本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition)作為信息科學(xué)的重要分支,在傳感器、信號(hào)測量與處理、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)降噪、無失真的采集、記錄存儲(chǔ)、分析處理小信號(hào),以滿足應(yīng)用的需要,一直都是數(shù)據(jù)采集研究的重要方向。本設(shè)計(jì)以旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析、故障診斷為研究背景,提出了一款基于FPGA平臺(tái)的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過對旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集,時(shí)域、頻域等分析,提取信號(hào)特征,用于故障診斷。系統(tǒng)主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:(1)在振動(dòng)信號(hào)前端處理方面,設(shè)計(jì)了衰減電路,高通、低通濾波電路,積分電路,可編程增益放大電路,抗混疊濾波電路,包絡(luò)解調(diào)電路等。系統(tǒng)選用了Analog Devices公司的24位精度ADC-AD7765,采用菊花鏈連接方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步采集、數(shù)據(jù)串行輸出。(2)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面,采用LabVIEW文本IO操作VI模塊進(jìn)行TXT格式文件讀寫,可以實(shí)現(xiàn)波形記錄,數(shù)據(jù)回放等功能。同時(shí),采用大容量SD卡存儲(chǔ)離線采集數(shù)據(jù),并可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出以進(jìn)行更為復(fù)雜的分析。(3)在系統(tǒng)控制方面,利用FPGA硬件實(shí)現(xiàn)采樣并行處理,結(jié)合Verilog HDL硬件描述語言并嵌入Nios II軟核實(shí)現(xiàn)前端采樣控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制、數(shù)據(jù)傳輸控制等復(fù)雜的邏輯控制,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度,降低了功耗。(4)在數(shù)據(jù)傳輸方面,利用了以太網(wǎng)接口傳輸技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)大吞吐量數(shù)據(jù)傳輸。具有抗干擾性強(qiáng),傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn),還可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)在線監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)作狀況。(5)在上位機(jī)處理與分析方面,采用了NI公司的LabVIEW虛擬儀器平臺(tái),內(nèi)部集成專業(yè)的信號(hào)處理模塊,功能強(qiáng)大。利用其進(jìn)行了時(shí)域、頻域信號(hào)分析,并將信號(hào)特征等結(jié)果直觀顯示出來。本系統(tǒng)具有采樣精度高、速率快、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)多路同步數(shù)據(jù)采集,可以通過上位機(jī)分析數(shù)據(jù)并直觀顯示等優(yōu)點(diǎn),既可作為獨(dú)立的采集模塊運(yùn)行,也可配合上位機(jī)完成采集、分析任務(wù)。課題完成了系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試,并經(jīng)過了初步測試。本設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)Χ嗤ǖ勒駝?dòng)信號(hào)同步采集、存儲(chǔ)和處理,也適用于其它數(shù)據(jù)采集和處理應(yīng)該場合,具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：可編程門陣列 數(shù)據(jù)采集 以太網(wǎng)接口 振動(dòng)分析
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP274.2
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究的背景與意義10
• 1.2 數(shù)據(jù)采集研究動(dòng)態(tài)10-11
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容11-12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排12-13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 第2章 系統(tǒng)方案論證與設(shè)計(jì)14-20
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)14
• 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14-18
• 2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊方案設(shè)計(jì)16-17
• 2.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊方案設(shè)計(jì)17-18
• 2.2.3 數(shù)據(jù)分析模塊方案設(shè)計(jì)18
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)步驟18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-47
• 3.1 數(shù)據(jù)采集模塊硬件設(shè)計(jì)20-38
• 3.1.1 電源設(shè)計(jì)20-21
• 3.1.2 衰減電路設(shè)計(jì)21-23
• 3.1.3 濾波電路設(shè)計(jì)23-29
• 3.1.4 積分電路設(shè)計(jì)29-31
• 3.1.5 放大電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.1.6 包絡(luò)解調(diào)設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.7 采樣定理及A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)33-37
• 3.1.8 信號(hào)整形電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.9 接口電平匹配設(shè)計(jì)38
• 3.2 數(shù)據(jù)處理模塊硬件設(shè)計(jì)38-44
• 3.2.1 FPGA最小系統(tǒng)38-40
• 3.2.2 采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)40-42
• 3.2.3 數(shù)據(jù)傳輸接口設(shè)計(jì)42-44
• 3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)44-46
• 3.3.1 PCB的布局44
• 3.3.2 模擬地與數(shù)字地的分割44-45
• 3.3.3 PCB的繪制45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-62
• 4.1 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)47-48
• 4.2 FPGA控制邏輯設(shè)計(jì)48-54
• 4.2.1 AD7765控制邏輯設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.2 前端處理模塊控制邏輯設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.3 以太網(wǎng)口控制邏輯設(shè)計(jì)51-53
• 4.2.4 SD卡控制邏輯設(shè)計(jì)53-54
• 4.3 系統(tǒng)上位機(jī)程序設(shè)計(jì)54-61
• 4.3.1 虛擬儀器工作原理54-55
• 4.3.2 基于LabVIEW的UDP通信55-56
• 4.3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放56-57
• 4.3.4 信號(hào)時(shí)頻域分析VI設(shè)計(jì)57-60
• 4.3.5 上位機(jī)LabVIEW界面60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)現(xiàn)62-68
• 5.1 傳感器的安裝62
• 5.2 數(shù)據(jù)采集模塊測試62-64
• 5.3 FPGA控制邏輯測試64-65
• 5.4 系統(tǒng)整體測試65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 致謝72-73
• 作者簡介73-74

【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312092