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  • 组合移动式钴-60集装箱检查控制系统的设计与实现

    作者:北京清华大学核能技术设计研究院(100084)黄毅斌 向新程 张玉爱 来源:《电子技术应用》 摘要:简述了基于profibus现场总线技术的plc的特点,并详细介绍了组合移动式钴-60集装箱检查控制系统的硬件结构、软件设计以及所完成的功能。 关键词:钴-60集装箱检查控制系统 plc profibus现场总线 清华大学核研院继研制成功固定式(tcf-scan)和车载移动式(tcm-scan)钴-60集装箱检查系统之后,又成功研制了组合移动式(tcr-scan)钴-60集装箱检查系统。组合移动式钴-60集装检查系统将辐射源、探测系统、数据采集系统组成移动探测架——移动门架,在地面铺设的导轨上移动,整套系统可安装在可拆装式或永久性的建筑物中。它取消了集装箱运输卡车拖动系统,从而更加经济便捷。组合移动式钴-60集装箱检查系统为了能适应可拆装性,并能工作在条件相对恶劣的陆路边境口岸,对控制系统的稳定性、可靠性和安全性有更高的要求。 profibus现场总线是近年来国际上最为流行的现场总线,也是目前数据传输率最快的一种现场总线(传输率可达12m波特),在很多领域内有广泛的应用。因此,在组合移动多钴-60集装箱检查系统中采用基于profibus现场总线技术的西门子公司plc产品设计其控制系统。 1 plc简介 可编程逻辑控制器(plc)是二十世纪八十年代发展起来的新一代工业控制装置,是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物,是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性、使用环境的特殊性和运行的长期连续性,使plc在设计上有自己明显的特点:可靠性高、适应性广、具有通信功能、编程方便、结构模块化。在现场集散控制系统中,plc已经成为一种重要的基本控制单元,在工业控制领域中应用极为广泛。 德国西门子公司的simatic s7-200系列和s7-300系列plc具有可靠性高、抗干扰能力强、指令集丰富、运行速度快、易于掌握、操作便捷、内置集成功能丰富、实时性好、通讯能力强、扩展模块丰富的优点,适用于许多场合的检测、监测及控制的自动化。 2 系统硬件结构 钴-60集装箱检查系统利用γ射线与物质相互作用的原理对大型集装箱进行不开箱检查,是打击走私和防止恐怖活动的有力武器。从移动式钴-60工业γ照相机辐射源发射出的γ射线束穿过被检测物体后,进入阵列探测器转化为与射线强度成正比的电信号,经过信号放大,并进行a/d变换后送到数据采集机,得到被检测物体的二维投影图像。再把得到的被检测物体图像传送到图像服务器和图像检查系统,由海关检查人员对图像进行分析处理。 组合移动式钴-60集装箱检查系统与固定式钴-60集装箱检查系统最大的区别是被检查集装箱不动,通过安装有整套辐射测装置的移动门架在导轨上运动完成检查过程。整个控制系统图1所示,可以分为以下几个主要部分:①移动门架,安装有限列探测器及空调保温系统;②数据采集柜,安装有前放电路、a/d变换电路等电子学系统与数据采集机;③辐射源室,有辐射源、快门、安全取锁机构;④门架控制柜;⑤就地控制台;⑥主控台,作为集装箱检查系统的主操作台,安装有操作按钮与指示灯,并有一台工控机做系统的监控设备。 完成控制功能的plc分别安装在主控台与门架控制柜中。主控台安装有一个s7-300系列的s7-315-2dp作为主站,带有3个s7-200系列的s7-215-dp和1个pp17,共4个从站。其中pp17是西门子公司新推出的一款带按钮与指示灯的模块,设计紧凑,把cpu、按钮、指示灯集成在一起作为s7-315的一个从站,省去了外转帐开关按钮、指示灯的安装与大量的接线,同时提高了可靠性与稳定性,主控台的所有操作都通过它来完成。其它3个s7-215-dp从站分别为:①采集机控制单元,增加了3个模拟信号采集模块,完成图像数据采集启停控制与环境温度、辐射剂量的采集;②起点控制单元,完成起点的道杆、指示灯的控制;③终点控制单元,完成终点道杆、指示灯的控制。门架控制柜安装有一个s7-300系列

    时间:2019-04-03 关键词: 组合 控制系统 嵌入式开发 集装箱 移动式

  • 基于MC9S12XHZ512的汽车组合仪表设计

    基于MC9S12XHZ512的汽车组合仪表设计

    摘 要: 介绍了以飞思卡尔MC9S12XHZ512芯片为控制核心的汽车组合仪表板控制系统的设计,简述了汽车组合仪表的基本模块构成,给出了步进电机驱动设计方案和模拟量采样复用电路的设计原理。关键词: 汽车组合仪表;MC9S12XHZ512;模拟量采样复用电路;步进电机 汽车仪表是用来显示和记录汽车的各种行驶信息及发动机运转情况的重要装置。汽车仪表所显示的信息有车速、转速、燃油、水温、气压、里程、各种报警和状态指示等。传统的汽车组合式仪表,各种工况和告警信号由传感器通过线束送到组合仪表和其他需要该信号的模块。这种仪表线束较多,显示内容单一,无法满足汽车仪表高抗干扰能力、高可靠性、高集成度、多功能和智能化的需求。现在的汽车仪表也有以微处理器、针式仪表盘、CAN总线、指示灯、带记录存储功能的仪表,但这种汽车仪表没有模拟量采样复用和步进电机。模拟量采样复用可以实现电流、电压、电阻信号采样的复用,通过电阻网络的调整可以设置单个采样端口的采样信号类型,因此可以适应多种传感器,提高产品的适应性。而使用步进电机可以非常精确地控制电机转动轴位置,而不需要昂贵的传感器和控制电路,跟踪所加输入脉冲数可知其位置,且步进电机具有良好的起动和停止响应功能。因此,为了能够满足汽车仪表高抗干扰能力、高可靠性、高集成度、多功能和智能化的需求,本文设计了一种带有模拟量采样复用和带有步进电机的总线式汽车智能组合仪表。1 仪表结构的组成原理 仪表的组成模块如图1所示,由采集控制模块、显示模块和外围电路模块组成。显示模块和外围电路模块均与采集控制模块相连。采集控制模块包括主处理器和输入输出模块,输入输出模块与主处理器相连。显示模块包括显示接口模块和显示处理器,并且互相连接。采集控制模块中的模拟量采样复用电路,包括电阻网络调整电路和模拟量复用输入信号前级处理电路,经过电阻网络调整电路调整后的输入信号,经模拟量复用输入信号前级处理电路选择,传输至采集控制模块的主处理器。2 步进电机驱动设计与中断控制2.1 步进电机的驱动设计 车速表、转速表、油位表和水温表均由步进电机驱动。硬件设计时只需用引线将单片机与步进电机连接即可。图2为单独一个步进电机工作在双全桥模式时的连接方法,它由两个脉宽调制(PWM)通道控制,通道X控制线圈0,通道X+1控制线圈1。实际电路的原理图如图3所示,M1、M2、M3和M4分别为车速表、转速表、油位表和水温表。

    时间:2019-03-28 关键词: 汽车 组合 仪表 技术教程

  • 集成电路电源引脚和接地引脚的四种组合电路分析

    集成电路电源引脚和接地引脚的四种组合电路分析

    ;;;;集成电路的电源引脚和接地引脚有下列四种电踣组合形式。;;; 1.集成电路正电源引脚电路和接地引脚分析;;; 如图9-23所示是集成电路的正极性电源供电电路,DS850-5-003有一根正极性电源引脚,有一根接地引脚。电路中,+VCc为正极性的直流工作电压,Al为集成电路。深圳市云林电子科技有限公司;;;; (1)②脚是睡澡秘脚垂直流工作电压+VCc通过②脚加入内电路中,为内电路提供所需要的直流工作电压,②脚外电路是与整机直流电压供给电路相连的,Cl是直流电压的高频滤波图9-23集成电路的正极性电源供电电路电容,C2是直流电压滤波电容。;;;;;;;;;;; ;;; ①脚与外电路中的地线相连。③脚是集成电路A1的信号输入引脚,④脚是信号输出引脚。;;; (翁电流,嗣鼹》j直流电流从+VCc端出发,经集成电路Al的②脚进入内电路,然后从①脚流出,经地线到达电源的负极形成回路(在正极性供电的电路中,电源的负极是接地的)。;;;;;;;;;;; ;;; 2.集成电路负电源引脚电路和接地引脚电路分析;;; 如图9-24 (a)所示。电路中的①脚是接地引脚,②脚是负电源引脚,接负电源- VCc。③脚是集成电路Al的信号输入引脚,④脚是信号输出引脚。Cl和C2分别是电源的高频滤波电容和低频滤波电容。

    时间:2019-02-18 关键词: 集成电路 组合 电路设计 引脚 四种

  • 组合芯片应对无线融合的技术挑战

    考虑到移动设备对蓝牙、Wi-Fi及连接技术日益增加的需求,制造商们正在寻求在越来越小的产品中增加这些功能的方法。不过,给手机和紧凑型设备添加多种无线技术会导致以下几种设计挑战:更高的成本、更短的寿命、占用更大的空间以及更多的无线干扰。 正如各种无线技术正在融合以满足新的消费需求并创造新的使用模式一样,芯片公司也正在芯片级整合这些无线技术,以应对无线融合带来的技术挑战。芯片制造商现在不是提供几种分立组件,而是将多种无线技术(如Wi-Fi、蓝牙、FM radio和)整合到单一芯片上。这种“组合芯片”具有极大的优势,可克服设计具有最新连接功能的小型移动设备的挑战。由于这些优势,IDC预计,到2012年,在所有为手机交付的无线连接中,组合芯片将占近2/3,这显示了这种整合方式的优势所在。 评估分立无线和组合芯片的制造商必须考虑以下设计准则: 性能 为了在残酷的手机市场上竞争,厂商一直在努力提供最新功能和更好的用户体验。功能和用户体验都是吸引新客户和保持品牌忠诚度的关键。如果一种无线功能不能像预期那样奏效,消费者就会变得沮丧,而且可能会完全停止使用该项功能,或者甚至更糟――转而使用另一个品牌的手机。 在给手机增加多种无线技术时,制造商不会勉强接受低于预期的性能。新设备必须表现得与前几代一样好或更好。因为蓝牙和Wi-Fi技术在不断发展,所以将最先进的功能整合到组合芯片中是一项艰难的任务。因此,手机制造商必须寻找具有以下特点的芯片厂商:不仅拥有全面的无线产品线,而且在为移动设计整合不同技术方面拥有出色的成功业绩。 共存与干扰: 对于确保采用Wi-Fi和蓝牙的设备能够提供尽可能最佳的用户体验,多种无线技术共存也是至关重要的。因为这两种技术都使用2.4GHz频带,所以同时进行传送可能严重降低性能,并使两种无线技术都失效。尽管蓝牙使用自适应跳频(AFH)方法来减轻在2.4GHz频带的干扰,但当蓝牙和Wi-Fi无线单元间射频隔离度很低时,与在手持式设备中的情况一样,自适应跳频是不够的。 如同你能想象到的那样,在同一个芯片上实现这两种无线技术时,共存问题更为严重。为了减轻因距离过近而产生的干扰,大多数芯片制造商都在蓝牙和Wi-Fi芯片之间采用标准3线共存接口。不过,像这样的领先厂商已经开发出了独特的算法和硬件机制,这些算法和机制可以智能化地管理2.4GHz频带。这种先进的方法用来使传送同步、避免冲突且为蓝牙和Wi-Fi找到最干净的频道和时隙。从而使现今的组合芯片性能比分立高。 组件尺寸和成本 随着移动设计越来越小、越来越便宜,每个组件的尺寸和成本成了关键因素。无线组合芯片不仅比多种独立芯片小,而且它们组成系统所需要的外部组件更少。例如,分立的Wi-Fi和蓝牙系统一般需要约200个组件,包括功率(PA)、平衡转换器()、低噪声(LNA),等等。通过在蓝牙和Wi-Fi系统之间共享多个重复组件,并将组件整合到芯片上,组合解决方案可以将组件数量削减到40个。 当你把这些组件绘制到一个电路板布局图上时,分立解决方案的占板面积大约为200mm2,而组合芯片仅为75mm2。除了节省电路板空间,更少的组件显然降低了制造商的物料成本。已有半导体供应商将大功率功率集成到了组合芯片上,这样不仅去掉了外部功率放大器的成本,同时又不会牺牲系统的性能。像这样的创新将继续使手机制造商能够更经济地将组合芯片应用到多种类型的手机中。 放置 随着多种无线技术而来的是多种。除了一个或更多的蜂窝,今天更先进的手机还必须含有分别用于蓝牙、Wi-Fi、FM和的天线。这不仅增加了系统成本,还给电路板布局造成了相当大的挑战。有些组合芯片通过共享蓝牙和Wi-Fi无线技术的天线系统,可以帮助减轻这些挑战。 电源管理: 电路板上的组件越多,消耗的功率就越多,产生的热量也越多,所有这些因素都将影响寿命。我们已经提到,组合芯片需要的组件更少,这降低了总体功耗。但是,更重要的是,芯片制造商设计组合芯片时采用的工艺技术。领先厂商正在使用65nm工艺节点,这可实现更高的效率、更紧密的芯片集成和更低的功耗。结果,制造商可以给设备增加Wi-Fi和蓝牙功能,而不必担忧寿命无法接受。 为了进一步满足手机和其他便携式设备复杂的功率需求,有些组合芯片集成了一个电源管理单元(PMU)。这类电源管理单元可以监视使用模式,并优化系统运行,以最大限度地延长电池寿命。例如,智能“休眠”和“唤醒”模式可以给组件断电,最大限度地减少设备未使用时所浪费的功率。有些电源管理单元具有一套全面的软件和设备驱动程序,以能够对集成的线性和输出电压编程,或实现启动排序,从而快速和高效率地使电源和集成的组件之间产生关联。 总结 在移动设备功能合并的推动下,组合芯片成为半导体设计的下一个大的浪潮。这类高度集成的解决方案比分立无线解决方案具有更低的功耗、更小的占板面积、更经济的设计选项和更高的性能,从而非常适用于手机等便携式设备。随着这些移动设备越来越以媒体为中心,消费者需要更多的连接功能,以使他们能够获取、欣赏并在设备之间分享数字媒体内容。为了满足这种需求,设备制造商希望领先的芯片制造商提供反映这种新现实的组合解决方案。

    时间:2019-01-24 关键词: 芯片 组合 技术 嵌入式处理器

  • 基于DSP的平流层验证飞艇组合导航系统设计

    平流层空域处于飞行高度最高的飞机和轨道最低的卫星之间,加之其具有良好的电磁特性和非常稳定的气象条件,因此人们不断地尝试利用平流层飞艇作为可长期驻空的平台进行通信、对地观测、国土资源监测和预警等。由于飞艇具有独特的优势:可直升、可长时间滞空,且具有较大的有效载荷能力和低能耗等特点,被人们称为"多功能航空器"[1],因此世界各国都在飞艇方面开展了多种多样的研究。 鉴于平流层高空飞艇组合导航系统设计的复杂性,工程中利用低空飞艇对其进行验证分析。由于低空飞艇所提供的升力有限,因此组合导航系统的小型化及经济化势在必行。针对这种现状,本文设计了基于DSP+MCU的专用导航计算机。小型验证飞艇飞行试验验证了该系统可满足实时性和精度的要求,为平流层飞艇的研制打下了基础。1 组合导航系统的基本原理1.1 导航器件的特性惯性导航系统是一种计算机技术和惯性测量装置组合的自主式空间基准保持系统,在航天、航空、航海及陆地车辆有着广泛的应用。根据结构可将其分为两大类:平台式和捷联式。捷联式惯导系统将惯性测量元件(陀螺和加速度计)固连在载体上,省去了传统的机电平台,具有结构简单、体积小、重量轻、成本低得优点[2]。其中,微惯性测量组合(MIMU)与传统的惯性组合相比由于具有尺寸小,重量轻、成本低、功耗小、寿命长、可靠性高和动态性能好等一系列无法比拟的优点,因此其应用前景也越来越广阔,是当今惯性技术发展的一个重要方向[3]。基于本系统的具体应用领域,本组合导航系统选用捷联式微惯性测量组合(SMIMU)。 GPS具有定位精度高、价格低廉等优势,在许多领域得到了广泛的应用。介绍其工作原理的文献[4]比较多,在此不再赘述。1.2 组合系统的状态方程 选取状态变量为惯导系统的各误差项,系统采用东北天为其导航坐标系,通过对系统的性能和各种误差源的分析,得到组合导航系统的状态方程为: 1.3 量测方程 在位置、速度组合模式中有两组量测值:惯导系统给出的经度、纬度、高度信息和GPS接收机给出的相应信息的差值;两个系统给出的速度差值。利用这两组差值可得SMINS/GPS组合的量测方程为: Z(t)= H(t)X(t)+V(t) (2) (2)式中,观测矢量Z=[δve,δvn,δvu,δL,δλ,δh]T,观测噪声矢量为V=[Vvx,Vvy,Vvz,VL,Vλ,Vh]T。实际载体中,将组合导航系统测量得到的各种参量送入导航计算机,经过一定的数据融合后对载体进行相应的控制。 2 系统硬件设计 长期以来捷联导航计算机一直采用X86为核心的计算机结构,这不仅使得系统结构复杂,体积庞大、功耗较高,并且程序效率和直接操作硬件的灵活性都受到影响。因此本系统中采用的运算精度高、接口资源丰富、成本低廉的高速DSP作为核心运算单元。2.1 主要硬件特征 本系统导航计算任务由高速DSP完成,型号选用TI公司最新推出的32位定点DSP控制器--TMS320F2812芯片。该处理器采用程序与数据分离的哈佛结构,提升了数据吞吐量。其频率高达150MHz,大大提高了控制系统的控制精度及核芯片处理能力;集成了128KB的闪存、4KB的引导ROM及2KB的OTP ROM,可用于软件开发及对现场软件进行升级时的简单再编程;优化过的事件管理器包括脉冲宽度调制(PWM)产生器、可编程通用计时器以及捕捉译码接口等;片上标准通信接口可为主机、测试设备、显示器及其他组件提供简便的通信端口[5]。这些特性使得TMS320F2812非常适合计算量大、实时性强、对计算精度要求高、接口复杂的处理环境。 利用MCU完成数据采集,接口扩展、电源开发和人机交互的功能,型号选为Cygnal公司的C8051F021。该芯片采用流水线结构,大大提高了指令运行速度,最大速度可达25MIPS。其含有丰富的数字外设,包括4个8位I/O端口,可同时使用的硬件包括SMBus、SPI和两个增强型UART串口,5个通用的16位计数器/定时器,专用的看门狗定时器。该芯片的时钟频率达到25MHz。作为导航计算机的从处理器,该芯片能够方便地扩展接口,实时采集各路传感器信号。 2.2 基于DSP的系统硬件组成 基于DSP的硬件结构如图1所示。惯性测量元件包括3个陀螺仪和3个加速度计。TMS320F2812带有12位流水线的模/数转换器(ADC),模/数转换单元的模拟电路包括前向模拟多路复用开关(MUXs)、采样/保持(S/H)电路、电压参考以及其他的模拟辅助电路。其模/数转换模块(ADC)有16个通道,可以配置为两个独立的8通道模块,分别服务于事件管理器A和B。因此陀螺仪与加速度计测量得到的角速度与加速度信息不必再通过外围专门的模/数转换电路,而是经过一定的信号预处理之后直接送入DSP。这样就简化了系统的硬件重量和复杂度,提高了系统的可靠性。GPS采集到的位置、姿态等数字量信息可以通过RS232串口送入DSP

    时间:2018-12-20 关键词: 组合 导航系统 嵌入式处理器 飞艇 平流层

  • 博通为车内连接提供首款WiFi +蓝牙组合方案

    全球有线和无线通信半导体创新的领导者博通()公司日前发布了一款新的无线芯片产品系列,定位于汽车信息娱乐领域。博通公司的无线汽车芯片采用了最新的5G WiFi和蓝牙 Ready技术。借助这些技术,驾驶员和乘客可以通过移动设备,方便地实现汽车信息娱乐系统和后座的内容同步化和流操作。这些新型芯片还可以实现车外高速连接功能,通过 LTE车载信息系统或者直接通过热点连接提供因特网和云内容。 集成的5G WiFi技术采用最新一代的 802.标准,可以提供多个车内所需的带宽,分辨率可达1080p,允许流畅的5GHz视频内容与2.4 GHz蓝牙免提操作并存。蓝牙 Ready技术可以让产品逐步改善功率耗散速度,在实现车辆和可穿戴技术和身体互连功能方面将发挥重要作用,比如可以监控生物计量指示器数据,其中包括司机疲劳度、血液酒精含量以及血糖值。 博通公司无线连接副总裁Rahul Patel说:“车辆连接功能为产品差异化开创了新的天地,也是博通公司下一步的发展重点。在无线连接领域,博通公司具有成熟的专业知识并处于领导地位,目前公司正在开拓汽车市场。我们为客户提供与快速成长的移动设备生态系统相关的同类技术和开发路线,通过我们的新型无线汽车芯片为客户创造无限的机遇。” 根据分析师的预测,到2019年,车内Wi-Fi应用功能的使用量会增加八倍,因为汽车制造商会充分利用最新的技术成果,以期待在竞争日益激烈的市场中脱颖而出。由Wi-Fi和蓝牙智能推动实现的最直接的一种应用功能就是智能遥控,它可以让司机使用智能手机远程调整座椅、温度和信息娱乐设置,同时提供关于汽车性能和诊断的重要数据。 V2X通信: 蓝牙智能技术不仅能实现移动设备与车辆音频和显示系统的无缝同步操作,而且还为车辆与人、车辆与车辆、以及车辆与基础设施之间的新型通信(V2X)创造了良好的发展空间。V2X通信功能旨在提升司机和交通安全,可以帮助司机预判路面前方的危险情况、交通事故,并进行限速监控。比如,将来如果V2X系统报告说:前方路面封闭或者交通拥堵,那么车辆就可以自动调整速度或计算另外一条路线。目前已经在全欧洲和美国范围内开发相关基础设施,并开展智能高速公路活动。 市场驱动因素: ●预计到2025年,每辆汽车都会实现连接功能。 ●预计到2020年,会有300亿台设备实现无线连接。 ●预计到2018年,汽车无线市场规模会达到16亿美元。 ●预计从2012到2017年,汽车无线技术市场的需求会增加41%。 ●预计到2018年,蓝牙智能集成芯片的数量会增长10倍以上。 ●预计汽车蓝牙系统会继续保持与移动设备的标准连接。 主要特点: ●在单一芯片上实现全套5G WiFi系统,其中包括MAC、PHY、RF和蓝牙 ready 技术。 ●支持集成Wi-Fi Direct、Wi-Fi CERTIFIED Miracast和Wi-Fi CERTIFIED Passpoint。 ●解决了4G LTE蜂窝无线电和无线连接技术的系统干扰难题。 ●通过先进的波束整形、低密度奇偶校验以及空时分组实现更好的覆盖率。 产品可用性:博通公司的无线汽车方案包括两种设备。BCM89335 5G WiFi/蓝牙智能就绪组合芯片以及BCM89071蓝牙+蓝牙Smart Ready芯片,目前都处于试样阶段。

    时间:2018-12-19 关键词: 蓝牙 组合 车内 首款 总线与接口

  • 基于DSP+MCU的平流层验证飞艇组合导肮系统

    基于DSP+MCU的平流层验证飞艇组合导肮系统

      平流层空域处于飞行高度最高的飞机和轨道最低的卫星之间,加之其具有良好的电磁特性和非常稳定的气象条件,因此人们不断地尝试利用平流层飞艇作为可长期驻空的平台进行通信、对地观测、国土资源监测和预警等。由于飞艇具有独特的优势:可直升、可长时间滞空,且具有较大的有效载荷能力和低能耗等特点,被人们称为“多功能航空器,因此世界各国都在飞艇方面开展了多种多样的研究。  鉴于平流层高空飞艇组合导航系统设计的复杂性,工程中利用低空飞艇对其进行验证分析。由于低空飞艇所提供的升力有限,因此组合导航系统的小型化及经济化势在必行。针对这种现状,本文设计了基于DSP+MCU的专用导航计算机。小型验证飞艇飞行试验验证了该系统可满足实时性和精度的要求,为平流层飞艇的研制打下了基础。  1 组合导航系统的基本原理  1.1 导航器件的特性  惯性导航系统是一种计算机技术和惯性测量装置组合的自主式空问基准保持系统,在航天、航空、航海及陆地车辆上有着广泛的应用。根据结构可将其分为两大类:平台式和捷联式。捷联式惯导系统将惯性测量元件(陀螺和加速度计)固连在载体上,省去了传统的机电平台,具有结构简单、体积小、重量轻、成本低的优点。其中,微惯性测量组合(MIMU)与传统的惯性组合相比由于具有尺寸小、重量轻、成本低、功耗小、寿命长、可靠性高和动态性能好等一系列无法比拟的优点,因此其应用前景也越来越广阔,是当今惯性技术发展的一个重要方向。基于本系统的具体应用领域。本组合导航系统选用捷联式微惯性测量组合(SMIMU)。  CPS具有定位精度高、价格低廉等优势,在许多领域得到了广泛的应用。介绍其工作原理的文献比较多,在此不再赘述。  1.2 组合系统的状态方程  选取状态变量为惯导系统的各误差项,系统采用东北天为其导航坐标系.通过对系统的性能和各种误差源的分析,得到组合导航系统的状态方程为:  1.3 量测方程  在位置、速度组合模式中有两组量测值:惯导系统给出的经度、纬度、高度信息和GPS接收机给出的相应信息的差值;两个系统给出的速度差值。利用这两组差值可得SMINS/GPS组合的量测方程为:  实际载体中,将组合导航系统测量得到的各种参量送入导航计算机,经过一定的数据融合后对载体进行相应的控制。  2 系统硬件设计  长期以来捷联导航计算机一直采用X86为核心的计算机结构,这不仅使得系统结构复杂、体积庞大、功耗较高,并且程序效率和直接操作硬件的灵活性都受到影响。因此本系统中采用运算精度高、接口资源丰富、成本低廉的高速DSP作为核心运算单元。  2.1 主要硬件特征  本系统导航计算任务由高速DSP完成,型号选用TI公司最新推出的32位定点DSP控制器——TMS320F2812芯片。该处理器采用程序与数据分离的哈佛结构,提升了数据吞吐量。其频率高达150MHz,大大提高了控制系统的控制精度及核芯片处理能力;集成了128KB的闪存、4KB的引导ROM及2KB的OTP ROM,可用于软件开发及对现场软件进行升级时的简单再编程;优化过的事件管理器包括脉冲宽度调制(PWM)产生器、可编程通用计时器以及捕捉译码接口等;片上标准通信接口可为主机、测试设备、显示器及其他组件提供简便的通信端口。这些特性使得TMS320F2812非常适合计算量大、实时性强、对计算精度要求高、接口复杂的处理环境。  利用MCU完成数据采集、接口扩展、电源开发和人机交互的功能,型号选为Cygnal公司的C8051F021。该芯片采用流水线结构,大大提高了指令运行速度,最大速度可达25MIPS。其含有丰富的数字外设,包括4个8位I/0端口,可同时使用的硬件包括SMBus、SPI和两个增强型UART串口,5个通用的16位计数器/定时器,专用的看门狗定时器。该芯片的时钟频率达到25MHz。作为导航计算机的从处理器,该芯片能够方便地扩展接口,实时采集各路传感器信号。  2.2 基于DSP的系统硬件组成  基于DSP的硬件结构如图1所示。惯性测量元件包括3个陀螺仪和3个加速度计。TMS320F2812带有12位流水线的模,数转换器(ADC),模/数转换单元的模拟电路包括前向模拟多路复用开关(MUXs)、采样/保持(S/H)电路、电压参考以及其他的模拟辅助电路。其模,数转换模块(ADC)有16个通道.可以配置为两个独立的8通道模块,分别服务于事件管理器A和B。因此陀螺仪与加速度计测量得到的角速度与加速度信息不必再通过外围专门的模,数转换电路,而是经过一定的信号预处理之后直接送入DSP。这样就简化了系统的硬件重量及复杂度,提高了系统的可靠性。GPS采集到的位置、姿态等数字量信息可以通过RS232串口送入DSP。  TMS320F2812所带的SPI(串行外设接口)是一个高速同步的串行输入/输出口。SPI的通信速率和通信数据长度都是可以编程的,它可以方便地用于和其他处理器之间的通信。   大量的导航计算由TMS320F2812完成,主要包括惯性元件的误差补偿、初始对准、姿态矩阵计算、四元数计算、等效转动矢量计算、速度位置计算和姿态计算、GPS数据与惯性数据的融合等。计算得到的飞艇姿态、位置等信息分别被送往数传电台、电动机和MCU等装置进行相应的操作。  C8051F021主要完成底层控制。根据TMS320F2812传入的数据,对舵机和能源进行相应的控制;并且将实时导航数据(速度、位置、姿态)送入液晶显示器,方便人机交互。对C8051F021的外部I/O端口进行接口扩展,完成相应的控制任务。  3 系统软件设计  以第l节中介绍的INS系统的误差方程为状态方程,以GPS和INS的输出误差为观测量,通过一定的算法对状态误差作出最优估计,然后对系统进行校正,提高系统的导航精度。现代的导航算法普遍采用卡尔曼滤波改进算法和神经网络算法,参考文献中进行了详细介绍。  软件设计所采用的语言一般为C语言或汇编语言。在对实时性要求较低的场合,一般采用C语言编程,而在对实时性要求较高或者频繁与外设交换信息的场合,则利用汇编语言进行编程。本系统软件流程图如图2所示。  4 试飞实验  利用某小型平流层验证飞艇进行了试飞实验,其飞行试验数据示意图如图3所示。图3(a)为飞艇起飞前的准备阶段以及飞行过程中的姿态角信息示意图。由图可见测量系统采集到9300个点左右,其在俯仰、滚动角中有少量噪声存在,这在系统误差的允许范围内。点位为9200时的姿态角的跳变是由于艇降落时的非平稳性而出现姿态的较大变动。偏航角信息中角度的跳变是因为偏航角的范围为0~360°,当角度从接近360°继续增加时,角度就会跳转到0°附近,此时便会发生如图3(a)第三个小图中的跳变了。  为了分析问题的方便,将飞行过程中的最后880个点提取出来。图3(b)为这一阶段的载体姿态角信息示意图,图3(c)为这一过程对应的飞艇飞行路线图(起点为A,终点为B)。由图中可以看出飞艇的滚动角变化量很小,这符合实际情况;而偏航角的变化则可以明显地体现出飞艇飞行航向的变化。图中对最后阶段的不稳定过程也有十分精确的描述。  本文分析了小型平流层验证飞艇的组合导航系统的基本原理,并在此基础上设计了基于DSP的导航计算机。该计算机结构简单、体积小、能耗低,为搭载更多的有效载荷与功能扩展提供了空间。对该组合导航系统进行了实际飞行试验,结果表明该系统的实时性好,测量精度可满足设计要求。

    时间:2018-12-12 关键词: 系统 组合 嵌入式处理器 飞艇 平流层

  • 传统继电器将向组合化继电器发展

    传统继电器将向组合化继电器发展  继电器应在体积和外形尺寸上继续微小化和片式化。功能上应由单一开关功能的传统继电器向组合化继电器发展,组装技术应由SMT(表面贴装)向微组装(MPT)、微机电系统(MEMS)方向发展。  通用继电器应继续向小型、薄型和塑封方向发展。低高度、高灵敏度、高可靠印制电路板用继电器仍是通用继电器市场的主流产品。舌簧继电器市场继续在扩大,产品应由敞式向塑封方向发展。高I/O绝缘的塑封舌簧继电器备受关注。固体继电器应用将更趋广泛,产品应向高可靠、小体积、高抗浪涌电流冲击和高抗干扰方向发展。军用继电器应向军民两用方向发展,与IC兼容的TO-5继电器和1/2晶体罩继电器仍是小型密封继电器市场发展的重点,但应向高环境适应性和高可靠方向发展。多触点组、大负荷两用继电器仍有一定市场。

    时间:2018-10-19 关键词: 继电器 组合 传统 将向

  • 基于PIC单片机的多种厨房设备智能组合控制设计

    本文介绍了真空荧光屏显示器在多功能厨房控制系统中的软硬件设计方法。系统以PIC16F72单片机为主控制芯片,对外围传感器检测模块和按键扫描电路等采集信号进行处理,发送指令驱动继电器控制天然气灶、抽油烟机、消毒柜、烘干机等多种厨房设备进行工作。该系统采用真空荧光屏显示各种工作状态。具有漏气报警、按键童锁等功能。 随着智能家电控制技术的不断发展,具有多功能和智能化的厨房控制器成为厨房电器设备发展的主流。和传统单一厨房设备控制器相比,多功能厨房控制器具有占用空间小、成本低、功能多、便于设备统一管理,使用安全、方便等优点。 系统以PIC单片机作为主控制芯片,选用VFD(Vacuum Fluorescent Display)真空荧光屏为显示器,结合气敏传感器,热敏电阻,高压点火器,继电器等受控对象,通过检测外部信号以及内部定时时间状态可以控制各种受控对象工作状态之间的相互转换,实现对厨房电器设备的智能控制。系统结构框图如图1所示。 1 各单元电路硬件设计 1.1电源电路设计 设计所需的6组工作电源均由如图2所示的电路提供。6组电源分别为AC220 V、AC3 V、DC+12 V、DC+5 V、DC+5 V B、DC+24 V、DC-30 V。各组电源的使用情况如下:AC220 V作为抽油烟机电机工作电压;AC3 V作为VFD灯丝驱动电压;DC-30 V作为VFD显示段码工作电压;DC+12 V作为继电器工作电压;DC+5 V作为单片机及外围+5 V供电电源;DC+5 V B作为气敏传感器工作电压;DC+24 V作为24 V直流电机以及照明LED工作电压。 为确保VFD显示屏段码截止时没有鬼影余亮现象,在AC3 V中心抽头和DC-30 V之间加了5.1 V稳压管1N4733,同时在关闭VFD时通过继电器KA1切断灯丝电源AC3 V,以达到彻底熄灭灯丝和省电的目的。 1.2 功能控制电路设计 如图3所示功能控制电路,通过继电器控制抽油烟机、风机的强度以及消毒、烘干童锁、LED照明开关等。为确保消毒和烘干是在消毒柜关闭状态下才工作,故在消毒柜的柜门处装了个门开关,只有门在关闭状态下继电器才能动作。在烘干发热棒上串联一个热敏电阻NTC5D—11,在温度过高时断开,防止温度过高而烧坏碗筷和设备本身。同时,在设计时考虑到安全因素,加了童锁功能,即正在进行消毒或烘干时童锁关闭,消毒烘干结束后1 min才开启童锁,以防止儿童在设备正在消毒或烘干时误打开柜门而烫伤,童锁为电磁阀。 设计中考虑到两板之间的数据传送及节省I/O口,选用串并转换芯片74HC595作为I/O口扩展,再经过7路内部达林顿结构的ULN2003驱动继电器。电路中,将ULN2003第9脚接+12 V就相当于在每个被驱动对象两端反向并联1个二极管,起到续流的作用,外部无需再加二极管达到节省成本的效果。1.3 处理器电路设计 处理器电路如图4所示,选用MICroChip公司的PIC16F72作为系统的核心控制芯片。PIC16F72具有8位精度AD,2 kB×8 位ROM,128×8 Byte RAM,22个驱动能力达到20 mA电流的I/O口,满足对处理器的要求。电路中选用晶振为4 MHz,起振电容C18、C19取22pF。R2和C17,—起构成系统复位电路。为减小纹波千扰,在电源跟地之间接了C20和C21滤渡,以确保系统的稳定性。 1.4 显示电路设计 设计时主要考虑到厨房环境油烟较多,周围温度较高,强电流、强磁场等环境因素,而VFD显示屏有自动发光、高清晰度和高亮度显示、低压操作、低功耗的特点,并具有从红色到蓝色多种色彩、宽视角、反应速度快、可靠且使用寿命长、成本低等优点,适合作为系统控制信息显示屏。显示电路如图5所示,开关管用的三极管9013,VFD专用驱动芯片PT6312。 1. 5 炉火检测和气阀开关电路设计 考虑到安全性,只有在检测到炉火,且倒计时开始定时后才开启气阀。为提高系统稳定性,点火开关信号间用光耦隔离,如图6和图7所示。 1.6 漏气检测及报警电路设计 单元电路如图8和图9所示。当炉火定时时间到和气敏传感器检测到煤气漏气时报警提示。用普通无源蜂鸣器即可满足要求,蜂鸣器需要的1 kHz方波由单片机500μs中断取反产生,只要在BELL端输入高电平就可报警。为增大驱动电流用三极管9013和9012作二级放大。同时,加R22,R23和C23构成充放电回路,以使报警时的声音有假和弦效果。 1.7 按键扫描电路设计 电路图如图10所示。采用7个按键,分别为风速调整键、消毒键、洪干键、开/关机键、时间/定时设置键、小时键、分钟/LED开关键。通过单片机采集按键结果进行处理。 2 软件设计 系统软件利用Mplab集成开发环境(IDE)进行编写,程序总流程如图11所示。在编写软件时,将程序编写为多任务方式,各种任务放在程序各分支上,依据程序状态的变化分别执行各个模块功能程序。同时将实时事件放在主干道上,每次程序循环都要执行。各个相互关系模块之间只通过标志位联系。 软件设计中还涉及到500μs中断服务子程序、VFD显示子程序、按键扫描子程序、炉火定时子程序、煤气漏气检测子程序等模块。 3 结束语 文中主要介绍了利用PIC单片机为主控制芯片的多种厨房设备智能组合控制设计思想和方法。该系统还可以做部分功能上的扩展,比如在系统中加入厨房热水器、微波炉、洗碗机的控制,使功能更强大;加入烟雾及气敏传感器和语音模块以及GPRS接收模块,当家里发生火灾时报警,可以语音提示并利用手机通知主人,甚至进行远距离厨房设备无线控制,使功能更多样化,操作更加人性化和智能化。

    时间:2018-10-19 关键词: 组合 智能 单片机 厨房设备

  • 基于CPLD技术的A/D转换组合研究

    1引言  A/D转换组合是雷达目标诸元数据转换、传输的核心部件,一旦出现故障,目标信号将无法传送到信息处理中心进行处理,从而导致雷达主要功能失效。某设备的A/D转换设备结构复杂,可靠性差,可维修性差,故障率高,因此,采用CPLD技术和器件研究A/D转换组合,改善该设备的总体性能。  2 A/D转换组合工作原理剖析  A/D转换组合作为武器系统的核心部件,接口特性和功能与武器系统的兼容,是新A/D转换组合研制成功的前提,因此,必须对引进A/D转换组合进行详细的分析研究,提取接口特性及其参数,分析组合功能和性能指标。  2.1 组合工作原理及端口信号说明  原A/D转换组合由五个装置组成,这五个装置形成两个完全相同且互相独立的通道。每个通道包括一个预处理装置、一个模数转换和微调自检装置,如图1所示:??? A/D转换组合与武器系统其它部分的电路连接端口有6个:端口1为电源端口,X2、X4为相互正交的输入模拟信号,X5、X6为输入脉冲信号,X3为输出数字信号。  输入模拟信号X2和X4进入预处理装置,形成便于A/D转换的信号。此信号进入模数转换和微调自检装置,得到输出数字信号X3。每个通道将输入模拟信号数字化,在端口X3形成8个数据位和1个符号位,符号位与输入模拟信号极性相对应。X3同时实现对两个通通及整个组合的工作自检。  为保证组合的正常工作,须向同步装置输入脉冲信号X5和X6。X6称为“计数脉冲”,用作A/D转换的时钟。X5称为“自动微调脉冲”,用于A/D转换精度的微调和工作状态的自检。同步装置根据X5和X6形成若干脉冲,这些脉冲分成完全相同的两组同时送给两个通道。  2.2结构组成分析  (1)同步装置  同步装置由三个子模块组成,形成一个闭环,如图2所示。  模块1的输入为X5、X6和来自模块3的四个脉冲T1、T2、T3、T4,虽然X5、X6都输入模块1,但是只有X6与此闭环有关,它们在模块1内经过一系列逻辑单元处理,输出为一系列脉冲,包括询问脉冲X(X=1,2,3,4)、寄存器询问脉冲、选择脉冲、输出自动微调脉冲和其它脉冲。模块2的输入R是矩形波信号,输出S类似于三角波。模块3的主体是四个电位器和四个电压比较器。四个电位器经过精心调节在滑动端形成四个等间隔的基准电压。四个电压比较器将S和这些基准电压分别进行比较,得到四个TTL电平脉冲信号T1、T2、T3、T4。T1、T2、T3、T4和S、R、X6时序关系如图3所示。  输出脉冲与X6的时序关系如图4所示。(2)预处理装置  预处理装置包括模拟多路开关电路、求模电路、取符号电路和存储电路,其组成如图5所示。  X2(或X4)是双极性信号,在被模拟多路开关电路选通后,通过求模电路变为正极性信号,此正极性信号进入存储电路进行跟踪/保持。另外,模拟多路开关电路的输出信号还进入取符号电路,得到符号位。  (3)模数转换和微调自检装置  该装置包括模数转换电路、自动微调电路和自检电路,其中模数转换电路又由四个模数转换模块组成,如图6所示。图6 模数转换和微调自检装置内部结构图  SH进入模数转换模块1,在其内部被电阻网络分压,分压结果与内部基准电压进行比较,比较结果被编码,得到模数转换结果的最高两位D7D6;设数字输出D7×27+D6×26对应的模拟信号幅度为U1,在模数转换模块1内部,将SH和U1相减,输出RM1=SH-U1,RM1进入模数转换模块2,按同样的方式得到D5D4;模数转换模块3、模数转换模块4也完全类似,分别输出D3D2(第3位和第2位)和D1D0(第1位和第0位)。这样就得到了模数转换结果的8个数据位。  3 A/D转换组合设计实现  新A/D转换组合的几何尺寸应与引进A/D转换组合吻合,输入输出接口特性应与引进A/D转换组合完全一致。鉴于原A/D转换组合采用分立元件和低集成度芯片设计,导致电路复杂,故障率高的缺点,本文采用高集成度的CPLD芯片设计国产A/D转换组合。  3.1总体功能设计  新A/D转换组合总体设计框图如图7所示,当X5(自动微调脉冲)为低电平时,地址形成逻辑形成的地址信号使模拟多路开关选通来自前端接收系统的模拟输入信号X2(或X4)。X2(或X4)经过模拟多路开关送入模数转换电路进行转换。模数转换电路输出的数字信号经数据处理逻辑变换后,得到与原模数转换组合码制相同的10位输出信号,即8位数据位、1位符号位和1位奇校验位。这10位信号经寄存器锁存后,通过驱动电路送至后端计算系统。  当X5为高电平时,地址形成逻辑形成的地址信号使模拟多路开关选通标准电压电路提供的一个标准电压。标准电压进入模数转换电路形成数字量,基准自动微调逻辑根据此数字量调整单极性数模转换电路的输入数字量,零点自动微调逻辑根据此数字量调整双极性数模转换电路的输入数字量。单极性数模转换电路的输出模拟量为模数转换组合的基准电压,双极性数模转换电路的输出模拟量为模数转换电路的负模拟输入端电压。这样就实现了通道1(或通道2)模数转换精度的自动微调。  自检检测逻辑从寄存器取出对标准电压进行模数转换得到的数字量,并与预存储值比较,根据比较的结果确定通道1(或2)是否正常工作,并形成相应的指示信号送入驱动电路。驱动电路根据通道1自我检测逻辑输出的指示信号和通道2自我检测逻辑输出的指示信号形成“通道1正常”信号、“通道2正常”信号和“转换组合正常”信号,并送给后端计算系统。  X5(自动微调脉冲)和X6(计数脉冲)分别通过二选一开关进入缓冲及延迟电路,形成一组脉冲信号送入时序逻辑。时序逻辑根据此组脉冲信号形成系统正常工作所需的多种脉冲信号。数据处理逻辑、寄存器、地址形成逻辑、基准自动微调逻辑、零点自动微调逻辑、自我检测逻辑、时序逻辑都在Xilinx公司的大规模可编程逻辑器件XC95108内实现(图7中每个虚线框代表一片XC95108)。通道1和通道2分别使用一片XC95108。  调试脉冲形成电路输出X5A和X6A信号。在国产化模数转换组合脱离战车系统进行维修时,通过二选一开关选通X5A信号和X6A信号以替代前端输入的X5和X6,从而方便了该组合的维修。  3.2模数转换电路的设计  模数转换电路是整个国产化A/D转换组合的核心电路,需要精心设计。  首先是A/D转换芯片的选择,根据引进A/D转换组合的工作原理,A/D转换芯片需要满足如下4点要求:(1)双极性输入;(2)分辨率≥9位;(3)最大采样速率≥1.5MSPS;(4)无流水延时,且模数转换在大约200ns内完成。  根据上述要求,同时考虑价格及功耗等因素,选择逐次逼近式A/D转换芯片LTC1412。LTC1412引脚说明见有关技术资料。其典型用法如图8所示。  电路设计中,LTC1412采用双端输入方式,即, 端输入模拟多路开关送来的模拟信号,%20端输入双极性数模转换电路送来的微调信号。%20接数字地,从而使LTC1412始终处于选通状态。LTC1412的基准电压可由外部调节,变化范围在1.25V和3V之间,此处使用外部基准,基准电压由单极性数模转换电路提供。 端由缓冲及延迟电路送来的采样时钟驱动。  原A/D转换组合对X2(或X4)的采样时刻相对于X6上升沿滞后约10ns,新设计A/D转换组合也与此保持一致。模数转换电路在输入时钟信号的下降沿采样,而此输入时钟信号的下降沿相对于X6上升沿正好滞后约10ns。  LTC1412的所有正电源端均连接到+5V模拟电源,所有地端均连接到模拟地平面。虽然LTC1412的分辨率为12位,但产品说明给出的评估板只是两层板,因此在设计PCB版图时也只使用两层板。在PCB版图上全部使用表贴电容进行滤波和去藕,可以在抑制噪声方面起到重要作用。  4结束语  本文采用CPLD器件设计了新的A/D转换组合,替代了原组合,同时提高了可靠性,改善了转换位数、功耗等技术指标,已经定型并投入生产。

    时间:2018-10-10 关键词: 组合 cpld 技术

  • 双通道、可组合的QPWM图形核控制器用于笔记本电脑

    双通道、可组合的QPWM图形核控制器用于笔记本电脑

    概述MAX17007A/MAX17008是双通道Quick-PWM?降压控制器,为电池供电系统提供通用电源。双通道开关电源(SMPS)还可组合工作在两相单输出模式。固定导通时间Quick-PWM模式提供快速负载瞬态响应,轻松实现宽输入/输出(I/O)电压比条件下的稳压,同时保持相对固定的开关频率。通过外部电阻可以调节开关频率,调节范围200kHz至600kHz。差分输出电流检测架构允许利用检流电阻实现高精度限流,或利用电感的等效直流电阻(DCR)实现低功耗无损检测,可保持0.7%的输出精度。过压(仅MAX17007A)、欠压保护以及精确的用户可选限流(15mV、30mV、45mV和60mV)确保系统可靠工作。SMPS输出可工作在跳频模式或超声模式,以提高轻载效率。跳脉冲模式下保持25kHz的最小开关频率,而超声模式下能够消除可闻噪声。通过改变REFIN1引脚的电压动态调节SMPS1的输出电压。该器件包括0.5%精度的基准,用于设置REFIN1电压。外部5V偏置电源为内部电路及其栅极驱动器供电。独立的通/断控制具有经过调理的逻辑门限,电源就绪漏极开路输出可提供灵活的系统配置。为了抑制启动时的浪涌电流,SMPS1的CSL1内部电压以1.3mV/?s的斜率从零缓慢上升至最终电压,SMPS2的FB2内部电压则以0.65mV/?s的斜率从零缓慢上升至最终电压。为了避免在断电时输出振铃使电压达到地电位以下,内部电压以各自相同的斜率从稳压值缓慢跌落至零。内部集成自举开关,无需外部自举二极管。MAX17007A/MAX17008A采用节省空间的28引脚、4mm x 4mm薄型QFN封装,底部带裸焊盘。你所查询的《双通道、可组合的QPWM图形核控制器,用于笔记本电脑 》提供Acrobat PDF格式: /双通道、可组合的QPWM图形核控制器,用于笔记本电脑 .pdf免费Acrobat PDF阅读软件可从以下网站获得:http://chinese-s.adobe.com/products/acrobat/readstep2.html马雅历

    时间:2018-09-04 关键词: 控制器 组合 笔记本电脑 双通道 总线与接口

  • 组合压缩在存储测试系统中的应用

    摘 要: 在某些特殊的测试环境中,存储测试系统中既要求大容量数据存储又要求微体积。为解决这一矛盾,在研究了游程压缩和LZW两种算法的基础上,提出了以FPGA为核心实现两种算法的无损组合压缩,利用FPGA芯片内的RAM来建立字典,用VHDL语言和状态机实现该压缩算法。仿真和综合验证表明,通过FPGA实现该组合算法,压缩效果显著,压缩性能与压缩速度均满足系统要求。关键词: 存储测试系统; FPGA; 组合压缩; VHDL 存储测试系统是为完成特殊环境下测试而设计的电子物理系统,它可在高温、高压、强冲击振动、高过载等恶劣环境下自动完成被测信息的实时采集与存储记忆[1]。在某些星载、弹载测试系统中,测试环境恶劣、测试时间长,所需记录的数据量较大。但测试装置受到体积的限制,要在现有存储容量基础上获取更多的信息,就需要进行相关的数据处理。数据压缩是减少数据量的有效手段之一。数据压缩通常分为有损压缩和无损压缩两大类。为准确恢复出原始数据并结合测试数据的特点,本文选用游程(RLE)和LZW两种无损压缩算法对数据进行组合压缩。1 数据压缩理论 存储测试系统作为一种信息采集系统,目的是向使用者传递信息。由于A/D转换的位数是有限的,所以信息采集系统只能产生有限的数据,可以把数据采集系统看作是一种离散信源。根据香农信息论[2],某离散消息xi所携带的信息量: 平均信息量也称为信息熵,是在采用无损压缩时所能达到的压缩的最小极限。 实际上,消息序列的符号间往往还存在着一定的统计相关性[3],这将使得消息序列携带的信息量减少。例如,对一个标准余弦函数进行数据采集,不论采样的数据量有多大,只需要知道这个函数的幅度、频率和起始相位就可以精确地表示这一数据。这在具体数据中就表现为重复出现的数据串,消除这些重复串,降低数据中的统计相关性,也是数据压缩算法一般遵循的准则。实际的压缩器在设计上往往不是单独采用统计式或字典式压缩法,一般将几种算法结合起来,以达到高效率的压缩比。2 算法设计2.1 算法选择  在对多组实测的数据进行分析后,可以看出测试数据有一些典型的特征。图1是一典型的石油井下压力测试数据,由图可以看出,测试数据一般都具有以下特征:  (1)测试数据幅值比较连续,相邻数据差值较小,具有很强的统计相关性。  (2)大部分数据波动不大,只有少部分数据变化辐度较大。 针对上述的测试数据(12 bit的AD转换器)大部分波动很小(高4位数据基本保持不变),这样的大量重复数据非常适合游程压缩。对于低8 bit数据,虽然相邻时刻的值不可能完全相同,但其值会在测试过程中多次出现。无损数据压缩中,LZW是基于字典模型的一种压缩算法,具有自适应的特点,非常适合这种数据的压缩。表1是两种算法组合与单独使用LZW算法的对比。从表1中可以看出,采用这两种算法结合的方式对数据进行组合压缩可以获得较好的压缩效果。2.2 游程压缩算法 游程编码(RLE)是一种相对比较简单的数据压缩技术,容易以硬件实现压缩。实现游程编码分为定长游程编码和变长游程编码两种。本文采用8 bit定长游程编码,编码流程如下: (1)初始化计数器cnt=1,输入首字节P; (2)判断文件是否结束。若结束,输出P和cnt,压缩完成;若没有结束,输入次字节C,如果P=C且cnt<255,cnt=cnt+1,则重复步骤(2);如果P≠C,则输出P和cnt,重复步骤(1)。直到压缩完成。2.3 LZW压缩算法 LZW算法是一种面向通用数据的即时、高效、简单,易于实现的一种无损数据压缩算法,不依赖于任何数据格式,具有很大的应用范围,且是基于字典模型的算法实现的关键在于字典的建立和查找。LZW算法的粗略描述如下[4]:  Initialize Table   STRING = get input character   WHILE there are still input characters DO   CHARACTER = get input character   IF STRING+CHARACTER is in the string table then   STRING = STRING+character   ELSE   Output the code for STRING   Add STRING+CHARACTER to the string table   STRING = CHARACTER   END of IF   END of WHILE Output the code for STRING Output End_flag 由算法描述可见,LZW算法逻辑过程简单,能够得到较快的压缩速度,易于硬件压缩。3 硬件实现3.1 系统整体设计 Cyclone II是Altera公司推出的新一代低成本系列FPGA器件[5],本设计选用Cyclone II系列的EP2C5T144I8芯片来实现数据的组合压缩。EP2C5T144I8芯片具有4 608个LE(逻辑单元)、26个M4 K的RAM、13个嵌入式乘法器、2个PLL(锁相环)和158个用户I/O引脚。系统的整体框图如图2所示。传感器采集到信号后,经过模拟适配电路进行滤波、放大后进入AD转换器,由AD转换器转换输出12 bit的数据流输入到FPGA进行压缩。高4 bit数据进行游程压缩,低8 bit数据进行LZW压缩,最后将压缩后的输出数据流存储到外部存储器中。采集完成后,通过USB专用接口电路将压缩后的数据从外部存储器中读入计算机保存下来,然后用专用软件对压缩后的数据进行解压,还原出原始采集到的数据以便进一步进行分析处理。

    时间:2018-08-22 关键词: 测试 组合 系统中的应用

  • PCB板叠层中的PP厚度组合及介电常数介绍

    PCB板厂家的板材(FR4)厚度及介电常数一.不同介质厚度及其不同组合方式序号理论厚度(MM)理论厚度(MIL)组合方式介电常数10.051.97106*13.920.072.761081*14.230.083.2LPP1080*14.240.14106*23.950.124.72106+10804.260.124.722116*14.270.145.51080*24.280.156106*33.990.176.72116+1064.2100.176.71080+106*24.2110.197.51080+21164.2120.197.57628*14.5130.218.271080*34.2140.229106*2+21164.2150.249.457628+1064.5160.249.452116*24.2170.2610.247628+10804.5180.2610.241080*2+21164.2190.2911.427628+106*24.5200.2911.422116*2+1064.2210.3112.27628+21164.5220.3112.22116*2+10804.5230.33137628+1080*24.5240.38157628*24.5250.4316.937628+2116*24.5260.4316.937628*2+1064.5270.4517.727628*2+10804.5280.519.697628*2+21164.5290.5722.447628*34.5

    时间:2018-08-15 关键词: 组合 厚度 常数 层中

  • 基于Freescale单片机的汽车组合电子仪表

    基于Freescale单片机的汽车组合电子仪表

    仪表是人和汽车的交互界面,为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息,是每一辆汽车必不可少的部件。 仪表显示的直观与美观使得驾驶不但是代步之必需,也成为舒适生活的一部分,而参数传递的准确与可靠性则直接关系到汽车行驶的安全。  汽车仪表  现代仪表最突出的特点是功能的模块化,通常要组装一块仪表,只需将几个功能模块在定制PCB的基础上联合起来,就可以得到一个完整的系统。长安等经济型汽车的指针仪表一般为独立的模块,提示/报警功能由PCB上的小灯泡完成。SANTANA系列的指针由印刷电路板上的十字线圈驱动,提示/报警灯全部是发光二极管。轿车的仪表板上显示的主要数据、来源及对应显示方式如表1(根据SANTANA2000)。 显示方式  可见目前的汽车仪表尚以机械式为主,通讯方式以线束为主。这种模式最大的弊病是过于依赖线束,导致系统复杂。  随着汽车产业的快速发展,尚有极大潜力的汽车电子市场正日渐受到各大汽车生产商与电子产品供应商的关注,这其中包括尚处于开发实验阶段的清洁能源汽车、目前由日本占据世界市场领袖地位的车载音响设备、前途无量的车载计算机信息终端设备以及形形色色的车内电控单元,如发动机电控单元、ABS、总线、新型电子仪表等。  对汽车仪表而言,使用电子式仪表板较之传统仪表的优势在于:  硬件功能的软件化  随着微电子技术的发展,微处理器的处理速度越来越快。一些实时性要求高,原本由硬件完成的功能,就完全可以通过对微处理器编程来实现。  系统集成度大大提高  在大规模集成电路技术迅速发展的今天,集成电路的密度越来越高,体积越来越小,内部结构越来越复杂,功能也越来越强大。随着仪表的部分功能硬件不断地被软件取代,整个系统的集成度也在相应提高。  本设计是一个基于Freescale单片机的汽车组合仪表板。面向的是目前市场上占主流地位的传统汽车,并引用长安车的仪表为模板,目的主要在于实现一个汽车组合电子仪表板的低端方案。  本方案的对象主要包括车速、转速、压力、温度、里程、时间以及一些提示/报警灯信号。  车速表、发动机转速表、油压表、水温表(指针)  里程表(LCD):定时记录车速信号,在行车时间内做数值积分,得到行驶公里数,作为里程保存在用户Flash中。定时(1s)对里程数据做累加。  系统设计  由于本设计面向的是大众化的传统汽车,成本成为器件选用的最重要标准。在微控制器的选型上,我们并未考虑前途光明但目前尚未普及的CAN总线,而是选择了自带液晶驱动的8位微控制器LJ12。  MC68HC908LJ12是Freescale单片机908家族的一员,其主要参数与功能模块如下:  8MHz的最大总线频率;  12k用户Flash;  512b RAM;  两个独立双通道定时器模块;  内部实时时钟,可记录年、月、日、时、分、秒;  SCI与SPI通信模块;  6通道10位A/D;  LCD模块,可驱动27×3或26×4的笔段式液晶模块。  步进电机驱动芯片MC33970(图1)是Freescale模拟家族的一员,内含6个寄存器,由SPI写入命令状态字,分别是配置/校准寄存器、指针速度寄存器、指针0/1位置寄存器、指针回零寄存器、归零设置寄存器。MC33970的特点:MC33970  兼容MMT认证的两相步进电机;  指针可停留在4095个稳定的位置;  最大转角340°;  最大加速度4500 deg/s2;  最大速度400 deg/s;  模拟微步(指针运动12步为1°);  指针校准与回零;  SPI控制,16位命令字;  内部校准时钟;  睡眠模式低电流。  LJ12芯片内部有丰富的硬件资源,我们做了如下配置:  PLL:外部晶振32.768kHz;内部总线倍频至4MHz;  SCI:用于上位机通讯,比特率9600,中断方式;  SPI:时钟1MHz,作为MC33970的控制,用两个通用引脚作为SPI的片选信号;  LCD:使用26×4模式,即26前极、4背极的模式,动态驱动;因为设计中用到6位LCD模块,所以使用FP1~FP12、BP0~BP3已经足够;  Flash:利用常驻内存函数(ROM-Resident Routine)将里程数据以32位数据的形式保存于用户闪存中。选取SWITEC公司的步进电机作为执行器。六位笔段式动态驱动液晶模块,用于里程,单次里程或时间日期的显示。出于习惯,汽车仪表需要一直保持带电状态,无需重置时间参数,为了方便演示,用两个按钮实现LCD显示模式的切换。六个发光二极管分别用于显示制动、危险、机油压力、电瓶、发动机以及空档信息,利用MC141 3作为发光二极管的驱动。  MC33970由微控制器的SPI直接驱动;车速和发动机转速为脉宽调制信号或来自串口输入,通过定时器模块的输入捕捉功能得到其频率,换算得数据。  电源及掉电保护的输入端使用7805。为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据,在电源地输入端加一个1000mF或两个470mF的电解电容。电源断开的时候在IRQ引脚会产生一个中断信号,大电容可以维持单片机电源足够长的时间,使得单片机可以完成外部中断的服务程序。  为了改善波形,在定时器引脚外添加了调理电路。  本设计面向的是市场上的中低档轿车,为了实现这个初衷,根据长安轿车的仪表外壳及内部尺寸设计了仪表的PCB,并重新布局,系统框图示于图2。系统框图  软件设计  初始化程序  内部总线倍频至4MHz;设置定时器模块的通道为捕捉功能;SCI波特率9600,开接收中断;SPI时钟频率1MHz;LCD模块26×4模式;使能 Real Time Clock模块;MC33970与指针初始化;从用户Flash中读取先前记录的里程数据,并根据ODO/TRIP信号加以显示。  中断服务程序  外部中断:断电后短时间内利用大电容的放电使指针回零。  SCI中断:遵循一定的上位机协议,接受命令,改变LCD显示内容;改变车速和转速数据。  RTC中断:每秒记录一次里程数据;根据车速信号换算里程数据。  主程序  定时读取里程数据,并在LCD上显示;每一次主循环结束的时候重启WATCHDOG;当车速或转速信号改变之后通过指针位置的变化作出反应。主程序流程图示于图3。主程序流程图  结语  以下是SWITEC公司的步进电机驱动芯片x15.089与MC33970的简单比较(表2)。x15  卓越的性能  其中响应的实时性好是MC33970最大的优势。  紧凑的结构  x15.089的工作是由微控制器的两个的工作是由微控制器的两个引脚控制一个步进电机,其中一个引脚输出方向控制信号,另一个引脚输出脉冲。所以对应控制每一路电机需要两个单片机引脚,控制4路需要8个单片机的通用IO口。  MC33970则不同,由SPI输入命令字,即可控制两路步进电机;需要4路步进电机的时候,使用两片MC33970,但只需增加一根片选信号。这样总共只需要SPI模块和两个通用IO,从而节省了单片机的资源。  成本  表3是一个成本估计的简表。  由上可以看出,在批量生产的情况下,作为一个全数字式系统,其总成本低于RMB150,大约在RMB120~140之间,具有相当的竞争力。  综上所述该方案是一个基于Freescale微控制器的汽车电子仪表板的低端方案,面向各种经济型汽车,具有功能齐备、结构紧凑、价格低廉的特点,会有广阔的市场前景。

    时间:2018-07-09 关键词: 汽车 组合 单片机 嵌入式处理器 仪表

  • 基于MB90428GA单片机的汽车组合仪表设计

    基于MB90428GA单片机的汽车组合仪表设计

      引言  汽车仪表是驾驶员和汽车进行信息交流的重要接口和界面,为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息,是每一辆汽车必不可少的部件。 仪表显示的直观与美观是驾驶生活舒适的一部分,而参数传递的准确与可靠则直接关系到汽车行驶的安全。近年来,随着汽车电子技术的不断发展,汽车仪表板上显示的信息不断增加,传统的机械指针式汽车组合仪表越来越无法满足使用的需要,特别是计算机、微电子和各种现场总线通信技术的广泛应用,出现适合汽车仪表的单片机以及汽车仪表用的步进电机等新技术产品,这导致了智能化数字式现代汽车组合仪表将是汽车仪表发展的必然趋势。    组合仪表的基本构成  组合仪表通常由以下几部分组成:车速表、里程表、转速表、水温表、油量表、照明系统、报警指示系统等。里程表采用数码显示,车速表、转速表、水温表、油量表等大多采用传统的指针式指示方式。本文所设计的组合仪表主要由车速表、里程表、发动机转速表、水温表、燃油表组成。同时还有许多指示和报警讯号灯,如左右转向信号、驻车信号、刹车信号、远光信号、ABS、照明、发电机指示、机油压力报警、制动器故障、油量报警、水温报警、发动机故障等。图1为该组合仪表的构成原理框图。  汽车仪表使用的步进电机  这是新一代汽车组合仪表最显著的特点。由于一般动圈式指示仪表抗震性能差、过载能力差、指针易抖动等弱点,而电磁式十字线圈指示仪表机芯也存在一致性、通用性差的缺点,急需一种一致性好、通用性、可靠性好的驱动机芯。业内人士和专家普遍看好适用于汽车仪表的步进电机。它在工作原理上作出技术创新,通过线包与磁钢间产生电磁转矩驱动指针工作的形式[5]。基于该步进电机的汽车组合仪表由微控制器完成各种被测物理量的采集,经过运算后直接驱动控制步进电机,再由步进电机驱动指针,在刻度盘上指示被测物理量,同时辅以被测物理量LCD显示。步进电机式汽车仪表与先前的模拟式(动圈式或动磁式十字交叉线圈)汽车仪表相比有显著的特点:指示精度高、一致性好、重复性和通用性好、可靠性和稳定性高、驱动与控制也相对简单,可以用独立的步进电机驱动控制器,如PMM8713、PMM8723、PMM8714,也可选用带步进电机驱动的微控制器,如uPD780823、MB90420/425G系列等。本设计采用的是带步进电机驱动的微控制器MB90428GA。  目前国内部分中高档轿车,如一汽红旗世纪星,上汽帕沙特、塞欧,安徽奇瑞,长安世纪星等均配备使用了步进电机式汽车仪表,其他型号的轿车也急需配套该类型的仪表。有充足的理由认为步进电机式仪表将是未来一段时间汽车仪表的主导趋势。    硬件原理设计  该组合仪表的硬件电路主要有以下几个模块组成:1、输入脉冲信号(里程和转速)处理电路;2、模拟量(水温与燃油)输入电路;3、开关量电路:主要是一些指示报警信号灯及背光灯电路;4、仪表驱动显示电路:有转速表、里程表、水温表、燃油表,他们由步进电机来驱动,还有一块LCD液晶用来显示时钟、总里程以及小计里程;5、电源电路。下面主要介绍其中的一些电路。  MB90428GA单片机的特点  MB90428GA是富士通(Fujitsu)公司专门为汽车电子仪表及步进马达的工业控制开发的一款十六位单片机。具有以下特点:4路大电流输出的步进电机驱动控制,还可用于驱动十字交叉线圈的驱动控制;可直接驱动24×4的LCD液晶显示;自身带有128KB的在线可编程Flash Rom,6KB SRAM存储器;具有低电压CPU复位检测功能, 1个系统时钟;一路CAN通道;8通道8/10位A/D转换;4路16位输入捕捉通道等[1]。  电源电路及掉电保护  电源电路:由于汽车蓄电池提供的是12V电源,因此要进行电压转换及滤波处理。电源电路如图2所示。其中+5V为模拟量电源,VCC为数字量及单片机工作电源。  掉电保护电路:为在掉电的时候也可以及时地记录汽车行驶的里程数据,使用掉电保护电路。在掉电时可以维持一段时间的电压,保证单片机完成里程数据的保存,并调整指针位置使之回零。为了在掉电的时候也可以及时地保存里程数据,在电源地输入端加一个1000uF的电解电容,电源断开时在IRQ管脚会产生一个中断信号,大电容可以维持单片机电源足够长的时间,使得单片机可以完成外部中断的服务程序。 输入脉冲信号处理电路  来自传感器的脉冲信号输入到单片机定时器模块的管脚,使用输入捕捉功能,为改善波形,在输入捕捉管脚外增加处理电路。包括车速脉冲信号和转速脉冲信号处理。电路图如图3和图4所示。其它电路除以上电路外,还有EEPROM电路、LCD液晶驱动电路、LED驱动电路和步进电机驱动电路等。 EEPROM用来存储行驶中的里程数据(小计、总计);LCD液晶则显示行驶的里程数据; LED显示指示和报警信号;步进电机驱动用来驱动4个步进电机式仪表,分别为行车时速、发动机转速、发动机水温和燃油量。   软件设计  该仪表软件设计采用模块化设计思想。主要由以下几个模块组成:  里程表软件设计思想:该里程表采用霍尔型非接触式转速传感器,表的转轴每转一圈,霍尔传感器将感应发出8个脉冲。里程表速比表示的是:里程表转轴(软轴)在汽车行驶1公里时所转过的转数。现以速比为1:624的车型为例;汽车行驶1公里霍尔传感器发出的脉冲数共为8×624=4992个,或每个脉冲代表1/4992公里的里程,将这些脉冲信号作外部中断输入给单片机,使每个脉冲产生一个中断,并通过中断服务程序对每个脉冲计数,当计数满4992 时,表明汽车行驶1公里,然后在给累计单元加1,并存入EEPROM,最后通过刷新LCD液晶显示器,即可实现里程计数。LCD显示总里程数。中断1次(每隔10ms)送1位显示。外部中断INT1为:脉冲计数,判断计数是否达到1公里,否则返回。T0中断是否显示总里程,每经过1公里向EEPROM中写入1次,在停车等待时, CPU停止写入总里程。  车速表软件设计思想:在里程表程序中,每计数1次,汽车行驶0.0016025641KM,每10ms中断1次,送显示,其中断1000次时间为1秒,计算1秒计数次数,乘3600再乘0.0016025641即可求出时速:时速=次数X5.7692.车速表指针偏转位置与输入量成线性关系:即 θ=K·Vin。其中θ为指针偏转角;K为常数;Vin为输入电压。时速与频率的对应关系比如为:20Km/h =11.9-14Hz;60Km/h =39.8-41.9Hz;120Km/h =79.6-83.9Hz (速比1:624)。  转速表软件设计思想:转速表是用来测量发动机转速的一种指示仪表。在本设计中是把转速传感器传送的频率信号传送到单片机,经过计算后输出方波信号来驱动步进电机,在刻度盘上指示发动机相应的转速值。转速与频率的对应关系比如为:500r/min=121.5Hz;1000r/min= 243Hz;2000r/min=486Hz;3000r/min=729Hz。  水温表与燃油表:水温表是显示冷切水温度的仪表,单位是℃(摄氏度度)。它的传感器是一种热敏电阻式传感器,用螺纹固定在发电机冷切水道上,热敏电阻决定了流经水温表线圈绕组的电流大小,从而驱动表头指针摆动。  燃油表是显示油箱内的油量的仪表,单位是L(升),指针指向“F”表示满油,指线“E”表示无油;也有用1/1,1/2,0分别表示满油,半箱油和无油,燃油表内有两个线圈,分别在“F”与“E”一侧,传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻,阻值变化决定两个线圈的磁力线强弱,也就决定了指针的偏转方向。  主函数程序:当A/D中断到来时改变激活的A/D通道,定时读取里程数据,并在LCD上显示,每一次主循环结束时重起WATCGDIG。主程序流程图如图5所示。  结语  本文介绍了一种步进电机式的组合仪表盘。该仪表盘以富士通(Fujitsu)公司的MB90428GA单片机为微处理器,设计了一种以步进电机来驱动表针的组合仪表,给出了硬件原理和软件设计。该组合仪表盘已经在某车型上调试成功,各方面表现良好,表指针可以平滑转动,在低速情况下精度和线性度良好。  参考文献:  1.FUJITSU SEMICONDUCTOR.F2MC-16LX 16-BIT MICROCONTROLLER MB90420G/425G Series HARDWARE MANUAL.2002(4): The First Edition  2.南光群.基于PIC16F877的汽车用车速表和里程表的设计.电脑开发与应用.2005(11):56  3.刘清波,蔡树珍,孙业歧,史 楠.基于单片机的汽车里程表设计.河北大学学报(自然科学版).2002(9):276-278  4.陈子明.汽车车速里程表及其速比的计算方法.汽车电器.2005(3):9-11  5.仪表步进马达用户手册.伟力电子有限公司.2005.03

    时间:2018-07-09 关键词: 汽车 组合 单片机 嵌入式处理器 仪表

  • 编辑VI时组合、锁定对象

    使用排序工具中的“组合”选项可以将多个对象组合成为一个对象,以便于对这些对象进行同步操作。例如将3个对象和下凹盒组合在一起,所有对象就形成一个整体了,如图1所示。对于已组合在一起的对象,需要分离、修改时,要先选择“取消组合”取消组合。 图1 组合多个对象 如果对象的所有操作均已执行完毕,使用“锁定”选项可以锁定对象,以避免误操作。对被锁定的对象不能再进行任何操作;如果要进行修改,需要先使用“解锁”选项解除锁定状态,才能进行下一步操作。来源:ks990次

    时间:2018-06-11 关键词: 组合 对象 编辑

  • LabVIEW的组合框

    组合框控件用来创建一个字符串列表,在前面板上可以按次序循环浏览该列表。组合框控件类似于文本型或菜单型下拉列表框,不同的是组合框控件是字符串类型的数据,而菜单型下拉列表框是数值类型的数据。 右键单击组合框控件,在弹出的快捷菜单中选择“编辑项...”进入字符串编辑对话框,或选择“属性→编辑项”选项卡,如图8-8所示。勾选复选框“值与项值匹配”表示值与项一致,项确定以后不能修改值。单击右侧“Insert”按钮添加项,单击“删除”按钮删除选中的项,单击“上移”或“下移”按钮用来上移或下移选中项在控件中显示的位置。勾选复选框“允许在运行时有未定义值”表示可以有没有赋值的项存在。 图1 组合框控件及属性对话框来源:ks993次

    时间:2018-06-07 关键词: LabVIEW 组合

  • DDS+PLL组合方案实现的频率合成系统

      用DDS+PLL组合方案实现的频率合成系统可以获得高的频率分辨率、快速转换及较宽的频率范围,满足各方面需要的频率。合成器的基本思想是用一个低频的DDS激励一个PLL倍频系统,实现高的频率分辨率、高的转换速率和较宽的输出频率。  1.DDS激励PLL的锁相倍频方案    该方案用DDS输出作为PH倍频的激励信号PLL,设计成N倍频环,如图1所示。通过采用高的鉴相频率来提高PLL的转换速度,并利用DDS的高频率分辨率来保证倍频PLL,以实现较高的频率分辨率(N△φ×js/2m其中M、fs分别为DDS的相位累加器的位数和时钟频率),同时PLL环路的带通滤波性能可以对DDS的带外杂散起抑制作用。该方案的优点是电路结构简单,成本低,易于控制,易于集成。由于PLL用于倍频,因此落在环路噪声带宽内的DDS输出信号中的相位噪声和杂散成分将倍增2010gN dB。所以采用此方案时,如果为了保证频率转换时间,环路带宽取得较大,则N值就不能取太大。一般取N

    时间:2018-05-31 关键词: 方案 频率 系统 组合

  • 利用PIC单片机为主控制芯片的多种厨房设备智能组合控制设

    本文介绍了真空荧光屏显示器在多功能厨房控制系统中的软硬件设计方法。系统以PIC16F72单片机为主控制芯片对外围传感器检测模块和按键扫描电路等采集信号进行处理,发送指令驱动继电器来控制天然气灶、抽油烟机、消毒柜、烘干机等多种厨房设备进行工作。该系统采用真空荧光屏显示各种工作状态,具有漏气报警、按键童锁等功能。 随着智能家电控制技术的不断发展,具有多功能和智能化的厨房控制器成为厨房电器设备发展主流。和传统单一厨房设备控制器相比,多功能厨房控制器具有占用空间小、成本低、功能多、便于设备统一管理,使用安全、方便等优点。 系统以PIC单片机作为主控制芯片,选用VFD(Vacuum Fluorescent Display)真空荧光屏为显示器,结合气敏传感器、热敏电阻、高压点火器、继电器等受控对象,通过检测外部信号以及内部定时时间状态可以控制各种受控对象工作状态之间的相互转换,实现对厨房电器设备的智能控制。系统结构框图如图1所示。 1 各单元电路硬件设计 1.1电源电路设计 设计所需的6组工作电源均由如图2所示的电路提供。6组电源分别为AC 220 V、AC 3 V、DC+12 V、DC+5 V、DC+5 V B、DC+24 V、DC-30 V。各组电源的使用情况如下:AC 220 V作为抽油烟机电机工作电压,AC 3 V作为VFD灯丝驱动电压,DC-30 V作为VFD显示段码工作电压,DC+12 V作为继电器工作电压,DC+5 V作为单片机及外围+5 V供电电源,DC+5 V B作为气敏传感器工作电压,DC+24 V作为24 V直流电机以及照明LED工作电压。 为确保VFD显示屏段码截止时没有鬼影余亮现象,在AC 3 V中心抽头和DC-30 V之间加了5.1 V稳压管1N4733,同时在关闭VFD时通过继电器KA1切断灯丝电源AC 3 V,以达到彻底熄灭灯丝和省电的目的。 1.2 功能控制电路设计 如图3所示功能控制电路,通过继电器控制抽油烟机、风机的强度以及消毒、烘干童锁、LED照明开关等。为确保消毒和烘干是在消毒柜关闭状态下才工作,故在消毒柜的柜门处装个开关,只有在门关闭状态下继电器才能动作。在烘干发热棒上串联一个热敏电阻NTC5D-11,在温度过高时断开,防止温度过高而烧坏碗筷和设备。同时,在设计时考虑到安全因素,加了童锁功能,即正在进行消毒或烘干时童锁关闭,消毒烘干结束后1 min才开启童锁,以防止儿童在设备正在消毒或烘干时误打开柜门而烫伤,童锁为电磁阀。 设计中考虑到两板之间的数据传送及节省I/O口,选用了串并转换芯片74HC595作为I/O口扩展(只需3个I/O口),再经过7路内部达林顿结构的ULN2003驱动继电器。电路中,将ULN2003第9脚接+12 V就相当于在每个被驱动对象两端反向并联一个二极管,起到续流的作用,外部无需在加二极管达到节省成本的效果。 1.3 处理器电路设计 处理器电路如图4所示,选用MICroChip公司的PIC16F72作为系统的核心控制芯片。PIC16F72具有8位精度A/D,2 kbit x8 ROM,128 bit x8 RAM,22个驱动能力达到20 mA电流的I/O口,足以满足本设计对处理器的要求。电路中选用晶振为4 MHz,起振电容C18、C19取22pF。R2和C17—起构成系统复位电路。为减小纹波干扰,在电源跟地间接了C20和C21滤波确保系统的稳定性。 1.4 显示电路设计 本部分在设计时主要考虑到厨房环境油烟较多,周围温度较高,强电流、强磁场等环境因素,而VFD显示屏有自动发光、高清晰度和高亮度显示、低压操作、低功耗的特点,并具有从红色到蓝色多种色彩、宽视角、反应速度快、可靠且使用寿命长、成本低等优点,适合作为系统控制信息显示屏。显示电路如图5所示,开关管用三极管9013,VFD专用驱动芯片PT6312。 1.5 炉火检测和气阀开关电路设计 考虑到安全性,只有在检测到炉火,且倒计时开始定时后才开启气阀。为提高系统稳定性,点火开关信号间用光耦隔离,如图6和图7所示。 1.6 漏气检测及报警电路设计 本单元电路如图8和图9所示。当炉火定时时间到和气敏传感器检测到煤气漏气时报警提示。用普通无源蜂鸣器即可满足要求蜂鸣器需要的1 kHz方波由单片机500μ中断取反产生,只要在BELL端加高电平就可报警。为增大驱动电流用三极管9013和9012作二级放大。同时,加了R22,R22和C23构成充放电回路,以使报警时的声音有假和弦效果。 1.7 按键扫描电路设计 模块电路如图10所示,用到7个按键,分别为风速调整键,消毒键,烘干键,开/关机键,时间/定时设置键,小时键,分钟/LED开关键。通过单片机采集按键结果进行处理。 2 软件设计 系统软件利用Mplab集成开发环境(IDE)进行编写,程序总流程图如图11所示。在编写软件时,将程序编写为多任务方式,各种任务放在程序各分支上,依据程序状态的变化分别执行各个模块功能程序。同时将实时事件放在主干道上,每次程序循环都要执行。各个相互关系模块之间只通过标志位联系。 软件设计中还涉及到500μs中断服务子程序、VFD显示子程序、按键扫描子程序、炉火定时子程序、煤气漏气检测子程序等模块。 3 结束语 介绍了利用PIC单片机为主控制芯片的多种厨房设备智能组合控制设计思想和方法。该系统还可以做一些功能上的扩展,比如在系统中加入厨房热水器,微波炉,洗碗机的控制,使功能更强大;加入烟雾及气敏传感器和语音模块以及GPRS接收模块,当家里发生火灾时报警,可以语音提示并利用手机通知主人或进行远距离的厨房设备无线控制,使功能更多样化,操作更加人性化和智能化。

    时间:2018-05-30 关键词: 芯片 组合 单片机 厨房设备

  • 空调是全屋联动的组合

    提到空调的技术,除了常见的变频技术、极速制温、节能静音、自清洁功能等,还有就是现在在家电中非常普遍的智能化。Wi-Fi模块及多种传感器的加入,让传统空调的面貌焕然一新,除了在传统的制冷制热方面,许多新功能的增加也使得如今的智能空调更加智慧化。 平台化控制 现在的智能化空调,除了传统的APP控制外,基本上都以平台化为主,各家厂商纷纷选择与巨头合作,接入其平台下形成完整的智能家居联动体系。 海尔接入苹果HomeKit平台安装后即可自动与家中的iPhone、iPad快速匹配连接,用户可通过APP来调节空调运行模式、风速及温度。iOS 10对于Siri功能的升级,将让用户用Siri语音即可控制海尔空调。只要按着苹果手机home键,对着它说出你的指令,HomeKit空调就会根据需求进行调节,实现对室内空气的智能控制,提升了苹果用户与智能空调的交互性和便捷体验。   而美的与小米的合作,使得空调可以接入米家平台,还可与手环联动当手环认为你进入睡眠后会自动将空调切换到睡眠模式,这个状态下手环捕捉到你的体温数据会不断传送到空调的智能模块进行交互,接收到体温信息的空调则会根据你的人体温度动态控制其工作状态。除此之外空调还能够与小米智能家居套装内的人体传感器、门窗传感器以及无线开关互动,全部通过APP内设置智能场景来达成。 而作为以空调起家的格力也选择了与阿里智能合作,将旗下智能空调系列接入阿里的平台,通过APP控制空调,包括温度和风向,以及模式等。另外用户可以设置自己的睡眠习惯,调整模式。 手势控制 空调加入红外感应器后能够让空调实现主动智能,感知用户所在位置,同时可以智能识人,实现手势操控空调等。站在一米开外,用户单手举起、对准、主机就会响应启动指令。当用户在家找不到空调遥控器时,可以直接通过手势操纵来开启空调。 在跟随送风环境下,空调根据人类手势变化可以在躲避送风、跟随送风两种模式下进行来回切换,整个过程自动完成。刚刚回到家中用户可能不太适宜环境温差带来的变化,让风跟你走~   语音识别 智能空调表面的细孔内部装有麦克风阵列和语音识别模组,可以使其获取、识别用户声音,当用户说出“空调、空调”时空调就会给予回应,并且需要用户给出执行指令。“请开机”、“太热了/太冷了”、“调高风量”、“制冷模式”、“关机”“26度”等都能顺利完成,并且支持略带口音的普通话,所有的操作过程都是人在和空调进行直接对话。   智能安防 通过人体传感器,智能空调可通过智能安防系统让家庭环境更加安全。家里没有人的时候,空调可以开启“入侵保护”、“入侵推送”功能,一旦有外人闯入,空调就会给你推送入侵提醒信息,同时用户还能通过摄像头实时查看家中情况。并且通过人体模型匹配分析,可以减少误报的情况,出差在外地也不用担心,智能安防系统会通过录像信息留下入侵者的“证据”,在造成损失后可以及时通知警方,保护自己的财产安全。并且,实时监控功能还可使得我们照看家中的老人儿童。

    时间:2017-09-24 关键词: 组合 空调 iOS 全屋联动

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