本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS-51 單片機溫度控制系統(tǒng)的設計思路，對硬件原理圖和程序框圖作了簡捷的描述。關鍵詞：MCS-51 單片機；溫度；軟硬件；硬件原理圖；程序框圖；設
標簽： MCS 51 單片機 溫度控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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溫室技術是我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)必須做出相應的響應，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調(diào)控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產(chǎn)生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農(nóng)業(yè)大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網(wǎng)口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經(jīng)典PID控制具有更快的動態(tài)響應、更小超調(diào)、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農(nóng)業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本論文研究了基于ARM+Linux的嵌入式測控系統(tǒng)。論文闡述了嵌入式測控系統(tǒng)的特點。結合目前比較流行的SOC硬件技術，嵌入式軟件技術，以及目前較前沿的無線傳感器網(wǎng)絡技術，對構建一個既能進行本地多傳感器信息采集又能進行數(shù)據(jù)處理以及具有人機交互界的嵌入式測控系統(tǒng)進行了架構設計，即采用ARM+Linux架構。 論文詳細介紹了系統(tǒng)的硬件設計，包括核心板設計和應用底板設計。其中核心板又包括微處理器的設計和存儲器的設計；對于應用板，介紹了基于CS8900A的網(wǎng)絡模塊的設計，基于RS232和RS485的串行總線設計，以及基于ZigBee的無線模塊設計。同時，本論文詳細的介紹了系統(tǒng)的軟件設計。結合本系統(tǒng)所采用的U-Boot介紹了嵌入式Bootloader設計，并針對本系統(tǒng)的板級硬件對U-Boot進行了移植。結合本系統(tǒng)采用的Linux操作系統(tǒng)介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的概念，并對Linux進行了板級移植。在分析研究嵌入式文件系統(tǒng)的特點的基礎上，確定Cramfs作為本系統(tǒng)的根文件系統(tǒng)，并結合現(xiàn)有的開源軟件Busybox搭建了一個完整的根文件系統(tǒng)命令集。 在本系統(tǒng)硬、軟件平臺上，研究了終端應用層上的開發(fā)。并完成了在終端上的嵌入式圖形用戶界面QT的移植，并且為系統(tǒng)開發(fā)出相應的I/O和A/D設備驅(qū)動驅(qū)動程序。 論文在最后介紹了本系統(tǒng)的一個簡單應用，即利用QT圖形庫和多線程編程技術，在現(xiàn)有的硬件平臺上設計出了一個溫度和濕度的無線數(shù)據(jù)采集程序。顯示直觀，界面友好，體現(xiàn)了本平臺具有一定的應用前景。
上傳時間： 2013-07-06
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直流電動機由于具有良好的調(diào)速特性，寬廣的調(diào)速范圍，在某些要求調(diào)速的地方，特別是對調(diào)速性能指標要求較高的場合，如軋鋼機、龍門刨床、高精度機床、電動汽車等中，得到了廣泛地應用。國外這類調(diào)速系統(tǒng)的價格高，而國內(nèi)的同類產(chǎn)品性能指標不夠穩(wěn)定，因此設計一個性能價格比較高的直流調(diào)速系統(tǒng)，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。 本文采用ARM S3C2410為控制芯片，以模糊PID為智能控制方法，設計了基于實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的直流電機調(diào)速系統(tǒng)。首先對模糊控制及嵌入式系統(tǒng)作了簡單介紹，構建了模糊PID控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)模型，并在MATLAB環(huán)境下，對設計模型進行了仿真，在仿真的基礎上設計了控制系統(tǒng)硬、軟件，主要包括MOSFET驅(qū)動、光電隔離、鍵盤顯示、轉(zhuǎn)速測量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到該系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對直流電機的良好調(diào)速性能。 控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)模塊化設計，線路簡單，可靠性高。軟件設計采用可讀性強的C語言，自底層向上層的原則設計，程序邏輯性強、易于修改維護。以ARM為核心的控制系統(tǒng)，結構簡單，抗干擾能力強，性價比高。仿真和試驗表明：基于模糊PID智能控制的直流電機調(diào)速方法是可行的，有很好的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎結構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統(tǒng)大都成本高、結構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強實時系統(tǒng)的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上，面向強實時應用，設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內(nèi)核體系結構框架進行了設計。內(nèi)核整體上采用分層結構，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統(tǒng)行為的可預測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強實時性能，本文還對內(nèi)核的時鐘管理、內(nèi)存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結果表明該實時內(nèi)核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，而一體化GPS接收機更是具有全內(nèi)置、防水、耐寒以及操作方便、適用范圍廣等優(yōu)點，己經(jīng)廣泛應用于控制測量和大地測量中。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。 本文介紹了GPS系統(tǒng)的特點、工作原理、課題背景、國內(nèi)外相關產(chǎn)品的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，闡述了GPS接收機的設計原理。文章認為，GPS接收機中的微處理器的性能直接影響整機的性能，相比較其它微處理器，ARM微處理器具有一些獨特的優(yōu)勢。文章了ARM系列微處理器尤其是ARM7微處理器的性能特點，并給出了利用ARM7微處理器LPC2138芯片和xc3s1000型FPGA設計GPS接收機的實際設計和調(diào)試方案，并對此方案進行了論證，同時給出了各個功能模塊的軟硬件實現(xiàn)過程，并對樣機進行了性能指標測試。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)階段，中國的自動售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動服務的核心部件，基于單片機的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。 本文對基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的各個方面進行了研究。研究表明，紙幣識別系統(tǒng)要求能滿足硬實時性，但uClinux操作系統(tǒng)的實時性不強。由于uClinux功能強大，免費且資源豐富，如能成功改進本紙幣識別系統(tǒng)的實時性，紙幣識別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢，所以對實時性進行改進將非常有意義。 在本紙幣識別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對實時性要求很高，需要滿足硬實時的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實時性的要求，將是本紙幣識別系統(tǒng)能否很好工作的關鍵所在。通過對當前多種uClinux實時性改進方案進行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的實時性改進方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產(chǎn)生的反饋信號生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實現(xiàn)對紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對硬件中斷的反應速度，避開uClinux對中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個單獨的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實時的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標簽： uClinux ARM 識別系統(tǒng) 實時性
上傳時間： 2013-05-24
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自適應天線技術、擴頻技術是提高通信系統(tǒng)抗干擾能力的有效手段.本課題短波電臺擴頻-自適應天線抗干擾系統(tǒng)的目的是將自適應天線技術與擴頻技術結合起來,使短波通信系統(tǒng)具有對抗各種干擾的性能,保證在惡劣的電磁環(huán)境中實現(xiàn)正常通信.本文主要工作如下:·研究了強干擾環(huán)境下的PN碼同步,給出了設計中關鍵指標的選取原則;·分析了參考信號提取的原理,提出了適合于本課題的設計方案;·給出了擴頻偽隨機碼PN1、導引信號偽隨機碼PN2的選取方法;·基于FPGA,給出了系統(tǒng)設計中PN碼同步,參考信號提取的具體實現(xiàn).
上傳時間： 2013-04-24
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射頻和無線技術入門,絕對的從零開始，Caribbean j. Weisman 著
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發(fā)展的高技術之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設計方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統(tǒng)設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設計繼續(xù)改進的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標簽： FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-07-28
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