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硕士学位论文 面向在机监测的智能数据采集卡设计与实现，共96页。
摘要:随着我国数控系统产业的蓬勃发展,数控系统日益高速化、精密化、自动化、集成化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、柔性化、绿色化的发展趋势,对数控设备的状态监测和故障诊断提出了越来越高的要求。单一的数据采集或利用便携式数据采集设备定期巡检已无法及 地发现问题和解决问题,这样,智能化的实时在机监测和诊断方法便成为提高数控设备安全性和稳定性的有效方法和必要手段。
针对上述分析,本文旨在设计一款能够对釆集信号实时处理的、面向在机监测的智能数据釆集卡。数据釆集卡以美国TI公司生产的高性能TMS320DM642 DSP处理器为中央处理器,前端配合ADI公司的AD7606模数转换器,以PCI接口形式直接嵌入数控系统实现对数控设备运行状态的实时监控。全文从软硬件两个方面介绍了数据釆集卡的设计原理和方法,并最终实现釆集卡开发。
数数据釆集卡的硬件电路釆用模块化设计,主要包括DSP最小系统设计(包括电源电路、复位电路、时钟电路、JTAG接口电路和配置电路)、AD采集模块设计、DSP外扩存储器模块设计和PCI接口模块设计。在PCB设计阶段,充分考虑板卡电磁兼容性(EMC),并根据本课题的实际情况介绍了高速数字电路板PCB设计的注意事项和设计技巧。
系统软件包括定时喂狗、AD转换控制和数据通信程序,DSP脱机工作程序,FIR数字滤波器设计以及FFT程序设计。通过比较DSP程序处理结果和MATLAB程序运行结果,验证了板卡性能指标。
关键词:数据釆集;硬件设计;在机监测;数字信号处理;PCI总线

目录
中文摘要 V
ABSTRACT vii
1 弓IW 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 数据釆集卡的研究现状 2
1.2.1数据采集系统概述 2
1.2.2数据采集卡国内外研究现状 3
1.2.3当前数据采集卡的局限性 5
1.3 课题主要研究内容及基本框架结构 5
2 系统总体方案设计 7
2.1 滚动轴承典型故障及信号特征分析 7
2.1.1滚动轴承失效形式研究 7
2.1.2滚动轴承故障诊断机理研究 7
2.2 数据采集卡性能指标确定 9
2.3 系统总体设计思路 10
3 系统硬件设计与实现 15
3.1 DSP最小系统设计 15
3.1.1电源设计 17
3.1.2复位电路设计 20
3.1.3时钟电路设计 22
3.1.4 JTAG仿真接口设计 25
3.1.5 DM642工作模式配置电路设计 25
3.2 DSP外扩存储器设计 27
3.2.1 DM642 的 EMIFA 接 口介绍 27
3.2.2 FLASH存储器扩展 29
3.2.3 SDRAM存储器扩展 30
3.3 A/D釆集模块设计 32
3.4 数据釆集卡PCI接口设计 34
3.5 高速数字电路的PCB设计 36
3.5.1 PCB设计概述 36
3.5.2数据釆集卡PCB重点、难点设计 40
4 系统软件设计与实现 43
4.1 DSP程序开发特点 43
4.2 CCS集成开发环境 45
4.3 DSP自启动引导程序设计 46
4.4 PCI驱动程序设计 48
4.5 信号处理基本算法设计与实现 52
4.5.1数字信号处理简介 52
4.5.2 FIR数字滤波器设计 53
4.5.3 FFT 设计 63
4.6 FLASH头文件烧写法程序设计 68
参考文献 75
隨 A 79
P付录B 81
作者简历 83
独创性声明 85
学位论文数据集 87