專利名稱：基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種模擬信號產(chǎn)生裝置，具體地說是一種根據(jù)現(xiàn)場采集的傳 感器數(shù)據(jù)，恢復(fù)并模擬具有扁疤的火車車輪踏面(簡稱為平輪)在運行時與鐵軌 接觸時的振動信號的平輪模擬信號源。(二) 背景技術(shù)火車輪軌扁疤是列車出現(xiàn)重大行車安全事故的隱患之一，因此鐵路部門迫切 需要對運輸車輛進(jìn)行實時監(jiān)控，對鐵路檢測設(shè)備的安全性、高效性、智能性提出 更高的要求。無論什么高性能的檢測系統(tǒng)都是基于對輪軌的震動信號進(jìn)行實時的 高精度的采集基礎(chǔ)上進(jìn)行分析處理并最后給出輪軌疤痕破損級別。由于受實際情 況的限制不可能讓每個參與檢測系統(tǒng)研發(fā)的人員都到火車運行的現(xiàn)場去進(jìn)行實 際測試。為了解決這個問題有關(guān)部門專門人為地把各種輪軌疤痕信號采集出來， 使檢測系統(tǒng)的研發(fā)可以在實驗室的環(huán)境下進(jìn)行成為可能。到目前為止還沒有關(guān)于模擬平輪信號源的文章或相關(guān)報道。本發(fā)明就是在獲 得輪軌疤痕離散信號數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種可以模擬現(xiàn)場的傳感器信號的裝 置。在滿足能夠真實地模擬現(xiàn)場的傳感器信號的基礎(chǔ)上，考慮到現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù) 的情況，系統(tǒng)的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)9路模擬信號的輸出(5路平輪信號和4路磁鋼信號)。這些信號應(yīng)滿足如下要求 一、需要九路傳感器信號的同步工作，這就要求設(shè)計出一個可以同時輸出九路的同步模擬信號源。二、由于列車的次數(shù)和速度 不同就會讓傳感器輸出不同組的信號，這就要求信號源輸出的九路信號可以隨時 進(jìn)行更換。由于沒有關(guān)于這方面的報道和發(fā)明，因此認(rèn)為本發(fā)明的最大獨特之處就是使 不同組的研發(fā)人員可以在實驗室環(huán)境下對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行同時的實驗室開發(fā)，不用 實際到現(xiàn)場進(jìn)行前期和中期的開發(fā)，從而大大的降低了研發(fā)成本和提高了研發(fā)的 效率，無論是在經(jīng)濟(jì)價值方面和科研價值方面都有十分重要的意義。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以代替現(xiàn)場火車平輪信號的模擬信號源，做到9路平輪信號同步，九路信號可以同時更換，幅值和頻率可調(diào)的基于虛擬儀器的 多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的-它包括基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊、基于ARM為控制芯片的信號 轉(zhuǎn)接模塊和基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊；基于ARM為控制芯 片的信號轉(zhuǎn)接模塊是由電源、晶振、復(fù)位電路、JTAG口、串口構(gòu)成的ARM來 作為控制芯片，其外圍包括與之相連的USB轉(zhuǎn)換電路、液晶、按鍵、驅(qū)動電路、 即插即用接口功能電路；基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊通過USB線與基 于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的USB轉(zhuǎn)換電路相連；插即用信號發(fā)生模塊與 基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的即插即用接口功能電路相連。本發(fā)明還可以包括1、 基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊的控件包括觸發(fā)控件(ON/OFF)、 命令控件(探測(P)、命令控件(處理(￡))、有指示燈LCD顯示控件、循環(huán)控 件(通道選擇)、命令控件(打開)、圖形控件、命令控件(下載)、數(shù)字控件(點 數(shù))、數(shù)字控件(已下載)、數(shù)字控件(采樣頻率)、命令控件(EST)、九個命令(psi ps9)、三個菜單控件(文件(E)、功能(E)、幫助(H))。此模塊主要 完成對采集信號的處理，信號通道的選擇，信號的下載、輸出、頻率定義、顯示、 復(fù)位等功能。這些命令通過USB線和信號轉(zhuǎn)換模塊通信。2、 基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)換模塊包括由電源、晶振、復(fù)位電路、JTAG 口、串口構(gòu)成的ARM來作為控制芯片，外圍主要有與之相連的USB轉(zhuǎn)換電路、 液晶、按鍵(16個)、驅(qū)動電路、即插即用接口 (20線)功能電路；基于ARM 為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊中，所述的ARM控制芯片為PLCxxx;所述的USB芯 片為CHxxxV，其數(shù)據(jù)線D0 D7、控制線T^、阪、^、 A0 口分別與A脂控 制芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線D0 D7 口、控制線P0. 15、 WR、 RD、 A2 口相連；所述 的液晶為TRULYxxx*xx，其數(shù)據(jù)線接口 D0 D7、控制線E、 R/W、 RS、 CSA、 CSB、 RSTB通過驅(qū)動芯片74LVC164xxx分別與ARM控制芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線P2. 22、 P. 23、 P0.22、 P0. 24、 PI, 19、 P2. 24、 P2. 23、 P1.18口、控制線P2. 25、 P2. 29、 P2. 28、 P2. 30、 P2. 31、 PI. 17 口相連;所述的16按鍵KEY1 KEY16通過驅(qū)動芯 片74LVC164xxx分別與ARM控制芯片的BLS3、 P0. 29、 CS1、 PI. 16、 P0. 30、 CS3、 CS2、 A22、 A23、 A19、 A20、 A17、 A18、 A15、 A16、 A16 口相連；所述的即插即用接口中的CS1 CS9 口、 SPY1 SPY9 口、 RST、 M0SI、 SCK 口、 LAB0 LAB3和 WR 口分別與ARM控制芯片的Al、 D15、 PO. 3、 P2. 18; PI. 22、 P2. 20、 PI. 20、 P2.21、 P2.17、 A4、 PI.21、 PI.23、 P2. 19、 PO.12、 P2. 17、 PO. 16、 P2.16、 AO、PO. 10、 MOSIO、 SCKO、 A7、 A8、 A5、 A9、 A4 口相連；所述的驅(qū)動芯片74LVC164xxx 的方向控制引腳與ARM控制芯片的P0.21相連。此模塊主要通過硬件完成對軟 面板命令的執(zhí)行和反饋，這些命令主要包括反饋給虛擬面板硬件是否連上，反 饋給虛擬面板相應(yīng)的即插即用信號發(fā)生模塊連上，執(zhí)行通道選擇，數(shù)據(jù)下載， 頻率設(shè)置，波形輸出，全體復(fù)位和單獨復(fù)位等功能的針對一個或者所有的信號 發(fā)生模塊命令的傳達(dá)。這些命令通過即插即用接口與即插即用信號發(fā)生模塊通 信。3、基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊包括控制芯片CPLD、 RAM 芯片、D/A轉(zhuǎn)換芯片、顯示LED、電源轉(zhuǎn)換電路、JTAG口，插即用接口連線、驅(qū) 動電路和功率放大電路；基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊的CPLD 的控制芯片為EPMxxxTxxxC;所述即插即用接口的VCC經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換模塊后與 CPLD的三個VCCI02、三個VCCI01和VCCINT相連；所述插即用接口的RST、MOSI、 SCK、 LAB0 LAB3和WR 口， 一根SPYx和一根CSx分別與EPMxxxTxxxC對應(yīng)的任 意I/O相連；所述RAM為61LVxxxxx，其對應(yīng)的16根數(shù)據(jù)線和19根地址線分別 與EPMxxxTxxxC相連；所述的D/A轉(zhuǎn)換芯片為ADxxxx，其14數(shù)據(jù)線和控制線與 EPMxxxTxxxC的任意I/0相連。該模塊一共九個，是用來響應(yīng)從信號轉(zhuǎn)換模塊發(fā) 出的對其一個或者全部的命令，并根據(jù)情況給出反饋信息。反饋信息主要描述即插即用信號發(fā)生模塊是否連接在信號轉(zhuǎn)換模塊上，命令包括"把要輸出的離 散波形存入RAM中"、"把存儲好的波形通過設(shè)定好的頻率輸出"和"經(jīng)過D/A 轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行功率放大輸出目標(biāo)信號"。即插即用信號發(fā)生模塊三個LED燈分別 指示模塊是否連接、是否在被單獨控制、是否在輸出數(shù)據(jù)。基于虛擬儀器開發(fā)此平輪信號源的目的是因為要處理的數(shù)據(jù)量很大，處理的 數(shù)據(jù)組很多，只有在主機(jī)上處理才能最大限度的提高效率并減少對硬件電路的 過分依賴和復(fù)雜度。從上面的陳述可知所有數(shù)據(jù)處理的部分都是在電腦上的虛 擬儀器上完成的，信號轉(zhuǎn)換模塊和即插即用信號發(fā)生模塊只起到數(shù)據(jù)傳輸和命 令傳達(dá)的作用。本發(fā)明優(yōu)越性和技術(shù)效果采用虛擬儀器的技術(shù)產(chǎn)品鮮明的特點是1. 在功能上做到了平輪信號的九路精確同步和九路信號的實時更換，到目前為 止還沒有關(guān)于平輪信號源的任何科技報道。這是此產(chǎn)品釆用虛擬儀器技術(shù)最 鮮明的特點。2. 由于虛擬儀器的運行載體是微機(jī)，可以利用計算機(jī)強(qiáng)大的資源使硬件技術(shù)軟 件化，分立元件模塊化，降低了程序開發(fā)的復(fù)雜度，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和靈活 性，從而使得開發(fā)迅速，執(zhí)行效率高，這就使得此面板在處理信號的能力和 速度上具無可比擬的優(yōu)勢，可以很容易地進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)的分析和運算。3. 虛擬儀器技術(shù)的使用最大限度的解放了與之連接的硬件電路，可以使它們只 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和命令的傳輸，而不是要在硬件電路上去完成信號的分析預(yù)處理。 從而大大的簡化了硬件電路的復(fù)雜度，大大提高了硬件電路的可靠性。4. 虛擬儀器和硬件電路的通信采用了十分成熟的USB2. 0技術(shù)，無論是從速度和 可靠性方面都有著鮮明的優(yōu)勢。5. 虛擬儀器技術(shù)是一個不需要更改硬件就可以單獨開發(fā)的技術(shù)，這樣可以使系 統(tǒng)的升級和優(yōu)化不需要更改硬件電路。6. Labwidows/CVI可以將預(yù)先編制好的應(yīng)用程序生成發(fā)布文件，這樣就可以在 在脫離Labwidows/CVI的開發(fā)環(huán)境下，將發(fā)布文件安裝到任何一個計算機(jī)上。該設(shè)計思想就是在達(dá)到發(fā)明目的的同時，盡量做到模塊化(分成三個模塊)。 在確定模塊化后使微機(jī)上的虛擬儀器處理盡可能多的任務(wù)，就是做到最大可能的 硬件軟件化。最終該發(fā)明實現(xiàn)了九路信號的同步和信號的隨時更換并具有一般信 號源的部分特征。

圖1是基于虛擬儀器平輪模擬信號源整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊；圖3基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)換模塊；圖4基于CPLD的即插即用信號發(fā)生模塊；圖5外圍器件接口與ARM控制芯片LPCxxxx連接電路圖；圖6 CHxxxV的USB接口芯片連接電路圖；圖7串口電路圖；圖8按鍵電路圖；圖9 JTAG和晶振電路圖；圖10 LCD液晶電路圖； 圖ll電源轉(zhuǎn)換電路圖； 圖12即插即用接口電路圖； 圖13數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖； 圖14功率放大電路圖； 圖15 RAM電路圖；圖16外圍器件接口與CPLD控制芯片EPMxxxTxxxCx連接電路圖。 具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述1、硬件部分結(jié)合圖1，基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)主要由基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊、基于A脂為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊和基于 CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊三部分組成。1) 結(jié)合圖3、 5，基于RAM的信號轉(zhuǎn)換模塊采用的是PHILIPS公司的LPCxxxx 芯片，它是一個基于實時仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-STMCPU微控制器， 帶有256K字節(jié)的嵌入高速的FLASH存儲器，128位寬度接口/加速器可實現(xiàn) 高達(dá)60MHZ的操作頻率。2) 結(jié)合圖6， USB接口采用了 CHxxxV接口控制芯片，采用了 USB2.0規(guī)范總 線規(guī)范，理論傳輸速率可達(dá)到480Mb/s可以滿足對數(shù)據(jù)信號及時更換的要求。其數(shù)據(jù)線D0 D7、控制線^、阪、^、 AO 口分別與A固控制芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線D0 D7 口、控制線PO. 15、 WR、 RD、 A2 口相連。3) 結(jié)合圖8，按鍵接口一共設(shè)置了 16個按鍵，分別為探測、采樣率、輸出、復(fù)位、1/0控制、Fl、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6和是上下左右的方向鍵。按鍵KEY1 KEY16通過驅(qū)動芯片74LVC164xxx分別與A脂控制芯片的BLS3、 PO. 29、 CS1、 Pl.16、 P0.30、 CS3、 CS2、 A22、 A23、 A19、 A20、 A17、 A18、 A15、 A16、 A16 口相連.它們可以完成軟面板的部分功能。4) 結(jié)合圖10， LCD液晶接口電路，采用的液晶為TRULYxxX*XX，其數(shù)據(jù)線接口 D0 D7、控制線E、 R/W、 RS、 CSA、 CSB、 RSTB通過驅(qū)動芯片74LVC164xxx分 別與ARM控制芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線P2. 22、 P. 23、 PO. 22、 PO. 24、 PI. 19、P2. 24、 P2. 23、 PI. 18 口、控制線P2. 25、 P2. 29、 P2. 28、 P2. 30、 P2. 31、 PI. 17口相連。它主要負(fù)責(zé)按鍵功能的可視化和引導(dǎo)按鍵操作。5) 結(jié)合圖7， RS-232接口，是一個通用的串口，該串口大大的提高了開發(fā)的效 率，這里只需要進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)發(fā)送接收功能，該串口電路采用了常用SP3232 芯片串口轉(zhuǎn)換芯片，其對應(yīng)的9、 10、 11、 12管腳直接與主芯片的CTS0、 RTS0、 TXD0、 RXD0連接即可。6) 結(jié)合圖12，九個即插即用接口，是一個自己設(shè)計的20針接口主要完成對即 插即用信號發(fā)生模塊的數(shù)據(jù)和命令的傳輸及一些命令的反饋。因為最大可以 做到9個即插即用信號發(fā)生模塊的同時工作，所以一共設(shè)計了九個即插即用 接口。它們共用一個晶振， 一個5V的VCC數(shù)字電源，一個共地對稱的土15V 電源、共用同一個RST、 M0SI、 SCK口、 LAB0 LAB3和WR 口，SPY和CS線對 應(yīng)的每個接口各l根。20根線的連接方式為晶振1根線、5V的VCC數(shù)字電 源兩根線， 一個共地對稱的士15V電源各2根線、共用同一個RST、 MOSI、 SCK 口、 LAB0 LAB3、 WR 口， SPY和CS接口各1根線、地3根線。7) 結(jié)合圖9、 11，其它的一些外圍電路外圍電路JTAG接口對應(yīng)ARM芯片 PLCxxx的TCK、 TMS、 TDI、 nTRST和TDO端口，選用20針的JTAG接口 調(diào)試器加有地線以避免干擾。復(fù)位電路采用SPxxx芯片與接口對應(yīng)ARM芯片PLCxxx的Z^^相連；SPY1 SPY9與ARM芯片PLCxxx的芯片相連的 引腳接3. 3V電源；電壓轉(zhuǎn)換電路分別采用MAXllxx—xx和MAXlllx—xx 兩種電源轉(zhuǎn)換芯片分別與ARM芯片PLCxxx的對應(yīng)電源引腳相連。復(fù)位電路 完成系統(tǒng)上電復(fù)位和用戶按鍵復(fù)位，可采用SP708等控制芯片，可對不同復(fù) 位電平值進(jìn)行選擇。采用14.7456M無源晶振為系統(tǒng)提供工作時鐘。調(diào)試的 LED燈接在P0.25引腳上。1) 結(jié)合圖4、16，基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊采用的是ALTERA 公司的MAXII系列的CPLD，信號為EPMxxxTxxxCx， 8Kbit用戶可編程的FLASH, 3. 3V電壓供電。2) 結(jié)合圖15， 512*16的RAM接口電路，采用的是新成半導(dǎo)體有限公司(Intergrated Silicon Solution, Inc.) 512K*16的61LVxxxxx高速異步靜態(tài)隨即 存取寄存器。存儲的地址空間為512K
每個地址有16個位，存儲速度為10ns。其對應(yīng)的16根數(shù)據(jù)線、19根地址線、C￡、 0五、『￡、 t/S和巧分別與EPMxxxTxxxC對應(yīng)任意的I/O相連。3) 結(jié)合圖13， D/A轉(zhuǎn)換接口電路使用的為模擬器件公司(Analog Devices, Inc.) 的14位的Adxxxx數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，通過5V或者3.3V供電，最大CLOCK為 100MSPS,最大輸出為5.04MHZ。其對應(yīng)的14根數(shù)據(jù)線和CLOCK分別與EPMxxxTxxxC對應(yīng)任意的I/O 口相連，其中CLOCK與RAM的^公用 EPMxxxTxxxC —根一個I/O 口 。4) 結(jié)合圖16，其它外圍電路JTAG接口對應(yīng)ARM芯片EPMxxxTxxxC的TCK、 TMS、 TDI和TDO端口，選用0針的JTAG接口調(diào)試器；功率放大模塊采 用TLxxx芯片其與Adxxxx的10UT+和IOUT-相連，另一端為信號最終輸出端； 有三個LED分別代表電源連接、下載數(shù)據(jù)和輸出指示燈。采用20MHz的有源 晶振，同時為九個模塊提供時鐘，從而保證了輸出的同步。2、軟件部分該發(fā)明軟件部分采用的是虛擬儀器控制面板，通過USB接口與下位機(jī)連接 執(zhí)行控制指令。虛擬儀器面板是以國家儀器公司(National Instrument, Inc.)的 基于ANSIC的集成開發(fā)環(huán)Labwindows/CVI虛擬儀器工程設(shè)計軟件。它適用于 測試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及信號的分析與處理，并提供了簡單易行的編程環(huán)境。它使 得該工具在構(gòu)建大型的分布測試系統(tǒng)時，開發(fā)迅速、執(zhí)行效率高、易于升級且節(jié) 約成本。結(jié)合圖2，對于上層用戶程序，根據(jù)功能可分為以下幾個部分 1)面板虛擬控件部分包括該發(fā)明構(gòu)建了可以放置各種控件的面板(多通道DAC 輸出模塊)；控件主要有觸發(fā)控件(ON/OFF)、命令控件(探測(I))、命令 控件(處理(￡))、有指示燈LCD顯示控件、循環(huán)控件(通道選擇)、命令控 件(打開)、圖形控件、命令控件(下載)、數(shù)字控件(點數(shù))、數(shù)字控件(已 下載)、數(shù)字控件(采樣頻率)、命令控件(SST)、九個命令(RES1 EES9)、 三個菜單控件(文件(￡)、功能(￡)、幫助(H))。此模塊主要完成對采集 信號的處理，信號通道的選擇，信號的下載、輸出、頻率定義、顯示、復(fù)位 等功能。這些命令通過USB線和信號轉(zhuǎn)換模塊通信。2) 虛擬儀器的數(shù)據(jù)處理部分該部分通過命令控件(處理(E))來實現(xiàn)，通過虛擬儀器生成的CVICALLBACK Do一data (int panel, int control, int event, void*callbackData, int eventDatal, int eventData2)函數(shù)來處理相應(yīng)的文本文 件。通過 FileToArray(dir,buffer,VAL_FLOAT,352256, l，VAL_GROUPS _TOGETHER,VAL—GROUPS—AS—COLUMNS，VAL—ASCII)函數(shù)把目標(biāo)文件 調(diào)入到內(nèi)存中，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的取整、數(shù)據(jù)整體偏移等相應(yīng)的處 理。最后生成一個可以被USB 口識別并傳輸?shù)臄?shù)據(jù)文件wave.dat保存在D盤 中。3) 數(shù)據(jù)的下載部分包括命令控件(探測(I))、有指示燈LCD顯示控件、循 環(huán)控件(通道選擇)、命令控件(打開)、圖形控件、命令控件(下載)、數(shù)字 控件(點數(shù))、數(shù)字控件(已下載)這些控件來完成。探測(I)用來探測有 幾個即插即用模塊連載上可以進(jìn)行數(shù)據(jù)下載，它通過與相應(yīng)的通道指示的有 指示燈LCD顯示控件實現(xiàn)；循環(huán)控件(通道選擇)主要實現(xiàn)對所要下載通道 的選擇；命令控件(打開)主要實現(xiàn)對目標(biāo)文件的選擇；圖形控件、命令控 件(下載)、數(shù)字控件(點數(shù))、數(shù)字控件(已下載)這幾個控件主要是數(shù)據(jù) 的對應(yīng)下載，對應(yīng)數(shù)據(jù)波形的顯示和下載點數(shù)的記錄。通過這一歩，信號就 進(jìn)入了設(shè)置觸發(fā)階段。4) 信號的控制通過數(shù)字控件(采樣頻率)、命令控件(區(qū)ST)、九個命令(RES1 EES9)這幾個按鍵實現(xiàn)，可以對信號的輸出頻率控制通過數(shù)字控件(采樣頻 率)實現(xiàn)，最大可以設(shè)置到10M的采樣率；對所有信號的同時復(fù)位通過命令 控件(區(qū)ST)實現(xiàn)，可一次實現(xiàn)最多九路信號的同步；對每一路信號的復(fù)位 通過九個命令(RES1 RES9)可以——實現(xiàn)。5) 本虛擬儀器面板的其它功能如USB開關(guān)，三個菜單控件(文件(￡)、功能(￡)、幫助(H))。可以分別完成器件與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的連接，菜單控件可 以在不啟動面板控件按鈕的同時對面板進(jìn)行控制。另外對部分按鍵設(shè)置了快 捷鍵。Labwidows/CVI可以將預(yù)先編制好的應(yīng)用程序生成發(fā)布文件，這樣就 可以在在脫離Labwidows/CVI的開發(fā)環(huán)境下，將發(fā)布文件安裝到任何一個計 算機(jī)上。
權(quán)利要求
1、基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)，其特征是它包括基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊、基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊和基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊；基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊是由電源、晶振、復(fù)位電路、JTAG口、串口構(gòu)成的ARM來作為控制芯片，其外圍包括與之相連的USB轉(zhuǎn)換電路、液晶、按鍵、驅(qū)動電路、即插即用接口功能電路；基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊通過USB線與基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的USB轉(zhuǎn)換電路相連；插即用信號發(fā)生模塊與基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的即插即用接口功能電路相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)，其特征是基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊的控件包括觸發(fā)控件、探測 命令控件、處理命令控件、有指示燈LCD顯示控件、通道選擇循環(huán)控件、打開 命令控件、圖形控件、下載命令控件、點數(shù)數(shù)字控件、已下載數(shù)字控件、采樣 頻率數(shù)字控件、gST命令控件、邸S1 PS9九個命令、三個菜單控件；各控件 通過USB線和信號轉(zhuǎn)換模塊通信。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)， 其特征是:基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊包括:控制芯片CPLD、 RAM芯片、D/A轉(zhuǎn)換芯片、顯示LED、電源轉(zhuǎn)換電路、JTAG 口，插即用接口連線、 驅(qū)動電路和功率放大電路；基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊的 CPLD的控制芯片為EPMxxxTxxxC;所述即插即用接口的VCC經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換模塊 后與CPLD的三個VCCI02、三個VCCI01和VCCINT相連所述插即用接口的RST、 M0SI、 SCK、 LAB0 LAB3和WR 口， 一根SPYx和一根CSx分別與EPMxxxTxxxC對 應(yīng)的任意I/O相連；所述RAM為61LVxxxxx，其對應(yīng)的16根數(shù)據(jù)線和19根地 址線分別與EPMxxxTxxxC相連；所述的D/A轉(zhuǎn)換芯片為ADxxxx，其14數(shù)據(jù)線和控制線與EPMxxxTxxxC的任意I/O相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)，其特征是基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊中，所述的ARM控制 芯片為PLCxxx;所述的USB芯片為CHxxxV，其數(shù)據(jù)線D0 D7、控制線 、阪、W￡>、 AO 口分別與ARM控制芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線D0 D7 口、控制線PO. 15、 WR、 RD、 A2 口相連；所述的液晶為TRULYxxx*xx，其數(shù)據(jù)線接口 D0 D7、控制 線E、 R/W、 RS、 CSA、 CSB、 RSTB通過驅(qū)動芯片74LVC164xxx分別與ARM控制 芯片PLCxxx的數(shù)據(jù)線P2. 22、 P. 23、 PO. 22、 PO. 24、 PI. 19、 P2. 24、 P2. 23、 P1.18口、控制線P2. 25、 P2.29、 P2. 28、 P2. 30、 P2. 31、 PI. 17 口相連;所述 的16按鍵KEY1 KEY16通過驅(qū)動芯片74LVC164xxx分別與ARM控制芯片的 BLS3、 PO. 29、 CS1、 PI. 16、 PO. 30、 CS3、 CS2、 A22、 A23、 A19、 A20、 A17、 A18、 A15、 A16、 A16 口相連；所述的即插即用接口中的CS1 CS9 口、 SPY1 SPY9口、 RST、 MOSI、 SCK 口、 LAB0 LAB3和WR 口分別與ARM控制芯片的Al、 D15、 PO.3、 P2.18、 PI. 22、 P2. 20、 PI.20、 P2. 21、 P2. 17、 A4、 PI.21、 PI.23、 P2.19、 PO.12、 P2. 17、 PO. 16、 P2.16、 AO、 PO.10、 MOSIO、 SCKO、 A7、 A8、 A5、 A9、 A4 口相連；所述的驅(qū)動芯片74LVC164xxx的方向控制引腳與ARM控制 芯片的P0.21相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬儀器的多路同歩平輪模擬信號源系統(tǒng)， 其特征是:其基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)換模塊的即插即用接口一共有九個， 它們共用一個晶振， 一個5V的VCC數(shù)字電源，一個共地對稱的土15V電源、公 用同一個RST、 MOSI、 SCK 口、 LAB0 LAB3和WR 口， SPY和CS線對應(yīng)的每個接 口各l根；20線的連接方式為晶振1根線、5V的VCC數(shù)字電源兩根線，一個 共地對稱的土15V電源各2根線、共用同一個RST、 MOSI、 SCK 口 、 LAB0 LAB3、 WR 口， SPY和CS接口各1根線、地3根線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)， 其特征是其基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)換模塊的外圍電路JTAG接口對應(yīng) ARM芯片PLCxxx的TCK、TMS、TDI、nTRST和TDO端口 ，選用20針的JTAG 接口調(diào)試器；復(fù)位電路采用SPxxx芯片與接口對應(yīng)ARM芯片PLCxxx的愿五r 相連；SPY1 SPY9與ARM芯片PLCxxx的芯片相連的引腳接3. 3V電源；串口 電路采用SPxxxx芯片對應(yīng)ARM芯片PLCxxx的TDX和RXD相連；電壓轉(zhuǎn)換 電路分別采用MAXllxx—xx和MAXlllx—xx兩種電源轉(zhuǎn)換芯片分別與ARM 芯片PLCxxx的對應(yīng)電源引腳相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)， 其特征是基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊的CPLD的控制芯片為EPMxxxTxxxC;所述即插即用接口的VCC經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換模塊后與CPLD的三個 VCCI02、三個VCCI01和VCCINT相連；所述插即用接口的RST、MOSI、SCK、LAB0 LAB3和TO 口， 一根SPYx和一根CSx分別與EPMxxxTxxxC對應(yīng)的任意I/O相連； 所述RAM為61LVxxxxx,其對應(yīng)的16根數(shù)據(jù)線和19根地址線分別與 EPMxxxTxxxC相連；所述的D/A轉(zhuǎn)換芯片為ADxxxx，其14數(shù)據(jù)線和控制線與 EPMxxxTxxxC的任意I/O相連。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)， 其特征是基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊的其他外圍電路 JTAG接口對應(yīng)ARM芯片EPMxxxTxxxC的TCK、 TMS、 TDI和TDO端口 ，選 用10針的JTAG接口調(diào)試器；所述的功率放大模塊采用TLxxx芯片其與Adxxxx 的IOUT+和IOUT-相連，另一端為信號最終輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供的是基于虛擬儀器的多路同步平輪模擬信號源系統(tǒng)。它包括基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊、基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊和基于CPLD為控制芯片的即插即用信號發(fā)生模塊；基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊是由電源、晶振、復(fù)位電路、JTAG口、串口構(gòu)成的ARM來作為控制芯片，其外圍包括與之相連的USB轉(zhuǎn)換電路、液晶、按鍵、驅(qū)動電路、即插即用接口功能電路；基于Labwindows/CVI的虛擬面板模塊通過USB線與基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的USB轉(zhuǎn)換電路相連；插即用信號發(fā)生模塊與基于ARM為控制芯片的信號轉(zhuǎn)接模塊的即插即用接口功能電路相連。本發(fā)明可以代替現(xiàn)場火車平輪信號的模擬信號源，做到9路平輪信號同步，九路信號可以同時更換，幅值和頻率可調(diào)。
文檔編號G01N29/34GK101324543SQ20081013682
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者強(qiáng) 國, 張興周, 張博為, 戰(zhàn)永興, 李世亮, 李泳萍, 王鵬飛, 田金超, 胡文飛 申請人:哈爾濱工程大學(xué)