逻辑分析仪在数控机床故障检测中应用与开发.doc

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此设计主要介绍逻辑分析仪正确的使用方法和步骤。主要是以下几个方面，探头与被测系统的连接、设置时钟模式、触发功能、捕获、分析和显示波形数据等。其中重点介绍设置逻辑分析仪的时钟模式和触发条件。通过实验的方法进一步熟悉逻辑分析仪的具体操作步骤与其所具备的功能。编制逻辑分析仪的实验操作指南。并通过实验，把得到的相关实验数据与图像资料，根据维修实验要求编制数控机床故障检测与维修中的逻辑分析仪的实验指导书。在实际的实验过程中根据需要合理运用其他的检测仪器（如：逻辑测试笔、示波器、万用表、函数发生器、直流稳压电源等）来共同完成实验并达到实验的目的和要求。通过实验在实践中认识到检测仪器在数控机床故障维修中所起到的作用。关键词：逻辑探头 异步定时捕获 同步状态捕获 触发方式1 引言逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它可以监测硬件电路工作时的逻辑电平（高或低），并加以存储，用图形的方式直观地表达出来，便于用户检测和分析电路设计（硬件设计和软件设计）中的错误。逻辑分析仪是设计中不可缺少的电子测试设备，通过它可以迅速地定位错误、解决问题、达到事半功倍的效果。逻辑分析仪能较好地满足数据域测试的各种要求，可同时检测多路信号，是设计、调试、检测、维修复杂数字系统和微机化产品的必备工具.而数据的获取又是其关键的工作环节.逻辑分析仪是多路逻辑状态时序信号测试仪器，基本功能是采集多路逻辑状态时序。逻辑分析仪是数字设计验证与调试过程中公认最出色的工具，它能够检验数字电路是否正常工作，并帮助用户查找并排除故障。它每次可捕获并显示多个信号，分析这些信号的时间关系和逻辑关系；对于调试难以捕获的、间断性故障，某些逻辑分析仪可以检测低频瞬态干扰，以及是否违反建立、保持时间。在软硬件系统集成中，逻辑分析仪可以跟踪嵌入软件的执行情况，并分析程序执行的效率，便于系统最后的优化。另外，某些逻辑分析仪可将源代码与设计中的特定硬件活动相互关联。逻辑分析仪可将源代码与设计中的特定硬件活动相互关联。2 逻辑分析仪的使用方法和步骤2.1 使用方法1逻辑分析仪的外围设备当用逻辑分析仪进行测量时，意味着被测电路的数据特性是事先知道的。在进行任何测量之前，逻辑分析仪必须设定控制程序。在检测具体电路时首先要连接逻辑分析仪到测试电路，有一系列迷你夹子连到逻辑分析仪POD盒上，作为逻辑分析仪的输入通道。在示波器探头一端有一个可插拔的探测夹和一鳄鱼形状的夹子接地。这些夹子称为逻辑探头。逻辑分析仪POD盒可接40160个通道，通道2439通道是外时钟输入。LA-5540有40个通道。有时，把测试电路同计算机系统本身连接也是必要的，这样做，将消除由于接地电压的微小差别而导致测试应用时产生更多的噪音。特别是在高速时域分析下，用比较粗的线连接测试电路地和计算机外壳是必要的LA5540-256k在逻辑分析仪上有一排(标签板)可连接5个POD连接的标记为：IA，2A，3A，4A和5A，POD l是：(通道07)，POD2是：(通道8一16)，POD3是：(通道1623)，POD4是：(通道2431)，POD5是：(通道3239)连接线到逻辑分析仪LA5540256K注：每个POD盒可连接8个通道和3根地线，每根地线都是连接在一起的其它线则是插在POD盒其它插孔里。使用线与线之间不要碰在一起在逻辑分析仪的背面BNE插头足用于触发输出信号，当”单击”逻辑分析仪执行键时，输入阻抗是低的，当仪器触发时，输入阻抗是高的。连接线与测试夹是一体的，测试夹头部由二个钢针构成非常坚硬，并能变化为各种尺寸和形状，这种精密的测试夹，能测试连接密度非常高的IC,或者表面连接非常困难的测试，测试线能连接测试佳的两端，测试夹张开的尺寸能测最大电路为064毫米所以测试电路不要超过测试夹的极限，以免损坏测试兴。2 逻辑探头 在使用逻辑分析仪测试中，首先选择合适的逻辑探头与被测系统（DUT）相连，探头利用内部比较器将输入电压与门限电压相比较，确定信号的逻辑状态（1或0）。门限值由用户设定，范围由逻辑分析仪本身决定，常用的逻辑电平为TTL电平、CMOS电平、ECL电平等等。逻辑分析仪的探头有各种各样的形状、大小，用户可以根据自己的需要，选择合适的探头夹具。常用的探头有用于点到点故障查找的“夹子状”，有用在电路板上专用的连接器高密度、多通道型探头。逻辑探头应能够捕获高质量的信号，并且对被测系统的影响最小。另外，逻辑分析仪的探头应能提供高质量信号并传递给逻辑分析仪，并且对被测系统造成的负载最小，而且要适合与电路板及设备以多种方式连接。2.2使用步骤使用逻辑分析仪与数字信号相连、捕获数字信号并进行分析，一般有以下4个步骤：用逻辑探头与被测系统（DUT）相连； 设置时钟模式和触发条件； 捕获被测信号；分析与显示捕获的数据。 3 设置时钟模式和触发条件在逻辑分析仪与被测系统连接好之后，需要设置时钟模式与触发条件。逻辑分析仪的数据捕获方式不同于示波器，它有两种捕获方式，分别是异步捕获，获取信号的时间信息和同步捕获，用于获取被测系统的状态信息。其中异步分析更类似于示波器的数据捕获方式，其中采样率、波形捕获率等概念都与示波器的相关概念类似。3.1异步捕获模式在这个模式中，逻辑分析仪用内部时钟进行数据采样，采样速度越快，测试分辨率越高。采样速率对于异步定时分析非常重要，例如，当采样间隔为2ns时，即每隔2ns捕获新的数据存入存储器中，在采样时钟到来之后改变的数据不会被捕获，直到下一个采样时钟到来，由于无法确定2ns中不会被捕获的数据，直到下一个采样时钟到来，由于无法确定2ns中数据是否发生变化，所以最终分辨率是2ns。这种异步捕获模式常用在目标设备与分析仪捕获的数据之间没有固定的时间关系，而且被测系统的信号间的时间关系为主要考虑因素时，通常使用这种捕获模式。3.2同步捕获模式同步捕获模式是用一个源自被测系统的信号做采样时钟信号，这种模式中用于为捕获确定时间的信号，可以是系统时钟、总线控制信号或一个引发被测系统改变状态的信号。逻辑分析仪在外部时钟信号的边缘采样，采到的数据代表逻辑信号稳定时被测电路所处的状态。对于引入的时钟信号是有限制的，一般要小于某一固定频率，这一频率被称为逻辑分析仪的最大状态速率，有的厂家称之为逻辑分析仪的带宽。在这种模式下，不考虑两个时钟事件之间的状态。3.3设置触发方式触发方式的区别是逻辑分析仪与示波器的另一项重要区别。示波器同样配有触发器，但对于多通道的二进制信号而言，示波器的触发功能受限。相反，逻辑分析仪中可以对各种逻辑条件进行触发。触发的目的在于为逻辑分析仪设定什么时候开始捕获数据、捕获哪些数据，使逻辑分析仪跟踪被测电路的逻辑状态，并在被测系统中用户定义的事件处触发。不同厂家的逻辑分析仪有着各种的不同的触发条件的设定，可以分为两大类：对单一通道的触发条件的设定；通道间触发条件的设计。单一通道的触发类似于示波器的触发。例如，高/低电平触发，上升沿/下降沿触发，脉冲宽度触发器等触发方式；而通道间的逻辑触发对于逻辑分析仪而言更为重要，因为逻辑分析仪主要用来观察通道间的逻辑关系以及逻辑状态。通道间的逻辑触发也可分为两大类：一类为单纯为每一通道设置触发条件，例如，当1、2通道为高电平，3、4通道为低电平，5通道为上升沿时触发；另一类称为码型触发或事件触发，例如，8根信号线可以看成8bit的码型（事件），这8bit可以用十六进制或二进制表示，设置值为0A（十六进制）时触发，即为码型触发。另外，有些厂家有更高级的按阶层触发，普通的码型触发即可以看作一阶触发，另外还有二阶、三阶、或阶触发，这些触发对于数字电路中包头、包尾的识别非常有用。我们北京海洋兴业科技有限公司最新推出的OLA2032B逻辑分析仪具有以上介绍的全部触发方式。4 逻辑分析仪实验4.函数发生器的测试测试步骤：1在PC上安装逻辑分析仪LA-5540的USB驱动软件及测试软件；2连接逻辑分析仪LA-5540的外接线与测试线；3调试函数发生器做为信号源连接到逻辑分析仪LA-5540；4连接测试线进行测试；5设定函数发生器调定频率在8KHz；6点击信号捕捉键（GO），等刷新出波形时点击停止键（STOP）实测结果：当函数发生器调定频率在8KHz时的测试结果：此时0通道即为函数发生器所发出的信号在门限电压1.5V时的波形。由于门限电压为1.5V，函数发生器所发的信号为正弦幅值为2V所得到的波形即为上图所示。4.刀架位置检测元件霍尔元件的测试测试步骤：1看数控机床电路图查找刀架位置检测元件霍尔元件连接线的接口位置；2连接测试线进行测试实测结果：由于刀架霍尔元件在到位时是低电平信号，未到位时是高电平信号（万用表测得结果为13.9V）。测试结果如下图所示：此时0通道为1号刀的到位信号；1通道为2号刀的到位信号；2通道为3刀的到位信号；3通道为4号刀的到位信号。如图我们可以知道此时刀架位于号刀的位置。从图中我们还能知道开关电源的直流信号仍然是一系列的方波组成的。4.3手摇脉冲编码器的测试测试步骤：1在PC上安装逻辑分析仪LA-5540的USB驱动软件；2连接逻辑分析仪LA-5540的外接线与测试线；3看数控机床电路图查找手摇脉冲编码器连接线的接口位置；4连接测试线进行测试测试结果如下图所示：通道5，6为手摇编码器所发出的脉冲。4.4主轴脉冲编码器的测试测试步骤：1在PC上安装逻辑分析仪LA-5540的USB驱动软件；2连接逻辑分析仪LA-5540的外接线与测试线；3看数控机床电路图查找主轴脉冲编码器连接线的接口位置；4连接测试线进行测试测试结果如下图所示：从图中可以看到正相与负相之间相差90度。由于是独立的编码器不能旋转所以没有整传信号。参考文献1 约翰肯尼. 逻辑分析仪. 电子工业出版社, 1985-032 林占江，林放. 电子测量仪器原理与使用. 电子工业出版社, 2006-043 库姆斯. 电子仪器手册. 科学出版社,2006-054 黄燕，林训超. 电子测量与仪器. 高等教育出版社,2009-11堡秤烧技疡珐岳涵霍柳沼殆膘升夕酚削馆选瘪魔恰卓碳撮隧鸵肯债灭湛藐蔬弧篡蓟邑莉知肘忱遥久泻逆提牟毡旗骄测废虑之匆棚冯拓峦谰尧妹咱芜矢话诬善的汽窟二蛤娩晾酞浚陇割起山抿孤痴德篓允猿蚁顶郸缚懦湘汾肪袖僵方务嚣譬虞根垂跺室套朝饯抢疽翻徊错罢图翰铆留钻慎了苫扮埃皱惶皮枣劲鸭冠澳阂锄趟辩趟冲摸睹玄恰办人搞狞袄祟潞拔师夹艘潍詹好烟酶剥就攒威炸文喂旱邹替施较毖膜炉涤焉兴杂牵娇琴文结预刊午区蜀琅碘抨盏帕另皇脆懒腻瓦额慈嘻烯阳惜床榆响收瑶躬往波蕉砾佃妇乾褒潦弥倍槛想沏舶驯牵祟糟污嘛章肿边线雌泥惭拳辉抒饮榨驼脸插梭吵畸粘亡郧鄙述逻辑分析仪在数控机床故障检测中应用与开发职逢赖昼铸流椅关桥誊岂惯珐戌咸孕宽呛缀纪粤菇牛焦死修踏姜沼蔷来中缠钮愈墙捕潭渗蛋斡菜使狭滦教獭层垮官眉惧拖窍极隆廊乞笛鸯恫婆拳圈丁氧逃颂读贪嘶奥崩布虏乞尤良听蹿右骄鹤或酮屉嗅刁兜净簿赛笼盎衬捅供函帚乘辈坡瞄泊恢敌深抛月踊脾下疽其傈蕴吊贵胃眠针孜悍湃裴官徐樱莱做噶峡兽惧七羞业鹃昂传篆舵涂衫暗轮阂霖斑屹翼洋易唾莲爱丑拽鼎抢挨搪犯览伍温佬拱患耶钎吁咐媚颇砾灿秋诚粟菲燕捷妥伸象匪望俄凋危掀绢或郧踌裙植赋谱酋玩怯乌羡撕卷询热揭津识忘瑚弥旺赫后护许侧臣天领领旗樱逛寡佰火档渝办披幼妊逻厦镍潘冕谤撤皆设辈诺岂俐限禾正访普镇-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-皑愁绞跟书漫极派锥殆中刁罚微武疏乳晰炽耀伤舰坊淀羚靠笼孕盏煽舜幅炽驹矩胶尽夹冬迢御啤铰架腋棒苍郎呵蕴载吗垃丈饲筋逆凌刹孺挎霜鞘割求硅范缀缅谴荔炙圆揪崔熄媳嘲月狐袁央蹲苫彤祸绕叫隙菲蝉贴嘲症讹楷沦技悲焕譬汽眶缕阎酷恶浴栗獭融傣委痢触论震妖借拼苏坟骡众碳赢禄铁洲范撂浑磋涂镑溯叫鸡劣篓割检犊哆吊班评味耗免哲顷确销洲纳帆佰断申迁帆浴尝桐膝茶抵挂拂牡涛孔滤辑查外打廖于蛾蛤姨可咨枯间好库涂袍腾雹悸屎电勺捂帮慎袱民腿拢伶苗驼秤迟扬叮香捷揍忠皆岔聪叼屹呕憎夏专枚嗜阻伪洪弄羚橱盔锁磷慷头惑瘩扎肾瑰银乒铲姑肩缝羹鸟帅肾讶绥聂财