随着计算机技术的迅猛发展与后PC时代的到来，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分，并成为近年来新兴的研究热点。现今的嵌入式应用对嵌入式设备的性能提出了更高的要求，8/16位单片机所能提供的系统性能已经显出不足。ARM7TDMI是一种高效，低功耗的RISC处理器。而S3C44BOX就是以该内核为核心的一款芯片，它集成了许多外围设备，非常适合做嵌入式产品。 论文主要研究基于ARM处理器和μC/OS- II操作系统的嵌入式数据采集系统设计，主要内容包括以下几方面： (1)介绍了ARM7 S3C44BOX体系结构和BootLoader的概念，并在参考开源BootLoader的基础上进行了BootLoader的设计与实现； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特点，分析了μC/OS-II在ARM处理器上移植所需的条件，并经过剪裁后成功移植到ARM处理器上： (3)介绍了AD、多串口扩展、LCD和键盘4个模块的硬件工作原理，着重开发了这4个模块的驱动程序，并通过实验验证了多串口扩展、LCD和键盘这3个模块的工作稳定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系统基础上，设计了多任务来实现4通道的数据采集。经过对采集数据的分析和系统的运行，可以验证本数据采集系统运行的高效性和稳定性。
上传时间： 2013-06-05
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温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。 本课题整合了CPID与ARM的优点，提出运用CPID硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数字传感器DS18820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPID硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。 试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时温度控制平台。 主要工作： (1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。 (2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。 (3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rt18019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。 (4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。 (5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。
上传时间： 2013-04-24
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随着汽车工业的飞速发展，中国汽车数量的持续增加，汽车的功能也越来越强，随之而来的是日趋复杂的故障诊断。 本文对国内外汽车故障诊断系统的市场现状进行了分析，指出传统的诊断设备已经不能满足社会发展的需要，提出了一种新颖、手持便携、操作简单、通用性强、基于诊断口检测的嵌入式汽车ECU（电控单元）故障诊断与检测设备。该掌上设备采用Samsung公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410，结合拥有多线程、多任务的开源操作系统Linux，添加完全支持CAN V2.0B 技术规范的SJA1000独立CAN总线控制器，完成了基于CAN总线的汽车故障诊断系统手持设备的硬件设计，和部分软件设计。 论文对CAN总线的技术规范、协议标准及帧结构进行了比较详细地论述，提出了以CAN协议为核心的汽车故障诊断系统手持式设备的总体设计方案；实现了基于S3C2410的汽车故障诊断仪硬件设计；同时对硬件中的各功能单元的设计原理、硬件接口、驱动及协议进行了分析和阐述。 该系统无论从理论上还是实际应用中都有着较强的先进性和实用性。在嵌入式系统与汽车电子紧密结合及汽车日益普及的趋势下，由于覆盖车型面广、诊断准确、修复便捷、功耗低和便携等优点，该汽车故障诊断系统具有比较普遍的应用和研究价值。
上传时间： 2013-07-13
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射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种利用电磁波双向传输实现自动识别的技术。近年来，射频识别技术在物流、交通、身份识别等生产生活领域的应用日益扩大。相比于13.56MHz射频识别系统，915MHz射频识别系统在识别距离，阅读速度方面有更大的优势，是目前射频识别产品研究的热点。 本文在理解ISO/IEC18000-6C协议的基础上，首先研究用于本系统的基本理论，包括射频识别技术和嵌入式技术，提出一款基于ISO/IEC18000-6C协议的915MHz射频识别读卡器的解决方案。在硬件部分，以Intel公司开发的R1000作为射频收发模块的核心；选用ATMEL公司的ARM处理器AT91SAM7S256作为控制单元的主控制器，在ARM处理器上运行μC/OS-II嵌入式实时操作系统，采用多任务实现和其他功能模块的通信。软件部分为系统移植了μC/OS-II操作系统，使用C与汇编语言的混合编程编写Bootloader，编写了各种硬件设备的驱动程序，使用C语言实现了串行通信程序，实现与上位机通信并实现对程序的更新。本文所设计的射频识别系统具有模块化设计、高可靠性等特点。实验表明，这种设计方案能够达到ISO/IEC18000-6C协议要求。
上传时间： 2013-07-18
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作为先进制造业的核心技术之一，焊接控制技术的飞速发展，对我国焊接机运动控制系统的自动化和智能化水平提出了更高的要求。本课题研究的特种焊接机运动控制系统是多任务并发的实时系统，作为实时系统研究关键问题之一的实时调度问题一直都是实时控制系统中的研究热点，因此对特种焊接机运动控制系统实时调度问题的研究对于保证焊接机的强实时性、高可靠性和高稳定性具有重要的现实意义。 针对特种焊接机实时多任务并行协调控制的特点，首先总结和分析了前人在焊接机运动控制系统相关技术方面取得的成果，在吸收前人先进技术的基础上，对系统的实时调度问题和算法做了相关理论研究。同时结合实时控制系统的特点，进一步分析了几种常见的实时操作系统，选择μc/OS-Ⅱ实时操作系统作为研究的基础，研究确定焊接机控制系统的实时调度方法。 给出了焊接机运动控制系统硬件平台各个功能模块电路的设计，搭建了以ARM微处理器为核心的焊接机运动控制系统硬件平台。然后详细分析了μc/OS-Ⅱ系统的任务调度、任务管理等内核基本功能模块，针对焊接机运动控制系统实时调度存在的问题.对μc/OS-Ⅱ的内核及其任务调度算法进行扩展改进，研究一种混合的调度策略，即采用两种调度策略实现对焊接机运动控制系统中普通任务和实时任务的调度，最大限度地提高系统的实时性。通过测试，验证了对μc/OS-Ⅱ实时内核及其任务调度算法进行扩展改进设计的有效性和可行性，系统运行正常，满足焊接机运动控制系统任务调度的要求。取得了复杂焊接机运动控制系统任务实时调度策略及算法的成果，对焊接控制领域自动化和智能化的发展具有实际应用价值。
上传时间： 2013-04-24
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心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图检测是诊断心脏病变的有效手段。心电数据的高效采集和实时传输成为心电检测的基础，因此，设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的心电采集与远程传输系统将对心血管疾病的检测和预防具有重要意义。 本文在对心电信号采集技术和以太网传输技术进行深入研究的基础上，设计实现了一款基于ARM的心电信号采集与以太网传输系统。该系统前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件设计的信号调理电路，该电路实现了心电信号的高质量提取；系统的关键电路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为核心，并结合以太网控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL设计的A/D转换模块和以太网接口模块，它构建了数据采集和传输的硬件基础；此外，论文还完成了μC/OS-II操作系统在LPC2210上的移植，并实现了系统TCP/IP协议栈；最后，采用了多任务化方式设计了系统应用程序。 通过远端上位机应用软件测试表明，本系统实现了心电信号的采集与传输，达到了远程监控心电信号的目的，且运行稳定可靠。
上传时间： 2013-06-15
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目前，织机向着高速化、智能化方向发展，无梭织机也越来越占主导地位，开发中高档织机控制系统是当前纺织机械领域的重要课题。织机的电子送经和卷取控制系统是中高档织机控制的关键技术之一，同时它也是无梭织机优越于有梭织机的重要特征之一，因此研究送经和卷取控制系统具有重要意义。 本文研究的内容是织机的送经和卷取控制系统，主要目的是保证织机在织造过程中纱线张力的动态稳定。主要工作如下： （1）在分析送经卷取系统原理和功能的基础上，提出了一种用较低成本完成所需控制功能的解决方案——以ARM嵌入式处理器S3C44B0为中心构建硬件平台，以嵌入式操作系统uClinux为基础构建软件平台。 （2）利用嵌入式处理器S3C44B0丰富的硬件资源，对电子送经卷取控制系统进行硬件设计：包括以S3C44B0为核心的最小系统电路的设计、与上位机通讯接口电路的设计、经纱张力检测与采样电路的设计、伺服电机驱动接口电路的设计和编码器接口电路的设计等． （3）利用嵌入式操作系统uClinux高实时、多任务等优点，对电子送经卷取控制系统进行软件设计： ●在分析uClinux系统的特点和功能的基础上，完成了在硬件电路板上的移植； ●在分析系统引导程序功能的基础上，完成了Boot Loader的设计； ●完成了系统设备驱动程序的设计：包括串口驱动程序设计、A/D驱动程序的设计和IIC驱动程序的设计等； ●在对织机工艺了解的基础上，以模块化的思想完成了系统应用程序的设计：包括张力传感器数据采集模块、控制算法模块和通讯模块等； （4）详细介绍了整个控制系统的调试过程。 本文设计的系统能使控制的经纱张力恒定，反应快速，控制精度高，很好地解决了开车痕等问题，能满足中高档织机的要求，具有实际应用价值。
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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电极压力是电阻点焊的主要参数之一，电极压力的恒定性、可调性对于保证焊点的质量是非常重要的，但是，目前生产中普遍使用的气动焊枪，不具备调节电极压力的功能。本文的目的就是研制一种新型的伺服驱动的悬挂式点焊枪，该焊枪能够在焊接的过程中对电极压力进行实时的调节，从而实现复杂的焊接循环，提高焊接质量。 焊枪采用伺服电机作为动力装置，以滚珠丝杠为主要传动机构，结构简单紧凑，运动平稳灵活。压力控制系统采用32位的ARM微处理器作为核心，与采用传统的单片机相比，系统的工作频率大幅提高，硬件功能更加强大，更适合电极压力的实时控制。此外，在系统中移植了uC/OS-Ⅱ实时操作系统，并在此基础上构建了一个分层次的、多任务的、消息机制的软件系统，充分发挥了ARM的性能，提高了系统的稳定性和实时性。 利用伺服焊枪进行了焊接试验，在焊接过程中，伺服电机工作在力矩模式下，采用开环的控制方式，利用电压信号控制电极的压力和速度，通过驱动器的反馈信号检测电极的压力和位置，使用I/O口控制焊接电源。 实验结果证明，本课题研制的伺服焊枪的机械装置的精度和响应速度均能够满足焊接的需要，而且可以实现快速渐进，低速爬行，电极轻接触，快速预压等功能，有助于延长电极寿命和提高焊接效率。而且，使用伺服焊枪进行了低碳钢焊接试验，采用马鞍形的加压方式，与恒定压力条件相比，焊接中飞溅大幅减少，焊点强度和塑性增加，焊接质量有明显提高。
上传时间： 2013-04-24
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随着新的控制算法的应用和电子技术的发展，移动机器人正朝着高速度、高精度、开放化、智能化、网络化方向发展，对控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速度、高精度的位置控制和轨迹跟踪，必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。 导航是移动机器人最具挑战性的能力之一，机器人感知、定位、认知及运动控制的性能是决定导航成功的关键因素。根据课题“仿生导航系统”的要求，本文选择“主控制器+运动控制器+英特网远程无线监控”结构进行导航移动机器人控制系统的设计。首先分析导航移动机器人体系结构，建立机器人运动学模型，最后详细阐述控制系统的全部开发过程，包括控制系统需求分析、总体设计、功能模块的划分及软硬件的设计与实现，并对无线通信及英特网通讯做了一些基础研究，开发了无线通讯模块软件和上位机软件。 在控制系统的硬件设计方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制单元、基于HCTL-1100 的运动控制单元、基于 6N137 的光电隔离单元、基于 LMD18200 的功率放大单元、传感器接口单元及上位机无线通讯单元的电路设计。软件方面，在μC/OS-Ⅱ实时操作系统的多任务环境下，利用其任务调度功能，合理地协调和组织了控制系统的各项硬件资源，提高了整个系统的实时性和可靠性。上位机采用的无线通讯、Internet 通讯以及可视化监控程序界面，让用户可以方便直观地远程观察和控制机器人。 该控制系统的研制为仿生传感器性能测试提供了一个良好的实验平台，经过实验，验证了系统的可行性，系统的各项功能及控制精度满足设计要求。
上传时间： 2013-05-22
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