随着计算机、通信、电子技术的进步,嵌入式系统和以太网技术的融合将成为嵌入式技术未来的重要发展方向。基于ARM的嵌入式系统由于具有低功耗、高性能、低成本、可以进行多任务操作等优点,在控制领域得到了越来越广泛的应用。 本选题来自中山大学与北京航天五院合作研制的流体网络系统地面原理样机控制器设计项目。论文研究的主要目的是利用基于ARM920T内核的嵌入式微处理器AT91RM9200融合多传感器设计一种可以在地面实验室环境中可靠运行的数据采集与温度控制系统。 本文从嵌入式测控系统的硬件实现和软件设计两方面进行分析。在硬件设计上,主控制板以Atmel公司生产的AT91RM9200 CPU为核心,主要包括串口模块、存储模块、以太网接口模块、基于SPI串行接口设计的数据采集模块(A/D)、基于I2C接口设计的PID控制信号输出模块(D/A)和采用PIO接口设计的开关控制输出模块等电路,其中后三个模块承担了流体网络回路的传感器数据采集,关键点的温度控制和多路电磁阀的开关控制等任务,后文将重点介绍。在软件设计方面,主要分两个方面进行讨论,分别为主控制器上基于嵌入式Linux系统的软件和上位机采用Visual C++编写的监控软件。主控制器软件采用多线程进行设计,包括主线程、服务器子线程和数据采集子线程,三个线程同时运行,提高了系统的运行效率。上位机和主控制器通过接入以太网中,然后由服务器线程和上位机客户端利用socket套接字实现通信。同时上位机软件也提供形象美观的图形用户界面,配合主控制器实现特定的温度、流量和压力监控。 本论文设计的嵌入式测控系统充分利用了AT91RM9200内嵌的的强大功能模块,包括SPI接口模块和I2C接口模块等,可广泛应用于控制领域。对该系统的一些研究成果和设计方法具有一定的先进性和良好的实用性,具有良好的应用前景。
上传时间: 2013-06-30
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随着数字化和网络化的发展,传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制,很难满足安全可靠和网络化的控制需求。由于识别技术的不断成熟,基于人体生理特征的身份识别系统逐渐被人们开始采用,目前,从实用的角度看,指纹识别技术要比其它生物识别技术更安全和方便,这是因为人的指纹具有唯一性、不变性以及贴身性的特点。传统的门禁控制器常采用单片机开发,利用串行通信接口向远程上位机传送数据,多个门禁控制器一般组成RS485网络,通信线路专用且不易于实现网络控制和远程控制,而基于TCP/IP网络通信的门禁系统通过局域网传递数据,很容易实现远程控制和分布式管理。 文中设计了基于指纹识别和以太网的智能网络型门禁控制器。在ARM9和Linux操作系统上采用FPS200指纹传感器采集指纹图像和USB摄像头采集视频图像,以及采用以太网控制器芯片AX88796,实现了基于TCP/IP协议的网络门禁系统。 论文首先分析了门禁系统的研究背景、意义及国内外的发展现状,然后介绍了指纹识别网络门禁系统的总体结构,阐述了系统各个重要功能模块的硬件资源。根据系统的硬件资源搭建了嵌入式Linux的软件平台,移植了相关模块的驱动程序。论文研究了指纹识别算法,包括指纹图像预处理和指纹图像的特征提取和匹配,重点分析了指纹图像分割法,利用灰度梯度和灰度方差的结合设置一个合适的局部阈值对指纹进行分割。然后,阐述了门禁控制系统软件的总体设计,并重点介绍Video4Linux采集图像、指纹图像采集、GoAhead Web Server的应用以及系统运用TCP/IP实现系统门禁控制器和上位机PC之间的网络通信。 系统测试部分介绍了测试环境、测试方法以及测试内容。测试结果表明,本课题设计的指纹识别网络型门禁系统在稳定性、可靠性以及实时性方面达到了较好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的问题,并对近几年来的一些新的研究趋势做了简单的总结与展望,指出了指纹识别网络型门禁系统未来的研究方向。
上传时间: 2013-07-23
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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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嵌入式系统是一种将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统,在经济社会和人们的日常生活中得到了越来越广泛的应用。嵌入式系统的研究与开发已成为现代电子领域的重要研究方向之一。嵌入式实时操作系统是嵌入式系统应用软件开发的支撑平台,网络化是主要趋势之一。 μC/OS-Ⅱ作为一种新兴的嵌入式实时操作系统,以其免费公开源码、面向中小型应用、可抢占、多任务以及较好的移植性等突出特点,在各类嵌入式设备中得到广泛应用。然而,μC/OS-Ⅱ内核中不支持TCP/IP协议栈,因而无法适应嵌入式设备网络化的需要。本文的主要目标是:在计算资源严重受限的条件下,研究使嵌入式系统支持TCP/IP协议的策略及其实现方法。 本课题以实验室现有的Samsung S3C44BOX芯片为核心的ARM开发板作为硬件平台,分析了ARM7TDM[内核的特点及S3C44BOX的结构。在详细分析实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其内核原理的基础上对其进行适当的改进并成功移植到ARM硬件平台上。针对μC/OS-Ⅱ内核不支持TCP/IP协议栈的问题,引进了嵌入式TCP/IP协议uIP,将其应用到μC/OS-Ⅱ上,成为μC/OS-Ⅱ的网络服务模块,实现了对μC/OS-Ⅱ的网络功能的扩充,并在uIP基础上编写了相关的网络驱动程序。最后,本课题设计了基于HTTP协议的嵌入式Web服务器和基于TFTP协议的远程文件传输,从而使网络远程监控测量和在线程序的更新下载成为现实。 本课题经过数月的软硬件的设计和调试,已实现了最初的设计目标。测试结果表明:移植到ARM处理器上的μC/OS-Ⅱ内核可以成功实现对任务的调度;对μC/OS-Ⅱ内核扩充的TCP/IP协议——uIP可正常运行:嵌入式Web服务器和远、程文件传输在实验室局域网中的稳定运行,更加证明了本课题的成功性。
上传时间: 2013-05-17
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最新的HDMI I.3(高清晰度多媒体接口1.3)标准把以前的HDMI 1.0 - 1.2标准所规定的数据传送速度提高了一倍,每对差动信号线的速度达到3.4 Gbps。由于数据传送速度这么高,要求电路板的电容小,确保信号的素质很好,这给电路板的设计带来了新的挑战。在解决这个问题,实现可靠的静电放电(ESD)保护时,这点尤其重要。在HDMI系统设计中增加ESD保护时,如果选用合适的办法,就可以把问题简化。泰科电子的ESD和过电流保护参考设计,符合3.4 GHz的HDMI 1.3规范,达到IEC 61000-4-2关于ESD保护的要求,并且可以优化电路板的空间,所有这些可以帮助设计人员减少风险。本文探讨在HDMI 1.3系统中设计ESD保护的要求和容易犯的错误。 概述 在高清晰度视频系统中增加ESD保护,提出了许多复杂而且令人为难的问题,这会增加成本,会延长产品上市的时间。人们在选择ESD保护方案时,往往是根据解决这个问题的办法实现起来是否容易。不过,最简单的办法也许不可能提供充分的ESD保护,或者在电路板上占用的空间不能让人最满意。有些时候,在开始时看上去是解决ESD保护问题的最好办法,到了后来,会发现需要使用多种电路板材来保证时基信号达到要求。在实现一个充分的静电放电保护时,往往需要在尺寸、静电放电保护的性能以及实现起来是否容易这几方面进行折衷。一直到现在仍然是这样。
上传时间: 2013-10-22
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本文应用目前较为流行的神经网络方法对电力系统短期负荷进行预报,主要进行了以下工作: 1.了解电力系统短期负荷预报的现状,总结国内外的研究方法。 2.深入学习神经网络及其相关知识,设计出用共轭梯度算法改进的BP网络,并将它应用于负荷预报中,收到了很好的效果。相比普通的BP网络,不但预报精度大大提高,而且学习时间也缩短许多。 3.学习小波理论,尝试将小波分析与神经网络相结合,设计出一种小波神经网络,并将其用于负荷预报,收到了很好的效果。 4.提出一种新型神经网络,即RAN网。它是一种能根据输入数据的复杂程度而自动添加或删除其隐层神经元的神经网络,尝试将其用于负荷预报,同样收到了很好的效果,并且将三种方案进行了比较。
上传时间: 2013-11-20
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在基本Sprott-B混沌系统数学模型的基础上,引入一个控制参数进行系统改造,构建出一个恒定Lyapunov指数谱鲁棒混沌系统。通过相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具对系统进行了仿真分析。研究结果表明,系统对唯一的控制参数保持恒定的Lyapunov指数谱,从而工作于鲁棒混沌状态,理论分析则揭示出控制参数对于系统的混沌振荡具有线性或非线性调幅作用。此外,在以改进的Euler算法进行离散化后,采用微控制器MSP430F249进行了实验验证,证明了系统的可实现性。
上传时间: 2014-01-06
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基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院,湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点,提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法,分析了系统的工作原理,介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信,具有运行可靠、性能价格比高的特点,所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ,manyp umpsin o perationa ndth ep umps, farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is, suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分,一对组态硬件要求较高,投资较大。相对而言,MPI网是水源地深水泵的工作控制,一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps,通过一级中继器传输距离可水控制,两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况,确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络,主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM,从任务是对水池的水进行消毒处理后,通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用Siemens公司的S7系列可编程控求,又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本,制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统, 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制,对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口,网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器,使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍,通用性较好,它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输,传输速率为9.6kbps一12Mbps,主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信,可满足交直流调速系统快速响应的时间要求,特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题,完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务,适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层,适用于过程自动化的总线类型。
上传时间: 2013-10-09
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提出了基于网络远程监控系统设计中所涉及的关键技术,采用了基于Internet远程监控实验系统,通过设计,能够接受来自网络服务器验证的远方客户端请求,并能执行远方用户的操作代理请求,允许远方用户通过动态网页查询历史数据。通过远程用户模块采用ActiveX或Java Applet嵌入到网页中的形式,实现远程用户同本地实验台信息的交互,通过与设备服务器的通信实现实验过程,实现网络服务器与动态网页之间交互实现用户的注册与登录。
上传时间: 2013-11-02
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研究基于IP 无线网络中精细粒度可伸缩性( FGS) 视频的传输。基于包交换的IP 无线网络通常由两段链路组成: 有线链路和无线链路。为了处理这种混合网络中不同类型数据包的丢失情况, 对FGS 视频增强层数据运用了一个具有比特平面间不平等差错保护(BPUEP) 的多乘积码前向纠错(MPFEC) 方案进行信道编码。对FGS 增强层每一个比特平面(BP) , 在传输层, 采用里德—索罗蒙码(RS) 提供比特平面间的保护; 而在链路层, 则运用循环冗余校验码(CRC) 串联率兼容穿孔卷积码(RCPC) 提供数据包内保护。还提出了一个率失真优化的信源—信道联合编码的码率配置方案, 仿真结果显示出该方案在提高接收端视频质量方面的优势。
上传时间: 2013-11-14
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