16路隔离并行AD模块研制.pdf

《16路隔离并行AD模块研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文16路隔离并行AD模块研制DEVELOPMENTOF16-CHANNELISOLATEDPARALLELADMODULE刘一民哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP274学校代码：10213国际图书分类号：681.4密级：公开工学硕士学位论文16路隔离并行AD模块研制硕士研究生：刘一民导师：孟升卫副教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH811U.D.C.:681.2DissertationfortheMasterDegreeinEnginee

2、ringDEVELOPMENTOF16-CHANNELISOLATEDPARALLELADMODULECandidate：LiuYiminSupervisor：AssociateProf.MengShengweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticTestandControlDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：Har

3、binInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要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

4、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，实现CPCI总线传输协议及其他模块功能，充分利用了板内资源。完成基于LabWindows/CV

5、I的上位机校准程序设计，主要包括利用SCPI指令远程控制校准源以及对测得数据进行线性拟合的工作。此外，完成了基于中标麒麟操作系统的驱动函数设计。本文针对测量数据精度问题，设计了基于线性回归的板卡校准算法，通过分析拟合板卡对应特定输出电压的测量数据，可以得到实际零点值以及每路通道的电压增益系数实现板卡校准。针对基于中标麒麟操作系统上位机数据通讯问题，本文研究分析了中标麒麟操作系统驱动设计流程，设计了相应的驱动函数，保证了上位机数据采集需要。本文设计开发的AD采集板卡系统经实际调试和上位机校准后，可以按照预定精度在并行隔离的前提下完成16路通道数据的同步测量，校准程序可以按照要求完成校

6、准任务，上位机可以按照预设寄存器位置读取被测数值。板卡测量有效值、直流值、频率值测量精度均能达到指标，实现了课题要求的各项功能。关键词：CPCI；中标麒麟；隔离并行；FPGAI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofChina'sindustriallevel,ensuringthestabilityofindustrialequipmentisbecomingmoreandmoreimportant.Thestabilityofequipmentisinseparablefromreal-timestatemoni

7、toring.Inindustry,real-timemonitoringofequipmentoftenrequirescustomizedmeasurementmodules.Inthisdissertation,asetofdataacquisitionboardbasedonCPCIisdesignedanddevelopedincombinationwiththepracticalproductionneeds.Asetofdataacquisitionca