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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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,系統的控制要求及關心的控制對象也不相同。數字PID控制比連續PID控制更為優越,因為計算機程序的靈活性,很容易克服連續PID控制中存在的問題,經修正而得到更完善的數字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字PID控制系統的設計思路,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了上位機的監控。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主電路控制器,實現PID整定。 軟件方面,分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼,實現了其在32位微處理器上的移植,作為管理各個子程序執行的系統軟件。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字PID算法,采用規一化算法進行參數選取。上位機部分采用了C#語言進行編寫。另外,采用了RTC(Real Time Clock)作為系統時鐘,可以實現系統的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執行,實現遠程監控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統在三相全控橋主電路中的具體應用。總結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。
上傳時間: 2013-08-01
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近年來,隨著電子技術的發展,消費電子產品(Consumer Electronics)已與計算機(Computer)、通信(Communication)兩項產品的技術結合在一起,成為目前所統稱的3C產品,并使家用電子電器產品步向智能家居的方向。但是目前大多數智能家居系統其控制器一般由8位或16位的單片機控制,其控制功能比較簡單,很難實現網絡化和無線傳輸,對于未來的智能家居系統的擴展性也比較有限。本文針對目前國內智能家居系統的局限性,提出一種基于嵌入式處理器ARM平臺以及以太網和GPRS網絡通信技術的智能家居系統,它不僅能對小區內住宅的安全狀況進行實時監控,還能實現家用電器的遠程控制、“三表”(即水表、電表、燃氣表)的遠程抄送。同時該系統還提供了規范的串行通信接口,對于未來的系統的擴展提供了廣闊的空間。 本文首先詳細的介紹了ARM處理器及嵌入式操作系統uClinux的發展概況,接著討論了GPRS網絡通信技術的工作原理,最后給出了智能家居控制系統的硬件設計和軟件設計。該智能家居系統的硬件主要包括ARM主控模塊的選型、報警I/O電路設計、以太網接口電路設計、圖像處理模塊電路和“三表”的串行口電路組成。軟件上主要包括uClinux在S3C4510上的移植、圖像采集與壓縮程序、以太網驅動及通訊程序、RS-485串行接口程序、GPRS網絡通信程序和報警I/O接口程序。 該系統主要部分包括小區內住宅的安防監控,GPRS無線智能家電的遠程控制和無線報警以及抄表的遠程傳送。利用當前較為成熟的GPRS技術和以太網實現對小區內用戶進行集中安防監控與管理,同時給出了系統的功能和結構以及硬件原理框圖和軟件設計思路及主要程序。
上傳時間: 2013-07-12
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隨著計算機網絡的廣泛應用以及嵌入式技術、圖像技術的不斷進步,視頻監控領域進入了一個快速發展的時期。基于嵌入式技術的視頻監控技術作為一種先進的、廉價的視頻監控技術,為視頻監控設備的開發提供了一種全新解決方案。近年來,采用無線網絡技術的視頻監控系統由于其更低廉的價格、更靈活的部署方式受到廣大視頻監控用戶的青睞,逐漸成為視頻監控技術的發展方向之一。 運動目標檢測算法是一種在視頻圖像檢測中經常使用的算法,主要用來發現視頻中的運動物體。在視頻監控系統中引入運動目標檢測算法可使監控系統具備簡單的智能功能,即在有運動物體進入監控區域時才傳輸視頻并錄像。常用的運動目標檢測算法包括幀間差分法和背景差法等。 論文在融合嵌入式技術、運動目標檢測技術的基礎上,結合視頻監控系統在室內及小型辦公場所應用的實際需求,提出了一種基于嵌入式技術的無線智能視頻監控系統解決方案。該方案的視頻監控端采用三星公司基于ARM體系結構的芯片S3C2440A作為處理器,在使用該處理器的硬件板上構建了嵌入式Linux操作系統作為應用程序開發的平臺。在視頻監控系統的視頻監控端應用程序開發中,論文分析了幀間差分法和背景差法的優缺點,并在此基礎上實現了兩種算法的融合,完成了在視頻采集的同時實現對運動物體的檢測。系統的PC視頻接收端應用程序使用C#語言編寫,程序開發中使用了網絡編程技術,在Windows操作系統下實現了視頻接收、錄像及錄像播放功能。 實驗結果表明,論文設計圓滿地完成了功能要求,對基于嵌入式平臺的監控系統設計具有很大的參考價值。
上傳時間: 2013-06-11
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智能控制器是智能斷路器的核心,不僅具有普通脫扣器的各種保護功能,而且還具有實時參數顯示、故障記憶和查詢、自診斷等多項功能。在回顧和總結了智能斷路器的發展歷程后,討論了當前智能斷路器的發展趨勢,提出了基于ARM的斷路器智能控制器的研究。本論文介紹了斷路器智能控制器的設計原理,同時重點闡述了斷路器智能控制器的各項參數測量及保護原理和算法,并進行了具體的硬件和軟件模塊的設計,旨在實現斷路器的智能保護。 本文涉及的斷路器智能控制器,在硬件上以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2294為核心處理器,主要進行數據的實時采集處理和斷路器的故障保護。硬件設計采用了標準化模塊設計方法,硬件電路盡可能選擇標準化、模塊化結構的典型電路,以便擴展。其中,液晶選用的是SMG240128A,鍵盤芯片選用的是ZLG7290。軟件的編制采用模塊化編程方法,每一個模塊相對獨立,完成特定功能,便于維護添加新功能。編程工具為ARM公司提供的ADS1.2。為了保證智能控制器各種保護功能的可靠實現,論文中對智能控制器的干擾源進行了分析,從硬件和軟件兩個方面采取了多項設計措施,提高了智能控制器的穩定性和可靠性。實踐證明,論文中構建的斷路器智能控制器結構簡單,易于實現,可以滿足系統需要,因此具有較高的實用價值。
上傳時間: 2013-06-10
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地鐵信號設備中輸入輸出設備是信號邏輯和現場設備之間的接口,有著四高(高安全,高可靠,高可維護,高可用)要求,目前信號系統廠家的傳統做法是整個信號系統產品由一家公司來完成,可是隨著技算機技術的快速發展,邏輯部份目前已可以采用通用COTS產品,而輸入輸出部分還是需要各個信號廠家自己設計和生產,因此設計出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業的發展方向。 為了滿足以上要求,本文從實際應用角度出發,使信號系統的產品更加的開放透明,設計出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O,從而使信號系統設計可以方便地和現場信號設備接口。 在硬件上采用冗余設計,以ARM為主處理器,整個系統無單點硬件故障,采集部分采用動態異或輸入設計,驅動部分采用安全驅動設計。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴格遵循歐洲鐵路信號產品的標準,使系統的安全性,可靠性,可用性和可維護性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設計和實現,包括設計思想,具體實施,硬件和軟件的設計等。
上傳時間: 2013-06-12
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研究如何將當前流行的嵌入式技術應用于工業領域中的數據采集與記錄方面,是當今工業過程測量控制領域發展的一個必然方向。 本論文所設計完成的嵌入式工業過程數據采集與記錄系統,是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心,取代了傳統的單片機,并且引入了μClinux多任務實時操作系統。采集到的工業現場的實時數據,經A/D轉換等步驟處理后,顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下,通過豐富的圖形界面功能,以曲線或表格的形式顯示工業現場實時數據的變化趨勢,具有良好的人機界面。輸入功能通過點擊觸摸屏來實現,可以像使用Windows操作系統一樣,點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應的操作。數據的記錄完全脫離PC機,顯示在LCD上的數據,可以實時的以文件的形式存儲在Nand Flash中,必要的時候通過USB接口用U盤導出。μClinux操作系統中移植了BOA網絡服務器和CGI腳本程序,因此具有動態Web監控功能,用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網絡隨時監測工業現場的實時數據。 經過測試,該系統可以穩定可靠的運行,完全實現了工業現場數據的實時采集、人性化顯示、規范化操作、脫機化記錄和網絡化監測等一系列功能,取代了傳統的底層智能儀表搭配PC機的構架,將其功能合二為一,對工業企業的技術進步和生產過程的現代化有著重要的作用。
上傳時間: 2013-07-18
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隨著現代科學技術的發展和人民生活水平的提高,人們對住宅的安全性提出了更高的要求。由于視頻監控具有直觀、方便、信息內容豐富等的特點,而被廣發的應用各種安防系統中。現有的家居監控系統智能化程度低,無法更好的適應家居安防系統的要求,因此研究并開發出適合人們需要的智能化家居視頻監控系統具有重要的意義。 本課題針對現有家居視頻監控系統的問題,選用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作為CPU,擴展了USB攝像頭、Internet芯片、紅外傳感器模塊、液晶屏、鍵盤等外圍設備,設計出一種基于ARM的智能家居網絡視頻監控系統。該系統的功能主要包括:攝像頭采集圖像并在LCD上進行顯示;在戶外PC上可以通過網絡查看ARM端家中情況,圖像經過壓縮后進行傳輸;截取圖像進行人臉檢測;當檢測到人臉時,GPRS發送短信通知主人有入侵情況發生;檢測到人臉的圖像壓縮后進行存儲。 本文介紹了系統各個硬件型號的選取,硬件的性能參數,硬件引腳和寄存器參數,設計了各個硬件之間的接口電路。系統的軟件部分采用嵌入式Linux作為操作系統,在目標板上移植了引導程序、Linux裁剪后的系統和文件系統,在此基礎上實現了攝像頭圖像采集和LCD上的顯示、基于膚色和模板匹配的人臉檢測算法、基于DCT變換的有損圖像壓縮算法、GPRS短信發送、圖像網絡傳輸等軟件功能。 試驗結果表明,本系統能夠較好的實現預期的功能,具有較好的穩定性和應用前景。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著經濟與科技的發展,人們對住宅小區提出了智能化的要求:一方面住戶要求能夠遠程監視家庭環境和控制家電設備;另一方面,小區管理人員要求實現對小區事務的統一管理。計算機、通信和ARM嵌入式技術為小區的智能化提供了有力的技術支持。 本文來源于實驗室與日本NTT公司合作的智能家居項目,提出一種基于ARM-Linux平臺的小區智能監控系統的實現方案。系統包括小區網關、家庭中繼器和家庭傳感器/開關設備三部分。家庭中繼器通過RS485總線連接家庭內部各種傳感器和開關設備組成家庭內部通信網,中繼器可以在家庭內部網中集中采集傳感器數據和控制家電開關設備。小區網關通過Ethernet連接各家庭中繼器組成小區局域網,它可以統一管理所有家庭中繼器和家庭設備。用戶可以通過Internet訪問小區網關的Web服務器來查看家庭內部傳感器信息或發送操作指令來遠程控制家電開關設備,小區管理人員也可以通過小區網關的服務器發布小區管理信息。從而,實現家庭監控和小區管理的智能化。 本文主要工作包括:家庭中繼器的硬件設計、系統軟件移植和應用軟件設計;小區網關的軟件設計;家庭內通信網與小區局域網的組網以及在通信網絡中采用的通信協議的設計。通過對實驗室原型系統的實驗與測試,證明小區智能監控系統能夠良好運行。
上傳時間: 2013-07-27
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船舶機艙中集中了船上大部分的設備裝置的儀表,是船舶航運的關鍵部分,隨著網絡、通訊技術以及電子制造工藝水平的快速發展,現代化船舶自動化程度越來越高,機艙的環境和自動監控水平也得到大大的提高。但由于某些儀器儀表并沒有提供與計算機進行數據通信的接口,為了要實現檢測自動化,需要利用數字圖像處理技術來實現儀器儀表讀數的高速自動識別。 傳統的CCD圖像采集系統具有速度慢、功能簡單、體積大、功耗大等特點,不能滿足日益發展的機器視覺應用的需要,尤其是在一些新型應用領域比如嵌入式視覺、智能監控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX處理器和CMOS圖像傳感器件設計并完成了一個數字圖像采集系統。系統充分考慮了ARM技術與CMOS圖像傳感技術的優勢及特點,把圖像采集和圖像處理識別功能集中在一個模塊實現,具有功能豐富、處理能力強、接口靈活和擴展方便等優點。系統的特色為:構建了基于S3C44BOX的圖像采集的硬件平臺;研究并移植了引導程序Bootloader和操作系統uClinux;實現了實時多任務的處理,從而大幅提高系統的管理能力。 本論文研究如何使用低成本的CMOS圖像傳感器構建一個嵌入式圖像識別系統的設計和解決方案。這種圖像采集系統帶圖像采集、識別、存儲、顯示等功能,體積很小,可做在一塊電路板上。除了可以做為單獨的圖像數據識別設備之外,也可以直接做為其它應用系統的一個智能集成部件使用。
上傳時間: 2013-05-26
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