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隨著現(xiàn)代雷達技術的不斷發(fā)展,電子偵察設備面臨電磁環(huán)境日益復雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設計與開發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數(shù)字下變頻結構的硬件實現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現(xiàn)方法加以驗證和比較.
上傳時間： 2013-04-24
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傳感器是測控系統(tǒng)的重要組成部分，但有些傳感器，如增量式或絕對式旋轉編碼器，因無配套的二次儀表，給使用帶來不便。有些傳感器雖然可以買到配套的儀表，但價格昂貴，功能單一且功能無法擴展。為此，本課題以設計一種通用性強，功能擴展方便的測量儀表為目的，將計算機技術與嵌入式微處理器技術用于測量儀表當中，設計一種基于ARM的嵌入式智能儀表。課題主要研究工作包括： 1.在分析比較各種二次儀表功能的基礎上，提出了基于ARM的嵌入式智能儀表設計方案。搭建了儀表的硬件平臺。 2.軟件設計實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)在ARM7微控制器上的移植。在此基礎上，對嵌入式系統(tǒng)進行了一定的擴展，編寫了LCD驅動程序，調用了串口通信，A/D轉換等模塊的API函數(shù)，建立了多任務環(huán)境，使儀表兼具PWM脈寬調制功能、數(shù)據(jù)采集、顯示和傳輸功能。 3.通過增量式、絕對式旋轉編碼器實驗、轉矩轉速傳感器實驗、輸出模擬信號的角度傳感器實驗和PWM輸出實驗驗證儀表的功能。 RTOS平臺的構建，降低了軟件設計的復雜度，提高了系統(tǒng)的實時性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。經過實驗驗證，該儀表能夠準確測定頻率信號、模擬信號及數(shù)字信號。
上傳時間： 2013-04-24
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頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域，目前，常用的頻率合成技術有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點而成為現(xiàn)代頻率合成技術中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術和EDA技術的深入研究，DDS技術得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號通過D/A轉換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉換產生已經用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括以下三個部分：相位累加器可以時鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉換電路一般由ROM實現(xiàn)；D/A轉換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉換成模擬信號。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實現(xiàn)一個DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結構是以FPGA為核心實現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實現(xiàn)DDS技術的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎知識如結構特點、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結構、優(yōu)化方法等。重點介紹DDS技術在FPGA中的實現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設計的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價比，電路結構簡單等特點；接著對輸出信號頻譜進行了分析，特別是對信號的相位截斷誤差和幅度量化誤差進行了詳細的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實物照片和測試結果，并對此作了一定的分析。
上傳時間： 2013-04-24
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在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上，應用嵌入式系統(tǒng)設計和圖像處理技術，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用，通過系統(tǒng)仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實時處理能力，能夠準確并穩(wěn)定地檢測出運動目標的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術，針對傳統(tǒng)基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實時性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計方案。 2．應用模塊化的硬件設計方法，構建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為以后系統(tǒng)功能的擴展奠定了良好的基礎。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點的基礎上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實現(xiàn)結構圖，應用VHDL硬件描述語言編程、實現(xiàn)，仿真結果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運算速度，增強了檢測系統(tǒng)的實時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統(tǒng)處理技術，在FPGA系統(tǒng)上研究設計了這些算法的硬件實現(xiàn)結構，用VHDL語言實現(xiàn)，并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟，針對現(xiàn)有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結果的分析與調試。系統(tǒng)測試的結果表明，運動目標的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術，針對FPGA技術的特點對某些算法提出了改進，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實現(xiàn)，仿真結果達到預期目標。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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由于旋轉變壓器的高精度高可靠性等特點，廣泛的應用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達、通訊等領域。旋轉變壓器輸出模擬量交流信號，經過數(shù)字處理轉換為數(shù)字角度信號才能進入計算機或其他控制系統(tǒng)，而這種數(shù)字處理比較復雜，采用專用的旋轉變壓器解碼芯片想達到理想的精度通常需要較高的成本，限制了它在其他領域的應用。傳統(tǒng)的角測量系統(tǒng)面臨的問題有：體積、重量、功耗偏大，調試、誤差補償試驗復雜，費用較高。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應用和發(fā)展，也使電子設計的規(guī)模和集成度不斷提高。同時也帶來了電子系統(tǒng)設計方法和設計思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實現(xiàn)旋轉變壓器的硬件解碼算法，設計基于FPGA的旋轉變壓器解碼系統(tǒng)。 在本文所設計的系統(tǒng)中，通過FPGA芯片產生旋轉變壓器的激勵信號，再控制A/D轉換器對旋轉變壓器的模擬信號的數(shù)據(jù)進行采樣和轉換，并對轉換完的數(shù)據(jù)進行濾波處理，使用基于CORDIC算法流水線結構設計的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉角θ，最后通過串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。 實驗結果表明，本文所設計的旋轉變壓器解碼器的硬件組成和軟件實現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號轉換和數(shù)據(jù)運算。
上傳時間： 2013-05-23
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隨著科學技術的發(fā)展，指紋識別技術被廣泛應用到各種不同的領域。對于一般的指紋識別系統(tǒng)，其設計要求具有很高的實時性和易用性，因此識別算法應該具有較低的復雜度，較快的運算速度，從而滿足實時性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識別算法采用不同的實現(xiàn)平臺，使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實時性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera．公司開發(fā)的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內部，與用戶自定義邏輯組建成一個基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應用情況的基礎上，以網絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、指紋識別技術和嵌入式系統(tǒng)技術為理論基礎，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構方案。對指紋識別技術中各個環(huán)節(jié)的算法和原理進行了深入研究，合理的改進了部分指紋識別算法；同時為了提高系統(tǒng)的實時性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、特征提取和特征匹配算法原理進行闡述，同時改進了指紋圖像的細化算法，提高了算法的性能，并設計了一套實用的指紋特征數(shù)據(jù)結構； 2、針對指紋圖像預處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向濾波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實現(xiàn)。實驗結果表明，在保證系統(tǒng)誤識率較低、可靠性高的基礎上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識別方法，提出采用多枚指紋唯一標識身份，大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率； 4、改進了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準點的方法，同時結合可變界限盒思想進行指紋特征匹配。 5、結合COM+技術、數(shù)據(jù)庫技術和網絡技術，開發(fā)了后臺指紋特征匹配服務系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實時信息交換。 實驗結果表明，本文所提出的系統(tǒng)構架方案有效可行，基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、擴展性等方面具有獨特的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標簽： FPGA 嵌入式 指紋識別 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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視頻圖像處理的應用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關的硬件技術不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關電路組成。最近幾年，隨著電子設計自動化(Electronic Design Automation)技術的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設計中，數(shù)據(jù)量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術的視頻圖像處理系統(tǒng)進行了研究。 本文介紹了Xilinx公司FPGA的結構和功能特點，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內系統(tǒng)設計流程。根據(jù)視頻信號的相關知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。 本文最后對系統(tǒng)進行了調試。經過實驗驗證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應用。
標簽： 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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圖像處理技術應用越來越廣泛，特別是工業(yè)檢測領域。然而，圖像處理技術應用的基礎是圖像的獲取，為了更加靈活地設計各種應用產品，本課題研究基于FPGA的面陣 CCD驅動傳輸電路設計，利用該電路能夠獲取高質量、高分辨率的圖像，為后續(xù)的圖像處理技術應用打下基礎。本文首先介紹了研究意義、CCD圖像傳感器的發(fā)展以及FPGA的產生與發(fā)展，接著提出了面陣CCD成像系統(tǒng)總體設計方案，然后針對關鍵電路的設計進行詳盡的分析和說明，這些電路包括時序發(fā)生電路、存儲器控制電路、USB接口電路以及電源調理電路。其中時序發(fā)生電路主要用于產生CCD正常工作所需的各種時序信號以及A/D變換芯片AD9824 所需的工作時序，這些時序都是由FPGA產生的，文中給出了FPGA邏輯設計的基本過程以及仿真波形。本系統(tǒng)采用SDRAM緩存圖像信號，為了完成SDRAM的寫入、讀出以及定時刷新，利用FPGA生成存儲器控制電路。系統(tǒng)采用USB接口與計算機通信，因此FPGA 中設計了相應邏輯電路與CY7C68013A USB接口芯片實現(xiàn)信號握手及數(shù)據(jù)通信，進而與 PC機通信。為了保證各個芯片正常工作，設計電源調理電路實現(xiàn)將輸入5V電源轉換成多種電壓向各個芯片供電。經過初步調試，并根據(jù)仿真結果判斷驅動傳輸電路基本達到設計要求。關鍵詞：FPGA，CCD，A/D變換，SDRAM，USB，驅動時序
上傳時間： 2013-04-24
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電路如果存在不穩(wěn)定性因素，就有可能出現(xiàn)振蕩。本文對比分析了傳統(tǒng)LDO和無片電容LDO的零極點，運用電流緩沖器頻率補償設計了一款無片外電容LDO，電流緩沖器頻率補償不僅可減小片上補償電容而且可以增加帶寬。對理論分析結果在Cadence平臺基上于CSMC0.5um工藝對電路進行了仿真驗證。本文無片外電容LDO的片上補償電容僅為3 pF，減小了制造成本。它的電源電壓為3.5~6 V，輸出電壓為3.5 V。當在輸入電源電壓6 V時輸出電流從100 μA到100 mA變化時，最小相位裕度為830，最小帶寬為4.58 MHz
標簽： LDO 無片外電容 穩(wěn)定性分析
上傳時間： 2014-12-24
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為解決直流逆變交流的問題，有效地利用能源，讓電源輸出最大功率，設計了高性能的基于IR2101最大功率跟蹤逆變器，并以SPMC75F2413A單片機作為主控制器。高電壓、高速功率的MOSFET或IGBT驅動器IR2101采用高度集成的電平轉換技術，同時上管采用外部自舉電容上電，能夠穩(wěn)定高效地驅動MOS管。該逆變器可以實現(xiàn)DC/AC的轉換，最大功率點的跟蹤等功能。實際測試結果表明，該逆變器系統(tǒng)具有跟蹤能力強，穩(wěn)定性高，反應靈敏等特點，該逆變器不僅可應用于普通的電源逆變系統(tǒng)，而且可應用于光伏并網發(fā)電的逆變系統(tǒng)，具有廣泛的市場前景。 Abstract: To solve the problem of DC-AC inverter， and to utilize solar energy more efficiently， the design of maximum power point tracking inverter based on IR2101 was achieved with a high-performance， which can make the system output power maximum. SPMC75F2413A was adopted as main controller. IR2101 is a high voltage， high speed power MOSFET and IGBT driver. It adopted highly integrated voltage level transforming technology， and an external bootstrap capacitor was used， which could drive MOS tube efficiently and stably. Many functions are achieved in the system， such as DC/AC conversion， maximun power point tracking， etc. The actual test result shows that the inverter system has characteristics of strong tracking ability， high stability and reacting quickly. The design can not only be used in ordinary power inverter system， but also be used in photovoltaic power inverter system. The design has certain marketing prospects
上傳時間： 2013-11-17
上傳用戶：lliuhhui
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