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船载噪声源系统的设计与实现

作　者: 顾文金
导　师: 王大成
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: PC/104 FPGA VHDL 舰船辐射噪声信号模拟
分类号: U665
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
引　用: 1次
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内容摘要

本文给出的船载噪声源系统主要由电台、PC/104工控机、数据采集板、信号发射板、继电器板、存储设备、功率放大器、匹配网络、电声换能器组成。电台用于接收远程控制端的指令。PC/104工控机是船载噪声源系统的主控模块,PC/104工控机使用串口接收电台的指令和向电台回传船载噪声源系统的状态信息。PC/104工控机根据串口接收的不同的指令,控制船载噪声源系统主要实现以下的功能：发射远程控制端指令要求的指定形式的声信号,信号可以是舰船模拟噪声或者是单频信号；PC/104工控机与存储设备进行预置波形文件的读取和监控记录数据的存储；PC/104工控机可以通过控制继电器开关来控制功率放大器工作,当不需要功率放大器工作时,关闭功率放大器电源,延长电源的使用时间。论文的主要研究工作包括船载噪声源系统的硬件设计和系统软件程序的设计。其中硬件设计主要是PC/104工控机与FPGA和D/A转换器组成的信号发射模块电路的设计。软件设计是PC/104工控机的C语言程序设计和FPGA的VHDL语言程序设计。本系统已通过了实际的海上测试,测试结果证明,该系统性能可靠,程序稳定。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 论文的目的和意义  9
  1.2 船载噪声源系统的历史及现状  9-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-13
第2章船载噪声源系统的总体设计  13-21
  2.1 系统的总体框架结构  13-14
  2.2 舰船噪声模拟信号的产生  14
  2.3 系统功能描述  14-15
    2.3.1 系统主要功能  14
    2.3.2 系统各模块主要功能  14-15
  2.4 系统的技术指标  15
  2.5 系统各模块器件选型  15-20
    2.5.1 指令接收控制模块  15-17
    2.5.2 信号采集模块  17-18
    2.5.3 继电器模块  18-19
    2.5.4 信号发射模块  19-20
  2.6 系统的各部分连接  20
  2.7 本章小结  20-21
第3章系统的硬件电路设计  21-29
  3.1 FPGA芯片电路设计  21-22
  3.2 FPGA电源电路设计  22
  3.3 FPGA的JTAG接口电路和配置芯片电路设计  22-23
  3.4 D/A转换器芯片选取和电路设计  23-25
    3.4.1 D/A转换芯片重要参数  23-24
    3.4.2 本文选取的D/A转换器电路设计  24-25
  3.5 模拟滤波器选取和电路设计  25-27
    3.5.1 模拟滤波器重要参数  25-26
    3.5.2 本文选用的模拟滤波器的电路设计  26-27
  3.6 系统电源电路设计  27
  3.7 电路PCB设计中去耦电容放置  27-28
  3.8 本章小结  28-29
第4章系统的软件设计  29-48
  4.1 PC/104工控主机程序要实现的功能  29
  4.2 PC/104工控机C语言程序设计  29
  4.3 C语言程序流程图及说明  29-41
    4.3.1 C语言总流程图  29-33
    4.3.2 串口通信程序流程图  33-34
    4.3.3 发射单频信号程序流程  34-36
    4.3.4 发射噪声信号程序流程  36-37
    4.3.5 数据采集板数据采集程序流程图  37-38
    4.3.6 自检程序流程  38-39
    4.3.7 发射曳光管流程  39
    4.3.8 PC/104与FPGA板通信程序流程  39-41
  4.4 本文VHDL程序设计  41-46
    4.4.1 PC/104与FPGA芯片通信的VHDL程序设计  41-42
    4.4.2 数据缓存模块设计思想与技巧  42-43
    4.4.3 D/A芯片控制与RAM读操作的VHDL程序设计  43-46
    4.4.4 RAM写操作的VHDL程序设计  46
  4.5 软件程序中断设计  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第5章系统的调试与实验分析  48-60
  5.1 系统调试的思路  48
  5.2 硬件电路调试  48
  5.3 软件程序调试  48-49
  5.4 串口程序调试  49
  5.5 信号采集板的程序调试  49-50
  5.6 继电器模块的程序调试  50
  5.7 信号发射模块的C语言调试和VHDL程序的调试  50-58
  5.8 系统的综合调试  58-59
  5.9 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  64-65
致谢  65-66
附录  66-67

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