隨著電力電子技術的發(fā)展，模塊化程度低、缺乏靈活性、設計復雜、標準化程度低等因素日益成為制約其發(fā)展的瓶頸。而電力電子結構塊（PEBB）正是為解決以上問題而提出的方法。因此研究利用PEBB來組建功率變換器具有一定的優(yōu)勢和重要的意義。 本文將電子技術和計算機技術等領域先進的、成熟的集成相關的技術應用于電力電子系統(tǒng)集成中，對電力電子系統(tǒng)集成中的操作系統(tǒng)、分布式控制技術和通信技術進行了研究。 將電力電子系統(tǒng)進行結構劃分，分為PEBB功率部分和通用控制部分。對于功率部分，采用分立元件設計了一個半橋PEBB，包括主電路、保護電路、驅動電路、吸收電路和濾波電路等。在分析和對比了各種通信接口后選擇具有“即插即用”功能的通用串行接口（USB）做為PEBB的數字通信接口。對于通用控制部分，選用具有高性價比的ARM7芯片S3C44B0X做為核心處理單元，輔以相應的外圍電路。采用USB主機控制芯片使其具有類似USB主機的功能，實現與PEBB的通信和方便“即插即用”的管理。在軟件設計上引入實時操作系統(tǒng)UC/OS-Ⅱ，采用多任務系統(tǒng)的形式，滿足電力電子操作系統(tǒng)實時性的要求。然后，用兩個半橋PEBB和一個通用控制器組成了一個單相全橋電壓逆變器，分析和解決PEBB之間的同步等問題。最后給出并分析了實驗結果。 通過上述工作，驗證了PEBB對解決當前電力電子技術系統(tǒng)集成問題的可行性，為后續(xù)研究打下基礎。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著城市高層建筑的發(fā)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(tǒng)是建筑自動化系統(tǒng)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(fā)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(lián)動控制。傳統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)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(tǒng)的實時性與穩(wěn)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(tǒng)。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(tǒng)對任務進行管理，同時引入TCP/IP協(xié)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(tǒng)中的控制單元，從硬件上保證了系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)平臺對任務進行管理與調度，從軟件上保證了系統(tǒng)的穩(wěn)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(xié)議棧LwIP的移植，進行了計算機通信測試。網絡協(xié)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(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性，個別控制單元故障不會引起整個系統(tǒng)的崩潰，為基于這一思路的火災報警系統(tǒng)建立了一個完整的軟硬件平臺。
標簽： uCOS ARM 火災報警 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術的迅猛發(fā)展與后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)已成為計算機領域的一個重要組成部分，并成為近年來新興的研究熱點。現今的嵌入式應用對嵌入式設備的性能提出了更高的要求，8/16位單片機所能提供的系統(tǒng)性能已經顯出不足。ARM7TDMI是一種高效，低功耗的RISC處理器。而S3C44BOX就是以該內核為核心的一款芯片，它集成了許多外圍設備，非常適合做嵌入式產品。 論文主要研究基于ARM處理器和μC/OS- II操作系統(tǒng)的嵌入式數據采集系統(tǒng)設計，主要內容包括以下幾方面： (1)介紹了ARM7 S3C44BOX體系結構和BootLoader的概念，并在參考開源BootLoader的基礎上進行了BootLoader的設計與實現； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特點，分析了μC/OS-II在ARM處理器上移植所需的條件，并經過剪裁后成功移植到ARM處理器上： (3)介紹了AD、多串口擴展、LCD和鍵盤4個模塊的硬件工作原理，著重開發(fā)了這4個模塊的驅動程序，并通過實驗驗證了多串口擴展、LCD和鍵盤這3個模塊的工作穩(wěn)定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系統(tǒng)基礎上，設計了多任務來實現4通道的數據采集。經過對采集數據的分析和系統(tǒng)的運行，可以驗證本數據采集系統(tǒng)運行的高效性和穩(wěn)定性。
標簽： ARM COS 嵌入式 數據采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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隨著微處理器技術與信息技術的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用也進入到國防、工業(yè)、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統(tǒng)的軟件核心是嵌入式操作系統(tǒng)。然而，國內在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統(tǒng)需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統(tǒng)就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優(yōu)先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩(wěn)定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統(tǒng)內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優(yōu)點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統(tǒng)的取指令和讀數據速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統(tǒng)中。 3.完成了μC/OS-II操作系統(tǒng)在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優(yōu)化算法。 5.完成了系統(tǒng)硬件設計，并根據補償算法和△T優(yōu)化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量已成為電力部門及用戶日益關注的問題。電能質量的好壞直接關系國民經濟的總體效益，對電能質量進行監(jiān)測與分析從而提高和改善電能質量具有重要的現實意義。 本文根據IEC和國家標準，并且經過對國內外電能質量研究現狀及同類產品進行認真分析的基礎上，主要針對我國電力行業(yè)面臨的現狀提出了一套基于DSP和ARM的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)。 論文首先介紹電能質量的相關概念、電能質量的研究背景、國內外電能質量和電能質量監(jiān)測裝置的研究現狀，以及各項電能指標的監(jiān)測標準。接下來介紹了本套電能質量監(jiān)測裝置的設計方案，說明與以往方案相比所具有的優(yōu)點。之后是系統(tǒng)的軟件設計與開發(fā)調試過程，主要是ARM軟件的設計過程，包括了工程與任務的創(chuàng)建、μC/OS-II 操作系統(tǒng)的移植和各功能模塊的設計等。最后是全文的工作總結與展望。 本文所研制的電能質量監(jiān)測裝置滿足了合作企業(yè)的設計要求，相對以往的設計，具有實時性好，性能高，體積小，成本低等優(yōu)點，符合電能質量監(jiān)測的最新發(fā)展要求。
標簽： DSP ARM 電能質量 監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-24
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本論文的工作是針對高等職業(yè)技術學院嵌入式系統(tǒng)實驗和專業(yè)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(tǒng)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(fā)揮器件的功能。在嵌入式操作系統(tǒng)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(tǒng)。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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，以及如何進行嵌入式系統(tǒng)的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發(fā)系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)調試環(huán)境的建立，包括交叉編譯環(huán)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(tǒng)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(tǒng)的發(fā)展前景進行展望。
上傳時間： 2013-06-27
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在日常工作和生活中，人們需要享用各種資源或者服務。當在特定的時間段內，可供享用的資源有限，而需求享用資源的用戶相對較多時，供求矛盾就會出現。預約系統(tǒng)通過讓用戶與資源提供者進行交流，而緩解了供求矛盾。目前，為提高學生的創(chuàng)新能力和實驗儀器的使用效率，高校普遍提倡為學生提供自由的開放型實驗平臺。于是，實驗平臺數量的不足和學生多樣化的實驗需求激發(fā)了實驗平臺的供求矛盾。該矛盾的解決方法之一是采用合適的預約系統(tǒng)來實現開放型實驗進度的動態(tài)安排。 隨著互聯(lián)網的深入普及，以及移動通信服務的逐步完善和通信資費的不斷降低，基于互聯(lián)網和手機短消息的預約系統(tǒng)將變得非常實用。鑒于高校的學生一般都擁有一張由學校統(tǒng)一辦理的非接觸式IC卡，故結合射頻識別技術、互聯(lián)網和手機短消息技術實現開放型實驗的預約系統(tǒng)，將能較好地緩解高校實驗平臺數量不足和學生多樣化實驗需求之間的矛盾。同時，采用ARM處理器取代臺式電腦實現硬件電路，能有效降低預約系統(tǒng)的設備成本。 本論文有重點地討論了基于ARM/WEB/SMS/RFID的學生實驗預約系統(tǒng)的設計與實現。 第一章，通過介紹預約系統(tǒng)的現有應用和發(fā)展趨勢，提出了實驗預約系統(tǒng)設計方案的設計原因和依據，分析了實現設計方案的途徑和可行性，并提出設計方案的預期目標。 第二章，系統(tǒng)地介紹實現設計方案需要用到的基礎知識與技術，包括ARM體系結構、處理器內核以及μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)等； 第三章，介紹預約系統(tǒng)的硬件結構，重點分析了非接觸式IC卡讀卡器和GSM通信模塊； 第四章，探討預約系統(tǒng)的軟件設計，包括系統(tǒng)的功能結構、數據結構，TCP/IP、HTTP、Wiegand協(xié)議和AT指令，以及具體分析關鍵應用程序的實現，并簡單介紹μC/OS-II的移植和軟件開發(fā)工具的使用； 第五章，對預約系統(tǒng)進行電氣參數和軟件功能的測試。最后，對整個項目進行總結，并提出展望。
標簽： ARMWEBSMSRFID 實驗
上傳時間： 2013-04-24
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核能譜儀中的數據采集系統(tǒng)，集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，以多道脈沖幅度分析器為核心部件，能夠快速、準確地提取出核素的相關信息及參數。現已于勘探、建材放射性檢測及環(huán)境放射性監(jiān)測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發(fā)展，以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來，提高了數據采集的速度和精度，同時嵌入式操作系統(tǒng)的引入也為功能擴展、系統(tǒng)集成提供了高效的開發(fā)平臺。 本論文介紹的核數據采集系統(tǒng)即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統(tǒng)μC/OS-II為平臺，譜數據采集為基本功能，在此基礎上擴展GPS和GPRS模塊，可實現GPS信息和核信號的實時、同步接收，保存和顯示，并可將采集的數據通過GPRS網絡及時傳到采集中心進行譜數據處理和GPS差分定位，為野外多點測量及遠程監(jiān)測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術的便攜式核地球物理數據采集系統(tǒng)研究(項目編號：20040616014)”為依托，本人在已有研究成果的基礎上，進行了相關改進和系統(tǒng)集成： (1)選用軌對軌運算放大器，改進了峰值檢測電路，增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數據采集系統(tǒng)以32位ARM微控制器LPC2148為核心，外圍電路帶有LCD顯示，系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現了核數據采集系統(tǒng)對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統(tǒng)在LPC2148上的移植、操作系統(tǒng)的搭建，及各功能模塊的設計與集成。
標簽： ARM COS 數據采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)是一種利用電磁波雙向傳輸實現自動識別的技術。近年來，射頻識別技術在物流、交通、身份識別等生產生活領域的應用日益擴大。相比于13.56MHz射頻識別系統(tǒng)，915MHz射頻識別系統(tǒng)在識別距離，閱讀速度方面有更大的優(yōu)勢，是目前射頻識別產品研究的熱點。 本文在理解ISO/IEC18000-6C協(xié)議的基礎上，首先研究用于本系統(tǒng)的基本理論，包括射頻識別技術和嵌入式技術，提出一款基于ISO/IEC18000-6C協(xié)議的915MHz射頻識別讀卡器的解決方案。在硬件部分，以Intel公司開發(fā)的R1000作為射頻收發(fā)模塊的核心；選用ATMEL公司的ARM處理器AT91SAM7S256作為控制單元的主控制器，在ARM處理器上運行μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)，采用多任務實現和其他功能模塊的通信。軟件部分為系統(tǒng)移植了μC/OS-II操作系統(tǒng)，使用C與匯編語言的混合編程編寫B(tài)ootloader，編寫了各種硬件設備的驅動程序，使用C語言實現了串行通信程序，實現與上位機通信并實現對程序的更新。本文所設計的射頻識別系統(tǒng)具有模塊化設計、高可靠性等特點。實驗表明，這種設計方案能夠達到ISO/IEC18000-6C協(xié)議要求。
上傳時間： 2013-07-18
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超聲波電機是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發(fā)的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領域、精密控制領域要比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要研究了行波型超聲波電機的嵌入式驅動控制系統(tǒng)設計。系統(tǒng)是基于ARM嵌入式微控芯片設計的。全文共分為6部分。第一章主要介紹了國內外超聲波電機驅動控制技術在國內外的發(fā)展狀況，ARM芯片的結構原理以及本課題的選題意義。第二章在前人的研究基礎上做了系統(tǒng)仿真，為系統(tǒng)的硬件設計提供設計指導。第三章提出了基于ARM的超聲波電機嵌入式驅動控制系統(tǒng)設計方案，并介紹了系統(tǒng)各個模塊的設計與調試的過程和結果。第四章介紹了uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)在ARM上的移植，以及基于該操作系統(tǒng)的電機控制系統(tǒng)軟件設計流程。第五章介紹了系統(tǒng)各子程序的設計，速度控制與定位控制的算法設計，以及系統(tǒng)調試的結果。第六章總結了本論文的主要貢獻、存在問題以及后續(xù)課題的研究方向。
上傳時間： 2013-04-24
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