遠程抄表技術是將數據遠程采集、傳輸和處理應用于自來水、電力、天燃氣(以下簡稱水、電、氣)供應與管理系統中的一項新技術。傳統的遠程抄表,無線系統一般用于數據處理中心和數據通信中心的遠程通訊,在表和數據通訊中心的短距離通信一般使用有線通訊。如今以ARM處理器作為主CPU的嵌入式硬件平臺,一方面,它具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高等特點,另一方面,它為高速、穩定地運行嵌入式操作系統提供了硬件基礎。無線射頻通訊成本低,可靠性好,環境適應能力強,本文就對基于ARM的射頻無線抄表系統的開發進行了研究。 本文主要對以下五個方面的技術進行了研究:一是介紹了遠程抄表的背景和意義。二是介紹了國內外廣泛使用的幾種典型的遠程抄表系統的原理及其系統組成,分析了各種遠程抄表系統的優、缺點以及適用范圍;三是基于課題的需要,介紹了嵌入式系統。四是搭建基于ARM的硬件平臺。硬件平臺設計以三星公司的ARM920T核的S3C2440A為微處理器,根據系統要求完成S3C2440A外圍器件的設計,包括64M NAND Flash、64MSDRAM、SD卡以及USB,串口通信的電路設計,射頻無線通訊和視頻采集的設計。五是對Windows CE操作系統的移植。平臺移植過程中Boot Loader開發,OAL層修改,串口和LCD驅動程序的開發,內核的定制過程。在應用程序開發中,PB中導出SDK的過程以及EVC應用程序的調試,對數據庫進行了開發。最后,指出了本遠程自動抄表系統中有待完善的地方以及抄表技術今后的發展趨勢。
上傳時間: 2013-06-26
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本文在分析研究部隊執勤信息化建設對無線數據傳輸技術需求的基礎上,以無線數據傳輸技術和嵌入式系統研究為背景,按照嵌入式系統開發的流程和方法,以設計通用化、模塊化軟硬件平臺為重點,解決無線數據傳輸系統設計關鍵技術為核心,設計了由32位嵌入式系統主控模塊和射頻收發模塊組成的無線數據傳輸系統原型;并通過移植嵌入式實時操作系統--uC/OS-II,構造了系統軟件開發平臺;在此基礎上,完成了系統相關驅動程序和通信協議等底層軟件設計,為進一步擴展系統功能,實現工程應用打下了基礎。 首先,論文比較了系統微處理器的選擇,無線通信方式的選擇,系統接口方式的選擇等相關方案,分析了應用32位ARM處理器和嵌入式操作系統構建系統主控模塊的優勢,提出了系統的軟硬件整體結構框架。 其次,從構建通用軟、硬件平臺的角度,重點介紹了LPC2138(ARM)微處理器和nRF401無線射頻芯片主要特性及相關外圍電路的設計,并對系統的硬件抗干擾措施進行了分析。在完成硬件電路設計的基礎上,針對主控模塊設計了啟動代碼,分析了uC/OS-II操作系統體系結構,進行了系統移植,形成了完整的軟硬件開發平臺。 最后,在學習研究uC/OS-II操作系統程序設計技術的基礎上,討論了系統相關驅動程序和通信協議等底層軟件的開發方法,完成了基本的層次化,模塊化軟件設計,對系統無線傳輸功能進行了驗證,并對系統將來的功能擴展和工程應用提出了構想。
上傳時間: 2013-07-06
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GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點,贏得廣大測繪工作者的信賴,而一體化GPS接收機更是具有全內置、防水、耐寒以及操作方便、適用范圍廣等優點,己經廣泛應用于控制測量和大地測量中。隨著全球定位系統的不斷改進,硬、軟件的不斷完善,應用領域正在不斷地開拓,目前已遍及國民經濟各種部門,并開始逐步深入人們的日常生活。 本文介紹了GPS系統的特點、工作原理、課題背景、國內外相關產品的現狀以及發展趨勢,闡述了GPS接收機的設計原理。文章認為,GPS接收機中的微處理器的性能直接影響整機的性能,相比較其它微處理器,ARM微處理器具有一些獨特的優勢。文章了ARM系列微處理器尤其是ARM7微處理器的性能特點,并給出了利用ARM7微處理器LPC2138芯片和xc3s1000型FPGA設計GPS接收機的實際設計和調試方案,并對此方案進行了論證,同時給出了各個功能模塊的軟硬件實現過程,并對樣機進行了性能指標測試。
上傳時間: 2013-04-24
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發電機是電力系統的關鍵設備,如何有效監測發電機的工作狀態一直是電力部門研究的重要課題之一。發電機可以正常工作,其中絕緣體部分起著不可或缺的作用,以前的發電機絕緣體監測系統都存在著一些不足,比如精度低,適用范圍窄等。基于此原因,本文介紹了FJR裝置,它可以用來監測發電機絕緣體是否出現過熱或老化的情況,為發電機的安全運行提供了保障。該裝置具有很高的靈敏度,可適合于空冷、水冷等不同發電機。整個檢測系統分為氣路和電路兩部分,氣路部分負責將發電機絕緣體的狀況轉化成電流信號,而電路部分負責對這些電流信號進行處理。文中將FJR系統的氣路部分等效為一個黑盒子,而重點介紹其電路部分。電路部分主要的功能是采集從氣路傳送過來的兩路電流信號,并進行計算和分析,決定是否報警,同時將采集到的數據和分析的結果定性地顯示給工作人員。 本文第一章介紹了課題的研究背景,并在此基礎上提出了課題的必要性和研究方向;第二章從整體入手,對監測系統的功能進行了分析,明確了要實現的功能和目標,并提出了使用ARM做上位機,負責系統控制和界面顯示,DSP做下位機負責信號的采集和計算;后面幾章則分別介紹了系統的各個模塊;第三章主要介紹嵌入式系統及其軟件開發,包括系統的設計以及各個功能的實現,比如串口通信、CF卡存儲等等,從本章中可以了解到系統的界面顯示內容和鍵盤操作步驟;第四章介紹了負責信號采集和計算的DSP系統,并且詳細介紹了實現各項功能時所用到的外部設備,包括RTC時鐘,AD采樣芯片等;本章接下來闡述了DSP和ARM兩個模塊如何通過雙口RAM實現通信以及通信幀的格式;第五章介紹了系統中的一些硬件電路,包括模擬放大器等,使得讀者可以更全面地了解本系統,同時在本章作者還總結了一些電路板設計的心得和體會。論文最后一章對本文所做的工作進行了總結,指出了需要改進之處,也指明了以后進一步研究的任務和方向。
上傳時間: 2013-04-24
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在鋼鐵制造工業中,高溫熔化狀態鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題,鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產品,鋼渣本身會直接降低鑄坯質量進而影響生產出的鋼材質量,另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產連續性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中,保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調研了國內外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后,提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統的解決方案,并搭建了系統的原型:硬件系統平臺以紅外熱像探測器為系統的傳感器,以ARM7嵌入式微處理器與DSP數字信號處理器為系統運算處理核心;軟件系統平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統構建的嵌入式應用程序,以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態、量化鋼渣含量等特點,能夠協助現場工作人員檢測和判斷下渣,有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先,介紹了課題研究的背景,明確了研究對象,分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題,調研了現有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間: 2013-05-25
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國內電力市場的開放給電力公司帶來了新的挑戰。各家電力公司都在尋求提高公司效率,增加客戶、改善服務的方案。在此競爭的舞臺上,采用先進技術的自動抄表和負荷管理系統就成為一個強有力的工具。它可以加強企業內部管理,加強對電網負載能力的控制。集軟硬件于一體的一整套電力負荷控制系統就成為滿足當前市場需求、順應國家電力改革的解決方案。 論文是基于ARM和GPRS電力負荷管理系統的研究與設計,主要工作是研制應用于電力負荷管理系統的GPRS終端,包括終端的軟硬件系統的設計和調試。自主開發了PPP協議,成功地將PPP協議應用于GPRS終端,所以此終端具有很強的后續擴展性和移植性。 論文首先介紹了電力負荷管理系統的研究背景、目的及意義,結合國內外發展情況,指出了現有系統的不足,伴隨GPRS、CDMA等新一代無線通信技術的發展對其進行改進。 其次對GPRS無線通信技術進行研究,了解GPRS終端數據傳輸協議——TCP/IP、PPP協議的基本原理。并對電力負荷系統的整體架構和通信方式進行了研究分析。 再次是對GPRS終端硬件的設計,主要包括ARM微處理器硬件系統的設計、串行擴展電路以及GPRS模塊的電路的設計。 最后本文著重對PPP協議做重點研究和設計。按照自身狀態機機制,從PPP的協議結構、運行機制、協商分析過程來展開,對PPP協議的實現進行詳細設計說明。同樣也對GPRS終端撥號上網程序進行了設計與實現。 經測試,GPRS終端能夠順利地進行撥號,并發送數據。證明了GPRS終端運行穩定可靠,達到了預期的效果和設計要求,有利于配電網絡運行的安全性和經濟性管理,對加強用電管理和提高電網供電質量起到了積極的作用。
上傳時間: 2013-04-24
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UHF(Ultra High Frequency,超高頻)RFID(Radio Frequency Identification,射頻身份識別)技術是近幾年剛剛開始興起并得到迅速推廣應用的一門新技術。該技術已被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。但是,基于超高頻頻段讀寫器的研制在我國尚處于起步階段,傳統的超高頻讀寫器都是在單片機的基礎上實現的,這類讀寫器很難實現復雜的多任務功能;隨著經濟的飛速發展,能夠與網絡互聯并且帶有操作系統的超高頻讀寫器越來越受人們的青睞與追求。針對這些問題,本文設計并實現了一種基于ARMS3C2410微處理器和Linux操作系統的超高頻讀寫器,主要內容有: (1)分析了射頻識別技術的發展歷程和前景,以嵌入式技術為研究背景,結合軟硬件開發平臺,給出了一種基于ARM和Linux的超高頻讀寫器設計思路,指出了選題研究的目的和意義。 (2)闡述了超高頻讀寫器的原理及其應用,分析了讀寫器和標簽之間進行數據傳輸時所用到的相關技術;在給出超高頻讀寫器主要技術性能指標及功能要求的基礎上給出了基于ARMS3C2410和Linux超高頻讀寫器系統的總體設計,同時對系統構建過程中所用到的軟硬件進行了器件選型。 (3)實現了超高頻讀寫器系統硬件電路的模塊設計,主要包括主控電路模塊、存儲電路模塊、電源模塊、以太網模塊、液晶顯示模塊以及射頻收發模塊;闡述了各模塊的組成原理與實現方法,完成了硬件電路的原理圖繪制及PCB制板。 (4)根據系統的軟件需求,構建了一個進行嵌入式開發所需的軟件平臺。建立了交叉編譯環境以及NFS開發調試環境;移植了系統啟動所需的引導程序bootloader;實現了嵌入式Linux操作系統內核、文件系統的配置與移植;給出了Linux系統下典型設備(觸摸屏、網絡接口、LCD)驅動程序的移植方法。 (5)結合實驗測試環境,對超高頻讀寫器輸出功率,讀寫器發送命令以及標簽應答波形進行了測試與分析;對讀寫器的整機性能進行了聯機測試,給出了讀寫器系統的實際運行效果圖,同時對測試結果進行了總結。 實際應用結果表明,基于ARMS3C2410微處理器和Linux操作系統的超高頻讀寫器能夠實現接入網絡的功能,其讀寫速度、識別率以及識別距離等技術性能指標均達到或優于設計標準要求,該讀寫器在與PC機連接的情況下能進行數據處理,樣機系統運行穩定可靠,達到了預期的設計目標。
上傳時間: 2013-07-25
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本文以星載圖像數據的壓縮與加密為背景,對CCSDS圖像壓縮算法和AES數據加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括: (1)實現了CCSDS圖像壓縮算法的C程序,并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領域做了簡單的對比; (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進行了改進。實驗結果表明,改進后的算法在提升算法性能的同時,降低了算法的復雜度; (3)研究了AES數據加密標準,并實現了該算法的C程序; (4)用VerilogHDL語言實現了CCSDS圖像壓縮算法和AES數據加密算法的編碼器; (5)在FPGA硬件平臺上,驗證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹了通訊協議轉換器研究的背景意義和目前國內外發展的現狀,并詳細敘述了所選方案的設計過程。本協議轉換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內核的32位微控制芯片LPC2212,提供了高速穩定的硬件平臺。操作系統采用實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ,工作穩定,實時性強,移植方便。 本文的豐要內容如下:整體的設計思路,結構組成;系統硬件的設計,豐要包括網絡接口電路,USB接口電路,以及串口擴展電路;TCP/IP協議,豐要包括TCP協議,IP協議,ARP協議等;USB協議,豐要包括USB設備構架,USB數據流模型;串口數據轉以太網數據和 USB 數據以及太網數據和 USB 數據轉串口數據;嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ,豐要包括信號量,消息郵箱,消息隊列等;操作系統的移植,豐要包括與處理器相關的文件的改寫。整個系統的硬件和底層軟件部分已經完成,經串口調試軟件、USB總線監測軟件以及以太網數據監測軟件進行實際的收發數據實驗,驗證了方案的合理性。 在USB和以太網驅動程序的編寫中,查閱了大量的相關資料。對于USB協議,重點分析了USB協議的架構和數據流模型。對于TCP/IP協議,仔細分析了其封裝和分用,分析了TCP協議、IP協議、ARP協議的原理及程序的實現。對于操作系統的移植,給出了具體的實現步驟,并給出了豐要的代碼。
上傳時間: 2013-06-10
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智能家庭信息系統是集自動化、計算機、通信技術于一體的“3C”系統,它將各種家電產品結合成一個有機整體,實現了對家電設備進行集中或異地控制和管理,以及能夠與外界進行信息交互,以控制終端為突破口作為對家庭信息系統的研究,將有可能在以后的競爭中占據制高點,取得良好的經濟和社會效益。 本課題開發的智能家庭信息系統是以實際項目為背景,對基于網絡的嵌入式家庭信息系統進行了研究。通過對傳統智能家居的特點進行分析,指出了目前市場上的智能家居系統的局限性,提出了基于短距無線網絡的現代智能家居系統是將來的發展趨勢。 接著對智能家居控制的系統構架以及相關關鍵技術進行了分析和比較,指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技術是目前最適合無線家居控制系統的無線標準,并對該標準進行了深入研究。 論文充分考慮到家庭信息化網絡的現狀和家庭內部各信息家電的互連、集中控制、遠程訪問與控制的需求,以及低成本實現的實際需要,及設備互連對傳輸帶寬和使用靈活性等特點的需要,設計了以無線ZigBee技術組成家庭網絡體系總體結構,避免了在家庭內部布線的缺陷,且滿足了功耗低,成本低,網絡容量大等要求。 設計了新型無線通訊模塊,該模塊主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4標準的射頻收發器CC2420來實現ZigBee模塊,它可以降低無線通訊的成本和提高無線通訊的可靠性,可以單獨使用,也可以嵌入其它設備。 論文采用了免費、公開的linux操作系統,并給出了在Linux上的開發流程。 最后,論文具體分析了無線ZigBee協議、ZigBee組網技術以及它們在將來的廣泛應用。深入地研究了HTTP超文本傳輸協議,設計了遠程客戶端訪問和控制家用電器的界面,并給出了部分軟件設計流程圖。
上傳時間: 2013-04-24
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