在日益发展的电子技术和各行业对系统安全需求不断提高的刺激下，原有基于X86系统架构机车监控显示系统逐渐暴露出越来越多的缺陷，研制新型的机车监控显示系统成为一种必然的趋势，而不断发展的MCU技术、嵌入式Linux、制造工艺等也给新型机车监控显示系统的研制提供了技术保障。 本课题针对目前铁路运营对安全、快速、准点等特性要求的不断提高，研究基于ARM的机车监控显示系统，设计出具有高可靠性、高效能、可维护性强的机车监控显示系统。 本文首先分析了嵌入式技术发展现状及其发展趋势，对ARM技术的特点及其在嵌入式领域的应用进行了深入研究；进而，分析了国内现有基于PC/104总线模式扩展的机车监控显示系统的优缺点以及国外先进机车监控显示系统的发展现状及技术特点。对如何有效提高系统的可靠性、可操作性进行了深入的研究，提出了利用ARM处理器与嵌入式操作系统Linux实现高可靠性机车监控显示系统的思路，并在此思路指导下完成了基本研究和具体设计。 在完成样机试制后，结合铁路产品的高可靠性要求，本文最后对影响系统可靠性的若干性能指标进行了测试：高低温测试、静电放电测试、EMC测试、绝缘耐压测试、振动测试等，并对设计过程中一些欠考虑的因素提出了解决方案。实际测试表明，基于ARM技术的机车监控显示系统满足我国铁路未来若干年监控安全的需要。
上传时间： 2013-04-24
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数控机床是现代制造系统的基础和核心，而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展，高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大，在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机，获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统，研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统，并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL，作为数控装置电机的驱动芯片，其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠，给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ，对数控系统软件模块的任务进行划分，并根据其实时性要求赋予不同优先级，采用基于优先级的抢占式调度算法，设计了任务间的通信方式及中断事件的响应，使该数控系统具有良好的实时性和稳定性，可以满足高精度加工的要求，同时也具有良好的人机界面和网络支持。
上传时间： 2013-05-25
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在钢铁制造工业中，高温熔化状态钢水中的钢渣检测问题是一直以来未能很好解决的难题，钢渣是钢铁冶炼过程中的副产品，钢渣本身会直接降低铸坯质量进而影响生产出的钢材质量，另外钢渣也会破坏钢铁连铸生产连续性给钢厂效益带来负面效应。因此连铸过程中钢渣检测是一个具有较大生产实际意义的研究课题。 本文以钢包到中间包敞开式浇注过程中，保护浇注后期移除长水口后浇注过程中的钢水下渣检测为研究对象。在调研了国内外下渣检测技术与下渣检测设备的应用情况后，提出了一套将嵌入式技术与红外热像检测技术相结合的钢水下渣检测系统的解决方案，并搭建了系统的原型：硬件系统平台以红外热像探测器为系统的传感器，以ARM7嵌入式微处理器与DSP数字信号处理器为系统运算处理核心；软件系统平台包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统构建的嵌入式应用程序，以及基于DSP各类支持库的嵌入式应用程序。该下渣检测系统设计方案具有非接触式检测、低成本、系统自成一体、直观显示钢水注液状态、量化钢渣含量等特点，能够协助现场工作人员检测和判断下渣，有效减少连铸过程中钢包到中间包的下渣量。 本文首先，介绍了课题研究的背景，明确了研究对象，分析了连铸过程中的钢水下渣问题，调研了现有的连铸过程中钢包到中间包的钢水下
上传时间： 2013-05-25
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本课题所研究的横机是一种由嵌入式控制器系统控制的自动化程度很高的纬编针织机，主要用于针织服装的编织制造。我国是纺织大国，横机需求量大，自主研发全自动电脑横机有广泛的市场前景。 通过对横机机械系统结构和原理的分析，本文提出了一种横机控制系统硬件解决方案。该方案主要由主控制器、协处理器、驱动电路等三部分组成。以ARM作为主控制器，负责编织工艺和人机接口设计；以FPGA作为协处理器，执行ARM的命令，控制后续电路动作；驱动电路主要面向横机机械部件，并向前端电路提供硬件接口。 基于该硬件系统解决方案，本文继而提出了一种新型的软件系统解决方案。该方案基于嵌入式Linux操作系统实现，主要由罗拉系统控制算法、驱动程序、横机编织控制程序和图形用户界面等四部分组成。罗拉系统采用模糊控制算法，控制卷布速率；驱动程序实现ARM和FPGA的通信；横机编织控制程序将花型文件中的数据转换为机械部件的动作，实现整个编织过程；图形用户界面提供良好的人机界面，方便操作。 最后详细介绍了整个横机控制器系统的调试流程，涉及硬件调试、软件调试和软硬件联合调试等。 与传统电脑横机相比，基于此设计方案的横机技术含量较高，成本低，可移植性强，并可实现联网控制。
上传时间： 2013-04-24
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随着汽车电子和现代化交通的飞速发展，人们对汽车的行驶性能和安全性能提出了更高的要求。在汽车测试试验中使用记录仪，可以实现实时测量，控制汽车的车速，对超速进行报警，满足汽车试验中对汽车运行情况的了解，特别是根据汽车试验要求而制定的试车计划得到的准确实施，从而进一步提高汽车制造商的市场竞争力。 随着微电子技术的发展，超大规模集成电路技术的成熟，嵌入式计算机系统的功能越来越强大，在某些场合完全可以取代传统的工控机，并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高，便于携带，使得它非常适合应用到汽车试验记录仪中。 本论文在嵌入式系统平台的构建中做了探索性研究，以汽车试验记录仪的发展和功能要求为目标，以嵌入式计算机系统的硬件设计入手，深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题和能够长时间可靠运行的嵌入式计算机主板。主要模块包括电源、复位、JATG模块，数据存储模块、数据通信模块、数据采集模块、人机交互模块。 在软件部分，实现了嵌入式计算机系统的引导程序(u-boot-1.1.4)的移植，嵌入式Limux2.6.14内核的移植，根文件系统的制作，新增硬件驱动程序编写以及嵌入式图形界面GUI系列MiniGUI的移植，完成了嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。 目前，国内市场上缺乏专门应用与汽车试验中的记录仪，本文设计中的汽车记录仪正是基于此目的而设计和研制的，该新型的汽车试验记录仪使用方便，性价比高，适用于国内中小型汽车制造厂商。
上传时间： 2013-04-24
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船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表，是船舶航运的关键部分，随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展，现代化船舶自动化程度越来越高，机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口，为了要实现检测自动化，需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。 传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点，不能满足日益发展的机器视觉应用的需要，尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点，把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现，具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为：构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台；研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux；实现了实时多任务的处理，从而大幅提高系统的管理能力。 本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能，体积很小，可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外，也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。
上传时间： 2013-05-26
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自90年代以来，LED显示屏的设计制造和应用水平得到日益提高，LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。在此发展过程中，无论在器件的性能(超高亮度LED显示屏及蓝色发光二极管等)和系统组成(计算机化的全动态显示系统)等方面都取得了长足的进步。 LED显示屏相比与其它的平板显示器，有其独特的优越性，比如：可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高且成本低等特点，且随着全彩屏显示技术的日益完善，使得LED显示屏在许多场合得到广泛的应用。 本文详细介绍了利用DVI接口作为视频LED显示屏数据源，利用查表的方法实现伽玛矫正的实现方案和实现4096级灰度的LED视频显示屏控制系统的设计原理。通过对等长时间实现4096级灰度方案的分析，得到此方案在系统速度和显示屏的亮度上存在的局限，提出采用变长时间和消影时间相结合的方案实现4096级灰度的方案及实现，这是在提高硬件成本以获得成本，速度和亮度的折中。在此基础上，提出了用脉冲打散输出的方法改善LED显示屏显示效果，并探讨了低帧频无闪烁LED全彩屏的实现方法；对一些可以提高LED显示屏系统技术的新技术展开讨论，为今后的动态全彩色LED显示屏具体实现打下坚实的理论基础。
上传时间： 2013-04-24
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软件无线电是二十世纪九十年代提出的一种实现无线通信的体系结构，被认为是继模拟通信、数字通信之后的第三代无线电通信技术。它的中心思想是：构造一个开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，并使宽带模数和数模转换器尽可能靠近天线，从而将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成。 本论文首先介绍了软件无线电的基本原理和三种结构形式，综述了软件无线电的几项关键技术及其最新研究进展。其中调制解调模块是软件无线电系统中的重要部分，集中体现了软件无线电最显著的优点——灵活性。目前这一部分的技术实现手段多种多样。随着近几年来芯片制造工艺的飞速发展，可编程器件FPGA以其高速的处理性能、高容量和灵活的可重构能力，成为实现软件无线电技术的重要手段。 本论文调制解调系统的设计，选择有代表性的16QAM和QPSK两种方式作为研究对象，采用SystemView软件作为系统级开发工具进行集成化设计。在实现系统仿真和FPGA整体规划后，着重分析用VHDL实现其中关键模块以及利用嵌入FPGA的CPU核控制调制解调方式转换的方法。同时，在设计中成功地调用了Xilinx公司的IP核，实现了设计复用。由于FPGA内部逻辑可以根据需要进行重构，因而硬件的调试和升级变得很容易，而内嵌CPU使信号处理过程可以用软件进行控制，充分体现了软件无线电的灵活性。 通过本论文的研究，初步验证了在FPGA内实现数字调制解调过程及控制的技术可行性和应用的灵活性，并对将来的扩展问题进行了研究和讨论，为实现完整的软件无线电系统奠定了基础。
上传时间： 2013-04-24
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文章开篇提出了开发背景。认为现在所广泛应用的开关电源都是基于传统的分立元件组成的。它的特点是频率范围窄、电力小、功能少、器件多、成本较高、精度低，对不同的客户要求来“量身定做”不同的产品，同时几乎没有通用性和可移植性。在电子技术飞速发展的今天，这种传统的模拟开关电源已经很难跟上时代的发展步伐。 随着DSP、ASIC等电子器件的小型化、高速化，开关电源的控制部分正在向数字化方向发展。由于数字化，使开关电源的控制部分的智能化、零件的共通化、电源的动作状态的远距离监测成为了可能，同时由于它的智能化、零件的共通化使得它能够灵活地应对不同客户的需求，这就降低了开发周期和成本。依靠现代数字化控制和数字信号处理新技术，数字化开关电源有着广阔的发展空间。 在数字化领域的今天，最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来，数字电源的研究势头与日俱增，成果也越来越多。虽然目前中国制造的开关电源占了世界市场的80％以上，但都是传统的比较低端的模拟电源。高端市场上几乎没有我们份额。 本论文研究的主要内容是在传统开关电源模拟调节器的基础上，提出了一种新的数字化调节器方案，即基于DSP和FPGA的数字化PID调节器。论文对系统方案和电路进行了较为具体的设计，并通过测试取得了预期结果。测试证明该方案能够适合本行业时代发展的步伐，使系统电路更简单，精度更高，通用性更强。同时该方案也可用于相关领域。 本文首先分析了国内外开关电源发展的现状，以及研究数字化开关电源的意义。然后提出了数字化开关电源的总体设计框图和实现方案，并与传统的开关电源做了较为详细的比较。本论文的设计方案是采用DSP技术和FPGA技术来做数字化PID调节，通过数字化PID算法产生PWM波来控制斩波器，控制主回路。从而取代传统的模拟PID调节器，使电路更简单，精度更高，通用性更强。传统的模拟开关电源是将电流电压反馈信号做PID调节后--分立元器件构成，采用专用脉宽调制芯片实现PWM控制。电流反馈信号来自主回路的电流取样，电压反馈信号来自主回路的电压采样。再将这两个信号分别送至电流调节器和电压调节器的反相输入端，用来实现闭环控制。同时用来保证系统的稳定性及实现系统的过流过压保护、电流和电压值的显示。电压、电流的给定信号则由单片机或电位器提供。再次，文章对各个模块从理论和实际的上都做了仔细的分析和设计，并给出了具体的电路图，同时写出了软件流程图以及设计中应该注意的地方。整个系统由DSP板和ADC板组成。DSP板完成PWM生成、PID运算、环境开关量检测、环境开关量生成以及本地控制。ADC板主要完成前馈电压信号采集、负载电压信号采集、负载电流信号采集、以及对信号的一阶数字低通滤波。由于整个系统是闭环控制系统，要求采样速率相当高。本系统采用FPGA来控制ADC，这样就避免了高速采样占用系统资源的问题，减轻了DSP的负担。DSP可以将读到的ADC信号做PID调节，从而产生PWM波来控制逆变桥的开关速率，从而达到闭环控制的目的。 最后，对数字化开关电源和模拟开关电源做了对比测试，得出了预期结论。同时也提出了一些需要改进的地方，认为该方案在其他相关行业中可以广泛地应用。模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间，这些零件的参数值还会随着使用时间、温度和其它环境条件的改变而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。数字电源则刚好相反，同时数字控制还能让硬件频繁重复使用、加快上市时间以及减少开发成本与风险。在当前对产品要求体积小、智能化、共通化、精度高和稳定度好等前提条件下，数字化开关电源有着广阔的发展空间。本系统来基本上达到了设计要求。能够满足较高精度的设计要求。但对于高精度数字化电源，系统还有值得改进的地方，比如改进主控器，提高参考电压的精度，提高采样器件的精度等，都可以提高系统的精度。 本系统涉及电子、通信和测控等技术领域，将数字PID算法与电力电子技术、通信技术等有机地结合了起来。本系统的设计方案不仅可以用在电源控制器上，只要是相关的领域都可以采用。
上传时间： 2013-06-21
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人脸识别技术继指纹识别、虹膜识别以及声音识别等生物识别技术之后，以其独特的方便、经济及准确性而越来越受到世人的瞩目。作为人脸识别系统的重要环节—人脸检测，随着研究的深入和应用的扩大，在视频会议、图像检索、出入口控制以及智能人机交互等领域有着重要的应用前景，发展速度异常迅猛。 FPGA的制造技术不断发展，它的功能、应用和可靠性逐渐增加，在各个行业也显现出自身的优势。FPGA允许用户根据自己的需要来建立自己的模块，为用户的升级和改进留下广阔的空间。并且速度更高，密度也更大，其设计方法的灵活性降低了整个系统的开发成本，FPGA 设计成为电子自动化设计行业不可缺少的方法。 本文从人脸检测算法入手，总结基于FPGA上的嵌入式系统设计方法，使用IBM的Coreconnect挂接自定义模块技术。经过训练分类器、定点化、以及硬件加速等方法后，能够使人脸检测系统在基于Xilinx的Virtex II Pro开发板上平台上，达到实时的检测效果。本文工作和成果可以具体描述如下： 1. 算法分析：对于人脸检测算法，首先确保的是检测率的准确性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一种基于Adaboost算法的人脸检测方法。算法中较多的是积分图的特征值计算，这便于进一步的硬件设计。同时对检测算法进行耗时分析确定运行速度的瓶颈。 2. 软硬件功能划分：这一步考虑市场可以提供的资源状况，又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro开发板，在上面有可以供利用的Power PC处理器、可扩展的存储器、I/O接口、总线及数据通道等，通过分析可以对算法进行细致的划分，实现需要加速的模块。 3. 定点化：在Adaboost算法中，需要进行大量的浮点计算。这里采用的方法是直接对数据位进行操作它提取指数和尾数，然后对尾数执行移位操作。 4. 改进检测用的级联分类器的训练，提出可以迅速提高分类能力、特征数量大大减小的一种训练方法。 5. 最后对系统的整体进行了验证。实验表明，在视频输入输出接入的同时，人脸检测能够达到17fps的检测速度，并且获得了很好的检测率以及较低的误检率。
上传时间： 2013-04-24
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