惯组电源板参数测试系统设计

作     者：牛浩田 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志文

授予年度：2015年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：惯组电源板 FPGA NiosⅡ核 信号调理 用户界面 

摘      要：为实现某惯导设备生产厂家对惯组电源板输出参数进行测试的要求,针对该产品多路输出信号的测试需要,本文设计了对惯组电源板输出的各项待测信号进行综合测试的测试系统。该系统以FPGA (EP3C10E144C8N)芯片结合NiosⅡ软核作为惯组电源板测试设备的核心,以硬件调理电路作为测试设备的基础,通过固件程序和上位机应用程序完成测试功能。本文首先介绍了惯组电源板输出的各项参数并对参数的测试方案进行对比,通过比较各类测试方案的优缺点,提出了以FPGA结合调理电路的方式完成系统硬件的设计方案,通过搭建NiosⅡ核实现七路直流电压,三相交流信号相电压、频率、相位差,方波信号高低电平电压、频率、占空比,正弦波信号频率、电压、失真度的同步、综合测试功能,达到了系统测试1%的精度要求,并且使用VC++6.0软件开发用户应用程序,实时显示与记录惯组电源板输出参数。惯组电源板参数测试系统主要由两部分构成：第一部分是测试系统电路设计,主要包括直流电压调理电路、正弦波转换方波调理电路、交流电压调理电路、方波调理电路、AD采样电路以及FPGA配置电路等。第二部分是软件程序设计,主要包括使用QuartusⅡ9.0编写的FPGA内部数字逻辑、使用NiosⅡ IDE9.0编写的计数值运算、FFT运算以及串口发送等程序,使用VC++6.0编写的PC机用户界面程序,将测试到的数据显示在用户界面的相应位置,实现上／下位机信息交互。最后,对搭建的测试系统平台进行软／硬件调试,对调试过程中遇到的问题以及解决方法进行记录与分析,并对实验数据及相对误差进行分析,得出最后结论。本文设计的惯组电源板参数测试系统能够长时间稳定的运行,不但能够对惯组电源板输出参数进行综合性的测试,直观的显示测试结果,而且在保证测试精度的前提下简化了硬件电路。