随着电子技术的不断发展,各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大,人机交互不友好,不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展,以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大,相比较单片机而言,它的主频高、运算速度快,可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小,适合于功耗要求比较苛刻的地方,这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时,由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源,这样就简化了外设电路及芯片的使用,降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外,ARM芯片可以方便的移植操作系统,为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理,甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外,还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑,两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带;小型化除了要求采用微功耗的器件,还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少,但小型化的同时必须保持系统的智能化,即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中,几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现,如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集,在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效,可修改性强,支持多种体系结构的处理器等,使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛,从x86、MIPS、POWERPC到ARM,以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内,ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场,ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域,例如:工业控制,无线通讯,网络,消费类电子,成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines,先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统,以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路,中央处理器模块,显示模块,用户交互模块,存储模块,网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410,并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构,这样增加了系统可靠性,提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心,A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器),在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒),满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求,并且控制简单,简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card,安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点,所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包,为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示)屏作为人机交互的显示部分,并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分,这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输,系统设计中采用XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)格式来组织传输的数据,通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程,来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间: 2013-04-24
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永磁无刷直流电动机是一种性能优越、应用前景广阔的电动机,传统的理论分析及设计方法已比较成熟,它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制策略的研究.该文提出了一套基于DSP的全数字无刷直流电动机模糊神经网络双模控制系统,将模糊控制和神经网络分别引入到无刷直流电动机的控制中来.充分利用模糊控制对参数变化不敏感,能够提高系统的快速性的特点,构造适用于调节较大速度偏差的模糊调节器,加快系统的调节速度;由于神经网络既具有非线性映射的能力,可逼近任何线性和非线性模型,又具有自学习、自收敛性,对被控对象无须精确建模,对参数变化有较强的鲁棒性的特点,构造三层BP神经网络调节器,来实现消除稳态偏差的精确控制.以速度偏差率为判断依据,实现模糊和神经网络两种控制模式的切换,使系统在不同速度偏差段快速调整、平滑运行.此外充分利用系统硬件构成的特点,采用适当的PWM输出切换策略,最大限度的抑制逆变桥换相死区;通过换相瞬时转矩公式推导和分析,得出在换相过程中保持导通相功率器件为恒通,即令PWM输出占空比D=1,来抑制定子电感对换相电流影响的控制策略.上述抑制换相死区和采用恒通电压的控制方法,减小了换相引起的转矩波动,使系统电流保持平滑、转矩脉动大幅度减小、系统响应更快、并具有较强的鲁棒性和实时性.在这种设计下,系统不仅能实现更精确的定位和更准确的速度调节,而且可以使无刷直流电动机长期工作在低速、大转矩、频繁起动的状态下.该文选用TMS320LF2407作为微控制器,将系统的参数自调整模糊控制算法,BP神经网络控制算法以及PWM输出,转子位置、速度、相电流检测计算等功能模块编程存储于DSP的E2PROM,实现了对无刷直流电动机的全数字实时控制,并得到了良好的实验结果的结果.
上传时间: 2013-06-01
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A/D转换,中断定时,当检测电流值小到一定时,认为投影仪已经关闭,延时切断电源
上传时间: 2013-07-24
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基于嵌入式技术的远程监控系统可以达到动态、无死角的监控目的,可以对一些特殊环境进行远程监视和控制,且不受湿度、温度等条件的影响,广泛应用于军事、交通、智能家居、医疗监护等多个领域。可以解决传统监控系统将图像采集设备固定在一个地方而使监控范围有限,适用场合少等弊端。 本文设计了一款基于ARM和FPGA的远程监控系统。首先在对远程监控系统功能分析的基础上,设计了以ARM为主控制器和FPGA为辅助控制器的硬件电路,采用ARM芯片控制图像采集、速度采集、网络传输等干扰小的模块,采用FPGA芯片控制电机驱动、舵机驱动、电池监控等干扰大的模块,大大提高了系统的稳定性;其次设计了基于WinCE操作系统的图像采集、GPIO、PWM、外中断EINT-19的流接口驱动程序;同时设计了基于WinCE操作系统的图像采集及压缩、网络通信、车模速度采集的应用程序;FPGA内部逻辑电路采用Verilog语言完成电源监控、舵机控制、直流电机控制等功能。 本系统集图像采集和压缩、运动控制、网络传输于一体。其图像采集速度达30帧/秒,图像分辨率达640x480,JPEG压缩比达10:1,控制命令响应时间为1s,网络传输速率达10Mbps。其功能扩展容易,功耗低,体积小,抗干扰能力强,具有很好的市场前景。关键词:winCE;S3C2440A;FPGA;远程监控;流接口驱动
上传时间: 2013-04-24
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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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汽车防抱死制动控制系统(ABS)是改善汽车主动安全性的重要装置,在汽车日益普及的今天,它的应用更为广泛和具有重要意义。作为制动系统中的闭环控制装置,它能防止制动过程中的车轮抱死,以保持车辆的方向稳定性和减少轮胎磨损。ABS的主要部件有:液压调节器、轮速传感器和用于信号处理、触发报警灯和控制液压调节器的ECU。 本文首先简要介绍了ABS的发展历史和基本功能,整个系统的基本结构及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型,包括单轮旋转动力学模型、1/2车辆纵向动力学模型、7自由度整车模型、车辆制动器模型。 分析ABS控制方法,建立ABS滑模变结构控制系统模型。将滑模变结构控制和传统逻辑门限控制进行比较。在高附着系数路面上可以看出滑模变结构控制较传统逻辑门限控制能进一步缩短制动距离。进一步地,利用相同制动力在不同附着系数路面上引起的车轮角减速度不同的特点,在线修正目标滑移率,仿真结果显示获得了更好的制动效果。 根据防抱死制动系统的工作原理,以ARM单片机LPC2292为核心,完成了轮速信号调理电路、电磁阀和回液泵电机驱动电路等电路的设计,阐述了ABS各功能模块软件的设计思想和实现方法,完成了防抱死制动系统的硬件和软件设计。 最后,自主设计的控制器在某车型上进行了替换试验。 试验结果表明:自主开发的ABS控制器满足了制动防抱死功能的需要,各项试验指标皆与原装ABS接近。
上传时间: 2013-04-24
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TLC1551是美国TI公司生产的10位并行输出模数转换器,该器件转换速度快,传输数据方便,应用电路简单.文中介绍了TLC1551的管脚功能、电气特性、工作原理和时序、应用电路及模数转换的单片机基本程
上传时间: 2013-07-26
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采用 Verilog HDL 语言在Altera 公司的FPGA 芯片上实现了RISC_CPU 的关键部件状态控制器的设计,以及在与其它各种数字逻辑设计方法的比较下,显示出使用Verilog
上传时间: 2013-07-06
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目前运动控制主要有两种实现方式,一是使用PLC加运动控制模块来实现:二是使用PC加运动控制卡来实现。两者各有优缺点,但两者有以下共同的缺点:一是由于它们儿乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)来实现电机控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多个进程同时处理,故无法在控制精度和控制速度比较高的场合中应用。二是它们的设计只是把运动控制部件当作系统的一个部分,如果要完成一个机械设备的完整控制,还需要辅助有其他的数字量/模拟量控制设备。这样在提高了系统成本的同时,也降低了系统的可靠性。 论文设计了一种基于ARM+CPLD的高速运动控制器,该控制器采用高速的CPLD处理器来完成电机的闭环控制,辅助以NXP的32位ARM7TDMI处理器LPC231X来实现复杂的运动规划,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳;同时为系统扩展了常规运动控制卡不具备的通用I/O接口,除开4轴运动控制所需要的8点高速脉冲输入和8点高速脉冲输出外,系统具有24点数字量输入(可选共阴或共阳),25点继电器输出,仅一台这样的专用设备就可以完成4轴运动控制和设备上其它开关量控制。 系统采用可移植的软、硬件设计。硬件上以运动控制部件为核心,可以方便的在ARM处理器预留的资源上扩展出数字输入,数字输出,AD输入,DA输出等常用功能模块。系统软件构架如下:在最上层,系统采用μC/OS-Ⅱ操作系统来完成系统任务调度;在底层,将底层设备的操作打包编写成底层驱动的形式,可直接供用户程序调用;在中间层,可根据不同的用户要求编写用户程序,再将其传递给μC/OS-Ⅱ来调度该用户程序。 将该运动控制器应用于工业应用中的套标机,在对套标机进行运动分解之后,结合套标机的电气特性,很好的实现了运动控制器在套标机上的二次开发,满足了套标机在现场中的应用。
上传时间: 2013-04-24
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随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步,ARM微处理器的性能得到大幅度地提高,同时其芯片的价格也在不断下降,嵌入式系统以其独有的优势,己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心,结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的,其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多,使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器,其工作频率可达到60MHz,这对于Time-To-Count技术是非常有利的,而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能,可以直接读取TC中的计数值,也就是说不再需要调用中断函数读取TC值,从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上,使用了高速的ARM芯片,对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进,进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先,讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法,并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法,对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别,以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着,详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论,通过高速32位ARM处理器的使用,Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高,对于Y射线总量测量,使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h,数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时,如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度,是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件,在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均,得出随着照射量率的增大,辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10%的范围内,则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h,量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量,量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h,充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性,也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小,杂质时间在其中的比重越来越大,对测量结果的影响也就越来越严重,尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S,所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间,可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出,在标定仪器的K值时,应该在照射量率较低的条件下行,而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时,计数前时间较大,杂质时间对测量结果的影响不明显,数据线斜率较稳定,适宜于确定标定系数K值,而在照射量率较高时,计数前时间很小,杂质时间对测量结果的影响较大,可以明显的在数据线上反映出来,从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析,得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间,并以软件杂质时间为主,通过对程序进行合理优化,软件杂质时间可以通过程序的改进而减少,甚至可以用数学补偿的方法来抵消,从而可以得到比较精确的计数前时间,以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪,用户可以选择不同的工作模式来进行测量,当辐射场较弱时,通常采用规定次数测量的方式,在辐射场较强时,应该选用定时测量的方式。因为,当辐射场较弱时,如果用规定次数测量的方式,会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时,由于辐射粒子很多,产生脉冲的频率就很高,规定次数的测量会加大测量误差,当选用定时测量的方式时,由于时间的相对加长,所以记录的粒子数就相对的增加,从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状,了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理,根据此原理,结合高速处理器ARM7 LPC2132,对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性,该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定,来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响,通过Time-To-Count测量方法的使用,可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言,G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h,而用了Time-To-Count测量方法后,结合高速微处理器ARM7 LPC2132,此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内,核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍,而且精度也比传统的脉冲计数方法要高,测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述,本文取得了如下成果:对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析,指出了Time-To-Count测量方法的基本原理,并对Time-T0-Count方法理论进行了分析,推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系,从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程,通过高速微处理芯片LPC2132的使用,成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素,如:处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等,重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等,对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签: TimeToCount ARM 辐射测量仪
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