水位計廣泛應用于水利、石油、化工、冶金、電力等領域的自動檢測和控制系統中.本文設計的智能水位計是吸收了國內外最新智能化儀表的設計經驗,采用工業控制單片機,集水位采集、存儲、顯示及遠程聯網于一體,適用于各種液位及閘門開度的測量.它具有高精度、高可靠性、多功能和智能化等特點.針對研制任務的要求,課題期間研制了下位機系統硬件和軟件,開發了上位機監控軟件,其中所作的具體工作包括:測量原理的研究和在系統中的實現,在本次設計中用三種方法來進行水位測量,分別是旋轉編碼器法、液位壓力傳感器法和可變電阻器法;主控芯片的選擇,我們選用了高集成度的混合信號系統級芯片C8051F021;實現了信號的采集和處理,包括信號的轉換和在單片機內的運算;高集成度16位模數轉換芯片AD7705在系統中的應用,我們完成了它與單片機的接口設計及程序編制任務;精確時鐘芯片DS1302在系統中的應用,在此,我們實現了用單片機的I/O口與DS1302的連接和在軟件中對時序的模擬,該芯片的應用給整臺儀器提供了時間基準,方便了儀器的使用;另外,針對研制任務的要求,還給系統加上了一路4~20mA模擬信號電流環的輸出電路來提供系統監測,該部分的實現是通過采用AD421芯片來完成的,本設計中完成了AD421與單片機的SPI接口任務,協調了它與AD7705芯片和單片機共同構成的SPI總線系統的關系,并完成了程序設計;與上位機的通信接口設計,該部分通過兩種方法實現:RS232通信方式和RS485通信方式;系統設計方面還包括報警電路設計、操作鍵盤設計、電源監控電路設計、電壓基準電路的設計.在硬件設計的基礎上,對系統進行了軟件設計,軟件部分包括下位機單片機程序的設計和上位機監控軟件的設計.在軟硬件充分結合的情況下,實現了系統設計要求,很好地解決了以往的水位計中存在的問題,達到了高精度水位測量儀器的各項標準.
標簽： 水位計
上傳時間： 2013-06-20
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臭氧（O3）作為一種無污染的強氧化劑，已在醫學、衛生、食品、飼養業、養殖業、化工生產、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業廣泛應用，取得了顯著效果，其應用規模也越來越大。在使用中，如果臭氧濃度過高會加大設備造價同時對人體有危害，臭氧濃度太小又難以收到滿意效果。因此在很多場合必須嚴格控制臭氧的濃度，以便達到既能殺菌消毒，又不危害人體健康的目的。目前，臭氧檢測的方法分為兩類，一類是采樣后實驗室分析，首先進行環境空氣的樣品采集，然后拿到實驗室利用化學方法進行分析；一類是自動監測儀器法，利用臭氧自動監測儀進行環境空氣中臭氧濃度的測定。然而在對臭氧消毒后空氣中臭氧濃度檢測的過程中，以上兩種方法具有檢測周期長、操作步驟復雜、設備體積大、不便于攜帶等缺點。因此設計一種檢測方法簡單、體積小、重量輕、低功耗、智能化程度高的便攜式臭氧濃度檢測儀具有一定的現實意義。 在硬件設計上，首先，為了完成臭氧濃度信號的提取，對臭氧傳感器進行了精心的選擇；其次，為了保證傳感器穩定可靠的工作，重點設計了恒電位儀電路，同時為了滿足后續A/D檢測精度的要求，對檢測到的電壓信號進行了調理；最后，為了實現系統的基本功能，以ARM微處理器LPC2210為核心搭建了系統的硬件平臺。 在軟件設計上，為了提高系統的智能化程度，引入了μC/OS-Ⅱ操作系統。同時為了減少系統功耗盡量縮短CPU的運行時間。當儀器無人操作一段時間后，系統會自動關閉一部分外圍器件并且使微處理器處于掉電狀態以減少功耗。 在操作的可靠性方面，設計了一鍵開機功能；同時為了延長電池的使用壽命，設計了電源智能管理模塊。
上傳時間： 2013-05-21
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在工業過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統的超調量變大，調節時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統的優點、發展歷史、現狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象，以JX44BO開發板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現這個嵌入式溫度大滯后控制系統所涉及到的硬件平臺、系統框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
上傳時間： 2013-06-11
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消防部門為什么要引入GIS/GPS技術?消防部門擔負著保護生命和財產安全的重任，但其可利用的資源卻非常有限。能夠有效利用寶貴信息對消防工作是至關重要的。這出于多種理由，如：火情的需要，營救力量，戰術布置，火災記錄，反應時間等。傳統方法需要大量的圖紙，報告和歷史記錄。這些數據來自于不同的地方，而且數據格式不一致。因此要花費大量的時間進行數據搜集、準備和統一成可用的數據格式。如何更高效的搜集利用數據，如何進一步提高消防部隊的快速反應能力，加強消防車輛的動態管理、動態調度、動態指揮等。這些都是現行消防指揮調度系統中迫切需要解決的問題。而在消防指揮調度系統中引入GIS/GPS技術恰恰解決了這些問題。 各地的消防車輛動態管理子系統普遍上是利用GPS衛星定位技術，通過GPRS無線通訊網絡，將滅火出動途中、滅火戰斗中的消防車輛的行駛路線、車輛位置信息實時傳送到消防調度指揮中心，在指揮中心的電子地圖上顯示出行車路線和消防車輛位置信息。指揮中心的調度員根據情況，通過無線通訊設備，及時對參戰車輛進行調度指揮和行車路線矯正。 本消防車輛調度系統采用M/S（Mobile/Server）模式，本文論述了終端部分的設計和實現。終端采用ARM硬件平臺，并在此基礎上，集合全球衛星定位技術（GPS）、嵌入式地理信息系統技術（eGIS）、通用分組無線服務技術（GPRS）、計算機網絡技術等于一體，實現消防車輛的動態管理、調度、指揮的子系統。實現GPS的車輛導航、車輛跟蹤、車輛定位、車輛調度等功能。從而更加形象和直觀的對現行消防車輛動態管理系統進行了改進。 當前，隨著社會經濟的快速發展，高層建筑、地下工程、石油化工、公眾聚集場所的大量涌現，火災日趨多樣化、復雜化，快速地處置災害事故，有效地保護市民生命和財產安全，已成為消防隊伍面臨的一項緊迫任務。如果能充分地發揮和挖掘GPS技術在消防領域上的應用，拓展和利用它的功能，進行消防通信的改革，這將更好地協助消防隊伍為社會的經濟和人民生命安全保駕護航。
上傳時間： 2013-04-24
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在采礦、冶金、制造、化工、制藥、供水等行業中，壓力是生產過程中的重要參數，它的應用極其廣泛。實時監測壓力的變化是實施現代化生產管理的重要環節，因而壓力測試技術和儀表的發展歷來受到人們的重視。在采礦行業中，壓力檢測是保證采煤安全的重要一環，因此開發一種智能壓力檢測裝置來用于采煤工作面液壓系統的壓力檢測是十分必要的。 本文所設計的壓力檢測系統是ARM處理器與儀器的有機結合，它以菲利普公司的LPC2294為核心，利用電阻應變片將壓力轉換成電壓信號，通過放大電路將電壓信號放大并傳輸至LPC2294進行A/D轉換，然后將各液壓支架的壓力數據傳輸至存儲芯片保存，并顯示。本系統的特點是：壓力量程為1～60Mpa，每5分鐘采集一次壓力數據。各分機的壓力數據通過CAN總線傳輸至主機，總線的傳輸速率為250Kbps。主機再通過串口將數據傳輸至計算機。計算機通過串口讀取主機的壓力數據，并將數據保存在數據庫中，上位機采用NI公司的Labview軟件進行設計。其中串口的接收部分用Labview中自帶的VISA控件來編寫，數據庫部分采用微軟的Access軟件建立數據庫，利用第三方編寫的Labsql將數據寫入數據庫。 論文的第一章綜述了壓力檢測的起源，發展以及國內外壓力檢測的現狀；第二章主要論述了系統的整體設計思路及方法；論文第三章、第四章系統的硬件電路、軟件開發環境及相關的軟件流程；第五章簡單介紹了PC機軟件開發語言以及對上位機部分的軟件設計做了簡單的介紹。第六章對全文的工作做了總結，并對壓力檢測以后的發展方向闡述了自己的觀點。
上傳時間： 2013-08-01
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液位是工業生產中常見的測量參數，化工、石油、污水處理等各類工廠企業都要進行液位測量。目前，液位檢測技術飛速發展，新的液位測量儀表量程大、精度高、功能全，我國新型液位儀表大多依靠進口。由于超聲波測量液位具有非接觸測量、可測低溫介質、能夠定點和連續測量等優點，近年來，超聲液位測量技術取得了長足的進步，己成功應用于江河水位、化學和制藥工業、食品加工、罐裝液位等多種領域。 本文研制的是基于ARM的超聲波液位計。傳統的超聲波液位計一般使用8位的單片機作處理器，采用電子元件捕捉到超聲波回波信號后產生中斷，判斷超聲波的傳播時間。本文提出了使用32位ARM芯片做處理器，采用數字信號處理的方法來判斷超聲波傳播時間的設計方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S內核的芯片LPC2119作為系統的運算控制器，加強了系統對超聲波回波信號的處理能力；使用A/D轉換器將回波信號轉換為數字信號，采用數字濾波處理信號，利用數值處理來判斷超聲波回波信號的起始點，提高了液位的測量精度；采用單換能器收發一體式電路設計，簡化了液位的計算；利用LPC2119芯片內部的CAN總線控制器設計了CAN總線通信接口；選用一線式數字溫度傳感器DSl8820進行溫度補償，避免了由于環境溫度的變化而產生的測量誤差。ARM芯片豐富的內部資源和I/0口線有利于今后擴展功能，升級系統。本超聲波液位計使用方便，精度高，能滿足工業生產中的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波流量計以非接觸、精度高、使用方便等優點，在氣象、石油、化工、醫藥、水資源管理等領域獲得了廣泛的應用。近年來，隨著數字處理技術和微處理器技術的發展，超聲波流量計作為一種測量儀表也得到了長足進步。本課題將ARM微控制器用于流量測量儀表的研制，拓展了儀表的開發空間，符合嵌入式技術的發展方向。 本文詳細介紹了超聲波時差法流量測量原理及基于LPC2214的超聲波流量計系統設計方案和軟硬件實現方法，并對測時算法進行了詳細討論。通過分析和借鑒國外超聲波流量測量的先進技術和方法，得出了改進的時差法測量方案。系統硬件設計了超聲波發射、接收及放大電路，采用高速模數轉換器數字化接收信號，并對ARM系統電路中的電源電路，存儲器電路，通信接口電路等進行了詳細介紹。系統軟件詳細分析了嵌入式操作系統uClinux的移植方法，給出構建ARM-uClinux平臺的步驟，并基于此平臺，完成了系統軟件設計。測時算法運用數字濾波技術提高信號信噪比，采用方差比檢驗方法和插值算法，提高測時定位精度。 系統設計良好的人機交互界面和通信調試接口，提高了ARM系統的軟件開發調試效率；在保證流量計系統功能的同時，盡量簡化硬件電路設計，降低研制成本，使設計更具合理性。
上傳時間： 2013-04-24
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X射線衍射儀目前被廣泛應用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教學、材料生產等諸多領域。而X射線管是X衍射儀的關鍵部件之一，X射線被激發時會產生兩種譜線：特征譜線和連續譜線。X射線管的工作狀態決定能否產生符合實驗要求的X射線特征譜線和連續譜線，這就要求我們對X射線管的工作狀態進行精確控制。 本文根據X射線管工作狀態和衍射儀相關功能的要求，提出了基于ARM和uCOS-Ⅱ的衍射儀高壓控制系統的設計方案，并在分析和研究的基礎上，實現并驗證了該方案。該系統以ARM為主控制芯片，結合CPLD芯片，完成對X射線管工作狀態的控制和其它相關功能的控制。由于多任務的需要，在ARM的基礎上引入了嵌入式操作系統uCOS-Ⅱ。具體的，本文完成了相應原理圖和印刷電路板的設計。在ARM7芯片LPC2378上，完成了嵌入式操作系統uCOS-II的移植；在uCOS-II操作系統上，通過對ARM芯片編程，實現了對X射線管的工作狀態進行精確控制，以及光閘、水循環等相關功能的控制。 上述系統已通過實際的安裝調試。測試結果表明，該系統能夠滿足設計要求，實現全部的預期功能，可完成對X射線管的工作狀態的精確控制，和衍射儀相關功能的控制。
上傳時間： 2013-04-24
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溫度的測量和控制在工業生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業領域中，對溫度的測量和監控是非常重要的一個環節，溫度參數是工業控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統在工業領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業的發展，新技術革新以及產業的專業化現代化的發展，本文針對PLC和單片機控制的優缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統相結合的嵌入式溫度控制系統，具有系統擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統的組成，接著設計了溫度控制系統的硬件系統，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統功能主要是循環采集AD通道數據，上傳AD數據到服務器，接收服務器下發的控制數據包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統穩定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
上傳時間： 2013-04-24
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礦井加暖系統在礦產、冶金、化工等工業中具有廣泛的應用。課題組根據熱效率、壽命、自動化程度等方面存在的問題，經過調查、分析和研究開發了一套新型礦用環保熱風爐系統，該系統主要由數據采集系統、火焰監測系統和主機控制系統三部分組成。 數據采集系統，要對復雜的現場環境進行監測控制，是整個新型熱風爐自動控制系統的關鍵。本文設計的數據采集系統由MSP430單片機、模擬量采集(A/D)、模擬量輸出(D/A)、開關量采集、開關量輸出、存儲、通信接口及其他輔助電路組成，結構簡單、機構可靠性高，使用壽命長，能夠對系統的各種現場數據進行實時監測和控制，對于礦井的安全可靠生產具有重要的意義。
上傳時間： 2013-04-24
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