开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物,既具有结构简单坚固、成本低、容错能力强,耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能,目前己经在多个工业部门得到应用。因此,开关磁阻电机在驱动调速领域有着良好的发展前景。本论文在对前人成果的广泛了解和研究基础上,以philip公司生产的LPC2101为主控芯片,充分利用其高速运算能力和面向电机控制的高效控制能力,设计并制作了SRM控制器与系统软件。本文以开关磁阻电机的调速控制策略及其控制实现方法为主要研究内容,对开关磁阻电机的数学模型、功率变换器技术、控制策略、控制方案的实现进行了全面深入的研究。 全文的研究工作分为五个部分,第一部分介绍了开关磁阻电机调速系统的构成及基本工作原理,综述了开关磁阻电机的国内外发展现状、特点及研究动向,总结了开关磁阻电机系统存在的技术问题,提出了本文的研究目的和主要研究内容。 第二部分引用并讨论了SR电动机的基本数学模型和准线性数学模型,然后基于此重点分析了与电动机运行特性密切相关的相电流波形与转子角位移的函数关系,最后根据课题所关心的控制系统设计,在理论分析的基础上提出了SR电动机控制方案并进行了原理性分析,对SR电动机各个运行阶段的特点进行分析并初步提出控制方案。 第三部分对SR电动机调速系统的硬件设计进行了详细说明,主要包括以LPC2101为核心的控制系统的研究与设计,根据SR电机的控制特点,尽可能地开发了LPC2101的硬件资源和软件资源,使控制系统具有很高的控制精度和灵活性,然后对功率变换器进行了设计和制作,分析了各种主电路形式的优缺点,采用了新型IGBT功率管作为主开关元器件,使功率变换器结构得到简化,设计了IGBT的功率驱动电路,并专门设计了电压钳位电路和诸如过压、过流保护等保护单元,保证了整个系统安全可靠地运行,然后分析了SR电动机控制系统位置传感器检测电路设计、电流及电压斩波电路设计、电流检测及保护电路设计等。 第四部分主要介绍了系统的总体控制思想,分析了各个运行阶段的控制策略,对控制策略的软件实现进行了设计,并给出了软件实现的具体流程图,直观地体现了软件编程思想。最后,对系统进行了实验研究及分析。目前,该控制系统已调试完毕,基本实现预期功能。 本文对以ARM为控制核心的开关磁阻电动机控制系统进行了研究,得出了基于有位置传感器检测的控制方案。针对SR电机的控制特点,充分利用了ARM的硬件资源,采用PID数字调节,发出相通断信号和PWM信号,并和电流、电压等保护信号相结合,实现对主功率元件的通断控制。并且设计了相应的外围硬件检测、保护、控制及人机接口电路,使控制系统结构紧凑,可靠性高;系统的控制软件设计,采用模块化的程序设计方法,增强了系统的可读性及可维护性,实现了一种电压斩波和电流斩波控制相结合的控制方式;结合系统的硬件设计,开发了相应的软件模块,使系统具有完善的保护和控制性能。 本系统经过试验,调速范围可达100~2000转/分,效率较高,性能优良,验证了控制思想和控制方法的正确性。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机技术和网络的飞速发展,流媒体技术的产生满足了人们快速获取多媒体信息的需求。它基于RTP/RTCP协议,运用流式传输技术,可以使人们在最短的时间内获得想要的多媒体资讯。流媒体技术可广泛应用于视频播放、视频会议、远程教育等。嵌入式系统是当前研究的另一个热点。它具有低功耗、体积小、集成度高和专用性强等特点。嵌入式系统早期主要应用于军事及航空航天领域,随着工nternet的发展,新型的嵌入式系统正朝着信息家电IA(InformationAppliance)和3C(Computer、Commtlnication&Consumer)产品方向发展。 因此,基于嵌入式设备的流媒体传输就是一个非常有意义的研究方向。本文基于南京某公司的实际产品项目“电梯多媒体项目”,将流媒体技术与嵌入式设备相结合,应用于电梯之中,使多媒体资讯的传播无处不在。 本文首先研究了流媒体传输的相关技术。深入研究了用于流媒体传输的实时传输与控制协议RTP/RTCP,掌握其结构与规则;研究了实时传输QoS控制技术,分析现有的一些网络传输控制方法,分析了流媒体与嵌入式系统的特点。 本文然后详细分析了基于窗口的拥塞控制方法和基于速率的拥塞控制方法的原理和适用范围,并改进了其中基于发送端速率控制的拥塞控制方法,设计了一种基于接收端缓存和发送端速率控制相结合的流媒体传输控制方法。通过对接收端缓存剩余空间临界点的设置与监控,来辅助调节发送端的数据发送速率。它既可以避免网络拥塞,又可以提高流媒体的传输质量。 本文最后介绍了嵌入式Linux系统的移植,分析了网络上开源的RTP/RTCP实现库JRTPLIB,并结合本文实际需要,对RTCP中RR分组的结构做了修改,以此为基础设计了一个系统,实现本文所改进的用于ARM流媒体传输控制的方法。
上传时间: 2013-07-06
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在利益的驱使下,超限运输在世界各地已成为了普遍现象。这给国家带来了诸多经济和社会问题。实践证明动态称重系统(WIM)能有效地抑制超限运输,但同时也存在部分问题,这些问题的解决有赖于国家相关法规的出台,也有赖于关键测量设备(WIM系统)性能的提高。 由于应变式称重传感器容易受到各种环境干扰,对环境适应性差,课题采用光纤Bragg光栅传感器(FBG)作为称重传感器,它具有很强的抗干扰性,利于提高系统测量精度。使用光纤传感器的关键是波长解调技术,本文在比较了几种常见解调技术的前提下,结合课题的实际情况选用了基于F-P腔可调谐滤波解调方法,文章在分析该解调方法原理的基础上,设计了解调器中的各个硬件电路模块;此外,为了提高数据采集、传输的效率,文章还对数据缓冲电路进行了设计,在电路中引入了换体存储及DMA传输技术。 鉴于动态称重信号为短历程信号并且包含各种各样的噪声,称重算法的研究也是本课题要解决的重要内容。本文在分析了称台振动及已有先验知识的基础上,将小波分析、LM非线性拟合算法及残差分析相结合应用在动态称重系统中,为了验证算法的有效性,利用MATLAB对实测数据进行了仿真分析,结果表明该算法能够提高测量精度。 提高动态称重系统性能指标的另一方面是提高系统运行的软硬件平台。课题采用的核心硬件为Xscale ARM平台,处理器时钟可高达400MHz;软件上采用了多用户、多任务的Linux操作系统平台。文章对操作系统linux2.6进行了合适的配置,成功地将它移植到了课题的ARM平台上,并且在此操作系统上设计了基于MiniGUI的人机交互界面及波长解调和数据缓冲电路的驱动程序。
上传时间: 2013-07-26
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随着社会的发展,网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备,应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化,随着视频压缩技术和网络技术的发展,开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用DSP与MPEG-4算法结合的方案来实现,也有的部门采用了片上系统(SOC),但这些不但编程极度复杂,而且成本也过高。本文提出并研究设计了一种基于ARM微处理器S3C2410、MPEG-4专用压缩芯片MPG440、以嵌入式Linux为操作系统的视频监控系统方案,不仅开发便捷、成本低廉,而且实时性较好,适应范围广。 首先,采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案,系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端PC机等四大部分。 第二,以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太网接口芯片为硬件核心,对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据S3C2410的特点及系统整体需求,完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中,在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧,并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。 第三,从应用需求出发,选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件平台,搭建了交叉式的开发环境,对bootloader进行了选择,并给出了加载步骤。完成了对嵌入式Linux内核的选择及移植。 第四,采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计,主要包括共用程序库、config配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。 第五,由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要,所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择,并详细阐述了IP组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。
上传时间: 2013-04-24
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随着电力电子器件及其它非线性负荷在电网中大量的投入使用,致使电网的非线性、不稳定性和不对称性日趋严重。通过对电能质量进行在线实时监测、记录和分析,可以为改善电能质量、制定有关电能质量的治理措施以及确定治理装置的技术参数提供必要的依据。 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软/硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。它正逐步成为当今计算机技术发展的热点,己经广泛应用于工业控制、智能仪器、通信设备、消费电子等各个方面。随着信息技术和数字技术的不断发展,嵌入式系统必将更加广泛的应用到生产生活的各个方面。 本文将电能质量监测与基于ARM技术的嵌入式系统结合起来,设计基于ARM技术的嵌入式电能质量监测系统,实现对电能质量指标的实时在线监测。 论文介绍了电能质量的概念,电能质量问题的危害及电能质量监测的重要意义,分析了电能质量监测国内外研究现状及发展趋势,详细介绍了电能质量国家标准及其测量原理。重点阐述了嵌入式系统的概念、组成,分析了μC/OS-Ⅱ实时操作系统内核的调度机制,完成其在ARM处理器上的移植,构建电能质量监测系统的嵌入式软/硬件开发平台;在此平台上详细设计了电能质量监测系统的硬件电路,提出嵌入式软件系统设计的整体方案,详细说明了在嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ下的软件开发方法。
上传时间: 2013-05-26
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嵌入式系统产品开发现已成为IT产业的主流发展方向之一,在不同应用领域的嵌入式系统产品开发中,都涉及到的一个共性关键技术是:嵌入式系统开发平台的研究与设计。 本文密切结合实际科研项目,采用软、硬件协同设计的研究方法,设计了一套基于ARM微处理器架构的嵌入式系统开发平台,为应用系统的开发者完成了大部分共性的底层设计工作,并针对现代酒店客房管理与控制系统的功能要求,以此平台为基础,开发了一个楼层机控制系统,并成功运用于深圳某国际大酒店的客房控制系统中,验证了本文研发成果的有效性和推广应用价值。 论文首先分析了当前国内外嵌入式系统的研究现状,然后研究了基于S3C44BOX开发板的硬件设计和实现过程,分别给出了电源模块、MCU核心模块、存储器模块、I/O接口模块、通信接口模块、调试以及系统扩展接口等主要模块的设计方法和电气原理图;使用CPLD实现了多功能JTAG调试器,在SDT环境下完成了硬件调试工作;研究了嵌入式操作系统的移植技术,针对VxWorks操作系统下载与应用,开发了适用于S3C44BOX的板级支持包,成功完成了BootRom和VxWorks两种映像的生成和加载;在论文的最后,研究了本平台在酒店客房控制系统中的实际应用方法,设计其作为楼层机的实现方案,讨论了网络通信与控制的工作原理,并给出了主要程序的流程图。
上传时间: 2013-06-02
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汽车导航及定位是在全球卫星定位系统(GPS,Global Positioning System)的基础上发展起来的一门新型技术。它是由GPS定位系统、电子地图、嵌入式系统组成。汽车导航系统接收GPS所传送的卫星信号,得到车辆的即时位置,通过GPS信号处理系统传送给CPU,再配合嵌入式系统上的电子地图,将车辆经过的轨迹显示在显示屏上。本文设计了一种汽车导航定位系统,以ARM微处理器为核心,移植嵌入式操作系统,在此基础上绘制电子地图,显示车辆运行轨迹。主要研究内容如下: 完成了车载导航系统总体方案的分析与设计。分析了多种嵌入式微处理的性能和应用。确定了以S3C44BOX为核心构建导航系统硬件平台的解决方案,并设计了导航系统的总体框架。 完成了车载导航系统硬件平台的设计,包括存储器系统、通信总线、GPS模块等接口电路的设计。根据高速数字电路的设计要求,在双面板上实现了基于ARM的汽车导航定位系统的PCB布线。编写了系统初始化代码,完成了对硬件平台的调试工作。 根据系统的实际情况,选择了实时多任务操作系统μC/OS-II和嵌入式图形用户界面μC/GUI作为本系统的软件平台,完成了两者在系统硬件平台上的移植。针对μC/GUI环境下简体中文汉字的显示问题,给出了一种比较完善的解决方案。 介绍了GPS的卫星定位原理,以及GPS接收的数据格式。在嵌入式图形用户界面μC/GUI的基础上实现车载导航系统LCD上电子地图的绘制,提出了基于μC/GUI及Maplnfo MIF地图数据格式的电子地图的设计与实现方法。实现了矢量电子地图的显示、缩放、漫游、图层管理以及简单的数据查询导航功能,提出了用边界检测算法提高电子地图漫游时的显示速度。在此开发平台上还实现了GPS定位数据的采集、处理,初步完成了定位模块的部分功能。
上传时间: 2013-05-22
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展,嵌入式系统成为了当前信息行业最热门的焦点之一。而ARM以其高性能低功耗的特点成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。在嵌入式操作系统方面,Linux凭借其性能优异、结构清晰、平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势,被嵌入式系统开发者广泛地采用。Linux 2.6包含许多新的特性,为其在嵌入式领域的应用提供了强有力的支持,新的内核越来越多地应用于嵌入式Linux系统中。 本文的工作基于艾科公司研发的硬件平台Ark1600开展。该平台上集成了多个功能模块,例如LCD、12S、GPIO、12C等,同时支持XD、CF、MMC、SD等多种硬件存储设备,在设备通信方面提供了USB、串行通信等传输方式。本文的主要工作是研究Linux在ARM芯片上的移植,并在此基础上阐述Linux设备驱动的开发。 首先构建了交叉编译环境,然后在分析Ark1600硬件体系结构的基础上详细阐述了BootLoader程序设计与实现、Linux2.6内核移植、Ramdisk文件系统移植的全过程,为后续项目的实施搭建了一个良好的开发平台。论文最后阐述了Linux 2.6内核中开发块设备驱动程序的实现方法,并以XD块设备驱动程序为例,详细阐述了Linux驱动程序的开发流程。 主要工作量在于BootLoader程序的设计与实现、Linux系统移植和XD块设备驱动程序的开发。因为项目平台独特的硬件环境,一些程序代码要严格依赖硬件设备设计。在Linux移植中的主要工作包括串口控制台的驱动、设置系统的存储布局、初始化系统定时器、初始化系统中断、在Linux系统中建立标识本硬件平台的结构体变量、配置并编译Linux内核等。
上传时间: 2013-05-18
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随着现代控制技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。传统的温度监测系统可靠性和实时性相对较差,温度测量的精度和准确度较低,而且大多采用有线方式对整个系统进行控制,这不利于应用的扩展。近年来,嵌入式系统和无线通信技术(特别是短消息业务)受到远程监测领域研究者的密切关注,成为一个研究热点。本文提出了一种将带有I2C总线的ARM嵌入式微处理器和短消息业务(SMS)用于温度检测系统中的方法,实现了温度的多点监测。本文的主要研究内容如下: (1)多点温度监测系统硬件设计。采用以ARM微处理器LPC2290芯片为核心的嵌入式工控板,通过对Benq无线通信模块M22的控制,接收并识别监测中心发过来的短消息内容,实现了多点温度的采集及显示;采用八个带有I2C总线接口的数字温度传感器LM75,组成八点温度采集电路:利用带有I2C总线接口的LED驱动器件ZLG7290及共阴式数码管为温度显示电路,保证了温度测量的精度和准确度。 (2)多点温度监测系统软件设计。根据整个监测系统的特点,提出了软件设计的总体思路,并以ADS1.2为集成开发环境,将μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的相关代码移植到LPC2290中;采用分层体系思想,使用标准C语言编写程序,结合嵌入式操作系统的任务管理、信号量等机制,并调用相关的应用程序接口函数(API函数),设计了包括温度采集、温度显示、短消息接收与发送等多个子程序。 (3)监测中心软件设计。为了增强系统控制和数据管理功能,使用Visual C++6.0及ADO数据库技术编写了监测中心软件人机交互界面,通过串口使另一M22无线通信模块同监测中心上位机的通信,实现了在PC机上发送短消息指令对下位机进行远程控制,并将接收到的数据存储在Access数据库中以便分析处理。 嵌入式技术和短消息业务在一定程度上提高了多点温度监测系统的测量精度、可靠性、稳定性和实时性,对改进远程监测系统的控制方式和数据传输方式有一定的意义,也为对嵌入式应用项目的开发奠定了基础。
上传时间: 2013-07-08
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无线电子点菜系统是餐馆实行信息化管理的一个重要组成部分,该系统的应用不仅会给餐饮企业带来良好的经济效益,而且有利于先进的科学技术在国民经济中的推广应用,产生良好的社会效益。目前国内点菜系统高、低档产品繁多,但推广速度十分缓慢,究其原因是缺少适合中国国情的中档适用产品。本文通过分析国内市场现有的各种点菜系统的优缺点,指出点菜系统的区别关键在于点菜终端和通讯方式的选择上,在此基础上提出了一种适合具体应用场合的中档无线点菜终端解决方案:运用嵌入式系统开发无线点菜终端,运用短距离无线通信技术进行数据传输。 文章首先分析了无线点菜机的系统组成及功能分配,并在此基础上对系统各个组成模块的硬件进行设计。接着分析了触摸屏数据采集的全过程,探讨了影响触摸屏数据精度的各种因素,提出了一种“三步法”进行数据的校正的方法。然后文章对几种常用的小范围无线通讯方式进行比较,确定采用无线射频单芯片实现短距离无线通讯,并详细阐述了数据帧格式和分层次通讯协议的设计,通讯系统的模型采、用主站论询,从站监听的方式。最后是软件的具体开发,首先研究了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和Boot Loader启动代码的设计,并成功移植下载到S3C44BOX中,然后在此操作系统的基础上进行点菜界面、通讯协议及关键驱动的设计。 本设计对基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统进行终端开发,具有一定的借鉴指导意义,对自助式餐饮业具有商业实用价值。同时,作为一款手持式产品,可以随身携带,可以使用于多种支持无线上网的场合,具有一定的市场应用前景和商业实用价值。
上传时间: 2013-07-30
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