在步进电机驱动方式中，效果最好的是细分驱动，当今高端的步进电机驱动器基本都采用这种技术。步进电机的细分驱动技术是一门综合了数字化技术、集成控制技术和计算机技术的新技术，被广泛应用于工业、科研、通讯、天文等领域。 本文设计了一种基于DSP以及FPGA的两相混合式步进电机SPWM(正弦脉宽调制)波细分驱动系统。在DSP系统中采用TMS320I．F2407A微控制器作为核心控制器件，用软件产生SPWM波；在FPGA系统中采用FPGA芯片，通过VerilogHDL语言，实现了SPWM波；在功率驱动级电路上采用双极性H桥的驱动方式。最终实现了对两相混合式步进电机SPWM波细分驱动，大大提高了步进电机的运转性能。 本文介绍了两相混合式步进电机的工作原理、控制原理以及细分驱动的基本原理。通过对恒转矩细分驱动的分析，提出了两相混合式步进电机SPWM波细分驱动的方案，并给出了SPWM波产生的数学模型。最后，对步进电机的SPWM波细分驱动系统进行了实验测量，给出了实验结果。 实验的结果表明，设计的基于DSP与FPGA的SPWM波细分驱动系统可以很好地克服电机低频振荡的问题，提高电机在中、低速运行的性能。电机的扫描范围与理论值基本接近；微步距在误差允许的范围内也基本可以满足要求。
上传时间： 2013-04-24
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在机器人学的研究领域中，如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后，本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型，建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台，实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发，首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构，并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后，我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证，并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构：第一级CPU为上位计算机，它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算；第二级CPU为高性能的DSP处理器，它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片，实现了对机器人多个关节的高速并行驱动；第三级CPU为交流伺服驱动处理器，它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制，以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外，我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机．与下位控制器之间的数据通信，这样既保证了两者之间连接方便，又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分：一是采用VC++实现的上位监控软件系统，它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算，同时完成用户与机器人系统之间的信息交互；二是采用C语言实现的下位DSP控制程序，它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号，实现对机器人的实时驱动，同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点，它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制，也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间： 2013-06-11
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旅客列车是人们出行的重要交通工具之一，随着我国国民经济的发展，信息化时代的到来，车辆能否安全运行已经成为人们关注的焦点。在高速状态下列车车辆能否安全地停下来是安全运行的一个关键，在车辆方面上就是解决制动问题。在这样的前提下，对车辆制动系统的研究就显得必然和重要。 本次设计的任务是实时监测列车车辆的运行速度，并根据车辆制动状态，自动控制车辆的制动系统，实现车辆的制动安全防护。所以本次设计设计了一种基于ARM——高性能嵌入式微处理器、CPLD——新型高性能可编程逻辑器件、CAN总线——有效支持分布/实时控制的串行通信网络和μC/OS-II操作系统的车辆制动自动监控系统。文中介绍了车辆制动控制原理、对系统进行了总体的方案设计，介绍了嵌入式系统开发的原理及设计方法，着重讲解了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C44BOX为核心的系统软硬件设计方案，并开发了基于μC/OS-II操作系统的应用程序。 应用程序模块主要包括远程通讯模块、数据采集模块、数据处理与传输模块、部件寿命记录模块、故障参数监视和报警模块。远程通讯模块将车辆制动状态以CAN总线的通讯方式上传给机车控制室主机；数据采集模块由具有高速逻辑处理能力的CPLD自动实现数据采集及电平转换，ARM控制数据采集的启动和采集结束后对数据的处理或传输；在部件寿命记录模块中电磁阀的动作次数、通电使用时间和总时间以及各传感器的通电时间和使用总时间可每隔一段时间记录下来，掉电后也不会丢失，可以作为故障发生、诊断、排除和维护的数据依据。 在实验室及模拟实验台上经过多次软、硬件结合的调试改进过程，本次设计基本上实现了车辆制动自动监控系统的功能，制动缸压力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在实验室调试中实现了车辆制动系统的故障检测和报警及部件的寿命记录等功能，验证了设计方案的可行性及合理性，达到了预期的设计效果。
上传时间： 2013-07-17
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二十世纪九十年代以来，随着嵌入式系统的蓬勃发展，嵌入式技术开始渗透到数控领域，传统数控技术与嵌入式技术相结合，新型嵌入式数控技术进入一个高速发展的阶段。激光切割由于具有切割尺寸质量好、速度快、精度高、效率高等优点，在工业数控系统中具有非常广泛的应用。基于嵌入式的激光切割数控系统是嵌入式技术在激光切割应用中新的探索,对于激光加工工业有着重要的意义。本文以ARM与R8C为平台，对以激光切割为应用的嵌入式数控系统的设计进行了研究。 本文介绍了嵌入式数控系统的原理、体系结构和硬件组成以及激光切割和原理、发展和特点，然后从硬件和软件两个方面对系统的具体设计进行了研究。介绍了上位机ARMS3C44B0和下位机R8C/17的特点，执行机构步进电机的控制原理，对外围设备相关设计进行了研究，包括上位机ARM S3C4B0的串口通信、LCD显示、触摸屏的设计，已及下位机R8C/17的串口通信与对步进电机的控制。介绍了嵌入式操作系统UC/OS-II的原理及特点，UC/GUI的特点及应用。对系统各功能模块的软件设计进行了研究，包括嵌入式操作系统上任务的设计和通讯、系统人机界面的设计。研究了两种激光切割路径的算法，包括通用的来回扫描切割算法以及作者研究的实际路径切割算法。
上传时间： 2013-07-22
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步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。由于步进电机的控制原理是根据控制信号动作，因此非常适合于单片机控制。 由于工业自动化水平的提高，对很多工业监控设备的要求也随着提高，特别是对其驱动部件步进电机的位移和速度控制的要求越来越高，用单片机机对二维步进电机实施精确位移和速度控制有极大的优越性，二维步进电机数控运行系统是由ipc（工业控制计算机）发出控制指令，通过与单片机之间的通信，使单片机产生控制步进电机运转的脉冲波形，使二维步进电机分别作正传、反转、快转、慢转和停止等。
上传时间： 2013-05-18
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近年来，伴随着PC及微处理器的迅速发展、软件资源的丰富，嵌入式系统成为研究与应用的热点。嵌入式系统是一种面向具体应用的将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业，己成为现代电子领域的重要研究方向之一。 本文结合课题实际需要与当前的控制器发展趋势，构建和开发基于ARM和μC/OS-Ⅱ实时操作系统的嵌入式通用控制器应用平台.在分析ARM内核处理器的基础上，自主开发以PHILIPS公司LPC2880芯片为核心的嵌入式通用控制器的硬件平台。根据嵌入式控制器的实际应用要求设计了相应的应用模块，主要包括：串口模块、存储器扩展模块、液晶显示和键盘模块等。并完成了各个功能模块的接口函数，创建了应用函数库，为后面的代码应用和移植提供了方便。在对电机驱动控制原理的学习掌握基础上，开发出基于L297/L298芯片的步进电机驱动器及基于LMD18200芯片的伺服电机驱动器。为实现控制器与PC机的通讯，确定了USB2.0通讯接口作为主要通讯方式，详细分析了通用串行总线的软硬件特点，根据LPC2880芯片特点实现嵌入式USB主机模式的通讯方式，并给出了它和主控制器的连线原理图以及USB主机的系统软件框架。 嵌入式实时操作系统是嵌入式系统应用软件开发的支撑平台，通过对现在常用的几种嵌入式操作系统的综合比较，选择μC/OS-Ⅱ作为本系统的RTOS。详细分析了μC/OS-Ⅱ内核工作原理，改进了中断和时钟处理的不足。成功的将μC/OS-Ⅱ系统移植到ARM微处理器中，并通过相应的开发工具，对移植系统进行模拟调试和功能测试。结果表明，设计的嵌入式通用控制器平台基本达到预期目标.
上传时间： 2013-04-24
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在机器人学的研究领域中，如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后，本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型，建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台，实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发，首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构，并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后，我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证，并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构：第一级CPU为上位计算机，它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算；第二级CPU为高性能的DSP处理器，它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片，实现了对机器人多个关节的高速并行驱动；第三级CPU为交流伺服驱动处理器，它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制，以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外，我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机．与下位控制器之间的数据通信，这样既保证了两者之间连接方便，又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分：一是采用VC++实现的上位监控软件系统，它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算，同时完成用户与机器人系统之间的信息交互；二是采用C语言实现的下位DSP控制程序，它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号，实现对机器人的实时驱动，同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点，它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制，也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：极客
《计算机组成原理》是计算机系的一门核心课程。但是它涉及的知识面非常广，内容包括中央处理器、指令系统、存储系统、总线和输入输出系统等方面，学生在学习该课程时，普遍觉得内容抽象难于理解。但借助于该计算机组成原理实验系统，学生通过实验环节，可以进一步融会贯通学习内容，掌握计算机各模块的工作原理，相互关系的来龙去脉。 为了增强实验系统的功能，提高系统的灵活性，降低实验成本，我们采用FPGA芯片技术来彻底更新现有的计算器组成原理实验平台。该技术可根据用户要求为芯片加载由VHDL语言所编写出的不同的硬件逻辑，FPGA芯片具有重复编程能力，使得系统内硬件的功能可以像软件一样被编程，这种称为“软”硬件的全新系统设计概念，使实验系统具有极强的灵活性和适应性。它不仅使该系统性能的改进和扩充变得十分简易和方便，而且使学生自己设计不同的实验变为可能。计算机组成原理实验的最终目的是让学生能够设计CPU，但首先，学生必须知道CPU的各个功能部件是如何工作，以及相互之间是如何配合构成CPU的。因此，我们必须先设计出一个教学用的以FPGA芯片为核心的硬件平台，然后在此基础上开发出VHDL部件库及主要逻辑功能，并设计出一套实验。 本文重点研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系统，由于VHDL的高标准化和硬件描述能力，现代CPU的主要功能如计算，存储，I/O操作等均可由VHDL来实现。同时设计实验内容，包括时序电路的组成及控制原理实验、八位运算器的组成及复合运算实验、存储器实验、数据通路实验、浮点运算器实验、多流水线处理器实验等，这些实验形成一个相互关联的系统。每个实验先由教师讲解原理及原理图，学生根据教师提供的原理图，自己用MAX+PLUSII完成电路输入，学生实验实际上是编写VHDL，不需要写得很复杂，只要能调用接口，然后将程序烧入平台，这样既不会让学生花太多的时间在画电路图上，又能让学生更好的理解每个部件的工作原理和工作过程。 论文首先研究分析了FPGA硬件实验平台，即实验系统的硬件组成。系统采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外围芯片(例如74LS244，74LS275)组成。根据不同的实验要求，规划不同实验控制逻辑。用户可选择不同的实验逻辑，通过把实验逻辑下载到FPGA芯片中构成自己的实验平台。 其次，论文详细的阐述了VHDL模块化设计，如何运用VHDL技术来依次实现CPU的各个功能部件。VHDL语言作为一种国际标准化的硬件描述语言，自1987年获得IEEE批准以来，经过了1993年和2001年两次修改，至今已被众多的国际知名电子设计自动化(EDA)工具研发商所采用，并随同EDA设计工具一起广泛地进入了数字系统设计与研发领域，目前已成为电子业界普遍接受的一种硬件设计技术。再次，论文针对实验平台中遇到的较为棘手的多流水线等问题，也进行了深入的阐述和剖析。学生需要什么样的实验条件，实验内容及步骤才能了解当今CPU所采用的核心技术，才能掌握CPU的设计，运行原理。另外，本论文的背景是需要学生熟悉基本的VHDL知识或技能，因为实验是在编写VHDL代码的前提下完成的。 本文在基于实验室的环境下，基本上较为完整的实现了一个基于FPGA的实验平台方案。在此基础上，进行了部分功能的测试和部分性能方面的分析。本论文的研究，为FPGA在实际系统中的应用提供研究思路和参考方案。论文的研究结果将对FPGA与VHDL标准的进一步发展具有重要的理论和现实意义。
上传时间： 2013-04-24
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随着经济与信息通信技术的迅猛发展,作为终端产品的打印机,其应用已经涉及到商品流通、交通运输、工业控制等诸多领域。但是,传统打印机的性能已经无法满足新的应用对于信息管理自动化终端产品提出的新要求。 热敏打印机作为一种新产品,具有打印速度快、打印质量好、噪音小、易小型化、维护方便、操作简单、性价比高等优点,越来越受到市场的青睐,且在美国和日本等发达国家已经得到了广泛的应用。同时,随着微电子技术的发展,嵌入式芯片以其高性能和低价格逐渐成为各种智能仪器研发的首选主控芯片。本研究以新的市场需求为背景并结合热敏打印技术以及控制技术的发展,设计了基于ARM7TDMI内核的S3C4480X主控芯片的新型微型热敏打印驱动方案及其应用系统。 本文着重分析了热敏打印的工作特点和控制原理,比较并讨论了当前常见热敏打印系统设计的优缺点,提出了本研究的设计方案,并从硬件、软件及系统调试三个方面详细阐述了热敏打印系统的设计。 通过对热敏打印头控制特点以及主控芯片硬件资源的深入分析,基于简化系统设计、提高系统集成度和可靠性、方便系统软件开发的原则,确定了打印驱动的硬件设计方案,主要包括接口电路、状态检测模块...
上传时间： 2013-07-16
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有源功率因数校正可减少用电设备对电网的谐波污染，提高电器设备输入端的功率因数。详细分析了有源功率因数校正APFC（active power factor corrector）原理，采用平均电流控制模式控制原理，设计了基于UC3854BN芯片的一种有源功率因数校正电路方案，着重分析了电路主要参数的选择和设计。实践证明，采用APFC后，大大减小了输入电流的谐波分量，实现了功率因数校正。
上传时间： 2013-10-21
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