嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
系统对接设计 1.1.1 3、7、3 对接方式 系统与外部系统的对接方式以web service方式进行。 系统接口标准: 本系统采用SOA体系架构,通过服务总线技术实现数据交换以及实现各业务子系统间、外部业务系统之间的信息共享与集成,因此SOA体系标准就就是我们采用的接口核心标准。主要包括: 服务目录标准:服务目录API接口格式参考国家以及关于服务目录的元数据指导规范,对于W3C UDDI v2 API结构规范,采取UDDI v2 的API的模型,定义UDDI的查询与发布服务接口,定制基于Java与SOAP的访问接口。除了基于SOAP1、2的Web Service接口方式,对于基于消息的接口采用JMS或者MQ的方式。 交换标准:基于服务的交换,采用HTTP/HTTPS作为传输协议,而其消息体存放基于SOAP1、2协议的SOAP消息格式。SOAP的消息体包括服务数据以及服务操作,服务数据与服务操作采用WSDL进行描述。 Web服务标准:用WSDL描述业务服务,将WSDL发布到UDDI用以设计/创建服务,SOAP/HTTP服务遵循WS-I Basic Profile 1、0,利用J2EE Session EJBs 实现新的业务服务,根据需求提供SOAP/HTTP or JMS and RMI/IIOP接口。 业务流程标准:使用没有扩展的标准的BPEL4WS,对于业务流程以SOAP服务形式进行访问,业务流程之间的调用通过SOAP。 数据交换安全:与外部系统对接需考虑外部访问的安全性,通过IP白名单、SSL认证等方式保证集成互访的合法性与安全性。 数据交换标准:制定适合双方系统统一的数据交换数据标准,支持对增量的数据自动进行数据同步,避免人工重复录入的工作。 1.1.2 3、3、8接口规范性设计 系统平台中的接口众多,依赖关系复杂,通过接口交换的数据与接口调用必须遵循统一的接口模型进行设计。接口模型除了遵循工程统一的数据标准与接口
水下机器人设计概述 摘要：由于海洋开发利用越来越受到人们重视，水下机器人有着广阔的应用前景。但是目前为止，还没有成熟固定的水下机器人设计方法。本文通过论述水下机器人的构成、水下机器人的构成、排水量的初步估算、艇形选择、重量重心的计算、浮力浮心的计算、阻力的测定与计算、有效功率的计算等阐明了水下机器人基本的设计思路。此外探讨了计算机在水下机器人设计中的应用。 关键字：水下机器人、设计、计算机辅助设计 一．水下机器人的构成 水下机器人由控制系统、载体、观通系统三大系统组成。控制系统是处理和分析内部和外部各种信息的综合系统，根据这些信息形成对载体的控制功能。观通系统是利用摄像机、照相机、照明灯、声纳、及多种传感器收集有关外界和系统工作的所有信息的装置。而载体则是装载控制系统和观通系统的基础和构架。 二．根据选择设备，初步估算排水量 跟据水下机器人的用途不同，水下机器的设备也有很大的差别。通常是根据设计任务书，分析各种性能参数，确定出合适的设备。选择设备应该使水下机器人的重量最轻，因为无论是从使用还是从经济性角度讲，排水量越小是越有利的。由于潜水器要保持重量和浮力的平衡，所以可以分别从重量和浮力两个不同的角度研究排水量与各主要要素间的关系。三．艇型选择 潜水器根据使命任务和技术要求的不同，其外型尺寸、结构型式都有很大的差异。由于潜水器的航速不高，阻力性能对其外形要求不高，因而除采用水滴形和常规型艇型之外，更多的潜水器外型设计是出于使用维修方便、布置合理等方面考虑，因此其外型可能显得不规则，特别是无人带线遥控潜水器，其典型形式是框架式结构。 四．耐压壳材料选择 常用的耐压壳有高强度刚、铝合金、钛合金、复合材料（包括玻璃、陶瓷、丙烯酸朔料等等）。由于水下机器人主要受到静水压力的作用，所以选择耐压壳要综合考虑下潜的深度、耐压壳的形状、材料特性等因素。另外由于海水腐蚀性强，耐压壳还要有一定的抗腐蚀的能力。 四．潜水器推进与操纵方式选择 潜水器由于任务不同，对推进和操纵的要求也不同。但综合起来，潜水器主要要求巡航、搜索和悬停三种水下运行方式。由于在水下有海流存在，为满足潜水器的使命任务，一般要求潜水器在悬停或近乎悬停状态下作6个自由度或者至少5个自由度运动，在水流作用下也能够作相应的机动，因此在选择推力系统时，必须考虑在要求的方向发出推力和力矩。例如其搭配方式可以为：两个可在垂直面内作3600旋转的导管推力器加水平舵和首推力器、并联可旋转的喷水推进器等等。 五．阻力的确定。 由于水下机器人的主体上搭载的附体较多，且有些机器人的艇形是框架式的，所以用计算流体力学是很难得出其所受的阻力，即便算出也会因为误差太大而无法应用。所以阻力的确定主要是通过试验的方法。如果试验条件限制，或者机器人体积过大，则需要进行模型试验。根据相似理论，满足主要影响因素，保证模型和实体的弗罗德数或者雷洛数相等，测出水下机器人的摩擦阻力系数、形状阻力系数经过换算，得出实体的阻力。
单片机硬件系统设计 原则
●单片机硬件系统设计原则 ●一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单 元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 ●系统的扩展和配置应遵循以下原则： ● 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基 础。 ● 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行 二次开发。 ● 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则 是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。 ● 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统 中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 ● 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷 电路板布线、通道隔离等。 ● 6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增 设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 ● 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大， 也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH 存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 ●单片机系统硬件抗干扰常用方法实践 ●影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结 构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。 ●形成干扰的基本要素有三个： ●（1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地 方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。 ●（2）传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线 的传导和空间的辐射。 ●（3）敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、 D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器 等。 ● 1 干扰的分类 ● 1.1 干扰的分类 ●干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分 类。按产生的原因分： ●可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 ●按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。 ●按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 ● 1.2 干扰的耦合方式
地下工程课程设计 《地铁区间隧道结构设计计算书》
目录 一、设计任务 (3) 1、1工程地质条件 (3) 1、2其他条件 (3) 二、设计过程 (5) 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； (5) 2.2 计算作用在结构上的荷载； (5) 2.3 进行荷载组合 (8) 2.4 绘出结构受力图 (10) 2.5 利用midas gts程序计算结构内力 (10) 附录： (15)
地铁区间隧道结构设计计算书 一、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出荷载大小及分布，画出荷载分布图，同时利用软内力。具体设计基本资料如下： 1、1工程地质条件 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1。 1、2其他条件 其他条件 地下水位在地面以下5m处；隧道顶部埋深6m；采用暗挖法施工。隧道段面为圆形盾构断面。断面图如下：
二、设计过程 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； 可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有 上式中s为围岩的级别；B为洞室的跨度；i为B每增加1m时的围岩压力增减率。 由于隧道拱顶埋深6m，位于杂填土、粉土层、细砂层中，根据《地铁设计规范》10.1.2可知 “暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”。 围岩为Ⅵ级围岩。则有 因为埋深，可知该隧道为极浅埋。 2.2 计算作用在结构上的荷载；
1 永久荷载 A 顶板上永久荷载 a. 顶板（盾构上部管片）自重 b. 地层竖向土压力 由于拱顶埋深6 m，则顶上土层有杂填土、粉土，且地下水埋深5m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。（粉土使用水土合算） B 底板上永久荷载 a. 底板自重 b. 水压力（向上）： C 侧墙上永久荷载 地层侧向压力按主动土压力的方法计算，由于埋深在地下水位以下，需考虑地下水的影响。(分图层水土合算，砂土层按水土分算) a. 侧墙自重 b. 对于隧道侧墙上部土压力： 用朗肯主动土压力方法计算
设计准则 机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就是设计所应该满足的约束条件。 1、技术性能准则 技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。例如，产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，这时振幅将急剧增大，有可能导至零件甚至整个系统的迅速损坏。振动性稳定准则就是限制机械系统或零件的相关振动参数，如固有频率、振幅、噪声等在规定的允许范围之内。又如机器工作时的发热可能会导致热应力、热应变，甚至会造成热损坏。热特性准则就是限制各种相关的热参数(如热应力、热应变、温升等)在规定范围内。 2、标准化准则 与机械产品设计有关的主要标准大致有： 概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准； 实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。 方法标准化：操作方法、测量方法、试验方法等都应按相应规定实施。 标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说，可分为必须执行的和推荐使用的两种。 3、可靠性准则 可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。 4、安全性准则 机器的安全性包括： 零件安全性：指在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等等。 整机安全性：指机器保证在规定条件下不出故障，能正常实现总功能的要求。 工作安全性：指对操作人员的保护，保证人身安全和身心健康等等。 环境安全性：指对机器周围的环境和人不造成污染和危害。
水下摄像影像模糊不清的原因分析及改善方法 水下摄像照片或电视图像模糊不清晰是最常见的, 也是影响检测效果最严重的影像质量问题。造成影像模糊不清的原因是多方面的,主要有以下四个方面的原因。 一、水的散射造成影像清晰度降低 造成影像模糊不清晰的原因较多, 但主要原因是水的透明度低, 水中微小的无机物和有机物颗粒含量高。在这种浑浊的水中拍摄时, 由于这些微小颗粒对光线的散射作用, 使得无论是水下照相或是水下摄像,拍摄的影像效果都像是“雾里看花”一样,模糊不清。 从光学成像技术的应用和发展来看,这一问题目前还难以从根本上 彻底解决。实际水下拍摄时,可以考虑采用以下方法加以改善。 （一选择透明度高的水域或时机拍摄。通常,水下摄像的作业水 域是无法由作业人员自由选择的,但在有些情况下, 比如附近有透明度高的水域、影像质量要求较高时,如果条件允许,则可以将作业对象转移到水质好的水域进行拍摄。此外,即便是在同一水域, 随着 潮汐、水流、天气等变化,水的透明度也会发生变化,作业人员只要注意观察、积累经验,选择透明度相对较高的时机进行作业,就会改善拍摄效果。 （二采用近距离拍摄。在相同的拍摄条件下, 水下摄像机离被摄物体的拍摄距离越近, 光在水中的传输过程受到水的散射作用就越小, 拍摄的影像也就越清晰。因此, 在水下摄像作业时,只要能满足拍摄要求,拍摄距离是越近越好。 根据经验,通常水下的拍摄距离应不超过水的透明度的1/2- 1/3。水的透明度可以采用圆盘法进行粗略地测算但在采用近距离拍
摄时应注意一点,实际的最小拍摄距离不应小于摄像镜头的最近拍摄距离,否则也会由于无法聚焦而造成影像模糊。 （三使用专用的浑水水下摄像机或浑水摄像辅助装置。这种摄像机或装置是在摄像机的镜头前安装一个耐压或非耐压的摄像罩, 罩内封闭空腔内的介质为空气或清水。这样,就使光线从被摄物体到镜头的传输过程中,在浑水中的路径缩短,从而减小了水的散射作用, 提高了影像的清晰度。但由于这种摄像罩的长度有限, 因此只有在较近距离拍摄时,其改善效果才明显。 （四水下照明采用斜侧光而不要用顺光。在同样的拍摄条件下, 光源不同的照射方向对影像的清晰度有一定的影响。当光源的照射方向与镜头的拍摄方向为同向（即顺光时, 镜头前的水中颗粒对影像清晰度影响较大;当光源的照射方向与镜头的拍摄方向成30 度至 60度夹角（即斜侧光时,影像的清晰度会较好些。因此,在水下照明时,应使照明灯离开摄像机一段距离,形成斜侧光照明。 水下拍摄过程中,防止将水搅浑。特别是在水底拍摄时, 潜水员移动位置或打脚蹼,很容易将水搅浑而影响拍摄效果, 这一点在拍摄前应特别注意。通常在水底拍摄,潜水员一般不要穿脚蹼,可以穿工作鞋。当有水流时,潜水员应采用顶流或侧流的方向拍摄。 二、水下摄像机晃动造成影像清晰度降低 由于水的浮力、水流以及涌浪等影响, 潜水员在水下拍照时往往难以持稳摄像机,造成水下拍摄的画面模糊不清。
中国海洋大学工程学院 机械电子工程研究生课程考核论文 题目：AUV水下机器人运动控制系统研究报告 课程名称：运动控制技术 姓名：李思乐 学号：21100933077 院系：工程学院机电工程系 专业：机械电子工程 时间：2010-12-26 课程成绩： 任课老师：谭俊哲
AUV水下机器人运动控制系统设计 摘要：以主推加舵控制的小型自治水下机器人为研究对象，建立了水下机器人的数学模型并进行了分析。根据机器人结构的特点，对模型进行了必要的简化。设计了机器人的运动控制系统。以成功研制的无缆自治水下机器人(AUV) 为基础，对其航行控制和定位控制方法进行了较详细的分析. 同时介绍了它的推进器布置、控制系统结构、推力分配等方法。最后展示了它的运行实验结果。 关键词：水下机器人；总体设计方案；运动控制系统；电机仿真 1 引言 近年来国外水下机器人技术发展迅速，技术水平较高。其中，具有代表性的产品有：美国Video Ray 公司开发出的Scout、Explorer、Pro 等系列遥控式水下机器人，美国Seabotix公司研发的LBV-ROV 系列，英国AC-CESS 公司的AC-ROV系列。 随着海洋开发、探测的需求越来越强，水下机器人成为全世界研究的热门课题。小型自治水下机器人具有低成本、小型化、操作灵活等特点成为近年来国内外研究的热点。自治水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles, AUV）,载体采用模块化设计思想, 可根据需要适当增减作业或传感器模块, 载体采用鱼雷状流线外形, 总长约2 m, 外径25 cm, 基本模块包括推进器模块、能源模块、电子舱模块、传感器模块以及GPS、无线电通讯模块, 基本传感器有姿态传感器、高度计、深度计和视觉传感器, 支持光纤通讯, 载体可外挂声学设备, 通过光纤系统进行遥控操作可实现其半自主作业, 也可在预编程指令下实现自主作业。系统基本模块组成设计如图1-1 所示[1]。它具有开放式、模块化的体系结构和多种控制方式（自主/半自主/遥控），自带能源。这种小型水下机器人可在大范围、大深度和复杂海洋环境下进行海洋科学研究和深海资源调查，具有更广泛的应用前景。在控制系统的设计过程中充分考虑了系统的稳定性和操纵性。控制器具有足够的鲁棒性来克服建模误差，以及水动力参数变化。 图1-1 系统基本模块组成设计 2 机器人物理模型 2.1 AUV 物理模型 为了研究AUV 的运动规律，确定运行过程中AUV 的位置和姿态，需要建立AUV
2020年嵌入式系统设计师考试大纲内容 一、考试说明 1、考试目标 通过本考试的合格人员能根据项目管理和工程技术的实际要求，按照系统总体设计规格进行软、硬件实际，编写系统开发规格说明书等相应的文档；组织和指导嵌入式系统靠法实施人员实施硬件电路、编写和调试程序，并对嵌入式系统硬件设备和程序进行优化和集成测试，开发出符合系统总体设计要求的高质量嵌入式系统；具有工程师的实际工作能力和业务水平。 2、考试要求： （1）掌握科学基础知识； （2）掌握嵌入式系统的硬件、软件知识； （3）掌握嵌入式系统分析的方法； （4）掌握嵌入式系统设计与开发的方法及步骤； （5）掌握嵌入式系统实施的方法； （6）掌握嵌入式系统运行维护知识； （7）了解信息化基础知识、信息技术引用的基础知识； （8）了解信息技术标准、安全，以及有关法律的基本知识；（9）了解嵌入式技术发展趋势； （10）正确阅读和理解计算机及嵌入式领域的英文资料。
3、考试科目 （1）嵌入式系统基础知识，考试时间为150分钟，笔试，选择题；（2）嵌入式系统应用技术（案例分析），考试时间为150分钟，笔试，问答题。 二、考试范围 考试科目1：嵌入式系统基础知识 1.计算机科学基础 1.1数制及转换 ·二进制、八进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换 1.2数据的表示 ·数的机内表示（原码、反码、补码、移码，定点和浮点，精度和溢出） ·字符、汉字、声音、图像的编码方式 ·校验方法和校验码（奇偶验码、海明校验码、循环校验码） 1.3算术和逻辑运算 ·计算机中的二进制数运算方法 ·逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简 1.4计算机系统结构和重要部件的基本工作原理 ·CPU和存储器的组成、性能、基本工作原理 ·常用I/O设备、通信设备的性能，以及基本工作原理 ·I/O接口的功能、类型和特点 ·虚拟存储存储基本工作原理，多级存储体系
地铁区间隧道结构设计 前言 一. 地下铁道的基本功能及特点 地下铁道（metro subway）是指，在大城市下的地下修筑隧道、铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体系，简称地铁。在城市郊区，地铁线路可延伸至地面或高架桥上。地铁运输几乎不占街道面积，不干扰地面交通，有些国家称它为“街外运输”，或称为“有轨公共交通线”（mass transit railway）。它是解决城市交通拥挤问题，并能大量快速、安全运送旅客的一种现代化交通工具。 随着国民经济的发展，城市人口的大量增加，机动车和非机动车数量迅速增长，市区的客运交通流量猛增，城市规模随之不断扩大，这样就使城市中空气污染、噪音、交通拥挤等影响城市居民生活的因素逐渐突出，于是居民区就需要向城市郊区扩展。在上下班时和节假日，城市交通更显得拥挤混乱。原有的城市道路面积和城市面积的比例（道路率）是受城市发展历史制约等，一般不容易改变，想通过拆迁改造城市交通状况是极其困难的，甚至是不可实现的。如上海市人均道路面积仅为2.2m2，要增加道路面积非常困难。因此，许多干道的交通堵塞状况日益严重。目前很多城市道路交通的平均车速已下降至10km/h以下，很多路口交通负荷度已经很饱和。根据国内、外的经验，建设大容量快速轨道交通包括地铁和轻轨运输是缓解交通紧张状况的有效途径。尤其是在市内，建设地铁，向地下发展是今后城市发展的一种趋势。 地下铁道在城市客运交通中的主要作用有以下几个方面： 1.能满足大客运量的需要。一条低铁道单方向每小时的运送能力可达4～6万人次，为公共汽车的6倍至8倍，为轻轨交通的2倍多。完善的地下铁道系统会成为城市公共交通系统的骨干，可担负起城市客客运量的一般左右（实例见下表）
5.1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 5.1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 5.2机械结构件的结构要素和设计方法 5.2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，
一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 5.2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、
【摘要】本文主要讲述了一种低成本的水下准高速摄像系统。在录像时，系统首先将视频数据缓存在主机上，然后再将数据复制到硬盘当中。这种摄像系统的帧率大于普通的水下电视，画面质量也非常高，同时成本又远小于通常意义上的水下高速摄像系统，可以作为常规的水下电视和水下高速测量之间的过度设备，也填补了水下高速摄像与常速摄像之间的空白。 【关键词】水下摄像 准高速摄像 低成本 1 背景 通常情况下，我们需要对水下的目标进行视觉上的观测，这种观测经常采用水下电视的方法。这种普通的水下电视的帧率通常是25～30帧。但是，有的时候水下目标的运动速度比较大，通过普通的水下电视观测并不能取得非常良好的观测效果;如果采用高速摄像的方式测量的话，观测成本又增加很多。所以，在待观测目标的运行速度大于普通水下电视可以良好观测的速度而又没有达到必须采用高速摄像的方式去观测的速度时，我们设计了一种低成本的准高速水下目标观测系统。 2 系统原理 我们知道，一般的高速摄像机在录像时是将视频数据保存在自身的内部缓存中。这种缓存是易失性存储介质，存储速率非常高，大小一般在几个G至十几个G之间不等，这样可以保证将几秒至几十秒的视频数据不丢失的保存下来。然后再通过上位机将数据从高速摄像机中读取出来，并保存在硬盘当中。我们所设计的准高速摄像系统也采用了这种类似的设计方法。由于机芯本身并不带有缓存介质，所以我们只能将视频数据保存在显控主机上。机芯传递给显控主机的视频数据的速率是每秒752×480×60Bit，这样的数据如果直接保存在硬盘中，会由于硬盘的读写速度慢而造成数据大量丢失。于是我们便先将数据保存在显控主机的内存中，等到用户点击停止保存键或者最长录像时间到，再将视频数据从内存中读取出来，并保存在硬盘中。采用这种方法就不会丢失视频数据。这样做实际上就是把显控主机的内存当成了准高速摄像机的内部缓存，显控主机的内存大小就决定了可以记录的时间的长短。因为高速或者准高速摄像的观测录像时间都不会太长，一般为几秒至几十秒而已，所以这种方法可以满足要求。在XP系统上我们录像的时间可以达到33秒，而在Win7系统上，至少可以增加一倍。系统工业原理图如图1所示。 3 硬件系统 本系统的硬件有三部分组成：水下准高速摄像机、显控主机和连接缆。如图2所示。 水下准高速摄像机采用国产的MVC360-60GE机芯，这种准高速摄像机的帧率是每秒60帧，分辨率是752×480。这种摄像机本身不带有镜头，在工作时我们为其配备4.5-10mm变焦镜头，在空气中进行手动调焦。这样做的好处是可以通过调节，来改变水下可观测的距离。由于这种机芯的帧率是每秒60帧，分辨率是752×480，所以在进行数据传输时必须通过超五类的以太网线和水面显控主机相连，供电方式是通过水面24V供电。水面显控主机配有千兆网口，用来接收摄像机传来的视频数据，并且实时显示摄像画面。为了可靠工作，这种显控主机采用工控机。我们目前完成的系统是单摄像机系统，如果要多个摄像机同步工作，只需要加装配备统一触发的触发设备即可完成同步观测和保存。 一般的水下高速摄像系统与本系统在硬件构成上主要差别在高速摄像机的机芯与高速摄像系统水面显控主机的监控软件上。本系统的机芯只是准高速机芯，较国外进口的高速摄像机机芯要便宜得多。另外，若使用国外进口的高速摄像机机芯就必须配套使用相关的软件，而本系统的软件完全由自己设计开发，可以自由设计功能与界面，从而进一步降低了产品的成本。 4 软件系统
系统对接设计 1.1.1 3.7.3 对接方式 系统与外部系统的对接方式以web service方式进行。 系统接口标准： 本系统采用SOA体系架构，通过服务总线技术实现数据交换以及实现各业务子系统间、 外部业务系统之间的信息共享和集成，因此SOA体系标准就是我们采用的接口核心标准。主要包括： 服务目录标准：服务目录API接口格式参考国家以及关于服务目录的元数据指导规范， 对于W3C UDDI v2 API结构规范，采取UDDI v2 的API的模型，定义UDDI的查询和发布服务接口，定制基于Java和SOAP的访问接口。除了基于SOAP1.2的Web Service接口方式，对于基于消息的接口采用JMS或者MQ的方式。 交换标准：基于服务的交换，采用HTTP/HTTPS作为传输协议，而其消息体存放基于 SOAP1.2协议的SOAP消息格式。SOAP的消息体包括服务数据以及服务操作，服务数据和服务操作采用WSDL进行描述。 Web服务标准：用WSDL描述业务服务，将WSDL发布到UDDI用以设计/创建服务，SOAP/HTTP服务遵循WS-I Basic Profile 1.0，利用J2EE Session EJBs 实现新的业务服务，根据需求提供SOAP/HTTP or JMS and RMI/IIOP接口。 业务流程标准：使用没有扩展的标准的BPEL4WS，对于业务流程以SOAP服务形式进行访问，业务流程之间的调用通过SOAP。 数据交换安全：与外部系统对接需考虑外部访问的安全性，通过IP白名单、SSL认证等方式保证集成互访的合法性与安全性。 数据交换标准：制定适合双方系统统一的数据交换数据标准，支持对增量的数据自动进行数据同步，避免人工重复录入的工作。 1.1.2 3.3.8接口规范性设计 系统平台中的接口众多，依赖关系复杂，通过接口交换的数据与接口调用必须遵循统一的接口模型进行设计。接口模型除了遵循工程统一的数据标准和接口
移动打印终端终嵌入式系统设计方案 阅读目录 一项目概述 (2) 二系统总体架构 (2) 2.1.1 各功能部件作用 (3) 2．2．1 手持式扫描仪 (3) 2．2．2 嵌入式开发板 (4) 2．2．3 微型打印机的选型 (5) 2．2．4．远程服务器 (5) 三软/硬件设计 (5) 3．2 硬件设计 (7) 3．2．1 嵌入式开发板和扫描仪的连接 (7) 3．2．2嵌入式开发板和远程服务器的连接 (7) 3．2．3 嵌入式开发板和微型打印机的连接 (7) 四各驱动程序的设计（软件设计） (7) 4．1 打印机驱动的设计 (7) 4．1．1定义设备号和设备名 (7) 4.1.2 设备驱动初始化函数和清除函数 (8) 4．编译扫描仪制备驱动 (12) 5.加载设备 (12) 4.1.3 扫描仪驱动设计 (13) 4.1.4 网络通信模块及服务器的开发 (14) 4.1.5系统应用程序设计 (15) 五系统调试 (16)
一 项目概述 1．1 系统设计的必要性与PC 终端的比较 在信息社会中，打印终端应用非常广泛，比如超市的收银系统、图书管的借还书系统、移动营业厅的话费打印系统等场合，我们都可以看到打印终端的身影。传统打印终端通常都是由PC 加上一个微型打印机构成，这种架构的打印终端价格比较昂贵，体积庞大，移动笨拙，使用十分不方便。 随着嵌入式技术的发展，许多原来基于PC 的应用都纷纷转向基于嵌入式技术来实现。基于嵌入式技术的产品具有非常明显的优势，如价格便宜、功耗低、体积小及移动方便等。 具体到打印终端这个产品上来说，可以从下表看出基于PC 的打印终端和基于嵌入式的打印 1．2 系统的主要功能 本项目实例中拟开发的嵌入式移动打印终端是解决从数据输入、数据处理和数据输出的一体化系统，它提供下列几个功能 ● 数据录入功能：支持从扫描仪端录入数据； ● 通过网络到数据库查询； ● 数据打印功能 二 系统总体架构 嵌入式移动终端是一套完整的嵌入式应用系统，包括和硬件和软件两部分，这一节先说一下硬件方面的设计。 2．1 系统硬件组成的部件 ● 数据输入部件（手持扫描仪）—完成数据输入功能； ● 数据处理部件（嵌入式开发板和远程服务器）—完成数据处理任务 ● 数据输出部件（微型打印机）—完成数据打印功能； 各个部件之间的关系如图
5.5”水下视频摄像头系统详细参数 显示器 显示器件:5.5”黑白CRT 偏转角度:70度 输入电压:DC11~15V 输出电压:DC11+/-0.2V 功耗:<=8W带2个摄像头 扫描频率:CCIR15.625KHz/EIA15.734KHz(行) CCIR50Hz/EIA60Hz(场) 视频输入:1.0Vp-p+/-20% 视频输出:1.0Vp-p+/-20% 分辨率:最高420线 防震能力:6.8G 工作温度:-20F~+120F 贮存温度:-40F~+140F 摄像头接口:4PIN航空公头 A/V接口:RCA接头 尺寸:155(W)x144(H)x200(D)mm 重量:1.28Kg 摄像头 成像器件:1/3”B/W CCD LG Ai329/LG Ai325sensor 信号系统:CCIR/EIA 有效像素:500x582pixels/510x492pixels 总像素:537x597pixels/537x505pixels 像素大小:9.8x 6.3/9.65x7.5 扫描系统:2:1隔行扫描 同步系统:内同步 分辨率:420线 行同步频率（扫描频率）:15,625KHz/15,734KHz 场同步频率（扫描频率）:50Hz/60Hz 最低照度:0Lux/F1.2 视频输出:1.0vp-p,75Ohm Gamma系数:0.45 自动增益控制:自动 信噪比:大于48dB 白平衡:自动 电子快门:1/50(CCIR)/1/60(EIA)~1/10,000Seconds
背光补偿:自动 供电电源:DC12V 工作温度:-10°C~60°C,RH95％MAX 贮存温度:-30°C~80°C,RH95％MAX 镜头:f=3.6/F=2.0,f=2.8/F=2.0 镜头角度:90度(f=3.6),110度(f=2.8)摄像头接口:4PIN航空母头 尺寸:39(W)x98(H)x174(D)mm 重量:0.51Kg(带支架)
嵌入式系统课程设计—选题要求及课题 1、嵌入式系统课程设计时长两星期，要求学生分组进行课程设计，每组学生人数为2～3人（可在不超过3人的范围内由指导教师具体规定），报告雷同超过60%者，成绩都记不及格！ 2、学生需要在附后的设计题目总表中进行选题，原则上需要在6月17号前完成选题，并开始课程设计工作！ 附：嵌入式系统课程设计题目 ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。从硬件设计和软件实现2 方面对该系统进行具 体设计。） 1.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏） 2.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智 能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明） 3.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制 动性能测试系统） 4.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总 线的分布式监控系统。用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6. 0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。） 5.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能） 6.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路 CAN总线通信系统。完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U - boot、嵌入式L inux - 214118操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。） 7.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连 接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发） 8.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设
机械零件设计的一般步骤
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤: 1)根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构.为此,必须对各种零件的不同 用途,优缺点,特性与使用范围等,进行综合对比并正确选用. 2)根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷. 3)根据零件的工作要求及对零件的特殊要求,选择适当的材料. 4)根据零件可能的失效形式确定计算准则,根据计算准则进行计算,确定出零件 的基本尺寸. 5)根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计. 6)细节设计完成后,必要时进行详细的校核计算,以判定结构的合理性. 7)画出零件的工作图,并写出计算说明书. 在进行设计时,对于数值的计算除少数与几何尺寸精度要求有关外,对于手算工作 一般以两,三位有效数字的计算精度为宜. 必须再度强调指出,结构设计是机械零件的重要设计内容之一,在有些情况下,它 占用了设计工作量中的一个较大比例,一定要给予足够的重视. 绘制的零件工作图应完全符合制图标准,并满足加工的要求. 写出的设计说明书要条理清晰,语言简练,数字正确,格式统一,并附有必要的结 构草图和计算草图.重要的引用数据,一般要指明来源出处.对于重要的计算结果,要 写出简短的结论.
1.3 机械零件的计算准则
在设计时对零件进行计算所依据的准则, 无疑地是与零件的失效形式紧密地联系在 一起的.概括地讲,大体有以下准则: (一)强度准则 强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度.即: σ≤σlim 其中:σlim 为材料的极限应力,对于脆性材料:σlim=σB(强度极限),对于塑 性材料:σlim=σS(屈服极限). 考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响,上式右边要除以设计安全系数(简称安 全系数),即: σ≤σlim/S 即 σ≤[σ] 式中:安全系数 S 为大于 1 的数,S 过大,虽安全但浪费材料;S 过小,虽节省材 料但趋危险,故 S 的选取应适当.[σ]称为许用应力. (二)刚度准则 零件在载荷作用下产生的弹性变形量 y,小于或等于机器工作性能所允许的极限值 [y](许用变形量),就叫做满足了刚度要求,或符合刚度计算准则.其表达式为: y≤[y]
系统对接设计 1.1.1对接方式 系统与外部系统的对接方式以web service方式进行。 系统接口标准： 本系统采用SOA体系架构，通过服务总线技术实现数据交换以及实现各业务子系统间、外部业务系统之间的信息共享和集成，因此SOA体系标准就是我们采用的接口核心标准。主要包括： 服务目录标准：服务目录API接口格式参考国家以及关于服务目录的元数据指导规范，对于W3C UDDI v2 API结构规范，采取UDDI v2的API的模型，定义UDDI 的查询和发布服务接口，定制基于Java和SOAP的访问接口。除了基于SOAP1.2的Web Service接口方式，对于基于消息的接口采用JMS或者MQ的方式。 交换标准：基于服务的交换，采用HTTP/HTTPS作为传输协议，而其消息体存放基于SOAP1.2协议的SOAP消息格式。SOAP的消息体包括服务数据以及服务操作，服务数据和服务操作采用WSDL进行描述。 Web服务标准：用WSDL描述业务服务，将WSDL发布到UDDI用以设计/创建服务，SOAP/HTTP服务遵循WS-I Basic Profile 1.0，利用J2EE Session EJBs实现新的业务服务，根据需求提供SOAP/HTTP or JMS and RMI/IIOP接口。 业务流程标准：使用没有扩展的标准的BPEL4WS，对于业务流程以SOAP服务形式进行访问，业务流程之间的调用通过SOAP。 数据交换安全：与外部系统对接需考虑外部访问的安全性，通过IP白名单、SSL 认证等方式保证集成互访的合法性与安全性。
数据交换标准：制定适合双方系统统一的数据交换数据标准，支持对增量的数据自动进行数据同步，避免人工重复录入的工作。 1.1.2接口规范性设计 系统平台中的接口众多，依赖关系复杂，通过接口交换的数据与接口调用必须遵循统一的接口模型进行设计。接口模型除了遵循工程统一的数据标准和接口规范标准，实现接口规范定义的功能外，需要从数据管理、完整性管理、接口安全、接口的访问效率、性能以及可扩展性多个方面设计接口规格。 1.1. 2.1接口定义约定 客户端与系统平台以及系统平台间的接口消息协议采用基于HTTP协议的REST风格接口实现，协议栈如图4-2所示。 图表错误!文档中没有指定样式的文字。-接口消息协议栈示意图系统在http协议中传输的应用数据采用具有自解释、自包含特征的JSON 数据格式，通过配置数据对象的序列化和反序列化的实现组件来实现通信数据包的编码和解码。 在接口协议中，包含接口的版本信息，通过协议版本约束服务功能规范，支