我國是世界上設施農業面積最大的國家，設施面積占世界總面積的70-80％。目前國內設施溫室應用的主要環境參數采控系統大多為進口產品，這些產品技術含量高，采控效果好，但相對價格較高，通常適用于現代化的大型或高檔連棟溫室。少數國產品牌無論技術水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題“設施農業精準生產技術系統構建與應用”，對設施溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份、調控問題進行了研究。 論文分析了目前國內中小型日光溫室環境監控需求，提出并實現了一套網絡型設施農業日光溫室智能控制系統從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發了面向常用環境信息傳感器和生物信息傳感器的數據采集模塊，該數據采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發了基于CF卡的數據備份及存儲模塊，為實現現場數據的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎。 (3) 構建了傳感器數據的局域傳輸網絡和以太網絡接口，滿足了節點環境參數及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監控的需要。 (4) 開發了面向中小型日光溫室的可擴展核心設備管理模塊，實現了在決策服務器支持下的環境參數本地自主調控。 (5) 移植了嵌入式操作系統、開發了設備驅動程序，使用戶可以靈活方便地調用板載設備進行系統的二次定制開發。 (6) 對系統軟件、硬件進行了模擬調試和現場實驗，驗證了系統在設施溫室環境采控中的各項功能。 論文結構如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現狀和相應關鍵技術；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統的方案；接著給出了智能PAC系統子/主節點的硬件設計及實現，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統軟件設計和驅動開發；其次設計了實驗平臺對智能PAC系統進行仿真調試和現場實驗。論文最后展望了我國設施農業溫室環境監控的發展。 現場實驗表明，該智能PAC系統解決了日光溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份問題，并且具有可定制化、可編程、運行穩定可靠的特點，達到了預期的設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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單片機讀寫U盤的模塊 USB118 _不用電腦也能讀寫U盤中的文件！ ■ 型 號: USB118AD USB118A 關鍵詞：U盤、單片機、USB2.0、USB Host、USB主設備、設備黑匣子、數據記錄 ■ 簡 介 目前，基于USB2.0接口的移動存儲設備已經被廣泛使用，尤其是采用USB-FLASH技術的U盤產品的容量由幾年前的16M增加到現在的4G以上。我們知道，U盤通常是作為計算機的外部存儲設備，能否脫離計算機直接向U盤讀寫文件呢？答案是肯定的。USB118系列嵌入式U盤讀寫模塊提供了通過串口或SPI口讀寫U盤的簡單途徑，由此結合單片機的RS232串口或高速SPI總線就可以實現對U盤上的文件讀寫。 USB118AD型高速U盤讀寫模塊是對USB118A模塊的性能進行改進后的USB2.0接口的高速模塊，具有與USB118A模塊完全兼容的串口，同時增加了高速的SPI接口，主要應用于便攜儀器或者嵌入式數據采集系統的外掛式海量存儲。 ■ 特 征 ◆ 不必了解USB協議，直接嵌入用戶系統 ◆ 兼容1G以上U盤、移動硬盤 ◆ USB2.0接口，提供USB HOST接口 ◆ RS232串口波特率：57600/115200/9600bps ◆ 高速SPI接口文件傳輸速度：150KByte/Sec ◆ 支持文件系統：FAT16/FAT32 ◆ 創建Word、 Excel、二進制等各種類型文件 ◆ 提供單片機編程實例C51源代碼 ◆ 提供模塊測試板及電腦串口測試軟件 ◆ 直流5V供電，電流100mA(不含U盤) ◆ 模塊只有火柴盒大小：51.6×43×12mm ■ 應 用 ◆ 海量數據采集存儲 ◆ 設備黑箱子 ◆ 考勤機數據記錄 ◆ 石油儀器儀表 ◆ 紡織機械 ◆ 水文監測 ◆ 無紙記錄儀
上傳時間： 2013-06-03
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現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優點，已經成為自動化技術發展的熱點。現場總線控制系統作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，已經對傳統的PLC、集散控制系統形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發展前景。 作為現場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現等優點，被廣泛應用于工業控制領域。與傳統的控制系統相比，基于CAN總線設計的工業控制系統可以減少系統控制的復雜性，降低成本，并能提高系統的穩定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協議的基礎上，給出了工業控制網絡的總體解決方案，主控節點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網絡通訊結構模型及具體實現流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發了工控網絡主控節點。設計了該節點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統移植，基于該操作系統編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數據接收以及發送。 通訊設計，根據工業控制應用的具體需求，設計了網絡整體解決方案，包括網絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規范CAN2.0B自定義了CAN總線網絡應用層通信協議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網絡的人機界面，編程實現人機界面與主控節點的Modbus通訊。
上傳時間： 2013-07-09
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旋轉彎曲疲勞試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一，應用范圍廣泛。隨著試驗機技術和微電子技術的快速發展，舊有的試驗機測控系統已逐漸不能適應廣大用戶的測試需求，迫切要求新一代試驗機測控系統向數字化、智能化、集成化方面邁進。 本課題研究的主要任務是在分析和總結國內外同類試驗機測控系統技術現狀的基礎上，吸收先進的微電子技術和試驗機控制技術，開發一套新型的基于ARM微處理器的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統。論文圍繞這個任務，主要進行了如下幾個方面的研究工作： 1.分析旋轉彎曲疲勞試驗機的系統工作原理與測量參數，制定試驗機測控系統的總體設計方案，并對測控系統中ARM主控制器要實現的功能進行具體分析。 2.依照總體方案，設計出以32位ARM微處理器LPC2210為核心的主控制器，對系統測量模塊、驅動模塊及外圍電路進行了電路設計；分析系統交流驅動單元的工作原理，并對ARM實現系統交流電機的調速控制作出具體闡述。 3.針對系統交流電機的調速控制，在建立交流系統數學模型的基礎上，采用一種基于現代控制理論的矢量控制算法并附以PID控制策略來實現無級精度調速。 4.移植實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ至LPC2210，編寫啟動代碼和主任務程序，對各任務模塊設計用戶應用程序，并對上位機的軟件系統設計進行結構規劃。 5.對基于ARM的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統進行軟硬件調試，并完成部分試驗。
上傳時間： 2013-06-06
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半導體技術的迅猛發展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術的發展，工業控制系統正在朝著網絡化、分布化的方向發展。現場總線既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。現已廣泛應用于多個工業領域。CAN總線即是現場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統。該系統可以掛接多個CAN總線傳感器節點，同時還具有以太網、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節點，由傳感器、微處理器芯片(內嵌CAN控制器)和CAN收發模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數據采集，同時還能實現與CAN總線的數據交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統的總體設計，接著介紹了傳感器節點的CAN總線實現方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發平臺的硬件組成及實現，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作、驅動程序的編寫、以及應用程序的開發。
上傳時間： 2013-05-20
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領域得到了廣泛的應用。隨著接收儀器的數字化和智能化，發射功率的增大，數字模型計算正反演的應用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領域：礦產勘探，構造探測，水文與工程、地質調查，環境調查與監測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調查、淺層石油構造填圖，以及礦井突水預測等領域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測系統包括發射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發射機發射的一次場信號在地下導體中感應出的二次場信息，其信息反映了地下導體的電阻率差異，通過對該信息數據的處理了解探測目標的特性從而達到探測的目的。 瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態范圍的特點。因此，必須設計出能適應這種瞬時變化快、動態范圍大數據信號要求的高性能數據采集系統。同時，瞬變電磁探測系統的工作環境大都是在野外，因此，為適應野外工作的需要，數據采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結其他數據采集系統設計的基礎上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術避免放大飽和和實現對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應濾波法等噪聲抑制方法組合實現抗干擾和噪聲濾除設計，成功設計和實現了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數據采集系統，該系統具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統的需要。同時，該系統對于其他數據采集系統的設計具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-06-21
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嵌入式系統發展到今天，應用越來越復雜，功能越來越強大，這就使得我們在嵌入式開發中必須加入對操作系統的支持，由此，產生了Bootloader的應用。作為嵌入式系統中的啟動模塊，Bootloader的作用就是引導和加載操作系統內核鏡像。Bootloader的設計與移植工作已經成為嵌入式系統開發中的重要環節。 在實際的嵌入式系統開發項目中，人們經常選擇移植通用Bootloader，例如U-Boot到自己的目標板。U-Boot雖然支持多種嵌入式操作系統和處理器架構，功能設置高度靈活，設備驅動豐富，但U-Boot代碼組織結構過于龐大，啟動流程機理和文件間的依賴關系復雜，這使得采用U-Boot進行Bootloader的開發往往會不得要領；另一方面，嵌入式系統是資源受限的，為了更好的適應市場，嵌入式產品的開發極其重視成本。以U-Boot-1．1．4來說，其源代碼大小就有38．4M，移植后生成的可執行bin文件一般也要500K以上，這對于寶貴的Flash資源來說無疑是種浪費。 論文以ARM內核處理器應用為切入點，設計了一種小型ARMBootloader-MicroBootloader。在理論上，通過對Bootloader的分析，總結了其主要功能、啟動過程，提出了Bootloader設計的典型框架，并按照這一典型框架對MicroBootloader進行了總體設計。在實現上，采用模塊化設計原則組織源文件，使得整個MicroBootloader組織結構清晰簡潔，便于維護與擴展，方便針對不同硬件平臺的移植進行修改。 論文的創新點在于做到了代碼量大小與功能的平衡。整個文件組織只有37個文件，代碼總計為208K，生成的可執行bin文件僅35K。通過實驗驗證，MicroBootloader完全能夠完成Bootloader的基本功能，其擴展功能也能實現下載操作系統鏡像，并讓其在目標板上成功運行，具有一定的現實意義和后續應用開發價值。
標簽： Bootloader ARM 內核
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科技的不斷進步，現代電子技術、信息技術得到不斷的發展，隨之也帶來了監控技術的不斷發展。現代監控技術的含義已不僅僅是局限于某種單一的或獨立的傳感器測量或數據處理，而是多種技術的集成融合。針對與風蝕風沙與小氣候環境的監測技術的實際需要，本選題提出了一種基于嵌入式ARM-Linux技術、Zigbee技術、GPRS網絡技術與現代傳感器技術的風蝕風沙與小氣候環境的監控系統。 針對風蝕風沙以及小氣候環境監測的各種傳感器的種類以及型號的差別性與環境因子的需要，本選題選擇了功能強大的ARM9處理器AT91RM9200為硬件平臺，以開源的嵌入式Linux操作系統為軟件平臺的設計方案。考慮到野外監測中傳感器的分布問題，選擇了無線自主路由的Zigbee技術進行各種模擬傳感器的連接，Zigbee主模塊與AT91RM9200處理器之間的通信采用RS-232總線進行連接的設計思路。在對數據進行處理方法的選擇上，本選題進行了數據的本地存儲與GPRS網絡無線遠程發送相結合的設計方法。本地存儲可以利用具有USB接口的現場存儲設備如U盤、SD卡等。在進行GPRS網絡傳輸時，本課題選擇了西門子公司的MC39i模塊實現GPRS網絡與Internet網絡的無縫對接，以進行終端設備與遠端服務器的通信。軟件設計上，采用了模塊化設計，使用多線程編程，提高了軟件運行的能力，在網絡編程上使用了Socket編程技術，保證了多通道數據的網絡傳輸。 本系統已經實現了硬件設計、軟件設計的全部過程，并且已經在吉林白城中國農業大學實驗站安裝使用。實踐表明，該系統具有可靠性高、體積小、安裝方便，數據采集及時、準確、可靠等特點，適合大部分野外環境的監測應用。
上傳時間： 2013-04-24
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目前，基于USB2.0接口的移動存儲設備已經被廣泛使用，尤其是采用USB-FLASH技術的U盤產品的容量由幾年前的16M增加到現在的4G以上。我們知道，U盤通常是作為計算機的外部存儲設備，能否脫離計算機直接向U盤讀寫文件呢？答案是肯定的。
上傳時間： 2013-07-06
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課題分析了目前國內外減搖鰭控制技術的發展與現狀，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設計與實現方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統根據人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時輸出不同的控制指令，控制鰭轉動到期望的角度，達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發而來的，前者集成度不高，穩定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序；為實現系統的可靠運行，同時也采取了一些保證系統可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復雜性、時變性以及海況的不確定性，經典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實現PID參數的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數學模型，而是基于人類的思維以及經驗，用語言規則描述控制過程，并根據規則去調整控制算法或控制參數。本論文將模糊控制與PID控制相結合，實現了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數，實時改變控制策略，便可對PID參數實現最佳調整。 研究結果表明：采用該控制手段能較好的滿足設計要求，開發的嵌入式減搖鰭控制系統具有設計合理、集成度高、性價比高、性能優越、抗干擾能力強、穩定性好、實時性高等優點。同時能夠適應減搖鰭控制系統智能化的發展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-06-06
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