【正文】 .......... 57 基于分布式算法的 FIR 濾波器 ................................................................... 58 分布式算法研究 .................................................................................. 58 串行濾波器 ......................................................................................... 60 并行濾波器 ......................................................................................... 60 改進(jìn)型串行濾波器 ............................................................................... 61 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 61 系數(shù)的生成 ......................................................................................... 62 FIR 濾波器實(shí)現(xiàn) ................................................................................... 63 本章小結(jié) ...................................................................................................................................... 66 第 七 章 總結(jié)和期望 ............................................................................................ 67 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 69 附錄 ................................................................................................................... 72 致謝 ................................................................................................................... 74 作者簡(jiǎn)介 ............................................................................................................ 75 I 摘 要 隨著科技的日益更新，現(xiàn)在的產(chǎn)品對(duì)信息的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、電路的集成度等要求也越來(lái)越高。在數(shù)據(jù)采集方面，傳統(tǒng)的 AD 采樣方法 —— 單片機(jī)、 DSP等因?yàn)槎丝谫Y源的有限和其順 序執(zhí)行的工作模式已經(jīng)不能夠滿足 人們 的要求。 而FPGA 因具有速度快、兼容性好和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，越來(lái)越多的被應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集及采集后的調(diào)理 。 本設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)是建立在 FPGA 的采集平臺(tái)上。在設(shè)計(jì)中，充分利用 FPGA的靈活性與并行性特點(diǎn)，與特定模數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行寄存器芯片相互配合，實(shí)現(xiàn)模擬、數(shù)字信號(hào)的多通道采集，提高了系統(tǒng)的性能。 首先，本文對(duì)電除塵器高頻電源及其工作原理做了詳細(xì)的介紹，并著重對(duì)高頻電源需要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，其中包括信號(hào)采集要求和采集前后信號(hào)的特征。 其次，針對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象，給出每一路數(shù)據(jù) 的硬件調(diào)理電路設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了電路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)功能，并給出設(shè)計(jì)之初的仿真波形和最后的硬件實(shí)物的實(shí)驗(yàn)波形。在完成后硬件設(shè)計(jì)之后，本文對(duì)硬件電路中使用的數(shù)據(jù)采集芯片進(jìn)行了詳細(xì)的時(shí)序分析，在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)了軟件采集編程和時(shí)序仿真，并對(duì)數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)傳輸做了詳細(xì)的分析、探討。 第三，為提升 DSP 和系統(tǒng)效率，在模擬信號(hào)的數(shù)字化完成后，對(duì)在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)基于 DA 算法的 FIR 濾波器做了進(jìn)一步研究，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)步驟和結(jié)果。 伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展， FPGA 由于其不可替代的優(yōu)勢(shì)，也越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用到各領(lǐng) 域。本文設(shè)計(jì)的基于 FPGA 的采集系統(tǒng)，不僅在實(shí)時(shí)性方面有進(jìn)一步的提升，而且系統(tǒng)的可擴(kuò)展性非常強(qiáng)，有利于設(shè)備的進(jìn)一步升級(jí)。 關(guān)鍵詞 ： FPGA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器， FIR 濾波器，分布式算法，抗干擾 II Abstract With the increasingly updated technology, the requirements for products on realtime of information, extendibility of system and the integration of the circuit are higher and higher. In the aspect of data acquisition, as the implementation of port resources are limited and its sequence of work mode ,the traditional AD sampling method SCM, DSP have could not met people39。s requirements. While FPGA has fast speed, good patibility and strong realtime, it is increasingly used for data collection and simple calculation. The overall structure of the design is based on the control platform of DSP and FPGA. This design makes full use of the flexibility of FPGA and parallel characteristic, matchs with specific ADs and serial memory chips, multichannel acquisition analog、digital signals, and the performance of the system is also improved. First, this paper makes a detailed introduction to the high frequency power supply for ESP and the principle of work, and datas collected in the high frequency power supply are analyzed and studied in details, including the requirements of acquisition and characteristics of the signal. Second, according to the design object, conditioning circuits of each path of signals is designed, and the circuit design principle and function are also analyzed in details, and the experimental waveform simulation waveform and the final physical design are presented at last After the design of hardware is finished, this paper makes a detailed analysis of the timing of data acquisition chip used in hardware circuit, implemented in FPGA software acquisition program and timing simulation, especially the data cache and data transmission are analyzed and discussed. Third, to enhance the efficiency of DSP and the system, after analog signals chanage to digital signals, a research of an implementation of FIR filter based on DA algorithm in FPGA is presented, and the implementation steps and detailed results is given. With the development of work and information technology, since its irreplaceable advantages, FPGA is more and more widely applied to various fields. The acquisition system based on FPGA designed in this paper, not only has the further promotion in realtime, and the system scalability is very strong。 It is conducive to upgrade equipment. Key Words: FPGA， AD， FIR filter， Distributed Arithmetic， Antiinterferenc第一章 緒論 1 第一章 緒論 選題背景及研究意義 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，在犧牲環(huán)境而發(fā)展經(jīng)濟(jì)的影響下，中國(guó)的環(huán)境保護(hù)變的越來(lái)越迫切，而粉塵污染更是一個(gè)非常嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，特別是20xx 年北京等地的嚴(yán)重霧霾現(xiàn)象，更是把環(huán)境保護(hù)提到了一個(gè)新的高度。人們?cè)絹?lái)越關(guān)注對(duì)環(huán)境的保護(hù)。 我國(guó) 是 一個(gè)燃煤大國(guó)，在我國(guó)的發(fā)電主要還是以火力發(fā)電為主，在 20xx 年，全國(guó)火電電量為 38137 億千瓦時(shí)，占全部發(fā) 電量的 %。而不僅是火電廠，煤炭加工、采礦、電力、冶金、煉油、化工、造紙等工業(yè)都是粉塵污染的排放源。為減少這些工業(yè)粉塵的排放，保護(hù)環(huán)境，采用各種除塵裝置是一種最為有效的手段 。 但是，這十多年來(lái)我國(guó)環(huán)保形勢(shì)已發(fā)生了巨大的變化，作為大氣污染治理的主戰(zhàn)場(chǎng) —— 火力發(fā)電廠裝機(jī)容量 至少 增加了三倍，單機(jī)機(jī)組 更 由 300、 600 發(fā)展到 1000MW 或更高 ；粉塵排放濃度 則 由 200mg/m3 降到 50m g/m3； 而 電站脫硫技術(shù)迅速發(fā)展， 特別是干法脫硫后 需要 處理的粉塵濃度 則 高達(dá) 800mg/m3—— 20xxmg/m3；這就要求除 塵器的除塵效率 達(dá)到 在 %以上，這些都給電除塵器 及其 供電電源等提出了新的課題。 根據(jù)工作原理的不同，可將除塵器分為以下幾種：洗滌除塵、機(jī)械除塵、過(guò)濾除塵和靜電除塵等。而目前在中國(guó)，電除塵器數(shù)量占除塵器數(shù)量的百分之七十以上，我國(guó)明顯已經(jīng)是一個(gè)世界電除塵器的生產(chǎn)、應(yīng)用大國(guó) [1][2]。但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的現(xiàn)代代大型電廠和工廠所使用的還是工頻電除塵器電源。工頻電除塵器電源是線性電源，線性電源的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，可靠性高，輸出電壓精度高，輸出紋波電壓小。 而其 不足之處主要是要求采用半控型器件、工頻變壓器和濾波器，重量體積 都很大，并且調(diào)整管的功耗較大，使電源功率因數(shù)小且效率大大降低，一般情況不超過(guò) 50%。除此以外，其輸出電壓的脈動(dòng)大，使得除塵器的輸出平均電壓偏低，導(dǎo)致除塵效率相對(duì)較低，而且使用半控型器件使得發(fā)生閃絡(luò)放電或者短路等狀況時(shí)不能夠及時(shí)調(diào)整，延時(shí)大，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，因此有可能會(huì)造成設(shè)備的損壞 [2][3][4]；但 其 優(yōu)良的輸出特性，使其在對(duì)電源性能要求較高的場(chǎng)合仍得到廣泛的應(yīng)用。 從上個(gè)世紀(jì)九十年代開(kāi)始，隨著國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，電除塵器高頻電源由于所顯現(xiàn)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)和眾多優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到各企業(yè)工廠的青睞。電除塵器高頻電源屬南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 于 開(kāi)關(guān)電源，因此其具有開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)：效率高，可靠性和穩(wěn)定性較好，體積小、重量輕，對(duì)供電電網(wǎng)電壓的波動(dòng)不敏感，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的情況下，仍能維持比較