國內大部分普通高校實驗室的嵌入式實驗教學系統基本上是基于8位CPU的單片機，這些系統的技術已經十分成熟且實驗內容大多停留在單一的驗證性實驗，因此只能提供基礎知識的教學而不能涵蓋基礎、綜合、創新三個層次，也不能培養出市場對嵌入式系統需求的學生。而建立以ARM為內核的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統相結合的實驗教學體系及實驗內容，能使學生在軟、硬件知識結合上和能力上有新的提高。 ARM是當前全球領先的16/32位RISC微處理器內核，現在大多數功能強大的嵌入式處理器都是基于ARM內核構建的，如本課題中教學實驗平臺硬件部分以IntelXscale處理器PXA270為核心，軟件部分以Linux操作系統為核心進行開發，教學實驗平臺是基于嵌入式Linux操作系統，高速的網絡型硬件平臺功能強大、復雜，起點高，適合于各高校的教學和實驗，以及各種嵌入式系統的課題和科研項目。 構建教學實驗平臺的主要工作是完成硬件的設計、實現及操作系統移植。本論文主要在闡述嵌入式概念和主要開發技術、方法的基礎上，對PXA270硬件平臺和嵌入式Linux操作系統軟件平臺作了相關介紹；詳細講述了移植Linux到硬件平臺的過程，實現ARM—Linux嵌入式系統軟硬件的結合，并在該教學實驗平臺上設計了如觸摸屏控制實驗、USB設備實驗與數字視頻接口等實驗。
上傳時間： 2013-07-04
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生物發酵作為現代生物技術工業的重要組成部分，已被廣泛用于食品、制藥等各個領域，并顯示出良好的發展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發酵過程是一種復雜的生化反應過程，控制變量眾多且相互關聯度較大，采用傳統控制方法難以實現有效控制。 因此，本文根據生物發酵的流程特點和當今國內市場的切實需要，在總結國內外相關研究的基礎上，針對非線性、時變、大滯后的發酵過程，將智能控制技術融入到了生物發酵控制系統中，主要對發酵過程中的溫度、PH值的控制算法進行研究，分別設計了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制，模擬仿真和實驗分析表明，控制效果優于傳統算法。 基于32位ARM架構的嵌入式微處理器以其高性能、低功耗、低成本的優勢，得到了很好的推廣，同時國內微電子與嵌入式技術得到了迅速發展。鑒于此背景，本系統現場控制的下位機的硬件平臺采用基于S3C2410的處理器，軟件設計中采用了嵌入式Linux系統。同時采用了集散控制技術，實現一臺上位機可以同時與多臺下位機的數據通訊和遠程監控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數測量與控制、發酵過程系統的總體設計、嵌入式系統的設計。本發酵控制系統對發酵過程進行實時監測、優化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠對發酵過程中主要參數進行有效控制，具有重要的現實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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在現代工業測控領域，人們對數據采集的要求越來越高；不僅要求高速、高精度還要求采集設備便攜化、網絡化和智能化，此外還需要友好的人機界面。傳統的8/16位單片機因資源極度受限，難以滿足上述要求；而PCI或ISA數據采集卡，則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。32位嵌入式微處理器的出現很好地解決了上述矛盾，本文的研究正是基于ARM的嵌入式數據采集系統的設計。 本文以齒輪箱或機械轉軸的振動信號為采集對象設計了基于ARM處理器和嵌入式Linux的數據采集系統。該系統硬件平臺以S3C2410主控板和自行研制的振動信號調理板為核心，在此基礎上擴展了UART、RS485、USB、TCP/IP以及單總線通信接口，適應多種條件下的數據傳輸。同時系統提供了LCD顯示和觸摸屏輸入模塊，具備良好的人機交互功能。軟件方面，搭建Linux交叉開發環境，實現了基于Linux操作系統的Bootloader的移植。最后，根據課題需要，完成了A/D采樣和單總線驅動程序的設計。 本嵌入式數據采集系統存儲容量大，硬件接口豐富，軟件資源配置靈活，設計方案具有很好的通用性和可擴展性。
上傳時間： 2013-05-28
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顯示技術被定義為新世紀世界朝陽產業之一。幾十年來，LED顯示技術成為一項使用最廣泛和最普及的技術，由于其極高的性價比、高亮度、主動發光等特性，使得LED構成的大屏幕已經被廣泛的應用于車站、碼頭、廣場等各種場合以及各企事業單位，成為各單位、部門很好的信息發布與交流工具。傳統的顯示技術以簡單的8位或者16位單片微控制器為核心，其運算速度、內存容量、存儲空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性，很難實現高難度圖文動態特技顯示和高灰度級顯示，并且無法滿足信息容量大和處理速度很高的場所。 本文在分析LED顯示控制原理、灰度級實現以及彩色顯示實現原理的基礎上，制定了ARM+FPGA的LED點陣顯示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD顯示接口，設計了顯示數據重組、非線性占空比γ反校正等邏輯，結合FPGA技術實現了高性能的LED點陣顯示控制；同時研究了嵌入式Linux操作系統，在實驗基礎上詳細論述基于Linux操作系統的幀緩存設備模塊加載模式下的控制技術，并開發基于ARM平臺的LED顯示屏播放以及管理應用程序。 本文的創新之處在于提出并系統研究了改善LED顯示效果的數據重組技術以及非線性占空比下的γ反校正技術，并通過軟硬件調試系統達到預期顯示效果。
上傳時間： 2013-04-24
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旅客列車是人們出行的重要交通工具之一，隨著我國國民經濟的發展，信息化時代的到來，車輛能否安全運行已經成為人們關注的焦點。在高速狀態下列車車輛能否安全地停下來是安全運行的一個關鍵，在車輛方面上就是解決制動問題。在這樣的前提下，對車輛制動系統的研究就顯得必然和重要。 本次設計的任務是實時監測列車車輛的運行速度，并根據車輛制動狀態，自動控制車輛的制動系統，實現車輛的制動安全防護。所以本次設計設計了一種基于ARM——高性能嵌入式微處理器、CPLD——新型高性能可編程邏輯器件、CAN總線——有效支持分布/實時控制的串行通信網絡和μC/OS-II操作系統的車輛制動自動監控系統。文中介紹了車輛制動控制原理、對系統進行了總體的方案設計，介紹了嵌入式系統開發的原理及設計方法，著重講解了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C44BOX為核心的系統軟硬件設計方案，并開發了基于μC/OS-II操作系統的應用程序。 應用程序模塊主要包括遠程通訊模塊、數據采集模塊、數據處理與傳輸模塊、部件壽命記錄模塊、故障參數監視和報警模塊。遠程通訊模塊將車輛制動狀態以CAN總線的通訊方式上傳給機車控制室主機；數據采集模塊由具有高速邏輯處理能力的CPLD自動實現數據采集及電平轉換，ARM控制數據采集的啟動和采集結束后對數據的處理或傳輸；在部件壽命記錄模塊中電磁閥的動作次數、通電使用時間和總時間以及各傳感器的通電時間和使用總時間可每隔一段時間記錄下來，掉電后也不會丟失，可以作為故障發生、診斷、排除和維護的數據依據。 在實驗室及模擬實驗臺上經過多次軟、硬件結合的調試改進過程，本次設計基本上實現了車輛制動自動監控系統的功能，制動缸壓力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在實驗室調試中實現了車輛制動系統的故障檢測和報警及部件的壽命記錄等功能，驗證了設計方案的可行性及合理性，達到了預期的設計效果。
上傳時間： 2013-07-17
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針對現代中低壓電網電能質量的監測及諧波治理的需要，論文綜合運用嵌入式技術、現代信號處理技術、虛擬儀器技術設計了一種新型低功耗、集成化的電網參數監測儀。此系統實現了對三相電網相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網頻率、功率因數以及三相電壓、電流的31次以內諧波的實時監測。 論文分析了基于微處理器的電力系統基本參數的測量原理；對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得，由多點的抽樣數據統計得到的結果可以減小隨機誤差的影響；基于DFT和FFT的諧波測量原理，將FFT應用于諧波分析獲得信號的頻域參數；針對諧波測量中的混疊誤差設計了二階抗混疊濾波器；分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數對頻譜泄漏的抑制作用，在此基礎上選擇加海明窗對采樣信號進行處理；針對DDS具有高精度頻率合成的特點，將其應用到電網信號的采樣上，提高了采樣的同步性，使得測量精度滿足了系統的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算，系統微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132，提高了系統的數據處理能力和實時性。系統供電電源采用了開關電源、減小了體積，提高了效率；完成了下位機數據采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設計；最后介紹了軟件設計部分，主要包含了數據采集的實現過程，FFT程序的設計，給出了各部分程序的流程圖；系統上位機軟件設計了電網數據處理程序，該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發平臺，利用CVI豐富的庫函數，完成對數據的處理、顯示和記錄等工作，并采用雙線程運行模式，在數據采集和處理的同時完成了顯示、命令的發送和運行曲線等功能。 按上述方案設計的樣機經過三次電路制作與軟件調試，主要技術參數達到了設計要求，通過了實驗室測試，目前正在電力系統諧波治理系統中進行工業實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發展，人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器，是多對象自動抄表系統的通信橋梁，負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機傳輸數據并執行上位機發送的指令。提高多對象集中器數據處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當多的硬件資源，硬件的擴展和設計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業級芯片，抗干擾能力強，能夠適應運行現場的較惡劣環境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發、升級與移植；在缺乏多任務調度機制的情況下，應用軟件不僅實現難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統的總體結構進行研究，主要研究了多對象遠程抄表系統中集中器的軟件和硬件實現，對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源，包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準；電源電路為多對象集中器系統提供穩定電源；看門狗電路的設計保證多對象集中器系統可靠運行，防止系統死機；數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數，負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路，采用CAN現場總線進行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進行通信。軟件設計上，主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫?；贏RM的多對象遠程抄表系統集中器可以實現多對象遠程抄表，提高了數據處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩定性高，結構簡單。
上傳時間： 2013-06-07
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近年來，隨著世界上汽車保有量的快速增長，不可避免的帶來了交通擁擠、交通事故、廢氣的排放等問題。這些問題促使人們開始致力于研究智能交通系統（ITS），以此來保障交通安全，提高交通運輸效率，方便出行。 車載導航系統是智能交通系統ITS最后發布的環節，它集先進的全球衛星定位技術、地理信息技術、數據庫技術、多媒體技術、現代通信技術與嵌入式計算機系統于一體，實現車輛定位、車輛導航、實時信息發布等功能，為駕駛者提供便捷的服務，幫助駕駛者準確、安全、快速地到達目的地。隨著汽車工業的快速發展以及對智能化交通的需求加深，研究適合中國國情的車載導航系統，有著極其重要的意義。 本論文針對車載導航系統要求成本低、體積小、功耗低、性能可靠等問題，設計了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux車載導航系統，建立了相應的硬件平臺和軟件平臺，實現車載導航系統的定位查詢、最優路徑查詢等功能。論文的主要工作如下： （1）深入研究智能交通動態信息平臺的構架、作用，根據平臺需要車載導航系統實現的功能，以及系統所要滿足的價格低、體積小、功耗低、性能可靠等指標，提出了嵌入式車載導航系統的整體設計構架。選擇使用三星公司32位嵌入式微處理器S3C2440A來搭建系統硬件平臺，使用Linux操作系統來進行車載導航系統應用程序的開發。 （2）圍繞S3C2440A芯片的性能結構，構建了系統硬件平臺的整體框架。根據系統所需要的性能，對框架中的存儲模塊、GPS模塊、GPRS模塊以及外圍接口等進行了選型設計。 （3）建立Linux操作系統的開發環境，完成BootLoader移植，實現了在S3C2440A芯片上的移植，最后研究了車載導航系統的程序設計與開發。 （4）論文的創新點之一在于設計的車載導航系統是動態交通信息平臺中的發布環節，通過GPRS通信，它能夠提供實時動態交通信息，并能進行最優路徑查詢，最大限度地實現了交通信息資源的共享。 （5）另外的創新點在于充分考慮成本和性能的基礎上，選用了S3C2440A芯片來構建系統硬件平臺。它預留了多媒體接口、相機接口、音頻接口、網絡接口等可以豐富車載導航系統的功能。 本文所研發的嵌入式車載導航系統經實驗室調試，結果表明基本實現了設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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儀器儀表產品的總體發展趨勢是傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的方向發展；新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化的方向發展；其中占主導地位、起核心或關鍵的作用是微型化、智能化和網絡化。而我國儀器儀表在工業自動化儀表方面重點發展基本上是基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表和專用自動化儀表；閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重，以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機，8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設備的網絡、圖像傳輸等要求，而且對人際交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現有閘門測控儀存在的功能單一、網絡功能差、接口標準不統一、不具備監控功能等問題，開發設計高性能新型智能儀表。以設計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發點，在分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上，合理地進行軟硬件設計，為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行創新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設計，構建基于ARM系統的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統的軟件平臺。應用嵌入式系統技術設計開發全新的智能閘門測控儀主要功能包括：閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制；過閘流量實時自動監測；閘門運行狀態診斷與故障報警；實時工況圖像處理；工業以太網現場總線接口與網絡傳輸等。
上傳時間： 2013-04-24
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近些年來，隨著以計算機技術、通信技術為主的信息技術的快速發展和Internet的廣泛應用，嵌入式系統也受到了越來越多的重視，日益廣泛的應用與工業控制、移動通訊、家用電器以及消費電子設備中。 而數據采樣在現代工業中發揮著非常重要的作用，工業設備的監測和控制都離不開數據的采集。但傳統的基于單片機系統的數據采樣模塊因為無法或很難完成操作系統的嵌入、文件的管理、各種接口的連接、與Internet的互聯、大容量存儲器的擴展等功能，所以在許多領域的應用受到限制。針對這些問題，設計開發了基于Linux操作系統的嵌入式數據采集模塊。 本文在綜合分析了現有數據采集系統存在問題的基礎上，新設計的嵌入式數據采集系統采用板卡式結構提高了系統的可擴展性和靈活性；采用嵌入式Linux內核作為系統的運行、調度的核心，提高了系統的軟件可移植性和穩定性；采用基于ARM9核的32位嵌入式微處理器，作為控制、處理和通信的核心，提高了整個硬件系統的處理能力、控制靈活性以及抗干擾能力，并降低了功耗。系統有強大的網絡通信能力，為接入Internet提供了可能。 基于ARM的嵌入式數據采集與處理系統結構清晰、通用性好、可擴展性強，可為各種嵌入式應用提供一套完整的硬、軟件解決方案，在工業測量與控制領域具有較為廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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