基于CPLD的超声探测器发射控制电路设计论文

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1、本科毕业设计说明书（论文）第40页共40页1绪论1.1背景及意义水下超声波探测器最早在军事上得到运用，水下超声探测是利用超声波探测水中目标，主要运用在鱼雷，水下炸弹、深弹等领域，若能够自动搜索、定位、并跟踪目标,为引信发火控制系统提供更多信息,则将对提高水中武器弹药或战斗部的毁伤能力起很大作用。近些年各个国家的海军纷纷调整战略核心,将近海作为各自的重要领地,不断加重武器在浅海作战性能的要求,随着高技术的迅速发展,促使潜艇等在机动性、防护性等方面得到迅猛发展,因此对深弹探测目标的可靠性、有效射程、及爆炸威力等方面提出了更高的要求。其中,对目标的可靠探测更是离不开深弹引信的发展,而目前我国现役深弹

2、引信功能单一,只有触发、电子延期两种作用方式,反潜能力有限。因此，导弹水下目标的超声波检测器，用于现代引信技术提高作业效率，深水炸弹，巩固我国沿海防御的意义是非常重要的。在水中超声探测中，根据仿生学，探测信号一般由常频（CW）信号和调频（FM）信号组成。CW信号是用来发现目标，FM信号用于目标定位的精细结构，目标识别。水下深弹能够准确的识别、以及打击目标，首先要解决的问题是怎样识别目标，为此，安装在弹头上的水下探测器能够产生常频信号（CW），当有目标回波信号时，立即自动切换发射调频信号（FM），系统进入目标跟踪、攻击阶段。实现这项信号转换功能的还需要控制电路的参与，与此同时，目前在信号转换技术

3、上，大部分的厂商采取专用集成电路，显然这种芯片的开发成本相比其它的方法成本较高，另外自主研发的芯片在性能上与专用芯片的相差甚远，为此本文将采用先进的复杂可编程逻辑器件CPLD，高性能、低成本来实现此功能。ComplexPLD的缩写可以写成CPLD。它是一个相比于PLD器件更加强大的逻辑编辑器件。它的组成是经过很多的逻辑方块想结合构成。对于组成它的这些方块其实就相当于单个的PLD。可以通过根据每一独立的逻辑方块中和其他的独立方块的关系来相结合为完整的逻辑电路。所以复杂可编程逻辑器件具有很强的时序控制能力和逻辑组合能力,利用根据它的这些特点应用于超声探测发射控制电路设计的研究,不仅仅可以完成提高整

4、个系统的集成度的任务。也可以达到其他的优点，比如提高了精确度和可靠性还可以削减制作的费用。本科毕业设计说明书（论文）第40页共40页1.2相关的技术研究平常说的调制技术是的方法是将基带信号转变为传输信号。而所谓的调制就是通过使用基带信号来智能调整控制载波的相关参数。让这些该参数根据基带信号的顺序进行对应的调整。正弦信号作为载波调制的连续波（CW），连续不断的波的简称，但这并不意味着信号的连续发射，但指的是频率和振幅。对于FM的频率以及AM的振辐相对与时间变化而变化的方法不一样。调制信号是超宽带信号的一种主要实现形式，不同的调制方式导致信号的产生方式各不同，也是最早、应用最广泛的脉冲压缩信号，它

5、的突出优点是匹配滤波器对回波信号的多普勒不敏感，及时回波信号有较大的多普勒频移，原来的匹配滤波器仍能够起到脉冲压缩的作用，简化了信号处理系统。核心是CPLD的这样的计数检波器件，可以辨别出信号的频率。使用这样的器件就可以满足检波还有滤波这样的两个方面效果。相比与以前的二极管包络检波器它的功能更加优越，弥补了以前的不足；由于CPLD包括了在线编程功能这个优势，所以能够通过改变VHDL程序来对CPLD再次配置，让计数检波判别电路包含有些柔性以及可升级性能，能够适时的改变检波输出。计数检波器是在控制电路中的CPLD的基础上实现的，即和部分控制电路集成在一块芯片上，减少了元器件的数量，提高了电路的可靠

6、性和抗干扰能力。1.3本文的主要研究内容本文主要研究超声波的发射控制电路和计数检波判别电路，对于CW信号的发射电路采用AT89C52单片机芯片控制晶振芯片产生，然后通过带通滤波电路，经过超声波发射头发射出去，搜索目标，当信号触碰到目标物体时产生回波信号，回波信号通过超声波接收头接收信号，再通过接收机阻抗匹配，将信号输入到两级放器进行放大，将放大后的信号再经过带通滤波电路、增益控制电路、整形电路等一系列电路后，以CPLD（EPM7128SLC84-15）芯片的输入为依据，根据超声波检测系统的总体要求，进行基于CPLD的计数检测判决电路的设计，用于判别多普勒频偏信号并产生控制信号，控制是否继续发射

7、探测信号。本科毕业设计说明书（论文）第40页共40页2超声探测发射控制电路总体方案水下超声探测是通过接收所发射的超声信号的回波信号来判断目标的有无，及目标的方位、距离和移动目标的速度等。由仿生学原理，根据目标的有无需发射不同的信号，即CW波或FM波，所以在电路上需要对回波信号进行判断，并根据判断的结果控制发射何种信号。2.1发射控制电路结构本课题主要是把设计好的关于CW信号发射的程序写在AT89C