宽频电磁发射机驱动软件设计

宽频电磁发射机驱动软件设计

论文摘要

井地电磁法是一种始于俄罗斯,目前广泛应用于油气勘探的电磁探测方法,在20世纪90年代引入我国。其原理在于“井下发射,地面观测”,即将发射机安置在井下,然后在地面用接受机,接受井下电磁场的电信号,进而研究井下电磁场,然后推断井下的地质情况。为了进一步的研究井地电磁法,我们要进行室内的井地电磁法三维物理模拟集成系统的研究。井地电磁法三维物理模拟集成系统由宽频电磁发射机和接收机组成。在室内进行的水槽试验中,宽频电磁发射机作为激励场源,向室内实验中的水槽中发送不同频率的逆变矩形波,促使水槽下不同电阻率的介质发生激发激化效应,产生二次场。传统的电磁发射机是将发射电流的频率固定在十分有限的几个点上,而宽频电磁发射机的发射频率是在1/128Hz到8192Hz之间,按照2n进行变化,不仅频率范围更宽,频率的选择也更多。为实现发射机的相应功能,需要在其硬件基础上开发程序控制软件,即宽频电磁发射机驱动软件。软件程序主要分为以下三个方面:ARM高级单片机控制器作为主控板的核心部分,用于液晶屏幕的信息显示,通过键盘进行参数及操作指令的输入输出,通过串口与辅助信息采集板和上位机的通信,定时器的定时操作以及与接收机同步进行的GPS实时对钟等操作。AVR精简指令集高速单片机控制器用于控制辅助板,实现供电电压、正向供电电流、反向供电电流以及仪器内部温度的采集和存储。在辅助板中还包括以CPLD为核心的程序设计,主要负责产生IPM的辅助控制信号,即通过对晶振的准确分频,产生精确地频率信号,从而控制IPM的驱动电路,驱动IPM正常工作。通过Labview的图形化编辑语言编写宽频电磁发射机的上位机界面,用来控制下位机的操作。实现功能包括与下位机之间的实时的数据传输,并且在计算机上完成数据的存储。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 井地电磁法原理及应用
  • 1.3 电法仪器的发展
  • 1.4 课题研究意义
  • 1.5 论文研究目的和研究内容
  • 1.5.1 论文研究目的
  • 1.5.2 论文研究内容
  • 1.6 论文结构安排
  • 第2章 下位机软件主要信息采集程序设计
  • 2.1 主要信息采集程序的设计方案
  • 2.2 嵌入式系统及ARM 概述
  • 2.2.1 嵌入式系统概述
  • 2.2.2 ARM 概述
  • 2.2.3 ARM 体系结构的版本及变种
  • 2.2.4 ARM 的应用
  • 2.3 LPC2368 微处理器
  • 2.3.1 LPC2368 概述
  • 2.3.2 LPC2368 特性
  • 2.4 LCD 程序模块
  • 2.4.1 ST7920 概述
  • 2.4.2 LCD 初始化程序
  • 2.4.3 LCD 写操作
  • 2.4.4 LCD 读操作
  • 2.5 KEY 程序模块
  • 第3章 下位机软件辅助信息采集程序设计
  • 3.1 辅助信息采集程序
  • 3.1.1 AVR 概述
  • 3.1.2 ATmega128 概述
  • 3.1.3 电压电流采集程序
  • 3.1.4 U 盘存储程序
  • 3.2 时序产生电路程序
  • 3.2.1 CPLD 概述
  • 3.2.2 MAX II 系列器件
  • 3.2.3 CPLD 程序模块设计
  • 第4章 上位机软件总体方案设计
  • 4.1 方案设计
  • 4.2 LABVIEW 概述
  • 4.3 上位机程序
  • 第5章 实验结论与总结
  • 5.1 实验数据与结论
  • 5.2 实验结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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