數(shù)字存儲示波器（DSO）上世紀八十年代開始出現(xiàn)，由于當時它的帶寬和分辨率較低，實時性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點，因此并沒有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉換器及半導體存儲器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高，在工程測量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz，分辨率為8Bits，實時帶寬為200MHz數(shù)字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術指標的分析，提出了FPGA＋ARM架構的技術方案。然后，本文分模塊詳細敘述了整機系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉換器和FPGA的硬件模塊設計，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設計，以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設計。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構的基礎上，提出了本系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國家半導體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實現(xiàn)對單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設計在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對采樣系統(tǒng)進行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標簽： FPGA 高速實時數(shù) 字存儲 示波器
上傳時間： 2013-07-07
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圖像采集是數(shù)字化圖像處理的第一步，開發(fā)圖像采集平臺是視覺系統(tǒng)開發(fā)的基礎。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關鍵技術之一，也是專用圖像處理系統(tǒng)設計所要完成的首要目標
標簽： 高速圖像采集
上傳時間： 2013-04-24
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術的應用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結構與現(xiàn)場可編程的特性結合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進行測試，所以人們把視線轉向了可測性設計(DFT)問題。可測性設計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術和邊界掃描測試的相關理論與方法進行了詳細的探討，給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數(shù)學描述和數(shù)學模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進行了對比，進而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進思想，并且比較了改進前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術的自適應完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應完備診斷的思想對原有自適應診斷算法的性能進行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應診斷算法中，使改進后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標，在緊湊性指標與測試復雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
上傳時間： 2013-06-30
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文中簡單闡述了紅外輻射機理，論述了紅外焦平面陣列技術的發(fā)展狀況。紅外成像系統(tǒng)，尤其是紅外焦平面陣列，由于探測器材料和制造工藝的原因，各像素點之間的靈敏度存在差別，甚至存在一些缺陷點，各個探測單元特征參數(shù)不完全一致，因而存在著較大的非均勻性，降低了圖像的分辨率，影響了紅外成像系統(tǒng)的有效作用距離。實時非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質(zhì)量的一項重要技術。 論文建立了描述其非均勻性的數(shù)學模型，分析了紅外焦平面陣列非均勻性產(chǎn)生的原因及特點，討論了幾種常用的非均勻性校正的方法，指出了其各自的優(yōu)缺點和適應場合。 根據(jù)紅外探測器光譜響應的特點和基于參考源的兩點溫度非均勻性校正理論，采用FPGA+DSP實現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)實時非均勻性兩點校正，設計完成了相應的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對該系統(tǒng)中各個模塊的功能及電路實現(xiàn)進行了詳細的描述，并給出了相應的結構框圖。同時給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動態(tài)范圍大而且處理速度快，適用于紅外成像系統(tǒng)實時的圖像處理場合。實踐表明，該方案取得了較為滿意的結果。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用的大多是專用的封閉式結構，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無法對現(xiàn)有數(shù)控設備的功能進行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓人員、設備維護等方面要投入大量的時間和資金。這些問題嚴重阻礙了CNC制造商、系統(tǒng)集成者和用戶采用快速而有創(chuàng)造性的方法解決當今制造環(huán)境中數(shù)控加工和系統(tǒng)集成中的問題。隨著電子技術和計算機技術的高速發(fā)展，數(shù)控技術正朝向柔性化、智能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。針對數(shù)控系統(tǒng)已存在的問題和未來發(fā)展的趨勢，本文致力于建立一個適合現(xiàn)場加工特征的開放結構數(shù)控平臺，使系統(tǒng)具備軟硬件可重構的柔性特征，同時把監(jiān)控診斷和網(wǎng)絡模塊融入數(shù)控系統(tǒng)的框架體系之內(nèi)，滿足智能化和網(wǎng)絡化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統(tǒng)技術的基礎上，引入可重構的設計方法，選擇具體的硬件平臺和軟件平臺進行嵌入式可重構數(shù)控系統(tǒng)平臺的研發(fā)。硬件結構以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊；軟件系統(tǒng)以性能卓越的VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)所需要的應用軟件，將VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)擴展為一個完整、實用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有可靠性高、穩(wěn)定性好、功能強的優(yōu)點，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據(jù)實際需求進行功能的擴展和重構。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設計，以及存儲、采集、通訊和網(wǎng)絡等模塊的設計。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構設計方法，設計出基于FPGA的電機運動控制、機床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植和任務調(diào)度原理，合理分配控制系統(tǒng)的管理任務，開發(fā)系統(tǒng)的底層驅動程序和應用程序。 最后，本文總結了系統(tǒng)的開發(fā)工作，并對嵌入式可重構數(shù)控系統(tǒng)的進一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續(xù)研究工作。
標簽： 嵌入式 可重構 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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多路電壓采集系統(tǒng)一、實驗目的１．熟悉可編程芯片ADC0809，8253的工作過程，掌握它們的編程方法。２．加深對所學知識的理解并學會應用所學的知識，達到在應用中掌握知識的
上傳時間： 2013-06-30
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隨著科學技術水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過程中為了更加真實的反映被測對象的性質(zhì)，對測試系統(tǒng)的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的測試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實際需要。USB技術的出現(xiàn)很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點，已逐漸得到廣泛的應用。 本課題研究并設計了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結構、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測等幾個方面，詳細闡述了系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉換器，提供兩條模擬信號通道，可以同時采集雙路信號，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設計和程序設計。系統(tǒng)應用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號和時序信號。同時應用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設備的體積。系統(tǒng)的軟件設計，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時序控制程序、8051固件程序、客戶應用程序及其驅動程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發(fā)平臺，雖然增加了復雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。 最后，應用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試標準信號及電木的導熱系數(shù)，以驗證測試系統(tǒng)的可靠信與準確性。
標簽： FPGA USB 接口 數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-04-24
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測試儀廣泛應用于國民經(jīng)濟和國防建設的各個領域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應信號，并送到上位機進行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運轉，并采用先進的USB總線技術，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務和關鍵技術； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設計方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設計； 第三章討論了USB模塊相關的軟件設計，其中包含USB固件設計、驅動程序設計和客戶應用程序設計三個方面的內(nèi)容，詳細論述了各部分軟件的架構和主要功能模塊的實現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設計，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設計方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實現(xiàn)方式。軟件設計上采用了模塊化的設計思想，使得結構清晰，可讀性強，易于進一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設計，討論了波形生成的原理及實現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細描述了實驗的步驟和結果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗，驗證了儀器的性能和設計的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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感應加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，逆變控制電路是直接影響感應加熱電源能否安全、高效運行的關鍵因素。目前的感應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)不容易進行修改，靈活性較差。近年來隨著微處理機的發(fā)展，數(shù)字式控制精確，軟件設計靈活，因而整個控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)，在感應加熱領域中運用數(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)的基礎上，在可編程邏輯器件(FPGA)上進行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先，本文針對感應加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進行了詳細的研究。在參閱國內(nèi)外相關文獻的基礎上，結合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理，設計了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉自激掃頻啟動模塊等逆變控制功能模塊，并對各個模塊進行了相關的數(shù)學分析和功能仿真，結果證明可以達到預定的功能指標和設計要求。 然后，分析了感應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)不易進行修改、靈活性較差等問題，設計了數(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，分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機實現(xiàn)數(shù)字控制器的設計，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計，將各個部分組合起來，構成一個SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進行了各部分和整體的仿真驗證，結果證明該設計可以完成逆變控制的各項需求和預定的人機交互操作。
標簽： FPGA 感應加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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