基于FPGA和PCI的高精度测速板卡的设计与实现

经典的码盘数字测速方法有M法、T法、M/T法,但都有一定的不足。为了克服原有方法的不足,设计并实现了一种在较大速度范围都有良好精度和良好快速性的测速方法。电路采用FPGA实现,测速得到的数据通过PCI总线从设备控制器实现与控制计算机通信。从而根据实际传输的需要,简化了PCI从设备控制器,实现了PCI总线I/O普通读与猝发读数据的功能。     

基于PC104总线高精度数据采集板卡硬件的设计

基于PC104总线,采用先进的现场可编程门阵列（FPGA）^[1]器件制作的数据采集板卡,实现数据的高速采集。经试验测试表明,该数据采集板卡具有高速数据采集,此外PCI04总线接口具有良好的数据传输能力,能满足高速信号传输的要求。     

基于PCI总线的信号采集卡的实现

PCI总线是PC主机最常见的总线,基于PCI总线形成的Compact PCI和PXI总线广泛地应用在仪器和自动化领域。PCI总线测试卡的接口设计变得越来越重要。本文主要介绍PCI专用接口电路PCI9052的功能,并应用在测试板卡上,实现我们所需的信号采集功能。     

莫尔条纹光电信号的非线性跟踪微分测速方法

为了实现在低速情况下系统速度的检测,提出了一种基于莫尔条纹光电信号和非线性跟踪微分器的测量角速度和角加速度的方法。首先,分析了莫尔条纹光电信号特性;然后结合非线性跟踪微分器理论,对编码器输出的光电信号进行滤波和相位补偿;最后,将两级非线性跟踪微分器级联,同时得到速度和加速度。实验结果表明:该方法增加了低速时采样频率,提高了速度测量的平稳性、精度和实时性。将该方法应用于某采用21 位编码器作为角度传感器的系统中,成功实现了速度及加速度地检测。当速度降低到0.001 7（）/s 时,设置采样时间为5 ms,则采样频率为通常方法的20 倍,更好的解决了低速系统对测速平稳性、精度和实时性的要求。     

基于DSP的光电编码器自动检测系统

传统的光电编码器的精度检测利用平行光管和多面体,其缺点是检测时间长,需要有经验的师傅;编码器误码检测则通过旋转编码器,使二进制灯排逐次进位,同样监测效率低,且容易错判。文中设计了一套光电编码器自动检测系统,基准编码器、电机和被检编码器同轴连接,其中24位基准编码器作为精度检测基准和位置反馈元件构成闭环系统,以DSP为核心的控制器控制自动检测系统工作在两种模式下,精度检测工作在位置模式下,错码检测工作在速度模式下,可以检测精度的同时对错码进行判别。采用该系统对两台14位编码器进行检测,实验结果表明精度检测数据与采用平行光管精度检测数据一致。该系统可提高检测效率,缩短编码器设计周期,可以推广到其他型号编码器调试与检测中。     

基于叠栅条纹光电信号的全微分测速方法

为了提高光电编码器速度检测精度,设计了一种基于叠栅条纹光电信号的编码器测速方法。结合全微分方程,建立叠栅条纹光电信号测速模型。分析了影响编码器测速精度的主要因素,并对比不同误差对测速精度的影响。结合测速模型设计改进算法,并完成系统实现。实验结果表明:对某21位光电编码器进行测速实验,将测速误差均方根由0.0367 rad/s降低到0.0216 rad/s。此方法测量速度快,测速精度高,适合实时性要求较高的控制场合。     

基于固高GT400卡在焊线机的设计与实现

主要讨论了基于固高GT-400控制器开发设计的四轴同步运动控制系统。该板卡内置于工业工控PC之中,完成IC封装设备-全自动超声波焊线机的运动控制功能。基于DSP的控制卡通过PCI总线受控于PC系统并与其相互作用,精确驱动焊线机的4轴伺服电机以满足焊线过程的要求。与原先采用4个DSP4块卡控制4轴伺服电机的方法相比,提出了用一个专用运动控制芯片DSP、一块卡来控制同样4轴电机的新方法。板卡上用来完成控制卡和PC机之间信息交换的PCI总线接口由PCI9052构成。根据对整个运动过程的分析,发现焊线机各轴有x、y轴联动方式、z轴动作、T轴动作、F/T轴动作和手动方式。合理的利用芯片资源,设计能够驱动4轴电机以及处理编码器信号。     

提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法

为提高光电轴角编码器的细分精度及莫尔条纹光电信号的细分倍数,设计了一种基于改进粒子群算法的信号正弦性修正方法。首先,根据莫尔条纹光电信号的数学模型,分析信号质量指标对细分误差的影响;并从编码器的制作、调试、使用等环节出发,指出信号细分误差产生的根本原因;然后,对改进粒子群算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述;最后,以21 位光电编码器为实验对象,依据其精码转换的方波信息实现精码信号的自适应采样,同时应用改进算法对采集的编码器原始光电信号进行数据预处理,通过辨识信号模型中的3 个待定参量,直接实现信号等幅性偏差、稳定性偏差、正交性偏差的修正;对算法处理后的莫尔条纹信号进行细分精度检测,实验结果表明:编码器细分误差峰值由19.08降低到2.86,细分精度明显提高。     

小波变换实现的光电编码器精确实时测速

光电编码器作为速度反馈器件,在工业、航空航天、军事等领域应用广泛。其速度检测的准确度和响应时间直接影响了整个控制系统的性能。为此,研究了一种编码器测速信号小波变换算法,该算法能够减弱噪声和干扰的对测速精度影响。将该算法应用于某航天编码器中,改善了其控制系统的动态响应和稳态精度。具有算法简单、占用资源少、耗时短、算法通用等特点,并且可以推广到其他编码器研制中。同时,还设计了一中光电编码器速度检测系统,能够实现对光电编码器测速精度的检测。实验表明:该算法应用到编码器中,将测速误差从6.956（）/ms降低到0.370 7（）/ms。     

基于FPGA技术的位置反馈系统设计

介绍了基于FPGA器件的角度位置反馈电路的具体实现方法。阐述了以多极双通道旋转变压器为测量元件的位置处理电路转换和纠错的原理和方法。给出了以FPGA器件为核心的硬件设计,微机接口为PCI04总线。电路被应用于多种跟踪系统中。实践证明,其静、动态技术指标及性能理想,可广泛用于各种控制系统中。     

基于PC104及FPGA的多功能脉冲接口卡的实现

介绍一种基于PC104及FPGA(现场可编程门阵列)的多功能脉冲接口卡的设计和实现.该接口卡的设计符合PC104总线标准,并采用FPCA作为核心器件,简化了硬件电路,除了少数接口器件外,大部分逻辑均在FPGA内部实现,性能稳定、抗干扰能力强.其主要功能是输出高精度的脉冲,对正交编码脉冲信号进行检测.     

基于PC104的电动投弹器检测系统电路设计与实现

介绍了一个基于PC104的数据采集与检测电路的设计,它完成A/D数据采集、D/A数字/模拟转换、数字量输入/输出、信号显示卡以及LCD显示器的控制等功能。PC104总线信号检测电路对于改进装备故障检测方式具有重大意义。通过对信号波形显示原理以及显示方法的分析,确定了具体的实际方案,完成了功能电路的设计;采用专用接口芯片结合CPLD的方法实现了PC104总线的接口协议以及逻辑控制电路;检测系统电路在实际测试过程中能稳定工作,满足设计指标要求。     

A Big-data Inspired Precision Improvement Algorithm for Autonomous Navigation Based on Period Variable Stars

Periodic variable navigation can realize the integration of positioning, attitude determination, timing and other functions. As a novel autonomous navigation method, autonomous management and autonomous operation of spacecraft are the main direction of great significance to reduce the burden of ground measurement and control, to improve the viability of spacecraft, While, the precision of the navigation is very critical for the use of periodic variable navigation for the long range spacecraft. So, we propose a big-data inspired precision improvement algorithm in this paper. Period variable star phase time measurement is used as observation information, and accomplished by the orbital dynamics equation of spacecraft motion. According to the gathering of the sampling data and the sensor data, a self-learning system is trained with the parameters from the nonlinear filtering methods. Based on the Unscented Kalman Filtering, an autonomous navigation algorithm of period variable star is established to realize the navigation and positioning of spacecraft. Under the measurement conditions of a single sampling interval of 0.01s and the measurement precision of period variable star phase observation time of 10^??5s, It can be find that the navigation position determination precision can reach 400m, the speed determination precision can reach 0.3m/s, and the measurement precision can reach 10^??5s with our proposed algorithm.

     

基于PC104的视频采集卡设计

提出了一种基于PC104的视频采集卡的设计方案,给出了基于FPGA的PC104接口的视频采集卡的具体实现方法.采用2片SRAM实现视频的乒乓缓存操作,降低了设计成本.实现了PC104接口的视频采集卡和Vxworks系统PC104主机之间的通信,实现了视频的采集、显示和保存.     

多总线融合式通用自动测试系统设计

为在一个测试系统上能满足更多的测试要求,避免资金浪费和重复性建设,基于PC/104主机设计了一种通用测试系统。该系统能融合多种总线,集成多种仪器,并考虑了网络化和构建大型分布式测试系统的需要,可根据实际需要灵活组配、构建自动测试系统。采用新一代IVI技术,能够较好地实现仪器的互换性,并设计了PC/104总线和MXI总线的转接口,解决了GPIB总线传输速度低的缺点,提高了测试速度。实验表明,PC/104总线和MXI总线间传输速度能达到10 MB/s以上,缩短了测试时间,且系统能够可靠稳定工作。     

基于VC++的USB高速四通道虚拟示波器的设计

该文介绍了一种基于USB的高速四通道虚拟示波器的设计思路。硬件平台是一个基于USB传输的高速四通道数据采集卡MP424,其内部实际为四个并行12位AD模块,其采样长度和采样频率均可通过软件设置。软件采用VC++6.0进行界面编写、数据处理与波形显示。该虚拟示波器具有强大的功能,其开发成本低、采样频率高、便于携带及易于维护升级等优点,能满足绝大多数用户的需求。     

基于Cortex-M3的自动气象站设计

设计了一种气象数据采集系统,该系统能采集温度、湿度、气压、风速4个气象要素,采集的原始数据保存在本地SD卡中,同时对采集数据进行数据处理,处理后的数据打包成气象数据包,使用GPRS模块将数据包通过GSM网络上传到上位机。采集系统主控制器使用基于Cortex-M3内核的STM32处理器,在处理器上移植μc/os-II实时操作系统作为软件平台,保证了数据采集中较好的实时性和稳定性。在数据处理方面,参考地面观测规范对温度、湿度、气压采用筛除大小值取算术平均的算法,对风速测量数据采用滑动平均算法。经实验验证,系统正常运行,测量精度达到设计要求,具有成本低廉,精度高,具有较好的实时性和稳定性。     

一种高速数据采集卡的设计与实现

为了实现对武器系统模拟信号的采集和数据分析,根据PC／104总线的数据采集系统的设计思想,数据采集卡以A／D转换器、CPLD和FIFO相结合来实现信号的连续采集与数据传输的控制。A／D转换器实现信号的采样保持和模数转换,CPLD实现数据采集和存储过程的控制。实验结果表明,该数据采集卡操作简单、实时性强、性能稳定,可实现对被测信号高速连续的数据采集。