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基于DSP技术的列车脱轨系数在线监测系统的研制

作　者: 李彬
导　师: 林建辉
学　校: 西南交通大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 脱轨系数 货物列车 测试系统 DSP
分类号: U298.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 169次
引　用: 2次
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内容摘要


随着我国铁路干线全面提速，货物列车的脱轨事故在每年重大事故中的比率居高不下。而车轮与轨道间的作用力是评价车辆运行品质的重要因素，能否准确及时地获取轮轨间的作用力直接影响着车辆脱轨系数等的计算。 数字信号处理芯片(DSP)是近年来迅速发展和广泛应用的高新技术，其应用领域日趋广泛，尤其在高速数据采集与传输、数字通信、图象处理、语音处理等高速数字信号处理领域。在各种数字信号处理器中，以TI公司的TMS320系列最具代表性，论文选用TMS320VC33正是考虑了其在数字信号处理上的优秀性能及通用性。 针对实际系统要求，并根据当前数字信号处理理论，论文以TMS320VC33 DSP为核心处理器，设计和实现了列车脱轨系数在线监测系统硬件平台。围绕DSP设计了测试系统的前向通道，中断、复位子系统、存储子系统和通信子系统。同时对测试系统进行了信号完整性分析(SI)，这对系统的抗干扰能力、可靠性的提高有很大的帮助，并对设计结果进行了仿真，证实了理论的可行性。最后，给出了测试系统底层驱动程序并通过了整个系统调试。论文作为一个完整的高速数据采集处理系统，为今后数据采集与处理提供了一个良好的方法。 论文对车辆运行状态地面安全实时监测系统进行了前期研究，是铁道部“十五”重大科研攻关项目京津铁路列车运行安全保证体系的关键技术之一。

全文目录


第1章 绪论  7-16
  1.1 初步实验及研究  7-11
    1.1.1 实验方法  7-8
    1.1.2 组桥模式  8-9
    1.1.3 垂向载荷仿真计算  9-10
    1.1.4 结论及进一步的工作  10-11
  1.2 国内外列车运行安全监测系统分析  11
  1.3 数字信号处理概述  11-12
  1.4 可编程DSP芯片  12-15
    1.4.1 DSP芯片简介  12-14
    1.4.2 DSP的开发流程  14-15
  1.5 论文的主要工作  15-16
第2章 基于TMS320VC33 DSP的系统设计  16-28
  2.1 脱轨系数测试原理  16-18
  2.2 测试系统结构框图  18-19
  2.3 CPU芯片介绍  19-22
    2.3.1 TMS320VC33的CPU的组成  19-21
    2.3.2 存储器组织  21-22
    2.3.3 TMS320VC33的主要特征  22
  2.4 中断、复位子系统设计  22-24
  2.5 时钟电路的设计  24
  2.6 总线驱动  24-26
  2.7 存储器子系统设计  26-28
    2.7.1 TMS320VC33与EP~2ROM接口  26-27
    2.7.2 TMS320VC33与高速RAM接口  27-28
第3章 DSP处理器的前向通道设计  28-44
  3.1 引言  28-29
  3.2 模数转换器的比较和分析  29-38
    3.2.1 逐次逼近型模数转换器  29-32
    3.2.2 高分辨率、低频测量用的∑-Δ型模数转换器  32-38
  3.3 测试系统模数转换设计  38-41
    3.3.1 MAX1400引脚说明  38-39
    3.3.2 MAX1400的主要特点  39-40
    3.3.3 信号调理方式  40-41
    3.3.4 MAX1400在压力测量中的应用  41
  3.4 可编程逻辑器件设计  41-44
    3.4.1 译码模块  42-44
第4章 DSP与PC机的高速串行通信设计  44-51
  4.1 异步通信芯片TL16C550  44-48
    4.1.1 TL16C550的引脚功能  44-45
    4.1.2 TL16C550的片内寄存器  45-47
    4.1.3 TMS320VC33与PC机串行通信的硬件电路  47-48
  4.2 TL16C550与PC机之间串行通信系统  48-51
    4.2.1 串行通信的基本概念  48-49
    4.2.2 RS-232C电气特性及电平转换  49-50
    4.2.3 PC机与TL16C550串行通信系统设计  50-51
第5章 测试系统软件设计  51-63
  5.1 CCS集成开发环境  51-52
  5.2 DSP开发环境和开发流程  52-53
  5.3 测试系统软件流程  53-60
    5.3.1 中断系统初始化  54-56
    5.3.2 A／D采样编程要点  56-59
    5.3.3 通信程序设计  59-60
  5.4 测试程序设计  60-63
第6章 高速数字电路板(PCB)设计  63-71
  6.1 信号完整性(SI)问题  63-65
  6.2 高速电路设计  65-68
    6.2.1 匹配和端接技术  65-67
    6.2.2 电磁兼容性设计  67-68
  6.3 系统电路板仿真和处理  68-71
结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路运输管理工程 > 安全技术 > 行车安全 > 安全监督及监督装置
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