面向电容式微机械超声换能器器件的32通道收发 电路设计与测试*

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路在FPGA以及直流电压的控制下,产生32路脉冲信号;接收电路通过跨阻放大结构实现32路电流信号检测;32通道收发电路利用脉冲产生芯片内自带的T/R开关进行高压隔离。通过搭建测试平台,对收发电路功能及一致性进行测试,并连接CMUT进行自发自收测试。测试结果表明,32通道收发电路具有良好的一致性,电路可以实现基于CMUT阵列的32通道超声信号的发射,检测回波信号,并对CMUT器件的带宽进行测试。电路具有功能完善,结构稳定的优点,为基于CMUT阵列的超声成像系统的应用提供了硬件支持。     

用户专用键盘可测试性设计实现

针对用户专用键盘故障排查过程中的低效率问题,本文采用边界扫描法、内建自测试法等对其进行测试性设计改进,使得利用已有的边界扫描设备即可实现自动化故障诊断。并通过设置管脚短路和芯片功能异常两个故障实际验证了用户专用键盘可测试设计效果,实验结果表明,改进后的用户专用键盘可快速定位故障,并且具有较高的准确度和精度。本文对用户专用键盘进行测试性设计改进,以使其满足边界扫描设备测试要求,此种方法对其它单片机系统的测试性设计具有借鉴意义。     

基于边界扫描的雷达嵌入式测试和诊断技术

为解决因雷达数字化、高速化发展引起的测试和诊断技术难题,提出了基于边界扫描的雷达嵌入式测试和诊断方案,介绍了系统的硬件架构和软件设计。该方法可以在雷达系统正常执行任务期间,实时检测数字集成电路的故障,并将故障定位到芯片引脚。对低速数字信号,可以采集完整的信号波形;对较高速度的数字信号,可以通过多次采集和统计分析的方法提取故障特征。该方法已通过试验验证。     

基于LabVIEW的USB设备无线测试系统设计

针对传统有线USB设备测试系统存在布线、单目标、通用性差等缺陷,设计一套基于LabVIEW的USB设备无线测试系统;系统以LabVIEW为软件开发平台,进行虚拟仪器前面板设计与后台程序的编写;利用无线数据收发模块及其余硬件设备,搭建上位机与设备间无线数据通讯的桥梁;以宏晶STC12C5A60S2单片机为核心控制器,通过引入USB总线接口芯片CH375扩展了USBHOST功能,从而实现上位机和USB设备间数据的无线采集与传输;本系统主要应用于对USB设备的开发调试和测试过程。     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器设计

针对现代水声定位系统性能检测需求,设计了一种基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器。利用PC机LABVIEW软件生成不同的电模拟信号,通过PCI-E总线板卡输出到信号发生板,实现信号高速稳定传输;以FPGA为核心控制器,利用PCI9054桥芯片实现本地总线转换,经过DA逻辑控制以及多通道模拟电路调理,最终完成多通道信号波形输出。经测试系统功能稳定,达到了指标要求。该设计结构简单,可扩展性强,具有广阔的应用前景,目前已成功应用于某水声定位系统实验室功能检测。     

嵌入式电子节能控制器的设计与实现

节能控制能够有效降低能耗,对保护环境等方面具有重要影响。但目前大多数电子节能控制器都是通过采用单片机技术和双向晶闸管过零触发交流调压电路对电子节能控制器进行设计。通过介绍电子的负荷特点和节能原理,分析电子节能控制器的硬件组成电路,并对电子节能控制器的主要软件程序的流程图进行设计,完成电子节能控制器设计。但这种方法节能控制效果较低,难以保证电子节能控制器性能,为此,提出一种基于模糊PID控制的嵌入式电子节能控制器设计与实现方法。首先通过对嵌入式电子节能控制器的处理器、电源电路、复位电路、系统时钟电路、JTAG接口电路、D/A转换电路、功放电路、双极性电源电路以及嵌入式电子节能控制器硬件PCB板器件布局等的设计,完成嵌入式电子节能控制器硬件设计。在此基础上,选用模糊PID控制方法对嵌入式电子节能控制器进行设计。通过分析模糊PID控制原理,介绍加入自调节因子的模糊PID控制的算法设计,以此确定输入输出隶属度函数,再利用模糊推理和模糊规则,得到电子节能控制器的模糊控制过程,从而完成嵌入式电子节能控制器的设计。实验证明,所提方法能够有效提高嵌入式电子节能控制器的节能控制效果,具有良好的使用价值。     

采用AOTF技术的红外光谱仪的设计

介绍了采用AOTF技术的红外光谱仪的总体结构。讨论了单色系统和光谱接收系统的光学设计问题,以及单片机控制下的DDS频率 波长扫描电路和光谱信号相关检测电路。概述了PC机控制系统的组成和设计考虑。     

双核SoC芯片扫描链测试设计与实现

针对芯片生产过程中可能引入短路和断路等制造缺陷的问题,实现了基于扫描链测试的双核SoC芯片可测性设计电路。根据双核SoC中DSP硬核、CPU软核特点采用不同的扫描链设计方案：利用DSP硬核中已有扫描链结构,将DSP测试端口复用到芯片顶层端口,在CPU软核和其它硬件逻辑中插入新的扫描链电路。扫描链测试支持固定型故障测试和时延相关故障测试。针对时延故障测试,设计了片上时钟控制电路,利用PLL输出高速时钟脉冲进行实速测试。采用自动测试向量生成工具产生测试向量,结果表明,芯片固定型故障的测试覆盖率可以达到97.6%,时延故障测试覆盖率可以达到84.9%,满足芯片测试覆盖率要求。     

数据采集器的可测性设计与评估

针对数模混合系统的快速诊断维修问题,以数据采集器作为对象,研究典型数模混合系统的可测性设计及评估;文章首先介绍了两种先进的可测性设计技术:边界扫描技术和内建自测试技术;以某数据采集系统为对象,阐述其关键性能指标,并依据“分块设计”的方法分析了系统各个测试模块的故障类型和采用的可测试性设计方案;最后,利用TEAMS软件建立了数据采集系统的基于多信号流的模型,经计算及仿真对比了可测性设计前后的测试性设计指标;仿真结果表明,增加可测性设计,可以提高电子系统的故障检测率和隔离率,但要增加测试代价,并在一定程度上降低系统的可靠性。     

基于LabVIEW激光引信回波模拟装置设计

激光引信回波模拟装置是激光引信测试设备的重要组成部分。介绍了激光引信回波模拟装置的组成,设计了用于该装置的硬件电路和软件控制系统。硬件电路采用单片机完成控制指令的接收和控制信号的产生,使用串行扩展芯片GM8125将单片机AT89S52的串行口扩展成5个,满足了激光引信回波模拟装置串口资源要求。软件控制系统基于LabVlFⅣ设计,主要包括串口通信程序和控制指令的产生程序,控制指令经串口通信传送给硬件电路。实验结果表明,该装置满足激光引信测试设备的要求。     

一种嵌入式边界扫描测试数据压缩及合成方法

随着嵌入式测试概念的产生,边界扫描技术作为高密度电路板故障检测的主流技术,将结合嵌入式测试方法,成为板级乃至系统级故障检测的新研究方向。嵌入式边界扫描是电路板级故障检测的必然发展趋势。文中首先介绍了嵌入式边界扫描技术,然后提出了一种嵌入式边界扫描测试数据压缩及合成方法,阐述了嵌入式边界扫描的数据生成及下载,最后以某数字电路板为对象进行了嵌入式边界扫描测试验证,并给出结论。总体上,嵌入式边界扫描测试以增强测试自动化、提高测试覆盖率和测试效率为目的,能够更好的降低产品整个寿命周期的测试维修成本。     

基于CPLD的多路瞬态冲击信号存储测试系统设计

为了对水平碰撞、跌落等环境试验中的多路瞬态冲击信号进行测试,基于CPLD设计了多路瞬态冲击信号嵌入式存储测试系统。系统采用高速串行AD转换芯片作为数据采集的执行器件,实现了多路冲击信号的同步高速采集;利用铁电存储器对采集到的信号进行在线存储;设计了USB接口模块,实现了PC机与测试系统之间的通信,并在LABVIEW环境下设计了数据回读软件;经试验验证了测试系统的正确性和可靠性。     

人体外骨骼控制器硬件设计

为了适应外骨骼机器人的发展需求,设计了一款可以实现外骨骼控制的控制器,该控制器采用以PowerPC芯片为核心,FPGA芯片为辅的硬件设计,文中详细说明了各个模块的设计思想及外围接口电路的设计,由于PowerPC芯片较高的内部集成了多种功能,以及在平台中加入了以FPGA来集中控制各个接口,因此可以实现多个传感器接口信号采集和控制,并使用实时操作系统对各个传感器信号处理和控制。该控制器具有运算速度快,扩展方便,可靠性较高的特点。     

EAST装置电子回旋共振加热系统中央控制器设计

介绍了基于可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的电子回旋共振加热(ECRH)系统中央控制器的设计,阐 述了中央控制器对输入的总控触发信号、等离子体电流信号、ECRH 系统状态信号、高压输出状态信号、波输出 状态信号、各类停止信号以及各输出控制信号等的处理与控制逻辑。对 FPGA 程序做了时序仿真,仿真结果表明,该控制器能够实时响应总控触发信号、精确控制阴极与阳极高压电源的开关、处理各种异常情况,满足 ECRH 系统的控制需求,且具有极高的可靠性。     

基于FPGA的脉冲电源及其控制系统设计

针对等离子体特定领域的应用需求,研制了一种基于上位机监控且具有手动/自动控制功能的脉冲电源。详细介绍了脉冲电源主电路、检测电路、驱动电路、数字脉宽调制(DPWM)产生模块以及脉冲变压器的设计方法。该电源采用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,产生DPWM信号及继电器控制信号,经驱动电路放大后驱动逆变全桥及继电器。设计了过温和短路保护电路,通过DS18B20温度传感器和QBC10PS5霍尔电流传感器对电源模块的工作温度和电流进行实时采样。实际应用测试表明,该电源满足设计指标要求。     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

无人飞行器飞控测试中动力故障自主检测系统设计

针对无人飞行器动力推进装置容易发生故障而造成飞行器发生事故的问题,提出基于ARM微控制器飞行控制平台构建无人飞行器动力故障自主检测系统,介绍了系统设计的组成与总体结构,研究实现了ARM微控制器LPC2148的硬件连接电路,PWM 信号发生电路,A/D 采样电路及前置放大电路等;对系统硬件平台进行了启动代码等系统底层软件的设计,对自主检测算法进行了研究,建立了系统的启动环境;并通过飞控测试对系统进行了调试,测试中通过PC上的串口软件,设置串口为C0M1,波特率为115 200,校验位为NONE,数据位为8,停止位为1,发送和接收均为16进制显示,实验结果表明系统对于无人飞行器动力故障自主检测的准确性与稳定性均有很大提高。     

基于USB总线的离散量接口设计与实现

为了满足航空电子仿真系统对离散量输入输出控制的需求,设计开发了一种基于USB总线的离散量输入输出接口。该接口采用USB芯片CH375完成板卡与主机数据通信,51单片机作为主控制器,CPLD实现地址译码和逻辑控制,光耦和继电器分别为输入和输出隔离器件,具有采集56路光耦输入信号和56路继电器输出信号的功能。论文详细探讨了系统总体设计、硬件实现、软件配置和工作流程,给出了系统硬件的框架结构、软件架构,详细讨论了系统的驱动软件开发。该接口满足不同仿真系统离散量输入输出的需要,具有稳定性高、可热插拔、通道数目可变的特点,在工程应用中收到了很好的效果。     

基于ZigBee和STM32L的罐车液位监控系统设计

针对传统碳硫分析仪单片机控制频繁出现通信中断及接口单一的情况,以TMS320F2806数字信号处理器作为主控单元,设计了24位高精度ADS1224芯片模数转换电路、CH376 USB通讯电路以及W5500以太网通讯电路。在CCS2.0环境实现了TMS320F2806处理器对各功能模块的SPI程序控制。调用CH376 API函数、Socket套接字编程在VC++6.0平台分别测试了USB与以太网双接口数据传输性能。结果表明TMS320F2806与各功能模块电路设计准确、时序控制有效。数据分析的准确性与精密性可以满足在工业环境下铁基合金中碳量与硫量的测定。