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关键词： 绝对式感应同步器   硬件电路设计   TMS320F2812   动态误差补偿  

摘要： 本文设计并实现了以TMS320F2812DSP为数据处理核心的绝对式感应同步器测角系统，提出了实用和创新的方法对系统的误差进行了修正与补偿，取得了较为理想的效果。设计中注意使用性能出色、集成度高的元件，简化了系统结构，提高了稳定性和抗干扰性，实现了系统向一体化和小型化的迈进。 感应同步器测角系统是一种精确测量角位移值、实时显示测量数据的数字化位置检测设备。本测角系统采用360对极绝对式圆感应同步器作为角度传感器。通过设计整合ICL8038激磁电路，AD620前置放大电路，AD2S80轴角数字转换电路以及TMS320F2812数据处理电路，完成了系统的硬件电路设计;通过设计编写数据采集、译码、粗精结合、显示等模块，完成了系统的软件设计。 文章还着重关注了感应同步器测角系统的动态特性，分析了动态误差的产生机制，提出了一种实用的粗通道数据修正方法，并利用误差补偿表法对系统的动态误差进行了补偿，使系统的动态特性满足了指标要求。

关键词： 嵌入式微处理器   数控系统   通信总线   数控机床  

摘要： 嵌入式数控系统与传统数控系统相比具有低成本，稳定性、可靠性高，灵活性、扩展性好等优势，是数控系统发展方向之一。本文旨在设计开发一种经济实用、功能完备的嵌入式数控系统。 本文首先分析了嵌入式数控系统与传统PC-base数控系统的优缺点，论证了开发嵌入式数控系统的必要性，对四种现有嵌入式数控系统解决方案进行分析，最终确定了“ARM+FPGA”双核心控制系统架构。通过分析各种总线通信方法，决定采用自定义并行总线实现ARM与FPGA之间的总线连接，并开发了FPGA核心板以及外围电路，完成了硬件系统设计，所实现的硬件系统系统可以控制三路伺服电机以及32路IO口（16路输入、16路输出）。 针对所搭建的硬件平台进行了控制系统软件开发，综合考虑嵌入式控制系统特点，以及ARM与FPGA两种嵌入式微处理器的优缺点，对ARM与FPG所承担的主要任务进行了合理分配，最终决定采用ARM芯片作为上位机，FPGA作为接口扩展芯片的软件总体方案。ARM端移植了LinuxCNC开源数控系统内核，实现了任务调度、G代码编译、插补运算等工作;FPGA端利用Verilog HDL语言实现了脉冲发生器、编码器计数器、IO口控制器等模块，实现了数控系统接口处理功能。另外，本文自行定义了两芯片之间的通信协议，开发了ARM端相应嵌入式Linux驱动程序以及FPGA端Verilog HDL总线通信程序，从而实现了ARM与FPGA之间实时、有效的信息传递。 最后根据具体硬件设计了电气控制系统，搭建了电气系统控制柜和三轴铣床实验平台。通过实际加工蜡块模型，验证了本文所开发的经济型嵌入式数控系统的可行性和加工能力。

关键词： 任意波形发生器   现场可编程门阵列   大容量存储   高速数模转换  

摘要： 在当今电子信息时代，作为电子产品的测试工具的电子测量仪器逐渐向高速化、集成化、智能化的方向发展。任意波形发生器（Arbitrary WaveformGenerator,AWG）就是这个时代的电子测量仪器的标志性产物。它经过几代的发展，经历了从最初的模拟电路波形合成发展到数字技术时代，不仅能够产生像传统信号发生器一样的简单波形,还能产生调制信号，甚至还可以产生手工编辑的任意波形。任意波形发生器基本可以模拟各种信号，广泛应用于军事、医疗、教育等方面，为科技的发展做出了巨大的贡献。 本论文所研究的任意波形发生器模块,它是基于PXI-Express标准的电子合成仪器的信号发生模块。本任意波形发生器模块有基于直接数字波形合成和基于直接数字频率合成两种方式产生波形，两种方式各有优缺点，适用范围不同。 本论文首先介绍了任意波形发生器的发展状况，对目前流行的直接数字波形合成和直接数字频率合成两种方式进行了详细的介绍和比较，接着对关键技术的可行性进行论证，最终确定了任意波形发生器模块的整体设计方案。然后根据设计方案，选取合适的芯片实现各个模块功能，在确定方案和器件后，完成原理图及印制电路板。最后通过现场可编程门阵列实现基于直接数字波形合成和基于直接数字频率合成的。 本论文攻克了三大难点：大容量存储的实现，高速数模转换功能及高速电路的设计。大容量存储需要对读写操作及时序有很好的理解，满足其大容量高速的要求;高速数模转换功能主要工作点为数模转换芯片AD9739工作原理及其寄存器配置;高速电路设计需要注意信号完整性问题，合理布局布线。 本文采用VHDL硬件描述语言完成FPGA，通过modelsim仿真及Chipscope在线调试相结合的仿真完成功能验证。对于大容量深度存储及高速数模转换进行了分析及验证，为今后的进一步开发打下了基础。

关键词： 智能电表   数据采集   硬件设计   功能  

摘要： 本文对智能电表数据集中采集器进行了分析。总结了当前数据集中采集器的特点，设计了智能电表数据集中采集器的总体功能、硬件及软件。

关键词： 索牵引   运动控制系统   Beckhoff   TwinCAT  

摘要： 科学技术飞速发展的今天,运动控制技术也在不断改进。在欧美一些顶级体育赛事转播中,工作人员需使用多台摄像机从不同角度拍摄,而类似直升机视角拍摄到的高动态电视画面,是通过一种叫做Spidercam的摄像机器人进行传输的。这种摄像机器人可在体育场馆的空间内自由移动,就像一个远程控制的飞行器。由于体育场馆的占地面积通常很大,分布在四个端点的电机间距也就相对较大,因此在该控制系统中,分布式节点控制技术是最关键的部分。 本文主要研究索牵引摄像运动控制系统的软硬件设计及实现。首先,介绍十运动控制技术的发展现状,对系统相关的技术进行分析与研究,确立了控制系统的设计方案;其次,根据设计方案选取了Beckhoff现场总线、伺服电机、TwinCAT软件以及驱动器等产品,设计出了一套基于分布式节点控制的索牵引摄像机控制系统模型,并编写了相应的控制软件;再次,利用实验室现有的支架,搭建了卖验模型系统;最后,通过多次的调试和改进,解决了实验过程中遇到的速度曲线不平滑和指令衔接不协调等技术问题。 实验结果显示：所设计的索牵引摄像运动控制系统,能够对空间内的摄像机机位进行操控,运行效果基本达到预期,机动性能基本满足需求,测得的速度波形也较为理想,验证了设计方案的可行性。

关键词： AT89S52   RS-232   广告牌   CPLD  

摘要： 随着信息化进程的不断深入，基于上/下位机控制系统的电子应用系统日渐受到人们的欢迎，如电子户外广告牌、电子展示屏等。这类系统要求实现丰富的显示功能，最主要的是要求上位机修改显示内容、格式、显示方式要方便快捷，因此掌握基于串口通信的上/下位机控制系统软硬件设计非常重要。 早期的电子广告牌一般功能单一、显示内容固定，已不能满足市场发展需求。本项目设计了一个可由单片机与CPLD协同工作的基于串口通信的多功能上位机控制输入输出系统。下位机可实现LCD显示、LED显示、数码管显示、蜂鸣器控制、按键反馈、存储器读写功能，上位机PC机通过串口通信控制下位机功能。下位机按键输入可以反馈到上位机。 本设计选用AT89S52单片机及标准的RS232接口，PC机上位机界面使用VB语言编写，窗口包含六项控制功能，具有编程简便、界面友好的优点。下位机主程序设计中采用多重分支结构的程序设计，根据读取到的命令，转向对应操作。单片机程序是用C51语言进行编写。 本项目除已设计实现的六项功能，还预留了扩展借口，可用于进一步开发新的功能。本项目中设计有CPLD协同工作，将单片机一些外围电路放入CPLD中，减小下位机板子面积，CPLD本身可用于功能编程，开发余地较大，可为今后进一步扩展功能的编程提供方便。并且，单片机与CPLD协同工作模式可简化编程。因此，此设计不仅能实现目前具有代表性的广告牌操作，还能适应更高要求的功能开发。

关键词： 无功补偿   MCR   控制系统   硬件设计   软件设计  

摘要： 随着我国工业的发展,对电力的需求越来越大。在电力系统运行中,降低线路的损耗、减少故障的发生,保证高质量的供电已成为当前电力传输领域的技术焦点。然而,无功功率的不足或者过剩将会严重影响到供电的质量。通过对电力系统无功功率的补偿,维持电压稳定,保持功率因数在较高的水平,可大大提高供电质量。随着技术的不断进步与发展,各种电气设备的投入运行,使无功功率在电力网络中的分布日趋复杂,为提高系统运行的稳定性,满足对现今电力系统无功补偿的要求,合理开发和选用无功补偿装置和控制方式是一个关键技术课题。 本文主要是针对新型无功补偿装置(FC+MCR)的控制系统研究。论文首先阐述了电力系统无功功率产生的原理,以及传统的无功补偿的方式和补偿装置,并搜集了FC+MCR型无功补偿装置国内外研究的相关资料。紧接着介绍了磁阀式可控电抗器(MCR)的工作原理和控制特性,并利用MATLAB软件搭建了磁阀式可控电抗器模型,通过仿真得出晶闸管触发角和电抗器工作电流的关系,然后阐述了动态无功补偿理论,提出了FC+MCR型无功补偿装置的补偿原理。 文章从实际工程应用的角度出发,为实现MCR的无功补偿功能,设计出了各个功能电路模块,然后在此基础之上,进行了MCR的无功补偿控制系统功能软件程序设计。根据控制对象,设计了以功率因数和系统电压为控制目标的MCR无功补偿控制策略。通过400V/20KVvar的MCR样机试验分析,验证了控制系统的稳定性和可靠性,实现了电力系统的动态无功补偿,并达到了很好的补偿效果。目前本项目的研究已经取得了很大的突破,形成了面向市场应用的产品。

关键词： PLC   硬件设计   软件设计   脱硫控制系统  

摘要： 可编程序控制器伴随计算机技术而迅速发展、广泛普及和应用。PLC工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用,其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。根据PLC自动控制及其逻辑控制的特点,为了更好地运用可编程序控制器,本文探讨对PLC控制系统的设计方法及调试等方面问题。

关键词： 电子不停车收费系统   车载单元   5.8GHz无线通信  

摘要： 电子不停车收费系统(Electronic Tolling Collection,简称ETC)作为最先进的智能收费系统,主要应用于公路、大桥、隧道等收费站当中。该系统基于专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,简称DSRC)规范,主要包含路侧单元(Road Side Unit,简称RSU)和车载单元(On Board Unit,简称OBU)两部分。当车辆通过收费站时,通过路侧单元和车载单元之间的5.8GHz无线通信实现路网与车辆之间的信息交互达到付款缴费功能。 本课题主要完成ETC系统中车载单元的硬件设计与实现。本文首先介绍了国内外ETC系统的发展现状,然后根据我国ETC系统中车载单元的组成方式、通信流程以及DSRC专用短程通信协议物理层的协议规范,进行了车载单元的整体设计。本设计从功能上采用‘’ESAM&IC卡模块+通信模块”的组合方式,从结构上划分为数字控制部分和射频部分。 数字控制部分主要由MCU控制单元、ESAM&IC卡模块、扩展应用模块组成。应用TI公司的MSP430F5418芯片实现MCU控制单元的功能,采用接触式与非接触式结合的方式完成IC卡读写操作。扩展应用模块主要包括OLED显示模块、LED灯&蜂鸣器、太阳能供电模块,目的在提高OBU的人机交互能力以及续航能力。 射频部分由5.8GHz射频收发单元、天线组成。采用符合不停车电子收费国家标准的ETC专用芯片BK5822完成数据的收发工作。为使天线和射频链路更易连接,天线部分采用侧馈型矩形切角微带天线实现右旋圆极化。本文还对射频部分进行了占用带宽、频率容限、e.i.r.p((等效全向辐射功率)、调制深度、杂散测试、唤醒灵敏度、接收灵敏度、发射功率等射频性能测试。 最后,本文所设计的车载单元在配合通信协议软件的情况下,并可与RSU完成正常通信。为测试所设计的OBU的性能,本设计还对其进行了环境适应性测试。经测试后,OBU的各项性能指标均达到国家标准。

关键词： 交流感应电机   矢量控制   SVPWM   MATLAB仿真   硬件设计  

摘要： 电机是一种转换能量的机械装置，在人们的生产生活中有着广泛的应用。交流感应电机是所有种类电机中应用最为普遍的，它拥有许多优点，在社会中扮演着极其重要的角色。 交流感应电机（AC Induction Motor）控制系统一直以来都是科学工作者研究的重要课题。本文给出了电机在各个坐标系下的模型及方程，提出了多种应用于交流感应电机控制的控制方法。目前最为流行的控制策略是矢量控制技术，结合空间矢量脉宽调制技术实现对交流感应电机的优良控制，使这种控制系统可以替代目前许多领域中传统的控制方案，达到节约能源的目的。 在设计交流感应电机的控制系统过程中，为了缩短项目的研发周期和精简项目的研发费用，我们要对整个系统进行一定的前期研究。在前期的研究中，我们需要分析比较交流感应电机的各种驱动控制策略，选定符合项目要求的电机型号，并对电机系统进行基于MATLAB仿真软件的仿真，通过模拟电机的实际工作情况来确定整个电机系统的设计方案。按照要求设计电机驱动的硬件部分，选定符合要求的主控芯片和驱动模块。设计主控电路部分的通讯电路以及控制接口，驱动部分的电路包括多个模块部分，包括电源部分、功率模块部分、过电流检测部分以及信号采集部分等。 搭建交流感应电机矢量控制平台，对硬件系统进行测试，并将MATLAB仿真模型的代码与硬件部分相连，完成仿真与硬件的联调，验证了仿真结果与实际运行结构的一致性。最后对本文存在的不足与需要进一步完善的地方做了说明，对下一阶段的工作进行了展望。