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基于嵌入式系统的模拟电路故障诊断平台研究与实现

作　者: 李浩
导　师: 张玲霞
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 模拟电路 故障诊断 BP网络 嵌入式系统
分类号: TN710
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
引　用: 1次
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内容摘要


模拟电路广泛存在于各种电子装备中,相对于数字电路来讲,模拟电路故障率高,一旦发生故障对装备造成的损害大,因此研究模拟电路故障诊断具有重要意义。由于模拟电路本身存在容差、非线性等问题,传统的故障诊断方法很难快速准确的诊断故障,而神经网络等智能方法为模拟电路故障诊断提供了一条有效的途径。随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式技术已经在很多领域获得广泛应用。嵌入式产品体积小,成本低,如果将诊断平台嵌入到电子设备中,对电子设备中的电路板进行实时信号采集,采用故障诊断方法进行计算,就能够给出实时的状态检测结果,当设备出现故障时就能够迅速定位,以便采取相应措施。这将极大程度上提高电子设备的可靠性,对军用电子领域来讲也将是很好的尝试。本文就是基于以上的思路展开预先研究的。本文首先选取BP网络做重点分析,结合模拟电路故障诊断探讨了BP网络的设计方法。然后,将基于BP网络的模拟电路故障诊断方法应用于仪用心电放大电路,MatLab仿真分析表明该方法能对被测电路的故障模式进行准确分类,从而验证了方法的可行性。针对含有电容电感等频率敏感元件的电路,研究了故障特征的提取方法,将Pspice和MatLab相结合,给出了具体电路的诊断流程。在研究了BP网络的基础上,在嵌入式ARM平台上实现模拟电路故障诊断系统。结合模拟电路故障诊断系统的需求给出了硬件平台的总体设计框图,对各个关键模块进行研究。在PC机上建立了交叉编译和软件开发环境,在嵌入式平台上移植了Linux系统,编写了ADC驱动。移植了Qt/E GUI开发环境,设计了友好的GUI界面。编写了故障诊断软件,对心电放大电路实现实时监测与故障诊断,获得了较高的诊断率。基于Socket在嵌入式ARM端设计了客户端与PC主机的服务器端进行通信,将诊断的结果实时显示在PC机上。论文的特色与创新点在于将嵌入式Linux系统应用于模拟电路故障诊断,实现了模拟电路的实时监测与故障诊断,采用Socket编程设计了服务器端和客户端,电路的诊断信息可以由嵌入式平台上的客户端实时发送至PC机的服务器端显示。该嵌入式模拟电路故障诊断平台具有很好的工程应用前景。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 模拟电路故障诊断研究现状  9-11
  1.3 嵌入式系统发展状况  11-12
  1.4 本文研究内容及安排  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 模拟电路故障诊断方法研究  14-32
  2.1 模拟电路故障诊断基本概念  14-15
  2.2 模拟电路故障诊断的神经网络方法  15-19
    2.2.1 神经网络概述~（[1]）  16-17
    2.2.2 神经网络故障诊断流程  17-19
  2.3 BP 网络及Matlab BP 网络诊断流程  19-21
  2.4 BP 网络在模拟电路故障诊断中的应用  21-31
    2.4.1 直流激励下的故障诊断  21-26
    2.4.2 交流激励下的故障诊断  26-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 嵌入式模拟电路故障诊断硬件平台  32-40
  3.1 ARM 微处理器  32-35
    3.1.1 ARM 处理器简介  32-33
    3.1.2 S3C2440 微处理器  33-35
  3.2 系统硬件平台总体设计  35
  3.3 系统硬件功能模块  35-38
    3.3.1 电源模块  35-36
    3.3.2 串口模块  36
    3.3.3 ADC 和触摸屏模块  36-37
    3.3.4 以太网口模块  37-38
  3.4 本章小结  38-40
第四章 嵌入式Linux 系统及其开发  40-56
  4.1 嵌入式Linux 系统  40-41
  4.2 嵌入式系统开发环境建立  41-45
    4.2.1 交叉编译器的安装  41-42
    4.2.2 minicom 配置  42-43
    4.2.3 ftp 服务  43-44
    4.2.4 NFS 服务  44-45
  4.3 嵌入式Linux 系统在ARM 平台上的移植  45-48
    4.3.1 BootLoader  45-46
    4.3.2 Linux 内核移植  46-47
    4.3.3 Linux 文件系统  47-48
  4.4 嵌入式Linux 系统下驱动程序开发  48-51
    4.4.1 Linux 设备驱动介绍  48-49
    4.4.2 字符设备驱动开发  49-51
  4.5 嵌入式故障诊断平台ADC 驱动开发  51-55
    4.5.1 ADC 驱动程序  51-54
    4.5.2 ADC 驱动编译与加载  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章 嵌入式模拟电路故障诊断平台软件设计  56-74
  5.1 嵌入式软件图形界面开发工具Qt/Embedded  56-59
    5.1.1 几种主流界面开发系统的比较  56-58
    5.1.2 Qt 运行机制  58-59
  5.2 Qt 在嵌入式模拟电路故障诊断平台上的移植  59-61
  5.3 基于Qt 的程序设计  61-73
    5.3.1 界面设计  61-62
    5.3.2 获得AD 转换后的数据  62-63
    5.3.3 BP 神经网络训练接口  63-66
    5.3.4 故障分类Diagnose 接口  66-69
    5.3.5 Linknet 接口设计  69-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章 总结与展望  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-80
研究成果  80-81

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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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