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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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(LFM)，非線性調(diào)頻信號(NLFM)和Taylor四相碼信號，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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全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有多速率、多制式、智能性等特點(diǎn)，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術(shù)發(fā)展的方向?！ ”疚膹娜缦聨讉€(gè)方面對全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調(diào)制解調(diào)方式的基礎(chǔ)上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出了滿足系統(tǒng)要求的實(shí)現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)QPSK調(diào)制解調(diào)的算法方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行了調(diào)試和功能仿真；3，利用設(shè)計(jì)出的調(diào)制解調(diào)器與選定的AD、DA、正交調(diào)制解調(diào)芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)并完成了調(diào)制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產(chǎn)生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，由于時(shí)間關(guān)系解調(diào)電路仍在調(diào)試中。 本文基于FPGA實(shí)現(xiàn)的QPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點(diǎn)，這為設(shè)計(jì)高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： QPSK FPGA 基帶 通信設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并研制出基于FPGA的若干實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內(nèi)容為： (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調(diào)整方法，在YCrCb空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時(shí)變化造成偏色和失真的現(xiàn)象，并在FPGA內(nèi)采用流水線結(jié)構(gòu)改進(jìn)3階矩陣運(yùn)算的邏輯結(jié)構(gòu)，節(jié)省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運(yùn)行速度?！ ?2)研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象，實(shí)時(shí)計(jì)算插值系數(shù)dx和dy，并采用流水線結(jié)構(gòu)進(jìn)行插值計(jì)算，僅使用FPGA中的3個(gè)雙端口RAM來緩沖圖像數(shù)據(jù)，沒有外擴(kuò)大容量幀存儲器，降低了成本，提高特種LCD的系統(tǒng)兼容性?！ ?3)設(shè)計(jì)一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉(zhuǎn)逐行掃描的實(shí)現(xiàn)方案，即利用圖像實(shí)時(shí)縮放的方法，把一場圖像縮放到LCD的分辨率，實(shí)現(xiàn)復(fù)合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現(xiàn)有特種LCD在顯示隔行掃描的復(fù)合視頻信號時(shí)，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題?！ ?4)設(shè)計(jì)出一種基于字符和位圖的數(shù)字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲字符和位圖信息，OSD圖像由數(shù)字邏輯自動(dòng)合成，編程簡單靈活，使特種LCD的參數(shù)調(diào)整更加方便?！ ?5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號；支持寬范圍的亮度、對比度、顯示位置等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，并提供全功能的透明OSD菜單進(jìn)行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調(diào)節(jié)板，用于對某型號機(jī)載特種LCD進(jìn)行改造，增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實(shí)時(shí)調(diào)整功能，提供無信號輸入檢測與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過了環(huán)境溫度試驗(yàn)與性能測試，并已裝機(jī)?！ ?7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實(shí)現(xiàn)了對全分辨率復(fù)合視頻信號進(jìn)行25幀/秒的實(shí)時(shí)采集和顯示，在DSP內(nèi)使用“三幀”輪換的圖像數(shù)據(jù)緩沖方法提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力，使之能夠完成一定復(fù)雜度的實(shí)時(shí)圖像處理。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應(yīng)用于無線電、電視、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統(tǒng)的掃頻儀由多個(gè)模塊構(gòu)成，電路復(fù)雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設(shè)計(jì)的方法，針對可編程邏輯器件的特點(diǎn)，對硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探索。 本文對三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究： 第一，由掃頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)出發(fā)，對直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并改進(jìn)了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時(shí)，改進(jìn)了DDS系統(tǒng)的雜散度，并且利用該方法實(shí)現(xiàn)了幅度和相位可調(diào)制的DDS系統(tǒng)-掃頻信號發(fā)生器。 第二，為了提高系統(tǒng)時(shí)鐘的工作頻率，對流水線算法進(jìn)行了深入的研究，并針對累加器的特點(diǎn)，進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，使系統(tǒng)能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統(tǒng)頻率特性測試的理論出發(fā)，研究如何在FPGA中提高多位數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度，從而提出了一種實(shí)現(xiàn)多位BCD碼除法運(yùn)算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術(shù)應(yīng)用于該算法，對該方法進(jìn)行改進(jìn)，完成了基于流水線技術(shù)的BCD碼除法運(yùn)算的設(shè)計(jì)，并用此方法實(shí)現(xiàn)了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎(chǔ)上，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨓P1K100QC208和微處理器89C52為實(shí)現(xiàn)載體，提出了基于單片機(jī)和FPGA體系結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計(jì)方案；以VerilogHDL為設(shè)計(jì)語言，實(shí)現(xiàn)了頻率特性測試儀主要部分的設(shè)計(jì)。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務(wù)，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現(xiàn)了可編程邏輯器件的優(yōu)勢。 本文首先對相關(guān)的概念理論進(jìn)行了介紹，包括DDS原理、流水線技術(shù)等，進(jìn)而提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)工具、語言和實(shí)現(xiàn)載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細(xì)地闡述了兩個(gè)主要模塊的設(shè)計(jì)，并給出了實(shí)現(xiàn)方式。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對點(diǎn)目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號模型；針對傳統(tǒng)的“波形存儲直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲，再通過計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸?！ ♂槍唧w的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對這一核心問題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路?！ 》治鲋赋隽它c(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA 高分辨率 合成孔徑 雷達(dá)視頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對點(diǎn)目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號模型；針對傳統(tǒng)的“波形存儲直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲，再通過計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸?！ ♂槍唧w的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對這一核心問題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路。 分析指出了點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA USB 性能 數(shù)據(jù)采集模塊
上傳時(shí)間： 2013-05-26
上傳用戶：alia
本文提出一種基于PC104嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的PCB測試機(jī)的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。方案中設(shè)計(jì)高效高壓控制電路，實(shí)現(xiàn)測試電壓與測試電流的精確數(shù)字控制。選用雙高壓電子開關(guān)形式代替高壓模擬電子開關(guān)，大幅度提高測試電壓。采用多電源方式在低控制電壓下實(shí)現(xiàn)對高壓電子開關(guān)的控制。設(shè)計(jì)高速信號處理電路對測試信號進(jìn)行處理，從硬件上提高系統(tǒng)測試速度?！ ”驹O(shè)計(jì)中選用Altera公司的現(xiàn)場可編程器(FPGA)EP1K50，利用EDA設(shè)計(jì)工具Synplify、Modelsim、QuartusⅡ以及Verilog硬件描述語言完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試，解決了由常規(guī)電路難以實(shí)現(xiàn)的問題。
標(biāo)簽： FPGA 電路板 測試機(jī) 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們詳細(xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個(gè)新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實(shí)現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)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(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計(jì)算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)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(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動(dòng)；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動(dòng)處理器，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動(dòng)控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動(dòng)保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)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(tǒng)的通信速度和可靠性。 機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是采用VC++實(shí)現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時(shí)完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實(shí)現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時(shí)性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過上位控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機(jī)器人控制箱現(xiàn)場對機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。
標(biāo)簽： FPGA DSP 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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