基于FPGA的數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文課題來源于國內(nèi)航修工廠，針對需要頻繁檢修的種類繁多、功能復(fù)雜的數(shù)字電路而研制具有自診斷功能的高性能通用數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)。在實(shí)際工作中，被測電路一般有TTL系列、CMOS系統(tǒng)等器件組成，但往往還需要檢測一些特殊的數(shù)字電路，其工作電壓范圍和工作電流較大。在測試過程中需要采用不同的頻率對被測電路進(jìn)行測試，這些電路的IO接口通常比較復(fù)雜，會達(dá)到幾十甚至上百個(gè)。本課題所研制的數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)與傳統(tǒng)測試系統(tǒng)相比具有更好的兼容性。

2、　　本課題主要完成了數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制，該系統(tǒng)主要由工控計(jì)算機(jī)和數(shù)字通道模塊構(gòu)成。工控計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，擁有建立測試任務(wù)、編輯測試向量、結(jié)果數(shù)據(jù)分析等功能。數(shù)字通道模塊由控制電路，測試信號發(fā)送電路和響應(yīng)信號接收電路構(gòu)成。控制電路采用FPGA+SDRAM的方案，提高了數(shù)字通道模塊的靈活性，存儲深度和測試速度。測試信號發(fā)送電路可以輸出電壓范圍為+9V~-6V的測試向量，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)電壓，分辨率達(dá)為0.1V，電流驅(qū)動(dòng)能

3、力達(dá)到100mA，接收電路實(shí)現(xiàn)對電壓范圍在+9V~-6V的信號的接收，可以對信號高電平、低電平和高阻三種狀態(tài)的進(jìn)行判斷識別，解決了傳統(tǒng)數(shù)字電路測試系統(tǒng)測試電壓范圍小，驅(qū)動(dòng)能力小，兼容性差的問題。本文還對影響數(shù)字故障診斷系統(tǒng)的性能的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。為解決數(shù)字通道模塊的故障狀態(tài)不能即使反映和數(shù)據(jù)通信是否正常的不能判斷的問題，本文提出了命令/應(yīng)答式的通信協(xié)議，提高了數(shù)據(jù)交換的可靠性。本文采用整數(shù)分頻和半整數(shù)分頻結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)分頻，向用

4、戶提供了最高可達(dá)50MHz的測試頻率，且頻率可調(diào)，解決了整數(shù)分頻提供的測試頻率種類少，精度不夠的問題。本文還設(shè)計(jì)了數(shù)字通道模塊的自檢功能模塊，實(shí)現(xiàn)了對控制電路，數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)字通道的自檢。本文研制的數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際調(diào)試和應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對多種數(shù)字電路的故障診斷和性能測試，滿足用戶的需要。此外針對數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)中的數(shù)字通道模塊檢修和維護(hù)的需要，本文還設(shè)計(jì)了離線檢測裝置，在脫離計(jì)算機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)對數(shù)字通道模塊的簡單測試，方便后