非接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴的技术，它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于一卡多用等优点，在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式所无法比拟的优越性，具有广阔的市场前景。非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。基于实际项目的需要，本课题开发了一种读写距离在10cm左右的非接触式IC卡读卡器，它可以应用于电子消费场合，如公交和地铁电子售票，食堂售饭等场合。 本文首先研究了用于本系统的基本理论，包括射频识别技术、ARM处理器体系结构和嵌入式系统，然后基于这些理论，给出了非接触式IC卡读卡器的设计方案。系统由三个部分组成：第一部分是读卡器的收发模块，选用Philips公司的高集成度非接触式读写芯片MF RC500设计射频收发模块，对射频芯片接口电路设计做了详细的论述；第二部分是核心控制模块，以Philips公司的ARM7芯片LPC2292为核心，对电源供应电路、存储器电路、通信接口电路、LED显示电路等设计做了一定的描述，并给出了电路。第三部分是系统的程序设计，采用移植嵌入式系统并添加任务的模式来实现读卡器的各功能。通过对软硬件的调试实现了非接触式IC卡读卡器的硬件与软件平台的构建。
上传时间： 2013-04-24
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海洋台站自动观测系统是一套应用于海滨观测的仪器设备，负责对气象、水文参数进行实时观测。诸多的参数通过相应的传感器进行测量，海洋台站自动观测系统对测量的信息进行汇总，再将其通过有线或无线的通讯方式传输到各级海洋环境监测预报中心，供天气预报和海洋预报使用。 本文以我国“海洋台站自动观测系统政府采购计划”为背景，重点设计了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋台站自动观测系统。本课题主要研究基于arm7+uClinux海洋台站自动观测系统的设计与开发。根据实际的需要，分析海洋台站自动观测系统的整体要求，对传感器进行选型，进行方案设计，完成整个系统的搭建。为了降低系统功耗，CPU所采用的是Samsung公司推出的无内存管理单元的处理器S3C44BO，设计了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及键盘等相关电路。同时，为了减少驱动开发所带来的不便，使用TL16C554A对串口电路进行了扩展，便于数据处理，也使得系统具有更好的可扩展性。软件方面设计主要涉及了BootLoader引导装载程序的建立，选用uClinux操作系统，并对其内核进行配置和裁剪，添加源代码中没有的驱动程序。为了缩短研发周期和降低开发难度，选用MiniGUI作为图形用户界面系统，深入分析了MiniGUI的结构、原理，并将其移植到uClinux系统中。本系统采用的是MiniGUI－Threads多线程模式，主线程协调各个线程进行相应的数据处理。为了使系统操作变得直观、简单，对用户界面进行了初步设计，使用复用I/O的方法解决多串口通讯容易造成的数据阻塞问题。此外，为了更好的将台站所测得的信息量发送给海洋环境监测预报中心，需要完善通讯协议以便于数据交换。 最后，根据本系统实际研究开发结果，总结分析了系统的特点，并对下一步设计工作进行了展望。
上传时间： 2013-07-12
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随着经济的发展，城市交通的压力越来越大，很多城市都开始建设地铁项目，发展地下轨道交通事业。在地铁列车上，驾驶员需要方便、快捷地控制各种语音功能，保障列车可靠、安全的运行，从而为乘客提供优质的服务。驾驶员语音控制器就是为了满足这一需求而提出来的。 在描述列车乘客信息系统的发展、介绍了公共广播系统的功能的之后，本文分析了驾驶员语音控制器的设计需求，设计了一种具有人机交互功能的驾驶员语音控制器。它带有LCD显示屏和输入键盘；能够在内部存储路线、站点和紧急信息等用户数据。通过窗口菜单以图形化的方式向驾驶员显示列车运行信息。通过通信端口，按照双方约定的通讯格式，将运行模式，路线站点，紧急信息等内容发送给列车显示与广播控制单元，完成语音及显示控制。根据需求分析，提出了一种基于ARM的控制器设计平台。设计了该控制器的硬件和软件的整体方案，采用模块化设计的思想给出了系统各主要模块的具体设计与实现方法，并给出了相关电路的实现原理图。最后介绍了本控制器的测试方法与过程，并给出了具体应用。该驾驶员语音控制器实现了人工广播、司机对讲、紧急对讲和系统设置等功能。具有操作方便、便于维护、可配置、成本低等优点，满足了驾驶员以及列车语音与显示控制的实际需求。关键词：ARM；RS485；乘客信息系统；图形用户界面；嵌入式系统
上传时间： 2013-07-30
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玻璃是一种重要的建筑和装饰材料,被广泛应用于楼房搭建、汽车生产、家具制造等各个领域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一个重要工序.目前,国产的切割系统在精度、速度、可靠性方面与国外同类产品相比都还要有一定的差距,因此国内玻璃切割厂家的切割设备大多依赖于进口.同时,随着以计算机技术为代表的信息技术的发展,计算机集成制造(CIM)被逐渐应用于制造行业,企业的生产模式从生产过程的单一自动化到产品设计、加工制造、经营管理等全过程的综合自动化.参考国外切割系统的一些先进技术并遵循CIM中信息自动化的基本思想,该文针对开发一套基于PC管理和CNC控制的自动玻璃切割系统展开论述.论文首先简述了数控技术的发展趋势和CIM的思想,在此基础上分析了系统的上位机管理软件的功能以及下位机硬件配置,并形成系统总体框架.接着就软件实现的几个主要部分——系统数据库管理、任意形状产品图形信息的导入、产品排样优化以及上位机与下位机通信接口的实现分别作了详细的论述.而对下位机部分则主要介绍其电控系统设备的组成、强弱电控制系统的设计、控制过程中数据的相互传递等,并就系统运行时PC机、CNC及PLC三者如何相互配合实现回原点动作、手动操作、自动切割等关键过程作了完整的解释.同时,该文就玻璃切割系统的核心技术——型材的优化问题作了专门的研究,分别提出了一种基于直观启发式思维的实用算法和基于降维数学模型的近似算法,并对几种典型的现代化算法在本优化问题中的应用前景作了简要介绍.最后,该文简要介绍了系统调试过程,以及投入运行的主要操作界面及操作流程,并提出了一些针对系统改进和扩展的建议和方案.
上传时间： 2013-06-17
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抽油机井工况监测是石油生产过程中非常重要的环节，可以为油井提高泵效、高效管理提供可靠依据。随着石油工业的迅速发展，传统的人工操作远远不能满足现代化石油生产的要求。将远程监测系统应用于油井工况监测，可以降低工人劳动强度，提高生产效率和油田管理水平。针对目前已有油井工况监测系统存在的不足，本文研制出一种集计算机技术、电子技术和通信技术于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油机井工况远程监测系统。 示功图是常用的用于判断抽油机井工作状况的方法，它是抽油机光杆在作往复运动的一个周期中，光杆相对位移与载荷的对应关系曲线。传统的利用拉线位移传感器获取位移的方式，不能实现长期连续的监测。本系统采用加速度传感器作为冲次传感器，获取每个周期的起始点，再利用拉线位移传感器对一个周期中按时间等分的点的位移进行标定，既解决了拉线位移不能长期连续监测的问题，又保证了位移的精度。 本系统由工况传感器、数据中继单元、数据中心和手持机四部分组成。安装在抽油井上的工况传感器定时获取并存储示功图数据，定时将数据发送到数据中继单元。由数据中继单元将多个工况传感器的示功图数据集中后，通过远程网络传送到数据中心。数据中心实现对所有示功图数据的存储、查询、分析和打印，并可以通过网络实现数据共享。手持机用于对工况传感器进行设置和标定，并可以现场获取示功图。 硬件电路采用低功耗设计方法，使用低电压、低功耗的基于ARM7内核的LPC2138/2148微处理器及微功率无线数传模块，将硬件电路功耗降到最低。采用SD卡作为存储器，增加了数据存储容量和数据可靠性。采用单轴加速度传感器ADXL105作为冲次传感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的优点。CDMA模块采用基于CDMA1X数据通信网络的H7710，组成高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络。 软件设计遵循模块化设计思想，既考虑到各模块功能的实现，又兼顾了系统总体的协调性。本系统软件由工况传感器软件、手持机软件、数据中继单元软件及数据中心软件四部分组成。工况传感器软件、手持机软件和数据中继单元软件由ADS集成开发环境编写，并由AXD仿真调试器生成可执行代码，最后通过EasyJTAG仿真器下载到微处理器芯片中。数据中心运行于服务器/客户机工作模式，使用SQL Server数据库。数据中心处理软件由Visual Basic6．0编写，运行于Windows操作系统中。 通讯网络由无线数传网络和CDMA网络组成，工况传感器与数据中继单元组成无线数传网络，采用ISM工作频段，实现近距离无线通讯。数据中继单元作为无线数传网络的中心节点，通过CDMA网络与数据中心通信处理机相联，实现数据的远程传输。 本系统首次利用加速度传感器与拉线位移传感器相结合的方式，实现抽油井工况长期连续监测，提高了整个系统的可靠性；利用ARM单片机作为微处理器，低功耗电路设计，低功耗工作模式，延长了电池的寿命；无线数传网络与CDMA网络相结合，兼具无线数传网络与CDMA网络的优点，降低了整个系统的安装和运行费用；数据中心采用服务器/客户机工作模式，便于用户共享数据。目前该系统的各部分均经过硬件、软件及运行测试，已经在油田试运行。运行结果表明，该系统性能完善，运行可靠，安装及维护简便，取得了较好的效果。
上传时间： 2013-07-12
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语音识别技术就是能使计算机“听懂”人类的语言，然后根据其含义来执行相应的命令，从而实现为人类服务。 随着语音识别的深入研究，对它的技术应用主要有两个方面： 一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机，以及与电话网或者互联网相结合的语音信息查询服务系统，这些系统都是在计算机平台上实现的； 另外一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，这些应用系统大都使用专门的硬件系统实现。 随着后PC年代的到来，后一种发展将成为语音识别技术和嵌入式系统交叉研究的一个非常热门的话题，将进一步推动语音识别技术往智能化方向发展。 论文主要研究语音识别系统及其在ARM嵌入式平台上的实现。 根据嵌入式系统平台的特性和系统的实际需求，对目标平台的硬件和软件系统进行适当的剪裁定制，并且对语音识别中的算法进行改进和优化，同时为了加强系统的交互性，增加了控制界面，为实际应用提供很好的人机交互操作。 首先论文对嵌入式系统及嵌入式操作系统进行研究，通过实际比较后选用嵌入式Linux作为系统的操作系统； 然后对语音识别技术进行研究，并根据实际要求，采用Mel倒谱参数作为系统语音参数提取算法，DTW作为系统识别的模式匹配方法，并根据ARM嵌入式平台的要求，分别对上述两个算法进行优化设计，同时利用QT跨平台语言对应用控制程序进行代码实现，并移植到目标板上，构建出一个完整的嵌入式语音识别系统。 最后，对整个系统进行整体测试，通过实验结果表明，系统达到了预期设计的便携、智能及很好的交互性的目的。
上传时间： 2013-04-24
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在现代电网中，随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多，对电力系统的安全稳定运行提出了更高、更严格的要求。距离保护作为线路保护的基本组成部分，其工作特性对电力系统的安全稳定运行有着直接和重要的影响。为了适应现代超高压电网稳定运行的要求，微机保护装置在硬件和软件上都提出了越来越高的要求。 高速数字信号处理芯片（DSP）技术的发展，为开发一种速度快、处理能力强的微机保护系统奠定了基础。在这样的背景下，我们采用DSP芯片和ARM处理器，设计了一个并列式双处理器微机保护系统。该系统采用一个DSP芯片负责控制数据采集、采样数据处理，实现保护功能。ARM微处理器承担人机接口管理，通过串行通信方式实现与DSP端口之间的数据通信，丰富的通讯接口，使得与上位机的通讯、下载程序定值灵活方便。新的微机保护装置不断推出，投入运行的微机保护装置不允许用来进行试验、培训，该装置还可作为试验教学系统，供学生学习认识微机保护装置的内部结构，并可自行设计保护算法、编制程序，通过上位机下载到实验装置，完成相应保护功能的测试。 本文实现了微机保护方案的整体软硬件设计，内容包括DSP2812微处理器芯片，ARM7微处理器LPC2220芯片，开关量输入／输出电路、数据采集电路、通讯和网络接口电路、人机界面的显示板电路，文中对各部分电路的功能、特点以及器件的选择、引脚连接进行了详细介绍。系统采用模块化设计，采用双CPU并行处理模式，针对基于LPC2220微处理器的监控管理系统，完成了最小系统设计，详细完成了启动电路的设计。 本文初步设计了人机操作界面，给出了软件设计的流程图，将实时操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件设计相结合，共同构成一个可以重复利用的软硬件数字系统平台，除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外，还可以通过长期对于该平台的研究，逐步优化平台软硬件资源，提高其性能，并满足日益复杂的应用需求。
上传时间： 2013-04-24
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随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。本文用嵌入式系统构建了一个电力机车主变压器故障诊断试验平台。 在电力机车主变压器综合测试及故障诊断领域中，我国几个大型的电力机车厂的变压器测试依然采用人工读数，而这种方法的特点是：效率比较低，数据存在误差等。因此非常有必要采用自动测试系统，而如果用工控机作为控制中心来进行测试，成本将比较高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系统作为控制中心来进行测试。这样系统的成本更低，操作更方便，数据更准确。 本文详细地介绍了基于ARM微处理器ST2410及Linux操作系统的电力机车主变压器综合测试及故障诊断系统的开发与实现过程。主要有三部分：硬件平台设计与实现部分；软件平台设计部分；应用程序的开发等3部分。 本论文的研究主要是基于ARM-linux的平台。它的内核模块采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、网卡、鼠标、键盘、LCD等，同时还提供有扩展插槽，该平台主要面向高性能的电力、工业控制等，适用于网络的研究；本文探讨嵌入式软件开发模式，宿主机与目标机，交叉编译环境的搭建，Linux内核和外设驱动的移植，以及图形用户界面QT和应用程序开发移植等；另外，在该平台开发了应用程序，具体包括串口通信，网络通信，数据库编程等。
上传时间： 2013-07-10
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- vii - 8.1.1 实验目的 315 8.1.2 实验设备 315 8.1.3 实验内容 315 8.1.4 实验原理 315 8.1.5 实验操作步骤 318 8.1.6 实验参考程序 319 8.1.7 练习题 321- vi - 6.4 USB 接口实验 266 6.4.1 实验目的 266 6.4.2 实验设备 267 6.4.3 实验内容 267 6.4.4 实验原理 267 6.4.5 实验操作步骤 270 6.4.6 实验参考程序 272 6.4.7 实验练习题 280 6.5 SPI接口通讯实验 281 6.5.1 实验目的 281 6.5.2 实验设备 281 6.5.3 实验内容 281 6.5.4 实验原理 281 6.5.5 实验操作步骤 285 6.5.6 实验参考程序 287 6.5.7 练习题 289 6.6 红外模块控制实验 289 6.6.1 实验目的 289 6.6.2 实验设备 289 6.6.3 实验内容 289 6.6.4 实验原理 289 6.6.5 实验操作步骤 291 6.6.6 实验参考程序 291 6.6.7 练习题 296 第七章 基础应用实验 296 7.1 A/D 转换实验 296 7.1.1 实验目的 296 7.1.2 实验设备 296 7.1.3 实验内容 296 7.1.4 实验原理 296 7.1.5 实验设计 298 7.1.6 实验操作步骤 299 7.1.7 实验参考程序 300 7.1.8 练习题 301 7.2 PWM步进电机控制实验 301 7.2.1 实验目的 301 7.2.2 实验设备 301 7.2.3 实验内容 301 7.2.4 实验原理 301 7.2.5 实验操作步骤 309 7.2.6 实验参考程序 311 7.2.7 练习题 313 第八章 高级应用实验 315 8.1 GPRS模块控制实验 315 - v - 5.2 5x4键盘控制实验 219 5.2.1 实验目的 219 5.2.2 实验设备 219 5.2.3 实验内容 219 5.2.4 实验原理 219 5.2.5 实验设计 221 5.2.6 实验操作步骤 222 5.2.7 实验参考程序 223 5.2.8 练习题 224 5.3 触摸屏控制实验 224 5.3.1 实验目的 224 5.3.2 实验设备 224 5.3.3 实验内容 224 5.3.4 实验原理 224 5.3.5 实验设计 231 5.3.6 实验操作步骤 231 5.3.7 实验参考程序 232 5.3.8 练习题 233 第六章 通信与接口实验 234 6.1 IIC 串行通信实验 234 6.1.1 实验目的 234 6.1.2 实验设备 234 6.1.3 实验内容 234 6.1.4 实验原理 234 6.1.5 实验设计 238 6.1.6 实验操作步骤 241 6.1.7 实验参考程序 243 6.1.8 练习题 245 6.2 以太网通讯实验 246 6.2.1 实验目的 246 6.2.2 实验设备 246 6.2.3 实验内容 246 6.2.4 实验原理 246 6.2.5 实验操作步骤 254 6.2.6 实验参考程序 257 6.2.7 练习题 259 6.3 音频接口 IIS 实验 260 6.3.1 实验目的 260 6.3.2 实验设备 260 6.3.3 实验内容 260 6.3.4 实验原理 260 6.3.5 实验步骤 263 6.3.6实验参考程序 264 6.3.7 练习题 266 - iv - 4.4 串口通信实验 170 4.4.1 实验目的 170 4.4.2 实验设备 170 4.4.3 实验内容 170 4.4.4 实验原理 170 4.4.5 实验操作步骤 176 4.4.6 实验参考程序 177 4.4.7 练习题 178 4.5 实时时钟实验 179 4.5.1 实验目的 179 4.5.2 实验设备 179 4.5.3 实验内容 179 4.5.4 实验原理 179 4.5.5 实验设计 181 4.5.6 实验操作步骤 182 4.5.7 实验参考程序 183 4.6.8 练习题 185 4.6 数码管显示实验 186 4.6.1 实验目的 186 4.6.2 实验设备 186 4.6.3 实验内容 186 4.6.4 实验原理 186 4.6.5 实验方法与操作步骤 188 4.6.6 实验参考程序 189 4.6.7 练习题 192 4.7 看门狗实验 193 4.7.1 实验目的 193 4.7.2 实验设备 193 4.7.3 实验内容 193 4.7.4 实验原理 193 4.7.5 实验设计 195 4.7.6 实验操作步骤 196 4.7.7 实验参考程序 197 4.7.8 实验练习题 199 第五章 人机接口实验 200 5.1 液晶显示实验 200 5.1.1 实验目的 200 5.1.2 实验设备 200 5.1.3 实验内容 200 5.1.4 实验原理 200 5.1.5 实验设计 211 5.1.6 实验操作步骤 213 5.1.7 实验参考程序 214 5.1.8 练习题 219 - ii - 3.1.1 实验目的 81 3.1.2 实验设备 81 3.1.3 实验内容 81 3.1.4 实验原理 81 3.1.5 实验操作步骤 83 3.1.6 实验参考程序 87 3.1.7 练习题 88 3.2 ARM汇编指令实验二 89 3.2.1 实验目的 89 3.2.2 实验设备 89 3.2.3 实验内容 89 3.2.4 实验原理 89 3.2.5 实验操作步骤 90 3.2.6 实验参考程序 91 3.2.7 练习题 94 3.3 Thumb 汇编指令实验 94 3.3.1 实验目的 94 3.3.2 实验设备 94 3.3.3 实验内容 94 3.3.4 实验原理 94 3.3.5 实验操作步骤 96 3.3.6 实验参考程序 96 3.3.7 练习题 99 3.4 ARM处理器工作模式实验 99 3.4.1 实验目的 99 3.4.2实验设备 99 3.4.3实验内容 99 3.4.4实验原理 99 3.4.5实验操作步骤 101 3.4.6实验参考程序 102 3.4.7练习题 104 3.5 C 语言程序实验一 104 3.5.1 实验目的 104 3.5.2 实验设备 104 3.5.3 实验内容 104 3.5.4 实验原理 104 3.5.5 实验操作步骤 106 3.5.6 实验参考程序 106 3.5.7 练习题 109 3.6 C 语言程序实验二 109 3.6.1 实验目的 109 3.6.2 实验设备 109 3.6.3 实验内容 109 3.6.4 实验原理 109 - iii - 3.6.5 实验操作步骤 111 3.6.6 实验参考程序 113 3.6.7 练习题 117 3.7 汇编与 C 语言的相互调用 117 3.7.1 实验目的 117 3.7.2 实验设备 117 3.7.3 实验内容 117 3.7.4 实验原理 117 3.7.5 实验操作步骤 118 3.7.6 实验参考程序 119 3.7.7 练习题 123 3.8 综合实验 123 3.8.1 实验目的 123 3.8.2 实验设备 123 3.8.3 实验内容 123 3.8.4 实验原理 123 3.8.5 实验操作步骤 124 3.8.6 参考程序 127 3.8.7 练习题 134 第四章 基本接口实验 135 4.1 存储器实验 135 4.1.1 实验目的 135 4.1.2 实验设备 135 4.1.3 实验内容 135 4.1.4 实验原理 135 4.1.5 实验操作步骤 149 4.1.6 实验参考程序 149 4.1.7 练习题 151 4.2 IO 口实验 151 4.2.1 实验目的 151 4.2.2 实验设备 152 4.2.3 实验内容 152 4.2.4 实验原理 152 4.2.5 实验操作步骤 159 4.2.6 实验参考程序 160 4.2.7 实验练习题 161 4.3 中断实验 161 4.3.1 实验目的 161 4.3.2 实验设备 161 4.3.3 实验内容 161 4.3.4 实验原理 162 4.3.5 实验操作步骤 165 4.3.6 实验参考程序 167 4.3.7 练习题 170 目 录 I 第一章 嵌入式系统开发与应用概述 1 1.1 嵌入式系统开发与应用 1 1.2 基于 ARM的嵌入式开发环境概述 3 1.2.1 交叉开发环境 3 1.2.2 模拟开发环境 4 1.2.3 评估电路板 5 1.2.4 嵌入式操作系统 5 1.3 各种 ARM开发工具简介 5 1.3.1 ARM的 SDT 6 1.3.2 ARM的ADS 7 1.3.3 Multi 2000 8 1.3.4 Embest IDE for ARM 11 1.3.5 OPENice32-A900仿真器 12 1.3.6 Multi-ICE 仿真器 12 1.4 如何学习基于 ARM嵌入式系统开发 13 1.5 本教程相关内容介绍 14 第二章 EMBEST ARM实验教学系统 17 2.1 教学系统介绍 17 2.1.1 Embest IDE 集成开发环境 17 2.1.2 Embest JTAG 仿真器 19 2.1.3 Flash 编程器 20 2.1.4 Embest EduKit-III开发板 21 2.1.5 各种连接线与电源适配器 23 2.2 教学系统安装 23 2.3 教学系统的硬件电路 27 2.3.1 概述 27 2.3.2 功能特点 27 2.3.3 原理说明 28 2.3.4 硬件结构 41 2.3.5 硬件资源分配 44 2.4 集成开发环境使用说明 51 2.4.1 Embest IDE 主框架窗口 51 2.4.2 工程管理 52 2.4.3 工程基本配置 55 2.4.4 工程的编译链接 71 2.4.5 加载调试 72 2.4.6 Flash编程工具 80 第三章 嵌入式软件开发基础实验 81 3.1 ARM汇编指令实验一 81
上传时间： 2013-04-24
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随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步，ARM微处理器的性能得到大幅度地提高，同时其芯片的价格也在不断下降，嵌入式系统以其独有的优势，己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心，结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多，使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器，其工作频率可达到60MHz，这对于Time-To-Count技术是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能，可以直接读取TC中的计数值，也就是说不再需要调用中断函数读取TC值，从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上，使用了高速的ARM芯片，对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进，进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先，讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法，并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法，对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别，以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着，详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论，通过高速32位ARM处理器的使用，Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高，对于Y射线总量测量，使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h，数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时，如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度，是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件，在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均，得出随着照射量率的增大，辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10％的范围内，则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h，量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量，量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h，充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性，也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小，杂质时间在其中的比重越来越大，对测量结果的影响也就越来越严重，尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S，所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间，可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出，在标定仪器的K值时，应该在照射量率较低的条件下行，而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时，计数前时间较大，杂质时间对测量结果的影响不明显，数据线斜率较稳定，适宜于确定标定系数K值，而在照射量率较高时，计数前时间很小，杂质时间对测量结果的影响较大，可以明显的在数据线上反映出来，从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析，得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间，并以软件杂质时间为主，通过对程序进行合理优化，软件杂质时间可以通过程序的改进而减少，甚至可以用数学补偿的方法来抵消，从而可以得到比较精确的计数前时间，以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪，用户可以选择不同的工作模式来进行测量，当辐射场较弱时，通常采用规定次数测量的方式，在辐射场较强时，应该选用定时测量的方式。因为，当辐射场较弱时，如果用规定次数测量的方式，会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时，由于辐射粒子很多，产生脉冲的频率就很高，规定次数的测量会加大测量误差，当选用定时测量的方式时，由于时间的相对加长，所以记录的粒子数就相对的增加，从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状，了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理，根据此原理，结合高速处理器ARM7 LPC2132，对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性，该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定，来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响，通过Time-To-Count测量方法的使用，可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言，G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count测量方法后，结合高速微处理器ARM7 LPC2132，此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内，核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍，而且精度也比传统的脉冲计数方法要高，测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述，本文取得了如下成果：对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析，指出了Time-To-Count测量方法的基本原理，并对Time-T0-Count方法理论进行了分析，推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系，从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程，通过高速微处理芯片LPC2132的使用，成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素，如：处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等，重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等，对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签： TimeToCount ARM 辐射测量仪
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