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基于FPGA的桥梁支座多路数据采集系统的设计与研究
| 论文题名： | 基于FPGA的桥梁支座多路数据采集系统的设计与研究 |
| 关键词： | 桥梁支座;数据采集系统;现场可编程门阵列;模数转换器 |
| 摘要： | 桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它可以将桥梁上部结构的受力和变形传递给墩台，而支座内部的应力分布能有效反映桥梁支座的工作状态和整体桥梁的健康情况，支座的受力监测对桥梁健康维护具有重要意义。因此本课题采用数据采集与信号处理相关技术设计并实现一种智能桥梁支座受力监测的数据采集系统，具有模拟前端调理电路，内置数字滤波模块，输入通道为36通道，采用低功耗器件，测试误差最大为1.2mV。本课题使用FPGA来实现多通道数据采集方案，可以克服传统数据采集系统技术繁琐复杂，采样效率低以及DSP对于复杂的硬件逻辑控制技术局限等问题，达到减小内部延时、简化电路、提高抗干扰能力以及保证ADC所有通道实时同步采样的效果。 首先，本课题提出智能桥梁支座受力监测系统的总体设计方案，将设计分为硬软两部分研究，介绍数据采集技术，并根据支座受力监测具体工况分析选用主要的器件，包括智能桥梁支座模型、模数转换器AD7795以及XILINX SPART AN-6系列FPGA。 其次，根据所选器件进行硬件设计，系统主要由模拟前端调理电路、数据采集电路、FPGA外围及配置电路、数据传输电路和电源电路构成，并利用Cadence软件进行PCB的设计。 然后，介绍FPGA的开发流程以及设计思想，通过ISE集成开发环境利用VHDL硬件描述语言完成支座受力监测系统的软件设计，主要包括AD采样模块、数字滤波、FIFO模块和数据发送模块，并对系统各部分进行仿真测试。 最后，对系统进行调试，验证系统的可行性，完成以FPGA为中心的基于智能桥梁支座的受力数据采集系统。 |
| 作者： | 杭小杰 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 李光明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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