步進電機是將電脈沖信號變換成角位移或直線位移的執(zhí)行部件。步進電機可以直接用數(shù)字信號驅動，使用非常方便。一般電動機都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態(tài)，當有脈沖輸入時步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方向。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處于定位狀態(tài)。因此非常適合于單片機控制。步進電機還具有快速啟動、精確步進和定位等特點，因而在數(shù)控機床，繪圖儀，打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用。步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。傳統(tǒng)電動機作為機電能量轉換裝置，在人類的生產和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。
標簽： 單片機控制 步進電機 調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代控制理論在機電技術領域的不斷發(fā)展，多電動機協(xié)調控制技術在機電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用，給嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控應用提供了巨大機遇。傳統(tǒng)的伺服運動控制很難在處理大數(shù)據量、復雜算法時保證系統(tǒng)的靈活性和實時性。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統(tǒng)，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。 本文以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為項目背景，研究設計了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的方案。設計中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設計自動化開發(fā)工具完成了一個高性能嵌入式軟硬件系統(tǒng)的設計及仿真驗證；采用了實用小巧的嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，為應用系統(tǒng)的實時性提供了保證。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)滿足了用戶對應用系統(tǒng)實時性和快速處理的要求，具有較廣泛的應用前景。 通過本課題實踐表明，基于ARM和FPGA構建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應用方案完全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)設計相比，能大量地減輕研發(fā)任務，提高研發(fā)速度，能夠在短時間內得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。而μC／OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)的加入，使得系統(tǒng)很好地進行多任務處理，并保證了系統(tǒng)的實時性。
上傳時間： 2013-07-22
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語音識別技術是信息技術領域的重要發(fā)展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語音識別是語音識別領域中一個具有廣泛應用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機交互等領域有著重要的應用價值.語音識別芯片從20世紀90年代開始出現(xiàn),目前的語音識別芯片都是以DSP為核心集成的語音識別系統(tǒng),算法主要通過軟件實現(xiàn),為了提高速度和降低成本,下一代語音識別芯片將設計成軟硬件協(xié)同實現(xiàn),本文的目的是使用全硬件方法實現(xiàn)語音識別算法,為軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺上,完成了整個系統(tǒng)的硬件設計.(2)對于硬件中難于實現(xiàn)而且占用較多資源的乘法器、求對數(shù)、求平方根以及快速傅立葉變換等關鍵模塊,本文都根據電路的具體特點,給出了巧妙的實現(xiàn)方案,完成了算法需要的功能.(3)設計中使用了模塊復用和流水線技術.(4)根據設計結果,給出了各個模塊占用的硬件資源和運行速度.實驗結果表明,本文所設計的硬件系統(tǒng)能夠正常工作,在速度和面積方面都達到了設計要求.
上傳時間： 2013-06-12
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隨著科學技術的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應用。在當今的工業(yè)控制領域，控制邏輯和功能變得越來越復雜，簡單的嵌入式系統(tǒng)己經不能滿足工業(yè)生產需求，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)控制自動化發(fā)展的方向。 本文對用于工業(yè)供水設備測控的工業(yè)供水測控系統(tǒng)展開研究。首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎上建立通用的硬件平臺，對平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對供水設備測控的不同要求，集成了多種接口電路。其次，在實現(xiàn)嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ在ARM上可移植的基礎上，建立了測控系統(tǒng)的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。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)據監(jiān)測電路以及開關量輸入/輸出電路，特別是對工頻交流信號有效值的測量進行了較深入的硬件設計以及軟件算法研究，并對測控系統(tǒng)的無線通訊部分進行了設計。 在上述工作的基礎上，開發(fā)出嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)樣機。工業(yè)現(xiàn)場近半年來試運行的結果表明：該基于ARM的嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)設計合理，性能穩(wěn)定可靠，達到了設計的要求。
標簽： ARM 嵌入式無線 工業(yè) 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-23
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認為現(xiàn)在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品，同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關電源已經很難跟上時代的發(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，使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠距離監(jiān)測成為了可能，同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求，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)字信號處理新技術，數(shù)字化開關電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領域的今天，最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統(tǒng)開關電源模擬調節(jié)器的基礎上，提出了一種新的數(shù)字化調節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進行了較為具體的設計，并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關電源的總體設計框圖和實現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數(shù)字化PID調節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強。傳統(tǒng)的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節(jié)后--分立元器件構成，采用專用脈寬調制芯片實現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節(jié)器和電壓調節(jié)器的反相輸入端，用來實現(xiàn)閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次，文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計，并給出了具體的電路圖，同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環(huán)境開關量檢測、環(huán)境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節(jié)，從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率，從而達到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試，得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方，認為該方案在其他相關行業(yè)中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應能力造成負面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進的地方，比如改進主控器，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、通信和測控等技術領域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統(tǒng)的設計方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間： 2013-06-21
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圖像采集是數(shù)字化圖像處理的第一步，開發(fā)圖像采集平臺是視覺系統(tǒng)開發(fā)的基礎。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關鍵技術之一，也是專用圖像處理系統(tǒng)設計所要完成的首要目標
標簽： 高速圖像采集
上傳時間： 2013-04-24
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渦流無損檢測技術作為五大常規(guī)無損檢測技術之一，不僅能夠探測導體表面的涂層厚度，材料成分，組織狀態(tài)以及某些物理量和機械量，還能檢測材料或構件中是否有缺陷并判斷缺陷的形狀、大小、分布、走向。脈沖渦流無損檢測技術因其激勵信號的頻域特點，具有有效率高，檢測準確的特性，因而有著廣泛的應用前景。 用無損檢測方法進行鋼鐵材質檢測的研究工作取得了大量成果，然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質量檢測還存在許多難題，如用傳統(tǒng)檢測方法檢測齒輪毛坯的硬度效果不夠理想，而且人工記錄方法較慢。 本文以渦流檢測技術理論為基礎，系統(tǒng)地分析了脈沖渦流檢測的基本理論。在此基礎上設計了一套用于檢測鋼鐵材硬度的脈沖渦流檢測儀器。該脈沖渦流檢測系統(tǒng)可分為硬件、軟件兩個子系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由激勵源、渦流傳感器、數(shù)據處理、結果顯示這四個主要部分組成。在渦流探傷中，影響渦流的因素很多，產生大量噪聲使得信號分析相對困難。系統(tǒng)以FPGA為開發(fā)平臺，使得信號激勵和信號的采集可以在同一電路中實現(xiàn)，從而提高了信號處理的精確性，接著利用主成分分析方法去除噪音，提取信號的特征值，建立回歸方程，利用最小二乘法實現(xiàn)對鋼鐵材質硬度的測量。實驗結果表明，以FPGA為開發(fā)平臺，采用脈沖渦流激勵的方式及相關的脈沖渦流的主成分分析處理方法，使鋼鐵材質硬度的判別準確率有了很大提高。
上傳時間： 2013-04-24
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8051處理器自誕生起近30年來，一直都是嵌入式應用的主流處理器，不同規(guī)模的805l處理器涵蓋了從低成本到高性能、從低密度到高密度的產品。該處理器極具靈活性，可讓開發(fā)者自行定義部分指令，量身訂制所需的功能模塊和外設接口，而且有標準版和經濟版等多種版本可供選擇，可讓設計人員各取所需，實現(xiàn)更高性價比的結構。如此多的優(yōu)越性使得8051處理器牢固地占據著龐大的應用市場，因此研究和發(fā)展8051及與其兼容的接口具有極大的應用前景。在眾多8051的外設接口中，I2C總線接口扮演著重要的角色。通用的12C接口器件，如帶12C總線的RAM，ROM，AD／DA，LCD驅動器等，越來越多地應用于計算機及自動控制系統(tǒng)中。因此，本論文的根本目的就是針對如何在8051內核上擴展I2C外設接口進行較深入的研究。 本課題項目采用可編程技術來開發(fā)805l核以及12C接口。由于8051內核指令集相容，我們能借助在現(xiàn)有架構方面的經驗，發(fā)揮現(xiàn)有的大量代碼和工具的優(yōu)勢，較快地完成設計。在8051核模塊里，我們主要實現(xiàn)中央處理器、程序存儲器、數(shù)據存儲器、定時／計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等七大單元及數(shù)據總線、地址總線和控制總線等三大總線，這些都是標準8051核所具有的模塊。在其之上我們再嵌入12C的串行通信模塊，采用自下而上的方法，逐次實現(xiàn)一位的收發(fā)、一個字節(jié)的收發(fā)、一個命令的收發(fā)，直至實現(xiàn)I2C的整個通信協(xié)議。 8051核及I2C總線的研究通過可編程邏輯器件和一塊外圍I2C從設備TMPl01來驗證。本課題的最終目的是可編程邏輯器件實現(xiàn)的8051核成功并高效地控制擴展的12C接口與從設備TMPl01通信。 用EP2C35F672C6芯片開發(fā)的12C接口，數(shù)據的傳輸速率由該芯片嵌入8051微處理的時鐘頻率決定。經測試其傳輸速率可達普通速率和快速速率。 目前集成了該12C接口的8051核已經在工作中投入使用，主要用于POS設備的用戶數(shù)據加密及對設備溫度的實時控制。雖然該設備尚未大批量投產，但它已成功通過PCI(PaymentCardIndustry)協(xié)會認證。
上傳時間： 2013-06-18
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確保產品之制造性, R&D在設計階段必須遵循Layout相關規(guī)范, 以利制造單位能順利生產, 確保產品良率, 降低因設計而重工之浪費. “PCB Layout Rule” Rev1.60 (發(fā)文字號： MT-8-2-0029)發(fā)文后, 尚有訂定不足之處, 經補充修正成“PCB Layout Rule” Rev1.70. PCB Layout Rule Rev1.70, 規(guī)范內容如附件所示, 其中分為: (1) ”PCB LAYOUT 基本規(guī)范”:為R&D Layout時必須遵守的事項, 否則SMT,DIP,裁板時無法生產. (2) “錫偷LAYOUT RULE建議規(guī)范”: 加適合的錫偷可降低短路及錫球. (3) “PCB LAYOUT 建議規(guī)范”:為制造單位為提高量產良率,建議R&D在design階段即加入PCB Layout. (4) ”零件選用建議規(guī)范”: Connector零件在未來應用逐漸廣泛, 又是SMT生產時是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采購在購買異形零件時能顧慮制造的需求, 提高自動置件的比例. (5) “零件包裝建議規(guī)范”:,零件taping包裝時, taping的公差尺寸規(guī)范,以降低拋料率.
上傳時間： 2013-04-24
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視頻圖像處理的應用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關的硬件技術不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關電路組成。最近幾年，隨著電子設計自動化(Electronic Design Automation)技術的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設計中，數(shù)據量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術的視頻圖像處理系統(tǒng)進行了研究。 本文介紹了Xilinx公司FPGA的結構和功能特點，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內系統(tǒng)設計流程。根據視頻信號的相關知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。 本文最后對系統(tǒng)進行了調試。經過實驗驗證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應用。
標簽： 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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