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展和Internet的廣泛應用，嵌入式系統也受到了越來越多的重視，日益廣泛的應用與工業控制、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中發揮著非常重要的作用，工業設備的監測和控制都離不開數據的采集。但傳統的基于單片機系統的數據采樣模塊因為無法或很難完成操作系統的嵌入、文件的管理、各種接口的連接、與Internet的互聯、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，設計開發了基于Linux操作系統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存在問題的基礎上，新設計的嵌入式數據采集系統采用板卡式結構提高了系統的可擴展性和靈活性；采用嵌入式Linux內核作為系統的運行、調度的核心，提高了系統的軟件可移植性和穩定性；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，在工業測量與控制領域具有較為廣闊的應用前景。
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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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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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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自動氣象站是一種應用于氣象部門能自動收集、處理、存儲和傳輸氣象信息的設備。數據傳輸包括有線和無線兩種方式，但有線難以滿足自動氣象站成本，維護，效率要求，隨著通用分線無線業務GPRS(General Packet Radio Service)發展成熟，因具有成本低、速度快、永久在線等特點被選用作為自動氣象站的數據傳輸部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自動氣象站系統為研究對象，以操作系統，計算機體系結構，編譯原理，數據結構，軟件工程等理論為基礎，構建了ARM處理器、嵌入式Linux操作系統、GPRS通訊模塊的自動氣象站系統。實現了以ARM處理器為主控制器，Linux為操作系統，應用程序進行數據收集，分析，處理，存儲，并通過GPRS進行數據傳輸等功能，并驗證了它應用在氣象領域的可行性。系統以32位高性能微處理器ARMATMEL9263為硬件核心，以BENQ M23為GPRS模塊，在分析GPRS組網方案基礎上根據實際情況選擇了適合本課題，的公網固定IP方式組網方案，實現終端設備無線連接到Internet進行氣象數據傳輸。以嵌入式操作系統Linux為軟件平臺，在Linux的交叉編譯工具和串口環境下進行應用軟件開發。通過設計自動氣象站系統硬件和軟件，實現終端和上位機的連接，很好地解決了終端的網絡連接、網絡檢測和數據收發問題。 課題通過具體實驗測試，各項性能指標已達到設計要求，成功地實現了遠距離氣象數據傳輸，為自動氣象站提供了一種新型的可靠的無線傳輸模式。
上傳時間： 2013-07-01
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隨著城市高層建筑的發展，建筑的消防安全性越來越引起人們的重視。火災報警系統是建筑自動化系統中重要的組成部分，它利用各種探測器來檢測火情，對火災的發生進行及時準確的報警，并控制各種滅火設備進行自動滅火和對相關設備進行聯動控制。傳統的火災報警系統采用微機中心處理方式，每個控制中心處理2000至8000個探測單元的信息，系統的實時性與穩定性的提升受到控制中心的數據處理能力和網絡通信速率的限制。 基于這一現狀，本文提出了基于ARM與uC/OS-Ⅱ的網絡火災報警系統。將控制中心的數據處理任務交由各控制單元，引入嵌入式操作系統對任務進行管理，同時引入TCP/IP協議棧實現網絡功能，利用Internet來進行信息傳輸。 本文設計了基于ARM的控制單元硬件平臺，并進行了硬件模塊測試。ARM作為32位RISC芯片的領導者，具有很高的處理能力，同時其成本較低，十分適用于作為系統中的控制單元，從硬件上保證了系統的數據處理能力與火災報警的實時性。 在軟件上，本文移植了uC/OS-Ⅱ作為系統的軟件平臺，編寫了啟動與移植相關代碼，并做了移植測試。uC/OS-Ⅱ作為開源的嵌入式實時操作系統，擁有極為精簡的內核和出色的實時性與可靠性，作為控制單元的操作系統平臺對任務進行管理與調度，從軟件上保證了系統的穩定性與可靠性。 最后，本文在ARM和uC/OS-Ⅱ的基礎上實現了網絡協議棧LwIP的移植，進行了計算機通信測試。網絡協議棧的移植使控制單元通過Internet完成信息的傳輸與控制，提高網絡的擴展性與健壯性，同時擺脫了專用網絡的傳輸速率與范圍的限制。 本文研究的系統具有分布智能化的特點，多個嵌入式控制單元取代了控制中心火災信息處理，降低了中心數據處理壓力和網絡通信壓力，平行的網絡結構提高了系統的穩定性，個別控制單元故障不會引起整個系統的崩潰，為基于這一思路的火災報警系統建立了一個完整的軟硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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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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無線傳感器網絡是一項融合計算機技術、半導體技術、通信技術、傳感器技術等的新興技術，它在軍事、工業、農業、建筑、醫療、交通等各個領域均有廣闊的應用前景。無線傳感器網絡中包含眾多關鍵技術，因此需要一種功能強大的節點支持網絡的正常運行，為用戶提供多功能的服務。 目前無線傳感器網絡節點的硬件平臺絕大部分是基于單片機實現的，它們具有有限的存儲和處理能力，只能完成簡單的傳感器數據采集、處理和轉發功能。有少部分硬件平臺采用32位的處理器，但是這些平臺的價格昂貴或者靈活性較差，不利于無線傳感器網絡的實驗研究及應用的拓展。 基于上述研究現狀，本文設計并實現一個基于32位ARM處理器和Linux操作系統的無線傳感器網絡節點。該節點具有強大的存儲、處理能力，而且成本和功耗較低，能夠配合不同類型的傳感器節點使用，便于二次開發，對于無線傳感器網絡各種理論和算法的驗證及實現各種應用有重大意義。論文主要分為三部分： 1、無線傳感器網絡節點硬件設計：在分析現有硬件平臺缺點的基礎上，設計本文的無線傳感器網絡節點硬件結構，進行硬件選型并分析各個模塊的結構和硬件原理，搭建好硬件平臺。 2、無線傳感器網絡節點軟件實現：根據設計的無線傳感器網絡節點硬件結構分析軟件應包含的內容及層次結構。由于Linux支持多種體系結構、開源等優點，因此本文選擇其作為無線傳感器網絡節點的操作系統，并分層次地實現基于Linux的整個軟件系統，包括引導程序、內核、根文件系統、驅動程序。 3、無線傳感器網絡節點的應用：在1、2部分完成的基本功能上需要擴充具體的應用程序才能將該節點應用到實際環境中。這部分首先分析本文所實現的節點的幾種典型應用場景，然后在該節點上實現幾種常用的服務程序，最后設計并實現質心定位應用案例，展示了在此節點上可方便地實現功能擴充和特定應用開發，同時也說明了該節點強大的功能。
上傳時間： 2013-04-24
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