基于Windows XPE的水下航行器航行操纵系统多任务软件设计

航行操纵系统是水下航行器控制系统的重要组成部分。为了保证航行操纵系统的实时性与可靠性,鉴于其硬件板卡驱动支持Windows平台,故软件采用了一种基于Windows XPE实时嵌入式系统的设计方法,根据操纵要求对航行操纵系统实时多任务进行了划分,诸如手柄信息处理任务、自动控制任务和网络通信任务等,介绍了多任务执行实体—线程(thread)的优先级的设置和线程同步工具的选取,并分析了Windows的多线程调度策略,然后详细阐述了航行操纵系统各任务的执行流程以及实现方法。最后,对航行操纵系统进行了实验室仿真测试,结果表明该系统实时性和控制精度达到了设计要求,操纵系统性能良好。     

水下航行器网络控制系统仿真

传统控制系统的设计方法中忽略了通信网络中的时延和数据包丢失等问题,仅通过传统方法设计的控制器来降低其对控制系统产生的不利影响,严重影响了系统的稳定性。对于水下航行器等对系统性能要求较高的水下控制平台,突破传统使其在网络环境下能够稳定运行显得尤为重要。在此背景下,提出了网络控制系统的设计方案,以水下航行器为控制平台,进行系统建模,设计反馈控制器,使用MATLAB仿真工具TrueTime,研究分析了网络体系结构下时延和丢包对传统控制系统动静态性能的影响。仿真结果表明该设计方法优化了系统性能,为系统在发生网络诱导时延和数据包丢失时能够稳定运行,提供了可靠的参考依据。该设计结果具有普适性,也可以用于导弹、坦克等航行器。     

基于FPGA小型化谱仪控制台的设计

针对核磁共振波谱仪中控制台的功能需求,考虑到仪器小型化的趋势,提出了基于FPGA和ARM的小型化控制台设计方案. 该方案具有体积小、处理速度快、控制精准、开发周期短和成本低等特点. 该文着重介绍了FPGA在系统中的功能实现,包括命令字接收、参数配置、脉冲发射和数据采样模块. ARM嵌入式模块实现控制台与上位机的以太网通信,以及和FPGA的高速并行总线通信,使控制台内部运行不受网络状况的干扰. 最后针对该设计方案提出几点改进建议.     

热释电探测器积分响应测试系统研究

为了实现对红外探测器积分响应的自动测量,配合虚拟仪器技术搭建了一套热释电红外探测器积分响应自动测试系统。利用双绞线将测试仪器与计算机连接,以LabVIEW为开发平台编写软件测试系统,遥控测量仪器,实现计算机自动采集和处理数据实时绘制曲线,对LT-020-H型热释电红外探测器在不同调制频率下的积分响应度进行了测试并分析。在500K的黑体辐射下,探测器积分响应度达到3.5×106V/W。通过对实验结果进行分析,得到了探测器响应、黑体辐射温度以及信号调制频率之间的关系。     

移动机器人远程人机交互软件平台设计与实现

基于移动机器人代替人去危险场合执行探测和救援任务的应用背景,设计了一个人机交互的软件平台。采用UML对设计过程进行建模,基于组件对系统进行模块化设计;各组件并行运行,通过消息队列与消息响应的机制实现组件之间的并发式通信。软件平台基于LabVIEW的Actor框架实现,核心Actor组件基于状态机设计,协调其它组件之间的通信;设计了一个远程Actor代理,实现与基于ROS的远程机器人的本地控制系统通信,将人的指令传输给机器人并将机器人的传感信息传回给人机界面。实验系统部署在两台计算机上,一台运行基于LabVIEW的人机界面,一台运行基于ROS的P3AT控制仿真系统。实验表明,设计的软件平台各部分能够协同工作,人机交互自然顺畅,满足预期要求。     

基于LabVIEW的亥姆霍兹线圈磁场自动测量系统

用LabVIEW软件、霍尔传感器、步进电机、继电器、单片机采集系统,构建了亥姆霍兹线圈磁场的自动测量系统.以PC作为上位机,LabVIEW程序控制PC与单片机通信,单片机接收到指令,控制步进电机工作,带动霍尔传感器,传感器采集信号送到单片机,再送到上位机,用LabVIEW进行数据处理和显示,从而实现了亥姆零兹线圈磁场的自动测量.     

飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统设计

飞机电缆屏蔽层可靠接地对飞机建立完整屏蔽环路,防止复杂电磁场对飞机内部电路产生干扰具有重要意义;因此,接地可靠性测试尤为必要;测试系统以NI CompactRIO机箱为核心,通过连接上位机、辅助电路以及测试工具搭建硬件测试平台,利用LabVIEW可视化编程语言编写控制程序;上位机程序,通过状态机实现人工交互以及系统整体逻辑控制;FPGA控制程序,用于驱动硬件完成信号的产生和采集工作;实时处理器程序,采用DMA技术与FPGA进行通讯,对辅助电路反馈的采集数据进行快速傅里叶变换提取有效信号,随后应用矢量电压电流法求解电缆屏蔽层环路阻抗;实际测量结果证明:基于LabVIEW的飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统能够以较高精度完成电缆屏蔽层接地可靠性测试。     

基于STM32与串口服务器的IP语音通信系统设计

针对模拟训练系统中语音通信的应用需求,提出了一种基于TCP/IP协议在局域网内进行IP语音通信的实现方法。分析了该语音通信系统的组成结构和工作原理,设计了以微处理器STM32F103ZET6为核心、以语音编解码芯片VS1053B为驱动的语音控制电路,SD卡连接电路和电源电路;移植了UCOSⅢ嵌入式实时操作系统增强控制系统的实时性和稳定性,采用FatFs文件系统管理SD卡存储设备。利用串口服务器实现串口数据与以太网数据的快速交换,完成模拟训练系统局域网的搭建,实现基于TCP/IP协议的稳定高效的IP语音通信。测试结果表明,系统稳定可靠、扩展性强,语音通信质量满足模拟训练使用要求。     

基于LabVIEW的支架结构安全监控系统设计

针对路桥施工过程中支架结构的安全性能问题,设计开发一套基于LabVIEW的安全监控系统,通过采集应变和倾角信息,全面地监测支架结构所承受的载荷与稳定性;软件的开发融合了多种技术,利用LabVIEW软件实现串口通信、GPRS网络通信、数据库访问、数据报警以及Web发布等功能,将无线传感器网络采集到的数据信息实时地反映给操作人员,并同时具备数据报警、查询等功能;测试结果显示,系统构建了一个包含10个传感器节点的ZigBee网络,并准确地获得了支架结构在受力变化时参数的变动,且实现了GPRS远程监控的功能,说明系统能够稳定、准确地对支架的应变和倾角信息进行监测,并具有良好的后续开发空间和应用前景。     

基于LabVIEW的便携式推力轴承数据采集系统设计

设计了基于LabVIEW的便携式推力轴承试验机测控系统,实现了对轴承系统推力瓦的温度、油膜厚度、电机转速等试验数据的实时采集,对实时数据显示界面的截屏以及对试验数据的分析、处理、记录和保存等功能,同时利用DataSocket技术实现不同计算机之间的数据共享。试验结果表明：基于LabVIEW的便携式轴承试验机测控系统具有运行稳定可靠、控制精度高、系统操作简单等特点。     

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件. 2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互, 采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率. 通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级. 该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.     

基于LabVIEW的He-Ne激光器综合实验系统

基于LabVIEW软件和数据采集卡设计了激光器综合实验系统,可实现对激光器谐振腔长调谐的自动、远程、精密的控制,并具有对输出光强信号进行实时显示、存储、读取和处理的功能,同时将频率分裂、模竞争和光强调谐实验相结合.     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

车辆自动变速器电控单元的CAN接口设计

采用飞思卡尔公司的MC9S12DP256单片机内部集成的CAN(Controller Area Network)模块设计了车辆自动变速器电控单元的CAN通信系统,设计了相应的硬件接口电路和软件,实现了车辆自动变速器电控单元与电喷发动机和ABS电控单元之间的通信.     

基于LabVIEW的外延片光致发光扫描系统

概述了一套基于LabVIEW而搭建的半导体光致发光扫描系统.充分考虑扫描过程中由于外延片荧光信号过于微弱、不均匀背景光噪音可能产生的光谱采集失真以及随后分析谱图所存在的物理参量读取误差等因素,通过扣除背光源、隔离样品、高斯拟合等方式对测量过程进行优化.同时依托LabVIEW自身强大的仪器控制能力,如调用动态链接库与ActiveX控件实现了对光谱仪和平移台的通信与控制,结合其良好的数据分析及显示能力,实现了对外延片测量、读取、分析处理以及实时显示等过程的自动化整合,准确高效地提取出样品空间分辨的光致发光特性如峰位、光强等.最后初步分析了所用外延片的发光均匀性,得出波长分布与生长温度分布基本一致,肯定了保持生长腔内温度均匀一致的重要性.该系统不仅界面友好、简单易操作、实时性强、智能化高且搭建简单易行,极大地降低了成本,方便研究人员进行快捷准确的测试.     

基于LabVIEW的光热偏转检测系统的设计

将虚拟仪器技术和光热偏转检测技术相结合,在LabVIEW平台上设计开发了一套材料热扩散率测量的自动扫描和数据处理系统。整个系统在仪器控制、数据采集和数据显示等方面实现了自动化测量,并且集成了光热偏转检测技术的数据处理功能。实验结果表明系统运行稳定,操作简单快捷,具有很好的实时性和直观性。     

基于LabVIEW的外延片光致发光扫描系统

概述了一套基于LabVIEW而搭建的半导体光致发光扫描系统.充分考虑扫描过程中由于外延片荧光信号过于微弱、不均匀背景光噪音可能产生的光谱采集失真以及随后分析谱图所存在的物理参量读取误差等因素,通过扣除背光源、隔离样品、高斯拟合等方式对测量过程进行优化.同时依托LabVIEW自身强大的仪器控制能力,如调用动态链接库与ActiveX控件实现了对光谱仪和平移台的通信与控制,结合其良好的数据分析及显示能力,实现了对外延片测量、读取、分析处理以及实时显示等过程的自动化整合,准确高效地提取出样品空间分辨的光致发光特性如峰位、光强等.最后初步分析了所用外延片的发光均匀性,得出波长分布与生长温度分布基本一致,肯定了保持生长腔内温度均匀一致的重要性.该系统不仅界面友好、简单易操作、实时性强、智能化高且搭建简单易行,极大地降低了成本,方便研究人员进行快捷准确的测试.     

基于485总线和虚拟仪器的智能农业监控系统设计

针对传统农业监控系统的不足,为了高效利用农业资源及实现智能农业,设计了一种基于485总线与LabVIEW的智能农业监控系统。选用Arduino控制器作为下位机,以PC机为上位机,两者通过RS-485总线实现通信。系统能够对农作物生长环境系统中的温湿度、光照强度、土壤水分、CO2浓度等参数进行监控;当监控参数超限时,能够自动控制相关设备进行自动调节,从而确保农作物处于适宜的生长环境。该系统具有性价比高、扩展性强等优点,具有一定的推广应用价值。     

基于VxWorks的水下机器人通信系统设计

针对水下机器人（ROV）在深海高噪声干扰环境中工作的特点,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的ROV整体通信系统,实现了水下核心控制器对水下分系统快速高效的信息采集和数据分配,水下系统和水面控制器稳定实时的数据交换;硬件方面设计了以CAN总线为基础的水下通信系统,通过FPGA实现了CAN总线和PC104总线之间的时序逻辑转换,软件方面设计了基于TCP/IP协议栈的水面操控台和ROV之间的网络通信方式和水下各系统之间的CAN总线通信方式,着重介绍了基于缓冲队列的网络通信编程;通信系统数据测试实验表明：CAN总线通信和网络通信均具有良好的实时性和可靠性,满足最初的设计需求,而且采用模块化设计,便于维护和移植。