焊有元件的印制电路板在线测试是印制电路板生产过程中的一个重要环节,关系着整个电子产品的质量。本文在深入研究国内外印制电路板自动测试技术的基础上,结合当前先进的电子技术,设计出一套高性能,低价位,小体积,便于携带和操作的印制电路板在线测试仪。 本文设计的在线测试仪系统包括控制器电路、信号发生电路、信号采集电路、元件测试电路、USB通信电路和开关矩阵电路等,其中控制器电路是以FPGA可编程控制芯片为核心,负责控制下位机其它所有电路的正常工作,并实现与上位机间的通信。 针对模拟元件的测试,本文首先探讨了对印制电路板上模拟元件测试时的隔离原理,继而详细阐述了电阻、电容(电感)、二极管、三极管、运算放大器等的测试方法,并分别设计了硬件测试电路。因为测试时需向被测元件施加测试激励信号,本文设计并完成了一信号发生电路,可输出幅值可调的直流恒压源信号和直流恒流源信号、幅值和频率都可调的交流信号。 针对数字器件的测试,本文将数字器件分为两种,一种为具有边界扫描功能单元的器件,另一类为非边界扫描器件,并分别对两种类型的数字器件的测试原理和方法进行了详细的描述,在文中给出了相关的硬件测试电路图。 本设计中,所有测试激励信号经测试电路后输出的测试结果都是直流电压信号,所以本文设计了一通用信号采集电路来完成对测试结果的取样。本文还设计了开关矩阵电路,用于将被测印制电路板上的元件接入到测试电路中。对通信电路的设计,本文采用USB通信方式与上位机进行有效的数据交换,并通过USB接口芯片完成了硬件电路的设计。 在软件方面,本文采用NiosⅡ C语言完成所有软件设计,以协助硬件部分来完成对印制电路板的测试工作。 本文已完成各部分电路试验及系统联调,试验证明设计达到了项目预定要求。
上传时间: 2013-08-02
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近年来,以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了快速的发展,FPGA不但解决了信号处理系统小型化、低功耗、高可靠性等问题,而且基于大规模FPGA单片系统的片上可编程系统(SOPC)的灵活设计方式使其越来越多的取代ASIC的市场。传统的通用信号处理系统使用DSP作为处理核心,系统的可重构型不强,FPGA解决了这一问题,并且现有的FPGA中,多数已集成DSP模块,结合FPGA较强的信号并行处理特性使其与DSP信号处理能力差距很小。因此,FPGA作为处理核心的通用信号处理系统具有很强的可实施性。 @@ 基于上述要求,作者设计和完成了一个基于多FPGA的通用实时信号处理系统。该系统采用4片XC3SD1800A作为处理核心,使用DDR2 SDRAM高速存储实时数据。作者通过全面的分析,设计了核心板、底板和应用板分离系统架构。该平台能够根据实际需求进行灵活的搭配,核心板之间的数据传输采用了LVDS(低电压差分信号)技术,从而使得数据能够稳定的以非常高的速率进行传输。 @@ 本系统属于高速数字电路的设计范畴,因此必须重视信号完整性的设计与分析问题,作者根据高速电路的设计惯例和软件辅助设计的方法,在分析和论证了阻抗控制、PCB堆叠、PCB布局布线等约束的基础上,顺利地完成了PCB绘制与调试工作。 @@ 作为系统设计的重要环节,作者还在文中研究了在系统设计过程中出现的电源完整性问题,并给出了解决办法。 @@ LVDS高速数据通道接口和DDR2存储器接口设计决定本系统的使用性能,本文基于所选的FPGA芯片进行了详细的阐述和验证。并结合系统的核心板和底板,完成了应用板,视频图像采集、USB、音频、LCD和LED矩阵模块显示等接口的设计工作,对其中的部分接口进行了逻辑验证。 @@ 经过测试,该通用的信号处理平台具有实时性好、通用性强、可扩展和可重构等特点,能够满足当前一些信号处理系统对高速、实时处理的要求,可以广泛应用于实时信号处理领域。通过本平台的研究和开发工作,为进一步研究和设计通用、实时信号处理系统打下了坚实的基础。 @@关键词:通用实时信号处理;FPGA;信号完整性;DDR2;LVDS
上传时间: 2013-05-27
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便携式B型超声诊断仪具有无创伤、简便易行、相对价廉等优势,在临床中越来越得到广泛的应用。它将超声波技术、微电子技术、计算机技术、机械设计与制造及生物医学工程等技术融合在一起。开展该课题的研究对提高临床诊断能力和促进我国医疗事业的发展具有重要的意义。 便携式B型超声诊断仪由人机交互系统、探头、成像系统、显示系统构成。其基本工作过程是:首先人机交互系统接收到用户通过键盘或鼠标发出的命令,然后成像系统根据命令控制探头发射超声波,并对回波信号处理、合成图像,最后通过显示系统完成图像的显示。 成像系统作为便携式B型超声诊断仪的核心对图像质量有决定性影响,但以前研制的便携式B型超声诊断仪的成像系统在三个方面存在不足:第一、采用的是单片机控制步进电机,控制精度不高,导致成像系统采样不精确;第二、采用的数字扫描变换算法太粗糙,影响超声图像的分辨率;第三、它的CPU多采用的是51系列单片机,测量速度太慢,同时也不便于系统升级和扩展。 针对以上不足,提出了基于FPGA的B型超声成像系统解决方案,采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片实现了步进电机步距角的细分,使电机旋转更匀速,提高了采样精度;提出并采用DSTI-ULA算法(Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation)在FPGA内实现数字扫描变换,提高了图像分辨率;人机交互系统采用S3C2410-AL作为CPU,改善了测量速度和系统的扩展性。 通过对系统硬件电路的设计、制作,软件的编写、调试,结果表明,本文所设计的便携式B型超声成像系统图像分辨率高、测量速度快、体积小、操作方便。本文所设计的便携式B型超声诊断仪可在野外作业和抢险(诸如地震、抗洪)中发挥作用,同时也可在乡村诊所中完成对相关疾病的诊断工作。
上传时间: 2013-05-18
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MP3音乐是目前最为流行的音乐格式,因其音质、复杂度与压缩比的完美折中,占据着广阔的市场,不仅在互联网上广为流传,而且在便携式设备领域深受人们喜爱。本文以MPEG-1的MP3音频解码器为研究对象,在实时性、面积等约束条件下,研究MP3解码电路的设计方法,实现FPGA原型芯片,研究MP3原型芯片的验证方法。 论文的主要贡献如下: (1)使用算法融合方法合并MP3解码过程的相关步骤,以减少缓冲区存储单元的容量和访存次数。如把重排序步骤融合到反量化模块,可以减少一半的读写RAM操作;把IMDCT模块内部的三个算法步骤融合在一起进行设计,可以省去存储中间计算结果的缓存区单元。 (2)反量化、立体声处理等模块中,采用流水线设计技术,设置寄存器把较长的组合逻辑路径隔开,提高了电路的性能和可靠性;使用连续访问公共缓存技术,合理规划各计算子模块的工作时序,将数据计算的时间隐藏在访存过程中;充分利用频率线的零值区特性,有效地减少数据计算量,加快了数据处理的速度。 (3)设计了MP3硬件解码器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述语言设计RTL级电路,完成功能仿真,以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA开发板为平台,实现MP3解码器的FPGA原型芯片。MP3硬件解码器在Stratix II EP2S180器件内的资源利用率约为5%,其中组合逻辑查找表ALUT为7189个,寄存器共有4024个,系统频率可达69.6MHz,充分满足了MP3解码过程的实时性要求。实验结果表明,MP3音频解码FPGA原型芯片可正常播放声音,解码音质良好。
上传时间: 2013-07-01
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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。
上传时间: 2013-04-24
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在数字电视系统中,MPEG-2编码复用器是系统传输的核心环节,所有的节目、数据以及各种增值服务都是通过复用打包成传输流传输出去。目前,只有少数公司掌握复用器的核心算法技术,能够采用MPEG-2可变码率统计复用方法提高带宽利用率,保证高质量图像传输。由于目前正处广播电视全面向数字化过渡期间,市场潜力巨大,因此对复用器的研究开发非常重要。本文针对复用器及其接口技术进行研究并设计出成形产品。 文中首先对MPEG-2标准及NIOS Ⅱ软核进行分析。重点研究了复用器中的部分关键技术:PSI信息提取及重构算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校验算法,给出了实现方法,并通过了硬件验证。然后对复用器中主要用到的AsI接口和DS3接口进行了分析与研究,给出了设计方法,并通过了硬件验证。 本文的主要工作如下: ●首先对复用器整体功能进行详细分析,并划分软硬件各自需要完成的功能。给出复用器的整体方案以及ASI接口和DS3接口设计方案。 ●在FPGA上采用c语言实现了PSI信息提取与重构算法。 ●给出了实现快速的PID映射方法,并根据FPGA特点给出一种新的PID映射方法,减少了逻辑资源的使用,提高了稳定性。 ●采用Verilog设计了SI信息提取与重构的硬件平台,并用c语言实现了SDT表的提取与重构算法,在FPGA中成功实现了动态分配内存空间。 ●在FPGA上实现了.ASI接口,主要分析了位同步的实现过程,实现了一种新的快速实现字节同步的设计。 ●在FPGA上实现了DS3接口,提出并实现了一种兼容式DS3接口设计。并对帧同步设计进行改进。 ●完成部分PCB版图设计,并进行调试监测。 本复用器设计最大特点是将软件设计和硬件设计进行合理划分,硬件平台及接口采用Verilog语言实现,PSI信息算法主要采用c语言实现。这种软硬件的划分使系统设计更加灵活,且软件设计与硬件设计可同时进行,极大的提高了工作效率。 整个项目设计采用verilog和c两种语言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE两种设计平台下设计实现。根据此方案已经开发出两台带有ASI和DS3接口的数字电视TS流复用器,经测试达到了预期的性能和技术指标。
上传时间: 2013-08-03
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全数字调制解调技术具有多速率、多制式、智能性等特点,这极大的提高了通信系统的灵活性和通用性,符合未来通信技术发展的方向。 本文从如下几个方面对全数字调制解调器进行了深入系统研究:1,在介绍全数字调制解调器的发展现状和研究QPSK通信调制解调方式的基础上,依据软件定性仿真分析了QPSK正交调制解调系统,设计出了满足系统要求的实现电路框图并选定了芯片;2,在完成了基于FPGA芯片实现QPSK调制解调的算法方案设计基础上,利用VHDL语言完成了芯片程序的设计,并对其进行了调试和功能仿真;3,利用设计出的调制解调器与选定的AD、DA、正交调制解调芯片,完成了QPSK通信系统的硬件电路的设计并完成了调制电路的研制;4,完成电路的信息速率大于300Kbps,产生的中频信号中心频率70MHz,带宽500KHz,满足系统设计要求,由于时间关系解调电路仍在调试中。 本文基于FPGA实现的QPSK数字调制解调器具有体积小、集成度高和软件可升级等优点,这为设计高集成和高灵活性的通信系统提供了技术基础。
上传时间: 2013-07-08
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恒流电路高精度,现了简单实用,由基准电压源,集成运算放大器及复合管组成的
上传时间: 2013-07-26
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智能电表、水表、煤/燃气表、热量表等大量地出现在人们的生活中,同时这些仪表的抄录工作变得越来越烦琐,工作量大,工作效率低,不仅给用户带来不便,而且会存在漏抄、误抄、估抄的现象。随着电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,人工抄表已经逐步被自动抄表所代替。 集中器是一个数据集中处理器,是多对象自动抄表系统的通信桥梁,负责对各智能表的数据进行采集、存储和管理,及时有效地向上位机传输数据并执行上位机发送的指令。提高多对象集中器数据处理能力,有效完成上下行通信是多对象自动抄表系统AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解决的关键问题。 本文针对多对象集中器这样一个较复杂的通信与控制系统,提出采用32位的高性能嵌入式微处理器。32位ARM9微处理器处理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相当多的硬件资源,硬件的扩展和设计大大简化,ARM9(S3C2410)为工业级芯片,抗干扰能力强,能够适应运行现场的较恶劣环境,8/16位微控制器运算能力有限,对于较复杂的通信与控制算法难以顺利完成;硬件平台依赖性强,不利于软件的开发、升级与移植;在缺乏多任务调度机制的情况下,应用软件不仅实现难度大,且可靠性难以保证。 本文首先对多对象远程抄表系统的总体结构进行研究,主要研究了多对象远程抄表系统中集中器的软件和硬件实现,对硬件资源进行了外围扩展,对S3C2410微处理器芯片的外围硬件进行了扩展设计,使之具备了满足使用需求的最小系统硬件资源,包括时钟、复位、电源、外围存储、LCD、RS-485通信模块、CAN通信模块等电路设计。实时时钟为多对象集中器定时抄表提供时间标准;电源电路为多对象集中器系统提供稳定电源;看门狗电路的设计保证多对象集中器系统可靠运行,防止系统死机;数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数,负责智能表的参数以及智能表用量等。上行通道即多对象集中器与上位机之间的通信线路,采用CAN现场总线进行通信;下行通道即多对象集中器与智能表之间的通信,采用RS-485总线进行通信。软件设计上,主要针对多对象集中器的数据存储功能和串行通讯功能进行程序编写。基于ARM的多对象远程抄表系统集中器可以实现多对象远程抄表,提高了数据处理能力,有效完成了上下行通信,可靠性强,稳定性高,结构简单。
上传时间: 2013-06-07
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非接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴的技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于一卡多用等优点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式所无法比拟的优越性,具有广阔的市场前景。非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。基于实际项目的需要,本课题开发了一种读写距离在10cm左右的非接触式IC卡读卡器,它可以应用于电子消费场合,如公交和地铁电子售票,食堂售饭等场合。 本文首先研究了用于本系统的基本理论,包括射频识别技术、ARM处理器体系结构和嵌入式系统,然后基于这些理论,给出了非接触式IC卡读卡器的设计方案。系统由三个部分组成:第一部分是读卡器的收发模块,选用Philips公司的高集成度非接触式读写芯片MF RC500设计射频收发模块,对射频芯片接口电路设计做了详细的论述;第二部分是核心控制模块,以Philips公司的ARM7芯片LPC2292为核心,对电源供应电路、存储器电路、通信接口电路、LED显示电路等设计做了一定的描述,并给出了电路。第三部分是系统的程序设计,采用移植嵌入式系统并添加任务的模式来实现读卡器的各功能。通过对软硬件的调试实现了非接触式IC卡读卡器的硬件与软件平台的构建。
上传时间: 2013-04-24
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