在机器人学的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型,建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发,首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构,并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后,我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证,并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构:第一级CPU为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算;第二级CPU为高性能的DSP处理器,它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;第三级CPU为交流伺服驱动处理器,它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制,以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外,我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机.与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用VC++实现的上位监控软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器人系统之间的信息交互;二是采用C语言实现的下位DSP控制程序,它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制,也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间: 2013-06-11
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周立功公司做的一个μCOS-II微小内核分析的PPT.是初学很好一个资料,多的就不说了,下了就知道.
上传时间: 2013-07-07
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基于ProtelDXP的信号完整性分析基于ProtelDXP的信号完整性分析基于ProtelDXP的信号完整性分析基于ProtelDXP的信号完整性分析基于ProtelDXP的信号完整性分析
上传时间: 2013-04-24
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基于Altium Designer的信号完整性分析教程
上传时间: 2013-07-28
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随着电子技术的不断发展,各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大,人机交互不友好,不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展,以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大,相比较单片机而言,它的主频高、运算速度快,可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小,适合于功耗要求比较苛刻的地方,这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时,由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源,这样就简化了外设电路及芯片的使用,降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外,ARM芯片可以方便的移植操作系统,为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理,甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外,还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑,两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带;小型化除了要求采用微功耗的器件,还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少,但小型化的同时必须保持系统的智能化,即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中,几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现,如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集,在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效,可修改性强,支持多种体系结构的处理器等,使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛,从x86、MIPS、POWERPC到ARM,以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内,ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场,ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域,例如:工业控制,无线通讯,网络,消费类电子,成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines,先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统,以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路,中央处理器模块,显示模块,用户交互模块,存储模块,网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410,并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构,这样增加了系统可靠性,提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心,A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器),在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒),满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求,并且控制简单,简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card,安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点,所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包,为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示)屏作为人机交互的显示部分,并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分,这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输,系统设计中采用XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)格式来组织传输的数据,通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程,来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间: 2013-04-24
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嵌入式系统是当前最为热门的研究领域之一,也是“后PC时代”最有发展前景的方向之一。目前,它已经被广泛地应用于信息家电、手持通信设备、仪器仪表、汽车、航空航天、工业控制以及数据采集等应用领域,为人们的工作和生活带来了极大的便利。其中,GPRS DTU是嵌入式系统在工业控制和数据采集领域的重要应用,它可以实现将串口数据通过GPRS网络进行数据传输,提供了无线备份链路,增强了数据传输的可靠性。伴随着对智能化的需求日益增长,提出了智能化GPRS DTU的概念。除了原有的基本功能,还需要增加智能化功能模块,比如支持自动心跳、保持永久在线,支持远程登录,远程Web管理,远程自动更新等。这样就极大地节省了后期维护费用,降低了成本。因此,对智能化GPRS DTU的研究具有广泛的意义和良好的商业前景。 本文主要是设计并实现智能化GPRS DTU的应用平台,对关键技术进行了深入研究。首先从理论的层次介绍了嵌入式系统的基本概念和设计流程,在理论研究和项目实践的基础上,总结了抓住本质、分层整合、协同分工、情景分析等学习方法;介绍GPRS DTU硬件平台的组成,以ATMEL公司的AT91RM9200为核心控制单元,以Telit的GM862作为GPRS功能模块,以实现工业级指标要求;总结出Linux下ELF文件转换为binary文件的方法,然后重点解决了U-boot应用于AT91RM9200重映射机制的修正,设计出面向智能化GPRS DTU的嵌入式混合文件系统(Cramfs+JFFS2+Initramfs),针对该文件系统对Linux-2.6.20进行了移植和裁剪;最后以串口/Ethernet数据网关的设计来说明应用开发的基本模型。 本系统研发的关键技术均已获得相应的成果,对智能化GPRS DTU的发展给予了有力的技术支持。
上传时间: 2013-04-24
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本文简单介绍了脉冲式激光测距原理、相位式激光测距的原理及相位测量技术。根据课题的要求,给出了电路系统设计方案,选择了合适测相系统电路参数,分析了调制波的噪声对系统的影响,计算出能满足系统精度要求的最低信噪比,对偶然误差、信号变化幅度大小、零点漂移和电路的相位延迟等原因引起的测量误差,提出了具体的解决措施,这些措施提高了数字检相电路的测相精度和稳定性。 根据电路系统设计方案,着重对混频电路、整形电路和自动数字检相电路进行了较为深入的分析与讨论,其中自动数字检相电路采用大规模可编程逻辑器件FPGA实现。 文中述叙了利用FPGA实现自动数字检相的原理及方法步骤,分析了FPGA实现鉴相功能的可靠性。根据设计要求,选择合适的FPGA逻辑器件和配置器件,使用QuartusⅡ软件开发可编程逻辑器件及VHDL编程,给出了用QuartusⅡ软件进行数字检相测量的系统仿真结果和混频电路、比较电路、数字检相电路的实验结果,对在没有零角度位置标志信号和没有允许计数标志信号条件下的实验结果的精度进行了分析。根据误差结果分析,提出了下一步研究改进的措施和思路。
上传时间: 2013-07-25
上传用户:天涯
聚乙烯(PE)管道系统在各个行业的应用越来越广泛,特别是PE管道在燃气输送和给水排水方面的快速发展,使得PE管道正在逐步的替代金属管道系统。PE管道的连接技术是PE管道系统应用中的关键技术之一,连接的质量对PE管道系统整体寿命有重大影响。热熔对接焊是一种经济、快速有效的连接方法,具有密封、均匀、牢固的优点,同时又有焊接过程复杂,工艺参数多的特点,对焊接机的自动化程度要求较高。然而,目前国内工程上还没有全自动化的热熔焊接机,焊接过程需要人工干预,管道焊接质量难以保证。因此,研究设计焊接过程全自动化的热熔对接焊机对提高焊接质量,保证PE管道系统的使用寿命有重要意义。 本文通过分析和研究热熔对接焊的焊接流程和工艺参数,提出了一种结合嵌入式技术,使焊接过程全自动化的热熔焊接机控制系统的实现方案。本文所设计的控制系统实现了热熔对接焊的焊接时序自动控制,操作纠错及错误信息管理,焊接数据的管理及追溯。课题研究的主要内容有: (1)通过分析全自动热熔对接焊机的整体需求,构建基于ARM7处理器和μC/OS-Ⅱ的嵌入式系统平台,包括设计硬件系统和移植操作系统; (2)实现热熔对接焊过程的全自动化,包括自动控制铣削管道端面;测量拖动压力以及自动补偿拖动力;自动控制热板插入后的所有焊接阶段即:加压、成边、降低压力、吸热、抽板、加压、保压、冷却的自动控制。焊接过程中各个阶段以曲线方式动态的显示给用户,焊接完成后焊接数据自动存储; (3)实现系统必须的功能模块,主要包括LCD图形用户界面、数据管理模块、USB移动存储器读写模块。硬件主要实现电源、复位和时钟电路;USB、SPI总线和UART接口电路;A/D和D/A转换接口电路;LCD接口和JTAG接口电路等。软件方面主要包括LCD控制芯片驱动程序、基本图形处理程序、图形用户界面、数据管理系统、USB控制芯片驱动程序、USB大规模存储器协议实现、FAT16/FAT32文件系统操作程序以及自动控制程序等。
上传时间: 2013-04-24
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臭氧(O3)作为一种无污染的强氧化剂,已在医学、卫生、食品、饲养业、养殖业、化工生产、大气净化、污水处理和饮用水杀菌消毒等行业广泛应用,取得了显著效果,其应用规模也越来越大。在使用中,如果臭氧浓度过高会加大设备造价同时对人体有危害,臭氧浓度太小又难以收到满意效果。因此在很多场合必须严格控制臭氧的浓度,以便达到既能杀菌消毒,又不危害人体健康的目的。目前,臭氧检测的方法分为两类,一类是采样后实验室分析,首先进行环境空气的样品采集,然后拿到实验室利用化学方法进行分析;一类是自动监测仪器法,利用臭氧自动监测仪进行环境空气中臭氧浓度的测定。然而在对臭氧消毒后空气中臭氧浓度检测的过程中,以上两种方法具有检测周期长、操作步骤复杂、设备体积大、不便于携带等缺点。因此设计一种检测方法简单、体积小、重量轻、低功耗、智能化程度高的便携式臭氧浓度检测仪具有一定的现实意义。 在硬件设计上,首先,为了完成臭氧浓度信号的提取,对臭氧传感器进行了精心的选择;其次,为了保证传感器稳定可靠的工作,重点设计了恒电位仪电路,同时为了满足后续A/D检测精度的要求,对检测到的电压信号进行了调理;最后,为了实现系统的基本功能,以ARM微处理器LPC2210为核心搭建了系统的硬件平台。 在软件设计上,为了提高系统的智能化程度,引入了μC/OS-Ⅱ操作系统。同时为了减少系统功耗尽量缩短CPU的运行时间。当仪器无人操作一段时间后,系统会自动关闭一部分外围器件并且使微处理器处于掉电状态以减少功耗。 在操作的可靠性方面,设计了一键开机功能;同时为了延长电池的使用寿命,设计了电源智能管理模块。
上传时间: 2013-05-21
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旅客列车是人们出行的重要交通工具之一,随着我国国民经济的发展,信息化时代的到来,车辆能否安全运行已经成为人们关注的焦点。在高速状态下列车车辆能否安全地停下来是安全运行的一个关键,在车辆方面上就是解决制动问题。在这样的前提下,对车辆制动系统的研究就显得必然和重要。 本次设计的任务是实时监测列车车辆的运行速度,并根据车辆制动状态,自动控制车辆的制动系统,实现车辆的制动安全防护。所以本次设计设计了一种基于ARM——高性能嵌入式微处理器、CPLD——新型高性能可编程逻辑器件、CAN总线——有效支持分布/实时控制的串行通信网络和μC/OS-II操作系统的车辆制动自动监控系统。文中介绍了车辆制动控制原理、对系统进行了总体的方案设计,介绍了嵌入式系统开发的原理及设计方法,着重讲解了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C44BOX为核心的系统软硬件设计方案,并开发了基于μC/OS-II操作系统的应用程序。 应用程序模块主要包括远程通讯模块、数据采集模块、数据处理与传输模块、部件寿命记录模块、故障参数监视和报警模块。远程通讯模块将车辆制动状态以CAN总线的通讯方式上传给机车控制室主机;数据采集模块由具有高速逻辑处理能力的CPLD自动实现数据采集及电平转换,ARM控制数据采集的启动和采集结束后对数据的处理或传输;在部件寿命记录模块中电磁阀的动作次数、通电使用时间和总时间以及各传感器的通电时间和使用总时间可每隔一段时间记录下来,掉电后也不会丢失,可以作为故障发生、诊断、排除和维护的数据依据。 在实验室及模拟实验台上经过多次软、硬件结合的调试改进过程,本次设计基本上实现了车辆制动自动监控系统的功能,制动缸压力的控制特性及控制精度得到了有效的提高,在实验室调试中实现了车辆制动系统的故障检测和报警及部件的寿命记录等功能,验证了设计方案的可行性及合理性,达到了预期的设计效果。
上传时间: 2013-07-17
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