隨著采煤自動化技術(shù)的發(fā)展,對煤礦井下供電系統(tǒng)可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高的要求,因此對礦用隔爆型高壓開關(guān)智能綜合保護系統(tǒng)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。隨著微機保護的發(fā)展,一些新的保護原理和方案,受到越來越多的關(guān)注,并逐步得到實際應(yīng)用。然而這些新方法在改善保護性能的同時也對微機保護裝置的計算精度、速度和尋址空間等提出了更高的要求,因而也對構(gòu)成微機保護裝置的硬件平臺提出了更高的要求。針對以上問題本文提出了一種新的微機保護設(shè)計方案,設(shè)計了一種基于DSP 和單片機雙CPU 結(jié)構(gòu)的微機保護系統(tǒng),并應(yīng)用于高壓開關(guān)裝置當中DSP 作為主CPU 芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能,8051 作為從CPU 主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙核結(jié)構(gòu)具有并行工作,分工明確的優(yōu)點,既保證了繼電保護的速動性,選擇性、靈敏性和可靠性,又實現(xiàn)了實施測量的高精度。 本文首先根據(jù)礦井高壓電網(wǎng)的實際情況,從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)常見故障的電氣特征,并參照相關(guān)標準制定了相應(yīng)的保護原理和動作指標,尤其是針對礦井供電系統(tǒng)中普遍采用中性點不接地的情況,采用了“基于零序功率方向型”的選擇性漏電保護原理。然后分析了交流采樣、直流采樣方法的優(yōu)缺點,確定了高壓防爆開關(guān)保護系統(tǒng)的采樣方式。 保護系統(tǒng)的硬件是實現(xiàn)保護原理的平臺,其穩(wěn)定性和可靠性直接影響到保護功能的實現(xiàn)。本微機保護系統(tǒng)是基于DSP 和單片機的雙CPU 微機線路綜合保護測控裝置,DSP 的采用大大提高了保護裝置的數(shù)據(jù)處理速度,雙CPU 結(jié)構(gòu)大大提高了裝置的可靠性。另外,該裝置不僅可以完成繼電保護功能,而且緊隨當前電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的需要,還可以完成測量、控制、數(shù)據(jù)通訊的功能,亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化。
標簽: 隔爆型 保護系統(tǒng) 高壓開關(guān)
上傳時間: 2013-05-17
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本文針對我國當今大型倉庫、大型糧庫的監(jiān)測與控制現(xiàn)狀,進行研究開發(fā),采用較為實用和先進的單片微型機控制系統(tǒng),運用溫度傳感器和濕度傳感器對溫度、濕度的敏感性設(shè)計了一種基于多級通訊總線的糧庫溫、濕度自動監(jiān)測系統(tǒng),主要包括通訊控制總站以及下位機的設(shè)計。操作人員可以通過向通訊控制總站發(fā)送命令,提取下位機溫、濕度數(shù)據(jù),下位機實現(xiàn)溫、濕度檢測;同時可以查看歷史檢測數(shù)據(jù),進行糧情分析和糧庫管理等一系列操作。 溫濕度的測量和控制系統(tǒng)通常被認為是一項較為簡單的控制技術(shù),但是由于濕敏元件的穩(wěn)定性差,壽命短等問題,實際應(yīng)用系統(tǒng)中能正常運行的不多,除非建立有嚴格的管理制度,而且管理人員的綜合素質(zhì)要達到一定的要求。所以,本文重點分析了濕敏傳感測量的機制,選型和技術(shù)措施。在研究了多種濕度傳感器性能的基礎(chǔ)上選用了合適的濕度傳感器,這是本設(shè)計的一個重點。本設(shè)計還有一個重點,用CPLD設(shè)計了一個模擬開關(guān)和顯示部分。 本設(shè)計研制的上位機采用PC機,通過RS-232接口與轉(zhuǎn)換器相連,轉(zhuǎn)換器通過RS-485總線連接下位機,實現(xiàn)監(jiān)控室與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通信。每臺下位機位于各糧倉內(nèi),需要監(jiān)測256路的溫、濕度信號,為了能實現(xiàn)共256路溫濕度的數(shù)據(jù)采集工作,本設(shè)計中用CPLD設(shè)計了一個模擬開關(guān),每次只采集一路數(shù)據(jù)送入到單片機中去;另外,本設(shè)計的顯示部分也獨特的選用了CPLD來實現(xiàn)。正常情況下上位機每4小時向下位機發(fā)布一次檢測信號(同時在任何時刻也可監(jiān)控某個糧倉的溫濕度情況),下位機利用PICl6F877單片機來實現(xiàn)糧倉中128路溫度和128路濕度的測控。 該糧倉溫、濕度測控系統(tǒng)實用性強,成本低,數(shù)據(jù)傳輸效率高,可靠性好。它不儀可以應(yīng)用于糧庫的監(jiān)控管理,而且也可推廣到其他監(jiān)控領(lǐng)域,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時間: 2013-05-23
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礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主,高壓防爆開關(guān)成為了井下供電系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。近年來,由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發(fā)事故的增長,國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高,因而采用現(xiàn)代化新技術(shù)對礦井下高壓控制設(shè)備進行技術(shù)改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,以單片機為核心的高壓開關(guān)智能綜合保護技術(shù),能夠較好地完成對多路信號進行處理,增強和增加了保護的功能,其應(yīng)用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護都具有很重要的現(xiàn)實意義。本文設(shè)計了一個雙CPU 的保護控制系統(tǒng),雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理,前者作為從CPU 完成各種保護功能,后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能,提高保護動作特性; 同時,在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征,并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監(jiān)視保護,然后分析了采樣原理和算法,確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結(jié)合的采樣計算方法。此外,針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾,在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設(shè)計。最后通過試驗數(shù)據(jù)驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠,簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便,實現(xiàn)了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關(guān)立項項目“礦用高壓隔爆開關(guān)智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進行地研究。
標簽: 開關(guān) 保護 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-11
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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高,近年來數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長足的發(fā)展,主要表現(xiàn)為精度越來越高, 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇臁5歉鞣N基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴展性 差等缺陷,嚴重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題,它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標準。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要,2004 年4月,這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議,使傳輸速度達到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴 展等優(yōu)點,已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。 以高速數(shù)字信號處理器(DSPs)為基礎(chǔ)的實時數(shù)字信號處理技術(shù)近 年來發(fā)展迅速,并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 ( Texas Instrument ) 推出的浮點DSPs , 其峰值處理能力達到了 1350MFLOPS,是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富,擴展能力強,非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0,本文設(shè)計了一套多路實時信號采集系 統(tǒng)。該設(shè)計充分利用了高速數(shù)字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點,實現(xiàn)了傳輸速度快,采樣精度高,易于擴展,接口簡單的特點。在本文中詳細討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計。本文 的設(shè)計主要分為硬件部分和軟件部分,其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊,AD 數(shù)據(jù)采集模塊,USB 模塊,所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作,軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計。總的設(shè)計 思想是以TMS320C6713為核心,通過AD 轉(zhuǎn)換,將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進行數(shù)據(jù)處理,并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機。
上傳時間: 2013-04-24
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燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標準接口,并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設(shè)的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大,虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測量系統(tǒng)中,充分利用實驗室現(xiàn)有的資源,設(shè)計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù),選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設(shè)計。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng),有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序,完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復(fù)雜性,大大縮短了開發(fā)周期,節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào),通道標定和現(xiàn)場試驗,并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時間: 2013-06-07
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電子功能模件是機電產(chǎn)品的基本組成部分,其水平高低直接決定整個機電產(chǎn)品的工作質(zhì)量。當前PCB自動測試系統(tǒng)大多為歐美產(chǎn)品,價格相當昂貴,遠遠超出我國中小電子企業(yè)的承受能力。為了提高我國中小企業(yè)電子設(shè)備的競爭力,本課題研發(fā)了適合于我國中小企業(yè)、價格低廉、使用方便的PCB路內(nèi)測試系統(tǒng)。 本文首先詳細介紹了PCB各種檢測技術(shù)的原理和特點,然后根據(jù)本課題面向的用戶群和他們對PCB測試的需求,組建PCB內(nèi)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于虛擬儀器設(shè)計思想,以PCB上模擬電子器件、組合邏輯電路及由其構(gòu)成的功能模塊等為被測對象,包括路內(nèi)測試儀、邏輯分析單元、信號發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集器、多路通道掃描器及針床。其中:路內(nèi)測試儀對不同被測對象選擇不同測試方法,采用電位隔離法實現(xiàn)了被測對象與PCB上其他元器件的隔離,并采用自適應(yīng)測試方法提高測試結(jié)果的準確度。邏輯分析單元主要采用反向驅(qū)動技術(shù)測試常見的組合邏輯電路。信號發(fā)生器能同時產(chǎn)生兩路正弦波、方波、斜波、三角波等常用波形。數(shù)據(jù)采集器能同時采集四路信號,以USB接口與主機通訊。多路通道掃描器采用小型繼電器陣列來實現(xiàn),可擴展性好。針床采用新型夾具,既保證接觸性能,又不至破壞觸點。 實踐表明,本系統(tǒng)能對常用電子功能模件進行自動測試,基本達到了預(yù)期目標。
標簽: PCB 故障診斷 測試系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-06
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隨著通信技術(shù)的發(fā)展,視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實時、準確等特點已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優(yōu)點越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片,結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時分復(fù)用技術(shù),提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案,并詳細分析方案的設(shè)計過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進行設(shè)計,F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號的復(fù)接解復(fù)接仿真,同時完成了視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換功能,最終實現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸?shù)墓δ堋=邮找曨l圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn),基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標準,系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點,能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞:FPGA,光纖傳輸,視頻信號
標簽: FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-05
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隨著數(shù)字時代的到來,信息化程度的不斷提高,人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式,在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來,集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展,F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點的通用邏輯開發(fā)芯片,在電子設(shè)計行業(yè)深受歡迎,市場占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號,AD9857實現(xiàn)對四路I/Q信號的調(diào)制,輸出中頻信號。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展狀況、國內(nèi)國際的數(shù)字電視標準,并詳細介紹國內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理,其中包括信源編碼、TS流標準格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程,包括能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計,其中包括詳細研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計、在allegro下的PCB設(shè)計及光繪文件的制作,并做成成品。 4.簡單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā),其中主要包括I2C接口實現(xiàn),ASI到SPI的轉(zhuǎn)換,信道編碼中的TS流包處理、能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測試、電路測試及系統(tǒng)指標測試。 最終系統(tǒng)指標測試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達到了國標的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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在當今的廣播系統(tǒng)中,絕大部分的視頻信號是隔行采樣的。采用這種掃描格式,能夠大幅度地減少視頻的帶寬,但也會引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺效果,去隔行技術(shù)應(yīng)運而生。同時,視頻信號本身的低幀頻也會導(dǎo)致行抖動、線爬行以及大面積閃爍等視覺效果上的缺陷。增加掃描頻率會把這些視覺缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對圖像大小變化的要求就必須對原始信號分辨率即每幀行數(shù)和每行像素數(shù)進行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小,具有通過用戶編程實現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計者利用基于計算機的開發(fā)平臺,經(jīng)過設(shè)計輸入、仿真、測試和校驗,直到達到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期,減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來的電路板級產(chǎn)品集成芯片級產(chǎn)品,從而降低了功耗,提高了可靠性,同時還可以很方便的對設(shè)計進行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后,重點對去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實現(xiàn)方案進行了由簡單到復(fù)雜的深入研究,分別給出了最簡解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運動補償?shù)慕鉀Q方案。最簡解決方案利用線性算法將去隔行,幀頻轉(zhuǎn)換,分辨率變換三項處理同時實現(xiàn),達到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求,是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場合并方式,幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式,分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對靜止區(qū)域的判斷,靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù),非靜止區(qū)域的輸出像素值通過對已存輸入數(shù)據(jù)進行非線性運算得出。基于運動補償?shù)慕鉀Q方案在對靜止區(qū)域進行判斷和處理的基礎(chǔ)上,對欲生成的變頻后的場間插值幀進行運動估計,根據(jù)運動矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場間相應(yīng)時間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù),該方案采用了自定義的前后向塊匹配運動估計方式,通過對三步搜索算法的高效實現(xiàn),將SAD 值進行比較得出運動矢量。
標簽: FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時間: 2013-07-19
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在團簇與激光相互作用的研究中和在團簇與加速器離子束的碰撞研究中,需要對加速器束流或者激光束進行脈沖化與時序同步,同時用于測量作用產(chǎn)物的探測系統(tǒng)如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中,需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器,而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復(fù)頻率等方便可調(diào)。為此,本論文基于FPGA設(shè)計完成了一款多路脈沖時序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8,設(shè)計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調(diào)高精度延遲、可調(diào)脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程,著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現(xiàn)方法,以及如何利用VHDL語言實現(xiàn)硬件電路軟件化設(shè)計的技巧與方法,給出了整個系統(tǒng)設(shè)計的原理與實現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術(shù)原理及實現(xiàn),并由此設(shè)計了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設(shè)計、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實現(xiàn)。開發(fā)了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。 該電路工作頻率200MHz,輸出脈沖最小寬度可達到10ns,最大寬度可達到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖,并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調(diào),調(diào)節(jié)步長為5ns。
上傳時間: 2013-06-15
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