基于SOPC相關(guān)法超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問題受到了廣泛關(guān)注。在風(fēng)力發(fā)電中，風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量起著重要的作用。超聲波風(fēng)速儀是近年來受到重視的風(fēng)速測(cè)量?jī)x表，本文超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的核心部件是32位NIOS II軟核。軟核可以靈活的定制，構(gòu)建片上系統(tǒng)，性能強(qiáng)大。本文首先分析了超聲波測(cè)流速的方法，包括多普勒法、時(shí)差法、和相關(guān)法。并且對(duì)相關(guān)法測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行了深入的研究，對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)建加以分析，完成基于SOPC超聲波風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。包括前端采集電路的設(shè)計(jì)，SOP

2、C的硬件構(gòu)架，軟件設(shè)計(jì)，顯示模塊設(shè)計(jì)。
　　前端和外圍電路的設(shè)計(jì)主要包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)采集控制電路，和FPGA的外圍電路。在傳統(tǒng)型DDS技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)基于CORDIC算法的DDS進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了正弦波信號(hào)的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)采集電路主要包括放大電路、AD轉(zhuǎn)換、FIFO等。FPGA的外圍電路主要有電源電路、時(shí)鐘電路、調(diào)試和配置電路、通信電路和顯示模塊的電路。
　　本課題使用的FPGA芯片是altera公司的EP2C8Q208，

3、選擇該器件構(gòu)建工程，完成SOPC系統(tǒng)的整體硬件架構(gòu)。主要包括：SDRAM控制器、EPCS串行控制器、定時(shí)器控制器、PIO控制器、JTAG_UART控制器和UART控制器等。然后為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自定義用戶組件 ADC和 DAC，分別用于數(shù)據(jù)采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換和超聲波換能器驅(qū)動(dòng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。將各組件整體連結(jié)，生成 SOPC系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)生成后在EDS嵌入式開發(fā)包中進(jìn)行軟件開發(fā)，分別對(duì)各子模塊進(jìn)行了在線測(cè)試，分析測(cè)得的數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證子模塊的可靠性。系統(tǒng)設(shè)