有機(jī)發(fā)光顯示器件(OrganicLight-EmittingDiodes，OLEDs)作為下一代顯示器倍受關(guān)注，它具有輕、薄、高亮度、快速響應(yīng)、高清晰度、低電壓、高效率和低成本等優(yōu)點(diǎn)，完全可以媲美CRT、LCD、LED等顯示器件。作為全固化顯示器件，OLED的最大優(yōu)越性是能夠與塑料晶體管技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)柔性顯示，應(yīng)用前景非常誘人。OLED如此眾多的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的商業(yè)前景，吸引了全球眾多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與其研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。然而，OLED也存在一些問(wèn)題，特別是在發(fā)光機(jī)理、穩(wěn)定性和壽命等方面還需要進(jìn)一步的研究。要達(dá)到這些目標(biāo)，除了器件的材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，封裝也十分重要。 本論文的主要工作是利用現(xiàn)有的材料，從綠光OLED器件制作工藝、發(fā)光機(jī)理，結(jié)構(gòu)和封裝入手，首先，探討了作為陽(yáng)極的ITO玻璃表面處理工藝和ITO玻璃的光刻工藝。ITO表面的清潔程度嚴(yán)重影響著光刻質(zhì)量和器件的最終性能；ITO表面經(jīng)過(guò)氧等離子處理后其表面功函數(shù)增大，明顯提高了器件的發(fā)光亮度和發(fā)光效率。 其次，針對(duì)光刻、曝光工藝技術(shù)進(jìn)行了一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在光刻工藝中，光刻膠的厚度是影響光刻質(zhì)量的一個(gè)重要因素，其厚度在1.2μm左右時(shí)，光刻效果理想。研究了OLED器件陰極隔離柱成像過(guò)程中的曝光工藝，摸索出了最佳工藝參數(shù)。 然后采用以C545T作為綠光摻雜材料制作器件結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc(20nm)/NPB(100nm)/Alq3(80nm)：C545T(2.1％摻雜比例)/Alq3(70nm)/LiF(0.5nm)/Al(1,00nm)的綠光OLED器件。最后基于以上器件采用了兩種封裝工藝，實(shí)驗(yàn)一中，在封裝玻璃的四周涂上UV膠，放入手套箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下用紫外冷光源照射1min進(jìn)行一次封裝，然后取出OLED片，在ITO玻璃和封裝玻璃接口處涂上UV膠，真空下用紫外冷光源照射1min，固化進(jìn)行二次封裝。實(shí)驗(yàn)二中，在各功能層蒸鍍完成后，又在陰極的外面蒸鍍了一層薄膜封裝層，然后再按實(shí)驗(yàn)一的方法進(jìn)行封裝。薄膜封裝層的材料分別為硒(Se)、碲(Te)、銻(Sb)。分別對(duì)兩種封裝工藝器件的電流-電壓特性、亮度-電壓特性、發(fā)光光譜及壽命等特性進(jìn)行了測(cè)試與討論。通過(guò)對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)增加薄膜封裝層器件的壽命比未加薄膜封裝層器件壽命都有所延長(zhǎng)，其中，Se薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了1.4倍，Te薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了兩倍多，Sb薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了1.3倍，研究還發(fā)現(xiàn)薄膜封裝層基本不影響器件的電流-電壓特性、色坐標(biāo)等光電性能。最后，分別對(duì)三種薄膜封裝層材料硒(Se)、碲(Te)、銻(Sb)進(jìn)行了研究。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)和測(cè)控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國(guó)的電力系統(tǒng)中得到長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場(chǎng)需求，將各種具有高性價(jià)比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應(yīng)用到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲(chǔ)芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強(qiáng)大的器件的應(yīng)用使保護(hù)測(cè)控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時(shí)，各種成熟的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理能力更強(qiáng)，性能大幅提高，程序移植升級(jí)更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高性能測(cè)控裝置，并給出硬軟件設(shè)計(jì)。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，按照測(cè)控裝置基本功能設(shè)計(jì)插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進(jìn)的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過(guò)數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個(gè)系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術(shù)，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實(shí)現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來(lái)管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護(hù)。 @@關(guān)鍵詞：測(cè)控裝置；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來(lái)，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備主要是機(jī)械硬盤，機(jī)械硬盤采用機(jī)械馬達(dá)和磁片作為載體，存在抗震性能低、高功耗和速度提升難度大等缺點(diǎn)。固態(tài)硬盤是以半導(dǎo)體作為存儲(chǔ)介質(zhì)及控制載體，無(wú)機(jī)械裝置，具有抗震、寬溫、無(wú)噪、可靠和節(jié)能等特點(diǎn)，是目前存儲(chǔ)領(lǐng)域所存在問(wèn)題的解決方案之一。本文針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于FPGA的固態(tài)硬盤控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)。 文章首先介紹硬盤技術(shù)的發(fā)展，分析固態(tài)硬盤的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述課題研究意義，并概述了本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作。然后從分析固態(tài)硬盤控制器的關(guān)鍵技術(shù)入手，研究了SATA接口協(xié)議和NANDFLASH芯片特性。整體設(shè)計(jì)采用SOPC架構(gòu)，所有功能由單片F(xiàn)PGA完成。移植MicroBlaze嵌入式處理器軟核作為主控制器，利用Verilog HDL語(yǔ)言描述IP核形式設(shè)計(jì)SATA控制器核和NAND FLASH控制器核。SATA控制器核作為高速串行傳輸接口，實(shí)現(xiàn)SATA1.0協(xié)議，根據(jù)協(xié)議劃分四層模型，通過(guò)狀態(tài)機(jī)和邏輯電路實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能。NAND FLASH控制器核管理NANDFLASH芯片陣列，將NAND FLASH接口轉(zhuǎn)換成通用的SRAM接口，提高訪問(wèn)效率。控制器完成NAND FLASH存儲(chǔ)管理和糾錯(cuò)算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。最后完成固態(tài)硬盤控制器的模塊測(cè)試和整體測(cè)試，介紹了測(cè)試方法、測(cè)試工具和測(cè)試流程，給出測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析，得出了驗(yàn)證結(jié)論。 本文設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤控制器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，易于升級(jí)和二次開發(fā)，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)硬盤和固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
標(biāo)簽： FPGA 固態(tài)硬盤 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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互感器是電力系統(tǒng)中電能計(jì)量和繼電保護(hù)中的重要設(shè)備，其精度和可靠性與電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式互感器已經(jīng)暴露出一系列的缺陷，電子式互感器能很好的解決電磁式互感器的缺點(diǎn)，電子式互感器逐步替代電磁式互感器代表著電力工業(yè)的發(fā)展方向。目前，國(guó)產(chǎn)的互感器校驗(yàn)儀主要是電磁式互感器校驗(yàn)儀，電子式互感器校驗(yàn)儀依賴于進(jìn)口。電子式互感器的發(fā)展，使得電子式互感器校驗(yàn)儀的研制勢(shì)在必行。 本課題依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-7、IEC60044-8和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB20840[1].7-2007、GB20840[1].8-2007，設(shè)計(jì)了電子式互感器檢驗(yàn)儀。該校驗(yàn)儀采用直接法對(duì)電子式互感器進(jìn)行校驗(yàn)，即同時(shí)測(cè)試待校驗(yàn)電子式互感器和標(biāo)準(zhǔn)電磁式互感器二次側(cè)的輸出信號(hào)，比較兩路信號(hào)的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果完成電子式互感器的校驗(yàn)工作。論文首先介紹了電子式互感器結(jié)構(gòu)及輸出數(shù)字信號(hào)的特征，然后詳細(xì)論述了電子式互感器校驗(yàn)儀的硬件及軟件設(shè)計(jì)方法。硬件主要采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)以太網(wǎng)控制器RTL8019的控制電路，以實(shí)現(xiàn)電子式互感器信號(hào)的遠(yuǎn)程接收，同時(shí)設(shè)計(jì)A/D芯片MAX125的控制電路，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電磁式互感器模擬輸出的數(shù)字化。軟件主要采用FPGA的SOPC技術(shù)，研制了MAX125和RTL8019的IP核，在NiosIIIDE集成開發(fā)環(huán)境下，完成對(duì)硬件電路的底層控制，運(yùn)用準(zhǔn)同步算法和DFT算法開發(fā)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理。最終完成電子式互感器校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)。 最后進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，所研制的電子式互感器校驗(yàn)儀對(duì)0.5準(zhǔn)確級(jí)的電子式電壓互感器和0.5準(zhǔn)確級(jí)電子式電流互感器分別進(jìn)行了校驗(yàn)，對(duì)其額定負(fù)荷的20％、100％、120％點(diǎn)做為測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析可知，校驗(yàn)儀對(duì)電子式互感器的校驗(yàn)精度滿足0.5％的比差誤差和20’的相位差。本課題的研究為電子式互感器校驗(yàn)儀的研制工作提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 電子式互感器 校驗(yàn)儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關(guān)鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對(duì)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)輸出)，電壓之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)芯片的測(cè)試功能以及對(duì)芯片電路保護(hù)等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)可配置端口電路能實(shí)現(xiàn)的功能和工作原理，運(yùn)用Cadence的設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合華潤(rùn)上華0.5μm的工藝庫(kù)，設(shè)計(jì)了一款性能、時(shí)序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.基于端口電路信號(hào)寄存器的采集和輸出方式，本論文設(shè)計(jì)的端口電路可以通過(guò)配置將它設(shè)置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時(shí)序仿真，且建立時(shí)間小于5ns和保持時(shí)間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對(duì)16種狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換的控制，對(duì)16種狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換完成了行為級(jí)描述和實(shí)現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對(duì)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)的構(gòu)架這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款邊界掃描電路，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。達(dá)到對(duì)芯片電路測(cè)試設(shè)計(jì)的要求。 4.對(duì)于端口電路來(lái)講，有時(shí)需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)以上的功能，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。滿足設(shè)計(jì)要求。 5.對(duì)于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據(jù)設(shè)置不同的上、下MOS管尺寸來(lái)調(diào)整電路的中點(diǎn)電壓，將端口電路設(shè)計(jì)成3.3V和5V兼容的電路，通過(guò)仿真性能上已完全達(dá)到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴(kuò)散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個(gè)電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時(shí)不影響電路正常工作的范圍內(nèi)，具有三態(tài)控制和驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的功能。通過(guò)對(duì)管子尺寸的大小設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大小的仿真表明：在實(shí)現(xiàn)TTL高電平輸出時(shí)，最大的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170mA，而對(duì)應(yīng)的xilinx4006e的TTL高電平最大驅(qū)動(dòng)電流為140mA[8]；同樣，在實(shí)現(xiàn)CMOS高電平最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時(shí)和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設(shè)計(jì)的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過(guò)添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能，且驅(qū)動(dòng)能力更加強(qiáng)大。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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ARM嵌入式技術(shù)在工業(yè)和生活中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，為了適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的需求，滿足為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，高校通信類和電子類專業(yè)開設(shè)ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程及其實(shí)驗(yàn)課程將成為趨勢(shì)。在課程中設(shè)置合理實(shí)驗(yàn)，可以有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，幫助學(xué)生更快、更好地掌握理論和應(yīng)用技術(shù)。 論文設(shè)計(jì)的ARM嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板及其配套的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)針對(duì)一般高校所開設(shè)的ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的要求而設(shè)計(jì)，配套實(shí)驗(yàn)符合教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)課時(shí)的要求。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板主要組成模塊有：最小系統(tǒng)，包括控制器模塊、電源模塊、復(fù)位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴(kuò)展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡(luò)控制芯片用作控制和信號(hào)處理，使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡(luò)接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構(gòu)建16位存儲(chǔ)單元，使用AT24C01和PCF8583來(lái)構(gòu)建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉(zhuǎn)換以擴(kuò)展RS232串口，并擴(kuò)展鍵盤和LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)充分考慮了一般高校實(shí)驗(yàn)室的條件和需求，能夠較好地將成本控制在150元左右，有利于在有限的條件下為每個(gè)學(xué)生盡可能的創(chuàng)造動(dòng)手制作PCB的實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)板的接口設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生較為方便地開展實(shí)驗(yàn)，并考慮了實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展和二次開發(fā)的需要。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套實(shí)驗(yàn)主要有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內(nèi)資源和特殊功能寄存器的配置方法，對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)有一定的理解，能編程完成一些簡(jiǎn)單的控制功能；擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的基本理念，能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)常見的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序，能夠進(jìn)行操作系統(tǒng)的配置和移植，能夠自行對(duì)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，使學(xué)生能根據(jù)需要設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)一定功能的擴(kuò)展模塊，從而使實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展成實(shí)現(xiàn)具體功能的工業(yè)產(chǎn)品。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括ADS集成環(huán)境實(shí)驗(yàn)、鍵盤實(shí)驗(yàn)（GPIO輸入）、LED實(shí)驗(yàn)（GPIO輸出）、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)、外部中斷實(shí)驗(yàn)、UART串口通信實(shí)驗(yàn)、I2C接口實(shí)驗(yàn)、液晶顯示實(shí)驗(yàn)；擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)包括建立交叉編譯環(huán)境實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)編譯實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn)、以太網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)、TFTP實(shí)驗(yàn)、WEB訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)包括TCP/IP協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)、Web服務(wù)器實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到教學(xué)大綱的要求，并可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實(shí)驗(yàn)，可以滿足一般高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡(jiǎn)單介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展方案和二次開發(fā)方案，并對(duì)嵌入式新技術(shù)的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，是對(duì)普通高校ARM嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的一次有益探索。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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我國(guó)是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國(guó)家，設(shè)施面積占世界總面積的70-80％。目前國(guó)內(nèi)設(shè)施溫室應(yīng)用的主要環(huán)境參數(shù)采控系統(tǒng)大多為進(jìn)口產(chǎn)品，這些產(chǎn)品技術(shù)含量高，采控效果好，但相對(duì)價(jià)格較高，通常適用于現(xiàn)代化的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國(guó)產(chǎn)品牌無(wú)論技術(shù)水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國(guó)常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用”，對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份、調(diào)控問(wèn)題進(jìn)行了研究。 論文分析了目前國(guó)內(nèi)中小型日光溫室環(huán)境監(jiān)控需求，提出并實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)型設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室智能控制系統(tǒng)從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發(fā)了面向常用環(huán)境信息傳感器和生物信息傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊具有可定制、可擴(kuò)展的特點(diǎn)。 (2) 開發(fā)了基于CF卡的數(shù)據(jù)備份及存儲(chǔ)模塊，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)和本地化自主控制提供了基礎(chǔ)。 (3) 構(gòu)建了傳感器數(shù)據(jù)的局域傳輸網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)接口，滿足了節(jié)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監(jiān)控的需要。 (4) 開發(fā)了面向中小型日光溫室的可擴(kuò)展核心設(shè)備管理模塊，實(shí)現(xiàn)了在決策服務(wù)器支持下的環(huán)境參數(shù)本地自主調(diào)控。 (5) 移植了嵌入式操作系統(tǒng)、開發(fā)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用戶可以靈活方便地調(diào)用板載設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的二次定制開發(fā)。 (6) 對(duì)系統(tǒng)軟件、硬件進(jìn)行了模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)在設(shè)施溫室環(huán)境采控中的各項(xiàng)功能。 論文結(jié)構(gòu)如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現(xiàn)狀和相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統(tǒng)的方案；接著給出了智能PAC系統(tǒng)子/主節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)；其次設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)智能PAC系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。論文最后展望了我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該智能PAC系統(tǒng)解決了日光溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份問(wèn)題，并且具有可定制化、可編程、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： ARM 設(shè)施農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡(luò) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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21世紀(jì)是“信息世紀(jì)”，隨著人們生活水平的不斷進(jìn)步，對(duì)于家居環(huán)境要求也日益增高。如何將信息產(chǎn)業(yè)的最新成果，應(yīng)用于構(gòu)建一個(gè)舒適和諧的家居環(huán)境，已日益引起人們的關(guān)注和重視。傳統(tǒng)的家庭電子電器類產(chǎn)品具有單個(gè)控制的特點(diǎn)，無(wú)法進(jìn)一步構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，和外界進(jìn)行信息交互。“智能家居”概念的提出，改變了這種這種狀況。智能家居系統(tǒng)可以將相對(duì)獨(dú)立的電器產(chǎn)品“智能”地連接在一起，提供全方位信息交換功能，幫助家庭內(nèi)部及外部實(shí)現(xiàn)信息暢通，從而優(yōu)化生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。 本文提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的以ARM和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的家庭網(wǎng)關(guān)無(wú)線接入方案，能通過(guò)手機(jī)短信息對(duì)控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)獲得當(dāng)前圖像信息和家居環(huán)境的各項(xiàng)物理參數(shù)。 本文所做的主要工作為： 1．調(diào)研了國(guó)內(nèi)外智能化家居系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)智能家居的發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于嵌入式系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中選用了ARM9 S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發(fā)送模塊、基于nRF2401的無(wú)線（分）節(jié)點(diǎn)通信模塊幾個(gè)部分組成。 2．建立了嵌入式系統(tǒng)的平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。主要包括嵌入式Linux的裁減、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫，交叉編譯和串口驅(qū)動(dòng)的編寫，完成了USB驅(qū)動(dòng)的移植。 3．在組網(wǎng)方式上選擇了nRF2401無(wú)線射頻模塊和GPRS模塊，完成了周邊器件的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線模塊的相互通信和信息傳輸。 4．實(shí)現(xiàn)了XMODOM協(xié)議，將圖片和物理信息傳送至GPRS模塊，并實(shí)現(xiàn)了彩信的MMS發(fā)送。 本文完成了智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了調(diào)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提出的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是可行的，且整個(gè)系統(tǒng)具有良好的通用性和可擴(kuò)展性。由于采用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)，符合嵌入式的發(fā)展潮流，方便了在該設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)和擴(kuò)展。
標(biāo)簽： GPRS ARM 智能家居 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測(cè)方法，由于它在時(shí)間和空間上的可分性，使得這種方法簡(jiǎn)單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著接收儀器的數(shù)字化和智能化，發(fā)射功率的增大，數(shù)字模型計(jì)算正反演的應(yīng)用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質(zhì)問(wèn)題不斷擴(kuò)大，幾乎涉及了物探工作的各個(gè)領(lǐng)域：礦產(chǎn)勘探，構(gòu)造探測(cè)，水文與工程、地質(zhì)調(diào)查，環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)以及考古等。近年來(lái)，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調(diào)查、淺層石油構(gòu)造填圖，以及礦井突水預(yù)測(cè)等領(lǐng)域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測(cè)系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分。接收機(jī)用作在噪聲中提取由發(fā)射機(jī)發(fā)射的一次場(chǎng)信號(hào)在地下導(dǎo)體中感應(yīng)出的二次場(chǎng)信息，其信息反映了地下導(dǎo)體的電阻率差異，通過(guò)對(duì)該信息數(shù)據(jù)的處理了解探測(cè)目標(biāo)的特性從而達(dá)到探測(cè)的目的。 瞬變電磁信號(hào)具有早期信號(hào)幅度大、衰減快，而中晚期信號(hào)幅度小、衰減慢的大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)。因此，必須設(shè)計(jì)出能適應(yīng)這種瞬時(shí)變化快、動(dòng)態(tài)范圍大數(shù)據(jù)信號(hào)要求的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時(shí)，瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)的工作環(huán)境大都是在野外，因此，為適應(yīng)野外工作的需要，數(shù)據(jù)采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結(jié)其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術(shù)避免放大飽和和實(shí)現(xiàn)對(duì)小信號(hào)的有效識(shí)別、改用ARM作為核心處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)接收機(jī)的有效控制、改進(jìn)USB2.0的實(shí)際傳輸速度、改用自適應(yīng)濾波法等噪聲抑制方法組合實(shí)現(xiàn)抗干擾和噪聲濾除設(shè)計(jì)，成功設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)，低成本的特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于瞬變電磁探測(cè)實(shí)踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)于其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等的新興技術(shù)，它在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、交通等各個(gè)領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含眾多關(guān)鍵技術(shù)，因此需要一種功能強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)支持網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，為用戶提供多功能的服務(wù)。 目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)絕大部分是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，它們具有有限的存儲(chǔ)和處理能力，只能完成簡(jiǎn)單的傳感器數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能。有少部分硬件平臺(tái)采用32位的處理器，但是這些平臺(tái)的價(jià)格昂貴或者靈活性較差，不利于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用的拓展。 基于上述研究現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于32位ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)、處理能力，而且成本和功耗較低，能夠配合不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)使用，便于二次開發(fā)，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各種理論和算法的驗(yàn)證及實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用有重大意義。論文主要分為三部分： 1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)：在分析現(xiàn)有硬件平臺(tái)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)本文的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行硬件選型并分析各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和硬件原理，搭建好硬件平臺(tái)。 2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)：根據(jù)設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)包含的內(nèi)容及層次結(jié)構(gòu)。由于Linux支持多種體系結(jié)構(gòu)、開源等優(yōu)點(diǎn)，因此本文選擇其作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)，并分層次地實(shí)現(xiàn)基于Linux的整個(gè)軟件系統(tǒng)，包括引導(dǎo)程序、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序。 3、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用：在1、2部分完成的基本功能上需要擴(kuò)充具體的應(yīng)用程序才能將該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境中。這部分首先分析本文所實(shí)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)的幾種典型應(yīng)用場(chǎng)景，然后在該節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)幾種常用的服務(wù)程序，最后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)質(zhì)心定位應(yīng)用案例，展示了在此節(jié)點(diǎn)上可方便地實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充和特定應(yīng)用開發(fā)，同時(shí)也說(shuō)明了該節(jié)點(diǎn)強(qiáng)大的功能。
標(biāo)簽： Linuz ARM 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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