核能谱仪中的数据采集系统,集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体,以多道脉冲幅度分析器为核心部件,能够快速、准确地提取出核素的相关信息及参数。现已于勘探、建材放射性检测及环境放射性监测等领域得到广泛应用。随着嵌入式技术的发展,以32位ARM为核心的微控制器已被引入进来,提高了数据采集的速度和精度,同时嵌入式操作系统的引入也为功能扩展、系统集成提供了高效的开发平台。 本论文介绍的核数据采集系统即以ARM微控制器LPC2148和实时操作系统μC/OS-II为平台,谱数据采集为基本功能,在此基础上扩展GPS和GPRS模块,可实现GPS信息和核信号的实时、同步接收,保存和显示,并可将采集的数据通过GPRS网络及时传到采集中心进行谱数据处理和GPS差分定位,为野外多点测量及远程监测提供了有效的手段。 课题以教育部的高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于3GS技术的便携式核地球物理数据采集系统研究(项目编号:20040616014)”为依托,本人在已有研究成果的基础上,进行了相关改进和系统集成: (1)选用轨对轨运算放大器,改进了峰值检测电路,增大了脉冲峰值的测量精度。 (2)数据采集系统以32位ARM微控制器LPC2148为核心,外围电路带有LCD显示,系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 (3)实现了核数据采集系统对GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系统在LPC2148上的移植、操作系统的搭建,及各功能模块的设计与集成。
上传时间: 2013-04-24
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指纹识别是在指纹图像上找到指纹的特征,通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的特征模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果。本文对现已存在的多种指纹识别算法进行编程比较,并对细化算法提出改进。同时采用基于ARM7TDMI内核的32位处理器S3C44B0作为主控制器,半导体电容传感器FPS200作为指纹数据采集设备,构建了自动指纹识别系统。论文完成主要工作如下: 1、指纹采集模块的设计:根据FPS200的相关寄存器资源和管脚特性,完成指纹传感器FPS200的电路设计;研究FPS200主要寄存器的功能和图像采集方式,给出FPS200在三种工作方式下的工作流程,并且对三种工作模式进行分析。 2、指纹识别算法研究:通过对现已存在的多种图像预处理算法进行编程实现和对比研究发现,细化后的图像多存在短线、断线、毛刺等干扰以及细化不彻底的现象,为此提出了新的修复算法:分析目标点周围纹线的走向趋势,选择去除或者保留周围的相连点,较好地解决了细化不彻底的问题;再对细化后的图像采用方形模板进行纹线跟踪,去除伪特征点,克服了逐步递进的纹线跟踪算法过于复杂、不易实现等问题。 3、采用Sansung公司基于ARM7TDMI内核的32位RISC处理器S3C44B0,构建了自动指纹识别系统。该系统主要包括电源管理部分、指纹图像采集模块、存储器模块、JTAG调试接口以及与外设连接的串行接口。硬件部分主要完成指纹采集模块接口的设计与开发,软件部分主要完成指纹图像采集程序、指纹识别算法程序和串口通信程序的开发,此外还通过串口实现指纹数据上传到上位机,在VB环境下实现了简易的人机交互软件,提供指纹图像的直观显示,用于对指纹识别程序进行测试,并对测试结果进行了分析。
上传时间: 2013-05-22
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本论文研究了基于ARM+Linux的嵌入式测控系统。论文阐述了嵌入式测控系统的特点。结合目前比较流行的SOC硬件技术,嵌入式软件技术,以及目前较前沿的无线传感器网络技术,对构建一个既能进行本地多传感器信息采集又能进行数据处理以及具有人机交互界的嵌入式测控系统进行了架构设计,即采用ARM+Linux架构。 论文详细介绍了系统的硬件设计,包括核心板设计和应用底板设计。其中核心板又包括微处理器的设计和存储器的设计;对于应用板,介绍了基于CS8900A的网络模块的设计,基于RS232和RS485的串行总线设计,以及基于ZigBee的无线模块设计。同时,本论文详细的介绍了系统的软件设计。结合本系统所采用的U-Boot介绍了嵌入式Bootloader设计,并针对本系统的板级硬件对U-Boot进行了移植。结合本系统采用的Linux操作系统介绍了嵌入式操作系统的概念,并对Linux进行了板级移植。在分析研究嵌入式文件系统的特点的基础上,确定Cramfs作为本系统的根文件系统,并结合现有的开源软件Busybox搭建了一个完整的根文件系统命令集。 在本系统硬、软件平台上,研究了终端应用层上的开发。并完成了在终端上的嵌入式图形用户界面QT的移植,并且为系统开发出相应的I/O和A/D设备驱动驱动程序。 论文在最后介绍了本系统的一个简单应用,即利用QT图形库和多线程编程技术,在现有的硬件平台上设计出了一个温度和湿度的无线数据采集程序。显示直观,界面友好,体现了本平台具有一定的应用前景。
上传时间: 2013-07-06
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当前全球定位系统(Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System,简称GPS)广泛应用于舰船导航,航空航天,地理测绘等领域,特别是移动式定位系统对于目前的城市交通管理有着非常重要的意义。本文分析了当前交通管理中的实际问题,介绍了一种车载终端的设计方法。设计采用ARM9内核的S3C2410微处理器构造的嵌入式系统,可以实现对GPS定位信息的接受和处理,并采用嵌入式Linux操作系统,结合开放式Linux图形软件Qt,可以为后续的建立地理信息系统(Geographic information system,简称GIS)提供数据支持,是集GPS全球卫星定位系统和通用分组无线业务(General Packet Radio Service,简称GPRS)无线通信技术于一体的新型电子产品。它为现代交通运输提供了新颖,可靠,有效的控制和管理途径。 车载终端通过将GPS模块的定位信息提取出来,一方面将定位信息在车载终端上显示,一方面又结合车辆的状态信息通过GPRS模块发送出去,该信息通过无线公共网络传输给车辆管理部门。车辆管理部门根据车辆的位置和状态等,结合GIS系统中的地图信息提供GPS数据的差分修正,并采取一定的措施,从而实现车辆的有效管理。 本设计从硬件和软件两大部分出发,硬件上设计了ARM处理器、存储器、内存及其外围电路,另外还有GPS模块电路和GPRS模块电路;软件上采用Qt的人机界面完成数据显示与更新,采用PPP拨号脚本完成GPRS模块的拨号,通过Qt多线程编程的方法完成GPS数据的提取和GPRS的信息发送。在硬件和软件之间采用了嵌入式Linux系统,包括启动代码、内核和文件系统等。
上传时间: 2013-04-24
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随着信息化、网络化和智能化的发展,嵌入式系统和加密技术成为当今热门的技术。本文将两方面的技术结合起来,在对ARM嵌入式系统和高级数据加密标准算法Rijndael作全面分析的基础上,对其应用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系统和数据加密算法的发展状况,介绍了 ARM微处理器体系结构和 Rijndael 算法原理的相关知识。然后,结合课题研究,详细介绍了开发板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式软件开发环境的建立,包括 ADS1.2和超级终端的设置。 文中深入研究了嵌入式操作系统的移植和 Rijndael 算法在开发板上的编程实现,给出了仿真实验结果。选择移植的μC/OS-Ⅱ操作系统具有良好的实时性、可扩展性和可移植性,为进一步的嵌入式应用打下基础。Rijndael 算法的实现分为三大模块:密钥扩展、加密和解密模块,其结果可作为API函数,在嵌入式加密应用软件编程中直接调用。 本文对基于 ARM 的 Rijndael 算法的应用进行了探讨,给出了基于ARM微处理器与Rijndael算法的IC卡数据加密系统的设计方案,并提出了三种密钥安全管理方案,经比较重点描述了“一卡一密、一次一密”的密码管理思想。该方法能够保证每张 IC 卡每次用来存储重要数据时的初始密钥都是随机的,在一定程度上增加了破译难度,提高了安全性。 在结论中阐述了尚需进一步解决的问题以及下一步的工作内容。
上传时间: 2013-07-06
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随着生产自动化要求的不断提高,控制技术和微型计算机技术的不断发展,智能记录仪已日益广泛地应用在工业过程领域,并占据了越来越高的地位。近年来,新的应用也对智能记录仪的设计提出了更高的要求。 嵌入式系统因其体积小、性能好、功耗低、可靠性高等优点,其已经在各种记录仪表的开发与设计等领域中得到广泛的应用。为了改善工业现场传统获取数据费时、费力且数据不够及时准确的缺点,本课题基于嵌入式的技术,构建了一个由32位的嵌入式微处理器S3C24lO和实时操作系统IAnux组成的平台,并对其进行了开发研究,设计并实现了针对工业过程数据处理的一种新型的记录系统。 本文研究了无纸记录仪通用开发方法,设计了系统结构、功能和性能设计指标。该系统以三星公司生产的S3C2410(ARM)微控制器为核心,配置大容量Flash存贮器、实时时钟等,通过8个信号输入通道,可配接热电偶、热电阻以及标准的电压/电流信号,经16位采样送ARM处理后,按设定要求完成信号监测、数据记录和柱状图、曲线显示、异常数据报警等无纸记录仪的功能,以及通过RS232通信接口与其它系统进行数据通信;在系统软件设计方面,采用结构化、模块化方法,结合硬件配置设计了数据采集、检测信号处理、数据存取、键盘操作功能模块以及柱状图、曲线等图形显示功能函数,从而使具有了模块化扩展功能。试验表明了该系统对数据进行了准确、可靠的的采集与处理,较好地满足了工业现场的需求。 本课题是数据记录系统在工业现场数据采集、处理领域中的一次成功尝试。在实际应用中,该系统凸显出强大的功能、良好的灵活性。实践证明本系统是一种优秀的解决方案,能够高效的实现各种测控任务。
上传时间: 2013-04-24
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研究如何将当前流行的嵌入式技术应用于工业领域中的数据采集与记录方面,是当今工业过程测量控制领域发展的一个必然方向。 本论文所设计完成的嵌入式工业过程数据采集与记录系统,是以32位ARM7微处理器S3C44B0X为核心,取代了传统的单片机,并且引入了μClinux多任务实时操作系统。采集到的工业现场的实时数据,经A/D转换等步骤处理后,显示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下,通过丰富的图形界面功能,以曲线或表格的形式显示工业现场实时数据的变化趋势,具有良好的人机界面。输入功能通过点击触摸屏来实现,可以像使用Windows操作系统一样,点击菜单、滚动条、列表框、按钮等控件以完成相应的操作。数据的记录完全脱离PC机,显示在LCD上的数据,可以实时的以文件的形式存储在Nand Flash中,必要的时候通过USB接口用U盘导出。μClinux操作系统中移植了BOA网络服务器和CGI脚本程序,因此具有动态Web监控功能,用户可以在PC机上的浏览器中通过网络随时监测工业现场的实时数据。 经过测试,该系统可以稳定可靠的运行,完全实现了工业现场数据的实时采集、人性化显示、规范化操作、脱机化记录和网络化监测等一系列功能,取代了传统的底层智能仪表搭配PC机的构架,将其功能合二为一,对工业企业的技术进步和生产过程的现代化有着重要的作用。
上传时间: 2013-07-18
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合,已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域,甚至家庭安防,在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来,随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展,嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求,结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术,设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台,以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质,并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议,客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术,分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势,对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述,并讨论了几种常见的视频监控解决方案,对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比;然后,提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构,并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中,硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器;软件设计中,首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建,针对ARM-Linux特性,完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植,最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外,对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究,这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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根据机械电子工程类专业测控实验教学平台数据采集的需要,在综合考虑成本和性能基础上,提出以为主处理芯片的数据采集卡设计方案。 该方案的主要特点是,使用基于ARM7TDMI内核的,工作主频最高可达44MHz;内置高性能的ADC和DAC模块,采样速度最高可达1MSPS,采样精度为12位;模拟信号输入通道最多可达16路,模拟信号输出通道最高可达4路;具有丰富的外设资源可以使用,GPIO口数目最高可达40个。 在设计中采用了模块化思想,将系统分为四个功能模块:主模块的功能是控制ADC进行信号采集和DAC进行模拟信号输出;模拟信号模块的作用是对传感器输入信号和DAC输出波形进行简单的调理;数字信号模块引出32路数字I/O口,可用于需要采集数字量的场合;JTAG模块可进行程序的调试和下载,对于数据采集卡的二次开发有很大的作用。 在本数据采集卡上,尝试进行了μC/OSⅡ操作系统的移植,成功实现了四个任务的管理。在实际应用中,工作数小时仍可保持正常的运行。 为检验数据采集卡的串口通讯能力,利用LabVIEW程序读取下位机串口发送的已采集到的数据,进行波形图绘制。 为检验本数据采集卡的ADC和DAC精度,设计实验利用DAC输出波形,并利用ADC将采集到的波形通过LabVIEW显示,测量结果显示两者电压值误差均在可允许的3LSB(Least Significant Bit)范围内,表明本数据采集卡已基本实现预期设计指标。
上传时间: 2013-04-24
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随着经济的快速发展,人们生活节奏的提高,照顾家庭的时间越来越少。人们越来越感觉时间的紧张,不但要周旋在繁杂的工作之中,同时也要兼顾自己的家。而现有的嵌入式硬盘录像机虽然功能丰富,产品日益成熟,但在家用系统中应用成本太高。因此本文设计了一款高性能、低成本的实时图像监控系统,能让人们在繁忙的工作之余实时了解住所的安全情况。 本文首先提出了该图像监控系统的总体设计方案,并就系统硬件平台的设计进行了详细的论述。硬件部分主要包括主控芯片$3C2410与Flash、SDRAM存储器接口电路,USB接口电路,以太网接口电路,UART串行接口电路,JTAG接口电路以及电源电路。 其次,本文研究了嵌入式IAnux移植的关键技术,包括交叉编译环境的建立、Bootloader 的设计、内核移植以及文件系统加载的方法,并通过裁剪Linux内核将标准Linux 2.4.18移植到目标平台。同时分析了现有文件系统的优、缺点,在目标平台上移植了快速、高效的YAFFS文件系统,增强了系统的健壮性和高效性。 再者,本文修改并移植了LJSB摄像头的驱动程序。研究了基于Vide041inux技术的图像采集的数据结构和原理,详细地阐述了图像采集实现的过程和关键步骤,利用Vide04Linux API函数完成了图像采集程序的设计,使用内存映射方式实现了图像的快速采集,并对图像数据进行了JPEG压缩,提高了图像采集的效率。研究了Web Server和Java Applet技术,实现了远程图像监控。通过重新编译移植Webcam Server应用程序实现了网络摄像机的功能。 最后,本文给出了系统的测试方法及运行结果,并总结了所做的工作和存在的问题,提出了系统改进的意见。 本文设计的图像监控系统具有高性能、低成本、小体积等特点,采用开源的Linux作为软件平台,保证了系统的稳定性、安全性,具有较高的性价比和较强的适用性。
上传时间: 2013-07-28
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