目前,織機向著高速化、智能化方向發展,無梭織機也越來越占主導地位,開發中高檔織機控制系統是當前紡織機械領域的重要課題。織機的電子送經和卷取控制系統是中高檔織機控制的關鍵技術之一,同時它也是無梭織機優越于有梭織機的重要特征之一,因此研究送經和卷取控制系統具有重要意義。 本文研究的內容是織機的送經和卷取控制系統,主要目的是保證織機在織造過程中紗線張力的動態穩定。主要工作如下: (1)在分析送經卷取系統原理和功能的基礎上,提出了一種用較低成本完成所需控制功能的解決方案——以ARM嵌入式處理器S3C44B0為中心構建硬件平臺,以嵌入式操作系統uClinux為基礎構建軟件平臺。 (2)利用嵌入式處理器S3C44B0豐富的硬件資源,對電子送經卷取控制系統進行硬件設計:包括以S3C44B0為核心的最小系統電路的設計、與上位機通訊接口電路的設計、經紗張力檢測與采樣電路的設計、伺服電機驅動接口電路的設計和編碼器接口電路的設計等. (3)利用嵌入式操作系統uClinux高實時、多任務等優點,對電子送經卷取控制系統進行軟件設計: ●在分析uClinux系統的特點和功能的基礎上,完成了在硬件電路板上的移植; ●在分析系統引導程序功能的基礎上,完成了Boot Loader的設計; ●完成了系統設備驅動程序的設計:包括串口驅動程序設計、A/D驅動程序的設計和IIC驅動程序的設計等; ●在對織機工藝了解的基礎上,以模塊化的思想完成了系統應用程序的設計:包括張力傳感器數據采集模塊、控制算法模塊和通訊模塊等; (4)詳細介紹了整個控制系統的調試過程。 本文設計的系統能使控制的經紗張力恒定,反應快速,控制精度高,很好地解決了開車痕等問題,能滿足中高檔織機的要求,具有實際應用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著科學技術的飛速發展,各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具,是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術,通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據,例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等,經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能,并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究,在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上,借鑒了“開發平臺”的設計思想,首先,在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺,對測控平臺的硬件結構進行設計,特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究,針對不同的應用,集成了多種接口電路。其次,在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上,架構了通用的軟件平臺,對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后,研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法,并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發,提高了調速器試驗臺的測試精度,也使性能更加穩定可靠,實現了整個測試過程的自動化,從而減輕了試驗人員的勞動強度,提高了工作效率,降低了試驗成本,也同時消除了安全隱患,因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
上傳時間: 2013-07-20
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隨著微電子技術和電力電子技術的飛速發展,運動控制系統正朝著通用化、智能化、微型化的方向發展。目前,以數字信號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)為核心的運動控制卡已成為運動控制器的發展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機,將PC機強大的信息處理能力和開放式特點與運動控制卡的運動控制能力相結合,具有信息處理能力強、開放程度高、運動控制方便、通用性好的特點。因此,本文通過對運動控制技術的深入研究,開發了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運動控制卡。 首先,設計了運動控制卡硬件電路,對控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號采集電路、通用I/O接口電路等實現方法進行了詳細討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性,通過對FPGA的編程設計,在FPGA中實現了PCI總線目標設備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補電路、DAC接口電路、編碼器信號處理電路和數字I/O信號處理電路。 基于改進的數字PID控制器和前饋控制,設計開發了運動控制卡的位置閉環伺服控制器,并整定了控制器參數,獲得良好的伺服控制特性。 最后,采用WinDriver開發了控制卡的驅動程序,并詳細介紹了驅動程序的開發流程。
上傳時間: 2013-08-01
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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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按照公安部規定,我國從 2004 年開始換發第二代居民身份證,預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區別在于:它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片,該芯片內存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器,該閱讀器能讀出第二代身份證內 IC 卡信息,并可通過 GPRS 網絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線,論述的主要內容如下: 1.介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發,必然帶來各行業對閱讀器的大量需求,而現有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2.介紹了相關概念及技術,包括:無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協議、嵌入式系統、ARM、GPRS技術等。 3.詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法,并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法,同時也簡單介紹了硬件的焊接和調試過程。 4.詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法,包括:讀卡模塊驅動程序、GPRS 模塊驅動程序、人機對話模塊驅動程序、I/O 口驅動程序的流程圖和部分代碼。 5.為使該閱讀器安全可靠地運行,對閱讀器進行了各種功能測試,包括:讀卡功能、GPRS 數據傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試,該閱讀器能準確讀取第二代身份證內信息并通過GPRS 網絡成功將信息發送出去。該閱讀器與市面上現有的閱讀器相比,具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法,可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中,因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-06-10
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軟開關技術是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發展的關鍵技術,已成為現代電力電子技術研究的熱點之一。微處理器的出現促進了電力電子變換器的控制技術從傳統的模擬控制轉向數字控制,數字控制技術可使控制電路大為簡化,并能提高系統的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器,其反饋控制采用數字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理,推導了變換器各種狀態時的參數計算方程;設計了以ARW芯片LPC2210為核心的數字化反饋控制系統,通過軟件設計實現了PWM移相控制信號的輸出;運用Pspice9.2軟件成功地對變換器進行了仿真,分析了各參數對變換器性能的影響,并得出了變換器的優化設計參數;最后研制出基于該新型拓撲和數字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關電源,給出了其主電路、控制電路、驅動電路、保護電路及高頻變壓器等的設計過程,并在實驗樣機上測量出了實際運行時的波形。 理論分析與實驗結果表明:該變換器拓撲能實現超前橋臂的零電壓開關,滯后橋臂的零電流開關;采用ARM微控制器進行數字控制,較傳統的純模擬控制實時反應速度更快、電源穩壓性能更好、外圍電路更簡單、設計更靈活等,為實現智能化數字電源創造了基礎,具有廣泛的應用前景和巨大的經濟價值。
上傳時間: 2013-08-03
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數據傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現的前提下,結合連續相位MSK調制,滿足歸一化信噪比SNR=2dB時,系統誤碼率低于10-4。根據課題背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比,編碼復雜度大,成為編碼硬件實現的一個障礙;論文針對實際系統的預期指標,通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數仿真分析,基于1/2碼率,1024和2048兩種幀長,設計了三種編碼器的備選方案,分別為直接下三角編碼器,串行準循環編碼器和二階準循環編碼器。 對于每種編碼器,分別設計了其整體結構,并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究,設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真;根據時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較,最終選擇串行準循環編碼器作為硬件實現的編碼方案。 最后,在FPGA中硬件實現了串行準循環編碼器并對其進行測試,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現性。
上傳時間: 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優異性能在編碼界引起了轟動,成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術的發展,目前,LDPC碼已經被多個通信系統定為信道編碼方案,并被應用到第二代數字視頻廣播衛星(DVB—S2)通信系統中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數據量龐大,譯碼時序控制復雜,如何實現LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現LDPC碼譯碼器為研究目標,主要對譯碼算法選擇、譯碼數據量化、定點數據表示方式、譯碼算法關鍵運算單元的FPGA設計和譯碼的時序控制進行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法,并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復雜度進行比較論證,選出適合硬件實現的譯碼方案。結合通信系統,對譯碼算法進行仿真分析,確定了譯碼算法的各個參數值和譯碼量化方案。 在系統仿真分析論證的基礎之上,以歸一化最小和譯碼算法為理論方案,利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊,并基于FPGA實現了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器,利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進行了功能驗證和時序驗證,最后模擬通信系統完成了譯碼器的硬件測試。
上傳時間: 2013-04-24
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糾錯碼技術是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數字視頻廣播(DVB)等系統中具有廣泛的應用。 DVD是一種高容量的存儲媒質。DVD技術的應用很廣泛,在數字技術中占有重要地位。DVD系統中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發階段具有安全、方便、可隨時修改設計等不可替代的優點,在電子系統中采用FPGA可以極大的提升硬件系統設計的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發的速度和降低系統的成本。FPGA的固有優點使其得到越來越廣泛的應用,FPGA設計技術也被越來越多的設計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實現方案,詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現,針對ME算法提出了一種流水線結構的糾刪糾錯RS譯碼器實現方案,在譯碼器復雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優化。這些技術的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設計并成功實現了RS(208,192)編譯碼器。
上傳時間: 2013-07-20
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點,適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求,將成為下一代無線通信系統(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析,指出了OFDM區別于其他調制技術的巨大優勢;然后針對OFDM中的信道估計技術,深入分析了基于FFT級聯的信道估計理論和基于聯合最大似然函數的半盲分組估計理論,在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統的迭代的最大似然估計算法,并利用Matlab做了相應的仿真比較,驗證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統仿真平臺。在此平臺上,對OFDM系統在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數下進行了仿真,并給出了數據曲線,通過分析結果可正確評價OFDM系統在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統架構和仿真分析之后,設計并實現了基于FPGA的OFDM調制解調系統。首先根據802.16協議和OFDM系統的具體要求,設定了合理的參數;然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手,對串/并轉換,QPSK映射,過采樣處理,插入導頻,添加循環前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計,詳細介紹了各個模塊的設計和實現過程,并給出了相應的仿真波形和參數說明。其中,針對定點運算的局限性,為系統設計并自定義了24位的浮點運算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算,在系統參數允許的范圍內,充分利用了有限資源,提高了系統運算精度;然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優化和設計實現,針對原始快速傅立葉變換FPGA實現算法運算空閑時間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優化算法設計方案,使之運用于OFDM基帶處理系統當中并加以實現,結果滿足系統參數的需求。最后以理論分析為依據,對整個OFDM的基帶處理系統進行了系統調試與性能分析,證明了設計的可行性。 綜上所述,本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統的設計、仿真和實現。本設計為OFDM通信系統的進一步改進提供了大量有用的數據。
上傳時間: 2013-04-24
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