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基于ARM+DSP的振动数据采集系统的研制

作　者: 刘乔
导　师: 缪思恩
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 振动数据采集 旋转机械 AT91RM9200 TMS32OC6713 数字信号处理
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着我国国民经济的快速发展,各种旋转机械在电力、石油、化工等工业领域的应用快速增长。这些关键设备在运行过程中难免会出现一些机械故障,继而可能引发连锁反应,造成巨大的经济损失和严重的后果。因此,对旋转机械进行状态监测,保证它们安全、经济地运行成了我们面临的重要课题。振动数据采集系统是旋转机械状态监测中的重要工具,本文在研究了国内外相关知识的基础上,详细介绍了一种基于ARM+DSP的振动数据采集系统的研制过程。本文确定了振动数据采集系统的总体现实方案,系统由以ATMEL公司的ARM9内核微控制器AT91RM9200为核心的控制单元和以TI公司的C6000系列DSP芯片TMS320C6713为核心的数据采集与处理单元两部分组成；进行了系统软／硬件的设计和调试,主要包括微处理器模块、电源模块、信号处理与转换模块、存储器模块和以太网接口模块,并实现了系统的多通道,整周期,实时同步采样功能；研究了FFT、FIR数字滤波等通用数字信号处理算法在TMS320C6713上的实现,在CCS集成开发环境中进行了仿真,并在实验室环境下做了测试。全文内容简述如下：第一章阐述研究振动数据采集系统的意义,分析国内外振动监测与故障诊断系统的发展现状,提出课题的目标和主要研究内容。第二章分析振动数据采集系统的功能需求,比较几种常见的系统方案,提出系统的总体设计方案。第三章具体介绍系统的硬件电路设计过程。第四章研究系统的数字信号处理算法和主程序的设计。第五章说明振动数据采集系统的软／硬件调试,并对系统进行实验室环境下的相关性能测试。第六章总结全文,并展望未来。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题的研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外振动监测与故障诊断技术的发展现状  12-14
    1.2.1 国外现状  12-13
    1.2.2 国内现状  13-14
  1.3 课题的研究内容  14-16
    1.3.1 振动数据采集系统的研究开发  14-15
    1.3.2 信号处理算法的研究和讨论  15-16
第二章 系统的方案设计及概述  16-22
  2.1 系统的主要功能和要求  16-17
  2.2 几种常见方案的分析和比较  17-20
  2.3 本系统方案的设计  20-22
第三章 系统的硬件设计  22-44
  3.1 微处理器模块  22-27
    3.1.1 ARM芯片AT91RW9200  22-23
    3.1.2 DSP芯片TMS320C6713  23-24
    3.1.3 ARM与DSP的接口设计  24-27
  3.2 电源模块  27-29
  3.3 信号处理和转换模块  29-33
    3.3.1 键相信号预处理  29-31
    3.3.2 振动信号预处理  31-32
    3.3.3 A/D转换  32-33
  3.4 存储器模块  33-37
    3.4.1 Flash存储器  33-36
    3.4.2 SDRAM存储器  36-37
  3.5 以太网接口模块  37-39
  3.6 JTAG接口模块  39-40
  3.7 印刷电路板(PCB)的绘制  40-44
第四章 系统的软件设计  44-57
  4.1 数字信号处理算法的设计  44-55
    4.1.1 数字信号处理的实现  44-45
    4.1.2 旋转机械振动信号的特点  45
    4.1.3 通用数字信号处理算法的介绍  45-49
    4.1.4 信号处理算法在TMS320C6713上的实现  49-55
  4.2 系统的主程序设计  55-57
    4.2.1 系统的初始化  55
    4.2.2 系统的软件流程  55-57
第五章 系统的软/硬件调试和性能测试  57-73
  5.1 系统的静态调试  57
  5.2 ARM模块的调试  57-59
    5.2.1 AT91RM9200的调试  58
    5.2.2 SDRAM的调试  58
    5.2.3 Flash的调试  58-59
    5.2.4 以太网接口的调试  59
  5.3 DSP模块的调试  59-67
    5.3.1 CCS集成开发环境  59-61
    5.3.2 DSP芯片的初始化  61-63
    5.3.3 中断、定时器和EDMA功能的调试  63-64
    5.3.4 Flash和HPI引导加载  64-67
  5.4 ARM与DSP之间的数据传送过程  67-68
  5.5 振动数据采集系统的性能测试  68-73
    5.5.1 系统的振动监测性能  68
    5.5.2 FFT算法在系统中的运行速度  68-69
    5.5.3 FIR数字滤波器在系统上的测试  69-73
第六章 总结与展望  73-75
  6.1 全文总结  73
  6.2 未来展望  73-75
参考文献  75-78
作者简历  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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