随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步，ARM微处理器的性能得到大幅度地提高，同时其芯片的价格也在不断下降，嵌入式系统以其独有的优势，己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心，结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多，使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器，其工作频率可达到60MHz，这对于Time-To-Count技术是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能，可以直接读取TC中的计数值，也就是说不再需要调用中断函数读取TC值，从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上，使用了高速的ARM芯片，对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进，进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先，讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法，并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法，对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别，以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着，详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论，通过高速32位ARM处理器的使用，Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高，对于Y射线总量测量，使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h，数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时，如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度，是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件，在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均，得出随着照射量率的增大，辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10％的范围内，则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h，量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量，量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h，充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性，也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小，杂质时间在其中的比重越来越大，对测量结果的影响也就越来越严重，尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S，所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间，可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出，在标定仪器的K值时，应该在照射量率较低的条件下行，而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时，计数前时间较大，杂质时间对测量结果的影响不明显，数据线斜率较稳定，适宜于确定标定系数K值，而在照射量率较高时，计数前时间很小，杂质时间对测量结果的影响较大，可以明显的在数据线上反映出来，从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析，得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间，并以软件杂质时间为主，通过对程序进行合理优化，软件杂质时间可以通过程序的改进而减少，甚至可以用数学补偿的方法来抵消，从而可以得到比较精确的计数前时间，以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪，用户可以选择不同的工作模式来进行测量，当辐射场较弱时，通常采用规定次数测量的方式，在辐射场较强时，应该选用定时测量的方式。因为，当辐射场较弱时，如果用规定次数测量的方式，会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时，由于辐射粒子很多，产生脉冲的频率就很高，规定次数的测量会加大测量误差，当选用定时测量的方式时，由于时间的相对加长，所以记录的粒子数就相对的增加，从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状，了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理，根据此原理，结合高速处理器ARM7 LPC2132，对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性，该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定，来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响，通过Time-To-Count测量方法的使用，可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言，G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count测量方法后，结合高速微处理器ARM7 LPC2132，此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内，核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍，而且精度也比传统的脉冲计数方法要高，测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述，本文取得了如下成果：对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析，指出了Time-To-Count测量方法的基本原理，并对Time-T0-Count方法理论进行了分析，推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系，从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程，通过高速微处理芯片LPC2132的使用，成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素，如：处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等，重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等，对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签： TimeToCount ARM 辐射测量仪
上传时间： 2013-06-24
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随着海洋勘测技术的发展，研制高性能的海洋测流仪器越来越重要。多普勒声学海流剖面仪就是一种非常重要的用来测量海流速度的仪器。在调试多普勒声学海流剖面仪的过程中，多普勒声学海流剖面仪信号模拟器是很重要的设备，它是数字模拟技术与多普勒声学技术相结合的产物，它通过模拟的方法产生声学海流剖面仪回波信号，以便在不具备实际海洋情况的条件下，可以在实验室环境中对声学海流剖面仪的样机进行系统调试。在此情况下，本文研制了一种声学海流剖面仪信号模拟器，并对声学海流剖面仪回波信号接收过程中使用的算法进行了研究。 本文首先比较了多普勒声学海流剖面仪的发射信号与接收信号之间的关系，分析了产生多普勒频移的原因。选用直接数字频率合成技术(DDS)生成多普勒声学海流剖面仪调试所需要的回波信号o DDS技术克服了传统信号源的频率精度不高和频率不稳等问题。本文选用专用DDS芯片AD9833来实现回波信号的产生，利用ARM嵌入式技术对输出信号进行控制。 信号模拟器以S3C2410处理器为核心构建了硬件平台，采用核心板与扩展板相结合的硬件结构。核心板主要包括了存储系统、网络接口和各种通讯接口。其主要功能是存储大量数据信号和通讯功能；扩展电路包括了16路DDS信号输出及信号调理电路，可以通过软件来配置16路信号相应的工作状态及选择信号输出形式。硬件设计预留了一定数量的I/O接口以备将来扩展之用。 建立嵌入式Linux开发环境；并分析BootLoader启动机制，移植VIVI；通过配置内核相关文件，移植Linux2.4.18内核到模拟器系统；编写16路DDS的驱动程序；设计了模拟器的上位机通讯程序及用应程序；对系统进行了软硬件调试，调试结果表明模拟器完全能够模拟声学海流剖面仪的回波信号。 最后，结合回波信号形式，采用基带解调、复相关等技术对接收回波信号所使用的算法进行了研究，估算出多普勒频移，配合了调试海流剖面仪样机工作的进行。该模拟器不但可以模拟回波信号，还可以作为发射信号来用，大大提高了模拟器的实用性。关键词：声学海流剖面仪；S3C2410； AD9833；嵌入式Linux；回波信号
上传时间： 2013-04-24
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随着汽车电子和现代化交通的飞速发展，人们对汽车的行驶性能和安全性能提出了更高的要求。在汽车测试试验中使用记录仪，可以实现实时测量，控制汽车的车速，对超速进行报警，满足汽车试验中对汽车运行情况的了解，特别是根据汽车试验要求而制定的试车计划得到的准确实施，从而进一步提高汽车制造商的市场竞争力。 随着微电子技术的发展，超大规模集成电路技术的成熟，嵌入式计算机系统的功能越来越强大，在某些场合完全可以取代传统的工控机，并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高，便于携带，使得它非常适合应用到汽车试验记录仪中。 本论文在嵌入式系统平台的构建中做了探索性研究，以汽车试验记录仪的发展和功能要求为目标，以嵌入式计算机系统的硬件设计入手，深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题和能够长时间可靠运行的嵌入式计算机主板。主要模块包括电源、复位、JATG模块，数据存储模块、数据通信模块、数据采集模块、人机交互模块。 在软件部分，实现了嵌入式计算机系统的引导程序(u-boot-1.1.4)的移植，嵌入式Limux2.6.14内核的移植，根文件系统的制作，新增硬件驱动程序编写以及嵌入式图形界面GUI系列MiniGUI的移植，完成了嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。 目前，国内市场上缺乏专门应用与汽车试验中的记录仪，本文设计中的汽车记录仪正是基于此目的而设计和研制的，该新型的汽车试验记录仪使用方便，性价比高，适用于国内中小型汽车制造厂商。
上传时间： 2013-04-24
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X射线衍射仪目前被广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等诸多领域。而X射线管是X衍射仪的关键部件之一，X射线被激发时会产生两种谱线：特征谱线和连续谱线。X射线管的工作状态决定能否产生符合实验要求的X射线特征谱线和连续谱线，这就要求我们对X射线管的工作状态进行精确控制。 本文根据X射线管工作状态和衍射仪相关功能的要求，提出了基于ARM和uCOS-Ⅱ的衍射仪高压控制系统的设计方案，并在分析和研究的基础上，实现并验证了该方案。该系统以ARM为主控制芯片，结合CPLD芯片，完成对X射线管工作状态的控制和其它相关功能的控制。由于多任务的需要，在ARM的基础上引入了嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ。具体的，本文完成了相应原理图和印刷电路板的设计。在ARM7芯片LPC2378上，完成了嵌入式操作系统uCOS-II的移植；在uCOS-II操作系统上，通过对ARM芯片编程，实现了对X射线管的工作状态进行精确控制，以及光闸、水循环等相关功能的控制。 上述系统已通过实际的安装调试。测试结果表明，该系统能够满足设计要求，实现全部的预期功能，可完成对X射线管的工作状态的精确控制，和衍射仪相关功能的控制。
上传时间： 2013-04-24
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铂电阻测温仪的设计与实现:介绍了铂电阻测温仪的硬件及软件设计,并针对不平衡电桥中以及铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性给温度测量带来一定的误差这一缺点,给出一种查表线性化的方法,实现了电路参数的自适应
上传时间： 2013-06-14
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雷达显示与控制终端是雷达系统的重要组成部分，它必须能够对雷达进行精确的控制，同时对从雷达获取的数据进行有效的处理，将获取的目标信息以直观、有效、准确的方式呈现给雷达控制者。本文开展基于ARM的便携式战场侦察雷达终端的研究与设计，采用目前先进的嵌入式系统技术，设计能够完成显示与控制的智能终端，这对提高便携式战场侦察雷达的性能具有重要的意义。 便携式雷达终端的设计主要包括硬件平台的构建、软件开发平台的搭建和终端应用软件的开发。硬件平台的构建是整个设计的基础，硬件平台采用基于ARM920T的多接口高性能CPU S3C2410X处理器。软件开发平台的构建基于宿主机——目标机模式。雷达显示控制终端应用软件的开发包括：根据显控终端软件功能需求，进行软件模块划分；GUI界面程序的设计；电子地图的显示处理程序设计；雷达目标信息显示程序的设计；基于Qt/Embedded的串口通信程序的编写。考虑到雷达显示控制终端软件的稳定性、可靠性和实用性，软件设计基于嵌入式Linux操作系统，利用C++语言、Qt等相关软件工具包进行软件开发。 本文研究了嵌入式Linux与嵌入式GUI技术，在此基础上完成了便携式雷达终端硬件平台的构建和终端系统应用软件的编写与调试等工作，设计实现的便携式雷达终端符合现代雷达终端的各项要求。
上传时间： 2013-06-18
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热释电红外测温仪是一种利用物体热释电效应而制成的新型红外测温仪器，它以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文详细介绍了热释电红外测温仪测温的基本原理和实现方法，以热释电红外测温仪现阶段的技术作为参考，提出并研制了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器的热释电红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。文中还对影响热释电红外测温仪测温精度的因素和软硬件的相关设计做了详细的分析，并采取了相应措施，本文主要做了以下工作： 阐述了红外测温仪的发展现状和分类，并指出了本文的研究意义：阐述了热释电红外测温仪的原理，并对目前红外测温仪的几种方案的优缺点进行了详细的介绍：对ARM核微处理器作了详细的介绍，并对本文用到的ARM核芯片LPC2132的功能特点和结构做了详细的介绍；详细分析了系统的功能要求，提出了总体设计方案，并在此基础上进行了系统的硬件设计，对每个部分所完成的功能和设计思路作了说明；介绍了系统的软件设计，以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现；对影响红外测温仪的测温误差的因素进行了分析，对系统中出现的软硬件干扰问题做了相应的抗干扰措施；为本文研究的主要结论，对系统的进一步的研究工作进行了展望。
上传时间： 2013-07-06
上传用户：kkchan200
汽车行驶记录仪是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。汽车行驶记录仪的使用，对遏止疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。一个完整的汽车行驶记录仪系统包括车载主机和上位机管理分析软件两部份。 在嵌入式技术被广泛运用的今天，我国现在应用的汽车行驶记录仪仍然多是运用8位或者16位单片机作为处理器，采用汇编语言，结构简单功能单一。为了使嵌入式技术也在汽车行驶记录仪中得到运用，同时为了满足我国《汽车行驶记录仪》GB/T 19056-2003标准要求，并与国际IEEE 1616标准接轨，本文设计了基于嵌入式系统的汽车行驶记录仪，采用的是三星公司的S3C2410 32位处理器和Linux操作系统，这样提高了系统的实时性，功能也得以扩展。 本文详细论述了汽车行驶记录仪系统主机模块软硬件的设计与实现，并且介绍了上位机管理分析软件的设计。论文首先介绍了课题的研究背景，并对国内外汽车行驶记录仪的研究现状进行了概括，在此基础上提出了本课题需要完成的目标。阐述了基于嵌入式系统的总体设计构思以及各个功能模块不同方案优劣的比较，并对最终方案进行了描述，此后详细介绍了各主要功能部件的特点及应用。 在系统软件设计单元，对主机软件开发环境、调试方法以及系统各功能模块的流程设计做了详细描述，同时介绍了BootLoader、Linux操作系统和设备驱动程序在S3C2410上的编译和移植全过程。最后，论文对整个系统的功能和特点进行了总结，并对下一步工作以及记录仪今后的发展进行了展望。
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上传时间： 2013-05-25
上传用户：martinyyyl
光纤陀螺仪是激光陀螺的一种，它采用的是Sagnac干涉原理，以激光作为光源，用光纤构成环形光路并检测出由正反时针沿光纤传输的两束光，随光纤环转动而产生的两路激光束之间的相位差，由此计算出旋转的角速度。本论文所讨论的干涉型闭环光纤陀螺的实现是基于DSP和PGGA两个数字器件所搭建起来的，本章围绕着这两个器件来说明整个闭环光纤陀螺的构成和工作原理。在整个系统中，DSP和PGGA分别担任同的角色，分别完成不同的功能。总的说来，PGGA主要实现整个系统的时序控制和闭环回路，以及为DSP提供原始滤波数据；而DSP主要的工作是从PGGA那里取来第一个加法器输出的数据作为原始数据，再对数据进行滤波处理，最后的处理结果作为转速的信息送给捷联惯导系统。文章主要围绕着如何提高陀螺的灵敏性能和稳定性来展开。分别从软件和硬件两个方面来讨论如何提高陀螺的性能。软件方面主要讨论了前端采样信号处理；陀螺转速信息的滤波输出以及闭环的调节。硬件方面主要讨论了如何提高系统的稳定性、减小干涉信号的噪声以及如何处理好DSP和PGGA之间的通信问题。 实践表明，运用文中所讨论的方法，陀螺的灵敏度和稳定性都有一定的提高，理论和方法切实有效。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：中国空军
该论文基于NIOS Ⅱ软核处理器和Altera的FPGA技术，设计了一种便携式的振动频谱分析仪，用于旋转机械的故障监测和诊断。以SOPC技术为手段，将信号采集和信号处理电路通过可编程片上系统来实现，其特点是将对ADC的控制、数字信号的滤波、快速傅立叶变换的设计，通过FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ来完成32位CPU的状态控制功能。工程机械、汽车车辆中都存在诸如发动机类的旋转机械，这类设备的异常振动往往会影响正常工作，严重时还会出现各种重大事故，该分析仪可以实时地或定期地对发动机、齿轮箱等旋转机械进行振动频谱分析和监测，运用于民用机械能产生非常好的经济效益。 该论文从四个方面进行了研究工作。其一，利用FPGA对ADC芯片的工作进行控制，使其在规定的时间内与DSP模块进行数据交换，并对ADC各引脚时序进行控制，使两者协调同步工作，编制了相应的VHDL语言程序。其二，采用SOPC Builder设计开发，实现了基于NIOS Ⅱ的32位CPU软核，创建了相应的C/C++和汇编的宏代码，使得软件可以访问用户自定义逻辑。对顶层设计产生的VHDL的RTL代码和仿真文件进行了综合、编译适配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的强大功能进行DSP模块设计，开发出了FIR和FFT等功能模块，并且添加到SOPC系统中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的调用。其四，在NIOS Ⅱ系统中添加了uC/OS Ⅱ操作系统，提高了整个系统的稳定性，并且降低了开发难度，提高了系统升级的能力。由于整个设计是基于FPGA开发的，所以该系统包括了所有FPGA系统的特点，包括并行的DSP处理、在系统可编程、升级简单等特点，极易使设计产品化。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：amandacool
