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多通道试验数据记录仪的研制
作 者: 周方亮
导 师: 张毅刚
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 试验数据采集 测试系统 LVDS TCP Lab Windows/CVI
分类号: TJ760.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
红外导引头是导弹的定位装置,是导弹的重要组成部分。红外导引头的试验工作,对整个导弹的研制具有重要意义。而红外导引头的试验,具有数据量大、试验次数频繁、距离操作人员远等特点,因此为红外导引头的试验工作研制数据记录装置具有重要的现实意义和应用价值。本课题正是在这个背景下,研制红外导引头的试验数据记录仪,对试验数据进行记录保存,并可以在事后通过LAN接口将数据传输到计算机进行处理和分析,为红外导引头试验工作的展开提供了便利条件。本文在对被测对象的各技术参数指标进行充分的需求分析的基础上,提出了试验数据记录仪的设计方案并完成了软硬件的设计工作。在硬件设计方面,采用了FPGA作为主控制芯片,实现了对多通道LVDS信号的接收和13路慢变模拟量的并行采集,并将数据存储到大容量CF卡中,可以在事后通过LAN接口将数据上传到上位机进行处理;在软件设计方面,通过基于TCP协议的通信程序实现了数据由记录仪到上位机的传输,并使用Lab Windows/CVI开发平台完成了数据的分析和图像数据的恢复功能,整个软件界面简洁直观、操作简单,方便操作人员使用和进行数据分析。对试验数据记录仪的调试和测试结果表明,记录仪运转正常,各项功能指标满足被测对象的需求,可以交付使用。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第1章 绪论 9-17 1.1 课题研究的目的和意义 9-10 1.2 国内外发展现状分析 10-14 1.2.1 数据采集系统发展概况 10-11 1.2.2 测试系统的发展概况与趋势 11-12 1.2.3 LVDS 技术的发展与应用概况 12-14 1.3 课题主要研究内容 14-15 1.4 论文结构 15-17 第2章 记录仪总体方案论证 17-32 2.1 功能和技术指标 17-23 2.1.1 通讯帧格式和数据时序 17-19 2.1.2 主要技术指标 19-20 2.1.3 通信协议 20-22 2.1.4 环境可靠性和供电要求 22-23 2.1.5 记录仪结构尺寸要求 23 2.1.6 软件要求 23 2.2 设计原则 23-24 2.3 试验数据记录仪的工作过程介绍 24 2.4 试验数据记录仪硬件设计方案 24-30 2.4.1 LVDS 收发单元设计方案 26-27 2.4.2 模数转换单元设计方案 27-28 2.4.3 主控制器单元设计方案 28-29 2.4.4 数据存储单元设计方案 29 2.4.5 数据上传单元设计方案 29-30 2.4.6 供电单元设计方案 30 2.5 试验数据记录仪软件设计方案 30-31 2.6 本章小结 31-32 第3章 硬件设计 32-53 3.1 LVDS 收发电路设计与实现 32-35 3.1.1 LVDS 收发单元工作原理 32-33 3.1.2 LVDS 收发电路设计 33-35 3.2 慢变模拟量采集电路设计与实现 35-39 3.2.1 信号调理单元电路设计 35-36 3.2.2 模数转换单元电路设计 36-39 3.3 数据存储单元电路设计 39-43 3.3.1 高速缓存单元电路设计 40 3.3.2 大容量存储单元设计 40-43 3.4 数据上传模块电路设计 43-45 3.5 FPGA 逻辑设计 45-52 3.5.1 总体逻辑设计 45-46 3.5.2 红外图像接收逻辑设计 46-47 3.5.3 复合被动数据接收逻辑设计 47-49 3.5.4 ADC 控制逻辑设计 49 3.5.5 数据存储至前端FIFO 逻辑设计 49-51 3.5.6 CF 卡读取数据逻辑设计 51-52 3.6 本章小结 52-53 第4章 软件开发 53-65 4.1 网络通信协议简介 53-56 4.1.1 TCP 协议的数据组成 53-54 4.1.2 基于TCP 的通信程序开发 54-56 4.2 ARM9 应用程序开发 56-60 4.2.1 ARM 架构与x86 架构的区别 56 4.2.2 Linux 嵌入式操作系统及其开发环境 56-57 4.2.3 ARM9-FPGA 驱动开发 57-59 4.2.4 ARM9 程序设计开发 59-60 4.3 上位机软件开发 60-63 4.3.1 数据通信功能设计 60-61 4.3.2 数据分析功能设计 61-63 4.4 本章小结 63-65 第5章 试验数据记录仪调试和测试 65-81 5.1 试验数据记录仪调试方案与步骤 65-68 5.1.1 调试环境的建立 66 5.1.2 自检功能配置 66-67 5.1.3 状态指示信号 67-68 5.2 硬件功能调试 68-71 5.2.1 LVDS 接收功能调试 68-70 5.2.2 ADC 控制功能调试 70 5.2.3 数据存储功能调试 70-71 5.2.4 CF 卡数据读取功能调试 71 5.3 软件功能测试 71-74 5.3.1 数据通信功能测试 71-73 5.3.2 数据处理功能测试 73-74 5.4 记录仪性能测试与结果分析 74-78 5.4.1 数据采集速率测试 75 5.4.2 数据上传速率测试 75-76 5.4.3 ADC 采集精度测试 76-78 5.5 调试遇到的问题与解决方法 78-80 5.5.1 调试遇到的问题 78-79 5.5.2 现场联调遇到的问题及解决方法 79-80 5.6 测试结论 80 5.7 本章小结 80-81 结论 81-82 参考文献 82-87 致谢 87
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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火箭、导弹 > 导弹 > 一般性问题 > 测试技术与设施
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