一种CPLD+ARM齿轮流量计变送器的设计

为了有效地消除齿轮流量计的原始脉冲信号误差,提高其测量精度,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和高级精简指令集处理器(ARM)的齿轮流量计变送器。通过CPLD获取流量计脉冲信号的相位差,确定流体方向;采用状态比较法设计软件,进行滤波整形,消除脉冲信号的原始误差,并输出方向电平与计数脉冲信号。以ARM为处理核心采集计数脉冲的个数和方向电平信号,将流量信号转换成标准信号并输出。实验结果表明:利用光耦和CPLD滤波能够有效减小流量计输出信号中的误差,减小后的误差在0.1%以内,适应不同黏度的液体。     

一种U盘单向高速读取系统设计

为了防止计算机数据被U盘反向窃取,造成信息泄露,提出了一种基于光纤的U盘单向高速读取系统,可以实现数据的高速单向准确传输。基于Linux系统平台,采用管道技术,实现NAND FLASH接口对打包文件的数据传输。以光纤作为数据传输手段,基于FPGA设计数据编码和解码模块,通过研究曼彻斯特编码与同步传输的特性,设计了一种具有时钟线的数据编码传输方式,实现高速准确传输。采用高速USB与上位机进行通信,并利用SDRAM设计FIFO缓存方案,克服USB数据传输中的干扰。实验结果表明:FAT32、exFAT、NTFS 3种文件系统的U盘传输速度均在15 MB/s以上,文件传输的正确率可达到100%,满足U盘单向读取系统的需求。     

一种ARM+FPGA的液晶触摸屏控制器的设计

针对目前液晶触摸屏控制技术存在帧率有限、处理器负担重以及可移植性差等问题,提出了一种基于微处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的液晶触摸屏控制器的设计方案。该控制器采用ARM实现对液晶触摸屏的输入输出控制,基于FPGA构建同步动态随机存储器(SDRAM)控制器和液晶显示模块,实现系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶显示屏的实时显示。实验结果表明:该控制器的数据传输率能达到31MB/s,可适应多种分辨率的液晶屏,同时能完成触摸操作。     

一种ARM+FPGA的可裁剪以太网串口服务器设计

针对目前以太网串口服务器串口数量固定而无法实时增减的问题,提出一种基于高级精简指令集处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的以太网串口服务器设计方案。该以太网串口服务器采用ARM+FPGA构架,以ARM+LAN8720芯片为以太网硬件平台,在μC/OS-Ⅱ操作系统上实现以太网通信。以FPGA+接口芯片作为串口硬件平台,基于FPGA构建串口单元模块实现串口通信。通过操作系统的多任务管理、可变静态存储控制器(FSMC)的映射寄存器地址操作及FPGA的多串口管理等功能的设计,实现多串口的增减操作。通过对串口增减操作过程中动态资源分配算法的研究,求出本系统能实现的最大串口数量。实验结果表明:该以太网串口服务器能够实现多串口通信,串口数量可增减,且波特率可独立设置,最大波特率可达115 200 bit/s,最大串口数为35。     

一种嵌入式智能视觉系统的设计

针对目前嵌入式视觉系统的图像识别算法复杂、鲁棒性差等问题,提出了一种嵌入式智能视觉系统。该系统以进阶精简指令集机器Cortex-A53为核心搭建硬件平台,并搭载Linux嵌入式操作系统。基于V4L2接口设计图像采集程序,完成图像的采集及存储。通过移植学习框架,采用Inception-V3神经网络模型实现图像的智能化识别。实验结果表明:该系统具有良好的采集效果,对不同物体和同一物体在不同姿态下的识别准确度均可达100%,满足智能视觉系统的设计要求。     

多臂凿岩机器人的碰撞检测方法研究

针对多臂凿岩机器人在隧道工作中易发生碰撞事故的问题,提出了一种多臂凿岩机器人的碰撞检测算法.该算法通过对机器人各机械臂间、钻臂与隧道间的实时距离进行计算和碰撞判别,实现凿岩机器人的碰撞检测.以空间圆柱体包络盒作为凿岩机器人各机械臂的碰撞检测模型,将凿岩机器人各机械臂间的碰撞检测问题转化为空间圆柱体包络盒距离求解问题,提出了一种空间两圆柱体碰撞判别方法.将钻臂与隧道轮廓的碰撞问题转化为钻臂在隧道壁面的投影矩形与隧道壁面的干涉问题,提出了一种钻臂与隧道轮廓的碰撞判别方法.最后在MATLAB软件和实际多臂凿岩机器人上进行实验,实验结果表明:该算法能实时检测凿岩机器人各机械臂间、钻臂和隧道间的碰撞情况,在钻臂进入非安全范围时及时给出碰撞信号,使系统及时预警从而避免碰撞干涉事故的发生.     

激光调阻机测控系统设计

为了有效提高激光调阻机的调阻精度和调阻效率,本文设计了一种激光调阻机测控系统.通过检测调阻过程中阻值的变化,有效控制激光器动作,实现对目标电阻的刻蚀.采用高级精简指令集微处理器(ARM)作为主控制器,实现与上位机通信、电阻数据采集计算和比较器输出控制.依据开尔文测阻法搭建恒流源电路、信号调理电路和数据采集电路.通过设计可扩展的继电器阵列实现测量通道的快速切换,进而有效保障了激光调阻机的快速调阻.采用硬件电路直接输出晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)信号控制激光器动作,实现对目标电阻的刻蚀,保证调阻精度与调阻效率.实验结果表明:电阻的测量精度最高为0.01％,调阻精度最高为0.1％,调阻速度最快为50个/s.     

一种全相位FFT法的高精度相位测量仪设计

针对传统相位测量仪结构复杂、精度低的缺点,提出了一种全相位快速傅里叶变换(FFT)法的高精度相位测量仪设计方案。该方案以高性能Cortex-M4内核的STM32F407VGT6作为系统核心,利用高速同步AD7606获取相位信号,采用高精度的全相位FFT法进行相位计算,并通过以太网接口实现数据的远程传输和显示。实验结果表明:采样点数取1 024,测相位为0°～360°,测频为1 Hz～60 kHz时,实际测量误差小于0.003°,响应时间小于1.0 s。     

液晶盖板检测系统的多轴运动控制器设计

针对液晶盖板检测系统多轴运动控制实时性低、可靠性差的问题,设计了一种液晶盖板检测系统的多轴运动控制器.该控制器以高级精简指令集微处理器(ARM)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为控制单元,其中ARM搭载RT-Thread实时操作系统,通过以太网传输控制协议(TCP)与上位机数据交互,基于修正梯形加减速算法完成速度规划...