GPS技术自从被用于民用之后就在各行业中得到了广泛的应用,用途不同的GPS设备层出不穷。随着社会的发展,个人对便携式定位产品的需求日益旺盛,另一方面,计算机技术和嵌入式技术的飞速发展,个人手持式设备的功能日益强大,在手持式设备中扩展GPS功能具有良好的市场前景。 本课题选择ARM9平台为系统硬件基础,嵌入式Linux为操作系统,并采用Trolltech公司Qt/Embedded为应用程序开发平台,研究可用于手持终端设备的GPS定位系统的嵌入式实现方案。 本文在参阅了大量国内外相关资料的基础上,首先从GPS定位系统应用现状出发,阐述了课题研究意义和主要研究内容。然后介绍了GPS定位系统的组成和基本定位原理。接着,详细介绍了GPS定位系统硬件开发平台的搭建,包括开发板的系统资源、GPS模块性能指标和NMEA-0183格式导航电文。紧接着介绍了GPS定位系统软件开发平台的搭建方法,分析了Bootloader的启动过程、嵌入式Linux的特点以及内核的移植和根文件系统的创建过程,以及QT/Embedded和相关工具的配置。在完成上述工作之后,完成了GPS定位数据的提取,制作了可用于GPS定位的地图并编写图形软件,最后,将程序移植到开发板上运行及调试。 在文章的最后,给出了程序运行的结果,分析了GPS定位误差的来源以及减小误差的方法。在总结本课题完成的工作之后,分析了系统的问题和不足,以及日后相应的改进工作。
上传时间: 2013-07-06
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显示技术被定义为新世纪世界朝阳产业之一。几十年来,LED显示技术成为一项使用最广泛和最普及的技术,由于其极高的性价比、高亮度、主动发光等特性,使得LED构成的大屏幕已经被广泛的应用于车站、码头、广场等各种场合以及各企事业单位,成为各单位、部门很好的信息发布与交流工具。传统的显示技术以简单的8位或者16位单片微控制器为核心,其运算速度、内存容量、存储空间和通讯方式等方面存在着很大的局限性,很难实现高难度图文动态特技显示和高灰度级显示,并且无法满足信息容量大和处理速度很高的场所。 本文在分析LED显示控制原理、灰度级实现以及彩色显示实现原理的基础上,制定了ARM+FPGA的LED点阵显示控制方案,采用三星公司S3C2410芯片上的LCD显示接口,设计了显示数据重组、非线性占空比γ反校正等逻辑,结合FPGA技术实现了高性能的LED点阵显示控制;同时研究了嵌入式Linux操作系统,在实验基础上详细论述基于Linux操作系统的帧缓存设备模块加载模式下的控制技术,并开发基于ARM平台的LED显示屏播放以及管理应用程序。 本文的创新之处在于提出并系统研究了改善LED显示效果的数据重组技术以及非线性占空比下的γ反校正技术,并通过软硬件调试系统达到预期显示效果。
上传时间: 2013-04-24
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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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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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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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ARM微处理器和嵌入式Linux操作系统为核心的嵌入式技术,已在很多领域得到了越来越广泛的应用。由于网络在未来计算中将发挥非常重要的作用,因此连通性、网络化正逐渐成为嵌入式设备的发展方向,嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。美国贝尔实验室预测未来数年内所能想到的任何有用信息都是由嵌入式设备通过网络供给信息的需求者。 本文设计和实现了基于ARM处理器的嵌入式系统硬件和软件解决方案,将Linux移植到LH79520,并且实现了嵌入式系统的网络通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作为处理器,采用高度集成的以太网芯片DM9000A作为网络接口,并且扩展了LCD、UART接口。使用APEX作为系统的Bootloader,选择Linux操作系统进行裁剪和移植,编写了网络芯片驱动程序,使得2.6.22版本内核在硬件上稳定运行;同时实现了嵌入式平台和Linux系统之间的网络的数据传输。对影响TCP网络数据传输速率的因素进行了研究,通过对比和测试优化了ARM嵌入式系统的网络传输性能。最后,在ARM平台和Linux主机端分别实现了采用IPMSG协议的网络传输应用程序。 通过测试表明,本文所设计的嵌入式系统在可用性及操作方便性方面都达到了预期的目标,使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本,具有实际的应用价值。
上传时间: 2013-07-14
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近年来,随着世界上汽车保有量的快速增长,不可避免的带来了交通拥挤、交通事故、废气的排放等问题。这些问题促使人们开始致力于研究智能交通系统(ITS),以此来保障交通安全,提高交通运输效率,方便出行。 车载导航系统是智能交通系统ITS最后发布的环节,它集先进的全球卫星定位技术、地理信息技术、数据库技术、多媒体技术、现代通信技术与嵌入式计算机系统于一体,实现车辆定位、车辆导航、实时信息发布等功能,为驾驶者提供便捷的服务,帮助驾驶者准确、安全、快速地到达目的地。随着汽车工业的快速发展以及对智能化交通的需求加深,研究适合中国国情的车载导航系统,有着极其重要的意义。 本论文针对车载导航系统要求成本低、体积小、功耗低、性能可靠等问题,设计了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux车载导航系统,建立了相应的硬件平台和软件平台,实现车载导航系统的定位查询、最优路径查询等功能。论文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通动态信息平台的构架、作用,根据平台需要车载导航系统实现的功能,以及系统所要满足的价格低、体积小、功耗低、性能可靠等指标,提出了嵌入式车载导航系统的整体设计构架。选择使用三星公司32位嵌入式微处理器S3C2440A来搭建系统硬件平台,使用Linux操作系统来进行车载导航系统应用程序的开发。 (2)围绕S3C2440A芯片的性能结构,构建了系统硬件平台的整体框架。根据系统所需要的性能,对框架中的存储模块、GPS模块、GPRS模块以及外围接口等进行了选型设计。 (3)建立Linux操作系统的开发环境,完成BootLoader移植,实现了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了车载导航系统的程序设计与开发。 (4)论文的创新点之一在于设计的车载导航系统是动态交通信息平台中的发布环节,通过GPRS通信,它能够提供实时动态交通信息,并能进行最优路径查询,最大限度地实现了交通信息资源的共享。 (5)另外的创新点在于充分考虑成本和性能的基础上,选用了S3C2440A芯片来构建系统硬件平台。它预留了多媒体接口、相机接口、音频接口、网络接口等可以丰富车载导航系统的功能。 本文所研发的嵌入式车载导航系统经实验室调试,结果表明基本实现了设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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工厂底层的信息绝大部分都是通过现场总线进行传递的,但基于现场总线的工业设备网络无法实现与企业的Internet/Intranet无缝连接从而实现远程监控。所以本文就此问题展开研究,提出了一种基于S3C2410的嵌入式工业网络控制器的平台的设计方案,设计了一个具有网络通信功能的控制器平台。 1.针对网络控制器的特点与要求,通过对比分析,选取了具体的硬件和软件,以确保网络控制器平台的稳定可靠。 2.具体设计了控制器相关硬件电路。包括存储电路、以太网电路、串口电路、I/O口电路等。 3.建立了嵌入式Linux软件开发平台;对网络通信的理论进行了研究,编写了CGI外部扩展程序,实现了动态Web技术,使用户可以通过浏览器对控制器进行远程监控。同时,开发了嵌入式数据库SQLite应用程序,使历史数据、实时数据和技术参数的管理更加方便有序;开发了对应的驱动程序确保了网络控制器的的正常运行。 4.在完成嵌入式网络控制器硬件与软件设计的基础上,将控制器平台应用于智能加药控制系统中,通过测试表明本网络控制器平台稳定可靠。 总之,本文在深入研究嵌入式网络控制器的基础上搭建了一个嵌入式的硬件和软件平台,确保了网络控制器稳定可靠并高效地运行,为第二次开发嵌入式网络控制器准备了一个比较理想的嵌入式平台。
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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