嵌入式微波X波段自动测量线及其远程控制系统的设计与实现

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随着嵌入式技术、计算机控制技术和网络技术的不断发展,自动化和网络化的教学方式已经成为传统教学的有益补充。传统微波测量线实验教学中,实验者必须与实验设备同处一地,并且通过手动测量。手动测量不仅操作繁琐,而且测量误差大,实验效果不理想。自动测量在应用上比传统手动测量有了明显变化。自动测量在增加测量速度和精度的同时,还可快速进行数据处理,提高了实验效率。此外,远程教育作为新技术应用的主要形式,其资源共享和信息互动的特点使得传统的教育模式不断地发生改变。进行远程实验的实验者可以不用到达实验室,在互联网上通过远程数据采集、自动测量、远程控制、虚拟现实等技术,就可以实现从异地计算机设备上进行实验操作。远程实验提高了实验人员的工作效率和学习效率,已经成为远程教育未来发展的一个重要方向。   本课题在分析当前嵌入式系统接入Internet研究现状和实现方法的基础上,设计出一套微波X波段自动测量线及其远程控制系统的方案并得以成功实现。该方案采用C/S模式,信号源为X波段的微波信号,服务器端以微波测量线为控制对象,采用“ARM+μC/OS-Ⅱ+TCP/IP”结构进行设计,提出以ARM芯片为核心,以μC/OS-Ⅱ操作系统为平台,以TCP/IP为通信协议,实现微波测量线的自动测量及其Internet接入,进而构建嵌入式网络服务器。客户端以Visual C++为平台,设计相应的客户端软件。实验者通过软件进行远程实验操作,实现微波测量线在远程实验中的应用。论文首先对微波自动测量线,远程教学及嵌入式系统的研究状况及应用前景进行分析,然后完成微波自动测量线及其远程控制系统的结构设计,搭建硬件电路,移植构建μC/OS-Ⅱ操作系统平台,编写基于ARM芯片LPC2210的程序代码,并根据系统特点设计嵌入式TCP/IP协议,实现系统的自动测量及远程控制。   本系统采用嵌入式技术,实现微波测量线的自动测量,同时将其接入Internet实现远程控制。自动测量可以将测量线探头的水平位移精度提高到0.0127mm,并将完成一次终端负载测量的时间缩短至2分钟。客户端软件可以在测量结束时迅速计算出波导波长、驻波相位、驻波比、反射系数、电刻度、阻抗、导纳等微波参数,并将结果显示在史密斯圆图中。此外,将嵌入式系统与Internet相连可实现对远程设备的控制,完成远程实验操作,实现微波测量线自动测量与远程控制的结合。
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