惯导多模式输出模拟系统研究

发布时间：2017-10-29 13:10

  本文关键词：惯导多模式输出模拟系统研究

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【摘要】：为了给惯导测试系统提供需要的测试数据,针对惯导组件产品测试中多种信号的输出,设计了一种基于FPGA的惯导组件多模式输出模拟系统。实现了对4套惯导组件输出的48路脉冲信号进行模拟,能够对8套惯导组件输出的串口数据模拟,并能完成将4套惯导组件输出的48脉冲信号转换为4路串口数据进行发送。系统在进行输出48路脉冲信号时增加了数控恒流源输入方式。通过设计的人机交互界面可以对脉冲输出的频率进行调节,而且可以设置8路串口发送数据的字节长度、每帧数据之间的时间间隔、波特率大小以及对发送内容的更改,并实现对这些参数的液晶显示。本文从硬件电路设计和系统软件设计两方面对整个惯导多模式输出模拟系统进行了详细的阐述。使用FPGA芯片EP2C8Q208C8作为系统的控制芯片,并完成了芯片外围电路设计。48路脉冲信号输出使用74LVC4245和ULN2803进行两级处理,达到对脉冲带负载能力提高的目的。8路串口的硬件电路采用MAX3232芯片和MAX488芯片完成RS-232或RS-422的接口电路设计,通过拨码开关进行切换,完成串口接口模式的选择。FPGA内部逻辑模块设计采用Quartus Ⅱ软件做为开发平台,使用硬件逻辑编程语言Verilog设计DDS信号发生器,构建48路脉冲模块以及8路串口发送模块。对系统输出的48路脉冲信号采用多周期同步测频的方法进行测量,验证DDS信号发生器的准确性的同时并将测量得到的频率值通过脉冲转串口模块转换为串口数据,并通过4路串口进行输出。最后对整个测试系统进行了软硬件联合调试,并对调试结果进行了分析。实验结果表明,本文的设计方案能够实现对4套惯导组件输出的48路脉冲信号模拟,以及8套惯导组件的8路串口数据发送模拟,并完成对48路脉冲信号转换为4路串口数据输出。系统能够长期稳定的运行,信号测试时连接简单,大大缩短研发时间,提高了测试系统的稳定性和精度。系统在模拟惯性导航系统输出信号时,保证了输出信号的多样性,具有一定实用价值。
【关键词】：惯导组件 FPGA 脉冲 串口 数控恒流源
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN96
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 惯性导航系统概述9-11
• 1.1.1 惯性导航系统的分类9-10
• 1.1.2 惯性导航系统组件10
• 1.1.3 惯导组件测试技术10-11
• 1.1.4 惯导组件输出的信号类型11
• 1.2 论文的背景意义与研究的主要内容11-12
• 1.2.1 国内外研究现状11
• 1.2.2 论文的背景意义11-12
• 1.2.3 论文研究的主要内容12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 2 系统设计要求及方案14-25
• 2.1 系统设计要求14
• 2.2 系统设计方案14-24
• 2.2.1 系统硬件设计方案15-18
• 2.2.2 FPGA内部逻辑设计方案18-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 系统硬件设计25-37
• 3.1 48路脉冲信号的输出电路设计25-27
• 3.2 8路串口发送电路设计27-28
• 3.3 恒流源输出模块电路设计28-31
• 3.3.1 D/A转换电路设计28-29
• 3.3.2 恒流源电路设计29-30
• 3.3.3 A/D采样电路设计30-31
• 3.4 FPGA最小系统设计31-36
• 3.4.1 FPGA芯片31-32
• 3.4.2 FPGA电源电路32-33
• 3.4.3 时钟电路设计33
• 3.4.4 下载配置与调试接口电路设计33-35
• 3.4.5 字符型液晶显示器接口电路设计35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 FPGA逻辑模块设计37-48
• 4.1 系统功能流程设计37-38
• 4.2 DDS脉冲发生模块设计38-42
• 4.2.1 32位地址计数器设计40-41
• 4.2.2 地址加法器高位截取模块41
• 4.2.3 系统ROM表的制作41-42
• 4.3 脉冲测量模块程序设计42-43
• 4.4 数控恒流源输出模块程序设计43-44
• 4.5 8路串口发送模块程序设计44-46
• 4.5.1 波特率定时模块44-45
• 4.5.2 数据输入模块45
• 4.5.3 发送控制模块45-46
• 4.6 脉冲转串口模块设计46
• 4.7 按键模块设计46-47
• 4.8 液晶显示模块设计47-48
• 5 系统调试及结果分析48-58
• 5.1 系统搭建与调试48-52
• 5.1.1 测试平台的搭建49
• 5.1.2 系统调试49-51
• 5.1.3 问题分析51-52
• 5.2 设计验证52-58
• 6 结论58-61
• 6.1 总结58
• 6.2 结论58-59
• 6.3 设计的不足以及展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65-67

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本文编号：1113098