激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢(shì)，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運(yùn)動(dòng)控制卡必須插在計(jì)算機(jī)的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機(jī)為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運(yùn)行可靠，但由于其運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運(yùn)動(dòng)控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力與運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、使用方便的特點(diǎn)。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對(duì)USB總線技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計(jì)，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲(chǔ)器電路，I/O接口電路等。接著對(duì)USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實(shí)現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號(hào)，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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根據(jù)交通部公布的數(shù)據(jù)，交通事故呈逐年上升趨勢(shì)，交通事故不僅給公民的財(cái)產(chǎn)造成了損失，而且給公民的人身安全也會(huì)造成威脅。因此如何更好地避免交通事故成為一個(gè)焦點(diǎn)課題，汽車安全系統(tǒng)更是成為汽車生產(chǎn)商和研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。 當(dāng)前汽車安全系統(tǒng)有兩大種類：一是被動(dòng)式安全系統(tǒng)。例如：安全帶，安全氣囊等。二是主動(dòng)式安全系統(tǒng)。主動(dòng)安全系統(tǒng)又分為主動(dòng)被動(dòng)式和主動(dòng)自動(dòng)式。前者有ABS等。后者有汽車自動(dòng)防撞系統(tǒng)和倒車?yán)走_(dá)等。 本文采用激光測(cè)距系統(tǒng)，開發(fā)一種汽車在高速公路上行駛的主動(dòng)式防撞系統(tǒng)，本文的重點(diǎn)是開發(fā)測(cè)距預(yù)警系統(tǒng)，采用專門的激光測(cè)距芯片和接收芯片，并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作為主控芯片，對(duì)前車進(jìn)行有效的監(jiān)控，根據(jù)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提出建議和報(bào)警，提醒駕駛員減速或者采取制動(dòng)措施，從而達(dá)到預(yù)防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下幾個(gè)方面： 1) 在比較分析激光、雷達(dá)和毫米波等測(cè)距方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)市場(chǎng)需求及潛在用戶分析，確定采用激光脈沖測(cè)距方式。針對(duì)激光脈沖測(cè)距存在的技術(shù)難題，提出以FPGA作為系統(tǒng)核心控制模塊的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 2) 根據(jù)對(duì)車載動(dòng)態(tài)測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量精度、測(cè)量頻率和測(cè)量范圍的基本要求，結(jié)合脈沖激光測(cè)距的特點(diǎn)，提出采用多頭脈沖激光測(cè)距和多周期脈沖測(cè)量的技術(shù)方案。該方案可有效提高系統(tǒng)測(cè)距精度和測(cè)量范圍，降低系統(tǒng)成本。 3) 基于上述方案，完成了基于FPGA的多頭脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)的各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)、功能仿真、綜合優(yōu)化及板級(jí)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，各主要功能模塊基本達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，為測(cè)距系統(tǒng)的后期開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 4) 完成了激光測(cè)距傳感器外圍光電轉(zhuǎn)換電路、電源轉(zhuǎn)換電路及通訊接口的設(shè)計(jì)、制作、安裝及實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。 5) 最后對(duì)論文研究工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了系統(tǒng)的不足之處和進(jìn)一步研究工作的方向。
標(biāo)簽： FPGA 激光測(cè)距系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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激光電源電路經(jīng)典書籍，詳細(xì)描述了燈泵激光器電源
標(biāo)簽： 激光電源 電路
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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相位激光測(cè)距是一種高精度的距離測(cè)量技術(shù)，隨著電子器件和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種測(cè)距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測(cè)距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生、信息控制與處理三個(gè)模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測(cè)距所難以克服的弱點(diǎn)。 文中闡述了激光測(cè)距和調(diào)制信號(hào)源的基本原理，分析了影響測(cè)距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號(hào)輸出，說明了引起DDS輸出信號(hào)雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位提取的基本原理及設(shè)計(jì)方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測(cè)相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測(cè)距機(jī)的整體設(shè)計(jì)，并就各部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。介紹了激光測(cè)距系統(tǒng)的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺(tái)的部分硬件電路的設(shè)計(jì)，并對(duì)其中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，總結(jié)提出了對(duì)系統(tǒng)今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測(cè)距機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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本文簡(jiǎn)單介紹了脈沖式激光測(cè)距原理、相位式激光測(cè)距的原理及相位測(cè)量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇了合適測(cè)相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，計(jì)算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對(duì)偶然誤差、信號(hào)變化幅度大小、零點(diǎn)漂移和電路的相位延遲等原因引起的測(cè)量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測(cè)相精度和穩(wěn)定性。 根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，著重對(duì)混頻電路、整形電路和自動(dòng)數(shù)字檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論，其中自動(dòng)數(shù)字檢相電路采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA實(shí)現(xiàn)?！ ∥闹惺鰯⒘死肍PGA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實(shí)現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用QuartusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用QuartusⅡ軟件進(jìn)行數(shù)字檢相測(cè)量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)在沒有零角度位置標(biāo)志信號(hào)和沒有允許計(jì)數(shù)標(biāo)志信號(hào)條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度進(jìn)行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進(jìn)的措施和思路。
標(biāo)簽： FPGA 相位 激光測(cè)距 信號(hào)處理技術(shù)
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激光測(cè)距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量、航空與大地的測(cè)量、國(guó)防及通信等諸多領(lǐng)域。本文從已獲得廣泛應(yīng)用的脈沖激光測(cè)距技術(shù)入手，重點(diǎn)分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測(cè)量激光脈沖飛行時(shí)間(周期)的高精度高速計(jì)數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進(jìn)口高速計(jì)數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測(cè)距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級(jí)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等諸多方面受到制約，同時(shí)在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來實(shí)現(xiàn)脈沖激光測(cè)距中的高精度高速計(jì)數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。 論文通過對(duì)雙自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，對(duì)其中的信號(hào)處理單元采用了FPGA+單片機(jī)的設(shè)計(jì)形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測(cè)量模塊，在整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)中是信號(hào)處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時(shí)鐘頻率，設(shè)計(jì)了專用于BSTPLR的高速高精度計(jì)數(shù)芯片，負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生電路中的時(shí)刻鑒別電路輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(jī)(AT89C51)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預(yù)置門控信號(hào)的寬度以均衡測(cè)量的精度和速度，測(cè)量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)基本滿足設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖 激光測(cè)距 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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本文簡(jiǎn)單介紹了脈沖式激光測(cè)距原理、相位式激光測(cè)距的原理及相位測(cè)量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇了合適測(cè)相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，計(jì)算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對(duì)偶然誤差、信號(hào)變化幅度大小、零點(diǎn)漂移和電路的相位延遲等原因引起的測(cè)量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測(cè)相精度和穩(wěn)定性?！ 「鶕?jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，著重對(duì)混頻電路、整形電路和自動(dòng)數(shù)字檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論，其中自動(dòng)數(shù)字檢相電路采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA實(shí)現(xiàn)?！ ∥闹惺鰯⒘死肍PGA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實(shí)現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用QuartusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用QuartusⅡ軟件進(jìn)行數(shù)字檢相測(cè)量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)在沒有零角度位置標(biāo)志信號(hào)和沒有允許計(jì)數(shù)標(biāo)志信號(hào)條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度進(jìn)行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進(jìn)的措施和思路。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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大氣激光通信是指以激光光波作為載體，大氣作為傳輸介質(zhì)的光通信系統(tǒng)。在空間大氣激光通信中，由于大氣的散射、吸收，大氣湍流等作用，在激光接收端就會(huì)出現(xiàn)光斑抖動(dòng)、相位起伏等現(xiàn)象，因此研究一種適合在高速率、弱信號(hào)條件下處理技術(shù)，保證激光信號(hào)的誤碼率是有著十分重要的意義。 本文研究了一種基于嵌入式微處理器系統(tǒng)的大氣激光信號(hào)處理方法。文章從空間激光發(fā)展現(xiàn)狀及信道環(huán)境出發(fā)，提出了一種采用ARM微處理控制器并在控制器上移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，運(yùn)用浮動(dòng)閾值算法來減小大氣信道對(duì)激光探測(cè)的影響的方法。在測(cè)試中，取得了比較好的實(shí)驗(yàn)效果。
標(biāo)簽： ARM 大氣 信號(hào)處理 激光
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激光測(cè)距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國(guó)休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測(cè)距機(jī)之后，激光測(cè)距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國(guó)激光測(cè)距水平，研制更高性能激光測(cè)距機(jī)依然是我國(guó)國(guó)防科技研究中的重要課題之一。其中，測(cè)距精度是激光測(cè)距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測(cè)距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測(cè)激光回波信號(hào)將直接影響測(cè)距精度。 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測(cè)子系統(tǒng)、回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測(cè)距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測(cè)精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測(cè)的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測(cè)系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測(cè)子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡(jiǎn)單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測(cè)的精度較低，這種回波檢測(cè)方法也只能應(yīng)用在測(cè)距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測(cè)距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測(cè)系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測(cè)精度及整機(jī)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測(cè)方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 激光 回波 中的應(yīng)用
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