供水管道检漏仪硬件平台设计与实现

论文摘要

本文旨在设计一套供水管道检漏系统。该系统由信号采集板和信号处理板组成。信号采集板完成采集数据,并将数据进行无线传输；信号处理板完成接收数据并对数据进行相关处理,进而得到漏点的位置。本文进行了以下的开发和研究工作：1.系统方案设计：根据系统指标要求,论证了硬件平台结构、信号处理流程、系统工作距离、定位精度等几个关键部分,而后设计确定了供水管道检漏系统的实施框架。2.硬件平台设计：根据系统方案设计了基于MSP430和ADS8321的信号采集单元,含模拟信号调理电路,基于nRF24L01的无线收发单元、基于EP1C6Q240C8的数据接收与缓存单元,基于TMS320VC5509A的算法实现单元,基于MSP430的显控单元。3.软件设计：在FPGA内部设计了时钟管理模块和基于SPI软核的数据收、发模块；在DSP中通过调用库函数实现了相关算法；在MSP430中设计了按键接收和液晶屏显示的程序。本文对系统主要部分的性能进行了测试和仿真验证,测试和仿真表明系统的硬件可以正常运行满足系统的设计要求,设计中所编写的软件通过仿真可以输出正确的结果。对于设计中遇到的问题,本文给出了改进方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 供水管道检漏仪的国内外研究状况
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 供水管道检漏仪的工作原理及系统方案论证
• 2.1 基于相关算法的供水管道检漏仪
• 2.1.1 管道泄漏声信号特征分析
• 2.1.2 基于相关算法的漏点定位
• 2.2 检漏仪系统拟定实现的功能和技术指标
• 2.3 检漏仪系统方案论证
• 2.3.1 系统方案概述
• 2.3.2 系统探头的选用
• 2.3.3 系统检测距离和定位精度论证
• 2.3.4 系统硬件结构的论证
• 2.4 本章小结
• 第3章 供水管道检漏仪硬件电路设计
• 3.1 系统硬件实现方案
• 3.2 信号采集板的设计
• 3.2.1 模拟信号调理电路设计
• 3.2.2 A/D接口电路
• 3.2.3 无线收发模块的设计
• 3.3 信号处理板的设计
• 3.3.1 基于FPGA的控制平台设计
• 3.3.2 基于DSP的算法处理平台
• 3.3.3 显控电路设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 供水管道检漏仪软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 在FPGA中的程序设计
• 4.2.1 系统时钟管理
• 4.2.2 针对SPI软核发送、接收模块设计
• 4.3 在DSP中的程序设计
• 4.3.1 数据接收的程序设计
• 4.3.2 相关算法的实现
• 4.4 显控程序的设计
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A