【摘 要】
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工业数字化程度的不断提高,对在工业控制领域中有重要地位的数据采集系统也提出了更高的要求。数据采集系统的性能也将直接影响工业控制技术的最终实现,但目前常见的数据采集系统存在着性价比低、通用性差等问题。本文基于测量信号种类多样化、信号采集与输出控制需求多样化等实际情况,设计了一种基于PCI的多通道数据采集系统,该系统可对模拟信号进行多通道实时采集与处理,且能够同时输出模拟信号与数字信号,满足多种工业控
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工业数字化程度的不断提高,对在工业控制领域中有重要地位的数据采集系统也提出了更高的要求。数据采集系统的性能也将直接影响工业控制技术的最终实现,但目前常见的数据采集系统存在着性价比低、通用性差等问题。本文基于测量信号种类多样化、信号采集与输出控制需求多样化等实际情况,设计了一种基于PCI的多通道数据采集系统,该系统可对模拟信号进行多通道实时采集与处理,且能够同时输出模拟信号与数字信号,满足多种工业控制环境下的使用需求。本文主要内容如下:1.明确了数据采集系统的功能要求与设计指标,并对该多通道数据采集系统的硬件电路与FPGA逻辑设计提出了整体框架,也对设计难点进行了详细分析。2.基于上述框架设计对系统的功能与指标的要求,详细了介绍本系统中硬件电路各个模块的关键芯片,并对其外围实现电路进行原理图与PCB设计。3.设计并分别实现ADC接口模块、LMS/LMF混合滤波模块、DAC控制模块、PCI通信模块、DIDO模块和时钟分频模块的FPGA逻辑设计,并最终通过顶层模块对上述模块进行连接与控制。4.设计配套上位机软件实现对模拟信号与数字信号的多种控制,并且与搭建的软硬件测试平台对各个模块如PCI通信模块、ADC模块、LMS/LMF混合滤波模块、DAC模块和数字输入输出模块进行独立仿真与测试。最终系统经验证可实现多种电压输入范围的16通道模拟信号采集,系统最高采样速率为1 MSps,最高信噪比可达86 d B,全通道开启模式下最高每通道采样速率可达62.5 KSps,且可实现双通道模拟信号输出和多路数字输入输出控制,并在实地测试中将该数据采集系统应用在继动阀检测台架上完成了系统整体测试。
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