基于FPGA的光电编码器信号的处理方法

细分与辨向是光电编码器这类长度、位置、位移检测仪器中对原始信号处理的一个必需环节。本文针对光电编码器信号的特点,介绍了一种在FPGA中基于VHDL语言的、采用RTL描述方式的细分与辨向电路的设计与实现,它对提高光电编码器分辨率与实现高精度、高稳定性的信号检测及位置伺服控制具有一定的现实意义。     

基于增量式光电编码器细分的自适应滤波技术研究

利用光栅副调制原理,在建立了光栅副调制几何光学模型与物理光学模型的基础上,提出了一种针对增量式编码器细分的自适应滤波方法。分析莫尔条纹光电信号输出波形不确定的原因,通过自适应滤波方法将高频信号滤除保留基频信号。自适应滤波效果等价于一个中心频率为基频的窄带带通滤波器,当基频随机变化时其通带也会随之改变。实验证明采用这种自适应滤波技术可以较好地滤除计数信号中除基频外所有高频分量,使莫尔条纹光电信号输出波形趋近于标准正弦波,将信号失真量减小了约7/8。     

基于FPGA的同步动态随机存储器细分系统研究

介绍了一种使用FPGA处理光栅信号的高倍数辨向细分电路。使用了Verilog语言编写状态机对信号进行了准确辨向并对细分数据进行计数处理。使用了同步动态随机存储器(SDRAM)代替了只读存储器作为硬件查表法的器件,因此该电路响应速度快,动态范围宽,适用于高速数据采集系统。使用FPGA作为逻辑控制器与计数器,电路简单、处理迅速、可靠性高。该电路有助于相关角度值的测量与校准工作。     

角加速度作用下编码器细分误差分析方法的研究

分析了编码器细分误差产生的原因,建立了角加速度作用下编码器光电信号模型,通过计算机模拟仿真,提出了加速度作用下编码器光电信号参数特征的提取方法及其适用条件.     

图形拟合法评估编码器细分误差

提出了一种高精度编码器细分误差的快速评估方法--图形拟合法,建立了编码器光电信号的波形发生器,确立了曲线拟合优度的判据.运用图形拟合法,对实际采集的高精度编码器莫尔条纹光电信号进行分析,得到细分误差曲线.与传统检测方法得到的细分误差进行比较,结果表明:图形拟合法用于评估高精度编码器的细分误差,设备简便,检测方法简单;数据处理由评估分析软件实现,时间短,结果显示直观;可以用于工作现场检测,能够避开速度的影响,对于研究高精度编码器动态精度特性具有重要意义.     

通用型绝对式编码器信号处理电路的开发

绝对式编码器在自动化领域广泛使用,本文以FPGA为核心芯片,完成了一款通用型绝对式编码器信号处理电路.本文论证并确定了所开发电路应具备的通用性功能;对电路系统分别进行了FPGA外围电路设计和FPGA内部硬件逻辑设计,并对FPGA硬件逻辑功能进行了综合仿真;通过搭建的测试平台及编写的PC机软件,使用了两种接口的编码器对电路功能进行了测试,验证了设计方案的可行性.     

基于CPLD芯片的光栅信号细分模块的设计

针对光栅位移传感器信号设计了一种全新的硬件细分模块,在模拟细分基础上由一片CPLD芯片实现二次细分、辨向、计数、锁存和接口设计,可与计算机之间基于增强并行口EPP协议进行在线数据传输,该设计已经应用于大量程光纤绝对测距系统中.     

随钻声波测井仪控制采集电路的优化设计与实现

从随钻声波测井的实际需要出发,针对作业环境、设计空间、传输速率以及信号特点等方面进行了需求分析,提出了一种适用于随钻声波测井仪采集控制系统的优化设计。该系统以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)为控制核心,以现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)作为信号传输以及接口转换的桥梁,与外围功能芯片包括模拟与数字转换器、与非门闪存芯片(NAND FLASH)等进行通讯,完成相应的信号采集、控制、存储等功能。所设计的采集控制电路不但充分发挥了DSP数据处理功能强的优势,而且将FPGA控制时序精准、接口丰富的特点表现出来。最后经过上位机软件测试,得到了较好的效果,为实际随钻声波测井控制采集电路设计及实现提供了技术参考。     

增量式光电编码器信号处理、显示电路的设计

以增量式光电编码器在分布式光度计中应用为例，详细介绍了光电编码器信号处理和显示电路设计，为光电编码器可靠使用提供简单有效的方法。     

增量式光电编码器在倒立摆控制系统中的应用

在单级倒立摆控制系统中,采用了增量式光电编码器进行角度监控.针对系统高灵敏度,高精度的特点,提出了抖动干扰产生的原因及其消除方法.并提出了在编码器输出A、B正交方波的前提下最多只能4倍频的结论.经实践证明,采取的措施较有效地解决了增量式光电编码器的实际应用问题.     

一种TMS320C6000 DSP与FPGA通讯方法的研究

为实现DSP与FPGA之间数据准确、可靠的传输,对FPGA与DSP构造系统设计中外部存储器接口通讯方式进行研究,给出一种TMS320C6000 DSP通过EMIF接口与FPGA进行通讯的设计方案,经实验验证,该设计方案实现数据的准确传输,是一种较理想的通讯方式。     

应用PCI总线的音频处理系统的设计

讨论了一种关于音频调理的方法，由于该系统对传输要求比较高，所以系统的传输速度和效率都是很重要的性能指标，在系统的性能指标基础上，选定了PCI总线接口的方案，为简化电路，论文采用PLX公司的PCI9054芯片实现PCI接口，用FPGA实现FIFO数据缓存和本地总线控制逻辑，使通过音频处理后的声音信号通过声音编解码器出去。最后编写了该系统的驱动程序以及应用程序，达到了预期效果。     

面向机械振动信号采集的无线传感器网络节点设计

针对现有无线传感器网络节点的不足和机械振动信号采集的需求,设计了一种可实现机械振动信号采集和片上处理的无线传感器网络节点。该节点采用MEMS加速度传感器拾取振动信号,以低功耗FPGA芯片为控制核心,采用了可编程片上系统技术,将数据采集、存储、处理和传输等控制功能模块集成到单个FPGA芯片中。本文着重介绍了节点数据采集、存储和传输部分的硬件电路和控制逻辑设计,对比实验表明该节点能有效采集和监测机械振动信号。     

基于FPGA的CMOS图像传感器的应用

针对视频传输过程中对数据采集的快速性和传输的精确性的严格要求,本文提出了一种基于可编程逻辑门阵列(FPGA)技术的实时数据采集的设计方案。本设计中利用FPGA实现图像数据的检测、采集、缓冲、图像格式转换(Bayer转RGB)、驱动DVI控制芯片,最终将采集到的图像实时地显示在带有DVI接口的显示器上。     

多传感器数据融合技术在水泥袋计数器中的应用设计

针对当前水泥袋计数器计数误差较大的问题,设计了一套基于多传感器数据融合技术的水泥袋计数系统。系统采用光电开关传感器感知水泥袋的有无,用倾角传感器确定水泥袋是否叠袋,用光电编码器测量传输带实时速度来确定是否连袋,用单片机对采集到的3种传感器信息集中进行数字智能化处理,可精确计算经过传送带的水泥袋的数量。实验结果表明,该计数器系统运行稳定可靠,具有一定的推广价值。     

基于光电编码器的相对转角测量系统

光电编码器具有精度高、响应快、性能稳定可靠等显著特点,经常被用于测量转角和转速.在介绍相对转角测试系统组成结构和工作原理基础上,针对光电编码器抖动对转角测量精度的影响,本文提出一种综合利用定时方式和D触发器的抖动抑制方法,并给出以FPGA为控制芯片的具体实现方案.通过实验证明,该方法具有良好的稳定性和可靠性.     

基于虚拟仪器的高准确度同步采集系统

针对工业生产、医疗以及科学研究过程中多路微弱信号检测的需求,采用FPGA并行控制实现16通道的同步采集,使用大动态范围的24位模数转换芯片和低噪声模拟调理电路获得较高的信噪比,USB高速接口的设计解决大量数据实时传输的问题,基于LabVIEW的上位机软件实现多通道数据的同步采集、传输、处理和存储。高精度硬件和虚拟仪器平台的结合,能够快速搭建检测系统,并且方便对仪器进行维护、扩展和升级。     

基于EPM7128的光栅位移传感器信号细分电路模块的设计

针对光栅位移传感器输出信号设计了一种通用可行的细分模块，将电阻链细分和逻辑电路细分结合，由一片CPLD芯片EPM7128实现二次细分、辨向、计数、锁存和接口设计，CPLD与计算机之间的数据传输基于增强并行口(EPP)协议，能够实现在线数据采集。在大量程光纤绝对测距系统中应用表明：该设计可完全满足精度要求。     

基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50～200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。     

高精度凸轮轴自动检测仪电路及程序设计

介绍了由高精度光电编码器、多个光栅位移传感测头、计算机、计算机接口电路及精密机械构成的光、机、电一体化多测头凸轮轴自动检测仪检测原理，多路信号动态采样电路、键槽中心检测电路、分度采样计数控制电路以及凸轮升程误差理论计算软件程序的设计。