基于PCI總線的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)是測(cè)定材料力學(xué)性能的主要設(shè)備，當(dāng)前使用的電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)大部分采用基于單片機(jī)的采集控制系統(tǒng)，或基于ISA總線的采集與控制卡，常需要手工操作控制，數(shù)據(jù)采集速度慢，數(shù)據(jù)傳輸率低，試驗(yàn)的精度不高。
　　基于此目的，本論文基于高速的PCI總線協(xié)議，采用FPGA設(shè)計(jì)總線接口及部分控制邏輯，采用24位串行A/D轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集控制由AT89C51單片機(jī)控制，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了試驗(yàn)機(jī)的數(shù)據(jù)采集和輸出控

2、制系統(tǒng)，充分利用電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力檢測(cè)和控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，提高試驗(yàn)精度。
　　本文從電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造及試驗(yàn)過(guò)程中的工作控制流程入手，抽象出試驗(yàn)機(jī)的控制和檢測(cè)模型，制訂電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集及輸出控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。分析PCI總線的規(guī)范，分析其數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序，生成PCI總線傳輸過(guò)程的狀態(tài)機(jī)。分析PCI配置空間格式，完成配置寄存器功能設(shè)計(jì)。應(yīng)用Verilog-HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了PCI總線接口功能。在QuartusII軟件環(huán)

3、境下進(jìn)行FPGA模型設(shè)計(jì)，利用ModelSim軟件進(jìn)行時(shí)序仿真，驗(yàn)證了接口設(shè)計(jì)的有效性。采用Verilog-HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了位移編碼器信號(hào)的相位分離以及32位的增減量計(jì)數(shù)功能。利用ModelSim軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了位移采集模塊的功能?？刂葡到y(tǒng)采用8路輸入輸出信號(hào)處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的光藕隔離和輸出信號(hào)的隔離及放大功能。系統(tǒng)采用高精度的16位D/A轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)控制輸出電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速及方向的控制。
　　本文的控制系