目前,大多数嵌入式自动化系统都以MCU为核心,与监测、伺服、显示等仪器、设备配合实现一定的功能。现场信息往往止步于“现场”,嵌入式自动化系统从而成为了“信息孤岛”,因而制约了其本身的发展。要实现大规模的信息集成、综合实施自动化,就需要一种能在工业现场环境下运行、可靠性高且实时性好的通信系统,形成工业现场的底层网络,完成现场自动化设备之间的多点通信。 Ethernet(以太网)和CAN-bus(控制器局域网)分别是目前全球应用最为广泛的国际互联技术和开放式现场总线。随着测控技术与网络技术日益紧密的结合,测控系统接入互联网已经成为大势所趋,这也促成了近年来嵌入式网络技术的飞速发展。以太网技术正在迅猛发展,将其应用到工控领域,可以达到降低成本,简化结构等成效。随着技术的发展以及实际的需要,将两者结合无疑会为控制领域的飞速发展带来巨大的原动力。本文设计了一种以ARM7处理器为核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet网关,可以用来实现监控设备和现场设备之间稳固、简洁的互连通信,完成对大规模现场设备的实时测控。 本文具体的研究内容如下: 1)以LPC2290为主控MCU的CAN-Ethernet互连系统的设计思想以及整体结构设计; 2)CAN-Ethernet互连系统转换电路及外围接口电路设计,MCS-51单片机与MCP2510实现CAN总线通信; 3)μC/OS-Ⅱ操作系统在LPC2290上的移植以及互连系统应用软件设计实现与探讨; 4)CAN-Ethernet互连系统核心交换模块的设计; 5)使用HTTP协议实现Web服务的功能,并通过Web页面实现对现场设备的远程测控。
上传时间: 2013-08-06
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聚乙烯(PE)管道系统在各个行业的应用越来越广泛,特别是PE管道在燃气输送和给水排水方面的快速发展,使得PE管道正在逐步的替代金属管道系统。PE管道的连接技术是PE管道系统应用中的关键技术之一,连接的质量对PE管道系统整体寿命有重大影响。热熔对接焊是一种经济、快速有效的连接方法,具有密封、均匀、牢固的优点,同时又有焊接过程复杂,工艺参数多的特点,对焊接机的自动化程度要求较高。然而,目前国内工程上还没有全自动化的热熔焊接机,焊接过程需要人工干预,管道焊接质量难以保证。因此,研究设计焊接过程全自动化的热熔对接焊机对提高焊接质量,保证PE管道系统的使用寿命有重要意义。 本文通过分析和研究热熔对接焊的焊接流程和工艺参数,提出了一种结合嵌入式技术,使焊接过程全自动化的热熔焊接机控制系统的实现方案。本文所设计的控制系统实现了热熔对接焊的焊接时序自动控制,操作纠错及错误信息管理,焊接数据的管理及追溯。课题研究的主要内容有: (1)通过分析全自动热熔对接焊机的整体需求,构建基于ARM7处理器和μC/OS-Ⅱ的嵌入式系统平台,包括设计硬件系统和移植操作系统; (2)实现热熔对接焊过程的全自动化,包括自动控制铣削管道端面;测量拖动压力以及自动补偿拖动力;自动控制热板插入后的所有焊接阶段即:加压、成边、降低压力、吸热、抽板、加压、保压、冷却的自动控制。焊接过程中各个阶段以曲线方式动态的显示给用户,焊接完成后焊接数据自动存储; (3)实现系统必须的功能模块,主要包括LCD图形用户界面、数据管理模块、USB移动存储器读写模块。硬件主要实现电源、复位和时钟电路;USB、SPI总线和UART接口电路;A/D和D/A转换接口电路;LCD接口和JTAG接口电路等。软件方面主要包括LCD控制芯片驱动程序、基本图形处理程序、图形用户界面、数据管理系统、USB控制芯片驱动程序、USB大规模存储器协议实现、FAT16/FAT32文件系统操作程序以及自动控制程序等。
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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消防部门为什么要引入GIS/GPS技术?消防部门担负着保护生命和财产安全的重任,但其可利用的资源却非常有限。能够有效利用宝贵信息对消防工作是至关重要的。这出于多种理由,如:火情的需要,营救力量,战术布置,火灾记录,反应时间等。传统方法需要大量的图纸,报告和历史记录。这些数据来自于不同的地方,而且数据格式不一致。因此要花费大量的时间进行数据搜集、准备和统一成可用的数据格式。如何更高效的搜集利用数据,如何进一步提高消防部队的快速反应能力,加强消防车辆的动态管理、动态调度、动态指挥等。这些都是现行消防指挥调度系统中迫切需要解决的问题。而在消防指挥调度系统中引入GIS/GPS技术恰恰解决了这些问题。 各地的消防车辆动态管理子系统普遍上是利用GPS卫星定位技术,通过GPRS无线通讯网络,将灭火出动途中、灭火战斗中的消防车辆的行驶路线、车辆位置信息实时传送到消防调度指挥中心,在指挥中心的电子地图上显示出行车路线和消防车辆位置信息。指挥中心的调度员根据情况,通过无线通讯设备,及时对参战车辆进行调度指挥和行车路线矫正。 本消防车辆调度系统采用M/S(Mobile/Server)模式,本文论述了终端部分的设计和实现。终端采用ARM硬件平台,并在此基础上,集合全球卫星定位技术(GPS)、嵌入式地理信息系统技术(eGIS)、通用分组无线服务技术(GPRS)、计算机网络技术等于一体,实现消防车辆的动态管理、调度、指挥的子系统。实现GPS的车辆导航、车辆跟踪、车辆定位、车辆调度等功能。从而更加形象和直观的对现行消防车辆动态管理系统进行了改进。 当前,随着社会经济的快速发展,高层建筑、地下工程、石油化工、公众聚集场所的大量涌现,火灾日趋多样化、复杂化,快速地处置灾害事故,有效地保护市民生命和财产安全,已成为消防队伍面临的一项紧迫任务。如果能充分地发挥和挖掘GPS技术在消防领域上的应用,拓展和利用它的功能,进行消防通信的改革,这将更好地协助消防队伍为社会的经济和人民生命安全保驾护航。
上传时间: 2013-04-24
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在采矿、冶金、制造、化工、制药、供水等行业中,压力是生产过程中的重要参数,它的应用极其广泛。实时监测压力的变化是实施现代化生产管理的重要环节,因而压力测试技术和仪表的发展历来受到人们的重视。在采矿行业中,压力检测是保证采煤安全的重要一环,因此开发一种智能压力检测装置来用于采煤工作面液压系统的压力检测是十分必要的。 本文所设计的压力检测系统是ARM处理器与仪器的有机结合,它以菲利普公司的LPC2294为核心,利用电阻应变片将压力转换成电压信号,通过放大电路将电压信号放大并传输至LPC2294进行A/D转换,然后将各液压支架的压力数据传输至存储芯片保存,并显示。本系统的特点是:压力量程为1~60Mpa,每5分钟采集一次压力数据。各分机的压力数据通过CAN总线传输至主机,总线的传输速率为250Kbps。主机再通过串口将数据传输至计算机。计算机通过串口读取主机的压力数据,并将数据保存在数据库中,上位机采用NI公司的Labview软件进行设计。其中串口的接收部分用Labview中自带的VISA控件来编写,数据库部分采用微软的Access软件建立数据库,利用第三方编写的Labsql将数据写入数据库。 论文的第一章综述了压力检测的起源,发展以及国内外压力检测的现状;第二章主要论述了系统的整体设计思路及方法;论文第三章、第四章系统的硬件电路、软件开发环境及相关的软件流程;第五章简单介绍了PC机软件开发语言以及对上位机部分的软件设计做了简单的介绍。第六章对全文的工作做了总结,并对压力检测以后的发展方向阐述了自己的观点。
上传时间: 2013-08-01
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对温度、湿度、压力等数据的采集在很多工农业生产中都普遍存在着。目前大部分的数据采集系统使用8位单片机作为控制器,由于单片机自身功能的限制,它的采样速率,数据采集的方式等均受到一定的限制,而且它没有自己的操作系统,可视性和可操作性相对比较差。因此,研究一种新型的、具有高速的采样速率、多样化的数据采集方式以及操作性非常强的数据采集系统非常的有必要。 本论文采用三星公司的ARM9内核的S3C2410作为主控制器,嵌入式Linux作为操作系统,通过S3C2410的RS-485、I2C总线来控制和传输由不同类型数据采集器采集到的数据;利用嵌入式图形用户界面GUI的编程工具Qt/E(Qt/Embedded)设计的用户界面,结合开源嵌入式数据库Sqlite3,实现对各种不同数据采集器的控制和数据的采集;利用Linux系统中的Video4linux编程实现对现场的视频监视;同时利用S3C2410的GPIO和中断口设计的键盘能够像PC键盘那样方便的对用户界面进行操作,整个系统完成数据的采集、传输、存储、监视等功能。此系统不但减少了使用处理器的数量,而且采样速率,采样精度等都有比较大幅度的提高,同时通过实时的视频监视还可以及时知道数据现场的情况,这些对复杂环境下的数据采集尤为有利。 本论文的重点是完成用户界面的设计、键盘驱动及与Qt/E的键值映射、RS-485及I2C总线驱动和视频监视的实现。本论文完成了整个数据采集系统的初步设计,在油气田开采现场的数据采集中运行效果良好,虽功能尚待进一步完善,但具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-06-12
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随着电子技术的快速发展,嵌入式系统已经成为热点。嵌入式系统大量应用在自动控制、工业设备和家用电器当中。当前应用的产品常以嵌入式处理器的形式出现,常用的如PDA、交换机、路由器等。嵌入式的广泛应用大大提高了人们的生活水平。位置敏感探测器(Position Sensible Detector)是一种基于半导体PN结横向光电效应的光电器件。它具有分辨率高、响应速度快、信号处理电路相对简单等优点。我们经常将PSD应用在与位置、距离、位移、角度的微小测量有关的场合。本文选用了一维PSD作为系统的探测器,结合嵌入式技术,将PSD应用于微小位移测量,实现了对微小位移的检测。 本研究以PSD、ARM、PC机为核心完成了对位移测量系统的设计。以PSD为核心实现了对信号的转换,利用PSD结合光学三角测量法将位移信号转换成电压信号,然后对电压信号进行放大、滤波等处理之后交由A/D器件进行模数转换。以ARM为核心,主要实现了对数据的处理,存储和通信等功能。将取得的数字量信号通过特定的软件程序编程得到位移信号。以PC机为核心,利用VB6.0实现了对实验数据的显示。PC根据得到的值与设定值进行比较,根据这个差值我们可以对系统进行进一步的完善。分析了位移传感器技术、微处理器ARM和嵌入式操作系统的特点、优势和国内外的研究现状;而后介绍了微小位移测量系统的总体功能、系统的总体硬件框架;叙述了位置敏感探测器PSD的原理和结构,介绍了将PSD应用于位移测量的设计过程;在ARM最小系统的硬件平台下,结合PSD实现了整个系统的硬件设计;软件设计上,以uClinux操作系统作为软件平台,利用内核裁剪技术,移植了BOOTLOADER,设计了Linux驱动程序和应用程序;最后在系统进行调试的时候,对系统进行了必要的改进,主要是设计了相应的非线性补偿电路,利用MATLAB对实验数据进行了拟合与分析。通过实验数据表明,基于ARM和PSD的微小位移测量系统具有精度高,响应速度快,并且成本低等优点。
上传时间: 2013-04-24
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介绍了一种基于单片机借助CAN 总线技术设计的分布式区域交通信号灯智能控制系统。系统采用AT89C51 作为核心控制器,红外接收器接收来自发射器的红外信号,经解调后输入单片机进行处理,单片机与
上传时间: 2013-04-24
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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种多载波传输技术,它的基本思想是在频域内将给定信道划分成几个相互正交的子信道,每个子信道使用一个子载波进行调制,各子载波并行传输。该技术可以有效提高频谱利用率,能够对抗多径效应产生的频率选择性衰弱和载波间干扰,在时变、频变、多径干扰严重的水声信道中具有较强的优势。 随着计算机和多媒体通信技术的发展,嵌入式系统在各个领域的应用不断深入。其中,基于ARM技术知识产权(IP)核的微处理器依靠其高性能、低功耗和易扩展的特点,在工业控制、无线通信、消费电子等多个领域得到广泛的应用;随着嵌入式系统复杂度的提高,操作系统已成为嵌入式系统不可缺少的一部分。其中,嵌入式Linux凭借免费开源、功能强大、成熟稳定等特点,目前已成为主要的嵌入式操作系统之一。 数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)具有很强的数字信号处理能力,可以满足各种高实时要求,但其寻址范围小,I/O功能较差。ARM+DSP双处理器的结构可以充分利用ARM和DSP各自的优势实现协同工作。 本论文的主要工作是研究和实现一个基于OFDM技术的由ARM+DSP硬件平台实现的能够完成水下声信道图像传输的系统。主要研究内容包括OFDM系统的基本原理、ARM+DSP底层硬件的驱动和控制,Linux操作系统的移植、MiniGUI人机界面的设计、相关应用软件的编写以及在TMS320VC5502上初步实现OFDM的调制解调,以期对今后水下图像传输系统的实现能具有较大的参考价值。
上传时间: 2013-05-20
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近年来,LED显示系统在信息显示领域得到了广泛的应用,迅速发展成一种电子广告媒体,而且已形成具有相当发展潜力的电子产业。随着北京申办年奥运会的成功,必将进一步推动LED显示屏产业的发展。 就目前的发展趋势来看,LED视频显示系统是一个发展趋势。而目前的LED视频系统必须以PC机为视频源,一对一的联机、同步显示,属于同步显示系统,使用不是很灵活方便。一般用于大型购物广场的户外播放视频广告、电视和电影,还可用于大型体育比赛场所,实时直播赛况。尽管异步显示系统可脱机使用,方便灵活,但不能够播放视频信息。 从商业角度来说,技术先进的不一定就是能在市场上完全能行的通的。随着电子广告市场发展,城市街道的视频广告也必将是一种发展趋势,因为具有动感的彩色视频广告比普通的广告壁纸更能吸引人们眼球,同时也为城市添加一道靓丽的风景。而具有寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远等特点的LED显示系统比较适合此场所的显示要求。针对这一特点,开发一套小型、可脱机播放视频的LED显示系统,具有重要的意义和市场价值,不仅有助于城市电子广告产业的发展,也必将推进小型LED视频系统的研究进程以及在其他领域的广泛应用。 因此,本课题以此作为研究工作的起点。本文在分析LED显示屏工作原理后,针对目前LED异步显示系统存在的缺点,结合LED同步显示系统的主要功能及技术指标,提出解决关键问题的总体技术方案。该系统采用ARM+FPGA的硬件构架,利用ARM处理器可移植操作系统、自带LCD控制器、可实现图形界面系统的特点,将ARM系统作为视频源,FPGA用于显示数据重构、灰度扫描控制的电路设计,有效解决了该系统的关键技术问题。 本文的核心是ARM系统软硬件设计及FPGA逻辑设计两大部分。首先根据系统的总体设计方案实现控制系统硬件平台的设计:然后在此基础上通过对嵌入式Linux内核的移植、LCD驱动程序的开发及Qtopia图形界面系统的实现,完成了ARM系统的软件平台设计;最后重点介绍了FPGA的逻辑设计及仿真分析,并验证了各模块的功能设计的正确性。
上传时间: 2013-06-26
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