随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的示波器、信号发生器、逻辑分析仪和频谱分析仪等测量仪器已经应用到各个领域并且发挥着重要作用,但这些仪器昂贵的价格阻碍了它们的普遍使用。 本文针对电子测量仪器技术发展和普及的情况,结合用FPGA实现数字信号处理的优势,研究一种基于FPGA的辅助性独立电予测量仪器的软件系统。这种仪器可以作为数模混合电路测试和验证的工具,用来观察模拟信号波形、数字信号时序波形、模拟信号的幅度频谱,也可以用来产生DDS信号。在硬件选择上,使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平台来实现单片DSP系统,这种芯片成本低廉、工作速度快、技术兼容性好;在软件设计上,采用基于FPGA的可编程数字逻辑设计方法,这种方法具有开发难度小、功能扩展简单等优点。设计中采用的关键技术包括:基于FPGA和IP Core的Verilog HDL设计、数据采集、数据存储、数据处理以及数据波形的实时显示。对这些技术的研究探讨不仅有理论研究价值,在科学实验和产品设计中同样具有重要的实用价值。系统的设计以低资源、高性能为目标,设计中采用了科学的模块划分、设计与集成的方法,在保持原四种信号处理功能不变的前提下,尽量多的节约各种FPGA资源,为实现低成本的辅助电子测量仪器提供了可能。
上传时间: 2013-06-05
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现场总线技术是当前自动化技术中的一个热点,但目前国际上常用的多种现场总线协议均由世界级厂商提出和垄断。CAN总线是公认的最具发展前景的现场总线之一,其应用层协议有国外公司的CANopen和DeviceNet,由广州致远电子推出的现场总线iCAN协议以其简洁方便的特点受到广泛关注,尤其得到国内用户的积极相应。为了在高校的现场总线教学中推广具有我们国家自主知识产权的现场总线应用,需要为学生提供一套功能完善、综合性强的基于iCAN协议现场总线技术的实验室教学系统。本课题正是针对这一问题而构建基于现场总线iCAN协议的综合测试系统,力求使学生通过该系统的学习掌握现场总线iCAN协议相关知识,为将来快速进入相关工作岗位打下基础。 本文首先介绍基于现场总线iCAN协议综合测试系统的研究背景、目的及其意义,详细介绍了现场总线技术和CAN总线的相关知识,对iCAN协议进行了详细的介绍和分析。所设计的基于现场总线iCAN协议的综合测试系统由基本系统和扩展系统两部分构成。基本测试系统设计面向基本的标准实验设备,利用广州致远的iCAN系列功能模块构成;扩展系统设计面向测试系统的综合性设计,实现iCAN网络与其它控制网络如PLC网络的互连,并通过CANET-100转换器实现iCAN总线与上位PC机的通信。测试系统的上位监控界面设计采用工业组态软件MCGS完成,MCGS与总线的数据交互采用OPC方式实现。通过OPC实现iCAN网络与MCGS间的数据传输。在完成基于现场总线iCAN协议综合测试系统的基础上,本文还进一步讨论了如何采用基于DSPTMS320LF2407A主控芯片设计iCAN综合数据采集卡,叙述了其整体设计思想, 给出了具体的硬件和软件设计以及如何实现对iCAN协议的解析。本文的最后通过设计三个实际的实验例子,进一步展示了系统的构成和功能。 综上所述,该测试系统由基本测试系统和综合测试系统构成,并提供iCAN综合数据采集卡的设计方法和三个实验例程,可为学生提供分层学习、综合学习以及设计开发平台,实践证明该系统具有良好的新颖性和实用性。本课题研究的测试系统模式同样适用于其它工业现场总线测试系统。 关键词:CAN总线,iCAN协议,DSP,PLC,组态软件
上传时间: 2013-04-24
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函数发生器又名任意波形发生器,是一种常用的信号源,广泛应用于通信、雷达、导航等现代电子技术领域。信号发生器的核心技术是频率合成技术,主要方法有:直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL)、直接数字合成技术(DDS)。DDS是开环系统,无反馈环节,输出响应速度快,频率稳定度高。因此直接数字频率合成技术是目前频率合成的主要技术之一,其输出信号具有相对较大的带宽、快速的相位捷变、极高的相位分辨率和相位连续等优点。本文的主要工作是采用SOPC结合虚拟仪器技术,进行DDS智能函数发生器的研制。 本文介绍了虚拟仪器技术的基本理论,简要阐述了仪器驱动程序、VISA等相关技术。对SOPC技术进行了深入的研究:SOPC技术是基于可编程逻辑器件的可重构片上系统,它作为SOC和CPLD/FPGA相结合的一项综合技术,结合了两者的优点,集成了硬核或软核CPU、DSP、锁相环、存储器、I/O接口及可编程逻辑,可以灵活高效地解决SOC方案,而且设计周期短,设计成本低,非常适合本设计的应用。本文还对基于DDS原理的设计方案进行了分析,介绍了DDS的基本理论以及数学综合,在研究DDS原理的基础上,利用SOPC技术,在一片FPGA芯片上实现了整个函数发生器的硬件集成。 本文就函数发生器的设计制定了整体方案,对软硬件设计原理及实现方法进行了具体的介绍,包括整个系统的硬件电路,SOPC片上系统和PC端软件的设计。在设计中,LabVIEW波形编辑软件和函数发生器二者采用异步串口进行通信。利用LabVIEW的强大功能,把波形的编辑,系统的设置放到计算机上完 成,具有人机界面友好、系统升级方便、节约硬件成本等诸多优势。同时充分利用了FPGA内部大量的逻辑资源,将DDS模块和微处理器模块集成到一个单片FPGA上,改变了传统的系统设计思路。通过对系统仿真和实际测试,结果表明该智能型函数发生器不仅能产生理想的输出信号,还具有集成度高、稳定性好和扩展性强等优点。关键词:智能型函数发生器,虚拟仪器,可编程片上系统,直接数字合成技术,NiosⅡ处理器。
上传时间: 2013-07-09
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光伏阵列是光伏系统的重要组成部分,它决定了光伏系统的发电量,同时也是光伏系统成本的主要部分。因此合理配置光伏阵列,提高光伏阵列的利用效率一直是光伏系统设计的研究重点,也是降低光伏系统发电成本的重要措施。本文采用了可变电子负载现场测试方法,设计并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏阵列测试仪样机。本文主要工作及创新在于: 1.在基于LPC2214测试控制部分的硬件电路设计中,为电压和电流的采样各设置了四路不同量程的采样通道。采样时系统自动选择最合适的量程,提高电压和电流大范围测量时的精度; 2.通过对系统进行一次预采样来确定光伏阵列的开路电压和短路电流。预采样的方法只需要使可变电子负载完成一次由阻值为零到阻值为无穷大的操作; 3.对测试得到的数据首先将电压值进行从小到大的升序重组,其对应的电流值采用lagrange中值法对进行数字滤波处理,从而消除由于偶然出现的脉冲性干扰所引起的采样值偏差; 4.对辅助电源、测试控制电路和液晶显示进行了一体化的设计,使光伏阵列特性的测量和显示可以在本测试仪上一次完成; 5.本测试仪样机可以利用光伏阵列的数学模型以及测量的实时数据对光伏阵列的特性曲线进行预估和分析。 通过对光伏阵列进行实际测量,得到的实验结果表明:该样机测试系统运行稳定、携带方便、测量精度较高、一次完整的测试只需14ms左右,测试速度快,并且测量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲线的形式显示,使测得的阵列特性更为直观,能满足工程应用的需要。
上传时间: 2013-04-24
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高精度惯性加速度计能够实现实时位移检测,在当今民用和军用系统如汽车电子、工业控制、消费电子、卫星火箭和导弹等中间具有广泛的需求。在高精度惯性加速度计中,特别需要稳定的低噪声高灵敏度接口电路。事实上,随着传感器性能的不断提高,接口电路将成为限制整个系统的主要因素。 本论文在分析差动电容式传感器工作原理的基础上,设计了针对电容式加速度计的全差分开环低噪声接口电路。前端电路检测传感器电容的变化,通过积分放大,产生正比于电容波动的电压信号。 本论文采用开关电容电路结构,使得对寄生不敏感,信号灵敏度高,容易与传感器单片集成。为了得到微重力加速度性能,设计电容式位移传感接口电路时,重点研究了噪声问题和系统建模问题。仔细分析了开环传感器中的不同噪声源,并对其中的一些进行了仿真验证。建立了接口电路寄生电容和寄生电阻模型。 为了更好的提高分辨率,降低噪声的影响如放大器失调、1/f噪声、电荷注入、时钟馈通和KT/C噪声,本论文采用了相关双采样技术(CDS)。为了限制接口电路噪声特别是热噪声,着重设计考虑了前置低噪声放大器的设计及优化。由于时钟一直导通,特别设计了低功耗弛豫振荡器,振荡频率为1.5M。为了减小传感器充电基准电压噪声,采用两级核心基准结构设计了高精度基准,电源抑制比高达90dB。 TSMC 0.18μm工艺中的3.3V电压和模型,本论文进行了spectre仿真。 关键词:MEMS;电容式加速度计;接口电路;低噪声放大器;开环检测
上传时间: 2013-05-23
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为了解决现有环形线圈车检器在工程应用中出现的误检问题,尤其是对同一辆大车的多次误触发问题,本文深入研究导致误检现象的具体原因,并在这基础上提出了一套软硬件的解决方法,以减少误触发现象,提高检测的准确率。 为了方便测量与调试,本文设计了一个PC端软件。它与实验室原有的频率采集工具一块配合工作,能实时而直观地察看车检器的工作状况,从而有利于实验数据的采集与问题分析。通过实验分析,本文总结了误检现象的若干情形,以及导致误检问题的主要原因。 针对上述分析的发现—车检器采用的单一阈值法不能适应复杂的应用环境,本文对检测算法作了改进:对车辆到达的检测,仍采用单一阈值法;对车辆离开的检测,则采用平坦性判定法。后者利用了在车辆离开时,线圈频率从非平坦变为平坦这一特征。它有简单、易移植和防误检的特点。 为了从应用层面解决问题,本文设计了一种基于改进算法的车检器。与同类车检器相比,它除了集成上述车检算法外,还提供一个RS-232的测试端口,按一定的数据协议与PC端的诊断软件通讯,能够帮助现场测试工作的开展。 本文还利用了新车检器做了两组的实验:实验室环境与高速公路车辆检测现场环境下的实验。第一组验证了改进算法的防误检性能,并计算它的检测延迟。其中检测延迟的计算,有助于协调车辆检测系统中线圈、车检器与摄像头三者间的工作。第二组验证了新车检器的检测性能,包括识别和延迟两方面内容。两组实验结果都证实了改进算法的实用价值。
上传时间: 2013-06-16
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电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业,在铁路通信中,皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下,直径小、成本低、重量轻的特点,得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键,温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中,应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差,这对产品的质量,产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分:首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上,系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面,在分析了系统控制对象的基础上,以LPC2131为控制核心,运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面,在ARM的集成开发环境AD1.2下,利用C语言,进行了软件的设计与调试,实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序,并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验,该控制平台运行稳定,可靠,实现了预期的功能,证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中,改善了系统的控制效果,具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间: 2013-05-23
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电子功能模件是机电产品的基本组成部分,其水平高低直接决定整个机电产品的工作质量。当前PCB自动测试系统大多为欧美产品,价格相当昂贵,远远超出我国中小电子企业的承受能力。为了提高我国中小企业电子设备的竞争力,本课题研发了适合于我国中小企业、价格低廉、使用方便的PCB路内测试系统。 本文首先详细介绍了PCB各种检测技术的原理和特点,然后根据本课题面向的用户群和他们对PCB测试的需求,组建PCB内测试系统。本系统基于虚拟仪器设计思想,以PCB上模拟电子器件、组合逻辑电路及由其构成的功能模块等为被测对象,包括路内测试仪、逻辑分析单元、信号发生器、高速数据采集器、多路通道扫描器及针床。其中:路内测试仪对不同被测对象选择不同测试方法,采用电位隔离法实现了被测对象与PCB上其他元器件的隔离,并采用自适应测试方法提高测试结果的准确度。逻辑分析单元主要采用反向驱动技术测试常见的组合逻辑电路。信号发生器能同时产生两路正弦波、方波、斜波、三角波等常用波形。数据采集器能同时采集四路信号,以USB接口与主机通讯。多路通道扫描器采用小型继电器阵列来实现,可扩展性好。针床采用新型夹具,既保证接触性能,又不至破坏触点。 实践表明,本系统能对常用电子功能模件进行自动测试,基本达到了预期目标。
上传时间: 2013-06-06
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MOS集成运算放大器的版图设计 集成电路设计综合实验指导书
上传时间: 2013-04-24
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电线电缆是国家经济建设的一项重要的产业,在铁路通信中,皮泡皮通信电缆因为其具有与其它电缆相同性能的情况下,直径小、成本低、重量轻的特点,得到了人们的青睐。而在单线挤塑机中的温度控制直接影响电缆的性能质量。温度控制的可靠与否及其控制精度的高低己成为决定产品质量的关键,温度控制也成为生产工艺的重要组成部分。在工艺控制当中,应尽量减小其超调量、波动、响应时间和偏差,这对产品的质量,产量和原料的节省都是及其重要的。 本文主要针对挤塑机的温度这个参数进行控制。全文主要包括以下几个部分:首先分析了传统PID、和模糊控制的优缺点。在此基础上,系统选用了模糊自适应PID控制算法。在硬件方面,在分析了系统控制对象的基础上,以LPC2131为控制核心,运用MAX6675采集温度、LCD和键盘作为人机交换平台、以PWM方式对固体继电器进行控制。软件方面,在ARM的集成开发环境AD1.2下,利用C语言,进行了软件的设计与调试,实现了硬件的配置和整体控制系统的所有功能。同时也实现了用Modbus协议与PC机通讯的下位机部分程序,并运用串口调试助手V2.2测试了其功能性。另外论文详细的给出了控制平台的各个功能程序模块软件流程。通过在实验室对系统进行了模拟实验,该控制平台运行稳定,可靠,实现了预期的功能,证明了将模糊PID算法引入挤塑机温度控制系统当中,改善了系统的控制效果,具有更好的鲁棒性和自适应能力。
上传时间: 2013-05-31
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