本文主要研究的是一個基于ARM7最小系統的研究設計,本系統主要由LPC2210,以及復位電路、晶振電路、程序存儲器、蜂鳴器等部分組成。本系統的特點是性能高、成本低并且耗能小等特點。 主要研究內容: ? 1 以高速低功耗的ARM作為控制核心,設計ARM最小系統的有關軟硬件; ? 2 MCU與存儲器和串行通信的接口設計; ? 3 與計算機進行通信的軟硬件設計
上傳時間: 2013-04-24
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繼電保護裝置是保證電力系統安全穩定運行的重要裝置之一,近幾年來,隨著變電站綜合自動化技術的發展及其在全國變電站的推廣,研究和開發集保護、測量、控制和通訊于一體的微機測控保護裝置已成為各國電力部門的普遍要求。 本文首先對研究丌發的35kV線路微機測控保護裝置的軟硬件做了簡述,介紹了本裝置所采用的保護算法,并給出了保護的流程圖和邏輯框圖。隨后介紹了我國變電站自動化通信系統中正在應用的幾種常用電力遠動規約,詳細介紹了目前使用比較廣泛的繼電保護通信規約IEC 60870-5-103,對規約的應用層功能、鏈路傳輸規則、103規約三層參考模型及通訊幀格式進行了詳細的分析,并給出了103規約在35kV線路微機測控保護裝置上的實現,上位機軟件基于Visual C++6.0編程,采用SQLServer作為數據庫服務器軟件。 最后,本文對裝置進行了專業測試,測試結果表明,本裝置能實現基本的保護功能以及實現遙控、遙信、遙測等通信功能,與傳統微機保護裝置相對比本裝置具有測量精度高、動作迅速可靠、可以進行遠程通信等優點。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著電力系統自動化水平的提高以及新的變電站通信標準IEC61850的正式頒布,研究新型數字保護裝置已經變的刻不容緩。本論文圍繞設計和研制一套能符合IEC61850標準下變電站應用的新型數字保護裝置這一課題,主要研究以太網通信在數字保護中應用的可行性并參與設計基于雙網冗余的高速以太網通信網絡的網絡化數字保護平臺,在基于網絡化數字保護平臺上移植嵌入式操作系統Vxworks,討論基于VxWorks的微機保護任務的劃分并詳細介紹了實現饋線保護的功能和試驗測試結果。 論文開始概述了目前國內外數字繼電保護產品技術的發展現狀并簡單分析了變電站自動化通信網絡和系統標準IEC61850,對未來保護裝置發展趨勢進行了展望,明確了微機繼電保護裝置網絡化、平臺化、標準化的發展方向。本課題組研制的網絡化數字保護裝置則充分的考慮了IEC61850標準分層的意義和未來變電站自動化系統發展的必然趨勢,其研究對變電站改造和建設符合lEC61850標準的變電站自動化系統有重要意義。 論文首先分析數字式繼電保護裝置硬件平臺的發展過程,介紹了基于以太網通信技術的通用網絡化數字保護硬件平臺設計構想,并說明了全網絡化數字保護平臺的優點。全網絡化數字保護平臺采用模件化設計,整個裝置具體功能模件包括交流變換模件、數據采集模件、數據計算和邏輯處理模件、開入開出模件、以太網Hub模件、電源模件以及人機接口模件。 其次,概述以太網通信技術的發展和技術特點,并分析以太網通信技術應用于變電站自動化系統的可行性。根據提高以太網通信實時性的研究現狀,介紹雙網冗余高速以太網通信方案的實現,特別詳細闡述了基于以太網控制芯片LAN91Clll的以太網通信接口的設計,給出LAN91C111的初始化、以太網通信發送模塊以及以太網通信中斷接受模塊的流程。 再次,分析了在繼電保護產品軟件系統中應用前后臺系統和嵌入式實時操作系統的區別,闡明在繼電保護硬件平臺上應用嵌入式實時操作系統VxWorks的優勢。并重點闡述在嵌入式處理器AT91RM9200上移植VxWorks實時操作系統的過程。 論文分析了數字繼電保護軟件任務劃分的基本原則,合理劃分數字保護的任務和任務優先級,并通過調試工具WindView驗證任務調度的正確性。詳細的介紹網絡化數字保護平臺上實現饋線保護的具體功能和保護邏輯,最后通過試驗測試,證明裝置各項性能優越。 最后,對本論文所開展的工作作了總結,并對進一步研究的方向進行了展望。
上傳時間: 2013-04-24
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射頻識別技術是一種自20 世紀80 年代新興的自動識別技術。它是利用無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信。相對于普遍應用的13.56MHz 射頻識別系統,本設計中的868MHz 射頻識別系統有著更多的優點:讀寫距離遠,閱讀速度快等,是目前國際上RFID產品發展的熱點。 本課題研究的內容包括研究符合ISO18000-6 標準的超高頻RFID 電子標簽的主要特點、結構、工作原理及讀寫方法, 重點在于與其相應讀卡器的設計方案, 包括讀卡器的硬件電路設計、軟件程序流程以及與上位機通信的實現。 在硬件設計中,選用ATMEL 公司的AVR 單片機ATmega8 作為主控制器,設計了主控、復位、串行通信等電路。并以RFM 公司開發的TRC101 為射頻收發芯片進行了射頻收發模塊的設計。 軟件設計采用模塊化編程和結構化編程的思想,單片機編程語言為匯編語言,與上位機串行通信采用Visual Basic 編程。經過測試,誤碼率較低,編制的防沖突程序實現了基于隨機二進制算法的防沖突功能。 本設計具有可靠性高,模塊化設計等特點,通過驗證,滿足標準要求,達到了預期的目的,并證明了本設計性能的穩定性和可靠性。
上傳時間: 2013-04-24
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高速電機由于轉速高、體積小、功率密度高,在渦輪發電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領域得到了廣泛的應用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉子結構簡單,因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內外研究的熱點,其主要問題在于:(1)轉子機械強度和轉子動力學;(2)轉子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉子渦流損耗進行了深入分析。轉子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導變化所產生的。首先通過優化定子結構、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導變化所產生的轉子渦流損耗;通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環的方法來減小電流時間諧波引起的轉子渦流損耗。其次對轉子充磁方式和轉子動力學進行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統,進行了空載和負載實驗研究。論文主要工作包括: 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結構、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結構進行了對比,利用傅里葉變換,得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量,然后采用計及轉子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉子渦流損耗,通過有限元仿真對解析計算結果加以驗證。結果表明:3槽集中繞組結構的電機中含有2次、4次等偶數次空間諧波分量,該諧波分量在轉子中產生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉子渦流損耗的影響,在空載和負載狀態下的研究結果均表明:隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小,轉子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉子渦流損耗的角度考慮,2極6槽的定子結構優于2極3槽結構。 二、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量,其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉子角速度相對轉子旋轉,11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉子角速度相對轉子旋轉,這些諧波分量與轉子異步,在轉子保護環、永磁體和轉軸中產生大量的渦流損耗,是轉子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉子渦流損耗的影響,分析表明:永磁體的分塊數和透入深度有關,對于本文設計的高速永磁無刷直流電機,當永磁體分塊數大于12時,永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗;反之,永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉子的機械強度,在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導率的包裹材料對轉子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用,在轉子保護環和永磁體之間增加一層電導率高的銅環。有限元分析表明:盡管銅環中會產生渦流損耗,但正是由于銅環良好的導電性,其產生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量,使永磁體、轉軸以及保護環中的損耗顯著下降,整體上降低了轉子渦流損耗。分析了不同的銅環厚度對轉子渦流損耗的影響,研究表明轉子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環厚度的增加而減小,當銅環的厚度達到6次時間諧波的透入深度時,轉子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸,設計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機,通過研究表明:電感越大,電流變化越平緩,電流的諧波分量越低,轉子渦流損耗越小,因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設計和轉子動力學問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響,結果表明:平行充磁優于徑向充磁。設計并制作了兩種不同結構的轉子:單端式軸承支撐結構和兩端式軸承支撐結構。對兩種結構進行了轉子動力學分析,實驗研究表明:由于轉子設計不合理,單端式軸承支撐結構的轉子轉速達到40,000rpm以上時,保護環和定子齒部發生了摩擦,破壞了轉子動平衡,導致電機運行失敗,而兩端式軸承支撐結構的轉子成功運行到100,000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統,進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調制和銅屏蔽環對轉子損耗的影響,研究表明:銅屏蔽環能有效的降低轉子渦流損耗,使轉子損耗減小到不加銅屏蔽環時的1/2;斬波控制會引入高頻電流諧波分量,使得轉子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數的方法,得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環和不帶銅屏蔽環轉子永磁體溫度。采用簡化的暫態溫度場有限元模型分析了轉子溫升,有限元分析和實驗計算結果基本吻合,驗證了銅屏蔽環的有效性。
上傳時間: 2013-05-18
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本文介紹了一種新型金融終端(POS),其座機與手持機之間采用射頻通信方式,并在射頻通信中采用跳頻和防碰撞設計,使得座機和手持機之間的通信速率高、穩定可靠。本設計中的金融終端還具有非接觸式IC卡數據采集功能,這在設備功能上是一個巨大的創新。手持機可移動操作,方便了客戶操作,在很大程度上可以幫助商家提高服務質量,非常適用于餐廳、酒店以及娛樂場所等。 本設計中的金融終端包括手持機和座機,手持機的主要功能是采集金融信息,采集的對象可以是磁條卡,接觸式IC卡或非接觸IC卡,采集到卡的賬號和密碼等信息后以射頻的方式發送至座機,同時接收座機發送來的數據;座機收到手持機發送的金融信息后,再通過有線方式(電話網或以太網)發送給銀行主機,交易數據處理后,銀行主機將數據以有線的方式發回給座機,座機再通過無線方式發送給手持機,并打印交易憑證。文中詳細介紹了手持機和座機各功能模塊的硬件設計和功能實現方式,包括各主要芯片選型依據、所選芯片的特性、設計原理以及各相關模塊在POS中的功能。 POS的軟件設計包括硬件驅動程序(底層程序)設計和應用程序(上層應用程序)設計,底層程序跟所使用的硬件相關,是CPU控制各外圍器件實現各模塊硬件功能的程序,通常驅動程序會封裝起來,有入口參數,供上層應用調用;上層應用程序足根據產品要實現的服務功能而編寫的相關程序,上層應用程序通常需要調用底層程序。文中驅動程序主要介紹了鍵盤驅動,顯示驅動,并重點介紹了射頻通信驅動程序的設計,包括CPU如何控制射頻收發芯片、為抗干擾而采取的跳頻設計和設備問的防碰撞設計;應用程序中主要介紹了磁條卡和IC卡的處理程序。 由于本設計中的金融終端座機與手持機之間的通信速率較高,通信穩定可靠,同時還新增了非接觸卡的數據采集功能,使該設備有較大的使用范圍,從而有廣闊的市場前景。
上傳時間: 2013-06-27
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CAN工業局域網也叫控制器局域網,它屬于現場總線的范疇,是一種高速、可靠、并且對分布式實時控制應用來說是低成本的串行總線,它被廣泛用在分布式處理系統和實時控制工業應用系統中。本文介紹了CAN總線在電動汽車故障診斷系統中的應用方案,它具有通用性、可編程和智能化等特點。 本文首先介紹了電動汽車的概念、國內外故障診斷系統的發展狀況及CAN總線的基本概念。通過對CAN總線通信原理的深入分析,建立了基于CAN總線的控制網絡結構模型,首次將iCAN協議應用于電動汽車低速CAN網絡,并參照SAEJ1939協議建立了高速CAN應用層協議。文中還介紹了所開發的CAN總線硬件平臺,包括三個低速節點,三個高速節點和一個中央控制器(網關服務器)。并詳細介紹了中央控制器(網關服務器)的開發過程及功能,中央控制器硬件采用PC+USBCAN卡的方案,上位機編程采用組態軟件MCGS,有利于協議的分析及信息的顯示與存儲。 中央控制器也是整車的故障診斷管理單元,本文分析了基于CAN總線的電動汽車控制系統的故障診斷模式,對電控單元的故障監測、診斷以及處理方法進行了探討,提出了故障信息的編碼方式。并能將故障信息通過數據庫保存起來,通過數據庫管理系統快速準確地查找歷史故障信息,對當前的故障判斷提供幫助,達到快速、準確的找到故障原因并提供解決方案。 本論文所做的工作將有助于國內的電動汽車故障診斷分析系統的快速發展,為電動汽車故障診斷提供了新的途徑,電動汽車故障診斷分析系統具有重要的經濟價值和廣闊的應用前景,并為今后這方面的研究提供了一個參考。
上傳時間: 2013-06-23
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近年來,隨著計算機技術、網絡技術與無線通信技術的高速發展和廣泛應用,無線傳感器網絡已成為國際上備受關注的前沿熱點之一。無線傳感器網絡在軍事應用、環境監測、醫療護理、空間探索等方面都顯示了廣闊的應用前景,被認為是21世紀最有發展前景的技術之一。 本文通過對無線傳感器網絡的發展現狀、發展趨勢以及水環境多參數監測特點的研究,提出了面向水環境多參數監測應用的無線傳感器網絡系統的解決方案,分析了系統設計的目標和功能,并指出了系統軟硬件平臺的設計要求與設計原則。依托2006年江蘇省科技攻關項目“總線化智能多參數高精度檢測與控制儀表”,設計了基于Silicon Laboratories的C8051F310處理器和CC2420射頻芯片的硬件開發平臺,詳細地描述了硬件平臺中各個功能模塊的細節,并在此平臺上實現和改進了SimpliciTI協議和IEEE802.15.4/Zigbee協議,最后對系統進行了測試。整個系統以無線傳感器網絡技術為核心,增強了系統的靈活性、可維護性和可擴展性,同時系統模塊化、開放式的結構使系統具有良好的可移植性。 將無線傳感器網絡技術應用于水環境多參數監測,涉及到傳感器技術、無線通信技術、計算機應用技術等多種技術。到目前為止,隨著科學技術的不斷進步,它還在不斷地完善,前景尤為廣闊。
上傳時間: 2013-06-01
上傳用戶:無聊來刷下
集成了傳感器、嵌入式計算、網絡和無線通信四大技術而形成的ZigBee技術是一種全新的信息獲取和處理技術,能夠協作實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息,并對信息進行處理,傳送到需要的用戶。ZigBee技術作為一個全新的領域,對國內外的研究者提出了大量的挑戰性課題。時鐘同步是所有分布式系統的重要組成部分,也是ZigBee技術的一項重要支撐技術,大多數ZigBee技術應用比如環境監測系統,導航系統等都需要所搜集的傳感數據具有準確時間信息,否則采集的信息就是不完整的。 本論文介紹了國內外在ZigBee技術的發展與現狀,對IEEE802.15.4/ZigBee的協議棧做了分析,對現存的幾種主要的時鐘同步算法做了研究。本太陽能航標燈同步閃課題中,為了便于太陽能給航標燈供電,需要通過休眠機制來降低功耗;為了保證ZigBee網絡中各設備協同工作,時鐘同步顯得更為重要,它為本系統中的每個航標燈提供正確的時鐘信息,不但提高系統的傳輸質量和效率,而且讓航標燈的同步閃光,在航道中起到很好的助航作用。接著,給出了系統的具體實現過程,包括各硬件模塊的設計原理、電路原理圖及主要模塊的詳細實現過程。最后,指出本文的不足及需要改進的地方。其中本文重點包括以下三個方面: 1.針對網絡拓撲結構、協議體系結構以及干擾抑制技術進行深入分析,并與其它無線通信技術進行比較及對其相互干擾進行研究。 2.對ZigBee節點時鐘同步算法工作原理做了詳細的研究,總結了這些算法的優缺點,并在對比現有的幾種時鐘同步算法的基礎上對泛洪時間同步協議多跳時鐘同步算法的改進。 3.設計了太陽能航標燈同步閃光系統,給出了硬件原理圖及軟件流程,并且在制PCB板中電磁兼容問題的解決進行了詳細描述。 結果表明,該系統穩定、可靠、高效,具有很高的實用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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充電系統對于實際的電動汽車而言是不可缺少的子系統,當蓄電池的電能用完之后,就必須使用充電系統對電池進行再充電。對于這種電動車充電系統的監控,目前國內尚處于起步階段。 本文以電動車充電站的建設為背景,對充電機監控系統的通信總線和上位機軟件設計進行了研究。首先介紹了系統的整個網絡規劃,然后對工業現場總線的特點、CAN2.0總線技術、涉及到的通信協議分別做了詳細的描述,重點介紹了CAN總線的相關設計和系統的硬件、軟件設計及實驗結果。設計過程中參考了目前比較成熟的CAN2.0與J1939協議,并創新性的將這一用于汽車內部的通信總線移植到充電站內充電機與上位機之間的通信系統中。整個設計的創新在于將CAN總線這一現有成熟技術應用在充電站監控系統建設這一新領域,成功的實現了總線的移植。 整個系統中,系統前端執行數據采集、充電控制等任務,同時通過CAN總線和以太網分別實現前端數據采集模塊與監控計算機、監控計算機與數據服務器的數據傳輸,實現站內充電機的統一監控。本文圍繞系統整體網絡組建,CAN網絡通信以及系統軟硬件設計進行了討論,并提供了一套完整的、先進的、可行的充電機監控系統通信總線及軟件的解決方案。這種監控方案提高了系統通信的實時性、準確性、安全性,同時極大的提高了充電工人的工作效率。 目前系統的各項參數及功能已在實驗室測試完畢,性能已基本達到設計目標,即將被用于奧運會電動汽車充電站的建設。
上傳時間: 2013-04-24
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