在工業生產中,二次自動化儀表是構成自動化系統的基本單元之一。我國的單元儀表己基本完成由電動Ⅲ型儀表向基于八位或十六位單片機為基礎設計的數字化儀表的轉換。由于常規單片機資源的限制,以單片機為基礎設計的單元儀表基本上還是在功能上替代電動Ⅲ型儀表,并按電動Ⅲ型功能進行分類。這樣造成國內自動化儀表生產廠家生產的二次數字化儀表品種繁雜,標準難以統一,設計隨意性大。因此帶來如下現實問題: 1.自動化系統設計單位的儀表選型、系統調試、使用中操作、維修和系統的功能優化及備件的準備非常的不方便: 2.儀表生產廠家的批量生產困難,產品質量的提高及成本的節約不利: 3.國內現在自動化儀表廠家數量眾多,但都無法形成規模生產,質量不佳,而國外進口的二次儀表往往依附于特定的集散系統,也存在標準不統一,難以靈活替換的問題,且價格昂貴。 自動化系統設計、生產及應用迫切需要一種使用方便、通用性強的智能型二次儀表,以解決上述問題,改變傳統設計、生產及應用方式,這將是未來自動化儀表的發展趨勢,也就是本課題的努力方向。 本論文正是針對上述問題,以設計出一種可靈活組態的通用智能型二次儀表為研究對象,在深入分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上,合理地進行軟硬件設計,為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行了創新性和探索性研究。主要內容為: 1.各種常規二次儀表功能、標準、接線、操作習慣及結構方式的歸類分析; 2.多信號多量程的柔性測量方法研究; 3.系統整機設計以及系統可靠性設計; 4.u-boot的向ARM的移植、uClinux向ARM的移植、uClinux下的通用組態軟件設計。 本文設計了一種以三星公司的ARM7TDMI系列處理器S3C44BOX為核心,輔以外圍電路,實現同一硬件平臺下多種儀表的功能,并成功制作了樣品系統。 本文所討論的基于$3C44BOX和uClinux的智能儀表系統的開發技術同樣適用于其它項目的開發,對其它嵌入式的應用系統開發有重要的參考價值。
上傳時間: 2013-05-16
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軟開關技術是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發展的關鍵技術,已成為現代電力電子技術研究的熱點之一。微處理器的出現促進了電力電子變換器的控制技術從傳統的模擬控制轉向數字控制,數字控制技術可使控制電路大為簡化,并能提高系統的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器,其反饋控制采用數字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理,推導了變換器各種狀態時的參數計算方程;設計了以ARW芯片LPC2210為核心的數字化反饋控制系統,通過軟件設計實現了PWM移相控制信號的輸出;運用Pspice9.2軟件成功地對變換器進行了仿真,分析了各參數對變換器性能的影響,并得出了變換器的優化設計參數;最后研制出基于該新型拓撲和數字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關電源,給出了其主電路、控制電路、驅動電路、保護電路及高頻變壓器等的設計過程,并在實驗樣機上測量出了實際運行時的波形。 理論分析與實驗結果表明:該變換器拓撲能實現超前橋臂的零電壓開關,滯后橋臂的零電流開關;采用ARM微控制器進行數字控制,較傳統的純模擬控制實時反應速度更快、電源穩壓性能更好、外圍電路更簡單、設計更靈活等,為實現智能化數字電源創造了基礎,具有廣泛的應用前景和巨大的經濟價值。
上傳時間: 2013-08-03
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嵌入式系統開發工具在開發過程中所起的作用日益突出,相關研究、技術也隨之不斷更新。隨著硬件性能不斷提升,很多智能家電、智能手機、甚至高端游戲機都采用了嵌入式系統作為平臺進行開發。作為嵌入式開發的關鍵,調試環節成為嵌入式系統研發的主要瓶頸。在嵌入式硬件性能不斷提升的同時,嵌入式軟件規模也不斷擴大,因此調試難度也與日俱增。 本文首先簡要說明了嵌入式軟件的開發過程,回顧嵌入式交叉調試技術發展的各種技術。然后分析調試器整個框架和核心,介紹了調試器相關理論和設計思想,并分別研究、對比幾種調試技術實現途徑和方法,并對調試器中關鍵流程進行詳細闡述。 然后,針對GDB所提供i386和SPARC架構下遠程調試環境代碼進行分析,抽象出調試樁GDB進行遠程調試的核心流程,并根據具體硬件平臺差異在ARM處理器上進行代碼和遠程調試協議移植。本文編寫過程中所使用的硬件平臺是由使用ARM7處理器的S3C4510b開發板。進入測試階段,又在S3C4480開發板上進行了測試,對這套模式的可用性進行了驗證。
上傳時間: 2013-08-04
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隨著嵌入式系統以及流媒體技術的快速發展,基于嵌入式系統實現可視電話、視頻點播、視頻會議等功能已經成為當前的熱點研究領域。這樣的系統通常具有小型化、低功耗、低成本、穩定可靠、便于攜帶等特點。 本文旨在研究流媒體以及嵌入式系統的相關技術,基于ARM9處理器平臺實現一種基于嵌入式系統的流媒體播放器。該播放器的硬件平臺以32位高性能ARM9處理器為核心進行規劃,在此基礎上,采用嵌入式Linux操作系統、MPEG-4視頻解碼技術和流媒體網絡傳輸技術進行設計。 本文的主要貢獻體現在以下六個方面: l、分析嵌入式流媒體播放器的功能需求和技術特點,對嵌入式流媒體播放器的總體實現方案進行設計。 2、研究嵌入式Linux系統設計方法,基于ARM處理器平臺構建嵌入式Linux操作系統。這部分的工作包括嵌入式BootLoader的移植、Linux內核的配置與編譯以及根文件系統的創建。 3、研究MPEG-4視頻壓縮標準,基于ARM-Linux系統平臺移植MPEG-4視頻解碼器。 4、研究ARM體系結構以及基于ARM平臺的嵌入式軟件優化方法,對所移植的MPEG-4視頻解碼器進行平臺相關優化。 5、研究視頻通信中的錯誤隱藏技術,針對錯誤隱藏過程中傳統邊界匹配算法對邊緣匹配的局限性,提出了一種改進的基于時域與空域平滑性的邊界匹配算法。 6、研究流媒體網絡傳輸的相關技術協議,基于RTSP/RTP/RTCP協議實現了一個基本的MPEG-4視頻流實時傳輸系統。
上傳時間: 2013-05-16
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隨著計算機技術的發展,機器視覺在工農業生產和國防等領域已得到成功的應用,利用機器視覺進行檢測更是其典型應用。根據運行環境的不同,機器視覺系統可分為PC-BASED系統和PLC-BASED系統。由于這兩種系統成本都相對較高、軟硬件系統相對復雜、體積相對較大,因此,在應用中受到一定的限制。嵌入式系統是當前發展迅速的熱門技術,具有體積小、價格低、開發環境簡單、運用靈活、現場運行可靠等優點。因此,將機器視覺技術建立在嵌入式系統平臺上不僅是機器視覺的發展趨勢,同時也實現了兩者的優勢互補。 在現代工程領域,常常需要檢測各種振動。相對傳統方法而言,視覺測振技術具有明顯優點。本文主要研究了在ARM平臺上利用機器視覺技術進行振動檢測的相關技術及方法。 根據嵌入式機器視覺系統的特點,本文分析了攝像系統標定的方法,建立空間物體的實際位置與圖像上點的對應關系,并改進數據處理的方法,提高標定的精度。分析了目前常用的圖像處理方法,根據系統平臺實際工作能力,設計了有針對性的處理算法,提高圖像處理的效率;為了方便對被測對象的識別和跟蹤,采用基于顏色閾值的分割技術,從而有效地降低了對系統測量環境、光照條件等的要求,提高了系統的適應性。 本文以二維振動物體為被測對象,利用機器視覺技術,對低頻小振幅的二維振動進行了檢測,并對振動信號進行分析。實驗證明利用視覺技術檢測振動的可行性和可靠性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著國民經濟和電力工業的飛速發展,使得對電力系統自動化和信息化水平的要求也越來越高。變電站系統作為電網的重要基本環節,其自動化水平的高低直接影響著電網安全穩定運行水平,于是變電站綜合自動化系統得到了迅猛的發展和推廣應用,成為衡量電力企業自動化水平的重要依據。而安全可靠的網絡通信技術又是實現變電站綜合自動化系統的根本保證。 變電站是輸配電系統中的樞紐環節,它是電力系統的重要部分。而作為變電站綜合自動化系統中的現地測控單元是其非常重要的組成部分,它的性能的優劣直接影響著變電站綜合自動化系統整體的高效、安全的運行。 隨著電壓等級和電網復雜程度的提高,供電半徑和輸配電容量的加大,采用傳統的變電站一次和二次設備已越來越難以同時滿足:“降低變電站造價,提高變電站的安全和經濟運行水平”這兩方面的要求。為此,很有必要研制和開發以計算機技術為基礎的各種電壓等級的變電站綜合自動化系統,以取代或更新傳統的變電站二次設備。 本論文以變電站綜合自動化系統現階段的技術為參考,提出并研究了一種基于ARM內核的高性能的嵌入式微處理器和嵌入式實時操作系統的變電站綜合自動化現地測控單元。文中從當前各種模式的變電站綜合自動化系統結構出發,結合計算機技術發展的趨勢,詳細介紹了該現地測控單元的原理與構成及其特點;著重分析了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C4510B為核心的嵌入式網絡系統的軟件硬件設計原理,給出了硬件原理圖;對于該系統的關鍵技術:操作系統UC/OS-Ⅱ的移植、系統軟件的設計等問題本文作了系統、細致的論述,并給出了相關的設計程序。 新型嵌入式智能變電站綜合自動化現地測控單元提供了更快的通信速度以及更強的處理能力,它的應用必定會提高變電站綜合自動化系統的通信能力,而且使變電站綜合自動化系統的可靠性更高,經濟性方面也具有更強的優勢。
上傳時間: 2013-06-21
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由于全球定位系統在航天、航空、航海、海洋上程、大地測量、陸地導航以及軍事上的大量運用及其廣闊的應用前景,使得GPS接收機系統成為國內外相關領域競相研究的對象。GPS系統的用戶部分主要是各種型號的GPS接收機。所以GPS接收機中的微處理器的運算能力和功耗直接影響整機的性能。 本文所研究的是基于ARM微處理器和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統開發及其在GPS接收機中的應用。介紹了OPS接收機設計原理,分析了接收機硬件模塊的組成和功能,設計了由FPGA和ARM完成基帶信號處理及導航解算的接收機,建立了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機嵌入式硬件開發平臺。研究了嵌入式實時操作系統μC/OS—Ⅱ,分析了其內核的組成結構:與處理器無關代碼、處理器相關代碼、與應用相關代碼,并重點分析和配置了其中與處理器相關和與應用相關的代碼部分,最終將其成功移植到ARM LPC2290微處理器上。建立了基于ARM LPC2290和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統軟件編譯和調試的交叉環境,設計了運行在此環境下的中斷和多任務來實現接收機信號處理、導航解算及顯示等功能,最終完成了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機軟應用件設計。 總之,本文從研究嵌入式系統的軟、硬件設計及其應用著手,掌握了嵌入式系統開發的核心技術,研制了基于ARM嵌入式開發平臺的GPS接收機。
上傳時間: 2013-04-24
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嵌入式系統的開發已成為新的行業熱點,將嵌入式應用于工業控制類產品中,并開發出優秀的人機交互界面,是嵌入式發展的趨勢,擁有廣闊的市場前景。近年來的市場需求顯示越來越多的嵌入式系統包括PDA、機頂盒、DVD/VCD播放機、WAP手機等均要求提供一個方便簡潔的可視化操作界面,而這些都要求有一個高性能穩定可靠的GUI(GraphicalUser Interface)來提供支持。友好的圖形人機界面為嵌入式系統的人機交互提供豐富的圖形圖像信息、直觀的表達方式。嵌入式GUI作為人機界面的軟件系統,具有簡潔、美觀、方便好用且更具人性化的特點,采用嵌入式GUI進行人機界面設計能夠提高設備開發效率、節省維護成本、豐富人機交互信息,因而,已經被越來越多的領域所采用。 本文研究設計了一種基于ARM微處理器和嵌入式實時操作系統的嵌入式GUI應用平臺的方案。以SmartARM2200開發板為硬件平臺(基于PHILIP公司的微處理LPC2210),在ADS1.2集成開發環境下,首先對嵌入式實時操作系統μ/OS-Ⅱ的特點、移植條件、性能等方面進行應用研究,重點分析了μ/OS-Ⅱ的移植過程,給出了移植的思路,總結了移植過程中應注意的問題,提出了簡潔高效的移植方法;其次詳細講述了如何利用圖形用戶界面開發工具MiniGUI進行圖形用戶界面的開發,包括鼠標、鍵盤、菜單、繪圖等功能的實現。該嵌入式GUI應用平臺既可以滿足用戶對應用系統實時性和快速處理的要求,又能夠給用戶提供生動、直觀的圖形人機交互界面,具有廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-07-06
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大圓機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域,比較復雜的典型機電一體化產品。近幾年來,伴隨著我國針織行業的快速發展,大圓機的需求日益加大,傳統的基于MCU面板控制和采用薄膜按鍵方式的大圓機控制系統已經無法滿足需求。隨著微處理器技術的發展,嵌入式技術以其高集成度和高穩定性、高性價比在工控領域有著廣闊的應用前景。 近幾年,隨著嵌入式技術的發展,對人機界面的要求越來越高,友好的圖形人機界面為嵌入式系統的人機交互提供了豐富的圖形圖像信息。uC/GUI是一款不僅可以實現快速開發,而且能夠提供低功耗型GUI支持的嵌入式GUI軟件。用戶可以使用它方便地定制出自己的圖形用戶界面,完成各種應用程序的開發。因此已經被越來越多的領域所采用。 本文在對大圓機系統的功能和控制要求進行分析的基礎上,提出了一個以ARM微處理器和CPLD器件為中心構建硬件平臺、基于uC/OS-Ⅱ和uC/GUI的嵌入式大圓機控制系統解決方案。 此方案中的硬件平臺由主CPU核心應用系統電路、人機交互接口電路、協處理器CPLD模塊電路等部分組成。主CPU采用Samsung公司的基于ARM7內核的S3C44BOX處理器,人機交互接口電路采用觸摸屏和LCD液晶顯示器,為了解決閉環控制的問題,采用了CPLD作為協處理器,進行外圍擴展構成控制電路,軟件部分包括uC/OS-Ⅱ、Boot Loader、設備驅動程序、人機界面和主控制應用程序等。其中Boot Loader支持系統啟動,程序下載到RAM執行和燒寫到Flash存儲器等功能,而人機界面和主控制應用程序則基于設備驅動程序實現了對于大圓機系統的控制。 與傳統的基于MCU或工控機的大圓機控制系統相比,基于此設計方案實現的控制系統具有低成本、高集成度和高性能等特點,具有較大的實用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-07-13
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ARM微處理器的應用已經遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場,占領了32位RISC微處理器75%以上的市場份額。 本文設計的基于JTAG接口的ARM編程器,以ARM微處理器作為CPU,利用其JTAG接口對Flash在線編程的技術,給以ARM為內核的應用板(數控系統硬件平臺)進行快速軟件升級。在分析相關技術的基礎上,給出了系統的總體設計方案,設計了系統的硬件和軟件。 首先詳細分析了JTAG技術、USB技術和Modem通信原理。編程器以USB口和RS-232口作為通信接口,以JTAG接口作為調試接口和編程接口。 其次,在分析編程器需求的基礎上,給出了系統的總體設計方案,選擇了主要的部件。系統硬件的核心部件采用了Philips LPC2144ARM芯片,擴展了JTAG接口、USB接口、Modem接口,同時又構造出了一個JTAG接口。該芯片具有SPI總線,采用與SPI兼容的外部Flash作為存儲器。編程器軟件在ADS集成開發環境下開發調試。 最后,對編程器技術實現上的不足作了分析和編程器設計的不完善之處作了總結,并對編程器的發展趨勢作了探討和展望。
上傳時間: 2013-06-16
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