【正文】 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)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(shè)計(jì)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(yīng)的時鐘周期數(shù) reg[1:0] echo_r。 //2560ms 計(jì)數(shù)器 always (posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) t = 2639。在此，我向我的指 導(dǎo)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(xué)，大家在共同的學(xué)習(xí)中，我們互幫互助，愉快地順利完成了我們最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)！ 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(xué)、朋友給了我無數(shù)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(jì)數(shù)器檢測電路具有一定的靈活性和可擴(kuò)展性 ， 當(dāng) 檢波輸出條件 出現(xiàn)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(jì)數(shù)器檢測電路具有一定的靈活性和可擴(kuò)展性 ，當(dāng) 檢波輸出條件 出現(xiàn)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(shè)計(jì)好的電路原理圖 ，將元器件焊接起來 ，各個管腳要相互對應(yīng)，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(jī) 和EPM7128SLC8415 芯片 相關(guān)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(zhuǎn)換電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jīng)過如圖 電壓轉(zhuǎn)換電路之后，將 5V 電壓轉(zhuǎn)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(tǒng)是在搜尋目標(biāo) 。 由于接收頭比較靈敏，當(dāng) 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(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 。因此采用 C 語言編寫。 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 。而且不需要擔(dān)心使用的時候再上電之前需要進(jìn)行復(fù)位操作的問題。 CW 脈沖信號產(chǎn) 生電路圖 顯示 。在調(diào)試過程中有三點(diǎn)調(diào)試步驟需要牢記，它們的實(shí)現(xiàn)程度決定了本次課題設(shè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 共 38 頁 計(jì)的成敗，第一，檢查接通電源時元器件能否正常運(yùn)行，第二，能否實(shí)現(xiàn)課題的要求，第三，思考本課題能否更進(jìn)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(jì)數(shù)檢波判別電路 組成 。由仿生學(xué)原理，根據(jù)目標(biāo)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(jìn)行判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)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(shí)就相當(dāng)于單個的 PLD。 因此，導(dǎo)彈水下目標(biāo)的超聲波檢測器，用于現(xiàn)代引信技術(shù)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(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 。可以通過根據(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。 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)。 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?AT89C52 單片機(jī)中以及關(guān)于是否發(fā)射 FM 信號的 VHDL 程序?qū)懺?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(shí)現(xiàn)對 FM 信號的控制功能，并且設(shè)計(jì)用一 個穩(wěn)壓電路來驅(qū)動的方案，并進(jìn)行論證 。 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 ,其原理如圖 所示。 圖 CW 信號產(chǎn)生電路框圖 雖然 模擬法 己經(jīng)發(fā)展的相對 成熟 ,可是 在實(shí)際應(yīng)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(jié)構(gòu) 非常 復(fù)雜 ,產(chǎn)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(diǎn)， 比如說它的運(yùn)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(jī) ： 它是 低電壓、高性能 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 8 位單片機(jī)， 屬于 AT89C51 芯片 的增強(qiáng)型 ， AT89C52 單片機(jī) 憑借著其強(qiáng)大的功能， 應(yīng)用于 在 各種控制領(lǐng)域 中得到廣泛的應(yīng)用 。 采用單片機(jī)芯片 AT89C52 與 濾波電路結(jié)合的方法， 利 用單片機(jī)產(chǎn)生方波，經(jīng) 過濾波電路，并通過模擬開關(guān)電路，把它變?yōu)橐粋€正弦波 ，將正弦波 調(diào) 制成 符合 課題所需要 的 脈寬的 CW 脈沖信號，之后經(jīng)過隔離級電路， 能夠 削減后面電路 對 連續(xù) 脈沖 信號產(chǎn)生 的影響 ，將 信號通過超聲波發(fā)射頭發(fā)射出去。 依據(jù) 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(shè)計(jì)輸入， 邏輯圖的方法是輸入法的設(shè)計(jì)，圖形直觀，可以直接調(diào)用許多現(xiàn)成的組件庫，而且用戶還可以添加一個新的元數(shù)據(jù)庫根據(jù)自己的需要。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 38 頁 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 。 如果 在一個探測周期內(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) 。 上電啟動 延時、接收 發(fā)射 FM 信號 發(fā)射 CW 信號 目標(biāo)回波 回波 N N Y Y 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jù)各自不同的頻率特性而區(qū)分開來 ,設(shè)計(jì)滿足一定頻率要求的濾波器對信號進(jìn)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(zhuǎn)換電路 EPM7128SLC8415 工作 電路 經(jīng)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(jìn)入到芯片中，進(jìn)行計(jì)數(shù)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(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