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CPCI总线四通道隔离计数器研制

作　者: 米翔
导　师: 姜守达
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: CPCI总线 隔离 计数器 Verilog HDL
分类号: TH724
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


CPCI计数器模块是组建军用自动测试系统最常用的模块之一，广泛应用于频率测量、周期测量和时间串测量等。被测系统和测试系统的参考地的不同，因此往往需要相互隔离，目前的货架产品往往难以满足军用系统的环境适应性及可靠性要求。因此，开发符合我国军用自动测试系统要求的CPCI隔离计数器模块具有重要意义。本文根据功能要求以及技术指标，提出了CPCI隔离计数器模块的总体设计方案。选用TMS320DM642DSP作为主控CPU，并利用其内部的PCI接口完成了CPCI接口设计，有效减小了模块体积、缩短了开发周期和降低了开发难度。利用FPGA，通过设计通道选择电路、数字去抖电路、极性选择电路、闸门时间电路和计数器电路，实现频率测量、周期测量、脉宽测量、时间间隔测量和时间串测量，使计数设计紧凑，扩展方便。通过磁耦、光耦以及隔离电源DC-DC的配合使用，实现了计数器的完全隔离；采用了带滞回功能的比较器，提高了抗干扰能力，设计了前端调理电路、比较器电路、比较电平转换电路、比较电平生成电路，实现了对前端信号的处理。所有元件选用工业级器件，满足环境条件的要求。在软件方面，根据模块功能编写了DSP固化软件；利用Labwindows/CVI编写了CPCI计数器模块的驱动程序以及测试面板，测试面板实现了对计数器的硬件配置与测试。模块软硬件的联调及实验室测试结果表明该CPCI计数器模块的设计方案合理，功能和性能达到了设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题的目的和意义  9
  1.2 计数器概述  9-11
    1.2.1 时间频率测量技术  10
    1.2.2 电子计数器分类  10-11
  1.3 国内外研究现状及分析  11-12
    1.3.1 国外研究现状及分析  11
    1.3.2 国内研究现状及分析  11-12
  1.4 主要研究内容  12
  1.5 本文结构  12-13
第2章 总体方案设计  13-22
  2.1 功能要求与技术指标  13-14
    2.1.1 功能要求  13
    2.1.2 技术指标  13-14
  2.2 测频方法研究  14-16
  2.3 硬件总体方案  16-21
    2.3.1 CPU 选型与 CPCI 接口设计  16-19
    2.3.2 计数功能模块设计方案  19-20
    2.3.3 测试通道设计方案  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 硬件设计  22-48
  3.1 CPU 及 CPCI 接口设计  22-27
    3.1.1 CPCI 接口设计  22-23
    3.1.2 电源电路设计  23-25
    3.1.3 时钟及复位电路设计  25-27
  3.2 计数器功能模块设计  27-33
    3.2.1 通道选择电路设计  27-28
    3.2.2 去抖选择电路设计  28
    3.2.3 极性选择电路设计  28-29
    3.2.4 闸门生成电路设计  29-32
    3.2.5 计数器电路设计  32
    3.2.6 时钟电路设计  32-33
  3.3 测试通道电路设计  33-45
    3.3.1 前端调理电路设计  34-36
    3.3.2 比较器电路设计  36-39
    3.3.3 电平转换电路设计  39
    3.3.4 比较电平生成电路设计  39-41
    3.3.5 电源电路设计  41-42
    3.3.6 隔离电路设计  42-45
    3.3.7 16 路时间串测量电路设计  45
  3.4 PCB 设计  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章 软件设计  48-58
  4.1 DSP 程序设计  48-50
  4.2 上位机软件设计  50-57
  4.3 本章小结  57-58
第5章 模块调试与测试  58-66
  5.1 调试与测试环境的搭建  58
  5.2 模块调试  58-59
  5.3 模块测试  59-60
    5.3.1 测试方法  59
    5.3.2 测试结果  59-60
  5.4 误差分析  60-64
    5.4.1 测频误差分析  60-63
    5.4.2 测周误差分析  63-64
  5.5 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-70
附录 1 CPCI 计数器模块布局图  70-71
附录 2 CPCI 计数器模块实物图  71-72
附录 3 FPGA 内部的计数器电路的语言描述  72-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 坐标器、计算机具、计数器 > 计数器
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