基于FPGA自动落纱车控制系统的研究

发布时间：2017-04-10 12:13

  本文关键词：基于FPGA自动落纱车控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：细纱机是把半成品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细管纱的机器。落纱过程是将细纱机上纺满的细管纱收集起来，并放上空管。传统落纱是通过手工一个个拔下满纱管再换上空纱管的手工过程。随着当前纺纱行业利润空间的下降，用工成本的升高，实现纺纱车间的自动化、智能化是未来纺纱行业的发展趋势。 本文在分析细纱机自动落纱车控制原理和系统构成的基础上，设计并实现了一种基于FPGA处理器自动落纱车的新型控制器，并对控制系统的硬件系统进行了选型。根据落纱机的技术要求分别完成了传感器数据采集、UART串口数据传输和电机驱动控制信号等接口设计，通过了各种传感器模块和各类型电机动作的应用测试；扩展了自动落纱车自我异常处理的能力，最终得到了自动落纱车控制系统硬件的整体设计，，并完成了印制和焊接电路板的工作；最后，在QuartusII9.0开发环境下以VHDL语言编写了底层驱动的硬核程序模块，并对每个模块进行了仿真验证；在NiosII9.0开发环境下以C语言编写了SOPC底层接口软核程序；通过了控制系统的数据调试与采集、各类电机控制的基本功能运行试验。在纺纱车间的恶劣环境下进行现场整体调试，最终调试结果表明与其他同类型自动落纱车相比较，本设计的自动落纱车具有小型、智能、低功耗、环保和可扩展性高等优点。并且在2012年上海国际会展中心展出了此款自动落纱车，获得了国内外专业人士的认可。
【关键词】：自动落纱车 控制系统 FPGA QuartusII NiosII
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-11
• 1.1 自动落纱车研究背景7
• 1.2 落纱车及其控制系统的研究现状7-9
• 1.3 研究内容概述9-11
• 第2章 自动落纱车控制器的原理及其构成11-15
• 2.1 引言11
• 2.2 自动落纱车控制系统的基本原理11-12
• 2.2.1 自动落纱车控制系统的功能11
• 2.2.2 自动落纱车控制系统的基本原理11-12
• 2.3 自动落纱车控制系统基本构成12-14
• 2.3.1 系统控制器13
• 2.3.2 传感器13
• 2.3.3 电机13-14
• 2.4 小结14-15
• 第3章 基于FPGA落纱车控制器硬件设计15-41
• 3.1 引言15
• 3.2 FPGA控制器总体设计15-17
• 3.3 FPGA控制器相关电路17-25
• 3.3.1 FPGA芯片选择17-18
• 3.3.2 FPGA芯片电路18-19
• 3.3.3 FPGA时钟电路（PLL）19-20
• 3.3.4 FPGA的JATG调试下载接口20-21
• 3.3.5 FPGA存储器（RAM、ROM）电路21-24
• 3.3.6 FPGA电源电路24-25
• 3.4 供电系统25-27
• 3.5 传感器系统27-33
• 3.5.1 接近开关传感器27-29
• 3.5.2 超声波传感器29-30
• 3.5.3 滚珠式碰撞开关30-31
• 3.5.4 无线传输模块31-33
• 3.6 电机硬件系统33-40
• 3.6.1 步进电机33-38
• 3.6.2 力矩电机38-39
• 3.6.3 直流减速电机39-40
• 3.7 PCB板制作40
• 3.8 小结40-41
• 第4章 软件设计41-60
• 4.1 引言41
• 4.2 开发环境概述41-44
• 4.2.1 QuartusII软件简述41-43
• 4.2.2 NiosII软件简述43-44
• 4.3 程序设计与仿真44-51
• 4.3.1 步进电机的反馈系统44-50
• 4.3.2 SOPCBuilder在NiosII内核的实现50-51
• 4.4 相关软核驱动程序编写51-58
• 4.4.1 行进系统程序设计52-53
• 4.4.2 拔管系统程序设计53-55
• 4.4.3 放空管系统程序设计55
• 4.4.4 升降系统程序设计55-56
• 4.4.5 无线模块程序流程56-58
• 4.4.6 总体程序设计58
• 4.5 上位机软件设计58-59
• 4.6 自动落纱车的现场调试59
• 4.7 小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 参加科研情况说明65-66
• 致谢66-67
• 附录67-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 高鹏;史晓东;王乐勇;;基于DSP的直流电机调速系统数字化设计[J];仪器仪表用户;2010年01期

2 康文丰;马艳霞;多海山;;国内外自动落纱机的特点浅析[J];河北纺织;2008年02期

3 袁野;;基于平台的SOC设计方法研究[J];计算机与数字工程;2013年01期

4 李素敏;王杰;宋北光;;一种改进的PID控制算法[J];微计算机信息;2006年25期

5 代冀阳,毛剑琴;基于遗传算法的鲁棒H_∞控制系统设计[J];系统工程与电子技术;2001年10期

6 邱志强;邓建;叶彬浔;;基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的天文用IRFPA图像采集系统[J];天文研究与技术.国家天文台台刊;2006年04期

  本文关键词：基于FPGA自动落纱车控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：296687