波前處理機是自適應光學系統(tǒng)中實時信號處理和運算的核心，隨著自適應光學系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機必須有更強的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機的工作流程中，對CCD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內外圖像處理技術的應用和發(fā)展狀況，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結構、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設計目的、應用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構、邏輯結構、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設計，并分析了包括各種參數(shù)指標選擇、連接方式在內的具體設計方法以及應該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設計中易出現(xiàn)的問題，詳細分析了高速PCB設計中的信號完整性問題，包括反射、串擾等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進行了一定的理論和技術探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設計方案和SDRAM控制器的設計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內部模塊化SDRAM控制器的設計及仿真結果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調試流程，并給出了部分的調試結果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：實時性、高速性。硬件設計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn)；性價比高。自行研究設計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
上傳時間： 2013-05-30
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數(shù)字信號發(fā)生器是數(shù)字信號處理中不可缺少的調試設備。在某工程項目中，為了提供特殊信號，比如雷達信號，就需要設計專用的數(shù)字信號發(fā)生器，用以達到發(fā)送雷達信號的要求。在本文中提出了使用PCI接口的專用數(shù)字信號發(fā)生器方案。 該方案的目標是能夠采錄雷達信號，把信號發(fā)送到主機作為信號文件存儲起來，然后對這個信號文件進行航跡分離，得到需要的航跡信號文件。同時，信號發(fā)生器具有發(fā)送信號的功能，可以把不同形式的信號文件發(fā)送到檢測端口，用于設備調試。 在本文中系統(tǒng)設計主要分為硬件和軟件兩個方面來介紹： 硬件部分采用了FPGA邏輯設計加上外圍電路來實現(xiàn)的。在硬件設計中，最主要的是FPGA邏輯設計，包括9路主從SPI接口信號的邏輯控制，片外SDRAM的邏輯控制，PCI9054的邏輯控制，以及這些邏輯模塊間信號的同步、發(fā)送和接收。在這個過程中信號的方向是雙向的，所選用的芯片都具有雙向數(shù)據(jù)的功能。 在本文中軟件部分包括驅動軟件和應用軟件。驅動軟件采用PLXSDK驅動開發(fā)，通過控制PCI總線完成數(shù)據(jù)的采錄和發(fā)送。應用軟件中包括數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)發(fā)送，采用卡爾曼濾波器等方法。 通過實驗證明該方案完全滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅_到SPI傳輸?shù)乃俣纫螅軌蛲瓿珊桔E提取，以及數(shù)據(jù)傳輸。
標簽： FPGA 數(shù)字信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-07-14
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伴隨著多媒體顯示和傳輸技術的發(fā)展,人們獲得了越來越高的視聽享受。從傳統(tǒng)的模擬電視,到標清、高清、全高清。與顯示技術發(fā)展結伴而行的是顯示接口技術的發(fā)展,從模擬的AV端子,S-Video和VGA接口,到數(shù)字顯示的DVI接口,技術上經(jīng)歷了一個從模擬到數(shù)字,從并行到串行,從低速到高速的發(fā)展過程。 HDMI是最新的高清晰度多媒體接口,它的規(guī)范由Silicon Image等七家公司提出,具有帶寬大,尺寸小,傳輸距離長和支持正版保護等功能,符合當今技術的發(fā)展潮流,一經(jīng)推出,就獲得了巨大的成功。成為平板顯示器、高清電視等設備的標準接口之一,并獲得了越來越廣泛的應用。 從上世紀80年代XILINX發(fā)明第一款FPGA芯片以來,FPGA就以其體系結構和邏輯單元靈活,運算速度快,編程方便等優(yōu)點廣泛應用與IC設計、系統(tǒng)控制、視頻處理、通信系統(tǒng)、航空航天等諸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3為核心,配合Silicon Image的專用HDMI接收芯片搭建了一個HDMI的接收顯示平臺。針對HDMI帶寬寬,數(shù)據(jù)量大的特點,使用了新型的DDR2 SDRAM作為視頻信號的輸入和輸出緩沖。在硬件板級設計上,針對HDMI和DDR2的相關高速電路,采用了一系列的高速電路設計方法,有效的避免了信號的反射,串擾等不良現(xiàn)象。同時在對HDMI規(guī)范和DDR2 SDRAM時序規(guī)范的深入研究的基礎上,在ALTERA的開發(fā)平臺QUARTUSII上編寫了系統(tǒng)的頂層模塊和相關各功能子模塊,并仿真通過。 論文的主要工作和創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、論文研究了最新的HDMI接口規(guī)范和新型存儲器件DDR2的時序規(guī)范。 2、論文搭建的整個系統(tǒng)相當龐大,涉及到相關的規(guī)范、多種芯片的資料、各種工具軟件的使用、原理圖的繪制和PCB板的布局布線,直至后期的編程仿真,花費了作者大量的時間和精力。 3、論文首次使用FPGA來處理HDMI信號且直接驅動顯示器件,區(qū)別于-般的ASIC方案。 4、論文對高速電路特別是的DDR2布局布線,采用了一系列的專門措施,具有一定的借鑒價值。
標簽： FPGA HDMI 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-28
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隨著交通工具的迅猛發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(Intelligent TransportationSystems，簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關注。而在ITS中，車牌識別(LicensePlate Recognition，簡稱LPR)是其核心技術。車牌識別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和車牌識別算法兩個部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機性能、氣候條件等因素的影響，牌照中的字符可能出現(xiàn)不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾，這都給識別造成一定難度。因此，在復雜背景中快速準確地進行車牌定位成為車牌識別系統(tǒng)的難點。 本文研究和設計了一種集圖象采集，圖象識別，圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實時嵌入式系統(tǒng)。該平臺包括硬件系統(tǒng)設計與應用程序開發(fā)兩個方面，充分利用TI公司的C6000系列DSP強大的并行運算能力、以及FPGA的靈活時序邏輯控制技術，從硬件方面實現(xiàn)系統(tǒng)的高速運行。 本文的主要工作有兩部分組成，具體如下： (1) 在硬件設計方面：實現(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統(tǒng)；設計并完成系統(tǒng)的原理圖和印制板圖；完成電路板調試，以及完成FPGA．在高速圖像采集中的veriIog應用程序開發(fā)。 (2) 在軟件開發(fā)方面：完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發(fā)，以及DSP底層的部分驅動程序開發(fā)。 該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)25幀每秒的數(shù)字視頻流圖像數(shù)據(jù)的輸出，并由FPGA負責完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負責系統(tǒng)的嵌入式操作，包括系統(tǒng)的控制和車牌識別算法的實現(xiàn)。 目前，嵌入式車牌識別系統(tǒng)硬件平臺已經(jīng)搭建成功，系統(tǒng)軟件代碼程序也已經(jīng)開發(fā)完成。本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數(shù)據(jù)通信等功能，具有速度快、穩(wěn)定性高、體積小、功耗低等特點，為車牌識別算法提供一個較好的驗證平臺。
標簽： FPGA DSP 車牌識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關鍵的技術科學。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學、軍事、信息安全等領域得到廣泛的應用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現(xiàn)技術對相關領域的發(fā)展具有深遠意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結合，大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法，加速了系統(tǒng)的設計進程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內容： (1)結合某工程的具體需求，設計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了JPEG-LS標準中的基本算法，為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設計并實現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試，驗證了其功能的正確性。
標簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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目前電力系統(tǒng)正朝著設備數(shù)字化和網(wǎng)絡互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會越來越復雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實現(xiàn)方案，簡要分析了其軟硬件結構和功能；接著針對故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設計方案；針對大容量故障數(shù)據(jù)的存儲問題，設計了在內嵌PowerPC微處理器的FPGA上實現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運用modelsim6.0仿真工具對設計的SDRAM控制器進行了仿真；研究了在內嵌PowerPC微處理器上構建嵌入式系統(tǒng)的問題；最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應用的相關問題。
上傳時間： 2013-07-17
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ARM嵌入式技術在工業(yè)和生活中正得到越來越廣泛的應用，為了適應技術的發(fā)展和社會的需求，滿足為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，高校通信類和電子類專業(yè)開設ARM嵌入式技術相關課程及其實驗課程將成為趨勢。在課程中設置合理實驗，可以有效提高學生的動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，幫助學生更快、更好地掌握理論和應用技術。 論文設計的ARM嵌入式教學實驗系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術實驗課程教學的實驗開發(fā)板及其配套的實驗。該實驗系統(tǒng)針對一般高校所開設的ARM嵌入式技術相關課程的要求而設計，配套實驗符合教學大綱及實驗課時的要求。 論文設計的實驗開發(fā)板主要組成模塊有：最小系統(tǒng)，包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實驗開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡控制芯片用作控制和信號處理，使用網(wǎng)絡接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構建16位存儲單元，使用AT24C01和PCF8583來構建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉換以擴展RS232串口，并擴展鍵盤和LCD實現(xiàn)人機交互。實驗開發(fā)板的硬件設計充分考慮了一般高校實驗室的條件和需求，能夠較好地將成本控制在150元左右，有利于在有限的條件下為每個學生盡可能的創(chuàng)造動手制作PCB的實驗條件。實驗板的接口設計能夠讓學生較為方便地開展實驗，并考慮了實驗板擴展和二次開發(fā)的需要。 論文設計的實驗系統(tǒng)配套實驗主要有基礎實驗、擴展實驗和設計實驗。基礎實驗主要幫助學生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內資源和特殊功能寄存器的配置方法，對整個嵌入式系統(tǒng)的架構有一定的理解，能編程完成一些簡單的控制功能；擴展實驗主要幫助學生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設計的基本理念，能夠設計和實現(xiàn)常見的外設驅動程序，能夠進行操作系統(tǒng)的配置和移植，能夠自行對實驗板進行一定程度的擴展；設計實驗能夠幫助學生提高嵌入式系統(tǒng)的設計開發(fā)能力，使學生能根據(jù)需要設計出實現(xiàn)一定功能的擴展模塊，從而使實驗板擴展成實現(xiàn)具體功能的工業(yè)產品。基礎實驗包括ADS集成環(huán)境實驗、鍵盤實驗（GPIO輸入）、LED實驗（GPIO輸出）、定時器實驗、外部中斷實驗、UART串口通信實驗、I2C接口實驗、液晶顯示實驗；擴展實驗包括建立交叉編譯環(huán)境實驗、操作系統(tǒng)編譯實驗、操作系統(tǒng)移植實驗、以太網(wǎng)通信實驗、TFTP實驗、WEB訪問實驗；設計實驗包括TCP/IP協(xié)議棧實驗、Web服務器實驗。學生通過完成基礎實驗、擴展實驗和設計實驗來達到教學大綱的要求，并可以在此基礎上進行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實驗，可以滿足一般高校嵌入式技術實驗課程教學的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實驗開發(fā)板設計完成后進行的調試。實驗開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實驗系統(tǒng)的擴展方案和二次開發(fā)方案，并對嵌入式新技術的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學發(fā)展觀為指導，是對普通高校ARM嵌入式技術實驗課程設計的一次有益探索。
標簽： ARM 嵌入式 教學實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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微處理器技術、傳感器技術和無線通信技術的進步，推動了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的產生和發(fā)展。數(shù)據(jù)采集技術廣泛應用于雷達、通信、遙感遙測等領域。在各種信息的獲取中，對高速數(shù)據(jù)采集的需求非常廣泛。隨著測控技術的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡化水平也提出了更高的要求。并且由于通訊網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，移動通信與實際應用的結合使得各種基于GPRS網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)成為當前遠距離無線通訊領域最為廣泛的應用。本課題將廣泛應用的嵌入式控制器引入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計中，并結合GPRS優(yōu)秀的網(wǎng)絡特性，實現(xiàn)了一個低功耗、智能化、網(wǎng)絡化、軟硬件可根據(jù)具體測量任務適當裁減的無線高速數(shù)據(jù)采集平臺。 本設計采用32位ARM處理器S3C2410為核心器件，配以FPGA+DDRSDRAM高速數(shù)據(jù)采集模塊，GPRS數(shù)據(jù)通信模塊，在Linux嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件的支持下，實現(xiàn)了數(shù)字化高速采集，數(shù)字化無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)默F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該平臺采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要為各種傳感器輸出的電壓模擬量。前端數(shù)據(jù)采集模塊的FPGA控制高速AD轉換器將輸入的模擬量信號采集后，存儲在由DDRSDRAM構成的大容量緩存中，再經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)中的微控制器進行各種處理，然后將處理結果保存在ARM系統(tǒng)的SDRAM內存，最后通過在ARM系統(tǒng)模塊擴展的GPRS模塊，將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送出去。 IAnux由于其代碼開放性以及強大的網(wǎng)絡功能等特點，在許多的嵌入式網(wǎng)絡設備中有著廣泛應用，與其他的嵌入式操作系統(tǒng)相比，具有著更多的優(yōu)勢。因此本課題將其作為硬件平臺的操作系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)結構清晰、通用性好、可擴展性強，可為各種嵌入式應用提供一套完整的硬、軟件解決方案，在工業(yè)測量與控制領域具有較為廣闊的應用前景。
標簽： ARM_Linux 無線數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文討論工業(yè)廢水中和處理中pH值的控制方法。由于中和反應中pH值的變化是一個嚴重非線性的過程，pH值控制被公認為世界上的控制難題之一，在此運用了ARM技術和模糊控制來解決這一難題。 論文首先介紹了工業(yè)廢水處理中酸堿度控制的現(xiàn)狀、存在的問題，并提出了基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)的設計方案。其次詳細研究了當前嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，深入探討了ARM嵌入式處理器的特點、應用及體系結構，并著重介紹了本文所使用的LPC2131微處理器。然后針對pH的非線性特點做了分析并設計了以INA116為核心元件的pH測量電路。在廣泛閱讀和全面深入總結國內外相關文獻資料的基礎上，了解了模糊控制的一些關鍵技術和發(fā)展現(xiàn)狀，設計出了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。 硬件設計與軟件設計為本論文的重點內容。硬件設計包括：電源電路、復位電路、晶振電路、Flash存儲器、SDRAM存儲器、JTAG電路、串行通信電路、LCD模塊設計、A/D變換模塊、PWM電磁閥驅動電路；軟件設計除了為硬件提供相應的驅動程序外，最重要的是用C語言實現(xiàn)了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)中上位機和下位機的數(shù)據(jù)通訊采用RS-232方式，下位機采用C語言編程、ADS1．2開發(fā)，上位機采用Delph17．0進行設計。 論文的最后對全文的主要研究內容進行了總結，指出了設計過程中遇到的問題及存在的不足之處，給出了主要研究結論和今后的研究方向。實驗結果表明系統(tǒng)基本上達到了系統(tǒng)設計中所給出的性能指標，證明了整個系統(tǒng)設計的正確性和合理性，很好地解決了pH值控制中的非線性問題。與傳統(tǒng)控制方法相比較，本系統(tǒng)結構簡單，控制效果良好。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實現(xiàn)配套，在沖孔過程中按照程序設定控制板料移動和沖床沖孔，實現(xiàn)沖孔的高度自動化。自動送料機構作為沖壓加工生產實現(xiàn)自動化的最基本的要求，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產效率以及沖壓生產整體自動化水平，只有其自動化程度與沖壓設備相匹配甚至高于沖壓設備，才能夠實現(xiàn)沖壓生產的完全自動化。 嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡技術之后，又一個新的發(fā)展方向，由于嵌入式系統(tǒng)自身的優(yōu)點，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用到軍事國防、消費電子、工業(yè)控制等各個領域。隨著電子、計算機、自動控制以及精密機械與測試技術的不斷提高和發(fā)展，自動送料裝置也在隨著數(shù)控機床的發(fā)展而在迅速發(fā)展和演變。而隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)也開始運用到數(shù)控沖床自動送料系統(tǒng)中來。 本文采用目前廣泛使用的32位ARM微處理器，Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作為系統(tǒng)的主控制器，該處理器主要面向嵌入式設備，具有性價比高、功耗低的特點，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強的控制能力和豐富的片內資源。該系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)控沖床的自動送料，軟硬件結構簡單，定位精度高，操作簡單方便，具有良好的人機界面。論文首先根據(jù)生產實際要求和控制系統(tǒng)設計原則，確定了送料系統(tǒng)的軟硬件總體設計方案。硬件方面，在S3C2440A的基礎上擴展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD觸摸屏模塊，并設計了X、Y軸電機及其驅動電路。軟件方面，選用Linux操作系統(tǒng)，在此基礎上構建了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了Bootloader、Linux內核、YAFFS根文件系統(tǒng)的移植，選用Qt/Embeded設計系統(tǒng)的操作界面，給出了系統(tǒng)各個模塊的程序設計，包括人機界面、速度預處理、插補模塊和電機控制部分，文章對系統(tǒng)的軟硬件的抗干擾技術也專門做了介紹。隨后，文章還介紹了積分分離的PID控制算法，并通過使用matlab對電機控制進行仿真，驗證了該算法的可行性。 文章在最后對整個設計進行了總結和展望，指出了系統(tǒng)存在的問題和一些可以改進的地方。
上傳時間： 2013-06-28
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