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关键词： 嵌入式系统   电磁离合器   织机刹车   模糊控制  

摘要： 高速剑杆织机的织造过程离不开电磁离合器与制动器与织造工艺间的相互配合工作。其中控制系统的响应速度、停车角的精度均会对织物质量以及生产效率起到重要的影响。目前国产织机的刹车控制系统存在响应速度慢、刹车动作结束后停车角度精度低等一系列问题。为了改善织机刹车效果,本文研发了该高速剑杆织机嵌入式离合与刹车控制系统,并在现场进行了调试与应用,主要从以下几方面进行研究:首先,介绍了织机自动运行过程与织造五大运行工艺,分析了织机刹车控制系统的具体功能需求。通过在MATLAB/Simulink环境下进行仿真,研究分析了电磁制动器中励磁电流与传递扭矩间的关系;建立Ansoft电磁有限元模型,仿真得到电磁制动器吸合过程中电流、反电势与时间的关系曲线,分析得出电磁制动器的制动过程存在时间滞后性。再次通过研究分析,得出主轴运行至不同角度下的转动惯量曲线推测所受载荷力的变化,同样影响刹车角滑移程度,综合以上研究结果,分析并制定本文控制系统框架。其次,设计了以STM32F103RCT6微控制器为核心的硬件系统,结合可靠的电气隔离,并提到光电隔离的设计方法。刹车驱动板选用双向可控硅作为开关器件,确保硬件系统的响应速度。完善各类电路保护措施。根据硬件系统的总体方案,完成了硬件系统的设计与开发。然后,移植并基于Free RTOS操作系统的软件,结合高速剑杆织机刹车控制系统工艺,制定一套合理的设计方案。根据工艺需求进行了软件的设计与开发。通过电磁离合器吸合时间实验与刹车角度滑移量实验,确定软件系统设计的关键技术手段与基本参数。针对停车角精度问题,本文结合模糊控制思想预测刹车滑移角度并采用提前刹车的方式进行软件设计。针对离合刹车系统易发故障,提出了相应故障处理的方法。提高本刹车系统的安全性与可靠性。最后,对高速剑杆织机嵌入式刹车系统进行了硬件测试,并通过样机进行现场刹车实验(包括停车角数据的采集实验与制动过程主轴转速变化实验),验证了本文设计不仅可以在不同转速下进行定位刹车时控制停车角精度,且刹车制动过程平稳,符合工艺需求,对提升纺造的生产效率有着积极的意义。

关键词： 多旋翼飞行器   自主导航   计算机视觉   嵌入式系统  

摘要： 以多旋翼飞行器为代表的多旋翼飞行器结构简单,具有体量轻,灵活性高,悬停稳定性好的优点。在灾害搜救、地质勘探、气象监测、新闻直播等领域拥有着巨大的应用前景。多旋翼飞行器正向着智能化的方向发展,力求实现多旋翼飞行器的路径巡航以及自主导航的功能。本文以参加“全国大学生电子设计大赛”为目的,设计完成多旋翼自主飞行器为研究任务和目标,力求设计出一台可实现自主起飞,自主降落,自主目标识别功能的多旋翼飞行器。本文在深入分析多旋翼飞行器的工作原理和单目视觉目标识别算法的基础上,提出了基于单目视觉导航的多旋翼飞行器控制系统设计。采用嵌入式控制系统,实现了对多旋翼飞行器的控制。通过单目视觉目标识别AprilTags算法实现了对目标进行识别与定位,完成了多旋翼飞行器的自主导航。本系统主要分为飞行姿态控制系统、单目视觉导航系统以及飞行状态监控与控制系统三大系统。在硬件设计上采用嵌入式计算机与微控制器协同工作的方式,实现了对飞行姿态控制系统与视觉导航系统的设计。通过无线通信模块实现了对飞行器飞行状态的监控与控制功能。搭建了多旋翼飞行器测试系统平台,对多旋翼自主飞行器各个系统的功能进行测试。测试结果表明,该飞行器在单目视觉目标识别算法的支持下,可以通过二维码图像对目标进行识别,实现飞行器的自主导航,验证了系统设计的有效性。

关键词： 扫地机器人   PID   STM32   路径规划   嵌入式系统  

摘要： 扫地机器人是一种可以代替人们完成地面清洁任务的服务机器人,可以有效减少人们清洁地面这种重复性的劳动,提升生活质量。目前扫地机器人是一种技术较为成熟的智能产品,具有广阔的市场前景。扫地机器人的控制技术是提升其智能化水平、降低生产成本的关键,具有重要的研究意义。本文首先介绍了扫地机器人的研究背景,国内外的研究现状和意义,再介绍了扫地机器人控制系统的结构组成,设计了以STM32F103ZET6为主控芯片,外接红外传感器、超声波传感器、MPU6050陀螺仪等器件的主控板。为器件编写软件驱动程序,编程实现PID控制、PWM控制和路径规划算法。传感器不断获取周围环境信息,路径规划算法根据不同的环境控制扫地机器人的运动路线,PID实时输出控制量控制电机的运动,确保扫地机器人运行稳定。最后制作了扫地机器人样机和对PID参数进行整定,通过实验验证了本扫地机器人控制系统设计的合理性。

关键词： 智慧医疗   密码应用   密码技术  

摘要： 从望闻问切到隔空问诊,从排队挂号到网上预约,从治病就医到健康管理,网络化、数字化、智能化正在深入推动智慧医疗发展,不断激活看病就医的新模式、新业态。在近日召开的中国医院协会信息网络大会上,国家密码管理局商用密码管理办公室霍炜表示,随着物质文化生活水平的提高,人们对医疗服务便捷化、智能化的需求越来越迫切。智慧医疗是一把双刃剑,在提供便捷服务的同时,安全问题如影随形。用得好,它是卫生

关键词： 环境监测   电阻测量   遗传算法   BP神经网络   嵌入式系统  

摘要： 实验室是研究人员学习、科研的重要场所,实验室的安全问题被广泛重视。近年来,实验室安全问题所引发的事故频繁发生,并造成了严重的后果。目前高校缺乏成型的实验室环境监控系统,大多数关于室内环境检测系统的研究都只针对居住环境。针对这一问题,本文提出一种基于CAN总线的主从分立式实验室环境监测系统,通过传感器采集室内有害气体NO2浓度、温度、湿度等信息,当环境出现异常时报警,以达到减少实验室危险事故发生的目的。本文设计并制作了基于CAN总线的主从分立式实验室环境监测系统。系统在设计上分为硬件系统设计和软件系统设计两个部分。其中,硬件系统以STM32F407单片机为核心,包括主从系统的电源管理电路、气敏传感器阻值转换电路、单片机最小系统电路、SHT30温度传感器电路;设计并绘制PCB板图,完成实物的焊接。软件系统通过移植Free RTOS操作系统作为程序设计总框架,使用CAN总线的通信协议完成主系统与从系统的通信。气体所引起的测试系统电阻的变化是影响监测系统精确性的重要因素。本文提出一种基于GA-BP神经网络算法的电阻测量方法,该算法可以进一步降低线性拟合方式所产生的误差。研究并实现了基于GA-BP神经网络算法的电阻测量方法,相比于传统的线性拟合算法,采用GA-BP神经网络算法能够得到更为精确的电阻测量结果,实验结果表明,线性拟合算法的电阻测量误差为0.5%,在不增加系统电路复杂度的前提下,GA-BP神经网络算法的电阻测量误差0.1%。该系统利用本课题组制备的多孔硅气敏传感器薄膜对NO2气体进行了监测,实验结果表明,本系统可以测量1.0ppm-1.5ppm浓度的NO2气体,能够得到误差在10%以下的气体测量结果。本文所提出的GA-BP神经网络算法实现的流程可以直接放到MCU上运行,直接在系统上得到高精确度的电阻测量结果,能为采用电桥电路的相关设计提供一定的参考。

关键词： 隧道管理   LED控制   RS485通信   嵌入式系统   环境采集   路面指示器  

摘要： 公路隧道作为连接各个地区城市道路和高速公路的重要组成部分,其建设与运营安全成为现交通规划发展的重中之重。西部地区天气多变,在传统高速公路隧道的运营中,隧道现场管理中心无法实时知道隧道口的环境变化情况、隧道内车流量情况和地面情况。同时,由于狭小的特殊道路环境,隧道行车中交通事故的发生率远高于其他普通公路。在信息通知不及时的情况下,很容易发生二次交通事故。本文通过对传统公路隧道的运营管理现状分析,并结合国内外研究现状与发展趋势,提出了本智慧型隧道的交通管理系统的技术方案。该系统由基于STM32的单片机最小系统、通信子系统、路面指示器LED显示子系统、环境温湿度和路面温度检测单元、能见度仪、工控机组成。工控机位于隧道现场控制中心,运行上位机软件,通过RS485总线控制各个设备并获取数据。利用部署于隧道各个出入口的智能指示器将环境温湿度数据,车流量数据,路面温度数据等数据采集、计算,并通过有线通讯总线或无线通讯单元将实时数据传输到隧道现场管理主机。隧道现场管理主机通过分析各类数据来控制车道指示器LED显示图案。现场维修测试人员可通过红外遥控器来测试维修调试指示器和进行参数与工作模式的设定。各个设备之间亦可通过2.4G模块进行相互通讯控制。本文制定各设备之间的通信协议,对单片机最小系统核心电路、电源电路、LED点阵屏控制电路、RS485与CAN通讯电路、环境温湿度和路面温度采集电路、红外控制电路、2.4G无线通信电路进行了硬件电路设计和软件驱动设计,并给出了详细的原理图和程序设计思路。本系统采用FreeRTOS嵌入式实时操作系统对路面指示器进行了嵌入式软件设计。最后对本系统进行了整体功能测试,并根据系统的不足之处给出了改进。

关键词： 组态软件   HMI   嵌入式系统   C  

摘要： HMI组态软件用于开发人机交互界面,具有效率高、成本低、可靠性高等特点。随着人机交互设备广泛应用于生活的各个领域,HMI组态软件拥有了更广泛的应用场景。本文以HMI组态软件为核心,设计并实现了一种低成本的嵌入式组态人机交互系统。本文首先分析了国内外常见HMI组态软件的优缺点,并阐述HMI组态软件的发展趋势,提出了一种基于嵌入式平台的HMI组态软件的设计方案。其次,采用TSUMV56RUU作为嵌入式设备的主控芯片,选用串口作为嵌入式设备与组态软件之间的通信方式,并定义了通信格式与规范。在主程序框架的基础上进行嵌入式软件的开发,设计并实现了串口通信、配置文件解析和画面绘制等基本功能模块。在通信方面,用基于余式表的CRC算法来保证数据传输的正确性与完整性。然后,使用C#语言进行组态软件的开发,在.NET框架的基础上设计了组态软件的用户交互界面,借助Singleton Pattern、Prototype Pattern、State Pattern等设计模式实现了窗口编辑、配置文件生成、下载等核心功能模块,大大降低程序的耦合性,提高了软件开发效率。设计XML文件与组态画面之间的相互转换规则,并实现项目管理模块。最后,搭建系统环境,对组态软件及系统功能进行单元测试与联合测试,并利用开发的组态软件实现了对电动轮椅监控的应用实例,验证了设计方案的可行性。

关键词： 嵌入式系统   安全启动   可信计算   信任链  

摘要： 随着信息技术不断发展,计算机网络逐渐走件千家万户。但是,在计算机与移动设备使用过程中,依然存在很多问题。移动智能平台经常受到安全威胁,很多网络病毒、不法分子,对使用者网络进行攻击,谋取不法利益。所以,要强化智能移动平台的安全性,可以利用计算机技术系统嵌入式系统,在不改变现有移动设备情况下,进行嵌入平台系统安全启动机制,净化网络使用环节,提高用户使用感受与安全性,这是一种可行性高的解决方案。

关键词： GPS   4G   Android   轨迹绘制   嵌入式系统  

摘要： GPS技术具有全天候、全方位和高精度等特点,随着其技术的普及和日益完善,已经融入到国民经济建设和社会发展的各个领域。不仅在大地测量和车辆导航等专业领域意义显著,在日常生活中也屡见不鲜。本文设计的移动目标轨迹实时显示系统,在地埋电缆轨迹绘制、登山探险以及防止社区老人、儿童走失等方面都有重要的现实意义和应用价值。论文完成的主要工作如下:1.搭建系统硬件平台。对嵌入式开发板、4G模块和GPS模块进行选择,实现硬件平台的构建。制作嵌入式最小系统,包括交叉编译环境搭建、驱动设计、内核配置编译以及根文件系统制作。移植制作完成的嵌入式最小系统到开发板。2.设计GPS数据采集与传输系统。编写GPS数据采集和传输程序,实现4G拨号上网,利用VPN代理服务技术实现两个局域网之间的数据通信。3.设计移动终端管理系统。搭建软件开发环境,设计系统登录界面和轨迹绘制界面以及编写相应的响应函数。完成高德地图的调用,并对系统进行调试。本文设计的系统显示出来的目标轨迹清晰流畅,刷新速率为5秒,误差范围不超过10米,能够满足设计的要求。

关键词： 配电站环境监测系统   数据采集端程序   移动通信端程序   嵌入式系统  

摘要： 配电站设备的管理和维护对保障用户可靠供电起着至关重要的作用。经调研发现,目前配电室环境监测的存在接线繁杂、智能化程度低、人员工作强度大以及缺乏信息化的整体管理等问题。配电站分布较为分散,组建专用的配套通信网络较为复杂且代价高,因此目前电力系统还没有实施,而wifi无线通信组网方便、成本低,非常适合于目前配电站应用。本课题研究结合现代通信技术、传感器技术、无线网络通信技术、移动智能终端等,研究探索一套具有整体信息化思想的配电站环境监控系统。本文首先分析了配电站常用的环境参数,并且对该环境监控系统所涉及到的关键技术进行了阐述;接着,构建了配电站环境监测系统的整体设计框架,包括主控端、数据采集端及移动通信端,数据采集端主要是实现数据的采集和通信,主控端主要是实现数据的显示、处理和上传,移动通信端是采用JAVA语言开发编写APP应用程序,具有数据实时显示、终端控制、参数设置等功能。根据该设计框架,按照模块化设计方式,按照不同功能,完成了主控端、数据采集端、wifi无线通信模块、温湿度传感器模块等硬件设计,以及主控端程序、数据采集端程序、wifi数据传输程序和android平台客户端软件的设计。最后,研制了样机,并且对样机进行了整体测试来验证设计的可行性。测试结果表明,该系统数据测量准确、操作简单,移动通信端功能正常,数据采集端和主控端无线通信正常、数据显示正确,并且能够实现一键组网,数据异常时可以迅速的判断和报警,达到了预期效果,具有较高的工程应用价值。