根据交通部公布的数据,交通事故呈逐年上升趋势,交通事故不仅给公民的财产造成了损失,而且给公民的人身安全也会造成威胁。因此如何更好地避免交通事故成为一个焦点课题,汽车安全系统更是成为汽车生产商和研究机构的研究热点。 当前汽车安全系统有两大种类:一是被动式安全系统。例如:安全带,安全气囊等。二是主动式安全系统。主动安全系统又分为主动被动式和主动自动式。前者有ABS等。后者有汽车自动防撞系统和倒车雷达等。 本文采用激光测距系统,开发一种汽车在高速公路上行驶的主动式防撞系统,本文的重点是开发测距预警系统,采用专门的激光测距芯片和接收芯片,并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作为主控芯片,对前车进行有效的监控,根据检测得到的数据,实时提出建议和报警,提醒驾驶员减速或者采取制动措施,从而达到预防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下几个方面: 1) 在比较分析激光、雷达和毫米波等测距方法的基础上,根据市场需求及潜在用户分析,确定采用激光脉冲测距方式。针对激光脉冲测距存在的技术难题,提出以FPGA作为系统核心控制模块的测距系统设计方案。 2) 根据对车载动态测距系统测量精度、测量频率和测量范围的基本要求,结合脉冲激光测距的特点,提出采用多头脉冲激光测距和多周期脉冲测量的技术方案。该方案可有效提高系统测距精度和测量范围,降低系统成本。 3) 基于上述方案,完成了基于FPGA的多头脉冲激光测距系统的各功能模块的详细设计、功能仿真、综合优化及板级测试实验。实验表明,各主要功能模块基本达到预期设计要求,为测距系统的后期开发奠定了基础。 4) 完成了激光测距传感器外围光电转换电路、电源转换电路及通讯接口的设计、制作、安装及实验室调试。 5) 最后对论文研究工作进行了总结,提出了系统的不足之处和进一步研究工作的方向。
上传时间: 2013-05-24
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转矩的测量对各种机械产品的研究开发、测试分析、质量检验、安全和优化控制等工作有重要的意义。现有的转矩传感器一般结构复杂,制造安装困难。本文介绍了一种结构简单,测量精度高的新型转矩传感器——基于FPGA和单片机的光栅转矩传感器。 本文主要工作包括: 1、介绍了当前转矩传感器的发展现状,分析了各种类型转矩传感器的特点和存在的不足。 2、介绍了光栅转矩传感器的工作原理,将光栅输出的光电信号转换成矩形波信号,通过分析旋转轴的各种运动对光电输出信号的影响,得知两路矩形波信号的相位与扭转角的关系,从而得到系统测量方案,并推导出具体的测量计算公式。 3、构建了系统实验平台,主要由被测量主轴、光栅对机构、光电装置座三个部分构成。 4、基于现场可编程门阵列(FPGA)和单片机,完成系统硬件电路及软件设计。 5、根据动态测量数据的时变性、随机性、相关性和动态性等,研究了动态测量数据的处理方法。 6、对系统调试和实验。采取先对各个单元模块独立调试与实验的方法,对每个单元电路的性能进行分析处理,然后进行联合调试与实验,并对传感器进行标定。 7、对系统误差进行分析,并提出了改进措施。
上传时间: 2013-06-19
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在工业控制领域,多种现场总线标准共存的局面从客观上促进了工业以太网技术的迅速发展,国际上已经出现了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多种工业以太网协议。将传统的商用以太网应用于工业控制系统的现场设备层的最大障碍是以太网的非实时性,而实现现场设备间的高精度时钟同步是保证以太网高实时性的前提和基础。 IEEE 1588定义了一个能够在测量和控制系统中实现高精度时钟同步的协议——精确时间协议(Precision Time Protocol)。PTP协议集成了网络通讯、局部计算和分布式对象等多项技术,适用于所有通过支持多播的局域网进行通讯的分布式系统,特别适合于以太网,但不局限于以太网。PTP协议能够使异质系统中各类不同精确度、分辨率和稳定性的时钟同步起来,占用最少的网络和局部计算资源,在最好情况下能达到系统级的亚微级的同步精度。 基于PC机软件的时钟同步方法,如NTP协议,由于其实现机理的限制,其同步精度最好只能达到毫秒级;基于嵌入式软件的时钟同步方法,将时钟同步模块放在操作系统的驱动层,其同步精度能够达到微秒级。现场设备间微秒级的同步精度虽然已经能满足大多数工业控制系统对设备时钟同步的要求,但是对于运动控制等需求高精度定时的系统来说,这仍然不够。基于嵌入式软件的时钟同步方法受限于操作系统中断响应延迟时间不一致、晶振频率漂移等因素,很难达到亚微秒级的同步精度。 本文设计并实现了一种基于FPGA的时钟同步方法,以IEEE 1588作为时钟同步协议,以Ethernet作为底层通讯网络,以嵌入式软件形式实现TCP/IP通讯,以数字电路形式实现时钟同步模块。这种方法充分利用了FPGA的特点,通过准确捕获报文时间戳和动态补偿晶振频率漂移等手段,相对于嵌入式软件时钟同步方法实现了更高精度的时钟同步,并通过实验验证了在以集线器互连的10Mbps以太网上能够达到亚微秒级的同步精度。
上传时间: 2013-08-04
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基于51单片机超声波测距器设计,可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-3.00m,测量精度1cm,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰稳定地显示测量结果。
上传时间: 2013-04-24
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在团簇与激光相互作用的研究中和在团簇与加速器离子束的碰撞研究中,需要对加速器束流或者激光束进行脉冲化与时序同步,同时用于测量作用产物的探测系统如飞行时间谱仪(TOF)等要求各加速电场的控制具有一定的时序匹配。在整个实验中,需要用到符合要求的多路脉冲时序信号控制器,而且要求各脉冲序列的周期、占空比、重复频率等方便可调。为此,本论文基于FPGA设计完成了一款多路脉冲时序控制电路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8,设计出了一款可以同时输出8路脉冲序列、各脉冲序列之间具有可调高精度延迟、可调脉冲宽度及占空比等。论文讨论了FPGA芯片结构及开发流程,着重讨论了较高频率脉冲电路的可编程实现方法,以及如何利用VHDL语言实现硬件电路软件化设计的技巧与方法,给出了整个系统设计的原理与实现。讨论了高精密电源的PWM技术原理及实现,并由此设计了FPGA所需电源系统。给出了配置电路设计、数据通信及接口电路的实现。开发了上层控制软件来控制各路脉冲时序及属性。 该电路工作频率200MHz,输出脉冲最小宽度可达到10ns,最大宽度可达到us甚至ms量级。可以同时提供l路同步脉冲和7路脉冲,并且7路脉冲相对于同步脉冲的延迟时间可调,调节步长为5ns。
上传时间: 2013-06-15
上传用户:ZJX5201314
ADE7755高精度电能计量电路:ADE7755是一种高精度电能测量集成电路,主要用于单相电表系统。
上传时间: 2013-06-20
上传用户:yoleeson
摘 要: 在汽车行驶及机车控制系统中对测速装置的要求是分辨能力强、高精度、尽可能短的检测时间以及抗干扰能 力强等。该文介绍了一种应用霍尔传感器A44E 获得稳定的脉冲信号,从而实现对车速进行智能测量的方案。测试 结果表明,运用该方案实现的系统能很好的达到对车轮测速的要求。 关键词: 霍尔传感器;速度测量;脉冲检测 中图分类号: E911 文献标识码: A
上传时间: 2013-07-11
上传用户:青春123
在测井过程中,由于测井深度直接影响到其它测井信息的准确性,所以精确的测井深度变得越来越重要。本文针对现有绞车系统的不足(CPU为单片机决定其精度不高、缺少完善的深度校正系统等),首次将DSP与FPGA应用到测井绞车系统中,充分利用FPGA硬件资源丰富、速度快及DSP软件设计灵活的特点,使系统硬件、软件结构更加合理,功能得到增强,性价比进一步提高,从而优化了整个系统,为今后绞车设计提供了新的方法和途径。 本文相对其它绞车系统的设计,主要特点有:设计了比较完善的深度校正模块(深度脉冲校正、根据磁记号与磁定位信号的校正、由张力等原因引起的电缆形变的校正)。将打标和测量一体化。设计了方便的通信接口(校正后的深度脉冲及DSP通过RS232与主测井仪的通信)。使用DSP作为CPU并且配合FPGA作预处理从而提高了测量深度的准确性。电路采用了可编程逻辑器件,提高了电路工作的可靠性,减小了电路板面积。另外,本文在研究电缆绞车系统的同时,对测井的地面信号处理也进行了初步的研究,主要是对趋肤效应的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一个完整的测量与打标系统,通过室内与现场实验,得出该系统具有高精度、高智能化等优点。最后,本文对该系统的发展方向作了展望。
上传时间: 2013-07-08
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本文简单介绍了脉冲式激光测距原理、相位式激光测距的原理及相位测量技术。根据课题的要求,给出了电路系统设计方案,选择了合适测相系统电路参数,分析了调制波的噪声对系统的影响,计算出能满足系统精度要求的最低信噪比,对偶然误差、信号变化幅度大小、零点漂移和电路的相位延迟等原因引起的测量误差,提出了具体的解决措施,这些措施提高了数字检相电路的测相精度和稳定性。 根据电路系统设计方案,着重对混频电路、整形电路和自动数字检相电路进行了较为深入的分析与讨论,其中自动数字检相电路采用大规模可编程逻辑器件FPGA实现。 文中述叙了利用FPGA实现自动数字检相的原理及方法步骤,分析了FPGA实现鉴相功能的可靠性。根据设计要求,选择合适的FPGA逻辑器件和配置器件,使用QuartusⅡ软件开发可编程逻辑器件及VHDL编程,给出了用QuartusⅡ软件进行数字检相测量的系统仿真结果和混频电路、比较电路、数字检相电路的实验结果,对在没有零角度位置标志信号和没有允许计数标志信号条件下的实验结果的精度进行了分析。根据误差结果分析,提出了下一步研究改进的措施和思路。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:yare
激光测距技术被广泛应用于现代工业测量、航空与大地的测量、国防及通信等诸多领域。本文从已获得广泛应用的脉冲激光测距技术入手,重点分析了近年提出的自触发脉冲激光测距技术(STPLR)特别是其中的双自触发脉冲激光测距技术(BSTPLR),通过分析发现其核心部件之一就是用于测量激光脉冲飞行时间(周期)的高精度高速计数器,而目前一般的方式是采用昂贵的进口高速计数器或专用集成电路(ASIC)来完成,这使得激光测距仪在研发、系统的改造升级和自主知识产权保护等诸多方面受到制约,同时在其整体性能上特别是在集成化、小型化和高可靠性方面带来阻碍。为此,本文研究了采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现脉冲激光测距中的高精度高速计数及其他相关功能,基本解决了以上存在的问题。 论文通过对双自触发脉冲激光测距的主要技术要求和技术指标进行分析,对其中的信号处理单元采用了FPGA+单片机的设计形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作为周期测量模块,在整个测距系统中是信号处理的核心部件,借助其用户可编程特性及很高的内部时钟频率,设计了专用于BSTPLR的高速高精度计数芯片,负责对测距信号产生电路中的时刻鉴别电路输出信号进行计数。数据处理模块则主要由单片机(AT89C51)来实现。系统可以通过键盘预置门控信号的宽度以均衡测量的精度和速度,测量结果采用7位LED数码管显示。本设计在近距离(大尺寸)范围内实验测试时基本满足设计要求。
上传时间: 2013-06-02
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