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可编程<b>增益放大器</b>

  • 基于FPGA的PWM发生器的研究与设计

    PWM(脉冲宽度调制)是一种利用数字信号来控制模拟电路的控制技术,广泛应用于电源、电机、伺服系统、通信系统、电子控制器、功率控制等电力电子设备。PWM技术在逆变电路中的应用最为广泛,也是变频技术的核心,同时在机床,液压位置控制系统等机械装置中也发挥着重要的作用。PWM技术已经成为控制领域的一个热点,因此研究PWM发生器对于基础理论的发展和技术的改进都有十分重要的意义。 论文研究的主要内容是用任意波形作为调制信号通过特定的方法来产生所需要的PWM波形,任意波形的合成和PWM波形的生成是两个主要任务。任意波形的合成是课题设计的一个难点,也是影响系统性能的关键因素之一。论文中波形合成采用直接数字频率合成(DDS)技术来实现。DDS技术以相位为地址,通过查找离散幅度数据进行波形合成,具有输出波形相位变化连续、分辨率高、频率转换速率快的优点,而且通过设置控制字可灵活方便地改变输出频率,是目前波形合成的主流方法。 实现PWM发生器的设计方法有多种。在综合比较了单片机、DSP、ARM等常用开发工具特点的基础上,本文提出了一种以可编程逻辑器件(PLD)为主体,单片机辅助配合的设计方法。随着计算机技术和微电了技术的迅速发展,可编程逻辑器件的集成度和容量越来越大,基于PLD的设计方法正逐步成为一种主流于段,是近些年来电子系统设计的一个热点。整个系统分为模拟波形产生、单片机控制电路、FPGA内部功能模块三大部分。FPGA部分的设计是以Altera公司的Quartus Ⅱ软件为开发平台,采用VHDL语言为主要输入手段来完成内部各功能模块的设计输入、编译、仿真等调试工作,目标载体选用性价比比较高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件;单片机控制电路主要负责控制字的设置和显示,波形数据的接受与发送;用MATLAB软件完成仟意波形的绘制和模拟任务。 论文共分五章,详细介绍了课题的背景、PWM发生器的发展和应用以及选题的目的和意义等,论述了系统设计方案的可行性,对外围电路和FPAG内部功能模块的设计方法进行了具体说明,并对仿真结果、系统的性能、存在的问题和改进方法等进行了分析和阐述。整个设计满足PWM发生器的任务和功能要求,设计方法可行。

    标签: FPGA PWM 发生器

    上传时间: 2013-06-03

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  • 电磁无损检测系统的设计与实现

    近年来,在钢铁材质质量检测的研究领域,电磁无损检测方法以其非破坏性和简便快速的优点取得了大量成果,然而对于钢材及其制品的混料、硬度和裂纹质量检测还存在许多难题.如用传统检测平台检测钢铁件硬度的检测精度和速度都不够理想。 基于上述情况,论文将先进的SOPC技术应用到钢铁件的电磁无损检测中。SOPC技术将处理器、存储器、IO接口、各种外围设备等系统设计需要的部件集成到一个可编程逻辑器件上,构建成一个可编程的片上系统。 论文详细论述了基于FPGA的电磁无损检测试验装置的理论基础,并在此基础上给出了总体设计方案。全文着重叙述了系统的模拟部分,系统配置以及软件部分的整个设计过程。利用QuartusⅡ自定义外设和Avalon总线多主并行处理的特点,采用Vefilog HDL,语言实现激励信号发生器和高速数据采集器,使得信号激励和信号采集在同一片芯片中实现,从而提高了信号及信号处理的精确度。由于电磁检测对多种参数的敏感反应,必须抑制由此引入的多种因素的干扰,利用FIR数字滤波和相关方法从众多的干扰信号中提取出有效信号的幅度和相位,同时利用NiosⅡC2H功能对滤波模块进行硬件加速处理,大大提高了信号处理的速度。利用最小二乘法建立回归方程模型进行无损检测。最后运用此电磁无损检测系统对轴承钢的硬度进行了定性测试,取得了较好的检测结果。 试验结果表明,将SOPC技术应用到电磁无损检测系统中,系统的检测速度和检测精度都有所提高,并使得整个系统在规模、可靠性、性能指标、开发成本、产品维护及硬件升级等多方面实现了优化。

    标签: 电磁 无损检测

    上传时间: 2013-06-04

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  • 基于FPGA的光接收机数据恢复电路

    随着信息产业的不断发展,人们对数据传输速率要求越来越高,从而对数据发送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收机的一个重要任务就是在于克服各种非理想因素的干扰下,从接收到的被噪声污染的数据信号中提取同步信息,并进而将数据正确的恢复出来。而数据恢复电路是光纤通信和其他许多类似数字通信领域中不可或缺的关键电路,其性能决定了接收端的总体性能。 目前,数据恢复电路的结构主要有“时钟提取”和“过采样”两种结构。基于“过采样”的数据恢复方法的关键是过采样,即通过引入参考时钟,并增加时钟源个数的方式来代替第一种方法中的“时钟提取”。与“时钟提取”的数据恢复方法相比,基于“过采样”的数据恢复方法在性能上还有较大的差距,但是后者拥有高带宽、立即锁存能力、较低的等待时间和更高的抖动容限,更易于通过数字的方法实现,实现更简单,成本更低,并且这是一种数字化的模拟技术。如果能通过“过采样”方法在普通的逻辑电路上实现622.08Mb/s甚至更高速率的数据恢复,并将它作为一个IP模块来代替专用的时钟恢复芯片,这无疑将是性能和成本的较好结合。 本文主要研究“过采样”数据恢复电路的基本原理,通过全数字的设计方法,给出了在低成本可编程器件FPGA上实现数据恢复电路两种不同的过采样的实现方案,即基于时钟延迟的过采样和基于数据延迟的过采样。基于时钟延迟的过采样数据恢复电路方案,通过测试验证,其最高恢复的数据传输率可达到640Mb/s。测试结果表明,采用该方案实现的时钟恢复电路可工作在光纤通信系统STM-4速率级,即622.08MHz频率上,各方面指标基本符合要求。

    标签: FPGA 光接收机 数据恢复 电路

    上传时间: 2013-04-24

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  • 基于FPGA的红外遥控电子密码锁的实现

    本文介绍了一种基于现场可编程门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法。重点阐述了红外遥控电子密码锁的整体架构设计;介绍了一种由PT2248作为发送器,MIM-R1AA 38KHZ红外一体化接收解调器作为接收器的红外遥控系统的构建方法;详细说明了如何运用EDA技术自顶向下的设计方法,来实现基于XILINX公司出品的Spartan-3E系列FPGA芯片的红外遥控解码、密码锁的解锁、密码修改、报警提示及液晶显示等功能。在分析红外遥控电子密码锁各功能模块时,本论文详细阐述了各模块的功能及外部接口信号,给出了各模块的仿真波形以及整个系统的测试流程和测试结果。本论文在介绍Spartan-3E系列FPGA芯片的特点和性能的同时,利用Spartan-3E系列的XC3S500芯片中的KCPSM3和自行设计完成的状态机控制器分别实现液晶显示控制器,通过比较分析得知KCPSM3实现的控制器,在对FPGA的资源利用方面更加合理,实现更加便捷。 本论文利用红外遥控技术解锁,大大提高了电子密码锁的安全性能;采用FPGA开发设计,所有算法完全由硬件电路来实现,使得系统的工作可靠性大为提高,同时由于FPGA具有在系统可编程功能,当设计需要更改时,只需更改FPGA中的控制和接口电路,利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可,无需更改外部电路的设计,大大提高了设计的效率。因此,采用FPGA开发的数字系统,不仅具有很高的工作可靠性,其升级与改进也极其方便。

    标签: FPGA 红外遥控 电子密码锁

    上传时间: 2013-06-19

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  • 基于FPGA的快速傅立叶变换

    随着数字电子技术的发展,数字信号处理广泛应用于声纳、雷达、通讯语音处理和图像处理等领域。快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在数字信号处理系统中起着很重要的作用,FFT 有效地提高了离散傅立叶变换(Discret Fourier Transform,DFT)的运算效率。 处理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和实时处理的性能,而现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件,在处理大规模数据方面,有极大的优势。论文采用了在FPGA中实现FFT算法的方案。 数字信号处理板的硬件电路设计是本论文的重要部分之一。在介绍了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基础上,根据实时处理的要求,给出了数字信号处理板的硬件设计方案并对硬件电路的实现进行了分析和说明。 依据数字系统的设计方法,分别采用基二按时间抽取FFT算法、基四按时间抽取FFT算法以及FFT兆核函数三种方法利用硬件描述语言(VHSICHardware Description Language,VHDL)实现了1024点的FFT,接着对三种方法进行了评估,得出了FPGA完全能满足处理器的实时处理的要求的结论。然后根据通用串行总线(Universial Serial Bus,USB)协议,利用VHDL语言编写了USB接口芯片ISP1581的固件程序,实现了设备的枚举过程。

    标签: FPGA 傅立叶变换

    上传时间: 2013-08-01

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  • 基于FPGA的扩频模拟信号源的设计

    信号发生器是控制系统的重要组成部分。研制出较高精度、可靠性、可调参数的数字量信号发生器,对于促进我国航空、航天、国防以及工业自动化等领域的发展均有重要意义。本文以直接频率合成和伪随机码的设计与实现为中心,对扩频通信的基本理论、信号源的结构、载波调制等问题进行了深入的分析和研究,并给出了模块的硬件实现方案。 现场可编程门阵列(FPGA)设计灵活、速度快,在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用。论文介绍了FPGA技术的发展和应用,包括VHDL语言的基本语法结构和FPGA器件的开发设计流程等等。详细地分析了各类频率合成器的基础上提出采用直接数字式频率合成原理(DDS)实现低相位噪声、高分辨率、高精度和高稳定度的信号源。研究了测距伪随机码的原理,确定选用移位序列作为系统的扩频码序列,并选取了符合本系统使用的移位序列扩频码。分别给出并分析了相应的FPGA硬件实现电路。 对于载波调制这一关键技术,提出了采用二进制相移键控相位选择法并相应作了硬件实现。最后给出具体设计实现了的信号发生器的输出波形。经实验室测试,设计的信号发生器满足要求,且结构简单、工作可靠、重量轻、体积小,具有良好的应用前景。

    标签: FPGA 扩频 模拟信号源

    上传时间: 2013-04-24

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  • 基于FPGA的逆变器的研制

    现场可编程门阵列器件(FPGA)是一种新型集成电路,可以将众多的控制功能模块集成为一体,具有集成度高、实用性强、高性价比、便于开发等优点,因而具有广泛的应用前景。单相全桥逆变器是逆变器的一种基本拓扑结构,对它的研究可以为三相逆变器研究提供参考,因此对单相全桥逆变器的分析有着重要的意义。 本文研制了一种基于FPGA的SPWM数字控制器,并将其应用于单相逆变器进行了试验研究。主要研究内容包括:SPWM数字控制系统软件设计以及逆变器硬件电路设计,并对试验中发现的问题进行了深入分析,提出了相应的解决方案和减小波形失真的措施。在硬件设计方面,首先对双极性/单极性正弦脉宽调制技术进行分析,选用适合高频设计的双极性调制。其次,详细分析死区效应,采用通过判断输出电压电流之间的相位角预测桥臂电流极性方向,超前补偿波形失真的方案。最后,采用电压反馈实时检测技术,对PWM进行动态调整。在控制系统软件设计方面,采用FPGA自上而下的设计方法,对其控制系统进行了功能划分,完成了DDS标准正弦波发生器、三角波发生器、SPWM产生器以及加入死区补偿的PWM发生器、电流极性判断(零点判断模块和延时模块)和反馈等模块的设计。针对仿真和实验中的毛刺现象,分析其产生机理,给出常用的解决措施,改进了系统性能。

    标签: FPGA 逆变器

    上传时间: 2013-07-06

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  • 基于FPGA的全彩色LED同步显示屏

    LED显示屏作为一项高新科技产品正引起人们的高度重视,它以其动态范围广,亮度高,寿命长,工作性能稳定而日渐成为显示媒体中的佼佼者,现已广泛应用于广告、证券、交通、信息发布等各方面,且随着全彩屏显示技术的日益完善,LED显示屏有着广阔的市场前景。 本文主要研究的对象为全彩色LED同步显示屏控制系统,提出了一个系统实现方案,整个系统分三部分组成:DVI解码电路、发送系统以及接收系统。DVI解码模块用于从显卡的DVI口获取视频源数据,经过T.D.M.S.解码恢复出可供LED屏显示的红、绿、蓝共24位像素数据和一些控制信号。发送系统用于将收到的数据流进行缓存,经处理后发送至以太网芯片进行以太网传输。接收系统接收以太网上传来的视频数据流,经过位分离操作后存入SRAM进行缓存,再串行输入至LED显示屏进行扫描显示。然后,从多方面论述了该方案的可行性,仔细推导了LED显示屏各技术参数之间的联系及约束关系。 本课题采用可编程逻辑器件来完成系统功能,可编程逻辑器件具有高集成度、高速度、在线可编程等特点,不仅可以满足高速图像数据处理对速度的要求,而且增加了设计的灵活性,不需修改电路硬件设计,缩短了设计周期,还可以进行在线升级。

    标签: FPGA LED 全彩色 同步显示

    上传时间: 2013-06-22

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  • 基于FPGA的全景图像处理系统设计

    随着科学技术的不断发展,视频图像处理的应用越来越广泛,各种图像处理算法日趋成熟,相关的硬件技术更是不断推陈出新。现代大规模集成电路VLSI技术的迅猛发展为视频图像处理技术提供了硬件基础。其中,现场可编程门阵列FPGA用于嵌入式视频图像处理有其独特优势。FPGA高性能、高集成度、低功耗的特点不仅使其具备高速CPU的性能,而且其可编程性使得设计者可以方便的通过对逻辑结构的修改和配置,完成对系统的升级。 本文根据FPGA的并行处理特点,以及其在实时图像处理方面的优势,进行了基于FPGA的全景图像处理系统的设计。在设计过程中,广泛查阅了相关资料,通过分析系统的功能,进行具体器件的选型,最后确定红色飓风Ⅱ代开发板及其扩展板作为本系统的硬件开发平台。然后通过编写相应的驱动程序(I2C总线控制器、SDRAM控制器),应用程序(视频数据接收与存储逻辑模块),实现系统图像采集、存储的功能。本文的所有逻辑模块均采用Verilog HDL语言进行描述设计。 本文最后对系统进行了调试。经实验验证,系统达到了图像实时采集、存储的功能,能进行正确可靠的工作。该系统为后续的图像处理打下了坚实的基础,同时整个系统的逻辑模块资源消耗只占FPGA(EP1C12)的百分之几,剩余资源还可以来用作一些硬件算法。

    标签: FPGA 全景图像 处理系统

    上传时间: 2013-07-02

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  • 基于FPGA的全数字眼科超声诊断仪

    超声诊断技术具有安全、无痛苦、无损害、方法简便、适应面广、直观、显像清晰、可重复检查、对软组织鉴别能力强、诊断准确性高、灵活以及价廉等优点,已经成为当代医学图像诊断中的首选技术。眼科超声诊断仪是超声诊断中的一种专科设备,它可以用来诊断视网膜脱落、眼内和眼眶肿瘤、玻璃体混浊、出血、眼底病变及眼内异物等疾病。近年来,随着数字信号处理、硬件软件设计能力以及材料学等方面的快速发展,眼科超声诊断仪在多方面都有了长足的进步。这其中数字化眼科超声诊断仪是发展的重点。 本文从超声诊断仪原理及设计入手,着重描述了该系统的软硬件结构,同时对超声信号进行数字化处理的各个子模块进行了介绍,并结合各种数字信号处理方法的特点,对现成可编程门阵列的结构特点、编程原理及设计流程作了简单介绍。在此基础上,着重讨论了FIR滤波器的设计并得以在FPGA实现,应用于信号处理各子模块中。最后通过构建实验模型验证了系统各阶段信号处理的有效性。对正常人体眼球田眼眶进行检测,获得了很好的回波信号。本设计对眼科高频超声回波信号具有良好的实时处理能力,达到了设计要求,具有良好的应用前景。

    标签: FPGA 全数字 超声诊断仪

    上传时间: 2013-06-05

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