清华大学基于嵌入式系统的高压开关柜测控装置的开发[1]
基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制
基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制1. 引言1.1 研究背景高压开关柜是电力系统中重要的设备之一，其局放故障是导致设备损坏和电力系统事故的主要原因之一。
传统的局放监测方法存在监测频率低、监测精度不高、无法实时监测等问题，为了解决这些问题，本研究基于电容耦合法开发了一种高压开关柜局放智能监测装置。
电容耦合法是一种有效的非接触式检测方法，通过测量高压设备发射的电磁波信号来实现局放故障的监测。
本研究旨在提高局放监测的精度和实时性，减少设备损坏和事故发生的风险。
本文将详细介绍电容耦合法的原理及应用，高压开关柜局放监测技术的现状，装置的设计与实现过程，监测装置的测试及性能评估结果，以及一些实际应用案例。
通过本研究，可以为电力系统的安全运行提供可靠的技术支持，为未来的研究和应用提供参考。
1.2 研究意义高压开关柜是电力系统中重要的设备之一，其工作稳定性直接关系到电力系统的正常运行和安全运行。
局放是高压开关柜中常见的故障形式之一，如果未能及时发现和处理，可能造成设备损坏、事故发生。
因此，开发一种高效的局放监测装置对于提高电力系统的安全性和稳定性具有重要意义。
目前基于电容耦合法的高压开关柜局放智能监测装置的研制，可以有效实现对局放故障的智能监测和预警，提高了开关柜的故障诊断能力和及时处理效率。
此项研究的意义不仅在于为电力系统的安全运行提供了强有力的支持，同时也推动了局放监测技术的发展，并在一定程度上提高了电力设备的可靠性和安全性。
因此，本研究具有重要的理论和实际意义。
1.3 研究目的引言本研究旨在针对高压开关柜局放智能监测装置的研制，明确研究目的如下：1. 研究电容耦合法在高压设备局放监测中的原理及应用，探索其在实际工程中的可行性和有效性；2. 开发一种高压开关柜局放监测技术，结合电容耦合法与智能监测技术，实现对局放故障的实时监测和预警；3. 设计并实现一款高压开关柜局放智能监测装置，包括硬件设计、软件开发以及数据分析处理，确保其稳定可靠，并满足各类高压设备的监测需求；4. 对研制的监测装置进行测试及性能评估，验证其监测精度和可靠性，为实际工程应用提供依据；5. 结合实际案例，探讨监测装置在高压开关柜局放监测中的应用效果，为相关领域的工程实践提供参考和指导。
基于单片机的10kV_高压开关柜智能操控系统设计
- 23 -高 新 技 术通过添加开关柜设备，对电力系统的各种参数进行实时采集和监测[1]，不仅能够提高工作效率，还能够对系统的运行状态进行分析，在系统运行异常的情况下能够及时处理，在一定程度上避免事故发生。
智能操控系统可以将电力系统的运行数据进行集中管理，有助于提高运行效率。
通过动态指示反映设备状态，为操作人员提供保障。
同时，使用智能操控系统可以减少资源投入，在一定程度能够降低运营成本，使系统的可靠性得到提升。
由于传统的智能开关柜的制造成本高，需要集成更多的电子设备和传感器，增加了操控过程中安装调试难度[2]。
智能开关柜的电子元件较多，出现故障的概率不断增加，电源的质量和稳定性问题得不到控制。
同时，在与外部网络进行连接过程中，存在攻击和信息泄露的风险，因此这些缺陷会导致结果难以符合预期[3]。
基于上述背景，本次研究以控制器件温升作为判断条件，优化10kV 高压开关柜智能操控，设计基于单片机的10kV 高压开关柜智能操控系统，并结合实际情况进行试验分析，验证方法性能。
1 智能操控系统硬件设计本次设计的基于单片机控制的高压开关柜智能操控系统以TE 215G 为核心，具体如下。
1.1 单片机设计TE 215G 单片机的标准功能完全符合设计要求，具有3k 字节的Flash 闪存，可存储数据，128字节内存RAM 。
通信接口为全双工结构，系统内部具有振荡器，I/O 口负责数据和控制信号传输。
当单片机的吸流较小时，I/O 口要上拉电阻[4]。
具体的硬件系统设计图如图1所示。
本次选取的单片机具有2个数据指针，2个计数器T 0、T 1。
T 0作为时钟信号控制智能芯片的CP 口，T 1与通信芯片的RT/CP 连接，能够在信号检测过程中进行计数。
INT 0为中断单片机，通过键盘来中断信号输入。
在主控系统中，不同端口的连接功能均不相同。
P 0口能够进行A/D 数据转换，是总线路的复用口。
P 1口为控制信号引脚的连接口，通常为双向的I/O 口。
嵌入式系统在测控仪器中的应用
嵌入式系统在测控仪器中的应用测控仪器在现代工业生产、科学研究、医疗健康等众多领域都发挥着至关重要的作用。
随着科技的不断进步，嵌入式系统因其独特的优势，在测控仪器中得到了广泛而深入的应用。
嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
它通常由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成。
在测控仪器中，嵌入式系统的应用带来了诸多显著的优势。
首先，它能够显著提高测控仪器的性能。
凭借其强大的计算能力和快速的数据处理速度，嵌入式系统可以实现对复杂测控任务的高效处理，从而获取更准确、更及时的测量和控制结果。
例如，在高精度的测量仪器中，嵌入式系统能够对采集到的数据进行实时滤波、校准和补偿，有效降低测量误差，提高测量精度。
其次，嵌入式系统大大增强了测控仪器的可靠性和稳定性。
由于其采用了专门设计的硬件和软件架构，具备较强的抗干扰能力和容错能力，能够在恶劣的工作环境下稳定运行。
在工业现场的高温、高湿、强电磁干扰等环境中，嵌入式测控仪器依然能够准确可靠地工作，保障生产过程的顺利进行。
再者，嵌入式系统显著降低了测控仪器的成本。
通过将多种功能集成在一个芯片上，减少了外围器件的使用，降低了硬件成本。
同时，嵌入式软件的可复用性和可裁剪性，也降低了软件开发成本。
这使得测控仪器能够以更经济实惠的价格推向市场，为更多用户所接受。
另外，嵌入式系统还赋予了测控仪器更好的灵活性和可扩展性。
通过软件编程，可以方便地对测控仪器的功能进行修改和升级，满足不同用户的个性化需求。
而且，当需要增加新的测量参数或控制功能时，只需对硬件进行少量的改动，并重新编写相应的软件即可，大大缩短了产品的开发周期。
在实际应用中，嵌入式系统在各类测控仪器中都有着出色的表现。
例如，在工业自动化领域，基于嵌入式系统的智能传感器能够实时监测生产线上的各种参数，如温度、压力、流量等，并将数据传输给控制器进行分析和处理，实现对生产过程的精确控制。
嵌入式系统课程设计题目
嵌入式系统课程设计题目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－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。
）3.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）4.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）5.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。
）6.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）7.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 - 操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。
）8.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）9.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计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。
基于STM32单片机控制的高压开关柜局部放电检测系统的研究
交流Experience ExchangeDI G I T C W 经验270DIGITCW2019.03随着电力行业的发展，电力设备如高压开关柜的使用越来越多，其运行状态对电力系统供电可靠性有很大的影响。
一旦发生故障，有可能线路和设备会受损，造成大面积停电。
绝缘类故障主要表现为绝缘击穿，产生的主要原因有：绝缘老化、过电压、工艺不满足要求等。
绝大多数的绝缘类故障在故障前期都会产生局部放电现象，出现局部放电时，会产生气体生成物、电脉冲、超声波、电磁辐射、光、局部过热及产生能量损耗等现象。
调查表明，50%以上的故障是可预先发现的。
通过对局部放电进行检测，提前发现设备存在的问题，采取有效措施，避免发展成为故障。
本文主要对高压开关柜局部放电检测方法进行简述，设计了基于STM32单片机控制的高压开关柜局部放电检测系统。
1 高压开关柜局部放电检测方法1.1 脉冲电流法脉冲电流法是通过检测测量阻抗在耦合电容侧或通过罗戈夫斯基线圈从电力设备的中性点或接地点测取局部放电信号。
该方法检测实时性较好且灵敏度较高，能够测量放电量、放电频次、放电能量、放电相位等，是广泛使用的一种局部放电检测方法。
1.2 暂态对地电压法暂态对地电压法是通过检测局部放电在电气设备对接地金属壳之间产生的放电电压实现的。
当开关柜对地绝缘发生局部放电时，产生少量电容性放电电量，电量很小且持续时间非常短。
该方法受外界干扰小，可提高检测的灵敏度与可靠性，在电力设备得到广泛应用。
1.3 特高频法特高频法是通过特高频传感器对电力设备局部放电产生的特高频电磁波信号进行检测的方法。
在局部放电中，会产生陡的电流脉冲，脉冲的上升时间为几ns ，激发特高频的电磁波。
该方法可避开常规频率的干扰，具有良好抗干扰特性、故障定位准确、灵敏度高、检测范围大等优点。
1.4 超声波检测法超声波检测法是利用超声波传感器检测电力设备局部放电产生的超声波信号从而判定局部放电的方法。
超声波检测法受电气干扰小，对放电源的定位准确。
浅谈10kV开关柜的智能化设计
浅谈10kV开关柜的智能化设计摘要：在我国电力系统中开关柜的智能化设计是主要工作，10kV高压开关柜广泛运用于供电系统线路中，在电线线路上具有推送和分派的功效，是供电系统的主要设备之一。
在高压开关柜的特殊运用中，因为客户和设计生产商的标准和规范不一样，目前市场中的高压开关柜类型各种各样，运用时供电系统运作不稳定，实际操作艰难。
因而，10kV高压开关柜必须以统一的设计规范来规范高压开关柜设计标准。
本文从多个层面探讨了10kV高压开关柜设计中的注意事项，为规范设计给予参考。
关键词：开关柜；智能电网；电气设计引言随着信息技术的不断发展，为我国智能化开关柜技术不断创新发展提供技术支撑。
目前我国的智能化中压开关柜在现有基础上通过与新型的智能仪器信息技术等结合来进行设计，将智能配电监控以及保护模块等系统的网络接口与中央控制室的计算机网络系统进行联网后，可以对各供配电回路中的电压电流情况及有功/无功的功率情况等参数进行实时监测与控制，也可以对开关柜内的实际运行环境和温湿度以及故障、断路器的分合状态等实时监测，从而快速地对故障点进行定位；除此之外，随着信息化技术的不断运用和发展，对配变所进行无人值守和远程监控，保证供电系统稳定地运行，且其具有非常良好的市场发展前景。
1开关柜概述开关柜，在行业内又叫做成套配电装置，是一种由断路器等元器件构成的电气设备。
10kV开关柜是一种典型的高压成套开关设备，在电力系统中的配电环节有着十分广泛的应用，是电网中最常见的电气设备之一。
其作用是对电气主接线涉及的控制单元、保护单元、测试单元以及相应的母线等装配到一个专用的柜体中，使得接线的管理以及电能的分配更加方便快捷。
当电力系统发生故障时，可以人为或自动将故障部分电路断开隔离，在电网检修时也可以根据需要对部分设备进行投切。
可见，高压开关柜是电网中不可或缺的组成单元。
考虑到当前10kV 开关柜在应用中仍存在不可靠、不准确、不及时等问题，非常有必要对其进行智能化设计研究，这对于高压成套开关设备的发展具有重要的现实意义。
开关柜智能监测装置说明书
6)精度：±1℃
7)温度测量周期：约60s
8)供电：3.6V锂电池，工作时间＞2年（也可指定采用无源传感器）
9)射频标准：IEEE802.15.4。
3.3
1)监测装置可配置连接两路模拟摄像头，两路模拟摄像头安装于开关柜内方便清晰查看开关断口状态的位置，用于实时监视开关柜内开关的断口状态；
3)红外：检测热源，当有人体经过其正前方1米内范围时，监测装置自动点亮屏幕，照明功能设置为自动时，当有人体经过时，照明灯自动点亮；
4)验电插孔：当A、B、C三相带电时，用于验电核相。
5.3
1)系统一次动态模拟图如下：
1：小车上触头工作/试验位置指示
2：断路器分合位置指示
3：小车下触头工作/试验位置指示
背光延时：设置液晶背光点亮时间，液晶点亮时间达到预设时间后，液晶背光熄灭，设置方法同循环时间。
返回待机延时：设置返回主画面延时时间，在其他画面下，可设经一定延时自动反回一次系统图画面，设置方法同循环时间。
背光亮度：设置液晶背光亮度，设置方法同循环时间。
4)人体感应模式：点击“开”、“关”设置液晶背光唤醒模式，点击后“开”、“关”按钮后，显示1表示为“开”，显示0表示为“关”，当人体感应模式打开后，监测装置具有对移动热源感知功能，当有人体经过其正前方1米内范围时，监测装置可自动点亮屏幕及照明，设置方法同显示模式。
照明模式：点击“手动”、“自动”设置照明模式，点击后“手动”、“自动”按钮后，显示1表示为“自动”，显示0表示为“手动”，当照明设为自动模式且人体感应模式打开后，监测装置具有对移动热源感知功能，当有人体经过其正前方1米内范围时，监测装置可自动开启照明，
遥信灯模式：厂家调试设置项。
高压开关柜智能监控系统设计
高压开关柜智能监控系统设计高压开关柜智能监控系统设计作者姓名***学院名称信息与电子学院指导教师**教授答辩委员会主席**教授申请学位工程硕士学科专业电子与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2014Design of High Voltage Switch Cabinet IntelligentControl System摘要随着电力系统对安全性的要求越来越高，对电网的监控已成为一个高度重视的课题，特别对在电力系统中起控制和保护作用的高压开关柜的研究成为一种必然趋势。
开发一种高精度、高可靠性，附带监测及故障自诊断系统的高压开关柜智能监控系统，具有有着明显的经济效益和社会效益。
本课题结合高压开关柜监控的现状和发展趋势，针对高压开关柜设备的开关状态位置、验电核相、温湿度控制等进行实时监测和智能化管理控制方面进行研究。
在硬件设计中,以高性能微处理器ARM11为核心,辅以相应的外围驱动电路，同时采用了诸多的抗干扰措施,以保证系统能够在复杂的环境下正常工作。
在软件设计中，采用嵌入式Linux系统作为开发平台，对控制系统的各个模块进行了驱动程序和应用程序的设计。
最后对整个监控系统产品进行了测试验证，测试结果表明，该控制系统能够进行实时监测和智能化管理。
本课题意在通过新的设计思想，使开关柜智能操控系统更符合现代化电力设备要求，以满足市场和不同的客户需求。
关键词：开关柜；Linux；ARM；嵌入式系统AbstractWith the growing demand of power system security, the controlling of grid has become a high priority task, especially for power system control and protection of high-voltage switch cabinet has become an inevitable trend，therefore，research and development of a new type of a high precision, high reliability switch cabinet monitoring and fault diagnosis system is of clear economic and social benefits.This topic combines high-voltage switch cabinet status and development trend of monitoring, high-voltage switch cabinet equipment on or off position, nuclear inspections, such as temperature and humidity control for real-time controlling and research on intelligent management.In the design of hardware, microprocessors with high performance ARM11 core, complemented by a corresponding peripheral driving circuit, together with a lot of anti-jamming measures, to ensure that the system is able to work in a complex environment.In software design, used as a development platform for embedded Linux system, each module of the control system for driver and application design.Finally, controlling systems have been tested as a whole to verify, test results show that the real-time controlling and intelligent system can manage.This topic is intended to adopt new design ideas，so that intelligent control system，switch cabinet electrical equipment more in line with modern requirements to meet the market and different customer needs.Keywords: Switch Cabinet；Linux；ARM；Embedded System目录第1章绪论 (1)1.1课题来源及研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3课题研究的目的和意义 (2)1.4课题研究的主要内容 (2)1.5 论文的组织结构 (4)第2章嵌入式体系结构 (5)2.1 嵌入式系统概述 (5)2.2 ARM处理器 (6)2.3嵌入式Linux操作系统 (7)2.4本章小结 (9)第3章系统总体设计 (10)3.1开关柜概述 (10)3.1.1开关柜基本概念 (10)3.1.2开关柜的特点 (11)3.1.3开关柜使用条件 (11)3.2开关柜的智能化技术 (12)3.2.1现代传感器技术 (13)3.2.2微机处理技术 (13)3.2.3状态监测和故障诊断技术 (13)3.3系统总体设计方案 (14)3.3.1硬件设计方案 (14)3.3.2软件设计方案 (15)3.4本章小结 (16)第4章系统硬件设计 (17)4.1 ARM开发板 (17)4.2电源电路设计 (18)4.3开关量输入电路设计 (18)4.4温湿度控制电路设计 (20)4.5带电显示电路设计 (24)4.6加热器断电检测电路设计 (25)4.7通信电路设计 (26)4.8硬件抗干扰 (27)4.9本章小结 (28)第5章系统的软件设计 (29)5.1搭建软件开发环境 (29)5.1.1 搭建交叉编译环境 (29)5.1.2 生成BootLoader (30)5.1.3 配置与编译嵌入式 Linux 内核 (31)5.1.4 嵌入式 Linux 文件系统 (32)5.2监控系统软件总体设计 (33)5.3驱动程序设计 (34)5.3.1 Linux 驱动程序概述 (35)5.3.2 驱动程序的实现 (35)5.4应用程序设计 (37)5.4.1 Linux文件I/O编程 (37)5.4.2应用程序与驱动程序的关系 (40)5.4.3应用程序的实现 (41)5.5本章小结 (46)第6章系统测试结果 (47)6.1测试平台及环境 (47)6.2测试步骤及结果 (47)6.3本章小结 (49)结论 (51)参考文献 (52)致谢 ...................................... 错误!未定义书签。
《嵌入式系统》课程实验报告-stm32单片机gpio程序开发
实验概述
【实验目的及要求】 实验目的： 1. 掌握 STM32 单片机输入输出接口程序开发 2. 掌握用寄存器开发 STM32 单片机程序 3. 掌握用库函数开发 STM32 单片机程序 实验要求： 1. 完成实验要求中提到要完成的所有内容，完成代码并提交主要代码。 2. 分析寄存器和库函数编程的优势和劣势，你喜欢用哪种方式。 3. 对每行主要代码要进行注释，说明其功能。 实验内容：
1.熟悉 TEB-CM5000 嵌入式单片机实验系统上的 LED 灯电路和单独按钮电路。
2.学习并掌握寄存器版本、库函数版本相关的实例程序，主要学习实例 stm32referencesrcforch5 目录下的，LED、LEDLib、KEY_LED 和 KEY_LEDlib 四 个程序。
3.利用寄存器位操作模式、库函数分别开发出 USER2（PD3）按钮控制 LD5(PF7)亮灭。具体功能：USER2（PD3）按钮按下时，LD5 灯闪烁；当 USER2（PD3） 按钮弹开时，LD5 灯停止闪烁。 4.实现利用寄存器位操作模式、库函数分别开发出: 当每次 USER2（PD3）按钮 按下时，LD5 灯只闪烁一次。 【实验环境】 1. TEB-CM5000 嵌入式单片机实验系统 2. MDK4.12 嵌入式软件开发环境
2.当每次 USER2（PD3）按钮按下时，LD5 灯只闪烁一次。
（1）寄存器位操作模式 循环判断 PD3 的状态，并执行对应操作（点亮或熄灭灯）
（3） 库函数
循环判断 PD3 的状态，并执行对应操作（点亮或熄灭灯）
小结
1. 只闪烁一次跟一直闪烁的区别主要在于 Flag 值。 在只闪烁一次的程序中， 设置 flag 值作为标志，灯亮以后改变 flag 值的状态，flag 的状态改变灯的 状态就不再继续。
嵌入式测控系统
2）输出设备，用于数据的输出。常见的输出设备有各种显示器、各种打印机、绘图仪等。
3）外存储设备，用于存储程序和数据。常见的外存储设备有硬盘、软盘、光盘设备、存储卡等。
（2）专用外设及其接口：在嵌入式测控系统中，专用外设是指那些为完成用户要求的功能而必须使用的外 设。在实际应用中，由于对测控系统功能要求的多样性，实现这些要求的技术途径灵活性，使得专用外设的种类 繁多。例如，发光二极管、继电器、直流电A/D器件、D/A器件、按键等都可以认为是专用外设。
(2)实时性
嵌入式测控系统的一大特点就是必须实时响应和处理事件。因为，在这样的系统中，经常对事件的响应提出 规定的时限，要求刻不容缓地进行处理。当嵌入式测控系统比较复杂，要求实时响应的事件比较多时，设计者就 更应当考虑和处理有关实时性的问题。现实中的事件有非周期性随即出现的，也有周期性发生的。对于前者，在 系统设计时就必须考虑到最坏的情况一一即最大出现率的情况下，如何应付这种情况。对于后者，在设计时就必 须保证有足够的性能来响应它们。
简介
简介
嵌入式计算机系统的出现，是计算机发展史上一个重要的里程碑。嵌入式系统诞生于微型计算机时代，它与 通用计算机系统的专业化分工发展导致20世纪末、21世纪初计算机技术的飞速发展。通用计算机按照高速、海量 存储技术发展，而嵌入式系统的发展则完全不同，走的是单芯片化道路。它以体积小、功能全、性价比高等诸多 优点而独具特色，在工业控制、军事武器、通信设备、信息处理、家用电器等用领域中独占鳌头，迅速地将传统 的电子系统发展为智能化的现代电子系统时代 。
不管是常规外设还是专用外设，它们的接口要完成的功能是都是一样的。接口应该提供计算机与外设的信息 传送的通路;实现外设状态的输入和对外设控制信息的输出；实现电平转换、信号形式(数字信号与模拟信号)的 转换以及快速的处理器与慢速的外设间的同步 。
嵌入式技术与应用开发项目教程(STM32版)习题答案
嵌入式技术与应用开发项目教程（STM32版）习题答案项目一LED控制设计与实现1-1 嵌入式系统是如何定义的？嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。
目前，国内普遍认同的嵌入式系统定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
1-2 嵌入式系统具有哪些特点？嵌入式系统具有以下几个显著特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用；（2）软件要求固态化存储；（3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性；（4）嵌入式系统的生命周期较长；（5）嵌入式系统开发需要开发工具和环境。
1-3 ARM Cortex-M3处理器是哪几个部分组成？嵌入式系统一般是由嵌入式处理器、存储器、输入输出和软件（嵌入式设备的应用软件和操作系统是紧密结合的）等4部分组成。
1-4 简述STM32F103系列产品的命名规则。
STM32F103系列产品的命名规则，是按照“STM32F103XXYY”格式来命名的，具体含义如下：（1）产品系列：STM32是基于ARM Cortex-M3内核设计的32位微控制器；（2）产品类型：F是通用类型；（3）产品子系列：101是基本型、102是USB基本型（USB全速设备）、103是增强型、105或107是互联型；（4）引脚数目（第一个X）：T是36脚、C是48脚、R是64脚、V是100脚、Z是144脚；（5）闪存存储器容量（第二个X）：4是16K、6是32K、8是64K、B是128K、C是256K、D是384K、E是512K；（6）封装（第一个Y）：H是BGA、T是LQFP、U是VFQFPN、Y是WLCSP64；（7）温度范围（第二个Y）：6是工业级温度范围-400C~850C、7是工业级温度范围-400C~1050C。
嵌入式系统基础教程第2版习题解答俞建新
《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示版本：1.00版编写完成日期：2014年12月5日机械工业出版社《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示目录目录简单说明 (1)第1章1.9节习题和思考题 (1)第2章2.5节习题和思考题 (4)第3章3.9节习题与思考题 (5)第4章4.8节习题和思考题 (8)第5章5.6节习题与思考题 (8)第6章6.11节习题与思考题 (13)第7章7.9节习题和实验题 (18)第8章8.7节习题与思考题 (20)第9章9.6节习题和思考题 (26)结束正文共31页 (31)简单说明1，从2014年4月初开始搜集资料、编写、整理、润色和修改，到2014年12月5日结束。
2，本文档给出的习题和思考题都是《嵌入式系统基础教程第2版》图书中各章最后一节段落中列出的习题和思考题。
为了描述简单起见，在文档正文中大多数情况下我们用“第2版教程”一词来代表《嵌入式系统基础教程第2版》图书。
3，对第2版教程中的大部分习题和思考题给出了解答要点提示，但是并非所有习题和思考题都是这样。
如果习题和思考题难度较大，或者需要技术成熟的开发板调试，或者需要较长时间的实验程序编写，对这样的习题和思考题我们不直接提供解答要点提示。
4，在这个文档中的插图编号我们采用“插图x-y”的形式。
其中x表示章号，y表示这一章的插图序号，例如：插图1-1、插图5-1、等。
5，本文档的编写者就是第2版教程的三名编写者，俞建新、王健、宋健建。
第1章1.9节习题和思考题习题1-1 试说明嵌入式系统和PC系统的主要差异在哪些方面？解答要点提示本道题目的解答可以从以下7个方面着手。
（1）嵌入式系统属于专用计算机系统，应用领域比较广泛，用户对象与嵌入式产品关系密切。
而PC 系统属于通用计算机系统，主要以个人用户需要为主，兼顾企业和事业单位的业务需要。
（2）嵌入式处理器的型号比较多，研发嵌入式产品时选型的余地比较大。
嵌入式技术与应用开发项目教程(STM32版)习题答案
嵌入式技术与应用开发项目教程（STM32版）习题答案项目一LED控制设计与实现1-1 嵌入式系统是如何定义的？嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。
目前，国内普遍认同的嵌入式系统定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
1-2 嵌入式系统具有哪些特点？嵌入式系统具有以下几个显著特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用；（2）软件要求固态化存储；（3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性；（4）嵌入式系统的生命周期较长；（5）嵌入式系统开发需要开发工具和环境。
1-3 ARM Cortex-M3处理器是哪几个部分组成？嵌入式系统一般是由嵌入式处理器、存储器、输入输出和软件（嵌入式设备的应用软件和操作系统是紧密结合的）等4部分组成。
1-4 简述STM32F103系列产品的命名规则。
STM32F103系列产品的命名规则，是按照“STM32F103XXYY”格式来命名的，具体含义如下：（1）产品系列：STM32是基于ARM Cortex-M3内核设计的32位微控制器；（2）产品类型：F是通用类型；（3）产品子系列：101是基本型、102是USB基本型（USB全速设备）、103是增强型、105或107是互联型；（4）引脚数目（第一个X）：T是36脚、C是48脚、R是64脚、V是100脚、Z是144脚；（5）闪存存储器容量（第二个X）：4是16K、6是32K、8是64K、B是128K、C是256K、D是384K、E是512K；（6）封装（第一个Y）：H是BGA、T是LQFP、U是VFQFPN、Y是WLCSP64；（7）温度范围（第二个Y）：6是工业级温度范围-400C~850C、7是工业级温度范围-400C~1050C。
论10kV高压开关柜智能化在线监测系统
论10kV高压开关柜智能化在线监测系统摘要：本文主要对10kV高压开关柜智能化在线监测系统进行分析。
高压开关柜是电力系统中不可缺少的重要设备，承担正常线路的投入、退出以及故障线路的切除，对电网和负荷的安全、稳定运行起着控制和保护双重作用，其状态的好坏直接影响着电力系统的可靠运行。
关键词：高压开关柜；在线监测；系统；内容引言随着变电站综合自动化和配电自动化的迅速发展，电力系统自动化程度越来越高，相应地对各种输变电和配电设备提出了更高的要求。
在电力系统中起着控制和保护等重要作用的高压开关柜首当其冲，不仅要求运行中的高压开关柜要有高度的可靠性，而且还要监视其自身的运行状态。
对反映其性能的运行参数实施在线监测，是保证高压开关柜本体运行可靠性的关键。
一、10kV高压开关柜智能化在线监测系统的目标随着电力系统自动化的迅速发展和供电可靠性要求的日益提高，特别是目前电力部门正大力推行的变电站综合自动化，对高压开关柜的可靠性提出了更高的要求。
为了适应这种要求，构建高压开关柜在线监测系统的根本任务是了解和掌握开关柜的主体断路器的运行状态，为断路器的故障诊断、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
因此，高压开关柜在线监测系统应实现以下几个基本目标：（1）建立高压开关柜在线监测系统，对能反映开关柜本体运行状态的有关参量进行长期连续的监测。
（2）监测系统的投入和使用不应改变和影响开关柜原有的性能及其可靠性。
（3）监测系统应能对开关柜的有关运行参量进行显示和记录。
（4）应用各种数据处理和信号分析方法，综合考虑各种因素，如运行历史，环境因素等，能对开关柜运行状态的相关数据进行分析处理。
（5）采用计算机技术、传感器技术、电磁兼容技术，使现场监测单元的运行有足够的可靠性，具有较好的抗干扰能力和必要的监测灵敏度。
（6）具备一定的通信能力，能满足综合自动化和无人值守变电站的需求。
（7）具有自检和报警功能。
（8）具有很好的可行性和较好的技术经济指标。
电路中的嵌入式系统设计与开发方法
电路中的嵌入式系统设计与开发方法嵌入式系统是指集成在其他产品中，用于控制和执行特定功能的计算机系统。
它们在现代生活中无处不在，包括智能手机、家电、汽车、医疗设备等。
电路中的嵌入式系统设计与开发方法是确保嵌入式系统能够高效运行的关键。
本文将介绍电路中的嵌入式系统设计与开发方法，涵盖了系统设计的基本原则、软件开发流程以及硬件设计考虑因素。
I. 系统设计的基本原则- 功能需求分析：在设计嵌入式系统之前，首先要对系统的功能需求进行详细分析。
包括确定系统的输入输出接口、数据存储需求、处理能力等。
- 系统架构设计：根据功能需求，设计系统的整体架构。
这包括选择合适的处理器、内存、输入输出接口等。
同时，考虑系统的可扩展性和可维护性是必要的。
- 实时性要求：一些嵌入式系统对实时性的要求非常高，比如航空航天系统或医疗设备。
在设计过程中，必须考虑系统对时间的敏感性，保证任务能够按时完成。
- 节能设计：嵌入式系统通常由电池供电或者需要长时间运行，因此节能设计非常重要。
优化算法、降低功耗以及合理的电源管理都是有效的策略。
- 可靠性设计：一些嵌入式系统的功能可能涉及到人身安全或关键数据，因此可靠性设计非常关键。
包括错误检测和纠正、故障容忍机制等。
II. 软件开发流程嵌入式系统的软件开发流程通常由三个阶段组成：需求分析、设计与实现以及测试与验证。
1. 需求分析阶段：在这个阶段，开发团队与客户共同明确系统的功能需求和性能要求。
确定软件需求规格说明书，定义系统的输入和输出。
2. 设计与实现阶段：在这个阶段，根据需求分析的结果，制定详细的系统设计规范。
包括系统结构设计、模块划分、数据流分析等。
在设计完成之后，开始编写代码实现功能。
3. 测试与验证阶段：测试是软件开发过程中非常重要的一环。
通过不同的测试方法，包括单元测试、集成测试和系统测试，对软件进行验证和调试。
确保系统的稳定性和一致性。
III. 硬件设计考虑因素在嵌入式系统的硬件设计过程中，以下因素需要考虑：1. 硬件平台选择：根据系统的功能需求，选择适合的硬件平台。
大学20秋《嵌入式系统原理及应用》大作业题目及要求
大学20秋《嵌入式系统原理及应用》大
作业题目及要求
一、题目
请根据以下两个选题中的一项，完成一份嵌入式系统的设计与实现。
选题范围包括但不限于硬件设计、软件开发、系统集成等。
选题一：智能家居系统设计与实现
选题二：智能交通系统设计与实现
二、要求
1. 设计并实现一个嵌入式系统模型，包括硬件和软件部分。
2. 需要提供详细的设计文档，包括系统结构图、硬件设计图、软件设计图等，以便他人能够理解和复现你的设计。
3. 你需要使用适当的开发平台和工具来完成你的设计和实现，例如Arduino、Raspberry Pi、ARM等。
4. 必须考虑系统的可靠性、稳定性和安全性，以及与现有智能
家居或智能交通系统的兼容性。
5. 你需要自行设定设计和实现的功能与特性，并在文档中详细
描述。
6. 需要在规定的时间内完成设计和实现，并提交设计文档和系
统演示。
7. 设计文档应包括项目概述、需求分析、系统设计、实现步骤、测试方法和结果等内容。
8. 请注意文档的语法、格式和逻辑清晰，以便他人能够准确理
解你的设计思路和实现过程。
以上为《嵌入式系统原理及应用》大作业题目及要求，请按照
要求完成设计与实现，并及时提交设计文档与系统演示。
祝你成功！。
嵌入式系统文献综述
开题报告（文献综述）（苏州大学）1引言在信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post—PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面。
嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合，成为最热门的技术之一［1］。
在嵌入式产品日渐普及和迅速发展的背景下，掌握嵌入式Linux软件技术或者嵌入式硬件设计的开发人员已经成为社会急需。
目前国内用于教学的嵌入式系统实验系统，学生只能在此平台上进行一些应用软件开发实验。
这些对于电子及相关专业的学生来说, 一方面他们得不到硬件设计能力的锻炼, 另一方面不能很好地了解硬件知识, 不便于培养学生的创新能力, 最终不能很好适应嵌入式系统开发的要求。
1.1ARM9嵌入式实验教学系统的描述本教学实验系统采用了核心主板加扩展板的设计方式, 提供基于微处理器的核心主板, 将微处理器所有的I/O全部引出, 在核心主板上面只提供最基本的接口, 而对于一些特殊用途的USB接口、以太网接口、GPRS接口和GPS接口, 以及网络接口、音频接口等，都以扩展板形式提供, 这样, 可以让学生在实验教学平台上进行主流技术硬件电路设计实验, 切实掌握部分硬件工作原理。
实验平台建设最重要的内容是微处理器的确定。
本文采用已成为主流，成本低、性能高、低功耗, 而且供货厂家较多, 符合嵌入式系统发展趋势, 目前是世界上应用最多的RISC体系结构, 被广泛应用在移动通信、消费电子、工业控制等领域的32位微处理器ARM9芯片:即三星公司的S3C2440A芯片, 该芯片是目前国内使用最广的经典ARM 芯片, 非常适合教学, 充分体现嵌入式系统对资源、成本、可靠性有严格需要的特点。
1.2ARM9嵌入式实验教学系统的设计与制作前景及意义在当今信息化社会中，嵌入式系统在人们的日常工作和生活中所占的份额，可能已超过传统意义的控制系统，这就是为什么我们的学生感到学的没有用，而有用的又没有学的原因。
10kV智能开关站技术应用
10kV智能开关站技术应用郭国太【摘要】结合厦门10kV智能开关站技术应用的实例，分析了10kV智能开关站的关键技术和系统结构，介绍了实施10kV智能开关站的设计方案，并对10kV智能开关站技术应用研究工作提出了建议。
%Combined with Xiamen 10kV intelligent switching station examples of application technology, analyzes the intelligent 10kV switching station the key technology and the system structure, introduces the implementation of 10kV intelligent switching station design scheme, and puts forward some suggestions for the application of 10kV intelligent switch station technology.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P148-151)【关键词】10kV智能开关站;关键技术;IEC61850;智能管理系统【作者】郭国太【作者单位】厦门电力勘察设计院有限公司，福建厦门 361009【正文语种】中文随着我国国民经济快速发展，城市用电量增长迅猛，配电网络规模迅速扩大，电力用户对电力供应的可靠性和电力服务的要求越来越高，对配电网运行的稳定性和可靠性提出更高的要求。
传统配电网络和运维管理模式已不满足电网发展需要，加快智能配电网的建设和提升配电网智能化水平，已经迫在眉睫。
10kV开关站作为配电网络一级站房应首率先智能化，智能技术实现开关站设备的状态预估和无人值守，提高开关站的安全可靠性，提高生产效率降低不良成本。
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注：适用于干燥外壳厚度为６ｍｍ及以上．容量为７５０ｋＶ．Ａ以上的变压器。
时，注意观察真空表的压力及变压器顶盖变形情况．当变压器顶盖的变形达８ｍｍ时．停止抽真空．此时真空表的数值为极限值。
在干燥过程中．应每小时抽真空半小时，使变压器箱内气压达一定值。
调节进气阀．使变压器箱体内定期注入一定量的干燥空气。
３．３辅助加热
为了提高干燥速度，采用８只２ｋＷ电炉。
在变压器箱体底部均匀加热。
同时在箱体内加入１ｔ变压器油，使底部及箱体内受热均匀。
３．４测温
在变压器器身最外层线圈（即低压线圈）离顶部和底部各２００ｍｍ处。
靠箱体内侧各埋热电阻一个．用导线引出变压器箱体，与测温表连接，不得破坏变压器的密封情况。
加热时，控制线圈温度，不得超
过９５℃．也不得低于８５℃。
３．５热油循环
干燥前。
变压器吊心检查时。
对变压器内的沉淀物及铁锈进行了清理．但是绕组内及其它位置的沉淀物和杂质不易清除．因此采用热油循环进行过滤处理。
热油循环采用一台真空滤油机和纸质滤油机串联进行。
不但滤掉变压器内的沉淀物及杂质。
而且对变压器内局部的受潮处理有明显的效果。
４干燥效果
经过对变压器１３天的干燥处理．实测结果见表２，满足变压器大修后的试验要求…。
表２实测结果
该变压器大修后，经过几年实际运行，变压器运行情况一切正常。
停电时做预防性试验…也很正常。
参考文献：
［１］ＤＬ／Ｔ５７２—１９９５．电力变压器运行规程［Ｓ］．北京：水利电力出版社．１９９７．
［２］沈阳变压器厂．变压器试验［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８７．
作者简介：黄崇利（１９６５一），女。
讲师，．ｉａ－从事机电传动控制和检测传感技术的教学与科研工作。
（上接第２８８页）过背板的哈丁插槽固定．并通过背板ＣＡＮ总线进行通信。
系统与上位机采用以太网通信。
目前试验表明达到设计要求。
图６为其装置外形。
图６高压开关柜测控单元
４结语
（１）笔者研制的高压开关柜测控系统可以实现对电网运行参数、高压开关柜本体的监测．以及保护和通信功能。
通过对测控系统采集信号的分析和处理，可以计算断路器电寿命、机械寿命等参数．这些参数可以较好地反映高压开关柜断路器的机械和电气特性，以及柜内运行环境。
（２）该系统建立在嵌入式软硬件系统之上．应用ＤＳＰ技术、嵌入式ｕＣｌｉｎｕｘ操作系统．以及面向对象的软件设计方法，使得整个系统具有技术上的先进性和安全性，形成模块化程度很高．具有很好的灵活性、可扩展性和可移植性的测控系统。
同时．系统也广泛地支持网络、文件系统以及各种通信协议。
参考文献：
【１】黄瑜珑，关永刚，徐国政，等．高压开关柜智能化状态监测装置的研制叨．电工技术杂志，２０００（７）：７－９．
【２】李明．贾继钧．朱鸣海．ＳＦ６断路器电耐受能力的研究硼．高压电器，１９９０（５）：１６—２１．
【３】ＡＰｏｎｓ，ＡＳａｂｏｔＭｅｍｂｅｒ，ＧＢａｂｕｓｃｉ．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｄｕｒａｎｃｅａｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｉｒｃｕｉｔ－Ｂｒｅａｋｅｒｓ：Ｃｏｍｍｏｎ
ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＴｗｏＵｔｉｌｉｔｉｅｓ［Ｊ１．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ．１９９３。
８（１）：１６８－１７４．
作者简介：姚建实（１９７９一），男，在读硕士。
主要从事高压
电器设备的测控和故障诊断研究。
万方数据。