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高精度相位计及其工业以太网接口设计

作　者: 于宝生
导　师: 何宏；苏丹
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 相位计自动换程 S3C2440 uC/OS-Ⅱ ARP
分类号: TM933.312
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

为解决国内相位计精度低,种类少,过分依靠国外进口的问题,本文立足于国内市场需求对高精度相位计进行深入研究。通过对自动换程、鉴相电路、显示电路、以太网接口等问题的研究,基于过零鉴相法设计了一款高精度相位计。该相位计能够实现输入电压有效值0.01V-320V量程的自动转换,分辨率为0.1。,被测信号频率范围1OHZ-1OMHZ。可以满足国内市场相位计的需求。本文的主要工作分为以下4个方面：1、设计自动换程电路。该相位计输入信号的电压有效值为0.01V-320V。该范围的输入信号,无法直接作为后级电路的输入,必须进行衰减或放大。自动换程电路根据输入信号的电压有效值完成不同量程的自动切换,保证不同电压值的输入信号,经过自动换程电路后,电压有效值保持在2V以下,作为下一级电路的输入信号。2、设计方波转换电路。该相位计通过测量两路信号过零点的时间差来计算相位差。为达到准确测量的目的,输入的非方波信号须转换成方波信号。该电路可以将脉冲信号,正弦信号转换为同频的方波信号。为了确保方波信号具有理想的上升沿,信号经过两次整形,从而得到上升沿陡峭的方波信号。3、设计鉴相电路。该电路由两个脉冲发生电路和基本RS触发器构成。当方波信号的下降沿到来时,脉冲发生电路将产生小于lOns的尖脉冲。两路脉冲发生电路的输出分别作为基本RS触发器的置0信号和置1信号。基本RS触发器输出一个占空比正比于相位差的方波信号。将该方波信号的电压做进一步转换,通过低通滤波器后,可以得到反映相位差的直流电压。4、设计以太网接口电路。该接口以S3C2440为主控芯片,控制DM9000完成相位计输出数据与上位机之间的通信。通过分析S3C2440的存储系统,指令系统以及中断系统,完成了S3C2440初始化代码的编写以及物理地址到虚拟地址的重新映射。编写uC/OS-Ⅱ操作系统的底层代码,完成uC/OS-Ⅱ操作系统基于S3C2440上的移植,编写DM9000以太网芯片的驱动程序,测试ARP协议的发送与接收,实现单片机与计算机的通信。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题目的背景及意义  9-10
  1.2 工业以太网技术发展前景  10-12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章相位测量技术及以太网接口基本原理  14-27
  2.1 相位测量基本概念  14
  2.2 相位计种类  14-15
  2.3 相位计技术指标  15
  2.4 相位测量基本原理  15-21
    2.4.1 相位比较法  16-17
    2.4.2 相位检波法  17-18
    2.4.3 过零鉴相法  18-20
    2.4.4 方波信号占空比测量  20-21
    2.4.5 数字测量法  21
  2.5 以太网接口原理与协议  21-26
    2.5.1 以太网工作原理  21
    2.5.2 TCP/IP协议类型  21-22
    2.5.3 OSI协议栈类型  22-23
    2.5.4 TCP/IP协议栈模型  23
    2.5.5 TCP/IP主要协议  23-26
  2.6 本章小结  26-27
第三章相位计电路硬件设计  27-42
  3.1 自动换程电路  27-31
    3.1.1 衰减电路与缓冲电路  28-30
    3.1.2 幅值检测电路  30
    3.1.3 自动换程控制电路  30-31
  3.2 正弦方波转换电路  31-33
  3.3 脉冲发生电路  33-34
  3.4 脉冲方波转换电路  34-35
  3.5 方波直流转换电路  35-36
  3.6 鉴频电路  36-38
  3.7 显示电路  38-39
  3.8 相位计实物图  39-41
    3.8.1 相位计PCB图  39-40
    3.8.2 相位计电路板图  40
    3.8.3 相位计装配图  40-41
  3.9 本章小结  41-42
第四章嵌入式开发平台构建  42-52
  4.1 S3C2440的初始化  43-46
    4.1.1 设置异常中断  43
    4.1.2 时钟系统  43-44
    4.1.3 外存储空间初始化与堆栈设置  44-45
    4.1.4 代码的复制与搬运  45-46
  4.2 嵌入式操作系统的移植  46-50
    4.2.1 嵌入式系统选型与分析  46-47
    4.2.2 uC/OS-Ⅱ任务的管理与调用  47-48
    4.2.3 任务调度基本策略  48-49
    4.2.4 uC/OS-Ⅱ通信机制  49-50
  4.3 嵌入式开发环境  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章以太网接口设计  52-61
  5.1 以太网接口硬件电路设计  52-54
  5.2 DM9000时序设置  54-57
  5.3 DM9000初始化与收发函数  57-58
    5.3.1 DM9000初始化  57-58
    5.3.2 DM9000发送与接收  58
  5.4 DM9000底层功能测试  58-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章总结与展望  61-63
  6.1 总结  61
  6.2 展望  61-63
参考文献  63-65
发表论文和科研情况说明  65-66
致谢  66

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