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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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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课题分析了目前国内外减摇鳍控制技术的发展与现状，重点讲述了基于ARM处理器的减摇鳍控制器的功能设计与实现方案。 减摇鳍是一种由微机控制的自动化程度很高的船舶减摇装置。减摇鳍控制系统根据人为输入的信号和来自鳍本身的反馈信号，及时输出不同的控制指令，控制鳍转动到期望的角度，达到减小船舶横摇的目的。但目前大多数的减摇鳍控制器使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的，前者集成度不高，稳定性也不好，而后者成本较高。因此，课题设计了一款新型的基于ARM嵌入式处理器的嵌入式减摇鳍控制器，解决了上述问题。 该系统主要由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台主要包括基于飞利浦公司的LPC2290的控制器核心电路和辅助实现控制的驱动电路；软件平台主要是基于ARM的软件，包括启动代码和应用程序；为实现系统的可靠运行，同时也采取了一些保证系统可靠性的措施。 目前，减摇鳍系统大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器。由于船舶横摇运动的非线性、复杂性、时变性以及海况的不确定性，经典PID控制很难获得令人满意的控制效果。因此，如何实现PID参数的自整定就显得犹为重要。模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型，而是基于人类的思维以及经验，用语言规则描述控制过程，并根据规则去调整控制算法或控制参数。本论文将模糊控制与PID控制相结合，实现了无须精确的对象模型，只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化，然后用模糊推理在线辨识对象特征参数，实时改变控制策略，便可对PID参数实现最佳调整。 研究结果表明：采用该控制手段能较好的满足设计要求，开发的嵌入式减摇鳍控制系统具有设计合理、集成度高、性价比高、性能优越、抗干扰能力强、稳定性好、实时性高等优点。同时能够适应减摇鳍控制系统智能化的发展趋势，所以该减摇鳍控制器具有很好的使用价值及意义。
上传时间： 2013-06-06
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近年来，随着现代社会对军用和民用设备需求的不断扩大及要求的不断提高，运动目标的识别和跟踪技术已经迅速发展成为现代信息处理领域中一项非常重要的技术，并在许多领域内发挥着不可替代的作用，但是在面向应用的目标跟踪系统却不尽如人意，不能很好的满足应用的要求。 本文简述了传统的基于桌面PC机的目标跟踪系统实现方法。目标跟踪具有两个突出的特点，一是计算数据量大，一是对处理速度要求高。传统上，运动目标跟踪系统的实现是基于桌面PC机，但工业应用的快速发展使传统的目标跟踪系统越来越不能满足应用的需要。 本文提出了一种基于ARM嵌入式平台的目标跟踪解决方案。研究了如何将嵌入式平台和目标跟踪结合起来，并对系统的设计思想和设计方法进行了详述。首先进行了功能分析和总体设计，分析了将嵌入式平台作为目标跟踪解决方案的关键性问题，包括采用ARM嵌入式平台的必要性，系统框架的设计，对于嵌入式处理器和操作系统的选择：然后在总体设计的基础上完成了系统的设计，包括软硬件平台的设计，完成了BootLoader的设计，Linux内核的定制，USB摄像头驱动程序的设计和OpenCV视觉库的建立；最后分析了目标跟踪的过程，利用背景差法实现了运动的检测，提取了行人的特征，利用Mean-Shift算法实现了对运动目标的跟踪。 本文提出的基于嵌入式平台的目标跟踪系统的应用潜力巨大，有待进一步的研究和探索。在论文最后对研究进行了总结和展望，提出了未来的研究方向。
上传时间： 2013-05-27
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温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。 本课题整合了CPID与ARM的优点，提出运用CPID硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数字传感器DS18820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPID硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。 试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时温度控制平台。 主要工作： (1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。 (2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。 (3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rt18019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。 (4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。 (5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。
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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深入研究了我国10kV配电网特点和馈线自动化技术，设计了以基于FTU和电力线载波通信的集中式保护为主、基于FTU的重合闸保护为辅的馈线自动化方案，不论通信是否正常，都能实现线路故障区段的自动隔离和非故障区段的供电恢复，设计并制作了基于ARM的馈线自动化终端硬件，实现了FTU主要的软件功能，并对FTU所处恶劣环境中几种典型的干扰的产生机理和频谱特性进行了分析，在硬件和软件方面采取了必要的抗干扰措施来提高FTU的可靠性，最后在实验室和10kV现场进行了实验和测试，结果表明所研制的FTU达到了预期的要求。
上传时间： 2013-05-25
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输电线路巡检机器人是一种用于巡查输电线路故障的自动装置，巡线中采用机器人技术可以减轻作业强度、降低费用、提高巡检质量。 本文采用PHILIPS公司的32位ARM处理器LPC2210为核心设计了巡线机器人运动控制器；采用NS公司的专用电机驱动芯片LMD18245设计了电机驱动部分；应用ProtelDXP设计了控制器及电机驱动电路的原理图及PCB布线；针对机器人工作在架空输电线路上，存在电磁干扰及雨雪天气的影响，设计了控制器的屏蔽封装，保证了控制器的稳定性；控制器电路结构采用了模块化设计，从而使硬件系统具有良好的扩展性。
上传时间： 2013-06-30
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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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随着嵌入式技术的发展，ARM处理器以其独特的优势在计算机、电子和通信的各个领域得到广泛应用，将网络技术、控制技术和视频监控技术相融合，在更大程度上促进了家庭生活的信息化和自动化。系统采用先进的ARM处理器作为控制平台，与使用C51单片机相比，提高了性能，缩短了开发周期；与使用传统的PC机相比，兼顾了系统功能，又节约了成本，在家庭自动化领域具有较好的理论价值和广阔的应用前景。 本文在分析国内外家庭自动化发展现状的基础上，采用先进的ARM技术，给出了多模式网络通信方案，解决了家庭自动化系统对不同通信网络的兼容性问题，在公用电话网语音通信中，提出了通信状态机模型，讨论了电话按键检测和超时无选择的问题，对语音处理技术的实现进行了研究；在无线网络通信中，通过短消息的发送和接收，实现了远程用户和系统之间的信号传输，对系统无线GPRS通信的实现进行了技术研究；在远程图像监控的实现中，给出了单帧图像采集的实现方法，对C/S模式下远程监控技术进行了研究；为实现系统与终端之间的信号传输，给出了家庭内部控制网络接口设计方案，实现了家电设备控制和自动报警功能，在系统安全问题方面，给出了系统身份认证的实现方法。在此基础上，构建了一个低成本、高性能、高可靠性的家庭自动化系统。
上传时间： 2013-06-21
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