基于W5300的多通道模拟信号源的设计与实现

为产生飞行器测试所需的多种模拟信号:3路RS422信号、8路RS485信号、7路个数频率均可调的脉冲信号、以及6路多种带电指令,设计了基于以太网技术的高速模拟信号源。信号源由FPGA实现中央逻辑控制,采用统一的数字通信协议,通过以太网接口芯片W5300与上位机完成速率达40Mbps的通信,实现了多路模拟信号的高速远程传输。试验表明,该系统可靠性高、通用性强,能够高效全面地完成对飞行器的各项功能测试,满足项目需要。     

一种遥测系统中信号源的设计

在遥测系统中,信号源能否完全模拟测试系统所需信号是保证整个系统高可靠性的核心;设计以FPGA为控制芯片,通过PCI总线实现与上位机的通信,结合硬件和软件的综合设计完成了模拟信号、时间指令信号及可变频脉冲信号的稳定输出。经长期实验表明:模拟信号输出稳定,输出误差±30 mV,脉冲信号可按照要求准确输出不同频率、固定个数的脉冲,且系统数据传输速率可达到40 Mbps。     

基于PCI总线特快信号测试卡的设计

图1为基于PCI总线的特快信号测试卡系统构成框图。特快信号测试卡硬件由特快信号解调芯片、双口RAM、PCI用户接口逻辑和$5933构成。特快信号测试卡软件由驱动应用程序、事后储存处理和实时监控构成。特快信号解调芯片完成特快信号的检测和实时存储，主要包含单次宽脉冲组SWPG信号源、PPK信号源、特快信号译码、特快信号地址形成、特快信号时序控制、特快：信号记录数据形成、PPK检帧同步、自适应禁存控制、相对时电路、时间记录地址形成、时间记录数据形成等电路，     

基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计

针对医用重离子加速器装置(HIMM)同步加速器对于高频系统不同能量波形输出的需求,设计实现可输出不同能量对应腔体电压及偏磁电流波形的同步信号源。该系统以ARTERA公司FPGA作为核心处理元件,接收并处理多组腔体电压及偏磁电流波形文件,同时以DAC作为输出单元,通过接收同步光触发信号实现不同能量对应给定波形信号的无缝切换及同步输出,完成HIMM同步高频信号源的设计。测试结果表明,该信号源工作稳定,可实现各种不同能量对应波形的无缝切换及同步输出,其性能完全满足HIMM系统对碳离子捕获加速的要求。相比于商业任意波形发生器产品,该系统价格低廉,且模块化的设计易于集成,可广泛应用于其他需产生任意波形信号的场合。     

基于CPLD的某型航管应答机控制接口设计

针对某型航管应答机串行控制接口电气特性、时序关系和数据定义的特殊要求,设计了以CPLD最小应用系统为核心,并扩展RS-232和三线控制接口电平转换的硬件电路,编制了基于计数器触发的输出接口信号状态转换程序,实现了RS-232接口与航管应答机三线串行控制接口信号的转换,较好的解决了航管应答机自动测试系统中控制接口电路的适配问题。该控制接口通过扩展输入和显示模块,可独立实现对航管应答机的功能控制和状态指示;通过改变计数器数值与输出接口信号状态转换之间的关系,可方便的调整三线串行接口信号的电平、时序、占空比等参数。应用结果表明,该控制接口具有性能稳定、使用方便、扩展性强等特点。     

一种多功能视频信号源设计

针对目前视频信号源功能单一的现状,提出了一种便携式多功能视频信号源系统设计方案。详细阐述了信号源系统的硬件及软件设计,方案基于便携式、多功能、可靠性三方面的考虑,设备采用AMD的APU芯片平台,减少了FPGA资源消耗,简化了硬件电路设计,配套软件采取模块化设计。视频信号源可提供多种制式的测试图像,同时可根据特定要求产生特殊制式或信号,实验结果表明,该多功能信号源系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

一种多功能信号源系统设计

针对单一信号源无法满足测试需求的现状,提出了一种新型多功能信号源系统设计方案;详细阐述了信号源系统的硬件及软件设计,方案基于标准化、高速、可靠性三方面的考虑,硬件环境基于Compact PCI工控计算机,设计了3U CPCI结构的信号源板卡,配套软件采取模块化设计;该方案可实现多类型、多通道的高精度、高可靠性信号的独立输出和同时输出;实验结果表明,该多功能信号源系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

无源LC传感器信号读取系统扫频源设计

针对连续快速的高频线性扫频信号源在无源LC传感器信号读取中的应用需求,设计并实现了0～400MHz任意频率段的线性扫频源系统。该系统的核心器件为直接数字频率合成器(DDS)AD9910,采用该芯片的RAM模式和数字斜坡模式,详细介绍各模式工作原理及寄存器的具体配置过程,并分别以这两种模式实现了输出扫频信号。测试结果表明,两种方式均可实现高频高速捷变稳定信号的连续扫频。该扫频源具有高精度、稳定性好、频率捷变快和小型化的等特,为LC传感器的工程应用提供技术基础。     

演示振动合成的信号源

振动合成演示往往是用两台信号源和一台示波器来进行,由于两独立信号源产生的正弦信号是互不相关的,两信号间的位相差不稳定,在示波器上产生的图形也就不会稳定,演示效果受影响。为此采用分频的办法,产生多路不同频率的正弦信号,输出到示波器上进行演示,由于各路信号间的位相差不变,可得到稳定的振动合成图形。     

彩色图像实时采集的硬件设计

本文分析了不同图像信号源的特点,提出了彩色图像数据采集的硬件设计方案。论述了数字化参数的选择原则。较详细地分析了所设计的两种锁相环电路：以彩色同步为基准的单片锁相环和以行频ｆＨ 为基准的锁相环。两种锁相环产生的时钟信号分别适合于标准信号和非标准信号。最后简述了帧存贮体和接口设计。本文提出的实时采集方案具有硬件少、软件简单、调试容易等优点     

用于重离子加速器磁铁电源的数字调节器设计

 介绍了兰州重离子加速器冷却储存环上采用高级RISC微处理器(ARM)+现场可编程门阵列(FPGA)+DA/AD技术、状态空间方程方法实现对磁铁电源系统数字调节器的设计,它可以实现5阶及以下各阶的调节控制。运用ARM作为调节控制系统的核心处理器,完成系统的多线程任务处理。电源的精度调节通过FPGA和DA/AD相结合的技术来实现,通过千兆光纤接口实现外接数字信号处理器输入信号的直接传输。同时通过光电隔离器对叠加在输入/输出32 bit数字状态量的干扰脉冲进行抑制。经现场测试该调节器达到了加速器电源系统1×10^-4量级的精度要求,并减少了电源系统的故障恢复时间。     

带环状翅片管式相变储热器的数值模拟

相变材料的低导热性是相变储热器传热过程的主要障碍。在相变材料侧进行强化,是目前提升相变储热器蓄热速率的主要方法。本文采用有限容积法对带有环状翅片的管式相变储热器的蓄热过程进行了数值模拟,得到了温度场、相界面随时间的变化。在此基础上,本文对翅片导热系数、翅片厚度和翅片间距等影响储热速率的因素进行了计算和分析。为相变储热器的优化设计提供了一定的参考。     

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。     

高能X射线工业CT数据传输系统的设计

 针对高能X射线工业CT的特点,开发了基于USB2.0的数据传输系统。该传输系统主要包括USB2.0接口部分和传输控制部分。USB2.0接口部分使用Cypress公司的EZ-USB FX2系列CY7C68013A芯片,配置为从属FIFO接口模式,通过块传输方式将数据传送给上位机。传输控制部分使用Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240C8N芯片,定义缓冲区接收来自探测部分的数据,产生逻辑控制信号和时序信号,发送数据到USB的端点缓冲区。测试表明该传输系统易于扩展,占用系统资源少,传输速率高,满足高能X射线工业CT数据传输的要求。     

舰基遥测综合解调控制系统设计

遥测实时监控是保障试飞安全、提高试飞效率的重要手段。针对舰上特殊的试飞环境限制,现有遥测系统不能适应其任务需求,为完成某型号飞机舰上试飞任务,需要对现有遥测接收系统进行改进,以应对特殊试飞科目下对遥测信号的需求。采用跟踪接收机模块,并开发相应的解调模块,对系统设备进行远程控制解决了远距离数据传输的信号衰减问题;对遥测系统的自动温度控制大大提高了系统设备的环境适应性;通过接口转换实现模拟图像的网络输出、接收机模块和天线的网络串口转换,简化了信号接口类型,降低了信号传输的难度;从而实现小型化的舰基遥测综合解调控制系统设计。     

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。     

连通井磁场测距系统中信号处理与传输的研究

为了消除连通井磁场测距系统中高温高压、强震动恶劣环境对测量信号的影响,提高测量结果精确性,实现连通井磁场测距系统的精确定位功能,本文从传感器、AD选型、硬件信号调理电路、软件滤波等方面对所采集信号的处理问题进行了探讨,并对比分析了FIR和IIR两种滤波器。针对结构简单、耗时短、内存小的IIR滤波器的精度偏低问题,本文提出了一种采用整数与浮点替换式的运算、混合编程和程序结构改进的设计方案。实验表明,该方法的处理时间较原方法缩短了61.29%,数据精度相对可提高两个百分点,满足系统对时间和精度的要求。此外,为了减小测量短节与钻头附近的耦合效应的影响、提高信号传输的效率,本文在井上系统和井下测量系统之间的采用曼切斯特编码编码通信,提出了一种编解码硬件解决方案。     

神光-Ⅲ主机装置MJ级能源系统研制现状

介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法,以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分,由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成,总储能达到110 MJ(最大130 MJ)。每套模块产生一个脉宽610μs(10%峰值)的电流脉冲,驱动10组、共20支氙灯,为片状放大器提供泵浦能量,峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求,能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm,为片状放大器提供足够的泵浦能量,满足激光器的能量需求。     

兰州重离子冷却储存环束流踢轨控制系统

 踢轨系统是一种以快速脉冲方式工作的以高压大电流驱动的特殊二极磁铁系统,用于环形加速器的束流注入和引出。简要介绍了在兰州重离子加速器冷却储存环上采用ARM+DSP+FPGA技术实现踢轨控制时序的方法,时间控制精度达ns量级。ARM主要控制信号的网络通讯,踢轨系统的时序精度控制主要由DSP结合FPGA技术完成。远程时序控制信号均通过光纤传输,同时对踢轨电源的电压给定采用信号隔离器及铁氧体以抑制脉冲干扰。经现场测试,系统可以安全稳定地实现束流踢轨的控制要求。