基于FPGA的多通道时间间隔测量仪的设计与实现

【摘要】时间间隔测量仪是高爆速药柱爆速测量实验的关键仪器,现有仪器无法同时满足高分辨率、多通道、大量程、便携、USB数据存储等要求,其中,高分辨率和多通道是仪器的重要指标和设计难点,综合利用高速FPGA在并行高速数字逻辑处理和ARM系统在人机界面设计上的特点和优势,设计了一台分辨率高、多通道、触摸屏控制、可以进行数据拷贝等多功能时间间隔测量仪。首先,比较分析了各种时间间隔测量方法,并根据仪器的设计指标、技术难点以及爆速试验的应用特点,完成了高分辨率时间间隔测量仪的总体方案设计,包括硬件电路设计方案、时间间隔测量算法实现设计方案、应用程序设计方案三大部分。仪器硬件电路设计以FPGA测时部分及电探针的输出信号为核心,外围电路包括复位电路、串口电路、电压转化电路等；计时算法采用直接计数法与延迟线法相结合方法,采用循环D触发器延迟线的粗计时器精确计数整晶振周期的个数,采用基于Lcell延迟线的细计时器获得计时起始和计时结束时微小时间值；应用软件基于ARM平台,采用WINCE嵌入式操作系统开发,具有参数设置、数据显示、保存、拷贝等功能,可工作于正常计时、电探针状态检测两种模式,具有便携、界面友好等特点。最后,通过高爆速药柱实验对仪器进行了调试及测试,结果表明,该测量仪器满足测量量程Ins-Is、测量分辨率1ns、32通道等设计要求。
【作者】王创业；
【导师】王伟；
【作者基本信息】西安工业大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】时间间隔；FPGA；电探针；应用程序；

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