基于SOPC的扭振信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究

設(shè)計(jì)使用光電編碼每格有效信號(hào)作為寫(xiě)使能控制向FIFO寫(xiě)數(shù)據(jù)，讀請(qǐng)求信號(hào)read_req由總線(xiàn)發(fā)出，經(jīng)read_empty控制DMA取FIFO中數(shù)據(jù)的時(shí)間，在read_empty低電平期間(即FIFO不空)取FIFO中數(shù)據(jù)。其時(shí)序見(jiàn)圖4，其中Dataavailable信號(hào)接FIFO輸出的空信號(hào)(read_empty)。仿真波形，如圖5所示。

設(shè)計(jì)完成后啟動(dòng)SOPC Builder的Generate生成用于綜合和仿真的文件，最后在QuarusⅡ中鎖定端口引腳，對(duì)生成的處理器系統(tǒng)進(jìn)行仿真、綜合、適配并下載到FPGA中。
2．3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件共有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算模塊、UART數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊和LCD顯示控制模塊。系統(tǒng)軟件流程圖，如圖6所示，數(shù)據(jù)采集模塊有開(kāi)關(guān)使能。當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵有效且處于有效采樣信號(hào)下時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始接收由光電編碼器經(jīng)整形電路采集到的脈沖信號(hào)，每次采樣信號(hào)有效時(shí)，采樣次數(shù)加一，系統(tǒng)共可采集8 000格數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算模塊根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出瞬時(shí)扭角，平均扭角和誤差。同時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過(guò)按鍵組控制向上位PC機(jī)發(fā)送這3種數(shù)據(jù)，并由LCD控制模塊以二行形式顯示，通過(guò)按鍵控制進(jìn)行刷新顯示。

3 結(jié)束語(yǔ)
利用SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的軸系扭振監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與以往的數(shù)字式扭振監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，由于采用了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，從而大大節(jié)省了軟硬件成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期；NIOS軟核的利用使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)擁有了強(qiáng)大的運(yùn)算能力，數(shù)據(jù)的傳輸速度也有較大提升。基于SOPC技術(shù)的扭振監(jiān)測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)分析范圍較大，可以在高低轉(zhuǎn)速的軸系之間快速切換，若與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合，則可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、分析和監(jiān)控告警一體化。同時(shí)這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也適用于各種回轉(zhuǎn)軸系系統(tǒng)，如內(nèi)燃機(jī)曲軸、發(fā)電機(jī)、齒輪傳動(dòng)鏈等，具有廣闊的應(yīng)用前景。