基于FPGA的控制与检测设备的设计及实现

介绍了一种采用复杂可编程逻辑器件(FPGA)对触发控制信号、载荷标识电压信号进行同步采集、处理,并实现同步控制信号输出、控制信号状态和电压状态的实时监测和显示功能设备的设计与实现。本设计以FPGA为控制核心,设计控制信号采集、信号处理、同步信号生成、电压信号采集、LCD显示和电源处理6个模块。验证结果表明,该设备运行稳定、精度高、可靠性强,并且成本和维护费用低。     

多路信号采集及显示实验仪器设计

研究了基于MAX114多路信号采集及显示实验仪器系统的实现方案、组成结构及软件设计。应用单片机控制AD转换器件及液晶显示模块实现了对多种传感器的数据采集及信号测量,可简单实现对多种传感器信号的采集与处理;为传感器信号测量提供了一个平台。该实验仪器可以对4路模拟信号进行采样,采样精度为8位,转换速率可达1MSPS;同时该实验仪器具有对4路传感器模拟信号进行加工处理并具有液晶实时显示的功能。     

基于NI CompactRIO的液压挖掘机测试系统设计

为实现对挖掘机作业过程中液压系统的压力及流量、工作装置油缸位移、上车回转角度等参数数据的同步采集,利用虚拟仪器技术构建了基于NI CompactRIO硬件平台的挖掘机测试系统,通过FPGA对输入不同I/O模块的信号进行同步采集。针对工业编码器输出的SSI信号,采用图形化编程语言Lab VIEW编写通信协议,并结合高速双向数字I/O模块对其进行采集。通过网络共享变量将数据传送至上位机中,实现数据的实时显示与存储。试验结果表明,该系统在复杂工况下运行稳定。     

嵌入式网络视频监控系统

介绍了一款基于高性能DSP和ARM9控制器的嵌入式网络视频监控系统。该系统利用DSPADSP-BF533，完成模拟图像的实时采集与视频图像MPEG-4标准的实时压缩，采用ARM9处理器为核心芯片控制并完成数据的网络传输与本地存储等服务。主要介绍了监控终端的系统硬件框架结构与软件处理流程，并给出了采集模块与控制与接口模块的软硬件设计的具体实现及性能指标。     

同步LED系统数据采集与发送模块设计

为了解决同步LED显示控制系统大流量实时数据的采集、接收等[1]问题,将DVI接口技术与高速千兆以太网技术应用到同步LED显示系统数据采集与发送模块设计中,并通过显示系统的帧率、色彩分辨、像素长宽等信息对实际需要的信号带宽给予计算分析,提出以FPGA为系统核心部件、用显卡的DVI接口作为数据源、以高速千兆以太网进行实时...     

基于WINDOWS的机床信号采集及分析系统研究

介绍了以Vxd技术，基于Windows操作系统的机床信号采集及信号分析系统。此系统由数据集卡、信号分析模块组成，经切削实验验证，能实时的采集机床切削状态信号，并予以分析，为进一步控制奠定基础。     

一种用于POCT的嵌入式实时图像采集处理系统

本文设计并构建了一种基于带有数字处理模块FPGA的实时图像采集处理系统,介绍了该系统的软硬件设计和构建流程。调试结果表明该系统能在TFT显示屏上实时显示130万像素,15fps的视频图像。该系统可用于POCT（Point-of-care Test）中生化分析结果中图像信号的采集和处理,为POCT仪器提供了一种新的硬件平台。实验结果表明,该系统提供的高分辨率的彩色图像能够满足生化分析中图像信号的检测工作。     

BPRT系统同步离合器试验台设计

设计了主要面向BPRT系统中的同步离合器接合动态性能的试验台。试验台采用电机调速、PLC数字控制及喷油强制润滑;PLC模块根据采集到的速度以及位置信号对变频电机进行调速,并通过人机交互界面对试验台进行实时监测。试验台结构简单,操作便捷,调速范围广。根据实验数据及同步离合器的啮合动态原理分析可知,该试验台能较好地满足同步离合器在不同速度下的性能试验,对同步离合器的设计及生产制造具有显著的工程意义。     

500 fps图像采集及实时显示关键技术研究

为了获得高速运动目标的位置与姿态信息,分析目标瞬态事件发生的机理和运动规律,提出了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的高帧频图像采集及实时显示的设计方案。研究了高速互补金属氧化物半导体(CMOS)数字图像传感器LUPA1300-2,并以此为基础研究了500fps图像采集及实时显示系统的关键技术,以FPGA为核心设计了基于高速低压差分信号(LVDS)接口的图像采集模块、色彩复原模块及图像缓存模块。通过图像采集实验,验证了系统设计稳定可靠,满足现场实时性的要求。     

基于视频行场消隐期的大容量FLASH存储控制器

为克服传统大容量FLASH视频存储控制器时序设计复杂、缓存资源要求较高的缺点,设计了一种利用视频行场信号消隐期进行时序控制的FLASH视频存储控制器。该控制器基于FPGA时序设计,利用视频行场同步信号消隐期时间写入FLASH的读出和写入控制命令。由于无需缓存资源即可实现多级流水线的设计,提高了时序控制效率,简化了时序设计过程。基于Verilog硬件描述语言,设计了3级流水线和并行控制时序,数据达120 MB/s,实现了对2 048pixel×1 752pixel/15frames高速视频数据的实时存储与回放。仿真与实验结果均表明,系统时序设计正确,大容量FLASH阵列读写操作正常,可实现视频数据的采集、存储、回放等多种功能。     

齿轮传动噪声测量系统的研究

为实现通过测量齿轮传动噪声来分析齿轮加工工艺的目标,开发了一套齿轮传动噪声测量系统.利用硬件系统现场采集与分析处理齿轮噪声,并实时显示噪声信号的处理结果;为了对噪声信号做进一步对比分析,利用硬件系统的USB模块与上位机进行数据通讯,通过上位机信号处理软件对齿轮传动噪声信号做FFT分析和细化谱分析,并对处理结果进行实时显...     

基于FPGA的出砂信号同步采集与存储系统设计

为满足油气田生产中对油气井出砂信号的采集需求,针对传统出砂监测系统采集数据量小、分辨率低、结构复杂等问题,研究基于FPGA的超声阵列同步采集存储系统。采用FPGA+ARM组合的"漏斗形"设计架构,结合油气井出砂信号的指标要求,设计基于AD9650的多通道采集电路,实现对线形阵列分布探头信号的采集。此外,为减少无效通信数据量,准确捕获有效信号区域,同步缓存多通道数据,设计了出砂信号抽取检测模块,提出了多体并行缓存模组解决方案。结果表明,该系统对油气井出砂信号数据有着高效、快速的采集处理能力,满足了复杂环境下的数据采集要求,有效提高了油气井出砂信号实时监测的精度与效率。     

基于DSP的瞬态碰撞信号采集存储系统

针对瞬态碰撞信号的快速测量及记录,介绍了一种DSP TMS320LF2407A 为控制器,AM29LV800B为Flash闪存的瞬态信号采集存储系统.该小型化数据采集存储系统利用了DSP器件内的ADC模块,设计了包括信号调理电路、Flash存储器接口电路等辅助电路和相应的控制软件.利用压电晶体的碰撞试验验证了可行性,记录完整的实时信号数据.可应用于多种瞬态信号采集的场合,并能在系统掉电的情况下保持测试所得的数据,便于分析.     

管道机器人视频采集及监控系统设计

针对管道机器人的工作特点,提出了一种管道机器人视频监控系统。系统采用光纤传输视频和数据的复合信号,利用视频光端机进行信号的复合和分离,基于DirectShow框架开发视频采集系统,通过Modbus协议完成主机与管道机器人的数据通信,从而实现了管道内部视频图像的实时采集和管道机器人的实时监控。     

机械振动无线传感器网络跨层同步采集累积误差控制方法

针对机械振动无线传感器网络同步采集过程中同步采集误差随时间累积的问题,在分析机械振动无线传感器网络跨层同步采集误差累积机理基础上,提出了一种基于同步信息跨层实时跟踪的机械振动无线传感器网络同步采集累积误差控制方法。以节点物理层跨层实时捕获同步信息,避免任务抢占所导致同步信息捕获迟滞;研究基于卡尔曼滤波的晶振频率偏移计算方法,提升晶振频率偏移计算精度;构建反馈控制系统动态反馈和补偿同步采集累积误差,避免同步采集误差累积效应;设计嵌入式多任务优先级管理固件系统,在采样率极高的机械振动信号采集过程中确保采样任务和同步任务实时性。实际测试表明,在高达51.2 kHz的采样率下连续采集30 s,节点间同步采集误差始终保持在0.6 us以内,同步采集误差最大值仅为采样周期的3%,满足机械振动信号同步采集需求。     

多通道环境下油样检测光谱分析系统的方案研究

对于光谱仪的信号采集系统的两个关键技术指标是微弱光电信号的处理和多通道数据的同步采集和传输。在分析信号采集的工作原理基础上，结合工程应用，研究了用于直读光谱仪的多通道数据采集与处理系统。基于微弱光电信号的特性和系统性能指标的需求，设计了以FPGA为控制核心、信号调理模块增益可控、多通道数据并行采集、实现数据无损传输的系统总体设计方案。设计了实现数据采集系统各功能模块的硬件电路，以及FPGA对系统各个模块的控制逻辑，并完成系统硬件测试和功能测试。测试结果表明本系统能够采集光电倍增管输出的微弱电流信号。     

四环电极电导率检测系统设计

文中设计了一种四环电极电导率检测系统,可有效避免测量时因电极极化效应、电极污染带来的误差,提高检测精度。系统采用模块化设计,主要分为3个主要功能模块:激励模块、调理模块及采集传输模块。系统利用差分接收方式采集感应电极的输出电压,通过同步解调得到具有幅值信息的直流信号,经滤波放大后进行A/D采集,最终通过串口将数据发送到上位机中进行计算并实时显示。同时采用Pt1000温度传感器进行温度采集与温度补偿,利用最小二乘法进一步减小误差。结果表明,该系统能够实时检测电导率,有效避免了电极极化效应,电导率测量的相对误差在0.5%以内,电导率测量可达40 mS/cm。     

坐姿体压分布测量系统的研究

介绍了一套坐姿压力分布测量系统,该系统由硬件和软件两大部分组成,系统硬件包括压力传感器平板矩阵、信号切换电路、信号采集卡及计算机系统;系统软件主要由实时数据采集模块、数据存贮模块、数据计算分析和显示模块等组成。该系统能够对人体与座椅之间的压力分布进行测量,经计算机采集后的数据通过自行开发的软件处理直接以可视化方式显示结果。     

吹塑机温度智能实时控制系统研究与设计

温度实时控制系统是吹塑机加工的关键因素之一,其控制精度直接影响到产品的成型质量和品质。在分析现有PID控制器特性的基础上,提出了一种并行实时智能温度控制系统,系统硬件由中心控制模块、温度采集模块、控制输出模块、控制实现模块等4个模块组成。其中,中心控制模块单元采用三个目标温区设计模式与PLC在线编程方式实时温度控制;温度采集模块采用SM331型温度采集器,通过PLC智能温控系统实现温度采集;控制输出模块通过SM331直接将信号通过DAC变换为相应比例的控制电压信号,联合控制系统实现控制输出;控制实现模块采用多核并联执行的方式,对3个温度目标控制区进行实时性控制。整个系统基于经典PID控制理论基础,结合PLC芯片,采用模块化设计思想,分别完成输入调节系统、目标温区控制系统和输出调节系统的设计,采用并行控制的思路,确保系统的实时性。通过实验证明,控制系统对三个目标温区进行实时检测控制分析,通过升温和降温期间的检测和调节,检测了本研究提出控制方法的有效性和精确性。     

基于数字锁相环的FPGA多通道频率测量系统设计

针对传统频率测量电路复杂、采集速度较慢的问题,基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列),采用全数字锁相环对待测量信号进行倍频,辅以自适应时钟模块、计数模块和串口接收发送模块,设计了多通道频率测量系统,从而达到精简电路并实现对多路待测信号的快速精准测量。实验结果表明,对于100 Hz~10 MHz频率的稳定信号,测量时间仅为100 ms,与标准频率计相比,相对误差<0.5 ppm(1 ppm=10-6)。可用于多路频率信号的实时采集测量。