可控量程智能数字传感器设计

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1、分类号：TM935单位代码：10110学号：S20070483可控量中北大学程硕士学位论文智能数字传感器设计可控量程智能数字传感器设计高鹏中北大学硕士研究生高鹏指导教师郭涛学科专业微电子学与固体电子学2010年5月20日图书分类号TM935密级非密UDC注1620硕士学位论文可控量程智能数字传感器设计高鹏郭涛（副教授）指导教师（姓名、职称）工学硕士申请学位级别微电子学与固体电子学 专业名称论文提交日期2010年4月17日论文答辩日期2010年5月25日学位授予日期20102年66月242日论文评阅人吕玉祥教授丑修建副教授答辩委员会主席薛晨阳教授2010年5月20日原创性声明本人郑重声明

2、：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密

3、学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文可控量程智能数字传感器设计摘要导弹试验过程中导弹飞行速度高,在飞行过程中要承受很大的冲击与过载。在这些外力的作用下,弹体不可避免的会出现弹性振动现象。为测试弹体弹性振动对弹体结构的影响，通常采用振动传感器来获取振动信号，以此来分析弹体振动是否在合理范围内。但是传统的振动传感器测试量程单一，当出现冲击或振动过载时，振动传感器很难获取准确的结果，针对这一问题本文提出了基于自动量程切换控制理论的可控量程智能数字传感器的设计，该仪器能够根据振动信号的幅值自动选择最佳的测试量程，使振动信号始终保持高灵敏度输出，拓宽了动态测

4、试范围。根据测试要求，本文首先提出了系统的总体设计方案，重点讨论系统硬件电路和中心控制逻辑软件设计实现，采用模块化设计方法，对硬件电路进行了设计，硬件电路主要由输入通道、主控电路和计算机通信及处理电路组成，输入通道由信号调理电路、多路选择开关和A/D控制器构成。同时，采用USB串行接口技术，实现了系统与上位机之间的数据传输。系统中心控制逻辑采用自顶向下的设计方法，结合智能控制技术实现了系统控制逻辑的设计。系统控制逻辑程序由四个单元构成，分别是A/D控制、自动量程切换控制、FIFO控制和USB控制单元，其中最核心的部分是自动量程切换控制单元，该单元实现了对采样数据的比较运算，同时控制测试

5、量程的自动切换。文中对系统设计和实现过程中所遇到的关键问题进行了阐述。对自动量程切换技术进行了详细的说明。综合FPGA和USB接口技术，系统完成了振动信号的采集、比较运算，测试量程的智能控制和高速数据传输功能。最后，对系统进行了连调，对于在调试过程中所出现的技术问题做了深入的探究。从测试结果来看，系统工作稳定，实现了两个测试量程之间的自动切换。关键字：FPGA，自动量程切换，USB中北大学学位论文ControllablerangeofintelligentdigitalsensorAbstractMissilesarehighspeedduringthemissileflighttes

6、ts,theMissileswillbearagreatimpactandoverloadinthecourseofflight.Undertheinfluenceoftheseexternalforces,theprojectileinevitablyoccurelasticvibrationphenomena.Vibrationsensorsareusuallyusedtoobtainthevibrationsignalinordertotestthemissilebodyelasticvibrationonthemissilebodystructure.Sowecananalyz

7、ethevibrationoftheprojectilewhetheritiswithinreasonablelimits.Butthetraditionalvibrationsensoroftestrangeissingle,whenthereisoverloadshocksorvibration,thevibrationsensorisdifficulttoobtainaccurateresults.Tosolvethisproblem,I