溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節，溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內，系統必須做出相應的響應，是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展，傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、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的優點，提出運用CPID硬件來實現數據采集，移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制，采用高精度數字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理，這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室，優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數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定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業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的發展。 (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網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (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模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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T-Kernel作為一種嵌入式操作系統，由于實時性和開源性，在嵌入式操作系統領域中的應用越來越廣泛。ARM是一款比較好的微處理器，T-Kernel在ARM上的應用研究基本上是空白，所以結合兩者進行研究促進T-Kernel在國內嵌入式領域的發展。同時，T-Kernel內部調度機制存在著優先級反轉缺陷，優先級反向使得高優先級任務的執行時間無法預測，增加了實時系統的不確定性。早期的解決協議較好地解決了優先級反轉問題，但同時也存在著自身不足之處。 針對T-Kernel存在的缺陷，在深入研究相關協議的基礎上，本論文提出了一種新的改進的優先級繼承協議。該協議設置超時保護機制，避免任務在獲取信號量時長時間的阻塞，結合Havender提出的“有序資源使用法”防止死鎖發生，給出該協議的分析過程，并把該協議結合到T-Kernel中。在這個基礎之上，建立研究開發平臺；針對硬件設備，研究引導程序的執行原理，實現系統的引導程序；構建T-Kennel內核；移植內核到開發板；最后對T-Kernel的啟動過程進行了詳細的分析。 T-Kernel在ARM上的移植研究，為嵌入式系統開發的提供了一種開發流程，同時對于T-Kernel的啟動過程的分析，為以后的應用程序開發提供了一個接口；對于T-Kernel存在的優先級反轉問題的解決，可以改進T-Kernel的實時性和靈活性，同時為實時系統的性能改進提供了參考。
上傳時間： 2013-04-24
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心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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車輛姿態是車輛控制所需的重要參數，其測量方法、測量精度與測量系統的性能和成本密切相關。隨著微處理器技術與新型傳感器技術的發展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構成基于地球磁場和重力場的捷聯式姿態測量系統，已成為許多載體姿態測量的首選。同時姿態測量系統住地理勘探、石油甲臺鉆井和機器人控制方血也有著廣泛的應用。 本文研究設計了一款基于ARM處理器的姿態測量系統，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態角的準確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構建捷聯式姿態測量系統。磁阻傳感器和加速度計分別感應地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進行處理和誤差補償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機，實現姿態角的實時準確測量。 本文詳細介紹了基于地球磁場和重力場信號進行姿態測量的原理，推導了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數學模型。完成了姿態測量系統硬件電路的設計與調試，實現了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統的移植、加速度數據采集、地球磁場數據采集和姿態角解算等系統軟件的設計，最后對系統測量結果給出了誤差分析，添加了數字濾波、橢圓效應校正等算法來補償誤差，從而有效提高了系統測量精度。
上傳時間： 2013-07-20
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嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，適應應用系統，對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統[1]。廣泛應用于軍事，信息家電，無線通信設備，消費類電子產品，移動計算平臺等諸多領域，是當今熱門的計算機開發技術。 隨著科學技術發展，人們生活水平提高，數字高清電視逐漸普及，在各大賣場，對銷售過程中展示設備也隨之提出了更高的要求。但據調查，在中國現有的高清播放系統普遍存在價格昂貴，損耗高，壽命短及外部接口少等缺陷，導致無法普及。 針對這一現狀，本課題設計了一種以嵌入式處理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片為硬件平臺，嵌入式實時操作系統uclinux為系統軟件平臺的高清播放系統。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一種處理器架構，又是公司的名稱，該公司主要設計處理器架構，并將其技術授權給其他芯片廠商。該處理器架構具有外型小，性能高等特點，多用于便攜式通訊工具，多媒體數字式消費類儀器和嵌入式系統解決方案等領域。本課題在充分考慮系統實用性和開發成本的基礎上，采用EM8623芯片為CPU，片外擴展FLASH和SDRAM存儲器。 uclinux系統從Linux2.0/2.4內核派生而來，雖然是為了支持沒有MMU(虛擬內存管理單元)的處理器而設計，但保留了操作系統的所有特性，為硬件平臺更好地運行提供了保證，也降低了軟件設計復雜度，提高了系統的實時性和靈活性，縮短了開發周期。 該高清播放系統具有工作時間長，性能穩定等特點，采用面向對象和面向過程綜合編程方法，ASM，C，C++多種語言混合編程方式實現，使系統具有很高的健壯性和可擴展性。 基于ARM的高清播放系統在現場運行穩定可靠，達到了預期的效果和實際要求。而且由于該高清播放系統外接接口豐富(包括常見的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，連接使用方便，所以具有很好的市場價值，可廣泛應用于電視銷售柜臺，化妝品展示柜臺，聯網廣告機等領域。
上傳時間： 2013-04-24
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在日益發展的電子技術和各行業對系統安全需求不斷提高的刺激下，原有基于X86系統架構機車監控顯示系統逐漸暴露出越來越多的缺陷，研制新型的機車監控顯示系統成為一種必然的趨勢，而不斷發展的MCU技術、嵌入式Linux、制造工藝等也給新型機車監控顯示系統的研制提供了技術保障。 本課題針對目前鐵路運營對安全、快速、準點等特性要求的不斷提高，研究基于ARM的機車監控顯示系統，設計出具有高可靠性、高效能、可維護性強的機車監控顯示系統。 本文首先分析了嵌入式技術發展現狀及其發展趨勢，對ARM技術的特點及其在嵌入式領域的應用進行了深入研究；進而，分析了國內現有基于PC/104總線模式擴展的機車監控顯示系統的優缺點以及國外先進機車監控顯示系統的發展現狀及技術特點。對如何有效提高系統的可靠性、可操作性進行了深入的研究，提出了利用ARM處理器與嵌入式操作系統Linux實現高可靠性機車監控顯示系統的思路，并在此思路指導下完成了基本研究和具體設計。 在完成樣機試制后，結合鐵路產品的高可靠性要求，本文最后對影響系統可靠性的若干性能指標進行了測試：高低溫測試、靜電放電測試、EMC測試、絕緣耐壓測試、振動測試等，并對設計過程中一些欠考慮的因素提出了解決方案。實際測試表明，基于ARM技術的機車監控顯示系統滿足我國鐵路未來若干年監控安全的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。矢量控制系統中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統控制性能的好壞。在轉子磁鏈定向的矢量控制系統中，轉矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機轉子時間常數，而轉子時間常數易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉子參數進行實時觀測，但這樣將使得系統更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉子參數，受電機參數變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機矢量控制系統的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉子磁鏈進行估計，針對積分環節的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環節的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環節。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現，運算速度快，保證了系統具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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智能家庭信息系統是集自動化、計算機、通信技術于一體的“3C”系統，它將各種家電產品結合成一個有機整體，實現了對家電設備進行集中或異地控制和管理，以及能夠與外界進行信息交互，以控制終端為突破口作為對家庭信息系統的研究，將有可能在以后的競爭中占據制高點，取得良好的經濟和社會效益。 本課題開發的智能家庭信息系統是以實際項目為背景，對基于網絡的嵌入式家庭信息系統進行了研究。通過對傳統智能家居的特點進行分析，指出了目前市場上的智能家居系統的局限性，提出了基于短距無線網絡的現代智能家居系統是將來的發展趨勢。 接著對智能家居控制的系統構架以及相關關鍵技術進行了分析和比較，指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技術是目前最適合無線家居控制系統的無線標準，并對該標準進行了深入研究。 論文充分考慮到家庭信息化網絡的現狀和家庭內部各信息家電的互連、集中控制、遠程訪問與控制的需求，以及低成本實現的實際需要，及設備互連對傳輸帶寬和使用靈活性等特點的需要，設計了以無線ZigBee技術組成家庭網絡體系總體結構，避免了在家庭內部布線的缺陷，且滿足了功耗低，成本低，網絡容量大等要求。 設計了新型無線通訊模塊，該模塊主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4標準的射頻收發器CC2420來實現ZigBee模塊，它可以降低無線通訊的成本和提高無線通訊的可靠性，可以單獨使用，也可以嵌入其它設備。 論文采用了免費、公開的linux操作系統，并給出了在Linux上的開發流程。 最后，論文具體分析了無線ZigBee協議、ZigBee組網技術以及它們在將來的廣泛應用。深入地研究了HTTP超文本傳輸協議，設計了遠程客戶端訪問和控制家用電器的界面，并給出了部分軟件設計流程圖。
上傳時間： 2013-04-24
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設備狀態監測技術是計算機科學、測試技術、信號分析與數據處理技術等相結合的一種設備運行信息分析處理方法。將嵌入式計算機技術與數據采集技術及數字信號處理技術結合起來,構成一種體積小、便于攜帶、易于網絡化、造價相對較低,集信號采集、處理、存儲和顯示為一體的設備具有廣泛的應用前景。 本文通過對傳統工控監測技術方案以及本項目具體功能和指標的分析,提出了ARM+嵌入式Linux架構的技術方案。采用多個嵌入式設備終端作為監測系統數據的采集終端,然后通過GPRS模塊連入Internet,通過Internet上的多臺主機作為監控中心,各自運行相應的包括網絡管理功能的應用程序,實現監測數據自動、可靠的采集、存儲、處理、實時顯示及實時數據遠程傳輸,進而實現分布式、網絡化和自動化的設備監測系統新模式。 本文首先介紹了嵌入式技術的國內外研發現狀。給出了嵌入式監測系統總體設計方案。根據系統的功能和要求的技術指標,在綜合比較現有各種嵌入式操作系統的基礎上,分析了使用嵌入式Linux操作系統構造嵌入式系統的優點和缺陷,選定了嵌入式Linux操作系統作為本次設計的操作系統；選擇了samsung公司基于ARM920T內核的處理器S3C2410X作為嵌入式處理器；簡單介紹了S3C2410X的工作模式,并設計了系統的硬件和軟件結構方案。 這種基于嵌入式終端的工控監測系統主要由控制中心和嵌入式監測終端兩大部分組成。本文所主要涉及的就是該系統中的嵌入式監測終端部分,主要進行了嵌入式監測終端的硬件設計,嵌入式操作系統ARM-Linux的移植,建立交叉編譯環境,制作根文件系統,軟件部分主要是對驅動程序和終端應用程序的設計與實現進行了研究和介紹。重點介紹并了FPGA設備驅動程序的實現以及應用程序中的液晶顯示部分與實數EFT算法以及幾種數字信號的平均算法的C語言實現,最后,對本論文進行了總結,并指出了后續工作中需要注意的問題。 基于ARM-Linux的工控監測系統的研制對于監測網絡化是一個有益的嘗試,它的研制成功將會給工廠帶來更大的經濟效益。
上傳時間： 2013-07-20
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調節有載變壓器的分接頭和投切并聯補償電容器組來實現的，它是確保電壓質量和無功平衡、提高供電網可靠性和經濟性的重要措施。采用九區圖控制策略的電壓無功綜合控制，實際運行時存在著頻繁調節變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現震蕩現象。 本文針對上述不足，根據有功功率和無功功率的負荷預測曲線，以降損收益最大為適配值函數，以電壓約束、電氣極限約束和控制約束為約束條件，提出了一種改進的禁忌搜索算法。引入最低收益閾值來限制調節次數的增加，在此基礎上建議了一種確定最佳調整次數的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內的量測數據以及變壓器的參數來估計系統電壓和系統阻抗參數。算例結果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調節次數的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發工具進行編程，實現了變電站內電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發主要包括：嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數據讀取任務，數據處理任務，電壓無功控制任務，基于GPRS/CDMA的通訊任務、鍵盤掃描和液晶顯示任務等。采用信號發生器產生電能信號，采用繼電器的動作模擬變壓器分接頭檔位的調節和電容器組的投切，構建了一個變電站內的電壓無功控制模擬測試臺，對提出的設計方案進行了全面的功能測試，測試結果表明提出的設計方案是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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