随着国民经济的快速发展，我国对于电力的需求和依赖性也越来越大。同时，对变电站及电网的安全和稳定也提出了更高的要求。2008年的南方冰雪灾害造成了电力设施及输电线路的重大损失，严重危害了电网的正常工作，影响了人民的正常生活和工厂的正常运行。电力部门需要一种能够实时监控变电站设备的监控系统，第一时间监测到电力设备的损坏和人为因素的破坏，迅速做出处理，将损失减小到最低值。随着电力部门网路化的全面普及，各个变电站有了相应的通讯网络，使得监控系统网络传输成为可能。 课题探索了低功耗、高性能、低成本并具有丰富芯片资源的嵌入式处理器和内核精简、性能强悍、源码开放及开发成本低的操作系统，设计和实现了基于ARM9和嵌入式Linux操作系统的变电站监控系统，实现了对变电站设备的实时视频监控、红外线监测和烟雾火灾探测等功能。系统硬件采用模块化设计，主控制器模块采用三星公司的S3C2410A高性能芯片作为嵌入式微处理器，设计了外围接口电路和其它外围设备电路；视频监控模块采用OV511系列USB摄像头进行图像采集；红外线防盗监测模块采用热释电红外线传感器配合菲涅尔透镜设计了报警电路；烟雾火灾探测模块采用Motorola公司生产的离子型烟雾检测芯片MC14468，设计了监测电路。系统软件开发分两层，下层软件开发构建了交叉编译环境，移植了嵌入式Linux操作系统并利用Video4Linux API库函数接口完成了视频图像采集程序的设计，同时对摄像头驱动程序进行了提取和编译；上层软件开发实现了对采集的视频数据在网络中传输，使用Visual C++设计了客户端监控应用界面，实现人机交互，并对所采集视频图像进行了最优化处理。 课题针对现有监控系统存在的不足进行改进，集视频监控、红外线防盗监测和火灾报警等功能于一体，充分发挥嵌入式系统和计算机网络的优势，设计出了功能丰富，性能优良的变电站监控系统。提高了变电站运行和维护的安全性及可靠性，并逐步实现了电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。
上传时间： 2013-04-24
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旅客列车是人们出行的重要交通工具之一，随着我国国民经济的发展，信息化时代的到来，车辆能否安全运行已经成为人们关注的焦点。在高速状态下列车车辆能否安全地停下来是安全运行的一个关键，在车辆方面上就是解决制动问题。在这样的前提下，对车辆制动系统的研究就显得必然和重要。 本次设计的任务是实时监测列车车辆的运行速度，并根据车辆制动状态，自动控制车辆的制动系统，实现车辆的制动安全防护。所以本次设计设计了一种基于ARM——高性能嵌入式微处理器、CPLD——新型高性能可编程逻辑器件、CAN总线——有效支持分布/实时控制的串行通信网络和μC/OS-II操作系统的车辆制动自动监控系统。文中介绍了车辆制动控制原理、对系统进行了总体的方案设计，介绍了嵌入式系统开发的原理及设计方法，着重讲解了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C44BOX为核心的系统软硬件设计方案，并开发了基于μC/OS-II操作系统的应用程序。 应用程序模块主要包括远程通讯模块、数据采集模块、数据处理与传输模块、部件寿命记录模块、故障参数监视和报警模块。远程通讯模块将车辆制动状态以CAN总线的通讯方式上传给机车控制室主机；数据采集模块由具有高速逻辑处理能力的CPLD自动实现数据采集及电平转换，ARM控制数据采集的启动和采集结束后对数据的处理或传输；在部件寿命记录模块中电磁阀的动作次数、通电使用时间和总时间以及各传感器的通电时间和使用总时间可每隔一段时间记录下来，掉电后也不会丢失，可以作为故障发生、诊断、排除和维护的数据依据。 在实验室及模拟实验台上经过多次软、硬件结合的调试改进过程，本次设计基本上实现了车辆制动自动监控系统的功能，制动缸压力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在实验室调试中实现了车辆制动系统的故障检测和报警及部件的寿命记录等功能，验证了设计方案的可行性及合理性，达到了预期的设计效果。
上传时间： 2013-07-17
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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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本文提出的煤矿安全系统由基站、基站控制器、控制中心和安全信息终端组成。本系统能够实时动态监测瓦斯等有害气体浓度，能够人机联防监测矿道中可能存在的安全隐患。井下采用CAN有线网络和Zigbee无线网络相结合的混合组网方式，通过矿工携带的安全信息终端使监测网延伸到每个采掘工作面，实现动态跟踪。控制中心通过友好的人机界面可以查看瓦斯浓度、温度、湿度的最新数据与历史数据，还可以查看报警记录，并把这些数据以曲线图的形式直观的显示出来。 基站和基站控制器是以ARM系列LPC2119微处理器为核心设计的，完成安全信息终端和控制中心之间的通信任务。基站和安全信息终端采用了基于Zigbee技术的SZ05系列嵌入式无线收发模块进行组网通信，采用MC14LC5480语音芯片实现系统的语音功能，基于LPC2119内置的CAN控制器辅以P82C250收发器实现多基站间的网络连接。基站控制器通过CAN总线与基站组网通信，监测基站工作状态，协调各基站与移动终端之间的信息传输，通过RS232与控制中心PC机进行信息交互。在此硬件平台的基础上，给出了基于LPC2119微处理器下的软件设计过程，包括初始化、无线通信模块的通信协议制定和通信程序设计、语音功能的软件设计及编程、基站和基站控制器的通信协议制定和主程序设计、系统监控程序设计及控制中心PC机端人机界面设计等。 经多次调试，实现了控制中心PC机接收安全信息终端检测的环境参数数据并判断瓦斯浓度是否超限，还实现了通过人机界面查询数据、查看曲线图以及发送命令等。
上传时间： 2013-07-14
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随着汽车技术的不断发展，越来越多的的人拥有了自己的汽车，基于汽车安全的汽车辅助系统也日益受到了人们的重视。汽车辅助安全系统可以对汽车驾驶过程中出现的紧急情况进行报警和控制。可以预见，基于汽车安全的辅助驾驶系统有着良好的发展前景和广阔的应用空间。 本文通过将图像检测技术和激光测距技术相结合，应用ARM+DSP的双核架构，设计出一款高性能的汽车主动安全系统。系统通过图像识别技术对行车路况进行监控，并通过激光测距技术对前方车距进行检测。当自车与前方的车距小于系统计算出来的安全车距，并有可能发生碰撞时，系统将予以报警，提醒驾驶员注意减速或制动，从而达到有效预防追尾碰撞事故发生的目的。本文的主要内容包括以下几个方面： 1)完成系统的整体硬件设计工作。针对汽车安全系统对准确性和实时性的要求，系统设计采用S3C2410作为系统的主控制器、TMS320DM6437作为系统的协处理器。双核架构的应用将大幅度提升系统在图像检测方面的运算能力。 2)为提高系统与各子模块的通信效率，系统采用CAN总线作为主控制器与其他子模块的主要通信总线。并开发出相应的驱动软件。 3)系统采用嵌入式Linux操作系统，应用Linux强大的事务管理能力，来提高系统的处理能力和响应速度。 4)通过对汽车碰撞过程的分析，研究开发出一套汽车防撞决策算法，对驾驶员预警和对车辆进行辅助制动，保障驾驶人员的安全。 最后，论文在总结全文工作的基础上，指出了系统的不足之处和进一步研究的工作方向。 总之，在汽车安全技术在国内刚刚起步的今天，对该系统的研究对于中国自主的汽车主动安全系统无论是在理论研究还是实际应用上都具有一定的价值。
上传时间： 2013-07-08
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大气能见度(Visibility)是反映大气透明度的一个指标，是气象观测的常规项目，它对航海、航空、陆上交通以及军事活动等都有重要影响。目前国内能见度仪，特别是适用于海洋恶劣环境中的便携式、高精度的能见度仪较少，需要研制适合海上测量的能见度仪。 在系统阐述大气能见度检测理论依据的基础上，研究了能见度检测系统的关键技术，主要包括光源的稳定性、微弱信号的相敏检测技术及信号的抗干扰技术等。本系统由发射模块、接收模块、信号处理模块及电源模块等组成。设计了发射模块和接收模块的光学系统，并进行了发射光源的调制设计、接收模块中的光电转换电路、放大电路、带通滤波电路的设计及信号的锁相放大电路的设计等。大气能见度测量属于微弱信号检测技术，在海上更容易受到外界自然光及其它环境因素的干扰，因此滤除各种干扰，提取有用的微弱信号是本设计的核心。本文重点研究了光敏检测技术和适合于微弱信号检测的锁相放大技术，设计了以OPT101为核心的光敏检测电路，有效提高了电路的灵敏度和抗干扰，简化了设计；设计了以平衡调制解调芯片AD630为核心的锁相放大电路和由双D触发器SN74HCT74及单稳态触发器M74HC4538B1R组成的移相电路，实验证明，在较大的噪声背景下，该电路可以有效地提取出反映能见度变化的有用信号。锁相放大后的直流信号，经AD处理后输入到微处理器ARM中，经过理论运算最后得到能见度值。为了保证系统工作的稳定性，特别是海上恶劣环境，对系统进行了防盐、雾、水的设计，如对镜头进行镀膜、对PCB板进行了三防处理等。 最后进行了能见度仪样机的研制。
上传时间： 2013-04-24
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永磁无刷直流电动机是一种性能优越、应用前景广阔的电动机,传统的理论分析及设计方法已比较成熟,它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制策略的研究.该文提出了一套基于DSP的全数字无刷直流电动机模糊神经网络双模控制系统,将模糊控制和神经网络分别引入到无刷直流电动机的控制中来.充分利用模糊控制对参数变化不敏感,能够提高系统的快速性的特点,构造适用于调节较大速度偏差的模糊调节器,加快系统的调节速度;由于神经网络既具有非线性映射的能力,可逼近任何线性和非线性模型,又具有自学习、自收敛性,对被控对象无须精确建模,对参数变化有较强的鲁棒性的特点,构造三层BP神经网络调节器,来实现消除稳态偏差的精确控制.以速度偏差率为判断依据,实现模糊和神经网络两种控制模式的切换,使系统在不同速度偏差段快速调整、平滑运行.此外充分利用系统硬件构成的特点,采用适当的PWM输出切换策略,最大限度的抑制逆变桥换相死区;通过换相瞬时转矩公式推导和分析,得出在换相过程中保持导通相功率器件为恒通,即令PWM输出占空比D=1,来抑制定子电感对换相电流影响的控制策略.上述抑制换相死区和采用恒通电压的控制方法,减小了换相引起的转矩波动,使系统电流保持平滑、转矩脉动大幅度减小、系统响应更快、并具有较强的鲁棒性和实时性.在这种设计下,系统不仅能实现更精确的定位和更准确的速度调节,而且可以使无刷直流电动机长期工作在低速、大转矩、频繁起动的状态下.该文选用TMS320LF2407作为微控制器,将系统的参数自调整模糊控制算法,BP神经网络控制算法以及PWM输出,转子位置、速度、相电流检测计算等功能模块编程存储于DSP的E2PROM,实现了对无刷直流电动机的全数字实时控制,并得到了良好的实验结果的结果.
上传时间： 2013-06-01
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针对常用电流模式的升压转换器结构，提出了一种高精度电流检测电路。该电路在保证响应速度的 前提下，通过增加电路环路增益，降低误差源等方法，提高检测电路的电流检测精度。与其他结构电路相 比，有结构简单，响应速度快，电流检测精度高的优点。基于Chartered 的0.35μm 的3.3 V/13.5 V CMOS 工 艺，使用Spectre 仿真器，对该电路进行了仿真与验证。结果证明，在输入电压为2.5 V～5.5 V,电感电流为 100 mA～500 mA，工作频率为1 MHz 的情况下，能够正常稳定工作，并且电流精度高达93％。
上传时间： 2013-04-24
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基于手姿态的人机交互是以实现自然的人机交互为研究目标，可提高计算机的可操作性，同时使计算机能够完成更加复杂的任务。而基于ARM的嵌入式系统具有功耗低、体积小、集成度高等特点，嵌入式与具体应用有机地结合在一起，具有较长的生命周期，能够根据特定的需求对软硬件进行合理剪裁。结合嵌入式技术的手姿态跟踪设备能够实时的检测出人机交互系统中人手的位置与角度等数据，并将这些数据及时反馈给计算机虚拟系统来进行人机交互，提高跟踪设备的可靠性和空间跟踪精度。 通过对嵌入式开发过程以及对控制系统构成的分析，确定了手姿态信号输入方案及系统的软硬件总体设计方案。通过对目前流行的众多嵌入式处理器的研究、分析、比较选择了S3C2440处理器作为系统开发硬件核心，详细介绍了S3C2440的相关模块的设计，包括存储单元模块、通信接口模块、JATG接口电路。同时设计了系统的外围电路像系统时钟电路、电源电路、系统复位电路。 选择更适合于ARM开发的Linux系统作为软件开发平台。实现了Linux系统向开发板的移植、Bootloader的启动与编译、设备驱动程序的开发；根据手姿态信号输入方案系统采用分模块、分层次的方法设计了系统的应用程序——串口通信程序及手姿态识别子程序。通过分析常用的手姿态识别算法，系统采用基于神经网络的动态时间规整与模板匹配相结合的动态手姿态识别算法。并依据相应的软硬件测试方法对系统进行了分模块调试及系统的集成。
上传时间： 2013-07-11
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近年来，嵌入式技术发展迅速，已经渗透到工业控制、智能设备以及电子消费品等人们日常生活的各个领域，而Internet技术也取得了巨大的发展，为人们所广为接受，于是嵌入式技术和Internet技术相结合形成的嵌入式Internet技术适时地出现了，并且成为实现远程控制、信息共享的关键技术。 本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义，以及嵌入式TCP/IP协议栈研究的现状，然后分析了嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的过程，为嵌入式TCP/IP协议栈实现提供了操作系统支持。接着，针对嵌入式协议栈的特殊需求，详细分析并采用了零拷贝技术、跨层技术等对LwIP协议栈进行了有效的裁剪和优化，结合μ C/PS-Ⅱ设计了一种紧凑的协议栈工作模型和内存管理机制。并且结合μ C/OS-Ⅱ设计了协议栈的工作模型和内存管理机制。在驱动程序的基础上实现了对LwIP中的IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议和TCP协议等几个协议栈的裁剪和优化。并分析了它们的安全漏洞及基于这些漏洞的攻击方式，在这个基础上提出了如攻击检测算法等填补漏洞和抵抗攻击的一些技术和措施。最后在目标板上成功移植了优化后的LwIP。 本文同时还设计了一种能够提供足够多软定时器资源的算法。在不需要操作系统支持的情况下，软定时器可以给多任务的系统提供足够的定时服务，而且不影响中断处理时间。并且具有自动回调功能，启动一次以后就可自动调用定时器。此软定时器使用方便且易移植，大大方便了本课题多次使用定时器的需要。课题结合具体项目“蓄电池状态记录仪的设计”，分析了它的各个功能模块，设计了其系统结构。对各个功能模块的设计与实现进行了代码编写和测试，借助于TFTP服务器实现了基于协议的嵌入式目标板和PC机间的网络通信。 本课题经过几个月的软硬件设计和现场测试，已实现了最初的设计目标。构建出了实验硬件平台和一个多任务多协议的基本实时系统框架。以后的开发者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈的情况下就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统，并能在平台上开发其它的应用任务，为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
上传时间： 2013-04-24
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