隨著電子技術的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現(xiàn)場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補了這一缺點。 隨著電子技術的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源，這樣就簡化了外設電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢。智能化要求系統(tǒng)的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來實現(xiàn)相應的控制邏輯，兩者的結合才能真正的實現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現(xiàn)控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現(xiàn)，如閾值設定、自動穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結構的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發(fā)和應用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內，ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域，例如：工業(yè)控制，無線通訊，網絡，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統(tǒng)由前端探測器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來進行任務的調度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉換直接使用了S3C2410內置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉換器)，在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點，所以設計中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包，為開發(fā)帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫而進行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機的傳輸，系統(tǒng)設計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)格式來組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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生物發(fā)酵作為現(xiàn)代生物技術工業(yè)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(fā)展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發(fā)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(lián)度較大，采用傳統(tǒng)控制方法難以實現(xiàn)有效控制。 因此，本文根據(jù)生物發(fā)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(fā)酵過程，將智能控制技術融入到了生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中，主要對發(fā)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(yōu)于傳統(tǒng)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(yōu)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(fā)展。鑒于此背景，本系統(tǒng)現(xiàn)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(tǒng)。同時采用了集散控制技術，實現(xiàn)一臺上位機可以同時與多臺下位機的數(shù)據(jù)通訊和遠程監(jiān)控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數(shù)進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數(shù)測量與控制、發(fā)酵過程系統(tǒng)的總體設計、嵌入式系統(tǒng)的設計。本發(fā)酵控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)測、優(yōu)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(fā)酵過程中主要參數(shù)進行有效控制，具有重要的現(xiàn)實意義。
標簽： ARMLinux 生物發(fā)酵 智能控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在工業(yè)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(tǒng)的超調量變大，調節(jié)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(tài)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(yè)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(tǒng)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(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)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(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)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(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現(xiàn)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(shù)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。
標簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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本文設計一個智能時鐘日歷溫度計，要求既能掌握時間又能了解天氣溫度的變化，方便又適用的智能時鐘日歷溫度計是以單片機（AT89C51）為核心，使用溫度采集芯片DS18B20來對當時室溫進行采集，通過液晶屏TS1602-1來顯示，DS12C887時鐘芯片來讀取時間。時鐘芯片需要初始化進行啟動，設置初值后不用再反復設置，并且可以準確顯示年、月、日、時、分、秒，少于31天的月份自動地調整，包括閏年補償，還可以設置鬧鈴并通過蜂鳴器鳴報來提示，電路安裝四個按鍵來控制溫度及時間的修改，通過選擇鍵分別對要修改的值進行修改
標簽： 時鐘 數(shù)字溫度計
上傳時間： 2013-04-24
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DC/DC變換器的并聯(lián)技術是提高DC/DC變換器功率等級的有效途徑，而如何實現(xiàn)并聯(lián)模塊間輸出電流的平均分配是實現(xiàn)并聯(lián)的核心技術.目前的并聯(lián)均流技術多是在并聯(lián)模塊參數(shù)差異不大的情況下實現(xiàn)的，對于并聯(lián)系統(tǒng)在并聯(lián)模塊參數(shù)差異較大的極限情況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能則很少涉及.該文著重對并聯(lián)系統(tǒng)在參數(shù)差異很大的條件下的工作情況進行了研究.首先利用基于狀態(tài)空間平均法的小信號分析對最大均流法的均流原理進行了分析，并對并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了討論.之后針對已有的均流方案的局限性提出了一種新的具有限流功能的三環(huán)控制均流策略.為了驗證所提出的方案的可行性，建立了MATLAB仿真平臺，利用模塊化仿真的思想進行了系統(tǒng)仿真，初步驗證了方案的合理性.最后搭建了實際的DC/DC并聯(lián)系統(tǒng)試驗平臺，對采用該方案的并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能進行了全面的考察，得到了令人滿意的結果，證明了具有限流功能的三環(huán)控制均流策略是切實可行的.
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，網絡音樂，特別是網絡電臺的風行，受到越來越多的大眾追捧。網絡音樂以其及時、海量、靈活、個性化、時尚的風格，吸引了越來越多消費者的加入和眾多商家的關注。但是，作為網絡音樂的終端--流媒體播放器，最直接面向大眾的窗口，卻顯得單一，大部分商家只提供PC上的流媒體播放器。正出于此，本課題把目光投向那些不使用PC或者不愿長時間使用PC的用戶，為他們量身定制流媒體播放設備，讓用戶不必使用PC也可享受網絡音樂帶來的快樂。 本課題的研發(fā)正是基于上述背景，研發(fā)支持無線網絡的嵌入式多功能流媒體播放設備。本課題的研究目標是實現(xiàn)一個嵌入式流媒體播放器(亦稱為InternetRadio)，Internet Radio是一個可以在家中自由移動、任意擺放的網絡流媒體播放設備。只要處在有網絡環(huán)境中，Internet Radio的音樂平臺讓用戶不必打開計算機，就能接收全球數(shù)千個不同風格、不同國家的各種類型音樂電臺。除了可以直接透過因特網收聽網絡廣播外，還可以播放儲存于計算機硬盤或MP3設備中的音樂。 本系統(tǒng)采用ARM920T作為處理器，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)、vTuner網絡電臺地址數(shù)據(jù)庫、Mplayer播放器軟件和FLTK界面開發(fā)工具來實現(xiàn)。系統(tǒng)實現(xiàn)了除一般意義的音頻流媒體播放和接收調頻廣播等功能之外，還增加了本地相框和網絡數(shù)碼相框Flickr在線分享的流行時尚元素。本論文具體分析了系統(tǒng)的硬件平臺，主要論述了軟件的實現(xiàn)，系統(tǒng)的主要軟件功能包括bootloader和嵌入式Linux系統(tǒng)的移植，根文件系統(tǒng)的構建，播放器軟件程序的研究、比較、移植和編寫，系統(tǒng)與網絡電臺地址數(shù)據(jù)庫vTuner和網絡相框Flickr的交互，Microwindows、Nxlib和FLTK的移植和基于FLTK的圖形界面開發(fā)，以及基于FLIK開發(fā)出良好的人機交互界面。作為項目的主要核心人員，作者負責系統(tǒng)的軟件架構設計、Linux系統(tǒng)的移植、播放器軟件的研究和開發(fā)、GUI開發(fā)工具和圖形庫的移植、圖片播放的實現(xiàn)、用戶與設備交互的實現(xiàn)和大部分界面程序的編碼等關鍵工作。
上傳時間： 2013-07-10
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應用于綠色電子產品的首要高性能、高能效硅方案供應商安森美半導體(ON Semiconductor)推出一款新的線路驅動器件NCS5650，用于智能電表、工業(yè)控制和街道照明等電力線載波(PLC)通信應用。NCS5650是一款高能效、低失真的AB類驅動器，專門用于驅動電力線路主電源(mains)，能夠接受源自任何PLC調制解調器的信號。
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上傳時間： 2013-04-24
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儀器儀表產品的總體發(fā)展趨勢是傳統(tǒng)的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠、高環(huán)保和長壽命的“六高一長”的方向發(fā)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(shù)字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化的方向發(fā)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(yè)自動化儀表方面重點發(fā)展基本上是基于現(xiàn)場總線技術的主控系統(tǒng)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?shù)纫?，而且對人際交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現(xiàn)有閘門測控儀存在的功能單一、網絡功能差、接口標準不統(tǒng)一、不具備監(jiān)控功能等問題，開發(fā)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(fā)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(xiàn)多種儀表的功能進行創(chuàng)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(tǒng)的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟件平臺。應用嵌入式系統(tǒng)技術設計開發(fā)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(jiān)測；閘門運行狀態(tài)診斷與故障報警；實時工況圖像處理；工業(yè)以太網現(xiàn)場總線接口與網絡傳輸?shù)取?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，嵌入式技術發(fā)展迅速，已經滲透到工業(yè)控制、智能設備以及電子消費品等人們日常生活的各個領域，而Internet技術也取得了巨大的發(fā)展，為人們所廣為接受，于是嵌入式技術和Internet技術相結合形成的嵌入式Internet技術適時地出現(xiàn)了，并且成為實現(xiàn)遠程控制、信息共享的關鍵技術。 本文首先闡述了課題研究的背景、目的和意義，以及嵌入式TCP/IP協(xié)議棧研究的現(xiàn)狀，然后分析了嵌入式操作系統(tǒng)μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的過程，為嵌入式TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)提供了操作系統(tǒng)支持。接著，針對嵌入式協(xié)議棧的特殊需求，詳細分析并采用了零拷貝技術、跨層技術等對LwIP協(xié)議棧進行了有效的裁剪和優(yōu)化，結合μ C/PS-Ⅱ設計了一種緊湊的協(xié)議棧工作模型和內存管理機制。并且結合μ C/OS-Ⅱ設計了協(xié)議棧的工作模型和內存管理機制。在驅動程序的基礎上實現(xiàn)了對LwIP中的IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議、UDP協(xié)議和TCP協(xié)議等幾個協(xié)議棧的裁剪和優(yōu)化。并分析了它們的安全漏洞及基于這些漏洞的攻擊方式，在這個基礎上提出了如攻擊檢測算法等填補漏洞和抵抗攻擊的一些技術和措施。最后在目標板上成功移植了優(yōu)化后的LwIP。 本文同時還設計了一種能夠提供足夠多軟定時器資源的算法。在不需要操作系統(tǒng)支持的情況下，軟定時器可以給多任務的系統(tǒng)提供足夠的定時服務，而且不影響中斷處理時間。并且具有自動回調功能，啟動一次以后就可自動調用定時器。此軟定時器使用方便且易移植，大大方便了本課題多次使用定時器的需要。課題結合具體項目“蓄電池狀態(tài)記錄儀的設計”，分析了它的各個功能模塊，設計了其系統(tǒng)結構。對各個功能模塊的設計與實現(xiàn)進行了代碼編寫和測試，借助于TFTP服務器實現(xiàn)了基于協(xié)議的嵌入式目標板和PC機間的網絡通信。 本課題經過幾個月的軟硬件設計和現(xiàn)場測試，已實現(xiàn)了最初的設計目標。構建出了實驗硬件平臺和一個多任務多協(xié)議的基本實時系統(tǒng)框架。以后的開發(fā)者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)和嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的情況下就可以方便的創(chuàng)建一個嵌入式網絡控制系統(tǒng)，并能在平臺上開發(fā)其它的應用任務，為以后的研究提供了參考并奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應用十分廣泛。但由于應用領域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設計思路，并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口；串口作為通信模塊實現(xiàn)了上位機的監(jiān)控。采用芯片內部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器，實現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼，實現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法，采用規(guī)一化算法進行參數(shù)選取。上位機部分采用了C＃語言進行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時鐘，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應用?？偨Y了調試中遇到的問題，對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
標簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-01
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