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全自动X射线角分类机核心测控系统的研制与开发

2020-12-06阅读(538)

全自动X射线角分类机核心测控系统的研制与开发

论文摘要

目前晶体切割和加工设备中最重要的定向专用设备是X射线角分类机。X射线角分类机是以X射线为手段,依据布拉格方程,对晶体进行分析的光机电一体化精密仪器。目前国内生产的晶体定向仪主要为手动和半自动两种。为了实现晶片定向的自动上料、自动测量、自动分选下料功能,三者结合下达到无人看管全自动工作的目的,同时提高测量精度和工作效率。本文在自动上料和下料子系统已由前人设计完成情况下,设计了全自动X射线角分类机的高速核心测控系统,该核心测控系统能对晶体进行高速测量并向上位计算机实时传输数字滤波后的测量结果,同时也能对自动上料和自动分选下料子系统的进行运动逻辑控制。本文主要设计的核心测控系统包括X射线接收与高速数据采集子系统（基于型号为THS 10064的高速ADC芯片）,高速数据处理与逻辑控制子系统（基于型号为TMS320LF2812的DSP芯片）以及高速通讯子系统（基于型号为CY7C68013的EZ-USBFX2芯片）这三大部分。最终完成了整个系统的硬件和软件开发设计及调试。此外根据本系统的具体情况,在高速测控系统数据采集后期的处理过程中,程序中采用离散FIR算法（有限脉冲响应）对数据进行滤波处理,提高了整个系统的测量精度。现场测试证明,全自动X射线角分类机实现了全自动的各种基本功能,达到了各项技术指标,完全能够满足国内生产需求。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研发背景
  • 1.1.1 晶体学基本概念及知识
  • 1.1.2 国内X射线角分类机发展概述
  • 1.2 研发意义
  • 1.2.1 手动X射线角分类机存在的不足
  • 1.2.2 半自动X射线角分类机存在的不足
  • 1.2.3 全自动X射线角分类机研发意义和存在问题
  • 1.3 全自动研发的难点和设计的主要任务
  • 1.3.1 全自动X射线角分类机的研发难点
  • 1.3.2 本文设计的主要任务
  • 第2章 全自动X射线角分类机核心测控系统的总体设计
  • 2.1 全自动X射线角分类机的基本工作原理
  • 2.2 全自动X射线角分类机核心测控系统的基本任务
  • 2.3 全自动X射线角分类机核心测控系统的基本功能
  • 2.4 全自动X射线角分类机核心测控系统的总体设计
  • 2.4.1 核心测控系统的总体结构设计
  • 2.4.2 全自动X射线角分类机实物示意图
  • 2.5 全自动X射线角分类机核心测控系统的开发环境
  • 2.6 全自动X射线角分类机系统的技术指标
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 X射线接收与高速数据采集子系统
  • 3.1 X射线接收模块设计
  • 3.1.1 NaI（TI） （digiDART）闪烁探测器的工作原理
  • 3.1.2 NaI（TI） （digiDART）闪烁探测器输出信号的放大与调理
  • 3.2 高速数据采集模块设计
  • 3.2.1 光电编码器采样的软硬件设计
  • 3.2.2 高速ADC采样的软硬件设计
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 高速通讯子系统
  • 4.1 子系统间485串行通讯模块设计
  • 4.1.1 确定通讯方案
  • 4.1.2 RS-485概述
  • 4.1.3 RS-485接口硬件电路设计
  • 4.1.4 RS-485串行通讯子程序流程
  • 4.2 核心测控系统与上位计算机间USB通讯模块设计
  • 4.2.1 选择USB芯片应考虑的几个因素
  • 4.2.2 CYPRESS公司的EZ-USB FX2芯片
  • 4.2.3 EZ-USB FX2芯片硬件接口电路设计
  • 2C总线扩展固件程序存储器'>4.2.4 EZ-USB FX2外部I2C总线扩展固件程序存储器
  • 4.2.5 EZ-USB FX2高速USB通讯子程序流程
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 高速数据处理与逻辑控制子系统
  • 5.1 高速数据处理模块设计
  • 5.1.1 高速数据处理器DSP的外围接口电路设计
  • 5.1.2 核心测控系统整个高速测量与传输过程的程序流程
  • 5.2 逻辑控制模块设计
  • 5.2.1 系统自检控制功能设计
  • 5.2.2 逻辑控制模块对整个系统的逻辑控制程序流程
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 基于DSP的FIR算法实现
  • 6.1 数字滤波器的概述
  • 6.2 FIR和IIR数字滤波器的比较
  • 6.3 FIR数字滤波器的设计方法
  • 6.4 FIR滤波器的实现
  • 6.4.1 FIR数字滤波器的传统实现方法
  • 6.4.2 用Matlab直接生成FIR滤波器工程
  • 6.4.3 FIR数字滤波器的最终滤波效果
  • 6.5 本章小结
  • 第7章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文

    • 相关论文文献

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