基于单片机和FPGA的高速测频系统的开发

本文介绍了一种以FPGA为测频核心处理芯片,单片机(C8051F020)为数据处理器的高速测频系统的设计方法,并详细地介绍了系统的硬件组成和软件设计,给出了FPGA的仿真结果.实验结果表明,该方案完全符合设计要求.     

跳频码发生器的设计

系统以AT89S52单片机为控制核心,利用高速的FPGA(Cyclone)来发生DDS信号,并对跳频信号进行控制,完成对跳频码发生器的设计.跳频信号采用DDS滤波实现.系统跳频输出频率范围为10～15 MHz,单频输出时频率稳定度为1×10-5、频率精确度为1×10-6,最小频率间隔跳频为10 kHz,最大允许输入跳频点为50个,跳频速率高达100 000跳/秒.跳频点数和具体跳频点可由外界通过键盘输人给定.经测试,跳频速率较快,输出波形较好.     

宽带跳频信号捕获分析技术

当前跳频通信技术已广泛的应用于军事和雷达通信中,本文介绍了基于FPGA的跳频信号捕获分析方法,通过高速数字信号处理,能对跳频速率、跳频驻留时间、跳频带宽、跳频图案、频率合成稳定时间等参数进行测量,解决了高速数字下变频、高速移相及抽取滤波、实时FFT、跳频参数计算等关键技术。实验测试表明,该方法捕获速率快、重构性强,可实现对实时带宽高达175MHz的高速跳频信号的实时捕获。     

一种基于FPGA的新型电力线跳频通信系统

跳频(FH)是提高通信可靠性的有效方法之一.介绍了一种简单实用的电力线跳频通信系统实现方案,该系统分为发送部分和接收部分,采用分路匹配滤波法实现解调.设计了电力线跳频通信系统的位同步、帧同步和跳频图案的同步方法.位同步模块与解调模块在现场可编程门阵列(FPGA)中共用一个匹配滤波解调器;其中,住同步采用超前、滞后同步法.在实验室电网环境下对设计的系统进行了误码率测试,结果表明:在通信距离不超过100 m情况下测试其误码率,编码前在1.5%以下,编码后没有发现误码情况.     

基于C8051F020单片机的高精度测频计数和计时模块设计

提出了一种集测频、计数和计时功能为一体的高精度测量模块的设计方案。利用C8051F020单片机内部计数器和可编程计数器阵列(PCA),实现测频、计时和计数的功能要求。详细阐述了系统硬件和软件的设计,并将该模块应用于流量校验台的测量系统中。测量结果表明,该模块满足测量要求,具有高精度、高集成度、低成本、低功耗的优点。     

跳频滤波器自动测试系统设计

为了提高跳频滤波器的测试效率,设计了基于C++ Builder的自动测试系统;在介绍跳频滤波器基本原理的基础上,描述了自动测试系统的硬件平台组成及软件功能架构,通过解决数据处理和数据正确采集等关键问题,实现了跳频滤波器测试过程中测量、数据采集、筛选等软件功能,并完成了简单友好的操作界面设计.经过实际跳频滤波器测试验证,...     

基于DSP、FPGA和单片机的大尺寸激光数控加工系统的软硬件设计

为了满足大尺寸激光加工的精度和速度要求,本文设计了以DSP、FPGA和单片机为核心的数控系统.系统使用单片机控制人机界面、使用DSP对加工数据进行处理并由FPGA输出加工信号,从硬件上保证了系统的高速运算和精密加工.此外系统将加工数据保存于非易失性存储器中,使得系统拥有脱机加工的能力.通过对以DSP和FPGA为核心的加工控制部分的软、硬件进行优化,该系统达到了设计目标并取得了令人满意的加工效果.     

瞬时测频技术及其应用

本文介绍了相关器式瞬时测频（ＩＦＭ）技术的测频原理,重点介绍了利用这种测频技术所设计的捷变频雷达综合测试仪的原理与组成。小批量生产的仪器使用结果表明,这种测试仪测频精度高,工作可靠,能满足技术指标的要求。     

基于8098单片机的微机数字测频及显示系统

从提高水电站频率测量系统可靠性的角度出发,本文介绍了一种以8098单片机为控制芯片构成的高可靠、高精度微机数字测频及显示系统,给出了该系统的硬件电路图,并简要介绍了其工作原理和设计思想,为设计高可靠性的频率测量系统提供了可供参考的系统模式。     

多通道高精度动态频率测量系统的研究与实现

针对按照一定更新率高速动态变化的频率对象,提出了一种基于定闸门高速连续测频法的软硬件改进方案.结合C8051F系列单片机丰富的硬件资源,解决了测频模块硬件实现中的高标频获取、高标频并行计数等关键问题,实现了高速高精度频率测量,并对多通道高速测频带来的大批量数据传输问题进行了研究,提出了合理的解决方案.设计了一种多通道、高速、高精度,具有数据存储分析功能的测频系统,降低了开发成本与技术门槛,达到了预期的测量精度.     

采用FPGA的高速数据采集系统

本文介绍了一种应用于高速数据采集的数字系统,该系统由高速模数转换器FPGA,SDRAM(synchronous dynamic randomaccess memory)组成。该系统独立于处理器之外,给处理器预留了总线接口。任何的处理器只要把总线接口连接到此系统上,均可操作。与传统的数据采集系统相比,减少了处理器的控制,而且处理器的处理速度已不再影响系统的性能,提高了速度和效率,具有通用性。本文对高速模数转换器与FPGA的接口实现做了详细的描述,对如何把模数转换器的数据流进行缓冲做了介绍。并对如何在FPGA中构建SOPC(systerm on programmable chip)系统以及如何利用SOPC实现SDRAM的控制与存储进行了说明。经测试,本系统的数据采集的实时速度最高可达到250 MB/s,适用于大部分的高速数据采集场合。     

基于多周期同步测量的频率计设计

针对工程实践中发现的频率计存在1字节误差以及待测信号幅度过大的问题。基于多周期同步测量计数理论,提出了一种以C8051F020与FPGA为最小系统的频率计制作方案,实现对待测信号频率及脉宽的精确测量。系统主要包括3部分：信号整形部分、频率计算部分、液晶显示部分。待测信号经过信号处理后和标准信号一同输入FPGA内部,单片机协同FPGA对信号进行频率测量并读取测频数据,然后将读取到的数据经过运算处理后显示。经实验验证,该系统测频范围可达0.1 Hz~10 MHz,有效消除了1个字节的误差且具有一定的抗干扰能力。     

便携式电力线高频载波通道测试装置的研制

介绍了便携式电力线高频载波通道测试装置设计思想、方法。设计中针对宽频率范围的高速采样特点,硬件采用以FPGA为主的信号采集处理卡,经USB口与便携电脑相结合,处理方便;软件设计了数字信号抽取运算和滤波器。该测试系统充分利用计算机显示、处理、存储功能,集成化程度高,是一多功能数字化的智能测控系统。     

纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统

为了实现对磁流体的运动形态及磁微粒聚集离散位移量的测量,设计了一种纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统。采用激光器、CCD器件、差分放大器、高速A/D转换器及FPGA芯片等器件,完成了散斑信号高速采集系统,单通道信号采集速度达到3 Msps,8通道并行处理,实现了毫秒级图像采集要求;实现了USB2.0高速通信接口,使数据传输速率达到30 MB/s,完成了激光散斑信号的高速实时数据传输;设计了本系统硬件设备的驱动程序以及数据实时处理的Win32应用程序,完成了散斑信号的数据处理,测量分辨力达到纳米尺度。所实现的纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统达到了纳米磁流体表征检测对分辨力和系统响应时间的要求。     

基于R46标准的智能电能表软件检测关键技术研究

国际建议R46标准是影响国内下一代电能表新需求的关键,尤其新增了软件检查项目,对电能计量软件要求提出了高要求。论文设计了一种基于FPGA技术仿真R46智能电能表的软件测试环境,采用了FPGA模拟R46智能电能表的MCU外围的EEPROM、Flash、计量芯片、通信模块等,可进行计量MCU与管理MCU或MCU与外围模块间的软件接口测试、故障注入测试,实现基于目标码的R46智能电能表的软件法制计量分离、软件保护、参数保护及在线升级等检测,为R46智能电能表的软件检测提供了方法和装置。     

超声检测系统设计及回波信号特征分析

文物的无损检测对其保护有着重大的意义,可为后续的加固和保护提供有力的依据。针对传统超声检测设备增益小,回波信号特征少,难以满足石木质文物缺陷检测的缺点,设计了一种基于FPGA作为主控制器的石质木质材料超声无损检测系统,并对回波信号特征进行了详细分析。该系统硬件部分包括超声信号的激励,回波信号的放大、滤波和采样模块的设计;软件部分包括FPGA的逻辑设计和USB通信的软件设计。同时将获取到的回波信号进行了特征分析,包括时域分析、频域分析和小波分析,得到了回波信号的特征,为石质木质材料的超声无损检测奠定了基础。     

基于FPGA的多参数测量系统的设计

为满足工控现场对多参数动态测量的要求,提出了一种基于现场可编程逻辑门阵列器件FPGA的多参数测量系统。该设计采用FPGA作为核心控制器件,结合系统整体结构设计原理,设计了硬件电路系统及FPGA逻辑控制程序,搭建了模拟实验平台,实测了多参数测量系统,分析了测量数据,测试结果表明,该系统实现了多参数的动态测量的预期设计功能且测量相对误差范围为0%~1.7%,具有性能稳定、抗干扰能力强、数据传输方便等优点,可用于电压、电流、温度及压力等参数的测量系统中。     

基于FPGA的高精度频率计的设计与实现

为了实现对正弦信号频率的高精度测量,设计了一种基于FPGA的数字频率计;除测量频率外,该装置还可以测量双路方波信号的时间间隔和脉冲信号占空比.该频率计以FPGA和单片机为核心,采用“多路并行计数法”实现信号频率的高精度测量.输入信号经高频放大和比较模块转换为方波信号输入FPGA单元,经多路不同倍数分频后进行并行计数,最后由单片机选择输出精度高的一路计数值,利用换算关系得出最终的测量结果.经测试,该数字频率计可实现1 Hz～199 MHz、10 mVrms～1Vrms正弦信号的频率测量,相对误差的绝对值不大于0.0001％;100 Hz～1 MHz、50 mV～1 V同频方波的时间间隔测量,测量范围为0.1μs～100 ms,相对误差的绝对值不大于1％;50mV～1 V、1 Hz～5 MHz脉冲信号的占空比测量,相对误差的绝对值不大于1％.因此,具有测量精度高、测量频率范围宽和测量幅度范围大的特点.     

基于FPGA的高速大容量数据采集系统设计

在利用超声波进行长距离输油管道无损检测过程中,检测系统需要对采集到的多通道高速、大容量数据进行实时存储。本文介绍了一种基于FPGA控制的超声信号实时采集系统设计,该系统能在脱离PC机CPU及总线方式下由FPGA直接控制IDE硬盘,实现对高速、大容量数据的实时存储,并在检测完成后可以通过上位机接口对硬盘进行离线访问分析。目前,在工程实践应用中,硬盘记录的平均速度可达到5 MB/s以上。