近年來,LED(light emitting diode,發光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環播放文字、圖形和圖像信息,具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩定且壽命長等多種優點,被廣泛應用于商業廣告、體育比賽、交通信息報導等諸多領域。 LED顯示屏的核心技術主要集中在控制器中。目前,大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微控制器,由于受到微處理器的處理速度、體系架構、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制,已難以在要求顯示較多像素、顯示內容幀頻較高、動態顯示效果復雜的情況下得到良好的動態視覺效果。 針對以上情況,本文研究開發了一種全新的,由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制系統,就控制平臺、硬件結構和軟件開發實現給出了驅動部分和控制部分的詳細分析與設計。 本文根據LED顯示屏在列車車廂和火車、汽車車站旅客導向系統中為應用背景,結合LPC2138的功能特點和LED顯示屏的功能需求。詳細介紹了顯示屏控制系統中包括電源模塊、復位模塊、RS485通訊電路等主要模塊的設計。成功實現了數據掃描、數據發送、數據通訊等LED顯示屏所需的功能。 結合控制系統RS485通訊協議和系統顯示的要求,分析了LED顯示屏通訊和控制系統的軟件開發流程。并詳細分析了顯示屏的靜、動態圖文顯示軟件流程結構;系統從上位機接受數據到信息顯示的整個軟件處理流程。 最后本文分析了LED顯示屏控制系統研發中所遇到的幾個難點問題,包括:提高RS485總線可靠性和抗干擾問題、系統在頻繁更換內容死機的問題、顯示內容較多時視覺效果的處理問題,并給出了解決方法。 經過實際測試,本文所述LED顯示屏控制系統性能良好,工作穩定可靠,易于維護升級,具有很高的性價比。
上傳時間: 2013-05-28
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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的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內容。在分析了工業機器人的發展歷程和機器人控制系統的研究現狀后,本論文的主要目標是針對四關節實驗室機器人特有的機械結構和數學模型,建立一個新型全數字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統的軟、硬件平臺,實現對四關節實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發,首先分析了所研究的四關節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學模型。在明確了實現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,它實現對機器人的系統管理、協調控制以及完成機器人實時軌跡規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,實現了對機器人多個關節的高速并行驅動;第三級CPU為交流伺服驅動處理器,它實現了機器人關節伺服電機的精確三閉環誤差驅動控制,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來實現上位計算機.與下位控制器之間的數據通信,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的通信速度和可靠性。 機器人系統的軟件設計包括兩個部分:一是采用VC++實現的上位監控軟件系統,它主要負責機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算,同時完成用戶與機器人系統之間的信息交互;二是采用C語言實現的下位DSP控制程序,它主要負責接收上位監控系統或者下位控制箱發送的控制信號,實現對機器人的實時驅動,同時還能夠實時的向上位監控系統或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態信息。 研究開發出來的四關節實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩定可靠的特點,它允許用戶通過上位控制計算機實現對機器人的各種設定作業的控制,也可以讓用戶通過機器人控制箱現場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間: 2013-04-24
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本文以符號多項式理論為基礎,從理論上論證了任意長度比特組合的CRC校驗碼的并行算法,提出了并行CRC計算的數學模型,并且以8位二進制序列(即一個字節)為例,介紹了利用此數學模型計算校驗碼的方法,最后給出了與此算法相對應的VHDL模型。經過對實驗數據的對比分析,表明文中所提并行CRC算法的關鍵路徑延遲和硬件面積都得到了優化,以Top-Down設計方法給出了一種HDLC協議控制器的設計方案,用VHDL語言進行了行為級描述,采用Xilinx公司的FPGA產品進行實現。
上傳時間: 2013-06-09
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來,傳統的高速電互連技術面臨著越來越嚴重的瓶頸問題,而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優勢,成為未來電互連的理想替代者,也成為科學研究的熱點問題。目前,由OIF(Optical Intemetworking Forum,光網絡論壇)論壇提出的甚短距離光互連協議,主要面向主干網,其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要,因此,研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協議具有非常重要的研究意義。 本論文將協議功能分為數據鏈路層和物理層來設計,鏈路層功能包括了協議原語設計,數據幀格式和數據傳輸流程設計,流量控制機制設計,協議通道初始化設計,錯誤檢測機制設計和空閑字符產生、時鐘補償方式設計;物理層功能包含了數據的串化和解串功能,多通道情況下的綁定功能,數據編解碼功能等。 然后,文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)技術實現了定制協議的單通道模式。重點是數據鏈路層的實現,物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產權)——RocketIO來實現。實現的過程中,采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發環境)開發流程,使用的設計工具包括:ISE,ModelSim,Synplify Pro,ChipScope等。 最后,本文對實現的協議進行了軟件仿真和上扳測試,訪真和測試結果表明,實現的單通道模式,支持的最高串行頻率達到3.5GHz,完全滿足了光互連驗證系統初期的要求,同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質量良好,表明對物理層IP的定制是成功的。
上傳時間: 2013-06-28
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文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-21
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本文在深入研究MIL-STD-1553B總線傳輸協議以及國外協議芯片設計方法的基礎上,結合目前較流行的EDA技術,基于Xilinx公司Virtex-II系列FPGA完成了1553B總線接口協議設計實現,并自行設計實驗板將所做的設計進行了驗證。論文從專用芯片實現的具體功能出發,結合自頂向下的設計思想,給出基于FPGA的總線接口協議設計的總體方案,并根據功能的需求完成了模塊化設計。文章重點介紹基于FPGA的總線控制器(BC)、遠程終端(RT)、總線監視器(MT)三種類型終端設計,詳細給出其設計邏輯框圖、引腳說明及關鍵模塊的仿真結果,最終通過工作方式選擇信號以及其它控制信號將三種終端結合起來以達到通用接口的功能。本設計使用硬件描述語言(VHDL)進行描述,在此基礎上使用Xilinx專用開發工具對設計進行綜合、布局布線等,最終下載到FPGA芯片XC2V2000中進行實現。 文章最后通過自行搭建的硬件平臺對所做的設計進行詳細的測試驗證,選擇ADSP21161作為主處理器,對。FPGA芯片進行初始化配置以及數據的輸入輸出控制,同時利用示波器觀測FPGA的輸出,完成系統的硬件測試。測試結果表明本文的設計方案是合理、可行的。
上傳時間: 2013-08-03
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當前,片上系統(SOC)已成為系統實現的主流技術。流片風險與費用增加、上市時間壓力加大、產品功能愈加復雜等因素使得SOC產業逐漸劃分為IP提供者、SOC設計服務者和芯片集成者三個層次。SOC設計已走向基于IP集成的平臺設計階段,經過嚴格驗證質量可靠的IP核成為SOC產業中的重要一環。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統的核心,在測試領域應用廣泛。本人通過查閱大量的技術資料,分析了集成電路在國內外發展的最新動態,提出了基于FPGA的自主知識產權的GPIB控制器IP核的設計和實現。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義,接著對FPGA開發所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進行了簡單的描述,根據芯片設計的主要思想,重點在于論述怎樣用FPGA來實現IEEE-488.2協議,并詳細闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態機的IP核實現。同時,對數據通路也進行了較為細致的說明。在設計的時候采用基于模塊化設計思想,用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述,通過Synplifv軟件的綜合,用Modelsim對設計進行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個系統芯片的lP軟核設計,并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗證設計思想,借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態進行了軟件仿真,給出仿真結果,仿真波形驗證了GPIB控制器的工作符合預想。最后,本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設計過程進行了總結,展望了當前GPIB控制器設計的發展趨勢,指出了開展進一步研究需要做的工作。
上傳時間: 2013-04-24
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高速PCB板的電源布線設計:本文分析討論了高速PCB板上由于高頻信號干擾和走線寬度的減小而產生的電源噪聲和壓降,并提出了高速PCB的電源模型,采用電源總線網絡布線,選取合適的濾波電容。等問題。
上傳時間: 2013-07-22
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隨著電力電子變流技術的不斷發展,各種先進的控制技術層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進入到全數字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制,在實現復雜算法時往往難以滿足系統要求的快速性與實時性的要求,FPGA的出現為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統進行了研究。在查閱大量國內外文獻資料的基礎上,對整流器及其控制器的國內外發展現狀及研究趨勢做了詳細的研究,并對課題研究的意義有了更深入的認識。接下來對三相電壓型整流器的拓撲結構、數學模型、整流器的控制技術進行了分析。文中所采用的滯環電流控制算法具有結構簡單,電流響應速度快,不依賴系統參數,系統魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件,對該控制方法進行了仿真。然后對FPGA的發展歷程、應用、分類、開發工具、語言等內容進行了介紹。最后對滯環控制算法進行了模塊劃分,將其劃分為PI算法模塊,限幅與指令電流生成模塊,滯環比較模塊,PWM脈沖生成及死區保護模塊,AD控制及數據儲存模塊,并在Quartus II軟件環境下,使用VHDL語言通過編程實現模塊化設計。實踐證明,采用FPGA來實現PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時間: 2013-04-24
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PCB板的線寬、覆銅厚度與通過的電流對應的關系,可作為PCB設計時的參考資料。
上傳時間: 2013-06-16
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