超聲波電機(Ultrasonic motors,簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機,它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景,近年來倍受科技界和工業界的重視,成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象,引入嵌入式系統理念,設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統,并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下: 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景,總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀,以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向,明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法,詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程,并總結了硬件、軟件的調試過程。最后,對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心,頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器,具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節,其控制策略簡單、易行,通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略,該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合,改善了模糊控制器穩態性能,使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間: 2013-07-16
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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。基于ARM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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隨著大量的工礦企業的興起和擴張,會有越來越多的廢水、污水排放到環境中,特別是在珠江三角洲地區,這一現象尤為突出。目前珠江流域的水資源已經出現嚴重污染,由此帶來的環境污染和生態污染已引起了當地有關部門的高度重視。為此,本課題通過與廣東泰斗微電子公司合作,研發一種具有通用性的水污染源信息監控網絡的語音報警器,通過實時快速的污染源信息檢測,完成對污染源信息的語音報警和存儲。 報警器的功能是接收由前端北斗通信處理器傳輸來的污染源信號進行相應的語音報警。本報警器設計選用目前工業控制領域流行的ARM芯片LPC2368作為主控制器,并采用RS232/RS485通用通信方式來完成對水污染源信息的采集與處理;選用SD卡作為存儲介質來實現對語音文件和污染源信息的存儲;語音報警部分選用價格低廉的WAV和MP3解碼芯片VS1003進行語音文件的解碼。設計中還對語音輸出通道進行擴展,提高系統的擴展性和使用的靈活性。 本報警器設計兼容FAT16和FAT32兩種文件系統格式,并支持WAV和MP3兩種類型的語音文件報警,相比目前常用的水污染監控系統報警器來說,本報警器具有更大的通用性和靈活性。本報警器在軟件設計中嵌入了實時微內核操作系統uC/OS—Ⅱ,這使得本報警器在實時性方面有很大的改善和提高,有效的解決了基于前后臺軟件系統的報警器在報警時出現語音播放不連續的問題。 本報警器是“珠江水域北斗監控示范工程”項目中的一部分即預警部分,目前該報警器已通過各項功能測試,并已安裝在多個監控站點上試運行。
上傳時間: 2013-07-31
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在實際工程中,往往有大量分布廣泛的現場數據需要遠程采集傳輸。數據采集傳輸系統已經在實現自動化過程中發揮了重大作用。但還存在采集通道少、速率低、數據傳輸方式不靈活,操作復雜,對測試環境要求較高等問題。如何建立起新一代靈活、高效、高速、多通道、實用性強、覆蓋面廣、適應復雜監測環境的數據采集傳輸系統成為一個重要的工程問題。 隨著社會的發展和進步,環境和生態的惡化越來越明顯,日益威脅著人類的生存和發展。環境監測是環境保護的重要組成部分和基礎性工作。國家環保部于2008年制定了《污染源在線自動監控(監測)數據采集傳輸儀技術要求標準》。本文在分析數據采集傳輸系統研究現狀和發展趨勢的基礎上,依照該標準,研究了一種多種信號標準兼容,多種采集通道可選的環境監測用數據采集傳輸系統。課題來源于濟南大陸機電有限公司委托科研項目(項目編號:W0624)。本文主要進行了以下工作: (1)分析研究數據采集傳輸系統的重要意義。調研數據采集傳輸系統的研究現狀和發展趨勢。分析環境監測用數據采集傳輸系統的特點。 (2)以國家環境保護部制定的《污染源在線自動監控(監測)數據采集傳輸儀技術要求標準》為依據,分析了環境監測用數據采集傳輸系統的特殊功能需求,制定了系統技術參數。為解決系統核心板與功能板架構存在的接口防震性差,系統不穩定等問題,提出功能主板與擴展接口板的系統架構。選用ARM9處理器S3C2440和嵌入式linux操作系統。 (3)以開發達到環保標準的數據采集傳輸系統為目標,進行了系統硬件設計制作。分析了系統的地址空間。詳細分析了系統的擴展接口分配和地址空間分配,避免了總線等硬件資源的沖突?;谙到y功能主板的總線擴展接口和GPIO擴展接口擴展了開關量采集單元、開關量輸出單元、串口單元、模擬量采集單元、人機交互單元等功能單元等電路。設計制作了印制電路板。 (4)研究嵌入式linux開發過程,分析嵌入式linux驅動與應用程序架構。構建了交叉的嵌入式linux開發環境。對環境監測用數據采集傳輸系統的特定功能單元進行軟件開發。主要進行了總線操作、模擬量采集、RS-232串口數據傳輸、GPRS數據傳輸、智能儀表的RS-485通訊等驅動應用程序開發。
上傳時間: 2013-07-10
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電能是一種最為廣泛使用的能源,其應用程度是一個國家發展水平的主要標志之 隨著科學技術和國民經濟的發展,對電能質量的要求也越來越高。研制一種新型的電能質量實時監測系統,有效的進行電能質量監測,對保證電網和廣大用戶的電氣設備和各種用電器具的安全經濟運行、保障國民經濟各行各業的正常生產和產品質量具有重要意義。 本文首先闡述了電能質量監測系統的國內外研究現狀和電能質量的標準,并給出相應的測量方法;然后依據電能質量監測系統總體設計原則,詳細分析了現有的各種設計方案,并比較各自的優缺點,最終提出了基于DSP和ARM的雙CPU電能質量監測系統的設計方案。硬件設計方面,詳細分析了主要元件的應用選型,重點研究了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。在前置采集模塊中,采用ADS8364芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路實現高精度的采樣,利用鎖相環跟蹤電網頻率實現硬件同步;同時充分發揮DSP的信號處理能力和ARM處理器的協調管理能力,設計了以DSP和ARM為核心的電路板。軟件設計方面,ARM部分構建了嵌入式Linux開發環境;DSP部分給出了程序設計流程圖;應用程序中移植了嵌入式數據庫sqlite,且設計了基于Qt/Embedded的人機交互界面。
上傳時間: 2013-06-03
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本文在結合全球衛星定位系統(GPS)和通用分組無線業務(GPRS)的基礎之上,利用嵌入式開發技術,采用ARM9為核心,設計開發了一個基于ARM和Linux的功能強大的車載監控終端。嵌入式車載監控終端是車載監控系統的重要組成部分。車載監控終端主要由GPS定位模塊、ARM監控終端和GPRS通訊模塊構成。GPS定位模塊主要是接收來自定位衛星的GPS信號,傳送給ARM監控終端,監控終端對數據解析后將位置信息與電子地圖匹配顯示在監控終端的LCD屏上,并定時通過GPRS模塊向后臺監控中心發送GPS定位數據實現實時監控,同時GPRS模塊也接收從后臺監控中心發來的指令,通過解析從而控制車載終端本地工作實現特定的功能。本文首先對車載監控系統的組成、功能以及關鍵技術進行了分析;然后闡述了車載監控終端硬件設計及實現方法;最后完成了車載監控終端的應用軟件的設計及實現。軟件上采用模塊化結構、多線程編程和Socket編程技術,實現了多通道高速數據獲取。 實驗結果證明,基于ARM和Linux的車載監控終端定位精度高,實時性好,數據傳輸及時可靠,實現了監控的基本功能,可以滿足實用化要求。
上傳時間: 2013-06-17
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本文討論的是基于AT91RM9200的SR2000/3000型無紙記錄儀的研究開發。這種無紙記錄儀最多可以使用12路數據采集通道,通道間采用PHOTOMOS隔離。并充分地利用AT91RM9200的硬件
上傳時間: 2013-07-11
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隨著計算機技術的迅猛發展與后PC時代的到來,嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分,并成為近年來新興的研究熱點。現今的嵌入式應用對嵌入式設備的性能提出了更高的要求,8/16位單片機所能提供的系統性能已經顯出不足。ARM7TDMI是一種高效,低功耗的RISC處理器。而S3C44BOX就是以該內核為核心的一款芯片,它集成了許多外圍設備,非常適合做嵌入式產品。 論文主要研究基于ARM處理器和μC/OS- II操作系統的嵌入式數據采集系統設計,主要內容包括以下幾方面: (1)介紹了ARM7 S3C44BOX體系結構和BootLoader的概念,并在參考開源BootLoader的基礎上進行了BootLoader的設計與實現; (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特點,分析了μC/OS-II在ARM處理器上移植所需的條件,并經過剪裁后成功移植到ARM處理器上: (3)介紹了AD、多串口擴展、LCD和鍵盤4個模塊的硬件工作原理,著重開發了這4個模塊的驅動程序,并通過實驗驗證了多串口擴展、LCD和鍵盤這3個模塊的工作穩定性; (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系統基礎上,設計了多任務來實現4通道的數據采集。經過對采集數據的分析和系統的運行,可以驗證本數據采集系統運行的高效性和穩定性。
上傳時間: 2013-06-05
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本文介紹一種多通道的 12 位串行A/D 轉換器TLV2543 的功能特點和工作過程,討論了軟件編程輸入數據對器件工作方式的選擇,簡要敘述了器件時的工作時序,并給出TLV2543 與8
上傳時間: 2013-07-23
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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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