現場可編程門陣列(FPGA)是一種新型器件,它將門陣列的通用結構與現場可編程的特性結合于一體.如今,FPGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一.隨著FPGA器件的廣泛應用,它在數字系統中的作用日益變得重要,它所要求的準確性也變得更高.因此,對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義.隨著集成電路規模的迅速膨脹,電路結構變得復雜,使大量的故障不可測.所以,人們把視線轉向了可測性設計(DFT)問題.可測性設計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑,而邊界掃描測試方法(BST)是其中一個重要的技術.本文闡述了FPGA系列器件的結構特點,邊界掃描測試相關的基本概念與基本理論,給出利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數學描述和數學模型.論文中主要討論了邊界掃描測試中的測試優化問題,給出解決兩類優化問題的現有算法,對它們的優缺點進行了對比,并且提出對兩種現有算法的改進,比較了改進前后優化算法的性能.最后總結了利用邊界掃描測試FPGA的具體過程.
上傳時間： 2013-08-06
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電腦繡花機是當代最先進的繡花機械，隨著人們對刺繡品質量的追求以及刺繡品需求量的增加，高性能的電腦繡花機越來越受到市場的推崇，用戶對CAN(現場總線)、遠程控制、海量USB存儲、彩色LCD顯示等技術在新型電腦繡花機中的應用有了新的需求。然而，國內電腦繡花機監控系統平臺由于存在技術上的困難或成本上的障礙而使這些功能難以實現。隨著電腦的不斷發展和電子產品成本的不斷降低，采用先進架構和體系的處理器，加上相應的實時操作系統進行任務管理，就能大大提高電腦繡花機監控系統的性能。本文設計了一種電腦繡花機監控系統，在詳細分析電腦繡花機工作原理和功能需求的基礎上，采用ARM處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統構建了監控系統平臺，實現了實時操作系統任務管理、網絡通信、USB設備讀寫、花樣圖案預覽等功能，具體工作如下： (1)在介紹電腦繡花機的工作原理以及分析電腦繡花機監控系統性能需求的基礎上，構建了基于ARM7核的嵌入式處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統的監控系統平臺，并給出了系統的整體設計方案。 (2)根據電腦繡花機監控系統的整體設計方案，設計實現了系統的硬件電路，處理器采用ST公司生產的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存儲器接口的三個BANK，分別設計實現了以太網通信接口、USB設備讀寫接口以及彩色LCD實現接口等。 (3)在系統的接口電路設計方面，采用以太網控制芯片CS8900A使其通過ISA總線與系統處理器相連，構建了以太網通信接口，負責遠程傳輸數據(花樣文件)控制信息等；利用LJSB主從控制器SL811HS，在處理器STR710FZ2rr6的控制下設計實現了對海量USB設備讀寫的USB接口，負責讀寫在U盤上的花樣文件以及其它的數據信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13設計實現了監控系統的LCD顯示接口，系統處理器通過控制QD-13向LCD寫入要顯示的圖案以及文字數據；組建了一個基于CAN通信的安全檢測模塊，主要包括電源檢測以及斷線檢測等。監控系統的CAN節點利用系統處理器自帶的CAN模塊結合TI的CAN收發器sn65hvd230實現，電源檢測節點、斷線檢測節點以及運動控制系統交互的CAN節點的控制器采用Microchip公司的帶有CAN模塊的18系列單片機PIC18F4680，CAN收發器采用該公司的MCP2551芯片。 (4)設計實現了基于μC/OS-Ⅱ操作系統的軟件，包括兩個部分，一是功能接口的驅動程序，另一個是操作系統中的應用程序軟件。驅動程序負責控制相應功能接口的運行，操作系統中的應用程序軟件實現具體的功能應用，例如TCP/IP協議棧以及USB協議的實現等。 (5)整合了系統各個功能模塊，并做出監控系統的PCB板，利用ADS開發環境進行系統的整體調試，給出了系統的運行效果，實驗表明監控系統工作穩定，性能良好。 最后，文章分析了電腦繡花機的監控系統需要改進的地方，并對電腦繡花機監控系統未來發展趨勢作出了展望。
上傳時間： 2013-05-25
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近年來，隨著控制系統規模的擴大和總線技術的發展，對數據采集和傳輸技術提出了更高的要求。目前，很多設備需要實現從單串口通信到多路串口通信的技術改進。同時，隨著以太網技術的發展和普及，這些設備的串行數據需要通過網絡進行傳輸，因而有必要尋求一種解決方案，以實現技術上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協議的以太網通信進行研究和分析，在此基礎上，設計一個嵌入式系統一基于APM處理器的多路串行通信與以太網通信系統，來實現F8-DCS系統中多路串口數據采集和以太網之間的數據傳輸。主要作了如下工作：首先，分析了當前串行通信的應用現狀和以太網技術的發展動態，通過比較傳統的多路串口通信系統的優缺點，設計出了一種采用CPID技術和CAN總線技術相結合的新型技術，并結合F8-DCS系統數據量大和實時性高的特點，對串行通訊幀同步的方法進行了詳細的研究。然后，根據課題的實際需求，對系統進行總體設計和功能模塊劃分，并詳細介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網通信接口以及二者之間的數據傳輸接口的電路設計。在軟件設計上，對系統的啟動代碼、串行通信協議、串口驅動以及多串口與網口間雙向數據傳輸等進行了詳細的論述。最后，將上述技術應用于某大型火電廠主機F8-DCS系統I/O通訊網絡的測試與分析，達到了設計要求。
上傳時間： 2013-07-31
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開關磁阻電機是電機技術與現代電力電子技術、微機控制技術相結合的產物，既具有結構簡單堅固、成本低、容錯能力強，耐高溫等優點，又在高度發展的電力電子和微機控制技術的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經在多個工業部門得到應用。因此，開關磁阻電機在驅動調速領域有著良好的發展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎上，以philip公司生產的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力，設計并制作了SRM控制器與系統軟件。本文以開關磁阻電機的調速控制策略及其控制實現方法為主要研究內容，對開關磁阻電機的數學模型、功率變換器技術、控制策略、控制方案的實現進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關磁阻電機調速系統的構成及基本工作原理，綜述了開關磁阻電機的國內外發展現狀、特點及研究動向，總結了開關磁阻電機系統存在的技術問題，提出了本文的研究目的和主要研究內容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數學模型和準線性數學模型，然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關的相電流波形與轉子角位移的函數關系，最后根據課題所關心的控制系統設計，在理論分析的基礎上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析，對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調速系統的硬件設計進行了詳細說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統的研究與設計，根據SR電機的控制特點，盡可能地開發了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進行了設計和制作，分析了各種主電路形式的優缺點，采用了新型IGBT功率管作為主開關元器件，使功率變換器結構得到簡化，設計了IGBT的功率驅動電路，并專門設計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元，保證了整個系統安全可靠地運行，然后分析了SR電動機控制系統位置傳感器檢測電路設計、電流及電壓斬波電路設計、電流檢測及保護電路設計等。 第四部分主要介紹了系統的總體控制思想，分析了各個運行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現進行了設計，并給出了軟件實現的具體流程圖，直觀地體現了軟件編程思想。最后，對系統進行了實驗研究及分析。目前，該控制系統已調試完畢，基本實現預期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關磁阻電動機控制系統進行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數字調節，發出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護信號相結合，實現對主功率元件的通斷控制。并且設計了相應的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路，使控制系統結構緊湊，可靠性高；系統的控制軟件設計，采用模塊化的程序設計方法，增強了系統的可讀性及可維護性，實現了一種電壓斬波和電流斬波控制相結合的控制方式;結合系統的硬件設計，開發了相應的軟件模塊，使系統具有完善的保護和控制性能。 本系統經過試驗，調速范圍可達100～2000轉/分，效率較高，性能優良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車導航及定位是在全球衛星定位系統(GPS，Global Positioning System)的基礎上發展起來的一門新型技術。它是由GPS定位系統、電子地圖、嵌入式系統組成。汽車導航系統接收GPS所傳送的衛星信號，得到車輛的即時位置，通過GPS信號處理系統傳送給CPU，再配合嵌入式系統上的電子地圖，將車輛經過的軌跡顯示在顯示屏上。本文設計了一種汽車導航定位系統，以ARM微處理器為核心，移植嵌入式操作系統，在此基礎上繪制電子地圖，顯示車輛運行軌跡。主要研究內容如下： 完成了車載導航系統總體方案的分析與設計。分析了多種嵌入式微處理的性能和應用。確定了以S3C44BOX為核心構建導航系統硬件平臺的解決方案，并設計了導航系統的總體框架。 完成了車載導航系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、GPS模塊等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的汽車導航定位系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-II和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。 介紹了GPS的衛星定位原理，以及GPS接收的數據格式。在嵌入式圖形用戶界面μC/GUI的基礎上實現車載導航系統LCD上電子地圖的繪制，提出了基于μC/GUI及Maplnfo MIF地圖數據格式的電子地圖的設計與實現方法。實現了矢量電子地圖的顯示、縮放、漫游、圖層管理以及簡單的數據查詢導航功能，提出了用邊界檢測算法提高電子地圖漫游時的顯示速度。在此開發平臺上還實現了GPS定位數據的采集、處理，初步完成了定位模塊的部分功能。
上傳時間： 2013-05-22
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如今電力電子電路的控制旨在實現高頻開關的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。現場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發和維護(升級)等顯著優點。與單片機和DSP相比，FPGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發展的需要。因此，在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發展和應用。 本文提出了一種采用現場可編程門陣列(FPGA)器件實現數字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產生多路PWM脈沖，具有開關頻率可調、各路脈沖間的相位可調、接口簡單、響應速度快、易修改、可現場編程等特點，可應用于PWM的全數字化控制。文中對方案的實現進行了比較詳細的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實現、PWM波形的產生、各模塊的工作原理等。 本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數字化通用PWM控制器對這種軟開關Boost變換器進行控制，給出了比較完滿的實驗結果。實驗結果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，
上傳時間： 2013-07-10
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ZigBee是近年來出現的一種新型無線通信技術，其具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的特點，在家用系統控制、樓宇自動化、工業監控領域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數據鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定，高層(網絡層、數據安全性及互邊互通應用)由ZigBee聯盟負責。 隨著ZigBee技術在工業現場應用，越來越多的ZigBee設備終端將出現在工業現場，這就提出了將這些ZigBee設備與傳統的以太網連接起來要求，為此需要設計一個無線的ZigBee網關來進行數據轉發，因此對ZigBee網關的研究和設計具有重要的意義。 本系統選用基于ARM 920T內核的S3C2410作為ZigBee網關的主處理器，并且選用符合802.15.4標準的CC2420作為ZigBee網關的無線收發器。為了降低開發成本以及方便程序升級，網關選用開源嵌入式Linux操作系統，基于2.6.內核進行開發。本文主要對網關軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成：無線收發器的驅動程序和網關程序。其中網關程序主要包含Zigbee協議棧模塊和網關通信模塊。開發和測試主要語言采用標準C語言，驅動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協議棧，然后詳細闡述了采用Linux來進行無線收發器驅動程序設計的關鍵點，同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網關協議棧進行了移植，并且給出了ZigBee網關通信程序的設計方法以及程序的編譯、調試和測試方法，實現了將ZigBee設備的數據及其狀態轉發給上位數據服務器的過程，最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
上傳時間： 2013-07-17
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礦井加暖系統在礦產、冶金、化工等工業中具有廣泛的應用。課題組根據熱效率、壽命、自動化程度等方面存在的問題，經過調查、分析和研究開發了一套新型礦用環保熱風爐系統，該系統主要由數據采集系統、火焰監測系統和主機控制系統三部分組成。 數據采集系統，要對復雜的現場環境進行監測控制，是整個新型熱風爐自動控制系統的關鍵。本文設計的數據采集系統由MSP430單片機、模擬量采集(A/D)、模擬量輸出(D/A)、開關量采集、開關量輸出、存儲、通信接口及其他輔助電路組成，結構簡單、機構可靠性高，使用壽命長，能夠對系統的各種現場數據進行實時監測和控制，對于礦井的安全可靠生產具有重要的意義。
上傳時間： 2013-04-24
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我國經濟的快速發展促進各行業對電力需求的飛速增長，電力需求側管理隨著電力系統管理的自動化而不斷發展起來。用電現場負荷監控終端是電力需求側管理的一個重要組成部分，它為有效利用能源、合理分配能源，鼓勵用戶均衡用電，實現電力需求側科學管理提供了技術基礎。 負荷監控終端利用微電子技術、電力電子技術和傳感器技術對用電現場的各種電能參數進行采集和全方位監控，在電力需求側管理中承擔著重要角色。它為電力管理部門和用電企業間搭起了信息橋梁，不僅實時提供企業用電的各種信息，而且能夠及時執行電力管理部門的遠程命令，實現遠程操作。電力管理部門向終端安排合理的用電方案，能夠對企業的用電實現宏觀調控，這對企業的長足發展和電力管理部門的合理調度電能有很好的推動作用。因此對負荷監控終端的研究具有重大的現實意義。 論文對目前國內外的負荷監控終端在的發展現狀進行了概述，分析了負荷監控終端在國內的電力負荷管理技術中的地位和作用，以及當前負荷監控終端系統的技術水平和實現方法，在研究了終端設計多項技術的基礎上，結合工程項目的要求對微處理器和操作系統進行了具體選型，設計了一種基于ARM 和μC/OS-Ⅱ的配變監控終端，在基于ARM技術的LPC2124 微處理器和外圍接口芯片上，進行了終端系統的設計；實現了μCOS-Ⅱ在LPC2124MCU 上的移植；編寫了基于μC/OS-Ⅱ的API 接口函數和底層硬件驅動程序；采用多任務按優先權調度的方式解決了任務處理的實時性，克服了傳統前后臺軟件在復雜的監控終端設計中實時性差的弊端，實踐證明用這種設計思想制作的配變監控終端能較好地滿足工程應用實際需要。
上傳時間： 2013-04-24
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生化分析儀是醫療機構進行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對血液等人體體液的分析來測定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標，這些常規生化指標可以幫助醫生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學檢驗中具有重要作用。 目前的半自動生化分析儀多以8位單片機為中央處理器，限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術應用于生化分析儀的研制當中，選用了32位的ARM9處理器$3C2410A，嵌入Linux操作系統，搭建ARM+Linux的平臺，設計了智能型半自動生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯．比爾定律及其核心部件——光電比色計。對半自動生化分析儀的整體架構進行了說明。 半自動生化分析儀硬件結構上由電源、時鐘、復位電路，存儲器系統，液路控制系統，光路控制系統，恒溫控制系統(包括溫度測量和溫度控制)，數據采集系統，人機交互系統(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機)和其他一些接口等組成，對于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細設計。 在半自動生化分析儀軟件設計方面，本文詳細介紹了交叉編譯調試環境的建立，引導裝載程序U-Boot的移植，Linux內核的裁減與移植，設備驅動程序的設計，文件系統的建立與移植，應用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運動控制、溫度控制、數據處理、打印功能及SQLite數據庫管理等。該新型半自動生化分析儀使用方便，性價比高，適用于國內的中小型醫療機構。
上傳時間： 2013-04-24
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