基于fpga的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

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1、遠(yuǎn)寧鄉(xiāng)故＊聲ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｏ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｌｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ損±等恆巧交ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯ民ＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧ民ＥＥ諭基于ＦＰＧＡ的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計作者：宋見指導(dǎo)教師：陳志彬教授學(xué)科；控制科學(xué)與工程答辯日期：２０１６年１月９日—ｒ．－Ａ獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進巧的研究工作及取得的研。盡我所知，論文中不包含其他究成果，除了文中特別加標(biāo)注和

2、致謝的地方外Ａ己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含為獲得迂寧科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)一■的學(xué)位或證書而使用過的材料，與我同工作的同志對本研巧所做的任何貢獻巧已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。ｉＩ：＞曰論文作者簽名；日期ｉ年／月等關(guān)于論文使用授權(quán)的說明目本人完全了解遷寧科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，Ｐ；學(xué)校有權(quán)；或部學(xué)校可ｙ■公布論文的全部保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱。分內(nèi)容，可采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本學(xué)位論文屬于；保密□在年

3、解密后適用本授權(quán)書＂小不保密＾＾（請在＾１上）｜方框內(nèi)打Ｉ、苗曰期月＇＾曰論文作者簽名；泉：挪／３ｉ年？。、ｆ坤義《／含：日指導(dǎo)教師簽名：套日期年月戸＾１分類號TP274密級公開UDC單位代碼10146學(xué)號132081100198碩士學(xué)位論文基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計研究生姓名：宋亮指導(dǎo)教師：陳志彬教授工作單位：遼寧科技大學(xué)論文提交日期：20160107答辯日期：20160109學(xué)位授予日期：授予單位：遼寧科技大學(xué)論文評閱人：陳志彬教授工作單位：遼寧科技大學(xué)論文評閱人：李臨

4、高工工作單位：鞍鋼設(shè)計院答辯委員會主席：邵誠教授工作單位：大連理工大學(xué)DesignofMulti-channelSynchronousDataAcquisitionSystemBasedonFPGAAthesisSubmittedtoUniversityofScienceandTechnologyLiaoningbySongLiang(MajoringinControlScienceandEngineering)Supervisor:Prof.ChenZhibinJanuary09,2016中文摘要數(shù)據(jù)采

5、集（DataAcquisition）作為信息科學(xué)的重要分支，在傳感器、信號測量與處理、計算機等技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。如何實現(xiàn)信號降噪、無失真的采集、記錄存儲、分析處理小信號，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)計以旋轉(zhuǎn)機械振動分析、故障診斷為研究背景，提出了一款基于FPGA平臺的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過對旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生的振動信號進行采集，時域、頻域等分析，提取信號特征，用于故障診斷。系統(tǒng)主要研究工作包括以下幾個方面：（1）在振動信號前端處理方面，設(shè)計了衰減電路，高通、低通

6、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AnalogDevices公司的24位精度ADC-AD7765，采用菊花鏈連接方式實現(xiàn)信號同步采集、數(shù)據(jù)串行輸出。（2）在數(shù)據(jù)存儲方面，采用LabVIEW文本IO操作VI模塊進行TXT格式文件讀寫，可以實現(xiàn)波形記錄，數(shù)據(jù)回放等功能。同時，采用大容量SD卡存儲離線采集數(shù)據(jù)，并可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出以進行更為復(fù)雜的分析。（3）在系統(tǒng)控制方面，利用FPGA硬件實現(xiàn)采樣并行處理，結(jié)合VerilogHDL硬件描述語言并嵌入NiosII軟核實現(xiàn)前

7、端采樣控制、數(shù)據(jù)存儲控制、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)，可以實現(xiàn)大吞吐量數(shù)據(jù)傳輸。具有抗干擾性強，傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點，還可以實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)在線監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的運作狀況。（5）在上位機處理與分析方面，采用了NI公司的LabVIEW虛擬儀器平臺，內(nèi)部集成專業(yè)的信號處理模塊，功能強大。利用其進行了時域、頻域信號分析，并將信號特征等結(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)存儲量大的特點，可以實現(xiàn)多路同步數(shù)據(jù)采集，可以通過

8、上位機分析數(shù)據(jù)并直觀顯示等優(yōu)點，既可作為獨立的采集模塊運行，也可配合上位機完成采集、分析任務(wù)。課題完成了系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計和安裝調(diào)試，并經(jīng)過了初步測試。本設(shè)計不僅能夠?qū)Χ嗤ǖ勒駝有盘柾讲杉?、存儲和處理，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；振動分析iiABSTRACTDataAcquisition,asanimportantbranchofinformations