運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化的核心部分，提高運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)水平對于提高我國的機(jī)電一體化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動(dòng)化前進(jìn)的旋律，是推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。對于數(shù)控系統(tǒng)來說，最重要的是控制各個(gè)電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)，這是運(yùn)動(dòng)控制器接收并依照數(shù)控裝置的指令來控制各個(gè)電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的，數(shù)據(jù)加工中的定位控制精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運(yùn)動(dòng)控制器直接相關(guān)。目前對數(shù)控系統(tǒng)的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上，而其核心部分就是對步進(jìn)、伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制卡的研究。對PC-NC來說，運(yùn)動(dòng)控制卡的性能很大程度上決定了整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的性能，而微電子和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，使運(yùn)動(dòng)控制卡的性能得到了不斷改進(jìn)，集成度和可靠性大大提高。 本課題通過對運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究，并針對國內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的具體需要，緊跟當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢，吸收了數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的最新成果，提出了基于PCI和FPGA的方案，研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動(dòng)控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面： 首先，通過對運(yùn)動(dòng)控制卡及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研，和對運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí)，在比較了幾種常用的運(yùn)動(dòng)控制方案的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案，并規(guī)劃了板卡的總體設(shè)計(jì)。 其次，根據(jù)總體設(shè)計(jì)，規(guī)劃了板卡的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)劃分并實(shí)現(xiàn)了FPGA各部分的功能；利用光電隔離原理設(shè)計(jì)了數(shù)字輸入/輸出電路。 再次，利用FPGA的資源實(shí)現(xiàn)了PCI從設(shè)備接口，達(dá)到跟控制卡通信的目的，針對運(yùn)動(dòng)控制中的一些具體問題，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、實(shí)時(shí)控制以及多軸聯(lián)動(dòng)等，在FPGA上設(shè)計(jì)了四軸運(yùn)動(dòng)控制電路，定義了各個(gè)寄存器的具體功能，設(shè)計(jì)了功能齊全的加／減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個(gè)功能各異的計(jì)數(shù)器電路等，自動(dòng)降速點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、A／B相編碼器倍頻計(jì)數(shù)電路等特殊功能。最后，進(jìn)行了本運(yùn)動(dòng)控制卡的測試，從測試和應(yīng)用結(jié)果來看，該卡達(dá)到預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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圖像縮放在圖像處理領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要作用。圖像的分辨率調(diào)整和格式變換，都需要用到圖像縮放技術(shù)。隨著多媒體技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，利用硬件實(shí)現(xiàn)視頻圖像無級(jí)縮放已成為圖像處理研究的一個(gè)重要課題。 圖像縮放通常由插值算法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的插值算法由于實(shí)現(xiàn)原理的局限性，在縮放時(shí)容易引起邊緣鋸齒或細(xì)節(jié)模糊現(xiàn)象。針對傳統(tǒng)插值算法的這個(gè)不足，出現(xiàn)了許多基于邊緣改進(jìn)的算法。但這些算法一般只能完成2k倍數(shù)插值，無法真正做到基于邊緣的無級(jí)縮放。 為了實(shí)現(xiàn)基于邊緣改進(jìn)的無級(jí)縮放，本文做了如下五個(gè)方面的研究工作： 1.系統(tǒng)回顧了圖像縮放技術(shù)，包括傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)和多邊緣檢測插值，分析了這些圖像縮放技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。 2.重點(diǎn)研究了新興的方向多項(xiàng)式插值算法，該算法能夠真正完成基于邊緣改進(jìn)的無級(jí)縮放。 3.提出改進(jìn)的方向多項(xiàng)式插值算法(IOPI算法)，該算法針對硬件實(shí)現(xiàn)，做了兩個(gè)方面改進(jìn)：提出EDV算法，簡化邊緣方向的確定；提出Cubic6逼近插值算法(A-Cubic6算法)，改善平坦區(qū)域縮放效果。其中的EDV算法通過加減、比較模塊，完成邊緣方向的確定。相比原算法中的乘除法、直方圖計(jì)算，大大簡化了硬件實(shí)現(xiàn)，降低了硬件實(shí)現(xiàn)成本。A-Cubic6算法利用查找表簡化了Cubic6點(diǎn)插值算法的實(shí)現(xiàn)，而且明顯改善了非邊緣區(qū)域的縮放效果。 4.研究縮放算法與圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。比較、分析各算法的軟件仿真結(jié)果，得出結(jié)論：本文提出的IOPI算法在平坦區(qū)域和邊緣區(qū)域都具有比其它算法更突出的效果。 5.結(jié)合實(shí)時(shí)視頻處理要求，研究了IOPI算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。已完成最近鄰域插值和A-Cubic6算法的FPGA實(shí)現(xiàn)，可以在硬件平臺(tái)上穩(wěn)定工作。
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路分析方法的研究 集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路分析方法的研究
標(biāo)簽： 集成運(yùn)放 線性應(yīng)用 電路分析
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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基于LabVIEW與單片機(jī)串口的信號(hào)處理的研究:介紹了一種利用單片機(jī)采集數(shù)據(jù),LabVIEW作為開發(fā)平臺(tái),二者之間通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用LabVIEW的圖形環(huán)境進(jìn)行頻譜分析。通
標(biāo)簽： LabVIEW 單片機(jī)串口 信號(hào)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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本文研制了一套基于數(shù)碼相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)，用于拍攝作物葉片。該系統(tǒng)采用漫反射式的多光源正面照明設(shè)計(jì)方案，具有實(shí)時(shí)、高效、可控的特點(diǎn)。研究通過正交試驗(yàn)對照明系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用matlab 對
標(biāo)簽： 圖像采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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EDA工程建模及其管理方法研究21隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)在電子產(chǎn)品與集成電路(IC)芯片特別是單片
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)廣泛采用脈沖壓縮技術(shù)，用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達(dá)通過發(fā)射寬脈沖，保證足夠的最大作用距離，而接收時(shí)，采用相應(yīng)的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過程。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為雷達(dá)脈沖壓縮處理的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了可能。 本文主要研究雷達(dá)多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在匹配濾波理論的指導(dǎo)下，成功研制了基于FPGAEP1K100QC208-1和4片高性能ADSP21160M的多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)可處理時(shí)寬在42μs以內(nèi)、帶寬在5MHz以下的線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)，非線性調(diào)頻信號(hào)(NLFM)和Taylor四相碼信號(hào)，且技術(shù)指標(biāo)完全滿足實(shí)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 本文完成的主要工作和創(chuàng)新之處有：(1)基于雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD10242設(shè)計(jì)高精度數(shù)據(jù)采集電路，為整個(gè)脈壓系統(tǒng)的工作提供必要的條件。完成了前端模擬信號(hào)輸入電路的優(yōu)化和差分輸入時(shí)鐘的產(chǎn)生，以實(shí)現(xiàn)高精度采樣。 (2)根據(jù)協(xié)議和脈壓系統(tǒng)的工作要求，以基于FPGAEP1K100QC208完成系統(tǒng)控制，使整個(gè)脈壓系統(tǒng)正確穩(wěn)定地工作。同時(shí)以該FPGA生成雙口RAM，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，以匹配采樣速率和脈壓系統(tǒng)頻率。 (3)設(shè)計(jì)基于4片高性能ADSP21160M的緊耦合并行處理系統(tǒng)，以完成多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮的全部運(yùn)算工作。4片DSP共享外部總線，且各DSP以鏈路口互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。各DSP還使用一個(gè)鏈路口連接到接口板DSP，將脈壓結(jié)果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心，設(shè)計(jì)輸出板電路，完成數(shù)據(jù)對齊、求模和數(shù)據(jù)向下一級(jí)的輸出，并產(chǎn)生模擬輸出。 (5)調(diào)試并改進(jìn)處理板和輸出板。
標(biāo)簽： FPGA DSP 多波形 壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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自適應(yīng)濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)一直是自適應(yīng)信號(hào)處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，對器件的響應(yīng)速度也提出更高的要求。 本文針對用通用DSP 芯片實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器處理速度低和用HDL語言編寫底層代碼用FPGA實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器開發(fā)效率低的缺點(diǎn)，提出了一種基于DSP Builder系統(tǒng)建模的設(shè)計(jì)方法。以隨機(jī)2FSK信號(hào)作為研究對象，首先在matlab上編寫了LMS去噪自適應(yīng)濾波器的點(diǎn)M文件，改變自適應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行了一系列的仿真，對算法迭代步長、濾波器的階數(shù)與收斂速度和濾波精度進(jìn)行了研究，得出了最佳自適應(yīng)參數(shù)，即迭代步長μ=0.0057，濾波器階數(shù)m=8，為硬件實(shí)現(xiàn)提供了參考。 然后，利用最新DSP Builder工具建立了基于LMS算法的8階2FSK信號(hào)去噪自適應(yīng)濾波器的模型，結(jié)合多種EDA工具，在EPFlOKl00EQC208-1器件上設(shè)計(jì)出了最高數(shù)據(jù)處理速度為36.63MHz的8階LMS自適應(yīng)濾波器，其速度是文獻(xiàn)[3]通過編寫底層VHDL代碼設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器數(shù)據(jù)處理速度7倍多，是文獻(xiàn)[50]采用DSP通用處理器TMS320C54X設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器處理速度25倍多，開發(fā)效率和器件性能都得到了大大地提高，這種全新的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法是EDA技術(shù)的前沿與發(fā)展方向。 最后，采用異步FIFO技術(shù)，設(shè)計(jì)了高速采樣自適應(yīng)濾波系統(tǒng)，完成了對雙通道AD器件AD9238與自適應(yīng)濾波器的高速匹配控制，在QuartusⅡ上進(jìn)行了仿真，給出了系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的原理框圖，并將采樣濾波控制器與異步FIF0集成到同一芯片上，既能有效降低高頻可能引起的干擾又降低了系統(tǒng)的成本。
標(biāo)簽： FPGA 高速采樣 自適應(yīng)濾波
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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隨著ASIC設(shè)計(jì)規(guī)模的增長，功能驗(yàn)證已成為整個(gè)開發(fā)周期的瓶頸。傳統(tǒng)的基于軟件模擬和硬件仿真的邏輯驗(yàn)證方法已難以滿足應(yīng)用的要求，基于FPGA組的原型驗(yàn)證方法能有效縮短系統(tǒng)的開發(fā)周期，可提供更快更全面的驗(yàn)證。由于FPGA芯片容量的增加跟不上ASIC設(shè)計(jì)規(guī)模的增長，單芯片已無法容納整個(gè)設(shè)計(jì)，所以常常需要對設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯分割，將子邏輯塊映射到FPGA陣列中。 本文對邏輯驗(yàn)證系統(tǒng)的可配置互連結(jié)構(gòu)和ASIC邏輯分割算法進(jìn)行了深入的研究，提出了FPGA陣列的非對稱可配置互連結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的對稱互連結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)能提供更多的互連通道，可實(shí)現(xiàn)對I/O數(shù)量、電平類型和互連路徑的靈活配置。 本文對邏輯分割算法進(jìn)行了較深入的研究。針對現(xiàn)有的兩類分割算法存在的不足，提出并實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)計(jì)模塊的邏輯分割算法，該算法有三個(gè)重要特征：1)基于設(shè)計(jì)代碼；2)以模塊作為邏輯分割的最小單位；3)使用模塊資源信息指導(dǎo)邏輯分割過程，避免了設(shè)計(jì)分割過程的盲目性，簡化了邏輯分割過程。 本文還對并行邏輯分割方法進(jìn)行了研究，提出了兩種基于不同任務(wù)分配策略的并行分割算法，并對其進(jìn)行了模擬和性能分析；驗(yàn)證了采用并行方案對ASIC邏輯進(jìn)行分割和映射的可行性。 最后基于改進(jìn)的芯片互連結(jié)構(gòu)，使用原型系統(tǒng)驗(yàn)證方法對某一大規(guī)模ASIC設(shè)計(jì)進(jìn)行了邏輯分割和功能驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用改進(jìn)后的FPGA陣列互連結(jié)構(gòu)可以更方便和快捷地實(shí)現(xiàn)ASIC設(shè)計(jì)的分割和驗(yàn)證，不但能顯著提高芯片間互連路徑的利用率，而且能給邏輯分割乃至整個(gè)驗(yàn)證過程提供更好的支持，滿足現(xiàn)在和將來大規(guī)模ASIC邏輯驗(yàn)證的需求。
標(biāo)簽： FPGA ASIC 邏輯 驗(yàn)證技術(shù)
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相位激光測距是一種高精度的距離測量技術(shù)，隨著電子器件和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種測距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生、信息控制與處理三個(gè)模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測距所難以克服的弱點(diǎn)。 文中闡述了激光測距和調(diào)制信號(hào)源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號(hào)輸出，說明了引起DDS輸出信號(hào)雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位提取的基本原理及設(shè)計(jì)方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測距機(jī)的整體設(shè)計(jì)，并就各部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。介紹了激光測距系統(tǒng)的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺(tái)的部分硬件電路的設(shè)計(jì)，并對其中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，總結(jié)提出了對系統(tǒng)今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測距機(jī)
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