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基于S3C2410航迹标绘控制系统设计与实现
| 论文题名： | 基于S3C2410航迹标绘控制系统设计与实现 |
| 关键词： | 航迹标绘;控制系统;脉冲接口;性能指标;仿真测试 |
| 摘要： | 航迹标绘系统接收导航系统发来的船舶的位置、航向、航速等信息,进行命令解析处理后,在海图上进行实时标绘,以记录当前船舶航行的轨迹,是现代航海领域中不可或缺的重要设备。因此,对基于ARM及FPGA的智能数字化航海作业标绘台研究,就具有重要的理论意义及实用价值。本文对航迹标绘控制系统进行进一步研究,更换了原有的硬件平台,对其系统进行了设计与实现。该平台具有体积小、可靠性高、开发容易等优点。论文具体内容包括系统工作原理分析、硬件平台方案设计、器件选型、硬件原理图设计、PCB实现、硬件平台功能实现及系统应用程序实现。 本文介绍了航迹标绘系统的开发背景,分析了传统航迹仪存在的问题,结合使用需求提出了系统总体的改进设计方案。设计首先选用基于芯片S3C42410的开发主板,提高设计开发的灵活性;针对标绘台系统特殊使用要求,自主设计了总线接口及其他外设电路,节省了不必要的开销,提高了系统的响应速度。同时对航迹标绘系统的概念、应用情况进行论述,接着通过对比几种具有代表性的航迹标绘系统硬件平台的设计方案,结合舰船在海上进行航迹标绘时系统的实际需求,提出基于ARM与FPGA搭建系统的硬件平台的设计方案,以集成化、专门化的设计提高了系统的性能。 其次,根据对航迹标绘系统的需求分析以及性能指标的要求设计电路,包括在ARM主控制器上搭建了键盘、显示器、SD卡、串口及CAN总线等外围设备,在脉冲接口电路中设计了一个最小系统板,实验中为了方便调试,两块板子分开设计,通过数据总线、地址总线及特殊I/O接口来传输数据。本文重点对控制系统的实现给予全局方案的设计与实现,在ARM主控制系统中实现了数据解算、人机交互、数据存储等功能,在FPGA脉冲接口系统中实现硬件直线插补控制器的功能。选用元件EP2C5T114对脉冲发生及接口板部分进行设计,采用Verilog语言编程实现,提高了系统的集成化,保证了实时性,并使得硬件的设计开发更加简便。采用分层模块化设计方案,方便开发人员根据不同需求、不同的应用场合随时进行调整。 最后,对整个系统进行调试,在主控制系统中对数据处理、接口通讯、人机交互及数据存储等都给予了验证,同时,使用QuartusII软件,对脉冲接口系统进行了仿真测试。增强了工作稳定性,降低了误差,提高了标绘台的走笔精度。 新型智能化标绘台的改进设计,降低了成本,提高了功能的针对性,节省了系统资源。对传统航迹仪步进电机部分的优化改造,降低了工作的振动与噪音,提高了标绘精度,增强了工作可靠性。 |
| 作者： | 孙亚娟 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 李玉深 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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