感應(yīng)加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,逆變控制電路是直接影響感應(yīng)加熱電源能否安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。目前的感應(yīng)加熱裝置很多采用模擬電路控制,而模擬控制電路觸點多,焊點多,系統(tǒng)可靠性低,對一些元件的工藝性要求高,電路中控制參數(shù)不容易進(jìn)行修改,靈活性較差。近年來隨著微處理機(jī)的發(fā)展,數(shù)字式控制精確,軟件設(shè)計靈活,因而整個控制系統(tǒng)容易實現(xiàn),在感應(yīng)加熱領(lǐng)域中運(yùn)用數(shù)字式控制已是一個發(fā)展方向。 本文在模擬逆變控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,在可編程邏輯器件(FPGA)上進(jìn)行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先,本文針對感應(yīng)加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在參閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理,設(shè)計了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉(zhuǎn)自激掃頻啟動模塊等逆變控制功能模塊,并對各個模塊進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)學(xué)分析和功能仿真,結(jié)果證明可以達(dá)到預(yù)定的功能指標(biāo)和設(shè)計要求。 然后,分析了感應(yīng)加熱電源的整體工作流程,針對模擬控制電路中控制參數(shù)不易進(jìn)行修改、靈活性較差等問題,設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示等功能模塊,有利于系統(tǒng)的調(diào)試,參數(shù)修改等實際操作。 最后,以模擬逆變控制策略為基礎(chǔ),分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)數(shù)字控制器的設(shè)計,完成對整個逆變控制系統(tǒng)的整體控制操作。通過自上而下的總體設(shè)計,將各個部分組合起來,構(gòu)成一個SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進(jìn)行了各部分和整體的仿真驗證,結(jié)果證明該設(shè)計可以完成逆變控制的各項需求和預(yù)定的人機(jī)交互操作。
標(biāo)簽: FPGA 感應(yīng)加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-09
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本文分析了當(dāng)代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray,F(xiàn)PGA)技術(shù)的發(fā)展及原理,串口通信的原理及實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)思路,對探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細(xì)的研究,尤其是在用FPGA來完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開發(fā)和設(shè)計,整個接口控制模塊采用VHDL語言編寫,并同時將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當(dāng)中,并在Quartus Ⅱ6.0的開發(fā)平臺上通過了軟件仿真,時序仿真結(jié)果達(dá)到了系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽: 高精度 地震勘探 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間: 2013-05-21
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隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA,F(xiàn)ield Programmable Gate Array)的出現(xiàn),由于其具有集成度高、體積小,可在線編程、開發(fā)周期短等優(yōu)點,因此FPGA被越來越多的應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中。 論文首先簡要介紹了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題、以及發(fā)展的趨勢。本數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)采用了ALTERA公司的FPGA芯片,整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、異步FIFO模塊、FFT處理模塊、DMA控制模塊、總線接口模塊構(gòu)成。模擬信號送入后,經(jīng)AD芯片ADl672轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,送入異步FIFO中緩沖,然后進(jìn)行FFT處理。處理結(jié)果向PC104總線進(jìn)行DMA傳輸。整個系統(tǒng)做成擴(kuò)展卡的形式,直接插入PC104插槽內(nèi)。 在軟件方面,從系統(tǒng)功能實現(xiàn)的角度對軟件總體設(shè)計進(jìn)行規(guī)劃,采用模塊化的軟件設(shè)計方法使系統(tǒng)的各部分軟硬件更易于設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)整,文中對系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述。經(jīng)過系統(tǒng)分析、芯片選擇、軟硬件設(shè)計與編程調(diào)試,實現(xiàn)整個系統(tǒng)。達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)據(jù)處理 傳輸 系統(tǒng)研究
上傳時間: 2013-07-15
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數(shù)字信號處理是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。常用的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實現(xiàn)能力強(qiáng)、速度快、設(shè)計靈活性好等眾多優(yōu)點,尤其在并行信號處理能力方面比DSP更具優(yōu)勢。在信號處理領(lǐng)域,經(jīng)常需要對多路信號進(jìn)行采集和實時處理,為解決這一問題,本文設(shè)計了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 本文首先介紹數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成和數(shù)字信號處理的優(yōu)點,然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實現(xiàn)方案的比較選擇,進(jìn)行總體方案的設(shè)計。在硬件方面,特別討論了信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設(shè)計方案和硬件電路實現(xiàn)方法。信號處理單元的設(shè)計以Xilinx ISE為軟件平臺,采用VHDL和IP核的方法,設(shè)計了時鐘產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)滑動模塊、FFT運(yùn)算模塊、求模運(yùn)算模塊、信號控制模塊,完成信號處理單元的設(shè)計,并采用ModelSim仿真工具進(jìn)行相關(guān)的時序仿真。最后利用MATLAB對設(shè)計進(jìn)行驗證,達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。
標(biāo)簽: 同步數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-07
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,實時圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實時圖像數(shù)據(jù)的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用系統(tǒng)的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點。 本文詳細(xì)介紹了一種實時監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計方案,實現(xiàn)了具有前端視頻采集系統(tǒng)、圖像預(yù)處理功能系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器,由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、視頻解碼模塊、I
上傳時間: 2013-06-20
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圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前,數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航體、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來講有三種方式:專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關(guān)電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中,低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大,要求處理速度快,但運(yùn)算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種系統(tǒng),基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)非常合適用于圖像的預(yù)處理。 本文設(shè)計了一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)。它的主要功能有:對攝像頭送來的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并把它數(shù)字化;實現(xiàn)中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強(qiáng)算法;將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。 圖像處理系統(tǒng)由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統(tǒng)的核心器件,不僅要模擬出12C總線協(xié)議,完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化;還要對視頻流同步信號提取,實現(xiàn)圖像采集控制,并將圖像信號存儲在SRAM中;圖像增強(qiáng)算法也是在FPGA中實現(xiàn)。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉(zhuǎn)化數(shù)字視頻;視頻編碼芯片SAA7121完成數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化。
標(biāo)簽: FPGA 圖像處理系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-19
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本文對基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下: (1)在系統(tǒng)發(fā)送端將數(shù)據(jù)采集等邏輯控制和圖像壓縮集成在一片F(xiàn)PGA上,此方案減小了系統(tǒng)體積,提高了系統(tǒng)的集成度。 (2)系統(tǒng)圖像壓縮部分基于FPGA的二維小波變換的設(shè)計與實現(xiàn),選用5/3整數(shù)提升小波,提升過程采用折疊結(jié)構(gòu)可以節(jié)省系統(tǒng)的資源。采用FPGA實現(xiàn)小波變換與使用DSP處理器的“DSP+ASIC”方案相比,具有速度快,數(shù)據(jù)寬度可任意設(shè)置的特點,并且VHDL語言具有可移植性的特點,具有更強(qiáng)的通用性。 (3)數(shù)據(jù)采集時采用乒乓操作存儲輪流向兩片外部存儲器存、取采集的圖像數(shù)據(jù),能夠保證圖像整幀采集和穩(wěn)定連續(xù)的數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)傳輸,節(jié)約緩存空間,提高了速度,優(yōu)于單存儲器的方法。
標(biāo)簽: FPGA 遠(yuǎn)程視頻 傳輸系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-01
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視頻序列中運(yùn)動目標(biāo)的檢測是計算機(jī)視覺和圖像編碼研究領(lǐng)域的一個重要課題,在機(jī)器人導(dǎo)航、智能監(jiān)視系統(tǒng)、交通監(jiān)測、醫(yī)學(xué)圖像處理以及視頻圖像壓縮和傳輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。FPGA作為當(dāng)今主流的大規(guī)模可編程專用集成電路,可以滿足高速圖像處理的需要。使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性,從本質(zhì)上改善圖像處理的速度,使對大數(shù)據(jù)量的圖像處理達(dá)到實時性。本文提出基于FPGA的運(yùn)動目標(biāo)檢測系統(tǒng),對以后算法的改進(jìn),輸入輸出圖像大小的變化,圖像采集和顯示設(shè)備更換等都具有靈活性。 本文對目前運(yùn)動目標(biāo)檢測的主要算法研究分析,根據(jù)背景減法的適用環(huán)境和特點提出改進(jìn)的W4運(yùn)動檢測算法。該算法具備背景減法的優(yōu)點,并且克服了W4運(yùn)動檢測算法在環(huán)境變化較快或環(huán)境變化較頻繁條件下對運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測的局限性。 本文首先在MATLAB中對改進(jìn)的W4運(yùn)動檢測算法進(jìn)行仿真,然后將算法移植到FPGA中實現(xiàn)。設(shè)計圖像采集、圖像檢測和VGA顯示等模塊,完善運(yùn)動目標(biāo)檢測系統(tǒng)。根據(jù)算法和運(yùn)動目標(biāo)檢測系統(tǒng)的特點提出一種基于改進(jìn)的W4算法的快速檢測方法,該方法以塊為單位進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測,可以有效地提高圖像處理的速度,使系統(tǒng)滿足實時性要求。
標(biāo)簽: FPGA 運(yùn)動目標(biāo) 檢測系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-20
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隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻圖像處理技術(shù)近年來得到極大的重視和長足的發(fā)展,其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時,處理速度慢,執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號的處理過程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖;其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113,完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計,主要分三步完成:1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式,完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化:2)通過分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn),來識別奇偶場信號、場消隱信號和有效行數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束信號三種控制信號,并根據(jù)控制信號,用Verilog硬件描述語言編程實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集;3)分析SRAM的讀寫控制時序,采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲。然后編寫軟件測試文件,在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測試與運(yùn)行,并分析仿真結(jié)果,驗證了數(shù)據(jù)采集和存儲的正確性;最后,對常用視頻圖像算法的MATLAB仿真,選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱捎霉ぞ進(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE,利用模塊構(gòu)建方式,搭建視頻算法平臺,實現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法,在Simulink中仿真并自動生成硬件描述語言和網(wǎng)表,對資源的消耗做簡要分析。 本論文的創(chuàng)新點是采用新的開發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實現(xiàn)視頻圖像算法。這種開發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計周期短、驗證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢。
標(biāo)簽: FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-28
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視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點之一,它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中,經(jīng)常需要對多路視頻信號進(jìn)行實時監(jiān)控,如果每一路視頻信號都占用一個監(jiān)視器屏幕,則會大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監(jiān)視器顯示,是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此,本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計與實現(xiàn)。 本文對視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析,完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計;系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器,設(shè)計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路,該電路在FPGA中,將數(shù)字電路集成在一起,電路結(jié)構(gòu)簡潔,具有較好的穩(wěn)定性和靈活性;在硬件電路平臺基礎(chǔ)上,以四路視頻圖像分割為例,完成了I2C總線接口模塊,異步FIFO模塊,有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊,圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計,首先,由攝像頭采集四路模擬視頻信號,經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后,根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取,并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲到圖像存儲器。最后,按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式,將四路視頻圖像合成一路編碼輸出,實現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設(shè)計和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能,I2C總線對兩片視頻解碼器進(jìn)行動態(tài)配置等方法,實現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成,提高了系統(tǒng)集成度,并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計和進(jìn)一步擴(kuò)展功能,同時提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時間: 2013-04-24
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