基于手姿態的人機交互是以實現自然的人機交互為研究目標，可提高計算機的可操作性，同時使計算機能夠完成更加復雜的任務。而基于ARM的嵌入式系統具有功耗低、體積小、集成度高等特點，嵌入式與具體應用有機地結合在一起，具有較長的生命周期，能夠根據特定的需求對軟硬件進行合理剪裁。結合嵌入式技術的手姿態跟蹤設備能夠實時的檢測出人機交互系統中人手的位置與角度等數據，并將這些數據及時反饋給計算機虛擬系統來進行人機交互，提高跟蹤設備的可靠性和空間跟蹤精度。 通過對嵌入式開發過程以及對控制系統構成的分析，確定了手姿態信號輸入方案及系統的軟硬件總體設計方案。通過對目前流行的眾多嵌入式處理器的研究、分析、比較選擇了S3C2440處理器作為系統開發硬件核心，詳細介紹了S3C2440的相關模塊的設計，包括存儲單元模塊、通信接口模塊、JATG接口電路。同時設計了系統的外圍電路像系統時鐘電路、電源電路、系統復位電路。 選擇更適合于ARM開發的Linux系統作為軟件開發平臺。實現了Linux系統向開發板的移植、Bootloader的啟動與編譯、設備驅動程序的開發；根據手姿態信號輸入方案系統采用分模塊、分層次的方法設計了系統的應用程序——串口通信程序及手姿態識別子程序。通過分析常用的手姿態識別算法，系統采用基于神經網絡的動態時間規整與模板匹配相結合的動態手姿態識別算法。并依據相應的軟硬件測試方法對系統進行了分模塊調試及系統的集成。
上傳時間： 2013-07-11
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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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數控沖床送料系統主要用于與沖床實現配套，在沖孔過程中按照程序設定控制板料移動和沖床沖孔，實現沖孔的高度自動化。自動送料機構作為沖壓加工生產實現自動化的最基本的要求，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產效率以及沖壓生產整體自動化水平，只有其自動化程度與沖壓設備相匹配甚至高于沖壓設備，才能夠實現沖壓生產的完全自動化。 嵌入式系統是繼IT網絡技術之后，又一個新的發展方向，由于嵌入式系統自身的優點，現在已經廣泛應用到軍事國防、消費電子、工業控制等各個領域。隨著電子、計算機、自動控制以及精密機械與測試技術的不斷提高和發展，自動送料裝置也在隨著數控機床的發展而在迅速發展和演變。而隨著嵌入式微處理器的發展，嵌入式系統也開始運用到數控沖床自動送料系統中來。 本文采用目前廣泛使用的32位ARM微處理器，Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作為系統的主控制器，該處理器主要面向嵌入式設備，具有性價比高、功耗低的特點，并且在嵌入式Linux操作系統下可移植性好，具有較強的控制能力和豐富的片內資源。該系統能實現數控沖床的自動送料，軟硬件結構簡單，定位精度高，操作簡單方便，具有良好的人機界面。論文首先根據生產實際要求和控制系統設計原則，確定了送料系統的軟硬件總體設計方案。硬件方面，在S3C2440A的基礎上擴展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD觸摸屏模塊，并設計了X、Y軸電機及其驅動電路。軟件方面，選用Linux操作系統，在此基礎上構建了嵌入式Linux開發環境，實現了Bootloader、Linux內核、YAFFS根文件系統的移植，選用Qt/Embeded設計系統的操作界面，給出了系統各個模塊的程序設計，包括人機界面、速度預處理、插補模塊和電機控制部分，文章對系統的軟硬件的抗干擾技術也專門做了介紹。隨后，文章還介紹了積分分離的PID控制算法，并通過使用matlab對電機控制進行仿真，驗證了該算法的可行性。 文章在最后對整個設計進行了總結和展望，指出了系統存在的問題和一些可以改進的地方。
上傳時間： 2013-06-28
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自動開袋機是一種比較復雜的機電一體化縫紉機械，用于加工服裝口袋，與常規手動開裁縫制口袋相比，具有高效率、高品質、高精度的優勢，越來越受到服裝廠青睞。自動開袋機控制系統的研究可滿足市場對此的需求。 論文根據對自動開袋機的機械結構、電氣系統、縫制過程及工藝實現進行分析，提出一種基于ARM9處理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系統的控制方案，隨后進行了硬件設計、氣動控制系統設計以及軟件設計。系統的硬件電路部分，論文根據開袋機動作要求及處理器情況，進行了最小系統、電源模塊、串口接口、I/O擴展接口、液晶屏顯示接口等電路設計。氣動控制系統部分，論文進行了滿足動作要求的氣動元件選型以及系統氣動回路設計。系統的軟件設計部分，分析了系統啟動代碼的實現方法，對WinCE操作系統進行定制，并基于EVC開發出應用程序(含用戶圖形界面)部分。論文最后，進行了系統調試工作，并對課題進行總結和展望。 論文設計的自動開袋機控制系統基于WinCE操作系統，人機界面簡潔美觀，操作方便，機器功能比較完善，性能好。在研究過程中，對傳統的開袋機定位方式進行改進，軟件方面考慮到優化性設計。
上傳時間： 2013-04-24
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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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運動控制系統是機器人控制系統的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術應用于機器人運動控制系統，使控制系統更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數據處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統中實時、高速、高精度的技術瓶頸. 嵌入式技術是當今最熱門的技術之一，由于簡潔、高效等優點，使得其廣泛應用在各個領域；所謂嵌入式系統就是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設計過程。文章首先介紹了機器人本體規劃、嵌入式系統和嵌入式微處理器S3C44B0X的結構特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設計，包括硬件設計和CPLD軟件設計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進入驅動電路模塊，從而實現控制機器人運動的目的。在CPLD設計過程中，引入JTAG調試接口，方便系統程序的下載和調試，通過自上而下、分塊設計的思想給出了QUARTUSⅡ設計環境下的軟件代碼。本系統利用不同任務間的切換來實現通信過程，而不再采用無操作系統的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調試，也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
上傳時間： 2013-07-19
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領域得到了廣泛的應用。隨著接收儀器的數字化和智能化，發射功率的增大，數字模型計算正反演的應用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領域：礦產勘探，構造探測，水文與工程、地質調查，環境調查與監測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調查、淺層石油構造填圖，以及礦井突水預測等領域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測系統包括發射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發射機發射的一次場信號在地下導體中感應出的二次場信息，其信息反映了地下導體的電阻率差異，通過對該信息數據的處理了解探測目標的特性從而達到探測的目的。 瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態范圍的特點。因此，必須設計出能適應這種瞬時變化快、動態范圍大數據信號要求的高性能數據采集系統。同時，瞬變電磁探測系統的工作環境大都是在野外，因此，為適應野外工作的需要，數據采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結其他數據采集系統設計的基礎上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術避免放大飽和和實現對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應濾波法等噪聲抑制方法組合實現抗干擾和噪聲濾除設計，成功設計和實現了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數據采集系統，該系統具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統的需要。同時，該系統對于其他數據采集系統的設計具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-06-21
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本文以正在研制的某新型電臺為應用背景，研究在電臺上使用觸摸屏的硬件設計方法和軟件實現途徑。 觸摸屏是人機交互發展的方向。目前已在多種領域得到了廣泛地應用，而使用觸摸屏代替按鍵在無線電臺上實現人機交互功能目前尚不多見。在無線電臺上使用觸摸屏可以盡可能地減少電臺的體積，同時采用常見的Windows風格的操作系統，可以使電臺不僅易于攜帶，也更便于操作。 本文的研究是基于ARM的硬件平臺和Windows CE的軟件平臺。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash；硬件平臺還集成了LCD，觸摸屏等人機接口，同時提供了USB主控制器接口、SD卡擴展接口和RS232接口。平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入分析了基于Windows CE軟件平臺的構建，對應用開發所涉及工具軟件作了介紹，并依據應用開發的需要定制了Windows CE內核。本文對LCD、觸摸屏和USB的驅動程序作了深入研究，并在此基礎上初步涉及了Windows CE應用程序開發，實現了電臺操作界面，實現了基本的數據錄入與輸出功能。
上傳時間： 2013-07-26
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目前國內的大多數通用直流電參數測量設備，精度等級一般為0.5級或0，2級，精度更高的測量儀表(校表)一般為0.1～0.05級。而數字儀表使用的CPU大多數仍采用8位或16位單片機，由于其處理速度慢，不易實現更多的功能。軟件上還是采用匯編語言編程，流程上沿用傳統的線性程序，不便于軟件的升級和維護。而國外高精度的測量設備往往價格很高。為了更好地滿足計算過程中準確性、精確性、快速性以及日后客戶對儀表功能上的升級要求，克服目前國內現行的直流電參數測量儀器存在的局限，同時獲得更高的性價比，本文在充分分析和吸收當前國內外數字儀表的先進技術和經驗后，研制了一種基于32位ARM和嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ的智能直流校驗表，精度已達到了0.05級，該儀器是目前國內直流電參數測量的最高性能儀器之一，可廣泛用于實驗室、計量院所、電力系統等部門作為0.1級、0.05級直流電壓、電流測量標準或現場檢測。 本文首先對直流表的各種測量功能和精度要求進行了分析，提出了儀器的總體框架和滿足測量精度要求的措施。本裝置硬件上采用ARM結構，以恩智浦公司的ARM微控制器(LPC2134)為控制核心，實現測量、校準、通信和顯示功能。軟件上則基于嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ進行了儀表的總體程序設計。 在介紹了對直流表硬件電路的設計及驅動程序的編寫后，再簡單闡述了μC/OS-Ⅱ的一些基本概念和在ARM微控制器(LPC2134)上的移植，并詳細介紹了基于μC/OS-Ⅱ平臺應用程序的任務劃分，在設計了全部程序后，探討了誤差的分類和產生原因，并對實驗結果進行了分析。
上傳時間： 2013-06-25
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隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展，嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而，國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統的取指令和讀數據速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優化算法。 5.完成了系統硬件設計，并根據補償算法和△T優化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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