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关键词： 智能除草系统   嵌入式系统   Android   田间杂草识别  

摘要： 农业大棚中田间的杂草会和农作物争夺生长资源,所以除草是农业生产过程中必要的工作之一。为节省劳动力、减少除草剂的使用,使农业用户能够利用碎片化时间随时随地的除草,远程管理自己的农业大棚,本文设计了基于Android平台的智能除草系统。智能除草硬件系统通过图像采集模块对农业大棚中作物行间的图像进行采集,控制模块利用提取位置特征的方法对采集到的图像进行杂草识别,通过对作物行间图像进行灰度化、直方图均衡化、滤波去噪以及canny边缘提取等预处理之后,再进行阈值分割、滤除作物行来获取到杂草的位置坐标。通过3G模块将该坐标发送到Android用户端,Android用户端通过操作界面发送远程指令给除草执行模块,除草执行模块根据接收到的指令,生成PWM信号,从而驱动舵机运动,使机械手臂完成除草动作。Android用户端使用eclipse软件进行应用程序的开发,通过使用JSON数据转换格式进行数据交互,能够实时查看作物行间杂草识别的标定,发送指令实现机械手臂自动除草,并且在Android客户端的操作界面上可以通过拖动滑动条控制机械臂的运动,使农业用户能够随时随地远程除草。

关键词： 立体车库   小区停车   存取策略   嵌入式系统   PLC   控制系统  

摘要： 城市居民人均乘车拥有量的不断攀升以及泊车位数量有限,在生活中造成了严重的停车问题。立体车库的研究与应用则缓解了集中区域的停车难问题,但现阶段城区中老旧小区停车问题仍然十分突出。受小区地理位置与环境因素影响,对应立体停车产品应用较少。因此,针对老旧小区或者类似环境的立体停车研究尤为重要。本文分析了老旧小区环境特点,同时参考现有立体停车方式,提出一种适用于老旧小区环境下实现立体停车的方案,并设计了停车库控制系统。文章分析了老旧小区的环境特点和停车现状,以及目前常用立体停车设备的优缺点。介绍了巷道堆垛式、平面移动式立体车库停车方法,参考以上两种停车方案,提出并详述了适用于小区的立体停车存取方案。讨论了停车系统的功能需求,提出控制系统框架以及结构方案。其次,通过选取学校老旧小区做实例分析。根据该小区实际环境情况做车库布局方案,为提高车库存取效率,设定了车库存取运行各阶段耗时参数,使用Matlab软件仿真计算了车库在存车优先、取车优先、原地等待三种策略下的存取耗时,并由仿真结果选择了应用于不同时段的策略。同时统计小区车辆总数以及上午7:30-9:30期间的车辆出入数据,使用排队论的方法确立了小区排队模型,并评价了应用立体车库后的效果。然后,选择STM32F407微处理器作为主控制器芯片,设计了其外围电路,并绘制了PCB。选用μC/OS-III作为操作系统并编写车库系统存取车程序,选用em Win平台编写了交互界面。执行系统选取PLC作为控制器,编写了执行系统存取车的PLC程序。最后,对设计的控制系统进行软硬件测试。通过PCB板制作焊接,主控板与PLC调试,在实验室环境下实现了存取车所需功能。

关键词： 物联网   单片机   嵌入式系统  

摘要： 随着当代计算机技术的不断发展,我国在单片机的研发方面也取得了巨大的进步,特别是在单片机嵌入式系统的开发应用方面,其功能的多样化和智能化具有推动我国经济快速发展的作用。

关键词： 机器视觉   成像系统   嵌入式系统   轮廓跟踪   摄像机标定  

摘要： 视觉是人类最为重要的感官,通过视觉这个重要途径人类才能更好地认识外部世界。机器视觉是使机器具有人眼一样的功能,可以用于检测、识别、测量等领域,机器视觉系统相比于人工检测具有高效、高自动化的特性。随着机器视觉技术的发展和人类生产生活中需求的增加,机器视觉系统目前被广泛应用于航空、电子、医药、汽车、印刷和包装等领域。本文主要的研究内容包括:本文深入研究了眼镜镜片轮廓提取系统中的摄像机标定、图像检测、轮廓跟踪等关键技术。采用嵌入式系统,研制了基于机器视觉的眼镜镜片轮廓提取系统,应用单目视觉系统得到眼镜镜片的图像,之后对图像进行预处理,通过八邻域轮廓跟踪法提取镜片的轮廓。最后,对摄像机进行标定,用得到的畸变系数校正镜片的轮廓。该系统没有PC平台的限制,可以应用于日常的眼镜镜片生产之中,缩短了镜片的生产周期。在研究摄像机标定的过程中学习了现有的标定方法,在此基础上改进了两种标定方法。第一种方法是在传统两步法的基础上得到的一种改进的摄像机标定方法。这种方法通过拍摄单幅标定板图像即可完成标定,标定过程比传统的两步法更为简洁,具有较高的精度,完全适用于本文的镜片轮廓提取系统。这种方法使用的标定板制作较为复杂,在此基础上得到了使用简单标定板的第二种方法。第二种方法是一种简单的适用于轮廓检测的摄像机标定方法。使用正方形标定模板,在像素级别处理图片。仅通过一个正方形标定板就可以完成标定,简化了摄像机标定的步骤。同时采用了一种新方法求畸变中心。这种方法的精度比第一种方法稍差一些,但还是符合本文系统的要求,而且标定板结构简单,更容易得到。

关键词： 机器视觉   门栓状态识别   嵌入式系统   炉号识别  

摘要： 焦炉炉门在炼焦过程中起到保持焦炉炭化室密封性的作用,炼焦结束后,推焦车关闭焦炉门,如果门栓嵌入较少会导致密封性较差,产生冒烟冒火的现象[1],甚至会导致焦炉炉门掉落,造成严重的事故,威胁到工作人员的安全,给企业造成重大损失。目前由人工确认炉门关闭是否到位,但由于焦炉炉温较高,工作人员距离炉门较远,以及现场烟雾粉尘多、焦炉设备自身遮挡等因素的影响,难以快速准确地确定门栓是否到位。近年来,图像处理技术、模式识别等技术的发展,使得机器视觉技术得到了发展,机器视觉优点在于处理速度快、局限性小,因此本文将机器视觉应用到检测炉门关闭状态中,设计开发了基于机器视觉的焦炉炉号与门栓位置自动识别系统。本课题研究的主要内容为:1.介绍了机器视觉研究现状应用实例,以及国内外的发展现状及其发展趋势。根据炉门门栓与位置识别的系统要求,设计了基于机器视觉识别的系统方案。2.针对炉门图像由于光照不均、现场粉尘油污导致的图像不清晰等问题,研究了灰度图像增强、中值滤波和腐蚀平滑处理等算法,最终采用灰度图像增强的方法对图像增强处理,通过中值滤波和平滑处理的方法对图像进行去噪。3.研究了图像边缘检测、hough变换等图像处理技术,最终采用边缘检测和hough变换实现了炉门门栓位置识别,研究了角点匹配和模板匹配技术,最终通过模板匹配实现了炉门号的识别。4.利用hough变换检测直线,根据计算和判断条件,实现了炉门门栓位置识别。通过定位切割以及字符匹配,实现了炉门门号的识别。并将门栓和炉号的处理结果显示出来,语音播报给工作人员。5.设计开发了炉门门号与门栓位置自动检测系统,并将识别软件移植到图像处理系统中,实现了软硬件的开发。本论文在完成焦炉门栓位置识别的同时,获得了炉门号的信息,该识别系统处理速度快,识别准确度高。论文最终对焦炉炉号与门栓位置识别系统的硬件设计和图像处理算法做了总结并对进一步研究做了展望。

关键词： 可信计算   可信平台模块   嵌入式系统   可信启动   AT97SC3205T  

摘要： 当今信息时代,随着国家经济的整体迅速发展,依托中国制造2025的大背景下,嵌入式设备的应用更加广泛,其安全性受到越来越多的重视,而当前的电力系统中需要大量使用各型嵌入式设备来支持正常运行。目前的嵌入式产品的安全性解决方案大多是采取软件上的保护,如安装防火墙或杀毒软件等,由于软件本身即存在被篡改和攻击的可能,本文采用可信计算思想设计了嵌入式安全终端,将原本用于PC平台的可信计算技术应用于嵌入式ARM平台。该安全终端从ARM平台硬件及底层操作系统进行设计,支持可信平台模块（TPM）的可信启动功能,通过对数据完整性的度量来表征系统数据是否有被篡改的安全问题,从而在硬件层面保证了终端的安全性。本文首先对选题背景和研究现状作简要介绍,分析了电力系统中嵌入式设备的应用场景,指出其安全性可能受到的威胁;在对可信计算思想的发展作简要介绍,对TPM模块的结构、规范和功能进行分析后,得出了可信计算软件栈移植到嵌入式系统的可行性结论。随后设计了可信计算在PC平台的仿真,由于可以降低前期的实验成本,建立仿真实现环境是很有必要的,借助TPMemulator模拟器软件,为其搭建所依赖的软件包环境即可。仿真实验表明TPMemulator可以模拟大部分TPM模块的功能。结合仿真实验结果及嵌入式系统的工作特点,给出了系统的总体硬件及软件设计方案,硬件方面包括以S5PV210芯片为核心板的Cortex平台,以爱特梅尔（Atmel）公司生产的AT97SC3205T芯片作为TPM模块的电路设计;软件方面主要设计了CPU与TPM模块之间利用I2C总线进行连接的通讯方式。针对Cortex平台的特点解决了可信计算软件栈（TrouSerS,TSS）的移植问题,并利用Qt开发环境将用于查看TPM状态的TPM管理工具整合于ARM平台中。在测试过程中,结合软硬件设计,搭建了嵌入式的可信计算平台,通过可视化界面,可以随时查看当前系统的运行状态。最终通过TPM的数据加解密功能,测试了其密封与解封操作。

关键词： SoC FPGA   充电控制   NB-IOT   三桥桥式全控整流   嵌入式系统  

摘要： 随着环境污染的加剧,尤其是雾霾等恶劣天气的影响,人们对清洁能源汽车的需求与日俱增,电动汽车的快速发展,对充电系统的技术、性能、便捷性提出了更高的要求。本文提出一种基于SoC FPGA的充电控制系统设计方案,本系统具有性能强大,易于升级,可扩展的特点。本文从系统方案设计、硬件电路设计、三相桥式全控整流控制IP核及嵌入式软件设计四个方面对充电控制系统的设计实现进行了详细的论述。(1)在方案设计方面,分析了系统功能需求,设计了系统的总体架构,选择了基于SoC FPGA的嵌入式控制平台,并确定了系统的软硬件架构。(2)在硬件电路设计方面,设计了充电控制系统器电路总体方案。完成三相桥式整流、脉冲驱动隔离、过零检测、反馈采样、人机交互、网络通信、主控板电源等模块的原理图、PCB设计。并对设计的电路进行了制板,焊接与调试,实现了充电控制系统的整体硬件电路。(3)在对三相桥式整流控制IP核设计方面,采用可编程逻辑设计实现了基于PID调节算法的三相桥式全控整流控制IP核。该IP核包含了三相桥式全控整流过程的同步鉴相、反馈采样、数字滤波、PID调节、控制脉冲产生等控制模块。并对逻辑IP进行了封装及仿真测试,验证了三相桥式全控整流IP核功能的有效性。(4)在系统软件设计方面,搭建了基于SoC FPGA的嵌入式开发环境,将自定义三相桥式全控整流控制IP核集成进了SoC系统中,完成了嵌入式Linux系统的定制,并设计了充电控制系统控制软件的总体方案。通过嵌入式编程,设计实现了充电控制、异常检测、人机交互、网络通信等功能。最后对实现的软硬件系统进行了集成和调试,实现了基于SoC FPGA的充电控制系统。通过搭建试验环境对实现系统进行了软硬件测试,验证了系统方案的正确性。本文首次提出了基于SoC FPGA设计实现充电控制系统。该设计方案比传统的DSP+ARM,FPGA等方式,具有清晰的设计层次、灵活的设计架构,同时系统扩展性、后续升级空间得到很大的提升。此外,采用物联网通信技术,使得充电控制系统通信能力更强。本次研究,对电动汽车充电桩的设计实现及推广应用具有一定的意义。

关键词： GPRS   Modbus   嵌入式系统   组态王  

摘要： 燃气在工业生产、餐饮行业、居民生活中被广泛的使用,如何对分散的远程燃气仪表进行采集和管理是燃气公司需要解决的关键问题。随着工业自动化的快速发展,传统的燃气抄表技术由于实时性差、准确性低、浪费人力资源等不足之处,难以满足燃气公司的需求,而逐渐被远程抄表技术所代替。本文设计的燃气公司远程采集与管理系统是燃气自动抄表技术的一种实现,它最大程度的弥补了传统抄表方式的不足,实现了燃气公司对各工业现场分散仪表的数据采集和监控。本文主要从以下三个方面进行详细介绍:(1)工业现场燃气表嵌入式数据采集最小系统的设计。在嵌入式基础上设计了相关外围电路如电源模块、通信接口模块、GPRS DTU模块等,能够对现场两种燃气仪表进行多路燃气参数的实时采集并进行远程通讯;(2)系统软件程序的设计。介绍了本文选择的软件开发平台,阐述了嵌入式系统的数据采集、协议转换、通讯程序和上位机数据中心作为RS-485主站接收和处理数据程序的实现;(3)基于组态软件KingView6.55的监控中心管理系统的设计。详细介绍了监控中心的界面和各功能模块的设计,并实现了Web网页浏览功能。经过软硬件测试结果表明,本文设计的燃气远程数据采集与管理系统运行良好、稳定可靠,达到了预期的设计功能,能够实现燃气公司的需求。本文结合了远程数据通信的现状及发展前景,在燃气远程抄表系统的研究方面有着一定的实用价值,可以应用在其他多种工业自动化领域。

关键词： 嵌入式系统  

摘要： 全国嵌入式系统大会是由中国计算机学会主办的嵌入式系统专委会年度会议,自2001年以来已经成功举办了十七届,已成为嵌入式系统及相关领域的专家、学者、工程师、业界人士以及研究生进行学术交流、技术研讨、产学互动的重要学术会议。会议邀请国内外院士和嵌入式系统

关键词： 磁性重介质含量   正弦波   线圈传感器   嵌入式系统   TCP/IP  

摘要： 煤炭是我国使用的重要能源之一,在我国工业生产和人民生活中扮演重要角色。为了获得高效、纯净的煤炭资源,煤炭企业需要大力提高煤炭分选效率和改善煤炭质量。在重介选煤过程中,磁性重介质含量测量对煤炭分选效率有着深刻的影响,因此对于磁性重介质含量测量结果的远程快速、准确检测极为迫切。针对测量系统对精确测量以及远程传输的要求,详细介绍了磁性重介质含量测量的原理,对磁性重介质含量测量的方法进行了研究,选择正弦信号当作激励信号,采取基于相量法测量传感器相量电压值,以确保磁性重介质含量数据值的测量;在此基础上,实现了基于TCP/IP协议栈的磁性重介质含量数据的远程测量。按照系统的总体设计方案,系统分为测量部分以及网络部分,并对各个部分制作了硬件电路以及相关软件设计。最后,通过设计相关实验,对系统进行了测试。通过传感器性能的测试,验证了测量系统可以抑制随温度变化的内阻对测量数据造成的不良影响。经过线性实验的设计,对多组磁性重介质含量测量值和实际值进行比较,验证了系统能够满足线性关系的要求。通过测试程序远程监测含量数据的正确性,验证了系统可以满足对磁性重介质含量准确、快速测量的需求。最后,提出了测量系统中存在的不足以及改进的办法,以便以后对测量系统进一步完善。