基于图像的液位检测系统硬件设计
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第8期2018年4月No.8April，2018
无线互联科技
Wireless Internet Technology
液位检测是指用一定的方法对液体的高度进行测量，被广泛应用于日常生产生活的诸多方面[1-2]。现有的液位检测手段按其检测方式大致可以分为接触式和非接触式两种。非接触式液位计主要通过超声波、雷达技术、红外线、激光等测量手段来进行测量，优点在于测量精度高，尤其适用于易燃易爆及腐蚀性液体的液位测量，但其对检测环境的要求较高，且成本高、通用性低、维护麻烦，并未广泛应用在实际测量中。基于图像处理技术的液位检测系统具有非接触性、测量精度高、抗干扰性强、成本低、操作方便等优点。论文设计了采用S3C2440处理器和CMOS 图像传感器的液位测量系统硬件部分，采用ARM9处理器S3C2440搭建嵌入式系统平台，研究了OV9650驱动的实现过程和开发方法，并利用平台驱动CMOS 图像传感器OV9650达到获取图像信息的目的。
1 图像采集系统硬件选择1.1 S3C2440处理器
S3C2440芯片具有MMU 虚拟内存管理，独立的16 K 指令缓存和16 K 数据缓存，支持DSP 指令集，支持数据Cache 和质量Cache ，LCD 控制器，NAND 控制器，3通道UART ，4通道DMA ，4路带脉宽调制的定时器，I/O 端口，具有日历功能的RTC ，8路10位ADC 和触摸屏接口，IIC 总线接口，IIS 总线接口，USB 主机，USB 从机，SD 卡座和多媒体卡接口，2路SPI 和同步时钟发生器。1.2 存储器
系统的存储空间按其作用可分为程序运行空间与程序存储空间。为保障程序代码存储器数据在电源正常关闭或意外瞬间断电等系统掉电情况下不丢失，该系统采用了Flash 芯片作为程序存储器。考虑到程序运行的效率和速度，选用程序运行空间的运行速度快的SDRAM 芯片作为程序运行存储空间。
1.3 CMOS 图像传感器
论文采用的是Omnivision 公司的OV9650图像传感器。
该传感器具有130万像素，包含一个1 300×1 028大小的图像处理阵列一个模拟处理器和8位A/D 转换器。每个有源像素传感单元都可被单独选址和读出，并且都具有自己的缓冲放大器。传感器信号要经过放大器放大后才能达到A/D 转换器所需的电压值，经过转换后的模拟电压以数字量的形式输出。
2 硬件工作原理与电路设计2.1 CPU 模块
S3C2440支持从Nandflash 启动和从Norflash 启动两种模式，其中Nandflash 启动模式下各片选的存储空间分配是不同的。
S3C2440的时钟控制逻辑可以产生FCLK ，HCLK 和PCLK 3种时钟信号分别用作CPU 时钟、系统总线时钟和外围总线时钟。如图1所示，S3C2440的中断源是由外设的内部单元产生，如5个定时器、9个UARTs 、2个ADC 等共60个中断源，可发送中断请求供中断控制器接收。S3C2440存在源等待寄存器（SRCPND ）与中断等待寄存器（INTPND ）两个中断等待寄存器，当中断控制器接收到中断请求时，源等待寄存器和中断等待寄存器的中断源对应位将会被置1。
如图2所示，S3C2440的CAMIF 单元由7部分组成：图形多路选择器、捕获单元、预览缩放器、编码缩放器、预览DMA 、编码DMA 、特殊功能寄存器（Special Function Register ，SFR ）。CAMIF 单元的最大输入尺寸为4 096×4 096像素，视频格式是ITU-RBT.601/656 YCbCr 8位标准格式。
CAMIF 单元存在两个缩放器用于接收经图像传感器采集及捕获单元处理后的数据，即预览缩放器和编码缩放器，前者生成比RGB 格式的图像，这种图像比直接获取的图像更小，此缩放器连接一路DMA 通道为预览通道；后者可以产生编码的图像，如YcbCr4∶2∶0等，编码缩放器连接的DMA 通道是编码通道。预览通道与编码通道均连接在AHB 总线上。捕获图像、设置图像格式等功能的实现需要对特殊功能寄存器进行设置，具体设置方式如下。
作者简介：张伟（1985— ），男，北京人，讲师，博士；研究方向：机械连接结构设计。
基于图像的液位检测系统硬件设计
张 伟1，王郅佶2
（1.大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024；2.大连第八中学，辽宁 大连 116021）
摘 要：液位的测量遍及生产生活的各个领域，传统的液位检测手段存在检测精度低、成本高、适用范围有限等缺点。文章
设计了采用S3C2440处理器和CMOS 图像传感器的液位测量系统的硬件部分，研究了OV9650驱动的实现过程和开发方法，说明了图像采集系统硬件工作原理与电路设计，完成了对图像传感器的驱动并实现了图像采集功能。关键词：液位检测；CMOS 图像传感器；S3C2440
嵌入式图像处理系统的设计与实现.
43682009,30(19 计算机工程与设计Computer Engineering and Design 0引言 传统的图像处理技术主要依赖于大批量的电子计算机设备，大批量的电子设备在使用和保养时产生巨大的经费开支，增加行业成本。而嵌入式设备成本低、能耗小、可靠性高、体积小、重量轻以及维护使用方便等诸多优势。将嵌入式技术与图像处理结合可以开发出成本更低，可控性、可移动性及可靠性更佳的嵌入式图像处理系统。 1硬件平台设计 本系统的硬件平台是标准的通用嵌入式平台，其基本构 成有嵌入式中央处理器(三星44B0X 、输入输出系统(9键的小键盘和4.3寸液晶显示触摸屏和存储体系(同普通的PC 一样也具有三层存储体系：缓存(位于处理器中、内存(SDARM 以及外存(NandFlash 以及各种通信和调试接口。具体如图1所示的硬件平台体系结构。 嵌入式系统不同与一般的PC ，一般不能直接接受来自键盘的命令，本系统中使用ucos 系统软件平台，所以也没有Shell 。本系统在上电或者复位时，将自动执行ROM 中的Boot-Loader (存于NorFlash 的固定地址：0x0 ，BootLoader 将对系统进行标准自检，若自检通过，则将自动引导位于NandFlash 中的二进制文件，其文件名固定为System.bin 。该文件即为嵌入式图像处理软件系统的镜像文件，自此图像处理系统启动运行。 2 嵌入式图像处理软件系统设计
2.1 总体设计思想 本系统主要解决的问题就是图像处理如何在嵌入式环境 收稿日期：2008-10-12；修订日期：2009-08-05。 嵌入式系统工程 宋凯，严丽平，甘岚：嵌入式图像处理系统的设计与实现 2009,30(19 4369 下的实现，由于嵌入式环境的特性(比如可供选择的编程语言较少，可供使用的API 较少等，所以笔者需要着力解决的问题是通用接口(比如BMP 文件的读入以及常用算法的移植。为了提高工组效率以及本软件系统的可移植性，笔者决定将常用的接口及图像处理算法均以API 的形式封装起来。这样在以后的开发工作中，只要调用封装后的API 即可，可以提高系统的通用性。 2.2功能模块设计 基于前面的阐述，本系统采用模块化设计，每个模块包含 了一类图像处理的算法，而单个模块中的每个算法在执行时只需调用封装好的API 即可。具体的功能模块设计是将算法分为7大模块：图像几何变换、边缘检测及轮廓跟踪、直方图修正、半影调和去抖动、图像彩色变换、图像平滑锐化和腐蚀膨胀细化算法。在这7大系统模块下面，再进行到每一级算法的映射。7个模块构成了系统的主体。主层次结构如图2所示。另外在每个模块中有包含了多个图像处理算法，比如图像几何变换模块就含有8种算法，其结构如图3所示。另外的6个模块其设计与之相似，不再赘述。
基于三菱PLC的水塔水位自动控制设计
电气工程学院 设计题目：水塔水位PLC自动控制系统 系别： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：
电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计 基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：
摘要 目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此，不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初，大多用人工进行控制，由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早，造成水塔缺水；要么关停过晚，造成水塔溢出，浪费水资源，给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心，对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位，将水位具体信息传至PLC 构成的控制模块，来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动。 关键词：水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器
目录 摘要 ............................................................................................................................................................................ I 目录 ........................................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔水位控制系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (6) 第三章水塔水位系统的PLC软件设计 (10) 3.1 水位控制系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 水位控制系统的具体工作过程 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (22)
单级倒立摆系统的分析与设计
单级倒立摆系统的分析与设计 小组成员：武锦张东瀛杨姣 李邦志胡友辉 一．倒立摆系统简介 倒立摆系统是一个典型的高阶次、多变量、不稳定和强耦合的非线性系统。由于它的行为与火箭飞行以及两足机器人行走有很大的相似性，因而对其研究具有重大的理论和实践意义。由于倒立摆系统本身所具有的上述特点，使它成为人们深入学习、研究和证实各种控制理论有效性的实验系统。 单级倒立摆系统（Simple Inverted Pendulum System）是一种广泛应用的物理模型，其结构和飞机着陆、火箭飞行及机器人的关节运动等有很多相似之处，因而对倒立摆系统平衡的控制方法在航空及机器人等领域有着广泛的用途，倒立摆控制理论产生的方法和技术将在半导体及精密仪器加工、机器入技术、导弹拦截控制系统、航空器对接控制技术等方面具有广阔的开发利用前景。 倒立摆仿真或实物控制实验是控制领域中用来检验某种控制理论或方法的典型方案。最初研究开始于二十世纪50年代，单级倒立摆可以看作是一个火箭模型，相比之下二阶倒立摆就复杂得多。1972年，Sturgen等采用线性模拟电路实现了对二级倒立摆的控制。目前，一级倒立摆控制的仿真或实物系统已广泛用于教学。 二．系统建模 1．单级倒立摆系统的物理模型 图1：单级倒立摆系统的物理模型
单级倒立摆系统是如下的物理模型：在惯性参考系下的光滑水平平面上，放置一个可以在平行于纸面方向左右自由移动的小车（cart ），一根刚性的摆杆（pendulum leg ）通过其末端的一个不计摩擦的固定连接点（flex Joint ）与小车相连构成一个倒立摆。倒立摆和小车共同构成了单级倒立摆系统。倒立摆可以在平行于纸面180°的范围内自由摆动。倒立摆控制系统的目的是使倒立摆在外力的摄动下摆杆仍然保持竖直向上状态。在小车静止的状态下，由于受到重力的作用，倒立摆的稳定性在摆杆受到微小的摄动时就会发生不可逆转的破坏而使倒立摆无法复位，这时必须使小车在平行于纸面的方向通过位移产生相应的加速度。依照惯性参考系下的牛顿力学原理，作用力与物体位移对时间的二阶导数存在线性关系，单级倒立摆系统是一个非线性系统。 各个参数的物理意义为： M — 小车的质量 m — 倒立摆的质量 F — 作用到小车上的水平驱动力 L — 倒立摆的长度 x — 小车的位置 θ— 某一时刻摆角 整个倒立摆系统就受到重力、驱动力和摩擦阻力的三个外力的共同作用。这里，驱动力F 是由连接小车的传动装置提供，控制倒立摆的稳定实际上就是依靠控制驱动力F 使小车在水平面上做与倒立摆运动相关的特定运动。为了简化模型以利于仿真，假设小车与导轨以及摆杆与小车铰链之间的摩擦均为0。 2．单级倒立摆系统的数学模型 令小车的水平位移为x ，运动速度为v ，加速度a 。 小车的动能为212kc E Mx =，选择特定的参考平面使得小车的势能为0。 摆杆的长度为L ，某时刻摆角为θ，在摆杆上与固定连接点距离为q （0 毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月 摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection 北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计（C） 学院：信息学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 201 年月日 北京理工大学珠海学院 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012 学年第 1 学期 学生姓名：专业班级：自动化 指导教师：工作部门：信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容： 1、硬件设计 （1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经反相器后接光电耦合器，通过继电器控制水泵工作，P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。 （2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C 电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 （3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 （1）根据功能要求画出控制程序流程图。 （2）根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求： 1、水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时，自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试，观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机调试，观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6 课程大纲 硬件测试技术硬件测试概述 测试前准备 硬件测试的种类与操作 硬件测试的级别 可靠性测试 测试问题解决 测试效果评估 硬件测试参考的通信技术标准测试规范制定 测试人员的培养 2005年9月2005年9月 硬件测试概述 1、硬件测试的概念 测试是为了发现错误而执行操作的过程 测试是为了证明设计有错，而不是证明设计无错误一个好的测试用例是在于它能发现至今未发现的错误一个成功的测试是发现了“至今未发现的错误”的测试 硬件测试概述 2、硬件测试的目的 测试的目的决定了如何去组织测试。如果测试的目的是为了尽可能多地找出错误，那么测试就应该直接针对设计比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。如果测试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价，那么测试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。 综合评估，决定产品的测试方向！ 3、硬件测试的目标——产品的零缺陷 关注点：产品规格功能的实现，性能指标，可靠性，可测试性，易用性等。 实现的保障：产品的零缺陷构筑于最底层的设计，源于每一个函数、每一行代码、每一部分单元电路及每一个电信号。测试就是要排除每一处故障和每一处隐患，从而构建一个零缺陷的产品。 MTBF不是计算出来的，而是设计出来的。4、硬件测试的意义 测试并不仅仅是为了要找出错误。通过分析错误产生的原因和错误的分布特征，可以帮助项目管理者发现当前设计过程的缺陷，以便改进。同时，这种分析也能帮助我们设计出有针对性地检测方法，改善测试的有效性。 没有发现错误的测试也是有价值的，完整的测试是评定测试质量的一种方法。 2005年9月2005年9月 硬件测试概述 5、目前业界硬件测试的开展状况 随着质量的进一步要求，硬件测试工作在产品研发阶段的投入比例已经向测试倾斜，许多知名的国际企业，硬件测试人员的数量要远大于开发人员。而且对于硬件测试人员的技术水平要求也要大于开发人员。 硬件测试概述 6、硬件测试在企业价值链中的地位 ——采购——研发——测试——生产——销售—— 测试是每项成功产品的必经环节 控制系统综合设计 倒立摆控制系统 院（系、部）： 组长： 组员 班级： 指导教师： 2014年1月2日星期四 目录 摘要----------------------------------------------------------------------------------3 引言----------------------------------------------------------------------------------3 一、整体方案设计--------------------------------------------------------------3 1、需求-----------------------------------------------------------------------------3 2、目标-----------------------------------------------------------------------------3 3、概念设计----------------------------------------------------------------------3 4、整体开发方案设计---------------------------------------------------------3 5、评估----------------------------------------------------------------------------4 二、系统设计--------------------------------------------------------------------4 （一）系统设计-----------------------------------------------------------------4 1、功能分析----------------------------------------------------------------------4 2、设计规范和约束------------------------------------------------------------6 3、详细设计----------------------------------------------------------------------7 （二）机械系统设计-----------------------------------------------------------8 三、理论分析---------------------------------------------------------------------9 1、控制系统建模----------------------------------------------------------------9 2、时域和频域分析------------------------------------------------------------13 3、设计PID或其他控制器---------------------------------------------------21 四、元器件、设备选型--------------------------------------------------------30 第３６卷增刊福州大学学报（自然科学版） Ｖ０１．３６Ｓｕｐｐ．塑！生竺旦２竺！型坚！：些坐竺竺尘！！翌业ｆ塑！皇竺型坠！宝翌竺２墅Ｐ：兰堂 文章编号：１０００—２２４３（２００８）ＳＯ—Ｓ０１３—０４ 基于ＡＲＭ嵌入式图像处理系统设计与实现 林文森，李钟慎，洪健 （华侨大学机电及自动化学院，福建泉州３６２０２１） 摘要：针对现在的过程检测系统的实时需求，设计出一种成本低，功能适中的图像处理采集系统．该系统以 ＡＲｂｔ７（ｓ３ｃ４４Ｂｏｘ）为核心并配上外围电路实现图像处理功能，再加上多种通讯接口设计的图像传输通道，然 后加入ＳＤ卡接口用于提取图像数据．最后基于ｕＣ／ＯＳ一Ⅱ嵌入式操作系统设计了一种图像处理方法，在系统 中实现了图像增强、图像分割和目标定位．实验表明，该系统能够很好地解决图像在线处理功能的实时问题， 图像处理的准确率也满足了过程检测系统的要求，而且实现简单，成本比较低，特别适合于对功耗、体积要求 较严格的过程检测系统． 关键词：ＡＲＭ；图像处理系统；图像增强；目标定位 中图分类号：ＴＰ３９１．４１文献标识码：Ａ ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｅｍｂｅｄｅｄｉｍａｇｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｏｎＡＲＭ ＵＮＷｅｎ—ｓｅｎ，ＬＩＺｈｏｎｇ—ｓｈｅｎ，ＨＯＮＧＪｉａｎ 一（ＣｏＨｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨｕａｑｉａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ３６２０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍａｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｎｏｗａｄａｙｓｏｆｒｅａｌ—ｔｉｍｅｎｅｅｄ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｍｏｄｅｒａｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ｒｎｌｅｓｙｓｔｅｍＵＳｅＡＲＭ７（Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ）ａｓ ｃｏｒｅｗｉｔｈｃｉｒ－ｃｕｉｔｒｅａｌｉｚｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉ—ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｉｍａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｓ，ＳＤｃａｒｄｉｎｔｅｒｆａｃｅａｃｑｕｉｒｅｉｍａｇｅｄａｔａ．ＡｔｌａｓｔｄｅｓｉｇｎａｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｏｎｕＣ／ ＯＳ—ＩＩｅｍｂｅｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｏｒｅａｌｉｚｅｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ｉｍａｇｅｄｉｖｉｓｉｏｎａｎｄｔａｒｇｅｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｓｏｌｖｅｒｅａｌ—ｔｉｍｅｐｒｏｂｌｅｍｗｅｌｌｉｎｉｍａｇｅｏｎ—ｌｉｎｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 数字图像课程设计简单数字图像处理系统 function varargout = untitled(varargin) % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @untitled_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @untitled_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end % End initialization code - DO NOT EDIT % --- Executes just before untitled is made visible. function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) %界面初始化函数 setappdata,'I',0); % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to untitled (see VARARGIN) % Choose default command line output for untitled = hObject; 一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 1.1.1软硬件测试方案 1.1.1.1测试目的和要求 1.1.1.1.1测试目的 作为软件开发的重要环节，软件测试越来越受到人们的重视，软件测试是软件工程过程的一个重要阶段，是在软件投入运行前，对软件需求分析、设计和编码各阶段产品的最终检查，是为了保证软件的正确性、完全性和一致性，从而检测软件错误、修正软件错误的过程。随着软件开发规模的增大、复杂程度的增加，以寻找软件中的错误为目的的测试工作就显得更加困难，因此要求测试计划和测试管理更加完备。本次测试安排在项目进行编码过程中和编码完成后进行，测试的内容包括系统界面风格、主要功能、容错能力、模块间的关联等等，依据正规步骤完成单元测试、边缘测试、整体测试。通过测试，及时发现存在于程序中的错误并根据测试结果对程序进行修改，从而确保提交给用户的程序是经过检验并能顺利运行的。 1.1.1.1.2测试的总体要求 软件测试可运用多种不同的测试策略来实现，最常用的方式是自底向上分阶段进行，对不同开发阶段的产品采用不同的测试方法进行检测，从测试开始，然后进行功能测试，最终进行系统测试。 尽早地和不断地进行软件测试。 保证系统风格与界面统一。 保证各系统联接正确，数据传送正常。 抽检程序的内部编写情况无误。 测试用例应由测试输入数据和对应的预期输出结果两部分组 成。 程序员应避免负责测试自己编写的程序。 测试用例，应当包括合理和不合理的输入条件。 应当检查程序是否有不希望的副作用。 程序流程和接口内容绝不可忽视。 充分注意测试中的群体现象。 严格执行测试计划。 对每个测试结果严格检查。 妥善保存文档。 性能测试和功能测试同等重要。 1.1.1.1.3测试人员及组织分工 参加测试人员包括技术支持组部分人员、开发小组全体成员、质保组测试成员和用户人员。组织分工如下： 单元测试：由实施组成员在编码过程中，各自以及交叉进行单元测试。 集成测试：由质保组两名测试成员、实施组两名成员进行集成测试。 系统测试：由技术组项目技术负责人、系统设计师、用户人员进行系统测试。 自动控制原理课程设计报告 倒立摆系统的控制器设计 指导教师：谢昭莉 学生：冯莉 学号： 20095099 专业：自动化 班级： 2009 级 3 班 设计日期： 2011.12.12—2011.12.23 重庆大学自动化学院 2011年12月 重庆大学本科学生课程设计任务书 目录 1倒立摆系统的研究背景和意义 (1) 2小车倒立摆系统模型的假设 (1) 3符号说明 (2) 4模型的建立 (2) 4.1牛顿力学法系统分析 (2) 4.2拉氏变换后实际系统的模型 (6) 5开环响应分析 (7) 6根轨迹法设计超前校正装置函数 (9) 6.1校正前倒立摆系统的闭环传递函数的析 (9) 6.2系统稳定性分析 (9) 6.3期望闭环极点的确定 (10) 6.4 超前校正装置传递函数的设计 (11) 6.4.1校正参数计算 (11) 6.4.2控制器的确定 (13) 6.4.3校正装置的改进 (13) 6.4.4Simulink仿真 (15) 7直线一级倒立摆频域法设计 (17) 7.1系统频域响应分析 (17) 7.2频域法控制器设计 (19) 7.2.1控制器的选择 (19) 7.2.2系统开环增益的计算 (19) 7.2.3校正装置的频率分析 (20) 7.2.4控制器转折频域和截止频域的求解 (22) 7.2.5校正装置的确定 (22) 7.2.6Simulink仿真 (24) 8直线一级倒立摆的PID控制设计 (25) 8.1PID简介 (25) 8.2PID控制设计分析 (25) 8.3PID控制器的参数测定 (26) 9总结与体会 (29) 9.1总结 (29) 9.2体会 (29) 10参考文献 (30) 基于DSP的数字图像处理系统的设计与实现 文：杨文胜李梅时间：2008-10-7 17:20:49 安徽广电信息网络有限责任公司阜阳分公司 摘要：为满足高数据量图像处理需求，提出并设计了以TMS320DM642为处理器的数字图像处理硬件系统，并在DSP/BIOS上配以实时图像处理软件系统，实现数字图像处理。本文阐述了系统模块的构成、软件系统的设计，在此平台上，采集图像并运用优化算法对图像进行增强、分割、边缘检测，结果表明系统运行正常。 关键词：TMS320DM642 图像处理DSP 一、引言 随着计算机科学技术发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术被广泛应用于可视电话、电视会议、监控系统、商用及工业生产领域中。在技术要求中，一个突出的问题就是数据量庞大、数据处理相关性高、实现实时比较困难。而实时性的主要因素为图像处理的速度，即要求数字图像处理系统要有强大的运算能力。高性能DSP 的发展为实时的图像处理提供了一个解决方法。高速DSP 不仅可以满足在运算性能方面的需要，而且由于DSP 的可编程性，还可以在硬件一级获得系统设计的极大灵活性。 TI公司的TMS320DM642是一款专门面向多媒体应用的专用DSP。该DSP时钟高达600 MHz，8个并行运算单元，处理能力达4800MIPS；采用二级缓存结构，具有64位外接存储器接口，兼容JTAG边界扫描，为了面向多媒体应用，还集成了3个可配置的视频端口。采用DM642为核心设计的数字图像处理系统，能够很好的满足图像处理要求。 二、系统硬件平台框架 系统的整体硬件框图如图1所示，整个系统是以TMS320DM642为核心构成的应用系统。包括DM642处理器芯片、视频编解码器芯片、其他外围电路。DM642通过I2C总线对视频编解码器进行配置，使其能够满足系统的需求；通过VP口接收和传送视频数据以及同步控制信号；通过EMIF总线实现外部存储器的扩展，SDRAM 用于运行时的程序代码和数据的存储，FLASH用于系统引导程序的存储。 时钟模块方面，片内PLL输入时钟和EMIF外部输入时钟是DM642的两个重要时钟，为确保时钟的准确性均采用了有源晶振。其中PLL输入时钟为50MHz，通过对PLL倍频参数选择使DM642工作在600MHz 主频。EMIF外部输入时钟为100MHz，此时钟由ICS512芯片提供。 外部存储器扩展方面，系统采用了2片MT48LC4M32B2-7 SDRAM芯片，此芯片采用了同步接口方式（所有信号都在时钟信号的上升沿触发），与系统时钟同步运行。芯片内存颗粒的构架为1M×32×4banks，每个bank 的行地址数目为12，列地址数目为8。DM642仅支持8位的ROM启动，因此本系统选用了8位数据线宽的AM29LV033C-90EI Flash存储器，映射到CE1低地址空间。由于CE1可寻址地址线位数（20根地址线）比Flash 的地址线位数（22根地址线）要少，因此使用FPGA来创建2根地址线，把Flash分为4页，每页大小为1Mbytes。 协处理器FPGA与DM642数据线、地址线以及时钟信号线相连，为Flash提供2个分页信号。同时协 数字图像处理系统论文 毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统 设计 学生姓名：张占龙学号： 0905034314 学院：信息与通信工程学院 专业：测控技术与仪器 指导教师：张志杰 2013年 6月 摘要 简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。在此基础上还会对系统进行不断地完善。 关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection 摘要 水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器，还有一个直接接上5V的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为0时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时，电机停转。当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时，电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有LED 灯和蜂鸣器，报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态，分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。 水塔水位控制系统的原理 1、功能要求 1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。 2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。 3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 4）供水系统出现故障时，自动报警。 2、基本原理 图1 水塔水位检测原理图 水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。 在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B 点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低．水泵供水。 B和p1.0、C和P1.1之间接4.7k 的电阻（下拉电阻），目的是为了保护单片机。单片机9 DSP图像采集处理系统设计实例 本章将介绍基于TI C6000系列DSP芯片的图像采集处理系统实例。第一节介绍图像处理系统的应用。第二节介绍图像采集系统的基本结构，着重分析如何平衡需求和成本的设计方法。第三节介绍系统的硬件设计，分析DSP和图像采集芯片的接口、电气知识等，给出了设计方案。最后介绍系统的软件设计，主要介绍本系统的软件设计方案，同时也重点介绍TI的图像库。 1 图像采集处理系统的应用 数字图像处理技术是计算机图形深入应用和高层应用的一个极其广泛的领域，它把来自照相机、摄像机或者传真扫描装置、医用CT机、x光机等的图像，经过数学变换后得到数字图像信息，再由计算机进行编码、滤波、增强、复原、压缩、存储等处理，最后产生可视图像，这种技术称为图像处理(Image Processing)。图像处理技术在通信科学、生产与管理、多媒体技术、高清晰度电视、医用图像处理、商品电子化、目标跟踪等领域得到了广泛的应用。在通信事业上，传统的图像信息传输是以模拟图像信号形式出现的。为了提高信息传输的质量和速度，近来数字图像信号处理与传输技术正在迅猛发展，并逐步取代传统的模拟信号处理与传输技术。目前，“信息高速公路”成了发达国家的热门课题，其中数字图像处理技术则成为它的极其重要的部分。而且，数字图像处理技术还与当前乃至21世纪的一些关键电子技术及电子产品密切相关。 目前数字图像处理技术几个引人瞩目的高科技领域包括： 1．高清晰度电视(HDTV) 高清晰度电视是当今国际高科技竞争的制高点之一，占领这个制高点者，必将拥有巨大的经济效益。目前主要有两种发展模式：一是日本、西欧等国家在现有的基础上进行改良；二是美国推出的全数字HDTV，1992年美国推出了4种全数字HDTV，它们的关键技术是在视频图像信号处理上采用最先进的信源图像压缩编码技术。然而，其价格上分昂贵，难以真正商品化。这种状况的丰要原因是压缩编码方法的效率不高。 2．商业电子化 20世纪90年代，由于美国商品零售业的发展，出现了新兴的零售连锁集团，它凭借现代化的计算机管理信息系统所带来的零库存、低成本和低售价，迅速占领了市场，成为美国商品零售业的首批巨人。“这种商业电子化”大市场吸引着越来越多的创业者、高科技公司，以致一些世界性大公司纷纷涉足于这一领域。 商业零售业作为市场流通的枢纽与各行各业密切相关，它使得商业电子化成为一项复杂的系统工程，它不仅仅使商场收款机电子化，而且它还使商场网络化、货币支付电子化甚至订货电子化等。在商业电子化过程中，商品信息的处理、存储与传输是十分重要的环节。 基于matlab的车牌识别系统 一、目的与要求 目的：利用matlab实现车牌识别系统，熟悉matlab应用软件的基础知识，了解了基本程序设计方法，利用其解决数字信号处理的实际应用问题，从而加深对理论知识的掌握，并把所学的知识系统、高效的贯穿到实践中来，避免理论与实践的脱离，巩固理论课上知识的同时，加强实践能力的提高，理论联系实践，提高自身的动手能力。同时不断的调试程序也提高了自己独立编程水平，并在实践中不断完善理论基础，有助于自身综合能力的提高。 要求： 1.理解各种图像处理方法确切意义。 2.独立进行方案的制定，系统结构设计要合理。 3．在程序开发时，则必须清楚主要实现函数的目的和作用，需要在程序书写时说明做适当的注释。如果使用matlab来进行开发，要理解每个函数的具体意义和适用范围，在写课设报告时，必须要将主要函数的功能和参数做详细的说明。 4、通过多幅不同形式的图像来检测该系统的稳定性和正确性。 二、设计的内容 学习MATLAB程序设计，利用MATLAB函数功能，设计和实现通过设计一个车牌识别系统。车牌识别系统的基本工作原理为：将手机拍摄到的包含车辆牌照的图像输入到计算机中进行预处理，再对牌照进行搜索、检测、定位，并分割出包含牌照字符的矩形区域，然后对牌照字符进行二值化并将其分割为单个字符，然后将其逐个与创建的字符模板中的字符进行匹配，匹配成功则输出，最终匹配结束则输出则为车牌号码的数字。车牌识别系统的基本工作原理图如图1所下所示： 三、总体方案设计 车辆牌照识别整个系统主要是由车牌定位和字符分割识别两部分组成，其中车牌定位又可以分为图像预处理及边缘提取模块和牌照的定位及分割模块；字符识别可以分为字符分割和单个字符识别两个模块。 为了用于牌照的分割和牌照字符的识别，原始图象应具有适当的亮度，较大的对比度和清晰可辩的牌照图象。但由于是采用智能手机在开放的户外环境拍照，加之车辆牌照的整洁度、自然光照条件、拍摄时摄像机与牌照的矩离等因素的影响，牌照图象可能出现模糊、歪斜和缺损等严重缺陷，因此需要对原始图象进行识别前的预处理。 牌照的定位和分割是牌照识别系统的关键技术之一，其主要目的是在经图象预处理后的原始灰度图象中确定牌照的具体位置，并将包含牌照字符的一块子图象从整个图象中分割出来，供字符识别子系统识别之用，分割的准确与否直接关系到整个牌照字符识别系统的识别率。 由于拍摄时的光照条件、牌照的整洁程度的影响，和摄像机的焦距调整、镜头的光学畸变所产生的噪声都会不同程度地造成牌照字符的边界模糊、细节不清、笔划断开或粗细不均，加上牌照上的污斑等缺陷，致使字符提取困难，进而影响字符识别的准确性。因此，需要将拍出的车牌进行处理，在这个过程中，我采用画图工具，将汽车图像的车牌部分进行裁剪，并将车牌的蓝色部分过亮的地方颜色加深，还将车牌中的一个白色的原点抹去，另外还将车牌上的铆钉使用车牌的蓝色背景覆盖，这样分割出的字符更加准确。 车牌识别的最终目的就是对车牌上的文字进行识别。主要应用的为模板匹配方法。 因为系统运行的过程中，主要进行的都是图像处理，在这个过程中要进行大量的数据处理，所以处理器和内存要求比较高，CPU要求主频在600HZ及以上，内存在128MB 及以上。系统可以运行于Windows7、Windows2000或者Windows XP操作系统下，程序调试时使用matlabR2011a。 四、各个功能模块的主要实现程序 （一）首先介绍代码中主要的函数功能及用法：数字图像处理系统毕业设计论文
水塔水位控制系统课程设计报告
硬件测试及方案定义技术
倒立摆控制系统设计报告.doc
基于ARM嵌入式图像处理系统设计与实现.
简单数字图像处理系统
西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)
软硬件测试方案
倒立摆校正装置的设计
基于DSP的数字图像处理系统的设计与实现
数字图像处理系统论文
水塔水位智能控制系统
DSP图像采集处理系统设计实例
数字图像处理车牌识别课程设计matlab实现附源代码