【正文】 Ⅱ的FPGA/CPLD數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].電子工業(yè)出版社, 2009.[13] 劉建生,程鐵棟,楊麗榮. 基于CPLD和單片機(jī)的高精度超聲波測距研究[J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2006.[14] 劉發(fā)慧. 基于CPLD的超聲波測距系統(tǒng)的研究[J]. 伺服控制, 2010(05).[15] 杜志傳,鄭建立. 基于CPLD/FPGA的VHDL語言電路優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2010(2).[16] Alexander Streicher, Rolf Muller, Herbert Peremans, Reinhard Lerch. Broadband Ultrasonic Transducer for a Artificial Bat Head[C]. IEEE Ultrasonics Symposium. 2003:13641367.[17] M. Ashraf, H. Qayyum. High Accuracy Time of Flight Measurement Using Digital Signal Processing Techniques for Subsea Applications[J]. Journal of Signal and Information Processing. 2011, 2, 330335.附錄A 發(fā)射控制整體電路圖附錄B 程序清單module ex19( clk,rst_n, trig,echo )。在此，首先我要感謝耐心細(xì)致、知識豐富，給我很大幫助的張健老師,本論文是在張健老師的悉心指導(dǎo)下完成的。最后，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于CPLD的計(jì)數(shù)檢測電路的設(shè)計(jì)；如果限制在整形電路中放大器的增加，可提高探測器的信號幅度檢測電路的一致性，進(jìn)一步提高了計(jì)數(shù)電路的性能。通過查閱資料和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證我發(fā)現(xiàn)，發(fā)射的超聲波遇到不同形狀的障礙物反射回來的情況不一樣，被吸收的程度不一樣。最后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于CPLD的計(jì)數(shù)檢測電路設(shè)計(jì)的正確性；如果在整形電路中增加限幅放大器，可以改善檢波器輸入信號幅度的一致性，使計(jì)數(shù)檢波電路的性能得到進(jìn)一步提高。 接收到回波信號， LED燈沒亮，表明沒有接收到回波信號，即不切換發(fā)射控制信號，繼續(xù)發(fā)射CW信號。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)數(shù)探測器可以區(qū)分信號的頻率，它的檢測和過濾扮演的雙重角色；使元器件的數(shù)目大大減少，使信號抗干擾的能力得到極大的改善，電路的可靠性也相應(yīng)的改善，避免與傳統(tǒng)檢波電路出現(xiàn)相同的缺陷。將完整的程序通過下載器寫入到芯片中，然后把芯片插入到電路板上的芯片槽里，將實(shí)物平整的放在實(shí)驗(yàn)桌上，保證超聲波發(fā)射頭和接收頭周圍沒有遮擋物，為了避免不必要的干擾，此實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)方面的驗(yàn)證，分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試。特別要注意正負(fù)電源，短路和開路，電源的存在，并重點(diǎn)檢查地址總線，數(shù)據(jù)總線，用于短路信號線或其他之間的控制總線。上電初始化模塊內(nèi)部發(fā)出信號延時(shí)60ms判斷是否觸發(fā)否是 發(fā)射部分流程圖。 電壓轉(zhuǎn)換電路由于CPLD ，為芯片提供電源電壓。 帶通濾波電路 增益控制與整形電路為了能夠使后續(xù)電路處理信號的準(zhǔn)確性得到提高。 阻抗匹配與放大電路具有高輸出阻抗的壓電換能器，換能器陣列接收回波，必須通過阻抗變換，輸出信號可以有效地獲得傳感器陣列。如果在一個(gè)探測周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)回波信號，立刻主動切換控制發(fā)射調(diào)頻信號，系統(tǒng)進(jìn)入第二階段，即目標(biāo)跟蹤或攻擊階段，如果沒有發(fā)現(xiàn)回波信號，則繼續(xù)發(fā)射CW信號搜索目標(biāo)。本設(shè)計(jì)中我用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式，在兩個(gè)引腳上加接晶體或陶瓷的振動器就形成了內(nèi)部震蕩方式，同時(shí)因?yàn)锳T89C52單片機(jī)內(nèi)部有個(gè)高增益反相放大器，要在外面加接上晶振后就組成了振蕩器，從而產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖，直接進(jìn)入內(nèi)部時(shí)鐘的電路。3 超聲探測發(fā)射控制電路設(shè)計(jì)課題要求研制的利用CPLD編程實(shí)現(xiàn)對常頻信號（CW）和調(diào)頻信號（FM）兩種信號的切換進(jìn)行控制的功能，硬件上就必須有相應(yīng)的信號發(fā)射部分和回波信號接收部分，以及判別控制部分，所以硬件電路可分為兩大電路：CW信號發(fā)射電路和基于CPLD的計(jì)數(shù)檢波控制電路。VHDL語言程序具有硬件特征的語句，除此之外，它所具有的語言形式、描述風(fēng)格與句法和一般的計(jì)算機(jī)高級語言相似，以下實(shí)其所具有的幾個(gè)特性：（1）功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)方式多樣；（2）具有強(qiáng)大的硬件描述能力；（3）具有很強(qiáng)的移植能力；（4）設(shè)計(jì)描述與器件無關(guān)；（5）程序易于共享和復(fù)用。在水中聲探測儀中心控制電路的基礎(chǔ)上, 通過簡單的改變VHDL 程序,不用改變和添加其他硬件電路，就能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)數(shù)檢波器的功能。其具有以下幾個(gè)特性：（1）具有84個(gè)管腳，其中5根為ISP下載，方便系統(tǒng)的編程。因此采用C語言編寫。有許多方法來實(shí)現(xiàn)帶通濾波功能，可以使用該芯片的電路實(shí)現(xiàn)，但比較復(fù)雜，可以使用一個(gè)低通濾波器和高通濾波器的組合產(chǎn)生，也可以用簡單的元器件的組合來實(shí)現(xiàn)濾波的功能，比如用電阻電感電容組合而成的電路就可以實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的功能。 發(fā)射控制電路方案確定根據(jù)上述方案的分析，確定發(fā)射控制電路的設(shè)計(jì)方案由CW信號發(fā)射部分和基于CPLD的計(jì)數(shù)檢波控制部分組成。在水中聲探測儀中心控制電路的基礎(chǔ)上, 通過簡單的改變VHDL 程序,這樣就不需要再變動或者是增添別的硬件電路，就可以完成計(jì)數(shù)檢波器的功能。非線性器件低通濾波 包絡(luò)檢波的原理框圖方案二：CPLD 是近幾年來應(yīng)用很廣泛的元件,它具有廣泛優(yōu)點(diǎn)，比如能夠精確的判斷信號的延時(shí)多少，并且能夠全硬件狀態(tài)下進(jìn)行需要的工作。另外,產(chǎn)生信號頻率分辨率低、精度低、信號形式單一,產(chǎn)生復(fù)雜信號困難。這樣的信號通常都要經(jīng)過包含可以配合的相頻特性全通網(wǎng)絡(luò)來生成。 CW信號發(fā)射電路方案方案一：傳統(tǒng)的方法，即模擬方法，模擬方法又分為有源法和無源法，有源法一般被稱為直接合成法,通過給電壓控制壓控振蕩器(VCO)施加按一定規(guī)律變化的鋸齒電壓來產(chǎn)生發(fā)射信號,。本次課題CW信號發(fā)射部分程序是利用C語言進(jìn)行編寫的，在AT89C52芯片特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行編寫的，而在計(jì)數(shù)檢波判別電路中，是利用VHDL語言進(jìn)行FM信號控制的程序編寫，主要構(gòu)思是模塊化和自上而下，這樣能夠提高程序的準(zhǔn)確性，能夠方便的檢查錯(cuò)誤，而且可以經(jīng)過后續(xù)查閱相關(guān)的書籍和資料，添加或刪除一些程序，使其達(dá)到了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，然后才能更好的進(jìn)行下一步的調(diào)試工作了。 發(fā)射控制電路結(jié)構(gòu)本課題主要是把設(shè)計(jì)好的關(guān)于CW信號發(fā)射的程序?qū)懺贏T89C52單片機(jī)中以及關(guān)于是否發(fā)射FM信號的VHDL程序?qū)懺贑PLD芯片中，并通過LED燈的狀態(tài)（亮或不亮）來顯示是否成功實(shí)現(xiàn)對FM信號的控制功能，并且設(shè)計(jì)用一個(gè)穩(wěn)壓電路來驅(qū)動的方案，并進(jìn)行論證。計(jì)數(shù)檢波器是在控制電路中的CPLD的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，即和部分控制電路集成在一塊芯片上，減少了元器件的數(shù)量，提高了電路的可靠性和抗干擾能力。調(diào)制信號是超寬帶信號的一種主要實(shí)現(xiàn)形式，不同的調(diào)制方式導(dǎo)致信號的產(chǎn)生方式各不同，也是最早、應(yīng)用最廣泛的脈沖壓縮信號，它的突出優(yōu)點(diǎn)是匹配濾波器對回波信號的多普勒不敏感，及時(shí)回波信號有較大的多普勒頻移，原來的匹配濾波器仍能夠起到脈沖壓縮的作用，簡化了信號處理系統(tǒng)。而所謂的調(diào)制就是通過使用基帶信號來智能調(diào)整控制載波的相關(guān)參數(shù)?？梢酝ㄟ^根據(jù)每一獨(dú)立的邏輯方塊中和其他的獨(dú)立方塊的關(guān)系來相結(jié)合為完整的邏輯電路。Complex PLD的縮寫可以寫成CPLD。在水中超聲探測中，根據(jù)仿生學(xué)，探測信號一般由常頻（CW）信號和調(diào)頻（FM）信號組成。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 41 頁 共 41 頁1 緒論 背景及意義水下超聲波探測器最早在軍事上得到運(yùn)用，水下超聲探測是利用超聲波探測水中目標(biāo)，主要運(yùn)用在魚雷，水下炸彈、深彈等領(lǐng)域，若能夠自動搜索、