儀器儀表產品的總體發展趨勢是傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的方向發展；新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化的方向發展；其中占主導地位、起核心或關鍵的作用是微型化、智能化和網絡化。而我國儀器儀表在工業自動化儀表方面重點發展基本上是基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表和專用自動化儀表；閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重，以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機，8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設備的網絡、圖像傳輸等要求，而且對人際交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現有閘門測控儀存在的功能單一、網絡功能差、接口標準不統一、不具備監控功能等問題，開發設計高性能新型智能儀表。以設計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發點，在分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上，合理地進行軟硬件設計，為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行創新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設計，構建基于ARM系統的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統的軟件平臺。應用嵌入式系統技術設計開發全新的智能閘門測控儀主要功能包括：閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制；過閘流量實時自動監測；閘門運行狀態診斷與故障報警；實時工況圖像處理；工業以太網現場總線接口與網絡傳輸等。
上傳時間： 2013-04-24
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船舶氣象儀是一套船載的自動化海洋氣象觀測系統，該系統廣泛的布置在各種船只上，可以獲得船只經過的海域內的風、濕、溫、氣壓、降雨等氣象參數。通過對海洋氣象環境實時的掌握，能夠使船舶航行安全、省時、經濟，并使因災害性天氣造成的損失減小到最低限度。通過對海洋氣象數據的存儲、統計，對我國觀測海洋環境、研究海洋、開發海洋、利用海洋都有著重要的意義。 現代測控系統除了具有高性能的數據采集、信號處理、I/O和通信接口以外，通常均需具備良好的人機接口、友好的用戶界面和強大的網絡功能等。ARM架構的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統由于其優異的性能和很高的性價比，已經被廣泛地應用到各種電子產品的設計當中，并受到愈來愈多的自動化設備和智能儀表設計人員的青睞。 本課題主要研究基于ARM+Linux架構的嵌入式船舶氣象儀的設計與開發。系統硬件平臺選用ATMEL公司的AT91RM9200處理器，擴展了64M SDRAM和8M NAND FLASH，同時擴展了外圍通信設備接口包括通用串行口、CAN總線接口、網絡接口和人機交互接口等；并根據實際環境需要，進行了傳感器的選型。 軟件平臺的設計主要涉及了U－Boot引導裝載程序的建立，同時根據開發平臺的資源，配置和裁剪Linux的內核，并編寫、添加源代碼中沒有的驅動程序，如AD、鍵盤、CAN總線控制器等，重新編譯內核，下載到開發平臺。并在此基礎上，進行了應用程序的編寫。同時深入研究了嵌入式Linux下的圖形界面，將圖形界面系統MiniGUI移植到Linux系統中，設計了較完善、友好的圖形用戶界面，大大方便了用戶的操作。
上傳時間： 2013-06-12
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語音識別技術就是能使計算機“聽懂”人類的語言，然后根據其含義來執行相應的命令，從而實現為人類服務。 隨著語音識別的深入研究，對它的技術應用主要有兩個方面： 一個方向是大詞匯量連續語音識別系統，主要應用于計算機的聽寫機，以及與電話網或者互聯網相結合的語音信息查詢服務系統，這些系統都是在計算機平臺上實現的； 另外一個重要的發展方向是小型化、便攜式語音產品的應用，這些應用系統大都使用專門的硬件系統實現。 隨著后PC年代的到來，后一種發展將成為語音識別技術和嵌入式系統交叉研究的一個非常熱門的話題，將進一步推動語音識別技術往智能化方向發展。 論文主要研究語音識別系統及其在ARM嵌入式平臺上的實現。 根據嵌入式系統平臺的特性和系統的實際需求，對目標平臺的硬件和軟件系統進行適當的剪裁定制，并且對語音識別中的算法進行改進和優化，同時為了加強系統的交互性，增加了控制界面，為實際應用提供很好的人機交互操作。 首先論文對嵌入式系統及嵌入式操作系統進行研究，通過實際比較后選用嵌入式Linux作為系統的操作系統； 然后對語音識別技術進行研究，并根據實際要求，采用Mel倒譜參數作為系統語音參數提取算法，DTW作為系統識別的模式匹配方法，并根據ARM嵌入式平臺的要求，分別對上述兩個算法進行優化設計，同時利用QT跨平臺語言對應用控制程序進行代碼實現，并移植到目標板上，構建出一個完整的嵌入式語音識別系統。 最后，對整個系統進行整體測試，通過實驗結果表明，系統達到了預期設計的便攜、智能及很好的交互性的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會的不斷進步，人們的生活與銀行的關系越來越密切，在銀行辦理業務占去了人們很大一部分時間，據日常生活經驗，在銀行辦理業務的人均排隊時間達到了兩個小時，這種等待大大的影響了人們的生活質量。為了解決這個問題，本文設計了一種具有操作方便、價格低廉等特性的銀行繳費系統，該系統以當前強大的網絡系統為基礎，能夠讓用戶足不出戶就可以向銀行繳納水、電、燃氣、電話等費用，極大的方便了人們的生活，具有廣泛的應用前景。 本文首先介紹了銀行卡繳費系統的硬件設計方案，包括串口、JTAG、以太網、音頻、USB、LCD觸摸屏等接口電路的設計及各模塊之間的關聯關系；接著詳細介紹了基于單片機的磁卡讀卡器的軟、硬件工作原理，為其設計了基于串口的驅動程序；然后介紹了觸摸屏的工作原理，重點介紹了觸摸屏的校正算法。最后介紹了基于MiniGUI的繳費通系統軟件的設計，給出了系統的聯合調試結果。 本繳費系統使用ARM9內核的2440處理器作為核心處理器，其主要外設有網卡、磁卡讀卡器和觸摸屏，其中網卡用于系統和網絡的連接，提供局域網、電話線、ADSL三種上網方式；讀卡器用于讀入用戶銀行卡信息；觸摸屏用于人機交互，包括用戶輸入密碼、繳費金額及向用戶顯示歷史繳費信息等功能。軟件部分底層采用嵌入式Linux操作系統，使用MiniGUI集成開發環境，通過觸摸屏向用戶提供友好的人機交互界面。 文章最后針對本課題的研究內容進行了總結，指出不足并對未來發展進行展望。
上傳時間： 2013-05-21
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目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數據，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集，提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優勢，FPGA在高速采集和并行性上的優勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構，構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程，設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序，并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發環境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
上傳時間： 2013-06-21
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隨著計算機技術的發展，嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分。本文用嵌入式系統構建了一個電力機車主變壓器故障診斷試驗平臺。 在電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷領域中，我國幾個大型的電力機車廠的變壓器測試依然采用人工讀數，而這種方法的特點是：效率比較低，數據存在誤差等。因此非常有必要采用自動測試系統，而如果用工控機作為控制中心來進行測試，成本將比較高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系統作為控制中心來進行測試。這樣系統的成本更低，操作更方便，數據更準確。 本文詳細地介紹了基于ARM微處理器ST2410及Linux操作系統的電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷系統的開發與實現過程。主要有三部分：硬件平臺設計與實現部分；軟件平臺設計部分；應用程序的開發等3部分。 本論文的研究主要是基于ARM-linux的平臺。它的內核模塊采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、網卡、鼠標、鍵盤、LCD等，同時還提供有擴展插槽，該平臺主要面向高性能的電力、工業控制等，適用于網絡的研究；本文探討嵌入式軟件開發模式，宿主機與目標機，交叉編譯環境的搭建，Linux內核和外設驅動的移植，以及圖形用戶界面QT和應用程序開發移植等；另外，在該平臺開發了應用程序，具體包括串口通信，網絡通信，數據庫編程等。
上傳時間： 2013-07-10
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水泵效率是反映水泵經濟性能和綜合性技術指標的參數。隨著我國節能減排工作的深入開展，用泵企業要求準確、經常性地測試水泵的效率值，掌握設備的能源利用率和設備自身狀況，評估設備運行經濟狀況的合理程度。目前，國內水泵效率檢測儀器的測量精度低、實時性和可靠性較差，現場可操作性差，人機界面不夠友好。 本課題是利用ARM嵌入式系統來實現水泵效率檢測儀器的研制，旨在開發一種操作簡單、便于攜帶又能滿足指導經濟運行精度要求的泵效測量裝置，將計算機技術、傳感器技術、數據采集處理技術、嵌入式系統技術相結合，實現水泵效率檢測的同時，也實現了水泵各項主要參數的測試、數據保存、傳輸及曲線擬合等功能。研究了數據采集與處理、曲線擬合、數據庫開發、通信等實現中的重點、難點問題，并采取了有效的硬件和軟件抗干擾措施，確保了系統的穩定性和可靠性。 本文以模塊化和結構化的思想搭建了基于ARM9的硬件平臺，設計了專用模擬電路，研究了嵌入式操作系統WinCE4.2的移植，利用Platform Builder進行了操作系統內核的定制和編譯，分析了WinCE4.2 Bootloader的工作原理和架構，根據系統的功能需要和硬件資源分配、設計了設備的Bootloader。 應用層開發使用embedded Visual C++4.0開發工具，集成IDE環境，快速的開發Windows CE應用程序。主要內容包括：開發友好的人機界面、實現儀器的基本功能、顯示水泵機組的性能參數、繪制水泵性能曲線并顯示和構建水泵性能數據庫、實現通信。 在樣機試制完成后，對多臺水泵進行了試驗，試驗結果證明本檢測儀器具有穩定可靠、測試精度和自動化程度高、管理維護方便的特點，具有較好的技術經濟性能。
上傳時間： 2013-06-02
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信息技術的發展，數字化產品的普及，導致了對嵌入式開發的巨大需求。以Linux為宿主機系統，搭配一個交叉編譯環境，為嵌入式設備生成可執行程序己成為現在日益流行的編譯嵌入式軟件的解決方案。而開放源代碼的GNUT具鏈是一套開源的開發環境，是嵌入式軟件開發中理想的交叉編譯器。但現有GNUI具鏈支持的平臺并不能滿足層出不窮的嵌入式產品的開發需要，仍有許多平臺得不到支持，例如我們進行的minix向ARM-MINIX平臺的移植。 本文以在linux環境下構建MINIX嵌入式系統的交叉編譯工具鏈為背景，首先介紹了交叉編譯系統的基本組成和結構，以及利用GCC構建交叉編譯環境的優越性。然后對目標平臺作了介紹。分析了GCC編譯器，說明了GCC的設計思想，系統結構，介紹了GNU Binutils的功能，使用方法；接著分析了GNU工具鏈中的GAS和GLD的實現機制及源代碼結構，由于BFD是GNUBinutils的基礎，GAS和GLD都是使用BFD庫來操作目標文件，因此在這一部分本文對BFD庫的工作機制，數據結構也作了重點分析。緊接著說明了GCC交叉編譯系統的移植思路和方法，實現難點，以及一些相關技術細節，這涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重點給出了BFD庫，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目標程序是針對GNU/Linux系統的)的實現；然后本文給出了在GNU/Linux宿主機上構建針對ARM-MINIX的參數設置及過程：最后對本文所做的工作進行了總結。
上傳時間： 2013-05-31
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在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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研究如何將當前流行的嵌入式技術應用于工業領域中的數據采集與記錄方面，是當今工業過程測量控制領域發展的一個必然方向。 本論文所設計完成的嵌入式工業過程數據采集與記錄系統，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統的單片機，并且引入了μClinux多任務實時操作系統。采集到的工業現場的實時數據，經A/D轉換等步驟處理后，顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通過豐富的圖形界面功能，以曲線或表格的形式顯示工業現場實時數據的變化趨勢，具有良好的人機界面。輸入功能通過點擊觸摸屏來實現，可以像使用Windows操作系統一樣，點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應的操作。數據的記錄完全脫離PC機，顯示在LCD上的數據，可以實時的以文件的形式存儲在Nand Flash中，必要的時候通過USB接口用U盤導出。μClinux操作系統中移植了BOA網絡服務器和CGI腳本程序，因此具有動態Web監控功能，用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網絡隨時監測工業現場的實時數據。 經過測試，該系統可以穩定可靠的運行，完全實現了工業現場數據的實時采集、人性化顯示、規范化操作、脫機化記錄和網絡化監測等一系列功能，取代了傳統的底層智能儀表搭配PC機的構架，將其功能合二為一，對工業企業的技術進步和生產過程的現代化有著重要的作用。
上傳時間： 2013-07-18
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