高频电子线路课程思政实践研究

为使课程思政元素更好地融入专业课程中,使课程思政教育能融入大学生整个教育全过程,教育部要求高校专业课教师对专业课程进行思政元素的挖掘,将课程思政元素融入专业课程教学中。由于课程思政不是一项教学方法,也不是一门独立课程,而是一种意识形态的嵌入式教育,课程思政的目的是让学生树立正确的科学精神、增强四个自信。因此,重点分析了高频电子线路课程中实现课程思政的教学方法和教学手段,以课程章节中的内容实例进行说明,可以为其他专业课程在实施课程思政教学方面提供借鉴。

一种基于FPGA的高速数据通道的实验方法

为了提高EDA实验教学效果,提出1种基于FPGA的高速数据通道的设计和实验仿真方法。该高速数据通道结构基于乒乓操作的原理,利用Quartus II软件提供的软核双时钟FIFO实现数据的流水式处理。将FPGA作为DSP和数字上变频器AD9857的数据通道构建测试平台,使用嵌入式逻辑分析仪SignalTap II实时获取测试管脚数据,验证设计的正确性。在可靠通信的条件下,FPGA与C6416之间接口数据率达到240 MBps,与AD9857接口的数据率达到22.4 MBps,系统的设计和实验方法简单,可以应用于高速数据流传输的场合。

基于GSM的远程心率监控系统设计

根据人体心电信号特征,提出了一种基于全球移动通信系统(GSM)的无线心率监控系统。系统由采集终端和监控终端组成。采集终端采用光电脉搏传感器HKG-07B对人体的脉搏信号进行采集,调理后输出的信号由单片机SPCE061A完成数据计算、存储、显示和语音播报功能。根据计算得到的心率值,通过TC35I模块以短消息的方式向监控终端完成远程报警。实验测试结果表明:系统采集的心率数据精度满足性能要求,并且能够实现实时的无线心率监控。

基于STM32的高精度电能测量系统设计

针对当前国内电量计量装置的高成本、低精度及功能单一等缺陷,文中设计一种基于STM32的高精度电能测量系统,利用STM32微控制器的外设功能驱动传感器实现电能的数据检测与处理。该系统基于RS 485总线,通过ModBus协议采集温度、湿度、油温的环境参数和三相电压电流、电能、功率因数、频率等电力参数。系统采用ATT7022E进行三相电的电压、电流、功率等参数的测量,实现了电量信号采样,开关量的输入与输出设计,WiFi远程数据传输通信以及上位机显示等功能。实践应用检测表明,该系统设计运行稳定可靠,实用性强,测量精度很高,满足工业需求和家用标准,具有一定的实用性和推广价值。

基于FPGA的高速采样缓存系统的设计与实现

为了提高高速数据采集系统的实时性,提出一种基于FPGA+DSP的嵌入式通用硬件结构。在该结构中,利用FPGA设计一种新型的高速采样缓存器作为高速A/D和高性能DSP之间数据通道,实现高速数据流的分流和降速。高速采样缓存器采用QuartusⅡ9.0软件提供的软核双时钟FIFO构成乒乓操作结构,在DSP的外部存储器接口(EMIFA)接口的控制下,完成高速A/D的数据流的写入和读出。测试结果表明:在读写时钟相差较大的情况下,高速采样缓存器可以节省读取A/D采样数据时间,为DSP提供充足的信号处理时间,提高了整个系统的实时性能。

基于FPGA的VGA波形显示系统设计与实现

为了适应嵌入式系统显示终端的图形显示应用需要,提出了一种通用的VGA波形显示系统。依据VGA的显示原理,该系统FPGA内部集成A/D控制模块、双口RAM模块和VGA显示控制模块,利用双口RAM完成了采集数据的缓存,通过VGA显示控制模块读取缓存数据,产生标准的VGA控制时序信号,实现数据的图形显示。测试结果表明:基于FPGA的波形显示系统能够产生正确的VGA接口时序,完成波形数据的稳定显示。该系统具有自主知识产权核,方便移植,为基于FPGA的嵌入式可视化终端提供一种较好的解决方案。

基于GSM网络的蔬菜大棚环境参数监测系统

根据目前农村蔬菜大棚种植分散的特点,设计了一种基于GSM的大棚环境参数远程监测系统。该系统有采集监测终端、GSM网络和手机监控终端组成。采集监控终端采用温湿度传感器SHT11以定时方式和随机方式实现蔬菜大棚中温湿度的检测,通过TC35I模块以短消息的方式与手机监控终端完成数据的交换。试验测试结果表明：该系统的温度监测范围为-10~40℃,误差为±0.4℃,湿度误差为±3%,满足温湿度测量精度的要求。

基于FPGA的图形点阵液晶显示系统设计与实现

为了适应高性能电子仪器仪表前端显示的应用需要,提出了一种高速FPGA处理器控制低速液晶显示模块的实现方案。阐述了内置T6963C液晶显示模块的特性,给出了FPGA与液晶显示屏TG240128A的硬件接口电路。依据图形显示编址方式和命令设置方法,利用Verilog HDL硬件语言完成了液晶显示驱动模块设计,实现了图像数据的图形显示。仿真测试结果表明:基于FPGA的显示驱动电路能够产生正确的时序,发送数据符合T6963C控制器指令顺序,完成图像数据的显示。该系统能够有效解决高速FPGA对低速LCD的驱动及显示问题,在可视化设计中具有一定应用参考价值。

OFDM同步系统的DSP实现

同步是OFDM系统的关键技术之一,在介绍OFDM系统结构的基础上,围绕OFDM的同步问题,根据SC算法的原理,提出了OFDM同步的方案,并给出了帧同步、频偏同步和FFT的DSP实现方法。通过实验系统的中频对接测试,测试结果表明利用不同时间间隔的2个训练符号2的相关性,系统能够较好地实现不同频偏估计范围的同步,该测试方案为系统在无线信道中进行同步测试提供数据依据。

脉搏信号检测仪的设计与实现

根据人体脉搏信号特征,提出了一种基于透射式光电效应的脉搏检测系统。该系统以AT89S51微处理器为核心,基于光电脉搏传感器HKG-07A并配合外围芯片构成硬件结构。AT89S51用来实现脉搏数据的处理,HKG-07A用来完成人体的脉搏信号采集和调理,控制液晶芯片1602和语音芯片ISD1420分别用来显示脉搏频率和播报脉博数。测试结果表明,该系统能够实时、准确地播报当前的脉搏数;当人体脉搏次数低于50次/min或高于120次/min时,语音提示报警信息。

基于AVR的猪舍温湿度监测系统研究

根据目前生猪规模化养殖的特点,设计了一种基于AVR单片机ATmega16的猪舍温湿度监测系统。该系统由多个温湿度监测点和中心控制点组成。温湿度监测点采用SHT15完成猪舍不同位置的温湿度采集和处理,通过RS485总线将数据输送给中心控制点的ATmega16处理器。根据温湿度的预警值,ATmega16控制风机和调温设备的工作。测试结果表明,该系统的测温度范围为-40~123.8℃,测温精度为0.2℃,测湿度精度为1.8%,完全满足猪舍环境的要求。

一种基于FPGA的UART电路设计

介绍了一种基于FPGA的UART电路实现方法,采用有限状态机设计了发送模块和接收模块,给出了系统的功能仿真结果,验证了系统设计的正确性。整个UART接口电路结构简单、功能升级方便、工作稳定可靠,可应用于各种具有UART接口的硬件电路系统。

双时钟FIFO在多通道高速传输系统中的应用

介绍了一种跨时钟域传递数据的双时钟FIFO模型,并给出了该模型使用状态信号rdusedw和wrusedw产生空、满状态标志信号的控制方法。利用双时钟FIFO设计了多通道高速传输接口电路,在QuartusII9.0软件开发平台上进行电路时序仿真。结果表明FIFO调度模块能够控制4对双时钟FIFO的数据流切换和分流,实现基于FPGA的主接收板与从发送板之间的高速数据通信。高速传输系统接口电路设计灵活,具有很好实用价值。

基于数字均流技术的直流电源系统研究

针对直流开关变换器模块并联时出现负载电流在各模块间分配不均的问题,提出了一种基于数字均流技术的直流电源系统。该系统以单片机为控制核心,在单个模块自身输出电压反馈控制模式下,通过对输出电压、电流采样数字化,按平均电流值算法实现输出电流数字闭环反馈调节,从而达到负载均流的目的。硬件实验结果表明两路并联直流电源系统在满足输出电压要求的同时可以自动实现较好的均流精度。该均流控制电路有很好的实用价值,可以应用于分布式直流电源系统。

基于单片机与AD590的温度测量报警系统

随着计算机技术的高速发展,单片机在仪器测试领域的应用越来越广泛。本文设计的温度检测系统采用AT89C51单片机作为控制中心,利用温度传感器AD590将温度转换成电信号,通过模/数转换芯片AD574完成A/D转换,同时用移位寄存器74LS1648进行串行输入/并行输出实现温度的显示。测试结果表明,该系统电路简单,工作稳定可靠。

基于nRF24L01和GSM的沼气工程无线监测系统设计

针对沼气应用环境的特点,提出了一种基于nRF24L01和GSM网络的农村沼气工程无线监测系统。系统通过nRF24L01无线模块构建星型子网结构,利用GSM模块SIM300完成子网与GSM网络的无线通信,实现GSM网络用户对沼气工程的远程监测。子网由控制终端和多个采集终端构成主从结构模式,以集中控制方式对沼气工程的沼气浓度和温度数据进行实时采集。实验测试结果表明:在空旷室内环境测试条件下,子网能够实时完成700 m距离范围内的无线数据传输,系统结构简单,工作稳定,可以实现沼气工程的远程在线监测。

基于nRF401矿井温湿度无线监测系统的设计

针对我国矿井安全生产状况,提出了一种基于射频芯片nRF401的无线监测系统。该系统由多个现场终端和监测中心组成。现场终端采用温湿度传感器SHT11,以定时方式和随机方式检测矿井内的温湿度,通过nRF401模块完成与监控中心的无线数据通信。实验测试结果表明:系统的温度监测范围为-10～80℃,湿度误差为±3%;能够实现温湿度数据的实时、可靠传输。

开放式通信教学实验系统设计

针对当前高校通信工程专业嵌入式课程实验教学硬件存在的问题,提出了一种开放式通信教学实验系统。该系统基于软件无线电的硬件体系结构,主要由基带模块和中频模块组成。基带模块采用DSP+FPGA硬件方案,充分利用两种处理器的优势,灵活地实现通信方面的数字算法。中频模块采用数字化处理,有效地实现基带信号到中频模拟信号的转变。在此基础上,显示终端采用Matlab软件的图形化编程工具编写应用程序,用户可通过显示终端控制实验系统的操作,根据预设实验项目进行配置,实现相应的无线通信系统。整个实验系统具有通用性、开放性和层次性的特点,可满足通信专业嵌入式技术实验教学的要求。

基于FPGA的LED显示屏控制系统的设计与实现

根据LED显示屏的工作原理,提出了一种基于FPGA的大屏幕LED图文显示屏控制系统设计方案。系统采用移位芯片74HC595构建驱动电路,通过串行方式输出驱动信号,利用FPGA构建核心控制电路,采用Verilog HDL语言编写程序,完成显示汉字数据的读出,按照串行方式产生行、列扫描信号和控制信号,动态扫描并驱动LED显示屏。实验测试结果表明:系统可以实现汉字滚动显示,整个系统外围电路简单,易于扩展。

一种适用于电视频段的接收系统

提出了一种基于软件无线电思想的硬件接收系统。该系统主要由射频电视信号接收高频头、模拟中频处理单元、宽带A/D转换单元、数字下变频器和高速信号处理器组成。针对电视信号的特点,给出了模拟中频增益分配方案、中频采样方案和数字下变频方案。经过现场测试,接收系统能够检测到正在广播的电视信号并且具有传输电视信号的能力。该系统硬件结构具有一定灵活性,可以作为认知无线电的接收终端来验证认知无线电技术。