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关键词： 直投式乳酸菌   正负压进出料   嵌入式系统   专家系统   动态多线程   电路设计  

摘要： 本课题源于国家科技支撑计划“传统蔬菜工业化生产技术集成与新产品开发”(2012BAD31B04)以及省重大科技支撑计划“自动自控乳酸菌加工关键设备集成及示范”(2014NZ0039)等项目,旨在研发一套机电一体化自动控制泡菜生物反应容器,以实现进料、发酵、出料等关键环节的自动化控制,最终解决传统泡菜生产过程中的劳动强度大、产品质量不稳定等问题,突破了传统四川泡菜工业化生产的瓶颈。该系统是基于直投式乳酸菌泡菜发酵工艺的嵌入式系统,包含了机械系统、嵌入式系统硬件以及嵌入式系统软件三个部分。机械系统包含了进气、排气、进料、出料以及回卤水等部分。嵌入式系统硬件包含了电气和现场控制器两个部分。嵌入式系统软件包含了控制程序、通信协议以及人机交互界面等部分。现场操作人员可以通过现场端的触控屏或远程端上位机的人机交互界面的进行操作,实现泡菜发酵的自动控制,以及获取发酵的实时状态。本文首先对直投式乳酸菌泡菜发酵工艺和生产技术的国内外发展状况进行了研究,在此基础上,根据本项目的实际情况,进行了系统需求分析并制定了机械系统、嵌入式系统硬件以及嵌入式系统软件三个部分的设计方案。机械系统方案创新性地提出了正压进料以及负压出料这一特色方法,并完成了机械系统各子部分管路的方案设计;嵌入式系统硬件方案完成了现场控制器以及电气的方案设计;嵌入式系统软件方案完成了开发语言和开发环境的选择以及程序框架的设计。然后,在方案的指导下,本文对各部分进行了具体实现。在嵌入式系统硬件的实现方面,选用了英飞凌的XMC4500作为主控芯片,并采用光耦对输入输出信号进行隔离,减少了现场电磁干扰的影响,输出信号采用继电器放大,然后用于控制阀或电机。在嵌入式系统软件实现方面,采用专家系统思想指导软件实现,包括了动态多线程的实现、现场控制器与现场端触控屏以及远程端上位机通信的实现以及人机交互界面的实现。最后,通过现场调试,完成了自动发酵、半自动发酵以及手动检修等功能,实现了直投式乳酸菌泡菜的工业化生产。

关键词： 串行总线   逻辑分析仪   合成器   SPI   嵌入式系统   示波器  

摘要： 如今的嵌入式系统已经渗透到我们生活的每个角落,其中包含微处理器、微控制器、DSP、RAM、EPROM、FPGA、模数转换器、数模转换器和I/O电子单元。这些设备在传统上一直使用并行总线相互通信及与外部世界通信。然而今天,嵌入式系统设计中使用的越来越多的构件将用串行总线代替并行总线,这也给嵌入式系统设计人

关键词： 天线对准微波通信   Bootloader   嵌入式系统  

摘要： 提出了一种微波通信系统中通信双方无需利用罗盘定位,计算初始对准角度的天线自动对准设计方法,介绍了微波天线自动对准系统的软硬件设计,实现了微波天线自动对准。这种方法大大简化了人工操作步骤,使用简单,操作方便。

关键词： 虚拟发动机   控制策略开发   预标定   嵌入式系统   V型开发模型  

摘要： 针对一款32位SPC574的嵌入式汽油发动机控制器的控制软件的开发,开发了该测试平台,并实现了基于该平台的软件功能测试。发动机控制器的硬件设计和软件设计复杂,项目开发的时间又要不断缩短。利用该平台验证控制逻辑的正确性,对发动机控制器内的标定量进行初始值的预标定,达到快速开发发动机控制器软件逻辑和控制策略的目的。

关键词： 光缆监测   光开关   OTDR   光功率计   嵌入式系统  

摘要： 近年来,通讯光缆中断事故的发生对互联网和电信等相关产业造成巨大的损失。电信运营商迫切需要能够对光缆进行实时监测的设备,并能够及时、准确定位故障点,为光缆的抢修争取宝贵时间。因此,文中针对通讯光缆实时监测系统进行研究。系统结合嵌入式技术,通过分析光缆的各项指标和应用环境以及通讯行业规范,在不影响光缆业务传输前提下,利用光缆中不传输信号的备用光纤,实现对通讯光缆全天候监测。在光缆两端分别使用光源终端和光功率计设备,对光纤进行不间断监测。当光缆发生异常时,会监测到光功率计输出数值下降。控制单元输出控制信号至光开关,光开关切换到故障光缆,然后将故障光缆连接到光时域反射仪,对光缆进行测量,并得出异常光缆测试数据。测试结果表明,系统运行可靠。监测单元最大功耗为38W、最小监测告警时间为1秒。集成板卡支持热插拔,可更换。各项参数达到设计要求,满足通讯光缆监测需求。

关键词： 半导体激光器   可靠性   电导数   变步长   嵌入式系统  

摘要： 自二十世纪六十年代半导体激光器研制成功以来,随着半导体激光器的发展,其应用范围越来越广,尤其是在通信、信息存储、医疗、测量、军事等领域的应用使得人们对半导体激光器性能的要求越来越严格。如何准确、高效地测量半导体激光器的特性参数来评价其可靠性已经成为一件重要的任务。本论文围绕半导体激光器电导数测试技术展开研究,旨在研制一台高性能的大功率半导体激光器测试系统。论文首先综述了半导体激光器的发展,对半导体激光器的应用作简要介绍,同时对半导体激光器电导数测试技术的发展进行了简要介绍。针对大功率半导体激光器驱动电流大的特点,本论文提出一种变步长扫描电流驱动下的高功率半导体激光器电导数的测试方法,以实现在采集较少的数据量的条件下能快速、准确的检测出器件的光电特性参数。本文中,首先按照实验方案搭建实验环境,设计并且焊接半导体激光器的驱动与采样电路,实现其端电压和光功率的采集,然后利用现有单片机开发箱的串口将测量数据发送到PC机,对获得的数据在PC机上利用Matlab软件进行处理,包括信号滤波、求导和变步长的算法研究。然后建立数学模型,设计算法。在变步长测试算法研究成功之后,根据选定的测量方法进行测试系统的硬件电路设计,包括单片机控制系统、半导体激光器驱动与检测电路、电源电路等。软件设计部分是在Keil平台下使用C高级编程语言进行设计,在半导体激光器测试程序中,将采集到的电压数据和光功率数据用数值微分的方法得到电导数和光导数的数据,系统将数据绘制曲线,将并将测试曲线和参数显示在LCD屏幕上,同时可以保存至存储卡中,方便在其它平台上分析处理。另外,对这些数据应用最小二乘拟合、线性回归等方法可以准确求得阈值电流Ith、阈前斜率RS1、阈后斜率RS2、阈后截距b、结特征参量m、结电压饱和深度h、光功率曲线斜率效率ES和最大测试光功率Pmax等参数。本论文所研制出的测试系统,不用连接PC机便可独立完成半导体激光器电导数特性曲线的绘制和电导数参数的测量,我们通过测试结果可以迅速判断出半导体激光器的优劣。由于采用变步长的测试方法,对每只激光器只需要采集150组数据就可以精确的得到相关参数,测试时间不到10秒钟,快速准确,对器件的损伤小,测试效率高。

关键词： FIR滤波器   支持向量机   FPGA   嵌入式系统  

摘要： 滤波器是电子设备中的常见模块,经典的滤波器设计方法有窗函数法,频率抽取法等。自机器学习的理论出现后,神经网络等算法广泛应用到FIR滤波器的设计中。本文针对传统FIR滤波器设计方法及神经网络设计方法的不足,在改进使用支持向量机(SVM)设计FIR滤波器方法的基础上,提出了 SVM设计FIR滤波器的硬件实现方法,将由SVM设计的滤波器移植到硬件上。使用SVM构造FIR滤波器,得到的滤波器可更新,并且使用的训练样本较少,本文中使用理想滤波器的幅值响应训练SVM。在建立SVM模型的过程中,本文引入针对训练集输出值的放大参数,该参数将数据集分离,并影响最终的幅频响应。SVM模型中训练参数较多,如训练组数、惩罚参数、核函数参数等,本文进行多次测试,将结果进行比较得到最优训练参数,据此构建基于SVM的FIR滤波器模型。相对于窗函数,使用S VM设计的滤波器具有良好的幅频特性,边界控制较为精确,通带较为平缓,阻带波动次数较少,衰减较多。为了保证滤波器的可更改性和便于其移植到其他系统里,利用生成的FIR滤波器模型构建一个位于FPGA上的嵌入式系统。FIR滤波器嵌入式系统主要由SVM构成,对SVM算法中频繁出现的核函数计算以及浮点数乘法加法运算进行硬件实现,对SVM算法中的训练部分和分类部分进行软件框架实现。本文对核函数的硬件实现进行优化,针对RBF核函数,进行算法上的改进,加速运算,同时使用流水线、向量分割等方法加速硬件系统,并平衡速度与资源。最终系统中单次分类测试向量的时间约为20us,滤波准确率可达到98.41%。

关键词： 自动化仪表   嵌入式系统   应用  

摘要： 随着经济与社会的快速发展,我国现代工业实现了较为长足的进步,嵌入式系统在自动化仪表中的广泛应用就是这一进步的最直观体现,为此本文就嵌入式系统在自动化仪表中的应用展开了具体研究,希望这一研究能够为相关从业人员带来一定启发。

关键词： 车载终端   嵌入式系统   视频播放   QT   视频编解码   云存储  

摘要： 公交车载电视是政府公共信息和本地商业化信息的重要发布渠道。传统的车载电视,虽然能够满足基本的播放要求,但视频画面质量比较差,视频在显示器上的显示方式单一,以及系统难以维护等问题。为了改善公交车载系统的运营服务水平,提高车载电视信息发布效率,给乘客带来更好的乘车体验,开展车载终端系统的设计与开发具有十分重要的价值。本文在对各种相关技术方案做了充分调研的基础上,设计并实现了一套基于DM385处理器的公交车载多路视频播放系统软件。主要完成的工作和取得的成果如下:1)基于DM385的McFW(Multi-Channel Framework)框架,实现了多路视频输出功能。重点采用裁剪缩放节点,开发了具备视频缩放、裁剪、拼接、重新布局等功能的多屏幕多模式的显示软件。实验表明,开发的视频播放子系统可以支持多路视频播放。2)采用进程间通信以及QT的信号和槽核心模块,设计并实现了 UI(User Interface)子系统,包括菜单界面,滚动字幕和报站图片界面功能。基于Linux进程间共享内存方式实现了系统参数的查询和保存。实验表明,车载UI界面子系统运行稳定,图形界面切换流畅。3)为提高系统可移植性和扩展性,采用Gstreamer多媒体框架并结合第三方插件构建多路视频采集子系统,采集视频经过H264编码后进行本地磁盘分段保存,并可以通过网络保存到阿里云对象存储OSS(Object Storage Service)。实验表明,视频采集编码与显示流畅。OSS存储数据安全,容易管理。

关键词： D-H矩阵   轨迹规划   挖掘机   嵌入式系统  

摘要： 挖掘机轨迹规划是当前挖掘机智能化发展的重要方向,也是实现轨迹控制的第一步。轨迹规划是指在挖掘机执行工作任务前,根据已知信息如铲斗齿尖必经过的点和对应的挖掘机姿态,规划挖掘机工作时工作装置各个时刻的姿态。轨迹规划需要同时保证运行过程平稳,可靠。本文通过研究轨迹规划研究现状和挖掘机正、逆运动学问题,提出了将铲斗齿尖轨迹和挖掘后角作为决策变量的自主智能规划方法,并围绕这一方法进行了理论分析和实验验证。通过标准D-H运动学坐标表示方法,研究挖掘机逆运动学问题的求解方法,提出一种智能间接求逆方法。这种间接方法能够结合主流智能算法求解挖掘机逆运动学问题,将三维搜索转变为一维搜索,简化了计算过程,使计算更加直观。以遗传算法为例求解逆运动学问题,说明了间接算法的优点。分析现有规划方法的优缺点,在间接求逆方法的基础上,提出一种能够与挖掘目标建立数学关系的智能规划算法,以挖掘力、斗容及铲斗干涉程度为优化目标,不断选择最优齿尖轨迹函数和挖掘后角变化函数,最终使得挖掘轨迹符合挖掘过程中的挖掘力、斗容和干涉要求,并且不产生铲斗与轨迹的干涉。以遗传算法作为其中的之智能算法,在Matlab平台仿真实验,并与传统方法比较,总结自主智能算法在实用性上的优点。以挖掘机模型为基础,搭建实验平台,安装传感器,将挖掘机变为电控,并能实时获取油缸伸出量,形成带闭环反馈的片上控制系统硬件。研究IIC通信方式及应用办法,以Qt为集成开发环境编写相应的控制软件,MySQL数据库为媒介,编成能在嵌入式Linux系统上应用的挖掘机控制系统软件。最终,以上述实验平台为基础,选取两个代表性工况,用自主遗传轨迹规划方法计算轨迹并实验验证。实验得出结论,智能规划方法解决了基本的运动学问题。