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关键词： 直流电动机   调速系统   单片机控制   硬件设计  

摘要： 电力电子技术的发展促使直流电动机调速系统完成了从模拟化到数字化的转变历程，尤其是单片机技术的推广使得直流电动机调速系统到达另一个新高度，智能化、数字化显然成为了一种趋势。相较于交流电动机，直流电动机的调速原理比较简单，通过改变电动机电压即可实现调速。而改变电动机电压的办法却很多，最为常用的则是PWM脉宽调制。改变电动机的输入占空比可调控电动机的平均电压进而实现调速。近年来，将单片机引入到直流电动机调速系统中也使得该系统可利用软件技术实现多项控制功能，极大提升了直流电动机控制的灵活性。本文将以直流电动机调速系统的单片机控制作为研究对象，重点讨论直流电动机调速系统单片机控制的设计思路。

关键词： 卫星通信   ARM   操作系统   Linux   驱动  

摘要： 本文研究并设计出一种基于ARM的船载卫星通信地球站伺服系统的底层设计方案。该方案采用深圳天漠科技有限公司生产的基于Atmel AT91SAM9G45工业级处理器为硬件核心，外扩MAX125AEAX、M82C55A等外围电路，最终设计出使卫星通信地球站控制系统具有搜索和跟踪卫星功能的硬件电路，从而实现了将原来的卫星通信地球站系统进行升级的任务。 本文的创新点是充分利用ARM较强的可扩展性，同时集成了部分卫星通信系统中必须使用的专用器件，以及对Linux2.6.30的内核进行了裁剪，删除掉SPI、MCI等驱动，移植上网口、串口、USB口、LCD、PWM、RTC等驱动，编写上MAX125AEAX、M82C55A等驱动。为使该系统的硬件设计增强远程操作性、软件的可移植性提供了可能，从一定程度上简化了操作的专业性，从而方便了客户的使用。

关键词： 里程系统   硬件设计   FIR   智能优选   最优脉冲   校正  

摘要： 随着输油管道的增多和管道铺设距离的增长,油气管道在各种复杂、恶劣的环境状况下易产生裂纹、蚀坑、管壁变薄等现象等,带来重大安全隐患和经济损失,因而开展长输管道的内部缺陷检测十分必要。腐蚀缺陷的准确定位是管道内检测的关键技术,而精确的里程测量则是腐蚀缺陷准确定位的重要保证。目前,对管道的里程测量仍然缺乏系统的、高精度的检测装置。尤其是在微小缺陷的检测系统中要求对管道的里程测量必须精确和准确。因此,设计一种具有强抗干扰性、实时检测的、高精度的里程系统具有重要的现实意义。鉴于现有的管道里程测量系统各方面的不足,本文提出一种新型设计方案,主要内容共三方面：第一,针对原有里程测量系统设计不全面、不规范的问题,提出一套完整的硬件设计方案,从数据采集、传输到处理和存储。采用了新型霍尔传感器模块结合FPGA中央处理器,完成了里程数据的完整高效处理。传感器输出脉冲电信号;电信号经信号调理模块进行滤波、放大后,送入A/D转换模块。A/D转换模块在FPGA中央处理单元中的时序控制模块的控制下,实现模数转换,转换后的数字信号送入FPGA中央处理单元;第二,针对管道中实时采集的里程数据可能带有杂波干扰的问题,提出了一种二次滤波方法,这种方法基于FPGA,并结合了MATLAB设计滤波系数,对里程信号实现了完美二次滤波。经FIR滤波器模块二次滤波后,使数字信号完美去除环境杂波干扰,同时剔除上限截止频率;第三,针对里程系统算法处理单一的问题,基于FPGA创新性的设计了三大算法模块：里程轮异常判断模块、基于BP神经网络的管道弯道判断模块和里程信号智能优选算法模块。滤波后的信号分别送里程轮异常判断模块和基于BP神经网络的管道弯道判断模块,在里程信号智能优选模块中经智能优选算法,确保输出最优里程脉冲。最后研究了一种里程数据校正算法,保证数据可靠性。本系统集数据采集、数据处理和存储校正等多功能于一身,通过理论研究和仿真实验证明,管道里程测量的智能处理方法能有效、及时、高精度的实现里程测量,具有一定的实际意义。随着研究深入,定能发挥更大作用。

关键词： 无刷直流电动机   位置传感器   TMS320LF2407A   硬件电路设计   Visual Basic6.0  

摘要： 本论文来源于山西省自然科学基金项目“变频器供电时永磁同步电动机转矩脉动的减小及优化设计”。永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor)是伴随着高性能永磁材料、电力电子技术、现代控制理论、数字信号处理技术的发展而出现的一种新型的机电一体化产品。它具有运行效率高、适应能力强、启动转矩大、调速平滑范围广、重量轻和体积小等优点,在航空航天、家用电器、办公自动化和交通运输得到了广泛的应用。 本文在以TI公司生产的TMS320LF2407A数字信号处理器为控制器的实验平台,以一台额定电压12V,额定功率120W、4相7对极的永磁无刷直流电机(BLDCM)为控制对象,设计了一套利用霍尔位置传感器检测电机转子的位置信号的永磁无刷直流电机控制系统。经过反复的实验证明控制系统控制效果良好,电机运行平稳,达到了预期的设计目标。 论文主要包括四部分内容： 1、硬件电路设计：以TI公司生产的DSP TMS320LF2407为控制核心器件,设计永磁无刷直流电动机控制系统的硬件电路,其中硬件电路主要由主回路和驱动控制电路组成。主回路主要由直流侧电容、滤波、平波电抗器、限流电路以及换向电路组成;控制回路主要由DSP控制电路、通讯电路、模拟量和数字量输入输出电路、位置信号检测电路、光耦隔离电路、驱动控制电路、电流采样电路以及保护电路组成。 2、软件程序设计：利用C语言和汇编语言编写控制程序;程序主要由转子位置信号捕获中断子程序、电流A/D转换子程序、电流和转速调节子程序、系统功率保护中断子程序组成。 3、实验调试：在CCS环境里面对程序进行调试,然后硬件和软件联合调试,通过反复的实验不断地完善电机的控制系统。 4、转矩脉动减小的研究：本文采用两种方式减小电机的转矩脉动;首先从电机本体出发,运用遗传算法,在Visual Basic6.0环境中,编写了适用于永磁无刷直流电机减小转矩脉动的优化设计程序;并对优化前后永磁无刷直流电机的数据进行对比。然后,选取最适宜本文的脉宽调制技术,通过改变占空比来比较转矩脉动。

关键词： 管道焊缝   相控阵   缺陷检测   信号处理   FPGA   硬件设计  

摘要： 在新能源不断发展的潮流下,我国也加快了天然气等新型能源的发展,因此对于能源运输管道的安全检测成为了一个研究热点。相控阵超声检测技术作为无损检测新技术的一种,以其独特的优势近年来在工业检测领域得到了广泛应用。通过激发超声换能器产生超声波,并且灵活的改变相控阵探头各阵元的延迟规则,可以使超声波束在不同的深度以及方向进行聚焦,从而可以对被测对象实现区域性的扫查探伤。相控阵技术除了具有通用的其他无损检测方法所具有的优点以外,它还具有可检测对象范围广、可对缺陷成像、检测精确、灵敏度高等一系列优点。由于我国相控阵检测技术的研究起步较晚,进口的相控阵检测设备昂贵,因此实现成熟的、自主研发的相控阵超声检测系统成为目前的一个攻坚难题。本论文在调研了成熟的相控阵检测设备以及研究了国内外的相控阵超声检测技术相关理论及关键技术的基础上,设计了一个可实现对天然气及是由运输管道进行缺陷检测的基于控制的通道相控阵超声检测系统。本文在分析相控阵技术的研究背景的基础上介绍了目前该技术的发展现状,简单概述了相控阵检测技术的基本原理以及相控延迟等关键技术。总结了相控阵检测技术在无损检测领域所具有的优势以及存在的局限性。本文详细描述了新型的通道相控阵超声发射极回波信号采集硬件系统,介绍了从整体的硬件方案设计到各功能模块的电路设计。主要包括脉冲激励信号发射电路、超声回波的隔离接受以及通道选择模块、信号放大以及模数转换模块、基于的控制模块以及外围的双存储模块、电源管理系统等。完成了硬件电路系统的实现,介绍了在绘制板过程中需要注意的问题,总结了绘制高速电路板所需要遵循的基本的布局布线规则和约束。本文对课题中所设计的相控阵超声发射和采集硬件系统进行了功能验证,完成了实际的试块检测试验。试验表明该系统对试块中的缺陷检出率高,系统稳定性好、效率高,基本满足工业无损检测的要求。

关键词： 微网   多能源实验平台   DSP   MPPT  

摘要： 随着能源、环境问题的日益白热化,电能在能源市场中所占的比重越来越大,尤其是以可再生清洁能源,如风能,太阳能等发电方式组成的微网系统的发展取得了一定成果。而控制问题是微网研究中的核心方面,各种针对微网的控制理论应运而生,但是,大多数的控制研究仅限于软件仿真阶段,并没有实际的运行条件,于是建立微网实验系统,为微网的研究提供实物验证平台也成了对于微网研究迫在眉睫的问题之一。本文便是在这样的背景下,基于国家973支持项目——“智能电网中大规模新能源电力安全高效利用基础研究”,搭建多能源实物验证平台,为项目中提出的先进控制理论提供运行平台,具有很重要的现实意义,本篇文章的全文工作如下所述:首先,介绍了本文主要的研究背景及其研究意义,之后介绍了国内外关于微网的推广性建设的研究现状,并且分析了现有微网实体的构成。其次,分析微网的组成结构,并对各个部分进行了详细介绍,包括组成微网的风能、太阳能等分布式发电单元,介绍了模拟风机发电原理和各种用电单元,分析对比了微网中可能用到的各种储能方式以及适用于微网的各种控制方式。然后,介绍了以TMS320F2182 DSP为核心的下位机硬件电路设计和软件程序设计。按照功能模块的划分,软件和硬件部分都相应的包括:通信模块设计,温度、电压、电流采样模块设计,数/模转化模块和模/数转换模块的设计,以及光伏发电的最大功率跟踪设计,并完成了以电压观察法和扰动法共同判定最大功率点的控制算法,给出了在MATLAB中的验证结果。最后,结合系统设计给出了搭建平台所用设备的参数,并分别对系统的DSP软件,硬件以及整机进行了调试和实验,保证满足系统的稳定性运行条件。综上所述,本文主要搭建了以风力和光伏分布式发电为主,具备储能、用电单元的多能源微网实验平台。并结合以TMS320 F2182 DSP处理芯片为核心的下位机,根据功能按照模块的完成了信号采集,控制信号输出,通信设备互联等部分的软件及硬件设计,实现了微网平台不并网情况下稳定运行。

关键词： 向量网   FPGA   交换机   MAC   向量地址   PHY   PCB  

摘要： 向量网是一种新型的数据通信网络,其研究的目的是汲取当前网络的优秀技术,改进网络性能,构建一种高可靠性、无限扩展的网络结构。向量网实现了数据面和控制面的分离,工作在数据面的转发设备只需转发数据包,控制面负责路由信息的收集和链路维护工作,这样大大降低了转发设备的复杂性和成本。向量交换机便是工作在上述数据面的转发设备,其主要功能是解析向量数据包,并将数据包按照向量地址信息进行转发。 向量交换机包括硬件电路设计和FPGA硬件编程设计两项工作,本论文的研究目标是完成前一工作,即向量交换机的硬件系统设计和制作。包括： (1)根据向量交换机的设计目标和已完成的硬件编程设计对硬件资源的需求,给出了一套基于FPGA的交换机硬件系统设计,包括FPGA选型和周边电路设计,比如电源、配置芯片等电路;(2)向量交换机可以配置各种类型端口,本论文具体设计了以太网接口,配置了PHY以太网物理芯片,用RGMII芯片间接口与实现向量交换的FPGA连接,构成的以太网端口的向量交换机,可以与现有终端或以太网交换机直接连接;(3)根据千兆以太网接口和XC3S1400AFPGA等电路的主要芯片的电气要求,具体布线并制作完成了交换机的PCB电路板,特别考虑了RGMII和MDI接口信号的特殊性,对这些信号及相关器件引脚的布线进行了等长、并行等特殊处理,设置布线参数保证了传输线的阻抗匹配;(4)完成了交换机硬件系统的调试工作,设计了硬件系统的测试方案,验证了硬件系统功能,并结合向量网特有的简单高效的交换方式提出了交换机的整体功能测试方案。 总之,本文在课题组基于NetFPGA平台的向量交换机实验基础上,设计制作了完全脱机的新硬件系统,达到脱离PC完全独立工作的设计目标,推动了向量交换技术朝实用方向的发展。

关键词： AP   防雷   POE   信号完整性   电磁兼容性  

摘要： 本文AP硬件设计基于QCA9550处理芯片,实现快速、可靠、高效的无线接入,最高可以达450Mbps数据传输速率。论文的研究内容包括原理电路设计、信号完整性分析和电磁兼容性,并且通过系统化测试,验证其正确性。 原理电路设计将硬件架构分为防雷,POE电源,系统电路三大模块。防雷设计使AP可应用于室外基站,避免雷雨季节室外AP的损坏导致热点范围内的用户无法正常接入。POE电源设计遵循802.3AT以外网供电标准,通过以太网口供电不需要外配独立DC电源,减少配件,很大程度的降低工程复杂度。系统电路设计将外围芯片互联,实现AP的目标功能。信号完整性、电磁兼容性设计是硬件设计的精髓,通过信号完整性原理分析及仿真,设计正确的信号电路,让系统正常稳定工作。电磁兼容性分析从多方面考虑,以使设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰。

关键词： 手机终端   全键盘双卡双待机   硬件设计   性能测试  

摘要： 随着电子科技突飞猛进的发展，以及人们在日常生活和工作中对便携式通讯设备的依赖，市场上手机的功能和种类琳琅满目，以满足人们各式各样的不同应用需求。　　本文将以全键盘双卡双待机为目标，提出硬件设计方案，通过研究技术实现的可行性，绘制出电路原理图和PWB布线图，同时考虑整机的电磁兼容性能和防静电干扰的能力，经过测试和改善，最终研制出符合国际相关认证标准的手机。为了提高手机的实用性，增加了手机MicroSD卡存储和蓝牙传输功能。　　本系统方案以X基带芯片为主要芯片，配合存储器、射频放大器及显示器、键盘、照相机、充电控制、MicroSD卡、蓝牙传输等外围电路，来实现手机的语音通话等基本功能。对通用输入输出接口的配置进行了详细的汇总。除了详细的原理图的设计，还阐述了PCB布局和布线的重要性以及需要注意的事项。最后通过专业的仪器测试，对硬件的所有设计点以及整机的性能进行反复验证。对测试失效的项目进行原因分析和改善，使得最终的成品符合预期的要求。　　为了能够以最低的成本覆盖更广阔的市场范围，只需要很小的元器件贴装的变化，用双卡双待机的PWB板同时实现单卡手机的设计。

标准号: NB/T 20298-2014

摘要： 本标准规定了核电厂1级和2级(见NB/T 20026中的定义)计算机系统硬件设计要求,包括硬件需求、验证和确认、鉴定、制造、安装和调试、维护、运行等相关内容。本标准适用于核电厂1级和2级计算机系统新硬件的设计,及对预开发硬件(包括固件)的评估;也适用于可编程逻辑器件的设计过程和设计验证。本标准不适用于用于软件下载和检查的计算机硬件设施。