基于FPGA超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)的開題報(bào)告

基于FPGA超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)的開題報(bào)告一、選題背景隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，流量計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不斷發(fā)揮著重要的作用，其監(jiān)測和計(jì)量液體、氣體流量的能力越來越受到廣泛的重視和應(yīng)用。其中，超聲波流量計(jì)因其測量準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)、無需維護(hù)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的超聲波流量計(jì)由于基于微處理器實(shí)現(xiàn)，成本較高，且易受外界干擾，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量等問題仍需解決。而基于FPGA的設(shè)計(jì)可以提高實(shí)時(shí)性、降低成本、增強(qiáng)抗干擾能力等。因此，本課題旨在基于FPGA設(shè)計(jì)一種超聲波流量計(jì)。二、研究內(nèi)容1.超聲波流量計(jì)測量原理及工作原理的研究；2.基于FPGA的流量計(jì)主控模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；3.FPGA數(shù)字信號處理模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；4.超聲波傳感器的信號采集與處理。三、技術(shù)路線1.系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)：確定整個(gè)系統(tǒng)的工作流程和負(fù)責(zé)各個(gè)部分的模塊，并設(shè)計(jì)各個(gè)模塊間的通信接口；2.超聲波傳感器信號采集：采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器驅(qū)動與采集，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集模擬信號并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；3.FPGA數(shù)字信號處理：構(gòu)建FPGA數(shù)字信號處理模塊，定義計(jì)算流程，實(shí)現(xiàn)算法的硬件加速，提高實(shí)時(shí)性；4.顯示處理：為了方便用戶查看流量計(jì)測量的結(jié)果，本課題設(shè)計(jì)了顯示模塊并連接顯示設(shè)備，確保數(shù)據(jù)能夠正確地顯示。四、預(yù)期結(jié)果1.設(shè)計(jì)一套可以使用的基于FPGA的超聲波流量計(jì)；2.實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的高精度測量；3.實(shí)現(xiàn)方便的用戶界面；4.具有良好的實(shí)時(shí)性和抗干擾能力。五、存在問題和解決方案1.受限于FPGA資源，如何實(shí)現(xiàn)代碼的可優(yōu)化性；解決方案：優(yōu)化算法，盡可能壓縮代碼占用空間；2.如何實(shí)現(xiàn)精度高、抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集與處理；解決方案：采用高性能的FPGA器件，設(shè)計(jì)合理的算法，提高硬件運(yùn)算速度。六、擬定工作計(jì)劃1.前期準(zhǔn)備(1周)：（1）確定選題內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線；（2）學(xué)習(xí)基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)和數(shù)字信號處理技術(shù)；（3）了解超聲波流量計(jì)的測量原理和工作原理；（4）查閱相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行調(diào)研；2.設(shè)計(jì)階段(4周)：（1）根據(jù)研究內(nèi)容設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架；（2）繪制系統(tǒng)電路圖，確定各個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)方案；（3）設(shè)計(jì)FPGA主控模塊和數(shù)字信號處理模塊；（4）確定FPGA的開發(fā)工具和編程語言；3.集成調(diào)試階段(2周)：（1）將各個(gè)模塊組合成整個(gè)系統(tǒng)；（2）進(jìn)行初步的系統(tǒng)測試；（3）調(diào)試模塊之間通信的接口；4.優(yōu)化階段(1周)：（1）優(yōu)化FPGA的代碼；（2）對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致調(diào)整，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能；5.撰寫論文和答辯準(zhǔn)備(2周)：（1）完成畢業(yè)論文的初稿；（2）進(jìn)行論文修改和潤色；（3）準(zhǔn)備答辯。七、參考文獻(xiàn)1.閱讀《FPGA從入門到精通》一書，P354-378.2.王東樹等.基于FPGA技術(shù)的流量計(jì)研究與應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器,2017.3.超聲波流量計(jì)的測量原理及其應(yīng)用[D].江蘇:南京理工大學(xué),2016.4.攝像頭流量測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及