現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優點，已經成為自動化技術發展的熱點。現場總線控制系統作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，已經對傳統的PLC、集散控制系統形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發展前景。 作為現場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現等優點，被廣泛應用于工業控制領域。與傳統的控制系統相比，基于CAN總線設計的工業控制系統可以減少系統控制的復雜性，降低成本，并能提高系統的穩定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協議的基礎上，給出了工業控制網絡的總體解決方案，主控節點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網絡通訊結構模型及具體實現流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發了工控網絡主控節點。設計了該節點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統移植，基于該操作系統編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數據接收以及發送。 通訊設計，根據工業控制應用的具體需求，設計了網絡整體解決方案，包括網絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規范CAN2.0B自定義了CAN總線網絡應用層通信協議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網絡的人機界面，編程實現人機界面與主控節點的Modbus通訊。
上傳時間： 2013-07-09
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視頻監控系統是安全防范系統的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。嵌入式視頻監控系統是以應用為中心、軟硬件可裁減的、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專用計算機系統，亦即為監控系統量體裁衣的專用計算機系統。嵌入式視頻監控系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。在視頻監控上的嵌入式應用將是視頻監控領域的一個重要發展方向。 論文首先闡述了嵌入式網絡視頻監控系統的發展、現狀以及整體構建，然后介紹了嵌入式Linux操作系統以及ARM處理器的發展情況，分析了主要外圍電路的設計，以及如何在ARM硬件平臺上進行嵌入式Linux內核的編譯與移植，介紹了Bootloader的啟動原理及運行過程，并對在Linux操作系統下的USB驅動程序的開發進行了研究。本文重點討論了圖像采集、編碼和網絡通信程序的設計原理與實現。最后進行了系統整體測試，并提出進一步開發設想。 本文的研究結果具有較大的工程實際意義，對于基于IP技術的各種視頻通信應用具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-06-28
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隨著數字化和網絡化的發展，傳統的門禁系統由于鑒別方式、速度和性能等方面的限制，很難滿足安全可靠和網絡化的控制需求。由于識別技術的不斷成熟，基于人體生理特征的身份識別系統逐漸被人們開始采用，目前，從實用的角度看，指紋識別技術要比其它生物識別技術更安全和方便，這是因為人的指紋具有唯一性、不變性以及貼身性的特點。傳統的門禁控制器常采用單片機開發，利用串行通信接口向遠程上位機傳送數據，多個門禁控制器一般組成RS485網絡，通信線路專用且不易于實現網絡控制和遠程控制，而基于TCP/IP網絡通信的門禁系統通過局域網傳遞數據，很容易實現遠程控制和分布式管理。 文中設計了基于指紋識別和以太網的智能網絡型門禁控制器。在ARM9和Linux操作系統上采用FPS200指紋傳感器采集指紋圖像和USB攝像頭采集視頻圖像，以及采用以太網控制器芯片AX88796，實現了基于TCP/IP協議的網絡門禁系統。 論文首先分析了門禁系統的研究背景、意義及國內外的發展現狀，然后介紹了指紋識別網絡門禁系統的總體結構，闡述了系統各個重要功能模塊的硬件資源。根據系統的硬件資源搭建了嵌入式Linux的軟件平臺，移植了相關模塊的驅動程序。論文研究了指紋識別算法，包括指紋圖像預處理和指紋圖像的特征提取和匹配，重點分析了指紋圖像分割法，利用灰度梯度和灰度方差的結合設置一個合適的局部閾值對指紋進行分割。然后，闡述了門禁控制系統軟件的總體設計，并重點介紹Video4Linux采集圖像、指紋圖像采集、GoAhead Web Server的應用以及系統運用TCP/IP實現系統門禁控制器和上位機PC之間的網絡通信。 系統測試部分介紹了測試環境、測試方法以及測試內容。測試結果表明，本課題設計的指紋識別網絡型門禁系統在穩定性、可靠性以及實時性方面達到了較好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的問題，并對近幾年來的一些新的研究趨勢做了簡單的總結與展望，指出了指紋識別網絡型門禁系統未來的研究方向。
上傳時間： 2013-07-23
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半導體技術的迅猛發展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術的發展，工業控制系統正在朝著網絡化、分布化的方向發展。現場總線既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。現已廣泛應用于多個工業領域。CAN總線即是現場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統。該系統可以掛接多個CAN總線傳感器節點，同時還具有以太網、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節點，由傳感器、微處理器芯片(內嵌CAN控制器)和CAN收發模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數據采集，同時還能實現與CAN總線的數據交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統的總體設計，接著介紹了傳感器節點的CAN總線實現方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發平臺的硬件組成及實現，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作、驅動程序的編寫、以及應用程序的開發。
上傳時間： 2013-05-20
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本文設計了一種基于ARM7的電力電纜溝道監測系統，該監測系統能夠對電纜溝道起到防盜、防火、防潮等安全監測作用。本課題采用的嵌入式硬件是基于ARM7架構的LPC2292芯片；同時針對市場上種類繁多的實時操作系統，本課題選用的是內核小，易剪裁，移植性好源代碼公開的實時操作系統μC/OS-II并且使用CAN總線進行數據傳輸。CAN總線是現場總線的一種，它能有效地支持分布式控制或實時控制，具有高性能和高可靠性的特點，現已形成國際標準。 本課題簡要介紹了電力電纜溝道監測系統的特點與研究背景，講述了設計電纜溝道監測系統時所采取的總體設計思想與框架結構。之后介紹了ARM7處理器和CAN總線的特點和功能，然后詳細論述了整個系統硬件電路設計。在對實時操作系統μC/OS-II作了介紹之后，詳細說明了將μC/OS-II移植到LPC2292硬件平臺的具體實現過程。最后提出了基于CAN總線和ARM7微控制器實現的電纜溝道數據采集控制系統的軟件設計。 實際測試表明，該系統能夠穩定運行，并且能夠實現對電纜溝道的實時監測，數據采集以及安全警報等功能，滿足電力電纜在線監測系統的要求。
上傳時間： 2013-07-20
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由于汽車排放、節能、安全和舒適性等使用性能不斷提高，使得汽車電子控制程度也越來越高。汽車電子控制裝置必須迅速、準確地處理各種信息，并通過儀表顯示出來，使駕駛員及時了解并掌握汽車的運行狀態，妥善處理各種情況。 本文以上海汽車榮威550的儀表盤為研究對象，對車速表、燃油表和水溫表進行了改進，提出了ARM+Linux+MiniGUI這樣一種系統設計方案，并對其進行了詳細的分析與設計。 首先，論文給出了選題的背景與意義，討論了汽車儀表目前的狀況和發展趨勢，并給出了本文的研究內容。通過分析改進后儀表盤的特點，給出了系統的總體設計方案。 其次介紹了儀表系統的軟硬件平臺，其中硬件包括主控制器的選擇，存儲器電路等外圍電路的設計；軟件包括嵌入式Linux開發平臺的構建以及驅動程序的開發。 最后詳細講解了改進后儀表盤的用戶界面設計，包括對幾種常用的嵌入式GUI進行介紹，宿主機開發環境的建立以及使用MiniGUI開發應用程序，并簡單介紹了幾種軟硬件抗干擾技術。 本文采用傳感器技術、CAN總線和嵌入式技術，對榮威550汽車儀表進行合理化和人性化設計，結果表明，改進后的汽車儀表這不僅可以避免精度低、可靠性差等不足，而且具有精度高、智能化高、擴展性好等優點。
上傳時間： 2013-06-25
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抽油機井工況監測是石油生產過程中非常重要的環節，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據。隨著石油工業的迅速發展，傳統的人工操作遠遠不能滿足現代化石油生產的要求。將遠程監測系統應用于油井工況監測，可以降低工人勞動強度，提高生產效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監測系統存在的不足，本文研制出一種集計算機技術、電子技術和通信技術于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監測系統。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應關系曲線。傳統的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現長期連續的監測。本系統采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標定，既解決了拉線位移不能長期連續監測的問題，又保證了位移的精度。 本系統由工況傳感器、數據中繼單元、數據中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并存儲示功圖數據，定時將數據發送到數據中繼單元。由數據中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數據集中后，通過遠程網絡傳送到數據中心。數據中心實現對所有示功圖數據的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網絡實現數據共享。手持機用于對工況傳感器進行設置和標定，并可以現場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器，增加了數據存儲容量和數據可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數據通信網絡的H7710，組成高速、永遠在線、透明數據傳輸的數據通信網絡。 軟件設計遵循模塊化設計思想，既考慮到各模塊功能的實現，又兼顧了系統總體的協調性。本系統軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數據中繼單元軟件及數據中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數據中繼單元軟件由ADS集成開發環境編寫，并由AXD仿真調試器生成可執行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數據中心運行于服務器/客戶機工作模式，使用SQL Server數據庫。數據中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統中。 通訊網絡由無線數傳網絡和CDMA網絡組成，工況傳感器與數據中繼單元組成無線數傳網絡，采用ISM工作頻段，實現近距離無線通訊。數據中繼單元作為無線數傳網絡的中心節點，通過CDMA網絡與數據中心通信處理機相聯，實現數據的遠程傳輸。 本系統首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結合的方式，實現抽油井工況長期連續監測，提高了整個系統的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數傳網絡與CDMA網絡相結合，兼具無線數傳網絡與CDMA網絡的優點，降低了整個系統的安裝和運行費用；數據中心采用服務器/客戶機工作模式，便于用戶共享數據。目前該系統的各部分均經過硬件、軟件及運行測試，已經在油田試運行。運行結果表明，該系統性能完善，運行可靠，安裝及維護簡便，取得了較好的效果。
上傳時間： 2013-07-12
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運動控制系統是機器人控制系統的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術應用于機器人運動控制系統，使控制系統更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數據處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統中實時、高速、高精度的技術瓶頸. 嵌入式技術是當今最熱門的技術之一，由于簡潔、高效等優點，使得其廣泛應用在各個領域；所謂嵌入式系統就是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設計過程。文章首先介紹了機器人本體規劃、嵌入式系統和嵌入式微處理器S3C44B0X的結構特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設計，包括硬件設計和CPLD軟件設計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進入驅動電路模塊，從而實現控制機器人運動的目的。在CPLD設計過程中，引入JTAG調試接口，方便系統程序的下載和調試，通過自上而下、分塊設計的思想給出了QUARTUSⅡ設計環境下的軟件代碼。本系統利用不同任務間的切換來實現通信過程，而不再采用無操作系統的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調試，也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
上傳時間： 2013-07-19
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隨著計算機技術、網絡技術和微電子技術的深入發展，嵌入式系統在各個領域中得到廣泛應用。以ARM和以FPGA為核心的嵌入式系統是當前嵌入式研究的熱點，而相關研究的開展需要功能強大的開發平臺支持，因此基于ARM和FPGA的開發平臺設計研究具有重要意義。 本文分別設計了一款基于PXA270的ARM開發平臺和一款基于Virtex5的FPGA開發平臺，主要針對電源管理、接口設計、板級時序等關鍵技術進行了研究。在此基礎上利用PADS Logic設計工具完成了系統原理圖設計，并借助Hyperlynx SI仿真工具，對PCB的板級設計問題進行了分析，實現了平臺PCB的可靠設計。最后對平臺各模塊進行了調試，通過在平臺上運行操作系統并加載可執行程序的方法驗證了平臺整體功能。 本文的特色體現在以下三個方面： (1)結合PXA270處理器內部的電源管理單元和MAX1586A集成電源管理芯片，實現了PXA270開發平臺的動態電源管理，有效降低了平臺功耗； (2)平臺實現了FF/BT/STUART、USB Host/Client、SD/MMC、AC'97、LCD和擴展VGA、PCMCIA/CF等多種接口，具有良好的開發靈活性和通用性； (3)對開發平臺PCB板級走線中可能出現的反射、串擾、時序沖突等問題進行評估，給出了布線約束方案，使系統可靠性得到有效提高。
上傳時間： 2013-07-06
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隨著通信技術飛速發展和直放站的廣泛應用，直放站監控系統在實時監測直放站的工作狀態和遠程控制方面發揮了重大作用，然而當前的直放站監控系統多采用單片機作為主控制器，通過GSM網絡或PSTN網絡傳輸監控數據，隨著直放站監控系統日益復雜化，目前的直放站監控系統顯得處理速度慢，處理的任務有限，遠程傳輸數據效率不高；為了改善當前直放站監控系統現有的這些缺點，采用新的主控制器ARM7系列芯片，利用新的傳輸數據技術GPRS，設計并實現了一款光纖直放站監控系統。 在充分研究當前直放站監控系統發展現狀和實現技術的基礎上，根據《中國移動直放站監控系統數據需求規范》對監控參數和功能設置的要求，論證了光纖直放站監控系統的整體設計方案和監控終端的實現架構，選擇了PHILIPS的ARM7芯片LPC2134作為主控制器，選擇了SIMCOM300作為遠程通信模塊；詳細介紹了光纖直放站監控系統監控終端的硬件電路設計，闡釋了監控終端嵌入軟件的設計思路流程，分析了如何把嵌入式軟件開發技術和GPRS遠程數據傳輸的技術運用到項目實踐中去，說明了監控系統中所用的通信協議，并且利用VC++開發環境，采用SOCKET網絡編程技術和ADO數據庫開發技術，設計了光纖直放站監控系統監控中心應用軟件。 經過實驗驗證，該設備運行結果良好，提高了光纖直放站的穩定性和可靠性，光纖直放站監控系統監控終端處理任務的能力得到增強，遠程傳輸數據速度變快，傳輸數據所耗費用降低，為光纖直放站系統的監控提供了一種新的設計實現。
上傳時間： 2013-08-02
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