基于微处理器的数字PID控制器改变了传统模拟PID控制器参数整定不灵活的问题。但是常规微处理器容易在环境恶劣的情况下出现程序跑飞的问题,如果实现PID软算法的微处理器因为强干扰或其他原因而出现故障,会引起输出值的大幅度变化或停止响应。而FPGA的应用可以从本质上解决这个问题。因此,利用FPGA开发技术,实现智能控制器算法的芯片化,使之能够广泛的用于各种场合,具有很大的应用意义。 首先分析FPGA的内部结构特点,总结FPGA设计技术及开发流程,指出实现结构优化设计,降低设计难度,是扩展设计功能、提高芯片性能和产品性价比的关键。控制系统由四个模块组成,主要包括核心控制器模块、输入输出模块以及人机接口。其中控制器部分为系统的关键部件。在分析FPGA设计结构类型和特点的基础上,提出一种基于FPGA改进型并行结构的PID温度控制器设计方法。在PID算法与FPGA的运算器逻辑映像过程中,采用将补码的加法器代替减法器设计,增加整数运算结果的位扩展处理,进行不同数据类型的整数归一化等不同角度的处理方法融合为一体,可以有效地减少逻辑运算部件。应用Ouartus Ⅱ图形输入与Verilog HDL语言相结合设计实现了PID控制器,用Modelsim仿真验证了设计结果的正确性,用Synplify Pro进行电路综合,在Quaitus Ⅱ软件中实现布局布线,最后生成FPGA的编程文件。根据控制系统的要求,论文设计完成了12位模数AD转换器、数据显示器、按键等相关外围接口电路。 将一阶、纯滞后、大惯性电阻炉温作为控制对象,以EP1C3T144 FPGA为核心,构建PID控制系统。在采用Pt100温度传感器、分辨率为2℃、最大温度控制范围0~400℃的条件下,实验结果表明,达到无超调的稳定控制要求,为降低FPGA实现PID控制器的设计难度提供了有效的方法。
上传时间: 2013-05-24
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测试仪广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域,是科研和生产不可或缺的重要装备之一。其工作原理是由信号发生装置向被测对象发送激励信号,同时由信号采集与处理装置通过传感器采集被测对象的响应信号,并送到上位机进行数据分析和处理。本文研究采用灵活的现场可编程逻辑阵列FPGA为核心,协调整个仪器的运转,并采用先进的USB总线技术,将信号发生、信号采集与处理有机地集成为一体的多功能测试仪。 本文的第一章介绍了测试仪及其研究应用现状,根据仪器的成本、便携性和通用性要求不断提高的发展趋势,提出了本课题的研究任务和关键技术; 第二章从硬件和软件两个方面讨论了测试仪的总体设计方案,并且分别详述了电源模块、USB模块、FPGA模块、DSP模块、A/D模块、D/A模块这六个功能模块的硬件设计; 第三章讨论了USB模块相关的软件设计,其中包含USB固件设计、驱动程序设计和客户应用程序设计三个方面的内容,详细论述了各部分软件的架构和主要功能模块的实现。 第四章讨论了主控器FPGA的设计,是本文的核心部分。先从总体上介绍了FPGA的设计方案,然后从MCU模块、信号采集模块、信号发生模块三部分具体描述了其实现方式。软件设计上采用了模块化的设计思想,使得结构清晰,可读性强,易于进一步开发;并且灵活的使用了有限状态机,大大提高了程序的稳定性和运行效率。 第五章介绍了DSP模块的设计,讨论了波形生成的原理及实现,并提出了与FPGA接口的方式。 第六章详细描述了实验的步骤和结果,分别从单通道采样和多通道采样两方面实验,验证了仪器的性能和设计的可行性。
上传时间: 2013-06-25
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多功能车辆总线一类设备是一个在列车通信网(TCN,TrainCommunication Network)中普遍使用的网络接口单元。目前我国的新式列车大多采用列车通信网传输列车中大量的控制和服务信息。但使用的列车通信网产品主要为国外进口,因此迫切需要研制具有自主知识产权的列车通信网产品。 论文以一类设备控制器的设计为核心,采取自顶向下的模块设计方法。将设备控制器分为同步层和数据处理层来分别实现对帧的发送与接收处理和对帧数据的提取与存储处理。 同步层包含帧的识别模块、曼彻斯特译码模块、曼彻斯特编码与帧封装三个模块。帧识别模块检测帧的起始位并对帧类型进行判断。译码模块根据采集的样本值来判断曼彻斯特编码的值,采样的难点在于非理想信号带来的采样误差,论文使用结合位同步的多点采样法来提高采样质量。帧分界符中的非数据符不需要进行曼彻斯特编码,编码时在非数据符位关闭编码电路使非数据符保持原来的编码输出。 数据处理层以主控单元(MCU,Main Control Unit)和通信存储器为设计核心。MCU是控制器的核心,对接收的主帧进行分析,判断是从通信存储器相应端口取出应答从帧并发送,还是准备接收从帧并存入通信存储器。通信存储器存储设备的通信数据,合适的地址分配能简化MCU的控制程序,论文固定了通信存储器端口大小使MCU可以根据一个固定的公式进行端口的遍历从而简化了MCU程序的复杂度。数据在传输中由于受到干扰和冲突等问题而出现错误,论文采用循环冗余检验码结合偶检验扩展来对传输数据进行差错控制。 最后,使用FPGA和硬件描述语言Verilog HDL开发出了MVB一类设备。目前该一类设备已运用在SS4G电力机车的制动控制单元(BCU.Brake Control Unit)中并在铁道科学研究院通过了TCN通信测试。一类设备的成功研制为列车通信网中总线管理器等高类设备的开发奠定了坚实的基础。
上传时间: 2013-07-27
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本文主要研究了认知无线电频谱感知功能的关键技术以及硬件实现方法。首先,提出了认知无线电频谱感知功能的硬件实现框图,包括射频前端部分和数字信号处理部分,接着简单介绍了射频前端电路的功能与特性,最后重点介绍了数字信号处理部分的FPGA实现与验证过程。 数字处理部分主要实现宽带信号的短时傅立叶分析,将中频宽带数字信号通过基于多相滤波器组的下变频模块,实现并行多通道的数字下变频,然后对每个信道进行重叠加窗处理,最后再做快速傅立叶分析(FFT),从而得到信号的时频关系。整个系统主要包括:延时抽取模块、多相滤波器模块、32点开关式流水线FFT模块、滑动窗缓冲区、256点流水线FFT模块等。 本设计采用Verilog HDL硬件描述语言进行设计,基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整个系统采用全同步设计,可稳定工作于200MHz,其分析带宽高达65MHz,具有很高的使用价值。
上传时间: 2013-06-13
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本文设计了一种基于S3C2410X微处理器、Linux操作系统的无线多媒体传输系统。论文首先介绍了系统的结构功能设计;接着给出了嵌入式无线音视频传输系统软硬件设计方案,包括系统发送端硬件结构设计和接收
上传时间: 2013-07-11
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本资料是Atmel公司8051微处理器指令集英文文档,对8051的汇编指令进行了详细的说明,是初学者的有益参考。
上传时间: 2013-05-28
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[Atmel 8051 Microcontrollers Hardware Manual]Atmel公司的8051微处理器的硬件手册,分两个部分,第一部分详细描述了51核单片机汇编指令系统,第二部分描述片上硬件特性。对于初学者是个很好的参考。
上传时间: 2013-06-16
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“黑色经典”系列之《ARM系列处理器应用技术完全手册》,第1章-ARM系列微处理器简介。
上传时间: 2013-06-22
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感应电机具有可靠性好、结构简单、耐腐蚀、效率好、结构紧凑、价格低廉和体积小等优点,成为工业伺服控制的主要传动装置然而,感应电机又是一个多变量、强耦合的非线性系统,磁链和转矩的非线性耦合及参数时变,使得感应电机的控制十分复杂,特别是在实际电机控制系统中,还需要考虑硬件和周围环境等多种因素的干扰,致使实现高性能的感应电机控制系统更加困难 本文研究感应电机的高性能控制策略,综述了感应电机高性能控制策略的发展历程和感应电机模糊控制的发展现状,分析了实际电机控制系统控制器选型中各个嵌入式微处理器的基本性能和优缺点在给出三相坐标系和二相坐标系中的感应电机数学模型之后,从理论上阐述了模糊控制和矢量控制的基本原理,针对传统的PI控制器参数整定繁琐,系统鲁棒性差的缺点,论文将模糊控制技术应用于感应电机的变频调速,采用CRI推理法,设计了一种参数自整定模糊PI矢量控制器,利用Matlab对基于模糊PI控制的感应电机控制系统进行了仿真,并对采用两种控制器实现的感应电机调速控制系统进行了比较、分析仿真结果表明模糊控制的控制性能优于常规的PI调节器 论文对基于ARM的感应电机数字控制技术进行了系统研究,阐述了采用LPC2214ARM微处理器构成数字感应电机变频调速系统的方法,给出了一种高性能感应电机的数字实现方案,详细介绍了系统硬件结构的组成及软件模块的功能,并给出了主要算法的参考代码,为实际电机控制器的选型和开发提供了一个新的思路
上传时间: 2013-08-03
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电力行业标准DL/T 645-2007:多功能电能表通信协议。
上传时间: 2013-04-24
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