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关键词： 化学需氧量   紫外光谱   近红外光谱   偏最小二乘法   嵌入式系统  

摘要： 针对传统方法测定化学需氧量(COD)药剂成本高、检测效率低、连续监测难、废液二次污染等问题,基于现有的紫外-可见光与近红外光谱法测量COD技术,研究了综合利用紫外光谱与近红外光谱中的信息来预测废水中COD含量的可行性。并设计了一套可以自动采样检测水样,而且可以根据水样的吸收光谱计算出水样COD含量的装置,该装置工作效率较高,检测结果较为准确,并且可以通过图形界面与用户进行便捷的信息交换,具有在生产现场广泛运用的可能性。为实现该研究目标,本文的主要工作内容如下:1.介绍并分析了水质监测工作在国内外的研究成果,结合传统的COD检测方法与现有的光学检测技术,探讨通过水样的紫外-近红外吸收光谱来直接预测计算出水样COD含量的可能性与实际意义,为自动化检测水样COD设备的研究设计指明了研究方向。2.为了分析水样吸收光谱与COD含量的关系,从工厂采集了100个水样,每一水样分成两组:一组测其190～2200 nm波长范围的光谱数据,另一组利用传统方法测其COD,并把该方法得到的结果作为标定该水样光谱的标准值,对水样的吸收光谱用偏最小二乘法(PLS)建立废水样的COD预测模型。经验证预测值与实测值的相关度为0.995,验证标准误差值为9.54mg/L,具有较好的预测效果;利用该预测模型检测不同类型的废水,同样获得了较为满意的结果。3.设计了一套废水COD含量的光学检测装置,该装置主要由采样系统,光学系统与嵌入式控制系统等部分组成。按照人工采样检测废水COD的工作流程并将其功能模块化设计出了可以连续自动运行的采样系统;根据预测模型对检测设备的要求对光学系统的光源、传感器等设备进行了选择设计;从控制性能与设计成本的角度出发,设计了一个以ARM芯片为核心的嵌入式控制系统。在嵌入式系统的控制下,采样系统与光学系统可以按照设计好的流程自动运行。4.编写了一个基于预测算法与硬件工作流程的控制程序,该程序主要功能为对系统信息数据的处理与通过图形界面与用户交换信息。程序通过嵌入式系统的I/O接口读取水样光谱信息与设备工作状态等信息,经过计算与转化之后将这些信息保存于存储设备中;程序还提供了具有触控功能的图形界面,用户可以在此界面上查看水样的吸收光谱与COD含量以及采样设备的工作状态等信息,并且通过菜单选项对检测系统下达手动操作指令。

关键词： 嵌入式系统   现状   发展前景  

摘要： 嵌入式计算机是随着微处理器的应用而快速发展起来的,嵌入式系统是嵌入到被控对象中的专用计算机系统。嵌入式系统的软、硬件技术和开发手段,正日益受到重视,成为各领域技术创新的重要基础。本文论述了嵌入式系统的发展现状,对嵌入式系统产业在我国的发展前景进行深入的阐述。

关键词： 智能家居   嵌入式系统   Linux   驱动程序   系统移植  

摘要： 智能家居是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境,它融合了嵌入式、物联网、互联网等技术。本文在前人的研究基础上,设计了一套基于嵌入式Linux和Zigbee无线通信技术的智能家居框架,完成了Exynos 4412平台的u-boot和Linux内核的裁剪移植、字符设备的驱动程序设计,采用多进程/多线程实现多任务并行运行。本文主要完成的工作如下:(1)完成Exynos 4412开发平台的嵌入式Linux系统的裁剪移植与服务器搭建,主要有u-boot、Linux内核的裁剪移植,根文件系统的制作。同时根据智能家居系统的功能需求在该平台上搭建嵌入式web服务器、mjpg-streamer视频服务器、SQLite嵌入式数据库,以实现远程监控,数据存储等功能。(2)采用模块化编程思想,利用多进程/多线程技术将智能家居各个子系统划分为若干个任务模块。用户通过CGI进程以消息队列的方式与主进程进行通信;主进程创建各个功能线程,线程之间通过共享内存的方式通信。客户端请求线程根据主进程传递的CGI数据唤醒相应的线程。数据接收线程、数据更新线程和数据分析线程相互配合完成Zigbee模块的环境数据采集工作,数据库线程主要完成Zigbee模块数据、用户信息的存储工作。led线程、蜂鸣器线程、电机控制线程分别完成led、蜂鸣器、窗帘等的开关,摄像头模块线程完成视频监控工作。(3)完成嵌入式Linux字符设备驱动程序设计,并编写了led、蜂鸣器、直流电机等硬件的驱动和测试程序以及相应的web、CGI程序。在进行字符设备驱动程序设计时,采用platform总线方式提高代码的可移植性。

关键词： 测试分析   机械性能   嵌入式系统   电路集成   实验教学  

摘要： 随着计算机、嵌入式系统、传感器等技术的快速发展,开发基于以上技术的测试分析系统,来获取在生产、研发、检修中的测试对象的数据,进而分析测试对象的相关性能,已经成为包括机械在内的各领域的普遍做法。下位机控制系统是机械测试分析系统中间环节,决定了整个测试系统性能的优劣及以测试分析结果的可靠性。目前国内外测试分析技术有了较快发展,标准化程度和通用性有了较大提高,然而针对具体应用,其通用性和实用性仍然不足。本次设计的机械性能测试控制系统,其应用主要侧重于实验教学的、典型机械性能的测试。根据测试系统的一般要求,下位机系统主要涉及数字、模拟信号的采集,嵌入式系统,PC机和下位机的通信三个模块,本次设计下位机测试系统还集成了变频调速模块。设计完成了以上模块硬件电路的设计,下位机系统编程,实验测试等多方面的工作。本次设计使用功能强大的STM32嵌入式芯片,外接使用测试各类参数的传感器,分别完成对典型机械传动部件的角位移、加速度、直线位移,切屑阻力等多种参数的数据采集,数据经过硬软件滤波和格式的初步处理后,将测试数据以串口通信方式传送给PC上位机,从而为测试分析提供不同使用要求的数据组合测试。设计集成变频控制技术模块,为测试对象提供不同测试要求的输入功率或电机转速,从而得到不同工况下的测试数据,提高了测试分析系统在机械性能测试中的实用性,实现了从功率输入到响应数据输出的完整的过程。变频调速模块使用脉宽同步调制理论进行调速控制,比较计算了规则采样法和面积法的脉宽控制函数表达式,通过改变基波函数常数项,得到了脉宽控制的常量数组,简化了控制算法,使用MATLAB进行仿真计算,验证了结果的正确性。设计使用PROTEL进行电气原理的设计和电路图的绘制,实现了串口通信、三相频变控制器、嵌入式系统和传感器接口电路的集成设计。通过多次优化和重复设计,完成了PCB电路板绘制,和实物制作。使用Keil uVision完成嵌入式芯片的编程,进行了程序的编译和仿真。运用C++Builder制作了简易测试软件进行系统的调试。本次设计的应用对象是重庆大学机械基础实验国家教学示范中心的牛头刨床实验台。该测试系统经过简单改造、也可以移植到其他机械的性能测试中。本系统已经使用一届,目前运行稳定,达到了预期的效果。

关键词： 项目引导   实验教学   嵌入式系统   教学改革  

摘要： 传统的"嵌入式系统原理及应用"课程实验教学存在学时少、内容多,偏验证性实验为主,缺乏硬件平台设计过程等缺点。通过采用项目引导式实验实践教学改革研究,通过合理构建嵌入式系统微小项目,采用实验教师逐步引导的教学方式,将课程内容和知识体系以项目的形式融入实验教学,提高了学生的学习兴趣,培养了学生思考问题、解决问题的主动性。项目引导式实验教学在提高学生的工程实践能力和水平方面发挥了更加突出的作用。

关键词： 嵌入式系统   FPGA   SOPC   MicroBlaze   人机交互接口  

摘要： 随着嵌入式系统的不断发展和FPGA的广泛应用,基于FPGA的片上可编程系统(SOPC)以其设计灵活、软硬件可编程、可升级且可裁剪等优势和特点越来越受到设计者的青睐。FPGA内嵌的MicroBlaze软核处理器以IP核的形式进行配置,通过与其他外围硬件设备相结合,可以快速的完成整个嵌入式系统的设计,大大缩短了系统的开发时间,提高了资源复用率。本文主要针对调制解调器的需求,设计了系统开发的硬件平台,研究设计了基于FPGA的嵌入式人机交互接口,通过人机交互操作实现对调制解调器的控制。本文的主要内容和工作包括以下几个方面:首先介绍了SOPC技术,研究了MicroBlaze软核处理器的体系结构、总线接口、存储器结构等特征。然后根据需求设计了系统的硬件平台,包括电源模块,时钟模块,SRAM、FLASH、DDR SDRAM等存储模块,UART接口和以太网接口,以及键盘和液晶模块。最后介绍了基于EDK的嵌入式设计流程,包括FPGA内部硬件和软件设计,对人机交互接口的软件设计内容进行了详细介绍,并对系统设计进行了测试和分析。结果表明,通过FPGA可以实现人机交互接口的设计,并通过人机接口实现对调制解调器内部调制方式、码率等参数以及变频器参数的选择和配置。

关键词： 视频监控   车载终端   嵌入式系统   流媒体   带宽自适应  

摘要： 随着公共交通产业的发展和公共基础设施的建设,公交运输业在城市的发展中占据着不可取代的重要地位,公交营运人员在运营中的安全和管理工作也越来越被重视。车载视频网络监控系统的投入和使用,不仅为公交公司节约管理成本,同时可以提高管理的效率及执行力度,是管理信息化的巨大进步。因此,论文研究公交车车载视频监控系统的设计和实现,给出监控系统的总体设计方案,采用相关硬件和软件实现整个系统,并进行系统性能测试。论文主要工作如下：1)介绍公交车车载视频监控系统的实际应用背景,分析公交视频监控发展现状及对公交安全运营意义,提出论文工作的需求。2)研究公交车车载视频监控系统的整体架构,监控系统由车载终端、视频流媒体转发服务软件和视频监控客户端软件三个模块构成,并对系统设计和实现过程遇到的技术难点进行分析,包括系统电源设计、故障自检以及视频网络传输三个方面。3)对公交车载视频监控系统的三个组成模块的设计与实现进行深入研究。针对车载终端硬件模块,给出电源模块、通讯模块、定位模块等硬件电路设计,嵌入式软件设计方面重点研究故障自检与上报、无线网络传输带宽自适应功能设计。针对视频流媒体转发服务器软件模块,论文给出了流媒体转发的详细流程。同时,论文对视频监控客户端软件的总体设计与子模块设计进行了描述。4)经过系统的测试,本论文设计的视频网络控制系统可完成远程实时和历史视频播放,视频传输的实时性和稳定性良好。

关键词： 嵌入式系统   Linux   驱动程序   ARM9  

摘要： 随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展,嵌入式系统逐渐发展为计算机应用的一个重要领域,在生活中得到了普遍的应用。本文通过搭建嵌入式系统开发平台、对嵌入式Linux系统进行构建、移植设备驱动程序和介绍嵌入式GUI应用程序开发,讨论了基于ARM9微处理器的嵌入式Linux系统的设计与实现。该系统为嵌入式控制系统设计提供了一种可行的方案。

关键词： 全球定位系统   嵌入式系统   停车场   定位   导航  

摘要： 近几年,汽车产业的快速发展,汽车在方便人们出行的同时,也带来了一些负面影响。城市交通已有的道路基础建设,已不能承受车辆的快速增长,而且道路交通、停车位等资源分配不均匀,造成一些商业集中区域车位资源紧张,而另外一些相对商业稀疏区域车位资源过剩,使用率过低。为了方便车主找到车位,并且使城市交通资源利用率发挥最大,因此确立了课题设计研究方向——停车场车位导航系统。本系统硬件由全球定位系统模块、嵌入式终端系统组成。软件系统包括停车场的管理平台和安卓应用软件部分。通过全球卫星定位系统获取实时车辆的经度、纬度、海拔高度、速度和移动方向等信息,然后通过嵌入式系统终端模拟显示,实现导航附近的停车位。软件系统中的安卓应用是在嵌入式系统上开发的一个移动应用软件,该应用是实现人机交互的平台,应用具有显示当前位置信息、查看附近停车位、查看车主的停车位等功能;软件部分还包含运行在电脑端的停车场管理系统,当在移动应用软件上选择了某个停车位之后,将车主的基本信息传输到停车场系统,并显示相应的车位占用。其次,电脑端与移动应用通过无线网络进行连接。本系统设计应用了多种技术:全球卫星定位系统、嵌入式系统、无线通信系统、安卓软件系统和百度地图等技术。

关键词： 仿生四足机器人   嵌入式系统   Linux操作系统   安卓   TCP/IP协议   3D仿真模型  

摘要： 我国是多山之国。据统计资料显示,山地、丘陵和高原的面积约占全国土地总面积的69%。在山地、丘陵和高原地带,普通的轮式车辆(轮式机器人)或履带式车辆(履带式机器人)因地形崎岖不平很难正常行驶,更谈不上开展有效作业,而四足类动物(如马、骡、驴、羊等)则可以在这些地区灵活运动,自如往来。受仿生学案例的启发,世界上许多国家都在对仿生四足机器人的关键技术进行研究。目前,国内四足机器人研究尚处于实验室阶段,所研制的样机地形适应能力较差,其控制系统的可靠性和稳定性尤为薄弱。本文以国家“十二五”某重点预研项目为依托,根据四足机器人的结构特点、工作原理和性能要求,对仿生四足机器人的控制系统关键技术展开研究。本文根据仿生四足机器人的结构特点、工作原理和性能要求,分析了其控制系统的设计需求,将四足机器人的控制系统分为机载主控制系统、远程控制系统和运动控制系统三大部分,重点对机载主控制系统和远程控制系统进行了研究与设计。在机载主控制系统中,采用S5PV210作为主控芯片,以其为核心设计了传感器信号采集电路、以太网通信接口电路等功能模块,并在控制器上移植了嵌入式Linux操作系统,用于完成多任务管理;本文还针对该嵌入式Linux系统设计了传感器信息采集程序、ADC驱动程序、网络通讯服务程序和运动控制器接口程序,为四足机器人姿态控制和控制系统不同部分间的通讯提供了强力支持。为了使四足机器人远程控制系统的功能更为强大和更加适用,特地将远程控制系统分为安卓手机端和PC端两部分,分别通过无线路由器与机载主控制器组成局域网,安卓手机端APP使用Java编程语言开发,具有用户友好的操作界面,供操作者下发顶层命令;PC端控制软件则使用Visual Studio2010开发,主要用于四足机器人的步态调试,该软件上运行3D仿真监控模型,通过液压缸线位移传感器的数据可同步反应出四足机器人的实际动作,从而强化了控制系统的使用效果。本文还进行了一系列验证实验,实验结果表明,ADC模数转换能准确地反应接口模拟电压的变化;远程控制系统能高效、可靠地与机载主控制系统通信,并能通过无线网络准确地将操作者的控制指令下发给四足机器人;安卓手机单缸调试实验不仅验证了控制系统各部分之间通讯协议的有效性,更说明了四足机器人包括动力系统、液压系统在内的整体系统是能正常工作的;3D仿真监控模型测试实验证明了该模型能与实际机器人动作完美同步,能够起到实时监控效果。本文的研究结果表明,本文针对仿生四足机器人控制系统相关技术的研究达到预期要求,为我国四足机器人技术赶超世界先进水平提供了帮助,也为后续更深入的研究奠定了良好的基础。