近年來，隨著計算機技術及網絡通信技術的發(fā)展，在家庭中實現生活的現代化、安全化，提高居住環(huán)境等要求，使家庭設備智能化成為未來生活發(fā)展的趨勢。 本文提出以嵌入式計算機為主控設備，將家庭網絡中主要的電器設備和服務系統(tǒng)通過藍牙技術構建一個家庭局域網絡，同時把GPRS遠程通信技術加入到智能家居系統(tǒng)中，不僅解決了在家庭內部復雜的布線問題，而且使用戶能夠在遠程控制家庭中的各種服務設備。 本文介紹了課題研究的背景和意義，分析了智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現狀和趨勢，討論了嵌入式計算機系統(tǒng)和無線網絡技術相結合在智能家居系統(tǒng)中的應用情況。論文闡述了家庭無線網絡控制系統(tǒng)的設計思想和實現方法。 系統(tǒng)選擇S3C2410處理器為家庭無線控制器的主控制芯片，GPRS SIM300為遠程控制芯片，藍牙無線收發(fā)模塊101 007為控制各個家用電器的通信模塊。并設計了各模塊間的接口電路。系統(tǒng)完成了Windows CE在嵌入式S3C2410處理器上BSP的定制與開發(fā)，著重分析了系統(tǒng)啟動的過程，并成功實現了Windows CE在S3C2410上的移植。通過對家庭內部局域網絡協(xié)議藍牙協(xié)議和外部移動網絡GPRS的分析，在Windows CE上實現了藍牙主機控制器HCI協(xié)議和GPRS通信程序，完成了采用GPRS無線通信模塊與藍牙通信模塊相結合，實現對設備的監(jiān)控。
上傳時間： 2013-06-24
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隨著計算機和網絡技術應用的擴展，電能的遠程自動監(jiān)測、計算與收費的方案逐步被采用，能源計量儀表的數據自動抄收及遠傳系統(tǒng)的建設成為智能化住宅的基本配置之一。 本文針對校園的學生宿舍的電表收費進行了探討，到目前為止、按照收費方式電子式電能表可以分為：接觸式和非接觸式的IC卡預付費電表、復費率電表、和分時預付費的復費率電表。針對這幾種電表的抄表方式也各不相同，預付費電表主要是應用IC卡充值的方法付費、而復費率的電表主要是采用人工抄表和布線抄表的方法、而分時預付費復費率的電表主要是使用IC卡充值之后，利用實時時鐘在用電峰谷時對存儲在電表能的金額進行扣除。文中設計的自動抄表系統(tǒng)可以實現對上述三種電表的抄錄工作，尤其是針對校園學生宿舍等應用場所具用重要的意義。 文章提出了整體的方案設計，三級網絡分別應用了無線傳輸和網絡傳輸的方案，解決了遠程電能計量計費系統(tǒng)的由集中器和采集器(采集終端)以及通信信道與抄表軟件組成的部分即：集中器到抄表中心的上行信道、集中器至采集器(采集終端)或水電氣表間的下行信道。在整體設計思路介紹之后，文章花主要篇幅分章節(jié)介紹了復費率電能計量儀表、基于arm和uclinux的無線收發(fā)集中控制器的軟硬件，上位機的主控界面的設計。其中電能表的開發(fā)分塊介紹了軟硬件的各個部分，集中控制器由于嵌入了實時操作系統(tǒng)uclinux，著重講述了基于操作系統(tǒng)的應用程序的開發(fā)，主站界面介紹了簡單的測試程序。然后通過測試的結果說明了課題設計的系統(tǒng)實現了數據的基本采集和控制的情況，最后本文總結了研究的成果，并提出了改進的方向。
標簽： 無線數據傳輸 抄表系統(tǒng) 網絡遠程
上傳時間： 2013-07-04
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從制成世界上第一臺激光器開始，激光優(yōu)異的單色性、方向性和高亮度特點引起了各界的關注。激光測距技術是目前應用較為廣泛的一種激光技術，它與一般測距方法相比，具有操作方便，精度高和晝夜可用的優(yōu)點。目前激光測距技術分成脈沖式和連續(xù)式兩種類型，連續(xù)式測距系統(tǒng)隨著近年來激光技術的發(fā)展逐漸引起人們的關注，在民用領域，尤其是在一些對數據的實時性要求不很高的系統(tǒng)中得到普遍應用。 小型化、智能化、高精度、對人眼安全是激光測距的發(fā)展方向，但是目前的測距儀普遍存在元器件較多、功耗相對較高、靈活性不夠、適應能力不強、抗干擾能力不強等缺點，不利于整機的一體化和小型化設計。 基于上述局限性，本文提出一種新的思想，將數字信號處理技術應用到連續(xù)式相位激光測距技術中，具體是利用DDS(直接數字頻率合成)技術產生用于調制激光器的正弦信號，利用FPGA與DSP技術實現高速數字化處理。該方法不僅克服了上面所述的缺點，而且還具有以下的優(yōu)點：可以通過軟件的方法改變調制頻率，大大簡化了測相電路，提高了使用的方便性：解決了激光連續(xù)測距中頻率輸出不穩(wěn)定和相位抖動的問題，使測距儀的穩(wěn)定性更高；采用DSP處理芯片對信號進行處理，處理速度更快，提高了實時性；采用FFT技術測相，不僅精度高，而且隨著微電子技術的不斷發(fā)展，精度還有上升的空間。 本文從理論和實驗上驗證了該測距方案的可行性。在采用實時取樣補償技術的情況下，該測距方案的測距精度可達到毫米量級，該測距方案設計新穎，系統(tǒng)受環(huán)境因素影響較小，可在惡劣環(huán)境下進行短距離(一般小于15米)的測量。實驗結果表明，該設計方案基本上達到預期的指標要求。
標簽： FPGADSP 激光測距系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-08
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、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”不同的產品，同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關電源已經很難跟上時代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關電源的控制部分正在向數字化方向發(fā)展。由于數字化，使開關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對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術，數字化開關電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數字化領域的今天，最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來，數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容是在傳統(tǒng)開關電源模擬調節(jié)器的基礎上，提出了一種新的數字化調節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數字化PID調節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進行了較為具體的設計，并通過測試取得了預期結果。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。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發(fā)展的現狀，以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案，并與傳統(tǒng)的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節(jié)，通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強。傳統(tǒng)的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節(jié)后--分立元器件構成，采用專用脈寬調制芯片實現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節(jié)器和電壓調節(jié)器的反相輸入端，用來實現閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實現系統(tǒng)的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次，文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計，并給出了具體的電路圖，同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環(huán)境開關量檢測、環(huán)境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。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的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節(jié)，從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率，從而達到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試，得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方，認為該方案在其他相關行業(yè)中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間，這些零件的參數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)定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反，同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數字化開關電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源，系統(tǒng)還有值得改進的地方，比如改進主控器，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、通信和測控等技術領域，將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統(tǒng)的設計方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間： 2013-06-21
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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現電壓或電流的控制。數字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點，數字控制可以實現復雜的控制策略，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實現系統(tǒng)的智能化。但目前數字控制基本上限于電力傳動領域，DC/DC變換器由于其開關頻率較高，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現。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點，近年來在數字控制領域受到越來越多的關注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實現了Buck變換器的全數字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據它的物理特性，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電源，提出并分析了混雜模型設計方案，然后進行了控制器設計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點仿真方法，得到了滿意的仿真結果。論文還著重論述了開關電源的數字控制器部分，數字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數轉換器、數字脈寬調制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數字補償器。文中重點研究了DPWM和數字補償器，闡述了目前高頻數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。作者還設計了兩種數字補償器，并進行了分析比較，選擇了合適的補償算法，達到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進行了FPGA實現的前、后仿真，驗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的軟件設計，采用32MHz的硬件晶振實現了11-bit的DPWM分辨率，開關頻率達到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實驗結果。
上傳時間： 2013-07-23
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近年來，隨著FPGA技術的出現，憑借著它在設計上的優(yōu)越性，使得它在各電子設計領域上備受關注。在數字控制系統(tǒng)的應用領域也越來越廣泛。本課題主要研究了FPGA技術和無線通訊技術在高頻感應加熱控制系統(tǒng)的應用，目的在于實現一個安全穩(wěn)定的高頻感應加熱環(huán)境。 本文首先介紹了高頻感應加熱系統(tǒng)所涉及的一些概念及所要用到的一些技術。然后對系統(tǒng)實現的原理及實現可行性進行了深入的研究分析，確定了主電路的拓撲結構為串聯(lián)諧振式，功率調節(jié)方式為容性移相調功：計算確定了系統(tǒng)中各個元件的參數和符號。最后按照FPGA的設計流程，設計實現了系統(tǒng)所需的各個硬件電路。 本文將無線通訊的技術引入了高頻感應加熱系統(tǒng)的控制。利用FPGA技術將RF無線通訊電路的控制部分與其他控制電路集成到一塊FPGA芯片里，這樣大大縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使得對高頻感應加熱系統(tǒng)的控制更加智能化，同時也使得其操作安全性得到了很大的提高，從而達到了我們的目的。 研究結果表明，利用FPGA技術以及無線通訊技術的集成來實現智能化數字控制系統(tǒng)是很可行的方法。本文研究的感應加熱控制系統(tǒng)運行良好。
上傳時間： 2013-05-31
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在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上，應用嵌入式系統(tǒng)設計和圖像處理技術，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用，通過系統(tǒng)仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實時處理能力，能夠準確并穩(wěn)定地檢測出運動目標的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術，針對傳統(tǒng)基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實時性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數據處理系統(tǒng)的設計方案。 2．應用模塊化的硬件設計方法，構建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸的問題，并為以后系統(tǒng)功能的擴展奠定了良好的基礎。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點的基礎上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實現結構圖，應用VHDL硬件描述語言編程、實現，仿真結果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運算速度，增強了檢測系統(tǒng)的實時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統(tǒng)處理技術，在FPGA系統(tǒng)上研究設計了這些算法的硬件實現結構，用VHDL語言實現，并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟，針對現有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結果數據在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結果的分析與調試。系統(tǒng)測試的結果表明，運動目標的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術，針對FPGA技術的特點對某些算法提出了改進，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實現，仿真結果達到預期目標。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)采用的大多是專用的封閉式結構，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無法對現有數控設備的功能進行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓人員、設備維護等方面要投入大量的時間和資金。這些問題嚴重阻礙了CNC制造商、系統(tǒng)集成者和用戶采用快速而有創(chuàng)造性的方法解決當今制造環(huán)境中數控加工和系統(tǒng)集成中的問題。隨著電子技術和計算機技術的高速發(fā)展，數控技術正朝向柔性化、智能化和網絡化的方向發(fā)展。針對數控系統(tǒng)已存在的問題和未來發(fā)展的趨勢，本文致力于建立一個適合現場加工特征的開放結構數控平臺，使系統(tǒng)具備軟硬件可重構的柔性特征，同時把監(jiān)控診斷和網絡模塊融入數控系統(tǒng)的框架體系之內，滿足智能化和網絡化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統(tǒng)技術的基礎上，引入可重構的設計方法，選擇具體的硬件平臺和軟件平臺進行嵌入式可重構數控系統(tǒng)平臺的研發(fā)。硬件結構以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現場可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊；軟件系統(tǒng)以性能卓越的VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)所需要的應用軟件，將VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)擴展為一個完整、實用的嵌入式數控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有可靠性高、穩(wěn)定性好、功能強的優(yōu)點，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據實際需求進行功能的擴展和重構。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設計，以及存儲、采集、通訊和網絡等模塊的設計。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構設計方法，設計出基于FPGA的電機運動控制、機床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植和任務調度原理，合理分配控制系統(tǒng)的管理任務，開發(fā)系統(tǒng)的底層驅動程序和應用程序。 最后，本文總結了系統(tǒng)的開發(fā)工作，并對嵌入式可重構數控系統(tǒng)的進一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續(xù)研究工作。
標簽： 嵌入式 可重構 數控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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擴頻通信是現代通信系統(tǒng)中的一種重要的通信方式，具有較強的抗干擾、抗多徑性能以及頻譜利用率高、多址通信等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應用。FPGA以其功能強大，開發(fā)過程投資少、周期短，可反復修改，保密性能好，開發(fā)工具智能化等特點成為當今硬件設計的重要方式。本文研究了直接序列擴頻系統(tǒng)，重點研究了擴頻部分和解擴部分，對擴頻碼的性能、匹配濾波器以及頻差相差的估計和修正等關鍵技術進行了詳細的分析和說明。在此基礎上，運用VHDL語言進行了FPGA部分的功能實現，給出了一些相關的仿真及測試結果。最后對該系統(tǒng)還需進一步研究的問題進行了簡要的介紹，對調試過程中的出現的一些問題進行了簡單的分析和小結。
上傳時間： 2013-05-26
上傳用戶：四只眼
RFID技術是一種新興的自動識別技術,具有信息量大、讀取距離遠、可同時讀取多張卡片等特點,被廣泛應用于門禁、物流、管理等領域. 虛擬儀器是現代計算機技術和儀器技術深層次結合的產物.虛擬儀器充分利用了計算機的運算、存儲、回放顯示及文件管理等智能化功能,同時把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能和面板控件軟件化,使之與計算機結合構成一臺功能完全與傳統(tǒng)硬件儀器相同,同時又充分享用了計算機軟硬件資源的全新虛擬儀器系統(tǒng). Wiegand協(xié)議和ABA協(xié)議作為一種常用的通訊協(xié)議被廣泛的應用于RFID讀卡器與上位機之間的通訊以及RFID讀卡器與控制器之間的通訊.本設計的目的是檢測Wiegand協(xié)議和ABA協(xié)議的數據通信是否符合協(xié)議規(guī)定,主要包括脈沖寬度、脈沖間隔等.本設計包含FPGA和上位機軟件兩部分,FPGA上完成對信號的采樣和對采樣數據的儲存和緩沖,上位機完成對采樣數據的處理,以及波形的顯示.FPGA上的設計應用Verilog語言在Altera公司的Max+PlusII平臺上進行開發(fā).上位機軟件設計基于NI公司的圖形化編程軟件LabVIEW.
上傳時間： 2013-05-20
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