永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎(chǔ)上詳細討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結(jié)果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結(jié)果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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太陽能作為一種新型能源以其清潔、儲量大、無污染等優(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉(zhuǎn)換效率比較低,為了降低系統(tǒng)造價和有效的利用太陽能,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點,將其分為三部分進行研究。研究了光伏電池的工作原理及輸出特性,在此基礎(chǔ)上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環(huán)境及不同日照強度下的太陽能電池輸出特性進行了仿真。仿真與實測數(shù)據(jù)的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續(xù)的仿真奠定基礎(chǔ)。 光伏板的最大功率點的控制是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)高效率的輸出的必要條件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率點驅(qū)動boost升壓變換器,用以實現(xiàn)最大功率點跟蹤和控制。針對電導(dǎo)增量法和干擾法的不足,研究了基于模糊控制的方法。從仿真及實驗的結(jié)果均能看出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率損耗大大縮小,提高了其穩(wěn)態(tài)性能。 闡述了并網(wǎng)逆變器的工作原理和控制策略。基于逆變控制方法的研究,對系統(tǒng)進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環(huán)跟蹤控制。從仿真及實驗結(jié)果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為1的控制目標(biāo)。 開發(fā)了光伏并網(wǎng)的實驗系統(tǒng),設(shè)計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網(wǎng)系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,本文采用的控制策略和設(shè)計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設(shè)計是合理的。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
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隨著我國工業(yè)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)負荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動和閃變，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國際電工委員會(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國標(biāo)GB12326-2000，電壓波動和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國內(nèi)還沒有很好的電壓波動與閃變測量的數(shù)字信號處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動和閃變測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢，同時也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測量精度高的優(yōu)點。 論文首先介紹了電壓波動和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動與閃變的測量原理，分析比較了現(xiàn)有測量方法和裝置的特點和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動與閃變測量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)，在對電壓波動與閃變測量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計電壓波動與閃變測量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時在ModelSim SE6.1d軟件下進行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計軟件QuartusⅡ6.0下進行了系統(tǒng)時序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計方案，設(shè)計簡單、快捷高效，能夠滿足電壓波動和閃變測量最初的系統(tǒng)設(shè)計要求，為進一步從事電壓波動和閃變測量研究提供了一種全新的設(shè)計理念，具有一定的理論與現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-10
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人臉自動識別技術(shù)是模式識別、圖像處理等學(xué)科的一個最熱門研究課題之一。隨著社會的發(fā)展,各方面對快速有效的自動身份驗證的要求日益迫切，而人臉識別技術(shù)作為各種生物識別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來越多的受到重視。對于具有實時，快捷，低誤識率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細分析了智能人臉識別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細分析了項目情況，系統(tǒng)劃分，軟硬件平臺的資源和使用。并在ISE軟件平臺上，用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進行了RTL 硬件建模，并對C++算法進行了優(yōu)化處理，通過仿真與軟件算法結(jié)果進行比對，評估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進行了綜合實現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容如下： 首先，對硬件平臺xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進行了描述和研究，對存儲器sdram,RS-232 串口，JTAG 進行了研究和調(diào)試，對Coreconnect的OPB總線仲裁機理進行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺，對verilog和C++算法進行同步比較測試，使每步算法對應(yīng)正確的結(jié)果。對軟硬件平臺的合理使用使得在項目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時正確選型，以及加快設(shè)計和調(diào)試進度。其次，對人臉識別算法流程中的人臉檢測，人眼定位，預(yù)處理，識別算法分別進行了比較研究，選取其中各自性能最好的一種算法對其原理進行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因為它具有快速，準(zhǔn)確，弱時實的特點。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡單，高效。 識別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對人臉識別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語言進行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來效果的前提下，根據(jù)FPGA 硬件特點對算法進行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，最大的減少了運算量，提高了運算速度，16 位計算器模塊使得在算法實現(xiàn)時可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計的模塊之間選擇性能更好的一個來調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計提供同步和異步時鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計在ISE和VC++軟件平臺同時進行，隨時對verilog和C++數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和比對。全部設(shè)計模塊通過仿真，達到預(yù)定的性能要求，并在FPGA 上綜合實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-07-13
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Scaler是平板顯示器件(FPD，F(xiàn)lat Panel Display)中的重要組成部分，它將輸入源圖像信號轉(zhuǎn)換成與顯示屏固定分辨率一致的信號，并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎(chǔ)上，采用自上而下(Top-down)的設(shè)計方法，給出了scaler的設(shè)計及FPGA驗證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放，且縮放模式可調(diào)，也可以以IP core的形式應(yīng)用于相關(guān)圖像處理芯片中。 圖像縮放內(nèi)核是scaler的核心部分，它是scaler中的主要運算單元，完成圖像縮放的基本功能，它所采用的核心算法以及所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定著縮放性能的優(yōu)劣，也是控制芯片成本的關(guān)鍵。因此，本文從縮放內(nèi)核的結(jié)構(gòu)入手，對scaler的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計；通過對圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優(yōu)化算法——矩形窗縮放算法，并對其計算進行分析和簡化，降低了計算的復(fù)雜度。FPGA設(shè)計中，采用列縮放與行縮放分開處理的結(jié)構(gòu)，使用雙口RAM作為兩次縮放間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于：行列縮放可以同時進行，數(shù)據(jù)處理的可靠性高、速度快：內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡單明了,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小合適，便于設(shè)計。此外，本文還介紹了其他輔助模塊的設(shè)計，包括DVI接口信號處理模塊、縮放參數(shù)計算與控制模塊以及輸出信號檢測與時序濾波模塊。 本設(shè)計使用Verilog HDL對各模塊進行了RTL級描述，并使用Quartus II7.2進行了邏輯仿真，最后使用Altera公司的FPGA芯片來進行驗證。通過邏輯驗證和系統(tǒng)仿真，證明該scaler的設(shè)計達到了預(yù)期的目標(biāo)。對于不同分辨率的圖像，均可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的顯示。
上傳時間： 2013-05-30
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本文著重研究用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來開發(fā)設(shè)計精插補芯片。選用Altera公司的Cyclone系列的EP1C3T144C8芯片設(shè)計了逐點比較法，數(shù)字積分法和比較積分法三種經(jīng)典插補算法，并對各種算法模塊進行了仿真驗證。又設(shè)計了三個算法選通信號，將三種算法模塊綜合成了一個整電路。 在完成了FPGA內(nèi)部三種算法的實現(xiàn)后，設(shè)計以一個STC單片機為粗插補處理器的FPGA實驗開發(fā)系統(tǒng)，并制作了PCB板。實驗開發(fā)系統(tǒng)板中設(shè)計了單片機程序下載和的FPGA下載配置電路，并且配有FPGA專用配置芯片，能實現(xiàn)FPGA上電自動配置。可用該實驗系統(tǒng)板進行精插補芯片的設(shè)計與開發(fā)，以及對所完成設(shè)計的功能進行驗證。 為驗證所設(shè)計芯片的插補功能，編寫了單片機粗插補程序，將產(chǎn)生的粗插補坐標(biāo)增量發(fā)給FPGA進行插補實驗，得到了理想的插補輸出脈沖。又編寫了單片機脈沖處理程序，讀回了FPGA的輸出脈沖，并由串口發(fā)送給PC機。最后通過編寫PC機的串口通信程序以及根據(jù)插補脈沖繪圖的程序，把FPGA的輸出脈沖繪制成了插補軌跡圖形。 最終繪圖結(jié)果顯示，在20M輸入時鐘頻率下，由插補脈沖生成的插補軌跡圖形正確，驗證了本文設(shè)計的三種插補算法功能的正確性。本設(shè)計插補芯片達到了高速插補功能要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)控 片的設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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“計算機組成原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計算機組成原理實驗是在指令格式、尋址方式、運算器、控制器、存儲器等都相對固定的情況下進行，學(xué)生主要進行功能實現(xiàn)和驗證，缺少自主設(shè)計和創(chuàng)新過程。 為改變這種狀況，須更新現(xiàn)有的計算機組成原理實驗系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體，使用EDA開發(fā)工具，用硬件描述語言實現(xiàn)不同的硬件邏輯，再與硬件的輸入輸出接口線路相連，最終組成一臺可用于組成實驗教學(xué)的完整計算機系統(tǒng)。這期間學(xué)生將掌握組成原理實驗系統(tǒng)的各個部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實驗系統(tǒng)能夠讓學(xué)生完成有關(guān)計算機組成原理的部件實驗和整機實驗：部件實驗包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運算單元、控制器、存儲器等；整機實驗可以獨立實現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生鞏固課堂知識并增強設(shè)計能力。 為實現(xiàn)上述目的，依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法，建立了一個完整的體系，其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件，以及為幫學(xué)生調(diào)試而專門設(shè)計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下，使用Altera公司FPGA芯片，采用VHDL，語言設(shè)計并實現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過仿真測試，所實現(xiàn)的各功能模塊作為獨立部件時能完成各自功能：而將這些部件組合起來的整機系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序段和進行各種運算處理，達到了設(shè)計要求。
標(biāo)簽： FPGA 計算機組成原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
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圖像采集系統(tǒng)是數(shù)字圖像信號處理過程中不可缺少的重要部分，它將前端相機所捕獲的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，或者直接從數(shù)字相機中獲取數(shù)字信號，然后通過高速的計算機總線傳回計算機，憑借計算機的強大的運算、數(shù)據(jù)存儲與處理等操作能力，可以方便快捷地對信號進行分析處理，具有人機友好、功能靈活、可移植性強等優(yōu)點。隨著對數(shù)據(jù)傳送速度要求的提高，PCI總線以其高的數(shù)據(jù)傳輸率，即插即用，低功耗等眾多優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。本文針對PCI總線接口電路使用的廣泛性，介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機制，采用可編程邏輯器件FPGA實現(xiàn)與PCI9054的本地接口的信號轉(zhuǎn)換，給出了邏輯實現(xiàn)方案和仿真圖。本文針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細的相關(guān)源程序清單。在文章的軟件設(shè)計部分介紹了WinDriver驅(qū)動開發(fā)工具，利用WinDriver工具，在WindowsXP系統(tǒng)下實現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動程序開發(fā)，完成主模式數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備中斷的功能。
上傳時間： 2013-06-09
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-01
上傳用戶：84425894
頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個基本參數(shù)，同時也是一個非常重要的參數(shù)。穩(wěn)定的時鐘在高性能電子系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測頻系統(tǒng)使用時鐘的提高，測頻技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展，但不管是何種測頻方法，±1個計數(shù)誤差始終是限制測頻精度進一步提高的一個重要因素。 本設(shè)計闡述了各種數(shù)字測頻方法的優(yōu)缺點。通過分析±1個計數(shù)誤差的來源得出了一種新的測頻方法：檢測被測信號，時基信號的相位，當(dāng)相位同步時開始計數(shù)，相位再次同步時停止計數(shù)，通過相位同步來消除計數(shù)誤差，然后再通過運算得到實際頻率的大小。根據(jù)M/T法的測頻原理，已經(jīng)出現(xiàn)了等精度的測頻方法，但是還存在±1的計數(shù)誤差。因此，本文根據(jù)等精度測頻原理中閘門時間只與被測信號同步，而不與標(biāo)準(zhǔn)信號同步的缺點，通過分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個計數(shù)誤差的來源，采用了全同步的測頻原理在FPGA器件上實現(xiàn)了全同步數(shù)字頻率計。根據(jù)全同步數(shù)字頻率計的測頻原理方框圖，采用VHDL語言，成功的編寫出了設(shè)計程序，并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環(huán)境中，對編寫的VHDL程序進行了仿真，得到了很好的效果。最后，又討論了全同步頻率計的硬件設(shè)計并給出了電路原理圖和PCB圖。對構(gòu)成全同步數(shù)字頻率計的每一個模塊，給出了較詳細的設(shè)計方法和完整的程序設(shè)計以及仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字頻率計
上傳時間： 2013-06-05
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