通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設(shè)用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當在FPGA上設(shè)計時,需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現(xiàn)主機設(shè)備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設(shè)備的時候尤其是在監(jiān)控場所,接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計算機的傳輸上就起了至關(guān)重要的作用。 論文針對信息技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)過程中的實際需要,設(shè)計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨使用,也可集成到系統(tǒng)芯片中,并且整個設(shè)計緊湊、穩(wěn)定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價值。 本設(shè)計采用TOP-DOWN設(shè)計方法,整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍牙主機控制器接口的實現(xiàn)原理和設(shè)計指標要求進行系統(tǒng)設(shè)計,對系統(tǒng)劃分模塊以及各個模塊的信號連接;然后進行模塊設(shè)計,設(shè)計出每個模塊的功能,并用VHDL語言編寫代碼來實現(xiàn)模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真;最后進行硬件驗證,在Virtex-II開發(fā)板上對系統(tǒng)進行功能驗證。實現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能,驗證了結(jié)果,表明設(shè)計正確,功能良好,符合設(shè)計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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感應(yīng)加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,逆變控制電路是直接影響感應(yīng)加熱電源能否安全、高效運行的關(guān)鍵因素。目前的感應(yīng)加熱裝置很多采用模擬電路控制,而模擬控制電路觸點多,焊點多,系統(tǒng)可靠性低,對一些元件的工藝性要求高,電路中控制參數(shù)不容易進行修改,靈活性較差。近年來隨著微處理機的發(fā)展,數(shù)字式控制精確,軟件設(shè)計靈活,因而整個控制系統(tǒng)容易實現(xiàn),在感應(yīng)加熱領(lǐng)域中運用數(shù)字式控制已是一個發(fā)展方向。 本文在模擬逆變控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,在可編程邏輯器件(FPGA)上進行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先,本文針對感應(yīng)加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進行了詳細的研究。在參閱國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,結(jié)合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理,設(shè)計了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉(zhuǎn)自激掃頻啟動模塊等逆變控制功能模塊,并對各個模塊進行了相關(guān)的數(shù)學(xué)分析和功能仿真,結(jié)果證明可以達到預(yù)定的功能指標和設(shè)計要求。 然后,分析了感應(yīng)加熱電源的整體工作流程,針對模擬控制電路中控制參數(shù)不易進行修改、靈活性較差等問題,設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示等功能模塊,有利于系統(tǒng)的調(diào)試,參數(shù)修改等實際操作。 最后,以模擬逆變控制策略為基礎(chǔ),分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機實現(xiàn)數(shù)字控制器的設(shè)計,完成對整個逆變控制系統(tǒng)的整體控制操作。通過自上而下的總體設(shè)計,將各個部分組合起來,構(gòu)成一個SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進行了各部分和整體的仿真驗證,結(jié)果證明該設(shè)計可以完成逆變控制的各項需求和預(yù)定的人機交互操作。
標簽: FPGA 感應(yīng)加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-09
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分,同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊,在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應(yīng)性及靈活性的要求,并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計SOC系統(tǒng)的思路,本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁,發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計,并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴展性和可調(diào)試性。 在時序數(shù)字邏輯設(shè)計上,充分利用FPGA中豐富的時序資源,如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器,緩沖器FIFO、計數(shù)器等,能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設(shè)計上,采用FPGA片內(nèi)存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進行設(shè)置,并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計上,采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制,可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上,通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互,從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面,充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI,實時準確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性,并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計進行了詳細分析,并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時,文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法,并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細的相關(guān)源程序清單。
標簽: FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-09
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神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法作為一種比較成熟的智能控制算法,在空空導(dǎo)彈的理論研究中也得到了很多應(yīng)用,但它的實際應(yīng)用通常是通過軟件實現(xiàn)的,而軟件實現(xiàn)是串行執(zhí)行指令,運行速度慢,可靠性低,很難滿足實際導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)實時性的要求。控制算法硬件實現(xiàn)的最大特點就是可提高控制算法的實時運算速度和可靠性。本課題針對導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng),以FPGA為硬件平臺研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的硬件實現(xiàn)。本文首先對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法思想進行了深入分析,并對BP網(wǎng)絡(luò)的各個階段進行了理論推導(dǎo),最后對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID飛行控制算法進行了研究和總結(jié),為硬件實現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)。基于對上述理論的深入研究和分析,本文提出了一種適合FPGA實現(xiàn)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的硬件實現(xiàn)模型。在該模型中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層之間采用串行執(zhí)行數(shù)據(jù)方式,層間則采用并行運行方式,可有效提高系統(tǒng)的運算速度。由于模塊化、層次化的自頂向下的模塊化設(shè)計方法可有效減少錯誤的產(chǎn)生,是設(shè)計復(fù)雜大規(guī)模系統(tǒng)的理想設(shè)計方法。本文采用了此設(shè)計方法,通過把系統(tǒng)模塊化,對各個子模塊分別用VHDL硬件描述語言進行描述,并基于QUARTUS II軟件開發(fā)平臺進行綜合和仿真,直到達到研究設(shè)計要求。最后將仿真程序源代碼下載配置到具體的Cyclone II系列EP2C70 FPGA芯片中,應(yīng)用于某實際導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的研究。理論分析和實驗結(jié)果表明該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)飛行控制算法的FPGA硬件實現(xiàn)是有效可行的,可滿足系統(tǒng)實時性的要求,為制導(dǎo)系統(tǒng)的實際工程實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
標簽: FPGA PID 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 飛行控制
上傳時間: 2013-04-24
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為提高靜變電源輸出電壓的質(zhì)量,研究了一種自整定模糊PID控制方法。該方法將模糊控制優(yōu)良的動態(tài)性能、靈活的控制特性和PID穩(wěn)態(tài)控制性能的優(yōu)勢相結(jié)合,實時地對系統(tǒng)控制量進行調(diào)整。在Matlab/Simulink環(huán)境下,對于模糊PID和常規(guī)PID在靜變電源控制中的應(yīng)用分別進行了仿真。仿真結(jié)果表明,模糊PID控制器減少了超調(diào)量,抗干擾性和魯棒性強,系統(tǒng)的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能得到了很大程度的提高。
上傳時間: 2014-12-24
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為了提高太陽能光伏組件的充電效率以及適應(yīng)外界氣候變化,設(shè)計了一套具有自適應(yīng)四種充電模式且具備最大功率點跟蹤的太陽能充電控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體公司的STM32FL03VC作為控制系統(tǒng)的核心,監(jiān)控整個系統(tǒng)的正常工作,具有浮充、防過充功能。硬件設(shè)計采用高精度的集成芯片,使得系統(tǒng)設(shè)計簡易精確、集成度更高。測試結(jié)果表明,該控制器能實時跟蹤最大功率點,正確監(jiān)控蓄電池各充電模式,充電效率高,性能可靠。
上傳時間: 2013-10-10
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利用v自步離散法,得到變換器輸入控制變量與狀態(tài)變量之間的直接映射關(guān)系,基于混雜系統(tǒng)理論分析系統(tǒng)的動態(tài)方程,建立其分段仿射模型。在此模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合非線性預(yù)測控制算法,通過模型預(yù)測系統(tǒng)的輸出,利用反饋校正誤差,給出二次型性能指標的優(yōu)化計算方法,并由此設(shè)計預(yù)測控制器。最后,以Buck功率變換器為研究對象,通過與峰值電流控制算法的仿真結(jié)果進行比較,驗證模型的正確性以及控制器設(shè)計的有效性。
上傳時間: 2013-10-30
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環(huán)境溫度、光照強度和負載等因素對光伏電池的輸出特性影響很大,為了提高光伏電池的工作效率,需要準確快速地跟蹤光伏電池的最大功率點。在分析了光伏電池的輸出特性的基礎(chǔ)上,建立了光伏電池的仿真模型;針對傳統(tǒng)爬山法的不足,采用了自適應(yīng)占空比擾動法對最大功率點進行了跟蹤控制。給出了上述兩種算法的工作原理及設(shè)計過程。仿真結(jié)果表明:自適應(yīng)占空比擾動算法跟蹤迅速,減少了系統(tǒng)在最大功率點附近的振蕩現(xiàn)象,提高了系統(tǒng)的跟蹤速度和精度。
上傳時間: 2013-12-04
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LLC諧振變換器非常適合應(yīng)用于高效率和高功率密度的場合,成為目前新型諧振變換器的典型代表。文章首先簡要介紹了半橋LLC諧振變換器的工作原理和優(yōu)點,然后計算了主電路和控制電路的主要參數(shù),并根據(jù)參數(shù)計算結(jié)果選擇電力電子元器件,最后研制并完善了實驗樣機。樣機實現(xiàn)了變壓器漏感充當諧振電感與變壓器勵磁電感和諧振電容諧振,主開關(guān)管實現(xiàn)ZVS,控制電路實現(xiàn)單管自舉驅(qū)動,驗證了文章的正確性和可行性。文章為后續(xù)研究奠定了理論和實驗基礎(chǔ)。
上傳時間: 2013-10-13
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為了研究既簡單又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能的逆變電源控制方案,介紹一套全新的帶有自適應(yīng)功能的逆變電源模糊參數(shù)自整定系統(tǒng),并通過MATLAB/SIMULINK仿真實驗驗證了該方法能夠出色滿足各項苛刻性能指標要求,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
標簽: 模糊 參數(shù)自適應(yīng) 自整定 系統(tǒng)研究
上傳時間: 2013-11-22
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