电子设计大赛优秀论文(集合).pdf

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1、目录1、多功能计数器——华中科技大学2、多功能计数器——武汉大学3、高功率因数电源（第6组）——三峡大学4、简易心电图仪——(江汉大学参评）5、位移测量装置——华中科技大学6、位移测量装置报告——武汉科技学院A7、位移测量装置——-武汉理工大学8、温度自动控制系统——(武汉工业学院)9、温度自动控制系统——陈哲（地大）10、无线传能充电器——(长江职院）11、智能万用表设计——湖北师范学院题目：：多功能计数器：多功能计数器指导教师：：：尹仕：尹仕，，肖看，肖看队员及年级：：胡光恒：胡光恒（（0（0006666级级级）级）））王王王

2、越越越（越（（0（0006666级级级）级）））骆潘钿（（06（060606级级级）级）））学校及院系：：华中科技大学：华中科技大学电工电子科技创新中心摘要：本设计给出了以CycloneII型FPGAEP2C8为核心的多功能计数器的基本原理与实现方案。FPGA片内包括测频模块，测相模块，DDS查表模块及NIOSII处理器；NIOS核调节频率字与相位字控制DDS查表模块并经片外高速DADAC900输出正弦波。测频测相模块的片外输入采用TI公司的宽带运放OPA699放大，并使用TL3116构建迟滞比较器整形为方波送入FPGA片内，由可

3、编程逻辑在FPGA内部组建的测频测相逻辑单元，采用等精度测量方法测得结果并送NIOS核处理，在LCD上显示。经测试，频率测试范围达到1Hz~14MHz,准确度达0.1ppm，相位测量范围0~360°准确度1°，信号灵敏度达到8mvRMS。关键词：频率测量相位测量DDSNiosIISOPC.Abstract:TheCycloneIIFPGAbasedmultifunctionalmetersystemisconstructedoffrequencymeasureunit,phasemeasureunit,DDSunitandNios

4、IIembeddedmicroprocessor.Bysettingthefrequencywordandthephaseword,NiosIIcontrolstheDDSanddrivestheDAC900toprovidesinewave.Withtheimportationofoff-chipmoduleusingTI'sbroadbandoperationalamplifierOPA699andhysteresisComparatorTL3116,meterlogicinsidetheFPGAmeasuresthesqua

5、rewavesusingtheprincipleofequalprecisionmulti-periodsynchronyfrequencymeasurement.Underthetestenvironment,thewholesystemhasobtainedtherequestofvelocityandtheaccuracy.Keywords:frequencymeter,phasemeter,DDS,NiosII,SOPC.一一一方案论证与设计方案论证与设计1.11.1方案设计1.1方案设计1.1.1频率测量方案方案一：：快

6、速傅里叶变换：快速傅里叶变换数据由AD离散后，经FIR滤波，送入基-4快速傅里叶变换引擎进行多级蝶形运算，从3组ROM表中取出旋转因子乘入每次蝶形运算，对每级计算输入数据进行定浮点动态指数处理，在蝶算单元之外对存放每级输入输出数据的多组双口RAM的地址用逻辑模块进行调序来实现连贯的log4N级蝶算。对所得正弦余弦结果，通过CORDIC算法，经大面积逻辑单元的移位及流水线操作得到信号在整数倍基频处的模量。即完成时域到频域的转换。方案二：：等精度计数：等精度计数将正弦信号进行迟滞比较转化为同频率的方波信号，在FPGA内，通过逻辑模块实

7、现等精度频率测量并送NIOS核处理。测得1s左右闸门时间内整周期待测信号的时间段中，低频待2测信号和高频参考信号周期累计数之比，乘以参考频率即得带测信号频率。对于以上两种方案进行比较，方案一速度快，可达到实时性测量，测量频率范围宽，但因频率分辨率完全依靠离散傅里叶变换的点数。逻辑单元和RAM的限制使得FFT不可能达到高频率分辨率，仅适合多频率混合时的测频。而方案二可在极小的消耗下实现非常精确的分辨率，在信号失真度较小，且外围环境稳定时是测频的理想方案。1.1.2相位测量方案方案一：将两路同频信号在时域叠加，经FFT运算后，求得频域

8、实部与虚部的模量之比的反正切值，即为正交分离下的正弦余弦相位差，作处理得到两路正弦相位差。方案二：将被测的两路正弦波信号经比较器整形成方波信号，利用异或门电路进行鉴相处理，将得到的脉冲序列经过AD637真有效值-直流转换芯片，测出该脉冲序列的有效值