基于fpga的多通道同步数据采集系统设计

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1、遠寧鄉故＊聲ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｏ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｌｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ损±等恆巧交ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯ民ＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧ民ＥＥ諭基于ＦＰＧＡ的多通道同步数据采集系统设计作者：宋見指导教师：陳志彬教授学科；控制科学与工程答辩日期：２０１６年１月９日—ｒ．－Ａ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研究工作及取得的研。尽我所知，论文中不包含其他究成果，除了文中特别加标注和

2、致谢的地方外Ａ己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得迂宁科技大学或其它教育机构一■的学位或证书而使用过的材料，与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。ｉＩ：＞曰论文作者签名；日期ｉ年／月等关于论文使用授权的说明目本人完全了解迁宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，Ｐ；学校有权；或部学校可ｙ■公布论文的全部保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。分内容，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本学位论文属于；保密□在年

3、解密后适用本授权书＂小不保密＾＾（请在＾１上）｜方框内打Ｉ、苗曰期月＇＾曰论文作者签名；泉：挪／３ｉ年？。、ｆ坤义《／含：日指导教师签名：套日期年月戸＾１分类号TP274密级公开UDC单位代码10146学号132081100198硕士学位论文基于FPGA的多通道同步数据采集系统设计研究生姓名：宋亮指导教师：陈志彬教授工作单位：辽宁科技大学论文提交日期：20160107答辩日期：20160109学位授予日期：授予单位：辽宁科技大学论文评阅人：陈志彬教授工作单位：辽宁科技大学论文评阅人：李临

4、高工工作单位：鞍钢设计院答辩委员会主席：邵诚教授工作单位：大连理工大学DesignofMulti-channelSynchronousDataAcquisitionSystemBasedonFPGAAthesisSubmittedtoUniversityofScienceandTechnologyLiaoningbySongLiang(MajoringinControlScienceandEngineering)Supervisor:Prof.ChenZhibinJanuary09,2016中文摘要数据采

5、集（DataAcquisition）作为信息科学的重要分支，在传感器、信号测量与处理、计算机等技术的基础上形成的一门综合应用技术。如何实现信号降噪、无失真的采集、记录存储、分析处理小信号，以满足应用的需要，一直都是数据采集研究的重要方向。本设计以旋转机械振动分析、故障诊断为研究背景，提出了一款基于FPGA平台的多通道同步数据采集系统。通过对旋转机械产生的振动信号进行采集，时域、频域等分析，提取信号特征，用于故障诊断。系统主要研究工作包括以下几个方面：（1）在振动信号前端处理方面，设计了衰减电路，高通、低通

6、滤波电路，积分电路，可编程增益放大电路，抗混叠滤波电路，包络解调电路等。系统选用了AnalogDevices公司的24位精度ADC-AD7765，采用菊花链连接方式实现信号同步采集、数据串行输出。（2）在数据存储方面，采用LabVIEW文本IO操作VI模块进行TXT格式文件读写，可以实现波形记录，数据回放等功能。同时，采用大容量SD卡存储离线采集数据，并可将数据导出以进行更为复杂的分析。（3）在系统控制方面，利用FPGA硬件实现采样并行处理，结合VerilogHDL硬件描述语言并嵌入NiosII软核实现前

7、端采样控制、数据存储控制、数据传输控制等复杂的逻辑控制，提高了系统的稳定性和集成度，降低了功耗。（4）在数据传输方面，利用了以太网接口传输技术，可以实现大吞吐量数据传输。具有抗干扰性强，传输距离远等优点，还可以实现局域网内在线监测现场设备的运作状况。（5）在上位机处理与分析方面，采用了NI公司的LabVIEW虚拟仪器平台，内部集成专业的信号处理模块，功能强大。利用其进行了时域、频域信号分析，并将信号特征等结果直观显示出来。本系统具有采样精度高、速率快、数据存储量大的特点，可以实现多路同步数据采集，可以通过

8、上位机分析数据并直观显示等优点，既可作为独立的采集模块运行，也可配合上位机完成采集、分析任务。课题完成了系统的软、硬件设计和安装调试，并经过了初步测试。本设计不仅能够对多通道振动信号同步采集、存储和处理，也适用于其它数据采集和处理应该场合，具有良好的应用价值。关键词：可编程门阵列；数据采集；以太网接口；振动分析iiABSTRACTDataAcquisition,asanimportantbranchofinformations