數(shù)控系統(tǒng)在工礦領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，計算機數(shù)控系統(tǒng)通過對數(shù)字化信息的處理和運算，并轉(zhuǎn)化成脈沖信號，實現(xiàn)對步進電機的控制，進而控制數(shù)控機床動作和零件加工。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我們可以設(shè)計規(guī)模更小，成本更低，功能更特定的嵌入式系統(tǒng)來完成傳統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)所完成的工作。 步進電機以其精度高、控制靈活、定位準確、起停迅速、工作可靠、能直接接受數(shù)字信號的特點，成為數(shù)控系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件。然而根據(jù)步進電機的特性，必須要采取適當(dāng)而有效的升降速控制策略，特別是在多電機連動的系統(tǒng)中，對多個電機連動的速度控制和脈沖分配也很值得研究。在本文中作者將介紹一種三軸連動的速度控制和脈沖分配的優(yōu)化算法，以及其在基于FPGA和ARM配合的高速數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)中的實現(xiàn)。 在本文中還可以看見，為了減小本系統(tǒng)中主控MCU的壓力，作者還將利用FPGA來設(shè)計一個針對多電機連動的速度控制和脈沖分配優(yōu)化算法的外圍定制控制器。 最終實驗結(jié)果表明，作者所提出的優(yōu)化算法及其在本系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，完全達到客戶所提出的高速數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)的各項設(shè)計性能指標(biāo)。
上傳時間： 2013-07-02
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相位激光測距是一種高精度的距離測量技術(shù)，隨著電子器件和信號處理技術(shù)的發(fā)展，這種測距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進的FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了調(diào)制信號產(chǎn)生、信息控制與處理三個模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測距所難以克服的弱點。 文中闡述了激光測距和調(diào)制信號源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號輸出，說明了引起DDS輸出信號雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運算實現(xiàn)信號相位提取的基本原理及設(shè)計方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測距機的整體設(shè)計，并就各部分進行了詳細的分析與設(shè)計。介紹了激光測距系統(tǒng)的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺的部分硬件電路的設(shè)計，并對其中的設(shè)計進行了仿真和驗證，總結(jié)提出了對系統(tǒng)今后的進一步改進和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測距機
上傳時間： 2013-06-28
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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機已無法滿足當(dāng)前工程的要求，其作用也由過去簡單的起停控制、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進行精確的控制，并能實現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準確停止等，使被驅(qū)動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應(yīng)用。 論文首先對無刷直流電機系統(tǒng)進行了綜合性論述。對系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明；并且提出了與本研究相關(guān)的控制機理和實施方案。 其次，論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述；同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應(yīng)用進行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設(shè)計、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場合下，可對電機實現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡單分析。
標(biāo)簽： FPGA 電機控制器 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-08-04
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模糊控制是智能控制的重要組成部分，它能對那些不能建立精確數(shù)學(xué)模型的場合進行有效的控制；近年來，F(xiàn)PGA及EDA技術(shù)發(fā)展迅速。本論文就是要結(jié)合這兩種先進技術(shù)，在一塊FPGA芯片上實現(xiàn)一個雙輸入單輸出的模糊控制器，并嘗試將ADC和DAC集成在該芯片中，以簡化系統(tǒng)設(shè)計。 首先闡述了模糊控制的理論基礎(chǔ)，重點介紹了雙輸入單輸出的模糊控制算法；然后在簡單介紹FPGA結(jié)構(gòu)和VHDL語言的基礎(chǔ)上，采用自項向下的設(shè)計方法，應(yīng)用主流EDA工具進行模糊控制各模塊的設(shè)計，并對每個模塊進行仿真；最后將各模塊組成一完整的模糊控制器，在EDA工具上進行仿真驗證和編程下載，并用一個溫度控制實驗驗證了控制器的功能，證明該控制器滿足一般控制應(yīng)用的要求。 本論文是以VHDL和FPGA為代表的現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)在智能控制領(lǐng)域應(yīng)用的一個嘗試，拓寬了模糊控制器的實現(xiàn)形式，相比于傳統(tǒng)的以單片機為載體的模糊控制器，在系統(tǒng)的簡單性、實時性和經(jīng)濟性方面都有顯著的增強，是一種值得采用的方法。 由于在算法的處理上采取了一定的簡化，所以損失了一定的精度。今后可以在算法上進行完善，設(shè)計出高精度的模糊控制器。
上傳時間： 2013-06-07
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在測井過程中，由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性，所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現(xiàn)有絞車系統(tǒng)的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統(tǒng)等)，首次將DSP與FPGA應(yīng)用到測井絞車系統(tǒng)中，充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設(shè)計靈活的特點，使系統(tǒng)硬件、軟件結(jié)構(gòu)更加合理，功能得到增強，性價比進一步提高，從而優(yōu)化了整個系統(tǒng)，為今后絞車設(shè)計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統(tǒng)的設(shè)計，主要特點有：設(shè)計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據(jù)磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標(biāo)和測量一體化。設(shè)計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預(yù)處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件，提高了電路工作的可靠性，減小了電路板面積。另外，本文在研究電纜絞車系統(tǒng)的同時，對測井的地面信號處理也進行了初步的研究，主要是對趨膚效應(yīng)的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標(biāo)系統(tǒng)，通過室內(nèi)與現(xiàn)場實驗，得出該系統(tǒng)具有高精度、高智能化等優(yōu)點。最后，本文對該系統(tǒng)的發(fā)展方向作了展望。
標(biāo)簽： FPGA DSP 絞車 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-08
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電力系統(tǒng)自誕生以來，就孿生了電力系統(tǒng)諧波，隨著電子裝置的廣泛應(yīng)用，諧波問題變得日益嚴重，電力諧波已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的公害。諧波檢測是諧波研究中的一個重要的分支，是解決其他相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)，因此進行諧波檢測的研究具有重要的理論意義和實用價值。 本論文主要是從諧波檢測理論和實現(xiàn)方法上探討了高精度、高實時性諧波檢測數(shù)字系統(tǒng)的相關(guān)問題。 論文中闡述了電力系統(tǒng)諧波的相關(guān)概念和產(chǎn)生原理，并分析了電力諧波的特點。在檢測理論上，本文采用FFT理論來計算諧波含量，研究了Radix-2FFT在諧波檢測中的應(yīng)用，描述了FFT分析過程中的頻譜泄漏現(xiàn)象，并從理論上研究了頻譜泄漏的根源。 為了解決頻譜泄漏問題，本文提出了采用鎖相倍頻技術(shù)方法，跟蹤電力系統(tǒng)工頻頻率變化，從而有效減少頻譜泄漏。在諧波檢測中，F(xiàn)FT運算量很大、對速度和精度要求苛刻，本文探討了應(yīng)用FPGA實現(xiàn)FFT信號處理的方法。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測
上傳時間： 2013-06-17
上傳用戶：gxf2016
激光測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領(lǐng)域。本文從已獲得廣泛應(yīng)用的脈沖激光測距技術(shù)入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產(chǎn)權(quán)保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。 論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設(shè)計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時鐘頻率，設(shè)計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責(zé)對測距信號產(chǎn)生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預(yù)置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設(shè)計在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實驗測試時基本滿足設(shè)計要求。
標(biāo)簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖 激光測距 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-06-02
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隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電腦互聯(lián)網(wǎng)的普及，傳統(tǒng)糧倉人工監(jiān)控的方式正在被更加方便和高精確度的檢測控制系統(tǒng)所替代。在單機局部檢測控制的基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將整個糧倉測控系統(tǒng)集成在一起，通過網(wǎng)頁訪問方式，糧倉管理人員能夠更快更好地了解糧倉具體環(huán)境指標(biāo)，各項溫濕度，氣體含量并通過控制電機等方式對環(huán)境各參數(shù)進行控制。 本文提出并設(shè)計了一套以ARM嵌入式開發(fā)板為核心的現(xiàn)代糧情測控系統(tǒng)。嵌入式糧情測控系統(tǒng)在傳感器采集到信號，進行處理后，將數(shù)據(jù)顯示在網(wǎng)頁和嵌入式開發(fā)板液晶屏上，通過TCP/IP協(xié)議，使用IE瀏覽器就可以在線查看實時數(shù)據(jù)，并且可以保存和打印數(shù)據(jù)，另外還可以通過網(wǎng)頁控制電機等設(shè)備工作。該系統(tǒng)硬件平臺使用ARM9微處理器S3C2410，以核心板和底板的方式組成，可以采集多路模擬和數(shù)字信號；支持標(biāo)準RS232接口和USB通信接口；采用液晶顯示屏和觸摸屏的人機交互接口，為操作人員提供了良好的監(jiān)控界面；軟件系統(tǒng)使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，通過交叉編譯模式，使用C語言編寫移植傳感器驅(qū)動和電機控制程序，使用Boa嵌入式WEB服務(wù)器和SQLite數(shù)據(jù)庫搭建遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使用MiniGUI圖形軟件系統(tǒng)編寫了終端界面程序，完成了人機交互界面的設(shè)計。 本文第一章綜合介紹了課題研究背景及嵌入式糧情測控系統(tǒng)的設(shè)計方案。第二章概述了嵌入式糧情測控系統(tǒng)的設(shè)計，包括嵌入式系統(tǒng)的特點及其軟硬件組成部分，以及系統(tǒng)設(shè)計中選用的各種傳感器及電機驅(qū)動器等。第三章詳細闡述了嵌入式糧情測控系統(tǒng)的實現(xiàn)，包括嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)流程，傳感器和電機的驅(qū)動及控制程序，以及嵌入式WEB遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。第四章介紹了MiniGUI軟件界面的設(shè)計以及應(yīng)用程序的設(shè)計。 論文最后對本課題的完成情況做了總結(jié)和評價，并且為本課題的發(fā)展提出了建議。
標(biāo)簽： ARMLinuz 嵌入式 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：龍飛艇
在現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域，人們對數(shù)據(jù)采集的要求越來越高；不僅要求高速、高精度還要求采集設(shè)備便攜化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，此外還需要友好的人機界面。傳統(tǒng)的8/16位單片機因資源極度受限，難以滿足上述要求；而PCI或ISA數(shù)據(jù)采集卡，則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。32位嵌入式微處理器的出現(xiàn)很好地解決了上述矛盾，本文的研究正是基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計。 本文以齒輪箱或機械轉(zhuǎn)軸的振動信號為采集對象設(shè)計了基于ARM處理器和嵌入式Linux的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件平臺以S3C2410主控板和自行研制的振動信號調(diào)理板為核心，在此基礎(chǔ)上擴展了UART、RS485、USB、TCP/IP以及單總線通信接口，適應(yīng)多種條件下的數(shù)據(jù)傳輸。同時系統(tǒng)提供了LCD顯示和觸摸屏輸入模塊，具備良好的人機交互功能。軟件方面，搭建Linux交叉開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的Bootloader的移植。最后，根據(jù)課題需要，完成了A/D采樣和單總線驅(qū)動程序的設(shè)計。 本嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存儲容量大，硬件接口豐富，軟件資源配置靈活，設(shè)計方案具有很好的通用性和可擴展性。
標(biāo)簽： ARM 處理器 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-05-28
上傳用戶：D&L37
在測井過程中，由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性，所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現(xiàn)有絞車系統(tǒng)的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統(tǒng)等)，首次將DSP與FPGA應(yīng)用到測井絞車系統(tǒng)中，充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設(shè)計靈活的特點，使系統(tǒng)硬件、軟件結(jié)構(gòu)更加合理，功能得到增強，性價比進一步提高，從而優(yōu)化了整個系統(tǒng)，為今后絞車設(shè)計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統(tǒng)的設(shè)計，主要特點有：設(shè)計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據(jù)磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標(biāo)和測量一體化。設(shè)計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預(yù)處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件，提高了電路工作的可靠性，減小了電路板面積。另外，本文在研究電纜絞車系統(tǒng)的同時，對測井的地面信號處理也進行了初步的研究，主要是對趨膚效應(yīng)的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標(biāo)系統(tǒng)，通過室內(nèi)與現(xiàn)場實驗，得出該系統(tǒng)具有高精度、高智能化等優(yōu)點。最后，本文對該系統(tǒng)的發(fā)展方向作了展望。
標(biāo)簽： FPGA DSP 絞車 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-18
上傳用戶：黃華強
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