激光測距技術被廣泛應用于現代工業測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領域。本文從已獲得廣泛應用的脈沖激光測距技術入手,重點分析了近年提出的自觸發脈沖激光測距技術(STPLR)特別是其中的雙自觸發脈沖激光測距技術(BSTPLR),通過分析發現其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數器,而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數器或專用集成電路(ASIC)來完成,這使得激光測距儀在研發、系統的改造升級和自主知識產權保護等諸多方面受到制約,同時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,本文研究了采用現場可編程門陣列(FPGA)來實現脈沖激光測距中的高精度高速計數及其他相關功能,基本解決了以上存在的問題。 論文通過對雙自觸發脈沖激光測距的主要技術要求和技術指標進行分析,對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊,在整個測距系統中是信號處理的核心部件,借助其用戶可編程特性及很高的內部時鐘頻率,設計了專用于BSTPLR的高速高精度計數芯片,負責對測距信號產生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數。數據處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現。系統可以通過鍵盤預置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度,測量結果采用7位LED數碼管顯示。本設計在近距離(大尺寸)范圍內實驗測試時基本滿足設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現無線通信的體系結構,被認為是繼模擬通信、數字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是:構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,并使寬帶模數和數模轉換器盡可能靠近天線,從而將各種功能,如工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式,綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調制解調模塊是軟件無線電系統中的重要部分,集中體現了軟件無線電最顯著的優點——靈活性。目前這一部分的技術實現手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發展,可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力,成為實現軟件無線電技術的重要手段。 本論文調制解調系統的設計,選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象,采用SystemView軟件作為系統級開發工具進行集成化設計。在實現系統仿真和FPGA整體規劃后,著重分析用VHDL實現其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調制解調方式轉換的方法。同時,在設計中成功地調用了Xilinx公司的IP核,實現了設計復用。由于FPGA內部邏輯可以根據需要進行重構,因而硬件的調試和升級變得很容易,而內嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制,充分體現了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究,初步驗證了在FPGA內實現數字調制解調過程及控制的技術可行性和應用的靈活性,并對將來的擴展問題進行了研究和討論,為實現完整的軟件無線電系統奠定了基礎。
上傳時間: 2013-04-24
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ZigBee是近年來出現的一種新型無線通信技術,其具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的特點,在家用系統控制、樓宇自動化、工業監控領域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數據鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定,高層(網絡層、數據安全性及互邊互通應用)由ZigBee聯盟負責。 隨著ZigBee技術在工業現場應用,越來越多的ZigBee設備終端將出現在工業現場,這就提出了將這些ZigBee設備與傳統的以太網連接起來要求,為此需要設計一個無線的ZigBee網關來進行數據轉發,因此對ZigBee網關的研究和設計具有重要的意義。 本系統選用基于ARM 920T內核的S3C2410作為ZigBee網關的主處理器,并且選用符合802.15.4標準的CC2420作為ZigBee網關的無線收發器。為了降低開發成本以及方便程序升級,網關選用開源嵌入式Linux操作系統,基于2.6.內核進行開發。本文主要對網關軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成:無線收發器的驅動程序和網關程序。其中網關程序主要包含Zigbee協議棧模塊和網關通信模塊。開發和測試主要語言采用標準C語言,驅動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協議棧,然后詳細闡述了采用Linux來進行無線收發器驅動程序設計的關鍵點,同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網關協議棧進行了移植,并且給出了ZigBee網關通信程序的設計方法以及程序的編譯、調試和測試方法,實現了將ZigBee設備的數據及其狀態轉發給上位數據服務器的過程,最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
上傳時間: 2013-07-17
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隨著超聲檢測理論逐漸成熟,以及現代集成電路的快速發展,超聲檢測技術以其快速、準確、無污染、低成本等特點,成為國內外應用廣泛、發展迅速、使用頻率最高的一種無損檢測技術。其中超聲儀器的發展水平直接影響著超聲檢測技術的發展。數字化、圖像化、小型化和實時化等是超聲檢測儀器的發展趨勢。傳統的超聲檢測系統中,PC機存在難以適應惡劣的工作環境,體積大,攜帶不方便,功耗大,數據傳輸率不高等問題,并且大部分便攜式超聲探傷儀缺乏對復雜數字信號處理算法的支持,因此開發與設計一種高性能、小型化的便攜式超聲探傷檢測系統尤為重要。 ARM的數字信號處理能力和DSP的系統控制能力都有其各自弱點,所以文中提出了一種基于ARM與DSP雙CPU方案的便攜式超聲探傷儀,充分利用了ARM與DSP的處理性能,接口簡單。ARM利用DSP的主機接口與DSP通信,不會打斷DSP的正常運行。本方案為復雜的信號處理算法提供硬件支持,可以有效的提高便攜式超聲探傷儀器的信號處理能力。 超聲探傷回波中的缺陷信號往往與系統的電噪聲、金屬組織噪聲混在一起,影響超聲檢測回波的信噪比。粗晶材料由于其微觀結構對超聲的強烈散射,造成嚴重的材料噪聲和信號衰減,致使超聲檢測靈敏度和信噪比嚴重下降。目前,對粗晶材料的檢測仍然是超聲檢測技術的一大難題。采用信號處理技術提高超聲檢測能力和信噪比是無損檢測領域的重要研究課題。本文在設計具備復雜信號處理能力的便攜式探傷儀的基礎上,進行了適合在便攜式儀器上實現的小波變換算法的研究,嘗試提高便攜式儀器對粗晶材料缺陷的檢測能力。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著Internet的發展和后PC時代的到來,嵌入式系統成為當前IT產業的焦點之一,呈現了巨大的市場需求。具有良好的網絡支持和多任務處理能力的嵌入式系統為數據通信提供了新的解決方案。 本文的主要任務是實現接口模塊的網絡傳輸功能。該任務來自于某軍事預研項目中的定位與指揮系統部分。為了提高終端和接口模塊之間的數據傳輸速度,本文采用帶有完整網絡支持的嵌入式系統來實現數據傳輸。同時為了將本次的設計成果應用于以后的項目開發中,本課題還進行了文件系統,系統實時性等多方面的改進,實現了一個通用的功能完善的嵌入式軟件平臺。 本文選用某S3C4480開發板作為系統硬件平臺,嵌入式操作系統選用了專門為無MMU的處理器設計的操作系統uClinux。 本文的主要工作有: ●分析系統功能需求,提出系統方案設計; ●構建網絡傳輸功能所需的系統平臺,完成uClinux,Blob的移植工作,并實現斷電可保存的jffs2文件系統; ●為了實現網絡傳輸功能,為網絡設備RTL8019AS編寫驅動;同時為了增強系統的人機交互性能,本文對4x4鍵盤編寫了驅動程序; ● uClinux在實時性方面的缺陷對數據的實時傳送有一定影響,所以做了基于RTLinux的外部擴展的實時性的改造,并對任務切換時間進行了測試; ●網絡傳輸程序設計。首先完成了遵循定位與指揮系統中接口通信協議規定的通信數據的打包和解包。然后對比測試了TCP和UDP的傳輸速度。考慮到UDP協議傳輸的速度優勢,在應用層做出了可靠性改造,經過對停等協議和滑動窗口協議的分析和比較,最終采用基于停等協議的改造方法,并完成了具體測試。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著我國經濟的高速發展,各類建設工程越來越多,這導致了國家對工程機械的需求越來越大,要求也越來越高。在機械和液壓技術已發展成熟的今天,信息化和智能化成了工程機械進行產品性能提升的新的突破口。而無線遙控技術是信息化的一個重要方面。 鑒于工程機械設備對無線遙控設備的需求,本文研制了用于工程機械的無線遙控器。因為工程機械對遙控通信的可靠性、抗干擾性和通信距離都有比較高的要求,所以本文沒有選擇紅外、藍牙等技術作為通信手段,而是選用高性能的射頻芯片ADF7020來搭建射頻模塊。在控制器方面,考慮到通信過程中需要進行非常復雜的編解碼運算,所以本文選用了運算速率較快的32位ARM核微控制器LPC2119。 論文首先在對上述兩塊主芯片進行深入研究的基礎上介紹了它們的功能特點和參數性能,與此同時還介紹了嵌入式系統開發的相關知識。接著基于這兩塊芯片對遙控器的實施方案進行了設計,包括硬件系統和軟件系統兩方面的內容,這構成了論文的主體內容之一。然后論文詳細深入的研究和討論了對遙控器通信性能起關鍵作用的差錯控制系統。研究內容包括循環碼、CRC碼、RS碼和交織技術等一系列的信道編碼理論,并且給出了各種編解碼的實現方法。基于這些理論,論文設計了一種CRC碼、RS碼以及交織技術相結合的差錯控制方法并將其應用在遙控器中,實際測試證明該方法從很大程度上提升了遙控器的通信性能。此外,還實現了遙控器的跳頻功能,可以有效的抵抗同頻干擾。論文的最后簡要介紹了系統開發調試環境以及仿真工具,并總結了軟件實現過程中對一些關鍵問題的處理辦法。
上傳時間: 2013-05-18
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GPS技術在導航、定位及精確打擊等方面產生了重要影響,已經廣泛地應用在各種武器平臺上。但是,在干擾環境下也顯現出許多問題。由于其到達地球表面的信號極其微弱(-160dBW),在現在復雜的電磁環境中容易受到干擾,尤其是C/A碼信號更易受到干擾,并且隨著導航戰的發展對GPS的抗干擾已成為爭取導航資源的有效措施。因此,研究干擾環境下的GPS接收機設計具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號的結構及構成,通過對GPS信號特征以及接收機抗干擾能力的分析,結合干擾對接收機的作用方式及效果,確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾,然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術-----自適應調零天線技術。接下來,著重研究了GPS接收機在此抗干擾技術前提下的若干抗干擾方法,并對其進行了詳細的分析和討論。 研究過程中,通過對最佳化準則和空域自適應濾波的理解,首先對不同天線陣列結構進行了性能仿真和比較分析,然后在對稱圓形天線陣列的基礎上對空域自適應算法進行了仿真分析,針對其自由度有限的問題接著對空時濾波方法做了詳細討論,在7元對稱圓形陣列的基礎上仿真說明了二者各自的優缺點。考慮到實際的干擾環境和本課題研究的初期階段,因此選用了適合本課題干擾環境的空域濾波方法,并對其自適應算法進行了適當的改進,使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后,詳細說明了該接收機抗干擾模塊的FPGA實現原理。詳細給出了頂層及各子模塊的設計流程與RTL視圖,實驗結果驗證了該算法的有效性。
上傳時間: 2013-06-03
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調制與解調于一體,是一個全面基于數字信號處理的全新概念的通信系統,其技術體制和原理與常規跳頻完全不同,較好地解決了數據速率和跟蹤干擾等問題,代表了當前短波通信的一個重要發展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統,并獲得了成功,但我國對該體制和技術的研究還處于初始階段,目前還不太成熟,離實際應用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎上對差分跳頻進行了研究,用FPGA來實現數字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,而且其靈活的可配置特性,使得FPGA構成的DSP系統非常易于修改、測試及硬件升級。而且設計中盡量采用軟件無線電體系結構,減少模擬環節,把數字化處理盡量靠近天線,從而建立一個通用、標準、模塊化的硬件平臺,用軟件編程來實現差分跳頻的各種功能,從基于硬件的設計方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義,闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識別的實現方案。在頻率合成中,著重對DDS的相位截斷誤差及幅度量化誤差進行仿真,找出基于FPGA實現的最佳參數及改善方法。在頻率識別中,基于Xilinx公司提供FFT IP核,接收端中的位同步,頻率識別均在FFT的理論上進行設計。最后根據設計方案制作基于FPGA的電路板。 設計中跳頻圖案、直接數字頻率合成器、頻率識別、位同步、跳頻圖案恢復、線性調頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進行設計,以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時間: 2013-07-22
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隨著網絡技術和通信技術的突飛猛進,人們對通信的保密性能,抗干擾能力的要求越來越高,而且對信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實現都離不開擴頻通信技術的應用,而擴頻通信芯片作為擴頻通信網絡的核心器件,自然也成了研究的重點。本論文旨在借鑒國內外相關研究成果,并以家庭電力線通信環境為背景,驗證了一種CDMA碼分多址通信的實現方案,并通過智能家庭系統展示了其應用效果。 本課題以構建家庭電力載波通信網絡為目標,首先,以兩塊Cyclone系列FPGA開發板為基礎,分別作為發送單元和接收單元,構建了系統的硬件開發平臺;以QuartusⅡ 7.2為開發環境,運用Verilog硬件描述語言,編寫擴頻模塊和解擴模塊,并且進行了測試、仿真和綜合,驗證了通過專用芯片實現擴頻通信系統的可行性。應用方面,采用電力線載波通信芯片,提出了一種由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統。用戶通過WEB方式登陸嵌入式網關,智能插線板能夠在嵌入式網關的控制下控制電器的電源、發送紅外遙控指令,實現對家電的遠程遙控。使用兩塊FPGA開發板,實現了擴頻通信基本收發是本設計得主要成果;將擴頻通訊技術、嵌入式Web技術引入到智能家庭系統的設計當中是本文的一個特點。 仿真和實驗表明:采用電力線載波通信芯片組建家庭網絡的方案可行,由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統能靈活、便捷地實施家電控制,并具有一定的節能效果。
上傳時間: 2013-06-17
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確保產品之制造性, R&D在設計階段必須遵循Layout相關規范, 以利制造單位能順利生產, 確保產品良率, 降低因設計而重工之浪費. “PCB Layout Rule” Rev1.60 (發文字號: MT-8-2-0029)發文后, 尚有訂定不足之處, 經補充修正成“PCB Layout Rule” Rev1.70. PCB Layout Rule Rev1.70, 規范內容如附件所示, 其中分為: (1) ”PCB LAYOUT 基本規范”:為R&D Layout時必須遵守的事項, 否則SMT,DIP,裁板時無法生產. (2) “錫偷LAYOUT RULE建議規范”: 加適合的錫偷可降低短路及錫球. (3) “PCB LAYOUT 建議規范”:為制造單位為提高量產良率,建議R&D在design階段即加入PCB Layout. (4) ”零件選用建議規范”: Connector零件在未來應用逐漸廣泛, 又是SMT生產時是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采購在購買異形零件時能顧慮制造的需求, 提高自動置件的比例. (5) “零件包裝建議規范”:,零件taping包裝時, taping的公差尺寸規范,以降低拋料率.
上傳時間: 2013-04-24
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