基于ARM9+FPGA频谱仪的设计与实现

为实现低频段信号频谱的测量与显示,设计一款以ARM9与FPGA为核心,采用FFT算法求取信号频谱的便携式频谱仪.ARM9是系统的控制单元,运行Linux操作系统,采用Qt/GUI管理操作界面.FPGA是数字信号处理单元,控制A/D采样与运行FFT算法;并采用速率为105 MHz的高速A/D芯片,7英寸彩色LCD触摸屏,以及增益高达60 d B的放大电路等模块.经研制并测试,该频谱仪的频谱测量范围为0~50 MHz,分辨率最小为1 Hz,具有测量精度高、成本低和携带方便等优点,利于推广应用.     

智能式听诊辅助系统的设计

描述了心音信号的采集系统的新型设计,给出了高性能的心音传感器、前向处理电路、A/D转换电路和与PC机的高速接口电路.该心音信号采集系统为心脏疾病临床诊断提供了医学参考.     

单次快脉冲模拟信号提前采样的数字化实现

描述了常见的数据采集系统在采集单次快脉冲信号时所遇到的问题和制约因素．针对该问题,提出了采用数字化的手段实现提前采样的方法．在数字电路中进行预置循环存储方法,来替代在模拟电路中对被测信号进行的延时处理．这样就可以实现在采集完整的脉冲波形的同时,又保证了信号的完整性．并通过对现场可编程门阵列(FPGA)仿真的结果验证了该方法,并在单次快脉冲A/D变换系统中应用了这种方法．根据所选择的FPGA器件自身的性能差别,能实现的数据存储速度最高可达500Mbyte/s,在这个速度下可存储4kbyte的数据．     

惯导组件的计算机检测系统

针对惯导组件输出脉冲检测系统测量范围小、稳定性和可靠性低、数据处理和存储时系统功耗急剧增加的缺点,设计了一种高速的惯导组件的计算机检测系统.该系统以Atmega128单片机和FPGA为核心,对惯导组件输出的12路脉冲每20 ms进行一次采集,利用单片机对采集上来的数据进行处理,把处理完成的数据从串口输出到测控计算机,进行实时显示和存储,实现了对1 Hz～1.636 MHz之间信号频率的测量,满足测试要求.     

高速紫外光子探测器位置读出电路的实现

为了提高现有楔条形阳极的光子计数成像探测器的整体计数率,根据探测器输出信号的特点,研制了一个基于高速模数转换(A/D)芯片和现场可编程门阵列(FPGA)的位置读出电路。该电路采用高速A/D芯片(65 MHz采样频率)对整型放大器输出的高斯型脉冲信号逐点数据采样后获取其峰值的方法来代替原有的前端模拟电路中昂贵的峰值保持模块及NI公司的多道数据采集卡,采集的数据通过FPGA进行处理并且通过USB传输到计算机中进行解码,最终还原出图像。试验结果表明:由该电路获得的探测器图像在分辨率基本保持不变的条件下,整体计数率可以提高近一倍。     

现代电能质量监测装置的数据采集系统设计

针对电网三相电压及电流信号的采集与处理,设计了电能质量监测装置的数据采集系统。系统以霍尔传感器和串行A/D转换芯片组成前向采集电路,以数字信号处理器(DSP)组成数据处理电路,以复杂可编程逻辑控制器(CPLD)和锁相环组成硬件同步采样电路并以快速傅立叶变换为主要处理算法。实验表明:系统具有响应速度快、精度高、实时性好的优点。     

基于WinCE的嵌入式手持压力采集终端设备研究与设计

为满足船用柴油机缸压信号采集及分析的需求,提出并设计了一种新型嵌入式手持压力采集终端设备。系统由压电传感器、电荷放大电路、A/D采样模块、REAL6410核心板及相关外设等部分构成,利用压电传感器获取缸压信号,通过电荷放大电路转换成电压信号并放大,经过A/D采样后送入6410核心板处理。系统软件由参数设置模块、数据采集处理模块及数据存储传输模块组成,并实现了BSP的移植和终端交互软件,最后通过使用丹麦BK公司的4294型手持式校准激振器进行对比实验验证了该系统的性能,并显示分析波形验证了系统的精度达到要求。     

DDS技术和FPGA在多功能信号源中的应用

针对信号源频率分辨率低、变频速度慢、频率准确度低、开发更新周期长等问题,采用四级流水线技术和EDA工具,设计并实现了一种以FPGA、高速D/A和低通滤波为核心,基于DDS技术的多功能信号源,并对DDS误差进行了分析.实验测试结果表明该系统硬件电路简单可靠,能够产生幅度和频率可调的正弦波、方波、三角波和锯齿波,频率范围在1×10-8～40MHz,频率分辨率可达0.01Hz,频率准确度在±0.1%内.具有频率分辨率高、处理速度快、输出灵活等特点.     

基于FPGA的B超成像系统的设计

阐述了基于FPGA的B超成像系统的设计方案.该系统采用FPGA产生脉冲串,经过功率放大电路驱动超声波换能器,超声波经过探测后到达接收换能器,利用时间增益补偿电路对信号进行补偿,再用对数放大器TL441对回波信号进行检波放大,经过A/D转换到FPGA进行动态滤波,最后由FPGA控制信号在显示屏上显示输出.     

滚动轴承故障诊断中振动信号的采集

采用振动信号监测法对滚动轴承进行故障诊断的过程包含信号采集、特征提取、状态识别、故障分析和决策干预等五个基本环节,而最首要、最基本的环节就是信号采集.信号采集的准确性、合理性和实时性,直接影响着故障诊断的效果.介绍了滚动轴承故障诊断中振动信号采集的硬件实现.先通过压电式加速度传感器对振动信号进行拾取,然后经过电荷放大器及通过带滤波的A/D转换电路得到微机可以识别的数字信号,从而实现振动信号的采集.     

拉曼测温系统的数据采集与处理

为解决拉曼测温系统后端采集速度过慢和噪声的问题,利用FPGA主卡和AD采集子卡设计了一款高速采集系统,来对测量到的温度进行采集和处理。分布式测温系统中的反斯托克斯光对温度变化比较敏感,通过采集该信号来得到温度的变化,但是由于该信号比较微弱,需要进行放大滤波处理。高速采集系统采集频率为100MHz,空间分辨率可达到1m。     

一种CMOS图像传感器图像采集与测试系统的设计

设计了一种CMOS图像传感器图像采集与验证系统。系统采用了FPGA(Field-Programmable Gate Array)+USB(Universal Serial Bus)的模式,以FPGA芯片Cyclone III系列EP3C120F484C7N为核心控制芯片和以CYPRESS公司的CY7C68013A芯片为USB2.0接口芯片。系统创新性地把图像采集系统和CMOS图像传感器芯片测试相结合,实现了实时图像的快速采集处理,最高采集速度能达到30帧/s,经验证完全满足测试要求,为芯片的流片提供了很大的贡献。     

基于FPGA的高速数据采集控制技术的研究

传统的数据采集一般都是基于CPU控制下的A/D转换及数据存储技术. 由于受到CPU指令执行时序的限制,这种控制模式很难突破1 MHz以上的数据采样速率. 本文介绍一种基于FPGA的高速A/D转换、数据采集、存储控制技术. 数据采集系统采用ALTERA公司的FPGA芯片EP4CE6E22C8N为控制器,产生高速A/D转换器及大容量SDRAM存储器工作所需要的控制时序信号,对采集速率可达100 MHz的高速A/D转换芯片AD9283进行采样控制及快速缓存处理. 整个设计在QuartusⅡ与KeilC-51平台下,运用Verilog语言及C语言描述软件编程,正确实现了AD9283转换的工作时序控制及采样的数据存储处理.     

机载电源检测系统的设计

为了检测飞机通话系统、控制系统、导航系统等设备的供电电源,设计了一种机载电源检测系统.该系统主要由信号采集板和计算机构成.信号采集板主要由单片机89C51、A/D转换器、电压和电流互感器、精密全波整流电路等组成,其结构紧凑.计算机软件采用虚拟仪器软件LabWindows/CVI 6.0开发,通过串口与信号采集板进行通信,对电源的各项参数(电压、电流和频率)进行实时采集和动态监控.软件功能强大且人机界面友好.该系统实现了机载设备供电电源各项参数的动态在线监测和故障定位,具有检测实时、故障诊断准确等特点.     

基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现

本数据采集系统是基于单片机AT89S52为控制核心的数据采集系统,该数据采集系统具有电路简单、功耗低、可靠性高等优点,能实现对多路模拟通道信号的数据采集与处理,并将采集的数据送LED显示器显示等功能.另外,该系统可作信号发生器使用产生频率为1kHz的方波测试信号.     

高速数字图像采集显示系统的设计与研究

为满足实时显示高速数字图像的需求,分析了CameraLink接口技术和VGA（VideoGraphicsArray）接口协议的标准。根据VGA接口具有多种显示模式,设计了以FPGA（FieldProgrammableGateArray）为核心处理器的数字图像采集显示方案。FPGA通过CameraLink接口采集图像数据,并对图像进行缓存处理,对FP-GA构造VGA接口的时序信号和控制视频D／A进行数字量的模拟化。实验证明,该系统实现了图像的实时显示。人机交互和采集后的图像可以进行长距离传输。     

基于CPLD的多路温度数据采集系统的设计

提出了一种基于CPLD的温度数据采集系统的设计方案,介绍了系统软硬件、外围电路,芯片间电路连接和程序的设计方法,实现了温度信号采集、A/D转换、数据运算处理和控制数码管显示输出.仿真结果表明,本系统可将温度通过电压转换为可读的数字量,并且精度达到±0.5℃,能够满足15～50℃的一般温度采集要求.     

以振动能量转化为供电策略的无线矿山粉尘监测系统

提出一种以收集振动能量为供电策略的矿山粉尘无线监测系统.供电系统由压电振动能量收集结构和以LTC3588为核心的能量收集电路构成.低功耗MCU(STM8s)对DSM501A灰尘传感器输出的PWM信号进行采集和处理,输出粉尘浓度信息.由高性能嵌入式MCU(STM32)和YL-800T组合成的主机每隔一定时间依次采集各子节点所监测的浓度信息,上位机对主机的信息进行采集并处理,以实时曲线和地图报警模式显示.报警发生时,上位机传输控制信息给下位机,在警报的子节点位置进行一些降尘措施.应用结果表明:该系统具有实用性好、可靠度高和绿色环保等优点,实现了粉尘浓度的持续检测.     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.     

一种放大变换电路测试系统

为了精确测量电流/频率变换电路（I/F电路）输出的宽范围频率脉冲信号,文中设计了一套放大变换电路测试系统,利用工控机及32位计数板卡和A/D板卡构建硬件测试平台,采用7651恒流源为I/F变换电路提供精确的恒流输入信号,设计实现了产品供电及电压/电流监控电路、时间基准脉冲信号产生电路、信号隔离电路等,并利用Labview图像化编程软件进行编程.本测试系统在保证可靠性的前提下能实现静态的频率测量.使用计数器板卡及Labview图像化编程软件能缩短项目开发周期,并且有效地提高了频率测量的精度,使相对误差达到0.03%.