基于FPGA的測角脈沖細(xì)分電路的設(shè)計(jì)
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整數(shù)計(jì)數(shù)器是利用2個(gè)使能相反的計(jì)數(shù)器來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，為了同步地對(duì)每兩個(gè)指示脈沖時(shí)間段內(nèi)的整數(shù)與頭小數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，小數(shù)脈沖計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)也將采用兩種對(duì)應(yīng)于整數(shù)脈沖計(jì)數(shù)使能信號(hào)的計(jì)數(shù)方式。利用QuartusⅡ?qū)π?shù)脈沖計(jì)數(shù)單元進(jìn)行仿真得到圖5。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191323.htm
圖中C1、C2分別是2個(gè)小數(shù)脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，輪流進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值保持到下一個(gè)指示脈沖到來，將2個(gè)計(jì)數(shù)值或運(yùn)算后輸入寄存器，這樣與上面的整數(shù)脈沖計(jì)數(shù)值同步保存，并方便了串口的讀取。仿真結(jié)果表明，計(jì)數(shù)器工作正常，寄存器n記錄數(shù)據(jù)正確。
2．4 通信單元
通信單元主要功能是倍頻后測角脈沖的整數(shù)脈沖計(jì)數(shù)值，小數(shù)脈沖計(jì)數(shù)值順序發(fā)送至計(jì)算機(jī)。這里使用UART串口方式將數(shù)值進(jìn)行輸出，UART對(duì)上述各個(gè)計(jì)數(shù)值的順序讀取則通過狀態(tài)機(jī)來完成。編寫程序?qū)⒏哳l時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到UART傳輸時(shí)鐘信號(hào)。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在轉(zhuǎn)速較高的情況下，對(duì)上文提到的某型激光陀螺輸出信號(hào)進(jìn)行1毫秒的周期采樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6。結(jié)果表明，使用脈沖細(xì)分電路后陀螺輸出角度標(biāo)準(zhǔn)差為0．079，有效提高了測量精度。與理論值0．059有所偏差，這主要是由電路的計(jì)數(shù)誤差與陀螺本身存在的隨機(jī)游走等誤差因素造成。
4 結(jié)語
對(duì)傳統(tǒng)的基于脈沖計(jì)數(shù)的角度測量方法進(jìn)行了誤差分析，提出了一種脈沖細(xì)分技術(shù)并結(jié)合某型激光陀螺進(jìn)行誤差分析，并利用FPGA對(duì)該技術(shù)完成硬件實(shí)現(xiàn)，最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。無論是理論分析還是實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，該技術(shù)能夠有效提高測角精度和角度分辨率，為滿足高精度測量的需求打下基礎(chǔ)。
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