電動助力轉向系統(EPS)是集節能、環保、安全為一體的前沿技術,是未來車輛轉向系統的發展方向。本文研究了電動助力轉向系統的構成和工作原理,自主研發設計了一套電動助力轉向控制系統,并進行實車試驗。 控制系統中采用了基于ARM7TDMI—S內核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131開發板)進行控制器設計,分析和選擇了系統的控制策略,完成了控制器的硬件和軟件設計。系統的控制策略中采用了折線改進型助力曲線助力方式和模糊與數字PID相結合的控制方法,并進行相關補償控制的分析;硬件設計過程中采用了抗干擾技術進行優化設計,完成了信號采集和處理電路、電機驅動電路、電源電路以及故障診斷等電路設計;軟件設計采用了結構化的沒計思想,完成了包括控制系統主程序、A/D采集子程序、車速和發動機信號的采集子程序、電機PWM控制驅動子程序以及故障診斷和信息顯示子程序的設計,并在扭矩信號處理程序中應用容錯技術進行了軟件冗余優化設計。 本文對自主開發設計的EPS控制系統進行了實車試驗和結果分析,試驗結果表明,本文所設計的基于ARM的汽車電動助力轉向控制系統在轉向輕便性、穩定性和可靠性等方面性能良好,完全滿足設計要求。
上傳時間: 2013-07-21
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隨著計算機技術的飛速發展,嵌入式系統在人們的生產生活中發揮著越來越重要的作用。近年來,基于ARM處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域的研究熱點之一。 論文主要研究基于ARM7處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式測控平臺架構,為測控系統開發提供一個方便功能擴展的軟硬件環境。在此基礎上,以加速度計為對象,利用嵌入式系統的豐富資源,完成對其內部溫度及加速度信號的采集實例。硬件設計分為核心系統設計和數據采集控制子系統設計兩部分。核心系統主要包括控制核心S3C44BOX模塊、存儲器模塊、調試接口模塊、液晶顯示模塊以及數控鍵盤模塊等。完成了母板的設計與驗證,并預留多種接口,增強了可擴展性。采集控制子系統作為數據采集及控制機構,主要由A/D轉換芯片完成和串行通信模塊,用來接收傳感器傳輸的數據,經ARM處理器分析處理后,通過串行通訊方式與下位機通信。由于有多個下位系統,平臺設計擴展了8路帶高速緩沖的異步串行通信模塊。最后,對各硬件模塊進行總體調試,并對調試結果進行了分析。 調試結果表明,該硬件平臺不僅響應速度快、成本低、可靠性好,而且具有良好的可移植性和可裁剪性,便于根據實際需求進行功能擴展和裁剪,達到了預期的設計目標。
上傳時間: 2013-07-26
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隨著現代計算機技術和互聯網技術的飛速發展,嵌入式系統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。近年來得到快速發展的機電一體化設備的人民幣紙幣清分機系統,是嵌入式系統的典型應用;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的嵌入式系統和清分機系統介紹。 2):人民幣清分機的硬件系統基本構架,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。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定的linux操作系統來管理整個清分機系統;而實現操作系統對清分機的管理首先就要實現設備與操作系統的連接--設備驅動。
上傳時間: 2013-06-01
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在采礦、冶金、制造、化工、制藥、供水等行業中,壓力是生產過程中的重要參數,它的應用極其廣泛。實時監測壓力的變化是實施現代化生產管理的重要環節,因而壓力測試技術和儀表的發展歷來受到人們的重視。在采礦行業中,壓力檢測是保證采煤安全的重要一環,因此開發一種智能壓力檢測裝置來用于采煤工作面液壓系統的壓力檢測是十分必要的。 本文所設計的壓力檢測系統是ARM處理器與儀器的有機結合,它以菲利普公司的LPC2294為核心,利用電阻應變片將壓力轉換成電壓信號,通過放大電路將電壓信號放大并傳輸至LPC2294進行A/D轉換,然后將各液壓支架的壓力數據傳輸至存儲芯片保存,并顯示。本系統的特點是:壓力量程為1~60Mpa,每5分鐘采集一次壓力數據。各分機的壓力數據通過CAN總線傳輸至主機,總線的傳輸速率為250Kbps。主機再通過串口將數據傳輸至計算機。計算機通過串口讀取主機的壓力數據,并將數據保存在數據庫中,上位機采用NI公司的Labview軟件進行設計。其中串口的接收部分用Labview中自帶的VISA控件來編寫,數據庫部分采用微軟的Access軟件建立數據庫,利用第三方編寫的Labsql將數據寫入數據庫。 論文的第一章綜述了壓力檢測的起源,發展以及國內外壓力檢測的現狀;第二章主要論述了系統的整體設計思路及方法;論文第三章、第四章系統的硬件電路、軟件開發環境及相關的軟件流程;第五章簡單介紹了PC機軟件開發語言以及對上位機部分的軟件設計做了簡單的介紹。第六章對全文的工作做了總結,并對壓力檢測以后的發展方向闡述了自己的觀點。
上傳時間: 2013-08-01
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隨著電子技術的快速發展,嵌入式系統已經成為熱點。嵌入式系統大量應用在自動控制、工業設備和家用電器當中。當前應用的產品常以嵌入式處理器的形式出現,常用的如PDA、交換機、路由器等。嵌入式的廣泛應用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器(Position Sensible Detector)是一種基于半導體PN結橫向光電效應的光電器件。它具有分辨率高、響應速度快、信號處理電路相對簡單等優點。我們經常將PSD應用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關的場合。本文選用了一維PSD作為系統的探測器,結合嵌入式技術,將PSD應用于微小位移測量,實現了對微小位移的檢測。 本研究以PSD、ARM、PC機為核心完成了對位移測量系統的設計。以PSD為核心實現了對信號的轉換,利用PSD結合光學三角測量法將位移信號轉換成電壓信號,然后對電壓信號進行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進行模數轉換。以ARM為核心,主要實現了對數據的處理,存儲和通信等功能。將取得的數字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機為核心,利用VB6.0實現了對實驗數據的顯示。PC根據得到的值與設定值進行比較,根據這個差值我們可以對系統進行進一步的完善。分析了位移傳感器技術、微處理器ARM和嵌入式操作系統的特點、優勢和國內外的研究現狀;而后介紹了微小位移測量系統的總體功能、系統的總體硬件框架;敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結構,介紹了將PSD應用于位移測量的設計過程;在ARM最小系統的硬件平臺下,結合PSD實現了整個系統的硬件設計;軟件設計上,以uClinux操作系統作為軟件平臺,利用內核裁剪技術,移植了BOOTLOADER,設計了Linux驅動程序和應用程序;最后在系統進行調試的時候,對系統進行了必要的改進,主要是設計了相應的非線性補償電路,利用MATLAB對實驗數據進行了擬合與分析。通過實驗數據表明,基于ARM和PSD的微小位移測量系統具有精度高,響應速度快,并且成本低等優點。
上傳時間: 2013-04-24
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軌道電路是列車運行實現自動控制和遠程控制的基礎設備之一,鐵路信號系統是保證運輸安全的基礎設施,是實現鐵路統一指揮調度,保證列車運行安全、提高運輸效率和質量的關鍵技術設備,也是鐵路信息化的重要技術領域。 基于ARM與DSP的鐵路信號測試儀主要作用是及時測試鐵路信號狀況,反映鐵路運行的情況。開發此套系統是集測試25Hz相敏軌道電路的電壓自動記錄儀以及相位差監測儀、ZPW-2000A的載頻與低頻測試功能于一體,是性價比較高、功能齊全的監測管理系統,它發揮了ARM控制性好與DSP計算速度快的優勢,實現了互補。由于采用的主要是集成芯片,所以體積小,重量輕,功耗低和便于攜帶,便于現場檢測。在滿足要求的前提下,為降低開發成本提高可靠性,CPU采用LPC2210的ARM7芯片。為使測試儀直觀、操作簡便,系統提供了良好的人機界面,包括顯示,按鍵操作等。 論文對FFT以及相關算法進行了分析和Matlab仿真;論文中給出了時鐘電路、LCD電路、數據存儲器Flash、JTAG等各功能模塊的設計原理,完成了硬件電路設計;系統軟件設計遵循模塊化、自頂向下的設計思路。在軟件設計方面,首先采用的是傳統主循環控制方法,功能上主要實現了A/D采樣程序、LCD顯示程序、數據存儲程序等的設計,對兩路25Hz信號電壓相位差的計算,其誤差不人于1度。為了改善系統性能提高系統的實時性,系統中引入實時操作系統μC/OS-Ⅱ,也有利于代碼移植及系統功能擴展。
上傳時間: 2013-04-24
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SoC(System On a Chip)又稱為片上系統,是指將微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器(或片外存儲器接口)集成在單一芯片上。SoC產品不斷朝著體積小、功能強的方向發展,芯片內部整合越來越多的功能。ARM架構作為嵌入式系統流行的應用,其應用的擴展面臨軟件擴充的問題,而X86平臺上卻有很多軟件資源。若將已有的X86軟件移植到ARM平臺,則可以在一定程度上解決軟件擴充的問題。 本論文針對X86指令在ARM中兼容的應用,以智能手機的應用為例,提出了基于ARM嵌入式平臺,使用X86指令到ARM指令的二進制翻譯模塊,達到對X86指令的兼容。主要研究ARM公司的片上總線系統——AMBA AHB和AMBA APB片上總線標準。對Multi-layer總線結構進行研究,分析了Multi-layer AHB系統中使用的Bus Matrix模塊的結構,從Bus Matrix模塊的內部矩陣結構和系統架構兩方面針對系統的特點作出優化。 最后介紹了論文采用的事物級模型與Verilog HDL協同仿真的方法和系統的控制過程,通過仿真結果的比較,驗證了利用二進制翻譯模塊實現X86指令執行的可行性和優化后的架構較適合于X86翻譯系統的應用。
上傳時間: 2013-06-28
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表面粗糙度是機械加工中描述工件表面微觀形狀重要的參數。在機械零件切削的過程中,刀具或砂輪遺留的刀痕,切屑分離時的塑性變形和機床振動等因素,會使零件的表面形成微小的蜂谷。這些微小峰谷的高低程度和間距狀況就叫做表面粗糙度,也稱為微觀不平度。表面粗糙度的測量是幾何測量中的一個重要部分,它對于現代制造業的發展起了重要的推動作用。世界各國競相進行粗糙度測量儀的研制,隨著科學技術的發展,各種各樣的粗糙度測量系統也競相問世。對于粗糙度的測量,隨著技術的更新,國家標準也一直在變更。最新執行的國家標準(GB/T6062-2002),規定了粗糙度測量的參數,以及制定了觸針式測量粗糙度的儀器標準[1]。 隨著新國家標準的執行,許多陳舊的粗糙度測量儀已經無法符合新標準的要求。而且生產工藝的提高使得原有方案的采集精度和采集速度,滿足不了現代測量技術的需要。目前,各高校公差實驗室及大多數企業的計量部門所使用的計量儀器(如光切顯微鏡、表面粗糙度檢查儀等)只能測量單項參數,而能進行多參數測量的光電儀器價格較貴,一般實驗室和計量室難以購置。因此如何利用現有的技術,結含現代測控技術的發展,職制出性能可靠的粗糙度測量儀,能有效地降低實驗室測量儀器的成本,具有很好的實用價值和研究意義。 基于上述現狀,本文在參考舊的觸針式表面粗糙度測量儀技術方案的基礎上,提出了一種基于ARM嵌入式系統的粗糙度測量儀的設計。這種測量儀采用了先進的傳感器技術,保證了測量的范圍和精度;采用了集成的信號調理電路,降低了信號在調制、檢波、和放大的過程中的失真;采用了ARM處理器,快速的采集和控制測量儀系統;采用了強大的PC機人機交互功能,快速的計算粗糙度的相關參數和直觀的顯示粗糙度的特性曲線。 論文主要做了如下工作:首先,論文分析了觸針式粗糙度測量儀的發展以及現狀;然后,詳細敘述了系統的硬件構成和設計,包括傳感器的原理和結構分析、信號調理電路的設計、A/D轉換電路的設計、微處理器系統電路以及與上位機接口電路的設計。同時,還對系統的數據采集進行了研究,開發了相應的固件程序及接口程序,完成數據采集軟件的編寫,并且對表面粗糙度參數的算法進行程序的實現。編寫了控制應用程序,完成控制界面的設計。最終設計出一套多功能、多參數、高性能、高可靠、操作方便的表面粗糙度測量系統。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文的工作是針對高等職業技術學院嵌入式系統實驗和專業建設的實際需要而進行的。本文對ARM處理器及其寄存器結構做了認真的分析,對于文中涉及的系統硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進行了研究,分析了ARM7TDMI內核結構和使用特點,并從設計實驗的角度,研究了如何發揮器件的功能。在嵌入式操作系統的選擇上,考慮了ARM7內核的具體情況,選擇了μC/OS-II操作系統。論文對μC/OS-II的內核數據結構、運行機制以及μC/OS-II操作系統在S3C44BOX上的移植過程進行了詳細的討論。根據要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅動、觸摸屏及鍵盤:還安排了綜合實驗,內容包括:跑馬燈、數碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統及嵌入式處理器的基礎知識,包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統,以及如何進行嵌入式系統的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗/開發系統使用的硬件平臺,包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網接口,提出了系統軟件的調試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發調試環境的建立,包括交叉編譯環境的建立以及相關程序庫、工具的安裝,編寫了相關程序。 第四章詳細介紹了μC/OS-II系統的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內存部分的移植,并給出了內核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結論,并對系統的發展前景進行展望。
上傳時間: 2013-06-27
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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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