隨著電力系統的迅速發展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析，以傳統的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態的、非平穩的信號的檢測與分類，提出了基于小波變換的暫態電能質量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發生暫態擾動的判據，克服了傳統方法中無時域局部性的缺點。 在系統的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統的硬件平臺和軟件系統。重點分析了DSP與ARM的選型依據、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的uC/OS-II操作系統移植和MiniGUI圖形界面開發。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間： 2013-07-10
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溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節，溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內，系統必須做出相應的響應，是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展，傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點，提出運用CPID硬件來實現數據采集，移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制，采用高精度數字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理，這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室，優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開放性、獨立于處理器、軟件透明等眾多優點成為當今最流行的計算機局部總線。在嵌入式系統領域中，許多IP都是基于PCI總線設計的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統的PCI北橋設計與驗證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統結構，并深入研究PCI2.2總線行為規范。在此基礎上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設計方案，整個設計主要分為主設備接口模塊，目標設備接口模塊，配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對于主設備接口模塊和目標設備接口模塊，論文主要從數據通路和控制路徑的實現兩方面進行闡述。對于集成的總線仲裁器，設計采用兩優先級的循環優先算法，通過一組設備編號寄存器實現了PCI總線上的仲裁，此外，論文對跨時鐘域的信號同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細的描述，最終采用自頂向下的方法實現了整個設計。 在驗證部分，引入了基于平臺的驗證思路，通過搭建驗證平臺，可以高效地實現驗證。論文重點討論了驗證平臺的搭建和行為模型的建立，并介紹了一種命令總線，通過打包各個驗證點控制驗證流程。此外，為提高驗證的自動化程度，論文對驗證所使用的腳本也進行了描述。通過此驗證平臺和腳本，提高了整個驗證系統的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級的功能描述，并使用仿真軟件完成對設計的仿真驗證。設計通過驗證并成功實現在基于ARM的集成處理器，達到預定的功能設計要求，并具有良好的性能，最后對后續開發進行了探討。
上傳時間： 2013-05-22
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在當前的電子信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，嵌入式系統已經廣泛地滲透到科學研究、工程設計、軍事技術、商業文化藝術、娛樂業以及人們日常生活中的方方面面。與此同時，PDA因其小巧，功能強大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機、SD卡擴展接口。該平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強，還可以作為其他嵌入式系統硬件開發的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入探討和解決了Linux操作系統和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導Linux啟動的Bootloader的設計方法和實現過程。然后，給出了Linux2.4內核和YAFFS文件系統的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內核驅動模型的基礎上，實現了LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、USB驅動程序的開發。最后，實現了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統支持，從而大大減少了PDA產品的開發難度和開發周期。 另外，在開發實現的PDA軟硬件平臺的基礎上給出了—個地圖的顯示以及實現放大、縮小等功能的程序，為綜合應用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
上傳時間： 2013-04-24
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為了解決當前PVC軟標生產技術落后、效率低、質量不穩定、能耗高、工作環境差等問題，本文提出研制集注標、烘烤、冷卻的數控PVC軟標機方案。 數控PVC軟標機控制系統采用“ARM9+RT-Linux”開發模式，將數控技術與嵌入式系統應用有機結合起來，一方面發揮ARM9微處理器高性能、低功耗的特點，使PVC軟標機數控系統有較強的數據處理和運動控制能力；另一方面利用實時操作系統RT-Linux的開放性、強大的功能，簡化了數控系統軟件的開發，縮短了應用系統開發周期。 本文研究的主要內容是基于嵌入式的PVC軟標機數控系統硬件設計和軟件開發。首先詳細介紹了系統各功能模塊的硬件電路設計，包括嵌入式最小系統搭建、伺服驅動器接口電路設計、電磁閥接口電路設計、人機交互模塊設計、通信模塊設計、開關量模塊設計等方面內容；然后，基于RT-Linux的嵌入式系統軟件實現機理的理論指導下，提出了系統軟件的架構，在此基礎上詳細闡述了軟件實現過程：通過對PVC軟標機數控系統功能需求及多任務間數據依賴關系的分析，同時結合RT-Linux平臺上實時應用軟件的結構特點，本文在邏輯架構上對控制系統的實時任務和非實時任務進行了劃分，并設計了模塊間數據緩沖機制；在時序架構上提出了系統的多任務運行時機分配以及各任務之間正確合理的時序關系，以保證實時任務的實時性和非實時任務能夠得到適當運行；在應用軟件架構上利用RT-Linux多線程編程技術實現了系統軟件的基本功能。最后，針對本系統插補所需的精度和系統實時性要求，利用數據采用直線插補算法實現了系統的插補功能。 目前，PVC軟標機數控系統的基本功能已經實現，系統能夠在實驗平臺上穩定運行，基本達到預期目標。關鍵字：PVC軟標；數控系統；插補；RT-Linux；ARM9
上傳時間： 2013-04-24
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心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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液位是工業生產中常見的測量參數，化工、石油、污水處理等各類工廠企業都要進行液位測量。目前，液位檢測技術飛速發展，新的液位測量儀表量程大、精度高、功能全，我國新型液位儀表大多依靠進口。由于超聲波測量液位具有非接觸測量、可測低溫介質、能夠定點和連續測量等優點，近年來，超聲液位測量技術取得了長足的進步，己成功應用于江河水位、化學和制藥工業、食品加工、罐裝液位等多種領域。 本文研制的是基于ARM的超聲波液位計。傳統的超聲波液位計一般使用8位的單片機作處理器，采用電子元件捕捉到超聲波回波信號后產生中斷，判斷超聲波的傳播時間。本文提出了使用32位ARM芯片做處理器，采用數字信號處理的方法來判斷超聲波傳播時間的設計方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S內核的芯片LPC2119作為系統的運算控制器，加強了系統對超聲波回波信號的處理能力；使用A/D轉換器將回波信號轉換為數字信號，采用數字濾波處理信號，利用數值處理來判斷超聲波回波信號的起始點，提高了液位的測量精度；采用單換能器收發一體式電路設計，簡化了液位的計算；利用LPC2119芯片內部的CAN總線控制器設計了CAN總線通信接口；選用一線式數字溫度傳感器DSl8820進行溫度補償，避免了由于環境溫度的變化而產生的測量誤差。ARM芯片豐富的內部資源和I/0口線有利于今后擴展功能，升級系統。本超聲波液位計使用方便，精度高，能滿足工業生產中的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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車輛姿態是車輛控制所需的重要參數，其測量方法、測量精度與測量系統的性能和成本密切相關。隨著微處理器技術與新型傳感器技術的發展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構成基于地球磁場和重力場的捷聯式姿態測量系統，已成為許多載體姿態測量的首選。同時姿態測量系統住地理勘探、石油甲臺鉆井和機器人控制方血也有著廣泛的應用。 本文研究設計了一款基于ARM處理器的姿態測量系統，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態角的準確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構建捷聯式姿態測量系統。磁阻傳感器和加速度計分別感應地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進行處理和誤差補償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機，實現姿態角的實時準確測量。 本文詳細介紹了基于地球磁場和重力場信號進行姿態測量的原理，推導了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數學模型。完成了姿態測量系統硬件電路的設計與調試，實現了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統的移植、加速度數據采集、地球磁場數據采集和姿態角解算等系統軟件的設計，最后對系統測量結果給出了誤差分析，添加了數字濾波、橢圓效應校正等算法來補償誤差，從而有效提高了系統測量精度。
上傳時間： 2013-07-20
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隨著信息技術的飛速發展，人們對數據采集、信號處理的要求越來越高：不僅要求高速、高精度和高實時，還要求數據采集，處理設備便攜化、網絡化和智能化，并具有友好的人機界面。傳統的8/16位單片機因資源極度受限，難以滿足上述要求；而傳統的信號處理過程都是依賴于PC完成，則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。 嵌入式系統是一個快速發展的領域，嵌入式系統的研究內容涉及到計算機學科的各個方面。將嵌入式系統引入雷達信號處理系統，能極大的提高系統的實時性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達信號處理系統。 本文在對線性調頻連續波雷達測速測距研究的基礎上，討論了一種軟硬件配置靈活、結構精簡的雷達信號處理系統，其硬件平臺以ARM處理器，可編程邏輯器件FPGA，和DSP為核心，擴展了UART、LCD、網口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口，可實現對線性調頻連續波雷達回波信號進行數據采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測、航跡相關，航跡顯示等處理，相關數據的存儲。在軟件設計方面，完成Bootloader，Linux2.4操作系統在系統上的移植，在此基礎上對實現了對網口、IDE、LCD等模塊的驅動程序編寫，并在MiniGUI上進行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著海洋勘測技術的發展，研制高性能的海洋測流儀器越來越重要。多普勒聲學海流剖面儀就是一種非常重要的用來測量海流速度的儀器。在調試多普勒聲學海流剖面儀的過程中，多普勒聲學海流剖面儀信號模擬器是很重要的設備，它是數字模擬技術與多普勒聲學技術相結合的產物，它通過模擬的方法產生聲學海流剖面儀回波信號，以便在不具備實際海洋情況的條件下，可以在實驗室環境中對聲學海流剖面儀的樣機進行系統調試。在此情況下，本文研制了一種聲學海流剖面儀信號模擬器，并對聲學海流剖面儀回波信號接收過程中使用的算法進行了研究。 本文首先比較了多普勒聲學海流剖面儀的發射信號與接收信號之間的關系，分析了產生多普勒頻移的原因。選用直接數字頻率合成技術(DDS)生成多普勒聲學海流剖面儀調試所需要的回波信號o DDS技術克服了傳統信號源的頻率精度不高和頻率不穩等問題。本文選用專用DDS芯片AD9833來實現回波信號的產生，利用ARM嵌入式技術對輸出信號進行控制。 信號模擬器以S3C2410處理器為核心構建了硬件平臺，采用核心板與擴展板相結合的硬件結構。核心板主要包括了存儲系統、網絡接口和各種通訊接口。其主要功能是存儲大量數據信號和通訊功能；擴展電路包括了16路DDS信號輸出及信號調理電路，可以通過軟件來配置16路信號相應的工作狀態及選擇信號輸出形式。硬件設計預留了一定數量的I/O接口以備將來擴展之用。 建立嵌入式Linux開發環境；并分析BootLoader啟動機制，移植VIVI；通過配置內核相關文件，移植Linux2.4.18內核到模擬器系統；編寫16路DDS的驅動程序；設計了模擬器的上位機通訊程序及用應程序；對系統進行了軟硬件調試，調試結果表明模擬器完全能夠模擬聲學海流剖面儀的回波信號。 最后，結合回波信號形式，采用基帶解調、復相關等技術對接收回波信號所使用的算法進行了研究，估算出多普勒頻移，配合了調試海流剖面儀樣機工作的進行。該模擬器不但可以模擬回波信號，還可以作為發射信號來用，大大提高了模擬器的實用性。關鍵詞：聲學海流剖面儀；S3C2410； AD9833；嵌入式Linux；回波信號
上傳時間： 2013-04-24
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