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关键词： 嵌入式系统   温度传感器   无线网络   信息管理   大规模数据采集  

摘要： 随着传感器技术的不断成熟,传感器呈现出精度高成本低的特点,与此同时,互联网技术也在迅速发展,正在不断为我们的生活生产服务。传感器技术与网络技术结合形成了物联网技术。物联网技术应用于日常生活和工农业生产中已经成为一种发展趋势,并且已经有了一定的发展基础和成功的案例。本文从当前传感器、嵌入式等相关技术的发展情况出发,介绍了基于无线网络的嵌入式大规模温度采集系统的研究背景,以及开发本系统的现实意义。同时对系统采用的核心技术在国内和国外的发展情况进行了简要分析,分析内容包括嵌入式技术、传感器技术等硬件相关的核心技术,也包括嵌入式软件、嵌入式数据库以及B/S模式等软件相关的技术。然后基于技术、功能和需求对系统进行了分析。文章对系统从功能角度进行了整体设计,包括硬件设计,软件框架设计,数据库设计以及相关业务流程的设计。最后根据系统设计对相关功能进行了实现,并对各个功能进行了验证和测试,保证并证实了系统的可行性和实用价值。基于无线网络的嵌入式大规模温度采集系统是将适用于不同需求场景的温度传感器同传统无线网络相结合,形成的一个集采集、存储及管理等功能于一身的系统。温度传感器结合低端嵌入式芯片构成系统的采集部分,具备数据采集功能,完成对现场数据的采集任务;高性能的嵌入式芯片配合数据库等软件组件构成系统的数据存储部分,具备数据接收、存储和权限管理等功能,完成系统对设备的甄别与数据管理等任务。系统能够承受大规模的采集需求,大规模主要体现在采集空间分布范围和采集点数量上,由于系统采用无线网络作为数据传输方式,所以系统的采集空间分布范围广,打破了传统的布线限制。同时系统的数据接收与存储部分采用高性能的芯片,能够承受多达5000个点的采集规模。采集系统的数据存储管理部分采用关系型数据库,对外提供标准的接口,具有很好的兼容性,方便与其他应用程序进行对接。系统采用基于时间的一次性密码对设备的合法性进行验证,有效地保证了系统的安全性。同时系统采用传统的无线网络,使部署和改变系统的拓扑结构更加容易。对于用户访问方式,本系统采用B/S设计模式,向用户提供友好的访问和管理界面,方便系统功能的扩展和二次开发。此外,系统基于权限对访问者进行分类,保证系统在应用层上的功能和数据的安全。

关键词： 水果自动分类   决策树算法   OpenCV   水果轮廓   嵌入式系统  

摘要： 由于水果检测、分类技术的落后,我国水果初级产品多而深加工产品偏少。近年来我国水果关税降低,国外以高科技作为强大支撑的水果产业对我国传统低科技型水果产业带来了极大冲击。我国水果的检测分类处理主要依靠人工完成,产能低且成本高。现在国内大型水果厂商主要依靠进口设备进行水果自动分类,设备成本高,中小型水果产商无力承担。国内对水果自动分类系统的研究,尚处于理论研究阶段,对平台要求高并且实时性较差,应用于工业生产的较少。本文针对中小型水果厂商,设计了一款低成本的嵌入式水果自动分类系统。本文主要研究了水果实时分类算法,并在高性价比的嵌入式平台中进行实现。本文实时采集水果视频,提取视频中水果特征参数组成特征集,构建基于决策树的水果实时分类算法,实现水果的实时分类。测试结果表明,本系统具有成本低、精准度高、实时性好等优点。本系统能实现水果的实时高效分类,达到实际应用需求。本文主要完成以下工作:(1)移植Raspbian操作系统,搭建交叉编译环境,根据应用需求选择CMOS图像采集设备,移植OpenCV3.1图像库,设计串口传输协议。(2)通过摄像头实时获取水果视频图像,对帧图像进行灰度转换、二值化、去噪与轮廓检测预处理,提取水果轮廓,检测视频帧中的水果图像。(3)对视频帧进行水果图像分割,提取水果图像关键特征,并在树莓派中进行本地存储,设计并实现适合本系统的水果实时分类算法,完成水果自动分类系统的设计。(4)在树莓派中移植水果自动分类算法,实现嵌入式系统下水果的实时分类。

关键词： 嵌入式系统   处理器   Linux系统   滤波   血容积脉搏波   内皮细胞  

摘要： 进入21世纪,心血管疾病已经严重危害人类的健康。大量的临床实验证实,有心血管方面疾病的患者其内皮功能都有一定病变。然而前期排查难度大,需要入院检测。因此,设计一种性能可靠、价格低、测量时间短、体积小巧的内皮细胞功能仪来对内皮细胞功能进行前期的排查,将对于心血管方面疾病的预防具有重要的意义。本论文针对实际情况的需要,在处理器(Acorn RISC Machine9,ARM9)平台的基础上,通过Linux进行嵌入式系统的开发,主要工作分为两大方面:一、内皮细胞功能仪的整个硬件平台的搭建。二、Linux内核的裁剪和移植、根文件系统的移植、字符设备驱动程序的开发和图形用户界面应用程序(QctKDE,QT)的设计等。最关键的部分是以无创的方法对内皮细胞功能进行检测。在完成以上工作后,本论文对血容积脉搏波的数据进行了处理,通过小波分析进行了滤波,去掉外界和自身的干扰。并通过自己设计的算法模块,提取出能反应内皮细胞功能有用的特征信息,通过计算得到能反映内皮功能的数值。用LGPL版权协议的开源项目(Qt Widgets for Technical Applications,Qwt)提供的控件,以数字和曲线的形式显示在QT界面上。最后,对于设计的试验机,进行电磁辐射、抗静电等一系列测试,并在中日联医院进行了测试,得到大约一百个心血管患者的内皮功能数据。仪器整体特异度达到77%,敏感度达到82%,基本达到了设计之前的要求。本论文最后,提出了它的不足之处,以及需要改进的地方。

关键词： 人脸识别系统   人脸自动识别   嵌入式系统   计算机系统  

摘要： 社会经济科技的不断进步,使得嵌入式系统在实际生活的应用中逐渐成熟起来,这一技术的发展为有效的开发设计嵌入式的人脸识别系统提供了可靠的参考性依据,人脸识别系统主要是借助网络计算机技术和生物科学技术,两者采取有效的结合应用,这种系统与指纹识别采集系统有着较为便捷的处理方式,实现采集数据的灵活化,随着社会生活中各方面对与安全警卫系统的高度认识,使得这种技术应用也是较为广泛,因此,本文就如何基于人脸识别身份的技术认证系统进行优化,逐步完善。

关键词： 放射性测井   方位伽马成像   嵌入式系统   ARM9   μC/OS  

摘要： 随钻方位伽马测井技术作为近几年国内外的研究热点,能够为精准的地质导向提供强大的技术支持。本课题的主要目标为研究并设计一个在井下恶劣环境中能够采集及计算方位伽马成像相关数据的嵌入式软硬件部件,配合机械部件、通信部件以及地面单元,共同完成随钻方位伽马成像系统。本文首先介绍随钻方位伽马技术的研究现状及工程背景。通过对传统实现方法的详细分析,发现它们有易受振动、温度、机械结构等因素影响的缺点,从而为本课题的研究提供了新的设计思路,具体为:根据应用需求采用磁通门电子罗盘来采集工具面角信息;采用挠性加速度计检测动态井斜角;根据计算速度、采样速率要求分别选用了ARM9处理器和AD7671采样器作为处理和采样单元。根据应用实时性要求选取μC/OS-Ⅱ作为嵌入式平台的操作系统,后将其移植在本文的硬件系统上。设计及实现了符合项目要求的三类算法,它们分别是基于误差补偿的求解磁工具面角的算法、伽马值和钻具方位的融合算法、动态井斜角的计算方法。通过系统集成测试,验证了所设计的嵌入式系统能够很好地采集和处理随钻方位伽马成像信息,具有优良的工程实用前景。

关键词： 无线通信   电子纸   嵌入式系统   Qt  

摘要： 随着零售业的发展,传统的商品管理方法日渐漏出弊端。采用传统纸质价签标示价格的方式,不仅让变更价格的工作变得繁重复杂,而且独立更换价签的工作流程,使得系统内价格不同步,给门店造成“价格欺诈”等不良影响。基于此背景,本文设计了一种基于无线网络的电子标价系统。本系统主要由无线通信模块、手持终端、上位机管理平台三部分组成。无线通信模块采用ZigBee无线通信技术,实现节点大范围自由布局,完成系统内数据传输,显示节点采用电子纸显示器实现低功耗运行;手持终端实现商品与显示节点绑定,完成信息上报、记录查询等操作;上位机管理平台实现商品管理、节点管理以及批量更改价格等功能。系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计包括三部分,其一是ZigBee无线通信模块的电路设计,其二为显示模块接口电路以及电源电路的设计,其三是手持终端硬件电路的设计,包括核心板、底板以及条码扫描模块。软件设计主要包括ZigBee无线网络设计、手持终端嵌入式软件设计、上位机管理平台三部分。ZigBee无线网络设计包括网络的建立、显示驱动程序的设计和通信协议的制定;手持终端嵌入式软件设计主要包括搭建Linux操作系统,设计开发手持终端应用程序;上位机管理平台的设计包括搭建商品管理系统数据库,应用Qt开发平台设计应用软件界面实现商品统一管理。本文最后对系统进行了测试,结果表明ZigBee网络通信以及显示节点功耗均满足系统需求,手持终端联合上位机管理平台实现了对商品的有效管理。

关键词： 电能质量   ADE7880   信号转换   OMAP-L138   嵌入式系统  

摘要： 电能质量已成为当前电力系统的热门话题,无论是供电企业还是电力用户都对电能质量带来的影响有了足够的重视。与此同时,电能质量的监测却面临着成本高居不下的问题,这使得普通电力用户无法组网监测自身多个区域完整的电能质量,也导致用户不能对自身设备的运行状况进行监视和诊断。针对这一现状,本文提出了一种低成本、精度符合国标要求的可监测用户自身主要电能质量指标的解决方案,并最终开发完成了一套电能质量在线监测系统。首先,本文分析了国内外电能质量监测系统/装置的现状和我国电能质量国家标准,介绍了电能质量指标的测量、计算方法,为本文监测系统的开发提供了理论依据。通过考察嵌入式处理器发展的最新架构,提出了一种使用OMAP-L138和ADE7880的电能质量监测系统方案。随后,设计了本系统的监测装置部分,包括信号转换电路,实现了电压电流信号的转换和采集、电能质量指标的计算;还包括嵌入式系统,实现了对ADE7880的调控和数据交互、大容量存储以及与远程数据中心的命令/数据交互。此外,还设计了基于LabVIEW平台的数据中心程序,实现了对所有监测点电能质量各项指标的实时显示、历史数据调取和分析等功能,并包含权限管理。最后,通过实验验证,表明了该系统设计方案合理、功能完善、精度符合国家标准要求。

关键词： 嵌入式系统   应用设计   实验平台  

摘要： 本文针对嵌入式系统实验课教学中操作系统和开发环境多样化的问题,采用S3C6410构建了一个多系统开发平台,可以完美的支持Win Ce、LINUX、Android以及u C/OS-II系统。同时提炼出各种操作系统下共性的开发流程,让学生在较短的实验时间内掌握较为全面的内容。实施过程中,以设计任务为主导,使学生逐渐在操作中学会开发。经过实践,学生普遍能够主动将本课程内容与平时的实践设计课程相结合,熟练运用本课程的内容,为后期设计环节打下了良好基础。

关键词： 嵌入式系统   卫星定位   S3C2410   GPRS   U-boot   linux内核  

摘要： 北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,可为用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。建设具有知识产权的北斗卫星导航系统,对于保障国家信息安全等方面,具有十分特殊的意义。本课题是研究开发一种基于嵌入式处理器与GPRS通信方式采集并发送目标定位数据,通过云服务器上的数据库接收,结合百度地图API技术的目标定位监测系统。本文主要是研究前端定位数据采集、处理与发送电路设计,为云服务器数据处理与定位提供数据传送服务。本课题设计的北斗卫星的定位终端包括数据接收模块、无线发送模块、定位数据显示模块和数据处理与控制模块。其中,数据处理与控制模块为基于ARM9处理器的S3C2410。首先将北斗卫星模块接收的目标位置数据通过串口传送到S3C2410模块,进行解析处理与封装,处理后的定位信息在本地显示,并将处理后的定位数据通过GPRS模块传送到上位机。控制模块部分针对基于嵌入式软硬件可以裁剪的特点设计了一个最小系统板,并对linux内核移植和U-bOOt移植以及根文件系统制作进行了分析。本系统经实际测试基本实现了预期功能,与云服务器上的上位机定位应用软件共同构成了基于北斗卫星的目标定位系统,定位精度较高,经完善后在定位应用方面有很大的实际意义。

关键词： 嵌入式系统   MFCC特征提取   欧氏距离   自动统计  

摘要： 广告作为商业信息的重要载体,在传递商业信息上起着至关重要的作用。广告统计是指从节目中自动地检测出广告序列后统计出广告次数。随着电子技术日益发展,嵌入式系统以其系统精简性、应用特定性、开发高效性的特点,在音频检测领域具有显著优势和广泛前景。本文通过阅读丰富的国内外相关文献,设计并实现了嵌入式音频广告自动统计系统。系统包括六大功能模块:用户登录模块、嵌入式电脑软键盘模块、嵌入式数字键盘模块、音频采集播放模块、音频文件网络传输和统计报告回传模块以及广告自动统计模块,并针对各功能模块的需求开发了良好的人机交互界面。在自动统计模块,本文提出了基于重叠式元胞移位(Overlapping Cellular Shift,OCS)的音频广告检测(Audio Advertising Detection,AAD)算法,设计实现了基于梅尔频率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)和最小距离分类器(Minimum Distance Classifier,MDC)的滑窗式音频广告检测(Sliding Window Audio Advertising Detection,SWAAD)算法,通过对比两种算法的性能,以及对基于MFCC和MDC的SWAAD算法的进一步研究和反复试验,系统最终选用基于MFCC和MDC的SWAAD算法在嵌入式系统上实现。该算法首先利用频域特征提取方法提取MFCC,然后滑动检索窗,并利用最小距离分类器对窗移状态下的待检测音频广播片段进行粗分类和精分类,从而统计出广告出现的次数,最后利用Qt的2D绘图功能,将统计结果以曲线图的形式直观地展示出来。在广告统计模块中,本文采集中央广播电台的8套广播节目,并设置节目中没有出现样例音频广告、出现一次样例音频广告和出现多次样例音频广告三种情况分别进行检测,结果表明,系统在各类情况中均能精确检测出广告出现的时间,统计出广告出现的次数。另外,本文设计SD卡存储、音频实时采集和网络传输三种方式增加音频信息来源,实现系统实时处理的功能。并且,SD卡开机自启动的设置使系统可以脱离计算机独立实现广告统计,从而作为广告监督部门进行广告统计的专用配套设备。本文在Linux操作系统下的Qt Creator平台上,进行系统算法研究和功能仿真测试,然后选取ICETEK-AM3517-KB-EZ评估板作为硬件平台进行算法移植和硬件实现。测试表明,系统各功能模块均正常运行。