<center id="22wwi"></center> 相位激光測距是一種高精度的距離測量技術，隨著電子器件和信號處理技術的發展，這種測距技術在軍用和民用領域必將得到更為廣泛的研究和應用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術的相位激光測距系統，該系統采用先進的FPGA技術，實現了調制信號產生、信息控制與處理三個模塊的整合，解決了傳統相位激光測距所難以克服的弱點。 文中闡述了激光測距和調制信號源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應用DDS技術可以實現寬帶、高精度的調制信號輸出，說明了引起DDS輸出信號雜散的原因和解決的辦法。分析了應用FFT運算實現信號相位提取的基本原理及設計方法，采用這種檢相技術，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統的相位式激光測距機的整體設計，并就各部分進行了詳細的分析與設計。介紹了激光測距系統的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺的部分硬件電路的設計，并對其中的設計進行了仿真和驗證，總結提出了對系統今后的進一步改進和完善的思路。
上傳時間： 2013-06-28
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頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應用于無線電、電視、雷達及通信等領域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統的掃頻儀由多個模塊構成，電路復雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設計的方法，針對可編程邏輯器件的特點，對硬件實現方法進行了探索。 本文對三大關鍵技術進行了深入研究： 第一，由掃頻信號發生器的設計出發，對直接數字頻率合成技術(DDS)進行了系統的理論研究，并改進了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時，改進了DDS系統的雜散度，并且利用該方法實現了幅度和相位可調制的DDS系統-掃頻信號發生器。 第二，為了提高系統時鐘的工作頻率，對流水線算法進行了深入的研究，并針對累加器的特點，進行了一系列的改進，使系統能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統頻率特性測試的理論出發，研究如何在FPGA中提高多位數學運算的速度，從而提出了一種實現多位BCD碼除法運算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術應用于該算法，對該方法進行改進，完成了基于流水線技術的BCD碼除法運算的設計，并用此方法實現了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎上，以大規模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實現載體，提出了基于單片機和FPGA體系結構的集成化設計方案；以VerilogHDL為設計語言，實現了頻率特性測試儀主要部分的設計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現了可編程邏輯器件的優勢。 本文首先對相關的概念理論進行了介紹，包括DDS原理、流水線技術等，進而提出了系統的總體設計方案，包括設計工具、語言和實現載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細地闡述了兩個主要模塊的設計，并給出了實現方式。
上傳時間： 2013-06-08
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逆變控制器的發展經歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統，并從數模混合電路過渡到純數字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現技術的研究越來越受到關注，已成為逆變控制器發展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現技術，依次對專用芯片的系統功能劃分，硬件算法，全系統的硬件設計及優化，流水線操作和并行化，芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續時間和離散時間的數學模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內環電壓外環雙閉環控制系統的設計過程，同時給出了仿真結果，仿真表明此系統具有很好的動、靜態性能，并且具有自動限流功能，提高了系統的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規格，完成了器件選型及相關的開發環境和工具的選取。然后系統闡述了復雜FPGA設計的設計方法學，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發流程。在此基礎上，進行了芯片系統功能劃分，針對：DDS標準正弦波發生器，電壓電流雙環控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產生器，三角波發生器，死區控制器，數據流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設計。分析了全數字鎖相環的結構和模型，以此為基礎，設計了一種應用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統鎖相系統中的環路濾波，用相位累加器實現數控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數字鎖相環（DPLL）。分析了“流水線操作”等設計優化問題，并針對逆變器控制系統中，控制系統算法呈多層結構，且層與層之間還有數據流聯系，其執行順序和數據流的走向較為復雜，不利于直接采用流水線技術進行設計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術，有效地解決了復雜控制系統的流水線優化設計問題。本文最后對芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩態”問題，分析了產生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合，改善了模糊控制器穩態性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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針對現代中低壓電網電能質量的監測及諧波治理的需要，論文綜合運用嵌入式技術、現代信號處理技術、虛擬儀器技術設計了一種新型低功耗、集成化的電網參數監測儀。此系統實現了對三相電網相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網頻率、功率因數以及三相電壓、電流的31次以內諧波的實時監測。 論文分析了基于微處理器的電力系統基本參數的測量原理；對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得，由多點的抽樣數據統計得到的結果可以減小隨機誤差的影響；基于DFT和FFT的諧波測量原理，將FFT應用于諧波分析獲得信號的頻域參數；針對諧波測量中的混疊誤差設計了二階抗混疊濾波器；分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數對頻譜泄漏的抑制作用，在此基礎上選擇加海明窗對采樣信號進行處理；針對DDS具有高精度頻率合成的特點，將其應用到電網信號的采樣上，提高了采樣的同步性，使得測量精度滿足了系統的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算，系統微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132，提高了系統的數據處理能力和實時性。系統供電電源采用了開關電源、減小了體積，提高了效率；完成了下位機數據采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設計；最后介紹了軟件設計部分，主要包含了數據采集的實現過程，FFT程序的設計，給出了各部分程序的流程圖；系統上位機軟件設計了電網數據處理程序，該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發平臺，利用CVI豐富的庫函數，完成對數據的處理、顯示和記錄等工作，并采用雙線程運行模式，在數據采集和處理的同時完成了顯示、命令的發送和運行曲線等功能。 按上述方案設計的樣機經過三次電路制作與軟件調試，主要技術參數達到了設計要求，通過了實驗室測試，目前正在電力系統諧波治理系統中進行工業實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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地鐵信號設備中輸入輸出設備是信號邏輯和現場設備之間的接口，有著四高（高安全，高可靠，高可維護，高可用）要求，目前信號系統廠家的傳統做法是整個信號系統產品由一家公司來完成，可是隨著技算機技術的快速發展，邏輯部份目前已可以采用通用COTS產品，而輸入輸出部分還是需要各個信號廠家自己設計和生產，因此設計出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業的發展方向。 為了滿足以上要求，本文從實際應用角度出發，使信號系統的產品更加的開放透明，設計出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O，從而使信號系統設計可以方便地和現場信號設備接口。 在硬件上采用冗余設計，以ARM為主處理器，整個系統無單點硬件故障，采集部分采用動態異或輸入設計，驅動部分采用安全驅動設計。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴格遵循歐洲鐵路信號產品的標準，使系統的安全性，可靠性，可用性和可維護性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設計和實現，包括設計思想，具體實施，硬件和軟件的設計等。
上傳時間： 2013-06-12
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視頻監控以其直觀方便、準確、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合，已經滲透到交通、城市治安、國防等多種領域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統的視頻監控系統存在著結構復雜、穩定性可靠性不高、價格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點。近年來，隨著計算機、網絡、電子與通信、圖像處理等技術的飛速發展，嵌入式網絡視頻監控技術應用而生。 本文針對視頻監控系統的實際需求，結合嵌入式技術、圖像處理技術和網絡技術，設計并實現了一種實時性好、可靠性高、成本低的嵌入式網絡視頻監控系統。該系統以ARM9微處理器作為硬件平臺，以具有開發資源豐富、免費等優勢的Linux操作系統作為軟件開發平臺。該系統采用以太網作為網絡傳輸介質，并使用TCP/IP網絡協議。視頻數據的傳輸協議選擇了支持組播技術的RTP/RTCP傳輸協議，客戶端在Linux下實現了基于SDL庫視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統與視頻監控技術的發展及相關技術，分析了國內外視頻監控系統的現狀和發展趨勢，對視頻監控系統研究的背景和意義進行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監控解決方案，對幾種目前流行的視頻壓縮算法進行了對比；然后，提出了嵌入式視頻監控系統的軟、硬件總體架構，并逐步對硬件平臺和軟件模塊設計進行了選擇和細化。其中，硬件平臺根據視頻數據采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲器；軟件設計中，首先完成了嵌入式系統的交叉開發環境搭建，針對ARM-Linux特性，完成了在開發板上操作系統和文件系統等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網絡傳輸、SDL庫視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對系統構建過程中所用到的某些關鍵技木進行了較為詳盡的探討和研究，這對于從事相關科研工作的同仁們具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著海洋勘測技術的發展，研制高性能的海洋測流儀器越來越重要。多普勒聲學海流剖面儀就是一種非常重要的用來測量海流速度的儀器。在調試多普勒聲學海流剖面儀的過程中，多普勒聲學海流剖面儀信號模擬器是很重要的設備，它是數字模擬技術與多普勒聲學技術相結合的產物，它通過模擬的方法產生聲學海流剖面儀回波信號，以便在不具備實際海洋情況的條件下，可以在實驗室環境中對聲學海流剖面儀的樣機進行系統調試。在此情況下，本文研制了一種聲學海流剖面儀信號模擬器，并對聲學海流剖面儀回波信號接收過程中使用的算法進行了研究。 本文首先比較了多普勒聲學海流剖面儀的發射信號與接收信號之間的關系，分析了產生多普勒頻移的原因。選用直接數字頻率合成技術(DDS)生成多普勒聲學海流剖面儀調試所需要的回波信號o DDS技術克服了傳統信號源的頻率精度不高和頻率不穩等問題。本文選用專用DDS芯片AD9833來實現回波信號的產生，利用ARM嵌入式技術對輸出信號進行控制。 信號模擬器以S3C2410處理器為核心構建了硬件平臺，采用核心板與擴展板相結合的硬件結構。核心板主要包括了存儲系統、網絡接口和各種通訊接口。其主要功能是存儲大量數據信號和通訊功能；擴展電路包括了16路DDS信號輸出及信號調理電路，可以通過軟件來配置16路信號相應的工作狀態及選擇信號輸出形式。硬件設計預留了一定數量的I/O接口以備將來擴展之用。 建立嵌入式Linux開發環境；并分析BootLoader啟動機制，移植VIVI；通過配置內核相關文件，移植Linux2.4.18內核到模擬器系統；編寫16路DDS的驅動程序；設計了模擬器的上位機通訊程序及用應程序；對系統進行了軟硬件調試，調試結果表明模擬器完全能夠模擬聲學海流剖面儀的回波信號。 最后，結合回波信號形式，采用基帶解調、復相關等技術對接收回波信號所使用的算法進行了研究，估算出多普勒頻移，配合了調試海流剖面儀樣機工作的進行。該模擬器不但可以模擬回波信號，還可以作為發射信號來用，大大提高了模擬器的實用性。關鍵詞：聲學海流剖面儀；S3C2410； AD9833；嵌入式Linux；回波信號
上傳時間： 2013-04-24
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音頻管理組件(Audio Management Unit，AMU)是先進客艙娛樂與服務系統(Advanced Cabin Entertainment Service System，ACESS)的組成部分，應用于飛機上音頻資源的管理與控制。飛機運營對航空機載電子系統準確性、復雜性和安全性的高要求，使得其維修維護工作極大地依賴于自動測試設備(Automatic Testing Equipment，ATE)。本課題來源于實際工程項目， FPGA技術具備多種優點，將其與民航測試設備結合研制一個用于檢測AMU故障的自動測試系統，該系統將對AMU自動完成部件維修手冊(Comvonent Maintenance Manual，CMM)所規定的全部功能、性能方面的綜合測試。 本文首先概述音頻管理組件、自動測試系統及其在民航領域的應用，并闡述了課題的背景、研究目標和相關技術要求；文章對可編程邏輯器件CPLD/FPGA的結構原理、硬件描述語言VHDL的特點以及MAXL+plusⅡ軟件的設計流程進行了說明，重點闡述了基于FPGA的DDS信號發生器以及數據采集卡的設計實現、并著重闡述了ARINC429總線的傳輸規范，和基于FPGA的ARINC429總線接口的設計與實現。在ARINC429接口設計中采用自頂向下，多層次系統設計的方法，用VHDL語言進行描述。在發送器中利用了FPGA內部的分布式RAM創建異步FIFO，節約了FPGA的內部資源和提高了數據傳輸速度；在接收器中采用了提高抗干擾性的優化設計。測試結果表明基于FPGA的設計實現ARINC429總線數據通信的要求，使用方便，可靠性好，能夠克服HS-3282芯片中的數據格式固定，使用不夠靈活方便，價格昂貴的缺點。
上傳時間： 2013-08-06
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遙測系統由發射機、發射天線、接收天線、接收機組成.就遙測發射系統而言,傳統的模擬調制已經很成熟,模擬發射機是利用調制信號的變化來控制變容二極管的結電容容值的變化,從而改變壓控振蕩器的震蕩頻率來實現調頻;模擬調制碼速率、調制頻偏都受變容二極管特性的限制,模擬調制功能單一、調制方式不可重組、單個系統調制頻率不可改變,無法滿足頻率多變的需求;隨著高速器件和軟件無線電技術的發展,數字調制發射機具有調制中心頻率可調、頻偏可編程、調制方式可重組、調制碼速率高、可實現較高的頻響、可以與編碼器合并擴展功能很強等優點,成為今后發射機的發展主流.本論文討論了如何利用現場可編程器件FPGA結合Max+plusⅡ及VHDL語言,在遙測系統中實現了DDS+PLL+SSB模式的數字調制發射機.數字發射機設計主要包括方案選擇、系統設計、硬件電路實現及VHDL設計四個部分.論文中首先分析了目前遙測系統中使用的模擬調制發射機的不足及數字調制發射機的優點,確定了發射機的設計方案;第二章介紹了電子設計自動化工具及數字電路設計方法;第三章詳細討論了組成發射機的各個部分的原理設計;第四章著重討論了各個部分的硬件電路實現、VHDL實現部分及設計的測試結果;最后總結了設計中需要進一步研究的問題.
上傳時間： 2013-04-24
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