基于fpga的真空差压铸造充型测试系统研究

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1、学校代码：10406分类号：TP216学号：080081001110南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）基于FPGA的真空差压铸造充型测试系统研究硕士研究生：林万华导师：俞子荣教授申请学位级别：硕士学科、专业：通信与信息系统所在单位：信息工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学TheReaserchofTheFPGA-BasedMouldFillingTestingSystemofVacuumCounter-pressureCastingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnCommunicationand

2、InformationSystembyLinWanHuaUndertheSupervisionofProf.YuZiRongSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011摘要近年来，国内外航空、航天、兵器等行业对大型、复杂、薄壁、精密、优质高强度铝合金铸件的需求量增加，差压铸造作为能满足上述生产需要的先进铸造成型工艺，日益受到铸造界的关注，在世界各国得到普遍应用。真空差压铸造薄壁铸件时，金属液在充型过程中易氧化的镁铝合金，在充型过程中的流动形态及所发生的物理和化学

3、变化对铸件质量的影响更大。因此研究铸件充型过程的现代测试方法对防止铸件缺陷，获得优质薄壁铸件具有重要意义。本文采用FPGA和单片机技术结合的方法实现真空差压铸造中铸件充型测试的数据采集与处理。将FPGA和单片机技术结合起来实现真空差压铸造中铸件充型测试的数据采集与处理，解决了以往采用51单片机进行充型测试数据处理能力弱，速度慢以及实时性不强的问题，且相对采用专业设备进行测试费用更低廉。本设计充分发挥了FPGA和单片机结构灵活，通用性好，利于模块化设计，缩短开发周期，系统易于维护和扩展的优点。本文首先简要介绍了真空差压铸造工艺原理和设计中所采用的铸件充型测试方法——多触点电极法

4、。其次根据实际要求，提出了基于“FPGA+单片机体系结构”的集成化设计方案：以FPGA为数据采集核心模块负责同时并行采集64路充型测试开关量导通时间和控制外围AD7862实时采集充型过程中上下铸造气罐的2路压力值；单片机以总线方式与FPGA进行通讯，通过异步串口通信完成上位机PC指令的接收和实验采集数据的上传；上位机软件对采集数据进行存储及处理，并负责系统工作流程控制。重点分析了主要硬件模块的设计过程和软件方案的论证以及实现，在硬件设计方面详细地说明了系统中的电源电路、前端信号采集电路、FPGA信号处理电路、单片机接口电路，阐述了FPGA内部时序电路的设计；系统软件方面，详细

5、说明了单片机程序工作流程及各子程序设计与实现，同时说明了以VC++6.0开发平台设计实现了串口通信、数据存储、曲线显示等功能。最后，对现阶段的工作进行总结并对系统进行测试，提出改进意见作为下一步研究参考。关键词：FPGA，真空差压铸造，铸件充型测试，数据采集，VC++IAbstractInrecentyears,withtheincreasingdemandinaviation,aerospace,weaponsandotherindustriesonlarger,complex,thin-walled,sophisticated,high-qualityandhigh-st

6、rengthaluminumalloycastings,pressurecastingcanmeettheproductionneedsfortheadvancedcastingmoldingprocess,soincreasinglyconcernedaboutthecastingindustryandintheworldareuniversallyapplied.Thin-walledcastingsinvacuumpressurecasting,themobilitypatternsandthephysicalandchemicalchangeofliquidmagne

7、siumalloyintheprocessofthemetalfillingoccuragreaterimpactonthequalityofcasting.Therefore,researchonthemoderntestingmethodsofmoldfillingprocesstopreventcastingdefectsandtoobtainhigh-qualitycastingsisofgreatsignificane.Inthispaper,FPGAandmicroprocessortech