温度监控系统的设计 随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。 为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合,详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程,以及实现热电转换的原理过程。 本设计应用性比较强,设计系统可以作为生物培养液温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测,利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便,控制灵活等优点。 本设计系统包括温度传感器,A/D转换模块,输出控制模块,数据传输模块,温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。
标签: 温度监控系统
上传时间: 2013-07-18
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十多年来,随着信息技术、电子技术和通讯技术的发展,嵌入式系统已经获得了空前的应用和发展。随着嵌入式应用系统功能复杂度的提高、对软件产品的非功能约束的特别关注以及由于市场的激烈竞争导致嵌入式软件推出周期的缩短,都使得嵌入式软件开发人员面临着严峻的危机和挑战。传统的结构化开发方法已经显得力不从心,于是嵌入式软件开发人员在软件开发中引入了目前较为流行的“面向对象方法(OO)”,.但是目前对该方法的应用还只是停留在传统的以编程为中心的嵌入式软件开发方法上,不能很好地保证软件复用和代码的重用,因此难以满足市场对嵌入式软件开发效率和开发质量的要求。 本课题的研究内容是应用面向对象方法的框架技术,对嵌入式系统领域的专有结构组件进行封装,创新性地提出了面向嵌入式系统领域的通用实时框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有优点一最大限度实现软件重用外,最突出的是具备以下两个特点: 1、功能和非功能的分离 在应用面向对象的技术时,传统的嵌入式软件开发方法关注的重点是软件结构和功能分解,、忽略了嵌入式环境下特殊的非功能性要求。为了在实现系统功能需求的同时,保证软件系统的非功能性需求的实现,ARTIC框架引入了面向方面的思想,、把系统的非功能性需求从功能模块中分离出来,为它们单独设计组件。开发人员在应用该框架进行嵌入式软件设计时,只需要关注功能需求的实现,对于实时性、调度等非功能需求的实现可以通过调用ARTIC提供的时间管理模型和任务调度模型直接实现。 2、基于状态机的主动对象设计模式 根据嵌入式系统通常由多个控制线程组成的特点,应用基于状态机的主动对象设计模式,把嵌入式软件系统构建成多个主动对象的缉合。相对于传统的面向对象方法,本文提出的主动对象的最大特点在于:它提供对事件队列、控制线程和表示主动对象动态行为状态机等的封装,并且该模式可以直接支持嵌入式系统的并行性。 ARTIC框架的应用能够帮助嵌入式软件的开发人员快速地开发出高质量的嵌入式软件,除此之外,因为它包含了一个微小的实时操作系统(RTOS) 报包装,在某些场合可以作为一个简易的RTOS使用。为了验证ARTIC的性能,本文将该框架应用于硬币搬送实时控制系统的开发设计,从该系统的应用中充分体现了ARTIC框架的优点。
上传时间: 2013-06-21
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随着电子工业应用领域需求的增长,要实现复杂程度较高的数字电子系统,对数据处理能力提出越来越高的要求。定点运算已经很难满足高性能数字系统的需要,而浮点数相对于定点数,具有表述范围宽,有效精度高等优点,在航空航天、遥感、机器人技术以及涉及指数运算和信号处理等领域有着广泛的应用。对浮点运算的要求主要体现在两个方面:一是速度,即如何快速有效的完成浮点运算;二是精度,即浮点运算能够提供多少位的有效数字。 计算机性价比的提高以及可编程逻辑器件的出现,对传统的数字电子系统设计方法进行了变革。FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)让设计师通过设计芯片来实现电子系统的功能,将传统的固件选用及电路板设计工作放在芯片设计中进行。FPGA可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度,如运算器、数字滤波器、二维卷积器等具有复杂算法的逻辑单元和信号处理单元的逻辑设计领域。 鉴于FPGA技术的特点和浮点运算的广泛应用,本文基于FPGA将浮点运算结合实际应用设计一个触摸式浮点计算器,主要目的是通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功能。 (1)给出系统的整体框架设计和各模块的实现,包括芯片的选择、各模块之间的时序以及控制、每个运算模块详细的工作原理和算法设计流程; (2)通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功能; (3)在Xilinx ISE环境下,对系统的主要模块进行开发设计及功能仿真,验证了基于FPGA的浮点运算。
上传时间: 2013-04-24
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本文着重研究用现场可编程门阵列(FPGA)来开发设计精插补芯片。选用Altera公司的Cyclone系列的EP1C3T144C8芯片设计了逐点比较法,数字积分法和比较积分法三种经典插补算法,并对各种算法模块进行了仿真验证。又设计了三个算法选通信号,将三种算法模块综合成了一个整电路。 在完成了FPGA内部三种算法的实现后,设计以一个STC单片机为粗插补处理器的FPGA实验开发系统,并制作了PCB板。实验开发系统板中设计了单片机程序下载和的FPGA下载配置电路,并且配有FPGA专用配置芯片,能实现FPGA上电自动配置。可用该实验系统板进行精插补芯片的设计与开发,以及对所完成设计的功能进行验证。 为验证所设计芯片的插补功能,编写了单片机粗插补程序,将产生的粗插补坐标增量发给FPGA进行插补实验,得到了理想的插补输出脉冲。又编写了单片机脉冲处理程序,读回了FPGA的输出脉冲,并由串口发送给PC机。最后通过编写PC机的串口通信程序以及根据插补脉冲绘图的程序,把FPGA的输出脉冲绘制成了插补轨迹图形。 最终绘图结果显示,在20M输入时钟频率下,由插补脉冲生成的插补轨迹图形正确,验证了本文设计的三种插补算法功能的正确性。本设计插补芯片达到了高速插补功能要求。
上传时间: 2013-04-24
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USB(UniversalSerialBus,通用串行总线)是当今消费电子产品和仪器设备中应用最广的接口协议之一,然而目前国内的USB芯片只有极少数几款,产品研究善处于起步阶段,绝大部分产品主要由国外的IC设计芯片厂商如Cypress、NEC等一些国际著名公司提供。因而,如果能够自主开发设计USB芯片以替代国外同类产品,将会有很好的市场前景和利润空间。 本论文课题是针对基于FPGA(FieldProgrammableGateArray,现场可编程门阵列器件)的数字电子产品应用设计一种实际可复用的USB接口引擎软核。该软核主要是用于处理USB标准协议包的通信处理,通过外接MCU(MultipointControlUnit,微控制器)就可以实现完整的USB接口通讯功能。它的功能相当于一些USB引擎的专用芯片如:Philips的PDIUSBD12等,其优点是结构简单、灵活性高、复用设计方便。 功能仿真和综合测试结果显示本论文所设计的接口引擎软核符合设计要求,并且软核的性能和市场上同类产品基本一致。本论文的创新之处在于:1、从可配置性角度出发设计了低速、全速、高速三种可选模式;2、支持最多31个可配置端点;3、采用了可综合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel,寄存器传输级)代码设计规则,同时也开发了可综合的验证测试代码;4、完全由硬件实现USB通信功能。
上传时间: 2013-07-18
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电动助力转向系统(EPS)是集节能、环保、安全为一体的前沿技术,是未来车辆转向系统的发展方向。本文研究了电动助力转向系统的构成和工作原理,自主研发设计了一套电动助力转向控制系统,并进行实车试验。 控制系统中采用了基于ARM7TDMI—S内核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131开发板)进行控制器设计,分析和选择了系统的控制策略,完成了控制器的硬件和软件设计。系统的控制策略中采用了折线改进型助力曲线助力方式和模糊与数字PID相结合的控制方法,并进行相关补偿控制的分析;硬件设计过程中采用了抗干扰技术进行优化设计,完成了信号采集和处理电路、电机驱动电路、电源电路以及故障诊断等电路设计;软件设计采用了结构化的没计思想,完成了包括控制系统主程序、A/D采集子程序、车速和发动机信号的采集子程序、电机PWM控制驱动子程序以及故障诊断和信息显示子程序的设计,并在扭矩信号处理程序中应用容错技术进行了软件冗余优化设计。 本文对自主开发设计的EPS控制系统进行了实车试验和结果分析,试验结果表明,本文所设计的基于ARM的汽车电动助力转向控制系统在转向轻便性、稳定性和可靠性等方面性能良好,完全满足设计要求。
上传时间: 2013-07-21
上传用户:cuibaigao
仪器仪表产品的总体发展趋势是传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展;新型的仪器仪表与元器件将朝着微型化、集成化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化的方向发展;其中占主导地位、起核心或关键的作用是微型化、智能化和网络化。而我国仪器仪表在工业自动化仪表方面重点发展基本上是基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表和专用自动化仪表;闸门测控仪表一般的功能都是控制闸门开度、荷重,以及超限报警等基本功能。处理器核心也一般都是8/16位的单片机,8/16位单片机功能简单难以满足嵌入式设备的网络、图像传输等要求,而且对人际交互功能的支持也相对较弱。 本文正是针对现有闸门测控仪存在的功能单一、网络功能差、接口标准不统一、不具备监控功能等问题,开发设计高性能新型智能仪表。以设计出一种智能型闸门测控仪表为研究出发点,在分析国内主流仪表厂家的仪表操作方式和仪表功能的基础上,合理地进行软硬件设计,为在同一硬件平台下实现多种仪表的功能进行创新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式闸门智能测控仪表的设计,构建基于ARM系统的硬件平台和基于嵌入式Linux操作系统的软件平台。应用嵌入式系统技术设计开发全新的智能闸门测控仪主要功能包括:闸门开度和荷重自动检测、实时性控制;过闸流量实时自动监测;闸门运行状态诊断与故障报警;实时工况图像处理;工业以太网现场总线接口与网络传输等。
上传时间: 2013-04-24
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目前,ARM微处理器已经在多种领域中得到应用,有关统计表明,各种基于ARM微处理器的设备应用数量已经远远超过了通用计算机,基于ARM微处理器的开发应用正成为数字时代的技术潮流。而在Internet飞速发展的今天,网络已经渗透到了方方面面。在嵌入式系统中,和网络的结合已经成为嵌入式系统发展的必然趋势。 随着嵌入式技术及网络技术的发展,工业控制设备一般要求系统具备完成复杂测控任务能力和较强的实时性,并且能够与某一类型的控制网络相连,以实现远程监控。而正在利用的单片机技术则存在通信能力差、实时性不够等问题,本系统利用ARM处理器独特的网络通信功能实现对工业生产过程的监控无疑是一种新的尝试。基于ARM的工控系统,其应用程序可以方便的通过网络进行更新,数据可通过LCD现场显示,重要数据则可以文件形式保存在存储器中,数据和报警信息可通过串口或以太网向上传递。这样,用户就可以通过网络实现远程监控或远程维护。此外,利用操作系统上已有的软件和协议可迅速搭建前台数据采集系统,以实现测控系统和后台管理系统的通信。它的设计成功无疑会将利用单片机技术而产生的问题迎刃而解。 本文通过一个ARM9芯片AT91RM9200作为处理器的嵌入式网络监控系统,详细阐述了嵌入式系统的设计与开发过程。嵌入式系统作为特殊的计算机系统,一般包括以下3个方面:硬件设备、嵌入式操作系统和应用软件。本文也主要是围绕这三部分来展开的。其中包括:1、硬件电路的设计:最小系统设计和外围扩展电路设计;2、嵌入式操作系统的配置:交叉编译环境的搭建、BootLoader的移植、操作系统内核的移植和文件系统的移植;3、应用软件开发设计:主要是相关驱动程序的设计和应用程序设计。
上传时间: 2013-04-24
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汽车黑匣子(又称汽车行驶记录仪)是一种使用在汽车上的数字式电子记录装置。这种装置能对车辆的行驶速度、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。汽车行驶记录仪的使用,对抑制疲劳驾驶、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。本文根据汽车行驶记录仪国家标准GB/T 19056-2003,并在此基础上开发设计了一种具有音视频处理功能的汽车黑匣子,采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM处理器和Linux操作系统,同时为了使汽车黑匣子能更方便地与上位机之间进行通讯,本系统采用了USB Mass Storage设备来实现数据的传输。 论文首先介绍了汽车黑匣子的研究背景,并对国内外汽车黑匣子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。接下来,论文阐述了系统总体设计的构思以及各个功能模块不同方案优劣的比较,给出了最后的设计方案,并建立了系统的开发平台。在硬件设计方面详细地介绍了各主要功能部件及电路的设计和特点。在软件设计单元介绍了Linux操作系统和Bootloader的特点,并给出了系统软件的各模块程序设计。在文件系统设计部分,论文讨论了在NandFlash中建立FAT文件系统的实现方法。最后通过Linux下USB Mass Storage设备驱动的设计和调试,实现汽车黑匣子记录的数据通过USB接口与PC机或PDA之间的通信。 本文在结束处对整个课题作出总结,并指出在本系统现有的基础上性能还可以进一步改善和改进的地方。
上传时间: 2013-05-27
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进入20世纪90年代后,随着全球信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式系统技术获得了前所未有的发展空间。 嵌入式系统的最大特点之_是其所具有的目的性或针对性,即每一套嵌入式系统的开发设计都有其特殊的应用场合与特定功能,这也是嵌入式系统与通刚的计算机系统最主要的区别。由于嵌入式系统是为特定的目的而设计的,且常常受到体积、成本、功能、处理能力等各种条件的限制。因此,如果可以最大限度地提高应用系统硬件上和软件上的灵活性,就可以用最低的成本,最少的时间,快速的完成功能的转换。 本课题的目的在于提出并设计一种基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可扩展功能嵌入式系统平台,并完成了系统的硬件设计和PCI(Peripheral Component Interconnect)桥的固件设计。设计过程中采用美国ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA软件开发了系统的硬件部分。在整个硬件开发环节中,充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的设计原则,并进行全面的电路仿真试验,保证了硬件系统的高度可靠性。本系统承袭了ARM7系列处理器高性能、低功耗、低成本的优点,并充分考虑到用户的需要,扩展了多种常用的外部设备接口以及蓝牙无线接口等,为将米各种可能的应用提供了完善的硬件基础。概括总结起来本文具体工作如下: 1.完全自主设计了具有高扩展性的基于LPC2292嵌入式处理器的嵌入式系统应用开发平台。基于该硬件平台,可以实现许多基于ARM架构处理器的嵌入式应刚而无需对硬什系统作出大的改变,如多协议转换器、CAN(Control Area Network)总线网关、以太网关、各种工业控制应用等。并在具体的设计实践中,总结出了嵌入式系统硬件平台的设计原则及设计方法。 2.完成了基于CPLD的PCI桥接芯片的同什设计,在ARM硬件平台上成功扩展了PCI设备,成功解决了ARM处理器和PCI从设备之间通讯的问题。 3.完成了对所开发的嵌入式系统硬件平台的测试工作,完成了基于AT89C51的PCI测试卡软硬件设计。基于此测试卡,可以实现对系统中的PCI通讯功能进行有效测试,以保证整个硬件系统正常、高效、稳定地运行。本系统的设计完成,使其可以作为嵌入式应用的二次开发或实验平台,用于工业产品开发及高校相关专业的实践教学。
上传时间: 2013-05-22
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