简谈高精度测控系统中实用电磁兼容设计技术-学术

论文导读：
摘要：高精度测控系统在机电系统中得到广泛运用,而随着精度的提升,电磁干扰成为影响测控精度和测控系统可靠性的重要因素。本课题通过自主设计通用测控板,实现高精度的测量信号采集处理和制约信号输出,探讨在设计历程中的电磁兼容设计策略。课题以现有材料拉伸试验机为制约对象,验证测控版性能,对测控板和由测控系统和试验机组成的机电系统进行电磁兼容性测试,总结实用电磁兼容性设计策略。材料试验机的测控系统要求精度高,并具有实时的将采集到的大批量数据上传到上位机进行存储和显示的能力。为了满足上面陈述的要求,提出一种基于FPGA和USB2.0的材料试验机测控系统。由FPGA做主控,制约各模块逻辑功能。利用USB2.0实现数据传输功能,并编写了基于VC的上位机软件,实现上位机和下位机的交互。该测控系统的硬件部分主要包括三个功能模块,即伺服驱动模块,数据采集模块和数据通讯模块；系统软件设计部分由可编程逻辑设计,USB的固件配置程序设计和PC端程序设计组成。本论文以材料试验机测控系统为对象,具体做了以下几个方面的工作：(1)高精度数据采集功能的实现；(2)对伺服电机的运动制约；(3)采取CY7C68013A芯片实现USB数据传输功能；(4)编写上位机测控软件,实现人机交互；(5)通过实验验证测控系统的精度与稳定性；(6)通过学习电磁兼容基本论述和规范,并通过相关的电磁兼容仿真软件对材料试验机测控系统进行电磁兼容的设计和仿真优化。关键词：FPGA论文USB论文电磁兼容论文测控系统论文上位机论文
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Abstract5-10
1 绪论10-16

1.1 电磁兼容性概述10-11

1.1 电磁兼容探讨的作用10-11

1.2 电磁兼容的国内外进展近况11

1.2 万能材料试验机测控系统概述11-13

1.2.1 万能材料试验机的探讨近况12-13

1.2.2 高精度万能材料试验机测控系统的特点13

1.3 课题探讨内容13-14

1.4 作者的主要工作14-16

2 电磁兼容基本论述16-25

2.1 电磁兼容标准16-17

2.2 电磁干扰产生的理由17-19

2.1 电磁干扰源18

2.2 耦合路径18-19

2.3 传输线与特点阻抗19-21

2.4 S参数21-22

2.5 EMC的解决策略22-23

2.6 本章小结23-25

3 电磁兼容的PCB设计25-34

3.1 PCB电磁兼容性设计25-31

3.

1.1 元器件选择25-27

3.

1.2 滤波27-28

3.

1.3 接地28-29

3.

1.4 布线规则29-31

3.2 电磁兼容仿真工具31-32

3.1 信号完整性仿真软件31-32

3.2 阻抗计算软件Polar SI900032

3.3 本章小结32-34

4 测控系统硬件设计34-50

4.1 系统设计案例34-35

4.2 电源部分35-37

4.

2.1 开关电源与线性稳压电源35

4.

2.2 极性反转电源转换器ICL766035-36

4.

2.3 电源完整性设计36-37

4.3 系统各模块电路37-44
4.

3.1 伺服制约电路37-39

4.

3.2 信号调理电路39-41

4.

3.3 FPGA电路41-42

4.

3.4 USB接口电路42-44

4.4 电磁兼容设计与优化44-49

4.1 USB接口差分阻抗设计44-46

4.2 去耦电容的仿真设计46-47

4.3 信号完整性仿真及解决办法47-49

4.5 本章小结49-50

5 测控系统软件设计50-64

5.1 FPGA逻辑设计50-58

5.

1.1 FPGA设计架构50-51

5.

1.2 时钟分频模块51

5.

1.3 数据转换模块51-55

5.

1.4 电机制约模块55-56

5.

1.5 数据传输模块56-58

5.2 USB固件程序设计58-59

5.3 上位机软件开发59-62

5.

3.1 上位机运用程序功能设计59-60

5.

3.2 数据传输60-61

5.

3.3 自定义请求实现61-62

5.4 上位机界面62-63

5.5 本章小结63-64

6 系统调试与总结64-69

6.1 硬件调试64-65

6.

1.1 电源测试64

6.

1.2 FPGA制约电路调试64

6.

1.3 放大电路调试64-65

6.

1.4 A/D转换电路调试65

6.2 USB数据传输部分调试65-66

6.3 电机制约部分调试66

6.4 系统联调66-68

6.5 本章小结68-69

7 结论与展望69-71

7.1 结论69

7.2 下一步工作与展望69-71

8 参考文献71-74
9 在学探讨成果74-75
10 致谢75