本文根據(jù)無位置傳感器無刷直流電動機(jī)的原理,采用TMS320LF2407 DSP與IR2130，實(shí)現(xiàn)了對無刷直流電機(jī)的數(shù)字PID控制，并著重對電機(jī)的PWM調(diào)制方式、IR2130的應(yīng)用、反電動勢過
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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多功能車輛總線一類設(shè)備是一個(gè)在列車通信網(wǎng)(TCN，TrainCommunication Network)中普遍使用的網(wǎng)絡(luò)接口單元。目前我國的新式列車大多采用列車通信網(wǎng)傳輸列車中大量的控制和服務(wù)信息。但使用的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品主要為國外進(jìn)口，因此迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品。 論文以一類設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)為核心，采取自頂向下的模塊設(shè)計(jì)方法。將設(shè)備控制器分為同步層和數(shù)據(jù)處理層來分別實(shí)現(xiàn)對幀的發(fā)送與接收處理和對幀數(shù)據(jù)的提取與存儲處理。 同步層包含幀的識別模塊、曼徹斯特譯碼模塊、曼徹斯特編碼與幀封裝三個(gè)模塊。幀識別模塊檢測幀的起始位并對幀類型進(jìn)行判斷。譯碼模塊根據(jù)采集的樣本值來判斷曼徹斯特編碼的值，采樣的難點(diǎn)在于非理想信號帶來的采樣誤差，論文使用結(jié)合位同步的多點(diǎn)采樣法來提高采樣質(zhì)量。幀分界符中的非數(shù)據(jù)符不需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，編碼時(shí)在非數(shù)據(jù)符位關(guān)閉編碼電路使非數(shù)據(jù)符保持原來的編碼輸出。 數(shù)據(jù)處理層以主控單元(MCU，Main Control Unit)和通信存儲器為設(shè)計(jì)核心。MCU是控制器的核心，對接收的主幀進(jìn)行分析，判斷是從通信存儲器相應(yīng)端口取出應(yīng)答從幀并發(fā)送，還是準(zhǔn)備接收從幀并存入通信存儲器。通信存儲器存儲設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，合適的地址分配能簡化MCU的控制程序，論文固定了通信存儲器端口大小使MCU可以根據(jù)一個(gè)固定的公式進(jìn)行端口的遍歷從而簡化了MCU程序的復(fù)雜度。數(shù)據(jù)在傳輸中由于受到干擾和沖突等問題而出現(xiàn)錯誤，論文采用循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼結(jié)合偶檢驗(yàn)擴(kuò)展來對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯控制。 最后，使用FPGA和硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)出了MVB一類設(shè)備。目前該一類設(shè)備已運(yùn)用在SS4G電力機(jī)車的制動控制單元(BCU．Brake Control Unit)中并在鐵道科學(xué)研究院通過了TCN通信測試。一類設(shè)備的成功研制為列車通信網(wǎng)中總線管理器等高類設(shè)備的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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在過去的十幾年間，F(xiàn)PGA取得了驚人的發(fā)展：集成度已達(dá)到1000萬等效門、速度可達(dá)到400～500MHz。隨著FPGA的集成度不斷增大，在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘的分布質(zhì)量就變得越來越重要。時(shí)鐘延時(shí)和時(shí)鐘相位偏移已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。現(xiàn)在，解決時(shí)鐘延時(shí)問題主要使用時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償電路。 為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延時(shí)，減小時(shí)鐘偏差，本文設(shè)計(jì)了內(nèi)置于FPGA芯片中的延遲鎖相環(huán)，采用一種全數(shù)字的電路結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)DLL中的用模擬方式實(shí)現(xiàn)的環(huán)路濾波器和壓控延遲鏈改進(jìn)為數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘延遲測量電路，和延時(shí)補(bǔ)償調(diào)整電路，配合特定的控制邏輯電路，完成時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償。在輸入時(shí)鐘頻率不變的情況下，只需一次調(diào)節(jié)過程即可完成輸入輸出時(shí)鐘的同步，鎖定時(shí)間較短，噪聲不會積累，抗干擾性好。 在Smic0.18um工藝下，設(shè)計(jì)出的時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償電路工作頻率范圍從25MHz到300MHz，最大抖動時(shí)間為35ps，鎖定時(shí)間為13個(gè)輸入時(shí)鐘周期。另外，完成了時(shí)鐘相移電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可編程相移，為用戶提供與輸入時(shí)鐘同頻的相位差為90度，180度，270度的相移時(shí)鐘；時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可編程占空比，可以提供占空比為50/50的時(shí)鐘信號；時(shí)鐘分頻電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頻率分頻，提供1.5，2，2.5，3，4，5，8，16分頻時(shí)鐘。
標(biāo)簽： FPGA 應(yīng)用于 全數(shù)字 鎖相環(huán)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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本文針對目前國內(nèi)外基于FPGA實(shí)現(xiàn)模糊控制器的理論、EDA軟件工具的使用以及FPGA 技術(shù)的發(fā)展，對模糊控制器的設(shè)計(jì)作了有益的探索，并達(dá)到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。文章綜述了模糊控制理論的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展方向；介紹了模糊邏輯、模糊控制的基本原理和模糊控制器的結(jié)構(gòu)；闡述了常規(guī)模糊控制器的設(shè)計(jì)過程。文章介紹了運(yùn)用 VHDL語言進(jìn)行模糊控制器的設(shè)計(jì)過程。對模糊控制過程中隸屬度函數(shù)的存儲采用了分段存儲法，其設(shè)計(jì)方法簡單，提高了運(yùn)算速度和運(yùn)算精度。采用了“最大－最小”函數(shù)法簡化了模糊控制規(guī)則的推理過程。運(yùn)用“倒數(shù)相乘法”實(shí)現(xiàn)除法器的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)的除法運(yùn)算，且精度較高。并以模糊空調(diào)溫度控制器為例進(jìn)行了理論說明和模糊設(shè)計(jì)，并給出了相應(yīng)的VHDL代碼。整體設(shè)計(jì)及其各個(gè)模塊都在ALTERA公司的EDA 工具Quartus Ⅱ和Modelsim SE平臺上進(jìn)行了邏輯綜合及功能時(shí)序仿真，綜合與仿真的結(jié)果表明，基于FPGA的模糊控制器芯片消耗較少的硬件資源，達(dá)到了較高的設(shè)計(jì)性能，在速度和資源利用率方面均達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài)，通過在 FPGA開發(fā)板上的驗(yàn)證與測試，測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的模糊控制器可滿足實(shí)時(shí)模糊控制的要求。關(guān)鍵詞：模糊邏輯 模糊控制器 VHDL FPGA
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本程序是一個(gè)太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)的程序。它以89C52單片機(jī)為核心，配合電阻型4檔水位傳感器、負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻溫度傳感器、8255A擴(kuò)展鍵盤和顯示器件、驅(qū)動電路（電磁閥、電加熱、報(bào)警）等外圍器件， 完成對太陽能熱水器容器內(nèi)的水位、水溫測量、顯示；時(shí)間顯示；缺水時(shí)自動上水，水溢報(bào)警；手動上水、參數(shù)設(shè)置；定時(shí)水溫過低智能電加熱等功能。 其中本文第一章主要說明了太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和本課題的主要任務(wù)，第二章對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)作了簡單介紹，第三章重點(diǎn)介紹了水位水溫測量電路，第四章介紹了時(shí)鐘電路，第五章介紹了顯示和鍵盤電路，第六章對其他電路作了介紹，第七章是對水位測量電路的硬件調(diào)試。 本系統(tǒng)對于水位傳感器、水溫傳感器的電阻數(shù)據(jù)的處理均采用獨(dú)特的RC充放電的方法。它與使用A/D轉(zhuǎn)換器相比，電路簡單、制造成本低。特別適用于對水位、水溫要求不精確的場合。
標(biāo)簽： 太陽能熱水器 智能控制系統(tǒng) 程序
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量（例如去驅(qū)動 步進(jìn)電動機(jī)）時(shí)，需要用PID的“增量算法”。 增量式PID控制算法可以通過（2-4）式推導(dǎo)出。
標(biāo)簽： PID 51單片機(jī) 增量式 控制算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實(shí)時(shí)通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度，對于實(shí)時(shí)性要求較高的場合具有重大的意義。為此，論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，針對H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實(shí)現(xiàn)具有運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實(shí)現(xiàn)。 論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了17種預(yù)測模式算法，通過Matlab仿真建模，直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果，并在JM12.2官方驗(yàn)證平臺上測試比較各種預(yù)測模式對編碼性能的影響，以此為根據(jù)對幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像，存入片外SDRAM中，控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進(jìn)行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中，采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元，即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu)，來計(jì)算各預(yù)測模式下的預(yù)測值，極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對預(yù)測模式選擇算法，論文采用多模式并行運(yùn)算的方法，即多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的殘差計(jì)算模塊，同時(shí)計(jì)算各種預(yù)測模式對應(yīng)的SATD值，充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法，采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計(jì)提高硬件的工作效率。最后，論文設(shè)計(jì)了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。 整個(gè)幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個(gè)功能模塊，采用層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運(yùn)行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計(jì)，由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率最高達(dá)到106.7MHz。該設(shè)計(jì)在完成功能的基礎(chǔ)上，能夠較好地滿足實(shí)時(shí)性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： H264 視頻編碼器 幀內(nèi)預(yù)測 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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電子工業(yè)出版社, 林明權(quán)等編著，本書在簡要介紹VHDL的語法和基本邏輯電路設(shè)計(jì)技巧的基礎(chǔ)之上，完整地給出了七個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)范例，此文檔節(jié)選其中的第4章-電子鐘,以及第5章-紅綠燈交通信號系統(tǒng)。
標(biāo)簽： VHDL 數(shù)字控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 范例
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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基于FPGA的無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 驅(qū)動控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時(shí)會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
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