如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化變頻調速控制系統(tǒng)的設計方案。該系統(tǒng)能產生三相六路正弦脈寬調制（SPWM）波形；調制頻率范圍為0～4KHZ，分7級控制；16位的速度控制分辨率；載波頻率分8級控制，最高可達24KHZ；系統(tǒng)接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機；該系統(tǒng)控制簡單、精確，易修改，可現(xiàn)場編程；同時具有脈沖延時小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護功能等特點，可應用于PWM變頻調速系統(tǒng)的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了詳細的論述，主要包括系統(tǒng)設計的理論分析，系統(tǒng)結構設計及在FPGA硬件上的實現(xiàn)，最終驗證了該控制系統(tǒng)的可行性和有效性。 數(shù)字化設計是本系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調制波和三角載波比較得到的。設計時，充分結合FPGA器件的結構特點，利用一種改進結構的數(shù)字控制振蕩器（NCO）來產生正弦波樣本，在一定程度上解決了傳統(tǒng)NCO產生正弦波的精度和頻率相互制約的問題；把分時復用數(shù)字通信原理結合到系統(tǒng)的設計中，設計出分時運算電路，使得系統(tǒng)在同步時鐘下，生成三相正弦調制波而不影響系統(tǒng)的速度，同三角載波邏輯比較后，最終得到三相SPWM脈沖序列。
標簽： FPGA 變頻調速控制 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-05
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現(xiàn)代雷達系統(tǒng)廣泛采用脈沖壓縮技術，用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達通過發(fā)射寬脈沖，保證足夠的最大作用距離，而接收時，采用相應的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過程。同時，數(shù)字信號處理技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，為雷達脈沖壓縮處理的數(shù)字化實現(xiàn)提供了可能。 本文主要研究雷達多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實現(xiàn)。在匹配濾波理論的指導下，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)可處理時寬在42μs以內、帶寬在5MHz以下的線性調頻信號(LFM)，非線性調頻信號(NLFM)和Taylor四相碼信號，且技術指標完全滿足實用系統(tǒng)的設計要求。 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)轉換器AD10242設計高精度數(shù)據(jù)采集電路，為整個脈壓系統(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)化和差分輸入時鐘的產生，以實現(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，使整個脈壓系統(tǒng)正確穩(wěn)定地工作。同時以該FPGA生成雙口RAM，實現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，以匹配采樣速率和脈壓系統(tǒng)頻率。 (3)設計基于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算工作。4片DSP共享外部總線，且各DSP以鏈路口互連，進行數(shù)據(jù)通信。各DSP還使用一個鏈路口連接到接口板DSP，將脈壓結果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心，設計輸出板電路，完成數(shù)據(jù)對齊、求模和數(shù)據(jù)向下一級的輸出，并產生模擬輸出。 (5)調試并改進處理板和輸出板。
標簽： FPGA DSP 多波形 壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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本文研究了在復雜背景下紅外圖像的背景和噪聲抑制算法，并且完成了硬件實現(xiàn)，主要包括以下內容： 1.通過對實際紅外圖像的背景和噪聲特性的研究分析，設計改進了一種基于加權廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。紅外圖像的噪聲通常為脈沖噪聲，具有高頻特性；而紅外圖像的背景變換比較緩慢，其頻譜成分多集中在低頻區(qū)域，所以本文在對圖像特性分析的基礎上，設計改進了基于加權廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。在對采集的起伏背景紅外圖像進行背景抑制后，用全局門限可以有效的分割出目標信息，輸出包含目標信息的二值化圖像，為后續(xù)處理提供數(shù)據(jù)。但是出于更復雜背景條件下算法有效性的目的，深入討論了局部自適應門限分割算法的設計。 2.在實時信號處理系統(tǒng)中，底層的圖像預處理算法目前難以用軟件實現(xiàn)；但是其運算結構相對比較簡單，適于用FPGA進行硬件實現(xiàn)。本文對算法的FPGA設計作了較為深入地研究，同時介紹了算法的VHDL實現(xiàn)，利用模塊化的優(yōu)點對算法分模塊設計，對各個模塊的實現(xiàn)作了詳細介紹。 3.完成了紅外成像制導系統(tǒng)的預處理部分硬件電路設計，對FPGA中預處理算法的處理結果進行了驗證。通過算法在硬件上的實現(xiàn)，證明了算法的有效性。
標簽： FPGA 紅外成像 制導 數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-02
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本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機的進相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機進相運行的重要性和迫切性，對國內外相關方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對本論文的研究內容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復邊值問題，并介紹了復矢量場的一些理論基礎。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結果與Galerkin法的結果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元計算模型，并將變分法的結果與Galerkin法的結果進行了對比。第四章建立了汽輪發(fā)電機端部三維行波渦流電磁場的數(shù)學模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項以使庫倫規(guī)范自動滿足，并應用廣義相互作用原理導出了對應的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發(fā)電機端部的渦流電磁場進行了實例計算，并分析了罰函數(shù)項對數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機端部三維溫度場的有限元計算模型，并應用傳熱學理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機端部大壓圈上的三維溫度場分布，并與兩臺機組多種工況下的實測數(shù)據(jù)進行了對比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場的邊值問題及其等價變分，導出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機端部壓圈上的溫度分布，并與實測數(shù)據(jù)進行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機從遲相運行到進相運行過程中不同區(qū)域上磁場強度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機變參數(shù)數(shù)學模型，結合實測數(shù)據(jù)以及最小二乘回歸分析計算了發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的相關電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機各物理量之間的相互關系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機端部結構件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后，利用發(fā)電機變參數(shù)模型給出了發(fā)電機的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運行極限圖。
上傳時間： 2013-07-10
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生物電阻抗法測量脂肪是目前廣泛使用的方法。但現(xiàn)有的人體脂肪儀所使用的測量模型都是把人體軀干部看成整體，不能反映軀干部脂肪的分布情況。而且大部分脂肪儀基于單片機，系統(tǒng)軟硬件功能的可擴展性、數(shù)據(jù)存儲能力受到很大的限制，數(shù)據(jù)分析功能較弱。 針對上述問題，本文建立了一種人體阻抗模型，該模型把人體軀干部劃分成四部分，并對分段阻抗的計算公式進行推導，在此基礎上設計并實現(xiàn)了一種基于ARM處理器和嵌入式LINUX操作系統(tǒng)的人體脂肪測量儀。最后通過實驗驗證該模型的正確性和儀器測量的準確性。 本文的主要工作有： (1)在現(xiàn)有理論的基礎上建立了人體阻抗模型，并利用八電極技術測量人體的分段阻抗。通過測量人體阻抗及體重、身高等參數(shù)，在理論分析和實驗檢驗修正的基礎上得出了計算人體各部位脂肪含量的公式。 (2)研究基于ARM-LINUX的人體脂肪儀的軟硬件設計與實現(xiàn)。硬件部分包括阻抗測量電路、體重測量電路和身高測量電路以及嵌入式開發(fā)板與硬件電路之間的接口設計；軟件部分包括嵌入式LINUX操作系統(tǒng)、Qt/Embedded 環(huán)境的移植、驅動開發(fā)以及圖形用戶接口應用程序編程。 (3)利用本儀器、歐姆龍人體脂肪儀、水下稱重法對多名志愿者進行測量，給出了比較數(shù)據(jù)，并對測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
標簽： ARMLINUX
上傳時間： 2013-08-05
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電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備之一，其安全運行對于保障電力系統(tǒng)的安全可靠運行意義重大。對變壓器繞組進行狀態(tài)檢測和故障診斷，及時發(fā)現(xiàn)變壓器的事故隱患，避免事故的發(fā)生，對提高變壓器運行的安全可靠性，具有十分重要的意義。 本文分變壓器繞組變形檢測基礎、嵌入式系統(tǒng)設計基礎、硬件設計和軟件設計四個部分。前兩個部分主要介紹基礎的背景知識:首先簡要介紹了變壓器繞組變形的幾種測試方法與比較，重點介紹了頻響法的診斷原理與模型；然后介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念與組成，特別是Linux在ARM上的相關移植。后面的兩個部分則在前面的理論基礎上分別從硬件和軟件介紹了如何實現(xiàn)基于嵌入式系統(tǒng)的變壓器繞組變形測試儀:在硬件部分中，利用S3C2410A自帶的USB控制器、LCD控制器、SD卡控制器，簡化了系統(tǒng)設計，并針對系統(tǒng)需要設計了掃頻信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)高速采集與緩存等模塊；在軟件部分中，介紹了ARM基于Linux操作系統(tǒng)的I/O口、USB、LCD驅動的編寫，以及相關應用程序的編寫包括數(shù)據(jù)采集部分程序、LCD、串口通訊程序等，同時本文充分考慮了通訊環(huán)節(jié)可能引起的延遲問題以及提高系統(tǒng)資源利用效率等因素，提出了將系統(tǒng)設計成多進程的思路，并實現(xiàn)之。
標簽： ARM 變壓器 繞組變形 檢測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調節(jié)有載變壓器的分接頭和投切并聯(lián)補償電容器組來實現(xiàn)的，它是確保電壓質量和無功平衡、提高供電網可靠性和經濟性的重要措施。采用九區(qū)圖控制策略的電壓無功綜合控制，實際運行時存在著頻繁調節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。 本文針對上述不足，根據(jù)有功功率和無功功率的負荷預測曲線，以降損收益最大為適配值函數(shù)，以電壓約束、電氣極限約束和控制約束為約束條件，提出了一種改進的禁忌搜索算法。引入最低收益閾值來限制調節(jié)次數(shù)的增加，在此基礎上建議了一種確定最佳調整次數(shù)的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內的量測數(shù)據(jù)以及變壓器的參數(shù)來估計系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)阻抗參數(shù)。算例結果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調節(jié)次數(shù)的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發(fā)工具進行編程，實現(xiàn)了變電站內電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發(fā)主要包括：嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數(shù)據(jù)讀取任務，數(shù)據(jù)處理任務，電壓無功控制任務，基于GPRS/CDMA的通訊任務、鍵盤掃描和液晶顯示任務等。采用信號發(fā)生器產生電能信號，采用繼電器的動作模擬變壓器分接頭檔位的調節(jié)和電容器組的投切，構建了一個變電站內的電壓無功控制模擬測試臺，對提出的設計方案進行了全面的功能測試，測試結果表明提出的設計方案是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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ASIC對產品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對較低,運算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場可編程門陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎上的進化硬件(EHW)成為智能硬件電路設計的一種新方法.作為進化算法和可編程器件技術相結合的產物,可重構FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實現(xiàn)方法.論文認為面向分類的專用類可重構FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構電路粒度劃分的針對性更強、設計更易實現(xiàn).論文研究的可重構FPGA的BCH通訊糾錯碼進化電路是一類ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實用價值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設計——求取實驗用BCH碼的生成多項式和校驗多項式及其相應的矩陣并構造實驗用BCH碼;(2)建立基于可重構FPGA的基核——構造具有可重構特性的硬件功能單元,以此作為可重構BCH碼電路的設計基礎;(3)構造實現(xiàn)可重構BCH糾錯碼電路的方法——建立可重構糾錯碼硬件電路算法并進行實驗驗證;(4)在可重構糾錯碼電路基礎上,構造進化硬件控制功能塊的結構,完成各進化RLA控制模塊的驗證和實現(xiàn).課題是將可重構BCH碼的編譯碼電路的實現(xiàn)作為一類ASR-FPGA的研究目標,主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點,選擇一種可編程樹的電路模型,并將它作為可重構FPGA電路的基核T;通過對循環(huán)BCH糾錯碼的構造原理和電路結構的研究,將基核模型擴展為能滿足糾錯碼電路需要的糾錯碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對FPGA進行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過對T的控制端的不同配置來實現(xiàn)糾錯碼的各個功能單元;在可重構基核的基礎上提出了糾錯碼重構電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進化硬件描述語言,通過轉換為相應的VHDL語言描述以實現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機FSM方式實現(xiàn)了可重構糾錯碼電路的EHW的各個控制功能塊.在實驗方面,利用Xilinx FPGA開發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語言和電路圖相結合的設計方法建立了循環(huán)糾錯碼基核單元的可重構模型,進行循環(huán)糾錯BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進行了FPGA實現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯碼電路,立足于解決基于可重構FPGA核的設計的基本問題.課題的研究成果及其總結的一套ASR-FPGA進化硬件電路的設計方法對實際的進化硬件設計具有一定的實際指導意義,提出的基于專用類基核FPGA電路結構的研究方法為新型進化硬件的器件結構的設計也可提供一種借鑒.
上傳時間： 2013-07-01
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目錄 第1章 概述 1.1 采用C語言提高編制單片機應用程序的效率 1.2 C語言具有突出的優(yōu)點 1.3 AvR單片機簡介 1.4 AvR單片機的C編譯器簡介 第2章 學習AVR單片機C程序設計所用的軟件及實驗器材介紹 2.1 IAR Enlbedded Workbench IDE C語言編譯器 2.2 AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境 2.3 PonyProg2000下載軟件及SL—ISP下載軟件 2.4 AVR DEM0單片機綜合實驗板 2.5 AvR單片機JTAG仿真器 2.6 并口下載器 2.7 通用型多功能USB編程器 第3章 AvR單片機開發(fā)軟件的安裝及第一個入門程序 3.1 安裝IAR for AVR 4.30集成開發(fā)環(huán)境 3.2 安裝AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境 3.3 安裝PonyProg2000下載軟件 3.4 安裝SLISP下載軟件 3.5 AvR單片機開發(fā)過程 3.6 第一個AVR入門程序 第4章 AVR單片機的主要特性及基本結構 4.1 ATMEGA16(L)單片機的產品特性 4.2 ATMEGA16(L)單片機的基本組成及引腳配置 4.3 AvR單片機的CPU內核 4.4 AvR的存儲器 4.5 系統(tǒng)時鐘及時鐘選項 4.6 電源管理及睡眠模式 4.7 系統(tǒng)控制和復位 4.8 中斷 第5章 C語言基礎知識 5.1 C語言的標識符與關鍵字 5.2 數(shù)據(jù)類型 5.3 AVR單片機的數(shù)據(jù)存儲空間 5.4 常量、變量及存儲方式 5.5 數(shù)組 5.6 C語言的運算 5.7 流程控制 5.8 函數(shù) 5.9 指針 5.10 結構體 5.11 共用體 5.12 中斷函數(shù) 第6章 ATMEGA16(L)的I/O端口使用 6.1 ATMEGAl6(L)的I/O端口 6.2 ATMEGAl6(L)中4組通用數(shù)字I/O端口的應用設置 6.3 ATMEGA16(L)的I/O端口使用注意事項 6.4 ATMEGAl6(L)PB口輸出實驗 6.5 8位數(shù)碼管測試 6.6 獨立式按鍵開關的使用 6.7 發(fā)光二極管的移動控制(跑馬燈實驗) 6.8 0～99數(shù)字的加減控制 6.9 4×4行列式按鍵開關的使用 第7章 ATMEGAl6(L)的中斷系統(tǒng)使用 7.1 ATMEGA16(L)的中斷系統(tǒng) 7.2 相關的中斷控制寄存器 7.3 INT1外部中斷實驗 7.4 INTO／INTl中斷計數(shù)實驗 7.5 INTO／INTl中斷嵌套實驗 7.6 2路防盜報警器實驗 7.7 低功耗睡眠模式下的按鍵中斷 7.8 4×4行列式按鍵的睡眠模式中斷喚醒設計 第8章 ATMEGAl6(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊 8.1 16×2點陣字符液晶顯示器概述 8.2 液晶顯示器的突出優(yōu)點 8.3 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)特性 8.4 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)引腳及功能 8.5 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)的內部結構 8.6 液晶顯示控制驅動集成電路HD44780特點 8.7 HD44780工作原理 8.8 LCD控制器指令 8.9 LCM工作時序 8.10 8位數(shù)據(jù)傳送的ATMEGAl6(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊的子函數(shù) 8.11 8位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序1 8.12 8位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序2 8.13 4位數(shù)據(jù)傳送的ATMEGA16(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊的子函數(shù) 8.14 4位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序 第9章 ATMEGA16(L)的定時/計數(shù)器 9.1 預分頻器和多路選擇器 9.2 8位定時/計時器T/C0 9.3 8位定時/計數(shù)器0的寄存器 9.4 16位定時/計數(shù)器T/C1 9.5 16位定時/計數(shù)器1的寄存器 9.6 8位定時/計數(shù)器T/C2 9.7 8位T/C2的寄存器 9.8 ICC6.31A C語言編譯器安裝 9.9 定時/計數(shù)器1的計時實驗 9.10 定時/計數(shù)器0的中斷實驗 9.11 4位顯示秒表實驗 9.12 比較匹配中斷及定時溢出中斷的測試實驗 9.13 PWM測試實驗 9.14 0～5 V數(shù)字電壓調整器 9.15 定時器(計數(shù)器)0的計數(shù)實驗 9.16 定時/計數(shù)器1的輸入捕獲實驗 ......
上傳時間： 2013-07-30
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第三代移動通信系統(tǒng)及技術是目前通信領域的研究熱點。本系統(tǒng)采用了第三代移動通信系統(tǒng)的部分關鍵技術，采用直接序列擴頻方式實現(xiàn)多路寬帶信號的碼分復用傳輸。在系統(tǒng)設計中，我們綜合考慮了系統(tǒng)性能要求，功能實現(xiàn)復雜度與系統(tǒng)資源利用率，選擇了并行導頻體制、串行滑動相關捕獲方式、延遲鎖相環(huán)跟蹤機制、導頻信道估計方案和相干解擴方式，并在Quartus軟件平臺上采用VHDL語言，在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統(tǒng)設計。通過對硬件測試板的測試表明文中介紹的方案和設計方法是可行和有效的。并在測試的基礎上對系統(tǒng)提出了改進意見。
標簽： FPGA 多路 分 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-27
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