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基于PCI总线的电子万能试验机计算机控制系统的设计
资料介绍
电子万能实验机是测定材料力学性能的主要设备，当前使用的电子万能材料试验机控制系统大部分采用基于单片机的采集控制系统，或基于ISA总线的采集与控制卡，常需要手工操作控制，数据采集速度慢，数据传输率低，试验的精度不高。
基于此目的，本论文基于高速的PCI总线协议，采用FPGA设计总线接口及部分控制逻辑，采用24位串行A/D转换芯片设计数据采集电路，数据采集控制由AT89C51单片机控制，在此基础上设计开发了试验机的数据采集和输出控制系统，充分利用电子计算机的运算能力检测和控制试验机的运行过程，提高试验精度。
本文从电子万能试验机的构造及试验过程中的工作控制流程入手，抽象出试验机的控制和检测模型，制订电子万能试验机数据采集及输出控制系统的总体设计方案。分析PCI总线的规范，分析其数据传输的时序，生成PCI总线传输过程的状态机。分析PCI配置空间格式，完成配置寄存器功能设计。应用Verilog-HDL语言实现了PCI总线接口功能。在QuartusII软件环境下进行FPGA模型设计，利用ModelSim软件进行时序仿真，验证了接口设计的有效性。采用Verilog-HDL语言实现了位移编码器信号的相位分离以及32位的增减量计数功能。利用ModelSim软件进行仿真，验证了位移采集模块的功能。控制系统采用8路输入输出信号处理模块，实现了对输入信号的光藕隔离和输出信号的隔离及放大功能。系统采用高精度的16位D/A转换电路，通过控制输出电压实现对试验机电机转速及方向的控制。
本文的控制系统可以实现对万能试验机多种复杂灵活的控制方式，达到了设计目标。
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