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关键词： 智能家居   网关设计   ZigBee无线技术   硬件设计   微处理器   Linux系统  

摘要： 随着数字化技术的发展，智能家居正在快速发展，各种各样的解决方案层出不穷，然而传统的有线解决方案，由于其安装、布线的局限性，大范围普及受限。本项目开发的智能家居系统利用ZigBee无线技术很好的解决了这个问题。本文主要完成智能家居网关的开发，分析了智能家居网关的需求，建立了系统运行所需的硬件平台，并完成智能家居网关的软件设计与实现。\n 首先，本文介绍了课题的研究背景以及国内外智能家居的发展现状，分析了智能家居网关的需求，确立了智能家居网关的总体结构，将智能家居网关划分为主控模块和协调器模块，并分别建立了主控模块与协调器模块的软硬件平台。通过综合分析，选择使用SQLite数据库完成系统的数据存储需求，采用C/S架构设计主控模块软件。\n 接着，本文详细介绍了主控模块与协调器模块相关硬件电路设计、主控模块系统软件、主控模块应用软件开发以及协调器模块软件开发。\n 然后，介绍了在开发过程中所使用的调试方法及部分功能测试情况并展示了系统的联合调试结果。\n 最后，对本文的工作进行了总结，针对智能家居网关系统软硬件的一些问题，对后续工作作出了展望。

关键词： 交流伺服系统   DSP   硬件设计   TMS320F2812   全数字伺服系统   控制处理器   程序存储器   国际市场  

摘要： 本系统是基于DSP的全数字伺服系统。DSP采用美国Ⅱ公司最新的高性能的电机控制处理器TMS320F2812，是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位定点D舛占片，它具有功耗小、性能高，运算速度快，数据和程序存储器容量大，AD采样和处理精度高等特点，能满足伺服系统复杂控制算法要求。

关键词： 三维无线传感器网络   定位算法   硬件设计   粒子滤波  

摘要： 随着无线传感器网络使用越来越广泛，对移动节点定位的认知也成为一个非常重要的问题。传统的粒子滤波常用于对平面二维节点的进行定位，但是实际的无线传感器网络节点一般是水下、空间、坡地等一些三维场景，而不可能放置在绝对的二维平面内，所以需要节点的三维位置信息，本文对传统的粒子滤波算法进行了改进，使其应用到三维空间节点定位。基于移动节点定位的实时性要求，将粒子滤波算法用硬件实现。\n 首先确定定位目标的三维运动模型，在研究了基本粒子滤波算法的基础上，推导出适用于三维空间移动无线传感器网络节点的定位算法。基于粒子滤波算法的硬件实现，在对算法进行仿真优化时就考虑算法的复杂度，在保证算法精度的条件下降低计算量，尤其是对权值计算模块计算量的简化。在确定算法后，提出一种流水线架构的硬件实现方法，对各个子模块进行硬件设计和仿真，为了使硬件设计更具灵活性，本文使用高层次的SystemC硬件描述语言进行设计，代码编写后适用ModelSim进行仿真，将仿真结果导出到Matlab与软件仿真进行对比。架构验证完成后再将SystemC转换成可综合的Verilog代码。\n 得到的硬件仿真结果与软件仿真结果进行对比表明了硬件实现定位算法的精确性。算法对各模块的计算量进行了简化，用简便的计算替换掉复杂的指数运算，代码综合的结果表明本文设计的资源消耗与其他适用于平面节点的粒子滤波硬件资源消耗相当，消耗6826个Slices Registers。采用的算法架构与目前其他的算法相比较，平均执行时间降低了约1/3。

关键词： 水环境污染   便携式红外测油仪   软硬件协同设计   ARM处理器   Linux系统  

摘要： 近年来水污染事件的频繁发生，深刻的说明了我国目前水污染形势的严峻。而在导致水污染的污染源中，油类物质一直是重要的污染源。开展水中油类物质检测设备的研究，对于控制油污染，掌握水质情况和保护水资源具有重要意义。目前市面上大多数红外测油仪是上位机和下位机共同完成测油工作，这种结构导致其携带困难，很难实现现场实时检测，便携式红外测油仪不受地域环境的限制，具有广阔的发展前景。\n 本论文设计开发了基于ARM微处理器和嵌入式Linux操作系统的红外测油系统。首先介绍了本系统的硬件设计部分，将整个系统分为光源模块、分光模块、检测模块、信号处理模块、嵌入式模块五个部分，详细地介绍了每个模块的实现方案。\n 接着概述了嵌入式软件开发需要的Bootloader、Linux内核和根文件系统，重点阐述了本系统中红外单色仪驱动程序的设计，分析了Linux内核定时器使用方法，论述了AD驱动和斩波器驱动程序的实现方案。\n 然后基于MiniGUI开发了一套红外测油软件，介绍了MiniGUI在宿主机中的安装和在目标板上的移植，概述了SQLite数据库的移植过程，重点分析了红外测油功能的实现方法，介绍了数据存储和数据打印功能的实现。\n 最后搭建了一套实验测试样机，并对样机的软硬件系统进行测试，验证了本系统用于红外测油领域的可行性。

关键词： 物联网   TINY21   O   ARM  

摘要： 目前,物联网(Internet of Things,IOT)已经成为一个热门话题引起了人们的关注。物联网是用一定的通信技术(如RFID、GPS)按约定的协议将物品与互联网连接,进行信息交换,以实现监控管理、智能化识别、定位和跟踪的一种网络。本文提出了物联网监控终端硬件设计,整个系统是以广州友善之臂公司(GuangZhou FriendlyARM)生产的TINY210核心板为主控制器,结合各功能模块,综合运用嵌入式系统、通信系统等提出一套低成本功能强的应用系统的设计。

关键词： 装瓶机   PLC   硬件设计   控制流程   程序设计  

摘要： 自动药片装瓶机,是对不同形状的药片进行计数、装瓶的专用设备。采用西门子S7-200PLC技术,实现装瓶机的启动、停止以及中途改变装填粒数的功能。在分析装瓶机系统工艺过程和控制要求的基础上,进行PLC硬件和软件设计,经上机模拟调试,调试结果与实际控制要求一致。本装瓶机控制系统具有药片数量显示功能、装瓶速度快、计数准确、线路简洁、控制灵活的优点。

关键词： 北斗用户接收机   卫星导航基带芯片   软件开发   硬件设计  

摘要： 我国独立自主建立的卫星导航系统:北斗一号（BD1）和北斗二号(BD2)已经进入高速发展时期，在国防、水利、通信和抢险救援等领域已经发挥了重要的作用，但是作为后面发展的卫星导航系统如何能够后来居上，在市场上占有一席之地，需要在系统的应用上多做工作。\n 本文通过对国产卫星导航基带芯片的使用和研究，设计了一款结合北斗RDSS(Radio Determination Satellite Service)和北斗RNSS(Radio NavigationSatellite System)的接收机，重点研究了如何设计接收机的控制软件。根据项目中要求的用户接收机功能，该系统基于LPC3250系统板，μC/OS-Ⅱ操作系统，ADS1.2集成开发环境，根据嵌入式系统中多任务的设计原则，通过改变任务的优先级，采用信号量等任务间的通信手段，实现了接收机中多个任务间的合理调度。\n 项目结束后，通过集成用户接收机的软硬件，并进行了调试和验证，最终证实:系统性能可靠，设计的主要功能指标完全满足了项目设计的要求。

关键词： 视频压缩算法   图像采集   TMS320DM6467T硬件平台   机载数据记录  

摘要： 视频信号大数据量是数据存储和传输中的一个难题，数据压缩已成为研究的热点之一。本文基于机载视频数据记录实际需求，针对视频信号压缩处理展开研究，主要工作如下:\n 首先，结合实际要求，介绍了机载视频压缩处理记录仪的总体设计方案，在此基础上讨论了H.264视频压缩算法的基本理论，并提出机载视频图像的评价模型，阐释选择H.264作为压缩算法的先进性和正确性。\n 其次，完成了机载视频压缩处理平台的硬件电路设计。系统以TI公司的TMS320DM6467T为核心设计了机载硬件平台，在详细阐述硬件设计方案的基础上，设计了基于AD9888的视频采集模块、EP2SGX130GF1508视频压缩预处理模块、双TMS320DM6467T视频压缩处理模块及通信模块等。\n 最后，完成了机载视频压缩处理平台的软硬件联调。经过实际测试，设计的硬件平台能够很好地完成数据采集及图像压缩功能，同时该平台与其他功能的电路板构成机载数据记录仪，整个设备系统支持200万像素以及以下分辨率，具有很高的压缩比，能很好地实现机载记录的要求。

关键词： 矿井工程   数控直流电源   硬件设计   仿真分析   雷管编码扫描仪  

摘要： 使用传统方式在矿井中登记雷管炸药时，手续繁杂、容易出错，因此“雷管编码扫描仪”应运而生。论文针对雷管编码扫描仪在36V交流供电特殊矿井环境应用的需求，设计了一款宽幅电压供电、数控可调的多路直流电源，兼容220V市电应用环境，并且成功应用于雷管编码扫描仪中。论文对硬件设计和建模过程进行了深入探讨，运用Matlab仿真工具对部分电路进行了仿真，最后用实验验证了设计过程。\n 为了适应雷管编码扫描仪的宽范围输入、高效率的要求，文中设计的雷管编码扫描仪电源被分为两级。前级Flyback结构电路提供一个恒压输出，后级BUCK电路将前级的输出降压，实现恒压与恒流控制。论文对前级Flyback采用了状态空间平均法进行了数学建模，加入实际辅助电路的模型，针对数学模型设计了相应的补偿控制器，论文还对前级Flyback的变压器、电容电感提供了完整的设计选取过程，然后运用Matlab进行仿真，最后研制了一种宽幅、低功耗、数控可调的多路直流电源，并进行了性能测试和应用验证。\n 论文对后级模拟电路和控制系统的设计到数字控制系统的实现进行了理论说明，提出一些程序设计相关理念。通过UART可以连接到计算机等控制设备上，非常方便实现对电源电压、电流的调节。雷管编码扫描仪电源不仅成功应用到了雷管编码扫描仪上，具备30～260V极宽范围电压输入，而且体积小巧、价格低廉、效率较高，通过实验验证了电源具有较强的稳定性及实用性。

关键词： LXI总线   数字示波器   FPGA芯片   DDR2存储器   网络接口  

摘要： 面对越来越复杂的测试环境和测试对象,需要采用复杂的测试系统进行测试,这给测试系统的组建带来了较大的困难。采用LXI总线测试设备组建分布式的测试系统较好地解决了这一难题。本文所研究的LXI总线数字示波器模块,具有一般数字示波器的主要功能,能广泛应用于分布式的测试系统。此外,该示波器模块还具有IEEE1588同步功能,解决测试系统中测试设备的同步问题。\n 论文在分析了LXI总线技术的基础上,讨论了数字示波器的主要组成部分和各个部分的实现方式,通过分析和比较提出了LXI总线数字示波器模块的硬件设计方案。本设计采用了ARM+FPGA的系统架构,硬件电路主要包括模拟通道电路、数据采集电路、LXI总线接口电路三大部分。模拟通道电路由AC/DC耦合电路、无源衰减网络电路、阻抗变换电路、放大电路、ADC驱动电路组成。数据采集电路采用FPGA作为逻辑控制核心,采样率为500MSa/s的AD9286作为转换器,高速存储器DDR2作为系统的存储设备,嵌入式处理器S3C2440作为系统的处理核心。LXI总线接口部分采用 DM9000+DP83640的架构实现以太网通信和 LXI总线数字示波器的IEEE1588功能。系统工作时,信号通过模拟通道进行信号调理后进入ADC转换,转换后的数据在FPGA内部进行接收降速处理,处理完的数据将存储在DDR2中。当ARM向FPGA发送取数请求时,FPGA通过DDR2控制器来读取DDR2的数据,再将数据从双口RAM送到ARM。系统在采用嵌入式Linux操作系统的ARM中实现了LXI总线数字示波器的网络等功能。\n 本论文完成了系统各个部分的电路设计。初步实现了LXI总线数字示波器模块的主要功能,主要实现了优于100MHz模拟带宽的设计、高速AD采集、DDR2存储和LXI总线B类仪器的IEEE1588触发。通过各部分模块的通信设计实现了系统的整体通信,对各部分实际电路进行了功能调试和指标测试。测试的结果表明,本文设计的LXI总线数字示波器模块满足了设计的基本指标要求,在分布式测试系统中具有一定的应用价值。