如今電力電子電路的控制旨在實現高頻開關的計算機控制,并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。現場可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路,它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢,又具有全集成化、適用性強,便于開發和維護(升級)等顯著優點。與單片機和DSP相比,FPGA的頻率更高、速度更快,這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發展的需要。因此,在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發展和應用。 本文提出了一種采用現場可編程門陣列(FPGA)器件實現數字化變頻調速控制系統的設計方案。該系統能產生三相六路正弦脈寬調制(SPWM)波形;調制頻率范圍為0~4KHZ,分7級控制;16位的速度控制分辨率;載波頻率分8級控制,最高可達24KHZ;系統接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機;該系統控制簡單、精確,易修改,可現場編程;同時具有脈沖延時小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護功能等特點,可應用于PWM變頻調速系統的全數字化控制。文中對方案的實現進行了詳細的論述,主要包括系統設計的理論分析,系統結構設計及在FPGA硬件上的實現,最終驗證了該控制系統的可行性和有效性。 數字化設計是本系統的特點,系統最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調制波和三角載波比較得到的。設計時,充分結合FPGA器件的結構特點,利用一種改進結構的數字控制振蕩器(NCO)來產生正弦波樣本,在一定程度上解決了傳統NCO產生正弦波的精度和頻率相互制約的問題;把分時復用數字通信原理結合到系統的設計中,設計出分時運算電路,使得系統在同步時鐘下,生成三相正弦調制波而不影響系統的速度,同三角載波邏輯比較后,最終得到三相SPWM脈沖序列。
上傳時間: 2013-07-05
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在團簇與激光相互作用的研究中和在團簇與加速器離子束的碰撞研究中,需要對加速器束流或者激光束進行脈沖化與時序同步,同時用于測量作用產物的探測系統如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中,需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器,而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復頻率等方便可調。為此,本論文基于FPGA設計完成了一款多路脈沖時序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8,設計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調高精度延遲、可調脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結構及開發流程,著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現方法,以及如何利用VHDL語言實現硬件電路軟件化設計的技巧與方法,給出了整個系統設計的原理與實現。討論了高精密電源的PWM技術原理及實現,并由此設計了FPGA所需電源系統。給出了配置電路設計、數據通信及接口電路的實現。開發了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。 該電路工作頻率200MHz,輸出脈沖最小寬度可達到10ns,最大寬度可達到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖,并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調,調節步長為5ns。
上傳時間: 2013-06-15
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本文以數字信號處理系統為應用背景,圍繞基于FPGA的ⅡR數字濾波器的實現技術展開了研究。 首先以ⅡR數字濾波器的優化設計基本理論為依據,研究了在頻域上的最小均方誤差設計法和在時域上的最小平方誤差設計法。以四階和六階兩個ⅡR低通數字濾波器設計為例,利用Matlab軟件進行輔助設計,探討了濾波器的設計過程。 然后著重研究了FPGA的設計方法和設計流程,在設計中采用了層次化、模塊化的設計思想,將整個濾波器劃分為多個功能模塊,利用VHDL語言編程和原理圖兩種設計技術進行了ⅡR濾波器的各個功能模塊的設計,采用EPlCl2Q240器件實現了基于FPGA的二個二階節級聯型結構的四階ⅡR低通數字濾波器,并類推了設計六階ⅡR低通數字濾波器。最后用QuartusⅡ4.0軟件進行了綜合與仿真,用MATLAB7.0軟件對仿真結果進行了分析,最終在GW48-PK2開發系統中進行了硬件電路驗證,得出了實際濾波效果測試波形,驗證了所設計濾波器的正確性。 本設計對于用二階節級聯型結構構成的ⅡR數字濾波器硬件電路具有通用性,通過改變二階節級聯型結構的數量,可以構成任意偶數階的濾波器;同時,通過上模型中系數的變換,也可以構成相應階數的高通、帶通、帶阻等濾波器。
上傳時間: 2013-06-20
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伴隨高速DSP技術的廣泛應用,實時快速可靠地進行數字信號處理成為用戶追求的目標。同時,由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高,使得利用硬件實現數字信號實時快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數字信號處理中常用部件,它的最大優點在于:設計任何幅頻特性時,可以具有嚴格的線性相位,這一點對數字信號的實時處理非常關鍵。 FPGA是常用的可編程器件,它所具有的查找表結構非常適用于實現實時快速可靠的FIR濾波器,在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關的特點,使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實現FIR濾波器成為研究的方向。 本文對基于FPGA的FIR數字濾波器實現進行了研究,并設計了一個16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為: 1.以FIR數字濾波器的基本理論為依據,使用分布式算法作為濾波器的硬件實現算法,并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規模過大的缺點,采用多塊查找表的方式減小硬件規模。 2.在設計中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設計思想,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計,最終完成了FIR數字濾波器的系統設計。 3.采用FLEX10K系列器件實現一個16階的FIR低通濾波器的設計實例,用MAX+PLUSII軟件進行了仿真,并用MATLAB對仿真結果進行了分析,證明所設計的FIR數字濾波器功能正確。 仿真結果表明,本論文所設計的FIR濾波器硬件規模較小,采樣率達到了17.73MHz。同時只要將查找表進行相應的改動,就能分別實現低通、高通、帶通FIR濾波器,體現了設計的靈活性。
上傳時間: 2013-04-24
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現無線通信的體系結構,被認為是繼模擬通信、數字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是:構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,并使寬帶模數和數模轉換器盡可能靠近天線,從而將各種功能,如工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式,綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調制解調模塊是軟件無線電系統中的重要部分,集中體現了軟件無線電最顯著的優點——靈活性。目前這一部分的技術實現手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發展,可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力,成為實現軟件無線電技術的重要手段。 本論文調制解調系統的設計,選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象,采用SystemView軟件作為系統級開發工具進行集成化設計。在實現系統仿真和FPGA整體規劃后,著重分析用VHDL實現其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調制解調方式轉換的方法。同時,在設計中成功地調用了Xilinx公司的IP核,實現了設計復用。由于FPGA內部邏輯可以根據需要進行重構,因而硬件的調試和升級變得很容易,而內嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制,充分體現了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究,初步驗證了在FPGA內實現數字調制解調過程及控制的技術可行性和應用的靈活性,并對將來的擴展問題進行了研究和討論,為實現完整的軟件無線電系統奠定了基礎。
上傳時間: 2013-06-10
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隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.
上傳時間: 2013-07-13
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微波功率放大器的線性化技術研究,可以供你進行參考!
上傳時間: 2013-04-24
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隨著通信、網絡等技術的不斷發展,對車內(機內)通話系統提出了更高的要求。本文以軍用車內通話系統為主要應用背景,實現對現有車內通話系統的升級和改造,主要涉及系統結構、軟件流程、相關接口及通信協議等內容。 早期模擬車內通話系統已經不能滿足數字化建設的需要。現役的數字式車內通話系統普遍功能單一,不具備數據傳輸等功能。而且系統組成單體設備種類多、接口不統一、兼容性差,較難實現通用化設計。 本文提出一種基于ARM+DSP架構的多功能車內通話系統。主要由多個語音終端、一個主控盒以及頭戴通信帽等硬件組成,最大可支持車內16個乘員之間通話,具有群呼、組呼、選呼、強呼、數據傳輸等功能,系統內乘員還可以通過主控盒與車外網絡的用戶進行通話或通信。 論文共分七章,主要內容包括:(1)車內通話系統的國內外發展現狀和趨勢;(2)語音終端系統設計,包括軟硬件實現、通信協議等;(3)語音終端設計中幾個關鍵技術的分析和研究。 本文設計的語音終端話音質量高,擴展功能強大,成本相對低廉,除適合在軍用通信領域外,在商用領域也具有良好的市場前景。
上傳時間: 2013-05-17
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Internet的快速發展以及網絡規模的迅速增長,使得對網絡管理的需求變得越來越重要。這就要求對網絡中所有設備及協議進行管理。而當今網絡管理方式的發展趨勢是更加智能化、自動化。這就需要由網絡管理軟件來更大限度的減少網絡管理員工作量,使網絡管理員的工作從繁雜的管理網絡操作轉變到管理網絡工具。 SNMP(簡單網絡管理協議)協議由于其易于實現和廣泛的TCP/IP應用基礎而獲得廠商的支持。而開源的NetSNMP軟件的跨平臺特性,使其在網絡設備中得到了廣泛應用。但以前基于SNMP的網絡管理通常都是通過命令行或簡單的網絡管理工具,管理操作起來比較繁瑣,而且收集到的結果比較抽象。AdventNet公司出品的Opmanager軟件不僅擁有對SNMP監控數據強大的圖形圖表生成能力,而且簡單易用。與NetSNMP結合,可以很好的實現企業級的網絡管理功能。因此本文選用Opmanager網絡管理軟件實現了基于嵌入式Linux平臺的SNMP圖形化監控。 首先介紹了SNMP協議,包括SNMP協議的概述和SNMP協議的規范。其次構建了基于ARM7和ARM9兩套嵌入式Linux開發平臺,并在Linux PC上建立了它們的交叉編譯環境。再次把NetSNMP代理程序分別移植到了這兩套ARM平臺,并對移植的程序進行裁減和優化使其適合在嵌入式設備上運行。最后通過Opmanager網絡管理軟件實現了對嵌入式設備的圖形化監控,并在此基礎上拓展了自定義的監控項使Opmanager管理軟件能輪詢到它們并生成實時的圖形。最后Opmanager在快照主頁面將它們定義為主視圖,在主窗口顯示出來。
上傳時間: 2013-08-02
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我國是世界上設施農業面積最大的國家,設施面積占世界總面積的70-80%。目前國內設施溫室應用的主要環境參數采控系統大多為進口產品,這些產品技術含量高,采控效果好,但相對價格較高,通常適用于現代化的大型或高檔連棟溫室。少數國產品牌無論技術水平還是采控效果均不甚理想,尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題“設施農業精準生產技術系統構建與應用”,對設施溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份、調控問題進行了研究。 論文分析了目前國內中小型日光溫室環境監控需求,提出并實現了一套網絡型設施農業日光溫室智能控制系統從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下: (1) 開發了面向常用環境信息傳感器和生物信息傳感器的數據采集模塊,該數據采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發了基于CF卡的數據備份及存儲模塊,為實現現場數據的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎。 (3) 構建了傳感器數據的局域傳輸網絡和以太網絡接口,滿足了節點環境參數及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監控的需要。 (4) 開發了面向中小型日光溫室的可擴展核心設備管理模塊,實現了在決策服務器支持下的環境參數本地自主調控。 (5) 移植了嵌入式操作系統、開發了設備驅動程序,使用戶可以靈活方便地調用板載設備進行系統的二次定制開發。 (6) 對系統軟件、硬件進行了模擬調試和現場實驗,驗證了系統在設施溫室環境采控中的各項功能。 論文結構如下:首先分析了課題的研究背景、意義、研究現狀和相應關鍵技術;然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統的方案;接著給出了智能PAC系統子/主節點的硬件設計及實現,給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統軟件設計和驅動開發;其次設計了實驗平臺對智能PAC系統進行仿真調試和現場實驗。論文最后展望了我國設施農業溫室環境監控的發展。 現場實驗表明,該智能PAC系統解決了日光溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份問題,并且具有可定制化、可編程、運行穩定可靠的特點,達到了預期的設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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