电能是一种最为广泛使用的能源,其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之 随着科学技术和国民经济的发展,对电能质量的要求也越来越高。研制一种新型的电能质量实时监测系统,有效的进行电能质量监测,对保证电网和广大用户的电气设备和各种用电器具的安全经济运行、保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量具有重要意义。 本文首先阐述了电能质量监测系统的国内外研究现状和电能质量的标准,并给出相应的测量方法;然后依据电能质量监测系统总体设计原则,详细分析了现有的各种设计方案,并比较各自的优缺点,最终提出了基于DSP和ARM的双CPU电能质量监测系统的设计方案。硬件设计方面,详细分析了主要元件的应用选型,重点研究了硬件平台的各部分组成和电路原理图。在前置采集模块中,采用ADS8364芯片设计了多通道信号采样保持和快速转换电路实现高精度的采样,利用锁相环跟踪电网频率实现硬件同步;同时充分发挥DSP的信号处理能力和ARM处理器的协调管理能力,设计了以DSP和ARM为核心的电路板。软件设计方面,ARM部分构建了嵌入式Linux开发环境;DSP部分给出了程序设计流程图;应用程序中移植了嵌入式数据库sqlite,且设计了基于Qt/Embedded的人机交互界面。
上传时间: 2013-06-03
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本论文研究一种以单片机为核心的智能化高精度直流电源。该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高,且兼备双重过载保护及报警功能,特别适用于各种有较高精度要求的场合。利用单片机对直流稳压电源进行
上传时间: 2013-05-29
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随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步,ARM微处理器的性能得到大幅度地提高,同时其芯片的价格也在不断下降,嵌入式系统以其独有的优势,己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心,结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的,其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多,使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器,其工作频率可达到60MHz,这对于Time-To-Count技术是非常有利的,而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能,可以直接读取TC中的计数值,也就是说不再需要调用中断函数读取TC值,从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上,使用了高速的ARM芯片,对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进,进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先,讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法,并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法,对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别,以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着,详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论,通过高速32位ARM处理器的使用,Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高,对于Y射线总量测量,使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h,数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时,如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度,是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件,在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均,得出随着照射量率的增大,辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10%的范围内,则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h,量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量,量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h,充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性,也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小,杂质时间在其中的比重越来越大,对测量结果的影响也就越来越严重,尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S,所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间,可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出,在标定仪器的K值时,应该在照射量率较低的条件下行,而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时,计数前时间较大,杂质时间对测量结果的影响不明显,数据线斜率较稳定,适宜于确定标定系数K值,而在照射量率较高时,计数前时间很小,杂质时间对测量结果的影响较大,可以明显的在数据线上反映出来,从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析,得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间,并以软件杂质时间为主,通过对程序进行合理优化,软件杂质时间可以通过程序的改进而减少,甚至可以用数学补偿的方法来抵消,从而可以得到比较精确的计数前时间,以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪,用户可以选择不同的工作模式来进行测量,当辐射场较弱时,通常采用规定次数测量的方式,在辐射场较强时,应该选用定时测量的方式。因为,当辐射场较弱时,如果用规定次数测量的方式,会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时,由于辐射粒子很多,产生脉冲的频率就很高,规定次数的测量会加大测量误差,当选用定时测量的方式时,由于时间的相对加长,所以记录的粒子数就相对的增加,从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状,了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理,根据此原理,结合高速处理器ARM7 LPC2132,对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性,该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定,来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响,通过Time-To-Count测量方法的使用,可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言,G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h,而用了Time-To-Count测量方法后,结合高速微处理器ARM7 LPC2132,此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内,核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍,而且精度也比传统的脉冲计数方法要高,测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述,本文取得了如下成果:对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析,指出了Time-To-Count测量方法的基本原理,并对Time-T0-Count方法理论进行了分析,推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系,从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程,通过高速微处理芯片LPC2132的使用,成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素,如:处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等,重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等,对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签: TimeToCount ARM 辐射测量仪
上传时间: 2013-06-24
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AD9224模数转换器的最高采样频率为40MHz数据精度为12位.内部采用闪烁式AD及多级流水线式结构,因而不失码,使用方便、准确度高.文章介绍了高速模数转换器AD9224的性能、结构及几种典型应用电
上传时间: 2013-06-19
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飞机飞行的高度、马赫数和升降速度等参数是飞机的自动控制、导航、火控、空中管制、和告警等系统必不可少的信息。随着飞机性能的不断增强,飞机上各系统对飞行参数测试的要求也越来越高,旧有的测试系统已逐渐不能适应现代高速飞机飞行参数的测试需求,本文针对项目委托方提出的技术要求,经过对飞行参数测试技术及其发展趋势的研究分析,最终确定采用嵌入式技术,设计一款基于32位微处理器ARM的集数据采集、处理、显示为一体的测试飞机飞行高度、马赫数和升降速度的系统。 基于课题的研究内容,本文在分析研究飞机飞行参数测试原理的基础上,围绕着设计目标,从整体方案的选择、系统各部分元件的选取及测试系统的软硬件设计等方面阐述了主要开展的设计研究工作。重点对系统硬件电路设计、软件设计和气压传感器的温度补偿方法进行了深入论述。 应当指出,本文介绍的大气数据参数测试专用机,选用小型化高采样速率的硅压阻式气压传感器、高性能的32位ARM微处理器、高精度A/D转换器、专用接口芯片等优化组合,集成度高,体积小,重量轻。实验结果表明了所设计的系统方案合理有效,具有较好的实时性和可靠性,基本上满足了系统的设计需要。
上传时间: 2013-06-23
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目前,织机向着高速化、智能化方向发展,无梭织机也越来越占主导地位,开发中高档织机控制系统是当前纺织机械领域的重要课题。织机的电子送经和卷取控制系统是中高档织机控制的关键技术之一,同时它也是无梭织机优越于有梭织机的重要特征之一,因此研究送经和卷取控制系统具有重要意义。 本文研究的内容是织机的送经和卷取控制系统,主要目的是保证织机在织造过程中纱线张力的动态稳定。主要工作如下: (1)在分析送经卷取系统原理和功能的基础上,提出了一种用较低成本完成所需控制功能的解决方案——以ARM嵌入式处理器S3C44B0为中心构建硬件平台,以嵌入式操作系统uClinux为基础构建软件平台。 (2)利用嵌入式处理器S3C44B0丰富的硬件资源,对电子送经卷取控制系统进行硬件设计:包括以S3C44B0为核心的最小系统电路的设计、与上位机通讯接口电路的设计、经纱张力检测与采样电路的设计、伺服电机驱动接口电路的设计和编码器接口电路的设计等. (3)利用嵌入式操作系统uClinux高实时、多任务等优点,对电子送经卷取控制系统进行软件设计: ●在分析uClinux系统的特点和功能的基础上,完成了在硬件电路板上的移植; ●在分析系统引导程序功能的基础上,完成了Boot Loader的设计; ●完成了系统设备驱动程序的设计:包括串口驱动程序设计、A/D驱动程序的设计和IIC驱动程序的设计等; ●在对织机工艺了解的基础上,以模块化的思想完成了系统应用程序的设计:包括张力传感器数据采集模块、控制算法模块和通讯模块等; (4)详细介绍了整个控制系统的调试过程。 本文设计的系统能使控制的经纱张力恒定,反应快速,控制精度高,很好地解决了开车痕等问题,能满足中高档织机的要求,具有实际应用价值。
上传时间: 2013-04-24
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发电机是电力系统的关键设备,如何有效监测发电机的工作状态一直是电力部门研究的重要课题之一。发电机可以正常工作,其中绝缘体部分起着不可或缺的作用,以前的发电机绝缘体监测系统都存在着一些不足,比如精度低,适用范围窄等。基于此原因,本文介绍了FJR装置,它可以用来监测发电机绝缘体是否出现过热或老化的情况,为发电机的安全运行提供了保障。该装置具有很高的灵敏度,可适合于空冷、水冷等不同发电机。整个检测系统分为气路和电路两部分,气路部分负责将发电机绝缘体的状况转化成电流信号,而电路部分负责对这些电流信号进行处理。文中将FJR系统的气路部分等效为一个黑盒子,而重点介绍其电路部分。电路部分主要的功能是采集从气路传送过来的两路电流信号,并进行计算和分析,决定是否报警,同时将采集到的数据和分析的结果定性地显示给工作人员。 本文第一章介绍了课题的研究背景,并在此基础上提出了课题的必要性和研究方向;第二章从整体入手,对监测系统的功能进行了分析,明确了要实现的功能和目标,并提出了使用ARM做上位机,负责系统控制和界面显示,DSP做下位机负责信号的采集和计算;后面几章则分别介绍了系统的各个模块;第三章主要介绍嵌入式系统及其软件开发,包括系统的设计以及各个功能的实现,比如串口通信、CF卡存储等等,从本章中可以了解到系统的界面显示内容和键盘操作步骤;第四章介绍了负责信号采集和计算的DSP系统,并且详细介绍了实现各项功能时所用到的外部设备,包括RTC时钟,AD采样芯片等;本章接下来阐述了DSP和ARM两个模块如何通过双口RAM实现通信以及通信帧的格式;第五章介绍了系统中的一些硬件电路,包括模拟放大器等,使得读者可以更全面地了解本系统,同时在本章作者还总结了一些电路板设计的心得和体会。论文最后一章对本文所做的工作进行了总结,指出了需要改进之处,也指明了以后进一步研究的任务和方向。
上传时间: 2013-04-24
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高精度电压表、电流表和电阻表的制作:一、研究目的1.学习和掌握万用表电路设计的思路。2.学习掌握电压表、电流表和电阻表测量中不同量程的构成方式。3.学习和掌握采用含运算放大器的
上传时间: 2013-07-22
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高精度电网功率因数测量加权插值FFT优化算法
上传时间: 2013-05-22
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激光测距是激光技术在军事上最早和最成熟的应用,自1961.年美国休斯飞机公司研制成功世界上第一台激光测距机之后,激光测距技术发展迅速。如今,它已经被广泛运用于军用领域和民用领域。为了进一步提高我国激光测距水平,研制更高性能激光测距机依然是我国国防科技研究中的重要课题之一。其中,测距精度是激光测距机的一个重要参数。而激光测距机能否准确的检测激光回波信号将直接影响测距精度。 脉冲激光测距系统主要包括激光发射子系统、激光回波探测子系统、回波检测与主控子系统、终端显示子系统等组成。其中设计高精度激光回波检测与主控子系统是实现高精度激光测距的核心问题。传统激光回波检测与主控子系统通常采用分立元件和小规模集成电路设计,电路复杂且精度较低。随着数字电路设计技术的发展,已出现大规模可编程逻辑器件FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)。采用FPGA代替传统的分立元件和小规模集成电路来设计激光回波检测与主控子系统,不仅提高了回波检测精度,同时简化了整个测距系统的设计。 本文研究了将激光回波信号直接送入FPGA进行检测的方案。同时,采用这种方案设计了一种激光回波检测系统,并把它成功运用在一引信项目中。这种方案电路设计简单,易于实现。在实际应用中,由于激光回波探测子系统只是完成由光信号到电信号的转换及简单放大,理论分析和试验结果均表明,采用该方案进行回波检测的精度较低,这种回波检测方法也只能应用在测距精度要求低的项目中。 为了满足另一高精度测距项目的需要,在FPGA直接进行激光回波检测方案的基础上,设计了一种高精度激光回波检测系统。文中介绍了其实现原理,理论上分析了该系统所能达到的回波检测精度及整机测距系统的测距精度。与第一种方案相比,该方案引入了超高速数据采集电路。由于采样速率高达lGsps,该方案实现的难点在于如何保证数据采集电路的稳定工作。文中从总体方案的设计,到器件的选型,硬件电路板的实现等方面做了详细的阐述,最终完成了系统硬件电路设计。接着介绍了系统程序设计。后面给出了试验测试结果,该系统工作稳定,性能良好。系统设计中引入的超高速数据采集电路有着广泛的应用,为其他相关设计提供了参考。最后,对全文做了工作总结,并给出了接下来的后续工作与展望。 本文在高速FPGA对激光回波信号检测方向取得了一定的成果,为进一步研究提供了参考价值。
上传时间: 2013-06-13
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