生化分析儀是醫(yī)療機構(gòu)進行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對血液等人體體液的分析來測定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標(biāo)，這些常規(guī)生化指標(biāo)可以幫助醫(yī)生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學(xué)檢驗中具有重要作用。 目前的半自動生化分析儀多以8位單片機為中央處理器，限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于生化分析儀的研制當(dāng)中，選用了32位的ARM9處理器$3C2410A，嵌入Linux操作系統(tǒng)，搭建ARM+Linux的平臺，設(shè)計了智能型半自動生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯．比爾定律及其核心部件——光電比色計。對半自動生化分析儀的整體架構(gòu)進行了說明。 半自動生化分析儀硬件結(jié)構(gòu)上由電源、時鐘、復(fù)位電路，存儲器系統(tǒng)，液路控制系統(tǒng)，光路控制系統(tǒng)，恒溫控制系統(tǒng)(包括溫度測量和溫度控制)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，人機交互系統(tǒng)(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機)和其他一些接口等組成，對于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細(xì)設(shè)計。 在半自動生化分析儀軟件設(shè)計方面，本文詳細(xì)介紹了交叉編譯調(diào)試環(huán)境的建立，引導(dǎo)裝載程序U-Boot的移植，Linux內(nèi)核的裁減與移植，設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計，文件系統(tǒng)的建立與移植，應(yīng)用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運動控制、溫度控制、數(shù)據(jù)處理、打印功能及SQLite數(shù)據(jù)庫管理等。該新型半自動生化分析儀使用方便，性價比高，適用于國內(nèi)的中小型醫(yī)療機構(gòu)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國民經(jīng)濟和電力工業(yè)的飛速發(fā)展，使得對電力系統(tǒng)自動化和信息化水平的要求也越來越高。變電站系統(tǒng)作為電網(wǎng)的重要基本環(huán)節(jié)，其自動化水平的高低直接影響著電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，于是變電站綜合自動化系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展和推廣應(yīng)用，成為衡量電力企業(yè)自動化水平的重要依據(jù)。而安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)又是實現(xiàn)變電站綜合自動化系統(tǒng)的根本保證。 變電站是輸配電系統(tǒng)中的樞紐環(huán)節(jié)，它是電力系統(tǒng)的重要部分。而作為變電站綜合自動化系統(tǒng)中的現(xiàn)地測控單元是其非常重要的組成部分，它的性能的優(yōu)劣直接影響著變電站綜合自動化系統(tǒng)整體的高效、安全的運行。 隨著電壓等級和電網(wǎng)復(fù)雜程度的提高，供電半徑和輸配電容量的加大，采用傳統(tǒng)的變電站一次和二次設(shè)備已越來越難以同時滿足：“降低變電站造價，提高變電站的安全和經(jīng)濟運行水平”這兩方面的要求。為此，很有必要研制和開發(fā)以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的各種電壓等級的變電站綜合自動化系統(tǒng)，以取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次設(shè)備。 本論文以變電站綜合自動化系統(tǒng)現(xiàn)階段的技術(shù)為參考，提出并研究了一種基于ARM內(nèi)核的高性能的嵌入式微處理器和嵌入式實時操作系統(tǒng)的變電站綜合自動化現(xiàn)地測控單元。文中從當(dāng)前各種模式的變電站綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合計算機技術(shù)發(fā)展的趨勢，詳細(xì)介紹了該現(xiàn)地測控單元的原理與構(gòu)成及其特點；著重分析了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C4510B為核心的嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件硬件設(shè)計原理，給出了硬件原理圖；對于該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：操作系統(tǒng)UC/OS-Ⅱ的移植、系統(tǒng)軟件的設(shè)計等問題本文作了系統(tǒng)、細(xì)致的論述，并給出了相關(guān)的設(shè)計程序。 新型嵌入式智能變電站綜合自動化現(xiàn)地測控單元提供了更快的通信速度以及更強的處理能力，它的應(yīng)用必定會提高變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信能力，而且使變電站綜合自動化系統(tǒng)的可靠性更高，經(jīng)濟性方面也具有更強的優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-06-21
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由于全球定位系統(tǒng)在航天、航空、航海、海洋上程、大地測量、陸地導(dǎo)航以及軍事上的大量運用及其廣闊的應(yīng)用前景，使得GPS接收機系統(tǒng)成為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域競相研究的對象。GPS系統(tǒng)的用戶部分主要是各種型號的GPS接收機。所以GPS接收機中的微處理器的運算能力和功耗直接影響整機的性能。 本文所研究的是基于ARM微處理器和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及其在GPS接收機中的應(yīng)用。介紹了OPS接收機設(shè)計原理，分析了接收機硬件模塊的組成和功能，設(shè)計了由FPGA和ARM完成基帶信號處理及導(dǎo)航解算的接收機，建立了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機嵌入式硬件開發(fā)平臺。研究了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，分析了其內(nèi)核的組成結(jié)構(gòu)：與處理器無關(guān)代碼、處理器相關(guān)代碼、與應(yīng)用相關(guān)代碼，并重點分析和配置了其中與處理器相關(guān)和與應(yīng)用相關(guān)的代碼部分，最終將其成功移植到ARM LPC2290微處理器上。建立了基于ARM LPC2290和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)軟件編譯和調(diào)試的交叉環(huán)境，設(shè)計了運行在此環(huán)境下的中斷和多任務(wù)來實現(xiàn)接收機信號處理、導(dǎo)航解算及顯示等功能，最終完成了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機軟應(yīng)用件設(shè)計。 總之，本文從研究嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計及其應(yīng)用著手，掌握了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心技術(shù)，研制了基于ARM嵌入式開發(fā)平臺的GPS接收機。
標(biāo)簽： ARM GPS 嵌入式系統(tǒng) 收機設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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GPS技術(shù)在導(dǎo)航、定位及精確打擊等方面產(chǎn)生了重要影響，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種武器平臺上。但是，在干擾環(huán)境下也顯現(xiàn)出許多問題。由于其到達地球表面的信號極其微弱(-160dBW)，在現(xiàn)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中容易受到干擾，尤其是C/A碼信號更易受到干擾，并且隨著導(dǎo)航戰(zhàn)的發(fā)展對GPS的抗干擾已成為爭取導(dǎo)航資源的有效措施。因此，研究干擾環(huán)境下的GPS接收機設(shè)計具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成，通過對GPS信號特征以及接收機抗干擾能力的分析，結(jié)合干擾對接收機的作用方式及效果，確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾，然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術(shù)-----自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)。接下來，著重研究了GPS接收機在此抗干擾技術(shù)前提下的若干抗干擾方法，并對其進行了詳細(xì)的分析和討論。 研究過程中，通過對最佳化準(zhǔn)則和空域自適應(yīng)濾波的理解，首先對不同天線陣列結(jié)構(gòu)進行了性能仿真和比較分析，然后在對稱圓形天線陣列的基礎(chǔ)上對空域自適應(yīng)算法進行了仿真分析，針對其自由度有限的問題接著對空時濾波方法做了詳細(xì)討論，在7元對稱圓形陣列的基礎(chǔ)上仿真說明了二者各自的優(yōu)缺點。考慮到實際的干擾環(huán)境和本課題研究的初期階段，因此選用了適合本課題干擾環(huán)境的空域濾波方法，并對其自適應(yīng)算法進行了適當(dāng)?shù)母倪M，使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后，詳細(xì)說明了該接收機抗干擾模塊的FPGA實現(xiàn)原理。詳細(xì)給出了頂層及各子模塊的設(shè)計流程與RTL視圖，實驗結(jié)果驗證了該算法的有效性。
上傳時間： 2013-06-03
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汽車儀表是駕駛員與汽車進行交流的重要窗口，也是汽車高新技術(shù)的重要部分。傳統(tǒng)汽車儀表多使用指針型顯示器件為主，如步進電機、十字線圈，輔以液晶顯示，顯示的信息量相對較少，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一方面隨著汽車電子化程度的不斷提高，進行技術(shù)創(chuàng)新，研制開發(fā)新一代汽車儀表產(chǎn)品；另一方面，由于能源和環(huán)保問題，汽車也將從內(nèi)燃機汽車發(fā)展到包括純電動汽車(BEF)、混合電動汽車(HEV)以及燃料電池汽車(FCV)的新能源汽車時代，因此結(jié)合新能源汽車信息量多、電子化程度高的特點，開發(fā)新一代汽車智能儀表具有重要的現(xiàn)實和長遠意義。 本文正是在這樣的背景下，以同濟大學(xué)汽車學(xué)院自主研發(fā)的ROVER燃料電池轎車為研究對象，進行了汽車智能儀表的一些功能研究與開發(fā)。所做的主要工作有： (1)根據(jù)要實現(xiàn)的功能確定所需的硬件資源，選擇合適的嵌入式硬件系統(tǒng)。 (2)嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和二次開發(fā)。在選擇操作系統(tǒng)時要考慮到系統(tǒng)的硬件可移植性、實時性、對內(nèi)存的需求以及提供哪些開發(fā)工具等。 (3)應(yīng)用軟件的開發(fā)。主要是儀表界面設(shè)計，包括數(shù)字圖形顯示，動畫顯示，數(shù)據(jù)庫開發(fā)等。 (4)基于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊下的GPRS無線通訊實驗。包括客戶端和服務(wù)器端系統(tǒng)配置，動態(tài)域名解析等。 該儀表已應(yīng)用于ROVER燃料電池轎車，實踐表明，在嵌入式平臺上顯示車載信息，同傳統(tǒng)儀表相比具有較大的優(yōu)勢。可滿足小型化、輕量化的要求；造型美觀，可動畫顯示、可讀性、可視性強；可實現(xiàn)一表多用。從軟件方面來講，引入了操作系統(tǒng)的概念，增強了代碼的可讀性、可維護性、可擴展性以及靈活性；信息顯示自由度高，顯示界面人性化，可定制；即使更換硬件平臺，也只需對操作系統(tǒng)和底層驅(qū)動程序進行少量的移植工作，而無需修改與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼。
上傳時間： 2013-04-24
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在機器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關(guān)節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-04-24
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該課題通過對開放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對運動控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合激光雕刻領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了世界開放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運動控制技術(shù)的最新成果,采納了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過對制造業(yè)、開放式數(shù)控系統(tǒng)、運動控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對運動系統(tǒng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運動控制設(shè)計方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對運動控制中的一些具體問題,如高速、高精度、運動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等,在FPGA上設(shè)計了功能相互獨立的四軸運動控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個寄存器的具體功能,設(shè)計了功能完善的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等,完全實現(xiàn)了S-曲線升降速運動、自動降速點運動、A/B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運動控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過程,并對DSP軟件的具體實現(xiàn)進行了框架性的設(shè)計.然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計了四路模擬輸出電路;實現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計;并針對常見的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運動控制卡強大的運動控制功能,并針對激光雕刻行業(yè)進行大幅圖形掃描時需要實時處理大量的圖形數(shù)據(jù)的特別需要,在板卡第四軸完全實現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進行大幅圖形的實時處理.
上傳時間： 2013-06-09
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計的規(guī)模和集成度不斷提高。同時也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計算機和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換(FFT)作為數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一，是離散傅里葉變換的運算時間縮短了幾個數(shù)量級。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號處理的重要理論之一。 該文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA實現(xiàn)FFT算法，研制具有自己知識產(chǎn)權(quán)的FFT信號處理器具有重要的理論意義和實用意義。 設(shè)計采用基4算法設(shè)計了一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器。其中使用了改進的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計了FFT的蝶型運算單元，將硬件不易于實現(xiàn)、運算緩慢的乘法單元轉(zhuǎn)換成硬件易于實現(xiàn)、運算快捷的加法單元。并根據(jù)基4算法的尋址特點設(shè)計了簡單快速的地址發(fā)生器。整體采用流水線的工作方式，并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部，使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以提高。 整個設(shè)計利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0開發(fā)軟件，采用先進的層次化設(shè)計思想，使用一片F(xiàn)PGA芯片完成了整個FFT處理器的電路設(shè)計。整體設(shè)計經(jīng)過時序仿真和硬件仿真，運行速度達到100MHz以上。
上傳時間： 2013-07-01
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區(qū)間長度N的平方成正比.當(dāng)N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數(shù)量級.本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計主要采用先進的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設(shè)計實現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設(shè)計,由于在設(shè)計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-20
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航天測控通信網(wǎng)是航天工程的重要組成部分。迄今為止，我國已建成“C頻段測控網(wǎng)”，及正在建設(shè)的“S頻段測控網(wǎng)”和“TDRSS測控網(wǎng)”。測距單元是測控系統(tǒng)基帶設(shè)備中的重要功能單元，為航天飛行器提供定位元素。目前，在航天測距系統(tǒng)中側(cè)音測距技術(shù)具有最高的測距精度。本文以中國電子科技集團第十研究所某項目為背景，對側(cè)音測距系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細(xì)的研究，提出了一些改進測距精度的方法，最后用FPGA實現(xiàn)了側(cè)音測距功能單元。 本論文主要完成以下工作： 1)完成了直接數(shù)字頻率合成的雜散分析。采用嚴(yán)格的信號分析方法，運用離散傅立葉變換(DFT)和傅立葉變換(FT)，推導(dǎo)了理想狀態(tài)和相位截短條件下的DDS輸出頻譜的數(shù)學(xué)表達式，并利用systemview仿真軟件建立了DDS相位截短模型，通過仿真驗證了分析結(jié)論的正確性。 2)改進了TT&C系統(tǒng)中經(jīng)典的FFT頻率引導(dǎo)算法，增加了頻譜對稱性分析，在實現(xiàn)頻率引導(dǎo)的同時完成了防載波頻率錯鎖的功能。 3)首次采用基于正交雙通道相關(guān)原理的數(shù)字相關(guān)相位估計法來實現(xiàn)次側(cè)音匹配和解模糊，降低了設(shè)備復(fù)雜度，提高了測距精度。針對低信噪比的情況，提出了基于平滑濾波的數(shù)據(jù)處理方法，提高了相位測量精度。對測距信道中加限幅器導(dǎo)致的測距信號信噪比惡化程度做了深入的理論分析。最后，分析了測距誤差，并對其中一些引起測距誤差的因素提出了改善方法。 通過本論文的工作，成功的完成了TT&C側(cè)音測距終端的研制，系統(tǒng)現(xiàn)已通過測試，達到系統(tǒng)任務(wù)書的各項指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA TTC 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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