基于SOPC的扭振信號測量系統實現研究

設計使用光電編碼每格有效信號作為寫使能控制向FIFO寫數據，讀請求信號read_req由總線發出，經read_empty控制DMA取FIFO中數據的時間，在read_empty低電平期間(即FIFO不空)取FIFO中數據。其時序見圖4，其中Dataavailable信號接FIFO輸出的空信號(read_empty)。仿真波形，如圖5所示。

設計完成后啟動SOPC Builder的Generate生成用于綜合和仿真的文件，最后在QuarusⅡ中鎖定端口引腳，對生成的處理器系統進行仿真、綜合、適配并下載到FPGA中。
2．3 系統軟件設計
系統軟件共有數據采集模塊、數據存儲計算模塊、UART數據發送控制模塊和LCD顯示控制模塊。系統軟件流程圖，如圖6所示，數據采集模塊有開關使能。當開關鍵有效且處于有效采樣信號下時，系統開始接收由光電編碼器經整形電路采集到的脈沖信號，每次采樣信號有效時，采樣次數加一，系統共可采集8 000格數據。

數據存儲計算模塊根據采集到的數據計算出瞬時扭角，平均扭角和誤差。同時數據發送模塊通過按鍵組控制向上位PC機發送這3種數據，并由LCD控制模塊以二行形式顯示，通過按鍵控制進行刷新顯示。

3 結束語
利用SOPC技術實現的軸系扭振監測系統，與以往的數字式扭振監測技術相比，由于采用了軟硬件協同設計，從而大大節省了軟硬件成本，縮短了開發周期；NIOS軟核的利用使監測系統擁有了強大的運算能力，數據的傳輸速度也有較大提升。基于SOPC技術的扭振監測信號動態分析范圍較大，可以在高低轉速的軸系之間快速切換，若與數據庫技術結合，則可以實現檢測、分析和監控告警一體化。同時這種監測系統也適用于各種回轉軸系系統，如內燃機曲軸、發電機、齒輪傳動鏈等，具有廣闊的應用前景。