目前,许多高校在机房管理上使用了IC 卡,其中少数机房是使用接触式IC卡,众所周知,接触式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干扰性和工作距离方面不及非接触式IC 卡,因此很多接触式IC 卡基本已被非接触式IC 卡取代。 经过调研发现,使用IC 卡的机房管理系统的基本工作方式是每个机房中配置了1个IC 卡读写终端和1 台监控机。IC 卡读卡终端只是一个普通的读卡器,只负责读取卡内信息,并通过串口等通信方式将IC 卡信息传输给监控机,读卡终端本身没有信息存储功能,实际的计费管理完全是通过监控计算机控制,监控计算机向中心服务器端定时或实时传输刷卡信息。由于整个系统要占用一台微机,而且中间的信息传递、计费环节都要由它来完成,不仅浪费资源,而且也增加了安全隐患。在这种工作模式下,会出现一些问题和漏洞: 1) 可靠性不高由于读卡设备与监控计算机之间的信息传输只是暂时保存在监控计算机中,如果监控计算机遭到病毒袭击或者出现硬件故障,将出现无法挽回的后果。而且由于学生信息都保存在监控计算机中,因此存在着人为伪造、篡改和徇私舞弊行为的极大可能。 2) IC卡的特点未完全体现IC卡除了能标识身份外,还有电子钱包功能,能对其进行充值和扣款,但是上述方法基本上IC卡只用做标识身份,实际的每次扣款,都是由监控计算机和中心服务器来完成,基本与读卡设备无关。 3) 不方便学生上机和收费管理学生每次上机刷卡,都要由监控计算机连接中心服务器端,由中心服务器端读出学生信息,进行核对,而且对学生的扣款需要额外的计算机软件来进行计时和计费处理,显得比较繁琐。 鉴于以上问题,为提高机房管理效率,降低工作强度,并及时处理机房发生的故障,采用机房计费管理系统势在必行。如果能在读卡终端设备中完成计费的大部分功能,并且增加存储功能,这样就可以减少监控计算机的负担,甚至读卡终端设备可以直接与中心服务器通信,不仅能增加系统的可靠性和安全性而且还充分利用了IC 卡的功能,还降低了财务统计和计算带来的麻烦。 目前已经应用于机房管理的解决方案主要有3种方式,即:软硬件结合控制方式、帐号方式和门禁方式。鉴于设计要求,并且考虑到安全、可靠、简单等因素,如果在软硬件结合控制方式中,把更多的任务交由读卡终端,比如由读卡终端来存储数据、计费管理,同时如果读卡终端能实现TCP/IP 通信,那么监控计算机的任务就大大降低,甚至可以由读卡终端直接与中心服务器通信。就减少了一些不必要的麻烦和安全风险。本论文的设计就是基于这一点来进行的。 本系统要求数据传输稳定可靠,实时性要好,另外考虑到性价比等因素,综合考虑选择将μC/OS-II 操作系统移植到ARM7 上作为开发平台。在此平台基础上,考虑到TCP/IP协议栈的实现与要采用的硬件的性能以及实现的成本有关。从解决这一技术问题出发,结合本论文研究的应用对象,决定使用嵌入式操作系统,此种方案可以描述为嵌入式TCP/IP协议栈+嵌入式操作系统+微控制器。 本文介绍了一种基于ARM7的IC 卡机房管理终端的设计方案。该系统在ARM7的基础上实现了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和TCP/IP协议栈的嵌入,能够正确读写IC 卡信息,增加了SD 卡存储功能,完成计费操作,实现液晶显示功能,能够通过以太网或串口直接与服务器通信。 本文详细介绍了整个机房管理系统终端的硬软件设计,给出了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM7 处理器上的详细移植过程,介绍了一种TCP/IP协议栈和基于套接字的编程方法,同时也提供了一种多卡操作的防冲突机制。 同目前大多数机房管理系统相比,该系统有如下特点: 1) 由于使用了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,提高了系统的实时性和反应时间,任务管理和调度更加方便有效。 2) 由读卡终端来进行计费操作,降低了服务器端的工作压力,同时降低了安全风险。 3) 增加了数据存储功能,提高了系统的可靠性,有利于数据的查询和故障的恢复。 4) 增加了对无效卡、注销卡和欠费卡的判断与处理,对恶意操作或者有意或者无意的逃费操作采取了积极有效的措施。 5) 以太网通信克服了以往串口通信的传输距离短、传输速率慢等缺点,使得通信更加方便、高效,并且可以进行远距离传输和控制。
上传时间: 2013-07-09
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臭氧(O3)作为一种无污染的强氧化剂,已在医学、卫生、食品、饲养业、养殖业、化工生产、大气净化、污水处理和饮用水杀菌消毒等行业广泛应用,取得了显著效果,其应用规模也越来越大。在使用中,如果臭氧浓度过高会加大设备造价同时对人体有危害,臭氧浓度太小又难以收到满意效果。因此在很多场合必须严格控制臭氧的浓度,以便达到既能杀菌消毒,又不危害人体健康的目的。目前,臭氧检测的方法分为两类,一类是采样后实验室分析,首先进行环境空气的样品采集,然后拿到实验室利用化学方法进行分析;一类是自动监测仪器法,利用臭氧自动监测仪进行环境空气中臭氧浓度的测定。然而在对臭氧消毒后空气中臭氧浓度检测的过程中,以上两种方法具有检测周期长、操作步骤复杂、设备体积大、不便于携带等缺点。因此设计一种检测方法简单、体积小、重量轻、低功耗、智能化程度高的便携式臭氧浓度检测仪具有一定的现实意义。 在硬件设计上,首先,为了完成臭氧浓度信号的提取,对臭氧传感器进行了精心的选择;其次,为了保证传感器稳定可靠的工作,重点设计了恒电位仪电路,同时为了满足后续A/D检测精度的要求,对检测到的电压信号进行了调理;最后,为了实现系统的基本功能,以ARM微处理器LPC2210为核心搭建了系统的硬件平台。 在软件设计上,为了提高系统的智能化程度,引入了μC/OS-Ⅱ操作系统。同时为了减少系统功耗尽量缩短CPU的运行时间。当仪器无人操作一段时间后,系统会自动关闭一部分外围器件并且使微处理器处于掉电状态以减少功耗。 在操作的可靠性方面,设计了一键开机功能;同时为了延长电池的使用寿命,设计了电源智能管理模块。
上传时间: 2013-05-21
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在工业过程中,许多对象具有滞后特性,由于纯滞后的存在,使得系统的超调量变大,调节时间变长。因此滞后过程被公认为较难控制的对象,而且纯滞后占整个动态过程的时间越长,难控的程度越大。所以大纯滞后对象的控制一直是困扰自动控制和计算机应用领域的一大难题。而这类对象又广泛存在于石油、化工、酿造、制药、冶金等工业生产过程中。因此对该问题的研究具有重大的实际意义。 传统的PID配合Smith预估补偿器的控制方法,对模型误差反映比较灵敏,当存在建模误差或干扰时,控制效果并不能取得令人满意的效果。近年来随着模糊控制、神经网络控制等智能控制研究的不断深入,有些学者将它们与Smith预估控制、PID控制及预测控制等相结合,提出了针对不确定大滞后系统的新的控制方法。虽然有些控制方案效果不错,但系统的复杂程度和调试难度也随之增加。因此设计简单、快速、可靠的控制器,仍是一个重大课题。 本文首先介绍了大滞后过程的控制特点,概述了常用的大滞后过程的控制方法及其优缺点。接着概要地介绍了嵌入式系统的优点、发展历史、现状及前景。并针对性地介绍了ARM控制器的概况以及它的应用领域。然后本文针对大滞后对象提出了自抗扰控制器与Smith预估补偿器相结合的设计方案。通过仿真对比了本方案、PID配合Smith预估补偿器及单一的自抗扰控制器的控制效果,表明自抗扰控制器与Smith预估补偿器的结合有效地改善了大滞后对象的控制效果,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。为验证该控制方案的实际控制效果,我们以PCT-II型过程控制实验装置中的具有大滞后特性的盘管内部的温度为被控对象,以JX44BO开发板作为主要的控制平台设计并完成大滞后控制实验。所以接下来本文介绍了实现这个嵌入式温度大滞后控制系统所涉及到的硬件平台、系统框图以及实验内容。然后本文介绍了嵌入式控制平台的控制界面以及各个主要功能的程序的实现,以及远程客户端程序在以太网通讯方面的程序实现和远程客户端程序的操作界面。最后本文给出了本次实验的参数设置以及最终的实验结果。实验结果表明在实际应用中本文所提出的方案对于大滞后对象具有较好的控制效果。
上传时间: 2013-06-11
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针对现代中低压电网电能质量的监测及谐波治理的需要,论文综合运用嵌入式技术、现代信号处理技术、虚拟仪器技术设计了一种新型低功耗、集成化的电网参数监测仪。此系统实现了对三相电网相/线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、电网频率、功率因数以及三相电压、电流的31次以内谐波的实时监测。 论文分析了基于微处理器的电力系统基本参数的测量原理;对被测信号的交流参量通过抽样方法获得,由多点的抽样数据统计得到的结果可以减小随机误差的影响;基于DFT和FFT的谐波测量原理,将FFT应用于谐波分析获得信号的频域参数;针对谐波测量中的混叠误差设计了二阶抗混叠滤波器;分析了非同步采样和对非时限信号的截断造成的频谱泄露和栅栏效应及其对谐波测量精度的影响。讨论了常用的几种窗函数对频谱泄漏的抑制作用,在此基础上选择加海明窗对采样信号进行处理;针对DDS具有高精度频率合成的特点,将其应用到电网信号的采样上,提高了采样的同步性,使得测量精度满足了系统的要求。上述方法需要大量快速的迭代运算,系统微处理器选用了32位ARM芯片LPC2132,提高了系统的数据处理能力和实时性。系统供电电源采用了开关电源、减小了体积,提高了效率;完成了下位机数据采集部分、二阶抗混叠滤波器、测频电路及通信模块电路的设计;最后介绍了软件设计部分,主要包含了数据采集的实现过程,FFT程序的设计,给出了各部分程序的流程图;系统上位机软件设计了电网数据处理程序,该软件以LabWindows/CVI6.0为开发平台,利用CVI丰富的库函数,完成对数据的处理、显示和记录等工作,并采用双线程运行模式,在数据采集和处理的同时完成了显示、命令的发送和运行曲线等功能。 按上述方案设计的样机经过三次电路制作与软件调试,主要技术参数达到了设计要求,通过了实验室测试,目前正在电力系统谐波治理系统中进行工业实验。
上传时间: 2013-04-24
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智能电表、水表、煤/燃气表、热量表等大量地出现在人们的生活中,同时这些仪表的抄录工作变得越来越烦琐,工作量大,工作效率低,不仅给用户带来不便,而且会存在漏抄、误抄、估抄的现象。随着电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,人工抄表已经逐步被自动抄表所代替。 集中器是一个数据集中处理器,是多对象自动抄表系统的通信桥梁,负责对各智能表的数据进行采集、存储和管理,及时有效地向上位机传输数据并执行上位机发送的指令。提高多对象集中器数据处理能力,有效完成上下行通信是多对象自动抄表系统AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解决的关键问题。 本文针对多对象集中器这样一个较复杂的通信与控制系统,提出采用32位的高性能嵌入式微处理器。32位ARM9微处理器处理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相当多的硬件资源,硬件的扩展和设计大大简化,ARM9(S3C2410)为工业级芯片,抗干扰能力强,能够适应运行现场的较恶劣环境,8/16位微控制器运算能力有限,对于较复杂的通信与控制算法难以顺利完成;硬件平台依赖性强,不利于软件的开发、升级与移植;在缺乏多任务调度机制的情况下,应用软件不仅实现难度大,且可靠性难以保证。 本文首先对多对象远程抄表系统的总体结构进行研究,主要研究了多对象远程抄表系统中集中器的软件和硬件实现,对硬件资源进行了外围扩展,对S3C2410微处理器芯片的外围硬件进行了扩展设计,使之具备了满足使用需求的最小系统硬件资源,包括时钟、复位、电源、外围存储、LCD、RS-485通信模块、CAN通信模块等电路设计。实时时钟为多对象集中器定时抄表提供时间标准;电源电路为多对象集中器系统提供稳定电源;看门狗电路的设计保证多对象集中器系统可靠运行,防止系统死机;数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数,负责智能表的参数以及智能表用量等。上行通道即多对象集中器与上位机之间的通信线路,采用CAN现场总线进行通信;下行通道即多对象集中器与智能表之间的通信,采用RS-485总线进行通信。软件设计上,主要针对多对象集中器的数据存储功能和串行通讯功能进行程序编写。基于ARM的多对象远程抄表系统集中器可以实现多对象远程抄表,提高了数据处理能力,有效完成了上下行通信,可靠性强,稳定性高,结构简单。
上传时间: 2013-06-07
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非接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴的技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于一卡多用等优点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式所无法比拟的优越性,具有广阔的市场前景。非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。基于实际项目的需要,本课题开发了一种读写距离在10cm左右的非接触式IC卡读卡器,它可以应用于电子消费场合,如公交和地铁电子售票,食堂售饭等场合。 本文首先研究了用于本系统的基本理论,包括射频识别技术、ARM处理器体系结构和嵌入式系统,然后基于这些理论,给出了非接触式IC卡读卡器的设计方案。系统由三个部分组成:第一部分是读卡器的收发模块,选用Philips公司的高集成度非接触式读写芯片MF RC500设计射频收发模块,对射频芯片接口电路设计做了详细的论述;第二部分是核心控制模块,以Philips公司的ARM7芯片LPC2292为核心,对电源供应电路、存储器电路、通信接口电路、LED显示电路等设计做了一定的描述,并给出了电路。第三部分是系统的程序设计,采用移植嵌入式系统并添加任务的模式来实现读卡器的各功能。通过对软硬件的调试实现了非接触式IC卡读卡器的硬件与软件平台的构建。
上传时间: 2013-04-24
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电力变压器性能的好坏直接影响着电力系统的安全稳定运行。变压器绕组温度是变压器安全、经济运行以及使用寿命的决定性因素,已经成为变压器状态监测中健康隐患和故障发展的重要表现形式。通过对变压器绕组温度进行实时监测并判断其健康状况,以此来进行变压器的负荷调整和预知性维修,避免因绕组过热导致的变压器故障,可以提高变压器安全、经济运行水平,为电网安全运行带来重要保证。 传统的检测电力变压器温度的方法主要有红外温度检测、热电阻、热电偶温度检测等。红外测温为非接触测量,它只能测量变压器的表面温度,易受环境温度及周围磁场的干扰,且需人工操作,无法实现在线测量。对于热电阻、热电偶等测量法,在高频交变场中,导线会拾取噪声并由于涡流效应而发热。电导线的热导还会导致被测温度的扰动,测量效果不很理想。光纤光栅传感技术以其体积小、电绝缘、抗电磁干扰、易复用、传感信号可远距离传输、便于实现实时在线测量等优点,为电力变压器温度的测量提供了很好的技术手段。 本文在对国内外光纤光栅传感技术及其解调方案进行深入分析的基础上,设计了光纤布拉格光栅传感信号解调所需的硬件和软件,并进行了实验研究。论文涉及的主要工作有: 介绍了光纤的基本结构、布拉格光栅的工作机理及其制作方法,分析了光纤布拉格光栅作为传感元件时的基本参数,推导了光纤布拉格光栅的温度传感模型;详细介绍了目前常用的布拉格光纤光栅解调技术。 重点分析了监测系统的硬件电路设计及其原理,主要有微控制器相关电路的设计、光电转换电路、前置放大及滤波电路、AD转换电路、以太网通讯电路及液晶显示电路等。在硬件平台的基础上设计并测试了相关模块的驱动,实现温度的实时采集和发送。主要工作包括uC/OS—Ⅱ在LPC2148上的移植,利用LwIP实现以太网通讯等。 最后,搭建了系统光路,对监测系统进行了测试,得到了有益的数据,为下一步工作打下了良好的基础。
上传时间: 2013-04-24
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海洋台站自动观测系统是一套应用于海滨观测的仪器设备,负责对气象、水文参数进行实时观测。诸多的参数通过相应的传感器进行测量,海洋台站自动观测系统对测量的信息进行汇总,再将其通过有线或无线的通讯方式传输到各级海洋环境监测预报中心,供天气预报和海洋预报使用。 本文以我国“海洋台站自动观测系统政府采购计划”为背景,重点设计了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋台站自动观测系统。本课题主要研究基于arm7+uClinux海洋台站自动观测系统的设计与开发。根据实际的需要,分析海洋台站自动观测系统的整体要求,对传感器进行选型,进行方案设计,完成整个系统的搭建。为了降低系统功耗,CPU所采用的是Samsung公司推出的无内存管理单元的处理器S3C44BO,设计了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及键盘等相关电路。同时,为了减少驱动开发所带来的不便,使用TL16C554A对串口电路进行了扩展,便于数据处理,也使得系统具有更好的可扩展性。软件方面设计主要涉及了BootLoader引导装载程序的建立,选用uClinux操作系统,并对其内核进行配置和裁剪,添加源代码中没有的驱动程序。为了缩短研发周期和降低开发难度,选用MiniGUI作为图形用户界面系统,深入分析了MiniGUI的结构、原理,并将其移植到uClinux系统中。本系统采用的是MiniGUI-Threads多线程模式,主线程协调各个线程进行相应的数据处理。为了使系统操作变得直观、简单,对用户界面进行了初步设计,使用复用I/O的方法解决多串口通讯容易造成的数据阻塞问题。此外,为了更好的将台站所测得的信息量发送给海洋环境监测预报中心,需要完善通讯协议以便于数据交换。 最后,根据本系统实际研究开发结果,总结分析了系统的特点,并对下一步设计工作进行了展望。
上传时间: 2013-07-12
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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
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本书将电路设计中所涉及到的降额设计规范、电子工艺设计规范、嵌入式可靠性设计规范、电气设计、EMC防护设计等综合知识进行整理汇总,集合了多位航天军工专家的经验智慧,编制出的此书。 本书对开发工程师、电路工程师、系统工程师、Layout工程师等提供了针对性的思维方法和具体的知识技巧。并在研发、设计、制造过程中提供了很好的参考、指导和应用价值。同时适用于企业培养新员工。将本书内容应用于日常的设计中,能快速提升个人技能与企业整体的研发水平。让新工程师在一个星期内就学会设计方法;促进企业的研发从而获得更大效益;
上传时间: 2013-04-24
上传用户:liu_yuankang