隨著現代工業的高速發展,電力系統的非線性負荷日益增多,嚴重地污染了電網的環境,威脅著電網中的各種電氣設備的安全經濟運行,不論從保證電力系統和供電系統的安全經濟運行或是從保證設備和人身的安全來看,對諧波污染造成的危害影響加以經常監測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件,也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內外已有各種諧波檢測的研究,形成了多種諧波檢測方法,基于快速傅立葉變化的FFT是當前諧波檢測中應用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經過技術補償后的FFT算法,在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產品),其實時性不強,影響了檢測性能。隨著微電子技術和數字信號處理技術的發展,基于FPGA的數字信號處理具有高速、開發簡便、易于形成ASIC等優勢而得到了廣泛的應用。論文在分析諧波測量方法的基礎上,提出了基于FPGA實現電網諧波測量系統。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心,實現了電網諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統硬件設計的基礎上,主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結構與實際系統輸出的譜結構,驗證了該實現方法的正確性。
上傳時間: 2013-06-30
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根據交通部公布的數據,交通事故呈逐年上升趨勢,交通事故不僅給公民的財產造成了損失,而且給公民的人身安全也會造成威脅。因此如何更好地避免交通事故成為一個焦點課題,汽車安全系統更是成為汽車生產商和研究機構的研究熱點。 當前汽車安全系統有兩大種類:一是被動式安全系統。例如:安全帶,安全氣囊等。二是主動式安全系統。主動安全系統又分為主動被動式和主動自動式。前者有ABS等。后者有汽車自動防撞系統和倒車雷達等。 本文采用激光測距系統,開發一種汽車在高速公路上行駛的主動式防撞系統,本文的重點是開發測距預警系統,采用專門的激光測距芯片和接收芯片,并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作為主控芯片,對前車進行有效的監控,根據檢測得到的數據,實時提出建議和報警,提醒駕駛員減速或者采取制動措施,從而達到預防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下幾個方面: 1) 在比較分析激光、雷達和毫米波等測距方法的基礎上,根據市場需求及潛在用戶分析,確定采用激光脈沖測距方式。針對激光脈沖測距存在的技術難題,提出以FPGA作為系統核心控制模塊的測距系統設計方案。 2) 根據對車載動態測距系統測量精度、測量頻率和測量范圍的基本要求,結合脈沖激光測距的特點,提出采用多頭脈沖激光測距和多周期脈沖測量的技術方案。該方案可有效提高系統測距精度和測量范圍,降低系統成本。 3) 基于上述方案,完成了基于FPGA的多頭脈沖激光測距系統的各功能模塊的詳細設計、功能仿真、綜合優化及板級測試實驗。實驗表明,各主要功能模塊基本達到預期設計要求,為測距系統的后期開發奠定了基礎。 4) 完成了激光測距傳感器外圍光電轉換電路、電源轉換電路及通訊接口的設計、制作、安裝及實驗室調試。 5) 最后對論文研究工作進行了總結,提出了系統的不足之處和進一步研究工作的方向。
上傳時間: 2013-05-27
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LED顯示屏作為一項高新科技產品正引起人們的高度重視,它以其動態范圍廣,亮度高,壽命長,工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者,現已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發布等各方面,且隨著全彩屏顯示技術的日益完善,LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統,提出了一個系統實現方案,整個系統分三部分組成:DVI解碼電路、發送系統以及接收系統。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數據,經過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數據和一些控制信號。發送系統用于將收到的數據流進行緩存,經處理后發送至以太網芯片進行以太網傳輸。接收系統接收以太網上傳來的視頻數據流,經過位分離操作后存入SRAM進行緩存,再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后,從多方面論述了該方案的可行性,仔細推導了LED顯示屏各技術參數之間的聯系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統功能,可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點,不僅可以滿足高速圖像數據處理對速度的要求,而且增加了設計的靈活性,不需修改電路硬件設計,縮短了設計周期,還可以進行在線升級。
上傳時間: 2013-06-22
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激光測距是一種非接觸式的測量技術,已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發、收信號以測量光脈沖往返時間,使得開發成本高、電路復雜,調試困難,精度以及可靠性相對較差,體積和重量也較大,且沒有與其他儀器相匹配的標準接口,上述缺陷阻礙了激光測距系統的普及應用。 本文針對激光測距信號處理系統設計了一套全數字集成方案,除激光發射、接收電路以外,將信號發生、信號采集、綜合控制、數據處理和數據傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉換和AD轉換電路和濾波處理等模塊,可以直接對信號進行數字信號處理。與分立的單元電路構成的激光測距信號處琿相比,可以大大降低激光測距系統的成本,縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口,可以直接與通信模塊連接,構成激光遙測實時監控系統,通過LED實時顯示測距結果。這樣使得激光測距系統只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可,提出了橋梁的位移監測技術方法,并設計出一種針對橋梁的位移監測的具有既便攜、有效又經濟實用的監測樣機。 本文基于xil inx公司提供的開發環境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發版來設計的,提出一種基于方波的利用DCM(數字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法;采用三把側尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz,對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米,對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數字信號處理系統。為了證明本系統的準確性,另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路,經過測試,證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監測是可行的,測量精度和測量結果也滿足設計方案要求。
上傳時間: 2013-06-12
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軟件無線電DDC(數字下變頻)系統作為前端ADC與后端通用DSP器件之間的橋梁,通過降低數據流的速率,把低速數據送給后端通用DSP器件進行處理,其性能的優劣將對整個軟件無線電系統的穩定性產生直接影響。采用專用DDC芯片完成數字下變頻,雖然具有抽取比大、性能穩定等優點,但價格昂貴,靈活性不強,不能充分體現軟件無線電的優勢。FPGA工藝發展迅速,處理能力大大增強,相對于ASIC、DSP來說具有吞吐量高、開發周期短、可實現在線重構等諸多優勢。正因為這些優點,使得FPGA在軟件無線電的研究和開發中起著越來越重要的作用。 本次設計的目標是在一塊FPGA芯片上實現單通道數字下變頻系統。現階段主要對軟件無線電數字下變頻器的FPGA實現方法進行了研究分析,重點完成了其主要模塊的設計和仿真以及初步的系統級驗證。 論文首先對軟件無線電數字下變頻的國內外現狀進行了分析,然后對FPGA實現數字下變頻設計的優勢作了闡述。在對軟件無線電理論基礎、數字信號處理的相關知識深入研究的基礎上重點研究軟件無線電數字下變頻技術。對數字下變頻的NCO、混頻、CIC、HB、FIR模塊的實現方法進行深入研究,在:MATLAB中設定整體系統方案、完成模塊劃分和接口定義,并對部分模塊建立數學模型并仿真、對模塊的性能進行優化。從數字下變頻的系統層次上考慮了各模塊彼此問的性能制約,從而選擇合理配置、優化系統結構以獲得模塊間的性能均衡和系統性能的最優化。最后通過使用編寫'Verilog程序和調用部分lP Core相結合的方法完成數字下變頻各個模塊的設計并完成仿真和調試。結果表明設計的思想和結構是正確的,在下一步工作中主要完成系統的板級調試。
上傳時間: 2013-04-24
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在視頻傳輸系統中,最大障礙是視頻數據的大數據量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸的JPEG圖像。本文根據JPEG基本壓縮模式,通過前端圖像采集芯片輸出標準的4:2:2格式的圖像流,在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮,獲得了良好效果,壓縮比達到10:1。中間的各個環節同MATLAB下同等壓縮相比,除了精度上有點差別外,基本一致。同專用芯片相比,比專用芯片靈活得多,FPGA內部全部是可編程,燒寫不同的程序便可實現不同的壓縮。同DSP相比,壓縮時間極大的提高,同周霖的“基于DSP技術的靜態圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進行比較(DCT變換消耗4224個指令,量化Z排序耗960指令,huffman編碼至少耗1400指令),假設令其采用6000系列DSP,指令周期為6ns,運算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊,采用高檔的DSP,消耗39tJs,而采用27M的FPGA只需6us,若采用FPGA內部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M,則只需要3us.本設計同傳統的壓縮實現方式相比,在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹了一種采用單片FPGA 芯片進行出租車計費器的設計方法,主要闡述如何使用新興的EDA 器件取代傳統的電子設計方法,利用FPGA 的可編程性,簡潔而又多變的設計方法,縮短了研發周期,同時使出租車計費器體積更小功能更強大。本設計不僅實現了出租車計費器所需的一些基本功能,同時考慮到出租車行業的一些特殊性,更注重了把一些新的思路加入到設計中。主要包括采用了FPGA 芯片,使用VHDL 語言進行編程,使其具有了更強的移植性,更加利于產品升級;利用LCD 液晶顯示取代了傳統的LED顯示,使其在顯示時更靈活多變,可以按需要改變顯示內容而不拘泥于硬件; 靈活的計價標準設定使得油價波動等成本因數和出租車價格聯動成為可能; 同時也增加了統計功能、密碼設定、超速警報、路橋費等新的功能使得本設計更加具有實用價值。
上傳時間: 2013-08-02
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本文應用EDA技術,基于FPGA器件設計與實現UART,并采用CRC校驗。主要工作如下: 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實現。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實現異步串行通信的接收、發送和接口控制功能,利用FPGA集成度比較高,具有在線可編程能力,在其完成各種功能的同時,完全可以將串行通信接口構建其中,可根據實際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握,功能比VHDL更強大的特點,可以在設計時不斷修改程序,來適用不同規模的應用,而且采用Verilog輸入法與工藝性無關,利用系統設計時對芯片的要求,施加不同的約束條件,即可設計出實際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對程序進行功能仿真和時序仿真,以驗證設計是否能獲得所期望的功能,確定設計程序配置到邏輯芯片之后是否可以運行,以及程序在目標器件中的時序關系。 4、為保證數據傳輸的正確性,采用循環冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck),該編碼簡單,誤判概率低,為了減少硬件成本,降低硬件設計的復雜度,本設計通過CRC算法軟件實現。 實驗結果表明,基于EDA技術的現場可編程門陣列FPGA集成度高,結構靈活,設計方法多樣,開發周期短,調試方便,修改容易,采用FPGA較好地實現了串行數據的通信功能,并對數據作了一定的處理,本設計中為CRC校驗。另外,可以利用FPGA的在線可編程特性,對本設計電路進行功能擴展,以滿足更高的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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DS5250是Maxim安全微控制器系列中的一款高度安全、4時鐘每機器周期、100%兼容8051指令集的微控制器。DS5250設計用作加密引擎,應用于密碼鍵盤、金融終端及其它數據安全性較高的應用。該器
上傳時間: 2013-06-02
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近年來,隨著網絡技術的發展和視頻編碼標準受到廣泛接受,視頻點播、視頻流和遠程教育等基于網絡的多媒體業務逐漸普及。為了對擁有不同終端資源,不同接入網絡以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數據訪問服務,多媒體數據的內容需要根據應用環境動態調整,轉碼正是實現這一挑戰性任務的關鍵技術之一。 視頻轉碼對時間的要求非常苛刻,以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規定的時間內完成必要的運算。因此,必須為這樣的運算設計一個專用的高速硬線邏輯電路,在高速FPGA器件上實現或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構成完成轉碼算法所需的電路系統,實現專用集成電路的功能,因其成本低、設計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優點而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論,采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用,完成VLC編碼的實現。根據MPEG-2中關于System Packet的定義,針對FPGA可實現性,以空間換取復雜度的減少,實現了PES包的打包模塊。根據MPEG-2相應的轉碼理論,完成了對系統解碼模塊相應的連接和調試,對解碼模塊以真實的bit流進行了貼近板級的情況的仿真。根據MPEG-2中TM5的算法的局限性,分析得出只需要對P幀進行相應處理即可改進場景變換對視頻質量的影響,完成對TM5的算法的改進。通過性能估算和電路仿真,各模塊的吞吐率能夠滿足轉碼系統的要求。
上傳時間: 2013-07-22
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