基于声定位的弹着点检测装置

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1、本科毕业设计说明书（论文）第34页共34页基于声定位的弹着点检测装置作者:柯振农学号：040101106系:机械工程系专业:测控技术与仪器题目:基于声定位的弹着点自动检测装置硬件部分1绪论1.1研究的背景及意义弹着点坐标是武器科研试验和训练中需要测试的重要参数。传统的弹着点测量方法如木板、纸板或纺织布等立靶测量方法存在耗材多、判读慢、安全性差等问题。出于对这些问题的考虑，采用声传感器来自动检测弹着点，声传感器具有不干扰弹丸飞行，使用方便，不易损坏，信号大，抗干扰能力强的特点。基于声定位的弹着点自动检测装置是目前研究的热点

2、，它的硬件组成分为传感器模块、下位机硬件系统以及上位机三部分，本文所做的是其中的下位机硬件部分。基于声定位的弹着点自动检测装置硬件部分实质就是一个并行数据采集系统，采集由声传感器接收的弹丸激波信号。现在普遍的做法是用CPLD和单片机组成整个系统，其中CPLD完成一些逻辑及信号处理功能，用单片机来做控制部分控制整个电路的工作及与上位机算机的通讯。本科毕业设计说明书（论文）第34页共34页1.2目前的研究现状目前由CPLD及单片机组成的数据采集系统的方案很多，但大多数都大同小异。如曲婧华和张永顺教授[1]设计的一个基于CPL

3、D控制的多路数据自动采集系统，该方案以AD0809为例，给出了一个基于CPLD控制的多路数据自动采集系统,图1.1为该数据采集系统的原理框图,系统由多路模拟开关、模数转换单元、双口RAM存储器、地址产生器、控制信号产生器等5部分组成。地址产生器产生多路模拟开关选通地址和双口RAM的写地址，控制信号产生器生成模数转换单元工作所需的采集控制时序，双口RAM存储转换结果数据。通过对AD0809工作过程分析可知，采集控制时序产生过程为先形成稳定的地址信号，然后产生地址选通信号ALE，再由ALE信号触发产生START信号，启动转换

4、，EOC电平变低，经过t0后，转换结束，EOC电平变高，可用EOC的上沿触发OTEN信号，将OTEN脉冲作为RAM缓存的写信号，将转换结果写入RAM缓存，等待MCU响应中断或由MCU随时读取，同时启动下轮采集。图1.1虚线框内为多路数据自动采集系统的采集控制部分，可基于CPLD实现。从信号类型上可分成输入信号和输出信号两大类，其中输入信号有：外部输入时钟ƒ0、转换结束标志EOC、转换结果DATA等。输出信号有：工作时钟CLK、模拟开关选通地址和RAM写地址、地址选通ALE、启动控制START、MCU读控制信号及数据输出总

5、线等。图1.2为基于CPLD的采集控制顶层逻辑原理图。本科毕业设计说明书（论文）第34页共34页图1.1数据采集系统的原理框图图1.2基于CPLD的采集控制顶层逻辑原理图采集控制顶层主要分为，时钟产生、地址形成、控制信号产生及数据存储等4大模块。（1）时钟产生模块时钟模块对外部输入时钟进行分频，形成模数转换器所需的工作时钟和各控制信号基础脉冲。具体对ADO809来说，其最小控制信号脉宽为100ns，可取外部输入时钟为10MHz，对其进行8分频，得到1125kHz时钟作为ADO809的工作时钟。该模块功能简单，模块中的8分

6、频器采用3位计数器实现，取计数器最高位输出作为ADO809的工作时钟。（2）地址形成模块地址形成模块用于形成模拟开关的选通地址与双口RAM的写入地址，其范围与模拟开关的路数也即所采集模拟信号的数量一致。对于单块ADO809来说，地址形成模块为一个3位二进制计数器，计数输入端CP由OTEN的后沿触发。（3）控制信号产生模块控制信号产生模块主要用来产生ALE、START和RAM写信号。图1.3本科毕业设计说明书（论文）第34页共34页为控制信号产生模块的具体电路。图1.3控制信号产生模块RESET信号用来触发生成上电后的首次

7、ALE和START脉冲，RESET(高电平有效)可采用系统复位信号，也可用阻容件或一片MAX813构成复位电路(将OTEN信号接人MAX813的WDI端)。复位后ALE和START脉冲的产生由OTEN信号控制。当OTEN后沿到来时，两级D触发器对OTEN信号做后沿微分，产生一个周期为1/ƒ0的ALE信号，完成地址锁存，第3个D触发器对ALE信号再做一个1/ƒ0的时延，产生START信号，开始A/D转换，当EOC脉冲上升沿到来时，控制产生OTEN信号，并作为RAM的写信号，将转换结果写入RAM缓存，并启动下一轮转换。（4）

8、数据存储模块为读写方便，方案调用读写时钟异步、读写地址选通端独立的RAM宏单元作为数据存储模块，RAM中的写信号由OTEN提供，写数据总线D[7．6．5．4．3．2．1．0]与模数转换器的数据线相连，读允许信号和读地址选通信号由MCU控制，RAM中的读允许信号和读地址选通信号由MCU控制。采用中断方式时，可将OTEN