基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统研究
这是一篇关于光纤光栅,双波长差分解调,微控制器,集成化的论文, 主要内容为近年来,由于光纤光栅具有抗电磁干扰能力、体积小、耐腐蚀、传输损耗小等优点,已被广泛使用在光纤传感领域当中,并对光纤光栅信号处理系统的解调精度、处理速度以及成本提出了更高的要求。针对现有光纤光栅信号处理系统的解调精度低、速度慢、成本昂贵和体积较大的问题,本文开展基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统研究,并设计了基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统,该系统使用微控制器、现场可编程门阵列等器件实现了高精度、集成化、小型化以及低成本的目标。主要研究内容如下:1.详细分析了双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统性能。通过理论仿真分析双波长差分解调法的灵敏度、线性范围、空间分辨率和温度分辨率,仿真结果表明测量范围会随着温度分辨率增大而变小。2.设计光纤光栅信号处理系统的硬件部分。该系统将激光器、探测器、ADC、微控制器和现场可编程门阵列等器件进行集成化设计,该系统具有小型化、低成本、高精度特点。硬件设计中包含了光纤光栅信号处理系统供电设计、激光驱动设计、探测系统设计、数字系统设计和PCB设计。其中在探测系统设计通过设计跨阻放大电路、反相放大电路和单端转差分电路使得输出信号符合实验需求。硬件设计是整个系统的基础与重点,也是系统各功能实现的前提。3.实现了光纤光栅信号处理系统数字逻辑设计、软件编写及系统调试。该系统可以实现人机交互、算法处理、数据传输及存储等功能。该系统在低成本的情况下实现高精度实时传感和测量。4.测试所设计的光纤光栅信号处理系统的温度分辨率和空间分辨率。在温度分辨率测试中,当入射激光波长差为0.50 nm时,该系统达到0.09℃的温度分辨率;在空间分辨率测试中,系统达到了5 m的空间分辨率,同时该系统的测量距离最远可达10 km。
实时操作系统驻留技术研究及应用
这是一篇关于实时操作系统,微控制器,移植技术,驻留机制,BIOS的论文, 主要内容为实时操作系统以其良好的实时性和可靠性在嵌入式系统开发中得到普遍应用。但实时操作系统专业性较强,与软硬件平台高度相关,不同系统软件难以移植和复用,应用开发门槛高;同时复杂的系统内核实现导致用户工程可读性弱、编译速度低,直接影响开发效率。为此,本文以通用嵌入式计算机架构为依托,对实时操作系统的驻留进行研究,将系统内核与用户程序有效分割,提高用户工程编译速度和程序清晰度,降低应用软件开发难度。主要研究内容如下。(1)基于通用嵌入式计算机架构,将微控制器下的软件分成BIOS和用户工程User,探索实时操作系统在BIOS中驻留的可行方案。先以移植技术为前导研究,提出模块化适配法降低移植难度,为不同实时操作系统的驻留提供基础;然后给出驻留技术的关键实现,通过Flash和RAM资源的合理划分实现用户工程独立,并利用类向量表机制和中断共享机制为用户程序User提供操作系统服务,实现正常的系统函数调用;最后对RT-Thread与mbedOS进行驻留测试,验证方法通用性。(2)基于层次化和构件化原则,完成实时操作系统驻留的应用工程框架实现。分别对工程结构、启动流程和用户接口进行合理设计,并通过内核调度机制的深入研究,剖析验证框架的实时性能,最后针对框架的完备性进行测试与优化,并在不同硬件平台对框架的可移植性进行分析。(3)基于RT-Thread驻留,完成无刷滚筒电机控制系统的开发,以验证驻留技术的实用性。硬件上给出具体的电路设计,软件上利用多线程简化程序设计,最后通过测试来证明基于驻留框架开发的系统软件能够保障功能性、实时性和稳定性。本文对实时操作系统的驻留技术进行了探索,设计并实现了稳定、易用的应用工程框架,能为用户提供操作系统级的应用开发支撑,降低嵌入式开发门槛,提高编程便利性。
实时操作系统驻留技术研究及应用
这是一篇关于实时操作系统,微控制器,移植技术,驻留机制,BIOS的论文, 主要内容为实时操作系统以其良好的实时性和可靠性在嵌入式系统开发中得到普遍应用。但实时操作系统专业性较强,与软硬件平台高度相关,不同系统软件难以移植和复用,应用开发门槛高;同时复杂的系统内核实现导致用户工程可读性弱、编译速度低,直接影响开发效率。为此,本文以通用嵌入式计算机架构为依托,对实时操作系统的驻留进行研究,将系统内核与用户程序有效分割,提高用户工程编译速度和程序清晰度,降低应用软件开发难度。主要研究内容如下。(1)基于通用嵌入式计算机架构,将微控制器下的软件分成BIOS和用户工程User,探索实时操作系统在BIOS中驻留的可行方案。先以移植技术为前导研究,提出模块化适配法降低移植难度,为不同实时操作系统的驻留提供基础;然后给出驻留技术的关键实现,通过Flash和RAM资源的合理划分实现用户工程独立,并利用类向量表机制和中断共享机制为用户程序User提供操作系统服务,实现正常的系统函数调用;最后对RT-Thread与mbedOS进行驻留测试,验证方法通用性。(2)基于层次化和构件化原则,完成实时操作系统驻留的应用工程框架实现。分别对工程结构、启动流程和用户接口进行合理设计,并通过内核调度机制的深入研究,剖析验证框架的实时性能,最后针对框架的完备性进行测试与优化,并在不同硬件平台对框架的可移植性进行分析。(3)基于RT-Thread驻留,完成无刷滚筒电机控制系统的开发,以验证驻留技术的实用性。硬件上给出具体的电路设计,软件上利用多线程简化程序设计,最后通过测试来证明基于驻留框架开发的系统软件能够保障功能性、实时性和稳定性。本文对实时操作系统的驻留技术进行了探索,设计并实现了稳定、易用的应用工程框架,能为用户提供操作系统级的应用开发支撑,降低嵌入式开发门槛,提高编程便利性。
基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统研究
这是一篇关于光纤光栅,双波长差分解调,微控制器,集成化的论文, 主要内容为近年来,由于光纤光栅具有抗电磁干扰能力、体积小、耐腐蚀、传输损耗小等优点,已被广泛使用在光纤传感领域当中,并对光纤光栅信号处理系统的解调精度、处理速度以及成本提出了更高的要求。针对现有光纤光栅信号处理系统的解调精度低、速度慢、成本昂贵和体积较大的问题,本文开展基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统研究,并设计了基于双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统,该系统使用微控制器、现场可编程门阵列等器件实现了高精度、集成化、小型化以及低成本的目标。主要研究内容如下:1.详细分析了双波长差分解调的光纤光栅信号处理系统性能。通过理论仿真分析双波长差分解调法的灵敏度、线性范围、空间分辨率和温度分辨率,仿真结果表明测量范围会随着温度分辨率增大而变小。2.设计光纤光栅信号处理系统的硬件部分。该系统将激光器、探测器、ADC、微控制器和现场可编程门阵列等器件进行集成化设计,该系统具有小型化、低成本、高精度特点。硬件设计中包含了光纤光栅信号处理系统供电设计、激光驱动设计、探测系统设计、数字系统设计和PCB设计。其中在探测系统设计通过设计跨阻放大电路、反相放大电路和单端转差分电路使得输出信号符合实验需求。硬件设计是整个系统的基础与重点,也是系统各功能实现的前提。3.实现了光纤光栅信号处理系统数字逻辑设计、软件编写及系统调试。该系统可以实现人机交互、算法处理、数据传输及存储等功能。该系统在低成本的情况下实现高精度实时传感和测量。4.测试所设计的光纤光栅信号处理系统的温度分辨率和空间分辨率。在温度分辨率测试中,当入射激光波长差为0.50 nm时,该系统达到0.09℃的温度分辨率;在空间分辨率测试中,系统达到了5 m的空间分辨率,同时该系统的测量距离最远可达10 km。
低速无人驾驶控制器的设计与应用
这是一篇关于低速无人驾驶控制器,微控制器,RT＿Thread,贝塞尔曲线,路径追踪的论文, 主要内容为随着制造业的发展,低速无人驾驶车辆被广泛应用于现代工业领域,鉴于作业环境的复杂化,客户对车辆控制器硬件系统的稳定性、灵活性及软件系统的实时性、模块化程度提出了更高的要求。在此背景下,本文针对于控制器硬件与软件功能模块化问题展开了研究,旨在设计一款成本低、硬件性能稳定可靠、软件系统实时性与模块化程度高的低速无人驾驶控制器,以满足客户需求,提升企业市场竞争力。通过查阅相关文献,本文首先对低速无人驾驶控制器的国内外研究现状进行了深入学习与分析;其次,以构建低速无人驾驶控制器为核心,从系统整体设计、控制器硬件电路设计、控制器软件设计三方面开展了相关技术研究;最后,以上述研究为基础,进行了低速无人驾驶控制器的实车实验,验证了所提方法的准确性及有效性。本文的主要研究内容如下:设计了低速无人驾驶控制器硬件。该硬件系统主要包括原理图设计与PCB设计;原理图设计方面,对控制器电源管理模块、串行通讯模块、数字与模拟信号采集模块、大功率驱动模块、Flash模块原理图进行了设计;PCB设计方面,通过分析PCB的电磁干扰、串行干扰和模数信号干扰等方面影响,对PCB从布局与布线两方面展开设计。开发了低速无人驾驶控制器软件。首先,系统软件方面,通过对国内外操作系统的分析,结合本文采用的微控制器,采用RT＿Thread实时操作系统作为程序设计框架;其次,应用软件方面,基于线程的方式对定位导航模块、路径规划模块、路径追踪模块、运动控制模块等模块进行了功能模块化设计;针对路径追踪模块,提出了一种基于贝塞尔曲线的路径规划与追踪控制方法,解决了控制器为节省Flash内存,从而减少了全局路径点的数量,导致了平滑路径转化成了折线路径后,车辆在转弯路段会出现追踪路径不平滑的问题;另外还提出了一种基于模糊控制的路径追踪方法,通过横向偏差与速度变化,制定相应的模糊规则,从而使车辆能实现动态预瞄距离的功能,提高了车辆的自适应能力。最后通过实车实验验证了本文控制系统的快速性、准确性以及稳定性。首先,通过基于贝塞尔曲线的路径规划与追踪控制方法实验,在实现车辆平滑转弯的同时,具有较好追踪控制效果;其次,基于模糊控制的动态预瞄距离方法实验,验证了基于车辆速度与横向误差的变化动态调节预瞄距离功能;再次,基于初始横向误差对追踪控制效果的影响、速度对于追踪控制效果的影响、航向角偏差对于追踪控制效果的影响,开展了三个实验,验证了本文控制器追踪模型具有“快、稳、准”的特性;最终,通过车辆停车精度实验,验证了控制器有较好的停车精度和响应速度。
基于Android平台的显示屏控制系统的设计
这是一篇关于Android,微控制器,WiFi,VGA,SSH的论文, 主要内容为本文来源于中国石油创新基金项目(2014D-5006-0603),该项目完成天然气井监测,数据的采集,存储和访问。在石油企业的会议中心,为了工作人员可以轻松便捷的读取和查看数据,本文利用Android平台设计了手机App通过GPRS从远程数据库读取数据,然后将读取到的数据通过WiFi发送到显示屏,提高了办公效率。本文设计了显示屏控制系统,硬件平台是以微控制器为中心,外围搭载了WiFi模块、VGA接口转换模块、LCD显示屏,通过接口之间的相互连接和转换,设计了硬件电路以及编写了相对应的控制程序。手机客户端的开发主要实现了查询与发送数据,一方面手机客户端采用HTTP协议与远程数据库通信进行查询数据;另一方面手机客户端从远程数据库将读取到的数据采用Socket套接字连接到硬件平台的WiFi模块,通过串口与微控制器进行通信,微控制器完成数据的解析、处理,转换,将数据整合为显示帧,并转换成VGA接口形式显示到LCD屏幕上。远程数据库的后台程序设计采用SSH架构,完成连接数据库,实现了手机客户端对远程数据库的访问。最后对显示屏控制系统进行了整体的测试,验证了手机客户端通过WiFi将数据发送到LCD屏的可行性,可以运用移动智能终端实现移动会议。
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