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基于PCL-818HG型数据采集卡的火灾后砼结构损伤测试系统的设计

时间：2022-05-21 01:38:05 其他范文收藏本文下载本文

基于PCL-818HG型数据采集卡的火灾后砼结构损伤测试系统的设计（共6篇）由网友“月华茹练”投稿提供，今天小编就给大家整理过的基于PCL-818HG型数据采集卡的火灾后砼结构损伤测试系统的设计，希望对大家的工作和学习有所帮助，欢迎阅读!

篇1：基于PCL-818HG型数据采集卡的火灾后砼结构损伤测试系统的设计

基于PCL-818HG型数据采集卡的火灾后砼结构损伤测试系统的设计

为了对遭受火灾损伤后的混凝土结构进行修复和加固,必须对其损伤特性参数进行测试和诊断.采用PCL-818HG数据采集卡和Visual C++6.0开发了混凝土结构损伤测试系统,可以实时测量荷载、位移、应变及加速度等损伤特性参数.实际运行证明:该方法方便、快捷、可靠,对PCL-818HG应用于其他领域的数据采集系统的`设计也有较高的参考价值.

作者：何正林赵望达 HE Zheng-lin ZHAO Wang-da 作者单位：中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075 刊名：国外电子元器件 ISTIC英文刊名：INTERNATIONAL ELECTRONIC ELEMENTS 年，卷(期)： “”(4) 分类号：X928.7 关键词：PCL-818HG Visual C++6.0 结构损伤数据采集

篇2：随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计

随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计

介绍了随钻测量仪测试系统中,基于MC68HC908GZ60微处理器的`数据采集控制器设计.利用MC68HC908GZ60微处理器的串行外围接口模块SPI,实现微处理器与A/D模块之间串行通讯.采集到的数据通过RS-232串行接口送入计算机进行实时处理,用数据采集测试软件动态监测系统工作状况.通过测试系统联凋数据曲线图分析,可知设计满足要求.测试系统的应用使随钻测量仪调试工作变得方便、直观,进一步提高了生产效率.

作者：吕小维李安宗张维白岩李童杨亚萍作者单位：吕小维(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061;西安石油大学电子工程学院,陕西,西安,710065)

李安宗,张维,白岩,李童,杨亚萍(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061)

刊名：测井技术 ISTIC PKU英文刊名：WELL LOGGING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 33(5) 分类号：P631.83 关键词：测井仪器数据采集控制器微处理器 A/D模块串行通讯

篇3：焊缝检测系统中PCI总线高速数据采集卡的设计

焊缝检测系统中PCI总线高速数据采集卡的设计

摘要：介绍了应用在焊缝缺陷自动超声检测系统中的高速数据采集卡的性能，给出了其硬件实现方案和WINDOWS98下的虚拟设备驱动程序（VXD）。该数据采集卡不仅具有较高的采样频率，而且充分利用PCI总线带宽，实现了高速数据传输。测试表明，WINDOWS98应用程序能够稳定地采集焊缝信号，满足系统对数据采集的要求。

关键词：数据采集PCI总线焊缝缺陷VXD

焊缝缺陷自动超声检测系统是一种重要的无损探伤设备，可用于检测平板、管道、容器等的纵、横焊缝以及接管角焊缝缺陷。与手工检测方法相比，该系统具有运行平稳、漏检率低、显示直观等优点。

在焊缝缺陷自动超声检测系统中，缺陷回波信号通常为宽度约10ns～100ns、幅值在几十μV到几十mV之间的窄脉冲。为满足缺陷回波信号的检测要求，研制了一种基于PCI总线的高速数据采集卡，它是面向超声检测应用而设计的：该卡采用转换速率为60MHz的八位高速A／D以满足数据采集的要求；为缓存A／D芯片输出的高速数据并充分利用PCI总线带宽，加入32KB的高速FIFO缓存组；同时，为满足多通道探伤的要求，设计了通道选择电路以实现通道之间的切换；此外，为调理缺陷回波信号，卡上还配有高增益高带宽放大电路。

1高速数据采集卡的工作原理

焊缝缺陷自动超声检测系统的信号采集框图如图1所示。系统的工作原理是：首先由高压脉冲发生电路发射高压脉冲；高压脉冲经换能器形成超声波信号，遇到缺陷或杂质时产生反射波，经换能器转换为电压信号，该信号经放大调理、A／D转换后，形成数字量，写入高速FIFO存储器中。最后，由PCI接口芯片将FIFO中的数据适时地写入内存。

2数据采集电路的硬件设计

2．1高增益高带宽放大电路

采用带触发的直流逆变电路产生高压脉冲，采用多路模拟通道选择电路实现通道切换以满足多通道探伤要求。模拟信号经五级放大、滤波后，作为A／D转换电路的输入。放大电路采用最高增益为80dB、带宽为15MHz且分辨率为1dB的放大器，并且采用数字电位器实现放大增益的动态调整。

2．2A／D转换电路

A／D转换电路采用美国BB公司的ADS830。该芯片的信噪比高、功耗低、非线性畸变小，广泛应用于图像处理、数字通信和视频测试系统中。ADS830的精度为八位，最高采样频率为60MHz，可满足焊缝缺陷自动超声检测系统对数据采集精度和采样频率的要求。它有共模和差模两种信号输入方式，且输出的数字量可直接与5V或3．3V芯片接口。

2．3高速FIFO存储器

高速缓存是保证高速数据不丢失的关键，确保了数据的真实性。同时，高速FIFO缓存使A／D芯片不必工作在PCI同步时钟下，提高了A／D芯片的利用率。IDT公司的存储器性能优良，且同系列存储器一般可以做到管脚级兼容，容易实现硬件设计的模块化。为方便读写数据，选择先进先出式（FIFO）的缓冲存储器IDT7205L15。其访问时间为15ns，每片容量为8K×9位。支持异步读写，并提供诸如满、半满、空等用于位扩展和深度扩展的信号。高速数据采集卡为实现8位A／D和32位PCI总线的宽度匹配，采用了位扩展技术。为加深FIFO的缓冲深度，将外加FIFO缓存与PCI接口芯片内部的FIFO相级连。

2．4基于CPLD的控制逻辑

基于CPLD的控制逻辑是高速数据采集卡的核心，它为PCI接口芯片提供满足时序要求的读写信号，同时选择模拟信号的输入通道、控制高压脉冲发生逻辑并设定放大电路的.增益。此外，CPLD还能利用高速FIFO缓存的空、满标志位，配合PCI接口芯片实现DMA写操作，完成高速数据传输。Xilinx公司的XC9572XL－VQ64芯片的脚到脚延迟最大为10ns，可满足PCI总线接口时序的要求。单片XC9572XL－VQ64能满足焊缝缺陷自动超声检测系统逻辑控制的要求，且具有体积小、可靠性高、调试方便等突出优点。

图2是基于有限状态机FSM（FiniteStateMachine）方法设计的控制逻辑状态转换图。其中，RST和IRQ是由PCI接口芯片S5933输出的可由程序任意控制的两个信号，它们的高低状态同高速FIFO缓存的空、满信号一起决定了控制逻辑的六个可能的状态，图中以椭圆表示。计算机上电时，控制逻辑处于RST＝IRQ＝1的状态。值得一提的是，RST和IRQ信号都有适当的上拉电阻，所以不会出现高阻浮空的状态，使控制逻辑能够稳定地工作。实线是控制逻辑采用的状态转移路线，而虚线是可能的但不采用的状态转移路线。在各状态之间进行切换是很容易的，只需通过程序使RST或IRQ信号出现高或低跳变。状态转移时伴随着的电路动作见转换线旁的注释。

2．5PCI接口芯片

PCI总线协议2．1版出现以后，集成芯片商们纷纷推出了与其兼容的总线接口芯片。其中，AMCC（AppliedMicroCircuitCorperation）公司的S5933接口方便、控制灵活，软件配置简单，在高速网络接口、数字通信、高速成像等领域有着广泛应用?2?。S5933最突出的优点是能够作为PCI主控设备发起DMA操作，即S5933完全具备双字DMA控制器的功能。

图3是结合系统应用而绘制的S5933结构框图。由图3可知，S5933内部具有配置寄存器组和操作寄存器组，配置寄存器组用于控制S5933在PCI总线系统中的运作方式（访问延迟、能否发起主控DMA操作等）以及记录系统分配给S5933的资源信息（如中断引脚、I／O等）?3?，而PCI总线和外加电路之间的数据交换则通过操作寄存器组实现。以I／O资源为例，计算机上电后，系统将分配给S5933的I／O资源首地址填入基地址寄存器，此值决定了操作寄存器组在I／O空间中的映射位置（S5933的操作寄存器组缺省地映射到I／O地址空间，便于软件操作），见图3。之后，CPU只需执行简单的I／O操作就可以读写操作寄存器组，隐含的地址译码工作由S5933完成。外加电路控制逻辑则保证操作寄存器组与外加电路的正常通信。S5933提供了三种形式的外加电路接口，高速数据采集卡使用信箱（Mailbox）寄存器实现双字输出，用FIFO方式实现高速DMA写操作。

图3S5933的结构框图

3高速数据采集卡的软件设计

3．1虚拟设备驱动程序的设计

系统的控制软件工作在WINDOWS98操作系统下，为此开发了高速数据采集卡的虚拟设备驱动程序（VXD）。由S5933的结构可知，VXD需要实现双字I／O操作和物理内存管理。双字I／O的操作相对简单，调用虚拟机管理器（VMM）的SIMULATE＿VM＿IO例程即可，较困难的是物理内存管理。由于S5933发起的DMA操作需要物理内存的起始地址，因此必须涉及页面级的物理内存操作，故采用下述内存管理策略：

・应用程序加载VXD；

・加载成功后发送申请缓冲区的事件给VXD；

・VXD使用PAGEALLOCATE例程得到地址连续的适当长度（如四页即16K字节）的物理内存；

・锁定缓冲区并将物理地址逆映射为线性地址；

・将物理首地址填入S5933的写RAM地址寄存器；

・允许S5933进行主控DMA传输；

・传输完毕时，应用程序请求VXD释放上述物理内存。

3．2应用VXD设计数据采集程序

将VXD放在应用程序的同级目录下，则以下VC＋＋代码就能动态加载（VXDVIEWER可验证）一个VXD：

HANDLEhDEVICE＝CreateFile?“＼＼＼＼．＼＼pathname”?0?0?NULL?0?FILE＿FLAG＿DELETE＿ON＿CLOSE?NULL?；

编好的VXD为应用程序提供了若干服务例程，应用程序执行下面的代码即可调用服务例程ZHC1：

DeviceIoControl?HDEVICE?ZHC1?lpinbuffer?ninsize?lpoutbuffer?noutsize?NULL?NULL?；

数据采集算法如下：

DO?{读取写RAM字节计数器；

再次读取写RAM字节计数器；

IF计数器内容为零THEN

跳出循环进行后续数据处理；

ELSEIF两次读取的结果不同THEN

不做任何处理而进入下一次循环；

ELSE

清相应的状态标志并设置有关寄存器以从断点处续传；

ENDIF

}

调试表明，应用VXD的数据采集程序能够稳定、高速地采集外部数据。对焊缝缺陷自动超声检测系统的实际测试表明，该高速数据采集卡能满足缺陷回波的检测要求。图4(a)为实际测试时用示波器观测到的模拟放大电路的输出信号，图4(b)是A／D转换后、截掉始波并经半波整流后得到的信号。

高速数据采集卡具有体积小、可靠性高、控制逻辑更改方便、可扩展性强等优点。对于检测厚度为10～100mm的钢板，一次采集的数据最多为4KB，至多只需0．13ms就可

将数据从卡上FIFO经PCI总线传入内存。

篇4：某型空空导弹总体测试系统设计论文

某型空空导弹总体测试系统设计论文

摘要：根据某型空空导弹测试要求设计该测试系统，系统采用标准化、模块化、通用化设计准则，便于维护和升级改造，本文重点介绍测试系统的硬件组成及工作原理，软件设计流程。

关键词：空空导弹；测试系统；VXI总线

在现代科学技术飞速发展的同时，空空导弹数字化程度不断提高，导弹结构越来越复杂，导弹的测试技术也面临新的挑战，空空导弹的地面测试要能够模拟空中发射时序全面检测导弹的性能。地面测试根据导弹的工作程序进行设计，设定不同的飞行任务，由软件控制导弹的工作过程，并对主要的参数进行实时监测，获取需要的被测参数并在测试结束后对导弹的动态参数进行分析。

测试过程中，如果测试系统出现故障或危及产品安全其它故障，可以在保护产品的条件下，随时中断产品测试。

1．测试系统硬件设计

1.1 硬件组成及工作原理

测试系统设计采用了VXI总线作为测控系统的总线平台，导弹时序控制和遥测数据采集均通过VXI总线系统来完成，测试系统组成如图1所示，包括计算机、VXI系统、主通道目标模拟器、引战目标模拟器、自检单元、接口适配单元、信号调理单元、电源。

图1 测试系统硬件组成示意图

1.1.1 VXI系统

VXI总线作为测试系统的总线平台，它是测控系统的枢纽和中心。VXI总线系统中各器件可以共享电源、时钟、公用机架、冷却系统等硬件资源，减少了设备体积（和GPIB仪器相比减少到1/6）。此外，VXI总线系统牢固抗震、模块插换方便，各种操作均由微机自动控制，对系统操作人员技术要求不高，系统模块化、标准化程度高，因此特别适用于导弹生产厂的测试工作。

1.1.2 通用测试模块

A/D模块主要用于产品测试过程中导弹模拟信号的采集及判断，被检测信号的调理及锁存由信号调理单元完成。矩阵开关模块用于系统状态切换和输入输出重组，以便进行系统自检或不同状态信号的'检测。

1.1.3 数字信号收发处理

429数据收发模块主要用来模拟载机给导弹发送飞行任务，接收导弹通过429总线发来的遥测数据，并把遥测数据传给主机进行处理。并行数据接收模块的主要功能是接收导弹传来的多种参数信息，并对接收的信息进行解码处理，将解码后的数据传递给主机。

1.1.4 目标模拟器

目标模拟器由低频控制模块、主动道目标模拟器、引战目标模拟器三部分组成，低频控制模块产生脉冲信号，用于调制多普勒回波信号，并且控制主通道目标模拟器和引战系统目标模拟器工作，根据需要调节输出功率大小。

1.1.5 接口适配单元

接口适配单元主要功能是完成测试系统与产品之间的电气隔离、阻抗匹配、电平转换，提供测试系统内部各单元之间的电气通路及测试系统和产品的供电需求，模拟相关的激励信号，提供部分需要检测信号的处理，建立检测模块和被测数据信号之间的传输通道，通过软件的协调控制，从而保证测试流程的顺利进行。

1.1.6 信号调理单元

设备接收的遥测模拟信号有多路，并且信号的幅度也不相同，由于信号采集模块的输入范围在-11～+11V之间，因此为保证信号采集模块的正常工作，在导弹信号进入A/D采集卡之前，必须将信号进行适当的调理，同时还要保证数据采集系统输入阻抗大于1MΩ，采集精度大于1%的指标要求。

1.1.7 自检单元

将与产品连接的插头连接至自检单元，运行自检程序，测试系统输出供电及送给产品的激励信号，自检单元将供电和激励信号转发给测试系统的遥测接收通道。计算机依据电源和激励信号的合格判据给出自检结果。

2．系统软件设计

空空导弹测试时模拟空中作战工作时序，首先进行导弹的安全性检查，让后给导弹加电并向导弹加载飞行任务，导弹开始准备，准备好后，导弹输出自检正常信号，测试系统收到自检正常信号后，注入导弹发射信号，导弹进入自主飞行阶段，此时设备对导弹发出的微波探测信号进行调制，产生多普勒回波信号，模拟弹目相对飞行，导弹根据回波信号探测目标并跟踪目标，当到达引战系统作用距离时，启动引战系统炸毁目标，结束测试流程，测试软件流程图如图2所示。

图2测试软件流程图

3．结束语

该空空导弹测试系统设计采用了标准化、模块化、通用化的原则，通过对部分单元的改造升级即可满足该型导弹改进型的测试，电源采用的是程控电源，通过计算控制机可以调节供电电压。该测试系统在生产线上试用阶段，运行稳定，能够满足该型空空导弹测试需求。

参考文献：

[1] 刘鹏程，杜毅民导弹总体测试工程化的几个问题航空兵器，（4）

[2] 屠良尧，李海涛数字信号处理与VXI自动化测试技术国防工业出版社 .6

[3] 徐安静，李承，林红数字电子技术.清华大学出版社.7

篇5：某型发动机附件试验器测试系统的设计

某型发动机附件试验器测试系统的设计

介绍了1台用于考核某型发动机附件机匣性能指标的试验器测试系统的硬件配置,并基于LabVIEW和KINGVIEW进行了软件设计,重点讨论了二者之间的动态数据交换技术.

作者：作者单位：刊名：航空发动机英文刊名：AEROENGINE 年，卷(期)： 35(5) 分类号：V2 关键词：测试系统试验器附件机匣航空发动机组态软件动态数据交换

篇6：应用于ZPW-R型移频自动闭塞系统上的数据采集器的设计

应用于ZPW-2000R型移频自动闭塞系统上的数据采集器的设计

该设备以C8051F060单片机为核心,利用芯片本身自带的16位SAR ADC转换器进行系统模拟量的.采集,采集数据经过计算处理后存储在外部扩展的RAM中,采用CPLD芯片作为开关量、频率及地址编码数字量的采集,经由CPU计算处理后存储在内部的RAM中,通信方式采用CAN总线和RS232接口与上位机进行数据通信.

作者：林贵军作者单位：黑龙江瑞兴科技股份有限公司,黑龙江,哈尔滨,150030 刊名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009 “”(25) 分类号：关键词：C8051F060 SJA1000 CPLD芯片 CAN总线 RS232接口