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《哈尔滨工业大学》 2010年
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基于FPGA的水处理工程数据采集与控制系统

方志超  
【摘要】:随着科技的进步和现代工业的发展,污水处理系统的自动化、智能化控制已成为发展的一种必然趋势。传统的控制系统采用PLC作为控制单元,但PLC的数据处理能力有限,限制了系统性能的进一步提高。而基于以ARM为代表的嵌入式处理器的数据采集系统虽然性能上有了保证,但I/O资源有限,且不够灵活,不利于升级换代。目前中小型水厂自动化程度不高,资金不充足,急需新技术来解决引进国外设备的高成本和高维修费用的困难。针对这些需求及实际情况,本文设计了一种基于NiosⅡ软核处理器的新型污水处理数据采集与控制系统。 在分析了水处理及数据采集系统的国内外研究现状之后,确定了基于FPGA的数据采集系统的整体方案。根据水处理的实际需要,硬件电路中设计了数字输入、输出,模拟输入、输出四个模块,使系统同时具备数字量和模拟量的采集和输出功能。同时采用CAN总线进行通信,增强可靠性,采用Altera公司的EP2C70F896C6型号的FPGA,作为系统的核心控制单元。通过移植μC/OSⅡ嵌入式实时操作系统,实现多任务调度。通过编写CAN通信驱动程序,完成系统的通信功能,并设计CAN与RS232串口的协议转换,使数据可通过串口输出。同时在软件设计中加入了数字滤波算法,以增强系统的抗干扰能力。最后,对系统进行测试,经实验,系统实现了预期的数据采集及通信功能,AD采样最大误差不超过30mV,DA采样平均误差为12mV,最高运行频率可达117MHz,具有良好的灵活性和性价比。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP274.2

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【参考文献】
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