隨著嵌入式控制在工業(yè)領域的不斷滲入，進入21世紀之后，基于ARM體系Linux操作系統(tǒng)的嵌入式一體化工業(yè)控制系統(tǒng)成為了工業(yè)控制的主要發(fā)展方向，ARM芯片不僅體積小，功耗低，而且功能強；Linux由于其開源，穩(wěn)定以及成本低的優(yōu)點，在嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 本文研究的主要內(nèi)容是基于Linux操作系統(tǒng)ARM體系的嵌入式工控一體機設計與實現(xiàn)。該嵌入式工控一體機是基于Motorola公司研發(fā)的ARM9嵌入式系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)的設備，整個系統(tǒng)體積小，結構精簡，并有很高的執(zhí)行效率。它根據(jù)特定的工業(yè)控制對象定制特定的模型與控制算法。另外，該設備自身還具備各種數(shù)字PID控制算法，實現(xiàn)PID閉環(huán)控制。可以應用于工業(yè)控制領域中的各類被控設備，以及為高校自動化控制實驗和工業(yè)應用研究提供解決方案。它的軟件編程由Qt集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)，Qt是基于C++的針對構造圖形用戶界面（程序）所使用的GUI工具包，它速度塊，易于使用，并具有很好的可移植性。 本文首先對嵌入式系統(tǒng)進行選型，然后提出了系統(tǒng)的軟硬件整體架構和系統(tǒng)的啟動流程。接著介紹了系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建，包括啟動加載器的設計和實現(xiàn)，Linux內(nèi)核的移植，設備驅動程序的編寫以及圖形用戶界面的實現(xiàn)。最后，詳細介紹了一個具有創(chuàng)新性的案例作為該嵌入式Linux工控一體機作為通訊和控制終端的典型應用。 該嵌入式Linux工控一體機具有極好的實用性和應用前景，并且其設計和實現(xiàn)過程對于其它嵌入式平臺也具有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-07-27
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直接數(shù)字合成(DDS)技術采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)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(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號源系統(tǒng)，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(shù)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(zhì)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(zhì)的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強的數(shù)據(jù)處理能力十分適合應用于DDS多波形信號源的開發(fā)。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(zhì)。 結合高速DDS技術和FPGA兩者的優(yōu)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(huán)境，給工作帶了方便。
上傳時間： 2013-07-27
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對弓網(wǎng)故障的檢測在列車提速的今天顯得尤其重要，原始故障圖像數(shù)據(jù)量的巨大使實時存儲和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復雜度、高壓縮比的圖像壓縮標準在多媒體、網(wǎng)絡傳輸?shù)阮I域得到廣泛的應用。和相同圖像質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設計靈活、高速的卓越特性，逐漸成為許多應用中首先器件，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結合，大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法，加速了系統(tǒng)的設計進程。 本文旨在研究并實現(xiàn)一種實時采集并對特定幀進行壓縮傳輸?shù)姆椒āＭㄟ^采用可編程邏輯器件FPGA來實現(xiàn)整個采集、顯示、壓縮和傳輸，使系統(tǒng)具有可定制、高速度等優(yōu)點。 本文首先介紹了開發(fā)硬件可編程邏輯門陣列FPGA及其開發(fā)語言Veridlog，并介紹了FPGA的設計方法及開發(fā)流程；接著介紹了PAL制視頻采集的相關知識及設計，其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數(shù)字化ITU-R BT.601標準介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設計；隨后介紹了JPEG標準，并根據(jù)故障檢測的特點，設計了針對灰度圖像壓縮的JPEG編碼器，設計中先分別對組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數(shù)的差分脈沖編碼模塊、交流系數(shù)的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進行了仿真測試，然后再對整個JPEG編碼器進行了測試；最后設計了單幀視頻的SRAM緩存，并將緩存的源圖像采用本文設計的JPEG編碼器進行壓縮，再設計一個僅包含發(fā)送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸?shù)絇C機，在PC機上通過將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實現(xiàn)了整個采集壓縮系統(tǒng)，同時也進一步驗證了本文設計的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無論是對弓網(wǎng)故障的圖像檢測，還是對于JPEG編碼器的芯片設計都有一定的參考價值。
標簽： FPGA JPEG 壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本 論文 對 功率因數(shù)的定義、有源功率因數(shù)校正(APFC)技術做了分析，在比較三 種工作模式的基礎上選擇了臨界導電模式作為本文的研究對象。論文詳細分析了臨界導 電模式功率因數(shù)校正Bost開關變換器的工作原理，穩(wěn)態(tài)特性，得出了開關頻率與輸入 電壓、輸入功率的關系，對器件的應力和輸出電壓紋波進行了詳細的分析，為電路的設 計提供了依據(jù)。
標簽： 有源功率因數(shù) 校正技術
上傳時間： 2013-06-13
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現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設備如電腦、電視機、冰箱等都具有非線性特性，都會產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。本文針對這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設計了一個APF控制系統(tǒng)來產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的補償電流，并使補償電流實時地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達到凈化電網(wǎng)。 本文對提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個方面進行了深入的研究。 首先，設計了APF的主電路結構，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對系統(tǒng)補償效果的影響，然后根據(jù)補償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達到最優(yōu)。并從理論上詳細分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調(diào)制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設計流程深入理解的基礎上，利用Verilog語言實現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負載。
標簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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LED顯示屏作為一項高新科技產(chǎn)品正引起人們的高度重視，它以其動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作性能穩(wěn)定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者，現(xiàn)已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發(fā)布等各方面，且隨著全彩屏顯示技術的日益完善，LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統(tǒng)，提出了一個系統(tǒng)實現(xiàn)方案，整個系統(tǒng)分三部分組成：DVI解碼電路、發(fā)送系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數(shù)據(jù)，經(jīng)過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數(shù)據(jù)和一些控制信號。發(fā)送系統(tǒng)用于將收到的數(shù)據(jù)流進行緩存，經(jīng)處理后發(fā)送至以太網(wǎng)芯片進行以太網(wǎng)傳輸。接收系統(tǒng)接收以太網(wǎng)上傳來的視頻數(shù)據(jù)流，經(jīng)過位分離操作后存入SRAM進行緩存，再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后，從多方面論述了該方案的可行性，仔細推導了LED顯示屏各技術參數(shù)之間的聯(lián)系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統(tǒng)功能，可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點，不僅可以滿足高速圖像數(shù)據(jù)處理對速度的要求，而且增加了設計的靈活性，不需修改電路硬件設計，縮短了設計周期，還可以進行在線升級。
上傳時間： 2013-06-22
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隨著技術的飛速發(fā)展，電力電子裝置如變頻設備、變流設備等容量日益擴大，數(shù)量日益增多。由于非線性器件的廣泛使用，使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴重，給電力系統(tǒng)和各類用電設備帶來危害，輕則增加能耗，縮短設備使用壽命，重則造成用電事故，影響安全生產(chǎn)，電力諧波已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的公害。除了傳統(tǒng)的濾波方法，例如，無源濾波、改變系統(tǒng)的拓補結構來抑制諧波外，人們已廣泛應用有源濾波器(APF)來消除注入電網(wǎng)的諧波，而實現(xiàn)有源濾波策略的前提就是能夠實時、精確地檢測出諧波電流。諧波檢測是諧波研究中的一個重要的分支，是解決其他相關諧波問題的基礎，因此進行諧波檢測的研究具有重要的理論意義和實用價值。設計一種精度高、實時性好且適用范圍寬的諧波電流檢測方法是國內(nèi)外眾多學者致力研究的目標。 本文主要從諧波檢測理論和實現(xiàn)方法上探討了高精度、高實時性諧波檢測數(shù)字系統(tǒng)的相關問題。論文中闡述了電力系統(tǒng)諧波的相關概念和產(chǎn)生原理，并分析了電力諧波的特點，對國內(nèi)外各種諧波檢測方法進行了分析和研究。在檢測理論上，本文采用FFT理論來計算諧波含量，研究了Radix-2 FFT在諧波檢測中的應用，綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、工藝發(fā)展及目前的應用情況，并介紹了一種主流硬件描述語言VHDL。最后以FPGA芯片XC2S200為硬件平臺，以ISE6.0為軟件平臺，利用VHDL語言描述的方式實現(xiàn)了512點16Bit的快速傅立葉變換系統(tǒng)，并進行了仿真、綜合等工作。仿真結果表明其計算結果達到了一定的精度，運行速度可以滿足一般實時信號處理的要求。
標簽： FPGA 電力系統(tǒng) 檢測方法 諧波
上傳時間： 2013-06-02
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建立了雙容水箱系統(tǒng)的數(shù)學模型，采用串級控制方案對雙容水箱液位系統(tǒng)進行控制，控制算法采用數(shù)字PID。確定了硬件設備，制作了雙容水箱液位控制系統(tǒng)。采用力控5.0 版組態(tài)軟件，對整個液位控制系統(tǒng)進行組態(tài)，構
標簽： 力控組態(tài) 軟件 液位控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設計與實現(xiàn)為中心，對擴頻通信的基本理論、信號源的總體結構、載波調(diào)制、濾波器設計等問題進行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術的發(fā)展和應用，包括VHDL語言的基本語法結構和FPGA器件的開發(fā)設計流程等等。詳細地分析了各類頻率合成器的基礎上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴頻碼。分別給出并分析了相應的FPGA硬件實現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關鍵技術，提出了采用二進制相移鍵控相位選擇法并相應作了硬件實現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設計了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設計實現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著全控型變流技術的不斷發(fā)展和應用領域的不斷拓寬，具有高功率因數(shù)的PWM整流器在工業(yè)領域中逐漸得到普遍重視。在目前的PWM調(diào)制方法中，自然采樣SPWM具有控制靈活、輸出脈沖波形好、諧波含量低等優(yōu)點，是一種性能優(yōu)良的調(diào)制方法。傳統(tǒng)的基于DSP的SPWM實現(xiàn)方法受DSP本身串行程序流工作模式的限制，是很難實時完成自然采樣SPWM的計算的，這在一些特殊的應用領域限制了PWM整流器性能的提高。為此，論文提出了一種基于FPGA的自然采樣SPWM實現(xiàn)方法，并在三相電流型整流器樣機上進行了實驗驗證。由于FPGA具有豐富的可編程邏輯資源和I/O口，并且可以采用并行工作方式，因此控制系統(tǒng)具有更快的處理速度、更小的控制延時和更好的實時性，有利于PWM整流器性能的提高。仿真和實驗研究都表明本文的設計是正確有效的。
上傳時間： 2013-06-16
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