PID算法自從問(wèn)世以來(lái)，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢(shì)，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運(yùn)動(dòng)控制卡必須插在計(jì)算機(jī)的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機(jī)為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運(yùn)行可靠，但由于其運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運(yùn)動(dòng)控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力與運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、使用方便的特點(diǎn)。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對(duì)USB總線技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計(jì)，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲(chǔ)器電路，I/O接口電路等。接著對(duì)USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過(guò)軟硬件調(diào)試，控制卡實(shí)現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號(hào)，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問(wèn)題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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MP3音樂(lè)是目前最為流行的音樂(lè)格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場(chǎng)，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛(ài)。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對(duì)象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過(guò)程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲(chǔ)單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長(zhǎng)的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問(wèn)公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過(guò)程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)RTL級(jí)電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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隨著圖像聲納技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于大數(shù)據(jù)量圖像數(shù)據(jù)的壓縮成為必須要解決的一個(gè)課題。本文結(jié)合水聲圖像特點(diǎn)，應(yīng)用VerilogHDL 語(yǔ)言在Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了JPEG基本模式編解碼器。 JPEG是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT 聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是目前最常使用的圖像存儲(chǔ)格式。 論文首先介紹了JPEG編碼的基本原理，然后根據(jù)編碼的流程從總體結(jié)構(gòu)上對(duì)JPEG編碼器進(jìn)行了模塊劃分。對(duì)于2D—DCT變換采用了行列分離的快速算法；針對(duì)水聲圖像特點(diǎn)采用了DC系數(shù)直接編碼。以一幅真實(shí)的水聲圖像作為JPEG編碼器的測(cè)試輸入，對(duì)編碼器輸出的碼流經(jīng)過(guò)軟件編程后正確顯示出了JPEG圖片，并分析了壓縮圖像效果和質(zhì)量。 JPEG解碼器采用了和JPEG編碼器對(duì)稱的模塊劃分，2D—IDCT變換同樣采用了行列分離的快速算法；根據(jù)JPEG標(biāo)準(zhǔn)中哈夫曼編碼的特點(diǎn)，哈夫曼解碼采用了濃縮哈夫曼表法，降低了存儲(chǔ)資源，提高了解碼速度。對(duì)經(jīng)本文設(shè)計(jì)的JPEG解碼器解碼后的圖片和原圖片進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明本設(shè)計(jì)滿足要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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對(duì)弓網(wǎng)故障的檢測(cè)是當(dāng)今列車檢測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。原始故障視頻圖像具有極大的數(shù)據(jù)量，使實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸故障視頻圖像極其困難。由于視頻的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，需要采用先進(jìn)的視頻編解碼協(xié)議進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 @@ H．264/AVC(Advanced Video Coding)作為MPEG-4的第10部分，因其具有超高的壓縮效率、極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，而被廣泛研究與應(yīng)用。H．264/AVC采用了先進(jìn)的算法，主要有整數(shù)變換、1/4像素精度插值、多模式幀間預(yù)測(cè)、抗塊效應(yīng)濾波器和熵編碼等。 @@ 本文使用硬件描述語(yǔ)言Verilog，以紅色颶風(fēng) II開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，在開發(fā)工具QUARTUSII 6．0和MODELSIM_SE 6．1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。以Altera公司的CycloneII FPGA(Field Programmable Gate Array)EP2C35F484C8作為核心芯片，實(shí)現(xiàn)視頻圖像采集、存儲(chǔ)、顯示以及實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法的基本系統(tǒng)。 @@ FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速、具有豐富的布線資源等特性，逐漸成為許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選，尤其是與Verilog和VHDL等語(yǔ)言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 @@ 本文首先分析了FPGA的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、verilog語(yǔ)言等，然后對(duì)靜態(tài)圖像及視頻圖像的編解碼進(jìn)行詳細(xì)的分析，比如H．264/AVC中的變換、量化、熵編碼等：并以JM10．2為平臺(tái)，運(yùn)用H．264/AVC算法對(duì)視頻序列進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同分辨率、量化步長(zhǎng)、視頻序列進(jìn)行編解碼以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。接著以紅色颶風(fēng)II開發(fā)板為平臺(tái)，進(jìn)行視頻圖像的采集存儲(chǔ)、顯示分析，其中詳細(xì)分析了SAA7113的配置、CCD信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線、視頻的數(shù)字化ITU-R BT．601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號(hào)的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲(chǔ)、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；最后運(yùn)用verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法，并進(jìn)行功能仿真，得到預(yù)計(jì)的效果。 @@ 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)視頻信號(hào)的采集存儲(chǔ)、顯示流程，詳細(xì)研究了H．264/AVC算法，并運(yùn)用硬件語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了部分算法，對(duì)視頻編解碼芯片的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；H．264/AVC；視頻；verilog；編解碼
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來(lái)了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問(wèn)題。諧波檢測(cè)是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問(wèn)題的基礎(chǔ)。因此，對(duì)諧波的檢測(cè)和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)裝置，大多基于微處理器設(shè)計(jì)。微處理器是作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用的集成電路成為可能，同時(shí)為諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測(cè)。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測(cè)國(guó)標(biāo)參數(shù)的測(cè)量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路的功能模型，對(duì)專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測(cè)專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了基于FPGA的諧波檢測(cè)專用集成電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的硬件平臺(tái)。配合專用集成電路的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個(gè)部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的采樣，并對(duì)采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問(wèn)。Nios處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對(duì)應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過(guò)串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過(guò)邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測(cè)裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫濕度是影響糧食儲(chǔ)藏的重要參數(shù)，兩者之間是相互關(guān)聯(lián)的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)了基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機(jī)和上位機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集和上位機(jī)的通訊；控制電路基于FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)采集濕度信息，計(jì)算溫濕度偏差及其變化率，通過(guò)調(diào)用模糊控制算法對(duì)溫濕度進(jìn)行模糊控制，單片機(jī)通過(guò)RS485總線和上位機(jī)進(jìn)行串口通信，使上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)記錄，顯示溫濕度變化值和控制過(guò)程曲線。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理人員可以實(shí)時(shí)掌控糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度情況。 采用FPGA設(shè)計(jì)控制電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成和外圍數(shù)字電路，易于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，內(nèi)部集成了信號(hào)處理、控制、檢測(cè)電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅(qū)動(dòng)、電源等外圍電路，完成信號(hào)采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉(cāng)溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當(dāng)今電子產(chǎn)品高精度，集成化的要求。 系統(tǒng)采用直接輸出數(shù)字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時(shí)器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號(hào)，與濕度值成線性關(guān)系，該頻率脈沖信號(hào)可直接送入FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣溫濕度傳感器輸出的信號(hào)都沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步減少了測(cè)量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編寫。本裝置已作出實(shí)樣，通過(guò)了調(diào)試，已達(dá)到預(yù)期效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無(wú)論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長(zhǎng)碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過(guò)程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長(zhǎng)碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長(zhǎng)碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長(zhǎng)碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過(guò)聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長(zhǎng)碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長(zhǎng)碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測(cè)站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國(guó)自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒(méi)有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)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(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒(méi)有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過(guò)測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過(guò)數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問(wèn)題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)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(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)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(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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