【摘要】：目前應(yīng)用于核電站輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的N-16(一種具有γ放射性的核素)輻射監(jiān)測(cè)儀裝置簡(jiǎn)單,系統(tǒng)功能齊全,反應(yīng)速度快,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。但是不能對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。為了滿足監(jiān)測(cè)儀的當(dāng)前設(shè)計(jì)需求,本論文在已有N-16輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究,并增加了U盤(pán)存儲(chǔ)和無(wú)線通信的功能。本文“無(wú)線蒸汽發(fā)生器泄漏率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的研究工作包括硬件電路實(shí)現(xiàn)和軟件編程兩個(gè)方面。硬件電路設(shè)計(jì)主要由FPGA系統(tǒng)模塊、CH376模塊、串口模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和液晶顯示模塊組成。FPGA系統(tǒng)模塊作為核心控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)模塊的控制;CH376模塊是用于將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)存入U(xiǎn)盤(pán);串口模塊通過(guò)與上位機(jī)通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)E~2PROM中存儲(chǔ)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改;無(wú)線收發(fā)模塊用于與遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心進(jìn)行通信,根據(jù)接收到的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作;液晶顯示模塊則是為了能夠更加直觀的觀察數(shù)據(jù),將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)液晶顯示出來(lái)。軟件編程部分主要是在NIOS II中對(duì)每個(gè)模塊編寫(xiě)控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊的控制。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)與測(cè)量單元之間的通信獲得,在得到了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后將其傳給需要的模塊。文章最后在硬件和軟件相結(jié)合的環(huán)境下,給出了整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果,并且滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求。
【圖文】：

1.3 研究方法與研究?jī)?nèi)容1.3.1 研究方法在對(duì) FPGA 的工作原理和條件有了充分的了解后，將其作為控制芯片對(duì)外圍 U 盤(pán)讀寫(xiě)電路，液晶顯示電路，無(wú)線收發(fā)電路等功能模塊進(jìn)行控制，在進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，以 FPGA 為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)線與其他功能模塊電路的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，最終能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。硬件電路設(shè)計(jì)成功后，需要先在 Quartus II 環(huán)境下通過(guò) SOPC Builder 搭建系統(tǒng)的硬件工作環(huán)境，然后在 Nios II 環(huán)境下進(jìn)行軟件編程，根據(jù)電路的不同功能模塊，在編寫(xiě)程序時(shí)也按照不同的功能模塊進(jìn)行編程和調(diào)試，最后在所有模塊的程序編寫(xiě)完成后，，對(duì)系統(tǒng)整體功能進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，顯示和發(fā)送。1.3.2 研究?jī)?nèi)容為了對(duì)監(jiān)測(cè)儀有個(gè)全面的了解，先給出整個(gè)測(cè)量通道結(jié)構(gòu)框圖如圖 1-1 所示。

圖 2-2 系統(tǒng)硬件原理框圖從圖 2-2 的原理框圖中，可以看出系統(tǒng)中各模塊的信號(hào)流向及控制關(guān)系，通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行按功能劃分，有利于后續(xù)的程序編寫(xiě)，能讓編程的思路更加清晰。通過(guò)查看原理框圖就能知道 FPGA 模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心模塊，在 FPGA 芯片的內(nèi)部架構(gòu)硬件系統(tǒng)中，提供了串口模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、液晶顯示模塊和 CH376 模塊的讀寫(xiě)時(shí)序和命令控制；串口控制器用來(lái)控制串口模塊，通過(guò)接收上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的指令對(duì)設(shè)計(jì)中的參數(shù)進(jìn)行讀取和修改；無(wú)線控制器是用來(lái)控制無(wú)線收發(fā)模塊的，通過(guò)接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送過(guò)來(lái)的合法指令，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作；顯示控制器通過(guò)對(duì)液晶顯示單元的控制，從而能讓液晶屏實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)；USB 控制器通過(guò)控制CH376 模塊，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)存入 U 盤(pán)中；電源模塊為各個(gè)功能模塊提供不同的電源需求；JTAG 下載模塊則通過(guò)兩種不同方式的轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)調(diào)試和程序下載分別提供有效途徑；程序存儲(chǔ)模塊包括 SDRAM 和 EPCS，主要用來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼和掉電后的程序存儲(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP274;TM623;TL353.13

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本文編號(hào)：2669827