工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用常規(guī)的PID控制器難以達(dá)到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識(shí)和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強(qiáng)的信息綜合、學(xué)習(xí)記憶、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過(guò)程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自適應(yīng)能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進(jìn)的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計(jì)，并將其封裝成為一個(gè)專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對(duì)單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)算法進(jìn)行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID智能控制器，針對(duì)特定的被控對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)控制器進(jìn)行VHDL語(yǔ)言分層設(shè)計(jì)，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計(jì)的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計(jì)模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計(jì)算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計(jì)不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運(yùn)行速度，同時(shí)也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)碼技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的特點(diǎn)使其非常適用于進(jìn)行一些基于像素級(jí)的圖像處理。 傳統(tǒng)的圖像顯示系統(tǒng)必須連接到PC才能觀察圖像視頻，存在著高速實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性問題。本設(shè)計(jì)脫離高清晰工業(yè)相機(jī)必須與PC連接才可以觀看到高清晰圖像的束縛，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。針對(duì)130萬(wàn)像素彩色1/2英寸鎂光CMOS圖像傳感器，提出用硬件實(shí)現(xiàn)Bayer格式到RGB格式轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案，完成由黑白圖像到高清彩色圖像的轉(zhuǎn)換，用SDRAM作緩存，輸出標(biāo)準(zhǔn)VGA信號(hào)，可直接連接VGA顯示器、投影儀等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻圖像觀看，與模擬相機(jī)740X576分辨率(480線)圖像相比，設(shè)計(jì)圖像畫質(zhì)相當(dāng)于1280X1024分辨率(750線)，最高幀率25fps，整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)用FPGA作為主控制器，用少量的緩存代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大容量存儲(chǔ)，加快了運(yùn)算速率，減小了電路規(guī)模，滿足圖像實(shí)時(shí)處理的要求，使展現(xiàn)出來(lái)的視頻圖像得到質(zhì)的飛躍。可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域。 論文研究的重點(diǎn)是采用altera公司EP2C芯片前端驅(qū)動(dòng)CMOS圖像傳感器，實(shí)時(shí)采集Bayer圖像象素，分析研究CFA圖像插值算法，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的實(shí)時(shí)線性插值算法，能夠?qū)斎胧敲肯袼?bit、分辨率為1280×1204的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)重構(gòu)，輸出彩色RGB圖像。由端口FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖，存儲(chǔ)一幀圖像到高速SDRAM，構(gòu)建VGA顯示控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率為640×480、幀頻25HZ彩色圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)包括電源模塊單元等、CMOS成像單元、FPGA數(shù)據(jù)處理單元、SDRAM控制單元、VGA顯示接口單元。 最后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)時(shí)性，能正確和可靠的工作。整個(gè)設(shè)計(jì)模塊能夠滿足高幀率和高清晰的實(shí)時(shí)圖像處理，占用系統(tǒng)資源很少，用較少的時(shí)間完成了圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，提高了效率。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)圖像采集 與處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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本研究針對(duì)目標(biāo)識(shí)別等系統(tǒng)中由于載機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而使目標(biāo)圖像發(fā)生旋轉(zhuǎn)，給測(cè)量及人眼觀察帶來(lái)的影響，因此需要對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的反旋轉(zhuǎn)處理，對(duì)目前出現(xiàn)的消像旋技術(shù)進(jìn)行分析和比較，選擇從電子學(xué)消旋方法出發(fā)，研究圖像消像旋的方法，并給出了基于FPGA的實(shí)時(shí)消像旋系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)。 本文在對(duì)電子圖像消旋原理的深入分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并利用Visual C++6.0軟件仿真實(shí)現(xiàn)了一種優(yōu)化的快速旋轉(zhuǎn)算法，再利用后插值處理保證了圖像的質(zhì)量；構(gòu)建了以ACEX EP1K100為核心的數(shù)字圖像實(shí)時(shí)消像旋系統(tǒng)，利用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了整個(gè)消像旋算法的FPGA設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)利用高速相機(jī)和Camera Link接口傳輸圖像，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。利用QuartusII和Matlab軟件對(duì)整個(gè)算法設(shè)計(jì)進(jìn)行混合仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠成功地對(duì)采集到的灰度圖像進(jìn)行消像旋處理，旋轉(zhuǎn)后的圖像清晰穩(wěn)定，像素誤差小于一個(gè)像素，而且對(duì)于視頻信號(hào)只有一幀的延時(shí)不到20ms，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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數(shù)據(jù)采集是信號(hào)與信息系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，也是數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本論文主要介紹一種基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提出一種由高速A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA和PCI總線接口組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案及其的硬件電路實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)利用AD器件對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、差分轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用FPGA設(shè)計(jì)內(nèi)部模塊和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行電路控制及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)傳遞等功能，最后通過(guò)PCI邏輯接口把暫存在FPGA的數(shù)據(jù)傳送到PC主機(jī)。FPGA作為采集系統(tǒng)的核心部件，完成了內(nèi)部數(shù)字電路設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有很高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 本論文從研究數(shù)據(jù)采集的理論出發(fā)，重點(diǎn)研究了A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、FPGA芯片設(shè)計(jì)及PCI總結(jié)接口設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)的各級(jí)電路硬件設(shè)計(jì)，并通過(guò)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無(wú)法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無(wú)乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無(wú)乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：zgu489
本文提出了一種基于FPGA的硬件防火墻的實(shí)現(xiàn)方案，采用了FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)千兆線速的防火墻。傳統(tǒng)的基于X86等通用CPU的防火墻無(wú)法支撐快速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)速度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)線速過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)。本文在采用FPGA可編程器件+通用CPU模式下，快速處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在建立連接跟蹤后，直接由FPGA實(shí)現(xiàn)的快速處理板直接轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的線速處理，通用CPU在操作系統(tǒng)支持下，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連接跟蹤的創(chuàng)建、維護(hù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)則表的維護(hù)等工作。FPGA硬件板和CPU各司所長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)的目的。 本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的硬件板的硬件規(guī)格，提出了硬件連接跟蹤表的存儲(chǔ)模式，以及規(guī)則表的存儲(chǔ)模式和定義等； 防火墻系統(tǒng)軟件采用NetBSD操作系統(tǒng)，完成了硬件板的NetBSD的驅(qū)動(dòng)；在軟件系統(tǒng)完成了新建連接的建立、下發(fā)、老化等工作；在連接跟蹤上完成了規(guī)則的建立、刪除、修改等工作。 本文完成了防火墻的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了基于連接跟蹤的包過(guò)濾、地址轉(zhuǎn)換（NAT），設(shè)計(jì)了連接跟蹤的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包過(guò)濾的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，重用了NetBSD操作系統(tǒng)的路由。本文針對(duì)地址轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序的穿透問題，新增了部分實(shí)現(xiàn)。 在DoS攻擊是一種比較常見的攻擊網(wǎng)絡(luò)手段，本文采用了軟硬件結(jié)合的方法，不僅在軟件部分做了完善，也在硬件部分采取了相應(yīng)的措施，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，對(duì)常見的Syn洪水攻擊效果明顯。 在實(shí)踐過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了NetBSD操作系統(tǒng)內(nèi)核的軟件缺陷，做了修正，使之更完善。 經(jīng)過(guò)測(cè)試分析，本方案不僅明顯的優(yōu)于X86方案，和基于NP方案、基于ASIC方案比較，具有靈活、可配置、易升級(jí)的優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來(lái)了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問題。諧波檢測(cè)是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)。因此，對(duì)諧波的檢測(cè)和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)裝置，大多基于微處理器設(shè)計(jì)。微處理器是作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用的集成電路成為可能，同時(shí)為諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測(cè)。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測(cè)國(guó)標(biāo)參數(shù)的測(cè)量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路的功能模型，對(duì)專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測(cè)專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了基于FPGA的諧波檢測(cè)專用集成電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的硬件平臺(tái)。配合專用集成電路的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個(gè)部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的采樣，并對(duì)采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對(duì)應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過(guò)串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過(guò)邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測(cè)裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近紅外光譜法是血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法中的熱點(diǎn)，也是取得成果最多的方法之一。但是，個(gè)體差異和測(cè)量條件是影響近紅外光譜血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的一個(gè)較突出的問題。而動(dòng)態(tài)光譜法就是針對(duì)這個(gè)問題而提出的一種全新的近紅外無(wú)創(chuàng)血液成分濃度檢測(cè)方法。它從原理上消除了個(gè)體差異和測(cè)量條件等對(duì)光譜檢測(cè)的影響，為基于近紅外光譜法的血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法進(jìn)入臨床應(yīng)用去除了一個(gè)較為關(guān)鍵的障礙。因此，本文根據(jù)動(dòng)態(tài)光譜檢測(cè)原理設(shè)計(jì)了基于FPGA的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在分析了動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求后，采用DALSA的高性能線陣CCD IL-C6-2048C作為光電轉(zhuǎn)換器件；根據(jù)CCD輸出數(shù)據(jù)的高速度和信號(hào)微弱及含有噪聲等特點(diǎn)，選用了高速、高精度、并帶有相關(guān)雙采樣芯片的圖像處理芯片AD9826作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件；以FPGA及其內(nèi)嵌的NIOSⅡ處理器作為核心控制器，并用LabVIEW對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。 在FPGA中，利用Verilog HDL語(yǔ)言編寫了CCD和AD9826的控制時(shí)序；利用兩塊雙口RAM組成乒乓操作單元，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的緩存，避免利用NiosⅡ處理器直接讀取時(shí)的頻繁中斷。將NIOSⅡ處理器系統(tǒng)嵌入到FPGA中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的管理。NiOSⅡ處理器利用中斷方式讀取緩存單元中的數(shù)據(jù)、經(jīng)對(duì)數(shù)變換后傳遞給計(jì)算機(jī)。其中緩存數(shù)據(jù)的讀取及對(duì)數(shù)變換均采用自定義組件的方式將硬件單元添加到NIOSⅡ系統(tǒng)中，編程時(shí)直接調(diào)用。NIOSⅡ系統(tǒng)通過(guò)串口將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給LabVIEW， LabVIEW對(duì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單處理后顯示，以實(shí)時(shí)觀察采樣數(shù)據(jù)是否正確。 最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠很好的采集并顯示數(shù)據(jù)，能夠初步完成光信號(hào)的檢測(cè)。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài) 光譜數(shù)據(jù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫濕度是影響糧食儲(chǔ)藏的重要參數(shù)，兩者之間是相互關(guān)聯(lián)的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)了基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機(jī)和上位機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集和上位機(jī)的通訊；控制電路基于FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)采集濕度信息，計(jì)算溫濕度偏差及其變化率，通過(guò)調(diào)用模糊控制算法對(duì)溫濕度進(jìn)行模糊控制，單片機(jī)通過(guò)RS485總線和上位機(jī)進(jìn)行串口通信，使上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)記錄，顯示溫濕度變化值和控制過(guò)程曲線。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理人員可以實(shí)時(shí)掌控糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度情況。 采用FPGA設(shè)計(jì)控制電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成和外圍數(shù)字電路，易于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，內(nèi)部集成了信號(hào)處理、控制、檢測(cè)電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅(qū)動(dòng)、電源等外圍電路，完成信號(hào)采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉(cāng)溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當(dāng)今電子產(chǎn)品高精度，集成化的要求。 系統(tǒng)采用直接輸出數(shù)字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時(shí)器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號(hào)，與濕度值成線性關(guān)系，該頻率脈沖信號(hào)可直接送入FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣溫濕度傳感器輸出的信號(hào)都沒有經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步減少了測(cè)量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編寫。本裝置已作出實(shí)樣，通過(guò)了調(diào)試，已達(dá)到預(yù)期效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，而位置檢測(cè)環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常用的檢測(cè)裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對(duì)式。本文從原理上對(duì)增量式光電編碼器和絕對(duì)式光電編碼器做了深入的分析，通過(guò)對(duì)比它們的特性，得出了絕對(duì)式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對(duì)式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點(diǎn)決定其通信方式只能采取串行傳輸方式，且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對(duì)編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對(duì)式光電編碼器，深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時(shí)序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開發(fā)語(yǔ)言硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL，并對(duì)基于FPGA的絕對(duì)式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個(gè)模塊，各個(gè)模塊采用Verilog語(yǔ)言進(jìn)行描述設(shè)計(jì)編碼器接口電路。最終的設(shè)計(jì)在相關(guān)硬件電路上實(shí)現(xiàn)。最后，通過(guò)在TMS320F2812伺服控制平臺(tái)上編寫的硬件驅(qū)動(dòng)程序驗(yàn)證了整個(gè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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