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： 2013-06-13
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智能化住宅小区，是指在一定范围内通过有效的传输网络，将多元住处服务、物业管理、安防以及住宅智能化等系统结合在一起，为该小区的服务与管理提供高技术的智能化手段。从而实现快捷高效的超值服务管理和安全舒适的家居环境，使业主生活得更安全、更方便。 随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术和控制技术的迅速发展，促进了智能小区在我国的推广和应用。目前这些小区的智能化建设大多数是采用Lonworks、FF等现场总线技术。但是现场总线协议标准化程度还不成熟，且成本较高。随着宽带Internet进入家庭，利用Internet来构建智能小区已成为大势所趋。 本文介绍了一种基于以太网和FPGA的嵌入式智能小区管理系统的组建方法。首先，以Altera的FPGA为核心，通过在外围添加适当的存储设备和通信接口设备，构成一个嵌入式系统的硬件平台。其次，在此平台的基础上，通过在FPGA中定制Nios Ⅱ软核处理器以及在外围的Flash存储器中下载uClinux操作系统，从而构建出一套资源丰富的嵌入式操作系统。该系统带有一个网络功能齐全的Web服务器。最后，将此操作系统作为智能小区的楼宇集中器，再根据需要配置适当的采集器和显示器，就可以组建成一套功能强大的智能小区管理系统。它可以完成图像抄表、定时图像采集、实时温度监控、楼宇广播、智能语音报警等功能。 这种利用当前流行的嵌入式系统来组建的智能小区管理系统，不但实现简单、功能强大；而且节约布线、成本低廉。因此具有很高的性价比，相信在未来有较大的市场潜力。 本文主要包括如下几个部分：系统硬件结构设计，包括系统的原理图构建和PCB板的绘制：系统核心处理器设计，包括Nios Ⅱ软核CPU的设计方法、外围存储和通信器件的添加及设计方法；嵌入式操作系统uClinux的相关知识及移植方法：系统的软件结构设计，包括图像采集、温度采集、LCD显示等CGI程序设计，以及单片机语音报警程序设计等；最后给出了调试情况以及一些试验结果。
上传时间： 2013-04-24
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1. 数码管显示原理 数码的显示方式一般有三种： 第一种是字型重叠式； 第二种是分段式； 第三种是点阵式。 目前以分段式应用最为普遍，主要器件是七段发光二极管（LED）显示器。它可分为两种， 一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上） ，另一是共阴极显示器（发光 二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地） 。 EXCD-1 开发板使用的数码管为四位共阴极数码管， 每一位的共阴极 7 段数码管由 7个 发光 LED 组成，呈“ ”字状，7 个发光 LED 的阴极连接在一起，阳极分别连接至 FPGA 相应引脚。SEG_SEL1、SEG_SEL2、SEG_SEL3 和 SEG_SEL4 为四位 7 段数码管的位选择 端。当其值为“1”时，相应的 7 段数码管被选通。当输入到 7 段数码管 SEG_A~ SEG_G和 EG_DP 管脚的数据为高电平时，该管脚对应的段变亮，当输入到 7 段数码管 SEG_A~ EG_G和 SEG_DP 管脚的数据为低电平时，该管脚对应的段变灭。
上传时间： 2013-05-23
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温度的测量在工业领域最为常见，随着电子技术、计算机技术的飞速发展，对现场温度的测量也由过去的模拟刻度温度计、指针温度计向数字显示的智能温度计发展，而且，对测量的精度要求也越来越高。目前，尽管市场上也有高精度的温度测量仪，但一般价格都很昂贵。传统的8位单片机已经越来越不能适应日渐复杂的应用需求。友好的交互界面、网络互联功能、智能化的软件、高效的数据处理几乎成了智能化系统的共同需求。随着嵌入式系统的迅猛发展，这种应用系统正逐步取代传统的以PC为中心的应用，成为未来智能化仪表中的主力军。本文立足于设计一种通用性强的测温系统，可以在软硬件两方面适应多种测温元件，为系统日后升级带来方便。 本论文以对通用Linux操作系统在32位ARM微处理器上进行移植并对其实时性进行了改造。研制了铂热电阻高精度温度监测系统，阐述了其具体技术指标及相关实现方法。系统以S3C2410为硬件核心，开发了主板及数据采集调理电路。构建了以微处理器S3C2410、闪存FLASH、存储器SRAM、A/D、键盘、显示器为一体的温度监测的硬件平台。在此硬件平台上嵌入RT—Linux嵌入式实时操作系统，构建系统的多任务管理，最终完成了本课题的设计开发。
上传时间： 2013-06-07
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随着微处理器的发展，现代数字仪表发展迅速，功能不断增强。目前，数字仪表正朝着集成化、智能化、高精度、微功耗、高可靠性发展。人们对数字仪表的设计和性能指标也提出了更高的要求，ARM相对于单片机具有更强的处理能力和更好的处理效果，为高精度、智能化仪表的设计提供了一种新的途径。 论文首先介绍了国内外数字仪表的发展情况，并对常见的数字仪表进行了分类，分析了影响数字仪表性能的主要因素。综合数字仪表的性能特点并考虑实现成本，论文提出了一种基于ARM的五位半分辨率数字仪表设计方案，并详细介绍了仪表的总体设计思路、硬件电路设计、软件设计及数据处理方法。该设计采用LPC2148芯片为处理核心，使用VFD（真空荧光显示器）作为仪表人机界面，界面友好且无视角误差；考虑到在某些现场条件恶劣的情况下也能对数字仪表读数进行观测，采用LabVIEW7.1设计了上位机显示界面；构建了一个基于LPC2148的开发平台，基于平台设计了一款具有五位半分辨率的数字仪表，实现了电压、电流、电阻等测量功能，同时设计了温度读取、实时时钟计时、SD卡数据存储等功能，为仪表的智能化设计奠定了基础。 通过对该数字仪表运行情况进行记录，并对记录的大量数据进行分析，结果表明：所设计的数字仪表能稳定显示，其精度和显示分辨率均达到五位半精度的要求。
上传时间： 2013-07-20
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智能绣花机是当代最先进的绣花机械，广泛应用于刺绣行业，国产绣花机着重于中低端产品的开发，而随着电子、计算机技术的快速发展，用户对高性能绣花机的需求日益增大。本文在详细分析智能绣花机工作原理的基础上，结合智能绣花机的功能需求与当前嵌入式领域的最新技术，设计了一种基于ARM和DSP为处理器的控制系统解决方案，主要研究工作和成果如下： (1)制定了系统总体方案和具体实验方案，设计了信息处理和机电控制分离的结构。 (2)研制了基于S3C2410X为核心的主控制模块，设计了用于外围扩展的FLASH、SDRAM、USB数据存储、以太网通信、UART接口、LCD触摸屏显示器等硬件电路。 (3)研制了基于TMS320LF2407A为核心的机电控制模块，设计了绣框电机和主轴电机等硬件控制模块。 (4)设计了基于CY7C027的双口RAM通信模块，实现ARM和DSP之间的高速数据通信。 (5)采用虚拟机技术建立了ARM的Linux交叉编译环境和DSP的CCS共存的系统开发环境，节约了使用资源。 (6)研究了DST绣花花样文件存储格式以及解码方法，采用MiniGUI编程实现了一个友好的图形用户界面，简要介绍SVPWM技术的DSP实现。
上传时间： 2013-06-24
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随着数字信息技术和网络技术的高速发展，智能信息化家电已成为现代社会和家庭的新时尚，也是嵌入式系统的最大应用领域。 本文基于ARM-Linux嵌入式系统开发彰显冰箱智能信息化的显示单元。 通过对嵌入式微处理器进行分析，设计了基于AT91SAM9261系统架构的硬件电路，主要包括核心控制板的外部总线接口EBI电路、作为内存的SDRAM模块电路和存储数据的Nand_DataFlash模块电路，外围电路板的液晶显示屏TFT-LCD接口电路、触摸按键电路、LCD的CCFL背光电路和SP3232通信电路及电源电路等，对各个模块进行了分析，给出了硬件原理图。 对四种嵌入式操作系统Linux、VxWorks、μC/OS-Ⅱ和Windows CE进行了比较，完成了操作系统的选型，搭建了交叉编译环境ARM—Linux的开发平台。 在完成了GAL和IAL，移植的基础上，利用MiniGUI开发应用软件程序，给出MiniGUI应用程序的设计流程图，编写设置主窗口风格的入口函数MiniGUIMain、处理按键和定时器消息的主窗口处理函数LoadBmpProc、实现窗口显示的程序文件display和loadbmp以及参照通讯协议和网络家电协议实现通信功能的程序文件nand。 通过系统调试和整机实验，实现了冰箱显示单元的智能信息化。可以由触摸按键或是远程电脑来控制冰箱，液晶显示器上播放动画、图片和文本信息；冰箱还可将工作状态和报警信息上传到网络，利于冰箱的远程监控和升级维护。目前此项研究成果已用于产品的生产。
上传时间： 2013-07-18
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本文分析了国内外电动机保护的发展，针对当前电动机保护的现状，介绍了一种嵌入式综合电动机保护装置。该保护装置设计基于ARM嵌入式微处理器，相比于传统的保护装置具有体积小、功耗低、性能高、实时性好等优点，具有较强的实用价值。保护装置可以实时采集电动机的三相输入电压、电流信号，对采样数据进行保护算法计算，监视电动机的工作状态，一旦有故障发生，则进行相应保护动作，及时切断电动机电源。课题完成了基本的硬件系统设计和软件开发。 硬件设计采用S3C2410作为处理器组成电动机综合保护装置，使用S3C2410自带的A/D转换器采集电动机的三相输入电流、电压信号，并通过键盘和LCD显示器完成人机交互。 软件的开发分为开发环境的建立和应用软件设计两个部分。开发环境的建立包含ARM平台的BootLoader和嵌入式Linux的移植，交叉编译环境的建立；应用软件方面包含驱动程序，Qt界面程序，智能保护程序等几个部分。 论文的最后对系统设计所完成的内容进行了总结，并提出了改进方法。
上传时间： 2013-06-16
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统，对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统[1]。广泛应用于军事，信息家电，无线通信设备，消费类电子产品，移动计算平台等诸多领域，是当今热门的计算机开发技术。 随着科学技术发展，人们生活水平提高，数字高清电视逐渐普及，在各大卖场，对销售过程中展示设备也随之提出了更高的要求。但据调查，在中国现有的高清播放系统普遍存在价格昂贵，损耗高，寿命短及外部接口少等缺陷，导致无法普及。 针对这一现状，本课题设计了一种以嵌入式处理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片为硬件平台，嵌入式实时操作系统uclinux为系统软件平台的高清播放系统。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一种处理器架构，又是公司的名称，该公司主要设计处理器架构，并将其技术授权给其他芯片厂商。该处理器架构具有外型小，性能高等特点，多用于便携式通讯工具，多媒体数字式消费类仪器和嵌入式系统解决方案等领域。本课题在充分考虑系统实用性和开发成本的基础上，采用EM8623芯片为CPU，片外扩展FLASH和SDRAM存储器。 uclinux系统从Linux2.0/2.4内核派生而来，虽然是为了支持没有MMU(虚拟内存管理单元)的处理器而设计，但保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行提供了保证，也降低了软件设计复杂度，提高了系统的实时性和灵活性，缩短了开发周期。 该高清播放系统具有工作时间长，性能稳定等特点，采用面向对象和面向过程综合编程方法，ASM，C，C++多种语言混合编程方式实现，使系统具有很高的健壮性和可扩展性。 基于ARM的高清播放系统在现场运行稳定可靠，达到了预期的效果和实际要求。而且由于该高清播放系统外接接口丰富(包括常见的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，连接使用方便，所以具有很好的市场价值，可广泛应用于电视销售柜台，化妆品展示柜台，联网广告机等领域。
上传时间： 2013-04-24
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随着国有银行向商业银行的转变,银行的设备采购标准会越来越高，与此同时，银行柜台业务量的增加，使得老一代的银行专用打印机无论在速度上还是在使用的方便性上都显得力不从心，为了占领市场，公司有必要开发新型的、使用更加方便的打印机。 老一代打印机在打印存折时，柜台工作人员要把存折放准位置，要不然打印会偏离预定位置，在打印信函时，有的冷僻字无法打印出来，软件无法下载升级。为了加快柜台处理速度，减小柜台工作人员的工作量，需要开发能自动纠偏定位，字符完善的打印机。 本文在分析需求的基础上，比较当前流行的处理器，选用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作为处理核心，使用Xilin公司的20万门的FPGA XC2S200做硬件逻辑控制，通过光电传感器和相关的控制电路来实现自动纠偏定位。在嵌入式操作系统上选用Nucleus Plus，约95％的Nucleus Plus代码用C语言编写，因此它能很方便移植，同时它还提供全部源代码，这样便于开发。另外，它还只要一次性付费，这使得它有很好的成本优势。 文中详细说明了本系统的硬件、固件的实现。在硬件上阐述了一些单元电路，包括存储器电路，接口电路，传感器电路等的设计思路和实现方法。通过光电传感电路，步进电机控制和软件结合，形成闭环控制，从而实现了快速自动纠偏定位；通过大屏幕的LCD显示实现了操作界面的简单化；采用大容量的存储器以及大字库解决了冷僻字无法打印的问题；固件部分详细阐述了系统上电启动过程，包括Bootstrap模块和loader模块，Bootstrap模块主要功能是重定位存储器，初始化基本硬件以及Loader模块的自动在线下载升级。Loader模块的主要功能是下载FPGA的配置代码，初始化键盘和显示器，然后调用Nucleus Plus初始化代码，从而建立和调用任务。 本文通过总结测试结果，与老一代打印机相比，新打印机在智能化上实现了自动纠偏定位，使得打印机操作人员不需要准确放置存折，就能正确打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系统提高30％，还可方便地实现软件升级。 当然，新的打印机在存折偏移很大时，要耗费长时间才能把存折推到正确位置。这要在纠偏算法上做进一步的改进。
上传时间： 2013-04-24
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