為適應(yīng)組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微型化、高性能度的要求，拓寬導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，本文設(shè)計(jì)出一種基于浮點(diǎn)型DSP(TMS320C6713)和可編程邏輯陣列器件(FPGA： EP1C12N240C8)協(xié)同合作的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 論文在闡述了組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用要求后，提出基于DSP和FPGA的組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方案。該方案以DSP為導(dǎo)航解算處理器，由FPGA完成IMU信號(hào)的采集和緩存以及系統(tǒng)控制信號(hào)的整合；DSP通過EMIF接口實(shí)現(xiàn)和FPGA通信。在此基礎(chǔ)上研究了各擴(kuò)展通信接口、系統(tǒng)硬件原理圖和PCB的開發(fā)，且在FPGA中使用調(diào)用IP核來實(shí)現(xiàn)FIR低通濾波數(shù)據(jù)處理機(jī)抖激光陀螺的機(jī)抖振動(dòng)的影響。其次，詳細(xì)闡述了利用TI公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境和DSP/BIOS準(zhǔn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)多任務(wù)系統(tǒng)軟件的具體方案。本文引入DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提供的多任務(wù)機(jī)制，將采集處理按照功能劃分四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，這些任務(wù)在DSP/BIOS的調(diào)度下，按照用戶指定的優(yōu)先級(jí)運(yùn)行，大大提高系統(tǒng)的工作效率。最后給了DSP芯片Bootloader的制作方法。 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制開發(fā)是軟、硬件研究緊密結(jié)合的過程。在微型導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方案建立的基礎(chǔ)上，本文首先討論了系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)流程；其次針對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊以及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開發(fā)工作，涉及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信模塊、模擬信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；最后，對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試工作，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的功能測(cè)試與驗(yàn)證，完成了微型導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作。 以DSP/FPGA作為導(dǎo)航計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)所要求的高精度、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性要求，適應(yīng)了其高性能、低成本、低功耗的發(fā)展方向。
標(biāo)簽： FPGA DSP 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著人們對(duì)數(shù)字電視和數(shù)字視頻信息的需求越來越大，數(shù)字電視廣播在中國(guó)迅速的發(fā)展起來。近幾年，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，數(shù)字電視地面廣播（DTTB）傳輸標(biāo)準(zhǔn)也于2006年8月30號(hào)正式出臺(tái)。此標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是由我國(guó)多家單位聯(lián)合研究的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地面電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。DTTB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的研究與仿真，具有巨大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。 @@ 本文首先研究了地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)中平方根升余弦（SRRC）濾波器（滾降系數(shù)為0．05）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了一種適合在FPGA中實(shí)現(xiàn)的高階高速FIR濾波器的并行流水線結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，以CSD數(shù)優(yōu)化濾波器系數(shù)，并運(yùn)用簡(jiǎn)化加法器圖（Reduced Adder Graph，RAG）算法進(jìn)行改進(jìn)，最后采用并行處理的轉(zhuǎn)置型流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 @@ 接著研究數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)采用的傳輸技術(shù)-OFDM的基本概念和技術(shù)特點(diǎn)，并研究了清華大學(xué)提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號(hào)幀的組成結(jié)構(gòu)以及相關(guān)原理。 @@ 最后，本文針對(duì)OFDM調(diào)制所需要的3780點(diǎn)FFT處理器進(jìn)行研究。為了保證OFDM信號(hào)的采樣率和時(shí)域?qū)ьl的采樣率相同，以達(dá)到較好的同步性能，采用了3780個(gè)正交子載波的設(shè)計(jì)方案。在實(shí)現(xiàn)過程中，分析比較了多種算法的計(jì)算復(fù)雜性，設(shè)計(jì)出在硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上進(jìn)行優(yōu)化的3780點(diǎn)FFT處理器的數(shù)據(jù)流流水線算法。之后，通過定點(diǎn)仿真比較各模塊輸出的動(dòng)態(tài)范圍和概率分布，設(shè)計(jì)出定點(diǎn)字長(zhǎng)的優(yōu)化方案，并分析計(jì)算了這一處理器的輸出信噪比與內(nèi)部各模塊字長(zhǎng)的關(guān)系，進(jìn)一步降低了硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。 @@關(guān)鍵字：數(shù)字電視地面廣播傳輸（DTTB）；平方根升余弦濾波器（SRRC）；正交頻分復(fù)用調(diào)制（OFDM）；快速傅立葉變換（FFT）； 3780
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點(diǎn)陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)，在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是整個(gè)LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對(duì)全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機(jī)顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)，提出了一種可行的方案并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分：視頻信號(hào)的獲取，視頻信號(hào)的處理。 經(jīng)過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經(jīng)過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數(shù)字信息，這些信息包括紅、綠、藍(lán)三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場(chǎng)同步、使能等控制信號(hào)。這些信號(hào)將在視頻信號(hào)處理模塊中被使用。 信號(hào)處理模塊在接收視頻信號(hào)源后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)電路。在信號(hào)處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點(diǎn)，所以特別適合于本設(shè)計(jì)。利用FPGA的可編程性，在FPGA內(nèi)部劃分了各個(gè)小模塊，各小模塊中通過少量的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，這樣就將比較大的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成許多小的系統(tǒng)，使得設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，容易驗(yàn)證。本文分析了驅(qū)動(dòng)電路所需要的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，全彩色灰度級(jí)的實(shí)現(xiàn)方式，決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉(zhuǎn)化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實(shí)現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試。改進(jìn)了時(shí)序、優(yōu)化了布局布線，使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎(chǔ)上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設(shè)計(jì)視頻信號(hào)處理模塊，在Quartus II和modelsim平臺(tái)下，用Verilog HDL語言開發(fā)。
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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低密度校驗(yàn)碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進(jìn)好碼，其長(zhǎng)碼性能甚至超過了Turbo碼。低密度校驗(yàn)碼以其迭代譯碼復(fù)雜度低，沒有錯(cuò)誤平層，碼率和碼長(zhǎng)可靈活改變的優(yōu)點(diǎn)成為Turbo碼強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前，LDPC碼已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，因此LDPC碼編譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)已成為糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，首先研究了LDPC碼的隨機(jī)構(gòu)造方法，并給出了有效的PEG算法實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)分析了用環(huán)消除(cycle elimination)算法實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造。然后對(duì)LDPC碼的幾種不同譯碼算法進(jìn)行分析比較，討論了一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法-TDMP算法，并對(duì)易于硬件實(shí)現(xiàn)的TDMP算法進(jìn)行了性能仿真，仿真結(jié)果表明TDMP算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法具有優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。最后針對(duì)Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TDMP算法的(4096，2048)非規(guī)則LDPC碼譯碼器，內(nèi)部用了4個(gè)單校驗(yàn)碼譯碼器并行譯1幀數(shù)據(jù)，3幀同時(shí)譯碼，作者詳細(xì)介紹了該譯碼器芯片的設(shè)計(jì)過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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對(duì)于H.264視頻編碼系統(tǒng)，雖然單純用軟件也可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)編碼過程，但是由于整個(gè)編碼系統(tǒng)的算法復(fù)雜度很高，里面又有大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使得軟件的計(jì)算能力差、速度慢，容易造成總線擁擠，所以單純地依靠軟件無法實(shí)現(xiàn)視頻編碼的要求。為了縮短整個(gè)編碼的時(shí)間，提高編碼系統(tǒng)的工作效率，有必要將軟件中耗費(fèi)時(shí)間和資源較多的模塊用硬件來實(shí)現(xiàn)。本文正是基于上述的想法，通過使用FPGA豐富的內(nèi)部資源來實(shí)現(xiàn)H.264的編碼。本系統(tǒng)流程是首先使用視頻解碼芯片SAA7113將從攝像頭傳輸過來的PAL制式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ITU656格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后由FPGA讀取并進(jìn)行預(yù)測(cè)、變換和編碼，最后將編碼生成的碼流通過USB接口發(fā)送到PC端進(jìn)行解碼和顯示。
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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Scaler是平板顯示器件(FPD，F(xiàn)lat Panel Display)中的重要組成部分，它將輸入源圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成與顯示屏固定分辨率一致的信號(hào)，并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎(chǔ)上，采用自上而下(Top-down)的設(shè)計(jì)方法，給出了scaler的設(shè)計(jì)及FPGA驗(yàn)證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放，且縮放模式可調(diào)，也可以以IP core的形式應(yīng)用于相關(guān)圖像處理芯片中。 圖像縮放內(nèi)核是scaler的核心部分，它是scaler中的主要運(yùn)算單元，完成圖像縮放的基本功能，它所采用的核心算法以及所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著縮放性能的優(yōu)劣，也是控制芯片成本的關(guān)鍵。因此，本文從縮放內(nèi)核的結(jié)構(gòu)入手，對(duì)scaler的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；通過對(duì)圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優(yōu)化算法——矩形窗縮放算法，并對(duì)其計(jì)算進(jìn)行分析和簡(jiǎn)化，降低了計(jì)算的復(fù)雜度。FPGA設(shè)計(jì)中，采用列縮放與行縮放分開處理的結(jié)構(gòu)，使用雙口RAM作為兩次縮放間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：行列縮放可以同時(shí)進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理的可靠性高、速度快：內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小合適，便于設(shè)計(jì)。此外，本文還介紹了其他輔助模塊的設(shè)計(jì)，包括DVI接口信號(hào)處理模塊、縮放參數(shù)計(jì)算與控制模塊以及輸出信號(hào)檢測(cè)與時(shí)序?yàn)V波模塊。 本設(shè)計(jì)使用Verilog HDL對(duì)各模塊進(jìn)行了RTL級(jí)描述，并使用Quartus II7.2進(jìn)行了邏輯仿真，最后使用Altera公司的FPGA芯片來進(jìn)行驗(yàn)證。通過邏輯驗(yàn)證和系統(tǒng)仿真，證明該scaler的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。對(duì)于不同分辨率的圖像，均可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的顯示。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，對(duì)安全的要求也逐漸加強(qiáng)。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制，且可以在更小的基域上達(dá)到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟，但由于它的計(jì)算復(fù)雜性大，所以在具體實(shí)現(xiàn)上還需要進(jìn)一步研究。實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對(duì)于增強(qiáng)信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強(qiáng)度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價(jià)值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。 對(duì)于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對(duì)主要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個(gè)核心運(yùn)算——有限域乘法運(yùn)算和有限域求逆運(yùn)算。對(duì)有限域乘法運(yùn)算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)在于對(duì)并行度不同的串并混合算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結(jié)合點(diǎn)。通過對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實(shí)際中協(xié)調(diào)性并不是很好，最終得出結(jié)論，在所做實(shí)驗(yàn)的四種情況中，面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對(duì)有限域求逆運(yùn)算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有限域求逆運(yùn)算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運(yùn)算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件部分的劃分。通過分析，將標(biāo)量乘算法，除子算法和多項(xiàng)式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對(duì)其中的標(biāo)量乘運(yùn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述。在最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，提出進(jìn)一步需要開展的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像處理系統(tǒng)在日常生活、工業(yè)、軍事和醫(yī)療方面等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文圍繞視頻圖像處理器的設(shè)計(jì)以及圖像增強(qiáng)算法的研究，開展了以下方面的研究： 1.對(duì)基于拉普拉斯算子的灰度圖像增強(qiáng)算法、基于飽和度分量反饋的自適應(yīng)亮度增強(qiáng)算法及其改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真，并分別對(duì)增強(qiáng)前后的灰度圖像和彩色圖像進(jìn)行了比較。 2.提出了一個(gè)視頻圖像處理器的硬件實(shí)現(xiàn)方案。該方案以FPGA為核心，具有較強(qiáng)的圖像實(shí)時(shí)處理能力，具有1路視頻輸入端口和1路視頻輸出端口，以及PCI接口和2個(gè)UART串行接口。 3.完成了視頻圖像處理器的原理圖設(shè)計(jì)、印制板圖設(shè)計(jì)。在印制板圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)用信號(hào)完整新分析的理論，對(duì)高速電路的布局和布線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了硬件電路的性能。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，克服了分組碼在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題，使長(zhǎng)編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長(zhǎng)的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長(zhǎng)為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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近年來，瓦斯事故在煤礦生產(chǎn)事故中所占比例越來越高，給礦工的生產(chǎn)生活帶來了極大的災(zāi)難，必須加強(qiáng)對(duì)瓦斯的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，避免瓦斯爆炸事故。因此對(duì)瓦斯氣體進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)有特別重要的意義。便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀是各國(guó)應(yīng)用最早最普遍的一種甲烷濃度檢測(cè)儀表，可隨時(shí)檢測(cè)作業(yè)場(chǎng)所的甲烷濃度，也可使用甲烷傳感器對(duì)甲烷濃度進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)。大體上當(dāng)前應(yīng)用的便攜式甲烷檢測(cè)儀器，按檢測(cè)原理分為光學(xué)甲烷檢測(cè)儀、熱導(dǎo)型甲烷檢測(cè)儀、熱催化型甲烷檢測(cè)報(bào)警儀、氣敏半導(dǎo)體式甲烷檢測(cè)儀等幾種。 光干涉甲烷檢測(cè)儀性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量準(zhǔn)確，是我國(guó)煤礦主要的便攜式甲烷檢測(cè)儀器。但現(xiàn)有的光干涉甲烷檢測(cè)儀存在自動(dòng)化程度低、測(cè)量方法繁瑣、讀數(shù)不直觀，人為誤差較大、不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)。為此本文在干涉型甲烷檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)的原理上提出利用線陣型電荷耦合器件(CCD)對(duì)干涉條紋進(jìn)行非接觸式的自動(dòng)測(cè)量，獲得條紋信息，通過CCD驅(qū)動(dòng)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了干涉條紋位移的精確測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)量化后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行智能處理，數(shù)字化顯示甲烷含量的測(cè)量結(jié)果。 光干涉甲烷檢測(cè)的關(guān)鍵是對(duì)干涉條紋中白基線以及黑色條紋位置的檢測(cè)，本設(shè)計(jì)采用線陣CCD成像獲取條紋信息判別其位置。CCD是一種性能獨(dú)特的半導(dǎo)體光電器件，近年來在攝像、工業(yè)檢測(cè)等科技領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。將CCD技術(shù)應(yīng)用于位置測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)高精度和非接觸測(cè)量的要求；運(yùn)用FPGA實(shí)現(xiàn)CCD芯片的驅(qū)動(dòng)具有速度快、穩(wěn)定高等優(yōu)點(diǎn)：模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)沒有采用專用存儲(chǔ)芯片進(jìn)行存儲(chǔ)，而采用FPGA硬件開發(fā)平臺(tái)和Verilog HDL硬件描述語言編寫代碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊系統(tǒng)，同時(shí)提高數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度，既降低成本又提高了存儲(chǔ)效率。 本文設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)使用方便、精度高、數(shù)據(jù)可儲(chǔ)存，克服了傳統(tǒng)光干涉甲烷檢測(cè)儀的缺點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)和功能都得到較大改善。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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