激光測距是隨著激光技術的出現而發展起來的一種精密測量技術,因其良好的精確度特性廣泛地應用在軍事和民用領域。但傳統的激光測距系統大多采用分立的單元電路搭建而成,不僅造成了開發成本較高,電路較復雜,調試困難等諸多問題,而且這種系統體積和重量較大,嚴重阻礙了激光測距系統的普及應用,因此近年來激光測距技術向著小型化和集成化的方向發展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案,將激光接收電路部分集成為一個專用集成電路,使傳統的激光測距系統簡化成三個部分,激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設計的激光測距系統基于相位差式激光測距原理,綜合當前所有的測相技術,提出了一種基于FPGA的芯片運用DCM的動態移相功能實現相位差測量的方法。該方法實現起來方便快捷,無需復雜的過程計算,不僅能夠達到較高的測距精度,同時可以大大簡化外圍電路的設計,使測距系統達到最大程度的集成化,滿足了近年來激光測距系統向小型化和集成化方向發展的要求,除此,該方法還可以減少環境因素對測距誤差的影響,降低測距系統對測試環境的要求。本論文的創新點有: 1.基于方波實現激光的調制和發射,簡化了復雜的外圍電路設計; 2.激光測距的數據處理系統在一片FPGA芯片上實現,便于系統的集成。 在基于DCM的激光測距方案中,本文詳細的敘述了利用DCM測相的基本原理,并給出了由相位信息得到距離信息的計算過程,然后將利用不同測尺測得的結果進行合成,并最終將距離的二進制信息轉換成十進制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發板做為開發平臺,通過編程和仿真驗證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下,該測距方案的測距精度可以達到3mm,測距量程可達100m。該方案設計新穎,可將整個的數據處理系統在FPGA芯片中實現,為最終的專用集成芯片的設計打下了基礎,有利于測距系統的集成單片化。
上傳時間: 2013-06-20
上傳用戶:lili1990
基于AD9833的高精度可編程波形發生器系統設計:介紹一種基于AD9833的高精度可編程波形發生器系統解決方案,該系統具有可編程設置、波形頻率和峰峰值等功能,從而解決DDS輸出波形峰峰值不能直接
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:ecooo
眾所周知,信息傳輸的核心問題是有效性和可靠性,調制解調技術的發展正是體現了這一思想。從最早的模擬調幅調頻技術的日益完善,到現在數字調制技術的廣泛運用,使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調制作為一種新的調制技術,因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應用。 本文對基于FPGA的16QAM調制解調進行了討論和研究。首先對16QAM調制解調原理進行了闡述,建立了16QAM調制解調系統的數學模型,然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調制解調系統的設計方案。最后編寫Verilog代碼實現了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417,并通過軟件編程對其進行了相關調試。文中詳細介紹了基帶成形濾波器、載波恢復和定時同步的基本原理及其設計方法。首先用Matlab對整個16QAM系統進行了軟件仿真;然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環境下完成了系統關鍵算法的編寫、行為仿真和綜合,最后詳細闡述了異步串口(UART)的FPGA實現,把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
上傳時間: 2013-06-12
上傳用戶:q123321
隨著計算機科學和視頻技術的廣泛發展,數字圖像采集在電子通信與信息處理領域得到了廣泛的應用,例如廣播電視的數字化、網絡視頻、監視監控系統等. 視頻圖像采集卡作為計算機視頻應用的前端設備,承擔著模擬視頻信號向數字視頻信號轉換的任務,在多媒體時代占據著重要的位置.設計一種功能靈活,使用方便,便于嵌入到系統中的視頻信號采集電路具有重要的實用意義. 本文首先介紹數字圖像采集系統的發展現狀和前景,提出了本次設計的目標: 完成基于PCI總線的高分辨率圖像采集卡設計.然后簡單介紹了本次設計用到的基本理論:數據采集理論,特別說明了采樣和量化的定義與區別,以及量化的幾種方式和量化與AD技術之間的關系. 圖像采集系統的基本構成,是以數字信號處理器為核心,控制外圍的A/D、D/A轉換器和外圍存儲器.本文對比了當下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作為數字處理核心的優缺點,并根據系統實際需要,選用FPGA作為數字信號處理器.然后列舉了幾款常用A/D視頻芯片,還介紹了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系統的整體設計方案. 圖像采集卡的硬件設計分為A/D前端模擬通道設計和FPGA數字信號傳輸及外圍電路設計.本文重點介紹了A/D芯片外圍電路連接和使用方法,對PCI總線和它的控制電路也做了詳細闡述.對圖像采集卡的PCB布局布線也有詳細說明. 圖像采集卡FPGA內部程序構成也是本文的一個重點.本次的程序設計主要分為數據采集模塊,即與A/D接口模塊,數據暫存模塊,即SDRAM讀寫控制模塊,數據處理模塊和數據傳輸模塊,即PCI控制模塊.重點在于對的SDRAM的連續讀寫控制和各個模塊間的協調工作.說明了.A/D采集數據從接收到存儲詳細過程,以及對SDRAM讀寫狀態機和PCI總線的操控. 最后介紹了硬件調試和FPGA程序驗證結果.詳細說明了以Modelsim為平臺的前端功能仿真和后端時序仿真,以及以SignalTapⅡ為平臺,程序下載到FPGA中進行的實時驗證.結果表明整個圖像采集系統基本達到了系統設計中所給出的性能指標,證明了整個系統設計的正確性和合理性.
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:amandacool
渦流無損檢測技術作為五大常規無損檢測技術之一,不僅能夠探測導體表面的涂層厚度,材料成分,組織狀態以及某些物理量和機械量,還能檢測材料或構件中是否有缺陷并判斷缺陷的形狀、大小、分布、走向。脈沖渦流無損檢測技術因其激勵信號的頻域特點,具有有效率高,檢測準確的特性,因而有著廣泛的應用前景。 用無損檢測方法進行鋼鐵材質檢測的研究工作取得了大量成果,然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質量檢測還存在許多難題,如用傳統檢測方法檢測齒輪毛坯的硬度效果不夠理想,而且人工記錄方法較慢。 本文以渦流檢測技術理論為基礎,系統地分析了脈沖渦流檢測的基本理論。在此基礎上設計了一套用于檢測鋼鐵材硬度的脈沖渦流檢測儀器。該脈沖渦流檢測系統可分為硬件、軟件兩個子系統。整個系統由激勵源、渦流傳感器、數據處理、結果顯示這四個主要部分組成。在渦流探傷中,影響渦流的因素很多,產生大量噪聲使得信號分析相對困難。系統以FPGA為開發平臺,使得信號激勵和信號的采集可以在同一電路中實現,從而提高了信號處理的精確性,接著利用主成分分析方法去除噪音,提取信號的特征值,建立回歸方程,利用最小二乘法實現對鋼鐵材質硬度的測量。實驗結果表明,以FPGA為開發平臺,采用脈沖渦流激勵的方式及相關的脈沖渦流的主成分分析處理方法,使鋼鐵材質硬度的判別準確率有了很大提高。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:327000306
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
上傳用戶:shinesyh
在圖像處理及檢測系統中,實時性要求往往影響著系統處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上,應用嵌入式系統設計和圖像處理技術,以交通信息視頻檢測系統為研究背景,展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用,通過系統仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統具有較高的實時處理能力,能夠準確并穩定地檢測出運動目標的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有: 1.分析研究了視頻圖像檢測技術,針對傳統基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統的弊端,并從可靠性、穩定性、實時性和開發成本等因素考慮,提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數據處理系統的設計方案。 2.應用模塊化的硬件設計方法,構建了新一代嵌入式視頻檢測系統的硬件平臺。該系統由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成,較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸的問題,并為以后系統功能的擴展奠定了良好的基礎。 3.在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法,分析比較了各自的優缺點的基礎上,本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法,并給出該算法的硬件實現結構圖,應用VHDL硬件描述語言編程、實現,仿真結果表明,快速中值濾波算法的處理速度較傳統算法提高了50%,更有效地降低了系統資源占用率和提高了系統運算速度,增強了檢測系統的實時性能。 4.研究了基于視頻的交通車流量檢測算法,重點討論背景差分法,圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值,并對圖像進行了直方圖均衡處理,提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統處理技術,在FPGA系統上研究設計了這些算法的硬件實現結構,用VHDL語言實現,并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5.系統仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟,針對現有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病,本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統輸入源仿真問題,用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口,很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統的仿真結果數據在MATLAB上還原為圖像,方便了系統測試結果的分析與調試。系統測試的結果表明,運動目標的檢測基本符合要求,可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾,有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統的圖像處理及檢測技術,針對FPGA技術的特點對某些算法提出了改進,并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發平臺上仿真實現,仿真結果達到預期目標。本文的研究對智能化交通監控系統的車流量檢測做了有益探索,對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間: 2013-07-13
上傳用戶:woshiayin
摘要院提出了一種采用IPM大功率模塊實現的高分辨率調壓電源的設計方法。該方法采用粗堯細調節的方式實現了高分辨率的電壓調節。重點介紹了逆變方式下粗細調節部分相位一致問題,驗結果表明這種方法切實可行。
上傳時間: 2013-07-01
上傳用戶:linlin
本文主要研究了近年來發展很快的一種高效的調制技術——連續相位調制(CPM)。與其它調制技術相比,它具有較高的帶寬和功率利用率,這也令它在通信資源日益緊張的今天得到了越來越多的關注。CPM信號包含大量的信號形式,它們的共同特點是信號包絡恒定、相位連續,尤其適合于無線通信。 本文首先介紹了CPM信號的一般表達式及其功率譜密度公式,在此基礎上對CPM信號特性做了分析研究,并對其功率譜密度進行了計算機仿真,分析得出了CPM信號各調制參數的取值對其譜特性的影響;然后對CPM信號的各種解調方法進行了深入研究,對不同方法的解調性能作了仿真,通過比較分析得出解調性能、調制參數與系統實現復雜度之間相互制約的關系;最后,在前面分析研究的基礎上,完成了一個實際通信系統中信號檢測算法的。FPGA實現。
上傳時間: 2013-05-29
上傳用戶:baiom
在傳統的數字傳輸系統中,糾錯編碼與調制是各自獨立設計并實現的,譯碼與解調也是如此。80年代初,Ungerboeck根據調制解調與糾錯編碼的特點,提出了一種新的思想,稱作網格編碼調制,記為TCM。它是將調制解調與糾錯編碼當成一個整體來設計。它的中心思想是:采用編碼方法將信號空間做最佳分割,使已調信號矢量端點間有最大的距離。這樣就可以在相同發射功率、相同有效性的條件下提高信息傳輸的可靠性,特別適用于頻帶受限和功率受限信道。它在衛星通信和移動通信中的應用又使它成為研究熱點。 本文介紹了TCM編碼調制的基本原理,在此基礎上提出了一種新的TCM編碼的方法;介紹了卷積碼Viterbi譯碼的基本原理和步驟,在此基礎上分析了TCM的Viterbi譯碼的特點;研究了TCM在高斯白噪聲條件下的誤碼性能及其編碼增益,并在MATLAB上仿真來進行驗證;介紹了數字邏輯設計的基本方法和流程,在此基礎上介紹了基于FPGA的TCM系統的各個模塊。
上傳時間: 2013-07-26
上傳用戶:13913148949