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关键词： 滚齿机数控系统   硬件设计   软件开发   滚齿算法   ARM技术  

摘要： 机床在整个现代制造系统中处于基础的，核心地位，一个国家数控技术的发展水平代表着其制造及自动化技术的科研能力和发展潜力。我国的机床行业自上世纪80年代末期以来，已经开始向着数控化的方向进行着深入的发展。我国机床行业的数控化标志着这个行业进入了一个新的时代。　　齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技术和加工能力反映一个国家的工业水平。实现齿轮的数控加工自动化，与加工检测一体化是目前齿轮加工的主要发展趋势。　　论文结合实际项目进行研究，设计了一种基于ARM的滚齿机数控系统。分析了滚齿机床的床身结构与各轴动方式，提出了以工件轴为主轴，滚刀轴跟随工件轴进行滚齿加工的工作方式。设计开发了基于S3C6410的嵌入式主板以及USB/IO接口模板，满足上位机与下位机的硬件需求。分析并推导了滚齿算法与滚齿过程中每个采样周期的插补公式与各轴分配的脉冲数。根据滚齿加工中各加工参数之间关系分析了滚齿机数控系统零编程的特点和可行性。定制了基于ARM的滚齿机数控系统的WINCE系统平台并编写了应用系统软件。　　最后介绍了滚齿数控系统系统界面与系统功能，对论文中讨论滚齿算法部分进行了实验验证。

关键词： Zigbee   技术规范   硬件设计  

摘要： Zigbee是一种新兴的无线网络技术。本文在简介了该技术的基础上,简述其技术规范,并就其硬件设计提出了自己的看法。

关键词： 现有产品   无线网卡   硬件设计   移动设备   发明创造   创新   产品类别   硬件层   选择   外观   融合   迷你   路由   联网   科技   角色   基础   电脑  

摘要： 无线USB网卡与云盘的融合科技的进步离不开创新与发明,相对于发明创造一个全新的产品类别,随身WiFi产品的出现,更多是在现有产品的基础上进行创新.从硬件层面来看,随身WiFi可以看做是以往USB网卡的延续,只不过在外观上做得更为小巧精致而已,本次我们选择的五款产品中,EDUP EP-N8530便是迷你USB无线网卡的代表.因而,从产品硬件设计方面看,随身WiFi起到的作用主要是扮演软AP以及路由的角色,将其插入已联网的电脑后,即可作为WiFi热点供移动设备使用.

关键词： 桥式起重机   黑匣子   硬件设计  

摘要： 介绍了当前我国起重机黑匣子的应用现状与前景，提出了设计起重机安全监控管理系统的必要性。介绍了起重机黑匣子的主要组成部分：外壳保护单元、单片机、数据采集模块、数据存储模块、实时时钟模块、数据上传模块等，并分别提出了各模块的设计方案。

关键词： 设备监测与故障诊断   嵌入式系统   数据采集   信号分析   嵌入式Linux   Qt/Embedded  

摘要： 摘要：随着现代化工业的飞速发展,现代机械设备在生产中占据越来越重要的地位,对机械设备进行状态监测与故障诊断在保障设备安全运行方面具有重要的研究意义和经济价值。作为状态监测与故障诊断技术的前端设备—数采分析系统,其重要性也不容忽视。本文在研究国内外现有数采分析系统发展现状的基础上,提出一种基于嵌入式技术、面向设备监测的数采分析系统,并对提出的系统进行了研究与设计,主要工作如下： 一、在分析数控机床振动特点的基础上提出嵌入式数采分析系统的功能需求,并根据需求确定系统总体构架;二、阐述了所研究嵌入式数采分析系统的软硬件结构。软硬件部分均采用模块化设计思想,硬件部分以核心控制模块、数据采集模块以及数据通信模块三大部分作为主要子模块,而软件部分则包括采集显示模块、数据管理模块、信号分析模块以及系统设置模块四部分。 三、通过研究分析常用现代信号处理方法与故障诊断方法,在所研究系统中利用计算机语言实现采集信号的多种预处理分析算法与振动信号时频域分析算法。并设计实验对所实现的算法进行验证。 本文设计开发的面向设备监测的嵌入式数采分析系统具有携带方便、数据采集准确、分析功能丰富、人机界面友好、通用性强等优点,能够满足企业对设备进行定期巡回状态监测和故障诊断的需求,真正发挥巡检的优势。

关键词： 宽视场高分辨率   硬件系统   FPGA   DDR3缓存  

摘要： 传统成像作为一种“所见即所得”的探测形式,存在一些致命的缺陷:传统成像的图像分辨率一般较低,特别是在对地夜间观察与监控的红外成像系统中,其传感器空间分辨率低,图像解析度差。在一些特定的应用场合,人们希望可以从尽可能大的角空间获取足够多的信息。目前,宽视场高分辨率成像系统大多具有复杂的光机结构、视场盲区或图像畸变等缺点。共心透镜系统在解决上述难题的同时,可以兼顾宽视场和高分辨率成像的要求。针对球透镜的小畸变和大视场成像的特点,共心宽视场高分辨率成像仪采用共心物镜系统和多孔径微相机阵列的设计,利用计算重建技术将具有一定视场重叠的多帧子图像拼接重建成一幅图像,最终实现宽视场高分辨率成像的目的。基于这种共心宽视场高分辨率成像仪的成像机理,本文设计了一款由CMOS传感器和单元成像电路共同组成的图像采集传输硬件系统,来保证系统大数据的采集和传输处理。本系统以CMOS传感器作为微相机单元,设计了CMOS传感器的驱动电路。利用FPGA并行处理与运行速度快的优点,同时对多路CMOS传感器进行数据采集,并且采用了FPGA与DDR3架构组成的存储系统,满足了存储带宽和容量的要求。最后,通过千兆以太网完成向图形工作站的数据传输,满足了系统对于高速传输的要求。结合上述内容,本文首先论述了宽视场高分辨率成像系统的发展现状,并结合系统要求设计了共心宽视场高分辨率成像仪硬件系统;针对硬件电路设计中大数据的采集与存储,以及如何进行数据快速传输等难点,完成了以FPGA为核心,以DDR3为大容量存储单元并以千兆以太网为主要传输方式的硬件电路设计,之后对硬件电路进行调试,完成了对CMOS芯片的配置,大数据的采集和存储调试,以及向图形工作站的数据传输的准确性测试,最后验证硬件系统的可行性,实现了宽视场高分辨率成像的目的。硬件系统的调试结果表明:本文设计的共心宽视场高分辨率成像仪硬件系统集成度高,能够采集和存储大量图像数据并具有较强的实时处理能力,达到了预期设计要求。同时本系统的硬件处理电路具有一定的通用性,其中FPGA核心板采用FMC接口。接口设计满足FMC夹层卡标准,属于ANSI标准。FPGA核心板提供标准的夹层卡尺寸、连接器和模块接口,可以用作同类电路设计的处理平台。

关键词： 全自动生化分析仪   微量液体   精密定量   机械设计   硬件设计  

摘要： 随着医疗技术和工程技术的发展,用户对于全自动生化分析仪的高精度抽放样和高重复性加样的需求越来越迫切,本文针对国内全自动生化分析仪对微量液体自动加样装置的需求,设计并制备出一种基于应用于高精度微量液体的自动取样装置,用来精确定量汲取及释放样品和试剂。本文通过调研和分析,根据国内对全自动生化分析仪用精密取样系统的要求,建立了微量液体自动加样装置的设计方案。设计方案包括：1.调研国内外全自动生化分析仪精密取样系统的机械传动机构,分析几种传动机构的优缺点,确定适合本课题研究的机械传动机构设计,并对该套机构进行验算校核。2.注射器模块设计。注射器的模块包括注射器活塞杆、密封结构、注射器主体。根据设计要求,制定出三套活塞杆直径的方案,通过实验确定最能满足加样精度同时加工方便的直径值。在密封结构上采用双侧自夹紧的密封方式,达到设计的密封要求。注射器主体采用进液口偏心设置,用来减少气泡的产生,并设置除气泡孔,提高取样精度。3.清洗系统的液路设计,增加了泄压电磁阀,有效的防止取样针倒吸现象。4.采用对比分析的方法选取本课题设计的精密取样系统的几个主要部件的材料。5.根据精密取样系统的定位控制要求,设计硬件系统,控制步进电动机的步数和方向及清洗系统中电磁阀的开关。将上述设计方案制成成品,并应用东软安德医疗科技有限公司现有的实验装置对其进行了实验验证,包括对精密取样系统的实验验证及整机临床项目的批内精密度实验验证,实验结果表明：该系统能满足设计提出的功能和精度、重复性的要求。

关键词： 雷达实时成像   TMS320C6678   高速接口   硬件设计   算法设计  

摘要： 本文结合雷达成像的研究背景,分析了成像处理系统的实际需求和新发展,提出并实现了一种新型合成孔径雷达成像平台的设计,用以满足合成孔径雷达实时成像的实时性、高分辨率和大数据量要求。本设计采用了两片DSP-TMS320C6678+FPGA+VPX架构作为雷达成像处理平台,与其他功能模块的板卡通过VPX标准接口互联,共同完成雷达系统的成像功能。成像处理平台的DSP是TI公司新推出的高性能八核DSP-TMS320C6678,单核主频高达1.25GHz,支持定点和浮点高速运算,具有三个独立的DMA控制器,和丰富的内存资源、外部存储扩展接口和多通道高速串行接口。在硬件设计方面,着重介绍了电源和时钟模块的设计,在满足雷达成像平台的功耗和时钟需求前提下,减少板卡的功耗和体积。接下来基于雷达成像处理平台,对板卡上的高速接口进行了详细分析。本板卡的高速接口包括DDR3、Hyperlink、PCIe、SRIO和千兆以太网。首先介绍了高速接口的基本原理和互联设计,再具体的分析了接口通信软件的配置和调试,最后对本设计的高速接口进行速度测试和分析。此外,还介绍了板卡的普通接口如SPI和GPIO,并提出和实现了其具体的设计方案。雷达成像处理平台的软件设计是利用成像处理板卡进行雷达算法的实时成像。首先介绍了基本的距离多普勒雷达成像算法,并结合运动补偿和几何失真校正对该成像算法修正,得到适合于外场恶劣环境的多分辨率多模式的雷达实时成像算法。然后详细分析了基于TMS320C6678的多核算法映射和任务分配,在充分利用板卡实际资源的前提下,使雷达成像在实时性和分辨率上更加优化。在整个软件设计方面,不仅对程序的整体结构进行合理的安排,也对子函数进行优化处理,子函数的优化包括底层函数的优化,存储空间的合理分配以及同步和Cache一致性维护。最后对算法的时间进行统计分析,在外场实验中得到满足各项指标的成像结果。本文从原理,实际设计和调试这几方面详细分析了雷达成像平台的硬件设计,高速接口调试和算法软件设计,完成后的成像处理平台满足实时成像的各项指标。

关键词： 近场磁感应通信系统   现场可编程门阵列   地下传输   硬件设计  

摘要： 目前,传感器网络得到了广泛的应用,而传感器网络主要是用电磁波进行无线传输。但是在地下、水下等具有特殊性质的环境下,传统的电磁波、声波传输则存在一些问题,而磁感应传输可以解决此类问题。磁感应通信系统主要是通过两个低频的谐振回路和两根收发磁性天线利用近场的磁感应来进行信号传输的。与传统的RF通信系统不同,磁感应通信系统是利用一个非传播的准静态磁场来进行信号无线传输。磁感应被引入无线地下、水下通信领域中,证明了磁感应通信是不受土壤结构、组成、密度和湿度,而且比RF发射机要求的功率更低。在环境恶劣的条件下,磁感应通信可以发挥传输稳定的作用。　　本文首先从电磁感应理论入手,对地下磁感应传输进行深入的分析,并设计了用电感谐振对磁场变化耦合的方式进行收发的方案。根据电路理论对模拟前端电路按模块进行设计,并且采用FPGA进行DPSK调制解调。在Matlab环境中对DPSK解调模块作设计和仿真,并在Quartus II环境中用Verilog语言进行FPGA实现。在密闭微波暗室和土壤环境中对该通信系统进行测试实验。最后完成对整个系统的调试,根据嵌入FPGA的Signal Tap II逻辑分析仪抓取的数据和数字示波器抓取的测试点波形来验证系统的有效性。　　本系统设计在恶劣环境下具有功率小、传输性能好等优点,在保证误码率的条件下,最大传输距离可以达到35cm,传输速率达到100Kbps,更好的满足了地下传感器网络的通信需求。

关键词： FPGA阵列   软件无线电   高速数据缓存   CPCI   可靠性  

摘要： 随着通信系统的不断发展,软件无线电技术扮演着越来越重要的角色。基于CPCI的软件无线电技术在可靠性和扩展性方面更是有着不可替代的地位。现如今,已经有许多团队和厂商开发出了符合CPCI标准的软件无线电平台系统,技术已经相对成熟。传统的软件无线电平台大多基于单片FPGA或DSP来实现。然而,随着数据采集量的不断提高,软件无线电平台的信号处理能力也需要进一步提升,传统的软件无线电平台已经不能完全满足现代信号处理能力的要求。因此,论文设计了新型的软件无线电平台,采用5片FPGA作为核心器件组成FPGA阵列,同样基于CPCI架构,能够进行高速数据交互,提供强大的信号处理能力。根据新型软件无线电平台的方案设计,最终开发出一套完整的硬件平台。首先,描述软件无线电技术的现状和基本结构,结合CPCI标准,总结CPCI架构的优点和局限性,同时列举和对比了现在一些前沿厂商的代表性产品。然后,提出了新型软件无线电技术的功能需求和技术指标,根据技术指标,大体确定平台的架构和功能,进行FPGA阵列软件无线电硬件平台总体方案的设计。接着,在总体设计方案基础上,结合无线电平台的性能指标,进行芯片选型,然后分模块独立设计,分模块完成后,进行模块间设计,进而完成整个系统平台设计。同时也考虑了软件无线电散热性以及可靠性等方面的设计。最后,进行调试和测试,主要是验证电路功能,包括了平台冷板测试,电源和时钟调试,各个模块测试等。论文设计实现的FPGA阵列软件无线电硬件平台,具有数字信号处理能力强,硬件平台可靠性高等特点,可满足科研高校和院所的不同需求。FPGA阵列软件无线电平台具备良好的产品化应用前景。