基于手姿态的人机交互是以实现自然的人机交互为研究目标,可提高计算机的可操作性,同时使计算机能够完成更加复杂的任务。而基于ARM的嵌入式系统具有功耗低、体积小、集成度高等特点,嵌入式与具体应用有机地结合在一起,具有较长的生命周期,能够根据特定的需求对软硬件进行合理剪裁。结合嵌入式技术的手姿态跟踪设备能够实时的检测出人机交互系统中人手的位置与角度等数据,并将这些数据及时反馈给计算机虚拟系统来进行人机交互,提高跟踪设备的可靠性和空间跟踪精度。 通过对嵌入式开发过程以及对控制系统构成的分析,确定了手姿态信号输入方案及系统的软硬件总体设计方案。通过对目前流行的众多嵌入式处理器的研究、分析、比较选择了S3C2440处理器作为系统开发硬件核心,详细介绍了S3C2440的相关模块的设计,包括存储单元模块、通信接口模块、JATG接口电路。同时设计了系统的外围电路像系统时钟电路、电源电路、系统复位电路。 选择更适合于ARM开发的Linux系统作为软件开发平台。实现了Linux系统向开发板的移植、Bootloader的启动与编译、设备驱动程序的开发;根据手姿态信号输入方案系统采用分模块、分层次的方法设计了系统的应用程序——串口通信程序及手姿态识别子程序。通过分析常用的手姿态识别算法,系统采用基于神经网络的动态时间规整与模板匹配相结合的动态手姿态识别算法。并依据相应的软硬件测试方法对系统进行了分模块调试及系统的集成。
上传时间: 2013-07-11
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本文在充分了解并分析温室监控技术及其配套设施发展现状的基础上,结合目前对温室作物长势诊断技术研究的需求,试图将嵌入式远程视频采集技术应用到温室监测中,综合利用现代电子技术、视频监测技术、网络技术,获取温室作物的生长状况、肥水需求情况以及病虫草害动态等信息的反应载体作物的生长图像,为作物生产管理者或管理决策者提供及时准确的图像数据信息,便于采取各种管理措施。本文的主要研究内容如下: 远程视频监测硬件系统的设计和测试。本系统的主控制器选用以Samsung公司的基于ARM920T内核的微控制器S3C2410A为主控芯片的核心板,它已经完成了最小系统的设计,并扩展了存储器,引出了相应的接口;视频获取设备选用基于中星微zc301p处理器的北大青鸟MPC-30B USB接口摄像头;在最小系统上扩展了USB通信接口、SD卡存储器接口、网络通信接口、液晶显示屏接口、以及JTAG仿真调试接口等;最后完成整个系统的焊接和测试。 嵌入式Windows CE.net操作系统的移植。针对本系统的特点对Windows CE.net操作系统进行裁剪,在Microsoft Platform Builder5.0集成开发环境下,定制一个适合本系统需要的操作系统;针对本硬件系统的特殊性编写相应的系统启动引导程序Bootloader;最后实现WindowsCE.net操作系统的移植和调试。 远程视频监测软件系统的设计和调试。首先给系统的各个外设和接口设计驱动程序,以保证它们能够正常工作,主要是视频采集摄像头驱动程序的设计和调试;在Embedded VisualC++开发环境下,设计视频采集、编码压缩、存储、本地显示和网络传输程序,并完成整个软件系统的调试。在Visual C++6.0开发环境下设计远程监测中心PC机的应用程序,通过网络接收远程传来的图像信息,并加以处理,实现图像信息的网络远程接收、显示、存储等处理工作。 整个软硬件系统联合调试运行结果表明,系统应用于温室作物长势视频图像远程监测是可行的,具有小巧便携、成本低廉、能耗较低等特点;系统采集到的图像信息基本上能够满足温室作物长势诊断研究的要求,具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-05-31
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旋转弯曲疲劳试验机是测定材料机械性能的基本设备之一,应用范围广泛。随着试验机技术和微电子技术的快速发展,旧有的试验机测控系统已逐渐不能适应广大用户的测试需求,迫切要求新一代试验机测控系统向数字化、智能化、集成化方面迈进。 本课题研究的主要任务是在分析和总结国内外同类试验机测控系统技术现状的基础上,吸收先进的微电子技术和试验机控制技术,开发一套新型的基于ARM微处理器的旋转弯曲疲劳试验机测控系统。论文围绕这个任务,主要进行了如下几个方面的研究工作: 1.分析旋转弯曲疲劳试验机的系统工作原理与测量参数,制定试验机测控系统的总体设计方案,并对测控系统中ARM主控制器要实现的功能进行具体分析。 2.依照总体方案,设计出以32位ARM微处理器LPC2210为核心的主控制器,对系统测量模块、驱动模块及外围电路进行了电路设计;分析系统交流驱动单元的工作原理,并对ARM实现系统交流电机的调速控制作出具体阐述。 3.针对系统交流电机的调速控制,在建立交流系统数学模型的基础上,采用一种基于现代控制理论的矢量控制算法并附以PID控制策略来实现无级精度调速。 4.移植实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ至LPC2210,编写启动代码和主任务程序,对各任务模块设计用户应用程序,并对上位机的软件系统设计进行结构规划。 5.对基于ARM的旋转弯曲疲劳试验机测控系统进行软硬件调试,并完成部分试验。
上传时间: 2013-06-06
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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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随着计算机技术的迅猛发展与后PC时代的到来,嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年来新兴的研究热点。现今的嵌入式应用对嵌入式设备的性能提出了更高的要求,8/16位单片机所能提供的系统性能已经显出不足。ARM7TDMI是一种高效,低功耗的RISC处理器。而S3C44BOX就是以该内核为核心的一款芯片,它集成了许多外围设备,非常适合做嵌入式产品。 论文主要研究基于ARM处理器和μC/OS- II操作系统的嵌入式数据采集系统设计,主要内容包括以下几方面: (1)介绍了ARM7 S3C44BOX体系结构和BootLoader的概念,并在参考开源BootLoader的基础上进行了BootLoader的设计与实现; (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特点,分析了μC/OS-II在ARM处理器上移植所需的条件,并经过剪裁后成功移植到ARM处理器上: (3)介绍了AD、多串口扩展、LCD和键盘4个模块的硬件工作原理,着重开发了这4个模块的驱动程序,并通过实验验证了多串口扩展、LCD和键盘这3个模块的工作稳定性; (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系统基础上,设计了多任务来实现4通道的数据采集。经过对采集数据的分析和系统的运行,可以验证本数据采集系统运行的高效性和稳定性。
上传时间: 2013-06-05
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随着社会的不断进步,人们的生活与银行的关系越来越密切,在银行办理业务占去了人们很大一部分时间,据日常生活经验,在银行办理业务的人均排队时间达到了两个小时,这种等待大大的影响了人们的生活质量。为了解决这个问题,本文设计了一种具有操作方便、价格低廉等特性的银行缴费系统,该系统以当前强大的网络系统为基础,能够让用户足不出户就可以向银行缴纳水、电、燃气、电话等费用,极大的方便了人们的生活,具有广泛的应用前景。 本文首先介绍了银行卡缴费系统的硬件设计方案,包括串口、JTAG、以太网、音频、USB、LCD触摸屏等接口电路的设计及各模块之间的关联关系;接着详细介绍了基于单片机的磁卡读卡器的软、硬件工作原理,为其设计了基于串口的驱动程序;然后介绍了触摸屏的工作原理,重点介绍了触摸屏的校正算法。最后介绍了基于MiniGUI的缴费通系统软件的设计,给出了系统的联合调试结果。 本缴费系统使用ARM9内核的2440处理器作为核心处理器,其主要外设有网卡、磁卡读卡器和触摸屏,其中网卡用于系统和网络的连接,提供局域网、电话线、ADSL三种上网方式;读卡器用于读入用户银行卡信息;触摸屏用于人机交互,包括用户输入密码、缴费金额及向用户显示历史缴费信息等功能。软件部分底层采用嵌入式Linux操作系统,使用MiniGUI集成开发环境,通过触摸屏向用户提供友好的人机交互界面。 文章最后针对本课题的研究内容进行了总结,指出不足并对未来发展进行展望。
上传时间: 2013-05-21
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随着科技的不断进步,现代电子技术、信息技术得到不断的发展,随之也带来了监控技术的不断发展。现代监控技术的含义已不仅仅是局限于某种单一的或独立的传感器测量或数据处理,而是多种技术的集成融合。针对与风蚀风沙与小气候环境的监测技术的实际需要,本选题提出了一种基于嵌入式ARM-Linux技术、Zigbee技术、GPRS网络技术与现代传感器技术的风蚀风沙与小气候环境的监控系统。 针对风蚀风沙以及小气候环境监测的各种传感器的种类以及型号的差别性与环境因子的需要,本选题选择了功能强大的ARM9处理器AT91RM9200为硬件平台,以开源的嵌入式Linux操作系统为软件平台的设计方案。考虑到野外监测中传感器的分布问题,选择了无线自主路由的Zigbee技术进行各种模拟传感器的连接,Zigbee主模块与AT91RM9200处理器之间的通信采用RS-232总线进行连接的设计思路。在对数据进行处理方法的选择上,本选题进行了数据的本地存储与GPRS网络无线远程发送相结合的设计方法。本地存储可以利用具有USB接口的现场存储设备如U盘、SD卡等。在进行GPRS网络传输时,本课题选择了西门子公司的MC39i模块实现GPRS网络与Internet网络的无缝对接,以进行终端设备与远端服务器的通信。软件设计上,采用了模块化设计,使用多线程编程,提高了软件运行的能力,在网络编程上使用了Socket编程技术,保证了多通道数据的网络传输。 本系统已经实现了硬件设计、软件设计的全部过程,并且已经在吉林白城中国农业大学实验站安装使用。实践表明,该系统具有可靠性高、体积小、安装方便,数据采集及时、准确、可靠等特点,适合大部分野外环境的监测应用。
上传时间: 2013-04-24
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针对单片机 AT89C52 的超声波微地形测距系统的精度及系统的稳定性,本文着重对该系统的校正电路进行了系统研究,设计了该系统的温度补偿电路。一方面该电路中的基于集成温度传感器DS18B20
上传时间: 2013-05-15
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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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水泵效率是反映水泵经济性能和综合性技术指标的参数。随着我国节能减排工作的深入开展,用泵企业要求准确、经常性地测试水泵的效率值,掌握设备的能源利用率和设备自身状况,评估设备运行经济状况的合理程度。目前,国内水泵效率检测仪器的测量精度低、实时性和可靠性较差,现场可操作性差,人机界面不够友好。 本课题是利用ARM嵌入式系统来实现水泵效率检测仪器的研制,旨在开发一种操作简单、便于携带又能满足指导经济运行精度要求的泵效测量装置,将计算机技术、传感器技术、数据采集处理技术、嵌入式系统技术相结合,实现水泵效率检测的同时,也实现了水泵各项主要参数的测试、数据保存、传输及曲线拟合等功能。研究了数据采集与处理、曲线拟合、数据库开发、通信等实现中的重点、难点问题,并采取了有效的硬件和软件抗干扰措施,确保了系统的稳定性和可靠性。 本文以模块化和结构化的思想搭建了基于ARM9的硬件平台,设计了专用模拟电路,研究了嵌入式操作系统WinCE4.2的移植,利用Platform Builder进行了操作系统内核的定制和编译,分析了WinCE4.2 Bootloader的工作原理和架构,根据系统的功能需要和硬件资源分配、设计了设备的Bootloader。 应用层开发使用embedded Visual C++4.0开发工具,集成IDE环境,快速的开发Windows CE应用程序。主要内容包括:开发友好的人机界面、实现仪器的基本功能、显示水泵机组的性能参数、绘制水泵性能曲线并显示和构建水泵性能数据库、实现通信。 在样机试制完成后,对多台水泵进行了试验,试验结果证明本检测仪器具有稳定可靠、测试精度和自动化程度高、管理维护方便的特点,具有较好的技术经济性能。
上传时间: 2013-06-02
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