【正文】 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 altsource_probe altsource_probe_ponent ( .probe (probe), .source (sub_wire0) // synopsys translate_off , .clrn (), .ena (), .ir_in (), .ir_out (), 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 33 頁 共 38 頁 .jtag_state_cdr (), .jtag_state_cir (), .jtag_state_e1dr (), .jtag_state_sdr (), .jtag_state_tlr (), .jtag_state_udr (), .jtag_state_uir (), .raw_tck (), .source_clk (), .source_ena (), .tdi (), .tdo (), .usr1 () // synopsys translate_on )。 else if(t == 2639。d10) pulse = 2439。 //每 640ms 有 1ms 高脈沖 // //采集 echo 的高脈沖對應的時鐘周期數 reg[1:0] echo_r。 //2560ms 計數器 always (posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) t = 2639。在此，我向我的指 導老師表示最誠摯的謝意！ 我還要感謝我們課題組在一起奮斗的同學，大家在共同的學習中，我們互幫互助，愉快地順利完成了我們最后的畢業(yè)設計！ 在論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜，從開始選題到順利論文完成，有不知多少多少可敬的師長、同學、朋友給了我無數的幫助。 由于 CPLD 在線編程，從而通過改變 VHDL 程序可以重新配置到 CPLD，計數器檢測電路具有一定的靈活性和可擴展性 ， 當 檢波輸出條件 出現變化時，也能為其提供便利 ， 使電路更 能符合要求 。 由于 CPLD 在線編程，從而通過改變 VHDL 程序可以重新配置到 CPLD，計數器檢測電路具有一定的靈活性和可擴展性 ，當 檢波輸出條件 出現變化時，也能為其提供便利，使電路更能符合要求。將手放在超聲波發(fā)射頭前端慢慢地來回移動，同時，觀察 LED 的狀態(tài)，燈亮表明有FM 控制信號發(fā)出，燈不亮則表明沒有 FM 控制信號發(fā)出。 按照開始 設計好的電路原理圖 ，將元器件焊接起來 ，各個管腳要相互對應，焊接時要 多加注意，焊接時是從電源模塊到 EPM7128SLC8415 芯片，由于 CPLD 的管腳很多，而且很小，所以在焊接時千萬要注意， 依次焊接 AT89C52 單片機 和EPM7128SLC8415 芯片 相關工作 電路 如圖 所示 ，全部焊接完成之后先不要急著通電，而是先用萬用表檢查線路 ，正不正確 ，看看有無 虛焊或漏焊的問題，并核查元器件的型號、規(guī)格是不是 符合要求。 電壓轉換電路 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 38 頁 由于 CPLD 芯片 EPM7128SLC8415 要求是 的電壓， 所以經過如圖 電壓轉換電路之后，將 5V 電壓轉換為 ，為芯片提供電源電壓。 阻抗匹配與放大電路如圖 所示。 圖 帶通濾波電路 回波信號 判別和發(fā)射信號 控制 由電源電壓信號控制 ，啟動發(fā)射信號發(fā)生器， 同時 發(fā)射 連續(xù)波 （常頻） 信號 ， 該系統是在搜尋目標 。 由于接收頭比較靈敏，當 收到回波 信號，輸出回響信號即為 高電平 ， 沒有 收到 回波 信號 ，輸出回響信號即為 低電平 。在水中聲探測儀中心控制電路的基礎上 , 通過簡單的 改變 VHDL 程序 ,不用改變和添加其他硬件電路 ， 就能夠實現計數檢波器 的功能 。因此采用 C 語言編寫。 發(fā)射控制電路 方案 確定 根據上述方案的分析，確定發(fā)射控制電路的設計方案由 CW 信號發(fā)射部分和基于CPLD 的計數檢波控制部分 組成 。而且不需要擔心使用的時候再上電之前需要進行復位操作的問題。 CW 脈沖信號產 生電路圖 顯示 。在調試過程中有三點調試步驟需要牢記，它們的實現程度決定了本次課題設 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 38 頁 計的成敗，第一，檢查接通電源時元器件能否正常運行，第二，能否實現課題的要求，第三，思考本課題能否更進一步的完善 發(fā) 射控制電路 方案 發(fā)射 控制電路由 CW 信號發(fā)射電路 和 計數檢波判別電路 組成 。由仿生學原理，根據目標的有無需發(fā)射不同的信號，即 CW 波或 FM 波，所以在電路上需要對回波信號進行判斷，并根據判斷的結果控制發(fā)射何種信號。對于 FM 的頻率 以及 AM 的振輻 相對與 時間 變化 而 變化的方法不一樣。對于組成它的這些方塊其實就相當于單個的 PLD。 因此，導彈水下目標的超聲波檢測器，用于現代引信技術提高作業(yè)效率，深水炸彈，鞏固我國沿海防御的意義是非常重要的 。 在水中超聲探測中，根據仿生學，探測信號一般由常頻（ CW） 信號 和調頻（ FM）信號組成 ?？梢酝ㄟ^根據每一獨立的邏輯方塊中和其他的獨立方塊的關系來相結合為完整的邏輯電路。 調制信號 是超寬帶信號的一種主要實現形式，不同的調制方式導致信號的產生方式各不同，也是最早、應用最廣泛的脈沖壓縮信號，它的突出優(yōu)點是匹配濾波器對回波信號的多普勒不敏感，及時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。 發(fā)射控制電路 結構 本課題主要是把設計好的關于 CW 信號發(fā)射的程序寫在 AT89C52 單片機中以及關于是否發(fā)射 FM 信號的 VHDL 程序寫在 CPLD 芯片中，并通過 LED 燈的狀態(tài)（亮或不亮）來顯示是否成功實現對 FM 信號的控制功能，并且設計用一 個穩(wěn)壓電路來驅動的方案，并進行論證 。 CW 信號發(fā)射 電路 方案 方案一： 傳統的方法，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生發(fā)射信號 ,其原理如圖 所示。 圖 CW 信號產生電路框圖 雖然 模擬法 己經發(fā)展的相對 成熟 ,可是 在實際應用中 還 存在很多問題和不足 ,比如 模擬法 采用很多 非線性器件 ,電路結構 非常 復雜 ,產生 成信號 中存在較多雜波分量 ,頻譜純度低 ,而且 在抗干擾性能方面 也 存在固有的缺陷。還有許多其他的優(yōu)點， 比如說它的運行速度特別的快而且它的可靠性能也很高。 CW 信號 發(fā)射部分 AT89C52 單片機 ： 它是 低電壓、高性能 互補金屬氧化物半導體 8 位單片機， 屬于 AT89C51 芯片 的增強型 ， AT89C52 單片機 憑借著其強大的功能， 應用于 在 各種控制領域 中得到廣泛的應用 。 采用單片機芯片 AT89C52 與 濾波電路結合的方法， 利 用單片機產生方波，經 過濾波電路，并通過模擬開關電路，把它變?yōu)橐粋€正弦波 ，將正弦波 調 制成 符合 課題所需要 的 脈寬的 CW 脈沖信號，之后經過隔離級電路， 能夠 削減后面電路 對 連續(xù) 脈沖 信號產生 的影響 ，將 信號通過超聲波發(fā)射頭發(fā)射出去。 依據 邏輯控制功能的需要， 一般情況下采用 邏輯原理圖法和 VHDL 語言編程法 來設計輸入， 邏輯圖的方法是輸入法的設計，圖形直觀，可以直接調用許多現成的組件庫，而且用戶還可以添加一個新的元數據庫根據自己的需要。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 共 38 頁 3 超聲探測發(fā)射控制電路 設計 課題要求研制的利 用 CPLD 編程實現對 常頻信號（ CW） 和 調頻信號（ FM） 兩種信號 的切換進行控制的功能， 硬件上就必須有相應的信號發(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 的計數檢波控制 電路 。 如果 在一個探測周期內 發(fā)現有目標回波信號，立刻主動 切換 控制發(fā)射 調頻 信號，系統進入第二階段，即目標跟蹤或攻擊階段，如果沒有發(fā)現 回波信號，則 繼續(xù)發(fā)射 CW 信號搜索目標 。 上電啟動 延時、接收 發(fā)射 FM 信號 發(fā)射 CW 信號 目標回波 回波 N N Y Y 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 38 頁 圖 阻抗匹配與放大電路 帯通濾波電路 有用信號與其它信號 可以根據各自不同的頻率特性而區(qū)分開來 ,設計滿足一定頻率要求的濾波器對信號進行處理 ,能夠 濾除有用信號頻段外的其它成分。 圖 電源電壓轉換電路 EPM7128SLC8415 工作 電路 經過以上一系列的電路的作用之后，得到了較為純凈的多普勒頻偏信號，此信號將通過芯片 EPM7128SLC8415 的 12 管腳進入到芯片中，進行計數和判別，并輸出控制信號，是否發(fā)射 FM 信號。 特別要注意正負電源 ，短路和開路，電源的存在，并重點檢查地址總線，數據總線，用于 短路信號線或其他之間