可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關(guān)鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對(duì)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)輸出)，電壓之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)芯片的測(cè)試功能以及對(duì)芯片電路保護(hù)等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)可配置端口電路能實(shí)現(xiàn)的功能和工作原理，運(yùn)用Cadence的設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合華潤(rùn)上華0.5μm的工藝庫(kù)，設(shè)計(jì)了一款性能、時(shí)序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.基于端口電路信號(hào)寄存器的采集和輸出方式，本論文設(shè)計(jì)的端口電路可以通過配置將它設(shè)置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時(shí)序仿真，且建立時(shí)間小于5ns和保持時(shí)間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對(duì)16種狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換的控制，對(duì)16種狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換完成了行為級(jí)描述和實(shí)現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對(duì)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)的構(gòu)架這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款邊界掃描電路，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。達(dá)到對(duì)芯片電路測(cè)試設(shè)計(jì)的要求。 4.對(duì)于端口電路來講，有時(shí)需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)以上的功能，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。滿足設(shè)計(jì)要求。 5.對(duì)于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據(jù)設(shè)置不同的上、下MOS管尺寸來調(diào)整電路的中點(diǎn)電壓，將端口電路設(shè)計(jì)成3.3V和5V兼容的電路，通過仿真性能上已完全達(dá)到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴(kuò)散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個(gè)電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時(shí)不影響電路正常工作的范圍內(nèi)，具有三態(tài)控制和驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的功能。通過對(duì)管子尺寸的大小設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大小的仿真表明：在實(shí)現(xiàn)TTL高電平輸出時(shí)，最大的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170mA，而對(duì)應(yīng)的xilinx4006e的TTL高電平最大驅(qū)動(dòng)電流為140mA[8]；同樣，在實(shí)現(xiàn)CMOS高電平最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時(shí)和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設(shè)計(jì)的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能，且驅(qū)動(dòng)能力更加強(qiáng)大。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計(jì)算機(jī)通過接入Internet小車實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端工作現(xiàn)場(chǎng)、危險(xiǎn)工作地段等特殊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車是智能行走機(jī)器人的一種，這種智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響，可以在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測(cè)任務(wù)。適用于國(guó)防及民用多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ)，通過配置在上面的攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的采集及對(duì)行車道的檢測(cè)，通過配置的紅外測(cè)溫儀探測(cè)環(huán)境和目標(biāo)的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制小車運(yùn)行及采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無法完成的工作。對(duì)人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠(yuǎn)程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的智能小車遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。采用FPGA來實(shí)現(xiàn)，可以充分利用現(xiàn)有的IP核，功能擴(kuò)展容易，設(shè)計(jì)開發(fā)成本低，上市時(shí)間快，修改方便，甚至可以遠(yuǎn)程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機(jī)相比，集成度高，可靠性好，調(diào)試和維護(hù)方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：在對(duì)智能小車功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)，配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動(dòng)程序，以及各種存儲(chǔ)器。移植了μClinux操作系統(tǒng)，配置嵌入式Web服務(wù)器，編寫CGI程序，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁；并對(duì)行車道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊，并在Matlab中進(jìn)行了仿真。在研究數(shù)碼相機(jī)模塊和紅外測(cè)溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫了圖像采集和溫度測(cè)量程序以及小車運(yùn)動(dòng)控制程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，初步達(dá)到通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計(jì)。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實(shí)現(xiàn)。通過上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機(jī)通訊，本課題完成了在上位機(jī)中用VHDL語言實(shí)現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺(tái)數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個(gè)通用的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達(dá)到“設(shè)計(jì)復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的更加突出的優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并研制出基于FPGA的若干實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，有效地解決目前存在的問題。本文主要研究?jī)?nèi)容為： (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調(diào)整方法，在YCrCb空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時(shí)變化造成偏色和失真的現(xiàn)象，并在FPGA內(nèi)采用流水線結(jié)構(gòu)改進(jìn)3階矩陣運(yùn)算的邏輯結(jié)構(gòu)，節(jié)省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運(yùn)行速度?！ ?2)研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對(duì)象，實(shí)時(shí)計(jì)算插值系數(shù)dx和dy，并采用流水線結(jié)構(gòu)進(jìn)行插值計(jì)算，僅使用FPGA中的3個(gè)雙端口RAM來緩沖圖像數(shù)據(jù)，沒有外擴(kuò)大容量幀存儲(chǔ)器，降低了成本，提高特種LCD的系統(tǒng)兼容性?！ ?3)設(shè)計(jì)一種針對(duì)特種LCD更為簡(jiǎn)捷、有效的隔行轉(zhuǎn)逐行掃描的實(shí)現(xiàn)方案，即利用圖像實(shí)時(shí)縮放的方法，把一場(chǎng)圖像縮放到LCD的分辨率，實(shí)現(xiàn)復(fù)合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現(xiàn)有特種LCD在顯示隔行掃描的復(fù)合視頻信號(hào)時(shí)，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題?！ ?4)設(shè)計(jì)出一種基于字符和位圖的數(shù)字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲(chǔ)字符和位圖信息，OSD圖像由數(shù)字邏輯自動(dòng)合成，編程簡(jiǎn)單靈活，使特種LCD的參數(shù)調(diào)整更加方便?！ ?5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號(hào)；支持寬范圍的亮度、對(duì)比度、顯示位置等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，并提供全功能的透明OSD菜單進(jìn)行指示?！ ?6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調(diào)節(jié)板，用于對(duì)某型號(hào)機(jī)載特種LCD進(jìn)行改造，增加寬范圍的亮度、對(duì)比度、圖像顯示位置的實(shí)時(shí)調(diào)整功能，提供無信號(hào)輸入檢測(cè)與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過了環(huán)境溫度試驗(yàn)與性能測(cè)試，并已裝機(jī)?！ ?7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全分辨率復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行25幀/秒的實(shí)時(shí)采集和顯示，在DSP內(nèi)使用“三幀”輪換的圖像數(shù)據(jù)緩沖方法提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力，使之能夠完成一定復(fù)雜度的實(shí)時(shí)圖像處理。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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雙足機(jī)器人是一個(gè)多自由度、多變量、非線性的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。其控制平臺(tái)的研究往往涉及嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、步態(tài)規(guī)劃、路徑導(dǎo)航、人工智能、自動(dòng)化控制等多種理論與技術(shù)，體現(xiàn)了信息科學(xué)和人工智能技術(shù)的最新成果，應(yīng)用領(lǐng)域廣大，具有重要的研究?jī)r(jià)值。其中，雙足機(jī)器人導(dǎo)航控制系統(tǒng)是雙足機(jī)器人控制平臺(tái)研究中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，將在自動(dòng)駕駛、未知區(qū)域的探索、危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、核電站的維護(hù)等領(lǐng)域中發(fā)揮極大的作用。 本文以雙足機(jī)器人導(dǎo)航控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為研究背景，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，主要論述了兩個(gè)核心內(nèi)容：一是雙足機(jī)器人導(dǎo)航?jīng)Q策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)是基于一種新式的ARM&DSP主從控制模式下的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)借助內(nèi)外傳感器系統(tǒng)的反饋，通過對(duì)多傳感器信息的融合與處理，在導(dǎo)航?jīng)Q策算法的作用下，實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人在未知環(huán)境下平滑的自主導(dǎo)航。二是為增強(qiáng)雙足機(jī)器人導(dǎo)航的人機(jī)交互性和控制系統(tǒng)對(duì)突發(fā)事件的處理能力，在基于MiniGUI的系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)了雙足機(jī)器人的導(dǎo)航控制系統(tǒng)界面。論文的主要內(nèi)容包括： 首先，設(shè)計(jì)了雙足機(jī)器人的本體模型，并對(duì)雙足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃做了理論研究，為步態(tài)控制獲得理論上的支持。 然后，就雙足機(jī)器人導(dǎo)航控制平臺(tái)的搭建做了詳細(xì)的介紹，并著重對(duì)主從控制器間通訊的CAN接口做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 接著，從兩個(gè)層面設(shè)計(jì)了導(dǎo)航?jīng)Q策系統(tǒng)，一是根據(jù)內(nèi)部傳感器得到的關(guān)節(jié)信息，比對(duì)決策層中的步態(tài)規(guī)劃算法，對(duì)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)各關(guān)節(jié)動(dòng)作的協(xié)調(diào)，得到標(biāo)準(zhǔn)的步態(tài)，保證每一步的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。二是對(duì)外部傳感器獲得的外界環(huán)境信息進(jìn)行處理，構(gòu)建出供決策層使用的外部環(huán)境模型，之后在基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航算法的指引下，實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境做出合理、平滑的響應(yīng)。 最后，介紹了導(dǎo)航控制界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)介紹了MiniGUI開發(fā)平臺(tái)的搭建、基于MiniGUI的界面程序的設(shè)計(jì)以及程序在開發(fā)板上的移植，實(shí)現(xiàn)了控制界面在雙足機(jī)器人導(dǎo)航上的應(yīng)用。
標(biāo)簽： ARMDSP 雙足機(jī)器人 導(dǎo)航控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著當(dāng)今生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段已不能滿足生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需求。智能巡檢終端作為生產(chǎn)安全的重要輔助設(shè)備，能在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)多設(shè)備多信號(hào)量的實(shí)時(shí)采集和處理，可以作為解決生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行的主要手段之一。近來年嵌入式技術(shù)以其強(qiáng)大的處理能力、高度的可靠性在微控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。無線通信技術(shù)，特別是GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展。使互聯(lián)網(wǎng)等寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，能夠大大提高無線監(jiān)控效率。在分析研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外設(shè)備巡檢系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，并結(jié)合嵌入式技術(shù)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目企業(yè)的具體生產(chǎn)要求，論文提出了一種基于GPRS無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)的無線智能設(shè)備巡檢系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作為系統(tǒng)處理器，處理器從外部傳感器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，如：溫度、濕度、壓力等，通過SIM—300GRPS無線通訊模塊的AT命令將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商GPRS網(wǎng)絡(luò)中，然后將數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控中心(指定IP地址或域名)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以通過專門軟件對(duì)從各監(jiān)控點(diǎn)傳遞的數(shù)據(jù)作出分析處理，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)控制命令反饋給各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。 本課題主要工作集中在兩個(gè)方面：一方面是GPRS無線收發(fā)設(shè)備硬件實(shí)現(xiàn)，在這一部分涉及到模塊硬件功能設(shè)計(jì)、無線模塊、嵌入式處理器的選型；另一方面是軟件設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)軟件開發(fā)流程，完成了各模塊的開發(fā)工作。研究和試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，能滿足遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際需求。
標(biāo)簽： ARMGPRS 無線智能 巡檢 終端設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集計(jì)算機(jī)的交互性、多媒體信息的綜合性、通信的分布性和監(jiān)控的實(shí)時(shí)性等技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬，計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的快速提高，以及各種實(shí)用視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能主要包括兩大部分，一是視頻圖像采集和壓縮處理，一是圖像數(shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)的主要硬件模塊分為監(jiān)控終端和監(jiān)控控制終端兩個(gè)部分。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM和嵌入式Linux的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的采集壓縮和圖像數(shù)據(jù)流基于RTP協(xié)議的傳輸。本系統(tǒng)的核心硬件平臺(tái)采用韓國(guó)SamSung公司的S3C2410微處理器，ARM端作為視頻監(jiān)控終端，PC機(jī)作為監(jiān)控控制終端。ARM端主要承載了圖像采集、編碼和對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行RTP打包并傳輸?shù)墓δ?，PC端主要承載的功能是圖像數(shù)據(jù)的接收、顯示和對(duì)監(jiān)控終端的控制、訪問。 在視頻圖像采集和壓縮處理部分，利用Video for Linux提供的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了利用攝像頭采集圖像的過程，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了V4L視頻采集及壓縮模塊，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)JEPG圖像采集和壓縮模塊和MPEG-4圖像采集和壓縮模塊的具體編程流程和實(shí)現(xiàn)過程，并實(shí)現(xiàn)了基于這兩種編碼方式的視頻壓縮。用Visual C++實(shí)現(xiàn)了用戶控制終端，可對(duì)應(yīng)JPEG和MPEG-4兩種編碼方式進(jìn)行解碼并顯示。 在圖像數(shù)據(jù)的傳輸部分，系統(tǒng)采用了RTP協(xié)議作為視頻數(shù)據(jù)流傳輸協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)的實(shí)時(shí)性傳輸。移植了現(xiàn)在比較常用的JRTPLIB源碼庫(kù)，為RTP的實(shí)現(xiàn)提供了可調(diào)用的庫(kù)函數(shù)，按照MPEG-4數(shù)據(jù)流的RTP封裝格式和流程，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RTP編程。 最后對(duì)系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示MPEG-4在保證與JPEG相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量時(shí)，大大減少了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。同時(shí)，使用RTP協(xié)議進(jìn)行傳輸，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，也保證了圖像的傳輸質(zhì)量。
標(biāo)簽： ARMLinuz 視頻監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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本課題針對(duì)當(dāng)前煤礦企業(yè)對(duì)水的依賴性和企業(yè)自身發(fā)展對(duì)水源的需求等實(shí)際問題，研制了基于ARM的煤礦水源井監(jiān)控系統(tǒng)。 論文主要介紹了監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控終端（RTU）的硬件設(shè)計(jì)、軟件算法設(shè)計(jì)以及通訊技術(shù)、電機(jī)的保護(hù)原理和監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)。 監(jiān)控終端（RTU）的算法設(shè)計(jì)方面，針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)和系統(tǒng)分析的需要，對(duì)水位、流量、出水口壓力采用直流采樣，對(duì)相電流、相電壓采用交流信號(hào)采樣。對(duì)采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析和計(jì)算，獲得了高精度的煤礦水源井參數(shù)的測(cè)量和系統(tǒng)的控制。 通訊部分采用的是具有接收靈敏度高、頻率穩(wěn)定、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn)的無線數(shù)傳電臺(tái)與RS-232組成無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的上下傳輸。 監(jiān)控終端（RTU）的硬件設(shè)計(jì)方面主要采用ARM芯片作為監(jiān)控分站的終端處理核心，實(shí)時(shí)檢測(cè)水源井的水位，出水口壓力、流量等參數(shù)。實(shí)時(shí)顯示水源井各參數(shù)的動(dòng)態(tài)特性，并查看水位的歷史變化。同時(shí)，ARM處理器通過互感器對(duì)數(shù)據(jù)采集處理后，可計(jì)算出水泵電機(jī)的三相電流、電壓的實(shí)際值，根據(jù)電機(jī)的相序電流、電壓的大小，可對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)有效的微機(jī)保護(hù)。并根據(jù)監(jiān)控中心命令進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送。 監(jiān)控終端軟件方面主要考慮到時(shí)實(shí)采樣的準(zhǔn)確性，uClinux系統(tǒng)在ARM系統(tǒng)上數(shù)據(jù)處理的快速性與實(shí)時(shí)性，以及與監(jiān)控系統(tǒng)軟件的通信顯示方面的可行性與有效性。 系統(tǒng)監(jiān)控的軟件利用VC++6．0中的編程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集處理和控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)表打印和報(bào)警等功能。通過ADO對(duì)象和SQL Sever，與windows系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交互。
標(biāo)簽： ARM 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-16
上傳用戶：lingduhanya
永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計(jì)方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對(duì)控制策略的研究。實(shí)踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動(dòng)沒有阻尼繞組的永磁同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)電機(jī)的運(yùn)行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會(huì)變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)。所選取的濾波算法只需測(cè)量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點(diǎn)。利用在線估計(jì)出的轉(zhuǎn)速和電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時(shí)還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測(cè)方法。針對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的位置估計(jì)算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時(shí)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)性能和較好的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 卡爾曼濾波 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：huangld
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，基于ARM處理器和μC/OS-II操作系統(tǒng)的嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前嵌入式領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 論文主要研究基于ARM7處理器和μC/OS-II操作系統(tǒng)的嵌入式測(cè)控平臺(tái)架構(gòu)，為測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)提供一個(gè)方便功能擴(kuò)展的軟硬件環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，以加速度計(jì)為對(duì)象，利用嵌入式系統(tǒng)的豐富資源，完成對(duì)其內(nèi)部溫度及加速度信號(hào)的采集實(shí)例。硬件設(shè)計(jì)分為核心系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分。核心系統(tǒng)主要包括控制核心S3C44BOX模塊、存儲(chǔ)器模塊、調(diào)試接口模塊、液晶顯示模塊以及數(shù)控鍵盤模塊等。完成了母板的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，并預(yù)留多種接口，增強(qiáng)了可擴(kuò)展性。采集控制子系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集及控制機(jī)構(gòu)，主要由A/D轉(zhuǎn)換芯片完成和串行通信模塊，用來接收傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，經(jīng)ARM處理器分析處理后，通過串行通訊方式與下位機(jī)通信。由于有多個(gè)下位系統(tǒng)，平臺(tái)設(shè)計(jì)擴(kuò)展了8路帶高速緩沖的異步串行通信模塊。最后，對(duì)各硬件模塊進(jìn)行總體調(diào)試，并對(duì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行了分析。 調(diào)試結(jié)果表明，該硬件平臺(tái)不僅響應(yīng)速度快、成本低、可靠性好，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行功能擴(kuò)展和裁剪，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 測(cè)控 平臺(tái)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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