超聲波流量計以非接觸、精度高、使用方便等優點，在氣象、石油、化工、醫藥、水資源管理等領域獲得了廣泛的應用。近年來，隨著數字處理技術和微處理器技術的發展，超聲波流量計作為一種測量儀表也得到了長足進步。本課題將ARM微控制器用于流量測量儀表的研制，拓展了儀表的開發空間，符合嵌入式技術的發展方向。 本文詳細介紹了超聲波時差法流量測量原理及基于LPC2214的超聲波流量計系統設計方案和軟硬件實現方法，并對測時算法進行了詳細討論。通過分析和借鑒國外超聲波流量測量的先進技術和方法，得出了改進的時差法測量方案。系統硬件設計了超聲波發射、接收及放大電路，采用高速模數轉換器數字化接收信號，并對ARM系統電路中的電源電路，存儲器電路，通信接口電路等進行了詳細介紹。系統軟件詳細分析了嵌入式操作系統uClinux的移植方法，給出構建ARM-uClinux平臺的步驟，并基于此平臺，完成了系統軟件設計。測時算法運用數字濾波技術提高信號信噪比，采用方差比檢驗方法和插值算法，提高測時定位精度。 系統設計良好的人機交互界面和通信調試接口，提高了ARM系統的軟件開發調試效率；在保證流量計系統功能的同時，盡量簡化硬件電路設計，降低研制成本，使設計更具合理性。
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁伺服電機具有轉子轉動慣量 小，響應速度快，效率高，功率密度高，電機體積小，消除電刷而減少噪音和維護等其他電機難以比擬的優點，在高性能位置伺服領域，尤其為伺服電機組成的伺服系統應用越來越廣泛。 永磁無刷電機有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機的伺服系統 目前實現永磁同步電動機的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實現位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅動要求，基于fpga技術開發出了完整的閉環電流控制和速度控制的伺服系統單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數字運動控制芯片，設計了dsp和irmck201的交流伺服控制系統。該系統具有性能優越，結構簡單，編程任務小，開發周期短等優點，對其他交流位置伺服控制系統也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數的逆變換運算，得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族，以用于各展開系數的計算與信息的解調；而后把它們應用到通信系統中，提出了一種新的通信系統，即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中，把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中，取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析，對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統，對該系統進行了仿真，包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發，通過分析系統的性能，簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統的硬件實現，從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點，但它卻預示著光明的應用前景。
標簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間： 2013-05-19
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調節有載變壓器的分接頭和投切并聯補償電容器組來實現的，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變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現震蕩現象。 本文針對上述不足，根據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，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次數的增加，在此基礎上建議了一種確定最佳調整次數的方法。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據以及變壓器的參數來估計系統電壓和系統阻抗參數。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次數的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發工具進行編程，實現了變電站內電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發主要包括：嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數據讀取任務，數據處理任務，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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隨著設計規模的不斷增加，芯片的平均設計門數已經超越百萬級，驗證已經成為設計流程中的主要瓶頸。目前，基于FPGA的硬件驗證憑借其速度快、易修改的特性越來越受到驗證工程師的青睞。 本文正是基于FPGA驗證的思想，以一款光同步傳輸網(SDH)芯片的驗證為例，展開了全面的論述。通過對驗證理論以及FPGA性能特點的研究與分析，從驗證的正確性、全面性、快速性和可重用性等方面對FPGA驗證進行了理論剖析，并提出了一些新的理念和創新。此后又結合實踐，詳盡敘述了驗證中的一些重要環節，并總結出了一套比較完善的FPGA驗證流程，可以有效地支撐實際芯片的驗證工作。 本文對于百萬門級專用集成電路的成功實踐，不僅是對FPGA驗證理論的證實，而且從驗證的思路和方法上對后續芯片有一定的指導意義。文中經驗教訓的總結可以有效地幫助驗證工程師達到降低芯片開發成本，縮短面市時間的目的。
上傳時間： 2013-05-17
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信息技術的不斷發展,對信息的安全提出了更高的要求.在應用公鑰密碼體制的時候,對密鑰長度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對數問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實現也成為一個關注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數、劃分結構模塊、優化模塊算法、實現模塊設計,驗證模塊功能的順序進行書寫.為了硬件實現上的方便,設計選擇了含有Ⅱ型優化正規基的伽略域GF(2191),并在該域上構造了隨機的橢圓曲線.根據層次化、結構化的設計思路,將橢圓曲線上的標量乘法運算劃分成兩個運算層次:橢圓曲線上的運算和有限域上的運算.模塊劃分之后,利用自底向上的設計思路,主要針對有限域上的乘法運算進行了重要的改進,并對加法群中的標量乘運算的算法進行了分析、證明,以達到面積優化和快速執行的效果.具體設計中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺上進行電路設計.完成了各個模塊的設計輸入和仿真.設計選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進行綜合、布局、布線和時序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點加、倍點和標量乘法模塊的具體設計結構框圖.并且根據橢圓曲線的標量乘特點,提出了合適的驗證方案.該設計完成了橢圓曲線上的標量乘法運算.設計主要針對資源受限的應用環境:改進了有限域上的乘法運算、使用了沒有預處理的標量乘算法.改進后的橢圓曲線標量乘法需要2,741,998個邏輯單元,在100MHz的時鐘約束下,運行一次標量乘法運算需要567.69us.該次設計的結果可以直接用來構造橢圓曲線上的簽名、驗證、密鑰交換等算法.
上傳時間： 2013-05-24
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溫度的測量和控制在工業生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業領域中，對溫度的測量和監控是非常重要的一個環節，溫度參數是工業控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統在工業領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業的發展，新技術革新以及產業的專業化現代化的發展，本文針對PLC和單片機控制的優缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統相結合的嵌入式溫度控制系統，具有系統擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統的組成，接著設計了溫度控制系統的硬件系統，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統功能主要是循環采集AD通道數據，上傳AD數據到服務器，接收服務器下發的控制數據包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統穩定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
上傳時間： 2013-04-24
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數據傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現的前提下，結合連續相位MSK調制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時，系統誤碼率低于10-4。根據課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復雜度大，成為編碼硬件實現的一個障礙；論文針對實際系統的預期指標，通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設計了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準循環編碼器和二階準循環編碼器。 對于每種編碼器，分別設計了其整體結構，并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究，設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真；根據時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較，最終選擇串行準循環編碼器作為硬件實現的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實現了串行準循環編碼器并對其進行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現性。
上傳時間： 2013-08-02
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直接數字合成(DDS)技術采用全數字的合成方法，所產生的信號具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時相位連續、輸出相位噪聲低和可以產生任意波形等諸多優點。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號源系統，其中，DDS技術是其核心技術。DDS可以精確地控制合成信號的三個參量：幅度、相位以及頻率，因此利用DDS技術可以合成任意波形。但因其數字化合成的固有特點，使其輸出信號中存在大量雜散信號。雜散信號的主要來源是：相位截斷帶來的雜散信號；幅度量化帶來的雜散信號；DAC的非線性特性帶來的雜散信號。這些雜散信號嚴重影響了合成信號的頻譜純度。因此抑制這些雜散信號是提高合成信號譜質的關鍵。 本文在研究各種抑制DDS雜散技術的基礎上，提出了中和加擾技術，這可以在很大程度上減小雜散對DDS輸出信號譜質的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強的數據處理能力十分適合應用于DDS多波形信號源的開發。在QuartusⅡ平臺下運用Verilog HDL語言和原理圖設計可以很方便地應用各種抑制雜散信號的方法來提高輸出信號的譜質。 結合高速DDS技術和FPGA兩者的優點，本文設計了一種基于DDS/FPGA的多波形信號源，它能完成正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多種信號。使得所設計的信號源可以適應多種不同的工作環境，給工作帶了方便。
上傳時間： 2013-07-27
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隨著現代工業的高速發展，電力系統的非線性負荷日益增多，嚴重地污染了電網的環境，威脅著電網中的各種電氣設備的安全經濟運行，不論從保證電力系統和供電系統的安全經濟運行或是從保證設備和人身的安全來看，對諧波污染造成的危害影響加以經常監測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內外已有各種諧波檢測的研究，形成了多種諧波檢測方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當前諧波檢測中應用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經過技術補償后的FFT算法，在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產品)，其實時性不強，影響了檢測性能。隨著微電子技術和數字信號處理技術的發展，基于FPGA的數字信號處理具有高速、開發簡便、易于形成ASIC等優勢而得到了廣泛的應用。論文在分析諧波測量方法的基礎上，提出了基于FPGA實現電網諧波測量系統。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心，實現了電網諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統硬件設計的基礎上，主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結構與實際系統輸出的譜結構，驗證了該實現方法的正確性。
上傳時間： 2013-06-30
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