CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用

CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用

一、CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用(论文文献综述)

邓诚[1](2020)在《网络型多声道超声波气体流量计设计与实验研究》文中研究指明超声波气体流量计由于具有测量精度高、非介入式测量等优点,广泛应用于天然气、煤气、油气等气体流量的测量中。根据声道数目划分,可将超声海流量计分为单声道流量计与多声道流量计。目前国内生产的超声波气体流量计,主要以单声道为主,技术成熟的多声道超声波气体流量计则比较稀缺。时差法超声波气体流量计是应用最多的流量计,其原理是通过测量超声波在气体中的顺、逆流渡越时间来获得气体的流速信息,从而获得气体的流量。根据时差法的测量原理,增加声程能有效提高渡越时间的测量精度。同时,采用高电压来激励超声换能器,能获得更强的超声波激励信号,增强信号的抗干扰能力,从而提高信噪比。基于以上两点原因,本文设计并制作了一台具有两个一次反射声道和两个二次反射声道的网络型四声道超声波气体流量计样机,并设计了对应的高压驱动电路模块来驱动超声换能器。此外,对设计的流量计样机性能进行了实验研究。本文的主要工作和创新点如下:1.基于反射式声道设计了一种网络型流量传感器。分别研究了超声波接收信号强度与激励电压和声程之间的关系,通过一次反射与二次反射实验,验证了设计具有反射式声道流量计的可行性。2.设计并制作了高压驱动电路模块。该高压驱动电路包括发射与接收电路、声道选择与切换电路,最高能产生±100 V的驱动电压,能交替激励8个超声换能器。基于传感器和高压驱动模块,研发了相应的网络型四声道超声波气体波流量计样机并搭建了超声波气体流量计量实验系统。3.对设计的网络型流量计样机进行了实验研究。首先,以渡越时间标准差为指标,分别在直管、90°单弯管下游(5D和10D)和180°双弯管下游(5D和10D)进行了实验研究,实验结果表明三种测量情况下四个声道的最大标准差为1.7597us,说明四个声道均具有良好的测量稳定性,从而验证了本文设计的网络型流量计样机的可行性。然后,引入流场分布系数,对管道中的流速和流场分布做了定量分析。最后,以接收波形幅值偏移量为指标,研究了弯管流场下超声波接收波形的特性,实验结果表明随着流速的增加,幅值偏移量增大,在频率为50 Hz达到了 40%,这说明在弯管流场下超声波接收波形畸变严重。

宋明明[2](2020)在《自助洗车系统的研究》文中研究表明随着社会经济的快速发展和科学技术的突飞猛进,中小型汽车的保有量逐年增加。由于环境等多种因素,车身更容易受到污染,故人们对洗车的需求加大。目前市面上的洗车方式多以人工和设备结合为主,这种方式浪费了大量水资源,同时洗车设备价格高昂。因此对洗车系统的节能环保化的自动洗车的研究越来越有价值,本课题研究了一种自助洗车的控制系统,提高了清洗效果性能,实现了节能环保化、经济化。本文的主要工作内容及成果如下:(1)本文介绍了自助洗车系统的整体方案以及各个模块的合理化并具有可行性的设计方案。(2)本文对系统中相关的技术和算法进行了分析,包括确认车辆驶入规定洗车地点的传感器定位测控技术,永磁同步电机(PMSM)的矢量控制算法,在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,搭建坐标变换的仿真模块。(3)根据整体方案中的功能需求和合理化的分析,本文设计了设备控制核心系统的硬件电路以及外围模块的硬件电路。在车辆的清洗端,硬件用到了STM32F103RCT6、PMSM实验开发板等,保证车辆完全驶入洗车区域的光电传感器,保证喷杆与车身的距离处在安全距离的超声波传感器。当车辆完全驶入洗车地点后光电开关输出一个信号,由STM32F103RCT6单片机驱动电机,实现对风机、喷液阀以及喷杆的控制。本设计为了保证清洗效果,引入了清洁度图像检测模块,由STM32FRCT6单片机控制的Pixel Base一体化拍摄模块,采用CPLD+SDRAM的方式来采集和缓存图像数据,采用“先缓存整帧,后分段SPI输出”的FIFO方案,只需像驱动低速设备一样驱动PB模块,就能够实现高清图像的拍摄和采集,采集完成后通过433m无线模块传送到计算机进行MATLAB图像处理。(4)完成了系统的软件部分,实现了位置检测、电机驱动控制、图像采集存储模块、图像处理、外部通信模块、APP开发端等。用户通过手机APP选择不同的清洗模式进行缴费下单实现对清洗机构的控制,管理员可查看洗车数据。最后在搭建好的实验平台上对系统的关键环节进行了仿真和测试,实验的结果验证了系统关键环节的研究设计在实际应用中的可行性。

孙光祖[3](2019)在《投弃式声速仪(XSV)测量电路的设计与开发》文中进行了进一步梳理海水声速是其他海洋仪器测量的基础,因此获得精准的海水声速是海洋探测的核心。海水声速测量有多类产品,但投弃式声速产品具有成本低廉、测试方便、实时获取的优势,因此该产品被广泛应用于科学研究、海洋勘察、海洋军事等领域。目前国外投弃式声速仪发展比较成熟,但国内该产品还处于空白状态,因此研制国产投弃式声速仪是非常必要的。投弃式声速仪(XSV)主要包括:水下由单片机STM32L4和CPLD联合控制的声速测量系统、漆包线、水上由单片机STM32F4控制的数据接收系统。水下声速测量系统采用脉冲环鸣法测量海水声速,在硬件电路方面,采用模块化设计,设计了信号发射驱动电路、信号选频放大电路、信号放大电路、包络检波电路、阈值比较电路,压力测量电路、水下驱动电路、数据存储电路;在系统控制方面,由CPLD完成声速激励信号发射、时序控制、待测频率个数计数、数据传输、等精度测频算法编写;单片机STM32L4完成声速测量开关控制,SPI方式读取声速数据,采集压力(深度)数据,存储拟合系数,编写了2DPSK调制算法,将数据转成2DPSK信号经水下驱动电路传输到漆包线。漆包线作为信号传输介质,在信号传输过程中,漆包线等效为多个低通滤波器串联,对2DPSK信号进行滤波处理。在水上数据接收系统中,设计了水上接收电路,并采用单片机STM32F4完成信号采集,编写了2DPSK解调算法,实现了2DPSK信号的解调;设计了串口通信电路,实时输出采集到的声速和深度数据,绘制出海洋声速分布剖面图。最后,对投弃式声速仪进行了硬件调试和产品测试,进行了大量的实验和测试工作。对测量的海水声速数据做多项式拟合处理,并进行了数据误差分析,得到了投弃式声速仪的声速测量精度。本设计满足项目指标要求,验证了方案的正确性。

缪兴华[4](2019)在《微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究》文中提出微悬臂梁是微机电系统中的常用结构,广泛应用于微调制器、微制动器、微能量采集器、微机械开关等各类微小型器件及设备。传统微悬臂梁加工多采用基于硅的微细加工技术,生产成本高、工艺复杂、制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染、腐蚀精度不易控制。超薄玻璃以其轻薄、透光率高、光电性能好、耐腐蚀等优点在室内建筑、可穿戴设备、智能手机、平板电脑、能量存储等领域应用广泛,但用作微悬臂梁的基体材料鲜有报道。针对超薄玻璃微悬臂梁制备的难题,本文构建了基于超声振动系统等效阻抗控制策略的微细超声加工系统,采用微细超声加工方法制备了超薄玻璃微悬臂梁,并以超薄玻璃微悬臂梁为基体制备PBZ铁电薄膜,利用逆压电效应研究了超薄玻璃微悬臂梁的机械特性。论文完成的具有创新意义的研究工作主要包括:(1)分析了微细超声加工电源的负载特性,自主研发了基于DSP的功率为100W、输出电流峰峰值为0~1200m A的微细超声加工用可编程恒流超声电源。性能测试结果表明,该电源在频率跟踪、功率可调、电流输出及阻抗匹配等方面均能满足微悬臂梁微细超声加工要求。(2)分析了超声振动系统等效阻抗与加工力和加工间隙的关系,结合超声加工自动进给调节特性,提出基于超声振动系统等效阻抗的微细超声加工自动进给控制策略,阐明了该控制策略的基本原理,在此基础上,设计并实现了基于该控制策略的自动进给调节系统。试验结果表明,该自动进给调节系统响应速度快、加工稳定性高。(3)研究了超声振动系统的负载阻抗特性,设计制作了微悬臂梁微细超声加工用的超声振动系统(压电换能器、超声变幅杆和工具头统称)。利用ANSYS软件对超声变幅杆模态进行分析,测试结果表明,组装后超声振动系统的谐振频率与设计仿真结果偏差<0.5%。(4)综合利用以上研究成果,构建超薄玻璃微悬臂梁微细超声加工系统,制备出长宽尺寸小于1000μm、最小厚度为180μm的超薄玻璃微悬臂梁阵列。通过微细超声微小孔加工试验、超薄玻璃微悬臂梁制备试验,研究了基于等效阻抗控制策略的微细超声加工系统的阻抗控制规律。(5)提出采用溶胶-凝胶法在超薄玻璃微悬臂梁基体上制备压电薄膜的工艺路线,压电薄膜电学性能测试结果表明,PBZ-La Ni O3结构具有比较理想的电滞回线。利用ANSYS软件仿真研究了微悬臂梁基体厚度、压电薄膜厚度对微悬臂梁固有频率的影响,仿真结果的变化趋势与基于逆压电效应的测试结果基本一致,为超薄玻璃压电微悬臂梁在MEMS领域的广泛应用提供了试验依据。

肖伟[5](2017)在《超声探测SF6气体泄漏技术与应用分析》文中研究表明SF6凭借其优良的灭弧和绝缘性能,已经在气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)中获得广泛运用。然而,GIS设备在制造、运行和维护过程中不可避免的会存在SF6泄漏现象,导致GIS绝缘性能下降而产生故障,同时还会污染环境甚至给人体带来危害。因此,对SF6泄漏探测技术进行研究和应用分析具有重要意义。综合分析不同检测手段的优缺点,超声技术以制造成本低、检测效率高、非接触测量等优势,在检测领域具有很高的应用价值。本文提出基于超声技术的SF6泄漏探测方法。推导、论证二元混合气体声速检测理论,并与声波衰减气体检测理论进行比较分析。进一步在二元混合气体声速理论基础上设计出不同检测模型,分别对其详细论证、比较后,确定出双通道差分相位检测模型并给出相应的相位差信号检测具体获取方法。利用Matlab数值仿真进一步证明该模型对SF6气体泄漏检测的可行性。以建立的检测模型为基础,本文设计出SF6泄漏检测系统总体方案。研究了超声气体探测在应用过程中的测量影响因素和关键技术。详细分析了超声信号自身、干扰对象、环境因素及相位采集基准对测量的影响,并在此基础上指出系统在设计时超声换能器参数选择、检测腔室研制、超声波信号调理以及扰动信号下相位差检测的关键技术。设计基于超声技术的SF6气体泄漏检测系统软硬件平台。硬件部分通过ARM和CPLD芯片协同工作完成信号的采集和处理。具体如下:CPLD产生脉冲信号驱动超声换能器;设计信号调理电路对超声回波信号进行处理;利用CPLD数字芯片有效的实现两路超声回波信号的微弱相位差检测;ARM芯片完成氧气、温湿度、SF6气体浓度值的采集。上位机软件实现整个系统的可视化交互、系统集中控制、存储、历史查询、报警等功能,并通过RS485协议实现与现场端采集器通信。最后对系统进行分级调试,从理论角度和实际研究设计角度对检测系统进行误差分析与研究。推导出理论模型中测量误差产生的原因,分析并计算出不同影响因素在实际测量时引起的误差大小。设计气体浓度标定系统,对SF6泄漏检测系统进行测试实验,完成数据的标定与校正。校正后的测量结果表明,系统检测误差可控制在1 OOppm以内,满足GIS设备中SF6泄漏测量要求。

梁德福[6](2012)在《时差法低功耗超声波流量计的设计与实现》文中指出超声波流量测量技术是一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的新的测量技术。超声波流量计以其非接触、易于安装维护、不会改变流体的流动状态、不产生附加阻力等优点在气象、石油、化工、医药、水资源管理等工业、民用等多领域获得了广泛的应用。近几年,传感器技术、先进测量技术、微电子技术的快速发展,为我们进一步研究超声波流量计提供了条件,同时也推动了该仪表的产业化进程。本文主要任务是设计超声波流量计,并对相关技术进行研究。对超声波流速测量方法进行理论分析,在此基础上详细介绍了设计中采用的时差法流速测量机理,并对超声波流量计测量装置的硬件进行了设计,包括测量装置的硬件电路以及超声波流量计的工作流程。分析了超声波流量计设计过程中的关键技术,包括静水测量水速不为零因素分析、流量计的定标、低功耗设计、回波工作点等,同时给出了这些关键技术的具体解决方法。最后对超声波流量计进行了实验研究,给出了超声波流量计的测试数据,分析了超声波流量计测量误差产生的原因,提出了提高测量精度的三种方法。最终所设计的超声波流量计的设计精确度为±1,响应时间小于1s,满足了系统对其精确度和响应时间的要求,并通过低功耗设计,使其动态工作电流达到了12μA,静态工作电流达到23μA,电池寿命10年以上,满足了系统对备用电池的要求。该超声波流量计具有始动流量小、压损小、功耗低、工作可靠、功能齐全等优点,具有较好的市场应用前景。

吴宗玲[7](2012)在《超声波风速风向仪的设计与研究》文中提出随着现代社会的飞速发展,能源问题受到广泛关注。风能发电作为一种新型的可再生能源,建立在对风矢量信息的准确测量基础之上。其次,伴着高速铁路的快速发展,列车运行的安全性也日益突出,特别是在铁路沿线的风口,如山口、隧道口、弯道等处,极易发生列车倾覆事故,所以铁路沿线大风风场的实时监测对于列车的安全运行起着至关重要的作用。另外,现代气象监测正朝着全天候无人值守的模式发展,也迫切需要可靠性高、免维护的测风系统。本论文针对这一系列的需求,提出了超声波风速风向仪的设计方案。从理论模型和实际工程原型两个方面分别验证了超声波风速风向仪的可行性。首先,利用时差法的相关原理阐述了二维风速风向的具体测量模型和计算方法。其次,针对上述理论模型,详细给出了整个系统的硬件设计架构。为了方便日常维护和获得更好的电气隔离性能,本系统将硬件电路设计成了三个模块单元:数字电路单元、模拟电路单元和防护电路单元。第三,介绍了系统软件设计的基本原理和流程框图,并运用Keil uVision3和QuartusⅡ10.1软件实现了ARM和CPLD下位机程序的编写,从而组成了一个完整的测量系统。为了进一步提高系统性能,提出了一种临界风向角平均处理的具体算法,同时也给出了一种采用脉冲调制来改善超声波接收信号质量的方法。最后,通过一系列性能测试和标定完成了对超声波风速风向仪实际功能和可靠性的验证。性能测试主要包括:电磁兼容、高低温、盐雾测试,其中电磁兼容又包括四项内容:静电、浪涌、电磁场和高速脉冲群。测试结果表明超声波风速风向仪在恶劣的气候环境和严酷的电磁环境下均能正常地工作。通过对不同风向和不同风速进行系统标定验证了整个超声波风速仪的整体性能,标定结果表明系统具有较高的测量精度。

孙达根[8](2011)在《基于单片机和CPLD的超声波人造板强度检测》文中进行了进一步梳理随着木材需求量的提高,利用人造板来代替传统原木锯材已经成为利用木材资源的一种重要方法,因此对人造板进行在线强度无损检测具有重要的意义,也是提高人造板利用率的一个极其重要的手段。本文以此为研究对象,分析国内外的发展状况,综合应用超声波木材无损检测技术、板材动态称重技术和计算机在线检测技术等多种高新技术,并借鉴国内外相关的、成熟的检测理论来设计检测系统。本文采用单片机和CPLD为处理核心,CPLD进行外围计数,单片机进行数据处理来测量超声波在人造板中的传播速度;在利用动态称重技术检测出板材的平均密度;根据弹性模量与超声波在人造板中的传播速度和人造板密度之间的关系:Ev=p V速2,计算出人造板的弹性模量。又因为动态弹性模量和板材力学强度具有正相关性,从而对板材进行等级划分。通过研究得出以下成果:(1)采用超声波来检测人造板强度是确实可行的。(2)采用软橡胶来代替传统的耦合剂可以减少对人造板的污染,取得了良好的效果。(3)采用CPLD和单片机相结合的控制方式可以有效的提高检测精度。

张卓敏[9](2010)在《基于CPLD的超声波水位测量系统的研究》文中认为超声波测长、测距、测位移有着悠久的历史。超声波测距具有很多优点,如:易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触等,是作为水位测量的理想手段。目前国内外对超声波测量水位的研究主要集中在如何提高测距精度方面。采用超声波测距方式进行水位测量,为了提高测距精度,需要系统具有较高的时钟频率,同时拥有强大的时序控制能力。复杂可编程逻辑器件CPLD (Complex Programmable Logic Device)是一种逻辑控制器件,由于CPLD采用硬件描述语言编程,具有很强的时序控制能力和逻辑组合能力,对于通信接口特别是高速接口可以不同速率不同协议耦合和桥接,因此,利用CPLD与超声波测距方式相结合进行水位测量系统的设计,为开发高性能的系统提供了一种新的方案。针对基于CPLD的超声波水位测量系统设计技术的研究,本文主要内容有:(1)介绍了超声波水位测量的相关技术,分析利用超声波技术进行测量的重点与难点;阐述超声波水位测量系统的设计方案,讨论了系统使用CPLD的必要性;说明了环境对测量精度产生的影响,设计补偿校正方案;(2)完成系统的硬件电路设计,包括超声波发射电路与接收电路的设计,CPLD模块设计,自动补偿校正电路与显示电路的设计;(3)系统采用VHDL语言对系统的主控模块CPLD进行了编译,并在QuartusⅡ环境下完成了CPLD内部各个模块的调试;制作了实验测试平台,完成测量系统的调试,并进行了系统性能的分析。本文设计的超声波水位测量系统在输出频率、分辨率、重复度、精确度等主要技术指标上比目前市场上的水位测量系统提高1-2个数量级,达到预期设计效果,同时设计的超声波CPLD高精度测量芯片可以广泛的应用于各种测距环境中,大大地拓宽了超声波检测的应用领域。

王海彦[10](2009)在《行波超声波电机相移PWM驱动与控制研究》文中进行了进一步梳理超声波电机是一种新型的运动控制执行单元。由于其特殊的结构特点和运行机理,使得它具有一些不同于传统电磁电机的显着优点。这些特点使其在非连续和精密运动控制领域有着广阔的应用前景,因而超声波电机运动控制技术的研究倍受关注。但是,超声波电机具有很强的时变非线性,为使其性能得到充分发挥,必需为之设计专门的驱动控制电路和有针对性的控制策略。本文首先对超声波电机驱动电路非线性进行了详细的分析研究,指出了其中存在的控制非线性现象及其缘由,为高性能驱动装置的合理设计及控制非线性的改善提供依据。基于上述电路非线性分析,设计了H桥相移PWM驱动电路以减弱电路导致的控制非线性。设计了一种基于CPLD的相移H桥PWM控制信号发生器,设计了基于CPLD的SPI通信以实现DSP与PWM信号发生器之间的控制信息传输,不仅实现了超声波电机对驱动控制信号的特别要求,而且为控制算法的设计提供了完全的控制自由度。在这一数字化驱动控制硬件平台基础上,本文研究了超声波电机的转速闭环控制。研究了电机两相驱动电压幅值的闭环控制,实现了两相电压幅值一致并可控,提高了电机运行稳定性。采用神经网络控制器解决了超声波电机高速起动困难问题,随后设计并实现了超声波电机的转速多变量复合控制策略,采用频率、电压幅值两个可控变量进行转速的协调控制。实验表明,所设计驱动控制装置有较高的控制精度和稳定性,所设计控制策略简单有效。

二、CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用(论文提纲范文)

(1)网络型多声道超声波气体流量计设计与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展及现状
    1.3 本文的主要内容及结构安排
    1.4 本章小结
第二章 文献综述
    2.1 超声波气体流量测量方法
        2.1.1 传播速度差法
        2.1.2 相关法
        2.1.3 多普勒法
        2.1.4 波束偏移法
    2.2 渡越时间测量方法
        2.2.1 过零检测法
        2.2.2 互相关法
        2.2.3 模型拟合法
    2.3 多声道超声波气体流量计测量技术
        2.3.1 多声道气体流量测量原理
        2.3.2 多声道换能器布置方式
        2.3.3 多声道超声波气体流量计流量积分算法
    2.4 本章小结
第三章 网络型多声道超声波气体流量计测量方案设计
    3.1 引言
    3.2 超声波换能器选择
    3.3 传感器管段模型设计可行性验证
        3.3.1 超声波衰减及反射理论
        3.3.2 超声波接收信号强度与声道长度和激励电压关系实验
        3.3.3 一次反射与二次反射可行性验证
    3.4 多声道超声波气体流量计传感器设计
        3.4.1 网络型超声波气体流量传感器设计
        3.4.2 传感器管段加工
    3.5 本章小结
第四章 系统硬件设计与软件设计
    4.1 系统总体方案设计
    4.2 系统硬件设计
        4.2.1 高压驱动电路设计
        4.2.2 接收电路设计
        4.2.3 声道选择与切换电路设计
        4.2.4 PCB设计与制作
        4.2.5 硬件电路功能测试
    4.3 系统软件设计
        4.3.1 下位机程序设计
        4.3.2 上位机程序设计
    4.4 本章小结
第五章 网络型多声道超声波气体流量计实验研究
    5.1 气体流场概述
        5.1.1 理想流场下管道流速分布
        5.1.2 非理想流场下管道流速分布
    5.2 实验系统设计
        5.2.1 实验方案设计
        5.2.2 实验平台搭建
        5.2.3 实验流程
    5.3 渡越时间测量结果分析
        5.3.1 零流量实验
        5.3.2 直管渡越时间测量结果及分析
        5.3.3 90°弯管渡越时间测量结果及分析
        5.3.4 180°双弯管渡越时间测量结果及分析
    5.4 管道内部流速与流场分布研究
    5.5 复杂流场下超声波接收波形研究
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢

(2)自助洗车系统的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究发展现状
        1.2.2 国内研究发展现状
    1.3 研究内容
2 自助洗车系统的整体方案设计
    2.1 自助洗车系统的整体框架
    2.2 自助洗车系统构成
    2.3 自助洗车系统的车辆位置检测方案设计
    2.4 自助洗车系统的驱动模块方案设计
    2.5 自助洗车系统的清洗控制模块方案设计
    2.6 自助洗车系统的通信模块方案设计
    2.7 自助洗车系统的清洁度检测模块方案设计
    2.8 系统相关技术和算法
        2.8.1 PMSM控制算法与技术
        2.8.2 通信技术
        2.8.3 Android移动应用技术
        2.8.4 数字图像处理技术
    2.9 本章小结
3 自助洗车系统的硬件设计
    3.1 硬件系统的理论功能分析
    3.2 电机驱动控制系统的硬件设计
        3.2.1 控制中心
        3.2.2 STM32F103RCT6的引脚分布设计
        3.2.3 电源电路设计
        3.2.4 反馈电路设计
        3.2.5 功率驱动电路设计
        3.2.6 三相电流放大隔离电路
    3.3 车辆位置检测模块的硬件设计
    3.4 无线通信模块
    3.5 清洁度检测模块设计
    3.6 本章小结
4 自助洗车系统的软件设计
    4.1 系统软件整体功能的设计
        4.1.1 软件流程设计
    4.2 清洗执行机构的控制程序设计
        4.2.1 位置检测程序设计
        4.2.2 电机控制程序设计
        4.2.3 清洗控制程序设计
    4.3 通信模块程序设计
    4.4 移动应用程序软件设计
        4.4.1 Android开发环境
        4.4.2 Android设计流程
        4.4.3 Android交互式界面开发
    4.5 清洁度检测软件设计
    4.6 本章小结
5 系统仿真与实验
    5.1 自助洗车系统电机控制测试平台
    5.2 自助洗车系统PMSM驱动控制的仿真
    5.3 移动应用程序实现效果图展示
    5.4 清洁度检测实验测试
        5.4.1 采集图像
        5.4.2 图像处理
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
7 参考文献
8 致谢

(3)投弃式声速仪(XSV)测量电路的设计与开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
    1.3 本文主要研究内容和结构安排
        1.3.1 论文主要研究内容
        1.3.2 论文结构安排
第2章 XSV基本原理和总体方案设计
    2.1 XSV声速测量基本原理
    2.2 声速信号传播时间测量方法
        2.2.1 阈值法
        2.2.2 互相关法
        2.2.3 脉冲环鸣法
        2.2.4 三种测量方法比较
    2.3 XSV总体设计方案
        2.3.1 XSV性能指标
        2.3.2 XSV系统结构框图
    2.4 本章小结
第3章 XSV系统硬件电路设计
    3.1 XSV系统电路结构框图
    3.2 核心控制和MCU采集电路
        3.2.1 单片机(MCU)和CPLD电路
        3.2.2 压力测量电路
        3.2.3 水下驱动电路
    3.3 声速采集电路
        3.3.1 与门控制模块
        3.3.2 信号发射驱动模块
        3.3.3 选频放大模块
        3.3.4 信号放大模块
        3.3.5 包络检波模块
        3.3.6 阈值比较模块
    3.4 水下电源电路
    3.5 水上单片机(MCU)电路
    3.6 水上信号接收电路
    3.7 水上电源电路
    3.8 PCB板布局设计
    3.9 本章小结
第4章 XSV系统数字电路设计与软件开发
    4.1 XSV系统控制整体流程
        4.1.1 水下声速采集系统运行流程
        4.1.2 水上数据接收系统运行流程
    4.2 CPLD控制系统设计
        4.2.1 “环鸣”时序控制单元
        4.2.2 频率计数传输单元
    4.3 单片机系统软件设计
        4.3.1 SPI数据传输
        4.3.2 IIC数据存储
        4.3.3 2DPSK信号解调算法
    4.4 本章小结
第5章 XSV系统测试和数据处理分析
    5.1 硬件调试
    5.2 声速实际测量和数据分析
    5.3 本章总结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参加的科研工作
致谢

(4)微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 微悬臂梁概述
    1.2 微悬臂梁的常用制备方法
    1.3 微细超声加工研究现状
        1.3.1 材料去除机制
        1.3.2 微细超声孔加工与成形加工
        1.3.3 存在的主要问题
    1.4 课题研究目的与主要内容
    1.5 各章节内容安排
第二章 微悬臂梁微细超声加工系统关键技术
    2.1 超声波发生器
    2.2 匹配电路
        2.2.1 阻抗匹配
        2.2.2 调谐匹配
    2.3 自动频率跟踪
        2.3.1 频率跟踪原理
        2.3.2 锁相环频率跟踪
    2.4 超声振动系统
        2.4.1 力学模型与阻抗分析
        2.4.2 等效阻抗及负载特性分析
    2.5 自动进给调节系统
        2.5.1 自动进给调节特性
        2.5.2 自动进给调节系统基本组成
        2.5.3 恒速恒力控制进给系统
        2.5.4 等效阻抗控制自动进给系统
    2.6 本章小结
第三章 微悬臂梁微细超声加工系统构建
    3.1 可编程恒流超声电源设计
        3.1.1 总体方案
        3.1.2 供电模块
        3.1.3 信号发生模块
        3.1.4 功率放大模块
        3.1.5 阻抗匹配模块
        3.1.6 DSP模块
        3.1.7 频率跟踪
        3.1.8 温度监控
        3.1.9 电源性能测试
    3.2 超声振动系统设计
        3.2.1 压电换能器的设计与计算
        3.2.2 变幅杆的设计与计算
        3.2.3 工具头
        3.2.4 振动系统性能测试
    3.3 自动进给调节系统设计
        3.3.1 机床Z轴自动进给调节控制
        3.3.2 超声电源与机床Z轴通信
    3.4 本章小结
第四章 微细超声加工系统阻抗特性及微悬臂梁制备
    4.1 工作液循环系统对等效阻抗的影响
        4.1.1 试验平台构建
        4.1.2 工作液浓度与流速对空载等效阻抗的影响
        4.1.3 液路管对等效阻抗的影响
    4.2 微细超声微小孔加工
        4.2.1 工件材料对等效阻抗阈值初值的影响
        4.2.2 孔深对等效阻抗阈值的影响
        4.2.3 磨料粒度与浓度对材料去除率的影响
    4.3 微细超声微悬臂梁制备
        4.3.1 试验平台
        4.3.2 试验条件
        4.3.3 等效阻抗阈值的研究
        4.3.4 磨料粒度的影响
        4.3.5 电流大小的影响
    4.4 本章小结
第五章 超薄玻璃微悬臂梁机械特性研究
    5.1 微悬臂梁上PBZ铁电薄膜制备
        5.1.1 铁电材料
        5.1.2 铁电薄膜
        5.1.3 溶胶-凝胶法
        5.1.4 原料及设备
        5.1.5 溶胶的制备
        5.1.6 薄膜的制备
    5.2 PBZ铁电薄膜性能测试
        5.2.1 测试平台
        5.2.2 测试结果
    5.3 超薄玻璃微悬臂梁机械特性
        5.3.1 微悬臂梁振动模型
        5.3.2 微悬臂梁应变
        5.3.3 微悬臂梁固有频率
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
在学期间发表学术论文及研究成果
    攻读博士学位期间发表(录用)论文情况
    授权发明专利及获奖情况
    攻读博士学位期间参加科研项目情况

(5)超声探测SF6气体泄漏技术与应用分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 超声技术基础
        1.1.2 监测GIS设备中SF_6泄漏的意义
    1.2 国内外发展及应用
        1.2.1 GIS设备中SF_6气体泄漏检测方法
        1.2.2 气体浓度声学探测技术发展现状
    1.3 研究内容及框架
第二章 超声探测气体理论模型研究
    2.1 超声探测技术基础
        2.1.1 超声波传播特性
        2.1.2 超声波换能器工作原理
    2.2 超声技术气体浓度检测模型
        2.2.1 基于声波衰减的气体浓度检测
        2.2.2 二元混合气体声速检测理论
    2.3 二元混合气体理论下检测方法探讨
        2.3.1 单通道时差检测模型
        2.3.2 单通道双频连续波检测模型
        2.3.3 双通道差分相位检测模型
    2.4 双通道回波相位检测
    2.5 本章小结
第三章 超声气体检测关键技术及影响因素分析
    3.1 SF_6气体泄漏检测系统总体方案
    3.2 检测系统影响因素分析
        3.2.1 超声波自身因素
        3.2.2 信号干扰对象分析
        3.2.3 环境因素影响分析
        3.2.4 相位采集基准
    3.3 检测系统的关键技术
        3.3.1 超声换能器参数选取
        3.3.2 气体检测腔室设计
        3.3.3 超声波信号调理
        3.3.4 扰动信号下相位差检测
    3.4 本章小结
第四章 SF_6气体泄漏检测系统设计与实现
    4.1 检测系统平台架构
        4.1.1 单测点整体结构
        4.1.2 CPLD顶层框架
        4.1.3 系统软件平台总体设计
    4.2 采集器硬件模块设计
        4.2.1 超声信号发射
        4.2.2 回波信号的接收处理
        4.2.3 其他参数采集、控制模块
    4.3 控制与通信模块设计
        4.3.1 控制模块
        4.3.2 检测平台通信设计
    4.4 系统可视化控制软件平台
        4.4.1 用户交互显示设计
        4.4.2 数据存储、查询及报警
        4.4.3 数据标定与校验设计
    4.5 本章小结
第五章 系统试验测试与误差分析
    5.1 超声采集器信号调试分析
    5.2 系统标定试验测试
        5.2.1 SF_6气体浓度标定试验
        5.2.2 SF_6气体零浓度测试
    5.3 SF_6浓度检测误差分析与校正
        5.3.1 检测模型理论误差分析
        5.3.2 检测系统误差因素
        5.3.3 数据检测校正
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 相关工作展望
参考文献
硕士期间科研成果和项目
致谢

(6)时差法低功耗超声波流量计的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 流量计概述
        1.1.1 流量计的发展历史
        1.1.2 流量检测技术的国内外研究现状
    1.2 课题背景及研究意义
    1.3 超声波流量计的研究现状
    1.4 超声波流量计原理和方案选择
    1.5 本文的主要研究内容
    1.6 本章小结
第2章 超声波流量计流速测量机理研究
    2.1 流量的基本概念
    2.2 时差法超声波流量计的基本原理
    2.3 影响时差法测量精度的因素
    2.4 超声波探头安装方式介绍
    2.5 本章小结
第3章 采用的元器件及技术介绍
    3.1 CPLD器件的介绍
    3.2 低功耗单片机MSP430介绍
    3.3 超声波传感器介绍
        3.3.1 超声波换能器中心频率的测量
        3.3.2 超声波传感器驱动脉冲的选择
    3.4 JTAG技术介绍
    3.5 本章小结
第4章 时差法超声波流量计硬件电路设计
    4.1 超声波流量测速装置硬件电路
        4.1.1 CPLD及其外围电路
        4.1.2 显示电路
        4.1.3 信号处理电路
        4.1.4 JTAG电路
        4.1.5 流速测量装置工作过程
    4.2 单片机及其外围电路
    4.3 本章小结
第5章 超声波流量计关键技术分析
    5.1 静水测量水速不为零因素分析与解决方案
    5.2 流量的定标
    5.3 流量计低功耗设计
    5.4 回波工作点测取与信号接收窗口设置
        5.4.1 回波工作点
        5.4.2 信号接收窗口
    5.5 水流方向与换能器安装的关系
    5.6 流速分布修正系数
    5.7 本章小结
第6章 超声波流量计的实验研究
    6.1 超声波流量计测试
        6.1.1 性能指标
        6.1.2 实验要求
        6.1.3 实验过程及结果
    6.2 误差原因分析
        6.2.1 外界干扰带来的误差
        6.2.2 计时装置引入的误差
        6.2.3 测量时间间隔引入的误差
        6.2.4 器件参数稳定性带来的误差
    6.3 提高测量精度的方法
        6.3.1 提高计时精度的方法
        6.3.2 测量液体温度补偿计算误差
        6.3.3 通过软件提高测量精度
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
参考文献
致谢

(7)超声波风速风向仪的设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本课题研究目的及意义
    1.2 国内外现状分析
    1.3 本文的结构安排
第2章 系统原理及总体设计
    2.1 超声波概述
        2.1.1 超声波特性
        2.1.2 超声波在空气中的传播
    2.2 系统总体设计
        2.2.1 一维超声波测风模型
        2.2.2 二维超声波风速风向仪原理
        2.2.3 超声波风速风向测量系统原理框图
    2.3 开发平台选择及介绍
    2.4 本章小结
第3章 系统硬件设计
    3.1 系统硬件设计构架及器件选型
        3.1.1 数字处理芯片的选择
        3.1.2 模拟电路关键器件选择
    3.2 系统硬件电路设计
        3.2.1 系统数字电路设计
        3.2.2 系统模拟电路设计
        3.2.3 系统电磁兼容(EMC)防护电路设计
    3.3 本章小结
第4章 系统软件设计
    4.1 系统通信协议
    4.2 CPLD与ARM软件程序设计
        4.2.1 CPLD软件程序设计
        4.2.2 ARM软件程序设计
    4.3 风速风向数据处理
        4.3.1 风向临界角处理
    4.4 脉冲调制方案
        4.4.1 脉冲调制方案原理
        4.4.2 脉冲调制方案测试
    4.5 本章小结
第5章 系统整体调试
    5.1 EMC电磁兼容测试
        5.1.1 电磁兼容标准及设计方法
        5.1.2 测试结果
    5.2 高低温测试
        5.2.1 测试标准
        5.2.2 测试结果
    5.3 盐雾测试
        5.3.1 测试标准
        5.3.2 测试结果
    5.4 系统标定测试
        5.4.1 标定结果
        5.4.2 结果分析
    5.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录 模拟、数字和防护电路PCB板图
攻读硕士学位期间发表的论文及专利

(8)基于单片机和CPLD的超声波人造板强度检测(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 木材无损检测技术的方法
    1.3 超声波木材检测的发展
    1.4 超声法测量板材强度的可行性分析
2 超声波人造板强度检测系统的原理
    2.1 超声波介绍
        2.1.1 超声波的类型
        2.1.2 超声波的传播特性
        2.1.3 超声波换能器
    2.2 超声波强度检测系统的原理
    2.3 超声波波速检测系统的原理
        2.3.1 时间检测系统的原理
        2.3.2 长度测量原理
    2.4 基于称重法的密度检测原理
        2.4.1 厚度的测量原理
        2.4.2 宽度的测量原理
        2.4.3 重量的测量原理
    本章小结
3 超声波波速检测系统的硬件设计
    3.1 超声波发射模块
        3.1.1 电路调试需要注意的问题
        3.1.2 电路的仿真
    3.2 超声波接收模块
        3.2.1 前置放大器
        3.2.2 带通滤波器
        3.2.3 自动增益放大器
        3.2.4 包络检波器
        3.2.5 门限比较器
    3.3 控制模块
        3.3.1 ATmega16单片机简介
        3.3.2 单片机系统的资源分配
    3.4 电源电路的设计
    3.5 显示电路的设计
    3.6 长度测量电路的设计
        3.6.1 信号调理电路
        3.6.2 数据采集的接口电路设计
    小结
4 提高波速检测系统精度度的设计
    4.1 检测系统存在的问题
    4.2 可编程逻辑控制器CPLD的设计
        4.2.1 采用CPLD和单片机相结合的控制结构
        4.2.2 CPLD的设计
    4.3 抗干扰措施
        4.3.1 硬件抗干扰
        4.3.2 软件抗干扰
    本章小结
5 基于称重法的密度检测系统的硬件设计
    5.1 密度检测系统的原理
    5.2 密度检测系统的硬件设计
        5.2.1 数据选通模块
        5.2.2 数据采集模块
        5.2.3 数据控制模块
        5.2.4 数据传输模块
        5.2.5 旋转编码器外围电路
    本章小结
6 超声波弹性模量检测系统的软件设计
    6.1 软件开发环境
        6.1.1 上位机软件开发环境
        6.1.2 下位机软件开发环境
    6.2 上位机软件设计
        6.2.1 主控界面的设计
        6.2.2 参数设置界面
        6.2.3 数据检测界面
        6.2.4 查询检测界面
    6.3 下位机软件设计
        6.3.1 主控程序的设计
        6.3.2 串口通信程序的设计
        6.3.3 AD采样程序设计
        6.3.4 液晶显示程序
    本章小结
7 系统验证
    7.1 超声波波速检测系统的系统验证
        7.1.1 检测实验
        7.1.2 对比实验
        7.1.3 实验结果分析
    7.2 密度检测的系统验证
    本章小结
8 结论与展望
    8.1 本文的工作和结论
    8.2 展望
参考文献
导师简介
个人简介
致谢
附录

(9)基于CPLD的超声波水位测量系统的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 相关研究发展动向与现状
    1.3 主要研究内容
第2章 系统相关技术
    2.1 超声波理论
        2.1.1 超声波的传播理论
        2.1.2 超声波的反射、折射与透射
    2.2 复杂可编程逻辑器件(CPLD)
        2.2.1 系统使用CPLD的必要性
        2.2.2 可编程逻辑器件(PLD)概述
    2.3 本章小结
第3章 超声波水位测量系统的设计方案
    3.1 超声波水位测量的基本原理
    3.2 环境对超声波水位测量精度的影响
    3.3 超声波传感器
    3.4 超声波传感器主要参数与选取
    3.5 本章小结
第4章 超声波水位测量系统的硬件设计
    4.1 系统硬件总体结构设计方案
    4.2 超声波发射电路与接收电路
        4.2.1 超声波发射电路的设计
        4.2.2 超声波接收电路的设计
    4.3 复杂可编程逻辑控制器CPLD
        4.3.1 MAX Ⅱ系列CPLD的结构
        4.3.2 全局时钟网络
        4.3.3 CPLD型号的选取
        4.3.4 CPLD内部逻辑电路设计
    4.4 自动补偿校正电路
    4.5 显示电路
    4.6 本章小结
第5章 超声波水位测量系统的软件设计
    5.1 硬件描述语言VHDL语言
        5.1.1 VHDL语言的概述
        5.1.2 VHDL语言的编译结构
    5.2 系统CPLD芯片内部开发
        5.2.1 CPLD芯片内部设计方案
        5.2.2 同步计数器模块的设计
        5.2.3 加减计数器模块的设计
        5.2.4 寄存器模块的设计
        5.2.5 模块之间的元件例化与类属映射
    5.3 显示程序
    5.4 本章小结
第6章 系统的开发和调试
    6.1 系统软件开发环境Quartus Ⅱ
    6.2 测量系统CPLD芯片开发流程
        6.2.1 设计输入
        6.2.2 分析与综合
        6.2.3 仿真
        6.2.4 布局布线
        6.2.5 配置下载
    6.3 系统调试
    6.4 系统性能分析
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 主要工作和结论
    7.2 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(10)行波超声波电机相移PWM驱动与控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超声波电机国内外发展现状
    1.3 超声波电机驱动控制技术的发展
    1.4 论文的主要研究内容
    1.5 论文的内容安排
第2章 行波超声波电机驱动电路非线性研究
    2.1 引言
    2.2 驱动超声波电机推挽式变换器工作过程分析
        2.2.1 感性负载时的工作过程
        2.2.2 容性负载时的工作过程
        2.2.3 推挽式变换器工作过程分析与讨论
    2.3 超声波电机串联电感匹配电路研究
        2.3.1 超声波电机的匹配电路
        2.3.2 超声波电机匹配电路的实验研究
        2.3.3 实验结果的讨论与分析
        2.3.4 串联匹配电路设计原则
    2.4 小结
第3章 行波超声波电机 H 桥相移 PWM 控制
    3.1 引言
    3.2 H 桥相移PWM 控制
        3.2.1 H 桥相移PWM 控制方法
        3.2.2 相移PWM 信号发生器的工作原理
        3.2.3 基于CPLD 的相移PWM 控制信号发生器
    3.3 H 桥控制电路设计与实现
        3.3.1 DSP 与CPLD 的同步串行通信
        3.3.2 DSP 对PWM 信号发生器的控制
    3.4 H 桥相移PWM 电路与推挽式电路对比分析
    3.5 小结
第4章 行波超声波电机电压幅值闭环控制
    4.1 引言
    4.2 电压幅值闭环控制设计与实现
    4.3 实现结果与分析
    4.4 小结
第5章 行波超声波电机转速闭环控制
    5.1 引言
    5.2 基于神经网络的行波超声波电机起动控制
        5.2.1 超声波电机高转速起动实验分析
        5.2.2 基于前向神经网络的起动控制
    5.3 超声波电机转速闭环控制
        5.3.1 以频率为控制变量的转速闭环控制
        5.3.2 频率与电压幅值双变量复合速度控制
    5.4 实验结果与分析
    5.5 行波超声波电机位置控制
    5.6 小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

四、CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用(论文参考文献)

  • [1]网络型多声道超声波气体流量计设计与实验研究[D]. 邓诚. 浙江大学, 2020(02)
  • [2]自助洗车系统的研究[D]. 宋明明. 天津科技大学, 2020(08)
  • [3]投弃式声速仪(XSV)测量电路的设计与开发[D]. 孙光祖. 华北电力大学, 2019(01)
  • [4]微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究[D]. 缪兴华. 南京航空航天大学, 2019(09)
  • [5]超声探测SF6气体泄漏技术与应用分析[D]. 肖伟. 武汉大学, 2017(06)
  • [6]时差法低功耗超声波流量计的设计与实现[D]. 梁德福. 华东理工大学, 2012(03)
  • [7]超声波风速风向仪的设计与研究[D]. 吴宗玲. 西南交通大学, 2012(10)
  • [8]基于单片机和CPLD的超声波人造板强度检测[D]. 孙达根. 北京林业大学, 2011(11)
  • [9]基于CPLD的超声波水位测量系统的研究[D]. 张卓敏. 武汉理工大学, 2010(12)
  • [10]行波超声波电机相移PWM驱动与控制研究[D]. 王海彦. 河南科技大学, 2009(02)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

CPLD在超声波传感器驱动控制电路中的应用
下载Doc文档

猜你喜欢