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簡介：數(shù)控系統(tǒng)向著開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展而數(shù)控技術(shù)的開放性使之更加廣泛的應用在高精度機床、復雜機器人和智能小車等領(lǐng)域。本實驗室進行了一系列的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究開發(fā)了開放式運動控制器。本課題在開放式運動控制器硬件基礎上進行數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)與研究使之實現(xiàn)了較完整的開放式數(shù)控功能。開放式運動控制器的硬件是基于FLASH單片機開發(fā)的其基本功能包括定時中斷、脈沖接收、倍頻鑒向、零位檢測、DA轉(zhuǎn)換、脈沖發(fā)生、IO和串行通信等能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號和脈沖信號兩種輸出方式。數(shù)控系統(tǒng)控制軟件采用模塊化設計各模塊完成相應的功能包括插補、伺服控制、加減速處理、補償計算、數(shù)據(jù)處理、IO管理、數(shù)據(jù)傳送等?？刂栖浖到y(tǒng)是一個實時多任務系統(tǒng)其最突出的特點是多任務并行處理和實時中斷采用循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結(jié)合的方法來完成不同實時性要求的任務。在深入研究編譯原理的基礎之上定義了MC運動控制語言并對其進行了深入的剖析運用編譯原理的一些理論和方法對MC語言進行規(guī)范與編譯實現(xiàn)了MC語言的控制與運動開發(fā)功能。為用戶提供了一種更方便的控制與開發(fā)語言。同時對NC代碼進行研究使系統(tǒng)支持NC代碼的開發(fā)。開發(fā)手段更加靈活多樣。設計了系統(tǒng)操作界面管理整個系統(tǒng)。運行仿真和管理調(diào)試界面提供了良好的人機交互功能能夠?qū)\動控制程序進行仿真運行實時顯示運動軌跡。動態(tài)調(diào)試完成系統(tǒng)的動態(tài)運行調(diào)試參數(shù)輸入和顯示。并對整個系統(tǒng)進行了試驗驗證。

簡介：半導體激光器在通訊、軍事、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，與其相關(guān)的子系統(tǒng)的研究也逐漸受到人們的重視，溫控系統(tǒng)是其中的研究焦點。本文簡要分析了熱特性對半導體激光器工作性能的影響，介紹了溫控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和溫度控制的原理和方法，并在此基礎上設計了一個基于模糊控制原理的全固態(tài)溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以半導體制冷器TECTHERMOELECTRICCOOLERS作為執(zhí)行器件，采用數(shù)字電路和模擬電路結(jié)合的方式設計系統(tǒng)各部分的電路。在控制方面，以單片機AT89C52為核心，建立了兩輸入單輸出的模糊控制系統(tǒng)，將整體溫控和模糊控制技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了半導體激光器的溫度控制。并根據(jù)半導體制冷器的工作特點，還設計了一個輸出電壓為±45～20V可調(diào)，單路輸出電流達到4A的電源。論文對系統(tǒng)設計的討論分為硬件部分和軟件部分。在硬件方面給出了各部分的設計思想、設計結(jié)構(gòu)圖、系統(tǒng)元件的選取并給出了具體的電路圖。軟件方面給出了各個功能模塊的軟件思想和軟件流程。實驗結(jié)果表明該溫控系統(tǒng)對溫度的測量精度達到±01℃，控制精度達到±03℃。

簡介：在自動化領(lǐng)域，電液伺服系統(tǒng)占有重要的位置，它集液壓技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)和控制理論于一體。本文對某疲勞試驗機系統(tǒng)的位置控制和力控制進行了研究，建立該系統(tǒng)的閥控非對稱缸數(shù)學模型，采用了雙慣性環(huán)節(jié)對力控制系統(tǒng)特性進行補償，進行了系統(tǒng)辨識，并在此基礎上，研究了零相位控制理論在電液伺服系統(tǒng)中的應用問題，最后通過試驗驗證了所有控制策略的有效性。首先，建立了基于某疲勞試驗機的閥控非對稱缸的位置控制系統(tǒng)和力控系統(tǒng)數(shù)學建模，并對該系統(tǒng)的模型進行了頻域和時域的仿真，為控制策略的研究建立了數(shù)學基礎。其次，根據(jù)電液伺服力控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，采用雙慣性環(huán)節(jié)補償了系統(tǒng)的動態(tài)特性，設計了力控系統(tǒng)的雙慣性環(huán)節(jié)數(shù)字控制器，最后對雙慣性環(huán)節(jié)補償進行了試驗研究，證明了該補償方法可以有效提高力控制系統(tǒng)的動態(tài)響應。研究了基于單片微機的電液伺服數(shù)字控制器，設計了控制器的硬件并編寫了相關(guān)的軟件算法。硬件部分包括基于單片微機的數(shù)字控制器，也包括了傳感器的信號調(diào)理電路，功率放大和伺服放大部分。軟件部分包括程序設計思想，單片機開發(fā)系統(tǒng)，輸入信號的產(chǎn)生，以及安全及容錯處理。最后，為進一步拓寬力控制系統(tǒng)的頻帶，本文分析了非對稱缸的非線性問題，對力控系統(tǒng)的控制策略進行了優(yōu)化研究。根據(jù)偏差最小二乘辨識方法對系統(tǒng)進行參數(shù)辨識，同時在辨識所得的數(shù)學模型基礎上，設計力控制系統(tǒng)的零相位控制器ZEPTCZEROERRPHASETRACKINGCONTROL。通過對不同頻率輸入信號的試驗結(jié)果表明，零相位跟蹤控制器能夠在一定程度上拓展帶寬、消除系統(tǒng)跟蹤相位滯后，能做到比較好的動態(tài)跟蹤特性。

簡介：渦街流量計因其介質(zhì)適應性強，無可動部件，結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等諸多優(yōu)點，在許多行業(yè)得到了廣泛的應用。而在低流速下，渦街測量就凸顯出了它的不足，渦街信號的信噪比很低，有用信號幾乎被噪聲淹沒。普通的渦街流量計采用模擬信號處理方法，在正常流量范圍內(nèi)，渦街流量信號穩(wěn)定、測量準確、實時性好；而在小流量下，渦街有用信號微弱、提取困難，導致實際測量下限比較高，量程比小，一般為101。鑒于上述模擬渦街流量計具有的優(yōu)勢以及存在的不足，本課題研究并且實現(xiàn)了一臺數(shù)字渦街流量計。該數(shù)字渦街流量計采用了雙MSP430單片機的硬件結(jié)構(gòu)，在低流速小流量的情況下，由MSP430F1611單片機實現(xiàn)頻譜分析算法來計算渦街信號頻率，有效地克服了模擬渦街在小流量下測量精度不高甚至不能測量的問題；在正常流量范圍內(nèi)，由MSP430F149單片機對渦街信號前置放大電路輸出的方波進行計頻，具有常規(guī)模擬渦街在高信噪比的情況下測量準確、實時性好的優(yōu)點。本文主要是按照渦街流量計基本原理介紹、硬件電路介紹、軟件設計介紹以及實驗數(shù)據(jù)分析的順序進行闡述的，主要包括1設計了完整的雙MSP430單片機的數(shù)字渦街流量計硬件電路以及軟件程序。成功地實現(xiàn)了一臺雙MSP430單片機的數(shù)字渦街流量計，可以在不同流量之間切換計算頻率的方式，從而準確穩(wěn)定地輸出頻率。2成功地實現(xiàn)了數(shù)字渦街流量計的4～20MA電流遠傳功能。并且在DN50和DN25水流管道上做了大量的實驗，證明本數(shù)字渦街流量計具有較強的抗干擾能力并且大大降低了下限，擴大了量程比，可達到1353～455。

簡介：單片微型計算機單片機自問世以來，因其小巧靈活、成本低、控制能力強、易于產(chǎn)品化等優(yōu)勢，在社會各領(lǐng)域中得到廣泛的應用。然而，隨著信息時代的到來，傳統(tǒng)單片機固有的結(jié)構(gòu)缺陷，使其呈現(xiàn)出諸多弊端。其速度、規(guī)模、性能等指標越來越難以滿足用戶需求、因此單片機芯片的開發(fā)，升級面臨著新的挑戰(zhàn)。進入20世紀90年代后，可編程邏輯集成電路技術(shù)進入飛速發(fā)展時期。器件的可編程門數(shù)超過了百萬門，并出現(xiàn)了內(nèi)嵌復雜功能模塊的SOPCSYSTEMONAPROGRAMABLECHIP。這種大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒某霈F(xiàn)為單片機芯片重構(gòu)開辟了新的途徑。本課題就是要以FPGACPLDFIELDPROGRAMMABLEGATEARRAYCOMPLEXPROGRAMMABLELOGICDEVICE器件作為載體，以現(xiàn)代EDAELECTRONICDESIGNAUTOMATIC技術(shù)為手段，以實現(xiàn)一個與MCS51系列單片機指令兼容的微控制器芯片的IPINTELLECTUALPROPERTY核。本文主要研究了應用EDA技術(shù)實現(xiàn)這一IP核的方法。本文采用自頂向下TOPDOWN的設計方法，根據(jù)設計流程，首先將單片機劃分成幾個大的模塊，再向下劃分成功能單一的模塊。然后運用硬件描述語言VHDLVERYHIGHSPEEDINTEGRATEDCIRCOITHARDWAREDEIONLANGUAGE對各個模塊進行邏輯描述同時應用EDA集成開發(fā)工具MAXPLUSⅡ提供的時序模擬器對各個模塊包括各子模塊和頂層模塊的功能進行軟件仿真。完成軟件仿真后下載到FPGACPLD器件中進行硬件級的測試。課題采用GW48CK型EDA實驗箱對所設計的軟核模塊進行硬件級的測試。箱內(nèi)的可編程邏輯器件是ALTERA公司的FLEX10K屬于FPGA類型系列器件中的EPF10K10LC844。由于EPF10K10LC844器件的邏輯門有限，本文單獨完成了算術(shù)邏輯單元、定時器計數(shù)器、串行口等模塊的硬件級測試。本課題的研究表明，應用EDA技術(shù)實現(xiàn)單片機結(jié)構(gòu)設計的方法是完全可行的。以FPGACPLD所構(gòu)造的單片機符合單片機快速、高效、小型、外圍電路內(nèi)裝化的發(fā)展趨勢。

簡介：本文通過IP核復用技術(shù)和外圍電路的VHDL設計，采用高層綜合的方法設計出與MCS8051系列微處理器指令集完全兼容的8位嵌入式微處理器軟核，并經(jīng)過FPGA硬件實驗驗證獲得了滿意的效果。為了保證IP軟核可靠地應用于8位單片機嵌入式系統(tǒng)，需要對軟核本身作全面的功能驗證和時序驗證，本文在對INTELMCS8051MCU系統(tǒng)功能特點和技術(shù)參數(shù)進行深入分析的基礎上，采用自頂向下層次化的分析方法，在QUARTUSⅡ50平臺上對IP軟核每個功能模塊進行了功能驗證，對所有的111條指令進行了仿真分析。通過對軟核綜合結(jié)果和時序仿真結(jié)果的分析提出了軟核的優(yōu)化設計方案。軟核優(yōu)化的目標是使芯片的面積最小、運算速度最快。為使綜合的芯片面積最小，本設計中采用條件編譯的方式未綜合8位硬件乘法、除法、DA類指令。片上存儲器根據(jù)目標FPGA芯片上存儲資源的規(guī)模作了例化，修改了相應的存儲器地址總線寬度和存儲器模塊的接口。在速度上借用流水線的概念優(yōu)化了軟核算術(shù)邏輯類、數(shù)據(jù)傳送類，位操作類指令的時序，縮短了指令的執(zhí)行周期。通過在仿真分析軟件MODELSIMSE60上的功能和時序驗證，證明了優(yōu)化方案的正確性和可行性。最后，把優(yōu)化后的IP核下載到目標FPGACYCLONELIEP2C8Q208C8實驗板中進行物理驗證。通過一個LED燈閃爍實驗和一個步進電機驅(qū)動實驗，對比優(yōu)化前后IP核的程序執(zhí)行效率和示波器上的測試波形，證明軟核達到了預期的優(yōu)化效果。仿真研究和硬件實驗表明，本論文優(yōu)化設計的8051IP軟核作為可移植的參數(shù)化的內(nèi)核能夠兼容傳統(tǒng)的8051單片機，并應用到相關(guān)嵌入式系統(tǒng)中，該軟核的設計對于基于8位機的嵌入式系統(tǒng)ES和片上系統(tǒng)SOC應用具有重要參考價值。

簡介：隨著高溫厭氧發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，對于發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)的要求不斷提高，研究如何改進溫度檢測手段與控制策略具有現(xiàn)實意義。本課題在研究以發(fā)酵溫度為控制對象的一類大時滯、時變不確定對象的檢測與控制策略問題的基礎上，應用先進的智能控制溫度方法，以為背景，實際設計一種能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)酵罐的高溫厭氧發(fā)酵過程的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。論文首先分析生物發(fā)酵過程溫度的變化區(qū)間小和測溫現(xiàn)場工況惡劣的實際情況，研究和確定了厭氧發(fā)酵工藝過程，認為高溫厭氧發(fā)酵過程中的發(fā)酵溫度的測量誤差直接影響其控制精度是課題需要解決的關(guān)鍵問題。在制定系統(tǒng)控制方案中，以發(fā)酵過程的溫度作為控制對象，建立了發(fā)酵罐溫度控制系統(tǒng)模型，設計實現(xiàn)了基于DS18820數(shù)字溫度傳感器的發(fā)酵罐多點測溫系統(tǒng)，系統(tǒng)由雙單片機組成的控制器模塊、溫度檢測模塊、串行通信模塊、輸出控制模塊及LCD顯示和鍵盤人機交互模塊六個部分構(gòu)成。該系統(tǒng)在發(fā)酵溫度變化區(qū)間測溫有效精度達±006℃，且穩(wěn)定性好并能有效降低保護管內(nèi)結(jié)露的影響，為實驗解決了精確測量的難題。為了得到很好的控制效果，搭建了用于對控制系統(tǒng)研究和測試實驗平臺，該平臺是由能夠模擬高溫厭氧發(fā)酵罐且設有多測溫點的實驗裝置及計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成，用于考察大滯后、時變不確定對象不同控制策略的實際控制效果，有利于針對性地進行方法改進和優(yōu)化控制，采用分段式模糊PID控制算法實現(xiàn)了對系統(tǒng)發(fā)酵過程恒溫控制。實驗測試證明，系統(tǒng)超調(diào)量≤35％，穩(wěn)態(tài)誤差≤04％，達到了預期設計要求，為高溫厭氧發(fā)酵溫度精確測量提供了一種新思路，具有良好的應用前景。

簡介：哈爾濱理工大學碩士學位論文基于PIC16F873單片機汽車巡航控制系統(tǒng)的研究姓名張恒光申請學位級別碩士專業(yè)電力電子及電力傳動指導教師王旭東20070301

簡介：浙江工業(yè)大學碩士學位論文基于FPGA和單片機的光柵轉(zhuǎn)矩傳感器的研究姓名周巧玲申請學位級別碩士專業(yè)控制理論與控制工程指導教師馮浩20071201浙江工業(yè)大學碩士學位論文STUDYOFGRATINGTORQUESENSORBASEDONFPGAANDSINGLECHIPCOMPUTERABSTRACTTORQUEMEASUREMENTISFUNDAMENTALTOTHEDESIGNING，TESTING，QUALITYCHECKINGANDOPTIMIZATIONCONTROLLINGOFALLMECHANICALPRODUCTSNEPRESENTTORQUESENSORSUSUALLYHAVECOMPLEXSTRUERLRESANDALEHARDTOMAKEANDFIXANEWKINDOFTORQUESENSORBASEDONFPGAANDSINGLECHIPCOMPUTER，WITHSIMPLESTRUCTUREANDHILGHMEASURINGACC啪CYGRATINGTORQUE蚴LSORISINTRODUCED11”THESISISSTRUCTUREDASFOLLOWS1THETHESISFIRSTINTRODUCESTHEDEVELOPMENTOFTORQUESCNSORSATPRESENTANDANALYZESTHEMERITSANDDEMERITSOFALLKINDSOFTORQUESENSORS2THENITINTRODUCESTHEME囂URINGPRINCIPLEOFTHEGRATINGTORQUESENSORANALYZESTHEOUTPUTSIGNALINFLUENCEDBYTHERUNNINGSTATETOGETTHERELATIONSHIPBETWEENTHEPHASEOFTHETWOSIGNALSANDTHETORQUEANGULARANDSETUPSTHESYSTEMREALIZATIONMETHODANDTHECOMPUTATIONFORMULA3ITSETUPSTHESYSTEMEXPERIMENTALFLATCONSISTINGOFAXIS，GRATINGANDPHOTOELECTRICALCONVERSIONFIXTURES4ITDESIGNSHARDWAREANDSORWAREOFTHESYSTEMBASEDONFPGAANDSMECHIPCOMPUTER5ITDISCUSSESTHEDYNAMICMEASUREMEMDATAPROCESSINGACCORDINGTOTHECHARACTERISTICOFTIMEVARIABLE，RANDOM，CORRELATIONANDDYNAMIC6ITCARRIESOUTTHETESTANDEXPERIMENTOFTHESYSTEMANDANALYZESTHEEXPERIMENTDATATORQUESENSORCALIBRATINGISFINISHEDBYEXPERIMENTS7ITFINDSOUTTHECRR01名OFTHEMEASUREMENTSYSTEMFORTORQUETHECORRESPONDINGCOMPENSATIONMETHODSAREDISCUSSEDINTHETHESISKEYWORDSGRATINGTORQUE∞NSORPHASESHIFLFPGASMGLE刎PCOMPUTER

簡介：直接數(shù)字式頻率合成DDSDIRECTDIGITALSYNTHESIS技術(shù)的發(fā)明和應用是信號頻率合成領(lǐng)域里的一次革命。隨著數(shù)字電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。目前，DDS技術(shù)已經(jīng)在雷達、通信、電子對抗和儀器儀表等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應用。本文在深入分析DDS合成器輸出信號的頻譜特性和各類型號DDS芯片特點的基礎上，設計完成了一套基于89C55單片機的直接數(shù)字式頻率合成系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，通過更換模塊可方便地研究基于各種DDS芯片AD9851、AD9854、AD9951的頻率合成電路。為了獲得高質(zhì)量的輸出信號，系統(tǒng)中應用了多個獨特的噪聲抑制電路，包括單片機部分與DDS模塊之間的全光電隔離電路、信號輸出部分的浮地高頻放大電路、以及8通道的七階濾波網(wǎng)絡組等。電路元器件的參數(shù)由PSPICE仿真和實驗調(diào)試相結(jié)合最后確定。為了滿足合成信號頻率的絕對值大、且能夠被高精度調(diào)節(jié)的要求，利用C51編程語言設計了超大數(shù)值數(shù)據(jù)高精度轉(zhuǎn)換和處理的單片機程序。另外，鑒于虛擬儀器作為現(xiàn)代化實驗技術(shù)之一在工程測試、遠程控制、實驗教學等越來越多的領(lǐng)域得到廣泛的應用，本研究中采用NI公司的LABVIEW軟件設計了頻率合成系統(tǒng)的虛擬儀器程序。這樣，合成的輸出信號頻率既可以通過單片機系統(tǒng)的面板鍵高精度的調(diào)節(jié)，也能在PC機的LABVIEW虛擬儀器界面上改變，對于1～20MHZ的合成信號，其頻率微調(diào)精度可以達到0001HZ。本文的工作中，還運用本系統(tǒng)對不同型號的DDS芯片進行了大量的試驗測試，分析和驗證了影響直接數(shù)字式頻率合成信號的關(guān)鍵因素，得到一些有意義的結(jié)論。這些結(jié)果對于從事DDS頻率合成技術(shù)工作的研究人員和應用工程師具有很好的參考價值。直接數(shù)字式頻率合成方法是目前所有頻率合成方法中比較先進的方法之一，但是它在合成信號的帶寬方面還存在固有的缺陷，這限制了它在頻率合成領(lǐng)域中更加廣泛的使用。本文的最后給出了下一步工作的建議，以期進一步完善頻率合成的性能指標。

簡介：脈象信號是反映人體機能的重要參數(shù)，在人體的生命監(jiān)護中有極其重要的參考價值。準確地測得人的脈象信號，及時反映脈象隨時間的變化，對于臨床醫(yī)學有著重要的意義。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機以其體積小、功能強、功耗低的特點在儀器中應用廣泛，我們本著實用、可靠、安全、簡潔及經(jīng)濟等原則，設計開發(fā)了基于單片機AT89C51的脈象數(shù)據(jù)采集處理電路對從脈象傳感器獲取的脈象信號進行調(diào)理，確保所獲取的脈象信號質(zhì)量及幅度；利用ADC0809設計了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，利用單片機控制其對脈象信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將脈象信號數(shù)據(jù)其送入計算機進行實時顯示、存儲；在單片機與計算機通信過程中，由于單片機的串行接口輸出的是TTL電平，本文設計了通用的RS232電平轉(zhuǎn)換電路對其進行電平轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)兩種不同電平間的數(shù)據(jù)傳輸，計算機與單片機之間采用串行通信異步傳輸；在上層計算機界面部分，我們利用VB60的MSCOMM控件制作了人機交互界面，所設計的界面能對采集的脈象信號進行顯示與處理，并能根據(jù)需要設置通信端口，操作簡單、方便。本系統(tǒng)可實時、連續(xù)、長時間的采集人的脈象信號，具有實用價值。

簡介：點擊查看更多基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：頻率檢測是電子測量領(lǐng)域的最基本也是最重要的測量之一。頻率信號抗干擾能力強、易于傳輸，可以獲得較高的測量精度，所以測頻率方法的研究越來越受到重視。本課題的等精度數(shù)字頻率計設計，采用當今電子設計領(lǐng)域流行的EDA技術(shù)，以CPLD為核心，配合AT89C51單片機，采用多周期同步測頻原理，實現(xiàn)了01HZ50MHZ信號頻率的等精度頻率測量，此外，該系統(tǒng)還可以測方波信號寬度及高、低電平的占空比。設計中用一塊復雜可編程邏輯器件CPLDCOMPLEXPROGRAMMALBLELOGICDEVICE芯片EPM7128BLC8415完成各種時序邏輯控制、計數(shù)功能。在QUARTUSⅡ平臺上，用VHDL語言編程完成了CPLD的軟件設計、編譯、調(diào)試、仿真和下載。用AT89C51單片機作為系統(tǒng)的主控部件，實現(xiàn)整個電路的測試信號控制、數(shù)據(jù)運算處理、鍵盤掃描和控制數(shù)碼管的顯示輸出。系統(tǒng)將單片機AT89C51的控制靈活性及CPLD芯片的現(xiàn)場可編程性相結(jié)合，不但大大縮短了開發(fā)研制周期，而且使本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可靠性高，測頻范圍寬、精度高等優(yōu)點。本文詳細論述了系統(tǒng)自上而下的設計方法及各部分硬件電路組成及單片機、CPLD的軟件編程設計。使用以GW48CKEDA實驗開發(fā)系統(tǒng)為主的實驗環(huán)境下進行了仿真和硬件驗證，達到了較高的測量精度和測量速度。

簡介：在現(xiàn)代生活中隨著人們生活節(jié)奏加快、生活水平的提高由于缺乏運動導致大多數(shù)人們的身體處于亞健康狀態(tài)特別是近幾年來國內(nèi)各種環(huán)境污染惡化導致結(jié)石類疾病發(fā)病率激增而傳統(tǒng)結(jié)石治療的唯一有效方法是手術(shù)取石即開放性手術(shù)。在此背景下隨著科學技術(shù)迅速發(fā)展體內(nèi)超聲波碎石技術(shù)應運而生使用該碎石技術(shù)不僅可以提高碎石效率而且傷口小、恢復時間短、對患者身體損害小。然而由于制作工藝的不足國內(nèi)的超聲波碎石系統(tǒng)普遍存在一系列問題而國外進口該設備價格昂貴因此需要很好的解決這些問題讓該技術(shù)能夠跟好的為人民服務。超聲波碎石系統(tǒng)的原理是通過一個信號源輸出與超聲換能器諧振點相匹配的固定頻率的正弦信號因此對信號源輸出信號質(zhì)量要求比較高。同時由于工藝上的缺陷導致超聲換能器在工作過程中其諧振頻率點會隨著工作溫度和環(huán)境發(fā)生變化如果信號源輸出信號不能跟隨換能器諧振頻率變化將會使超聲換能器工作效率降低從而影響碎石效果不能完全碎石。在此背景下本文首先對超聲波碎石系統(tǒng)的工作原理進行了比較詳細的說明接著對各個可行方案的優(yōu)缺點進行論述和比較在此基礎上提出了一種基于FPGA和STM32的超聲波碎石的設計方案。該系統(tǒng)采用CYCLONE系列第二代FPGA作為信號源發(fā)生器和控制器用于輸出正弦信號和調(diào)節(jié)輸出頻率同時系統(tǒng)采用串口液晶觸摸屏作為人機交互工具并采用STM32作為控制核心通過串口與液晶屏進行通信并通過IO口與FPGA進行數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)設計的基于FPGA和STM32的控制系統(tǒng)輸出信號穩(wěn)定輸出頻率能跟隨換能器諧振頻率變化而變化系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)精度高。經(jīng)過半年多的測試完成了該控制器的研究工作并制作了一套控制方案該系統(tǒng)工作穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)換效率高碎石效果明顯基本滿足設計要求現(xiàn)已通過國家相關(guān)部門的審核符合要求已運用與臨床測試。

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