函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器，是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號(hào)發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù)，主要方法有：直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成（PLL）、直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS）。DDS是開環(huán)系統(tǒng)，無(wú)反饋環(huán)節(jié)，輸出響應(yīng)速度快，頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一，其輸出信號(hào)具有相對(duì)較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，進(jìn)行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論，簡(jiǎn)要闡述了儀器驅(qū)動(dòng)程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對(duì)SOPC技術(shù)進(jìn)行了深入的研究：SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng)，它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項(xiàng)綜合技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲(chǔ)器、I/O接口及可編程邏輯，可以靈活高效地解決SOC方案，而且設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)成本低，非常適合本設(shè)計(jì)的應(yīng)用。本文還對(duì)基于DDS原理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學(xué)綜合，在研究DDS原理的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)，在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)了整個(gè)函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)制定了整體方案，對(duì)軟硬件設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了具體的介紹，包括整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進(jìn)行通信。利用LabVIEW的強(qiáng)大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設(shè)置放到計(jì)算機(jī)上完 成，具有人機(jī)界面友好、系統(tǒng)升級(jí)方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢(shì)。同時(shí)充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源，將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個(gè)單片F(xiàn)PGA上，改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。通過對(duì)系統(tǒng)仿真和實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號(hào)，還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智能型函數(shù)發(fā)生器，虛擬儀器，可編程片上系統(tǒng)，直接數(shù)字合成技術(shù)，NiosⅡ處理器。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對(duì)目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)的采集。通過對(duì)心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級(jí)閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對(duì)3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對(duì)余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對(duì)臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測(cè)，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語(yǔ)言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對(duì)心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過對(duì)心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對(duì)正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
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高精度慣性加速度計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)位移檢測(cè)，在當(dāng)今民用和軍用系統(tǒng)如汽車電子、工業(yè)控制、消費(fèi)電子、衛(wèi)星火箭和導(dǎo)彈等中間具有廣泛的需求。在高精度慣性加速度計(jì)中，特別需要穩(wěn)定的低噪聲高靈敏度接口電路。事實(shí)上，隨著傳感器性能的不斷提高，接口電路將成為限制整個(gè)系統(tǒng)的主要因素。 本論文在分析差動(dòng)電容式傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了針對(duì)電容式加速度計(jì)的全差分開環(huán)低噪聲接口電路。前端電路檢測(cè)傳感器電容的變化，通過積分放大，產(chǎn)生正比于電容波動(dòng)的電壓信號(hào)。 本論文采用開關(guān)電容電路結(jié)構(gòu)，使得對(duì)寄生不敏感，信號(hào)靈敏度高，容易與傳感器單片集成。為了得到微重力加速度性能，設(shè)計(jì)電容式位移傳感接口電路時(shí)，重點(diǎn)研究了噪聲問題和系統(tǒng)建模問題。仔細(xì)分析了開環(huán)傳感器中的不同噪聲源，并對(duì)其中的一些進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。建立了接口電路寄生電容和寄生電阻模型。 為了更好的提高分辨率，降低噪聲的影響如放大器失調(diào)、1/f噪聲、電荷注入、時(shí)鐘饋通和KT/C噪聲，本論文采用了相關(guān)雙采樣技術(shù)（CDS）。為了限制接口電路噪聲特別是熱噪聲，著重設(shè)計(jì)考慮了前置低噪聲放大器的設(shè)計(jì)及優(yōu)化。由于時(shí)鐘一直導(dǎo)通，特別設(shè)計(jì)了低功耗弛豫振蕩器，振蕩頻率為1．5M。為了減小傳感器充電基準(zhǔn)電壓噪聲，采用兩級(jí)核心基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了高精度基準(zhǔn)，電源抑制比高達(dá)90dB。 TSMC 0．18μm工藝中的3．3V電壓和模型，本論文進(jìn)行了spectre仿真。 關(guān)鍵詞：MEMS；電容式加速度計(jì)；接口電路；低噪聲放大器；開環(huán)檢測(cè)
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號(hào)帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對(duì)模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求，簡(jiǎn)化了模擬電路的設(shè)計(jì)，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對(duì)Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計(jì)了一個(gè)主要應(yīng)用于音頻信號(hào)處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達(dá)到16位。在調(diào)制器的設(shè)計(jì)中，本文采用了多級(jí)噪聲整形MASH（2-1）級(jí)聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時(shí)，考慮了各種非理想因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進(jìn)行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并使用Cadence Spectre對(duì)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，包括運(yùn)放，比較器，帶隙基準(zhǔn)電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)中，采用了分級(jí)抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對(duì)各級(jí)抽取濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計(jì)出了運(yùn)算量和存儲(chǔ)量都相對(duì)少的三級(jí)抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達(dá)到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級(jí)噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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本文提出了一種基于USB和FPGA的高性能數(shù)據(jù)采集模塊USB12016(USB總線，A/D垂直分辨率為12位，存儲(chǔ)容量為16兆)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該數(shù)據(jù)采集卡包括模擬輸入、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存、FPGA控制電路和USB總線接口等，在一張卡上實(shí)現(xiàn)了8通道模擬信號(hào)調(diào)理、采集、處理，并可實(shí)現(xiàn)多卡同步觸發(fā)采集，具有高精度，低噪聲，低失真和測(cè)試信號(hào)范圍寬的特點(diǎn)。USB12016配有系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制程序軟件，在Windows9X/2000版本的操作平臺(tái)下運(yùn)行，控制面板完全是虛擬儀器軟面板，圖形化界面十分友好。USB12016是USB接口技術(shù)、FPGA技術(shù)和嵌入式技術(shù)融為一體的結(jié)晶，已成功應(yīng)用于軍事測(cè)控領(lǐng)域。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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電力電子裝置的控制技術(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而愈來(lái)愈復(fù)雜。開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣以及體積的大小直接影響電子設(shè)備整體性能。高頻化、小型化、數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展方向。 在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)字控制器的性能決定了控制系統(tǒng)的整體性能。數(shù)字化電力電子設(shè)備中的控制部分多以MCU/DSP為核心，以軟件實(shí)現(xiàn)離散域的運(yùn)算及控制。在很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合，目前常用的控制器(高性能單片機(jī)或DSP)的速度往往不能完全滿足要求。FPGA具有設(shè)計(jì)靈活、集成度高、速度快、設(shè)計(jì)周期短等優(yōu)點(diǎn)，與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化電力電子設(shè)備中，還可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價(jià)比。 依據(jù)FPGA的這些突出優(yōu)點(diǎn)，本文將FPGA應(yīng)用于直流開關(guān)電源控制器設(shè)計(jì)中，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源數(shù)字化和高頻化的要求。主要研究工作如下： 介紹了基于FPGA的DC/DC數(shù)字控制器中A/D采樣控制、數(shù)字PI算法的實(shí)現(xiàn)；重點(diǎn)描述了采用混合PWM方法實(shí)現(xiàn)高分辨率、高精度數(shù)字PWM的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各模塊進(jìn)行了仿真測(cè)試；用FPGA開發(fā)板進(jìn)行了一部分系統(tǒng)的仿真和實(shí)際結(jié)果的檢測(cè)，驗(yàn)證了文中的分析結(jié)論，證實(shí)了可編程邏輯器件在直流開關(guān)電源控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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調(diào)整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術(shù)。如果圖像縮放技術(shù)的處理速度達(dá)到實(shí)時(shí)性要求就可以應(yīng)用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)利用插值核函數(shù)對(duì)已有像素點(diǎn)進(jìn)行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎(chǔ)一采樣定理，并對(duì)理想重建函數(shù)Sinc函數(shù)進(jìn)行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術(shù)及像素填充、自適應(yīng)插值和小波域圖像縮放等技術(shù)。然后，本文討論了分級(jí)線性插值算法的思想，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA上的分級(jí)雙三次算法。最后本文對(duì)各種算法的縮放效果進(jìn)行了分析和討論。 本文在分析現(xiàn)有視頻縮放算法基礎(chǔ)之上，提出了分級(jí)線性插值算法，并應(yīng)用在簡(jiǎn)化線性插值算法中。分級(jí)線性插值算法以犧牲一定的計(jì)算精度為代價(jià)，用查找表代替乘法計(jì)算，降低了算法復(fù)雜度。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分級(jí)雙三次插值算法，詳細(xì)說(shuō)明了板上系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。最后本文將分級(jí)線性插值算法與原線性插值算法效果圖進(jìn)行比較，比較結(jié)果顯示分級(jí)插值算法與原算法誤差較小，在放大比例較小時(shí)可以取代原算法。結(jié)果證明分級(jí)雙三次線性插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)能夠滿足額定幀頻，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻縮放。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)視頻 算法研究
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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圖像顯示器是人類接受外部信息的重要手段之一。而立體顯示則能再現(xiàn)場(chǎng)景的三維信息，提供場(chǎng)景更為全面、詳實(shí)的信息，在醫(yī)學(xué)、軍事、娛樂具有廣泛的應(yīng)用前景。而現(xiàn)有的3D立體顯示設(shè)備價(jià)格都比較貴，基于此，本人研究了基于SDRAM存儲(chǔ)器和FPGA處理器的3D頭盔顯示設(shè)備并且設(shè)計(jì)出硬件和軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)圖像效果好，并且價(jià)格成本便宜，從而具有更大的實(shí)用性。本文完成的主要工作有三點(diǎn)： 1.設(shè)計(jì)了基于FPGA處理器和SDRAM存儲(chǔ)器的3D頭盔顯示器。該方案有別于現(xiàn)有的基于MCU、DSP和其它處理芯片的方案。本方案能通過線性插值算法把1024×768的分辨率變成800×600的分辨率，并能實(shí)現(xiàn)120HZ圖像刷新率，采用SDRAM作為高速存儲(chǔ)器，并且采用乒乓操作，有別于其它的開關(guān)左右眼視頻實(shí)現(xiàn)立體圖像。在本方案中每時(shí)每刻都是左右眼視頻同時(shí)輸出，使得使用者感覺不到視頻圖像有任何閃爍，減輕眼睛疲勞。本方案還實(shí)現(xiàn)了圖像對(duì)比對(duì)度調(diào)節(jié)，液晶前照光調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)輸出脈沖的占空比)，立體圖像源自動(dòng)識(shí)別，還有人性化的操作界面(OSD)功能。 2.完成了該系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。從便攜性角度考慮，盡量減小PCB板面積，給出了它們?cè)敿?xì)的硬件設(shè)計(jì)電路圖。完成了FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)整體分析，各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理和具體實(shí)現(xiàn)的方法。完成了單片機(jī)對(duì)AD9883的配置設(shè)計(jì)。 3.完成了本方案的各項(xiàng)測(cè)試和調(diào)試工作，主要包括：數(shù)據(jù)采集部分測(cè)試、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分測(cè)試、FPGA器件工作狀態(tài)測(cè)試、以電腦顯示器作為顯示器的聯(lián)機(jī)調(diào)試和以HX7015A作為顯示器的聯(lián)機(jī)調(diào)試，并且最終調(diào)試通過，各項(xiàng)功能都滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果論證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和使用價(jià)值。 本文的研究與實(shí)現(xiàn)工作通過實(shí)驗(yàn)和分析得到了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文提出的由FPGA和SDRAM組成的3D頭盔顯示系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的立體視覺效果，從而可以將該廉價(jià)的3D頭盔顯示系統(tǒng)用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中所需要的領(lǐng)域。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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便攜式B型超聲診斷儀具有無(wú)創(chuàng)傷、簡(jiǎn)便易行、相對(duì)價(jià)廉等優(yōu)勢(shì)，在臨床中越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開展該課題的研究對(duì)提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過程是：首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對(duì)回波信號(hào)處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對(duì)圖像質(zhì)量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個(gè)方面存在不足：第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制精度不高，導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī)，測(cè)量速度太慢，同時(shí)也不便于系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展。 針對(duì)以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測(cè)量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過對(duì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)、制作，軟件的編寫、調(diào)試，結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測(cè)量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險(xiǎn)（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時(shí)也可在鄉(xiāng)村診所中完成對(duì)相關(guān)疾病的診斷工作。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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