在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內容。在分析了工業機器人的發展歷程和機器人控制系統的研究現狀后，本論文的主要目標是針對四關節實驗室機器人特有的機械結構和數學模型，建立一個新型全數字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統的軟、硬件平臺，實現對四關節實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發，首先分析了所研究的四關節實驗室機器人的本體結構，并對其抽象簡化得到了它的運動學數學模型。在明確了實現機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結構：第一級CPU為上位計算機，它實現對機器人的系統管理、協調控制以及完成機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現了對機器人多個關節的高速并行驅動；第三級CPU為交流伺服驅動處理器，它實現了機器人關節伺服電機的精確三閉環誤差驅動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現上位計算機．與下位控制器之間的數據通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統的通信速度和可靠性。 機器人系統的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現的上位監控軟件系統，它主要負責機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統之間的信息交互；二是采用C語言實現的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監控系統或者下位控制箱發送的控制信號，實現對機器人的實時驅動，同時還能夠實時的向上位監控系統或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態信息。 研究開發出來的四關節實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現對機器人的各種設定作業的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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基于電子鼻技術和嵌入式技術的智能乙醇電子鼻系統是針對乙醇氣體濃度檢測的集成系統，可以在規定的溫度、濕度和氣壓條件下，分析測量出氣體中乙醇含量，具有廣闊的應用前景。本文中智能乙醇電子鼻系統的研制涉及到測量人體肺深部氣體中的乙醇含量，即呼出氣體中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration)，然后根據比例關系得出人體血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration)，本文的研究內容如下： 第一章提出了課題來源及研究意義；在此基礎上分析電子鼻技術和嵌入式技術的國內外研究現狀，涉及到乙醇電子鼻、氣敏傳感器，以及嵌入式操作系統等技術；然后根據這些技術特點，確定了本文的研究內容和實施路線；最后，給出了論文的框架結構。 第二章分析系統需求，結合嵌入式技術理論，確定系統硬件方案和軟件方案；在硬件方案中涉及到信息的處理、存儲、通信等，在軟件方案中涉及到嵌入式操作系統、文件系統、GUI系統的選擇；對于乙醇電子鼻傳感器方案，詳細論述了乙醇燃料電池的工作過程及原理；最后，制定了智能乙醇電子鼻系統的總體技術及實施方案。 第三章著重闡述了系統的硬件設計過程，采用模塊化思想，分階段、分步驟地設計了硬件電路：分別從中央處理單元、信息采集及預處理、數據顯示及報警、數據通信、數據存儲、人機交互這六個方面，詳細描述了硬件電路的工作過程和原理；至此，搭建出了硬件平臺。 第四章主要描述了系統的軟件設計過程，按照軟件開發的流程，從系統引導代碼BootLoader的編寫，到嵌入式操作系統μClinux的移植，再到文件系統JFFS2的移植，最后到MiniGUI圖形庫的移植，都一一詳細論述了實現過程；至此，搭建出了系統的軟件平臺。 第五章基于搭建的軟件平臺，闡述了系統相關驅動程序的開發過程、操作界面和應用程序的設計過程，給出了系統的界面圖與操作流程圖，明確體現了系統的功能模塊；至此，完成了智能乙醇電子鼻系統的驅動及應用程序開發。 第六章和第七章，針對智能乙醇電子鼻系統的測試分析，搭建了系統測試平臺，指定了符合本系統的測試指標及標準；對測試結果進行詳細分析和對比，得出了系統性能的評價。根據這些評價，提出了系統的不足和今后要進一步研究和完善的方面。關鍵詞：乙醇電子鼻；嵌入式系統；燃料電池；ARM；μCLinux操作系統
上傳時間： 2013-07-24
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溫度的測量在工業領域最為常見，隨著電子技術、計算機技術的飛速發展，對現場溫度的測量也由過去的模擬刻度溫度計、指針溫度計向數字顯示的智能溫度計發展，而且，對測量的精度要求也越來越高。目前，盡管市場上也有高精度的溫度測量儀，但一般價格都很昂貴。傳統的8位單片機已經越來越不能適應日漸復雜的應用需求。友好的交互界面、網絡互聯功能、智能化的軟件、高效的數據處理幾乎成了智能化系統的共同需求。隨著嵌入式系統的迅猛發展，這種應用系統正逐步取代傳統的以PC為中心的應用，成為未來智能化儀表中的主力軍。本文立足于設計一種通用性強的測溫系統，可以在軟硬件兩方面適應多種測溫元件，為系統日后升級帶來方便。 本論文以對通用Linux操作系統在32位ARM微處理器上進行移植并對其實時性進行了改造。研制了鉑熱電阻高精度溫度監測系統，闡述了其具體技術指標及相關實現方法。系統以S3C2410為硬件核心，開發了主板及數據采集調理電路。構建了以微處理器S3C2410、閃存FLASH、存儲器SRAM、A/D、鍵盤、顯示器為一體的溫度監測的硬件平臺。在此硬件平臺上嵌入RT—Linux嵌入式實時操作系統，構建系統的多任務管理，最終完成了本課題的設計開發。
上傳時間： 2013-06-07
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ARM嵌入式技術在工業和生活中正得到越來越廣泛的應用，為了適應技術的發展和社會的需求，滿足為社會培養創新型人才的需要，高校通信類和電子類專業開設ARM嵌入式技術相關課程及其實驗課程將成為趨勢。在課程中設置合理實驗，可以有效提高學生的動手能力和培養創新性思維，幫助學生更快、更好地掌握理論和應用技術。 論文設計的ARM嵌入式教學實驗系統包括一塊適合普通高校嵌入式技術實驗課程教學的實驗開發板及其配套的實驗。該實驗系統針對一般高校所開設的ARM嵌入式技術相關課程的要求而設計，配套實驗符合教學大綱及實驗課時的要求。 論文設計的實驗開發板主要組成模塊有：最小系統，包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網模塊等。實驗開發板采用S3C4510B網絡控制芯片用作控制和信號處理，使用網絡接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網絡接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構建16位存儲單元，使用AT24C01和PCF8583來構建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉換以擴展RS232串口，并擴展鍵盤和LCD實現人機交互。實驗開發板的硬件設計充分考慮了一般高校實驗室的條件和需求，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學生盡可能的創造動手制作PCB的實驗條件。實驗板的接口設計能夠讓學生較為方便地開展實驗，并考慮了實驗板擴展和二次開發的需要。 論文設計的實驗系統配套實驗主要有基礎實驗、擴展實驗和設計實驗。基礎實驗主要幫助學生熟悉嵌入式系統的片內資源和特殊功能寄存器的配置方法，對整個嵌入式系統的架構有一定的理解，能編程完成一些簡單的控制功能；擴展實驗主要幫助學生建立嵌入式系統開發和設計的基本理念，能夠設計和實現常見的外設驅動程序，能夠進行操作系統的配置和移植，能夠自行對實驗板進行一定程度的擴展；設計實驗能夠幫助學生提高嵌入式系統的設計開發能力，使學生能根據需要設計出實現一定功能的擴展模塊，從而使實驗板擴展成實現具體功能的工業產品。基礎實驗包括ADS集成環境實驗、鍵盤實驗（GPIO輸入）、LED實驗（GPIO輸出）、定時器實驗、外部中斷實驗、UART串口通信實驗、I2C接口實驗、液晶顯示實驗；擴展實驗包括建立交叉編譯環境實驗、操作系統編譯實驗、操作系統移植實驗、以太網通信實驗、TFTP實驗、WEB訪問實驗；設計實驗包括TCP/IP協議棧實驗、Web服務器實驗。學生通過完成基礎實驗、擴展實驗和設計實驗來達到教學大綱的要求，并可以在此基礎上進行更深入的創新性開發實驗，可以滿足一般高校嵌入式技術實驗課程教學的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環境的建立以及實驗開發板設計完成后進行的調試。實驗開發板移植的嵌入式操作系統為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實驗系統的擴展方案和二次開發方案，并對嵌入式新技術的發展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學發展觀為指導，是對普通高校ARM嵌入式技術實驗課程設計的一次有益探索。
上傳時間： 2013-04-24
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工程機械監控系統是利用計算機技術、現場總線技術、無線通信技術以及衛星定位技術對工程機械的運行狀態、位置等進行監測，是一個既復雜又龐大的系統，涉及的領域廣，而且由于其工作環境的特殊性，對系統的安全性、穩定性要求特別高。現在隨著嵌入式技術的不斷成熟與發展，高可靠性、小型化、人性化、網絡化和智能化將是其發展方向。 本文采用底層單元控制系統、車載監控系統和遠程監控系統三級網絡總體結構，對起重機底層安全控制單元進行監控。在底層單元中引入CAN總線，研究基于CAN總線協議的Hilon A協議實現底層各單元的通信。中間層以S3C2410和Linux為核心，融合嵌入式技術，開發Qt.Embedded界面，對實時采集起重機的吊重、風速、仰角信號狀態參數，以及通過計算比較判斷是否發生異常的狀態進行顯示。最后研究了GPRS網絡，完成遠程數據傳輸和遠程終端監控的通訊。 文中詳細介紹了系統的各部分硬件設計，結合硬件平臺實現了Linux操作系統的移植、引導加載程序BootLoader，構建了根文件系統。結合Linux操作系統平臺，實現了CAN總線通信、GPRS通訊、PPP腳本撥號、Socket網絡編程、LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、A/D轉換器驅動程序的開發，并通過嵌入式圖形用戶Qt/Embedded在嵌入式Linux平臺上的移植，開發了友好的人機交互界面。
上傳時間： 2013-06-30
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隨著電子技術的不斷發展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數字化和便攜式的方向發展。針對傳統的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續出現填補了這一缺點。 隨著電子技術的發展，以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源，這樣就簡化了外設電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統，為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發展趨勢。智能化要求系統的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執行者即硬件控制電路來實現相應的控制邏輯，兩者的結合才能真正的實現智能化。小型化要求系統的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統的智能化，即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現，如閾值設定、自動穩譜以及多道數據采集，在節省了元件的數目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統的智能化程度。 Linux內核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結構的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發和應用的操作系統。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內，ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域，例如：工業控制，無線通訊，網絡，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數據采集系統設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統由前端探測器系統，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統來進行任務的調度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構，這樣增加了系統可靠性，提高了電磁兼容的穩定性。數據采集系統是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉換直接使用了S3C2410內置的ADC(Analog to Digital Converter,模數轉換器)，在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統最低轉換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優點，所以設計中采用其作為外部的數據存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包，為開發帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分，這樣方便了用戶操作。系統的數據存取方面是基于SQLite嵌入式小型數據庫而進行的。為了方便數據向上位機的傳輸，系統設計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)格式來組織傳輸的數據，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數據傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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本文針對國家煙草局關于以信息化帶動煙草行業現代化建設的要求，密切結合“煙草銷售業務管理系統”科研項目進行研究開發，設計了一個基于ARM-Linux的煙草零售信息終端。零售商戶可以在此終端上完成商品零售的整個過程，并可通過終端完成訂貨預測和訂貨確認的操作，同時可以下載和瀏覽各種煙草商品信息、訂貨、查看歷史營銷記錄、瀏覽各種通知廣告，并與煙草公司互動操作。 本文首先分析了課題的研究背景及煙草零售信息終端的國內外現狀，給出了一個基于ARM-Linux、GPRS無線網絡的煙草銷售業務管理系統的總體結構；然后根據煙草零售信息終端的功能需求構建了基于ARM9的硬件平臺的整體設計方案；介紹了基于ARM9內核的微處理器S3C2440A及關鍵外圍模塊，設計了各模塊的硬件接口電路；并在硬件平臺上成功移植實現了一個基本的嵌入式Linux系統的軟件平臺；隨后深入研究了Linux2.6引入的platform driver機制下的字符設備驅動程序的開發方法，在全面分析了漢王手寫芯片HW006的通信協議的基礎上，開發了漢王手寫芯片的觸摸屏驅動程序，實現了在觸摸屏上的點擊與漢字手寫識別；最后研究了Linux中的串口操作編程，完成了基于華為GTM900B GPRS模塊的數據通信程序設計和條形碼掃描程序模塊的開發，并研究了多線程編程技術在網絡數據收發中的應用方法，設計了煙草零售信息終端所需的數據庫和圖形界面。 所研制的煙草零售信息終端已成功應用于山西省某市的各個煙草零售點，運行結果表明，該終端運行穩定可靠，與用戶的交互方便快捷，采集到的各類數據能夠及時、有效、準確地傳輸到應用管理系統，各方面性能都達到了課題的要求，為煙草銷售市場預測、貨物配送和營銷推廣提供了一種有效的手段。
上傳時間： 2013-05-23
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隨著科學技術的進步，電腦互聯網的普及，傳統糧倉人工監控的方式正在被更加方便和高精確度的檢測控制系統所替代。在單機局部檢測控制的基礎上，利用互聯網技術將整個糧倉測控系統集成在一起，通過網頁訪問方式，糧倉管理人員能夠更快更好地了解糧倉具體環境指標，各項溫濕度，氣體含量并通過控制電機等方式對環境各參數進行控制。 本文提出并設計了一套以ARM嵌入式開發板為核心的現代糧情測控系統。嵌入式糧情測控系統在傳感器采集到信號，進行處理后，將數據顯示在網頁和嵌入式開發板液晶屏上，通過TCP/IP協議，使用IE瀏覽器就可以在線查看實時數據，并且可以保存和打印數據，另外還可以通過網頁控制電機等設備工作。該系統硬件平臺使用ARM9微處理器S3C2410，以核心板和底板的方式組成，可以采集多路模擬和數字信號；支持標準RS232接口和USB通信接口；采用液晶顯示屏和觸摸屏的人機交互接口，為操作人員提供了良好的監控界面；軟件系統使用嵌入式Linux操作系統，通過交叉編譯模式，使用C語言編寫移植傳感器驅動和電機控制程序，使用Boa嵌入式WEB服務器和SQLite數據庫搭建遠程監控系統，使用MiniGUI圖形軟件系統編寫了終端界面程序，完成了人機交互界面的設計。 本文第一章綜合介紹了課題研究背景及嵌入式糧情測控系統的設計方案。第二章概述了嵌入式糧情測控系統的設計，包括嵌入式系統的特點及其軟硬件組成部分，以及系統設計中選用的各種傳感器及電機驅動器等。第三章詳細闡述了嵌入式糧情測控系統的實現，包括嵌入式系統軟件開發流程，傳感器和電機的驅動及控制程序，以及嵌入式WEB遠程監控系統的設計實現。第四章介紹了MiniGUI軟件界面的設計以及應用程序的設計。 論文最后對本課題的完成情況做了總結和評價，并且為本課題的發展提出了建議。
上傳時間： 2013-04-24
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軌道車輛車載微機控制系統是列車網絡控制重要組成部分，顯示系統是微機控制系統人機交互的重要平臺。考慮到微機平臺的統一性，車載顯示系統也可以移植實時多任務操作系統。鑒于ARM芯片外圍設備接口模塊通用性，能夠滿足日益豐富的外圍設備連接的需要，可作為硬件平臺考慮。本課題在以ARM9開發板S3C2410為硬件平臺，以實時多任務操作系統VxWorks為操作系統平臺，進行嵌入式顯示系統的研究。 課題以VxWorks系統在ARM上的啟動(BSP的移植)、圖形設備驅動的研究與設計、圖形界面的設計為技術路線。主要進行了基于ARM的VxWorks BSP的移植和設計，基于ARM—VxWorks的圖形設備模塊驅動程序的研究與設計，完成了VxWorks系統下漢字庫的開發，以及中西文混合顯示的實現。 若通過研究和設計達到了信息的有效實時的傳輸，且通過直觀的語言指示及生動的圖形顯示界面顯示出來，那么，不僅為很多需要圖形界面顯示的應用領域拓展了選擇面，而且將進一步促進該嵌入式系統的組合在工業控制領域得到更為廣泛的應用。 本課題主要研究內容分為一下幾個部分： 第一部分主要介紹了課題背景，嵌入式顯示系統的發展。 第二部分對VxWorks系統進行了分析與比較，揭示其在嵌入式操作系統領域中的優越性，并對VxWorks系統指定的開發環境Tornado進行簡要的介紹。 第三部分為基于ARM—VxWorks平臺圖形設備驅動的研究與設計。 第四部分介紹了VxWorks系統下WindML漢字庫的開發及中西混合顯示的實現。 第五部分實現了針對于ARM9系列S3C2410開發板的BSP的移植和設計，構建ARM—VxWorks嵌入式系統調試平臺。 第六部分嘗試了VxWorks系統下WindML圖形控件的模擬和簡單的圖形界面的設計，并對專業的GUI圖形設計工具Zinc進行了簡要的說明和簡單的運用。 第七部分給出了結論和展望。
標簽： ARMVxWorks 嵌入式 顯示系統
上傳時間： 2013-04-24
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在現代工業測控領域，人們對數據采集的要求越來越高；不僅要求高速、高精度還要求采集設備便攜化、網絡化和智能化，此外還需要友好的人機界面。傳統的8/16位單片機因資源極度受限，難以滿足上述要求；而PCI或ISA數據采集卡，則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。32位嵌入式微處理器的出現很好地解決了上述矛盾，本文的研究正是基于ARM的嵌入式數據采集系統的設計。 本文以齒輪箱或機械轉軸的振動信號為采集對象設計了基于ARM處理器和嵌入式Linux的數據采集系統。該系統硬件平臺以S3C2410主控板和自行研制的振動信號調理板為核心，在此基礎上擴展了UART、RS485、USB、TCP/IP以及單總線通信接口，適應多種條件下的數據傳輸。同時系統提供了LCD顯示和觸摸屏輸入模塊，具備良好的人機交互功能。軟件方面，搭建Linux交叉開發環境，實現了基于Linux操作系統的Bootloader的移植。最后，根據課題需要，完成了A/D采樣和單總線驅動程序的設計。 本嵌入式數據采集系統存儲容量大，硬件接口豐富，軟件資源配置靈活，設計方案具有很好的通用性和可擴展性。
上傳時間： 2013-05-28
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