互感器是电力系统中电能计量和继电保护中的重要设备，其精度和可靠性与电力系统的安全性、可靠性和经济运行密切相关。随着电力工业的发展，传统的电磁式互感器已经暴露出一系列的缺陷，电子式互感器能很好的解决电磁式互感器的缺点，电子式互感器逐步替代电磁式互感器代表着电力工业的发展方向。目前，国产的互感器校验仪主要是电磁式互感器校验仪，电子式互感器校验仪依赖于进口。电子式互感器的发展，使得电子式互感器校验仪的研制势在必行。 本课题依据国际标准IEC60044-7、IEC60044-8和国内标准GB20840[1].7-2007、GB20840[1].8-2007，设计了电子式互感器检验仪。该校验仪采用直接法对电子式互感器进行校验，即同时测试待校验电子式互感器和标准电磁式互感器二次侧的输出信号，比较两路信号的参数，根据比较结果完成电子式互感器的校验工作。论文首先介绍了电子式互感器结构及输出数字信号的特征，然后详细论述了电子式互感器校验仪的硬件及软件设计方法。硬件主要采用FPGA技术设计以太网控制器RTL8019的控制电路，以实现电子式互感器信号的远程接收，同时设计A/D芯片MAX125的控制电路，以实现标准电磁式互感器模拟输出的数字化。软件主要采用FPGA的SOPC技术，研制了MAX125和RTL8019的IP核，在NiosIIIDE集成开发环境下，完成对硬件电路的底层控制，运用准同步算法和DFT算法开发应用程序实现对数字信号的处理。最终完成电子式互感器校验仪的设计。 最后进行了相关的实验，所研制的电子式互感器校验仪对0.5准确级的电子式电压互感器和0.5准确级电子式电流互感器分别进行了校验，对其额定负荷的20％、100％、120％点做为测量点进行测量。经过对实验数据的处理分析可知，校验仪对电子式互感器的校验精度满足0.5％的比差误差和20’的相位差。本课题的研究为电子式互感器校验仪的研制工作提供了理论和实践依据。
上传时间： 2013-04-24
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数字超声诊断设备在临床诊断中应用十分广泛，研制全数字化的医疗仪器已成为趋势。尽管很多超声成像仪器设计制造中使用了数字化技术，但是我们可以说现代VLSI 和EDA 技术在其中并没有得到充分有效的应用。随着现代电子信息技术的发展，PLD 在很多与B 型超声成像或多普勒超声成像有关的领域都得到了较好的应用，例如数字通信和相控雷达领域。 在研究现代超声成像原理的基础上，我们首先介绍了常见的数字超声成像仪器的基本结构和模块功能，同时也介绍了现代FPGA 和EDA 技术。随后我们详细分析讨论了B 超中，全数字化波束合成器的关键技术和实现手段。我们设计实现了片内高速异步FIFO 以降低采样率，仿真结果表明资源使用合理且访问时间很小。正交检波方法既能给出灰度超声成像所需要的回波的幅值信息，也能给出多普勒超声成像所需要的回波的相移信息。我们设计实现了基于直接数字频率合成原理的数控振荡器，能够给出一对幅值和相位较平衡的正交信号，且在FPGA 片内实现方案简单廉价。数控振荡器输出波形的频率可动态控制且精度较高，对于随着超声在人体组织深度上的穿透衰减，导致回波中心频率下移的声学物理现象，可视作将回波接收机的中心频率同步动态变化进行补偿。 还设计实现了B 型数字超声诊断仪前端发射波束聚焦和扫描控制子系统。在单片FPGA 芯片内部设计实现了聚焦延时、脉宽和重复频率可动态控制的发射驱动脉冲产生器、线扫控制、探头激励控制、功能码存储等功能模块，功能仿真和时序分析结果表明该子系统为设计实现高速度、高精度、高集成度的全数字化超声诊断设备打下了良好的基础，将加快其研发和制造进程，为生物医学电子、医疗设备和超声诊断等方面带来新思路。
上传时间： 2013-06-18
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随着电子技术的不断发展，各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大，人机交互不友好，不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展，以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大，相比较单片机而言，它的主频高、运算速度快，可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小，适合于功耗要求比较苛刻的地方，这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时，由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源，这样就简化了外设电路及芯片的使用，降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系统，为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理，甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外，还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑，两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带；小型化除了要求采用微功耗的器件，还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少，但小型化的同时必须保持系统的智能化，即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中，几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现，如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集，在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效，可修改性强，支持多种体系结构的处理器等，使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛，从x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内，ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场，ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域，例如：工业控制，无线通讯，网络，消费类电子，成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines，先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统，以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路，中央处理器模块，显示模块，用户交互模块，存储模块，网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410，并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构，这样增加了系统可靠性，提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心，A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器)，在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒)，满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求，并且控制简单，简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card，安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点，所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包，为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)屏作为人机交互的显示部分，并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分，这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输，系统设计中采用XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)格式来组织传输的数据，通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程，来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间： 2013-04-24
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目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展，对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题，本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案，应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制，处理数据，界面显示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集，提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面，简要讨论了ARM处理器的特点和优势，FPGA在高速采集和并行性上的优势，给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构，构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境，修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核，并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性，设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计；通过分析ARM与FPGA内部时序的差异，针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题，解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着，通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程，设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序，并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作，进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制，应用到系统中，大大提高了人机交互能力；通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点，结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面，并且移植到了ARM平台上，给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立，针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader，裁减移植了内核以及根文件系统的建立；设计了FPGA内部硬件电路，解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题，实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集；设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序；合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面，并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口，进一步提高了交互操作。
上传时间： 2013-06-21
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核地球物理勘探是集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体，能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数的一门综合性很强的学科。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产等诸多领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一，它将直接对测量结果产生影响。 本系统设计是架构在基于ARM7TDMI核的16/32位处理器S3C44BOX的硬件基础上，移植了嵌入式μCLinux操作系统、JFFS2文件系统、以及MiniGUI图形开发库。通过利用S3C44BOX处理器快速的运算速度、丰富的外围设备和嵌入式μCLinux操作系统及其丰富的软件资源，编写了系统引导代码、集成了LCD、MCA硬件设备的驱动程序、开发了GPS、GPRS应用程序。本论文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI处理器S3C44BOX为控制核心、外围电路带有LCD显示以及时钟和存储电路的核数据采集系统。该系统能够稳定运行在60MHz频率，无需上位机，用户就可与之进行交互工作，能够独立完成能谱数据的采集、分析、存储等功能。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 2.实现了嵌入式μCLinux操作系统在采集系统上的移植。随着嵌入式系统的迅速发展，嵌入式操作系统在核仪器研制中的应用不仅能够提高系统的稳定性，而且通过充分利用Linux丰富的软件资源，能够快速的完成系统的定制和开发，构建复杂的软件系统。 3.实现了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系统的移植，安全可靠的管理了系统引导代码、＃CLinux操作系统内核映象文件、谱处理程序和数据等。 4.初步实现了GPS定位、GPRS数据无线传输的功能。
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统，对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统[1]。广泛应用于军事，信息家电，无线通信设备，消费类电子产品，移动计算平台等诸多领域，是当今热门的计算机开发技术。 随着科学技术发展，人们生活水平提高，数字高清电视逐渐普及，在各大卖场，对销售过程中展示设备也随之提出了更高的要求。但据调查，在中国现有的高清播放系统普遍存在价格昂贵，损耗高，寿命短及外部接口少等缺陷，导致无法普及。 针对这一现状，本课题设计了一种以嵌入式处理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片为硬件平台，嵌入式实时操作系统uclinux为系统软件平台的高清播放系统。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一种处理器架构，又是公司的名称，该公司主要设计处理器架构，并将其技术授权给其他芯片厂商。该处理器架构具有外型小，性能高等特点，多用于便携式通讯工具，多媒体数字式消费类仪器和嵌入式系统解决方案等领域。本课题在充分考虑系统实用性和开发成本的基础上，采用EM8623芯片为CPU，片外扩展FLASH和SDRAM存储器。 uclinux系统从Linux2.0/2.4内核派生而来，虽然是为了支持没有MMU(虚拟内存管理单元)的处理器而设计，但保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行提供了保证，也降低了软件设计复杂度，提高了系统的实时性和灵活性，缩短了开发周期。 该高清播放系统具有工作时间长，性能稳定等特点，采用面向对象和面向过程综合编程方法，ASM，C，C++多种语言混合编程方式实现，使系统具有很高的健壮性和可扩展性。 基于ARM的高清播放系统在现场运行稳定可靠，达到了预期的效果和实际要求。而且由于该高清播放系统外接接口丰富(包括常见的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，连接使用方便，所以具有很好的市场价值，可广泛应用于电视销售柜台，化妆品展示柜台，联网广告机等领域。
上传时间： 2013-04-24
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本文主要研究一种在嵌入式系统上的GPS终端的软件设计方法。随着GPS技术在包括道路测控、汽车导航、交通管理、石油勘探、海上作业和紧急救援等军事和民用的众多领域中的越来越广泛的应用和发展，GPS系统对生产、生活的影响也愈加深远。另一方面，硬件开发与嵌入式操作系统以及软件研发技术的不断发展促使移动计算技术在手持设备中也得到广泛的应用，掌上电脑(PDA)与智能手机等移动式计算系统日益普及，功能日渐完善，在手持式设备中实现GPS移动定位、导航等功能具有良好的市场前景。 鉴于嵌入式GPS系统要求处理速度快，占用存贮空间小，根据嵌入式系统的人机交互特点，论文采用基于ARM架构的S3C2410处理器作为基础硬件平台，以OpenSource的Linux作为操作系统平台，MiniGui为图形用户界面支持系统，SQLite为数据库管理系统研究并设计了应用嵌入式地图的GPS定位系统。 该系统不仅为用户提供基本的地图信息，还利用GPS仪器实现在地图上定位功能，使用户获得当前位置相关的附属信息。该系统简单可行，不依赖其他服务器工作，可用在移动设备、车载导航等领域。 论文研究了Linux在嵌入式系统中的应用与MiniGUI图形界面和SQLite数据库系统向Arm-Linux系统上的移植；阐述了Linux下触摸屏驱动的设计与应用；分析了GPS系统中地理坐标系统的定义和坐标转换基本原理；根据转换公式实现地理经纬度坐标、平面直角坐标以及屏幕窗口坐标间的相互转换；分析了MapInfo电子地图文件的基本格式；设计了用于存储地图信息及附属信息的SQLite数据库；通过Linux与GPS接收器的通讯从GPS设备采集定位信息并进行解析；在MiniGui上实现电子地图与定位信息的显示，支持触摸屏上的人机交互；并在电子地图上实现放大缩小、测距、查询等基本功能。 论文最后同时给出了目标系统的实现结果，并分析了系统设计中的一些不足，提出了在以后的工作中改进系统效能的设想。
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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随着电力电子器件及其它非线性负荷在电网中大量的投入使用，致使电网的非线性、不稳定性和不对称性日趋严重。通过对电能质量进行在线实时监测、记录和分析，可以为改善电能质量、制定有关电能质量的治理措施以及确定治理装置的技术参数提供必要的依据。 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。它正逐步成为当今计算机技术发展的热点，己经广泛应用于工业控制、智能仪器、通信设备、消费电子等各个方面。随着信息技术和数字技术的不断发展，嵌入式系统必将更加广泛的应用到生产生活的各个方面。 本文将电能质量监测与基于ARM技术的嵌入式系统结合起来，设计基于ARM技术的嵌入式电能质量监测系统，实现对电能质量指标的实时在线监测。 论文介绍了电能质量的概念，电能质量问题的危害及电能质量监测的重要意义，分析了电能质量监测国内外研究现状及发展趋势，详细介绍了电能质量国家标准及其测量原理。重点阐述了嵌入式系统的概念、组成，分析了μC/OS-Ⅱ实时操作系统内核的调度机制，完成其在ARM处理器上的移植，构建电能质量监测系统的嵌入式软/硬件开发平台；在此平台上详细设计了电能质量监测系统的硬件电路，提出嵌入式软件系统设计的整体方案，详细说明了在嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ下的软件开发方法。
上传时间： 2013-05-26
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随着星载电子系统复杂度、小型化需求的提高，SoC已经成为应对未来星载电子系统设计需求的解决途径。为了简化设计流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC设计中引入了称之为平台的体系结构模板，用它来描述采用已有的标准核来开发SoC的方法。在星载电子系统中常用部件的分类设计，最终建立一个包括多种功能部件，互连部件和处理部件的设计平台，从而有效的提高星载电子系统的设计能力。在当前NASA和ESA的空间应用中，PCI总线广泛作为背板总线和局部总线，有鉴于此，本研究选择PCI总线作为星载电子系统设计平台要提供的一个互连部件对其进行设计。 针对这一需求，本论文采用自项向下的设计方法对PCI总线从设备控制器的设计与实现进行了研究，对PCI总线协议做了深刻的分析，完成了PCI总线目标设备控制器的设计，采用Verilog HDL对其进行了RTL级的描述。 在该课题的研究中，采用了目前集成电路设计中常见的自顶向下设计方法，使用硬件描述语言Verilog HDL对其进行描述，重点分析了PCI总线设备控制器的设计。以PCI总线协议的分析和理解为基础，对PCI总线设备控制器进行了功能分析和结构划分。根据PCI总线设备控制器的功能和结构划分，对PCI总线目标设备控制器的设计思路和各个子模块电路的设计和实现进行了详细的分析阐述，并且通过编写测试激励程序完成了功能仿真。应用FPGA作为物理验证和实现载体，进行了面向FPGA的电路综合，进行了布局布线后的时序仿真，证明所实现的PCI目标设备控制器符合基本功能要求，在以上基础上完成了PCI目标设备控制器的FPGA实现。通过这整个论文的工作，按照设计、仿真、综合验证及布局布线的步骤，完成了PCI总线目标设备控制器IP软核的设计。
上传时间： 2013-06-07
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