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傳統PLC使用時會出現一些問題，如程序死循環、程序跑飛、需要龐大的編譯系統作支持和不能實現精確位置控制等等；而發展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現場集成技術，用FPGA來實現PLC的功能，拋棄傳統PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現控制功能，不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優勢。 本課題在對國內外可編程控制器，重點是HardPLC的開發和應用的進展進行概述和分析的基礎上，系統開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結構的兩個創新概念，指出了其優越性能的結構基礎； 2.系統分析了用HardPLC實現控制系統時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現場集成奠定了基礎； 3.在仿真綜合的基礎上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統的控制要求，充分展示了其實際應用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上，確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統的控制實現，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現場集成技術可以廣泛應用于工控領域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應用場合可以取代傳統的PLC控制系統，為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經濟效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數據的加載，在實踐生產中具有重要的實用價值。
上傳時間： 2013-05-30
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本文將EDA技術與傳統的控制理論相結合,研制了一種全新的基于FPGA技術之上的PID和模糊控制器,并加以優化后應用于FESTO液位控制系統上.該控制器基于PLD組成的系統,很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環、復位不可靠等缺點,最大程度的提高設計效率和系統的可靠性;同時相對于傳統的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設計成本,為控制器地實現提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統規則表進行改進,在被控量接近穩態值時規則表部分自適應于具體的期望值,消除了穩態值附近的震蕩,大大提高了系統的穩定性.
上傳時間： 2013-06-21
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本文研制的數據采集器，用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉體，其工作環境惡劣，受電磁干擾大，而且設備要求高，如果遇到設備故障或設備事故，其損失相當巨大，保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上，選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計，其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計，增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性，并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統，用戶只要稍加變更程序，則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究，研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計，系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理，采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊，構建了實時性和準確性通信網絡，實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明，采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合，并且誤碼率較低，要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間： 2013-04-24
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傳感器是測控系統的重要組成部分，但有些傳感器，如增量式或絕對式旋轉編碼器，因無配套的二次儀表，給使用帶來不便。有些傳感器雖然可以買到配套的儀表，但價格昂貴，功能單一且功能無法擴展。為此，本課題以設計一種通用性強，功能擴展方便的測量儀表為目的，將計算機技術與嵌入式微處理器技術用于測量儀表當中，設計一種基于ARM的嵌入式智能儀表。課題主要研究工作包括： 1.在分析比較各種二次儀表功能的基礎上，提出了基于ARM的嵌入式智能儀表設計方案。搭建了儀表的硬件平臺。 2.軟件設計實現了μC/OS-Ⅱ嵌入式系統在ARM7微控制器上的移植。在此基礎上，對嵌入式系統進行了一定的擴展，編寫了LCD驅動程序，調用了串口通信，A/D轉換等模塊的API函數，建立了多任務環境，使儀表兼具PWM脈寬調制功能、數據采集、顯示和傳輸功能。 3.通過增量式、絕對式旋轉編碼器實驗、轉矩轉速傳感器實驗、輸出模擬信號的角度傳感器實驗和PWM輸出實驗驗證儀表的功能。 RTOS平臺的構建，降低了軟件設計的復雜度，提高了系統的實時性和靈活性，縮短了開發周期。經過實驗驗證，該儀表能夠準確測定頻率信號、模擬信號及數字信號。
上傳時間： 2013-04-24
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高端濕熱環境試驗箱的溫濕度控制器有著如下特點：①、人機接口模塊大多采用彩色液晶屏和觸摸屏；②、控制器存儲容量大，可存儲大量溫濕度數據；⑧、溫濕度數據測量精度高；④、溫濕度控制精度高，具有自調整能力，可根據試驗條件的變化調節控制器內部參數。⑤、輔助功能多，如RS232串口通訊、USB通訊、以太網通訊等，方便和PC機的連接。此種類型的溫濕度控制器國內生產較少。 本文在綜述國內溫濕度控制技術的基礎上，提出了基于ARM9芯片的高性能溫濕度控制的設計方法。本文主要針對以下幾個方面進行了研究：研究試驗箱內熱力學過程并建立溫濕度控制系統的簡化數學模型；分析溫濕度控制箱的控制方法，選擇合理的溫濕度測量方案，提出了減少誤差的方法；分析溫濕度控制器的功能需求，完成了基于ARM的溫濕度控制器的硬件設計和調試；選擇了溫濕度控制系統的控制算法，并在設計的硬件平臺上實現；最后對控制效果進行了試驗分析。 本論文各章節主要內容概述如下： 第1章綜述了濕熱環境試驗設備技術和嵌入式系統技術進展，提出了課題的研究內容、難點和創新點。 第2章分析了濕熱環境試驗箱溫濕度控制的控制算法，分析了被控空氣的熱力學過程，得出簡化數學模型。 第3章對溫度、濕度測量系統及其誤差消除方法進行分析，提出基于AD7711的高精度溫濕度測量方案。 第4章分析溫濕度控制器的需求，完成溫濕度控制器硬件平臺的設計。 第5章研究溫濕度控制系統的控制算法，在硬件平臺上實現PID繼電自整定算法。 第6章對溫濕度控制的實際控制效果進行試驗分析。 第7章總結與展望。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統是一種將底層硬件、實時操作系統和應用軟件相結合的專用計算機系統，在經濟社會和人們的日常生活中得到了越來越廣泛的應用。嵌入式系統的研究與開發已成為現代電子領域的重要研究方向之一。嵌入式實時操作系統是嵌入式系統應用軟件開發的支撐平臺，網絡化是主要趨勢之一。 μC/OS-Ⅱ作為一種新興的嵌入式實時操作系統，以其免費公開源碼、面向中小型應用、可搶占、多任務以及較好的移植性等突出特點，在各類嵌入式設備中得到廣泛應用。然而，μC/OS-Ⅱ內核中不支持TCP/IP協議棧，因而無法適應嵌入式設備網絡化的需要。本文的主要目標是：在計算資源嚴重受限的條件下，研究使嵌入式系統支持TCP/IP協議的策略及其實現方法。 本課題以實驗室現有的Samsung S3C44BOX芯片為核心的ARM開發板作為硬件平臺，分析了ARM7TDM[內核的特點及S3C44BOX的結構。在詳細分析實時操作系統μC/OS-Ⅱ及其內核原理的基礎上對其進行適當的改進并成功移植到ARM硬件平臺上。針對μC/OS-Ⅱ內核不支持TCP/IP協議棧的問題，引進了嵌入式TCP/IP協議uIP，將其應用到μC/OS-Ⅱ上，成為μC/OS-Ⅱ的網絡服務模塊，實現了對μC/OS-Ⅱ的網絡功能的擴充，并在uIP基礎上編寫了相關的網絡驅動程序。最后，本課題設計了基于HTTP協議的嵌入式Web服務器和基于TFTP協議的遠程文件傳輸，從而使網絡遠程監控測量和在線程序的更新下載成為現實。 本課題經過數月的軟硬件的設計和調試，已實現了最初的設計目標。測試結果表明：移植到ARM處理器上的μC/OS-Ⅱ內核可以成功實現對任務的調度；對μC/OS-Ⅱ內核擴充的TCP/IP協議——uIP可正常運行：嵌入式Web服務器和遠、程文件傳輸在實驗室局域網中的穩定運行，更加證明了本課題的成功性。
上傳時間： 2013-05-17
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介紹了一種高速、高性能的單片機C8051F330，該單片機內部集成了眾多的功能部件，是真正的混合信號在片系統。本文對單片機的功能和特點做了詳細的介紹，并以一個實際的多路溫濕度測控系統為例，給出
上傳時間： 2013-07-28
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在工業生產中，二次自動化儀表是構成自動化系統的基本單元之一。我國的單元儀表己基本完成由電動Ⅲ型儀表向基于八位或十六位單片機為基礎設計的數字化儀表的轉換。由于常規單片機資源的限制，以單片機為基礎設計的單元儀表基本上還是在功能上替代電動Ⅲ型儀表，并按電動Ⅲ型功能進行分類。這樣造成國內自動化儀表生產廠家生產的二次數字化儀表品種繁雜，標準難以統一，設計隨意性大。因此帶來如下現實問題： 1．自動化系統設計單位的儀表選型、系統調試、使用中操作、維修和系統的功能優化及備件的準備非常的不方便： 2．儀表生產廠家的批量生產困難，產品質量的提高及成本的節約不利： 3．國內現在自動化儀表廠家數量眾多，但都無法形成規模生產，質量不佳，而國外進口的二次儀表往往依附于特定的集散系統，也存在標準不統一，難以靈活替換的問題，且價格昂貴。 自動化系統設計、生產及應用迫切需要一種使用方便、通用性強的智能型二次儀表，以解決上述問題，改變傳統設計、生產及應用方式，這將是未來自動化儀表的發展趨勢，也就是本課題的努力方向。 本論文正是針對上述問題，以設計出一種可靈活組態的通用智能型二次儀表為研究對象，在深入分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上，合理地進行軟硬件設計，為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行了創新性和探索性研究。主要內容為： 1．各種常規二次儀表功能、標準、接線、操作習慣及結構方式的歸類分析； 2．多信號多量程的柔性測量方法研究； 3．系統整機設計以及系統可靠性設計； 4．u-boot的向ARM的移植、uClinux向ARM的移植、uClinux下的通用組態軟件設計。 本文設計了一種以三星公司的ARM7TDMI系列處理器S3C44BOX為核心，輔以外圍電路，實現同一硬件平臺下多種儀表的功能，并成功制作了樣品系統。 本文所討論的基于$3C44BOX和uClinux的智能儀表系統的開發技術同樣適用于其它項目的開發，對其它嵌入式的應用系統開發有重要的參考價值。
上傳時間： 2013-05-16
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大圓機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域，比較復雜的典型機電一體化產品。近幾年來，伴隨著我國針織行業的快速發展，大圓機的需求日益加大，傳統的基于MCU面板控制和采用薄膜按鍵方式的大圓機控制系統已經無法滿足需求。隨著微處理器技術的發展，嵌入式技術以其高集成度和高穩定性、高性價比在工控領域有著廣闊的應用前景。 近幾年，隨著嵌入式技術的發展，對人機界面的要求越來越高，友好的圖形人機界面為嵌入式系統的人機交互提供了豐富的圖形圖像信息。uC/GUI是一款不僅可以實現快速開發，而且能夠提供低功耗型GUI支持的嵌入式GUI軟件。用戶可以使用它方便地定制出自己的圖形用戶界面，完成各種應用程序的開發。因此已經被越來越多的領域所采用。 本文在對大圓機系統的功能和控制要求進行分析的基礎上，提出了一個以ARM微處理器和CPLD器件為中心構建硬件平臺、基于uC/OS-Ⅱ和uC/GUI的嵌入式大圓機控制系統解決方案。 此方案中的硬件平臺由主CPU核心應用系統電路、人機交互接口電路、協處理器CPLD模塊電路等部分組成。主CPU采用Samsung公司的基于ARM7內核的S3C44BOX處理器，人機交互接口電路采用觸摸屏和LCD液晶顯示器，為了解決閉環控制的問題，采用了CPLD作為協處理器，進行外圍擴展構成控制電路，軟件部分包括uC/OS-Ⅱ、Boot Loader、設備驅動程序、人機界面和主控制應用程序等。其中Boot Loader支持系統啟動,程序下載到RAM執行和燒寫到Flash存儲器等功能,而人機界面和主控制應用程序則基于設備驅動程序實現了對于大圓機系統的控制。 與傳統的基于MCU或工控機的大圓機控制系統相比，基于此設計方案實現的控制系統具有低成本、高集成度和高性能等特點，具有較大的實用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著嵌入式控制在工業領域的不斷滲入，進入21世紀之后，基于ARM體系Linux操作系統的嵌入式一體化工業控制系統成為了工業控制的主要發展方向，ARM芯片不僅體積小，功耗低，而且功能強；Linux由于其開源，穩定以及成本低的優點，在嵌入式系統中得到了廣泛的應用。 本文研究的主要內容是基于Linux操作系統ARM體系的嵌入式工控一體機設計與實現。該嵌入式工控一體機是基于Motorola公司研發的ARM9嵌入式系統和Linux操作系統的設備，整個系統體積小，結構精簡，并有很高的執行效率。它根據特定的工業控制對象定制特定的模型與控制算法。另外，該設備自身還具備各種數字PID控制算法，實現PID閉環控制。可以應用于工業控制領域中的各類被控設備，以及為高校自動化控制實驗和工業應用研究提供解決方案。它的軟件編程由Qt集成開發環境實現，Qt是基于C++的針對構造圖形用戶界面（程序）所使用的GUI工具包，它速度塊，易于使用，并具有很好的可移植性。 本文首先對嵌入式系統進行選型，然后提出了系統的軟硬件整體架構和系統的啟動流程。接著介紹了系統開發環境的搭建，包括啟動加載器的設計和實現，Linux內核的移植，設備驅動程序的編寫以及圖形用戶界面的實現。最后，詳細介紹了一個具有創新性的案例作為該嵌入式Linux工控一體機作為通訊和控制終端的典型應用。 該嵌入式Linux工控一體機具有極好的實用性和應用前景，并且其設計和實現過程對于其它嵌入式平臺也具有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-07-27
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