基于FPGA的橋梁支座多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、橋梁支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件，它可以將橋梁上部結(jié)構(gòu)的受力和變形傳遞給墩臺(tái)，而支座內(nèi)部的應(yīng)力分布能有效反映橋梁支座的工作狀態(tài)和整體橋梁的健康情況，支座的受力監(jiān)測(cè)對(duì)橋梁健康維護(hù)具有重要意義。因此本課題采用數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種智能橋梁支座受力監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有模擬前端調(diào)理電路，內(nèi)置數(shù)字濾波模塊，輸入通道為36通道，采用低功耗器件，測(cè)試誤差最大為1.2mV。本課題使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集方

2、案，可以克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)繁瑣復(fù)雜，采樣效率低以及DSP對(duì)于復(fù)雜的硬件邏輯控制技術(shù)局限等問(wèn)題，達(dá)到減小內(nèi)部延時(shí)、簡(jiǎn)化電路、提高抗干擾能力以及保證ADC所有通道實(shí)時(shí)同步采樣的效果。
　　首先，本課題提出智能橋梁支座受力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)分為硬軟兩部分研究，介紹數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并根據(jù)支座受力監(jiān)測(cè)具體工況分析選用主要的器件，包括智能橋梁支座模型、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7795以及XILINX SPART AN-6系列FPGA。<

3、br>　　其次，根據(jù)所選器件進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主要由模擬前端調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、FPGA外圍及配置電路、數(shù)據(jù)傳輸電路和電源電路構(gòu)成，并利用Cadence軟件進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。
　　然后，介紹FPGA的開(kāi)發(fā)流程以及設(shè)計(jì)思想，通過(guò)ISE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境利用VHDL硬件描述語(yǔ)言完成支座受力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括AD采樣模塊、數(shù)字濾波、FIFO模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，并對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行仿真測(cè)試。
　　最后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證系統(tǒng)