本课题完成了基于FPGA的数据采集器以及IIC总线的模数转换器部分、通讯部分的电路设计。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位软处理器MicroBlaze;ⅡC总线的模数转换采用Microchip公司的MCP3221芯片，通讯部分则在FPGA片内用VHDL语言实现。通过上述设计实现了“准单片化”的模拟量和数字量的数据采集和处理。 所设计的数据采集器可以和结构类似的上位机通讯，本课题完成了在上位机中用VHDL语言实现的通信电路模块。通过上述两部分工作，将微处理器、数据存储器、程序存储器等数字逻辑电路均集成在同一个FPGA内部，形成一个可编程的片上系统。FPGA片外仅为模拟器件和开关量驱动芯片。FPGA内部的硬件电路采用VHDL语言编写；MCU软核工作所需要的程序采用C语言编写。多台数据采集器与服务器构成数据采集系统。服务器端软件用VB开发，既可以将实时采集的数据以数字方式显示，也可以用更加直观的曲线方式显示。 由于数据采集器是所有自控类系统所必需的电路模块，所以一个通用的片上系统设计可以解决各类系统的应用问题，达到“设计复用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC设计的更加突出的优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级，同时也可以降低成本和提高可靠性。
上传时间： 2013-07-12
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可编程逻辑器件FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)越来越多的应用于数字信号处理领域，与传统的ASIC(专用集成电路)和DSP(数字信号处理器)相比，基于FPGA和CPLD实现的数字信号处理系统具有更高的实时性和可嵌入性，能够方便地实现系统的集成与功能扩展。 FFT的硬件结构主要包括蝶形处理器、存储单元、地址生成单元与控制单元。本文提出的算法在蝶形处理器内引入流水线结构，提高了FFT的运算速度。同时，流水线寄存器能够寄存蝶形运算中的公共项，这样在设计蝶形处理器时只用到了一个乘法器和两个加法器，降低了硬件电路的复杂度。 为了进一步提高FFT的运算速度，本文在深入研究各种乘法器算法的基础上，为蝶形处理器设计了一个并行乘法器。在实现该乘法器时，本文采用改进的布斯算法，用以减少部分积的个数。同时，使用华莱士树结构和4-2压缩器对部分积并行相加。 本文以32点复数FFT为例进行设计与逻辑综合。通过设计相应的存储单元，地址生成单元和控制单元完成FFT电路。电路的仿真结果与软件计算结果相符，证明了本文所提出的算法的正确性。 另外，本文还对设计结果提出了进一步的改进方案，在乘法器内加入一级流水线寄存器，使FFT的速度能够提高到当前速度的两倍，这在实时性要求较高的场合具有极高的实用价值。
上传时间： 2013-07-18
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随着图像处理和模式识别技术的进步，基于生物特征的识别技术成为蓬勃发展的高技术之一，根据IBG(InternationalBiometricGroup)组织对生物特征市场的统计和预测，该领域的收入的年增长率30-50％，到2008年，全球总收入将达到46.39亿美元。而基于指纹特征的识别技术由于其独特的可靠性，稳定性，方便快捷的特点，恰好符合了市场的需求。目前指纹识别技术是生物识别领域中应用最广泛的识别技术，也是研究与应用的一个热点。 SOPC片上可编程系统和嵌入式系统是当前电子设计领域中最热门的概念。NiosⅡ是Altera公司开发的一种采用流水线技术、单指令流的RISC嵌入式处理器软核，可以将它嵌入FPGA内部，与用户自定义逻辑结合构成一个基于FPGA的片上系统。与嵌入式硬核相比较，嵌入式软核具有更大的灵活性。而FPGA的高速性、恰恰满足了指纹识别系统对速度的要求。 本文对指纹识别技术中各个环节的算法进行了较为深入的研究，结合NiosⅡ嵌入式处理器的特点，对算法进行了合理的选择与优化，形成了一套完整的指纹识别算法，并提出了一种基于FPGA的指纹识别系统硬件设计方案。 论文的内容主要包括以下几个方面： 1、对指纹图像预处理、后处理和匹配算法进行了改进，提高了算法的性能；设计了一种适用于快速匹配的指纹特征数据结构；提出了一套基于特征点匹配的指纹识别算法。实验结果表明该算法速度快、误识率较低、可靠性较高，可以满足实用的要求。 2、本着增加系统集成度、减小系统体积、提高便携性、降低功耗和成本，同时提升系统的性能的原则，使用Altera公司提供的外围设备IP核配合NiosⅡ处理器软核搭建了一个单片嵌入式系统，然后以内嵌NiosⅡ软核的FPGA和FPS200指纹采集器为核心芯片，外配片外RAM和Flash存储器以及小键盘和LCD显示屏等器件，设计了一个便携式指纹识别系统，提出了一套基于FPGA的硬件设计方案。 3、利用NiosⅡ开发板对硬件设计方案进行了初步的验证，实现了指纹采集芯片FPS200与FPGA的接口，并进行了算法的移植。 实验结果表明本文所提出的系统设计方案是可行的。基于FPGA的自动指纹识别系统在速度、功耗、体积、扩展性方面有着独特的优势，具有广阔的发展空间。最后提出了对这一设计继续改进的思路和下一步研究的内容。
上传时间： 2013-06-07
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目前，许多高校在机房管理上使用了IC 卡，其中少数机房是使用接触式IC卡，众所周知，接触式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干扰性和工作距离方面不及非接触式IC 卡，因此很多接触式IC 卡基本已被非接触式IC 卡取代。 经过调研发现，使用IC 卡的机房管理系统的基本工作方式是每个机房中配置了1个IC 卡读写终端和1 台监控机。IC 卡读卡终端只是一个普通的读卡器，只负责读取卡内信息，并通过串口等通信方式将IC 卡信息传输给监控机，读卡终端本身没有信息存储功能，实际的计费管理完全是通过监控计算机控制，监控计算机向中心服务器端定时或实时传输刷卡信息。由于整个系统要占用一台微机，而且中间的信息传递、计费环节都要由它来完成，不仅浪费资源，而且也增加了安全隐患。在这种工作模式下，会出现一些问题和漏洞： 1) 可靠性不高由于读卡设备与监控计算机之间的信息传输只是暂时保存在监控计算机中，如果监控计算机遭到病毒袭击或者出现硬件故障，将出现无法挽回的后果。而且由于学生信息都保存在监控计算机中，因此存在着人为伪造、篡改和徇私舞弊行为的极大可能。 2) IC卡的特点未完全体现IC卡除了能标识身份外，还有电子钱包功能，能对其进行充值和扣款，但是上述方法基本上IC卡只用做标识身份，实际的每次扣款，都是由监控计算机和中心服务器来完成，基本与读卡设备无关。 3) 不方便学生上机和收费管理学生每次上机刷卡，都要由监控计算机连接中心服务器端，由中心服务器端读出学生信息，进行核对，而且对学生的扣款需要额外的计算机软件来进行计时和计费处理，显得比较繁琐。 鉴于以上问题，为提高机房管理效率，降低工作强度，并及时处理机房发生的故障，采用机房计费管理系统势在必行。如果能在读卡终端设备中完成计费的大部分功能，并且增加存储功能，这样就可以减少监控计算机的负担，甚至读卡终端设备可以直接与中心服务器通信，不仅能增加系统的可靠性和安全性而且还充分利用了IC 卡的功能，还降低了财务统计和计算带来的麻烦。 目前已经应用于机房管理的解决方案主要有3种方式，即:软硬件结合控制方式、帐号方式和门禁方式。鉴于设计要求，并且考虑到安全、可靠、简单等因素，如果在软硬件结合控制方式中，把更多的任务交由读卡终端，比如由读卡终端来存储数据、计费管理，同时如果读卡终端能实现TCP/IP 通信，那么监控计算机的任务就大大降低，甚至可以由读卡终端直接与中心服务器通信。就减少了一些不必要的麻烦和安全风险。本论文的设计就是基于这一点来进行的。 本系统要求数据传输稳定可靠，实时性要好，另外考虑到性价比等因素，综合考虑选择将μC/OS-II 操作系统移植到ARM7 上作为开发平台。在此平台基础上，考虑到TCP/IP协议栈的实现与要采用的硬件的性能以及实现的成本有关。从解决这一技术问题出发，结合本论文研究的应用对象，决定使用嵌入式操作系统，此种方案可以描述为嵌入式TCP/IP协议栈＋嵌入式操作系统＋微控制器。 本文介绍了一种基于ARM7的IC 卡机房管理终端的设计方案。该系统在ARM7的基础上实现了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和TCP/IP协议栈的嵌入，能够正确读写IC 卡信息，增加了SD 卡存储功能，完成计费操作，实现液晶显示功能，能够通过以太网或串口直接与服务器通信。 本文详细介绍了整个机房管理系统终端的硬软件设计，给出了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM7 处理器上的详细移植过程，介绍了一种TCP/IP协议栈和基于套接字的编程方法，同时也提供了一种多卡操作的防冲突机制。 同目前大多数机房管理系统相比，该系统有如下特点： 1) 由于使用了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ，提高了系统的实时性和反应时间，任务管理和调度更加方便有效。 2) 由读卡终端来进行计费操作，降低了服务器端的工作压力，同时降低了安全风险。 3) 增加了数据存储功能，提高了系统的可靠性，有利于数据的查询和故障的恢复。 4) 增加了对无效卡、注销卡和欠费卡的判断与处理，对恶意操作或者有意或者无意的逃费操作采取了积极有效的措施。 5) 以太网通信克服了以往串口通信的传输距离短、传输速率慢等缺点，使得通信更加方便、高效，并且可以进行远距离传输和控制。
上传时间： 2013-07-09
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近些年来，随着以计算机技术、通信技术为主的信息技术的快速发展和Internet的广泛应用，嵌入式系统也受到了越来越多的重视，日益广泛的应用与工业控制、移动通讯、家用电器以及消费电子设备中。 而数据采样在现代工业中发挥着非常重要的作用，工业设备的监测和控制都离不开数据的采集。但传统的基于单片机系统的数据采样模块因为无法或很难完成操作系统的嵌入、文件的管理、各种接口的连接、与Internet的互联、大容量存储器的扩展等功能，所以在许多领域的应用受到限制。针对这些问题，设计开发了基于Linux操作系统的嵌入式数据采集模块。 本文在综合分析了现有数据采集系统存在问题的基础上，新设计的嵌入式数据采集系统采用板卡式结构提高了系统的可扩展性和灵活性；采用嵌入式Linux内核作为系统的运行、调度的核心，提高了系统的软件可移植性和稳定性；采用基于ARM9核的32位嵌入式微处理器，作为控制、处理和通信的核心，提高了整个硬件系统的处理能力、控制灵活性以及抗干扰能力，并降低了功耗。系统有强大的网络通信能力，为接入Internet提供了可能。 基于ARM的嵌入式数据采集与处理系统结构清晰、通用性好、可扩展性强，可为各种嵌入式应用提供一套完整的硬、软件解决方案，在工业测量与控制领域具有较为广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：chens000
随着大量的工矿企业的兴起和扩张，会有越来越多的废水、污水排放到环境中，特别是在珠江三角洲地区，这一现象尤为突出。目前珠江流域的水资源已经出现严重污染，由此带来的环境污染和生态污染已引起了当地有关部门的高度重视。为此，本课题通过与广东泰斗微电子公司合作，研发一种具有通用性的水污染源信息监控网络的语音报警器，通过实时快速的污染源信息检测，完成对污染源信息的语音报警和存储。 报警器的功能是接收由前端北斗通信处理器传输来的污染源信号进行相应的语音报警。本报警器设计选用目前工业控制领域流行的ARM芯片LPC2368作为主控制器，并采用RS232/RS485通用通信方式来完成对水污染源信息的采集与处理；选用SD卡作为存储介质来实现对语音文件和污染源信息的存储；语音报警部分选用价格低廉的WAV和MP3解码芯片VS1003进行语音文件的解码。设计中还对语音输出通道进行扩展，提高系统的扩展性和使用的灵活性。 本报警器设计兼容FAT16和FAT32两种文件系统格式，并支持WAV和MP3两种类型的语音文件报警，相比目前常用的水污染监控系统报警器来说，本报警器具有更大的通用性和灵活性。本报警器在软件设计中嵌入了实时微内核操作系统uC/OS—Ⅱ，这使得本报警器在实时性方面有很大的改善和提高，有效的解决了基于前后台软件系统的报警器在报警时出现语音播放不连续的问题。 本报警器是“珠江水域北斗监控示范工程”项目中的一部分即预警部分，目前该报警器已通过各项功能测试，并已安装在多个监控站点上试运行。
上传时间： 2013-07-31
上传用户：hmy2st
本文提出一种基于DCT 变换的数字图像盲水印嵌入算法，通过对水印图像进行置乱加密与随机产生嵌入位置来保证水印安全性，实验证明此算法具有较好的不可见性，能够抵御JPEG 压缩、高斯模糊、均值滤波
上传时间： 2013-07-11
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超声波电机是一种全新原理的直接驱动电机，它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力，通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁电机相比，它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性，在非连续运动领域、精密控制领域要比传统的电磁电机性能优越得多。超声波电机在工业控制系统、汽车专用电器、精密仪器仪表、办公自动化设备、智能机器人等领域有广阔的应用前景，近年来倍受科技界和工业界的重视，成为当前机电控制领域的一个研究热点。 本文主要研究了行波型超声波电机的嵌入式驱动控制系统设计。系统是基于ARM嵌入式微控芯片设计的。全文共分为6部分。第一章主要介绍了国内外超声波电机驱动控制技术在国内外的发展状况，ARM芯片的结构原理以及本课题的选题意义。第二章在前人的研究基础上做了系统仿真，为系统的硬件设计提供设计指导。第三章提出了基于ARM的超声波电机嵌入式驱动控制系统设计方案，并介绍了系统各个模块的设计与调试的过程和结果。第四章介绍了uC/OS-Ⅱ操作系统在ARM上的移植，以及基于该操作系统的电机控制系统软件设计流程。第五章介绍了系统各子程序的设计，速度控制与定位控制的算法设计，以及系统调试的结果。第六章总结了本论文的主要贡献、存在问题以及后续课题的研究方向。
上传时间： 2013-04-24
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电液位置伺服系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量反馈等优点，因此它已经遍及国民经济和军事工业的各个技术领域。近年来，对电液位置伺服系统的快速性、稳定性、准确性等控制性能提出了新的要求，作为电液位置伺服系统核心的控制器，起到更为关键的作用。 现阶段，嵌入式微处理器以其小型、专用、便携、高可靠的特点，已经在工业控制领域得到了广泛的应用，如工业过程、远程监控、智能仪器仪表、机器人控制、数控系统等，嵌入式微处理器嵌入实时操作系统，可以克服传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的控制系统非实时性的缺点，其性能、可靠性等都能满足电液位置伺服系统控制的要求，在控制领域具有广泛的应用前景。 本文以实验室的电液位置伺服系统为研究对象，按照系统的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器对电液位置伺服系统进行控制的一种方案，设计了一种新型的基于ARM9(S3C2410)微处理器的电液位置伺服控制器。本系统控制器的开发设计中，在以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器基础上，通过外部扩展，使得系统控制器具有丰富的硬件资源，开发了A/D转换电路、D/A(PWM)转换电路、伺服放大电路、串行接口等电路，同时为了使得控制器的程序代码具有较强的可读性、可维护性、可扩展性，使用了操作系统，通过比较选择了uC/OS-Ⅱ实时内核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微处理器中，并编写了A/D、数字滤波、D/A(PWM)等软件程序，通过编译、调试、验证，程序运行正常。在对电液位置伺服系统进行控制策略的选择中，分别采用PID、滑模变结构、模糊自学习滑模三种控制策略进行仿真比较，得出采用模糊自学习滑模控制策略更有利于系统控制。
上传时间： 2013-04-24
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基于删的μC/OS-Ⅱ移植及其CAN总线应用研究流体机械及工程专业近年来，嵌入式系统受到科学与工程各个领域研究者的密切关注，成为研究的一个热点。随着嵌入式系统的复杂性不断增加，嵌入式操作系统成为嵌入式系统中最重要的组成部分。在嵌入式系统中，μC/OS-Ⅱ凭借其结构清晰、源代码开放和实时性好等优势，成了监控系统等领域的技术热点。嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件相结合，共同构成一个可以重复利用的软硬件系统平台，不但可以提高开发效率，还可以提高系统的可靠性和实时性，满足日益复杂的应用需求。 在国内监控领域中，大多采用了集散式监控系统，虽然克服了集中式监控系统的缺点，但还存在着效率较低，错误处理能力不强等缺点。而且设备的兼容性不好，系统实时性、可靠性也不高。采用CAN现场总线可很好的克服上述一些缺点，具有很强的抗干扰能力。CAN总线把所有挂接在总线上的智能设备联接成网络，构成自动化系统，实现对现场设备的实时监控。 基于这些考虑，本文选择了以IPC2290芯片(内部集成了CAN模块)为微控制器的MagicARM2200教学实验开发板作为学习和研究的开发平台，把μC/OS-Ⅱ这个实时微内核操作系统嵌入到该芯片中。在深入研究CAN通信模块特点和驱动的基础上，把其驱动移植到μC/OS-Ⅱ操作系统中。并在实时操作系统μC/OS-Ⅱ上通过设计—个带A/D转换的CAN智能模块来阐述智能模块软硬件设计方法，这些工作为搭建基于CAN总线的实际测控系统方案提供了理论基础。 本文使用的CAN通信方案具有极大的灵活性，能方便和简洁的运用到各种测控系统中。实验结果证明了该方案的有效性和正确性，并且具有实际的应用价值。最后，本文作者在CAN智能模块的基础上搭建了基于CAN总线的多相流动实验台的测控系统方案。
上传时间： 2013-07-16
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