甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g.它主要應用于網(wǎng)絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術發(fā)展的一個全新領域,逐漸成為國際通用的標準技術,成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結構和仿真結果.仿真的結果表明,所有的設計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時間： 2013-07-14
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當前，在系統(tǒng)級互連設計中高速串行I/O技術迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術正被越來越廣泛地應用于各種系統(tǒng)設計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務器、通信網(wǎng)絡、工業(yè)計算和控制、測試設備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標準，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標準上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應用。 傳統(tǒng)的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構）正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務的要求。ATCA作為標準串行總線結構，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設計高速串行接口將為設計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標準。結合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析， 并在此基礎上給出了FPGA的設計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設計工具，可在標準ATCA機框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關節(jié)實驗室機器人特有的機械結構和數(shù)學模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關節(jié)實驗室機器人的本體結構，并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結構：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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ARM嵌入式技術在工業(yè)和生活中正得到越來越廣泛的應用，為了適應技術的發(fā)展和社會的需求，滿足為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，高校通信類和電子類專業(yè)開設ARM嵌入式技術相關課程及其實驗課程將成為趨勢。在課程中設置合理實驗，可以有效提高學生的動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，幫助學生更快、更好地掌握理論和應用技術。 論文設計的ARM嵌入式教學實驗系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術實驗課程教學的實驗開發(fā)板及其配套的實驗。該實驗系統(tǒng)針對一般高校所開設的ARM嵌入式技術相關課程的要求而設計，配套實驗符合教學大綱及實驗課時的要求。 論文設計的實驗開發(fā)板主要組成模塊有：最小系統(tǒng)，包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實驗開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡控制芯片用作控制和信號處理，使用網(wǎng)絡接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構建16位存儲單元，使用AT24C01和PCF8583來構建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉(zhuǎn)換以擴展RS232串口，并擴展鍵盤和LCD實現(xiàn)人機交互。實驗開發(fā)板的硬件設計充分考慮了一般高校實驗室的條件和需求，能夠較好地將成本控制在150元左右，有利于在有限的條件下為每個學生盡可能的創(chuàng)造動手制作PCB的實驗條件。實驗板的接口設計能夠讓學生較為方便地開展實驗，并考慮了實驗板擴展和二次開發(fā)的需要。 論文設計的實驗系統(tǒng)配套實驗主要有基礎實驗、擴展實驗和設計實驗。基礎實驗主要幫助學生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內(nèi)資源和特殊功能寄存器的配置方法，對整個嵌入式系統(tǒng)的架構有一定的理解，能編程完成一些簡單的控制功能；擴展實驗主要幫助學生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設計的基本理念，能夠設計和實現(xiàn)常見的外設驅(qū)動程序，能夠進行操作系統(tǒng)的配置和移植，能夠自行對實驗板進行一定程度的擴展；設計實驗能夠幫助學生提高嵌入式系統(tǒng)的設計開發(fā)能力，使學生能根據(jù)需要設計出實現(xiàn)一定功能的擴展模塊，從而使實驗板擴展成實現(xiàn)具體功能的工業(yè)產(chǎn)品。基礎實驗包括ADS集成環(huán)境實驗、鍵盤實驗（GPIO輸入）、LED實驗（GPIO輸出）、定時器實驗、外部中斷實驗、UART串口通信實驗、I2C接口實驗、液晶顯示實驗；擴展實驗包括建立交叉編譯環(huán)境實驗、操作系統(tǒng)編譯實驗、操作系統(tǒng)移植實驗、以太網(wǎng)通信實驗、TFTP實驗、WEB訪問實驗；設計實驗包括TCP/IP協(xié)議棧實驗、Web服務器實驗。學生通過完成基礎實驗、擴展實驗和設計實驗來達到教學大綱的要求，并可以在此基礎上進行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實驗，可以滿足一般高校嵌入式技術實驗課程教學的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實驗開發(fā)板設計完成后進行的調(diào)試。實驗開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實驗系統(tǒng)的擴展方案和二次開發(fā)方案，并對嵌入式新技術的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學發(fā)展觀為指導，是對普通高校ARM嵌入式技術實驗課程設計的一次有益探索。
標簽： ARM 嵌入式 教學實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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網(wǎng)絡的普及和計算機微型化的趨勢使得移動終端成為未來人們生活中的必備。移動終端具有體積小，重量輕，易于攜帶的特點。它將PC的部分功能與手機的通訊功能結合起來，可以進行無線通訊，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)得到豐富多彩的服務。因此，針對移動終端的研究具有非常重要的意義。 本文針對移動終端的移動性和無線上網(wǎng)功能提出一套基于ARM Linux平臺的解決方案。移動終端硬件部分采用基于S3C2410控制器的硬件平臺。采用USB接口的WiFi模塊作為無線網(wǎng)卡。采用FPGA模塊做信息加密處理。軟件部分采用嵌入式Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，采用基于Qt的嵌入式Konqueror瀏覽器作為應用程序。采用移動IPv6技術支持終端的移動性。 本文闡述了移動終端軟件部分從底層到頂層的實現(xiàn)。包括了引導加載程序移植，Linux內(nèi)核的移植，NOR Flash驅(qū)動移植，網(wǎng)卡驅(qū)動移植，無線網(wǎng)卡驅(qū)動移植，LCD驅(qū)動的移植，觸摸屏驅(qū)動的移植，根文件系統(tǒng)的實現(xiàn)，Qt/Embedded和Qtopia的移植以及嵌入式Konqueror的移植。并對原理、相關知識點以及實現(xiàn)過程進行了詳細的說明。本文介紹了如何在移動終端上支持移動IPv6技術，搭建基于Linux的移動IPv6的實驗網(wǎng)絡，并測試移動終端在不同的WiFi子網(wǎng)之間移動過程中與通信對端的連接情況。 經(jīng)過測試表明，該移動終端可以在無線條件下通過瀏覽器訪問Internet，支持中文網(wǎng)頁并能通過鼠標、鍵盤和觸摸屏進行操作。在移動性上，移動終端在從家鄉(xiāng)網(wǎng)絡和外地網(wǎng)絡之間的漫游過程中能夠在一定的切換延遲下保持和通信對端的連接。
上傳時間： 2013-04-24
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目前，大多數(shù)嵌入式自動化系統(tǒng)都以MCU為核心，與監(jiān)測、伺服、顯示等儀器、設備配合實現(xiàn)一定的功能。現(xiàn)場信息往往止步于“現(xiàn)場”，嵌入式自動化系統(tǒng)從而成為了“信息孤島”，因而制約了其本身的發(fā)展。要實現(xiàn)大規(guī)模的信息集成、綜合實施自動化，就需要一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下運行、可靠性高且實時性好的通信系統(tǒng)，形成工業(yè)現(xiàn)場的底層網(wǎng)絡，完成現(xiàn)場自動化設備之間的多點通信。 Ethernet（以太網(wǎng)）和CAN-bus（控制器局域網(wǎng)）分別是目前全球應用最為廣泛的國際互聯(lián)技術和開放式現(xiàn)場總線。隨著測控技術與網(wǎng)絡技術日益緊密的結合，測控系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為大勢所趨，這也促成了近年來嵌入式網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展。以太網(wǎng)技術正在迅猛發(fā)展，將其應用到工控領域，可以達到降低成本，簡化結構等成效。隨著技術的發(fā)展以及實際的需要，將兩者結合無疑會為控制領域的飛速發(fā)展帶來巨大的原動力。本文設計了一種以ARM7處理器為核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet網(wǎng)關，可以用來實現(xiàn)監(jiān)控設備和現(xiàn)場設備之間穩(wěn)固、簡潔的互連通信，完成對大規(guī)模現(xiàn)場設備的實時測控。 本文具體的研究內(nèi)容如下： 1）以LPC2290為主控MCU的CAN-Ethernet互連系統(tǒng)的設計思想以及整體結構設計； 2）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路及外圍接口電路設計，MCS-51單片機與MCP2510實現(xiàn)CAN總線通信； 3）μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)在LPC2290上的移植以及互連系統(tǒng)應用軟件設計實現(xiàn)與探討； 4）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)核心交換模塊的設計； 5）使用HTTP協(xié)議實現(xiàn)Web服務的功能，并通過Web頁面實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程測控。
上傳時間： 2013-08-06
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目前，許多高校在機房管理上使用了IC 卡，其中少數(shù)機房是使用接觸式IC卡，眾所周知，接觸式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干擾性和工作距離方面不及非接觸式IC 卡，因此很多接觸式IC 卡基本已被非接觸式IC 卡取代。 經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用IC 卡的機房管理系統(tǒng)的基本工作方式是每個機房中配置了1個IC 卡讀寫終端和1 臺監(jiān)控機。IC 卡讀卡終端只是一個普通的讀卡器，只負責讀取卡內(nèi)信息，并通過串口等通信方式將IC 卡信息傳輸給監(jiān)控機，讀卡終端本身沒有信息存儲功能，實際的計費管理完全是通過監(jiān)控計算機控制，監(jiān)控計算機向中心服務器端定時或?qū)崟r傳輸刷卡信息。由于整個系統(tǒng)要占用一臺微機，而且中間的信息傳遞、計費環(huán)節(jié)都要由它來完成，不僅浪費資源，而且也增加了安全隱患。在這種工作模式下，會出現(xiàn)一些問題和漏洞： 1) 可靠性不高由于讀卡設備與監(jiān)控計算機之間的信息傳輸只是暫時保存在監(jiān)控計算機中，如果監(jiān)控計算機遭到病毒襲擊或者出現(xiàn)硬件故障，將出現(xiàn)無法挽回的后果。而且由于學生信息都保存在監(jiān)控計算機中，因此存在著人為偽造、篡改和徇私舞弊行為的極大可能。 2) IC卡的特點未完全體現(xiàn)IC卡除了能標識身份外，還有電子錢包功能，能對其進行充值和扣款，但是上述方法基本上IC卡只用做標識身份，實際的每次扣款，都是由監(jiān)控計算機和中心服務器來完成，基本與讀卡設備無關。 3) 不方便學生上機和收費管理學生每次上機刷卡，都要由監(jiān)控計算機連接中心服務器端，由中心服務器端讀出學生信息，進行核對，而且對學生的扣款需要額外的計算機軟件來進行計時和計費處理，顯得比較繁瑣。 鑒于以上問題，為提高機房管理效率，降低工作強度，并及時處理機房發(fā)生的故障，采用機房計費管理系統(tǒng)勢在必行。如果能在讀卡終端設備中完成計費的大部分功能，并且增加存儲功能，這樣就可以減少監(jiān)控計算機的負擔，甚至讀卡終端設備可以直接與中心服務器通信，不僅能增加系統(tǒng)的可靠性和安全性而且還充分利用了IC 卡的功能，還降低了財務統(tǒng)計和計算帶來的麻煩。 目前已經(jīng)應用于機房管理的解決方案主要有3種方式，即:軟硬件結合控制方式、帳號方式和門禁方式。鑒于設計要求，并且考慮到安全、可靠、簡單等因素，如果在軟硬件結合控制方式中，把更多的任務交由讀卡終端，比如由讀卡終端來存儲數(shù)據(jù)、計費管理，同時如果讀卡終端能實現(xiàn)TCP/IP 通信，那么監(jiān)控計算機的任務就大大降低，甚至可以由讀卡終端直接與中心服務器通信。就減少了一些不必要的麻煩和安全風險。本論文的設計就是基于這一點來進行的。 本系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，實時性要好，另外考慮到性價比等因素，綜合考慮選擇將μC/OS-II 操作系統(tǒng)移植到ARM7 上作為開發(fā)平臺。在此平臺基礎上，考慮到TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與要采用的硬件的性能以及實現(xiàn)的成本有關。從解決這一技術問題出發(fā)，結合本論文研究的應用對象，決定使用嵌入式操作系統(tǒng)，此種方案可以描述為嵌入式TCP/IP協(xié)議棧＋嵌入式操作系統(tǒng)＋微控制器。 本文介紹了一種基于ARM7的IC 卡機房管理終端的設計方案。該系統(tǒng)在ARM7的基礎上實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植和TCP/IP協(xié)議棧的嵌入，能夠正確讀寫IC 卡信息，增加了SD 卡存儲功能，完成計費操作，實現(xiàn)液晶顯示功能，能夠通過以太網(wǎng)或串口直接與服務器通信。 本文詳細介紹了整個機房管理系統(tǒng)終端的硬軟件設計，給出了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在ARM7 處理器上的詳細移植過程，介紹了一種TCP/IP協(xié)議棧和基于套接字的編程方法，同時也提供了一種多卡操作的防沖突機制。 同目前大多數(shù)機房管理系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)有如下特點： 1) 由于使用了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，提高了系統(tǒng)的實時性和反應時間，任務管理和調(diào)度更加方便有效。 2) 由讀卡終端來進行計費操作，降低了服務器端的工作壓力，同時降低了安全風險。 3) 增加了數(shù)據(jù)存儲功能，提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于數(shù)據(jù)的查詢和故障的恢復。 4) 增加了對無效卡、注銷卡和欠費卡的判斷與處理，對惡意操作或者有意或者無意的逃費操作采取了積極有效的措施。 5) 以太網(wǎng)通信克服了以往串口通信的傳輸距離短、傳輸速率慢等缺點，使得通信更加方便、高效，并且可以進行遠距離傳輸和控制。
上傳時間： 2013-07-09
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臭氧（O3）作為一種無污染的強氧化劑，已在醫(yī)學、衛(wèi)生、食品、飼養(yǎng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、化工生產(chǎn)、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業(yè)廣泛應用，取得了顯著效果，其應用規(guī)模也越來越大。在使用中，如果臭氧濃度過高會加大設備造價同時對人體有危害，臭氧濃度太小又難以收到滿意效果。因此在很多場合必須嚴格控制臭氧的濃度，以便達到既能殺菌消毒，又不危害人體健康的目的。目前，臭氧檢測的方法分為兩類，一類是采樣后實驗室分析，首先進行環(huán)境空氣的樣品采集，然后拿到實驗室利用化學方法進行分析；一類是自動監(jiān)測儀器法，利用臭氧自動監(jiān)測儀進行環(huán)境空氣中臭氧濃度的測定。然而在對臭氧消毒后空氣中臭氧濃度檢測的過程中，以上兩種方法具有檢測周期長、操作步驟復雜、設備體積大、不便于攜帶等缺點。因此設計一種檢測方法簡單、體積小、重量輕、低功耗、智能化程度高的便攜式臭氧濃度檢測儀具有一定的現(xiàn)實意義。 在硬件設計上，首先，為了完成臭氧濃度信號的提取，對臭氧傳感器進行了精心的選擇；其次，為了保證傳感器穩(wěn)定可靠的工作，重點設計了恒電位儀電路，同時為了滿足后續(xù)A/D檢測精度的要求，對檢測到的電壓信號進行了調(diào)理；最后，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，以ARM微處理器LPC2210為核心搭建了系統(tǒng)的硬件平臺。 在軟件設計上，為了提高系統(tǒng)的智能化程度，引入了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)。同時為了減少系統(tǒng)功耗盡量縮短CPU的運行時間。當儀器無人操作一段時間后，系統(tǒng)會自動關閉一部分外圍器件并且使微處理器處于掉電狀態(tài)以減少功耗。 在操作的可靠性方面，設計了一鍵開機功能；同時為了延長電池的使用壽命，設計了電源智能管理模塊。
上傳時間： 2013-05-21
上傳用戶：xiangwuy
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、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領域、精密控制領域比傳統(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、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，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)動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設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、特點及其應用前景，總結了國內(nèi)外超聲波電機驅(qū)動控制技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅(qū)動控制技術的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結合嵌入式系統(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)的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設計系統(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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在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
上傳用戶：baitouyu
