根據機械電子工程類專業測控實驗教學平臺數據采集的需要，在綜合考慮成本和性能基礎上，提出以為主處理芯片的數據采集卡設計方案。 該方案的主要特點是，使用基于ARM7TDMI內核的，工作主頻最高可達44MHz；內置高性能的ADC和DAC模塊，采樣速度最高可達1MSPS，采樣精度為12位；模擬信號輸入通道最多可達16路，模擬信號輸出通道最高可達4路；具有豐富的外設資源可以使用，GPIO口數目最高可達40個。 在設計中采用了模塊化思想，將系統分為四個功能模塊：主模塊的功能是控制ADC進行信號采集和DAC進行模擬信號輸出；模擬信號模塊的作用是對傳感器輸入信號和DAC輸出波形進行簡單的調理；數字信號模塊引出32路數字I/O口，可用于需要采集數字量的場合；JTAG模塊可進行程序的調試和下載，對于數據采集卡的二次開發有很大的作用。 在本數據采集卡上，嘗試進行了μC/OSⅡ操作系統的移植，成功實現了四個任務的管理。在實際應用中，工作數小時仍可保持正常的運行。 為檢驗數據采集卡的串口通訊能力，利用LabVIEW程序讀取下位機串口發送的已采集到的數據，進行波形圖繪制。 為檢驗本數據采集卡的ADC和DAC精度，設計實驗利用DAC輸出波形，并利用ADC將采集到的波形通過LabVIEW顯示，測量結果顯示兩者電壓值誤差均在可允許的3LSB（Least Significant Bit）范圍內，表明本數據采集卡已基本實現預期設計指標。
上傳時間： 2013-04-24
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心血管疾病是威脅人類健康的主要疾病之一，而心電圖檢測是診斷心臟病變的有效手段。心電數據的高效采集和實時傳輸成為心電檢測的基礎，因此，設計一種性能可靠、價格低廉、體積較小的心電采集與遠程傳輸系統將對心血管疾病的檢測和預防具有重要意義。 本文在對心電信號采集技術和以太網傳輸技術進行深入研究的基礎上，設計實現了一款基于ARM的心電信號采集與以太網傳輸系統。該系統前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件設計的信號調理電路，該電路實現了心電信號的高質量提取；系統的關鍵電路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，并結合以太網控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL設計的A/D轉換模塊和以太網接口模塊，它構建了數據采集和傳輸的硬件基礎；此外，論文還完成了μC/OS-II操作系統在LPC2210上的移植，并實現了系統TCP/IP協議棧；最后，采用了多任務化方式設計了系統應用程序。 通過遠端上位機應用軟件測試表明，本系統實現了心電信號的采集與傳輸，達到了遠程監控心電信號的目的，且運行穩定可靠。
上傳時間： 2013-06-15
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利用ARM處理器開發處理音頻信號的設備很多，如移動電話、MD(MiniDisc)，DVD播放器、MP3音頻譯碼器等；同樣，基于ARM處理器的網絡設備也很多，如網絡調制解調器、網絡電腦、因特網設備等。但利用ARM處理器把語音處理和網絡通信功能結合起來無疑是一種新的嘗試，它的設計成功會給網絡留言技術的開發提供一種新的思路。 本文通過一個ARM9芯片S3C2410作為處理器的嵌入式語音采集系統，詳細闡述了嵌入式系統的設計與開發過程，其中包括： 交叉編譯環境的搭建：交叉編譯環境是嵌入式開發工具的集合，搭建該環境就是在系統中編譯安裝開發工具鏈。 操作系統內核的移植：這是嵌入式開發的主要單元之一，移植內核主要是對內核進行重新配置，使它符合特定系統的需要，然后重新編譯生成可執行的內核鏡像文件。 文件系統的移植：文件系統是操作系統對數據進行管理的有效和必要的助手。移植文件系統包括制作文件系統鏡像、在Flash上為文件系統分配存儲空間以及文件系統與嵌入式操作系統的有效配合。 驅動程序的設計：驅動是操作系統與硬件溝通的橋梁，驅動設計就是編寫具體硬件的讀寫控制函數并向操作系統提供統一的接口。 本文更著重于介紹實際開發中使用的技術以及遇到的問題和解決方法。在第4章中結合語音芯片UDA1341TS闡述了語音數據的采集與處理；結合網卡控制芯片CS8900A闡述了網絡通信和網卡的驅動，以及網絡開發中遇到的問題和解決方法。
上傳時間： 2013-07-11
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在電力現代化建設中，提高發電機發電效率是其中重要的一環，氫氣作為導熱性冷卻介質廣泛的應用于發電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數處于正常范圍，保證發電機高效、安全正常工作就變得至關重要，因此對氫氣參數進行實時監測有著重要的意義。 本論文研究和開發了基于ARM和CPLD的氫氣參數監測系統，首先簡要的分析了氫冷發電機系統對氫氣參數進行監測的必要性以及當前電力系統氫氣參數監控系統的發展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業務SMS、工控總線Modbus通信協議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術實現發電機系統多氫氣參數的現場實時監測系統的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統的核心。采用高精度的16位AD轉換芯片，并使用兩種濾波算法的結合對信號進行數字濾波，滿足系統對氫氣參數采集精度的要求。同時系統結合CPLD技術，用于解決系統內微控器I/O口不足以及SD卡驅動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統的歷史數據存儲使用了SD卡作為存儲介質，系統并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數據傳輸采用GSM無線通信技術的SMS業務遠傳現場數據，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現了報警等數據的無線傳輸，系統的有線傳輸采用了基于Modbus通信協議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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發電機是電力系統的關鍵設備，如何有效監測發電機的工作狀態一直是電力部門研究的重要課題之一。發電機可以正常工作，其中絕緣體部分起著不可或缺的作用，以前的發電機絕緣體監測系統都存在著一些不足，比如精度低，適用范圍窄等。基于此原因，本文介紹了FJR裝置，它可以用來監測發電機絕緣體是否出現過熱或老化的情況，為發電機的安全運行提供了保障。該裝置具有很高的靈敏度，可適合于空冷、水冷等不同發電機。整個檢測系統分為氣路和電路兩部分，氣路部分負責將發電機絕緣體的狀況轉化成電流信號，而電路部分負責對這些電流信號進行處理。文中將FJR系統的氣路部分等效為一個黑盒子，而重點介紹其電路部分。電路部分主要的功能是采集從氣路傳送過來的兩路電流信號，并進行計算和分析，決定是否報警，同時將采集到的數據和分析的結果定性地顯示給工作人員。 本文第一章介紹了課題的研究背景，并在此基礎上提出了課題的必要性和研究方向；第二章從整體入手，對監測系統的功能進行了分析，明確了要實現的功能和目標，并提出了使用ARM做上位機，負責系統控制和界面顯示，DSP做下位機負責信號的采集和計算；后面幾章則分別介紹了系統的各個模塊；第三章主要介紹嵌入式系統及其軟件開發，包括系統的設計以及各個功能的實現，比如串口通信、CF卡存儲等等，從本章中可以了解到系統的界面顯示內容和鍵盤操作步驟；第四章介紹了負責信號采集和計算的DSP系統，并且詳細介紹了實現各項功能時所用到的外部設備，包括RTC時鐘，AD采樣芯片等；本章接下來闡述了DSP和ARM兩個模塊如何通過雙口RAM實現通信以及通信幀的格式；第五章介紹了系統中的一些硬件電路，包括模擬放大器等，使得讀者可以更全面地了解本系統，同時在本章作者還總結了一些電路板設計的心得和體會。論文最后一章對本文所做的工作進行了總結，指出了需要改進之處，也指明了以后進一步研究的任務和方向。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車儀表總成是汽車和駕駛員進行信息交互的窗口。傳統的汽車儀表總成采用了大量機械器件、模擬電路和少量簡單數字電路的方式設計。它體積大，精確和穩定性低，顯示信息少，控制按鈕繁復。本項目以當前主流的嵌入式技術為基礎，設計了一種以大尺寸LCD觸摸屏為主要顯示控制界面，以CAN總線和其他接口為信息采集渠道，以高速嵌入式ARM9微控制器為處理單元的車載信息顯控終端。 作者在該項目中負責車載信息顯控終端的樣機設計，用Prote199完成原理圖和PCB圖的設計，編寫測試程序對主要硬件進行測試。軟件上移植Linux操作系統并編寫LCD驅動程序。 論文設計的車載信息顯控終端以SAMSUNG公司S3C2410ARM9微控制器為核心，以Microchip公司的MCP2515芯片為CAN總線控制器，以Sharp公司LQ080V3DG01型號的8英寸LCD屏為顯控接口。存儲器方面外擴了NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM。接口方面設計了CAN、USB、RS232、以太網等標準接口，和GPIO、AD等接口。軟件上本車載信息顯控終端采用自行剪裁移植的Linux操作系統，并移植了相應的LCD驅動程序。 論文主要闡述了車載信息顯控終端的硬件設計，詳細分析了Linux在S3C2410微控制器系統上的移植，并將在軟硬件調試過程中總結的經驗與大家分享。 本車載信息顯控終端是對汽車儀表總成數字化和虛擬化顯示控制的一個有益嘗試，離最后的實用化和產品化還待進一步研究。
上傳時間： 2013-05-30
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基于nRF24L01的無線溫度采集系統設計
上傳時間： 2013-06-17
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船舶機艙中集中了船上大部分的設備裝置的儀表，是船舶航運的關鍵部分，隨著網絡、通訊技術以及電子制造工藝水平的快速發展，現代化船舶自動化程度越來越高，機艙的環境和自動監控水平也得到大大的提高。但由于某些儀器儀表并沒有提供與計算機進行數據通信的接口，為了要實現檢測自動化，需要利用數字圖像處理技術來實現儀器儀表讀數的高速自動識別。 傳統的CCD圖像采集系統具有速度慢、功能簡單、體積大、功耗大等特點，不能滿足日益發展的機器視覺應用的需要，尤其是在一些新型應用領域比如嵌入式視覺、智能監控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX處理器和CMOS圖像傳感器件設計并完成了一個數字圖像采集系統。系統充分考慮了ARM技術與CMOS圖像傳感技術的優勢及特點，把圖像采集和圖像處理識別功能集中在一個模塊實現，具有功能豐富、處理能力強、接口靈活和擴展方便等優點。系統的特色為：構建了基于S3C44BOX的圖像采集的硬件平臺；研究并移植了引導程序Bootloader和操作系統uClinux；實現了實時多任務的處理，從而大幅提高系統的管理能力。 本論文研究如何使用低成本的CMOS圖像傳感器構建一個嵌入式圖像識別系統的設計和解決方案。這種圖像采集系統帶圖像采集、識別、存儲、顯示等功能，體積很小，可做在一塊電路板上。除了可以做為單獨的圖像數據識別設備之外，也可以直接做為其它應用系統的一個智能集成部件使用。
上傳時間： 2013-05-26
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目前，嵌入式系統在工業控制和智能家電等眾多領域得到了廣泛的應用。但同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設備的性能和功能提出了更高的要求。隨著國內嵌入式應用領域的發展，ARM芯片以其高性能、低功耗、低成本的優勢獲得了廣泛的重視和應用。嵌入式Linux是在標準Linux基礎上，經過適當地簡化(裁剪)，然后加入一些特定的功能，形成的一個精巧的、高效的、滿足特定應用需求地專用(定制)操作系統，它具有用戶可裁剪、可配置的特點。在各種嵌入式操作系統中，嵌入式Linux憑借其內核結構優良、功能強大、高性能、穩定性好以及源代碼開放等方面的優勢，成為了嵌入式系統領域應用中的技術熱點。本論文設計了以嵌入式微處理器和嵌入式操作系統為核心的系統，并在這個平臺上實現了應用軟件，構建了一個嵌入式的數據采集和發布系統，可以對設備數據進行串口采集，并利用因特網進行發布和控制操作。 為了實現這些功能，本文選用了Cirrus Logic公司的EP9302(ARM920T)作為系統的核心，以源代碼開放的經過裁剪配置的嵌入式Linux為軟件平臺，設計了應用軟件的設備數據采集、數據分析、數據交換網關模塊，實現了網頁服務器GoAhead移植，并完成了GoAhead服務器支持的自己的ASP頁面以及后臺函數的編寫，并在此基礎上研究了系統為保證可靠性而采取的一些措施。在整個系統的設計過程中充分發揮了嵌入式Linux的可移植性好、源代碼公開、開發成本低的優點，解決了軟件移植和設計編寫、提高系統可靠性等的一系列關鍵性問題。 本嵌入式系統采集平臺的用途是實時采集被監控設備的當前運行狀況信息，使用戶能夠遠程通過網頁瀏覽器及時掌握被監控設備的運行狀況，在必要時刻根據需要能夠對設備進行相關控制操作和設置相關運行參數，以便能夠控制被監控設備的運行方式。本論文設計的嵌入式數據采集、發布系統可以在類似遠程數據控制的系統中得到廣泛應用。
上傳時間： 2013-05-27
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隨著科學技術的發展與公共安全保障需求的提高，視頻監控系統在工業生產、日常生活、警備與軍事方面的應用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H．264壓縮編碼技術和網絡傳輸控制技術實現網絡視頻監控系統，在穩定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優勢，具有重要的學術意義與實用意義， 本課題所設計的網絡視頻監控系統由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續監聽網絡。PC機客戶端可通過網絡對服務器進行遠程訪問，接收編碼數據，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監控人員有效地掌握現場情況， 在嵌入式圖像服務器設計階段，本文首先進行了芯片選型與開發平臺選擇。然后構建圖像采集子系統，采用雙緩存乒乓交換的方法設計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構的SOPC系統，闡述了雙軟核設計中定制連接、內存芯片共享、數據搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網絡服務器的設計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調度， H．264視頻壓縮編解碼算法設計與實現是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規劃編解碼器結構。接著設計了16×16幀內預測算法，并設計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計4×4子塊掃描方式，編寫整數變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結合的方案，針對除拖尾系數之外的非零系數值編碼子算法，實現了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網絡傳輸的碼流組成格式，并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網絡進行聯合調試，構建完整的網絡視頻監控系統， 實驗結果表明，本系統視頻壓縮率高，監控圖像質量良好，充分證明了系統軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優點，發展前景十分廣闊。
上傳時間： 2013-08-03
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