風速是氣象測量的一個重要要素，利用超聲波進行風速測量現如今得到廣泛的應用，技術已經很成熟。當超聲波在空氣中傳播時，受到風速的影響，順風和逆風情況下存在一個時間差，基于這個原理制成的時差法超聲波風速測量儀表，具有精度高、可靠性強、集成度高等優勢，并可以與雨量、濕度等測量儀表構成完整的移動氣象站，與傳統的機械式儀表、電磁式儀表相比，具有較強的優勢，其關鍵參數是系統的測量精度。 ARM作為32位的微處理器，具有豐富的片上資源，高達60M的處理能力，而且功耗很小，適合作為智能儀表的核心處理器。本文給出了基于LPC2132的風速測量系統，可以實現風速的測量、顯示、精度調節以及與上位機之間的通信等功能。系統硬件電路包括ARM7處理器以及外圍的模擬、數字電路，并采用模塊化進行設計。這種思想大大簡化了系統硬件電路設計的復雜性，增強了系統的穩定性與可靠性。軟件部分根據超聲波信號的特點，選用新型的構造包絡的方法，在準確判斷超聲波到達時間的問題上有所改進。 文章共分六個部分。第一章緒論介紹了超聲波風速測量儀表的發展現狀、本篇論文選題的目的和意義、所做的工作以及創新點。第二章介紹了超聲波風速測量的基本原理。第三章是介紹基于ARM的超聲波風速測量的系統的硬件設計。第四章是系統的軟件設計。第五章是系統的誤差分析。第六章是全文的總結以及就下一步的工作提出一些設想。
上傳時間： 2013-06-04
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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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隨著生產自動化要求的不斷提高，控制技術和微型計算機技術的不斷發展，智能記錄儀已日益廣泛地應用在工業過程領域，并占據了越來越高的地位。近年來，新的應用也對智能記錄儀的設計提出了更高的要求。 嵌入式系統因其體積小、性能好、功耗低、可靠性高等優點，其已經在各種記錄儀表的開發與設計等領域中得到廣泛的應用。為了改善工業現場傳統獲取數據費時、費力且數據不夠及時準確的缺點，本課題基于嵌入式的技術，構建了一個由32位的嵌入式微處理器S3C24lO和實時操作系統IAnux組成的平臺，并對其進行了開發研究，設計并實現了針對工業過程數據處理的一種新型的記錄系統。 本文研究了無紙記錄儀通用開發方法，設計了系統結構、功能和性能設計指標。該系統以三星公司生產的S3C2410(ARM)微控制器為核心，配置大容量Flash存貯器、實時時鐘等，通過8個信號輸入通道，可配接熱電偶、熱電阻以及標準的電壓/電流信號，經16位采樣送ARM處理后，按設定要求完成信號監測、數據記錄和柱狀圖、曲線顯示、異常數據報警等無紙記錄儀的功能，以及通過RS232通信接口與其它系統進行數據通信；在系統軟件設計方面，采用結構化、模塊化方法，結合硬件配置設計了數據采集、檢測信號處理、數據存取、鍵盤操作功能模塊以及柱狀圖、曲線等圖形顯示功能函數，從而使具有了模塊化擴展功能。試驗表明了該系統對數據進行了準確、可靠的的采集與處理，較好地滿足了工業現場的需求。 本課題是數據記錄系統在工業現場數據采集、處理領域中的一次成功嘗試。在實際應用中，該系統凸顯出強大的功能、良好的靈活性。實踐證明本系統是一種優秀的解決方案，能夠高效的實現各種測控任務。
上傳時間： 2013-04-24
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直流電動機由于具有良好的調速特性，寬廣的調速范圍，在某些要求調速的地方，特別是對調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。國外這類調速系統的價格高，而國內的同類產品性能指標不夠穩定，因此設計一個性能價格比較高的直流調速系統，對工業生產具有重要的現實意義。 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μC/OS-Ⅱ的直流電機調速系統。首先對模糊控制及嵌入式系統作了簡單介紹，構建了模糊PID控制的直流電機調速系統模型，并在MATLAB環境下，對設計模型進行了仿真，在仿真的基礎上設計了控制系統硬、軟件，主要包括MOSFET驅動、光電隔離、鍵盤顯示、轉速測量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ移植到該系統中，實現了對直流電機的良好調速性能。 控制系統硬件實現模塊化設計，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，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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現代噴氣織機以其高速、高性能等優勢，占據了無梭織機的大部分市場，并成為最有發展前景的一種織機。送經、卷取機構是織機控制系統的重要組成部分，其對經紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經和卷取控制系統的性能非常必要，而且，開發具有高速、高精度的獨立電子送經和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發了一款獨立的電子送經和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統所需參數進行設置，使其可以根據參數設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統控制器，該控制器不僅速度快、性能穩定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據系統需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統的穩定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統采用嵌入式實時操作系統μC/OS-II，便于系統升級和維護。在系統硬件平臺的基礎上，根據設計要求對操作系統內核進行剪裁和移植，并對系統時鐘節拍進行修改。結合硬件電路及系統控制要求，對系統啟動代碼進行修改；并根據系統對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統任務進行合理規劃。為了說明系統采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協議進行制定和編程實現，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節采用模糊參數自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經卷取；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
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嵌入式測控系統和測控裝置在工業生產過程控制、儀器儀表及自動化系統、智能樓宇監控等方面得到廣泛的應用。由于嵌入式測控系統監控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統的設計方法都是從底層的硬件設計開始，再設計專用的軟件，導致設計周期長，重復工作多，成本增加。微電子技術和計算機技術的飛速發展，使得微處理器的性能和功能得到極大的提高，為通用型測控平臺的構建奠定了基礎。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設計思路。采用主板和擴展板相結合的模塊化設計，使嵌入式測控系統可以在一個標準化平臺上進行構建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網芯片、CPLD以及其它外圍電路，構成了一個維持系統正常運行的最小系統。擴展功能模塊包括ZigBee無線通信、USB、A/D、D/A、液晶觸摸屏等模塊，通過層疊式結構與主板連接。測控開發平臺在功能、電路、結構上實現了可裁剪、可擴展，能滿足大多數嵌入式測控系統的需求。 在實現嵌入式測控開發平臺硬件設計的基礎上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統來完成系統資源的管理和任務的調度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發平臺為開發各種智能化、小型化現代測控系統提供了可重用、高性能、圖形化、網絡化軟硬件基礎平臺和高效的開發模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發平臺的基礎上構建測控系統的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統的現場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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無線數據傳輸是指終端和監控中心通過無線網絡的方式進行數據通信。本文以ARM處理器S3C2440A為核心搭建硬件平臺，選用Linux作為嵌入式操作系統，實現了基于CDMA網絡的無線數據傳輸系統。 系統以ARM920T微處理器芯片S3C2440A和CDMA模塊Q2438F為實現核心。論文首先研究了基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統硬件平臺的架構，詳細分析了ARM最小系統中各個功能組成模塊；然后建立了嵌入式系統開發的arm-linux-gcc交叉編譯環境，重點研究了Bootloader和Linux內核的配置與編譯，并且在硬件平臺上移植了Linux操作系統。在ARM嵌入式Linux開發平臺上，研究了基于Video4Linux的USB攝像頭采集圖像的解決方案，即在Linux內核中加載Video4Linux模塊，通過V4L模塊提供的編程接口，操作USB攝像頭設備文件/dev/video0，并且采用內存映射方式截取視頻，完成了圖像采集的軟件設計。此外，論文還研究了在Linux環境下PPP協議撥號上網的實現方法，即通過AT指令初始化CDMA模塊，使之附在CDMA網絡上，通過編寫腳本程序的方法建立PPP連接，獲得網絡運營商ISP動態分配給數據傳輸終端的IP地址，從而實現了無線模塊撥號上網功能。在無線終端通過PPP撥號上網后，采用了客戶端/服務器端模式，運行套接字(Socket)應用程序，將設備采集到的圖像數據通過CDMA網絡后再經過Internet傳送到監控中心，實現了傳輸終端和監控中心之間的數據的發送與接收。 論文研究和實現的基于ARM嵌入式Linux和CDMA網絡的無線數據傳輸系統滿足設計要求，達到了預期目標。終端內嵌TCP/IP協議，可以通過CDMA網絡連接到互聯網，數據傳輸實時性強，為用戶提供透明的數據傳輸通道。相比于傳統的傳輸系統，它具有高可靠性、組網方便、可遠程控制等特點，因此在電力自動化、環保、交通監控等領域有著廣泛的應用，特別適用于移動環境、難于布線的場所和邊遠地區。
上傳時間： 2013-06-11
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電液位置伺服系統具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量反饋等優點，因此它已經遍及國民經濟和軍事工業的各個技術領域。近年來，對電液位置伺服系統的快速性、穩定性、準確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統核心的控制器，起到更為關鍵的作用。 現階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點，已經在工業控制領域得到了廣泛的應用，如工業過程、遠程監控、智能儀器儀表、機器人控制、數控系統等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統，可以克服傳統的基于單片機控制系統功能不足和基于PC的控制系統非實時性的缺點，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統控制的要求，在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統為研究對象，按照系統的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統進行控制的一種方案，設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統控制器的開發設計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上，通過外部擴展，使得系統控制器具有豐富的硬件資源，開發了A/D轉換電路、D/A(PWM)轉換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性，使用了操作系統，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ實時內核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調試、驗證，程序運行正常。在對電液位置伺服系統進行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結構、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學習滑模控制策略更有利于系統控制。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究一種在嵌入式系統上的GPS終端的軟件設計方法。隨著GPS技術在包括道路測控、汽車導航、交通管理、石油勘探、海上作業和緊急救援等軍事和民用的眾多領域中的越來越廣泛的應用和發展，GPS系統對生產、生活的影響也愈加深遠。另一方面，硬件開發與嵌入式操作系統以及軟件研發技術的不斷發展促使移動計算技術在手持設備中也得到廣泛的應用，掌上電腦(PDA)與智能手機等移動式計算系統日益普及，功能日漸完善，在手持式設備中實現GPS移動定位、導航等功能具有良好的市場前景。 鑒于嵌入式GPS系統要求處理速度快，占用存貯空間小，根據嵌入式系統的人機交互特點，論文采用基于ARM架構的S3C2410處理器作為基礎硬件平臺，以OpenSource的Linux作為操作系統平臺，MiniGui為圖形用戶界面支持系統，SQLite為數據庫管理系統研究并設計了應用嵌入式地圖的GPS定位系統。 該系統不僅為用戶提供基本的地圖信息，還利用GPS儀器實現在地圖上定位功能，使用戶獲得當前位置相關的附屬信息。該系統簡單可行，不依賴其他服務器工作，可用在移動設備、車載導航等領域。 論文研究了Linux在嵌入式系統中的應用與MiniGUI圖形界面和SQLite數據庫系統向Arm-Linux系統上的移植；闡述了Linux下觸摸屏驅動的設計與應用；分析了GPS系統中地理坐標系統的定義和坐標轉換基本原理；根據轉換公式實現地理經緯度坐標、平面直角坐標以及屏幕窗口坐標間的相互轉換；分析了MapInfo電子地圖文件的基本格式；設計了用于存儲地圖信息及附屬信息的SQLite數據庫；通過Linux與GPS接收器的通訊從GPS設備采集定位信息并進行解析；在MiniGui上實現電子地圖與定位信息的顯示，支持觸摸屏上的人機交互；并在電子地圖上實現放大縮小、測距、查詢等基本功能。 論文最后同時給出了目標系統的實現結果，并分析了系統設計中的一些不足，提出了在以后的工作中改進系統效能的設想。
上傳時間： 2013-04-24
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自“9.11”后，隨著人們對安防需求的升級，門禁控制系統得到日益廣泛的應用，不斷提高門禁系統的安全性成為研究的重要課題。第四代門禁系統結合了人體生物特征識別技術，利用人體本身具有的物理特征(如指紋、虹膜、臉型、掌紋等)或行為特征(如步態、簽名等)來確定人的身份，取代或加強傳統的身份識別方法。 論文采用掌形識別為控制方案，基于ARM920T內核的EP9315芯片為門禁系統CPU，設計和調試了系統的硬件平臺。 論文研究了掌形識別算法，進行了三方面的工作。 首先研究了掌形中的手形特征，提出了一種基于骨架特征的手形識別算法，很好的克服了手指旋轉給識別帶來的干擾。 然后研究了掌形中的掌紋特征，通過系列圖像處理，分離出手掌的三條主線，提取主線端點，并在主線上等間隔采樣，利用端點和采樣點進行匹配，擁有很高的識別率。 最后結合手形與掌紋特征，實現掌形識別。依據手形特征對掌形庫進行粗分類，利用掌紋特征進行匹配，算法擁有很快的識別速度與穩定較高的識別率。對分類規則提出了新思路與方法。 論文還提出了基于ARM的門禁系統方案。成功設計了以基于ARM920T內核的EP9315芯片為CPU的最小系統，設計PCB圖并制板，最后調試了系統的底層電路。 論文的研究設計工作，通過提高掌形識別算法的識別率，達到了提高門禁系統安全性的目的；ARM平臺的設計與調試，在工程實際中有參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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