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ZPW-2000R移频自动闭塞系统测试系统研究

作　者: 王纪坤
导　师: 何平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: ZPW-2000R 接收器测试系统 TMS320F2812 FIR数字滤波器
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

移频自动闭塞系统是保证铁路安全高效运行的重要设备之一,我国正在推广应用的ZPW-2000系列移频自动闭塞系统是目前国内最先进的一种。我国现存的移频设备测试系统主要是用于铁路电务段的检修,而移频设备生产厂家用于产品出厂检验的测试系统却比较少见。厂家现在采用的是人工测试方法,不仅费时费力需要大量的仪器仪表,而且不符合现代企业管理要求。本文在研究国内外的移频设备测试系统并且学习人工测试方法的基础上,提出了一种针对ZPW-2000系列移频自动闭塞系统中接收器的自动测试系统设计方案。该系统完全复现了人工测试流程,整个测试过程几乎不需要人工辅助,对提高测试效率,节约测试成本,排除人为主观因素对测试精度的影响有重要的实用价值。本文首先对ZPW-2000R型移频自动闭塞系统的接收器的工作原理进行探讨,根据人工测试的基本流程,给出了基于DSP的测试系统的整体设计方案。该测试系统采用上位机与下位机结合的方式,本文主要工作是对下位机进行了研究,研究的主要内容如下:设计了基于DSP的下位机硬件,以高速数字信号处理器TMS320F2812作为主控芯片,配合信号发生、幅值调整、多路开关、波形调整等外围电路,实现接收器输入信号的提供、采集待测参数并作数据处理、与上位机的RS485通信等基本功能。详细阐述了各个功能模块的工作原理和设计思想,对在实际调试过程中出现的问题进行了总结与探讨,并给出了电路板PCB设计时的注意事项。设计了基于DSP的下位机软件,以CCS和XDS510仿真器为开发环境,根据人工测试的流程,设计下位机控制程序实现各个参数的测试功能,并详细探讨了各参数的测试流程。针对测试过程中采样数据存在干扰的问题,利用MATLAB分析了干扰的频率成分,使用FDATool工具设计了FIR低通滤波器,并在Simulink环境中对滤波效果进行仿真,最后将所设计的滤波器在DSP上实现。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题背景及研究意义  8-9
  1.3 ZPW-2000R移频自动闭塞系统概述  9-11
    1.3.1 区间闭塞系统基本原理  9-10
    1.3.2 ZPW-2000R移频自动闭塞系统简介  10-11
  1.4 国内外移频自动闭塞系统检测设备研究现状及分析  11-14
  1.5 本课题主要研究内容  14-16
第2章 ZPW-2000R测试系统总体方案设计  16-25
  2.1 接收器性能与测试方法概述  16-20
    2.1.1 接收器原理  16-17
    2.1.2 接收器端子定义  17-19
    2.1.3 公司目前人工测试方法概述  19-20
  2.2 测试系统功能及指标要求  20-21
  2.3 系统总体方案设计  21-22
    2.3.1 下位机硬件电路的总体设计  21-22
    2.3.2 下位机软件总体设计  22
  2.4 研制的关键技术与解决方案  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章基于DSP的ZPW-2000R测试系统下位机硬件设计与实现  25-41
  3.1 DSP系统简介  25-26
  3.2 系统主控电路板设计  26-39
    3.2.1 主控板供电模块  27-28
    3.2.2 JTAG模块  28
    3.2.3 复位模块  28-29
    3.2.4 串行通信模块  29-31
    3.2.5 继电器模块  31-32
    3.2.6 2FSK波形产生与调整模块  32-33
    3.2.7 模数转换模块  33-35
    3.2.8 电流转电压模块  35-37
    3.2.9 多路开关控制模块  37-38
    3.2.10 数字电位器控制模块  38-39
  3.3 印制电路板设计与实现  39-40
    3.3.1 元器件布局  39
    3.3.2 布线  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章基于DSP的ZPW-2000R测试系统下位机软件设计与实现  41-58
  4.1 DSP集成开发环境CCS概述  41-42
  4.2 下位机软件整体结构  42-43
  4.3 初始化配置设计  43-46
    4.3.1 DSP初始化  44
    4.3.2 信号发生芯片AD9833 的初始化  44-45
    4.3.3 AD5290 初始化  45-46
  4.4 模数转换器校准程序设计  46-48
    4.4.1 校准原理  46-47
    4.4.2 AD校正在DSP上的实现  47-48
  4.5 直流量测量软件实现  48-49
  4.6 报警继电器电压测试软件设计  49-50
  4.7 灵敏度测试软件实现  50-52
  4.8 输入阻抗测量的软件实现  52-53
    4.8.1 输入阻抗测试原理  52
    4.8.2 输入阻抗测试在DSP上的软件实现  52-53
  4.9 与上位机通信的软件实现  53-55
    4.9.1 通信协议  53-54
    4.9.2 特殊数据的表示方法  54-55
    4.9.3 串行通信的在DSP上的实现  55
  4.10 电阻调试软件设计  55-56
  4.11 软件复位设计  56
  4.12 本章小结  56-58
第5章测试信号的数字滤波器设计与实现  58-72
  5.1 数字滤波器概述  58-60
    5.1.1 数字滤波器的结构  58-59
    5.1.2 IIR滤波器与FIR滤波器的比较  59
    5.1.3 数字滤波的实现方法  59-60
  5.2 数字滤波器的MATLAB辅助设计  60-65
    5.2.1 CCSLink概述  60-61
    5.2.2 利用FDATool工具设计FIR滤波器  61-65
  5.3 滤波器的Simulink仿真与结果分析  65-68
    5.3.1 Simulink概述  65
    5.3.2 Simulink仿真  65-68
    5.3.3 仿真结果分析  68
  5.4 数字滤波器在DSP上的实现  68-72
    5.4.1 滤波算法的软件实现  69-70
    5.4.2 滤波效果及分析  70-72
结论  72-74
参考文献  74-79
攻读学位期间发表的学术论文  79-81
致谢  81

ZPW-2000R移频自动闭塞系统测试系统研究

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