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摘要转矩流变仪是一种流变测量仪具有多功能、积木式的特点，是研究聚合物材料的流动、塑化、剪切稳定性的理想设备，在科研和生产领域有广泛的应用。通过记录物料在混合过程中对转子或螺杆产生的反扭矩以及温度随时间的变化，可研究物料在加工过程中的分散性能、流动行为及结构变化(交联、热稳定性等)，同时也可作为生产质量控制的有效手段。35662
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本文详尽阐述了测控系统的设计思想，以及整个系统的硬件实现和软件设计。该系统结构简单、硬件性能稳定、软件功能强大。所设计的转矩流变仪测控系统，是以FPGA为核心的转矩测量系统，另外，系统还设置了转矩的上限转矩值及下线转矩值，为了提高转矩的测量精度，采用了脉冲测量法。软件部分主要包括上位机软件和下层设备内部软件两大部分。上位机软件界面友好、使用方便、功能完善，包含用户接口模块、下层设备相应软件模块和。经实验验证，所设计的转矩流变仪具有很好的性能，完全能够达到所要求的各项指标。
毕业论文关键词：转矩流变仪；FPGA；QuartusII
目 录
1 概述…1
1.1 课题研究的目的和意义…2
1.2 转矩流变仪的发展现状概述…2
1.3 几种新型温度控制算法概述…3
1.4 课题设计要求及本文主要完成的工作5
2 控制系统硬件设计…6
2.1 主控制器的选择7
2.1.1 2.1.1单片机与FPGA的优劣势对比…8
2.1.2 FPGA方案CPU选型…10
2.1.3 FPGA方案介绍…11
2.2 GPIO端口介绍…14
2.2.1 GPIO端口的优点15
2.2.2 GPIO端口的配置种类…15
2.2.3 GPIO端口寄存器分类…16
2.3 LCD1602显示屏介绍17
2.4 SDRAM内存介绍18
3 控制系统软件设计19
3.1 系统软件设计环境…20
3.2 Quartus II软件介绍…21
3.2.1 SOPC Builder程序介绍21
3.2.2 NIOS II软核23
3.3 Verilog语言24
4 系统主程序设计25
5 系统调试与结论26
第一章概述
聚合物特殊的化学、物理性能使其具有大量的各种实际应用，比如橡塑材料的加工。橡塑材料在加工成型的过程中，几乎都要涉及其流动性。例如，在挤出、注模、吹模、压延等工艺中，材料的流动行为都是十分重要的。材料的流动性不但影响加工行为，还会影响最终产品的质量。例如，分子取向对模塑产品、薄模和纤文的力学性能都有很大的影响。而分子取向的类型和程度主要是由加工过程中流动场特点和材料的流动行为所决定的。因此，掌握聚合物熔体的流变性具有重要的理论及实践意义。有两个与聚合物加工有重要关系的基本的流变性能，它们是材料的粘性和弹性…。除许多其他因素外，这些流变性能还取决于聚合物的分子结构、分子量和分子量分布，亦决定于加工条件，如熔体的温度、压力和流速等。因此，较好地理解流变性能和分子特性之间以及流变性能和加工条件之『日J的相互关系，对聚合物材料的可加工性作出评定标准是很重要的。例如，它可以帮助人们确定使产品尽量达到所希望的一些特定的力学性能的聚合物共混体配方，它亦可帮助人们选择合适的加工设备。为了在生产前确定合适的工艺条件以节省原料、提高效率，就需要在生产前用试验的方法来测量聚合物的可加工性以确定合适的工艺条件，而且还要求试验结果是与实际生产相关联的；另外，在解决工程实际的运算中，例如，在计算挤出机产量，研究聚合物的性能和机头设计计算等需要用到聚合物的表观粘度，由于在理论上用公式计算不同情况下的表观粘度较为困难，因此，一般采用实验的方法测试。测定聚合物剪切粘度、流动性的仪器主要有以下几种：混炼机型(如布拉本德塑性计(Brabender Plastograph或称转矩流变仪)和毛细管挤出型(如英斯特朗(Instron毛细管流变仪、孟山都(Monsamo)橡胶加工能测定仪、熔融指数测定仪等)。其中转矩流变仪是应用较普遍的实验设备。
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