基于FPGA的功放遥控控制系统的设计与实现

发布时间：2017-04-24 23:13

  本文关键词：基于FPGA的功放遥控控制系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的快速发展和人们生活水平的不断提高,智能、舒适、便捷以及高效的生活模式越来越被认可。作为家用电器的重要组成部分,音频功放也逐渐向智能化、小型化、模块化发展。红外线遥控作为非接触控制的主要方式,广泛应用于家用电器的智能控制。论文首先对课题背景、智能家居、音频功放遥控控制的国内外发展以及本课题研究意义进行简要的阐述,其次对功放系统的基本理论、功放的发展历程及分类、音频功放控制系统、红外遥控技术的基本理论进行详细分析与论述,然后结合相关理论分别设计了基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的功放遥控控制系统的硬件电路系统和软件控制,并对功放遥控控制系统的软硬件相关模块进行仿真测试。本文设计的功放遥控控制系统,结合软件和硬件的优势,利用FPGA的硬件编程控制能力,实现功放控制的智能化。设计的功放遥控控制系统包括遥控发射器、遥控接收器、遥控接收输出控制三部分。遥控发射器与遥控接收器采用FPGA代替红外遥控专用集成电路,结合红外编码和红外传输规则,通过硬件编程的方式来实现红外遥控功能。遥控发射器以指令键、FPGA编码控制、红外发射驱动为核心,能完成全定制的专用集成发射电路所不能实现复杂的红外遥控发射功能。遥控接收器包括红外接收电路、以及电源电路、显示电路、时钟电路、复位电路、配置电路、输出驱动等FPGA外围电路,实现红外信号的解码和输出驱动功能。遥控接收输出控制电路包括电源开关遥控控制、静音遥控控制、音源切换遥控控制、3D环绕声遥控控制、等响度遥控控制、音调音量加减遥控控制以及音量音调调控显示,遥控接收器FPGA控制中心在程序控制下通过IO端口输出脉冲信号使控制电路执行相应指令。本论文使用Verilog硬件编程语言,以proteus、quartusII作为开发平台和软件仿真测试工具,借助FPGA开发板进行相关模块测试,并使用proteus、saber、Altium Designer等工具对输出控制相关电路进行仿真优化和功放遥控控制系统性能测试,最后完成“基于FPGA的功放遥控控制系统的设计与实现”的硕士论文撰写。通过一系列模块仿真和系统整体测试,仿真和测试结果显示该方案实现了功放的基于FPGA的红外遥控控制。
【关键词】：音频功放 红外遥控 FPGA 硬件编程
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP872
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 智能家居概述11-12
• 1.3 功放遥控系统国内外发展现状12-13
• 1.3.1 国外发展现状12-13
• 1.3.2 国内发展现状13
• 1.4 课题研究意义13-14
• 1.5 课题研究内容及安排14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第二章 音频功放与红外线遥控技术16-27
• 2.1 音频功放系统基本理论16
• 2.2 音频功放发展历程及分类16-20
• 2.3 音频功放系统控制电路20-22
• 2.3.1 控制电路基本结构20
• 2.3.2 音调控制电路20-21
• 2.3.3 音量、响度、平衡控制电路21-22
• 2.4 红外遥控技术概论22-26
• 2.4.1 遥控技术基本概念与工作原理22-25
• 2.4.2 红外遥控特点25
• 2.4.3 红外遥控系统分类及编码方式25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 功放遥控控制系统硬件设计与实现27-58
• 3.1 系统总体要求与方案设计27-29
• 3.1.1 功放机功能简介27-28
• 3.1.2 系统总体方案28-29
• 3.2 遥控发射器电路设计29-39
• 3.2.1 FPGA遥控发射器原理框图设计29-30
• 3.2.2 Cyclone系列FPGA特点及应用30-33
• 3.2.3 遥控发射器电源与时钟电路33-36
• 3.2.4 遥控发射器按键电路36-38
• 3.2.5 红外线发射与指示灯电路38-39
• 3.2.6 红外发射器核心电路39
• 3.3 遥控接收器电路设计39-45
• 3.3.1 遥控接收器原理框图设计40
• 3.3.2 遥控接收器独立电源电路40-41
• 3.3.3 遥控接收器复位与显示电路41-43
• 3.3.4 遥控接收器红外线接收电路43-44
• 3.3.5 FPGA端口分配44-45
• 3.4 FPGA配置电路设计45-50
• 3.4.1 FPGA配置连接结构45-46
• 3.4.2 配置器件电路46-47
• 3.4.3 FPGA配置模式47-50
• 3.5 遥控接收输出控制电路50-57
• 3.5.1 功放电源开关与静音遥控控制电路50-51
• 3.5.2 功放音源切换遥控控制电路51-54
• 3.5.3 功放环绕声和等响度遥控控制电路54
• 3.5.4 功放音量、音调及平衡控制电路54-56
• 3.5.5 功放音量、音调、平衡显示控制电路56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 功放遥控控制系统软件设计与实现58-68
• 4.1 功放遥控发射器软件设计58-62
• 4.1.1 遥控发射器总体软件结构58-59
• 4.1.2 红外遥控发射器编码原理59-60
• 4.1.3 遥控发射器编码思路及端口定义60
• 4.1.4 按键扫描电路设计60-61
• 4.1.5 数据编码及调制器设计61-62
• 4.2 遥控接收器软件设计与实现62-67
• 4.2.1 遥控接收器总体软件结构62-64
• 4.2.2 红外解码电路设计64-66
• 4.2.3 输出驱动软件设计66
• 4.2.4 LED显示驱动软件设计66-67
• 4.3 本着小结67-68
• 第五章 功放遥控控制系统仿真与测试68-78
• 5.1 功放遥控控制硬件系统仿真68-70
• 5.2 功放遥控控制系统软件仿真70-72
• 5.2.1 功放遥控发射器软件仿真70-71
• 5.2.2 功放遥控接收器软件仿真71-72
• 5.3 功放遥控系统测试72-77
• 5.3.1 功放遥控系统测试平台及工具72-73
• 5.3.2 功放遥控系统电源及时钟测试73-74
• 5.3.3 功放遥控控制系统红外编码解码综合测试74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 论文总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84
• 攻硕期间取得的研究成果84-85

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