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关键词： 电力系统   谐波分析   电流检测技术   有源电力滤波技术   硬件设计  

摘要： 各种电力电子设备和非线性负载使用，使得大量谐波注入到电网中，电网中的电压、电流失真严重，影响电网的电能质量。为保证电网高水平的电能质量，谐波问题已成为电力系统面临的一个重大课题，受到人们越来越多的重视。电力电子新技术的发展为电力系统谐波治理提供了良好的方法，采用有源电力滤波(ActivePower Filter，简称APF)技术既能抑制电网谐波，改善电力线路电流波形，又能补偿电网无功功率，提高电网功率因数。APF装置具有动态补偿的优良性能。\n 本文从谐波问题入手，首先对谐波的概念、产生和危害进行了研究，其次研究了抑制谐波的方法和外加滤波装置，再次详细分析了有源电力滤波器的结构，最后对有源电力滤波器进行了硬件设计，仿真结果证明了系统的可靠性。\n 对有源电力滤波器的详细阐述，主要包括其的工作原理、分类、优点和缺点等。选择了以三相三线制作为有源电力滤波器主电路结构，以此为基础进行了主电路的开关器件选择和驱动电路选择;最后根据对控制系统的要求，设计了基于DSP的控制系统的硬件，包括采样周期信号产生电路、电流检测电路、D/A电路等模块的硬件设计，并对各模块的具体实现进行了深入的讨论。\n 在分析传统谐波电流检测方法的基础上，本文讨论了瞬时无功理论的p、q法检测谐波电流和无功电流，克服了传统谐波电流检测方法实时性能差的缺点，并且非常容易实现。文中采用ip、iq法，该方法更具有实用价值。

关键词： 物联网   无线发射接收   智能大棚   硬件电路设计   电脑控制  

摘要： 我国是一个农业大国，但农业的生产效率不高，随着人民生活水平的提高，对蔬菜、花卉的需求增加，而我国冬季比较寒冷，很多蔬菜无法正常生长，需要采取大棚种植，随着农村劳动力向城里转移，导致农村劳动力不足，为了降低劳动强度，提高蔬菜产量，需要采用智能大棚。\n 本文简述了智能大棚国内外的研究状况，智能大棚的硬件电路设计和程序设计。硬件设计包括检测部分设计、执行部分设计以及控制部分设计，程序设计包括通讯程序设计、控制程序流程图设计、界面设计。并对产品进行了整体调试，能够精确检测大棚内的环境，并能把信息传送到上位机电脑，电脑把检测值与标准值比较后，发出命令，控制执行器相应动作，实现智能控制，另外电脑是联网的，管理员不仅可以通过大棚内的电脑控制，也可以在家操作电脑控制，实现大棚智能控制，达到了预期的目的。\n 此智能大棚是根据我国的实际情况以及植物生长对环境的需要进行设计的。该产品能通过在校内和校外基地调试检验，测量精确，适合于大棚的智能控制，特别适合小规模的大棚的控制，成本较低，价格便宜，操作方便，可以应用到家庭农场，有较好的应用价值，适合推广。

关键词： 大型锻件   超声检测系统   以太网   硬件设计   软件编程  

摘要： 大型锻件在航空航天、军工、建筑、汽车、发电、船舶等领域中广泛应用。大型锻件的尺寸、重量大，性能要求高，制造工艺复杂，并且大型锻件在生产中所用的板材或其生产过程中通常会出现裂纹、气孔、夹杂等缺陷。为了保证其质量，需要对其内部或表面进行检测。传统的人工检测方法检测效率低，误检和漏检等情况时常发生。因此，研制一种大型锻件多路超声检测系统势在必行。\n 本文研制了一种基于以太网的大型锻件多路4通道超声检测器。提出了大型锻件多路超声检测系统及多路4通道超声检测器各模块的设计方案。以ARM芯片S3C2440和FPGA芯片XC3S500E为核心设计了多路4通道超声检测器的硬件电路，主要包括超声发射、高压源、超声接收、模拟选通开关、4通道可变增益放大器、4通道差分带通滤波器、4通道A/D转换、采集控制(FPGA)、处理传输(ARM)、以太网接口等电路;在Xilinx ISE平台上，运用VHDL语言编写了采集控制电路(FPGA)的软件;在Eclipse平台上，运用C语言编写了处理传输电路(ARM)的软件;在ADS1.2平台上，运用C语言编写了上位机显示软件;基于UDP/IP协议编写了多路4通道超声检测器和上位机之间的通信软件;制作出了多路4通道超声检测器样机，并进行了实验。实验结果表明该检测器能够实现针对大型锻件多路超声检测数据的采集、处理、以太网传输、液晶显示等功能。\n 由多路4通道超声检测器组成的大型锻件多路超声检测系统可以实现大型锻件的远程自动检测，具有硬件扩展性好和采样效率高等优点。该系统不仅可以在大型锻件检测中应用，还可以在航空航天、军工、建筑、发电、船舶等领域的大型零部件检测中应用，具有显著的经济效益和社会效益。

关键词： 声表面波   射频识别   超高频读卡器   零中频技术   硬件设计  

摘要： 随着信息产业发展第三次浪潮的掀起，物联网在互联网的基础上得到不断延伸和发展。《物联网“十二五”发展规划》提出重点发展物联网感知制造业。RFID技术不仅是其感知层的关键技术，也是推动物联网快速发展的重要环节。因此，研究射频识别系统，特别是超高频频段读卡器的设计，不仅是响应我国工业和信息化部对物联网发展的大力支持，同时也促进了RFID产品技术及产业化的应用和推广。\n 针对传统RFID系统的不足，本论文采用声表面波(SAW)技术对射频识别系统进行改进。首先对多种接收机方案进行调研论证，提出基于零中频结构的SAWRFID方案;根据SAW RFID系统的需求分析，遵循物联网基本概念，在ISO/IEC18000-6协议标准的基础上，确定了SAW RFID系统的整体设计方案。本论文设计的SAW RFID系统在识别被测物体的同时，增加了监测温度变化的功能。\n 本论文的重点研究内容是SAW RFID读卡器的设计，包括硬件和软件两部分。根据硬件设计原则，将读卡器硬件划分为射频模块、基带模块和电源模块，其中射频部分包括本地振荡器、零中频发射模块以及零中频接收模块;基带部分包括第一级第二级放大滤波模块、AD转换模块、DSP核心处理器模块等;根据硬件电磁干扰、射频电路阻抗匹配等原理进行各硬件模块的PCB设计。本论文的软件开发平台采用DSP的CCS3.3，下层数据通过无线射频通信方式采集;上层数据利用串口通信方式进行传输，因此软件设计主要包括DSP程序设计，ID、温度数据提取，串口协议自定义等。\n 本论文最后通过频谱分析仪、高低温测试箱、高频电磁场屏蔽房等多种方式对SAW RFID读卡器进行了性能测试，同时对系统进行了功能测试。测试结果表明:SAW RFID系统在恶劣环境下可以正常工作，其性能指标达到或者优于设计指标，符合《800MHz/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定（试行）》标准。

关键词： 编译码器   低码率低密度奇偶校验码   硬件设计   仿真分析  

摘要： 低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check，LDPC)码是一类逼近香农极限的信道编码方案，其性能优越且实现复杂度低，因而在通信系统中应用十分广泛。论文旨在研究一种低码率LDPC码编译码器的设计与实现。\n 论文首先对LDPC码的编译码算法及其硬件实现结构进行了讨论。针对LDPC译码算法，对和积算法及几种改进算法的性能进行了仿真分析与比对，选出适于物理实现的译码算法;针对译码算法的硬件实现结构，对比了全并行、全串行和部分并行等几种方案的优劣。其次，仿真了译码器硬件实现中存在的有限字长效应，对实现中的量化比特数选取问题进行了研究，确定为达到性能要求所需的量化字长。最后，采用Verilog HDL硬件语言完成了LDPC编译码器的编写，并基于Xilinx公司的FPGA开发套件完成了测试平台的搭建及测试验证，性能指标达到设计要求。

关键词： 智能传感网络   IEEE1451标准   硬件设计   软件开发  

摘要： 在复杂测控领域，传统传感器是以点对点或者多路复用的方式与内部设备和控制计算机连接，传感器类型复杂，数量庞大，连接电缆错综复杂，整个系统十分笨重而且成本昂贵，如果出现故障，难以对其进行准确定位和维修，使整个测控网络存在很高风险。智能传感网络系统作为现代集传感器、通信、计算机为一体的一种分布式测控网络技术，可以有效解决在复杂测控现场布线繁杂，仪器设备种类数量庞大的难题。极强设备接口适应能力、高可靠性、成本低、安装配置简易、升级维护方便和更加完备的监控执行能力使其在各种复杂的测控系统中得到广泛的应用。\n 基于上述测试需求，本文设计了一种基于IEEE1451标准的智能传感网络样机，整个样机系统设计以该标准为指导思想，以标准中智能传感网络硬件及软件协议规范为样机设计模型。整个系统包括前段智能变送模块、网络适配模块、网络总线、智能控制处理器、标准数据传输接口、总线数据通信协议、以及含有传感器/执行器信息的电子数据表格结构。实现了利用智能传感网络系统进行-55℃～+125℃温度实时测量及显示的测控任务，实际测量精度能达到0.1℃；利用智能传感网络系统进行-90°～+90°的倾角实时测量及姿态步进电机控制的测控任务，实际测量精度能达到0.5°。\n 本文所设计研究的智能传感网络样机，可以拓展变送器前端的传感器/执行器外部挂接数量，以及子网络适配器在系统总线上的数量，具有极高的实用价值。为各种分布复杂测控网络的智能传感系统设计提供参考。同时为将来航天飞行器上正式智能传感网络系统的研制提供设计依据。

关键词： Ad Hoc网络   帧同步算法   网络节点   硬件设计   OFDM技术  

摘要： 从当前世界军事的发展形势来看,在战场中网络化、数字化的战略布局和应用是大势所趋。并且随着社会信息化进程的加快和无线通信技术、嵌入式技术的飞速发展,特别是3G时代的到来、无线城市规划的大量推广和无线Wi-Fi技术的广泛应用,为研究开发军事应用背景下基于Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network,简称MANET)的嵌入式无线音视频通信终端提供了有效的途径。\n Ad Hoc网络是由一组无线用户自主组成的网络集合。它不需要基站的支持,无中心管理,可临时组织且具有高度移动性,可广泛应用于军事战术通信,需要快速部署的应急通信等一系列需要动态组网的通信场合。由于Ad Hoc网络结构的特殊性,在传统的固定网络和移动通信网中使用的一些技术和协议无法被直接使用,因此需要给Ad Hoc网络设计专门的协议并且修改相应的通信算法。本论文就是以应用Ad Hoc网络为目的,研究频谱利用率很高的OFDM技术和帧同步算法,用MATLAB软件对算法进行仿真比较,并用FPGA实现算法。\n 其次,本文实现了基于Wi-Fi技术和ARM-Linux的低成本音频通信手持终端的方案,并可扩展视频通信。整个手持终端的方案中,硬件部分采用S3C2440A ARM9开发平台外接RS-WC-301Wi-Fi模块等一些外围器件;语音电路采用基于AMBE-2000压缩芯片的语音硬件压缩方案;网络传输采用无线Wi-Fi接入以及点到点的传输方式;通信系统采用P2P的网络架构,在P2P架构下主要完成两个节点之间音频通信过程中数据的点对点传输。为了提高手持终端的发射距离,本方案还选用美国RFMD公司的RF2126线性功率放大器芯片来设计功放电路,并完成相关PCB设计与电路调试。

关键词： 温度调节器   控制方式   硬件设计  

摘要： 本文针对一些对温度有特殊要求的场所,设计的温度调节器以自调整能力为出发点。首先介绍了温度调节器的适用场合。然后对该温度度调节器的几种控制方式进行了详细的阐述,并解释了显示参数的含义。接着叙述了其硬件设计思路,最后将产品应用于工业现场,证明了其良好的调节能力与高可靠性。

关键词： ZigBee   色谱工作站   模数转换  

摘要： 常见的色谱工作站采用的是有线连接,这种点对点的连接方式存在着系统扩展性差、安装繁琐、布线距离及走向限制等问题。为此,设计出一套基于ZigBee的无线色谱工作站,在传统色谱工作站的基础上,利用无线射频(RF)技术,实现了一台计算机与一个或多个色谱仪之间的无线连接,并具备自动组网、智能匹配、丢包补发等功能。

关键词： 视频监控   智能分析平台   模块集成   硬件设计   软件架构  

摘要： 随着科学技术的不断提高，当前芯片的处理能力逐渐满足了视频领域的应用需求。在安防领域，视频监控早已是成熟技术。但是，绝大数传统的视频监控只是对视频进行简单的采集、传输、存储，而未进行任何额外的处理，所以监控中心需要配备监控人员去做需要多工作。当智能化水平越来越高，人们需要对视频进一步处理加工，以便实现视频的智能化分析。智能视频分析平台不仅提供了传统视频监控领域的功能，还能对视频进行相关的分析，智能化地提供给人们需求的信息。同时，其还还能提供良好的人机交互功能。一个良好的人机交互能够使得智能分析平台的可用性大大的增强，且操作人员能够按照自己的意愿对平台定做相关的调整。\n 本文基于视频智能分析的需求，设计了一套视频智能分析平台。论文首先分析了课题的研究背景与意义，介绍了国内外在视频智能分析领域的状况与发展，然后根据设计项目的需求设计了系统的整体方案。本论文选择DaVinci系列的TMS320DM365作为整个平台的主控，智能处理单元采用集成的智能分析模块，从而构成一个完整的智能视频分析平台。论文中对平台的硬件、软件进行了相关的研究设计。硬件部分工作包括了核心板与底板的设计与调试工作。整个系统的硬件功能有:视频采集、视频显示、存储器系统、电源系统、网络传输、与智能模块交互等。同时，研究并构建了系统的软件架构。基于最新的DVSDK包，进行Bootloader、linux内核、文件系统等相关的裁剪移植工作。对系统中需要的驱动模块进行了研究分析，并编写相关驱动程序。在应用层，进行了应用程序的研究与设计，并移植了Qt与Boa作为进一步开发之用，同时进行了整个系统的测试。最后，本论文对整个系统提出了改善工作。