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关键词： 嵌入式系统   农作物病虫害诊断系统   监测终端系统   传感器  

摘要： 随着计算机技术在农业领域的应用越来越广泛,基于嵌入式及物联网技术的农作物病虫害诊断系统也已逐渐应用到农业生产的各个环节。农作物病虫害的防治是农业生产过程中的一个非常重要的环节,与提高作物的质量和产量息息相关。为此,利用现代化的计算机技术、物联网技术、嵌入式系统等技术开发农作物病虫害诊断系统是非常必要的。基于上述需求,本文在总结和分析国内外相关农作物病虫害诊断技术的基础上,提出并设计开发了一种基于物联网技术、无线通信技术、嵌入式技术、智能专家系统技术、无线传感器技术及视频监控技术等为一体的农作物病虫害诊断系统,以期能为农作物病虫害诊断系统的研究与开发提供有力的借鉴。终端系统以嵌入式S3C2440A微处理器作为系统的核心,对采集到的环境参数、视频、图像以及多传感器信号进行处理,并通过服务器实现与远程监控中心客户端的数据交互;该系统的应用程序在嵌入式Linux操作系统平台下开发完成,其软件的开发采用Qt/E编程、交叉编译等工具而实现,其主要功能包括对农作物病虫害的视频采集与传输及温度、湿度、CO2浓度等各种环境参数的的实时监测;而服务器系统则主要完成由终端系统采集的信息及客户端系统给出的参数以实现专家诊断系统的各种算法及功能。远程专家通过客户端访问服务器实现对视频控制、云台摄像头的控制及温度、湿度、CO2浓度等环境参数的采集,根据云台摄像头采集到的视频图像特点,利用专家诊断系统对作物病虫害进行诊断。本文首先分析了农作物病虫害预防与诊断系统的现状和系统开发的意义及本课题研究的目标,接着以设施农业大棚为例,介绍了农作物病虫害诊断系统的结构及系统实现过程中涉及到的总体方案及关键技术。该系统要求客户端用户根据设施农业大棚内农作物的类型、发病部位以及病虫害等特征,采用指认式诊断模式,将病虫害特征与专家库中的病虫害类型进行匹配后,对当前已经发生的病虫害进行诊断,并将病虫害的潜在威胁以及治疗方案以图文并茂的形式反馈给用户。

关键词： 编程器   嵌入式系统   WIFI   数据传输  

摘要： 随着信息和信号处理技术以及超大规模集成电路技术的迅速发展,CPLD和FPGA等可编程逻辑器件因解决了全定制电路的不足,用户可根据应用需求对其进行编程配置,其现已广泛应用于通信网络、高速信号处理、仪器仪表以及工业控制等领域。CPLD和FPGA编程器的发展作为芯片编程开发和调制的重要工具,越来越受到电子工程师们的重视。目前市场主流基于USB接口的编程器价格昂贵、功能单一、因采用电缆下载而导致编程下载距离受限以及无法在线远程控制等诸多缺点,通过对基于IEEE1149.1标准的USB-blaster编程器的编程原理分析,提出了设计无线JTAG编程器的设计方案,本论文重点研究了基于WIFI的无线JTAG编程器的数据传输系统的设计与实现。本文阐述了无线JTAG编程器的数据传输系统的相关技术,结合嵌入式设备设计了基于WIFI的无线数据传输系统,并实现了在线远程控制和配置编程器参数。在无线数据传输系统中采用服务器端模块和客户端模块的设计方案,两个数据传输模块采用STM32F205作为中央处理器,集成了Lw IP网络协议和802.11无线局域网协议,实现了WIFI连接等并能够建立TCP服务器并与相应的TCP客户单相连接等,使该设计能够准确的进行无线数据传输,同时在两个模块上分别设计了JTAG协议状态机,最终能够有效、准确的完成无线JTAG编程器的编程数据的无线传输。

关键词： 嵌入式系统   ESDC   调试   数据解析  

摘要： 当前绝大多数嵌入式系统调试是基于IDE和硬件仿真器仿真来实现,正是这种平台差异性导致系统程序调试硬件成本大,平台搭建与调试过程繁琐,实时性与真实性因仿真模式的局限性而得不到满足。对此现状提出一种完全由C语言实现的嵌入式系统调试组件(ESDC)。与硬件仿真器相比,ESDC具有较高的通用性、实时性、易移植、可扩展以及可裁剪的特点。试验表明,ESDC可以大幅降低硬件成本和时间开销。ESDC现已应用于ARM Cortex-M3处理器。

关键词： 嵌入式系统   无线控制   语音识别   凌阳MCU  

摘要： 让机器具有“五官”能力在这个信息化的时代已逐渐成为现实,计算机技术及传感器技术的快速发展和广泛应用,使得机器能够“感触”世界和执行人类的一系列控制命令。让机器识别人类的语言,“听懂”人类的语音并流畅的做出应答,不仅是智能工业的一个重要研究领域,也是智能生活人性化的一个研究方向。德国工业4.0和中国制造2025的提出,标志着智能工业和创新发展渐成趋势,无线语音控制作为智能工业的重要一环,显示出了重要的研究价值。机器能否对语音进行有效识别是系统实现无线语音控制的关键,目前,语音识别的研究已有近七十年,取得了长足发展。本文对语音识别、无线控制及嵌入式系统应用进行了研究:运用MATLAB仿真了语音信号的频域分析、时域分析、倒谱域分析等特性,在神经元基础理论和BP算法的基础上,探究了语音识别的基础理论和数学模型;结合无线通信系统的实时应用,选取NRF24L01+芯片对数据信号进行了无线发送与接收;利用SPCE061A芯片的语音辨识功能,实现了特定人语音识别的信号输入;结合智能工业背景和实际应用需要,选取STC89C52芯片搭建了无线控制系统的执行电路,以期实现无线语音微控制系统在工业控制上的应用。在嵌入式无线语音控制系统的研究中,机器对语音的识别是研究重点,对语音信号的识别,涉及语音库、预处理、特征参数、特征变换及识别的模型建立。论文从语音信号的基本处理和算法模型出发,对语音识别基本原理展开研究。其次论文研究了无线通信系统中无线传输问题,选取NRF24L01+芯片搭建无线系统,系统通过SPI串口实现无线通信。论文基于SPCE061A和STC89C52实现硬件电路的设计,基于unSP IDE2.0.0和Keil uVision4 IDE开发环境实现软件程序的仿真。基于无线语音微控系统的整体搭建测试,对系统进行了验证。

关键词： 嵌入式系统   TMS320DM6437   TMS320DM355   实时图像处理系统  

摘要： 随着科学技术的快速发展,人们对图像处理技术的应用逐渐增多。DSP技术系统引入数字信号的处理而使应用系统呈现出快速发展的态势。近年来DSP技术应用范围逐渐扩展,在理论知识与应用领域均具有很重要的研究成果。在21世纪这样的一个信息时代,对计算机的使用日益增加,网络化、信息化自动化逐渐普及,对嵌入式系统的使用更是具有越来越多的案例。本文查阅了大量的文献,并收集整理大量学者对嵌入式系统应用在图像处理方面的研究与实验项目,尤其是在应用DSP技术与嵌入式系统而进行的对牌照识别系统的研究,在诸多此技术应用的领域成功的案例的最新成果上最终确定了对大豆籽粒视觉分级系统的设计方案,以TMS320DM6437 (DSP)、TMS320DM355 (ARM)和DSP+ ARM为基础而实现的实时图像处理系统。目前,我国对食品质量检测有很严格地标准,将机器视觉检测技术应用在此领域不仅取代了劳动力更减少了错误产生的概率,而且在原有的基础上大大的提高了生产效率。在众多的农产品中大豆作为高营养价值的绿色食品也越来越受到人们的欢迎,但目前大多数企业仍然应用人工的方法对大豆进行品质检测、分级。这样的情况下急需将计算机自动化与机器视觉分级检测技术应用在农业领域,可以通过机器的视觉根据不同农作物的外观对其进行分检,不仅可以促进农业生产自动化,而且可以保证农户的利益与效益,同时使我国农业的发展在国际上具有更为有利的竞争优势。本文以实际应用为原则,以科学理论为基础对该系统的理论支持、结构特点、工作原理、分级算法、软硬件构成与分级实验进行了详尽的阐述。在实验中对大豆进行图像采集,通过图像分割等程序获得为豆粒设定的基本参数,并通过科学的方法对其边缘特征、区域特征进行提取进而采集大豆图像,经过背景分割后提取豆粒参数,并确定其最优分级特征。该系统具有高效的处理能力与优越的处理性能,搭载StrongARM处理器,可以通过网络通过计算机实时对所处理系统进行实时处理,与DSP结合充分发挥了二者的长处,使嵌入式实时控制方面的复杂算法在机器视觉分级处理上得以更好的实现,并为机器视觉的发展提供了创新方案。本文使用TMS320DM6436和TMS320DM350作为核心处理单元,结合嵌入式技术,在更为高效的前提下,实现对大豆的分级。并选取了4中不同类别的大豆样本各2000余粒,应用设计的系统对其进行重复模拟实验,对实验数据进行整理分析得出了分级准确度达到95%的结论。从理论与数据上说明了本系统的可行性,一定程度上解决了传统分级方案的复杂性。在后续的章节中,主要介绍了系统的设计方案及功能,该系统结合了DSP和嵌入式的设计方案,包含了图像算法设计与分级试验,同时也包含了软件平台和系统硬件设计等方面的技术。最后,对本课题的研究成果进行了总结提出了其不足之处,同时也阐述了本课题应用前景及进一步研究的展望。

关键词： 嵌入式系统   实验课程教学   实验装置   开发  

摘要： 为了保证嵌入式系统课程教学可以帮助学生形成初步的系统编程应用能力,要充分的意识到嵌入式系统实验课程教学对于嵌入式系统课程教学的辅助作用,并集合相关的实验装置设计研究工作,有针对性的进行对嵌入式系统实验课程教学策略的优化设计研究。与此同时,在进行嵌入式系统实验课程教学设计的过程中,还要考虑到对现有的嵌入式系统实验课程教学模式的总结研究,通过反思传统的教学过程中存在的问题,完善嵌入式系统实验课程教学模式,为学生更加深刻的理解嵌入式系统,促进学生编程能力的提升奠定基础。

关键词： 球形机器人   动力学建模   PID控制器   嵌入式系统  

摘要： 球形机器人是一种以滚动为运动方式的新型移动机器人,它依靠内部驱动装置偏移改变重心来获得前进的动力。球形机器人将机械机构及控制电路安装在球壳内部,能有效地起到保护作用,使其具备适应恶劣工况的能力,同时球形机器人具有类似不倒翁的特性,可实现全方位的行走,具有广阔的应用前景。球形机器人的运动控制问题一直是球形机器人领域研究的重点,本论文以北京交通大学和北京邮电大学联合设计的球形机器人为研究对象,在对其机械系统及动力学特性进行详细分析的基础上,设计了一套基于ARM处理器的球形机器人嵌入式运动控制系统,并进行了相关试验,本文主要研究内容如下：(1)本论文针对球形机器人机械结构设计方案及其运动原理,进行纯滚动约束下动力学建模和分析,并根据动力学方程研究恒力矩输入和恒转矩输入时机器人的状态响应,为后续机器人运动控制器设计提供理论基础。(2)根据动力学模型,设计闭环反馈的PID运动控制器；并对抑制重摆振荡的方法进行研究,设计基于重摆抑振策略的球形机器人速度控制算法以及姿态控制算法；利用Matlab Simulink对机器人速度和姿态控制进行仿真,验证控制算法有效性,并对PID控制算法的数字实现进行研究。(3)设计球形机器人嵌入式运动控制系统整体方案。硬件系统设计方面,本论文主要进行硬件平台设计,包括核心控制模块、电机驱动模块、传感器模块、通信等模块；软件系统设计方面包括：主程序及各子系统程序的编写,以及上位机软件的设计。(4)对球形机器人运动控制系统进行实验研究。对惯性测量单元数据进行处理,实现了准确的姿态信息采集；实现了对球形机器人的速度和姿态进行控制,验证了运动控制算法的有效性,实现了机器人的直线运动和圆弧转弯运动。

关键词： 多机器人   路径规划   蚁群算法   滚动窗口   嵌入式系统  

摘要： 随着社会生产对机器人要求的不断提高,在处理某些复杂任务时,与单个机器人相比,多机器人系统往往表现出更强的适应能力,因此,多机器人系统研究得到了越来越多的学者和科研工作人员的关注。在多机器人系统诸多的研究问题中,路径规划是最基础的研究问题之一,也是多机器人顺利完成任务的保障。本文旨在研究机器人路径规划问题,从研究单机器人路径规划问题开始,到多机器人路径规划和协调,最后到基于ARM的多机器人路径规划系统的设计。首先,研究了单机器人路径规划问题,在传统的蚁群算法(ACS)的基础上,提出了一种改进的蚁群算法(IACS)并对其效果进行了仿真试验验证。在算法改进过程,在传统蚁群算法中增加了3-OPT算子,对算法每一代的最优解进行调整来提高算法解的精度;同时采用混沌算子修改传统蚁群算法的局部信息素的更新规则,进一步扩大了算法解的搜索空间,增加了解的多样性,避免了算法过早成熟。并通过TSP问题和单机器人路径规划仿真实验对改进蚁群算法的性能进行了验证,仿真实验表明改进的蚁群算法比传统蚁群算法具有更高的解的精度,更快的收敛速度。其次,基于单机器人路径规划问题研究的基础,研究了多机器人路径规划问题,针对多机器人工作环境局部已知的路径规划问题提出了一个全局目标函数,基于滚动路径规划原理,提出一种基于滚动窗口的预测策略。针对机器人与动态障碍物的冲突,提出了局部避障策略;为了协调机器人与机器人之间的路径冲突,提出了基于交互信息的局部协调策略。基于滚动窗口的预测策略、避障策略和协调策略,本文提出一种基于滚动窗口的多机器人分类避碰规划算法。再次,对基于ARM平台的多机器人路径规划仿真系统的硬件平台进行了研究,针对本文中使用到的pcDuino板卡,详细介绍了其硬件特性,并设计了基于ARM平台的多机器人路径规划仿真系统的硬件平台方案。最后,研究了基于ARM平台的多机器人路径规划仿真系统的软件设计,以及如何构建pcDuino嵌入式系统和Ubuntu系统下QT环境的搭载。在pcDuino上进行应用程序的开发,设计了人机交互界面并通过外接触摸屏显示,进行多机器人路径规划系统的仿真演示和操作。

关键词： 嵌入式系统   无线收发模块   串口   传感器  

摘要： 人体脉搏包含有丰富的人体健康状况信息,研究脉搏信息无论是在中医还是西医中都具有重要的临床诊断价值和实用意义。人体脉搏频率非常低,约为0.5;0Hz,可以看成一个准直流信号或超低频交变信号。设计了一种无线脉搏测量系统,可实现远程实时监控,具有性能可靠、携带方便、功能多样的优点。

关键词： 密码技术   等级保护   中国计算机学会计算机安全专业委员会   身份认证   工控系统   工业控制系统   国家信息安全   行业信息化  

摘要： 2016年11月4日-5日,由公安部网络安全保卫局、工业和信息化部网络安全管理局、国家保密局科技司、国家商用密码管理办公室、中国科学院办公厅指导,公安部第三研究所主办,公安部第三研究所《信息网络安全》杂志承办的"第11届政府/行业信息化安全年会"在北京顺利召开。本次年会的主题是"新形势下的大数据安全"。中国科学院郑建华院士、国家保密局科技司陈聪颖副巡视员、国家商用密码管理办公室安晓龙副主任、中