伴隨高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實時快速可靠地進行數(shù)字信號處理成為用戶追求的目標(biāo)。同時，由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高，使得利用硬件實現(xiàn)數(shù)字信號實時快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數(shù)字信號處理中常用部件，它的最大優(yōu)點在于：設(shè)計任何幅頻特性時，可以具有嚴格的線性相位，這一點對數(shù)字信號的實時處理非常關(guān)鍵。 FPGA是常用的可編程器件，它所具有的查找表結(jié)構(gòu)非常適用于實現(xiàn)實時快速可靠的FIR濾波器，在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關(guān)的特點，使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實現(xiàn)FIR濾波器成為研究的方向。 本文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進行了研究，并設(shè)計了一個16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為： 1.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù)，使用分布式算法作為濾波器的硬件實現(xiàn)算法，并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點，采用多塊查找表的方式減小硬件規(guī)模。 2.在設(shè)計中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設(shè)計思想，將整個濾波器劃分為多個模塊，利用VHDL語言的描述方法進行了各個功能模塊的設(shè)計，最終完成了FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設(shè)計。 3.采用FLEX10K系列器件實現(xiàn)一個16階的FIR低通濾波器的設(shè)計實例，用MAX+PLUSII軟件進行了仿真，并用MATLAB對仿真結(jié)果進行了分析，證明所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器功能正確。 仿真結(jié)果表明，本論文所設(shè)計的FIR濾波器硬件規(guī)模較小，采樣率達到了17.73MHz。同時只要將查找表進行相應(yīng)的改動，就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器，體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級互連設(shè)計中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設(shè)計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標(biāo)準(zhǔn)機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計高速串行接口將為設(shè)計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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電力系統(tǒng)自誕生以來，就孿生了電力系統(tǒng)諧波，隨著電子裝置的廣泛應(yīng)用，諧波問題變得日益嚴重，電力諧波已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的公害。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(guān)諧波問題的基礎(chǔ)，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。 本論文主要是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(guān)問題。 論文中闡述了電力系統(tǒng)諧波的相關(guān)概念和產(chǎn)生原理，并分析了電力諧波的特點。在檢測理論上，本文采用FFT理論來計算諧波含量，研究了Radix-2FFT在諧波檢測中的應(yīng)用，描述了FFT分析過程中的頻譜泄漏現(xiàn)象，并從理論上研究了頻譜泄漏的根源。 為了解決頻譜泄漏問題，本文提出了采用鎖相倍頻技術(shù)方法，跟蹤電力系統(tǒng)工頻頻率變化，從而有效減少頻譜泄漏。在諧波檢測中，F(xiàn)FT運算量很大、對速度和精度要求苛刻，本文探討了應(yīng)用FPGA實現(xiàn)FFT信號處理的方法。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測
上傳時間： 2013-06-17
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：電動汽車蓄電池組的工作狀態(tài)主要指各電池在工作時的端電壓、工作電流和溫度3 個參數(shù)的變化情況。對電池工 作狀態(tài)的檢測通常有集中式檢測法和分布式檢測法，采用“部分”集中、“整體”分布的思路，將電池分成若干分組，每 個分組集中檢測，各分組分布檢測，同時，采用“橋電容”技術(shù)解決了蓄電池組單體端電壓檢測中存在的參考點選擇和 被測電池與檢測設(shè)備隔離的問題，形成了一種具有完全隔離功能的集中/ 分布式檢測法。經(jīng)過試驗，該檢測法電壓、電流和溫度采集功能正常，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
標(biāo)簽： 電動汽車 狀態(tài)檢測 蓄電池組 電池管理
上傳時間： 2013-04-24
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目前，大多數(shù)嵌入式自動化系統(tǒng)都以MCU為核心，與監(jiān)測、伺服、顯示等儀器、設(shè)備配合實現(xiàn)一定的功能。現(xiàn)場信息往往止步于“現(xiàn)場”，嵌入式自動化系統(tǒng)從而成為了“信息孤島”，因而制約了其本身的發(fā)展。要實現(xiàn)大規(guī)模的信息集成、綜合實施自動化，就需要一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下運行、可靠性高且實時性好的通信系統(tǒng)，形成工業(yè)現(xiàn)場的底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點通信。 Ethernet（以太網(wǎng)）和CAN-bus（控制器局域網(wǎng)）分別是目前全球應(yīng)用最為廣泛的國際互聯(lián)技術(shù)和開放式現(xiàn)場總線。隨著測控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益緊密的結(jié)合，測控系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為大勢所趨，這也促成了近年來嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展。以太網(wǎng)技術(shù)正在迅猛發(fā)展，將其應(yīng)用到工控領(lǐng)域，可以達到降低成本，簡化結(jié)構(gòu)等成效。隨著技術(shù)的發(fā)展以及實際的需要，將兩者結(jié)合無疑會為控制領(lǐng)域的飛速發(fā)展帶來巨大的原動力。本文設(shè)計了一種以ARM7處理器為核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet網(wǎng)關(guān)，可以用來實現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備之間穩(wěn)固、簡潔的互連通信，完成對大規(guī)模現(xiàn)場設(shè)備的實時測控。 本文具體的研究內(nèi)容如下： 1）以LPC2290為主控MCU的CAN-Ethernet互連系統(tǒng)的設(shè)計思想以及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 2）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電路及外圍接口電路設(shè)計，MCS-51單片機與MCP2510實現(xiàn)CAN總線通信； 3）μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)在LPC2290上的移植以及互連系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計實現(xiàn)與探討； 4）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)核心交換模塊的設(shè)計； 5）使用HTTP協(xié)議實現(xiàn)Web服務(wù)的功能，并通過Web頁面實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠程測控。
標(biāo)簽： ARM CAN 總線 以太網(wǎng)
上傳時間： 2013-08-06
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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(nèi)外相關(guān)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(nèi)容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復(fù)邊值問題，并介紹了復(fù)矢量場的一些理論基礎(chǔ)。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(jié)果與Galerkin法的結(jié)果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標(biāo)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(jié)果與Galerkin法的結(jié)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(xué)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(yīng)用廣義相互作用原理導(dǎo)出了對應(yīng)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(yīng)用傳熱學(xué)理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(xué)模型，結(jié)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(guān)電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機各物理量之間的相互關(guān)系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機端部結(jié)構(gòu)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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針對常用電流模式的升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，提出了一種高精度電流檢測電路。該電路在保證響應(yīng)速度的 前提下，通過增加電路環(huán)路增益，降低誤差源等方法，提高檢測電路的電流檢測精度。與其他結(jié)構(gòu)電路相 比，有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，電流檢測精度高的優(yōu)點。基于Chartered 的0.35μm 的3.3 V/13.5 V CMOS 工 藝，使用Spectre 仿真器，對該電路進行了仿真與驗證。結(jié)果證明，在輸入電壓為2.5 V～5.5 V,電感電流為 100 mA～500 mA，工作頻率為1 MHz 的情況下，能夠正常穩(wěn)定工作，并且電流精度高達93％。
上傳時間： 2013-04-24
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該文針對汽輪發(fā)電機定子在空冷及蒸發(fā)冷卻條件下的溫度分布進行了仿真計算和實驗研究.在仿真方面，對仿真的數(shù)值分析方法進行了研究，建立了三維熱傳導(dǎo)模型，分析討論了溫度場計算過程中邊界條件的計算和設(shè)置.對三種不同絕緣結(jié)構(gòu)的定子試件，在不同的工況下，進行了溫度場仿真計算.在空冷條件下，進行了三維溫度場仿真，得到了多組曲線，獲得了不同電流密度、不同絕緣結(jié)構(gòu)、不同風(fēng)速情況下，定子鐵芯和繞組絕緣表面的溫度分布.在蒸發(fā)冷卻條件下，對定子進行了二維溫度場的仿真計算，并分析了冷卻介質(zhì)F-113的不同液位高度對定子溫度分布的影響.在實驗方面，建立了不銹鋼套筒模型，在空冷條件下，測得了不同風(fēng)速時定子表面的溫升數(shù)據(jù)，分析了風(fēng)速、絕緣厚度、以及電流密度對定子溫度場的影響.在蒸發(fā)冷卻條件下，測得了定子的溫度分布，并與空冷的數(shù)據(jù)進行了對比，可以看出在大電流密度條件下，蒸發(fā)冷卻技術(shù)冷卻效果的優(yōu)勢非常明顯.通過該文的研究，更直接地了解了在空冷和蒸發(fā)冷卻兩種冷卻方式下，定子的溫度分布情況.在工程應(yīng)用中，可作為選擇電機冷卻方式的參考.
上傳時間： 2013-04-24
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儀器儀表產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢是傳統(tǒng)的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠、高環(huán)保和長壽命的“六高一長”的方向發(fā)展；新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數(shù)字化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計算機化的方向發(fā)展；其中占主導(dǎo)地位、起核心或關(guān)鍵的作用是微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。而我國儀器儀表在工業(yè)自動化儀表方面重點發(fā)展基本上是基于現(xiàn)場總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表和專用自動化儀表；閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重，以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機，8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、圖像傳輸?shù)纫螅覍θ穗H交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現(xiàn)有閘門測控儀存在的功能單一、網(wǎng)絡(luò)功能差、接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不具備監(jiān)控功能等問題，開發(fā)設(shè)計高性能新型智能儀表。以設(shè)計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發(fā)點，在分析國內(nèi)主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎(chǔ)上，合理地進行軟硬件設(shè)計，為在同一硬件平臺下實現(xiàn)多種儀表的功能進行創(chuàng)新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設(shè)計，構(gòu)建基于ARM系統(tǒng)的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟件平臺。應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計開發(fā)全新的智能閘門測控儀主要功能包括：閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制；過閘流量實時自動監(jiān)測；閘門運行狀態(tài)診斷與故障報警；實時工況圖像處理；工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線接口與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場總線技術(shù)以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優(yōu)點，已經(jīng)成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于CAN總線設(shè)計的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復(fù)雜性，降低成本，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應(yīng)用需求，在分析了CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的總體解決方案，主控節(jié)點硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，人機界面設(shè)計，以及網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)模型及具體實現(xiàn)流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設(shè)計，基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點。設(shè)計了該節(jié)點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉(zhuǎn)換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植，基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅(qū)動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設(shè)計，根據(jù)工業(yè)控制應(yīng)用的具體需求，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)整體解決方案，包括網(wǎng)絡(luò)拓撲方案，通訊結(jié)構(gòu)等，基于CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通信協(xié)議CAN08。 人機界面設(shè)計，基于威綸MT505設(shè)計了工控網(wǎng)絡(luò)的人機界面，編程實現(xiàn)人機界面與主控節(jié)點的Modbus通訊。
標(biāo)簽： ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時間： 2013-07-09
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