虛擬儀器技術(shù)是以傳感器、信號測量與處理、微型計算機等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。目前虛擬儀器大部分是基于PC機，利用PCI等總線技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)卡插拔不便，便攜性差。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)平臺已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域，而市場上的嵌入式虛擬儀器系統(tǒng)還相當少，各種研究工作才剛剛起步，各種高性能的虛擬儀器和處理系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)控制和科學(xué)研究中已成為必不可少的部分。因此在我國開發(fā)具有較高性能、接口靈活、功能多樣化、低成本的虛擬儀器裝置勢在必行。 針對目前虛擬儀器系統(tǒng)發(fā)展趨勢和特點，采用FPGA技術(shù)，進行一種支持多種平臺的高速虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計與研究，并針對高速虛擬儀器系統(tǒng)中的一些技術(shù)難點提出解決方案。首先進行了系統(tǒng)的總體設(shè)計，確定了采用FPGA作為系統(tǒng)的控制核心，并選取了Labview作為PC平臺應(yīng)用程序開發(fā)工具，利用USB2.0接口來進行數(shù)據(jù)傳輸；同時選取嵌入式處理器S3C2410以及WinCE作為嵌入式系統(tǒng)硬軟件平臺。隨后進行了各個具體模塊的設(shè)計，在硬件方面，分別設(shè)計了前端處理電路，ADC電路以及USB接口電路。在軟件方面，進行了FPGA控制程序的設(shè)計工作，實現(xiàn)了對各個模塊和接口電路的控制功能。在上層應(yīng)用程序的設(shè)計方面，設(shè)計了Labview應(yīng)用程序，實現(xiàn)了波形顯示和頻譜分析等儀器功能，人機界面良好。在嵌入式平臺上面，進行了WinCE下GPIO驅(qū)動程序設(shè)計，并在上層應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動來進行數(shù)據(jù)的讀取。為了解決高速ADC與數(shù)據(jù)緩存器的速度不匹配的問題，提出利用多體交叉式存儲器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，并在FPGA內(nèi)對控制程序進行了設(shè)計，對其時序進行了仿真。 最后對系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試工作，利用上層軟件對輸入波形進行采集。根據(jù)調(diào)試結(jié)果看，該系統(tǒng)對輸入信號進行了較好的采樣和存儲，還原了波形，達到了預(yù)期效果。課題研究并且對設(shè)計出一種支持多平臺的新型虛擬儀器系統(tǒng)，具有性能好、使用靈活，節(jié)省成本等特點，具有較高的研究價值和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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為適應(yīng)組合導(dǎo)航計算機系統(tǒng)的微型化、高性能度的要求，拓寬導(dǎo)航計算機的應(yīng)用領(lǐng)域，本文設(shè)計出一種基于浮點型DSP(TMS320C6713)和可編程邏輯陣列器件(FPGA： EP1C12N240C8)協(xié)同合作的導(dǎo)航計算機系統(tǒng)。 論文在闡述了組合導(dǎo)航計算機的特點和應(yīng)用要求后，提出基于DSP和FPGA的組合導(dǎo)航計算機系統(tǒng)方案。該方案以DSP為導(dǎo)航解算處理器，由FPGA完成IMU信號的采集和緩存以及系統(tǒng)控制信號的整合；DSP通過EMIF接口實現(xiàn)和FPGA通信。在此基礎(chǔ)上研究了各擴展通信接口、系統(tǒng)硬件原理圖和PCB的開發(fā)，且在FPGA中使用調(diào)用IP核來實現(xiàn)FIR低通濾波數(shù)據(jù)處理機抖激光陀螺的機抖振動的影響。其次，詳細闡述了利用TI公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境和DSP/BIOS準實時操作系統(tǒng)開發(fā)多任務(wù)系統(tǒng)軟件的具體方案。本文引入DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)提供的多任務(wù)機制，將采集處理按照功能劃分四個相對獨立的任務(wù)，這些任務(wù)在DSP/BIOS的調(diào)度下，按照用戶指定的優(yōu)先級運行，大大提高系統(tǒng)的工作效率。最后給了DSP芯片Bootloader的制作方法。 導(dǎo)航計算機系統(tǒng)研制開發(fā)是軟、硬件研究緊密結(jié)合的過程。在微型導(dǎo)航計算機系統(tǒng)方案建立的基礎(chǔ)上，本文首先討論了系統(tǒng)硬件整體設(shè)計和軟件開發(fā)流程；其次針對導(dǎo)航計算機系統(tǒng)各個功能模塊以及多項關(guān)鍵技術(shù)進行了設(shè)計與開發(fā)工作，涉及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信模塊、模擬信號采集模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；最后，對導(dǎo)航計算機系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試工作，并對各個模塊進行了詳細的功能測試與驗證，完成了微型導(dǎo)航計算機系統(tǒng)的制作。 以DSP/FPGA作為導(dǎo)航計算機硬件平臺的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)所要求的高精度、實時性、穩(wěn)定性要求，適應(yīng)了其高性能、低成本、低功耗的發(fā)展方向。
標簽： FPGA DSP 導(dǎo)航計算機
上傳時間： 2013-04-24
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同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動通信的標準之一，對其同步算法進行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實現(xiàn)中充當了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實現(xiàn)同步算法是非常具有實際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對如何進行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對三步小區(qū)搜索的算法按照算法計算量和運算速度的標準分別進行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運行穩(wěn)定為前提進行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來實現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實現(xiàn)相比，本文提出的實現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個slice就完成了整個小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時間： 2013-08-05
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-08-05
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論文以反應(yīng)式步進電機為研究對象，應(yīng)用了先進的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計了一種全數(shù)字的步進電機控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實驗中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進電機工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設(shè)計原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對所要應(yīng)用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進行了簡要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對需要實現(xiàn)對步進電機的調(diào)速，設(shè)計出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計思路，為系統(tǒng)的設(shè)計和維護提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應(yīng)用技巧以及實際編寫程序中經(jīng)常遇到的問題都做了詳細的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，該門技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設(shè)計采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標簽： FPGA 步進電機控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
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本文研制了一套基于數(shù)碼相機的圖像采集系統(tǒng)，用于拍攝作物葉片。該系統(tǒng)采用漫反射式的多光源正面照明設(shè)計方案，具有實時、高效、可控的特點。研究通過正交試驗對照明系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化，運用matlab 對
標簽： 圖像采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-30
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相位激光測距是一種高精度的距離測量技術(shù)，隨著電子器件和信號處理技術(shù)的發(fā)展，這種測距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進的FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了調(diào)制信號產(chǎn)生、信息控制與處理三個模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測距所難以克服的弱點。 文中闡述了激光測距和調(diào)制信號源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號輸出，說明了引起DDS輸出信號雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運算實現(xiàn)信號相位提取的基本原理及設(shè)計方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測距機的整體設(shè)計，并就各部分進行了詳細的分析與設(shè)計。介紹了激光測距系統(tǒng)的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺的部分硬件電路的設(shè)計，并對其中的設(shè)計進行了仿真和驗證，總結(jié)提出了對系統(tǒng)今后的進一步改進和完善的思路。
標簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測距機
上傳時間： 2013-06-28
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項新興的技術(shù)，它是射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強、工作距離遠、安全性高、便于一卡多用等優(yōu)點，在自動收費、身份識別和電子錢包等領(lǐng)域具有接觸式所無法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場前景。非接觸式IC卡讀卡器是非接觸式IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。基于實際項目的需要，本課題開發(fā)了一種讀寫距離在10cm左右的非接觸式IC卡讀卡器，它可以應(yīng)用于電子消費場合，如公交和地鐵電子售票，食堂售飯等場合。 本文首先研究了用于本系統(tǒng)的基本理論，包括射頻識別技術(shù)、ARM處理器體系結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)，然后基于這些理論，給出了非接觸式IC卡讀卡器的設(shè)計方案。系統(tǒng)由三個部分組成：第一部分是讀卡器的收發(fā)模塊，選用Philips公司的高集成度非接觸式讀寫芯片MF RC500設(shè)計射頻收發(fā)模塊，對射頻芯片接口電路設(shè)計做了詳細的論述；第二部分是核心控制模塊，以Philips公司的ARM7芯片LPC2292為核心，對電源供應(yīng)電路、存儲器電路、通信接口電路、LED顯示電路等設(shè)計做了一定的描述，并給出了電路。第三部分是系統(tǒng)的程序設(shè)計，采用移植嵌入式系統(tǒng)并添加任務(wù)的模式來實現(xiàn)讀卡器的各功能。通過對軟硬件的調(diào)試實現(xiàn)了非接觸式IC卡讀卡器的硬件與軟件平臺的構(gòu)建。
上傳時間： 2013-04-24
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高溫超導(dǎo)（High Temperature Superconductor,HTS）磁陰電動機與傳統(tǒng)磁陰電動機相比，能夠以更小的體積和重量實現(xiàn)更大的輸出功率、更高的功率因數(shù)和效率.國外有關(guān)超導(dǎo)磁阻電動機的研究目前還處于初級階段，國內(nèi)在這一領(lǐng)域更為滯后.論文以普通磁阻電動機的電磁關(guān)系為基礎(chǔ)，結(jié)合超導(dǎo)材料特殊的電磁特性，初步提出了超導(dǎo)磁阻電動機電磁設(shè)計的一般原則;并嘗試進行了一臺額定功率為150W的內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機的電磁設(shè)計.論文以實際設(shè)計的一臺內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機樣機作為分析實例，基于第二類超導(dǎo)體臨界態(tài)Kim模型和電磁場的有限元方法，提出了一般HTS磁阻電動機的內(nèi)部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計算方法.并在此基礎(chǔ)上進一步研究了如何借助HTS磁阻電動機的電抗曲線分析HTS磁阻電動機的穩(wěn)態(tài)工作特性.論文對常規(guī)磁阻電動機與HTS磁阻電動機進行了比較.計算結(jié)果表明，在電機尺寸、結(jié)構(gòu)不變的前提下，超導(dǎo)磁阻電動機比常規(guī)磁阻電動機明顯地提高了電機X/X值，因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉(zhuǎn)矩、更高的效率和功率因數(shù)，同時電機的穩(wěn)定運行區(qū)間也有所增大.計算結(jié)果還表明，采用抗磁性更強的YBCO塊材作為交軸阻磁介質(zhì)，能夠保證轉(zhuǎn)子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時不必犧牲較大的極孤系數(shù)和氣隙寬度，從而氣隙磁密有較好的波形，電機具有較好的同步性能.論文也對幾種具有相同定子但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同的HTS磁阻電動機做了比較，比較結(jié)果顯示，ALA式HTS磁阻電動機比內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機具有更大的輸出轉(zhuǎn)矩;當輸出功率較大時，ALA結(jié)構(gòu)的HTS磁阻電動機還比內(nèi)反應(yīng)結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)態(tài)工作特性.另外發(fā)現(xiàn)，thin-zebra ALA式HTS磁阻電動機的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動機更好.在進行內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機的設(shè)計時，內(nèi)反應(yīng)槽既要盡量阻隔交軸磁通，又要分布的比較均勻，這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比，又削弱轉(zhuǎn)矩脈動，從而最終改善電機的同步性能.
上傳時間： 2013-04-24
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