基于脈沖反射法的電纜故障檢測(cè)儀設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2011-03-24
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3 硬件設(shè)計(jì)
以Altera公司的Cyelone II系列FPGA器件EP2C20為核心，利用其N(xiāo)ios軟核功能設(shè)計(jì)了微處理器，并完成了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)編程FPGA器件定制脈沖發(fā)生、高速時(shí)鐘以及高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FIFO等模塊，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了脈沖發(fā)送和接收電路以及高速數(shù)據(jù)采集和處理電路。
3．1 微處理器系統(tǒng)
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Nios是一種處理器的IP核，設(shè)計(jì)者可以將它放到FPGA中。Nios軟核處理器是一種基干流水線(xiàn)的精簡(jiǎn)指令集通用微處理器，時(shí)鐘信號(hào)頻率最高可達(dá)75 MHz。采用Flash來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼和應(yīng)用程序，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或加電啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)lash中的啟動(dòng)代碼將被執(zhí)行。采用SDRAM存儲(chǔ)應(yīng)用程序的可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)，為程序提供運(yùn)行空間。Nios軟核與Flash和SDRAM的連接在FPGA中的設(shè)計(jì)如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/195036.htm
3．2 探測(cè)脈沖的產(chǎn)生
故障檢測(cè)所用脈沖信號(hào)的寬度為20～100 ns，F(xiàn)PGA的工作時(shí)鐘可以達(dá)到200 MHz，在其中生成減法計(jì)數(shù)器可產(chǎn)生滿(mǎn)足脈寬要求的脈沖信號(hào)。減法計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖的幅度受限于FPGA的工作電平，對(duì)檢測(cè)來(lái)說(shuō)是不夠的，因此從FPGA中出來(lái)的方波脈沖還要經(jīng)過(guò)放大，才可以耦合到被檢測(cè)線(xiàn)纜中去。脈沖信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示。SN74LVC4245A用作電平轉(zhuǎn)換。sta和pulse_input均來(lái)自FPGA。
本設(shè)計(jì)采用的是5 V脈沖幅度，脈沖的饋送采取了晶體管射極驅(qū)動(dòng)的方式。這種驅(qū)動(dòng)方式比較簡(jiǎn)單，適用的器件也比較多。
評(píng)論