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基于DSP的电路故障诊断系统研究与开发

作 者: 游望星
导 师: 何怡刚
学 校: 湖南大学
专 业: 电工理论与新技术
关键词: 模拟电路 故障诊断 BP神经网络 自动测试设备 数字信号处理器
分类号: TN710
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


随着现代工业生产的发展和科学技术的进步,现代电子设备的功能越来越多,性能也越来越高。同时使得维护、修理费用也相应的上升。因此开发出高性能的电路故障诊断系统是提高电子设备测试质量和效率、降低电子设备测试难度和成本的有效途径。本文对电路故障诊断系统的软硬件设计进行了详细说明。论文的主要工作成果如下:(1)介绍了模拟电路故障诊断技术的原理及其诊断技术的发展,说明了神经网络方法在模拟电路故障诊断中的优势。对BP神经网的设计进行了详细叙述。(2)在本电路故障诊断系统中采用了TI公司的TMS320C5416芯片作为核心处理器,并围绕此DSP芯片搭建了整个诊断系统的下位机硬件平台。在模拟信号采集部分,建立了1024通道可程控放大信号的采集电路。在控制总线部分,采用Altera公司的CPLD芯片EPM7128处理了控制部分的逻辑电路。在通信部分,采用MAX3111E芯片构建了DSP和上位机串行通信电路。在数字芯片、模拟运放以及PCB板测试部分,首先分析其测试原理,然后采用模块化设计。(3)下位机软件中主要分析了主程序的总体框架结构以及各个分模块。完成了上位机与DSP通信的软件设计,数字芯片测试模块的软件设计,模拟运放测试模块的软件设计以及PCB测试模块的软件设计。(4)在电路故障诊断系统上位机程序中采用ActiveX技术将VB与Matlab相结合实现了BP神经网络故障诊断方法,并给出了源程序。利用电路故障诊断系统中的BP神经网络诊断程序对某视频放大电路进行了诊断,结果表明该方法实现了准确快速实时诊断。本课题所开发的电路故障诊断系统实现了对数字芯片、模拟运放以及PCB板的准确快速实时诊断,具有一定的实际意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 本课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 模拟电路故障诊断的研究现状及发展  11-13
  1.3 神经网络故障诊断问题的提出  13-14
  1.4 基于神经网络的故障诊断方法研究现状  14-15
  1.5 基于DSP的电路自动测试设备的优点  15-16
  1.6 本文主要研究内容安排  16-18
第2章 神经网络在模拟电路故障诊断中的应用研究  18-29
  2.1 模拟电路故障诊断的基本理论  18-19
  2.2 人工神经网络概述  19-22
    2.2.1 神经网络发展的历程  19-20
    2.2.2 神经网络的特性  20
    2.2.3 神经网络的学习规则介绍  20-22
  2.3 基于BP神经网络的模拟电路故障诊断  22-26
    2.3.1 BP神经网络结构模型  22-23
    2.3.2 BP神经网络的学习规则  23-25
    2.3.3 BP神经网络的缺点和改进方法  25-26
  2.4 BP神经网络在模拟电路故障诊断中的应用  26-28
    2.4.1 待测电路  26
    2.4.2 故障类型的假定  26
    2.4.3 样本集的构造  26-27
    2.4.4 训练和测试神经网络  27-28
  2.5 小结  28-29
第3章 基于DSP的电路故障诊断系统的硬件设计  29-43
  3.1 基于DSP的电路故障诊断系统的功能分析  29
  3.2 DSP主控制模块  29-36
    3.2.1 主控制芯片TMS320C5416的介绍  30-31
    3.2.2 A/D转换部分电路设计  31-33
    3.2.3 CPLD部分的控制逻辑  33-35
    3.2.4 上位机与下位机通信模块硬件设计  35-36
  3.3 数字芯片测试  36-37
    3.3.1 测试原理  36
    3.3.2 硬件结构图  36-37
  3.4 运算放大器测试  37-40
    3.4.1 运算放大器的主要参数及其测试原理  37-39
    3.4.2 硬件结构图  39-40
  3.5 PCB测试模块  40-41
  3.6 激励源模块  41-42
  3.7 小结  42-43
第4章 基于DSP的电路故障诊断系统下位机软件设计  43-55
  4.1 DSP开发环境CCS2.0的介绍  43-44
  4.2 主控制程序的结构  44-48
  4.3 PC机与DSP的通信设计  48-49
  4.4 数字芯片测试  49-51
    4.4.1 数字芯片测试的对象  49-50
    4.4.2 故障字典法测试数字芯片的方法  50-51
    4.4.3 数字芯片测试程序流程  51
  4.5 模拟运放测试  51-53
    4.5.1 故障字典法测试模拟运放的方法  51-52
    4.5.2 测试程序流程  52-53
  4.6 PCB板测试  53-54
    4.6.1 测试节点的选择  53
    4.6.2 PCB测试程序流程  53-54
  4.7 小结  54-55
第5章 BP神经网络在电路故障诊断系统中的实现方法  55-63
  5.1 VB与Matlab相结合实现BP神经网络诊断方法的优势  55
  5.2 VB和Matlab接口实现方法  55-58
    5.2.1 借助ActiveX技术  55-56
    5.2.2 借助DDE技术  56-57
    5.2.3 使用MatrixVB  57
    5.2.4 动态链接库DLL方法  57
    5.2.5 利用COM组件技术  57-58
  5.3 ActiveX控件的使用  58-59
    5.3.1 ActiveX控件的、使用方法  58
    5.3.2 Matlab的ActiveX调用  58-59
  5.4 VB与MATLAB相结合实现BP神经网络的程序流程  59-60
  5.5 BP神经网络程序诊断的实际应用  60-62
  5.6 小结  62-63
结论及展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  68-69
附录B 控制总线的CPLD程序源代码  69-73
附录C 基于DSP的电路故障诊断系统附图  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 电子电路
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