旅客列車是人們出行的重要交通工具之一,隨著我國國民經濟的發(fā)展,信息化時代的到來,車輛能否安全運行已經成為人們關注的焦點。在高速狀態(tài)下列車車輛能否安全地停下來是安全運行的一個關鍵,在車輛方面上就是解決制動問題。在這樣的前提下,對車輛制動系統(tǒng)的研究就顯得必然和重要。 本次設計的任務是實時監(jiān)測列車車輛的運行速度,并根據車輛制動狀態(tài),自動控制車輛的制動系統(tǒng),實現車輛的制動安全防護。所以本次設計設計了一種基于ARM——高性能嵌入式微處理器、CPLD——新型高性能可編程邏輯器件、CAN總線——有效支持分布/實時控制的串行通信網絡和μC/OS-II操作系統(tǒng)的車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)。文中介紹了車輛制動控制原理、對系統(tǒng)進行了總體的方案設計,介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的原理及設計方法,著重講解了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C44BOX為核心的系統(tǒng)軟硬件設計方案,并開發(fā)了基于μC/OS-II操作系統(tǒng)的應用程序。 應用程序模塊主要包括遠程通訊模塊、數據采集模塊、數據處理與傳輸模塊、部件壽命記錄模塊、故障參數監(jiān)視和報警模塊。遠程通訊模塊將車輛制動狀態(tài)以CAN總線的通訊方式上傳給機車控制室主機;數據采集模塊由具有高速邏輯處理能力的CPLD自動實現數據采集及電平轉換,ARM控制數據采集的啟動和采集結束后對數據的處理或傳輸;在部件壽命記錄模塊中電磁閥的動作次數、通電使用時間和總時間以及各傳感器的通電時間和使用總時間可每隔一段時間記錄下來,掉電后也不會丟失,可以作為故障發(fā)生、診斷、排除和維護的數據依據。 在實驗室及模擬實驗臺上經過多次軟、硬件結合的調試改進過程,本次設計基本上實現了車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能,制動缸壓力的控制特性及控制精度得到了有效的提高,在實驗室調試中實現了車輛制動系統(tǒng)的故障檢測和報警及部件的壽命記錄等功能,驗證了設計方案的可行性及合理性,達到了預期的設計效果。
標簽: ARM 制動 自動監(jiān)控 系統(tǒng)設計
上傳時間: 2013-07-17
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針對現代中低壓電網電能質量的監(jiān)測及諧波治理的需要,論文綜合運用嵌入式技術、現代信號處理技術、虛擬儀器技術設計了一種新型低功耗、集成化的電網參數監(jiān)測儀。此系統(tǒng)實現了對三相電網相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網頻率、功率因數以及三相電壓、電流的31次以內諧波的實時監(jiān)測。 論文分析了基于微處理器的電力系統(tǒng)基本參數的測量原理;對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得,由多點的抽樣數據統(tǒng)計得到的結果可以減小隨機誤差的影響;基于DFT和FFT的諧波測量原理,將FFT應用于諧波分析獲得信號的頻域參數;針對諧波測量中的混疊誤差設計了二階抗混疊濾波器;分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數對頻譜泄漏的抑制作用,在此基礎上選擇加海明窗對采樣信號進行處理;針對DDS具有高精度頻率合成的特點,將其應用到電網信號的采樣上,提高了采樣的同步性,使得測量精度滿足了系統(tǒng)的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算,系統(tǒng)微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132,提高了系統(tǒng)的數據處理能力和實時性。系統(tǒng)供電電源采用了開關電源、減小了體積,提高了效率;完成了下位機數據采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設計;最后介紹了軟件設計部分,主要包含了數據采集的實現過程,FFT程序的設計,給出了各部分程序的流程圖;系統(tǒng)上位機軟件設計了電網數據處理程序,該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發(fā)平臺,利用CVI豐富的庫函數,完成對數據的處理、顯示和記錄等工作,并采用雙線程運行模式,在數據采集和處理的同時完成了顯示、命令的發(fā)送和運行曲線等功能。 按上述方案設計的樣機經過三次電路制作與軟件調試,主要技術參數達到了設計要求,通過了實驗室測試,目前正在電力系統(tǒng)諧波治理系統(tǒng)中進行工業(yè)實驗。
上傳時間: 2013-04-24
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中,同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣,工作量大,工作效率低,不僅給用戶帶來不便,而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發(fā)展,人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器,是多對象自動抄表系統(tǒng)的通信橋梁,負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理,及時有效地向上位機傳輸數據并執(zhí)行上位機發(fā)送的指令。提高多對象集中器數據處理能力,有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統(tǒng)AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統(tǒng),提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相當多的硬件資源,硬件的擴展和設計大大簡化,ARM9(S3C2410)為工業(yè)級芯片,抗干擾能力強,能夠適應運行現場的較惡劣環(huán)境,8/16位微控制器運算能力有限,對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成;硬件平臺依賴性強,不利于軟件的開發(fā)、升級與移植;在缺乏多任務調度機制的情況下,應用軟件不僅實現難度大,且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統(tǒng)的總體結構進行研究,主要研究了多對象遠程抄表系統(tǒng)中集中器的軟件和硬件實現,對硬件資源進行了外圍擴展,對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計,使之具備了滿足使用需求的最小系統(tǒng)硬件資源,包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準;電源電路為多對象集中器系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源;看門狗電路的設計保證多對象集中器系統(tǒng)可靠運行,防止系統(tǒng)死機;數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數,負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路,采用CAN現場總線進行通信;下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信,采用RS-485總線進行通信。軟件設計上,主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統(tǒng)集中器可以實現多對象遠程抄表,提高了數據處理能力,有效完成了上下行通信,可靠性強,穩(wěn)定性高,結構簡單。
標簽: ARM 對象 遠程抄表系統(tǒng) 集中器
上傳時間: 2013-06-07
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目前嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制和智能家電方面運用地越來越廣泛,嵌入式系統(tǒng)應用于安防報警產品,使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發(fā)展,因此本文設計了一個基于嵌入式系統(tǒng)的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統(tǒng),由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成,可通過局域網與小區(qū)的監(jiān)控中心連接,組成一套有線安全防范網絡。一旦發(fā)生情況,能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監(jiān)控中心報告,監(jiān)控中心電腦確定發(fā)生警情的地址,及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片,操作系統(tǒng)采用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)。本文詳細闡述一下幾點: (1)研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理,熟悉控制短信貓的AT指令;分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統(tǒng)的設計與研究提供了必要的理論基礎。 (2)建立硬件開發(fā)平臺,對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器,對其性能進行了分析;對處理器的內存設計進行的分析;對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 (3)采用了嵌入式Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng),對Linux系統(tǒng)的內核和文件系統(tǒng)作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統(tǒng)的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫;Linux內核的剪切、編譯和燒寫;Linux文件系統(tǒng)的編譯與燒寫;加載Linux各種服務,比如NFS協(xié)議服務。為系統(tǒng)開發(fā)搭建了軟件平臺。 (4)ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計;ARM處理器與監(jiān)控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統(tǒng)實現了Linux系統(tǒng)串口和網口進行數據的傳輸,并對系統(tǒng)性能進行了測試,測試表明平臺達到設計要求,性能穩(wěn)定。
標簽: ARM 嵌入式 安防系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著世界上汽車保有量的快速增長,不可避免的帶來了交通擁擠、交通事故、廢氣的排放等問題。這些問題促使人們開始致力于研究智能交通系統(tǒng)(ITS),以此來保障交通安全,提高交通運輸效率,方便出行。 車載導航系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)ITS最后發(fā)布的環(huán)節(jié),它集先進的全球衛(wèi)星定位技術、地理信息技術、數據庫技術、多媒體技術、現代通信技術與嵌入式計算機系統(tǒng)于一體,實現車輛定位、車輛導航、實時信息發(fā)布等功能,為駕駛者提供便捷的服務,幫助駕駛者準確、安全、快速地到達目的地。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展以及對智能化交通的需求加深,研究適合中國國情的車載導航系統(tǒng),有著極其重要的意義。 本論文針對車載導航系統(tǒng)要求成本低、體積小、功耗低、性能可靠等問題,設計了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux車載導航系統(tǒng),建立了相應的硬件平臺和軟件平臺,實現車載導航系統(tǒng)的定位查詢、最優(yōu)路徑查詢等功能。論文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通動態(tài)信息平臺的構架、作用,根據平臺需要車載導航系統(tǒng)實現的功能,以及系統(tǒng)所要滿足的價格低、體積小、功耗低、性能可靠等指標,提出了嵌入式車載導航系統(tǒng)的整體設計構架。選擇使用三星公司32位嵌入式微處理器S3C2440A來搭建系統(tǒng)硬件平臺,使用Linux操作系統(tǒng)來進行車載導航系統(tǒng)應用程序的開發(fā)。 (2)圍繞S3C2440A芯片的性能結構,構建了系統(tǒng)硬件平臺的整體框架。根據系統(tǒng)所需要的性能,對框架中的存儲模塊、GPS模塊、GPRS模塊以及外圍接口等進行了選型設計。 (3)建立Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境,完成BootLoader移植,實現了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了車載導航系統(tǒng)的程序設計與開發(fā)。 (4)論文的創(chuàng)新點之一在于設計的車載導航系統(tǒng)是動態(tài)交通信息平臺中的發(fā)布環(huán)節(jié),通過GPRS通信,它能夠提供實時動態(tài)交通信息,并能進行最優(yōu)路徑查詢,最大限度地實現了交通信息資源的共享。 (5)另外的創(chuàng)新點在于充分考慮成本和性能的基礎上,選用了S3C2440A芯片來構建系統(tǒng)硬件平臺。它預留了多媒體接口、相機接口、音頻接口、網絡接口等可以豐富車載導航系統(tǒng)的功能。 本文所研發(fā)的嵌入式車載導航系統(tǒng)經實驗室調試,結果表明基本實現了設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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英飛凌科技股份公司近日推出適用于汽車動力總成和底盤應用的全新AUDO MAX系列32位微控制器。AUDO MAX系列可為發(fā)動機管理系統(tǒng)滿足歐5和歐6排放標準提供支持,使電動汽車的動力總成功能實現電氣化。AUDO MAX系列的主要特性包括:高達300MHz的最大時鐘頻率、SENT和FlexRay?等高速接口以及利用PRO-SIL?特性為先進安全設計提供全面支持。此外,這種全新的微控制器適用于在高達170°C*的溫度條件下使用。AUDO MAX系列以TriCore?處理器架構為基礎,采用90納米工藝制造。
標簽: Fairchild
上傳時間: 2013-05-24
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隨著現代計算機技術和互聯(lián)網技術的飛速發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)成為當前最熱門的焦點之一;ARM以其高性能低功耗等特性成為目前應用最廣泛的32位嵌入式處理器。近年來得到快速發(fā)展的機電一體化設備的人民幣紙幣清分機系統(tǒng),是嵌入式系統(tǒng)的典型應用;它的主要工作流程是:人民幣圖像通過圖像傳感器采集得到的模擬信號,經過放大、A/D轉換和FPGA協(xié)調之后得到數字圖像,經緩存后進入到主CPU--S3C2410,通過圖像識別,實現面向、面值、新舊分級、破損程度等特征的識別,最后送出結果到控制CPU對識別結果進行相應的顯示和機械動作。論文主要涉及以下這些內容: 1):基于ARM的嵌入式系統(tǒng)和清分機系統(tǒng)介紹。 2):人民幣清分機的硬件系統(tǒng)基本構架,清分機的各關鍵硬件的選型及主要原理;著重介紹清分機的處理核心--S3C2410。 3):圖像處理基礎。介紹了清分機系統(tǒng)中各類圖像的特點,圖像分析中的常用工具--灰度直方圖,從而為識別算法做好準備。 4):介紹了人民幣的特征識別算法原理及實現基本流程,通過MATLAB對算法進行仿真研究。 5):嵌入式linux設備驅動的開發(fā)。針對清分機設備種類繁多而又是多任務的特點,本文提出使用可裁剪而又穩(wěn)定的linux操作系統(tǒng)來管理整個清分機系統(tǒng);而實現操作系統(tǒng)對清分機的管理首先就要實現設備與操作系統(tǒng)的連接--設備驅動。
標簽: ARM 嵌入式 系統(tǒng)開發(fā)
上傳時間: 2013-06-01
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近些年來,隨著以計算機技術、通信技術為主的信息技術的快速發(fā)展和Internet的廣泛應用,嵌入式系統(tǒng)也受到了越來越多的重視,日益廣泛的應用與工業(yè)控制、移動通訊、家用電器以及消費電子設備中。 而數據采樣在現代工業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用,工業(yè)設備的監(jiān)測和控制都離不開數據的采集。但傳統(tǒng)的基于單片機系統(tǒng)的數據采樣模塊因為無法或很難完成操作系統(tǒng)的嵌入、文件的管理、各種接口的連接、與Internet的互聯(lián)、大容量存儲器的擴展等功能,所以在許多領域的應用受到限制。針對這些問題,設計開發(fā)了基于Linux操作系統(tǒng)的嵌入式數據采集模塊。 本文在綜合分析了現有數據采集系統(tǒng)存在問題的基礎上,新設計的嵌入式數據采集系統(tǒng)采用板卡式結構提高了系統(tǒng)的可擴展性和靈活性;采用嵌入式Linux內核作為系統(tǒng)的運行、調度的核心,提高了系統(tǒng)的軟件可移植性和穩(wěn)定性;采用基于ARM9核的32位嵌入式微處理器,作為控制、處理和通信的核心,提高了整個硬件系統(tǒng)的處理能力、控制靈活性以及抗干擾能力,并降低了功耗。系統(tǒng)有強大的網絡通信能力,為接入Internet提供了可能。 基于ARM的嵌入式數據采集與處理系統(tǒng)結構清晰、通用性好、可擴展性強,可為各種嵌入式應用提供一套完整的硬、軟件解決方案,在工業(yè)測量與控制領域具有較為廣闊的應用前景。
標簽: ARM 數據采集系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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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(fā)展,舊有的試驗機測控系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)。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(tǒng)工作原理與測量參數,制定試驗機測控系統(tǒng)的總體設計方案,并對測控系統(tǒng)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(tǒng)測量模塊、驅動模塊及外圍電路進行了電路設計;分析系統(tǒng)交流驅動單元的工作原理,并對ARM實現系統(tǒng)交流電機的調速控制作出具體闡述。 3.針對系統(tǒng)交流電機的調速控制,在建立交流系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)設計進行結構規(guī)劃。 5.對基于ARM的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統(tǒng)進行軟硬件調試,并完成部分試驗。
標簽: ARM 旋轉 試驗機 測控系統(tǒng)
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(tǒng)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(xù)PID控制更為優(yōu)越,因為計算機程序的靈活性,很容易克服連續(xù)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)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(fā)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(zhí)行的系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)時鐘,可以實現系統(tǒng)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(zhí)行,實現遠程監(jiān)控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統(tǒng)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。
標簽: ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-08-01
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