路更加清晰。通过查看原理框图就能知道 FPGA 模块是整个设计的核心模块，在 FPGA 芯片的内部架构硬件系统中，提供了串口模块、无线收发模块、液晶显示模块和 CH376 模块的读写时序和命令控制；串口控制器用来控制串口模块，通过接收上位机发送过来的指令对设计中的参数进行读取和修改；无线控制器是用来控制无线收发模块的，通过接收远程监控中心发送过来的合法指令，然后进行相应的操作；显示控制器通过对液晶显示单元的控制，从而能让液晶屏实时显示监测的数据；USB 控制器通过控制CH376 模块，将监测的数据存入 U 盘中；电源模块为各个功能模块提供不同的电源需求；JTAG 下载模块则通过两种不同方式的转换为系统调试和程序下载分别提供有效途径；程序存储模块包括 SDRAM 和 EPCS，主要用来存储启动代码和掉电后的程序存储。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274;TM623;TL353.13

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本文编号：2669827