随着通信技术的发展，视频传输系统因具有方便、实时、准确等特点已成为现代工业管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纤传输以大容量、保密性能好、抗干扰能力强、传输距离等优点越来越受人们的关注。本论文以FPGA为核心芯片，结合数字化技术和时分复用技术，提出了一种无压缩多路数字视频光纤传输系统设计方案，并详细分析方案的设计过程。 系统分A/D转换、D/A转换和FPGA数据处理三大模块化进行设计，FPGA数据处理模块实现了程序的配置下载、IO口的控制功能、各时钟分频、锁相功能和多路数字信号的复接解复接仿真，同时完成了视频信号的A/D转换和数字视频信号的D/A转换功能，最终实现了八路视频信号在一根光纤上实时传输的功能。接收视频图像轮廓清晰、没有不规则的闪烁、没有波浪状等条纹或横条出现，基本满足视频监控系统的图像质量指标要求。各路视频信号的输入输出电接口、阻抗和收发光接口均符合国家标准，系统具高集成度、灵活性等特点，能广泛应用于各场合的视频监控系统和安全防范系统中。 关键词：FPGA，光纤传输，视频信号
上传时间： 2013-06-05
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随着计算机技术和通信技术的迅速发展，数字视频在信息社会中发挥着越来越重要的作用，视频传输系统已经被广泛应用于交通管理、工业监控、广播电视、银行、商场等多个领域。同时，FPGA单片规模的不断扩大，在FPGA芯片内部实现复杂的数字信号处理系统也成为现实，因此采用FPGA实现视频压缩和传输已成为一种最佳选择。 本文将视频压缩技术和光纤传输技术相结合，设计了一种基于无损压缩算法的多路数字视频光纤传输系统，系统利用时分复用和无损压缩技术，采用串行数字视频传输的方式，可在一根光纤中同时传输8路以上视频信号。系统在总体设计时，确定了基于FPGA的设计方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片实现A/D转换和D/A转换，在FPGA里实现系统的时分复用/解复用、视频数据压缩/解压缩和线路码编解码，利用光收发一体模块实现电光转换和光电转换。视频压缩采用LZW无损压缩算法，用Verilog语言设计了压缩模块和解压缩模块，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO来缓存压缩/解压缩单元的输入输出数据，光纤线路码采用CIMT码，设计了编解码模块，解码过程中，利用数字锁相环来实现发射与接收的帧同步，在ISE8.2和Modelsim仿真环境下对FPGA模块进行了功能仿真和时序仿真，并在Spartan-3E开发板和视频扩展板上完成了系统的硬件调试与验证工作，实验证明，系统工作稳定，图像清晰，实时传输效果好，可用于交通、安防、工业监控等多个领域。 本文将视频压缩和线路码编解码在FPGA里实现，利用FPGA的并行处理优势，大大提高了系统的处理速度，使系统具有集成度高、灵活性强、调试方便、抗干扰能力强、易于升级等特点。
上传时间： 2013-06-27
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电力变压器性能的好坏直接影响着电力系统的安全稳定运行。变压器绕组温度是变压器安全、经济运行以及使用寿命的决定性因素，已经成为变压器状态监测中健康隐患和故障发展的重要表现形式。通过对变压器绕组温度进行实时监测并判断其健康状况，以此来进行变压器的负荷调整和预知性维修，避免因绕组过热导致的变压器故障，可以提高变压器安全、经济运行水平，为电网安全运行带来重要保证。 传统的检测电力变压器温度的方法主要有红外温度检测、热电阻、热电偶温度检测等。红外测温为非接触测量，它只能测量变压器的表面温度，易受环境温度及周围磁场的干扰，且需人工操作，无法实现在线测量。对于热电阻、热电偶等测量法，在高频交变场中，导线会拾取噪声并由于涡流效应而发热。电导线的热导还会导致被测温度的扰动，测量效果不很理想。光纤光栅传感技术以其体积小、电绝缘、抗电磁干扰、易复用、传感信号可远距离传输、便于实现实时在线测量等优点，为电力变压器温度的测量提供了很好的技术手段。 本文在对国内外光纤光栅传感技术及其解调方案进行深入分析的基础上，设计了光纤布拉格光栅传感信号解调所需的硬件和软件，并进行了实验研究。论文涉及的主要工作有： 介绍了光纤的基本结构、布拉格光栅的工作机理及其制作方法，分析了光纤布拉格光栅作为传感元件时的基本参数，推导了光纤布拉格光栅的温度传感模型；详细介绍了目前常用的布拉格光纤光栅解调技术。 重点分析了监测系统的硬件电路设计及其原理，主要有微控制器相关电路的设计、光电转换电路、前置放大及滤波电路、AD转换电路、以太网通讯电路及液晶显示电路等。在硬件平台的基础上设计并测试了相关模块的驱动，实现温度的实时采集和发送。主要工作包括uC/OS—Ⅱ在LPC2148上的移植，利用LwIP实现以太网通讯等。 最后，搭建了系统光路，对监测系统进行了测试，得到了有益的数据，为下一步工作打下了良好的基础。
上传时间： 2013-04-24
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随着通信技术飞速发展和直放站的广泛应用，直放站监控系统在实时监测直放站的工作状态和远程控制方面发挥了重大作用，然而当前的直放站监控系统多采用单片机作为主控制器，通过GSM网络或PSTN网络传输监控数据，随着直放站监控系统日益复杂化，目前的直放站监控系统显得处理速度慢，处理的任务有限，远程传输数据效率不高；为了改善当前直放站监控系统现有的这些缺点，采用新的主控制器ARM7系列芯片，利用新的传输数据技术GPRS，设计并实现了一款光纤直放站监控系统。 在充分研究当前直放站监控系统发展现状和实现技术的基础上，根据《中国移动直放站监控系统数据需求规范》对监控参数和功能设置的要求，论证了光纤直放站监控系统的整体设计方案和监控终端的实现架构，选择了PHILIPS的ARM7芯片LPC2134作为主控制器，选择了SIMCOM300作为远程通信模块；详细介绍了光纤直放站监控系统监控终端的硬件电路设计，阐释了监控终端嵌入软件的设计思路流程，分析了如何把嵌入式软件开发技术和GPRS远程数据传输的技术运用到项目实践中去，说明了监控系统中所用的通信协议，并且利用VC++开发环境，采用SOCKET网络编程技术和ADO数据库开发技术，设计了光纤直放站监控系统监控中心应用软件。 经过实验验证，该设备运行结果良好，提高了光纤直放站的稳定性和可靠性，光纤直放站监控系统监控终端处理任务的能力得到增强，远程传输数据速度变快，传输数据所耗费用降低，为光纤直放站系统的监控提供了一种新的设计实现。
上传时间： 2013-08-02
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随着电子技术的快速发展，嵌入式系统已经成为热点。嵌入式系统大量应用在自动控制、工业设备和家用电器当中。当前应用的产品常以嵌入式处理器的形式出现，常用的如PDA、交换机、路由器等。嵌入式的广泛应用大大提高了人们的生活水平。位置敏感探测器（Position Sensible Detector）是一种基于半导体PN结横向光电效应的光电器件。它具有分辨率高、响应速度快、信号处理电路相对简单等优点。我们经常将PSD应用在与位置、距离、位移、角度的微小测量有关的场合。本文选用了一维PSD作为系统的探测器，结合嵌入式技术，将PSD应用于微小位移测量，实现了对微小位移的检测。 本研究以PSD、ARM、PC机为核心完成了对位移测量系统的设计。以PSD为核心实现了对信号的转换，利用PSD结合光学三角测量法将位移信号转换成电压信号，然后对电压信号进行放大、滤波等处理之后交由A/D器件进行模数转换。以ARM为核心，主要实现了对数据的处理，存储和通信等功能。将取得的数字量信号通过特定的软件程序编程得到位移信号。以PC机为核心，利用VB6.0实现了对实验数据的显示。PC根据得到的值与设定值进行比较，根据这个差值我们可以对系统进行进一步的完善。分析了位移传感器技术、微处理器ARM和嵌入式操作系统的特点、优势和国内外的研究现状；而后介绍了微小位移测量系统的总体功能、系统的总体硬件框架；叙述了位置敏感探测器PSD的原理和结构，介绍了将PSD应用于位移测量的设计过程；在ARM最小系统的硬件平台下，结合PSD实现了整个系统的硬件设计；软件设计上，以uClinux操作系统作为软件平台，利用内核裁剪技术，移植了BOOTLOADER，设计了Linux驱动程序和应用程序；最后在系统进行调试的时候，对系统进行了必要的改进，主要是设计了相应的非线性补偿电路，利用MATLAB对实验数据进行了拟合与分析。通过实验数据表明，基于ARM和PSD的微小位移测量系统具有精度高，响应速度快，并且成本低等优点。
上传时间： 2013-04-24
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介绍了Allegro公司推出的霍尔传感器A3144的性能特点，利用单片机AdyC831的两个通用v0口通过两块A3144实现了精确位移测量及自动判断转向的，并给出了实际应用的源程序。实际运行表明，本系
上传时间： 2013-06-04
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光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating)传感器是近几年光纤传感技术领域的研究热点，光纤光栅传感器可以工作在强电磁场、高温有腐蚀性的以及有爆炸危险性的恶劣环境中，且易于将多个光纤光栅串联在一起构成光纤光栅阵列，实现分布式传感，这是其他传感元件所不及的。 本文设计了光纤光栅传感网络可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔解调测试系统。系统主要分光路和电路两部分，在光路部分，研究了光纤光栅解调技术，分析和比较了几种常见的波长解调方法，由于F-P腔调谐范围宽，可以实现多点测量，因此决定采用可调谐F．P腔法进行信号解调。对可调谐 F-P腔解调法做了理论分析和研究，并通过Matlab仿真对影响F-P滤波效果的腔长和反射率两个参数进行了优化设计。在电路部分，首先设计整形电路将光电探测器的输出信号整形成矩形脉冲信号，设计了计算中心波长的方法，最后搭建了硬件电路来验证中心波长的计算方法。硬件电路以 Philips公司的 LPC2214 为核心处理器。该硬件电路包括电源电路，复位电路，串口电路，JTAG 调试接口，数码管显示等。软件方面，设计了相关的软件程序和模拟信号源，最后利用模拟信号源作为该解调测试系统的信号进行实验验证，得出实验数据，经过分析验证了该解调测试系统的可行性。
上传时间： 2013-05-26
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在利益的驱使下，超限运输在世界各地已成为了普遍现象。这给国家带来了诸多经济和社会问题。实践证明动态称重系统（WIM）能有效地抑制超限运输，但同时也存在部分问题，这些问题的解决有赖于国家相关法规的出台，也有赖于关键测量设备（WIM系统）性能的提高。 由于应变式称重传感器容易受到各种环境干扰，对环境适应性差，课题采用光纤Bragg光栅传感器(FBG)作为称重传感器，它具有很强的抗干扰性，利于提高系统测量精度。使用光纤传感器的关键是波长解调技术，本文在比较了几种常见解调技术的前提下，结合课题的实际情况选用了基于F-P腔可调谐滤波解调方法，文章在分析该解调方法原理的基础上，设计了解调器中的各个硬件电路模块；此外，为了提高数据采集、传输的效率，文章还对数据缓冲电路进行了设计，在电路中引入了换体存储及DMA传输技术。 鉴于动态称重信号为短历程信号并且包含各种各样的噪声，称重算法的研究也是本课题要解决的重要内容。本文在分析了称台振动及已有先验知识的基础上，将小波分析、LM非线性拟合算法及残差分析相结合应用在动态称重系统中，为了验证算法的有效性，利用MATLAB对实测数据进行了仿真分析，结果表明该算法能够提高测量精度。 提高动态称重系统性能指标的另一方面是提高系统运行的软硬件平台。课题采用的核心硬件为Xscale ARM平台，处理器时钟可高达400MHz；软件上采用了多用户、多任务的Linux操作系统平台。文章对操作系统linux2.6进行了合适的配置，成功地将它移植到了课题的ARM平台上，并且在此操作系统上设计了基于MiniGUI的人机交互界面及波长解调和数据缓冲电路的驱动程序。
上传时间： 2013-07-26
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光纤陀螺仪是激光陀螺的一种，它采用的是Sagnac干涉原理，以激光作为光源，用光纤构成环形光路并检测出由正反时针沿光纤传输的两束光，随光纤环转动而产生的两路激光束之间的相位差，由此计算出旋转的角速度。本论文所讨论的干涉型闭环光纤陀螺的实现是基于DSP和PGGA两个数字器件所搭建起来的，本章围绕着这两个器件来说明整个闭环光纤陀螺的构成和工作原理。在整个系统中，DSP和PGGA分别担任同的角色，分别完成不同的功能。总的说来，PGGA主要实现整个系统的时序控制和闭环回路，以及为DSP提供原始滤波数据；而DSP主要的工作是从PGGA那里取来第一个加法器输出的数据作为原始数据，再对数据进行滤波处理，最后的处理结果作为转速的信息送给捷联惯导系统。文章主要围绕着如何提高陀螺的灵敏性能和稳定性来展开。分别从软件和硬件两个方面来讨论如何提高陀螺的性能。软件方面主要讨论了前端采样信号处理；陀螺转速信息的滤波输出以及闭环的调节。硬件方面主要讨论了如何提高系统的稳定性、减小干涉信号的噪声以及如何处理好DSP和PGGA之间的通信问题。 实践表明，运用文中所讨论的方法，陀螺的灵敏度和稳定性都有一定的提高，理论和方法切实有效。
上传时间： 2013-04-24
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光纤水听器自问世以来，在巨大的军事价值和民用价值推动下得到了迅速发展，已逐渐从实验室研究阶段走向工程应用。同时随着光纤水听器的不断发展，对水声信号的检测技术以及数字处理能力也提出了新的要求。论文在此背景下开展了一系列研究工作，并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)实现光纤3×3耦合器解调算法的新思路。 目前干涉型光纤水听器的解调一般采用PGC(Phase Generated Carrier，相位生成载波技术)技术和基于3×3光纤耦合器干涉的解调技术。PGC技术在解调过程中引入了载波信号，它对采样率，激光器等的要求都较高，因此我们把目光投向3×3耦合器解调技术，文中对其解调原理进行了阐述，对采样率的确定进行了讨论，并对3×3耦合器三路输出不对称的情况进行了分析，最后在本文的结论部分提出了基于3×3耦合器解调的改良方案。 目前，光纤信号数字化解调的硬件实现采用DSP(Digital Signal Process，可编程数字信号处理器)信号处理机，与之相比，FPGA解调具有速度快、资源占用少、易于扩展等优势。本文对FPGA与DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit，专用集成电路)实现方案进行了对比，分析了适合利用FPGA实现的算法所应具备的特征；介绍了3×3耦合器解调算法中各个模块的设计情况；分析了系统的工作情况，硬件的构造及芯片的选择，最后验证了利用FPGA可以实现3×3耦合器解调算法。
上传时间： 2013-07-03
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