轮疤检测数据采集和处理系统的研究与开发

论文摘要

火车轮是火车的重要部件,火车轮轮疤的存在是影响火车运行安全性和平稳性的重要因素。轮疤检测已成为铁路部门一直密切关注和不断研究改进的课题。本文详细描述了一种基于DSP的轮疤检测数据采集和处理系统及相应的工作方法。从而为新型轮疤检测装置——“基于DSP及嵌入式的轮疤检测平台”奠定了基础。论文首先在介绍了课题研究背景的基础上阐述了研究基于DSP的轮疤检测数据采集和处理系统的重大意义,确定了论文的工作任务。其次,介绍了DSP和CPLD在系统中的应用。然后在介绍了基于DSP的轮疤检测数据采集和处理系统的总体结构的情况下,详细说明了系统各功能模块的设计与实现及其工作方法。接着论文从系统功能模块调试、单板整体调试和系统联合调试多方面说明了系统硬件设计的正确性。最后讨论了系统设计的优越性和不足。系统硬件设计中高速浮点DSP、复杂可编程逻辑器件、并行ADC、双口RAM通信方式的选用提高了系统工作的效率和精度,简化了系统设计的复杂性;基于专用芯片的电源模块,看门狗复位电路和电路板的抗干扰设计保证了系统工作的稳定性和安全性。另外在很多章节,作者根据实际中软硬件的设计和调试过程,有针对性的提出很多需要注意的问题,给出了自己的经验和心得。由于时间和环境所限,本设计只完成了实验室样机。系统的性能最终还要在铁路现场近一步测试,发现问题,解决问题,对系统进一步完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 轮疤检测系统总体方案介绍
• 1.3 论文的研究任务
• 1.4 论文的结构安排
• 第2章 DSP和CPLD在系统中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 DSP在系统中的应用
• 2.2.1 PLL和PLL控制器在系统时钟配置中的应用
• 2.2.2 EMIF接口在系统设计中的应用
• 2.2.3 定时器在系统数据采集中的应用
• 2.3 CPLD在系统中的应用
• 2.3.1 选择CPLD的原因
• 2.3.2 EPM7xxx功能简介
• 2.3.3 CPLD设计中需要注意的问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统硬件电路的设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统的总体结构
• 3.2.1 ADC模数转换模块的设计与实现
• 3.2.2 ADC模数转换输入前端调理模块的设计与实现
• 3.2.3 系统外部中断管理模块的设计与实现
• 3.2.4 系统与ARM通信端口的设计与实现
• 3.2.5 系统复位电路的设计与实现
• 3.2.6 系统存储模块的设计与实现
• 3.2.7 系统电源模块的设计与实现
• 3.3 系统电路板的抗干扰设计
• 3.4 系统硬件电路设计的优越性
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统硬件电路的调试与分析
• 4.1 引言
• 4.2 DSP的软件开发环境CCS简介
• 4.3 系统硬件电路的调试与分析
• 4.3.1 系统存储模块的调试
• 4.3.2 ADC模数转换模块的调试
• 4.3.3 基于双口RAM的通信模块功能调试
• 4.3.4 系统Boot Loader功能的调试
• 4.4 本章小结
• 第5章 轮疤检测算法在硬件平台上的实现
• 5.1 引言
• 5.2 轮疤检测数据采集和处理系统的工作方法
• 5.3 轮疤检测算法的处理流程
• 5.4 轮疤检测实验及结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统整体联调及实验结果分析
• 6.1 引言
• 6.2 轮疤检测整体联调
• 6.3 轮疤检测整体联调结果及分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A