我國是世界上設施農業面積最大的國家，設施面積占世界總面積的70-80％。目前國內設施溫室應用的主要環境參數采控系統大多為進口產品，這些產品技術含量高，采控效果好，但相對價格較高，通常適用于現代化的大型或高檔連棟溫室。少數國產品牌無論技術水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題“設施農業精準生產技術系統構建與應用”，對設施溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份、調控問題進行了研究。 論文分析了目前國內中小型日光溫室環境監控需求，提出并實現了一套網絡型設施農業日光溫室智能控制系統從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發了面向常用環境信息傳感器和生物信息傳感器的數據采集模塊，該數據采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發了基于CF卡的數據備份及存儲模塊，為實現現場數據的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎。 (3) 構建了傳感器數據的局域傳輸網絡和以太網絡接口，滿足了節點環境參數及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監控的需要。 (4) 開發了面向中小型日光溫室的可擴展核心設備管理模塊，實現了在決策服務器支持下的環境參數本地自主調控。 (5) 移植了嵌入式操作系統、開發了設備驅動程序，使用戶可以靈活方便地調用板載設備進行系統的二次定制開發。 (6) 對系統軟件、硬件進行了模擬調試和現場實驗，驗證了系統在設施溫室環境采控中的各項功能。 論文結構如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現狀和相應關鍵技術；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統的方案；接著給出了智能PAC系統子/主節點的硬件設計及實現，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統軟件設計和驅動開發；其次設計了實驗平臺對智能PAC系統進行仿真調試和現場實驗。論文最后展望了我國設施農業溫室環境監控的發展。 現場實驗表明，該智能PAC系統解決了日光溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份問題，并且具有可定制化、可編程、運行穩定可靠的特點，達到了預期的設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著微處理器的發展，現代數字儀表發展迅速，功能不斷增強。目前，數字儀表正朝著集成化、智能化、高精度、微功耗、高可靠性發展。人們對數字儀表的設計和性能指標也提出了更高的要求，ARM相對于單片機具有更強的處理能力和更好的處理效果，為高精度、智能化儀表的設計提供了一種新的途徑。 論文首先介紹了國內外數字儀表的發展情況，并對常見的數字儀表進行了分類，分析了影響數字儀表性能的主要因素。綜合數字儀表的性能特點并考慮實現成本，論文提出了一種基于ARM的五位半分辨率數字儀表設計方案，并詳細介紹了儀表的總體設計思路、硬件電路設計、軟件設計及數據處理方法。該設計采用LPC2148芯片為處理核心，使用VFD（真空熒光顯示器）作為儀表人機界面，界面友好且無視角誤差；考慮到在某些現場條件惡劣的情況下也能對數字儀表讀數進行觀測，采用LabVIEW7.1設計了上位機顯示界面；構建了一個基于LPC2148的開發平臺，基于平臺設計了一款具有五位半分辨率的數字儀表，實現了電壓、電流、電阻等測量功能，同時設計了溫度讀取、實時時鐘計時、SD卡數據存儲等功能，為儀表的智能化設計奠定了基礎。 通過對該數字儀表運行情況進行記錄，并對記錄的大量數據進行分析，結果表明：所設計的數字儀表能穩定顯示，其精度和顯示分辨率均達到五位半精度的要求。
上傳時間： 2013-07-20
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現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優點，已經成為自動化技術發展的熱點。現場總線控制系統作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，已經對傳統的PLC、集散控制系統形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發展前景。 作為現場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現等優點，被廣泛應用于工業控制領域。與傳統的控制系統相比，基于CAN總線設計的工業控制系統可以減少系統控制的復雜性，降低成本，并能提高系統的穩定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協議的基礎上，給出了工業控制網絡的總體解決方案，主控節點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網絡通訊結構模型及具體實現流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發了工控網絡主控節點。設計了該節點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統移植，基于該操作系統編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數據接收以及發送。 通訊設計，根據工業控制應用的具體需求，設計了網絡整體解決方案，包括網絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規范CAN2.0B自定義了CAN總線網絡應用層通信協議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網絡的人機界面，編程實現人機界面與主控節點的Modbus通訊。
上傳時間： 2013-07-09
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旋轉彎曲疲勞試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一，應用范圍廣泛。隨著試驗機技術和微電子技術的快速發展，舊有的試驗機測控系統已逐漸不能適應廣大用戶的測試需求，迫切要求新一代試驗機測控系統向數字化、智能化、集成化方面邁進。 本課題研究的主要任務是在分析和總結國內外同類試驗機測控系統技術現狀的基礎上，吸收先進的微電子技術和試驗機控制技術，開發一套新型的基于ARM微處理器的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統。論文圍繞這個任務，主要進行了如下幾個方面的研究工作： 1.分析旋轉彎曲疲勞試驗機的系統工作原理與測量參數，制定試驗機測控系統的總體設計方案，并對測控系統中ARM主控制器要實現的功能進行具體分析。 2.依照總體方案，設計出以32位ARM微處理器LPC2210為核心的主控制器，對系統測量模塊、驅動模塊及外圍電路進行了電路設計；分析系統交流驅動單元的工作原理，并對ARM實現系統交流電機的調速控制作出具體闡述。 3.針對系統交流電機的調速控制，在建立交流系統數學模型的基礎上，采用一種基于現代控制理論的矢量控制算法并附以PID控制策略來實現無級精度調速。 4.移植實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ至LPC2210，編寫啟動代碼和主任務程序，對各任務模塊設計用戶應用程序，并對上位機的軟件系統設計進行結構規劃。 5.對基于ARM的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統進行軟硬件調試，并完成部分試驗。
上傳時間： 2013-06-06
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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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半導體技術的迅猛發展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術的發展，工業控制系統正在朝著網絡化、分布化的方向發展。現場總線既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。現已廣泛應用于多個工業領域。CAN總線即是現場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統。該系統可以掛接多個CAN總線傳感器節點，同時還具有以太網、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節點，由傳感器、微處理器芯片(內嵌CAN控制器)和CAN收發模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數據采集，同時還能實現與CAN總線的數據交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統的總體設計，接著介紹了傳感器節點的CAN總線實現方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發平臺的硬件組成及實現，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作、驅動程序的編寫、以及應用程序的開發。
上傳時間： 2013-05-20
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抽油機井工況監測是石油生產過程中非常重要的環節，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據。隨著石油工業的迅速發展，傳統的人工操作遠遠不能滿足現代化石油生產的要求。將遠程監測系統應用于油井工況監測，可以降低工人勞動強度，提高生產效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監測系統存在的不足，本文研制出一種集計算機技術、電子技術和通信技術于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監測系統。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應關系曲線。傳統的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現長期連續的監測。本系統采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標定，既解決了拉線位移不能長期連續監測的問題，又保證了位移的精度。 本系統由工況傳感器、數據中繼單元、數據中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并存儲示功圖數據，定時將數據發送到數據中繼單元。由數據中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數據集中后，通過遠程網絡傳送到數據中心。數據中心實現對所有示功圖數據的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網絡實現數據共享。手持機用于對工況傳感器進行設置和標定，并可以現場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器，增加了數據存儲容量和數據可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數據通信網絡的H7710，組成高速、永遠在線、透明數據傳輸的數據通信網絡。 軟件設計遵循模塊化設計思想，既考慮到各模塊功能的實現，又兼顧了系統總體的協調性。本系統軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數據中繼單元軟件及數據中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數據中繼單元軟件由ADS集成開發環境編寫，并由AXD仿真調試器生成可執行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數據中心運行于服務器/客戶機工作模式，使用SQL Server數據庫。數據中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統中。 通訊網絡由無線數傳網絡和CDMA網絡組成，工況傳感器與數據中繼單元組成無線數傳網絡，采用ISM工作頻段，實現近距離無線通訊。數據中繼單元作為無線數傳網絡的中心節點，通過CDMA網絡與數據中心通信處理機相聯，實現數據的遠程傳輸。 本系統首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結合的方式，實現抽油井工況長期連續監測，提高了整個系統的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數傳網絡與CDMA網絡相結合，兼具無線數傳網絡與CDMA網絡的優點，降低了整個系統的安裝和運行費用；數據中心采用服務器/客戶機工作模式，便于用戶共享數據。目前該系統的各部分均經過硬件、軟件及運行測試，已經在油田試運行。運行結果表明，該系統性能完善，運行可靠，安裝及維護簡便，取得了較好的效果。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著電網中非線性負載的迅速增加，電能質量日趨惡化，這不僅嚴重影響電網安全高效的運行，而且對經典的電力測量理論、方法和儀表的設計都提出了新的挑戰。電力檢測系統的發展和應用，對電力系統的安全運行有重要意義，并且具有明顯的經濟效益和社會效益。 本文講述了諧波測量的基本理論，著重對傅里葉變換進行說明，使用PSIM軟件對諧波信號進行仿真，并給出仿真結果。以電力監控領域現階段的技術為參考，提出并研制了一種基于ARM和DSP的嵌入式平臺的電力監控系統。該系統為了能滿足實時諧波分析算法運算量大的要求，它采用模塊化設計，核心CPU按數據處理和控制兩種功能分別采用美國TI公司生產的TMS320LF2407芯片和Samsung公司基于ARM920T內核的16/32位S3C2410A微處理器，兩個核心芯片各自在不同的電路板上獨立運行，充分發揮DSP芯片的數字信號處理優勢和ARM的控制功能，以實現系統中的復雜軟件算法，運算速度也能得以提高。 系統硬件設計包括DSP數據采集模塊、實時時鐘電路和ARM的時鐘電路、存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、通信模塊接口電路、LCD顯示等電路的設計。 系統軟件設計主要包括操作系統的移植以及應用程序的設計，應用程序設計由ARM主控程序設計、網絡通訊程序、ARM與DSP通訊程序設計以及DSP數據處理程序設計組成。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機軟件和硬件的發展，以及圖像處理技術的日益成熟，基于嵌入式的監控系統發揮越來越重要的作用。針對無人值守行業對遠程監控的需要，特別是廠房、倉庫等場所，本文實現了一種基于嵌入式的遠程無線監控系統。系統以ARM處理器為核心，通過攝像頭采集監控圖像，并利用GPRS網絡完成數據的傳輸，以達到遠程監控的目的。 本文介紹了該系統的總體架構，確定了系統硬件與軟件的實現方案。并對設計中用到的一些技術原理和協議做了一些介紹和分析。其中，本設計以三星公司ARM9系列的S3C2410為核心，采用了市場上廣泛使用的價廉物美的ZC301芯片的USB攝像頭，以及西門子公司的GPRP模塊TC35i來實現系統的各部分功能。 本文完成了對Linux操作系統在本監控系統的移植，設計了系統軟件的總體流程，并完成了各個模塊的軟硬件實現：用戶通過手機發送控制命令，TC35i接收后傳給ARM處理器，處理器根據協議解釋命令，控制設備產生相應的動作，繼而通過GPRS網絡發送數據到指定郵箱，從而實現了系統監控功能。除此之外，系統實現了軟件的模塊化，完成對重要模塊的介紹與分析，如短消息處理模塊以及SMTP郵件發送模塊。
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹了一種基于英飛凌SP30 傳感器的無源輪胎壓力監測系統(Battery-lessTPMS)的設計,并給出了相關的程序流圖、通信協議等。該系統可測定輪胎內部的溫度和氣壓，確定故障輪胎并實
上傳時間： 2013-08-03
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