随着嵌入式控制在工业领域的不断渗入,进入21世纪之后,基于ARM体系Linux操作系统的嵌入式一体化工业控制系统成为了工业控制的主要发展方向,ARM芯片不仅体积小,功耗低,而且功能强;Linux由于其开源,稳定以及成本低的优点,在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 本文研究的主要内容是基于Linux操作系统ARM体系的嵌入式工控一体机设计与实现。该嵌入式工控一体机是基于Motorola公司研发的ARM9嵌入式系统和Linux操作系统的设备,整个系统体积小,结构精简,并有很高的执行效率。它根据特定的工业控制对象定制特定的模型与控制算法。另外,该设备自身还具备各种数字PID控制算法,实现PID闭环控制。可以应用于工业控制领域中的各类被控设备,以及为高校自动化控制实验和工业应用研究提供解决方案。它的软件编程由Qt集成开发环境实现,Qt是基于C++的针对构造图形用户界面(程序)所使用的GUI工具包,它速度块,易于使用,并具有很好的可移植性。 本文首先对嵌入式系统进行选型,然后提出了系统的软硬件整体架构和系统的启动流程。接着介绍了系统开发环境的搭建,包括启动加载器的设计和实现,Linux内核的移植,设备驱动程序的编写以及图形用户界面的实现。最后,详细介绍了一个具有创新性的案例作为该嵌入式Linux工控一体机作为通讯和控制终端的典型应用。 该嵌入式Linux工控一体机具有极好的实用性和应用前景,并且其设计和实现过程对于其它嵌入式平台也具有很好的参考价值。
上传时间: 2013-07-27
上传用户:zhaiyanzhong
文章开篇提出了开发背景。认为现在所广泛应用的开关电源都是基于传统的分立元件组成的。它的特点是频率范围窄、电力小、功能少、器件多、成本较高、精度低,对不同的客户要求来“量身定做”不同的产品,同时几乎没有通用性和可移植性。在电子技术飞速发展的今天,这种传统的模拟开关电源已经很难跟上时代的发展步伐。 随着DSP、ASIC等电子器件的小型化、高速化,开关电源的控制部分正在向数字化方向发展。由于数字化,使开关电源的控制部分的智能化、零件的共通化、电源的动作状态的远距离监测成为了可能,同时由于它的智能化、零件的共通化使得它能够灵活地应对不同客户的需求,这就降低了开发周期和成本。依靠现代数字化控制和数字信号处理新技术,数字化开关电源有着广阔的发展空间。 在数字化领域的今天,最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来,数字电源的研究势头与日俱增,成果也越来越多。虽然目前中国制造的开关电源占了世界市场的80%以上,但都是传统的比较低端的模拟电源。高端市场上几乎没有我们份额。 本论文研究的主要内容是在传统开关电源模拟调节器的基础上,提出了一种新的数字化调节器方案,即基于DSP和FPGA的数字化PID调节器。论文对系统方案和电路进行了较为具体的设计,并通过测试取得了预期结果。测试证明该方案能够适合本行业时代发展的步伐,使系统电路更简单,精度更高,通用性更强。同时该方案也可用于相关领域。 本文首先分析了国内外开关电源发展的现状,以及研究数字化开关电源的意义。然后提出了数字化开关电源的总体设计框图和实现方案,并与传统的开关电源做了较为详细的比较。本论文的设计方案是采用DSP技术和FPGA技术来做数字化PID调节,通过数字化PID算法产生PWM波来控制斩波器,控制主回路。从而取代传统的模拟PID调节器,使电路更简单,精度更高,通用性更强。传统的模拟开关电源是将电流电压反馈信号做PID调节后--分立元器件构成,采用专用脉宽调制芯片实现PWM控制。电流反馈信号来自主回路的电流取样,电压反馈信号来自主回路的电压采样。再将这两个信号分别送至电流调节器和电压调节器的反相输入端,用来实现闭环控制。同时用来保证系统的稳定性及实现系统的过流过压保护、电流和电压值的显示。电压、电流的给定信号则由单片机或电位器提供。再次,文章对各个模块从理论和实际的上都做了仔细的分析和设计,并给出了具体的电路图,同时写出了软件流程图以及设计中应该注意的地方。整个系统由DSP板和ADC板组成。DSP板完成PWM生成、PID运算、环境开关量检测、环境开关量生成以及本地控制。ADC板主要完成前馈电压信号采集、负载电压信号采集、负载电流信号采集、以及对信号的一阶数字低通滤波。由于整个系统是闭环控制系统,要求采样速率相当高。本系统采用FPGA来控制ADC,这样就避免了高速采样占用系统资源的问题,减轻了DSP的负担。DSP可以将读到的ADC信号做PID调节,从而产生PWM波来控制逆变桥的开关速率,从而达到闭环控制的目的。 最后,对数字化开关电源和模拟开关电源做了对比测试,得出了预期结论。同时也提出了一些需要改进的地方,认为该方案在其他相关行业中可以广泛地应用。模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间,这些零件的参数值还会随着使用时间、温度和其它环境条件的改变而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。数字电源则刚好相反,同时数字控制还能让硬件频繁重复使用、加快上市时间以及减少开发成本与风险。在当前对产品要求体积小、智能化、共通化、精度高和稳定度好等前提条件下,数字化开关电源有着广阔的发展空间。本系统来基本上达到了设计要求。能够满足较高精度的设计要求。但对于高精度数字化电源,系统还有值得改进的地方,比如改进主控器,提高参考电压的精度,提高采样器件的精度等,都可以提高系统的精度。 本系统涉及电子、通信和测控等技术领域,将数字PID算法与电力电子技术、通信技术等有机地结合了起来。本系统的设计方案不仅可以用在电源控制器上,只要是相关的领域都可以采用。
上传时间: 2013-06-21
上传用户:498732662
建立了双容水箱系统的数学模型,采用串级控制方案对双容水箱液位系统进行控制,控制算法采用数字PID。确定了硬件设备,制作了双容水箱液位控制系统。采用力控5.0 版组态软件,对整个液位控制系统进行组态,构
上传时间: 2013-07-27
上传用户:harveyhan
摘要院提出了一种采用IPM大功率模块实现的高分辨率调压电源的设计方法。该方法采用粗尧细调节的方式实现了高分辨率的电压调节。重点介绍了逆变方式下粗细调节部分相位一致问题,验结果表明这种方法切实可行。
上传时间: 2013-07-01
上传用户:linlin
电梯群控系统是一种控制三台或以上电梯的控制系统,旨在提高对电梯乘客的服务质量并减少成本,如:电梯的功耗。目前大多数的电梯群控系统采用的是“大厅呼叫指派”的方法来指派电梯去响应乘客的呼梯。在这种方法中,电梯群控系统将根据目前建筑内的客流量来选择最合适的电梯。在充分研究了当前普遍应用的电梯群控算法后,本文提出了一种基于模糊算法的电梯群控算法,该算法可根据不同的客流量模式对整个建筑中的电梯群进行派梯策略的调整,并在此基础上,加入了经验调整参数,使该算法增加了记忆调整功能。 本文在Matlab上对改进的算法进行了相关建模验证。验证结果表明,相比只是应用类似模糊算法的电梯群控算法,本算法对于客流量模式相对稳定的大型写字楼等对群控系统要求比较严格的楼宇更为适用,即拥有更好的应用前景。 本文还对所提出的算法在工程上采用FPGA进行应用做了一定的研究。在用C程序建立该算法的基础上采用了在Xilinx VirtexII Pro开发板上运行MicroBlaze软IP核的方法对该算法进行了调试并运行成功。得到的运行结果与用Matlab验证的结果一致。证明了该算法在工程上的可应用性。
上传时间: 2013-07-02
上传用户:坏坏的华仔
MSP430晶振布局要领,给初学者一个参考。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:木末花开
声控彩灯电路及制作
上传时间: 2013-04-24
上传用户:海陆空653
为了提高压电超声换能器的系统效率,保证换能器安全工作,利用换能器等效电路方法,分析了匹配电路的调振匹配和阻抗匹配功能.提出了频率跟踪结合数字电感实现调谐匹配的方法,并对调谐匹配方法进行了实验验证.以含源网络电路分析方法为基础,从理论上证明了实现换能器阻抗匹配的最佳条件
上传时间: 2013-04-24
上传用户:xfbs821
激光打标是一种利用高能量的激光束在打标物体表面刻下永久性标识的技术。与传统的压刻等方法相比,激光打标具有速度快、无污染、质量高、性能稳定、不接触物体表面等优点。激光打标是目前工业产品标记的先进技术,是一种高效的标记方法。传统的基于ISA总线、PCI总线或者USB总线的激光打标控制器增加了激光打标机的成本和体积。本文提出一种基于ARM+FPGA架构的嵌入式系统方案,主要的研究工作如下:首先,介绍了激光打标系统的组成,激光打标技术的发展现状和激光打标机的原理。根据激光打标控制系统的功能要求和性能要求,提出了ARM+FPGA的总体设计,并简要讨论了ARM和FPGA的特点和优势。ARM处理器的主要功能是完成打标内容的输入和变换处理,打标机参数的设置和控制打标。FPGA的作用是接收、存储和转换打标数据,然后产生控制信号去控制激光打标设备。然后,详细讨论了激光打标机控制器的硬件电路设计,包括ARM控制单元电路、FPGA控制单元电路和数模转换模块等。为了使控制器能够长时间可靠稳定地工作,还采取了隔离技术等许多抗干扰措施。完成了 FPGA中各个模块的程序设计,利用Quartus Ⅱ软件进行了仿真验证,调试了控制器的功能。本文所设计的嵌入式激光打标控制器发挥了ARM和FPGA各自的优势。经过在实际打标系统中的测试,证明本次设计的激光打标机控制器实现了预期的功能,取得了满意的打标效果。关键词:ARM,FPGA,激光打标,FIFO,CO2激光器,扫描振镜系统
上传时间: 2013-04-24
上传用户:hewenzhi
语音识别的智能门控系统设计语音识别的智能门控系统设计
上传时间: 2013-04-24
上传用户:1670240556