隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本文即從未來工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了具有1路以太網(wǎng)接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個CAN總線擴(kuò)展卡、1個RS485擴(kuò)展卡、1個RS422擴(kuò)展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強(qiáng)大的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發(fā)平臺。 在深入研究和分析CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協(xié)議棧，大大提高了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器在現(xiàn)場總線上的通信和控制能力，為新型的網(wǎng)絡(luò)控制算法研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺。在探討了TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧，掌握了Windows CE 平臺的網(wǎng)絡(luò) Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網(wǎng)接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計的基礎(chǔ)上，將控制器應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的中央數(shù)控單元中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設(shè)備小型化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的需要。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，構(gòu)建了三層(信息層、控制層和設(shè)備層)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備真正的網(wǎng)絡(luò)互連，為網(wǎng)絡(luò)控制研究提供了一個高性能的平臺。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 控制器
上傳時間： 2013-06-10
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隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們在要求設(shè)備性能不斷提升的同時，還要求設(shè)備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過程中，也對各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對單兵配備的便攜設(shè)備，對體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開發(fā)項(xiàng)目中，需要設(shè)計一塊接口板，要求實(shí)現(xiàn)高達(dá)8個串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線，整個手持設(shè)備除了對功能有基本的要求以外，對體積及功耗都提出了極高的要求。針對項(xiàng)目的具體設(shè)計要求，經(jīng)過與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較，決定采用FPGA來實(shí)現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。對于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對其實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說明。整個設(shè)計全部采用硬件描述語言(HDL)實(shí)現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺上驗(yàn)證設(shè)計，還實(shí)做了FPGA驗(yàn)證平臺，并用C語言編寫了測試程序。經(jīng)過驗(yàn)證，該方案完全實(shí)現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。 論文通過采用FPGA作為電路設(shè)計的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計方法實(shí)現(xiàn)電路功能；旨在通過這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計者思想。
上傳時間： 2013-05-21
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近年來，LED(light emitting diode，發(fā)光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品日益引起人們的重視。它可以實(shí)時顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強(qiáng)、顯示內(nèi)容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長等多種優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)廣告、體育比賽、交通信息報導(dǎo)等諸多領(lǐng)域。 LED顯示屏的核心技術(shù)主要集中在控制器中。目前，大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微處理器的處理速度、體系架構(gòu)、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內(nèi)容幀頻較高、動態(tài)顯示效果復(fù)雜的情況下得到良好的動態(tài)視覺效果。 針對以上情況，本文研究開發(fā)了一種全新的，由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制系統(tǒng)，就控制平臺、硬件結(jié)構(gòu)和軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)給出了驅(qū)動部分和控制部分的詳細(xì)分析與設(shè)計。 本文根據(jù)LED顯示屏在列車車廂和火車、汽車車站旅客導(dǎo)向系統(tǒng)中為應(yīng)用背景，結(jié)合LPC2138的功能特點(diǎn)和LED顯示屏的功能需求。詳細(xì)介紹了顯示屏控制系統(tǒng)中包括電源模塊、復(fù)位模塊、RS485通訊電路等主要模塊的設(shè)計。成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)掃描、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)通訊等LED顯示屏所需的功能。 結(jié)合控制系統(tǒng)RS485通訊協(xié)議和系統(tǒng)顯示的要求，分析了LED顯示屏通訊和控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程。并詳細(xì)分析了顯示屏的靜、動態(tài)圖文顯示軟件流程結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)從上位機(jī)接受數(shù)據(jù)到信息顯示的整個軟件處理流程。 最后本文分析了LED顯示屏控制系統(tǒng)研發(fā)中所遇到的幾個難點(diǎn)問題，包括：提高RS485總線可靠性和抗干擾問題、系統(tǒng)在頻繁更換內(nèi)容死機(jī)的問題、顯示內(nèi)容較多時視覺效果的處理問題，并給出了解決方法。 經(jīng)過實(shí)際測試，本文所述LED顯示屏控制系統(tǒng)性能良好，工作穩(wěn)定可靠，易于維護(hù)升級，具有很高的性價比。
上傳時間： 2013-05-28
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針對ISD 語音芯片的特點(diǎn)， 設(shè)計一種由單片機(jī)控制， 能夠循環(huán)錄放的語音電路，可作為錄音機(jī)、復(fù)讀機(jī)、音頻記錄儀使用， 既節(jié)省存儲空間， 又降低成本， 具有較高的實(shí)用價值。
上傳時間： 2013-06-24
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在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實(shí)現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)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(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實(shí)時軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)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(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實(shí)現(xiàn)上位計算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)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(tǒng)的通信速度和可靠性。 機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分：一是采用VC++實(shí)現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實(shí)時軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實(shí)現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的實(shí)時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過上位控制計算機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機(jī)器人控制箱現(xiàn)場對機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。
標(biāo)簽： 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人控制器
上傳時間： 2013-04-24
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本文以符號多項(xiàng)式理論為基礎(chǔ)，從理論上論證了任意長度比特組合的CRC校驗(yàn)碼的并行算法，提出了并行CRC計算的數(shù)學(xué)模型，并且以8位二進(jìn)制序列(即一個字節(jié))為例，介紹了利用此數(shù)學(xué)模型計算校驗(yàn)碼的方法，最后給出了與此算法相對應(yīng)的VHDL模型。經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，表明文中所提并行CRC算法的關(guān)鍵路徑延遲和硬件面積都得到了優(yōu)化，以Top-Down設(shè)計方法給出了一種HDLC協(xié)議控制器的設(shè)計方案，用VHDL語言進(jìn)行了行為級描述，采用Xilinx公司的FPGA產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA HDLC 協(xié)議控制器
上傳時間： 2013-06-09
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隨著TD—SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展，TD—SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步成熟并隨之完善。產(chǎn)品家族日益豐富，室內(nèi)型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產(chǎn)品逐步問世，可以滿足不同場景的建網(wǎng)需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)(RRU)和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展入手，重點(diǎn)研究TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。TD—SCDMA通信系統(tǒng)通過靈活分配不同的上下行時隙，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的不對稱性，但是多路數(shù)字中頻所構(gòu)成的系統(tǒng)成本高和控制的復(fù)雜性，以及TDD雙工模式下，系統(tǒng)的峰均比隨時隙數(shù)增加而增加，對整個頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統(tǒng)使用軟件無線電平臺，一方面軟件算法可以有效保證時隙分配的準(zhǔn)確性，保證對前端控制器的開關(guān)控制，以及對上下行功率讀取計算和子幀的靈活提取，另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力，有效的控制TDD系統(tǒng)的峰均比，有效降低系統(tǒng)對前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關(guān)鍵技術(shù)以及FPGA實(shí)現(xiàn)，DUC主要由3倍FIR內(nèi)插成型濾波器、2倍插值補(bǔ)償濾波器以及5級CIC濾波器級聯(lián)組成；而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法，可以降低相鄰信道的溢出，更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)，能很好提高RRU性能，減少其硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，降低功耗，增加外部環(huán)境的穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： TDSCDMA FPGA 頻點(diǎn)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的展開，移動用戶數(shù)量逐漸增加，用戶和運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和覆蓋要求也越來越高。而在實(shí)際工作中，基站成本在網(wǎng)絡(luò)投資中占有很大比例，并且基站選址是建網(wǎng)的主要難題之一。同基站相比，直放站以其性價比高、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)在我國移動網(wǎng)絡(luò)上有著大量的應(yīng)用。目前，直放站已成為提高運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、解決網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)或弱區(qū)問題、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主要手段之一。但由于傳統(tǒng)的模擬直放站受周邊環(huán)境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低，同時設(shè)備間沒有統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范，無法滿足系統(tǒng)廠商與直放站廠商的兼容，所以移動通信市場迫切需要通過數(shù)字化來解決這些問題。 本文正是以設(shè)計新型數(shù)字化直放站為目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻系統(tǒng)為研究重心，圍繞數(shù)字中頻的相關(guān)技術(shù)而展開研究。 文章介紹了數(shù)字直放站的研究背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字直放站系統(tǒng)的設(shè)計思想及總體實(shí)現(xiàn)框圖，并對數(shù)字直放站數(shù)字中頻部分進(jìn)行了詳細(xì)的模塊劃分。針對其中的數(shù)字上下變頻模塊設(shè)計所涉及到的相關(guān)技術(shù)作詳細(xì)介紹，涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數(shù)倍內(nèi)插和抽取理論等，在理論基礎(chǔ)上闡述了一些具體模塊的高效實(shí)現(xiàn)方案，最終利用FPGA實(shí)現(xiàn)了數(shù)字變頻模塊的設(shè)計。 在數(shù)字直放站系統(tǒng)中，降低峰均比是提高功放工作效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法，然后針對目前常用的幾種算法進(jìn)行了仿真分析，最后在綜合考慮降低峰均比效果與實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的二次限幅算法。通過仿真驗(yàn)證算法的有效性后，針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解，再合成”的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式，并指出其中間級窄帶濾波器采用內(nèi)插級聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，最后整個算法在FPGA上實(shí)現(xiàn)。 在軟件無線電思想的指導(dǎo)下，本文利用系統(tǒng)級的設(shè)計方法完成了WCDMA數(shù)字直放站中頻系統(tǒng)設(shè)計。遵照3GPP等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完成了系統(tǒng)的仿真測試和實(shí)物測試。最后得出結(jié)論：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了WCDMA數(shù)字直放站數(shù)字中頻的基本功能，并可保證在現(xiàn)有硬件不變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
標(biāo)簽： WCDMA 數(shù)字 下變頻 直放站
上傳時間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時性。在整個波前處理機(jī)的工作流程中，對CCD傳來的實(shí)時圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計方案和SDRAM控制器的設(shè)計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時性、高速性。硬件設(shè)計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時性的實(shí)現(xiàn)；性價比高。自行研究設(shè)計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測成為了可能，同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計，并通過測試取得了預(yù)期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對各個模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計，并給出了具體的電路圖，同時寫出了軟件流程圖以及設(shè)計中應(yīng)該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負(fù)載電壓信號采集、負(fù)載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險。在當(dāng)前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
標(biāo)簽： FPGA DSP 數(shù)字化 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-06-21
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