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基于FPGA的多普勒测频系统设计

王海峰  
【摘要】: 多普勒计程仪是根据声波在水中的多普勒效应原理而制成的一种精密测速和计算航程的仪器,它是船用导航设备的重要组成之一。针对于多普勒计程仪的核心问题——频率估计,本文提出了一种基于FPGA实现的多普勒测频方案,它具有抗干扰能力强、运算速度快等特点。本论文主要是围绕系统的测频方案的设计与实现展开的。 本文主要研究工作包括:设计和调试基于FPGA的多普勒测频系统的硬件电路;通过对测频算法的研究,采用VHDL语言设计和实现系统的测频算法和其它接口控制程序,并通过软件仿真,测试设计的正确性。 测频系统的硬件电路设计是本论文工作的主要部分之一,也是基于FPGA的多普勒测频系统的核心部分。整个系统以FPGA作为主处理器,完成系统中所有的数字信号处理和外围接口控制,同时,基于FPGA丰富的片内可编程逻辑资源和外部I/O资源,系统还扩展了丰富的通信接口(UART、USB和以太网接口)和显示电路(LCD和LED),使系统便于与PC机进行数据交换和控制。 系统的软件实现是本论文工作的另一重要部分。本文通过对测频算法的研究,完成了基于VHDL实现的过零检测法和FFT算法,同时也实现了对接收机信号的自动增益控制、信号采集和与计算机的通信功能等。


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