Курсовые работы второго курса. 2011/2012 год

Курсовые работы второго курса по направлению программирование микроконтроллеров. 2011/2012 год

Маятник с неустойчивым равновесием

Требуется удерживать неустойчивое равновесие системы с одной степенью свободы за счёт движения точки опоры маятника. Обратная связь осуществляется по гироскопу. Движение осуществляется бесщеточным двигателем. Алгоритм стабилизации основан на ПИД регулировании.

Считывание отпечатков пальцев

Имеется полосной сенсор, подключенный к микроконтроллеру. Требуется считывать с него последовательности кадров и составлять из них полное изображение поверхности пальца (отпечатка) с помощью корреляционных методов.

Магнитный маятник

Подвешенный на нитях магнит с одной степенью свободы требуется раскачать, не прикасаясь к нему. Для этого используются два электромагнита: один может создавать толкающее магнитное поле, а другой служит детектором прохождения маятника.

Библиотека управления бесщёточным двигателем

Требовалось освоить теорию бесщеточных двигателей и создать библиотеку контроля позиции и регулируемой мощности вращения ротора. Обратная связь осуществлялась по датчикам Холла.

Устройство по нанесению полупроводниковых плёнок нанометровой толщины из раствора

Для нанесения плёнки полупроводникового полимера методом окунания необходимо точно выдерживать скорость поднятия подложки из раствора. Иначе на плёнке появятся разрывы. Такую систему проще всего собрать на микроконтроллере с компьютерным интерфесом. От микроконтроллера требовалось регулировать напряжение обмоток двигателя постоянного тока и поддерживать заданную с компьютера скорость.

Курсовые работы второго курса по направлению программирование на ПЛИС. 2011/2012 год

Автоматизация измерений фотодеградации полупроводниковых полимеров

Задача заключалась в автоматизации лабораторного эксперимента по выжиганию плёнок лазером. Микроконтроллер должен управлять несколькими сервоприводами, которые переодически закрывают выжигающий либо пробный пучок излучения и затеняют при необходимости измерительный фотодиод. Также, компьютерный интерфейс должен переодически опрашивать измерительный прибор по COM порту и записывать результаты измерения в файл.

Шагающий робот с навигацией

Задача заключается в создании четырёхногого робота с восемью сервоприводами в подвижных суставах, программировании ходьбы робота, добавления к роботу датчика расстояния и создании карты местности.

Прототип прыгающего робота

Требовалось создать прототип робота, перемещающегося постоянными прыжками. Это новый тип движения для автономных роботов, похожий на используемый в игрушке PogoStick. Робот находится в постоянных прыжках, накапливая энергию в пружине в момент касания земли. Для стабилизации в полете используются MEMS инерционные датчики.

Искажение голоса

В систему на микроконтроллере с микрофона поступает аналоговый сигнал. Далее этот сигнал раскладывается в реальном времени в спектр и спектр модифицируется, чтобы исказить исходный тембр голоса. Далее искаженный голос выводится в наушники. Используются быстрое преобразование Фурье и механизм прямого доступа в память для ускорения работы системы.

Устройство инерционной навигации

На основе трёхосевых гироскопа, акселлерометра и компаса можно построить систему навигации, не требующую внешних датчиков. Задача заключалась в качественном считывании данных MEMS датчиков и передаче их на компьютер, где выполнялась фильтрация Калмана и отрисовка позиции и ориентации системы в 3D с использованием библиотеки OpenGL.

Реализация передачи видео изображения с CMOS матрицы на монитор средствами FPGA

Цель задачи заключалась в создании прототипа системы на базе FPGA для захвата видео изображения с CMOS матрицы и визуализации его на мониторе. Работа выполнялась на базе отладочной платы Xilinx SP605 c FPGA Spartan 6 на борту. В качестве CMOS сенсора использовался модуль MT9M111. Внутри ПЛИС была реализована схема с функциями захвата видео кадра с сенсора и сохранения его в DDR памяти, установленной на SP605, настройки сенсора через шину I2C с помощью встроенного в ПЛИС контроллера MicroBlaze, выдачи видео кадра из DDR памяти на монитор через интерфейс DVI.

Осциллограф на ПЛИС

Данные с АЦП по протоколу SPI считываются во внутреннюю память ПЛИС. В процессе записи данные усредняются с результатом предыдущего считывания. После N-го считывания данные выводятся в виде графика на монитор через VGA.

Wavelet преобразование на ПЛИС

На базе ПЛИС реализовано wavelet преобразование. Данные поступают в ПЛИС по COM порту, раскладываются по базису Хаара, фильтруются, делается обратное преобразование и данные поступают по COM порту обратно в компьютер.

Сдвиг сигнала с up-sampling'ом при использовании sinc-преобразования на ПЛИС

На базе ПЛИС релизована схема up-sampling'а (повышения разрешения) сигналов за счет использования sinc-преобразования (теорема Котельникова-Шенона) с целью последующего сдвига сигнала и прореживания. Данная задача полезна для избавления от джитера (дрожания), который при усреднении привод к "размыванию" измеряемого сигнала.