面向在机监测的智能数据采集卡设计与实现

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1、多参未)!p夕l硕士学位论文面向在机监测的智能数据采集卡设计与实现DesignandImplementationofIntelligentDataAcquisitionCardforOnlineMonitoring作者：张宇导师：张勤俭北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有

2、关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：彩g签字日期：加，垆年弓月形日导师签名：形私{，乞签字日期：∥尸年罗月形日中图分类号：TP331UDC：621学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文面向在机监测的智能数据采集卡设计与实现DesignandImplementationofIntelligentDataAcquisitionCardforOnlineMonitoring作者姓名：张宇导师姓名：张勤俭学位类别：工学学号：1112141

3、3职称：教授学位级别：硕士学科专业：机械制造及其自动化研究方向：数据采集与智能测控北京交通大学北尿父迥大字2014年3月致谢本论文的工作是在我的导师张勤俭教授和沈海阔副教授的悉心指导下完成的，张老师和沈老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来张老师和沈老师对我的关心和指导。沈老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向沈老师表示衷心的谢意。感谢神州航宇测控技术有限公司的林永升老师在板卡设计阶段给我提出了宝贵意见，并在论文撰

4、写方面给予我悉心指导，在此表示由衷的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，郝研、王琪龙、聂蒙、孙华敏等同学对我的论文撰写和科研工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。最后，衷心的感谢我敬爱的父母，孩儿常年在外求学未能堂前尽孝表示愧疚，是你们不断的鼓励、无疆的包容和无私的爱作为我强大的后盾和信念支持，让我安心学业，不断进取，顺利完成论文。在今后的生活中，我一定会更加努力，以我的实际行动报答二老的养育之恩。”文摘要中文摘要摘要：随着我国数控系统产业的蓬勃发展，数控系统日益高速化、精密化、自动化、集成化、

5、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、柔性化、绿色化的发展趋势，对数控设备的状态监测和故障诊断提}H了越来越高的要求。单’‘的数据采集或利用便携式数据采集设备定期巡检已无法及时地发现问题和解决问题，这样，智能化的实时在机监测和诊断方法便成为提高数控设备安全性和稳定性的有效方法和必要手段。针对上述分析，本文旨在设计一款能够对采集信号实时处理的、面向在机监测的智能数据采集卡。数据采集卡以美国TI公司生产的高性能TMS320DM642DSP处理器为中央处理器，前端配合ADI公司的AD7606模数转换器，以P

6、CI接口形式直接嵌入数控系统实现对数控设备运行状态的实时监控。全文从软硬件两个方面介绍了数据采集卡的设计原理和方法，并最终实现采集卡开发。数数据采集卡的硬件电路采用模块化设计，主要包括DSP最小系统设计(包括电源电路、复位电路、时钟电路、JTAG接口电路和配置电路)、AD采集模块设计、DSP外扩存储器模块设计和PCI接口模块设计。在PCB设计阶段，充分考虑板卡电磁兼容性(EMC)，并根据本课题的实际情况介绍了高速数字电路板PCB设计的注意事项和设计技巧。系统软件包括定时喂狗、AD转换控制和数据通信程序，

7、DSP脱机工作程序，FIR数字滤波器设计以及FFT程序设计。通过比较DSP程序处理结果和MATLAB程序运行结果，验证了板卡性能指标。关键词：数据采集；硬件设计；在机监测；数字信号处理；PCI总线分类号：TP331ABSTRACT————————————————————————————————————————————————————一ABSTRACTABSTRACT：WiththevigorousdevelopmentofthenumericalcontrolsystemindustryinChina,

8、thetrendthattheCNCsystemcomestobemorehigh。speed，high。precision，automation，integration，composite，intelligent，opening，networking，multi’axis，flexibilityandgreeningputsforwardhigherrequirementstoconditionmonitoringandfaultdiag