【正文】 選擇控制模塊去選中傳感器。 本次設(shè)計的漏磁檢測系統(tǒng)在實際應(yīng)用時運用到的傳感器量很大，管道軸向和徑向一般都要放置傳感器?，F(xiàn)實中為了保證設(shè)計的效率，功能的完整往往采用多種方法相結(jié)合的方式，而不是拘泥于某一種，例如本設(shè)計中就是利用前兩種方法相結(jié)合，在利用QuartusII自身提供的相關(guān)模塊基礎(chǔ)上自行設(shè)計其他模塊。對于大量的規(guī)范的、易于用語言描述、易于綜合的電路可以采用這種輸入方法。描述語言的優(yōu)點是效率高，結(jié)果也容易仿真，信號觀察也較方便。原理圖輸入的缺點雖然仿真容易但是效率很低，但是這樣的方法便于信號觀察以及電路的調(diào)整，看起來也很直觀。為提高效率，采用這種方法輸入的時候應(yīng)采用自頂向下邏輯分塊，即把大規(guī)模的電路劃分成若干小塊的方法。Quartus II同時支持Altera公司的IP核，包含了各種宏功能模塊庫，使用戶可以直接利用已經(jīng)經(jīng)過編譯的成熟模塊，如本設(shè)計中用到的雙口RAM模塊，簡化了設(shè)計中的復(fù)雜性，并且可以縮短設(shè)計的周期。除此以外，還包括有微波檢測技術(shù)、激光檢測技術(shù)、紅外檢測技術(shù)等非常規(guī)檢測手段，在這些方法中漏磁檢測技術(shù)是應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的鐵磁性管道缺陷檢測技術(shù)，它適于多種傳輸介質(zhì)，對鐵損失等最常見的管道缺陷有非常好的檢測效果。隨后，各國先后研制出漏磁型、超聲型、渦流型的智能檢測PIG。 管道檢測技術(shù)的研究已有近四十年歷史，它是一個涉及多學(xué)科領(lǐng)域的研究項目，具有大量的理論研究問題和大量的工程技術(shù)問題。如果不能及時發(fā)現(xiàn)、修理這些缺陷，將導(dǎo)致輸送效率降低、輸送介質(zhì)泄露等惡性事故。關(guān)鍵字：漏磁檢測 FPGA 信號采集 串口通信目 錄1 引言 32 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3 設(shè)計平臺Quartus II 4 通道選擇控制模塊 4 A/D轉(zhuǎn)換控制模塊 5 串口通信模塊 6 分頻與倍頻模塊 83 仿真與調(diào)試 9 FPGA調(diào)試簡介 9 通道選擇控制模塊仿真及調(diào)試 9 A/D轉(zhuǎn)換控制模塊仿真及調(diào)試 10 串口通信模塊仿真及調(diào)試 11 頂層設(shè)計仿真及調(diào)試 124 設(shè)計結(jié)果與總結(jié) 13 結(jié)果與總結(jié) 13參考文獻 14致謝 14 管道作為一種經(jīng)濟、高效而安全的物料傳輸手段，在石油化工及天然氣等產(chǎn)業(yè)中具有不可替代的作用。從QUARTUS II軟件仿真結(jié)果可以看出，F(xiàn)PGA作為總體控制模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集，體現(xiàn)了其對外圍電路的良好控制性。其中磁場信號采集利用霍爾傳感器UGN3503，通道選擇用CD4052BE實現(xiàn),模數(shù)轉(zhuǎn)換用ADC0809實現(xiàn)；串口通信模塊實現(xiàn)FPGA與PC機通信。本次設(shè)計根據(jù)漏磁檢測原理，設(shè)計了基于FPGA的漏磁檢測硬件電路控制模塊，克服傳統(tǒng)的以MCU作為控制器帶來的采樣速度和效率上的瓶頸。但是隨著對檢測速度、精度的要求越來越高，檢測過程會產(chǎn)生非常大的數(shù)據(jù)，處理和保存這些數(shù)據(jù)就超出了MCU的能力，因此很有必要對檢測技術(shù)進行改進。傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計中，傳感器的控制通常由MCU（以C51單片機為代表）來完成。基于FPGA漏磁檢測電路設(shè)計計算機課程設(shè)計論文 題 目： 基于FPGA的漏磁檢測電路設(shè)計學(xué) 院： 測試與光電工程學(xué)院 專業(yè)名稱： 電子科學(xué)與技術(shù)班級學(xué)號： 09083120 學(xué)生姓名： 陶智 指導(dǎo)教師： 柴明鋼 二零一二年六月 基于FPGA漏磁檢測電路設(shè)計 學(xué)生姓名：陶智 班級：090831 指導(dǎo)老師：柴明鋼摘要: 鐵磁材料缺陷的漏磁檢測是一種有效的無損檢測技術(shù)，能夠在不影響和破壞材料的屬性的情況下，完成對設(shè)備和材料存在的缺陷檢測。它在提高生產(chǎn)安全性、防止事故的發(fā)生、減小經(jīng)濟損失中發(fā)揮非常重要的作用。以往的傳感器，其精度比較低，采樣周期較長，MCU尚且可以勝任。FPGA(FieldProgrammable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)具有高速、高集成度和在線可編程等優(yōu)點，在設(shè)計過程中具有極大的靈活性和可靠性，本設(shè)計中采用Altera 公司的Cyclone ii系列EP2C5T144C8N。這些模塊主要包括磁場信號采集、通道選擇、模數(shù)轉(zhuǎn)換、串口通信等4個模塊。在設(shè)計過程中，用VHDL語言來編寫總體控制部分實現(xiàn)對各模塊的控制，包括控制通道選擇的地址信號、控制模數(shù)轉(zhuǎn)換的開始與停止及控制FPGA的串口發(fā)送。從調(diào)試結(jié)果可以得出，基于FPGA的漏磁檢測系統(tǒng)及控制具備相當?shù)目尚行约皩嵱眯?。但鐵磁性油氣輸送管道因長時間的腐蝕、磨損及意外的機械損傷等原因會形成機械裂紋和腐蝕穿孔等各種缺陷。因此研究高效、經(jīng)濟可行的管道長距離無損檢測技術(shù)及研發(fā)高精度在線管道漏磁檢測系統(tǒng)具有極大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益。六十年代初，美英率先將無損檢測技術(shù)(NDT)應(yīng)用于清管器(PIG)上，將原來用于清管作業(yè)的PIG改進為具有信息采集、處理、存儲等功能的智能檢測PIG。目前應(yīng)用于管道無損檢測的方法包括有超聲檢測、射線檢測、渦流檢測、漏磁檢測及滲透檢測，這五種方法就是人們常說的五大常規(guī)無損檢測技術(shù)。 2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 設(shè)計平臺Quartus IIFPGA中軟件設(shè)計的平臺是Altera公司的Quartus II開發(fā)系統(tǒng)，Quartus II是綜合性的PLD開發(fā)軟件，支持原理圖，各種硬件描述語言以及多種設(shè)計輸入形式，自身帶有綜合器和仿真器，可以完成從硬件設(shè)計，軟件設(shè)計，仿真到硬件配置的完整設(shè)計流程。Quartus II的設(shè)計輸入方法有很多種，可以靈活的運用，主要方法有三種，簡要介紹如下：第一種方法就是原理圖輸入法，這種方法是最為直接的方法，由用Quartus II提供的各種原理圖庫進行設(shè)計輸入。一般如果對系統(tǒng)了解很深，并且系統(tǒng)速率的要求較高，或這系統(tǒng)中如果時間特性要求較高，就可以采用這種方法。第二種方法就是硬件描述語言輸入：Quartus II支持多種硬件描述。但語言輸入必須依賴綜合器，只有好的綜合器才能把語言綜合成優(yōu)化的電路。第三種方法網(wǎng)表輸入：對在其它軟件系統(tǒng)上設(shè)計的電路，可以采用這種方法，而不必重新進行輸入。這樣就可以提高設(shè)計的速度和整個FPGA模塊的準確度。比如說100個傳感器的話我們就可以用8個十六選一和1個八選一的數(shù)據(jù)選擇器，這樣就需要通道選擇控制信號去與這些芯片的地址信號相連，從而選中100個傳感器。(頻率為5khz)。最終得到了實現(xiàn)目標要求的代碼。 address_signal:out std_logic_vector(1 downto 0))。architecture one of address is begin process(clk) variable q :integer range 0 to 3。event and clk=39。 then if(q=3) then