激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的精确度特性广泛地应用在军事和民用领域。但传统的激光测距系统大多采用分立的单元电路搭建而成,不仅造成了开发成本较高,电路较复杂,调试困难等诸多问题,而且这种系统体积和重量较大,严重阻碍了激光测距系统的普及应用,因此近年来激光测距技术向着小型化和集成化的方向发展。本文就旨在找出一种激光测距的集成化方案,将激光接收电路部分集成为一个专用集成电路,使传统的激光测距系统简化成三个部分,激光器LD、接收PD和一片集成电路芯片。 本文设计的激光测距系统基于相位差式激光测距原理,综合当前所有的测相技术,提出了一种基于FPGA的芯片运用DCM的动态移相功能实现相位差测量的方法。该方法实现起来方便快捷,无需复杂的过程计算,不仅能够达到较高的测距精度,同时可以大大简化外围电路的设计,使测距系统达到最大程度的集成化,满足了近年来激光测距系统向小型化和集成化方向发展的要求,除此,该方法还可以减少环境因素对测距误差的影响,降低测距系统对测试环境的要求。本论文的创新点有: 1.基于方波实现激光的调制和发射,简化了复杂的外围电路设计; 2.激光测距的数据处理系统在一片FPGA芯片上实现,便于系统的集成。 在基于DCM的激光测距方案中,本文详细的叙述了利用DCM测相的基本原理,并给出了由相位信息得到距离信息的计算过程,然后将利用不同测尺测得的结果进行合成,并最终将距离的二进制信息转换成十进制显示出来。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro开发板做为开发平台,通过编程和仿真验证了该测距方案的可行性。在采用多次测量求平均值的情况下,该测距方案的测距精度可以达到3mm,测距量程可达100m。该方案设计新颖,可将整个的数据处理系统在FPGA芯片中实现,为最终的专用集成芯片的设计打下了基础,有利于测距系统的集成单片化。
上传时间: 2013-06-20
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激光测距是一种非接触式的测量技术,已被广泛使用于遥感、精密测量、工程建设、安全监测以及智能控制等领域。早期的激光测距系统在激光接收机中通过分立的单元电路处理激光发、收信号以测量光脉冲往返时间,使得开发成本高、电路复杂,调试困难,精度以及可靠性相对较差,体积和重量也较大,且没有与其他仪器相匹配的标准接口,上述缺陷阻碍了激光测距系统的普及应用。 本文针对激光测距信号处理系统设计了一套全数字集成方案,除激光发射、接收电路以外,将信号发生、信号采集、综合控制、数据处理和数据传输五个部分集成为一块专用集成电路。这样就不再需要DA转换和AD转换电路和滤波处理等模块,可以直接对信号进行数字信号处理。与分立的单元电路构成的激光测距信号处珲相比,可以大大降低激光测距系统的成本,缩短激光测距的研制周期。并且由于专用集成电路带有标准的RS232接口,可以直接与通信模块连接,构成激光遥测实时监控系统,通过LED实时显示测距结果。这样使得激光测距系统只需由激光器LD、接收PD和一片集成电路组成即可,提出了桥梁的位移监测技术方法,并设计出一种针对桥梁的位移监测的具有既便携、有效又经济实用的监测样机。 本文基于xil inx公司提供的开发环境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的开发版来设计的,提出一种基于方波的利用DCM(数字时钟管理器)检相的相位式测距方法;采用三把侧尺频率分别是30MHz、3MHz、lOkHz,对应的测尺长度分别为5米、50米和15000米,对应的精度分别为±0.02米、±0.5米和±5米。设计了一套激光测距全数字信号处理系统。为了证明本系统的准确性,另外设计了一套利用延时的方法来模拟激光光路,经过测试,证明利用DCM检相的相位式测距方法对于桥梁的位移监测是可行的,测量精度和测量结果也满足设计方案要求。
上传时间: 2013-06-12
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光斑质心检测系统是APT精跟踪伺服系统的关键技术之一,目前的光斑检测系统大多是基于PC机的,存在着高速实时性、稳定性问题。在总结各种检测算法的基础上,本文提出了基于FPGA的图像处理算法,实现了激光光斑中心的高速实时检测。 文中主要采用3×3窗口模块和自适应阈值模块,先对CCD输入数据进行处理,判断光斑的范围,然后再运用光斑的质心算法对光斑所占的像元进行运算,得出光斑位置的脱靶量,最后用VGA格式将图像显示在LCD上。本文达到了的3000帧/s的脱靶量帧速,精度为2urad的技术指标,实现了高速率、高精度的精跟踪要求。
上传时间: 2013-04-24
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使用Java语言有非常多的好处,如安全的对象引用、语言级支持多线程和跨平台等特性。但是嵌入式系统中Java语言的应用却很少见,这是由于Java如下两方面的不足: (1)Java虚拟机实现需要大量的硬件资源;(2)Java语言的运行时间不可预测。 为此,本论文将实现一个能够应用在低端FPGA器件的实时Java虚拟机。论文的主要创新点如下: 1.使用基于堆栈的RISC模型处理器实现CISC模型的JVM; 2.处理器微指令无任何相关性; 3.所设计的JVM能使Java程序拥有足够的底层访问能力。 论文的主要内容和工作如下: 1.制定基于堆栈的RISC结构处理器各级结构。 2.设计简洁高效的处理器微指令,并且微指令能够满足字节码的需要。 3.制定Java字节码到处理器代码的转换关系和快速转换结构。 4.设计中使用高速缓存,提高运行速度。 5.优化堆栈的硬件结构,使得出栈入栈操作更加简洁快速。 6.设计一系列的本地方法,使得Java程序能够直接访问底层资源。 7.将Java类库使用本地方法实现。 8.自定义程序在内存中的结构,并使用装载工具实现。 9.制定处理外围数据处理机制,如IO和内存接口10.制定中断处理方式,并且实现软中断的机制。
上传时间: 2013-06-11
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在工业领域中,经常需要在产品表面留下永久性的标识,通常作为便于今后追踪的商标、流水号、日期等等。特别在机械行业对零部件的管理,在市场上需要对其进行识别和质量跟踪。机械行业在零部件上的标记打印在追求美观的同时,要求有一定的打印速度和打印深度。标记打印能够为企业提供产品的可追溯性,更好的贯彻IS09000标准。 由于传统的标记打印在打印效率、美观以及防伪等方面存在问题,不适应现代化大生产要求,而激光打印技术虽然较好的克服了传统工艺的许多缺点,但激光器在恶劣的生成现场缺乏长期稳定性的工作特点的制约,不能完全满足生产实际的需要。为了弥补上述不足,适应大批量生产发展需要,气动标记打印技术成为一种较好的选择。 本课题在分析了现在市场上存在气动标记刻印系统的优缺点后,针对现有的标记打印机打印速度相对较慢,打印精度相对较低以及控制软件不灵活的缺点,设计了一套新的控制方案,使用FPGA作为核心控制器,配合PC机标记打印软件工作,代替以往PC或单片机的控制。该方案充分利用了FPGA可以高速并行工作的特点,能够高精度平稳的输出控制脉冲,使打印过程平稳进行。 本文描述了从总体方案设计到一些关键模块的设计思路和设计细节。根据设计要求,总体方案中提出了整个控制系统的划分和关键设计指标上的考虑。在硬件设计方面完成硬件电路设计,包括接口电路设计和抗干扰设计;在设计FPGA控制器时,采用了优化后的比较积分直线插补算法使得输出的插补脉冲均匀稳定;采用梯形速率控制算法,克服了速度突变情况时的失步或过冲现象;在软件方面,新开发了一套PC工业标记系统软件,采用了多线程技术和TTF矢量字库等技术。 整套标记打印系统经过较长时间的运行调试,表现稳定,现已经试用性投放市场.从生产厂家重庆恒伟精密机械有限公司和客户的反馈信息来看,系统工作稳定,打印速度达到设计指标,能够在256细分下驱动电机平稳快速运动,打印精度高,达到市场领先水平,并且得到客户充分的肯定。
上传时间: 2013-06-21
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软件无线电(SDR)
上传时间: 2013-06-13
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在3G移动通信网络建设中,如何实现密集城区的无线网络覆盖是目前基站的发展方向。目前网络覆盖理念的核心思想就把传统宏基站的基带处理和射频部分分离,分成基带处理单元和射频拉远单元两个设备,这样既节省空间、降低设置成本,又提高了组网效率。本文研究的数字收发机用于WCDMA基站系统的射频拉远单元中,实现移动通信网中射频信号的传输工作。 数字收发机主要由射频处理部分、模数/数模转换部分、数字上下变频处理部分、接口转换以及数字光模块组成。本文研究的重点是数字上下变频处理部分。设计采用软件无线电的架构和FPGA技术,所设计的数字上下变频部分可以在不修改硬件电路的基础上只需修改软件部分的参数则可实现多种频率的变频处理,极大地降低了开发成本,且缩短了开发周期。 根据系统设计的设计要求,以及现有芯片使用情况比较,本文选用Altera公司的:FPGA芯片,应用公司提供的Dspbuilder作为系统级的开发工具,应用Quartus Ⅱ作为综合、布局布线工具实现数字上下变频处理部分设计。 本文的主要研究工作包括以下几个部分: (1)对数字收发机的整体结构进行分析研究,确定数字收发机的实现结构和各个部分的功能; (2)通过对数字上下变频的相关理论的研究,分析出数字上下变频的结构、实现方法及性能; (3)通过对数控振荡器、CIC滤波器、FIR滤波器进行理论研究、内部实现结构以及性能分析,得出具体的参数和仿真实现结构; (4)使用FPGA中的IP核技术来实现数字上下变频,利用Matlab中Dspbuilder提供的IP核分别进行NCO、CIC、FIR的仿真工作;并得出数字上下变频的总体仿真实现结果; (5)对高速收发通道进行了研究和设计,根据系统的要求给出了数据帧结构,并采用Altera的第三代FPGA产品Stratix Ⅱ GX系列芯片实现了数字收发机的信号的串并/并串的接口转换。为后续继续研究工作奠定基础。
上传时间: 2013-06-21
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利用端口串行通信接口卡来扩展多个串行口是解决工业过程中集散控制系统的一种有效方法,文中介绍了利用MOXA公司生产的8端口串行通信接口板在PC机与89C51单片机之间进行串行通信的扩展方法,给出了使用多
上传时间: 2013-07-20
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本文的研究内容是在激光测距项目基础上进行的,分析了各种激光测距方法的利弊,最终选用脉冲激光测距的实现方式,并且对脉冲激光测距系统做了深入研究。 本文设计了以FPGA为核心的信号处理模块,实现了对激光信号的编码和译码、对激光发射控制时钟的分频、和内部PLL倍频实现内部高频计时时钟等,提高了系统的精度和稳定性。使用并行脉冲计数法,提高了计时精度,分析了可能产生误差的原因,并且对结果做了相应的修正,减小了激光测距系统的误差。并且制定了四种工作模式,可以根据不同的实际环境选择相应的测距模式,以达到最好的测量效果。 在接收方面突破以往普通的被动接收方式,提出了利用窗函数接收回波的主动接收方式,结合窄带滤光片的滤光效果,提高了系统的抗干扰性能。从课题要求出发,本激光测距系统实现了体积小、功耗低的特点,测量距离相对较近(0.5-50米),属于近距测量系统。
上传时间: 2013-04-24
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正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术,引起了广泛关注。它利用许多并行的、传输低速率数据的子载波来实现高速率的通信。它的特点是各子载波相互正交,所以扩频调制后的频谱可以相互重叠,不但减小了子载波问的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。由于OFDM的高频谱利用率、易于硬件实现、对抗频率选择性衰落和窄带干扰的能力突出等优点,它成为第四代移动通信的首选技术,是当前移动通信技术研究的热点问题。 本文概括的介绍了OFDM系统的基本概念、基本工作原理和关键技术,重点讨论了如何在FPGA上实现OFDM低中频收发信机。基于这些理论知识,确定了OFDM低中频收发信机系统实现方案,并选择ALTERA公司的Cyclone
上传时间: 2013-06-29
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