本文關(guān)鍵詞：基于TDC-GPX高精度時(shí)間測(cè)控系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)在基礎(chǔ)科學(xué)研究和實(shí)際工程應(yīng)用中都起到重要作用,因此對(duì)于高精度時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)的研究意義重大。本文來源于實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目,意在設(shè)計(jì)用于測(cè)距領(lǐng)域的時(shí)間測(cè)控系統(tǒng),該系統(tǒng)具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、體積小、性價(jià)比高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文首先介紹了系統(tǒng)的整體架構(gòu),根據(jù)系統(tǒng)的功能和需求將整個(gè)系統(tǒng)劃分為四個(gè)子模塊,然后分別對(duì)四個(gè)子模塊的軟硬件設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了介紹。時(shí)序發(fā)生模塊用于實(shí)時(shí)控制延時(shí)脈沖的發(fā)生時(shí)間和脈沖寬度,該脈沖用于控制激光接收器的開啟,利用FPGA內(nèi)部時(shí)鐘,實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)精確延時(shí)。TDC時(shí)間間隔測(cè)量模塊用于測(cè)量激光脈沖從發(fā)射到返回的時(shí)間間隔,選用德國(guó)ACAM公司的TDC-GPX芯片,根據(jù)所需的測(cè)量精度和范圍,采用G-模式進(jìn)行測(cè)量,設(shè)計(jì)芯片外圍硬件電路和相關(guān)軟件程序,該模塊測(cè)時(shí)分辨率為40ps,測(cè)時(shí)范圍為50us,在10us范圍內(nèi),測(cè)試數(shù)據(jù)抖動(dòng)小于100ps,在10us到50us范圍,數(shù)據(jù)抖動(dòng)小于400ps。GPS授時(shí)模塊用于添加時(shí)間標(biāo)簽,利用北斗BD-126模塊進(jìn)行定位授時(shí),利用FPGA內(nèi)部時(shí)鐘和整秒脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器以達(dá)到精度要求,在授時(shí)時(shí)間間隔小于50ms范圍內(nèi)該模塊授時(shí)誤差小于8us。電機(jī)和碼盤控制模塊采用STM32定時(shí)器的編碼器模式采樣光柵編碼器輸出脈沖,并捕獲觸發(fā)脈沖信號(hào),采樣分辨率為0.0146度,采用位置控制模式精確控制電機(jī)交替正反轉(zhuǎn)30度。最后本文對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)子模塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和性能分析。測(cè)試結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作,各性能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：激光測(cè)距 時(shí)間間隔測(cè)量 時(shí)序發(fā)生 外設(shè)控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM935.15
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 時(shí)間測(cè)控系統(tǒng)存在問題13-14
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 高精度時(shí)間測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案16-22
• 2.1 系統(tǒng)需求分析16-17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案17-19
• 2.2.1 時(shí)序發(fā)生設(shè)計(jì)方案18
• 2.2.2 TDC時(shí)間測(cè)量設(shè)計(jì)方案18-19
• 2.2.3 GPS授時(shí)設(shè)計(jì)方案19
• 2.2.4 電機(jī)碼盤控制設(shè)計(jì)方案19
• 2.3 硬件平臺(tái)的選型與概述19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 時(shí)序發(fā)生和測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-36
• 3.1 時(shí)序發(fā)生模塊設(shè)計(jì)22-24
• 3.1.1 延時(shí)控制IP核設(shè)計(jì)22-23
• 3.1.2 時(shí)序發(fā)生模塊平臺(tái)設(shè)計(jì)23
• 3.1.3 時(shí)序發(fā)生模塊軟件設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 TDC時(shí)間間隔測(cè)量模塊設(shè)計(jì)24-32
• 3.2.1 TDC時(shí)間間隔測(cè)量模塊硬件設(shè)計(jì)25-28
• 3.2.2 TDC時(shí)間間隔測(cè)量模塊軟件設(shè)計(jì)28-32
• 3.2.3 測(cè)量數(shù)據(jù)格式32
• 3.3 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第4章 GPS授時(shí)與外設(shè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-45
• 4.1 GPS授時(shí)模塊設(shè)計(jì)36-39
• 4.1.1 GPS授時(shí)原理概述36-37
• 4.1.2 GPS授時(shí)模塊平臺(tái)設(shè)計(jì)37-38
• 4.1.3 GPS授時(shí)模塊軟件設(shè)計(jì)38-39
• 4.2 電機(jī)碼盤控制模塊設(shè)計(jì)39-44
• 4.2.1 碼盤控制模塊硬件設(shè)計(jì)39-40
• 4.2.2 碼盤控制模塊軟件設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.3 電機(jī)控制模塊硬件設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.4 電機(jī)控制模塊軟件設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 第5章 高精度時(shí)間測(cè)控系統(tǒng)測(cè)試與性能分析45-52
• 5.1 時(shí)序發(fā)生模塊測(cè)試分析45-46
• 5.2 TDC時(shí)間間隔測(cè)量模塊測(cè)試分析46-48
• 5.2.1 時(shí)間線性度分析46-47
• 5.2.2 時(shí)間穩(wěn)定性分析47-48
• 5.3 GPS授時(shí)模塊測(cè)試分析48-49
• 5.4 電機(jī)碼盤控制模塊測(cè)試分析49-51
• 5.4.1 光柵編碼器模塊測(cè)試分析49-50
• 5.4.2 電機(jī)控制模塊測(cè)試分析50-51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60

  本文關(guān)鍵詞：基于TDC-GPX高精度時(shí)間測(cè)控系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：434130