現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)迅猛發(fā)展,對保證其產(chǎn)品質(zhì)量的檢測技術(shù)也提出了更高的要求,許多傳統(tǒng)的檢測手段已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需求.而在計(jì)算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的視覺檢測技術(shù)以其高精度、非接觸、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)過程在線檢測的要求,逐漸由實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)現(xiàn)場,得到了日益廣泛的應(yīng)用.隨著現(xiàn)代生產(chǎn)節(jié)拍的不斷加快,以及檢測節(jié)點(diǎn)的增多,處理數(shù)據(jù)量的增大,對視覺檢測系統(tǒng)的測量速度提出了更高的要求,而在現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)100％實(shí)時(shí)在線檢測的關(guān)鍵問題是提高視覺圖像的處理速度,從而提高整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)的處理速度.因此該文提出基于FPGA的高速圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,得到了國家"十五"攻關(guān)項(xiàng)目"光學(xué)數(shù)碼柔性通用坐標(biāo)測量機(jī)"的資助.該文針對以下三個(gè)方面進(jìn)行研究并取得一定的成果:(一)高速圖像處理硬件解決方案的研究通過分析現(xiàn)有的幾種實(shí)現(xiàn)高速圖像處理的方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了基于現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA(Field Programmable Gate Array)技術(shù)的高速圖像處理系統(tǒng)的方案,并構(gòu)建了其硬件平臺.(二)基于USB總線的通訊采用USB專用接口芯片,實(shí)現(xiàn)高速圖像處理系統(tǒng)與PC機(jī)的通訊驗(yàn)證硬件設(shè)計(jì)的正確性.(三)基于FPGA的圖像處理的研究分析圖像處理的特點(diǎn)及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的圖像低層次處理的硬件化方法的實(shí)現(xiàn).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進(jìn)電機(jī)可以直接用數(shù)字信號驅(qū)動(dòng)，使用非常方便。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)還具有快速啟動(dòng)、精確步進(jìn)和定位等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床，繪圖儀，打印機(jī)以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已成為除直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)以外的第三類電動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
標(biāo)簽： 單片機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文將EDA技術(shù)與傳統(tǒng)的控制理論相結(jié)合,研制了一種全新的基于FPGA技術(shù)之上的PID和模糊控制器,并加以優(yōu)化后應(yīng)用于FESTO液位控制系統(tǒng)上.該控制器基于PLD組成的系統(tǒng),很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環(huán)、復(fù)位不可靠等缺點(diǎn),最大程度的提高設(shè)計(jì)效率和系統(tǒng)的可靠性;同時(shí)相對于傳統(tǒng)的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設(shè)計(jì)成本,為控制器地實(shí)現(xiàn)提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統(tǒng)規(guī)則表進(jìn)行改進(jìn),在被控量接近穩(wěn)態(tài)值時(shí)規(guī)則表部分自適應(yīng)于具體的期望值,消除了穩(wěn)態(tài)值附近的震蕩,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性.
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著信息社會的發(fā)展，人們要處理的各種信息總量變得越來越大，尤其在處理大數(shù)據(jù)量與實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)方面，對處理設(shè)備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實(shí)時(shí)快速的各種CPU、處理板應(yīng)運(yùn)而生。這類CPU與板卡處理數(shù)據(jù)速度快，效率高，并且不斷的完善與發(fā)展。此類板卡要求與外部設(shè)備通訊，同時(shí)也要進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，于是板卡的接口設(shè)備調(diào)試與內(nèi)部數(shù)據(jù)交換也成為必須要完成的工作。本文所作的工作正是基于一種高速通用信號處理板的外部接口和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)。 本文首先介紹了通用信號處理板的應(yīng)用開發(fā)背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設(shè)備、發(fā)展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時(shí)說明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關(guān)規(guī)范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了DDR存儲器的概況、電平標(biāo)準(zhǔn)以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲器接口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了片上主要數(shù)據(jù)處理器件TS-202的有關(guān)概況，設(shè)計(jì)了板卡與DSP的接口時(shí)序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設(shè)計(jì)流程，并使用VHDL語言編程完成各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并重點(diǎn)介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)方法等。 最后，通過從工控機(jī)向通用信號處理板寫連續(xù)遞增的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)正常工作。實(shí)現(xiàn)了信號處理板內(nèi)部數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設(shè)計(jì)以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設(shè)計(jì)完成了處理板各接口時(shí)序，使處理板可以從接口接受/發(fā)送數(shù)據(jù)。 2、完成了FPGA內(nèi)部的數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)可以從CPCI準(zhǔn)確的傳送到DSP進(jìn)行處理，并編寫了DSP的測試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
標(biāo)簽： FPGA 高速并行 信號處理板 數(shù)據(jù)接口
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個(gè)高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對整個(gè)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對多個(gè)信號源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,為了驗(yàn)證這個(gè)模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動(dòng)作特點(diǎn),對程序輸入信號進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個(gè)不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時(shí)對設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個(gè)數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開發(fā).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(xù)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(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)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(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時(shí)也大大提高了實(shí)時(shí)處理速度.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代控制理論在機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，多電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)控制技術(shù)在機(jī)電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，給嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控應(yīng)用提供了巨大機(jī)遇。傳統(tǒng)的伺服運(yùn)動(dòng)控制很難在處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜算法時(shí)保證系統(tǒng)的靈活性和實(shí)時(shí)性。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應(yīng)用為中心并且軟硬件可裁剪的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等，非常適合于要求實(shí)時(shí)的和多任務(wù)的場合。 本文以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為項(xiàng)目背景，研究設(shè)計(jì)了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的方案。設(shè)計(jì)中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化開發(fā)工具完成了一個(gè)高性能嵌入式軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證；采用了實(shí)用小巧的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，為應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提供了保證。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)滿足了用戶對應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和快速處理的要求，具有較廣泛的應(yīng)用前景。 通過本課題實(shí)踐表明，基于ARM和FPGA構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用方案完全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，能大量地減輕研發(fā)任務(wù)，提高研發(fā)速度，能夠在短時(shí)間內(nèi)得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。而μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的加入，使得系統(tǒng)很好地進(jìn)行多任務(wù)處理，并保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
標(biāo)簽： FPGA ARM 嵌入式 數(shù)控
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)正朝著通用化、智能化、微型化的方向發(fā)展。目前，以數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心的運(yùn)動(dòng)控制卡已成為運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機(jī)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力和開放式特點(diǎn)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、運(yùn)動(dòng)控制方便、通用性好的特點(diǎn)。因此，本文通過對運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究，開發(fā)了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運(yùn)動(dòng)控制卡。 首先，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制卡硬件電路，對控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號采集電路、通用I/O接口電路等實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過對FPGA的編程設(shè)計(jì)，在FPGA中實(shí)現(xiàn)了PCI總線目標(biāo)設(shè)備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補(bǔ)電路、DAC接口電路、編碼器信號處理電路和數(shù)字I/O信號處理電路。 基于改進(jìn)的數(shù)字PID控制器和前饋控制，設(shè)計(jì)開發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制卡的位置閉環(huán)伺服控制器，并整定了控制器參數(shù)，獲得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver開發(fā)了控制卡的驅(qū)動(dòng)程序，并詳細(xì)介紹了驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)流程。
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動(dòng)控制卡
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)今的工業(yè)控制領(lǐng)域，控制邏輯和功能變得越來越復(fù)雜，簡單的嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，而帶有高性能處理器以及完整操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的引入將逐漸成為工業(yè)控制自動(dòng)化發(fā)展的方向。 本文對用于工業(yè)供水設(shè)備測控的工業(yè)供水測控系統(tǒng)展開研究。首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立通用的硬件平臺，對平臺的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是對于關(guān)鍵的接口電路進(jìn)行了比較深入的研究，針對供水設(shè)備測控的不同要求，集成了多種接口電路。其次，在實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ在ARM上可移植的基礎(chǔ)上，建立了測控系統(tǒng)的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。最后，在研制出的測控平臺上，加入了電力參數(shù)與傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測電路以及開關(guān)量輸入/輸出電路，特別是對工頻交流信號有效值的測量進(jìn)行了較深入的硬件設(shè)計(jì)以及軟件算法研究，并對測控系統(tǒng)的無線通訊部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 在上述工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)出嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)樣機(jī)。工業(yè)現(xiàn)場近半年來試運(yùn)行的結(jié)果表明：該基于ARM的嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式無線 工業(yè) 測控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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AD程序?qū)崿F(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換功能； CAN程序?qū)崿F(xiàn)CAN總線通訊功能； keyboard_check程序?qū)崿F(xiàn)鍵盤的掃描查詢方式輸入； keyboard_disturb程序?qū)崿F(xiàn)PORTB的"電平變化中斷"進(jìn)行鍵盤的輸入； led0-8程序?qū)崿F(xiàn)在8個(gè)LED上依次顯示1~8數(shù)字； PWM程序用于使CCP1模塊產(chǎn)生分辨率為10位的PWM波形，占空比為50%； RS-232程序通過RS-232接口來完成PC計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的通信； simple_POARD程序?yàn)橥鈬δ苣K簡單應(yīng)用實(shí)例，點(diǎn)亮與PORTD口相連的八個(gè)發(fā)光二極管； stopwatch程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)時(shí)秒表功能，時(shí)鐘顯示范圍00.00～99.99秒，分辨度為0.01秒； switchinput程序用于開關(guān)量的輸入（采用SPI總線），并顯示在與D口相連的LED上； wakeup程序?qū)崿F(xiàn)PIC18F458的休眠工作方式，并由實(shí)驗(yàn)板上的按鍵產(chǎn)生"電平變化中斷"將其從休眠狀態(tài)中激活； WDT程序?qū)崿F(xiàn)"看門狗"WDT的功能； Yejing程序?qū)崿F(xiàn)液晶顯示器的接口和顯示功能。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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