核能谱仪中的数据采集系统，集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体，以多道脉冲幅度分析器为核心部件，能够快速、准确地提取出核素的相关信息及参数。现已于勘探、建材放射性检测及环境放射性监测等领域得到广泛应用。随着嵌入式技术的发展，以32位ARM为核心的微控制器已被引入进来，提高了数据采集的速度和精度，同时嵌入式操作系统的引入也为功能扩展、系统集成提供了高效的开发平台。 本论文介绍的核数据采集系统即以ARM微控制器LPC2148和实时操作系统μC/OS-II为平台，谱数据采集为基本功能，在此基础上扩展GPS和GPRS模块，可实现GPS信息和核信号的实时、同步接收，保存和显示，并可将采集的数据通过GPRS网络及时传到采集中心进行谱数据处理和GPS差分定位，为野外多点测量及远程监测提供了有效的手段。 课题以教育部的高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于3GS技术的便携式核地球物理数据采集系统研究(项目编号：20040616014)”为依托，本人在已有研究成果的基础上，进行了相关改进和系统集成： (1)选用轨对轨运算放大器，改进了峰值检测电路，增大了脉冲峰值的测量精度。 (2)数据采集系统以32位ARM微控制器LPC2148为核心，外围电路带有LCD显示，系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 (3)实现了核数据采集系统对GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系统在LPC2148上的移植、操作系统的搭建，及各功能模块的设计与集成。
上传时间： 2013-04-24
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现代喷气织机以其高速、高性能等优势，占据了无梭织机的大部分市场，并成为最有发展前景的一种织机。送经、卷取机构是织机控制系统的重要组成部分，其对经纱张力的控制精度已成为评定织机质量的重要技术指标。因此，提高和改善喷气织机的电子送经和卷取控制系统的性能非常必要，而且，开发具有高速、高精度的独立电子送经和卷取控制模块具有广阔的应用前景。 本课题研究开发了一款独立的电子送经和卷取控制模块，通过人机界面或CAN通讯对该控制系统所需参数进行设置，使其可以根据参数设置应用于不同型号的喷气织机。通过对系统的控制分析，本课题主要从硬件电路设计、软件控制及张力控制算法三个方面进行研究。 首先，通过对喷气织机的性能要求及控制器结构与性能的综合考虑，系统采用以高速ARM7TDMI为内核的低功耗微处理器LPC2294作为系统控制器，该控制器不仅速度快、性能稳定，而且其丰富的外围模块大大简化了硬件电路的设计。硬件电路设计采用模块化设计方法，主要功能模块包括嵌入式最小系统模块、主轴编码器采集模块、张力采集模块、电机控制模块、通讯模块、人机界面模块、输入输出信号模块等。根据系统需要，对各个模块的控制器件进行选取，并设计出各个模块的接口电路。最后，为了提高系统的稳定性和可靠性，在硬件电路设计中采取了隔离、去耦等硬件抗干扰措施。 在软件设计方面，系统采用嵌入式实时操作系统μC/OS-II，便于系统升级和维护。在系统硬件平台的基础上，根据设计要求对操作系统内核进行剪裁和移植，并对系统时钟节拍进行修改。结合硬件电路及系统控制要求，对系统启动代码进行修改；并根据系统对各个功能模块控制的时效性要求，对系统任务进行合理规划。为了说明系统采用该RTOS的可行性，对实时性要求最高的张力采集任务进行了实时性分析。对CAN通讯协议进行制定和编程实现，并对I2C、CAN和LCD驱动程序进行开发，另外，对每个任务的功能及控制流程和任务间及任务与中断间的信息通讯进行了说明。系统在软件方面也采用了一定的抗干扰技术，对硬件抗干扰进行补充。 最后，针对经纱张力的非线性和滞后性等复杂特性，对张力调节采用模糊参数自整定PID控制算法，设计出张力模糊参数自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，对PID控制器下的张力算法及模糊参数自整定PID控制器下的张力算法进行仿真研究。而且对张力模糊PID控制算法在LPC2294中的实现进行了说明。关键词：ARM； μC/OS-II；喷气织机；送经卷取；模糊PID
上传时间： 2013-06-11
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本文在分析研究部队执勤信息化建设对无线数据传输技术需求的基础上，以无线数据传输技术和嵌入式系统研究为背景，按照嵌入式系统开发的流程和方法，以设计通用化、模块化软硬件平台为重点，解决无线数据传输系统设计关键技术为核心，设计了由32位嵌入式系统主控模块和射频收发模块组成的无线数据传输系统原型；并通过移植嵌入式实时操作系统--uC/OS-II，构造了系统软件开发平台；在此基础上，完成了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件设计，为进一步扩展系统功能，实现工程应用打下了基础。 首先，论文比较了系统微处理器的选择，无线通信方式的选择，系统接口方式的选择等相关方案，分析了应用32位ARM处理器和嵌入式操作系统构建系统主控模块的优势，提出了系统的软硬件整体结构框架。 其次，从构建通用软、硬件平台的角度，重点介绍了LPC2138(ARM)微处理器和nRF401无线射频芯片主要特性及相关外围电路的设计，并对系统的硬件抗干扰措施进行了分析。在完成硬件电路设计的基础上，针对主控模块设计了启动代码，分析了uC/OS-II操作系统体系结构，进行了系统移植，形成了完整的软硬件开发平台。 最后，在学习研究uC/OS-II操作系统程序设计技术的基础上，讨论了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件的开发方法，完成了基本的层次化，模块化软件设计，对系统无线传输功能进行了验证，并对系统将来的功能扩展和工程应用提出了构想。
上传时间： 2013-07-06
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二十世纪九十年代以来，随着嵌入式系统的蓬勃发展，嵌入式技术开始渗透到数控领域，传统数控技术与嵌入式技术相结合，新型嵌入式数控技术进入一个高速发展的阶段。激光切割由于具有切割尺寸质量好、速度快、精度高、效率高等优点，在工业数控系统中具有非常广泛的应用。基于嵌入式的激光切割数控系统是嵌入式技术在激光切割应用中新的探索,对于激光加工工业有着重要的意义。本文以ARM与R8C为平台，对以激光切割为应用的嵌入式数控系统的设计进行了研究。 本文介绍了嵌入式数控系统的原理、体系结构和硬件组成以及激光切割和原理、发展和特点，然后从硬件和软件两个方面对系统的具体设计进行了研究。介绍了上位机ARMS3C44B0和下位机R8C/17的特点，执行机构步进电机的控制原理，对外围设备相关设计进行了研究，包括上位机ARM S3C4B0的串口通信、LCD显示、触摸屏的设计，已及下位机R8C/17的串口通信与对步进电机的控制。介绍了嵌入式操作系统UC/OS-II的原理及特点，UC/GUI的特点及应用。对系统各功能模块的软件设计进行了研究，包括嵌入式操作系统上任务的设计和通讯、系统人机界面的设计。研究了两种激光切割路径的算法，包括通用的来回扫描切割算法以及作者研究的实际路径切割算法。
上传时间： 2013-07-22
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心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图检测是诊断心脏病变的有效手段。心电数据的高效采集和实时传输成为心电检测的基础，因此，设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的心电采集与远程传输系统将对心血管疾病的检测和预防具有重要意义。 本文在对心电信号采集技术和以太网传输技术进行深入研究的基础上，设计实现了一款基于ARM的心电信号采集与以太网传输系统。该系统前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件设计的信号调理电路，该电路实现了心电信号的高质量提取；系统的关键电路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为核心，并结合以太网控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL设计的A/D转换模块和以太网接口模块，它构建了数据采集和传输的硬件基础；此外，论文还完成了μC/OS-II操作系统在LPC2210上的移植，并实现了系统TCP/IP协议栈；最后，采用了多任务化方式设计了系统应用程序。 通过远端上位机应用软件测试表明，本系统实现了心电信号的采集与传输，达到了远程监控心电信号的目的，且运行稳定可靠。
上传时间： 2013-06-15
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随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统目前己经成为通讯和消费产品的共同发展方向，嵌入式系统是当今最热门的概念之一，各种各样的嵌入式系统设备在应用数量上己经大大超过了通用计算机。同时数字音频技术在我们社会生活中的应用也己经非常广泛，WAV、MPEG、MP3和WMA等相继出现。结合嵌入式系统的数字音频技术研究有着广阔的前景，基于嵌入式的数字音频设备以其高性价比、日新月异的发展速度等优点受到世界各国的广泛关注。本文结合市场发展需要，提出了一个比较优化的解决方案，并从理论和实践两方面对该方案进行了分析和设计。 本论文的主要工作是在研究了基于ARM9 体系结构的Samsung S3C2410 处理器的基础上，以该处理器为核心，加上外部存储器和音频编码解码芯片等器件，完成了一个嵌入式音频系统的设计，设计的系统中包括硬件设计、音频编码解码芯片的设备驱动程序及应用程序。 论文中首先对嵌入式系统进行了比较详细的介绍，并对S3C2410 处理器的体系结构和特性进行了仔细的分析，其次介绍了嵌入式数字音频系统的相关技术，然后从硬件和软件两个部分，分多个模块来安排设计所要求的系统，其中包括μC/OS-II 嵌入式操作系统在ARM 微处理器上的移植，与上位机(PC机)上USB 接口的通讯，以及人机界面和数字音频解码的程序设计等。整个嵌入式音频系统是一个可以独立工作的可扩展系统，该系统能完成音频采集和处理功能。
上传时间： 2013-06-02
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X射线衍射仪目前被广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等诸多领域。而X射线管是X衍射仪的关键部件之一，X射线被激发时会产生两种谱线：特征谱线和连续谱线。X射线管的工作状态决定能否产生符合实验要求的X射线特征谱线和连续谱线，这就要求我们对X射线管的工作状态进行精确控制。 本文根据X射线管工作状态和衍射仪相关功能的要求，提出了基于ARM和uCOS-Ⅱ的衍射仪高压控制系统的设计方案，并在分析和研究的基础上，实现并验证了该方案。该系统以ARM为主控制芯片，结合CPLD芯片，完成对X射线管工作状态的控制和其它相关功能的控制。由于多任务的需要，在ARM的基础上引入了嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ。具体的，本文完成了相应原理图和印刷电路板的设计。在ARM7芯片LPC2378上，完成了嵌入式操作系统uCOS-II的移植；在uCOS-II操作系统上，通过对ARM芯片编程，实现了对X射线管的工作状态进行精确控制，以及光闸、水循环等相关功能的控制。 上述系统已通过实际的安装调试。测试结果表明，该系统能够满足设计要求，实现全部的预期功能，可完成对X射线管的工作状态的精确控制，和衍射仪相关功能的控制。
上传时间： 2013-04-24
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随着计算机技术、半导体技术、微电子技术技术的不断融合，嵌入式系统的应用得到了迅猛发展。本文以嵌入式系统开发为背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系统及其在加密解密模块中的应用。 本文在介绍了嵌入式系统和硬件实现Rijndael算法的研究现状之后，简要概述了Rijndael加密算法的结构、轮变换、密钥扩展和该加密模块选用Rijndael算法的原因以及ARM系列微处理器选型和S3C44BOX芯片体系结构、开发板平台的选择和板上主体硬件电路等相关内容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根据嵌入式系统的一般要求，本文设计了一个基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模块。该加密模块采用了32位高性能ARM微处理器S3C44BOX为硬件核心，并以嵌入式实时操作系统μC/OS-II为软件平台，在ARM ADS1.2环境下进行系统软件开发。该加密模块充分地利用了ARM微处理器性能高、功耗低和成本低的优势以及发挥了μC/OS-II可移植性好、稳定性和可靠性高的优点。 本文重点论述了嵌入式加密模块BootLoader文件的装载、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微处理器的μC/OS-II移植及应用软件部分中任务和模块的流程设计。在该加密模块应用软件设计部分中，对各个任务的创建、定义、优先级设置和事件的定义、对文件的操作进行了设计，并且按照系统软件设计的流程描述了模块所有任务和部分子模块的功能。
上传时间： 2013-05-24
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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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激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的精确度特性广泛地应用在军事和民用领域。但传统的激光测距系统大多采用分立的单元电路搭建而成，不仅造成了开发成本较高，电路较复杂，调试困难等诸多问题，而且这种系统体积和重量较大，严重阻碍了激光测距系统的普及应用，因此近年来激光测距技术向着小型化和集成化的方向发展。本文就旨在找出一种激光测距的集成化方案，将激光接收电路部分集成为一个专用集成电路，使传统的激光测距系统简化成三个部分，激光器LD、接收PD和一片集成电路芯片。 本文设计的激光测距系统基于相位差式激光测距原理，综合当前所有的测相技术，提出了一种基于FPGA的芯片运用DCM的动态移相功能实现相位差测量的方法。该方法实现起来方便快捷，无需复杂的过程计算，不仅能够达到较高的测距精度，同时可以大大简化外围电路的设计，使测距系统达到最大程度的集成化，满足了近年来激光测距系统向小型化和集成化方向发展的要求，除此，该方法还可以减少环境因素对测距误差的影响，降低测距系统对测试环境的要求。本论文的创新点有： 1.基于方波实现激光的调制和发射，简化了复杂的外围电路设计； 2.激光测距的数据处理系统在一片FPGA芯片上实现，便于系统的集成。 在基于DCM的激光测距方案中，本文详细的叙述了利用DCM测相的基本原理，并给出了由相位信息得到距离信息的计算过程，然后将利用不同测尺测得的结果进行合成，并最终将距离的二进制信息转换成十进制显示出来。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro开发板做为开发平台，通过编程和仿真验证了该测距方案的可行性。在采用多次测量求平均值的情况下，该测距方案的测距精度可以达到3mm，测距量程可达100m。该方案设计新颖，可将整个的数据处理系统在FPGA芯片中实现，为最终的专用集成芯片的设计打下了基础，有利于测距系统的集成单片化。
上传时间： 2013-06-20
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