在国内新的电力市场形势的变化下,配电网自动化尤其是配电网自动化中的无功补偿和配电数据监测在电力企业中的重要性越来越显著。另一方面,我国电力供需矛盾趋于缓和,电力负荷控制系统的控制功能变得很少使用,造成了资金、资源的很大浪费。为了使这些资源更有效地服务于配电网自动化建设,在充分整合电力负荷控制系统原有硬件资源的基础上,开发了基于ARM的智能控制器来实现对电网的无功补偿和配电监测,对原有的数据资源进行了进一步的开发利用。 本论文主要完成了以下几个方面的工作: 1、研究电网数据采集方法、高速数字信号处理算法、智能无功补偿算法。 2、研究基于GPRS的分布式网络结构及国家电网公司通信协议《电力负荷管理系统数据传输规约—2004》的实现。 3、研究基于高性能嵌入式系统的终端软、硬件平台的实现
上传时间: 2013-04-24
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电能是一种使用最为广泛的能源,其应用程度已成为一个国家发展水平的主要标志之一。随着计算机、电力电子和信息技术等高新产业的发展和普及,电能质量已成为电力部门及其用户日益关注的问题,对电能质量监测和分析也具有重要的现实意义。本文主要对电能质量监测分析的相关理论和技术进行了研究,设计了基于DSP和ARM的双CPU电能质量监测仪的硬件系统和软件系统。 本文首先对电能质量当前国内外的研究现状进行了分析,对电能质量相关分析方法进行了阐述,提出了电能质量监测仪的设计思路。本文采用双CPU的硬件结构方式,利用ARM管理键盘和显示等人机接口,采用高速数字信号处理器。TMS320LF2407作为运算单元,采用专门的14位AD转换芯片来实现高精度的采样,同时利用锁相环电路硬件跟踪电网频率。软件系统方面采用了模块化设计,以便于软件功能的改进和升级。在理论方面也有所研究,以谐波源-六脉动整流桥为研究对象,分析控制角和换相重叠角与谐波电流大小之间的关系,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的准确性;对于暂态电能质量扰动采用小波变换进行检测,并通过Matlab仿真验证检测效果。 本文最后对电能质量的实测数据进行分析,指出当前电能质量中存在的问题,并给出了相应的改善措施。对电能质量监测仪进行了误差分析,并结合误差的原因提出了软件校正方法。
上传时间: 2013-04-24
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随着我国经济的高速发展,各类建设工程越来越多,这导致了国家对工程机械的需求越来越大,要求也越来越高。在机械和液压技术已发展成熟的今天,信息化和智能化成了工程机械进行产品性能提升的新的突破口。而无线遥控技术是信息化的一个重要方面。 鉴于工程机械设备对无线遥控设备的需求,本文研制了用于工程机械的无线遥控器。因为工程机械对遥控通信的可靠性、抗干扰性和通信距离都有比较高的要求,所以本文没有选择红外、蓝牙等技术作为通信手段,而是选用高性能的射频芯片ADF7020来搭建射频模块。在控制器方面,考虑到通信过程中需要进行非常复杂的编解码运算,所以本文选用了运算速率较快的32位ARM核微控制器LPC2119。 论文首先在对上述两块主芯片进行深入研究的基础上介绍了它们的功能特点和参数性能,与此同时还介绍了嵌入式系统开发的相关知识。接着基于这两块芯片对遥控器的实施方案进行了设计,包括硬件系统和软件系统两方面的内容,这构成了论文的主体内容之一。然后论文详细深入的研究和讨论了对遥控器通信性能起关键作用的差错控制系统。研究内容包括循环码、CRC码、RS码和交织技术等一系列的信道编码理论,并且给出了各种编解码的实现方法。基于这些理论,论文设计了一种CRC码、RS码以及交织技术相结合的差错控制方法并将其应用在遥控器中,实际测试证明该方法从很大程度上提升了遥控器的通信性能。此外,还实现了遥控器的跳频功能,可以有效的抵抗同频干扰。论文的最后简要介绍了系统开发调试环境以及仿真工具,并总结了软件实现过程中对一些关键问题的处理办法。
上传时间: 2013-05-18
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软开关技术是电力电子装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术,已成为现代电力电子技术研究的热点之一。微处理器的出现促进了电力电子变换器的控制技术从传统的模拟控制转向数字控制,数字控制技术可使控制电路大为简化,并能提高系统的抗干扰能力、控制灵活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一种利用耦合输出电感的新型次级箝位ZVZCS PWM DC/DC变换器,其反馈控制采用数字化方式。 论文分析了该新型变换器的工作原理,推导了变换器各种状态时的参数计算方程;设计了以ARW芯片LPC2210为核心的数字化反馈控制系统,通过软件设计实现了PWM移相控制信号的输出;运用Pspice9.2软件成功地对变换器进行了仿真,分析了各参数对变换器性能的影响,并得出了变换器的优化设计参数;最后研制出基于该新型拓扑和数字化控制策略的1千瓦移相控制零电压零电流软开关电源,给出了其主电路、控制电路、驱动电路、保护电路及高频变压器等的设计过程,并在实验样机上测量出了实际运行时的波形。 理论分析与实验结果表明:该变换器拓扑能实现超前桥臂的零电压开关,滞后桥臂的零电流开关;采用ARM微控制器进行数字控制,较传统的纯模拟控制实时反应速度更快、电源稳压性能更好、外围电路更简单、设计更灵活等,为实现智能化数字电源创造了基础,具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。
上传时间: 2013-08-03
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随着计算机技术、通信技术、集成电路技术和控制技术的发展,传统的工业控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。本文即从未来工业控制网络发展的需要出发,设计并实现了以S3C2410微处理器为核心的嵌入式网络控制器。 本文以S3C2410-32 位微处理为核心,设计并实现了具有1路以太网接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1个CAN总线扩展卡、1个RS485扩展卡、1个RS422扩展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一个 240×320TFT LCD 显示触摸屏的功能强大的嵌入式网络控制器。并在此基础上,结合嵌入式操作系统Windows CE建立了一个嵌入式软件开发平台。 在深入研究和分析CANopen协议的基础上,实现了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 协议栈,大大提高了嵌入式网络控制器在现场总线上的通信和控制能力,为新型的网络控制算法研究提供了实验平台。在探讨了TCP/IP协议的基础上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 协议栈,掌握了Windows CE 平台的网络 Socket 通信编程,使控制器能够通过以太网接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式网络控制器硬件与软件设计的基础上,将控制器应用到了网络化的嵌入式数控系统的中央数控单元中,实现数控系统等数控设备小型化、网络化和集成化的需要。并以此为基础,结合计算机控制实验室建设,构建了三层(信息层、控制层和设备层)工业网络实验平台,实现了实验室设备真正的网络互连,为网络控制研究提供了一个高性能的平台。
上传时间: 2013-06-10
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随着国民经济和电力工业的飞速发展,使得对电力系统自动化和信息化水平的要求也越来越高。变电站系统作为电网的重要基本环节,其自动化水平的高低直接影响着电网安全稳定运行水平,于是变电站综合自动化系统得到了迅猛的发展和推广应用,成为衡量电力企业自动化水平的重要依据。而安全可靠的网络通信技术又是实现变电站综合自动化系统的根本保证。 变电站是输配电系统中的枢纽环节,它是电力系统的重要部分。而作为变电站综合自动化系统中的现地测控单元是其非常重要的组成部分,它的性能的优劣直接影响着变电站综合自动化系统整体的高效、安全的运行。 随着电压等级和电网复杂程度的提高,供电半径和输配电容量的加大,采用传统的变电站一次和二次设备已越来越难以同时满足:“降低变电站造价,提高变电站的安全和经济运行水平”这两方面的要求。为此,很有必要研制和开发以计算机技术为基础的各种电压等级的变电站综合自动化系统,以取代或更新传统的变电站二次设备。 本论文以变电站综合自动化系统现阶段的技术为参考,提出并研究了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统的变电站综合自动化现地测控单元。文中从当前各种模式的变电站综合自动化系统结构出发,结合计算机技术发展的趋势,详细介绍了该现地测控单元的原理与构成及其特点;着重分析了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C4510B为核心的嵌入式网络系统的软件硬件设计原理,给出了硬件原理图;对于该系统的关键技术:操作系统UC/OS-Ⅱ的移植、系统软件的设计等问题本文作了系统、细致的论述,并给出了相关的设计程序。 新型嵌入式智能变电站综合自动化现地测控单元提供了更快的通信速度以及更强的处理能力,它的应用必定会提高变电站综合自动化系统的通信能力,而且使变电站综合自动化系统的可靠性更高,经济性方面也具有更强的优势。
上传时间: 2013-06-21
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嵌入式系统的开发已成为新的行业热点,将嵌入式应用于工业控制类产品中,并开发出优秀的人机交互界面,是嵌入式发展的趋势,拥有广阔的市场前景。近年来的市场需求显示越来越多的嵌入式系统包括PDA、机顶盒、DVD/VCD播放机、WAP手机等均要求提供一个方便简洁的可视化操作界面,而这些都要求有一个高性能稳定可靠的GUI(GraphicalUser Interface)来提供支持。友好的图形人机界面为嵌入式系统的人机交互提供丰富的图形图像信息、直观的表达方式。嵌入式GUI作为人机界面的软件系统,具有简洁、美观、方便好用且更具人性化的特点,采用嵌入式GUI进行人机界面设计能够提高设备开发效率、节省维护成本、丰富人机交互信息,因而,已经被越来越多的领域所采用。 本文研究设计了一种基于ARM微处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式GUI应用平台的方案。以SmartARM2200开发板为硬件平台(基于PHILIP公司的微处理LPC2210),在ADS1.2集成开发环境下,首先对嵌入式实时操作系统μ/OS-Ⅱ的特点、移植条件、性能等方面进行应用研究,重点分析了μ/OS-Ⅱ的移植过程,给出了移植的思路,总结了移植过程中应注意的问题,提出了简洁高效的移植方法;其次详细讲述了如何利用图形用户界面开发工具MiniGUI进行图形用户界面的开发,包括鼠标、键盘、菜单、绘图等功能的实现。该嵌入式GUI应用平台既可以满足用户对应用系统实时性和快速处理的要求,又能够给用户提供生动、直观的图形人机交互界面,具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-07-06
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近年来,LED(light emitting diode,发光二极管)电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息,具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点,被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域。 LED显示屏的核心技术主要集中在控制器中。目前,大部分异步显示屏采用的是8位或16位的微控制器,由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制,已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动态显示效果复杂的情况下得到良好的动态视觉效果。 针对以上情况,本文研究开发了一种全新的,由32位高性能ARM微处理器组成的LED显示屏控制系统,就控制平台、硬件结构和软件开发实现给出了驱动部分和控制部分的详细分析与设计。 本文根据LED显示屏在列车车厢和火车、汽车车站旅客导向系统中为应用背景,结合LPC2138的功能特点和LED显示屏的功能需求。详细介绍了显示屏控制系统中包括电源模块、复位模块、RS485通讯电路等主要模块的设计。成功实现了数据扫描、数据发送、数据通讯等LED显示屏所需的功能。 结合控制系统RS485通讯协议和系统显示的要求,分析了LED显示屏通讯和控制系统的软件开发流程。并详细分析了显示屏的静、动态图文显示软件流程结构;系统从上位机接受数据到信息显示的整个软件处理流程。 最后本文分析了LED显示屏控制系统研发中所遇到的几个难点问题,包括:提高RS485总线可靠性和抗干扰问题、系统在频繁更换内容死机的问题、显示内容较多时视觉效果的处理问题,并给出了解决方法。 经过实际测试,本文所述LED显示屏控制系统性能良好,工作稳定可靠,易于维护升级,具有很高的性价比。
上传时间: 2013-05-28
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随着TD—SCDMA技术的不断发展,TD—SCDMA系统产品也逐步成熟并随之完善。产品家族日益丰富,室内型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站产品逐步问世,可以满足不同场景的建网需求。而分布式基站(BBU+RRU)越来越多地受到业界的关注和重视。 本文主要从TD—SCDMA频点拉远系统(RRU)和软件无线电技术的发展入手,重点研究TD—SCDMA频点拉远系统的FPGA设计与实现。TD—SCDMA通信系统通过灵活分配不同的上下行时隙,实现业务的不对称性,但是多路数字中频所构成的系统成本高和控制的复杂性,以及TDD双工模式下,系统的峰均比随时隙数增加而增加,对整个频点拉远系统的前端放大器线性输入提出了很高的要求。TD—SCDMA系统使用软件无线电平台,一方面软件算法可以有效保证时隙分配的准确性,保证对前端控制器的开关控制,以及对上下行功率读取计算和子帧的灵活提取,另一方面灵活的DUC/CFR算法可以有效的提高频带利用率和抗干扰能力,有效的控制TDD系统的峰均比,有效降低系统对前端放大器线性输出能力的要求。 本文主要研究软件无线电中DUC和CFR的关键技术以及FPGA实现,DUC主要由3倍FIR内插成型滤波器、2倍插值补偿滤波器以及5级CIC滤波器级联组成;而CFR主要采用类似基带削峰的加窗滤波的中频削峰算法,可以降低相邻信道的溢出,更有效的降低CF值。将DUC/CFR以单片FPGA实现,能很好提高RRU性能,减少其硬件结构,降低成本,降低功耗,增加外部环境的稳定性。
上传时间: 2013-04-24
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如今IC设计进入了SOC(System-on-chip)设计时代。SOC是指在单一芯片上集成了微控制器、数字信号处理器、存储器、I/O接口等,可以实现信号采集、转换、存储、处理等功能的芯片。SOC设计是基于IP可重用性的设计过程。现在已有不少公司成功地开发了各种SOC总线规范,以便于IP核的可复用性设计。其中,ARM公司开发的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Arehitecture)规范已经成为嵌入式应用的行业标准。嵌入式SOC芯片广泛应用于消费电子产品中,近年来随着彩屏手机、PDA等移动终端的普及,液晶电视等平板显示器件的推广,液晶显示器已经逐渐取代CRT成为主流的显示器件。LCD Driver IC作为液晶显示器的重要部件,需求量也日益增大。嵌入式液晶显示系统的设计是当今SOC设计中不可缺少的部分,而基于AMBA总线规范的LCD显示系统更是具备良好的性能和较大的潜力。 本文提出了一种基于AMBA总线规范的彩色TFT-LCD数字图像显示解决方案,硬件设计上包括APB存储接口模块、LCD控制模块,并用VHDL硬件描述语言进行了功能仿真,采用Mentor公司Modelsim5.8完成了系统功能验证;软件设计上完成了基于SAMSUNG公司S6D0110 TFT-LCD驱动芯片的测试程序的编写和系统测试。本设计不需要掌握TFT-LCD内部构造,复杂的内部驱动原理,只需要掌握AMBA总线规范和LCD的MPU并行接口时序,采用本课题设计出的LCD显示控制模块简单实用,便于推广应用。 本课题基于Xilinx公司的VirtexⅡ FF1152 PROTO开发平台完成了软件调试,实现了TFT-LCD图像显示。调试结果表明硬件和软件设计正确且取得了较为满意的结果。
上传时间: 2013-06-02
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