論文于單片機控制的基步進電機調速系統(tǒng)的設計 摘要: 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。步進電機的調速一般是改變輸入步進電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進電機的調速，因為步進電機每給一個脈沖就轉動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進角來改變電機的轉速，從而實現(xiàn)步進電機的調速。在本設計方案中采用AT89C51型單片機內部的定時器改變CP脈沖的頻率從而實現(xiàn)對步進電機的轉速進行控制，實現(xiàn)電機調速與正反轉的功能。
標簽： zip 單片機控制 步進電機 調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-15
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人臉識別技術繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領域有著重要的應用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術不斷發(fā)展，它的功能、應用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設計成為電子自動化設計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術。經(jīng)過訓練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-01
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在步進電機驅動方式中，效果最好的是細分驅動，當今高端的步進電機驅動器基本都采用這種技術。步進電機的細分驅動技術是一門綜合了數(shù)字化技術、集成控制技術和計算機技術的新技術，被廣泛應用于工業(yè)、科研、通訊、天文等領域。 本文設計了一種基于DSP以及FPGA的兩相混合式步進電機SPWM(正弦脈寬調制)波細分驅動系統(tǒng)。在DSP系統(tǒng)中采用TMS320I．F2407A微控制器作為核心控制器件，用軟件產(chǎn)生SPWM波；在FPGA系統(tǒng)中采用FPGA芯片，通過VerilogHDL語言，實現(xiàn)了SPWM波；在功率驅動級電路上采用雙極性H橋的驅動方式。最終實現(xiàn)了對兩相混合式步進電機SPWM波細分驅動，大大提高了步進電機的運轉性能。 本文介紹了兩相混合式步進電機的工作原理、控制原理以及細分驅動的基本原理。通過對恒轉矩細分驅動的分析，提出了兩相混合式步進電機SPWM波細分驅動的方案，并給出了SPWM波產(chǎn)生的數(shù)學模型。最后，對步進電機的SPWM波細分驅動系統(tǒng)進行了實驗測量，給出了實驗結果。 實驗的結果表明，設計的基于DSP與FPGA的SPWM波細分驅動系統(tǒng)可以很好地克服電機低頻振蕩的問題，提高電機在中、低速運行的性能。電機的掃描范圍與理論值基本接近；微步距在誤差允許的范圍內也基本可以滿足要求。
上傳時間： 2013-04-24
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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(chǎn)物的探測系統(tǒng)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(fā)流程，著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現(xiàn)方法，以及如何利用VHDL語言實現(xiàn)硬件電路軟件化設計的技巧與方法，給出了整個系統(tǒng)設計的原理與實現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術原理及實現(xiàn)，并由此設計了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設計、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實現(xiàn)。開發(fā)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(jié)步長為5ns。
上傳時間： 2013-06-15
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發(fā)光二極體(Light Emitting Diode, LED)為半導體發(fā)光之固態(tài)光源。它成為具省電、輕巧、壽命長、環(huán)保(不含汞)等優(yōu)點之新世代照明光源。目前LED已開始應用於液晶顯示
上傳時間： 2013-04-24
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網(wǎng)絡帶寬依然在不斷增長（尤其是在本地網(wǎng)），最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情況是大容量的磁盤、FLASH移動存儲盤和激光盤的容量不斷增大，使得傳送和儲存數(shù)據(jù)的成本不斷地下降。不僅使人發(fā)問：我們孜孜不倦的搞視頻壓縮高級算法還有多少意義？我們可以看到，算法的復雜性日益增加，但性能的提高卻接近邊緣。 是什么還在要求更高的壓縮速率？還有被我們遺忘的地方嗎？還有什么應用讓我們繼續(xù)追求更精妙的壓縮算法？ 在作者看來，這個應用領域就是移動視頻服務。無線頻譜這種稀缺資源的有限性決定了我們必須繼續(xù)對視頻壓縮技術進行研究。即使伴隨UMTS/IMT2000的到來，移動終端可以獲得的數(shù)據(jù)速率也限制在144Kbit/s，在微蜂窩的時候最高能達到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率對于較高質量的視頻傳輸來講，仍然是有限的。因此，可以預見，移動終端的空中接口這個瓶頸使得我們必須繼續(xù)進行視頻壓縮。 另一方面，移動終端領域開發(fā)視頻壓縮算法，在其低功耗和實時性要求下，也是異常困難的。為了減少計算的復雜性和運動估計的功耗，業(yè)界提出了許多快速算法，例如2-D的對數(shù)搜索，三步搜索，聯(lián)合搜索。盡管這些方法減少了功耗，其結果是視頻壓縮性能的降低，因為這些算法的本質是減少了運動搜索的空間。為了實現(xiàn)運動搜索的低功耗，在電路領域又提出了搜索窗口和時鐘管理的措施。但這些方法都是在犧牲視頻壓縮比性能的基礎進行的折中，并沒有強調算法映射結構上做出處理。 本論文提出了一種新的解決MPEG-4運動估計運算的低功耗實時處理器架構。其基礎是采用了心肌陣列并行處理技術和低功耗控制電路。運動估計的繁復運算通過心肌陣列分布式運算得到有效處理。從理論上看，心肌陣列有其簡單易理解性，然后，由于FPGA的互聯(lián)網(wǎng)絡有限性，設計這樣一個陣列仍有許多值得注意的問題。論文提出使用保守近似處理在全局運動估計中減少功耗，其本質是消除不必要的冗余運算。宏塊的最小誤差匹配是一個典型的串行操作過程。論文新提出的方法是在進行絕對匹配前使用保守計算，如果保守誤差值與最小誤差差別過大，則不進行絕對誤差計算。 總的說來，論文實現(xiàn)了兩個目標：通過心肌陣列實現(xiàn)了實時的運動估計編碼，通過在算法層次引入控制電路，降低運動估計電路的功耗。
上傳時間： 2013-06-23
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Turbo碼是一類并行級聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼，它是在綜合級聯(lián)碼、最大后驗概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對編碼器結構的巧妙設計，多個子碼通過交織器隔離進行并行級聯(lián)編碼輸出，增大了碼距。譯碼器則以類似內燃機引擎廢氣反復利用的機理進行迭代譯碼以反復利用有效信息流，從而獲得卓越的糾錯能力。計算機仿真表明，Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越，而且具有很強的抗衰落、抗干擾能力，當交織長度足夠長時，其糾錯性能接近香農(nóng)極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設計周期短、投資小、靈活性強等優(yōu)點，逐步成為復雜數(shù)字硬件電路設計的理想選擇。 本論文以東南大學移動通信實驗室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術”(MIMO-GMC)為背景，分析了Turbo譯碼算法，并針對MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測譯碼迭代的特點，完成了采用滑動窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設計。整個譯碼器模塊的設計采用Verilog語言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁直流微電機作為一種機電能量轉換器件，隨著永磁新材料的開發(fā)，得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應用。作為元器件，它的失效會關聯(lián)到相應的工作系統(tǒng)和機構的正常運作，所以微電機的壽命可靠性分析和失效研究顯得很重要，是準確估計其相關復雜工程系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性的基礎。 論文基于永磁直流微電機產(chǎn)品是大批量且生產(chǎn)過程處于嚴格的統(tǒng)計質量控制狀態(tài)下，而對其進行可靠性及失效分析。由于在影響微電機壽命的因素中，有很多屬于隨機性因素，因此可結合概率統(tǒng)計學原理，運用相關的數(shù)學工具，來探討微電機失效分布函數(shù)的特征、類型和評價指標。論文針對微電機的特征，把一般的可靠性、失效分布類型函數(shù)進行整合、變換，運用到了微電機的可靠性分析上。 論文對微電機壽命可靠性及失效分析的數(shù)據(jù)處理也作了一些探討。具體包括三個方面的內容：首先是根據(jù)試驗測量結果，對預先假定的可靠性分布模式，即隨機變量分布規(guī)律進行檢驗(假設檢驗)的方法作了探討；其次是基于試驗測量的樣本值，估計隨機分布參數(shù)的數(shù)值和推斷這種估計的誤差范圍(一定置信水平下)；再次是在預先根本不知道或不確定分布函數(shù)類型情形下，而根據(jù)壽命試驗的測量數(shù)據(jù)結果，從中尋找出失效的分布特征，或者尋找出某一數(shù)學函數(shù)表達式，在某一確定精度下，運用數(shù)值分析原理來逼近數(shù)據(jù)分布規(guī)律。還結合微電機壽命試驗的結果，作了可靠性實例分析。 論文還針對微電機失效的常見主要形式、狀態(tài)，對組成微電機的主要零部件從工程應用角度作了系統(tǒng)分析。內容包括結合個人護理應用微電機的開發(fā)實例，建立了電刷振動分析模型，使用計算機軟件模擬分析技術和激光振動測試技術，對微電機電刷片振動作了模擬和實際測量的對比分析，探討了微電機電刷失效問題及改善、優(yōu)化途徑；運用材料學分析方法系統(tǒng)地探索了杯士和換向器設計、材料選擇及失效問題；運用可靠性理論對電機結構進行了優(yōu)化設計；并運用設計編程的電磁場有限元軟件，對微電機電磁場進行了模擬優(yōu)化設計；樣機的實際測量結果和理論模擬基本吻合，并略為有所提高；還探討了微電機壽命改善和能力提高的方法。
上傳時間： 2013-07-18
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二十世紀九十年代以來，隨著嵌入式系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，嵌入式技術開始滲透到數(shù)控領域，傳統(tǒng)數(shù)控技術與嵌入式技術相結合，新型嵌入式數(shù)控技術進入一個高速發(fā)展的階段。激光切割由于具有切割尺寸質量好、速度快、精度高、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中具有非常廣泛的應用。基于嵌入式的激光切割數(shù)控系統(tǒng)是嵌入式技術在激光切割應用中新的探索,對于激光加工工業(yè)有著重要的意義。本文以ARM與R8C為平臺，對以激光切割為應用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的設計進行了研究。 本文介紹了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的原理、體系結構和硬件組成以及激光切割和原理、發(fā)展和特點，然后從硬件和軟件兩個方面對系統(tǒng)的具體設計進行了研究。介紹了上位機ARMS3C44B0和下位機R8C/17的特點，執(zhí)行機構步進電機的控制原理，對外圍設備相關設計進行了研究，包括上位機ARM S3C4B0的串口通信、LCD顯示、觸摸屏的設計，已及下位機R8C/17的串口通信與對步進電機的控制。介紹了嵌入式操作系統(tǒng)UC/OS-II的原理及特點，UC/GUI的特點及應用。對系統(tǒng)各功能模塊的軟件設計進行了研究，包括嵌入式操作系統(tǒng)上任務的設計和通訊、系統(tǒng)人機界面的設計。研究了兩種激光切割路徑的算法，包括通用的來回掃描切割算法以及作者研究的實際路徑切割算法。
上傳時間： 2013-07-22
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智能家庭信息系統(tǒng)是集自動化、計算機、通信技術于一體的“3C”系統(tǒng)，它將各種家電產(chǎn)品結合成一個有機整體，實現(xiàn)了對家電設備進行集中或異地控制和管理，以及能夠與外界進行信息交互，以控制終端為突破口作為對家庭信息系統(tǒng)的研究，將有可能在以后的競爭中占據(jù)制高點，取得良好的經(jīng)濟和社會效益。 本課題開發(fā)的智能家庭信息系統(tǒng)是以實際項目為背景，對基于網(wǎng)絡的嵌入式家庭信息系統(tǒng)進行了研究。通過對傳統(tǒng)智能家居的特點進行分析，指出了目前市場上的智能家居系統(tǒng)的局限性，提出了基于短距無線網(wǎng)絡的現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)是將來的發(fā)展趨勢。 接著對智能家居控制的系統(tǒng)構架以及相關關鍵技術進行了分析和比較，指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技術是目前最適合無線家居控制系統(tǒng)的無線標準，并對該標準進行了深入研究。 論文充分考慮到家庭信息化網(wǎng)絡的現(xiàn)狀和家庭內部各信息家電的互連、集中控制、遠程訪問與控制的需求，以及低成本實現(xiàn)的實際需要，及設備互連對傳輸帶寬和使用靈活性等特點的需要，設計了以無線ZigBee技術組成家庭網(wǎng)絡體系總體結構，避免了在家庭內部布線的缺陷，且滿足了功耗低，成本低，網(wǎng)絡容量大等要求。 設計了新型無線通訊模塊，該模塊主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4標準的射頻收發(fā)器CC2420來實現(xiàn)ZigBee模塊，它可以降低無線通訊的成本和提高無線通訊的可靠性，可以單獨使用，也可以嵌入其它設備。 論文采用了免費、公開的linux操作系統(tǒng)，并給出了在Linux上的開發(fā)流程。 最后，論文具體分析了無線ZigBee協(xié)議、ZigBee組網(wǎng)技術以及它們在將來的廣泛應用。深入地研究了HTTP超文本傳輸協(xié)議，設計了遠程客戶端訪問和控制家用電器的界面，并給出了部分軟件設計流程圖。
標簽： ARM 嵌入式系統(tǒng) 家 中的應用
上傳時間： 2013-04-24
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