【正文】 ；RXD是串口接收端，串口的基本原理圖如圖33所示。并選擇使用一位停止位。在信號線上會出現(xiàn)兩種狀態(tài)，分別是邏輯0和邏輯1，在發(fā)送空閑狀態(tài)保持高電平狀態(tài)。（2）比較器A和B分別是兩個8位的數(shù)，分別連接的是鋸齒波的二進制八位輸出，和直線的八位數(shù)據(jù)，兩個進行比較，A=B輸出1，否則輸出0低電平。in0～in3分別是四個計數(shù)模塊的數(shù)據(jù)信號，他們分別占用一個數(shù)碼管，沒有個數(shù)碼管有7個led，同時點亮不同的led將會有不同的數(shù)字顯示出來，具體的7段led如圖32所示：圖32我們將in輸出的0～9與數(shù)碼管的9個不同的點亮方式進行對應起來，從而實現(xiàn)了數(shù)碼管對計數(shù)的顯示（5）計數(shù)數(shù)據(jù)鎖存LOAD是我們的數(shù)據(jù)鎖存使能信號有效高電平的時候，DIN的數(shù)據(jù)將直接給予DOUT。（3）電機使能控制單元根據(jù)我們的直流電機6s輸出原理，我們采用的是1hz的時鐘Clk的輸入，ena是計數(shù)模塊使能信號，clr是清零信號，load是數(shù)據(jù)鎖存使能信號，當Clk脈沖數(shù)小于6時計數(shù)模塊使能打開，不清零，鎖存使能給低電平無效；當?shù)扔?時鎖存使能高電平有效，計數(shù)使能無效，清零信號無效；當?shù)扔?的時候進行清零，計數(shù)使能跟鎖存使能無效。（2）分頻器這里的分頻模塊有兩個但是其中的原理是一樣的，我們選用50Mhz的主晶振作為分頻時鐘的輸入，當我們要的到一個1Mhz的輸出時候我們將使得輸入50個周期的時鐘脈沖沿之后我們輸出一個脈沖這樣就將50Mhz分為了50份，每份自然就是1Mhz了。為了能夠顯示的數(shù)據(jù)能夠在數(shù)碼管上穩(wěn)定的顯示我們加上了一個16位的鎖存器，把所存的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管顯示，這樣一來會因為在計數(shù)過程中，數(shù)據(jù)的變化而使數(shù)碼管的顯示不斷地變化。例如45*10變成450，即為在“45”個位后面加了一個“0”。最后將這個數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示出來。 直流電機監(jiān)視模塊電機的轉速通常是指每分鐘的轉速，也就是單位是rpm，但是實際的測量過程中，為了減少轉速的刷新時間，通常都是5～10秒刷新一次。其他的欄目根據(jù)實際的需要再詳細補充便可以。要實現(xiàn)對直流電機的控制那么我們選擇從PWM調制波下手，我們選擇一個八位的二進制數(shù)作為控制信號，通過串口的八位數(shù)據(jù)與基波進行比較則分別輸出0兩個狀態(tài)使之達到開斷的狀態(tài)。說完了PWM輸出，那么剩下的計數(shù)部分也要有深入的考慮，到底是選擇幾個十進制模塊進行連接這也是個問題，經過簡單的對直流電機的速度測試，我們發(fā)現(xiàn)直流電機的轉速最高可達到90r/s那么結合我們要顯示的是每分鐘的轉速，大概就是5400r/s，由此分析我們將需要四個模塊的十進制計數(shù)器。因此我們必須設計兩個單元去實現(xiàn)脈沖的計數(shù)跟PWM波的輸入兩個單元，那么我們接下里就會想到我們該選用什么樣的PWM波控制就成了首要的問題。我們本次的方案的其實著手點就是圖31直流電機，霍爾器件電路圖。了解了這些理論便能很好的去理解此次的課題并能從問題的根源去思考問題解決問題，避免了在試驗中盲目的去解決問題，為設計的順利進行打下了基石。兩中常用的配置方式：AS模式使用串口配置器件進行配置、JTAG模式使用下載電纜或者微處理器通過IEEE 。它的仿真包括四個步驟：建立波形輸入文件、設置節(jié)點的驗證時序、設置仿真參數(shù)、運行Simulator。（4）時序分析 時序分析工具的功能是分析設計中的所有邏輯，并指導Fitter達到時序要求，是完整編譯的一部分。 Synthesis建立的數(shù)據(jù)庫，將工程的邏輯跟時序要求與器件的可用資源相匹配。（3）布局布線Quartus II Fitter 也稱作PowerFit Fitter，它的功能是進行布局布線操作，在Quartus II中是適配的意思。Quartus II軟件的設計流程如圖圖25（1）設計輸入Quartus II本身具有的編輯器，如原理圖式設計輸入，文本編輯器輸入，和內存編輯輸入。VB提供的網(wǎng)絡設計工具使用戶可以在VB中開發(fā)多功能的網(wǎng)絡應用軟件本次我主要涉及到的控件有l(wèi)abel、textBox、CommandButton、Timer、MSComm control Quartus II Altera可編程邏輯器件開發(fā)軟件主要是MAX+PLUSII和QuartusII，其中MAX+PLUSH II是Altera公司上一代的PLD開發(fā)軟件，比較適合小規(guī)模的邏輯器件的開發(fā)，而QuartusII 則是Altera公司新一代的PLD開發(fā)軟件，適合大規(guī)模的FPGA的開發(fā)，并且Quartus可以完成MAX+PLUS II的所有設計任務。（4）開放的數(shù)據(jù)庫功能與網(wǎng)絡支持 VB具有很強的數(shù)據(jù)庫管理功能，能夠訪問包括Microsoft SQL server和其他企業(yè)數(shù)據(jù)庫在內的大部分數(shù)據(jù)庫格式和前端應用程序。例如對于一個按鈕來說，可以單擊也可以雙擊，那么它對于單擊或雙擊會有什么楊的反應，即如何響應單擊或雙擊這樣的操作，這就依賴于分別對“單擊”和“雙擊”事件所編寫的不同程序代碼。例如，有兩個文本框，一個用于輸入數(shù)據(jù)，一個用于顯示計算后的數(shù)據(jù)，這是兩個不同的對象，完成的功能也不相同，在編程時就需要對其編寫不同的程序代碼，這種編程的思想和方法就是面向對象的程序設計方法。（2）面向對象的程序設計方法 對象是指具體的實體，在VB編程中對象就是用戶界面上的每個實體，如按鈕、菜單、文本框等都是“實體”。VB提供的可視化的設計平臺，在界面設計時，利用提供的“工具箱”直接把各種工具放入用戶界面，“工具箱”中放的是被稱為“控件”的工具。（1）可視化的程序設計工具傳統(tǒng)程序設計語言編程時，需要通過編輯計算來設計程序界面，在設計過程中看不到程序的實際顯示效果，必須在于行程序的時候才能顯示界面的設計效果。庫可由用戶生成或由ASIC芯片制造商提供，以便于在設計中為大家所共享。前4種是可分割編譯的源設計單元。只要遵循著兩條對應關系，就很容易利用有限狀態(tài)機來描述數(shù)字電路中的控制單元。有限狀態(tài)機是一種時序邏輯電路，常用于數(shù)字電路中的控制單元。輸出信號由輸出譯碼器根據(jù)當前狀態(tài)和輸入條件決定。狀態(tài)機要經過一系列的狀態(tài)，下一個狀態(tài)會由狀態(tài)譯 碼器根據(jù)當前狀態(tài)和輸入條件決定。寄存器狀態(tài)用于存儲狀態(tài)機的內部狀態(tài)；組合邏輯又被分為輸出譯碼器跟狀態(tài)譯碼器，狀態(tài)譯碼器能夠確定狀態(tài)機的下一個狀態(tài)，輸出譯碼器確定狀態(tài)機的輸出。狀態(tài)機的下一個狀態(tài)以及輸出，不僅跟輸入信號有關，而且還與寄存器的當前狀態(tài)有關，狀態(tài)機可以認為是組合邏輯跟寄存器邏輯的特殊組合。狀態(tài)機是一種時序邏輯電路，它的基本結構邏輯框圖如圖24所示。這種通信方法被稱為同步通信。當被發(fā)送的字符是以快位單位進行發(fā)送時，則他們可以被有規(guī)則的分開。這樣一來就要在每一個字符的首尾附加一個比特位，用來表示一個字符的開始跟結束。但是要注意的是，無論是波特率還是涉及到一個信號幀內傳送信號的位速率，因為字符是使用不同速度輸入的，兩幀之間的間隔是可以變化的，所以，所有提到的波特率還是位速率都是指真正被傳送的信息。不管怎么樣，一個信號在兩個調制解調器之間直接傳送時候，可以用到多個狀態(tài)的一種。波特和位有很大的區(qū)別，但是被常常弄錯。波特率：波特率是每秒傳送的離散信號數(shù)，它使用法國的通信學科創(chuàng)始者波特的名字來命名的。每發(fā)送一個字符，就發(fā)送一個組，這個組包括一個起始位一個數(shù)據(jù)位，可選擇的奇偶校驗位，一個或者更多的停止位。稱這些位數(shù)為字符位數(shù)據(jù)長或者字長。幀：在串行異步通信情況下，構成一個字節(jié)的那些數(shù)單元被稱為數(shù)據(jù)位，在數(shù)據(jù)位的前面、后面要加上起始位、停止位、奇偶校驗位。并行傳送和串行傳送：并行傳送意味著當數(shù)據(jù)從一臺計算機傳送到另一臺計算機時，不是依次一個比特位一個比特位的傳送的，而是用并行方式沿多線同時傳送多個位，傳送的并行位數(shù)可能是不一樣的，但是一般是八位或者是八位的倍數(shù)。每八個位構成一個字節(jié)，因為一個字節(jié)值的范圍從00000000～11111111，也就是十進制的0～255.在一個字節(jié)中最右面的位被稱為0位，最左面的位被稱為位7位。 數(shù)據(jù)通信的基礎知識位和字節(jié)：在十進制計數(shù)制中有10個數(shù)碼0～9，在二進制中只有兩個數(shù)字0、1。當DCE向DTE發(fā)送CTS信號后，表明DCE已經切換到接收數(shù)據(jù)模式，這時候DTE才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。當DTE發(fā)送RTS信號請求發(fā)送數(shù)據(jù)后，不能立即發(fā)送數(shù)據(jù)。請求發(fā)送（RTS）信號和清除發(fā)送（CTS）一起提供了控制DTE與DCE之間數(shù)據(jù)流的一種方法。只有當下面的三個條件同時滿足的情況下，DCE才會發(fā)送DSR信號。SG 信號地是整個電路的公共信號地，做為所有信號的公共參考地。只有當RTS,CTS,DSR,DTR信號有效的時候，DTE才發(fā)送數(shù)據(jù)。當沒有載波的時候，在半雙工系統(tǒng)中從發(fā)送模式切換到接收模式的短暫時間內，這個信號處于傳號狀態(tài)。DCE通過發(fā)送DCD OFF信號通知DTE斷開連接。這些信號有效時候，表示通狀 態(tài)；反之表示斷開狀態(tài)。其引腳圖如23所示。PWM實現(xiàn)電路控制是比較簡單的，但由于輸出頻率是恒定的，如果開關變換器工作頻率比較高的話，則在輕載或者處于待機狀態(tài)時，開關損耗將極為可觀，造成大量的能耗。PWM信號的脈沖寬度與三角波或者鋸齒波信號的周期之比被稱為占空比，改變參考的電平就可以去改變占空比。PWM可以通過模擬電路和數(shù)字電路來實現(xiàn)，也可以用到數(shù)字信號處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制實現(xiàn)，被廣泛應用到測量通信及功率控制及功率變換等領域。同時，它將產生磁場與主磁極的磁場產生電磁力，這個電磁力作用于轉子帶動轉子以一定的速度開始旋轉，電機就能正常運轉了。 電機原理 直流電機是我們生活中非常常見的的一種電子設備，其結構如下圖21所示。在其中計數(shù)器又分為很多種，按照計數(shù)功能可以分為加法計數(shù)器，減法計數(shù)器，可逆計數(shù)器；按照進位方式可分為同步計數(shù)器和和異步計數(shù)器；按照進位計數(shù)基數(shù)可以分為十進制計數(shù)和二進制計數(shù)和任意計數(shù)器。在這個大的課題下我們分布了很多的小的研究內容：串口通信的實現(xiàn)方法，PWM波控制直流電機的控制波的生成及選擇優(yōu)化，Quartus II開發(fā)設計流程，電機控制原理分析，PC與開發(fā)平臺如何握手連接問題，脈沖寬度與轉速的對應關系研究。PWM控制直流電機的運轉這是一個比較核心的問題，那么我們該如何去生成PWM波，再用到什么生成方式我們能夠更好的控制直流電機的運轉，等等一系列問題。當下通信行業(yè)是一個熱門的行業(yè)，因為在當下數(shù)據(jù)通信，手機的風行，電腦數(shù)據(jù)的遠程傳輸都得用到通信方面的知識，但是當下如何將合適的通信方式跟我們研究的課題集合起來這將成為很重要的問題，對于用到的FPGA，我們該用怎么樣的vhdl語言區(qū)描述這樣的通信原理呢，這些都是將要面臨的問題。對于本次的核心研究關鍵是去驗證FPGA實現(xiàn)遠程監(jiān)控的設計的可行性，及穩(wěn)定性。當下的遠程監(jiān)控都采用圖像和音頻數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)难芯糠较騿问?，由于目前我們處于本科階段，研究的局限性加之音頻和圖像都是基本二進制數(shù)據(jù)的組合體，因此我們決定從基本的數(shù)據(jù)流著手，對直流電機進行速度數(shù)據(jù)的采集及遠程PC控制，做好這些對將來的圖像和音頻的遠程控制也就只是地基打好蓋房子的事情了。地出現(xiàn)在很多監(jiān)控地點，方便地利用本地豐富的軟硬件資源對遠程對象進行高級過程控制，以維護設備的正常運營，從而減少值守工作職員，終極實現(xiàn)遠真?zhèn)€無人或少人值守，達到減員增效的目的。通過遠程監(jiān)控可以實現(xiàn)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的實時采集和快速總結，獲得現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)，為遠程故障診斷技術提供了物質基礎；通過遠程監(jiān)控，技術職員無須親臨現(xiàn)場或惡劣的環(huán)境就可以監(jiān)視并控制生產系統(tǒng)和現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)及各種參數(shù)，使受過專業(yè)練習的職員。因此必須要更好地、更及時地應用最新技術，這樣才能使得遠程監(jiān)控不斷地發(fā)展，不斷地滿足人們的需求，選擇FPGA正好可以滿足人們這些嚴苛的要求，不僅可以為人們減少應用的體積，更可以為人們節(jié)省資源，節(jié)省經濟。FPGA成為研發(fā)的理想器件，特別適合于產品的樣機開發(fā)，及研究用途，因此FPGA將會成為最新且最熱門的應用開發(fā)平臺，對于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)我想將會是更好的選擇。FPGA器件含有程度高，體積小，具有通過用戶編程實現(xiàn)專門應用的功能。近年來，電子設計自動化技術和可編程（pld）技術的發(fā)展非常迅速，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計中已經的到了廣泛的應用。嵌進式監(jiān)控系統(tǒng)可以使信息實現(xiàn)本地化，提高服務器性能，使每一個設備具備上網(wǎng)與服務功能，即每一個設備都可以獨立服務，從而大大推進監(jiān)控的質量和范圍。計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術水平也從初期的模擬信息傳輸與控制迅速發(fā)展到了數(shù)字化、網(wǎng)絡化的信息傳輸與控制。當前，越來越多的企業(yè)呈現(xiàn)跨區(qū)域發(fā)展趨勢，利用相應的技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控，對企業(yè)降低生產本錢，提高勞動生產率，提高企業(yè)產品的科技含量，以及加強企業(yè)的綜合實力等方面都擁有有十分重要的意義。法國的ALARM研究組對生產過程的智能報警和監(jiān)控系統(tǒng)進行了長期研究，并在多個項目中實施了應用。很多公司也在他們研發(fā)產品的過程中加入了Internet的功能，如Bentley公司擁有的計算機在線設備運行監(jiān)測系統(tǒng)DataManager200可以運用網(wǎng)絡動態(tài)數(shù)據(jù)交換（NetDDE）的方式向遠程終端發(fā)送設備運行信息；著名的NationalEngineeringMonitionTechnology）、COMADEMFailureforAlliance SMFPTOpenInformationNet初步形成了在Internet范圍內的信息監(jiān)控與診斷推理。緊接著由這些公司共同推新出了一個實驗性較強的系統(tǒng)Testbed。1997年1月，第一屆基于Internet的遠程監(jiān)控診斷工作大會由斯坦福大學與麻省理工學院共同主辦，有30個公司和研究機構和50多位代表出席了此次的大會。最后也是較為普遍的應用就是，遠程監(jiān)控可以很好地為人們帶來很多便利，人們不用再一直坐在電腦前看一個程序的運行這個漫長的過程，不用再擔心由于疏忽而忘了關閉公司的電源，一切都可以隨身操作，不再受到距離的限制，自然遠程監(jiān)控系統(tǒng)就成了人們關注的重點對象，因此對遠程監(jiān)控的研究迫在眉睫，我們要更好的去了解它，應用它，用好它，尋找更好的辦法去實現(xiàn)它，當下人們較多的都是在應用單片機進行開發(fā)，但是FPGA的出現(xiàn)已經為人們帶來了更好的開發(fā)環(huán)境，因此我們將嘗試用FPGA技術去完成遠程監(jiān)控的設計，以達到更好的實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。就從當下幾個小面來講它的價