傳感器是測控系統(tǒng)的重要組成部分，但有些傳感器，如增量式或絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器，因無配套的二次儀表，給使用帶來不便。有些傳感器雖然可以買到配套的儀表，但價(jià)格昂貴，功能單一且功能無法擴(kuò)展。為此，本課題以設(shè)計(jì)一種通用性強(qiáng)，功能擴(kuò)展方便的測量儀表為目的，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與嵌入式微處理器技術(shù)用于測量儀表當(dāng)中，設(shè)計(jì)一種基于ARM的嵌入式智能儀表。課題主要研究工作包括： 1.在分析比較各種二次儀表功能的基礎(chǔ)上，提出了基于ARM的嵌入式智能儀表設(shè)計(jì)方案。搭建了儀表的硬件平臺(tái)。 2.軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)在ARM7微控制器上的移植。在此基礎(chǔ)上，對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了一定的擴(kuò)展，編寫了LCD驅(qū)動(dòng)程序，調(diào)用了串口通信，A/D轉(zhuǎn)換等模塊的API函數(shù)，建立了多任務(wù)環(huán)境，使儀表兼具PWM脈寬調(diào)制功能、數(shù)據(jù)采集、顯示和傳輸功能。 3.通過增量式、絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)驗(yàn)、輸出模擬信號的角度傳感器實(shí)驗(yàn)和PWM輸出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證儀表的功能。 RTOS平臺(tái)的構(gòu)建，降低了軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該儀表能夠準(zhǔn)確測定頻率信號、模擬信號及數(shù)字信號。
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如今IC設(shè)計(jì)進(jìn)入了SOC(System-on-chip)設(shè)計(jì)時(shí)代。SOC是指在單一芯片上集成了微控制器、數(shù)字信號處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口等，可以實(shí)現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理等功能的芯片。SOC設(shè)計(jì)是基于IP可重用性的設(shè)計(jì)過程。現(xiàn)在已有不少公司成功地開發(fā)了各種SOC總線規(guī)范，以便于IP核的可復(fù)用性設(shè)計(jì)。其中，ARM公司開發(fā)的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Arehitecture)規(guī)范已經(jīng)成為嵌入式應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式SOC芯片廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中，近年來隨著彩屏手機(jī)、PDA等移動(dòng)終端的普及，液晶電視等平板顯示器件的推廣，液晶顯示器已經(jīng)逐漸取代CRT成為主流的顯示器件。LCD Driver IC作為液晶顯示器的重要部件，需求量也日益增大。嵌入式液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是當(dāng)今SOC設(shè)計(jì)中不可缺少的部分，而基于AMBA總線規(guī)范的LCD顯示系統(tǒng)更是具備良好的性能和較大的潛力。 本文提出了一種基于AMBA總線規(guī)范的彩色TFT-LCD數(shù)字圖像顯示解決方案，硬件設(shè)計(jì)上包括APB存儲(chǔ)接口模塊、LCD控制模塊，并用VHDL硬件描述語言進(jìn)行了功能仿真，采用Mentor公司Modelsim5.8完成了系統(tǒng)功能驗(yàn)證；軟件設(shè)計(jì)上完成了基于SAMSUNG公司S6D0110 TFT-LCD驅(qū)動(dòng)芯片的測試程序的編寫和系統(tǒng)測試。本設(shè)計(jì)不需要掌握TFT-LCD內(nèi)部構(gòu)造，復(fù)雜的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)原理，只需要掌握AMBA總線規(guī)范和LCD的MPU并行接口時(shí)序，采用本課題設(shè)計(jì)出的LCD顯示控制模塊簡單實(shí)用，便于推廣應(yīng)用。 本課題基于Xilinx公司的VirtexⅡ FF1152 PROTO開發(fā)平臺(tái)完成了軟件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了TFT-LCD圖像顯示。調(diào)試結(jié)果表明硬件和軟件設(shè)計(jì)正確且取得了較為滿意的結(jié)果。
標(biāo)簽： TFTLCD 顯示系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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Integrating A/D converters have two characteristics incommon. First, as the name implies, their
標(biāo)簽： 7135 ICL D轉(zhuǎn)換 斜率
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）上世紀(jì)八十年代開始出現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)它的帶寬和分辨率較低，實(shí)時(shí)性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點(diǎn)，因此并沒有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的采樣速率和實(shí)時(shí)性能得到了很大的提高，在工程測量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達(dá)1GHz，分辨率為8Bits，實(shí)時(shí)帶寬為200MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制。通過對具體功能和技術(shù)指標(biāo)的分析，提出了FPGA＋ARM架構(gòu)的技術(shù)方案。然后，本文分模塊詳細(xì)敘述了整機(jī)系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA的硬件模塊設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設(shè)計(jì)，以及DSO的GPIB擴(kuò)展接口邏輯模塊的設(shè)計(jì)。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國家半導(dǎo)體公司2005年推出的雙通道采樣速率達(dá)500MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實(shí)現(xiàn)對單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲(chǔ)單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對不同時(shí)基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計(jì)算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設(shè)計(jì)在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機(jī)成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對采樣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 高速實(shí)時(shí)數(shù) 字存儲(chǔ) 示波器
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個(gè)最大的缺點(diǎn)是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術(shù)做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計(jì)焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進(jìn)行非均勻性校正和圖像增強(qiáng)。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點(diǎn)校正、兩點(diǎn)加一點(diǎn)校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強(qiáng)程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進(jìn)行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(jì)(DFT)問題。可測性設(shè)計(jì)的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個(gè)重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，給出了利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，進(jìn)而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn)思想，并且比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進(jìn)行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進(jìn)行了分析，并將獨(dú)立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進(jìn)后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實(shí)現(xiàn)過程，并實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計(jì) 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-30
上傳用戶：不挑食的老鼠
隨著全控型變流技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，具有高功率因數(shù)的PWM整流器在工業(yè)領(lǐng)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(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的調(diào)制方法。傳統(tǒng)的基于DSP的SPWM實(shí)現(xiàn)方法受DSP本身串行程序流工作模式的限制，是很難實(shí)時(shí)完成自然采樣SPWM的計(jì)算的，這在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)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(shí)現(xiàn)方法，并在三相電流型整流器樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)和更好的實(shí)時(shí)性，有利于PWM整流器性能的提高。仿真和實(shí)驗(yàn)研究都表明本文的設(shè)計(jì)是正確有效的。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
上傳用戶：黑漆漆
文中簡單闡述了紅外輻射機(jī)理，論述了紅外焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。紅外成像系統(tǒng)，尤其是紅外焦平面陣列，由于探測器材料和制造工藝的原因，各像素點(diǎn)之間的靈敏度存在差別，甚至存在一些缺陷點(diǎn)，各個(gè)探測單元特征參數(shù)不完全一致，因而存在著較大的非均勻性，降低了圖像的分辨率，影響了紅外成像系統(tǒng)的有效作用距離。實(shí)時(shí)非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)。 論文建立了描述其非均勻性的數(shù)學(xué)模型，分析了紅外焦平面陣列非均勻性產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)，討論了幾種常用的非均勻性校正的方法，指出了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)場合。 根據(jù)紅外探測器光譜響應(yīng)的特點(diǎn)和基于參考源的兩點(diǎn)溫度非均勻性校正理論，采用FPGA+DSP實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)非均勻性兩點(diǎn)校正，設(shè)計(jì)完成了相應(yīng)的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對該系統(tǒng)中各個(gè)模塊的功能及電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并給出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖。同時(shí)給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動(dòng)態(tài)范圍大而且處理速度快，適用于紅外成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)的圖像處理場合。實(shí)踐表明，該方案取得了較為滿意的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：shinnsiaolin
隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過程中為了更加真實(shí)的反映被測對象的性質(zhì)，對測試系統(tǒng)的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的測試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實(shí)際需要。USB技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴(kuò)展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 本課題研究并設(shè)計(jì)了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細(xì)介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測等幾個(gè)方面，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，提供兩條模擬信號通道，可以同時(shí)采集雙路信號，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細(xì)介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號和時(shí)序信號。同時(shí)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設(shè)備的體積。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時(shí)序控制程序、8051固件程序、客戶應(yīng)用程序及其驅(qū)動(dòng)程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發(fā)平臺(tái)，雖然增加了復(fù)雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。 最后，應(yīng)用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)信號及電木的導(dǎo)熱系數(shù)，以驗(yàn)證測試系統(tǒng)的可靠信與準(zhǔn)確性。
標(biāo)簽： FPGA USB 接口 數(shù)據(jù)采集
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