提出一种基于DDS和FPGA技术的高动态扩频仿真信号源的实现方案。采用了DDS技术的芯片AD9854和AD9850,能够模拟多普勒频移,实现高动态环境仿真。载波中心频率变化范围达到100kHz,变化率1.8kHz/s。
在深入理解DDS基本原理的基础上,采用多级流水线控制技术对DDS的VHDL语言实现进行了优化,并进行了异步接口的同步化设计,给出了DDS系统的时序仿真结果及其在FPGA中的资源占有率。
一般的位同步电路大多采用标准逻辑器件按传统数字系统设计方法构成,具有功耗大,可靠性低的缺点。用FPGA设计电路具有很高的灵活性和可靠性,可以提高集成度和设计速度,增强系统的整体性能。本文给出了一种基于fpga的数字锁相环位同步提取电路。
针对采用线性调频信号的宽带雷达系统,完成单通道高速数据采集和数字脉冲压缩系统的工程实现。系统使用ADS5500完成14位、60 MSPS的数据采集,使用FPGA实现1 024点的数字脉冲压缩。脉冲压缩模块采用快速傅里叶变换IP核进行设计,可以在脉冲压缩的不同阶段对其进行复用,分别完成FFT和IFFT运算,从而使硬件规模大大减少。系统采用块浮点数据格式以提高动态范围,同时减小截断(或舍入)误差对输出信噪比的影响。
彩灯作为一种常见的装饰,在生活中应用广泛。为了使彩灯变得更加绚丽多彩,这里在QuartusⅡ开发环境下,用VIIDL语言设计了一种可用于控制16路彩灯,具有4种彩灯变换模式,且变换速度可调的彩灯控制器。仿真结果表明,所设计的彩灯控制器成功地实现了4种变换模式的循环和各种变换速度的调节。最后,以ACEXlK系列EPlK30QC208芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性。
超声波检测迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工农业实用的要求。超声波发生器就是利用超声波的这些优点来对目标进行实时处理的。在此设计的农用超声波发生器可生成1.5~1.8 MHz频率段的超声波,该超声波可用来杀灭水蚤。该超声波发生器利用8051单片机生成2个连续信号,依次经过驱动电路、倍频电路、整波电路、和频电路、选频电路的相关处理后从发射端口发射出去。通过对信号检测模块的检测结果分析可知:发射信号能够达到预定要求。本超声波发生器具有成本低廉、结构简单、操作便易、用途多样化等诸多优点,可以在农业及其相关领域普及使用。
采用LPC2478和ADS7843设计出的工业触摸屏是一种良好的工业现场人机交互方案。较全面介绍电路设计,针对工业现场的干扰误采样特点设计了循环滤波方式。较好地解决了一般触摸屏稳定性差,灵敏度不高的缺点,具有抗干扰、稳定性高、适用温度范围宽的特点,满足工业现场控制系统的要求,并在实践应用中取得了良好效果。
面对不同应用场景,原始采样数据可能包含不同类型信号,而各种类型信号的处理也往往需要不同的数据帧结构。因此,需要时原始采样数据进行快速缓存,并根据数据处理的要求进行重组帧。在此使用可编程器件设计了结构化状态机对SDRAM进行读写控制,给出了一种便于FPGA实现的基于文件结构的数据缓存与重组帧方案。该方案已应用于某实际系统中,具有速度快、可靠性高的特点,并能灵活应用于其他存储系统中。
设计一种基于型号为XWQJ02-001的两轴倾角传感器的机动测控装备自动调平系统。介绍XWQJ02-001型号两轴倾角传感器的工作原理及应用;提供一套能够实现该传感器与微机使用的RS 232串行口通信程序的开发方法;使用微软公司的Visual C++6.0作为平台,编写系统的串行口通信程序。实验表明,与手动调平系统相比,调平时间和调平精度都有显著的提高。
针对SiC高温MEMS压力传感器易受温度影响,产生零点漂移、测量误差增大等问题,设计了一种温度控制系统,根据科恩-库恩公式建立了系统的数学模型,采用参数自整定PID控制算法,克服了纯PID控制有较大超调量的缺点,实现了一个温度控制系统。利用Matlab仿真软件的Similink模块建立系统的仿真模型,通过仿真和测试验证系统满足设计要求。解决了大温度范围下压力传感器难以补偿的问题,使得压力传感器在高温环境下的应用得以实现,提高了压力传感器的稳定性。
在智能家居系统中家居防漏水具有非常重要的意义,能检测漏水并及时报警,能有效阻止损失进一步恶化。提出一种基于MCU的智能防漏水系统方案,当检测到有漏水状况发生时,控制电磁阀自动关闭水管,并通过声光等方式报警,同时加强人工交互能力,优先处理人工指令。经测试及试用,本方案性能稳定,经济可行,能有效处理家居中漏水问题,同时还可应用于机房、仓库等需要严格防水的地方,具有十分广阔的前景。
基于虚拟仪器技术在原有发动机实验测控台架上设计了一种发动机油耗测试系统。系统主要由便携式计算机、NI USB9219多功能数据采集卡、信号调理模块、油耗传感器、油箱、各路油管等组成。油耗传感器输出的信号直接输入到数据采集卡和便携式计算机中,通过图形化语言LabVIEW的编程。用户界面直观地显示在显示器上,并可方便调试,获取实验数据。
设计了基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验的软件系统,用LabVIEW软件编写了客户机与实验机程序,实现了串口与单片机系统的通信、声卡采集信号、TCP/IP网络通信等功能。用Linux中的IPtables防火墙技术实现实验机与服务器间的端口映射,使得互联网上的所有用户可以通过服务器访问实验机,进行远程实验。
以RoboCup中型组足球机器人为实验平台,提出一种基于FPGA的全方位移动足球机器人运动控制系统的实现方法。首先分析和研究三轮全方位移动机器人的运动学特性,建立其运动控制模型,然后以FPGA为主要处理器,设计了PID速度闭环控制算法,实现了对机器人的精确控制。实验发现,该设计方法具有很好的实时性,能够对全方位移动机器人进行快速、准确的控制。
随着高速数据采集设备传输带宽的日益提高,开发者需要采用新的计算机总线进行数据传输。这里叙述了使用EP2SGX90系列FPGA完成PCI-Express协议转换,多种DMA工作方式及相关寄存器的作用。以链式DMA传输方式为例,详细介绍该传输方式下的寄存器设置及在驱动程序中的实现范例。实验表明,用FPGA实现协议转换,总线持续传输速率最高可以达到1.2 Gb/s,满足大多数高速数据采集设备的要求。在此摒弃了采用专用总线接口芯片的传统方法,将开发者的逻辑设计和总线协议转换放到同一个FPGA芯片中,不但节省了硬件成本,利用其可编程特性,大大提高了设计可扩展性,同样的硬件很容易完成由PCIE1.O到PCIE2.O的升级。