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。基于系統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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大量的電力電子裝置及非線性負荷在電力系統中廣泛的應用，使電能質量(Power Quality)問題日益突出。電能質量問題不僅危害電力系統本身的安全及電網的穩定運行，對系統中用戶也造成嚴重威脅。因此，對電能質量的實時監測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質量的概念，分析了國內外電能質量監測的研究現狀及開發新型電能質量監測裝置的意義，同時對影響電能質量的指標參數的數字測量原理與算法進行了深入的研究。在此基礎上，提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU，以嵌入式Linux為軟件核心的電能質量監測裝置的總體設計思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發環境，完成了基本的硬件電路設計和軟件設計。硬件設計方面，根據電力系統中數據采集和處理的實際特點，在前置測量采集模塊中，采用了ADS7864芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路；利用鎖相環保證了多路信號的硬件同步采樣；在通訊方式上，除了采用RS-232通訊方式外，還采用了以太網和USB通訊方式，從而提高了裝置應用的靈活性。軟件設計方面，依據裝置所要實現的功能，剪裁并成功移植了嵌入式linux內核到ARM處理器中；完成了各應用程序的編制，給出了詳細的程序流程圖；設計了基于Qt/Embedde的人機交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質量監測儀不僅數據處理功能強、人機交互性好、系統升級簡單、還能進行遠程監控。在此基礎上可進一步開發，向微型化、高度智能化等方向發展，以滿足不同場合的需求，具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-05-16
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統的高速電互連技術面臨著越來越嚴重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網絡論壇)論壇提出的甚短距離光互連協議，主要面向主干網，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協議具有非常重要的研究意義。 本論文將協議功能分為數據鏈路層和物理層來設計，鏈路層功能包括了協議原語設計，數據幀格式和數據傳輸流程設計，流量控制機制設計，協議通道初始化設計，錯誤檢測機制設計和空閑字符產生、時鐘補償方式設計；物理層功能包含了數據的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數據編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)技術實現了定制協議的單通道模式。重點是數據鏈路層的實現，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產權)——RocketIO來實現。實現的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發環境)開發流程，使用的設計工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現的協議進行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結果表明，實現的單通道模式，支持的最高串行頻率達到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
上傳時間： 2013-06-28
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隨著圖像處理技術和投影技術的不斷發展，人們對高沉浸感的虛擬現實場景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設計為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當圖像投影在柱面屏幕的時候就會發生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術。 一個大場景可視化系統由投影機、投影屏幕、圖像融合機等主要模塊組成。在虛擬現實應用系統中，要實現高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統還需要運用幾何數字變形及邊緣融合等圖像處理技術，實現諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關鍵設備在于圖像融合機，它實時采集圖形服務器，或者PC的圖像信號，通過圖像處理模塊對圖像信息進行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設備。 本課題提出了一種基于FPGA技術的圖像處理系統。該系統實現圖像數據的AiD采集、圖像數據在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內部的DSP運算以及圖像數據的D/A輸出。系統設計的核心部分在于系統的控制以及數字信號的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內部設計了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統中設計了一個ARM處理器模塊，用于上電時對系統在圖像變化處理時所需參數進行傳遞，并能實時從上位機更新參數。該設計在提高了系統性能的同時也便于系統擴展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統的設計方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設計介紹了SDRAM控制器的設計方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設計。
上傳時間： 2013-04-24
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數字存儲示波器（DSO）上世紀八十年代開始出現，由于當時它的帶寬和分辨率較低，實時性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點，因此并沒有受到人們的重視。隨著數字電路、大規模集成電路及微處理器技術的發展，尤其是高速模/數（A/D）轉換器及半導體存儲器（RAM）的發展，數字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高，在工程測量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz，分辨率為8Bits，實時帶寬為200MHz數字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術指標的分析，提出了FPGA＋ARM架構的技術方案。然后，本文分模塊詳細敘述了整機系統中部分模塊，包括前端高速A/D轉換器和FPGA的硬件模塊設計，數據處理模塊軟件的設計，以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設計。 本文在分析了傳統DSO架構的基礎上，提出了本系統的設計思想和實現方案。在高速A/D選擇上，國家半導體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實現對單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數據緩沖單元和存儲單元，提高了系統的集成度和穩定性。其中，FPGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數據的抽取，處理單元完成對數據正弦內插的計算，而DSO中其余數據處理功能包括數字濾波和FFT設計在后端的ARM內完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內集成，不僅充分利用了FPGA內豐富的邏輯資源，而且降低了整機成本，也減少了電路規模。 最后，利用ChipscopePro工具對采樣系統進行調試，并分析了數據中的壞數據產生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數據。
上傳時間： 2013-07-07
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數字射頻存儲器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對射頻信號和微波信號的存儲、處理及傳輸能力，已成為現代雷達系統的重要部件。現代雷達普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復雜的信號處理技術，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來越廣泛地應用于電子對抗領域作為射頻頻率源。目前，國內外對DRFM技術的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲容量等方面，還不能滿足現代雷達信號處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現有的研究基礎上提出了一種便于工程實現的設計方法，給出了基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實現的幅度量化DRFM設計方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實現是采用4個采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時間采樣以達到1 GHz的采樣率。單通道內采用數字正交采樣技術進行相干檢波，用于保存信號復包絡的所有信息。利用FPGA器件實現DRFM的控制器和多路采樣數據緩沖器，采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實現了DRFM電路的FPGA設計和功能仿真、時序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統的功耗，提高了系統工作的可靠性。本文最后對采用的數字信號處理算法進行了仿真，仿真結果證明了設計方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統與基于專用FIFO存儲器的DRFM相比，具有更高的性能指標和優越性。
上傳時間： 2013-06-01
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