單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)例（源程序+原理圖）
標(biāo)簽： 單片機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī) 原理圖
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，給電網(wǎng)注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性，并對(duì)諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)有源濾波器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及有源濾波器裝置的結(jié)構(gòu)、原理的分析，提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設(shè)計(jì)方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過對(duì)采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關(guān)系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標(biāo)的要求推導(dǎo)出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式。基于對(duì)電流跟蹤誤差矢量的度量，推導(dǎo)出直流側(cè)電容電壓臨界值表達(dá)式。詳細(xì)介紹了輸出濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。 實(shí)時(shí)、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細(xì)地介紹了瞬時(shí)無功功率理論，選擇檢測負(fù)載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法，以快速分離負(fù)載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點(diǎn)，對(duì)電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)做出了比較詳細(xì)的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真研究。仿真結(jié)果表明這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源電力濾波器對(duì)電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器，對(duì)其控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)并聯(lián)型電力有源濾波器進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)領(lǐng)域中，越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無論在國內(nèi)還是國外，交直交型繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)幾種常見的同步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測器來估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測器的極點(diǎn)，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對(duì)稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個(gè)有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開關(guān)矢量和兩個(gè)零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開關(guān)矢量的作用時(shí)間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡單易實(shí)現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運(yùn)行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點(diǎn)。 @@ 空間矢量過調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過調(diào)制方法。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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在太陽能路燈控制系統(tǒng)中，引入最大功率跟蹤技術(shù)（簡稱為MPPT），不僅降低了成本，還提高了太陽能路燈的可靠性。太陽能路燈的控制系統(tǒng)采用C8051F330D作為核心器件。其主電路為Buck電路，采用MPPT技術(shù)，增強(qiáng)了太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。本論文著重對(duì)太陽能路燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，并設(shè)置MPPT技術(shù)電路的主要器件的參數(shù)，對(duì)整個(gè)路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了分析。 論文綜述了太陽能光伏發(fā)電及控制技術(shù)以及我國在路燈照明應(yīng)用方面的發(fā)展情況。對(duì)太陽能光伏電池的輸入-輸出特性，在不同外界環(huán)境的太陽能電池板的輸出狀況進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的工作能力，對(duì)負(fù)載選用依據(jù)及所選負(fù)載參數(shù)、蓄電池充放電控制原理進(jìn)行分析。對(duì)采用MPPT技術(shù)的小功率光伏發(fā)電路燈控制系統(tǒng)做了較為詳細(xì)的介紹，主要包括MPPT的硬件電路原理及電路中各元器件的參數(shù)的選定，以及控制系統(tǒng)中防反接保護(hù)、過流保護(hù)、信號(hào)采集、CPU控制、功率管驅(qū)動(dòng)電路及電源電路等電路設(shè)計(jì)，還有其它器件的選定和控制器的散熱等。也對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)予以闡述，從CPU的性能、開發(fā)工具、主控制程序、MPPT技術(shù)控制程序、濾波、穩(wěn)壓、定時(shí)、蓄電池充放電控制等程序具體設(shè)計(jì)逐一分析。論文最后對(duì)全文的工作做了總結(jié)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，并對(duì)太陽能路燈的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概括。并對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)用性進(jìn)行了總結(jié)，并指出本設(shè)計(jì)中優(yōu)點(diǎn)與不足，為后續(xù)研究提供了參考方向。
標(biāo)簽： MPPT 光伏 路燈控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當(dāng)單臺(tái)電源供電時(shí)，一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計(jì)的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運(yùn)行可靠性和擴(kuò)大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、組合更加方便，使可靠性進(jìn)一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù)，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù)，主電路前級(jí)采用BOOST升壓，后級(jí)采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.首先介紹了當(dāng)前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了當(dāng)前的適用于逆變電源并聯(lián)運(yùn)行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學(xué)模型，對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析； 3.通過對(duì)當(dāng)前逆變電源控制策略的分析、研究，對(duì)所選的逆變電源主電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，設(shè)計(jì)了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證分析，結(jié)果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設(shè)計(jì)并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機(jī)，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計(jì)方法和原則，并對(duì)上述的三閉環(huán)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好。
標(biāo)簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無功補(bǔ)償對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行與穩(wěn)定性來說是必不可少的。靜止無功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無功補(bǔ)償技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。它具備優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國,充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對(duì)大容量的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,并在此基礎(chǔ)上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型。然后,闡述了瞬時(shí)無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對(duì)該算法進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。接下來研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術(shù),其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對(duì)基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)仿真實(shí)現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對(duì)比后,指出各自的補(bǔ)償特點(diǎn)。文章重點(diǎn)在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)、電網(wǎng)本身的大擾動(dòng)和電力系統(tǒng)對(duì)SVG控制性能的嚴(yán)格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時(shí)無功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中iq△δ的比例關(guān)系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進(jìn)行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對(duì)PI值進(jìn)行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對(duì)兩個(gè)環(huán)節(jié)的控制算法進(jìn)行了仿真,并針對(duì)外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對(duì)比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級(jí)仿真打下了基礎(chǔ)。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對(duì)新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),并對(duì)在電網(wǎng)不同情況下的補(bǔ)償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進(jìn)行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 無功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，提高溫室的自動(dòng)控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動(dòng)采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個(gè)具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。 文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機(jī)理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對(duì)溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的控制。詳細(xì)研究了模糊控制的機(jī)理，建立了針對(duì)幾種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對(duì)象，使用MATLAB對(duì)模糊算法進(jìn)行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，能夠達(dá)到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機(jī)和下位機(jī)及其外圍電路組成。上位機(jī)采用PC機(jī)，通過與下位機(jī)間的通信實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的統(tǒng)一管理；下位機(jī)及其外圍電路實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實(shí)時(shí)控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機(jī)。這種以單片機(jī)為核心的控制器還可以在不依賴上位機(jī)的情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)參數(shù)的測控。 在軟件設(shè)計(jì)方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)間通信；并采用VB6.0對(duì)上位機(jī)界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，具有較高的性價(jià)比。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中，在以往的AC-DC電路中，由二極管組成的不可控整流器與電力網(wǎng)相接，為在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，使得功率因數(shù)較低。為了提高AC-DC電路輸入端的功率因數(shù)，采用了功率因數(shù)校正。 本文采用TMS320F2812實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的功率因數(shù)校正，分析了DSP實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的控制方法和具體實(shí)現(xiàn)，對(duì)于軟件中參數(shù)的標(biāo)么值實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了理論推導(dǎo)，為了使輸出功率在輸入電壓變化的一定范圍內(nèi)保持不變，采用了前饋電壓，對(duì)于數(shù)字PI調(diào)節(jié)環(huán)采用了抑制積分飽和的方法，以防止系統(tǒng)失控。 論文中通過對(duì)AC-DC整流電路和加入Boost功率因數(shù)校正后的電路進(jìn)行了Matlab的仿真，通過輸入電壓和輸入電流波形的比較，可以很容易地看到功率因數(shù)的提高。 在具體的電路實(shí)現(xiàn)中，采用霍爾元件檢測輸入電感電流、輸入電壓和輸出電壓，經(jīng)過DSP的A/D采樣后，在DSP內(nèi)部經(jīng)過程序計(jì)算，輸出PWM波形驅(qū)動(dòng)MOSFET的開通與關(guān)斷，使輸入電感電流波形與輸入電壓波形一致。 本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)仿真，給出了仿真波形，分析了硬件設(shè)計(jì)電路并完成了電路的局部仿真，軟件編程方面給出了主程序和各個(gè)子程序的軟件流程圖，提出了以后研究的方向。
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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工業(yè)X-CT（X-ray Computed Tomography）無損檢測技術(shù)是以不損傷或者破壞被檢測對(duì)象的一種高新檢測技術(shù)，被譽(yù)為最佳的無損檢測手段，在無損檢測領(lǐng)域日益受到人們的青睞。近年來，各國都在投入大量的人力、物力對(duì)其進(jìn)行研究與開發(fā)。 目前，工業(yè)CT主要采用第二代和第三代掃描方式。在工業(yè)CT第三代掃描方式中，掃描系統(tǒng)僅作“旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)比較簡單。對(duì)此，我國已取得了可喜的成績。然而，對(duì)工業(yè)CT系統(tǒng)中的二代掃描運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，即針對(duì)“平移+旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)的研究，我國已有采用，但與發(fā)達(dá)國家相比，還存在較大的差距。二代掃描方式與其它掃描方式相比，具有對(duì)被檢物的尺寸沒有要求，且能夠?qū)Ω信d趣的檢測區(qū)域進(jìn)行局部掃描的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)X光源的射線出束角較小（一般小于20°），因此在工業(yè)X-CT系統(tǒng)主要采用二代掃描運(yùn)動(dòng)控制。有鑒于此，本論文結(jié)合有關(guān)科研項(xiàng)目，開展了工業(yè)X-CT二代掃描控制系統(tǒng)的研究。 論文首先介紹了工業(yè)X-CT系統(tǒng)的工作原理和各種掃描運(yùn)動(dòng)控制方式的特點(diǎn)，闡述了開展二代掃描控制的研究目的和意義。其次，根據(jù)二代掃描控制的特點(diǎn)，提出了“在優(yōu)先滿足工業(yè)X-CT二代掃描控制的基礎(chǔ)上，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)X-CT掃描運(yùn)動(dòng)的通用控制，使其能同時(shí)支持一、三代掃描方式”的設(shè)計(jì)思想。據(jù)此，研究確立了基于單片機(jī)AT89LV52及FPGA芯片EP1C3T100C8的運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)二代掃描控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。論文詳細(xì)介紹了可編程邏輯器件FPGA的工作原理和開發(fā)流程，并對(duì)其相關(guān)開發(fā)環(huán)境QuartusII4.1作了闡述。結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各功能模塊的具體設(shè)計(jì)過程，給出了相關(guān)的設(shè)計(jì)原理框圖和實(shí)際運(yùn)行波形。并制作了相應(yīng)的PCB板，調(diào)試了整個(gè)硬件控制系統(tǒng)。最后，論文還詳細(xì)研究了利用VisualC++6.0來完成上位機(jī)控制軟件的設(shè)計(jì)，給出了運(yùn)動(dòng)控制主界面及掃描運(yùn)動(dòng)控制功能軟件設(shè)計(jì)的流程圖。 論文對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用的經(jīng)濟(jì)型的開環(huán)控制技術(shù)所帶來的不利影響，分析研究了增加步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)以提高掃描精度的可能性，并對(duì)所研究的控制系統(tǒng)在調(diào)試過程中出現(xiàn)的一些問題及解決方案作了簡要的分析，提出了一些完善方法。
標(biāo)簽： FPGA X-CT 工業(yè) 掃描控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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