本課題來源于國家863計劃《高速高效防爆稀土永磁同步電機研究》項目的部分研究內容。為了進一步提高稀土永磁同步電動機的效率,本論文主要采用有限元分析與實驗相結合的方法,重點針對稀土永磁同步電動機穩態運行時的諧波轉子銅耗、瞬態起動過程以及空載諧波磁場進行了深入研究。 論文利用有限元電磁場仿真軟件MagNet,對油田抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了詳細的電磁場仿真計算,首次,對諧波磁場引起的稀土永磁同步電動機穩態運行時的轉子銅耗進行了深入分析。通過對22kW電機的間接法和直接法效率實驗,分離出諧波引起的雜散損耗,并與仿真計算結果進行對比分析,證明了:實際稀土永磁同步電動機穩態運行時是存在轉子銅耗的,這也是和傳統稀土永磁同步電動機理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動機穩態運行時的轉子銅耗分析》發表在核心期刊《微特電機》2006年第9期上。 論文采用有限元MagNet對抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了起動過程的仿真研究,并利用先進的動態示波記錄儀DL750對22kW電機進行了空載起動過程的實驗。實驗結果表明有限元電磁仿真計算結果是準確的,也為稀土永磁同步電動機的優化設計提供了參考依據。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動機起動過程仿真研究》發表在核心期刊《微特電機》2007年第1期上。 論文應用有限元電磁場軟件MagNet對作者設計的370W稀土永磁同步電動機的空載氣隙磁場進行了仿真分析,得到空載諧波磁場的波形畸變率是6.23﹪;為了驗證有限元分析結果的正確性,專門設計了兩臺370W稀土永磁同步電動機對拖實驗,利用WT3000電力分析儀分析出:實際空載氣隙磁場波形的畸變率是3.26﹪;通過實驗結果和仿真結果的對比分析,發現實際電機的轉子鼠籠條對電機空載諧波磁場有很好的抑止作用。初步的研究成果《稀土永磁同步電動機空載氣隙磁場的諧波分析研究》于2006年12月投到核心期刊《微特電機》上。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著生活水平的提高,人們越來越關注自己的身體健康,血壓是反映人體生理狀況的最重要指標之一,正常的血壓是保證身體健康的重要條件。 另外血壓也是重癥病人監護的重要指標,準確、及時地監測血壓,對于了解病情、診斷疾病和保障危重病人安全都極為重要。因此,研制高性能的血壓監控系統具有重要的現實意義。 針對以上所述,本文提出了一種采用遠程血壓監控系統的解決方案,它融合計算機技術、測控技術和網絡通訊技術為一體,使電子血壓系統實現網絡化。本系統將采集到的血壓信息經處理后顯示到液晶屏上,同時將此信息以TCP/IP的方式發送到網絡上,這就是本設計的目的所在。 本論文在開始介紹了人體生理信號的特點及其測量條件之后,詳細研究分析了血壓測量原理以及舒張壓和收縮壓的判別。論文的重點放在系統硬件和軟件兩個方面的設計。在硬件方面,以ARM Cortex-M3內核的處理器LM3S8962作為控制器(內部集成有A/D轉換器和以太網控制器等),使得硬件系統的設計簡單化。整個硬件系統電路由六部分構成:處理器LM3S8962最小系統電路;電源模塊:JTAG接口電路:血壓檢測模塊;液晶顯示模塊;網絡接口。其中,血壓檢測模塊是整個系統設計的關鍵部分和難點部分,它主要是將袖壓的直流部分和交流部分分離出來送到A/D轉換器。軟件方面,這個部分是第四章的系統軟件的設計,首先把實時操作系統μC/OS-Ⅱ移植到處理器LM3S8962上,然后講解了應用程序的設計(由三個部分組成),分別是A/D轉換處理程序設計、液晶顯示程序設計和網絡通訊程序設計。論文的最后對系統的軟硬件調試做了簡單的介紹以及全文的總結。 關鍵詞:TCP/IP 示波法 舒張壓 收縮壓 μc/OS-Ⅱ
上傳時間: 2013-06-17
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藍牙(Bluetooth)技術是近年來國外先進國家研究發展最快的短程無線通信技術之一,能夠廣泛地應用于工業短距離無線控制裝置、近距離移動無線控制設備、機器人控制、辦公自動化及多媒體娛樂設備等局部范圍內無線數據傳輸的領域中。在我國,由于對藍牙技術的研究還處于研究開發的初級階段, 還沒有形成藍牙數據短距離無線通信的一套開放性應用標準。 在無線音頻傳輸領域內,傳統的基于模擬調制方式的無線音頻傳輸由于抗干擾能力較差,傳輸的音頻質量會受到較大的影響,而國內市場上的藍牙音頻產品僅支持單聲道語音傳輸。所以,對基于藍牙技術的高品質多通道音頻傳輸技術的研究將具有一定的技術創新性,在無線音頻傳輸領域也具有較為廣闊的市場前景。 本文以嵌入式藍牙技術與音頻信號傳輸系統為研究開發課題,參考國外藍牙技術協議標準,利用功能模塊單元與嵌入式技術,目標是研制一種基于嵌入式開發應用的高品質雙聲道藍牙無線音頻傳輸系統。本系統通過對雙聲道線性模擬音源的數字化MP3編解碼處理,結合基于嵌入式應用的簡化后的HCI層藍牙應用協議,實現了藍牙信道帶寬內的高品質雙聲道音頻信號點對點的傳輸。 在硬件設計上,系統采用了模塊化設計思想。發送端和接收端由音頻處理模塊、控制傳輸模塊和無線模塊三部分構成。其中,音頻處理模塊以MAS3587音頻處理芯片為核心,負責音頻信號的AD采樣、MP3壓縮和解壓縮以及DA還原等工作;控制傳輸模塊以MSP430F169為核心,負責MP3數據幀的高速傳輸以及藍牙接口協議控制;無線模塊采用藍牙單芯片解決方案(集成藍牙射頻、基帶和鏈路管理等),負責MP3數據幀的射頻發送和接收。模塊與模塊之間采用工業標準接口方式連接。音頻處理模塊和控制傳輸模塊之間采用DMA方式的通用并口(PIO);控制傳輸模塊與藍牙模塊之間采用DMA方式的通用異步串口(UART)。 在軟件設計上,系統主要由藍牙協議解釋、傳輸控制和芯片驅動三部分構成。在藍牙協議解釋上,系統采用了基于HCI層的ACL數據包透明傳輸方式;在傳輸控制上,采用了基于通用并口(PIO)和異步串口(UART)的DMA方式高效率批量數據傳輸技術;芯片驅動主要指對MAS3587的基本配置。 對目標系統的測試實驗采用了目前流行的音頻測試虛擬儀器軟件Adobe Audition 1.5。實驗項目包括掃頻測試、音樂測試、聽覺測試、距離測試以及抗干擾測試等。實驗結果表明,輸入音源在經過MP3編碼、發射、接收及MP3解碼后,音頻質量基本上沒受影響,實際雙聲道音質接近于CD音質,而無線傳輸的可靠性遠高于模擬無線音頻傳輸,幾乎沒有斷音與錯音,充分體現了嵌入式藍牙無線技術的優勢。
上傳時間: 2013-05-27
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目 錄 實驗一、 電路仿真基礎 ………………………………………………………… 1 實驗二、 系統仿真基礎 ………………………………………………………… 20 實驗三、 DC仿真和電路模型 …………………………………………………… 36 實驗四、 AC仿真和調整 ………………………………………………………… 55 實驗五、 S參數仿真和優化 …………………………………………………… 72 實驗六、 濾波器:瞬態,設計指導,momentum,DAC …………………… 95 實驗七、 諧波平衡仿真 …………………………………………………………115 實驗八、 電路包絡仿真 …………………………………………………………132 實驗九、 最終電路/系統仿真 ………………………………………………… 147 附錄A、 射頻瞬態仿真器 ………………………………………………………167 附錄B、 諧波平衡仿真器 ………………………………………………………173 附錄C、電路包絡仿真器 ……………………………………………………… 181 《ADS2005仿真實驗教程》是設計一個用于1900MHz GSM的RF接收系統,包含的部件主要有: ? 200MHz由集總參數元件構成的低通濾波器 ? 1900MHz由微帶線構成的帶通濾波器 ? 1900MHz的功放 ? 把1900MHz變到200MHz的混頻器 ? 其他小部件 在完成這個系統的過程中,就可以掌握目錄所示的內
上傳時間: 2013-04-24
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電池作為手持設備中的電源,通常直接給升壓DC/DC 轉換器供電。由于升壓DC/DC 轉化器本身拓撲結構的缺陷,從電池到負載始終有一條電流通路,如圖1 所示。一旦負載短路到地(GND),短路產生
上傳時間: 2013-04-24
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實現方案,并研制出基于FPGA的若干實際應用系統,有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內容為: (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調整方法,在YCrCb空間內實現亮度和色度分離,避免了RGB空間兩者同時變化造成偏色和失真的現象,并在FPGA內采用流水線結構改進3階矩陣運算的邏輯結構,節省出2/3的邏輯資源,提高了模塊的最高運行速度。 (2)研究利用FPGA實現圖像實時縮放處理的方法,選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象,實時計算插值系數dx和dy,并采用流水線結構進行插值計算,僅使用FPGA中的3個雙端口RAM來緩沖圖像數據,沒有外擴大容量幀存儲器,降低了成本,提高特種LCD的系統兼容性。 (3)設計一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉逐行掃描的實現方案,即利用圖像實時縮放的方法,把一場圖像縮放到LCD的分辨率,實現復合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示,改善現有特種LCD在顯示隔行掃描的復合視頻信號時,遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題。 (4)設計出一種基于字符和位圖的數字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圖像由數字邏輯自動合成,編程簡單靈活,使特種LCD的參數調整更加方便。 (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、顯示位置等參數的實時調整,并提供全功能的透明OSD菜單進行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調節板,用于對某型號機載特種LCD進行改造,增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實時調整功能,提供無信號輸入檢測與OSD指示功能,提高圖像顯示的性能,通過了環境溫度試驗與性能測試,并已裝機。 (7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板,實現了對全分辨率復合視頻信號進行25幀/秒的實時采集和顯示,在DSP內使用“三幀”輪換的圖像數據緩沖方法提高了系統的實時處理能力,使之能夠完成一定復雜度的實時圖像處理。
上傳時間: 2013-06-12
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當前,在系統級互連設計中高速串行I/O技術迅速取代傳統的并行I/O技術正成為業界趨勢。人們已經意識到串行I/O“潮流”是不可避免的,因為在高于1Gbps的速度下,并行I/O方案已經達到了物理極限,不能再提供可靠和經濟的信號同步方法。基于串行I/O的設計帶來許多傳統并行方法所無法提供的優點,包括:更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板(PCB)層數、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少,而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術正被越來越廣泛地應用于各種系統設計中,包括PC、消費電子、海量存儲、服務器、通信網絡、工業計算和控制、測試設備等。迄今業界已經發展出了多種串行系統接口標準,如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網、10G以太網XAUI、串行ATA等等。 Aurora協議是為私有上層協議或標準上層協議提供透明接口的串行互連協議,它允許任何數據分組通過Aurora協議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協議在物理層采用千兆位串行技術,每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數據傳輸速率。Aurora可優化支持范圍廣泛的應用,如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統、分布式服務器和存儲子系統等需要極高數據傳輸速率的應用。 傳統的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統的并行總線背板。現在,高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps,甚至超過10Gbps。AdvancedTCA(先進電信計算架構)正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發展。它由PCI工業計算機制造商協會(PICMG)開發,其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構,使它們能被方便而迅速地集成,滿足高性能系統業務的要求。ATCA作為標準串行總線結構,支持高速互聯、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性,滿足當前和未來高系統帶寬的要求。 采用FPGA設計高速串行接口將為設計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內置了最多24個RocketIO收發器,提供從622Mbps到3.125Gbps的數據速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標準。結合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內置PowerPC處理器,為企業從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口,該背板接口完全符合PICMG3.0規范。本文對串行高速通道技術的發展背景、現狀及應用進行了簡要的介紹和分析,詳細分析了所涉及到的主要技術包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規范以及Aurora鏈路層協議進行了分析, 并在此基礎上給出了FPGA的設計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設計工具,可在標準ATCA機框內完成單通道速率為2.5Gbps的全網格互聯。
上傳時間: 2013-05-29
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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: 2013-06-11
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通信領域的主導技術有兩種:用于內部商業通信的局域網(LAN)中的以太網(Ethernet)和廣域網(WAN)中的SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。因為在SDH網絡上不直接支持以太網,當企業(客戶)間需要彼此通信或企業(客戶)內需要將其總部與分部連至同一LAN網時互連問題便應運而生。 該研究課題的目的是研究在EoS(EthernetoverSDH)實現過程中存在的技術難題和協議實現的復雜性,提出一種簡單、快速、高效的協議實現方法。主要關注的是EoS系統中與協議幀映射相關的關鍵技術,例如:自定義幀結構、幀定位、全數字鎖相技術、流量控制技術等,最終完成EoS中這些關鍵技術模塊的設計。 該課題簡單分析EoS系統相關協議幀結構及EoS系統的原理,闡述了FPGA技術的實現方法,重點在于利用業界最先進的EDA工具實現EoS系統中幀映射技術。系統中采用一種簡化了的點對點實現方案,對以太網的數據幀直接進行HDLC幀格式封裝,采用多通道的E1信道承載完整的HIDLC幀方式將HDLC幀映射到E1信道中,然后采用單通道承載多個完整的E1幀方式將E1映射到SDH信道中,從而把以太網幀有效地映射到SDH的負荷中,實現“透明的局域網服務”。這對在現有的SDH傳輸設備上承載以太網,開發實現以太網的廣域連接設備,將會具有重要的意義。
上傳時間: 2013-04-24
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TCP/IP協議作為Internet上的通信實現方式的一種,是近年來嵌入式應用領域的一個研究熱點。嵌入式設備要與Internet網絡直接交換信息,就需要支持TCP/IP協議。嵌入式系統具有內核小、專用性強、系統精簡、實時性高、功耗和環境要求嚴格等特點,所以傳統的TCP/IP協議不適合移植到嵌入式系統中。實現嵌入式系統網絡接入有兩種選擇,第一種是按照TCP/IP協議的原理編寫簡化版的通信協議;第二種是將已有小型的,適用于嵌入式系統的網絡協議移植到系統中。 首先本文簡要介紹了嵌入式網絡協議的研究現狀和研究內容,分析了LwIP協議棧中IP協議、TCP協議、UDP協議和ICMP協議的原理。由于LwIP沒有使用和操作系統相關的系統調用和數據結構,所以在LwIP和操作系統之間增加了一個操作系統封裝層為操作系統服務。LwIP不僅保持了TCP協議主要功能,而且減少了對RAM的占用。 其次,移植中實現了操作系統模擬層和LwIP底層接口。操作系統模擬層為協議和操作系統提供了一個接口,使協議對操作系統透明,可以不依賴操作系統運行,需要實現信號量、郵箱、線程和臨界保護。LwIP底層接口為不同的硬件提供不同的驅動程序,需要實現系統初始化、網卡初始化、線程接收、數據包的讀取和發送。 最后提出測試設計框架,在ARM開發板和μC/OS-Ⅱ操作系統上對移植的協議進行測試。測試結果表明,移植協議可以正常工作,實現了基本的網絡功能。
上傳時間: 2013-07-11
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