發(fā)布時(shí)間：2020-12-18 19:20

　　電子技術(shù)的快速發(fā)展,為溫度測量技術(shù)向高精度、集成化發(fā)展提供了更多的、更先進(jìn)的器件選擇方案。溫度測量電路被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、科學(xué)研究等領(lǐng)域,也是空間環(huán)境模擬設(shè)備研制與生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容�？臻g環(huán)境模擬設(shè)備主要是為了在地面模擬太空的各種環(huán)境因素而設(shè)計(jì)的一種多功能綜合試驗(yàn)設(shè)備,主要由試驗(yàn)容器、熱沉、真空抽氣機(jī)組、高低溫流程、試驗(yàn)裝置平臺(tái)、溫度傳感器裝置、控制單元等組成。本論文通過調(diào)研空間環(huán)境模擬設(shè)備測溫技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及現(xiàn)實(shí)意義,針對(duì)主要產(chǎn)品在因溫度測量環(huán)節(jié)存在的精度低、信號(hào)抗干擾能力弱,以及測溫導(dǎo)線穿倉帶來的真空密封性等問題,采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件、專用熱電阻A/D轉(zhuǎn)換芯片、以及智能信息處理技術(shù),設(shè)計(jì)一種用于空間環(huán)境模擬設(shè)備的多通道熱電阻測溫系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)空間環(huán)境模擬設(shè)備多點(diǎn)溫度測量。本文設(shè)計(jì)的多通道熱電阻測溫系統(tǒng)適用于常溫和真空環(huán)境下的高低溫測量,實(shí)現(xiàn)多通道溫度數(shù)據(jù)的采集,采用并行處理模式,包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波處理、電阻值轉(zhuǎn)換、查找分度表和加幀等過程,降低系統(tǒng)噪聲干擾,提高數(shù)據(jù)精確度。整個(gè)系統(tǒng)采用SPI通信總線技術(shù),用于實(shí)現(xiàn)FPGA與A/D轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電路板卡外形及結(jié)構(gòu)

多通道熱電阻測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案9（1）采用基本降額技術(shù)，除了功能性芯片外，其它涉及到的元件普遍采用二級(jí)降額標(biāo)準(zhǔn)，部分功率元器件采用一級(jí)降額標(biāo)準(zhǔn)，減少過壓、過流。（2）采用隔離電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)模擬、數(shù)字、信號(hào)、電源的隔離，避免不同供電模塊及信號(hào)之間產(chǎn)生的干擾。（3）合理規(guī)劃PCB布局，減少板卡自身產(chǎn)生的熱量。（4）選用合適的元器件，在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上降低功耗。（5）采用電路過熱或過冷保護(hù)機(jī)制，避免電路系統(tǒng)產(chǎn)生故障。2.4關(guān)鍵技術(shù)2.4.1FPGA技術(shù)FPGA-現(xiàn)場可編程邏輯門陣列[32]，在專用集成電路中實(shí)現(xiàn)半定制功能，解決了定制電路存在的弊端，克服了PLD、CPLD等可編程邏輯器件存在的門電路少、邏輯資源少等問題。與普通的模式芯片設(shè)計(jì)相比，F(xiàn)PGA具有集成度高、豐富的布線資源和可重復(fù)編程等特點(diǎn)，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中被得到廣泛應(yīng)用[33]。FPGA的設(shè)計(jì)流程包括算法設(shè)計(jì)、代碼仿真以及板級(jí)調(diào)試，根據(jù)實(shí)際需求搭建設(shè)計(jì)架構(gòu)，利用硬件描述語言VerilogHDL完成電路設(shè)計(jì)，利用仿真工具驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的合理性，下載代碼到FPGA的配置芯片，進(jìn)行板級(jí)調(diào)試，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能性。2.4.2A/D數(shù)據(jù)采集技術(shù)AD7124-8是選自ADI公司一款內(nèi)部集成PGA和基準(zhǔn)電壓源的8通道、低噪聲、低功耗24位Σ-Δ位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其內(nèi)部可以配置成8個(gè)差分信號(hào)、15個(gè)單端信號(hào)或偽差分信號(hào)輸入，同時(shí)利用芯片內(nèi)部通道序列器，使各通道按順序執(zhí)行轉(zhuǎn)換[34]。AD7124-8芯片如圖2.5所示。圖2.5AD7124-8芯片實(shí)物圖

多通道熱電阻測溫系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)203.9PCB板設(shè)計(jì)本系統(tǒng)PCB通過AltiumDesigne17軟件繪制，包括信號(hào)處理核心部分（EP3C25E144I7芯片）、數(shù)據(jù)采集部分（AD7124-8芯片）、數(shù)字隔離部分（ADuM5411隔離芯片）、模擬信號(hào)輸入部分（四線制PT100和銠鐵熱電阻接口）、程序下載部分（JTAG接口和配置芯片）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分（EEPROM芯片）和電源電壓部分（5v轉(zhuǎn)3.3v，2.5v、5v轉(zhuǎn)1.2v電源芯片）。PCB板如圖3.13所示，通過對(duì)各部分元器件進(jìn)行相關(guān)的電氣設(shè)置、封裝設(shè)計(jì)、接口位置及合理的布線布局[54]，完成整個(gè)多通道熱電阻測溫系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)。焊接完成后的PCB板的實(shí)物圖如圖3.14所示。圖3.13PCB板圖3.14實(shí)物圖3.10本章小結(jié)本章針對(duì)多通道熱電阻測溫系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述，包括各個(gè)單元電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB布局布線，從而完成整個(gè)硬件電路的焊接工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2924470