臭氧(O3)作為一種無污染的強氧化劑,已在醫學、衛生、食品、飼養業、養殖業、化工生產、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業廣泛應用,取得了顯著效果,其應用規模也越來越大。在使用中,如果臭氧濃度過高會加大設備造價同時對人體有危害,臭氧濃度太小又難以收到滿意效果。因此在很多場合必須嚴格控制臭氧的濃度,以便達到既能殺菌消毒,又不危害人體健康的目的。目前,臭氧檢測的方法分為兩類,一類是采樣后實驗室分析,首先進行環境空氣的樣品采集,然后拿到實驗室利用化學方法進行分析;一類是自動監測儀器法,利用臭氧自動監測儀進行環境空氣中臭氧濃度的測定。然而在對臭氧消毒后空氣中臭氧濃度檢測的過程中,以上兩種方法具有檢測周期長、操作步驟復雜、設備體積大、不便于攜帶等缺點。因此設計一種檢測方法簡單、體積小、重量輕、低功耗、智能化程度高的便攜式臭氧濃度檢測儀具有一定的現實意義。 在硬件設計上,首先,為了完成臭氧濃度信號的提取,對臭氧傳感器進行了精心的選擇;其次,為了保證傳感器穩定可靠的工作,重點設計了恒電位儀電路,同時為了滿足后續A/D檢測精度的要求,對檢測到的電壓信號進行了調理;最后,為了實現系統的基本功能,以ARM微處理器LPC2210為核心搭建了系統的硬件平臺。 在軟件設計上,為了提高系統的智能化程度,引入了μC/OS-Ⅱ操作系統。同時為了減少系統功耗盡量縮短CPU的運行時間。當儀器無人操作一段時間后,系統會自動關閉一部分外圍器件并且使微處理器處于掉電狀態以減少功耗。 在操作的可靠性方面,設計了一鍵開機功能;同時為了延長電池的使用壽命,設計了電源智能管理模塊。
上傳時間: 2013-05-21
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減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統,目前已在多種船舶中廣泛應用。減搖鰭對于提高船舶耐波性,增加船舶使用壽命,改善設備與人員的工作條件,提高艦艇的戰斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統作為研究對象,重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設計與實現方案。 減搖鰭系統目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。控制器的性能對船舶自然橫搖周期和無因次橫搖衰減系數有著很大的依賴關系。由于船舶橫搖運動的復雜性、非線性、時變性和海況的不確定性,經典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結合,實現了無須精確的對象模型,只須將操作人員和專家長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化,然后用模糊推理在線辨識對象特征參數,便可對PID參數實現自整定。另外,浪級調節器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分,本論文也對其設計進行了研究,提出了一種基于海浪譜估計的浪級調節器的設計方法,彌補了傳統浪級調節器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發而來的,前者集成度不高,穩定性也不好,而后者成本較高。因此,本課題設計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器,解決了上述問題。該系統主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現控制的驅動電路;軟件平臺主要是基于ARM的軟件,包括啟動代碼和應用程序。 研究結果表明:開發的嵌入式減搖鰭控制系統不僅具有集成度高、性價比高、性能優越、抗干擾能力強、穩定性好、實時性高等優點。同時更能夠適應減搖鰭控制系統智能化的發展趨勢,所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間: 2013-07-10
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目前嵌入式系統在工業控制和智能家電方面運用地越來越廣泛,嵌入式系統應用于安防報警產品,使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發展,因此本文設計了一個基于嵌入式系統的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統,由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成,可通過局域網與小區的監控中心連接,組成一套有線安全防范網絡。一旦發生情況,能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監控中心報告,監控中心電腦確定發生警情的地址,及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片,操作系統采用嵌入式LINUX操作系統。本文詳細闡述一下幾點: (1)研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理,熟悉控制短信貓的AT指令;分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統的設計與研究提供了必要的理論基礎。 (2)建立硬件開發平臺,對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器,對其性能進行了分析;對處理器的內存設計進行的分析;對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 (3)采用了嵌入式Linux系統作為操作系統,對Linux系統的內核和文件系統作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫;Linux內核的剪切、編譯和燒寫;Linux文件系統的編譯與燒寫;加載Linux各種服務,比如NFS協議服務。為系統開發搭建了軟件平臺。 (4)ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計;ARM處理器與監控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統實現了Linux系統串口和網口進行數據的傳輸,并對系統性能進行了測試,測試表明平臺達到設計要求,性能穩定。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著世界上汽車保有量的快速增長,不可避免的帶來了交通擁擠、交通事故、廢氣的排放等問題。這些問題促使人們開始致力于研究智能交通系統(ITS),以此來保障交通安全,提高交通運輸效率,方便出行。 車載導航系統是智能交通系統ITS最后發布的環節,它集先進的全球衛星定位技術、地理信息技術、數據庫技術、多媒體技術、現代通信技術與嵌入式計算機系統于一體,實現車輛定位、車輛導航、實時信息發布等功能,為駕駛者提供便捷的服務,幫助駕駛者準確、安全、快速地到達目的地。隨著汽車工業的快速發展以及對智能化交通的需求加深,研究適合中國國情的車載導航系統,有著極其重要的意義。 本論文針對車載導航系統要求成本低、體積小、功耗低、性能可靠等問題,設計了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux車載導航系統,建立了相應的硬件平臺和軟件平臺,實現車載導航系統的定位查詢、最優路徑查詢等功能。論文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通動態信息平臺的構架、作用,根據平臺需要車載導航系統實現的功能,以及系統所要滿足的價格低、體積小、功耗低、性能可靠等指標,提出了嵌入式車載導航系統的整體設計構架。選擇使用三星公司32位嵌入式微處理器S3C2440A來搭建系統硬件平臺,使用Linux操作系統來進行車載導航系統應用程序的開發。 (2)圍繞S3C2440A芯片的性能結構,構建了系統硬件平臺的整體框架。根據系統所需要的性能,對框架中的存儲模塊、GPS模塊、GPRS模塊以及外圍接口等進行了選型設計。 (3)建立Linux操作系統的開發環境,完成BootLoader移植,實現了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了車載導航系統的程序設計與開發。 (4)論文的創新點之一在于設計的車載導航系統是動態交通信息平臺中的發布環節,通過GPRS通信,它能夠提供實時動態交通信息,并能進行最優路徑查詢,最大限度地實現了交通信息資源的共享。 (5)另外的創新點在于充分考慮成本和性能的基礎上,選用了S3C2440A芯片來構建系統硬件平臺。它預留了多媒體接口、相機接口、音頻接口、網絡接口等可以豐富車載導航系統的功能。 本文所研發的嵌入式車載導航系統經實驗室調試,結果表明基本實現了設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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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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隨著微處理器的發展,現代數字儀表發展迅速,功能不斷增強。目前,數字儀表正朝著集成化、智能化、高精度、微功耗、高可靠性發展。人們對數字儀表的設計和性能指標也提出了更高的要求,ARM相對于單片機具有更強的處理能力和更好的處理效果,為高精度、智能化儀表的設計提供了一種新的途徑。 論文首先介紹了國內外數字儀表的發展情況,并對常見的數字儀表進行了分類,分析了影響數字儀表性能的主要因素。綜合數字儀表的性能特點并考慮實現成本,論文提出了一種基于ARM的五位半分辨率數字儀表設計方案,并詳細介紹了儀表的總體設計思路、硬件電路設計、軟件設計及數據處理方法。該設計采用LPC2148芯片為處理核心,使用VFD(真空熒光顯示器)作為儀表人機界面,界面友好且無視角誤差;考慮到在某些現場條件惡劣的情況下也能對數字儀表讀數進行觀測,采用LabVIEW7.1設計了上位機顯示界面;構建了一個基于LPC2148的開發平臺,基于平臺設計了一款具有五位半分辨率的數字儀表,實現了電壓、電流、電阻等測量功能,同時設計了溫度讀取、實時時鐘計時、SD卡數據存儲等功能,為儀表的智能化設計奠定了基礎。 通過對該數字儀表運行情況進行記錄,并對記錄的大量數據進行分析,結果表明:所設計的數字儀表能穩定顯示,其精度和顯示分辨率均達到五位半精度的要求。
上傳時間: 2013-07-20
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旋轉彎曲疲勞試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一,應用范圍廣泛。隨著試驗機技術和微電子技術的快速發展,舊有的試驗機測控系統已逐漸不能適應廣大用戶的測試需求,迫切要求新一代試驗機測控系統向數字化、智能化、集成化方面邁進。 本課題研究的主要任務是在分析和總結國內外同類試驗機測控系統技術現狀的基礎上,吸收先進的微電子技術和試驗機控制技術,開發一套新型的基于ARM微處理器的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統。論文圍繞這個任務,主要進行了如下幾個方面的研究工作: 1.分析旋轉彎曲疲勞試驗機的系統工作原理與測量參數,制定試驗機測控系統的總體設計方案,并對測控系統中ARM主控制器要實現的功能進行具體分析。 2.依照總體方案,設計出以32位ARM微處理器LPC2210為核心的主控制器,對系統測量模塊、驅動模塊及外圍電路進行了電路設計;分析系統交流驅動單元的工作原理,并對ARM實現系統交流電機的調速控制作出具體闡述。 3.針對系統交流電機的調速控制,在建立交流系統數學模型的基礎上,采用一種基于現代控制理論的矢量控制算法并附以PID控制策略來實現無級精度調速。 4.移植實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ至LPC2210,編寫啟動代碼和主任務程序,對各任務模塊設計用戶應用程序,并對上位機的軟件系統設計進行結構規劃。 5.對基于ARM的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統進行軟硬件調試,并完成部分試驗。
上傳時間: 2013-06-06
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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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隨著人們安防意識的增強,視頻監控系統應用越來廣泛,許多公共場所,如學校、工廠、政府、銀行都設有視頻監控系統。網絡技術、圖像處理技術及嵌入式技術的快速發展,使得視頻監控系統技術有了很大的進步,功能也越來越豐富,單純的視頻畫面的監控已經不能滿足人們的要求。兼容豐富的通信協議、強大的系統控制管理功能和智能化的監測能力的視頻監控系統就成了當今視頻監控系統的研究開發的熱點。 現在流行的視頻監控的構架大致分為兩類,一種基于數字信號處理器,一種基于通用微處理器。數字信號處理器擅長復雜的計算、音視頻處理,而通用微處理器適用于系統控制、管理。兩種方案可以滿足簡單的視頻監控的要求,各自功能也相對單一。如果把兩種方案結合在一起,必定可以達到易于擴展多種功能的滿意的效果。 本文分析了現有的數字視頻監控系統的幾種方案,為了滿足視頻監控系統功能越來越豐富全面的要求,設計了一款基于ARM和DSP的雙處理器的視頻監控平臺,該平臺易于進行功能的擴展和升級。系統采用三星公司的S3C2410 ARM9處理器和TI公司的TMS320DM642數字信號處理器,ARM負責視頻的傳輸和外圍控制,DSP負責視頻的采集和壓縮。本文主要著眼于平臺的軟件方面。硬件電路方面,主要介紹了視頻采集電路和ARM與DSP的通信電路。軟件方面,搭建了ARM嵌入式Linux操作系統平臺,開發了主機口(HPI)驅動程序,以及基于實時傳輸協議RTP的服務器端和客戶端程序。DSP部分,基于DSP/BIOS實時操作系統和RF5參考框架,開發了多任務的上層應用程序。移植并優化了MPEG-4編碼器,依據DSP/BIOS的類/微驅動開發模型,開發了SAA7111視頻編碼器的驅動程序。 經過實驗測試,ARM端搭建的嵌入式Linux軟件平臺運行良好。DSP端視頻采集效率基本達到了25幀/秒的采集要求,經過優化的MPEG-4編碼器對CIF格式的圖像的壓縮編碼率為13幀/秒,視頻服務器可滿足視頻傳輸的實時性需要。該設計的基于ARM和DSP雙處理器架構視頻監控平臺在視頻監控領域將會有很好的應用前景。關鍵詞:視頻監控;嵌入式系統;Linux;驅動程序;視頻壓縮
上傳時間: 2013-04-24
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21世紀是“信息世紀”,隨著人們生活水平的不斷進步,對于家居環境要求也日益增高。如何將信息產業的最新成果,應用于構建一個舒適和諧的家居環境,已日益引起人們的關注和重視。傳統的家庭電子電器類產品具有單個控制的特點,無法進一步構成網絡,和外界進行信息交互。“智能家居”概念的提出,改變了這種這種狀況。智能家居系統可以將相對獨立的電器產品“智能”地連接在一起,提供全方位信息交換功能,幫助家庭內部及外部實現信息暢通,從而優化生活環境,提高生活質量。 本文提出了一種基于GPRS網絡的以ARM和嵌入式Linux操作系統為基礎的家庭網關無線接入方案,能通過手機短信息對控制節點進行遠程控制,實時獲得當前圖像信息和家居環境的各項物理參數。 本文所做的主要工作為: 1.調研了國內外智能化家居系統的研究現狀和發展趨勢,并結合目前國內智能家居的發展特點,設計了基于嵌入式系統的智能家居監控系統。在設計中選用了ARM9 S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統,主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發送模塊、基于nRF2401的無線(分)節點通信模塊幾個部分組成。 2.建立了嵌入式系統的平臺和開發環境。主要包括嵌入式Linux的裁減、設備驅動程序的編寫,交叉編譯和串口驅動的編寫,完成了USB驅動的移植。 3.在組網方式上選擇了nRF2401無線射頻模塊和GPRS模塊,完成了周邊器件的電路設計,實現了無線模塊的相互通信和信息傳輸。 4.實現了XMODOM協議,將圖片和物理信息傳送至GPRS模塊,并實現了彩信的MMS發送。 本文完成了智能家居監控系統的硬件設計和軟件設計,并進行了調試,驗證了所設計系統的有效性和實用性。實驗結果表明提出的監控系統設計方法是可行的,且整個系統具有良好的通用性和可擴展性。由于采用Linux作為嵌入式操作系統,符合嵌入式的發展潮流,方便了在該設計的基礎上進行二次開發和擴展。
上傳時間: 2013-04-24
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