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数字化设计

数字化设计》是机械工业出版社出版的图书,作者是王玉新
  • 基于ARM的指纹识别门禁系统的设计与实现

    随着数字化和网络化的发展,传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制,很难满足安全可靠和网络化的控制需求。由于识别技术的不断成熟,基于人体生理特征的身份识别系统逐渐被人们开始采用,目前,从实用的角度看,指纹识别技术要比其它生物识别技术更安全和方便,这是因为人的指纹具有唯一性、不变性以及贴身性的特点。传统的门禁控制器常采用单片机开发,利用串行通信接口向远程上位机传送数据,多个门禁控制器一般组成RS485网络,通信线路专用且不易于实现网络控制和远程控制,而基于TCP/IP网络通信的门禁系统通过局域网传递数据,很容易实现远程控制和分布式管理。 文中设计了基于指纹识别和以太网的智能网络型门禁控制器。在ARM9和Linux操作系统上采用FPS200指纹传感器采集指纹图像和USB摄像头采集视频图像,以及采用以太网控制器芯片AX88796,实现了基于TCP/IP协议的网络门禁系统。 论文首先分析了门禁系统的研究背景、意义及国内外的发展现状,然后介绍了指纹识别网络门禁系统的总体结构,阐述了系统各个重要功能模块的硬件资源。根据系统的硬件资源搭建了嵌入式Linux的软件平台,移植了相关模块的驱动程序。论文研究了指纹识别算法,包括指纹图像预处理和指纹图像的特征提取和匹配,重点分析了指纹图像分割法,利用灰度梯度和灰度方差的结合设置一个合适的局部阈值对指纹进行分割。然后,阐述了门禁控制系统软件的总体设计,并重点介绍Video4Linux采集图像、指纹图像采集、GoAhead Web Server的应用以及系统运用TCP/IP实现系统门禁控制器和上位机PC之间的网络通信。 系统测试部分介绍了测试环境、测试方法以及测试内容。测试结果表明,本课题设计的指纹识别网络型门禁系统在稳定性、可靠性以及实时性方面达到了较好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的问题,并对近几年来的一些新的研究趋势做了简单的总结与展望,指出了指纹识别网络型门禁系统未来的研究方向。

    标签: ARM 指纹识别 门禁系统

    上传时间: 2013-07-23

    上传用户:pwcsoft

  • 基于ARM和USB2.0的瞬变电磁数据采集系统的研究与设计

    瞬变电磁法作为一种重要的地球物理探测方法,由于它在时间和空间上的可分性,使得这种方法简单易行,信息丰富,精度较高,低成本,见效快,从而在矿藏勘探、钻井和海洋勘探等领域得到了广泛的应用。随着接收仪器的数字化和智能化,发射功率的增大,数字模型计算正反演的应用,解释水平的提高,瞬变电磁法可解决的地质问题不断扩大,几乎涉及了物探工作的各个领域:矿产勘探,构造探测,水文与工程、地质调查,环境调查与监测以及考古等。近年来,在找水、市政工程、土壤盐碱化和污染调查、浅层石油构造填图,以及矿井突水预测等领域都取得了良好效果。 瞬变电磁法探测系统包括发射机和接收机两部分。接收机用作在噪声中提取由发射机发射的一次场信号在地下导体中感应出的二次场信息,其信息反映了地下导体的电阻率差异,通过对该信息数据的处理了解探测目标的特性从而达到探测的目的。 瞬变电磁信号具有早期信号幅度大、衰减快,而中晚期信号幅度小、衰减慢的大动态范围的特点。因此,必须设计出能适应这种瞬时变化快、动态范围大数据信号要求的高性能数据采集系统。同时,瞬变电磁探测系统的工作环境大都是在野外,因此,为适应野外工作的需要,数据采集卡尤其要有较低的功耗。 本论文在总结其他数据采集系统设计的基础上,提高采样速率和采样精度、采用分段放大技术避免放大饱和和实现对小信号的有效识别、改用ARM作为核心处理器实现对接收机的有效控制、改进USB2.0的实际传输速度、改用自适应滤波法等噪声抑制方法组合实现抗干扰和噪声滤除设计,成功设计和实现了一套基于ARM和USB2.0的瞬变电磁数据采集系统,该系统具有高性能,低功耗,抗干扰能力强,低成本的特点,已成功应用于瞬变电磁探测实践,并取得良好效果,极大的满足了瞬变电磁探测系统的需要。同时,该系统对于其他数据采集系统的设计具有一定的借鉴意义。

    标签: ARM 2.0 USB 瞬变电磁

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:txfyddz

  • 基于ARMVxWorks的Web视频监控系统的研究和设计

    近年来,监控系统从鲜为人知的幕后走进了前台、走进了人们的生活,监控技术己从第一代全模拟系统发展到第三代完全数字化的阶段。目前,随着微处理器技术和计算机网络技术的进步,基于嵌入式Web的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注,以网络为基础的数字视频监控系统已经发展成为视频监控系统发展的主流。 本文在分析视频监控的现状和发展趋势之后,针对当前视频监控系统的不足,结合市场应用前景设计了一种较好的远程视频监控的应用方案。该方案是在当前非常流行的ARM微处理器上,利用强实时操作系统VxWorks与高性能开源的嵌入式Web服务器和嵌入式数据库相结合,建立高效的、可及时响应的嵌入式视频监控服务器,该系统支持USB摄像设备、文件存储、数据库管理,具有较高的性价比。 论文详细阐述了视频监控系统软硬件的总体设计,主要致力于嵌入式操作系统在S3C2410开发板上的移植,深入研究了闪存文件系统TFFS、以太网卡的工作机制、VxWorks USB协议栈,并实现了硬件上对应的驱动程序。在嵌入式操作系统成功实现后,完成了嵌入式Web服务器GoAhead和嵌入式数据库Berkeley DB的移植。同时,在软件层次上设计和实现了基于Web视频监控的前端服务CGI程序的功能模块。 本系统是ARM技术、VxWorks操作系统、网络技术在嵌入式领域的综合应用,本系统可应用于交通控制、实时探测、安全检查等领域,并对视频监控在其他领域的应用有一定的参考价值。

    标签: ARMVxWorks Web 视频监控系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:fanghao

  • 基于ARMμClinux远程图像监控系统的研究与设计

    图像监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字图像处理技术于一体的综合系统。它以其直观、方便、信息内容丰富等特性而被广泛应用于工业生产、交通、电信、电力、银行、智能办公大楼等场所。网络技术、嵌入式技术和图像处理技术的发展使得数字化图像数据的网络实时传输和控制成为可能。嵌入式图像监控系统就是一种以嵌入式技术、图像压缩编码技术、网络传输控制技术为核心的新型监控系统,它在稳定性、实时性、处理速度、功能、价格、扩展性等方面和传统的监控系统相比有着突出的优势,同时也代表着目前图像监控系统研究和发展的方向。 本文设计了一种基于嵌入式的远程图像监控系统,系统以ARM7作为核心处理器,并采用μClinux操作系统,实现前端采集的图像信息经GPRS无线信道进行远程传输。 本文完成的工作包括嵌入式远程图像传输系统硬件平台搭建与软件开发。硬件方面,完成了以ARM7微处理器(Samsung公司的S3C44BOX)为核心的系统硬件平台搭建。该系统硬件资源包括S3C44BOX,Flash,SDRAM,UART,以太网控制器以及LCD接口等;软件方面,针对硬件平台完成Bootloader移植和μClinux移植,并完成嵌入式监控终端和上位机应用程序的设计。在本系统中把上位机做为服务器,嵌入式监控终端做为客户端,通过GPRS网络客户端应用程序和服务器应用程序在Internet上建立联接,从而可以相互访问。 本文首先综述了课题研究的目的意义以及国内外研究现状。其次设计了以ARM7为核心处理器并采用嵌入式μClinux操作系统的远程图像监控系统整体方案。从Bootloader概念出发,对U-Boot在系统硬件平台上的移植做了详细的分析,并研究了其在移植过程中经常出现的问题,提出了解决方法。分析了μClinux系统结构及驱动程序原理,并在系统硬件平台上实现μClinux移植。最后研究设计了系统整体软件设计,包括上位机软件设计和嵌入式终端的软件设计,并给出了实验结果。

    标签: Clinux ARM 远程图像 监控系统

    上传时间: 2013-06-23

    上传用户:heart520beat

  • 基于ARM的嵌入式强实时内核设计

    随着国内工业化、数字化的迅速发展,嵌入式开发在IT行业中的重要性越来越显著。嵌入式开发领域对产品的功能性、稳定性、实时性等方面的要求也越来越高。 采用嵌入式实时操作系统作为开发平台,以高性能的嵌入式处理器为工业控制等领域的主控制器可以有效地提高系统的可靠性、实时性、和软件编程的灵活性。在嵌入式处理器方面,ARM构架已经在高性能、低功耗、低成本的嵌入式领域里占领先地位。而在嵌入式操作系统方面,适合国内发展方向的解决方案以及系统基础结构方面并不理想。首先,国外成熟的嵌入式实时操作系统大都成本高、结构复杂,不适合强实时应用;其次,因大部分实时操作系统不公开源码,使开发的产品存在安全隐患。而类似μC/OS-II的小型强实时嵌入式操作系统内核虽然具有低成本、易控制、小规模、高性能等特性,但这类系统的基础较为薄弱,面临产品化和商业化还有一定的距离。 本文针对这种情况,结合现有的操作系统内核理论及嵌入式强实时系统的特殊需求,特别是对μC/OS-Ⅱ的研究分析基础上,面向强实时应用,设计、构造了一种适合在32位ARM处理器环境下使用的内核。这样做的目的是为了提供一个基础牢固、值得信赖的基本平台。 本文研究工作主要集中在以下几个方面: 针对嵌入式环境中高效、简洁、易扩展、易剪裁的要求,对内核体系结构框架进行了设计。内核整体上采用分层结构,在各层中采用功能相对独立的模块:在最底层借鉴微核的原理,只提供最基本的功能模块。 针对系统快速和稳定的实时响应能力需求,为IRQ中断建立了统一的中断入口,采用合理的半嵌套工作方式;保留FIQ为不可屏蔽中断,在快速反应场合使用;引入中断分段处理机制解决中断和任务的ITC机制共享,需要硬保护机制相互协调所引起的硬保护机制被隐性地泛滥使用问题。 针对应用提出的系统行为的可预测性需求,在调度算法方面采用基于优先级位图的抢占阈值调度算法,提高了处理器的利用率和任务集合的可调度性,减少了内核存储开销;在共享资源访问控制方面,以优先级天花板协议为依据,使用互斥事件解决优先级反转和死锁问题的发生。 为了保障系统的强实时性能,本文还对内核的时钟管理、内存管理等方面进行了设计。最后,通过实时性能测试,结果表明该实时内核有很好的强实时特性。

    标签: ARM 嵌入式 内核设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:alia

  • 基于ARM的嵌入式视频服务器设计与实现

    视频监控系统是一种先进的、防范能力强的综合系统。它通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监控场所的一切情况,同时可以把监控场所的图像内容传送到监控中心,进行实时远程监控。随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的迅猛发展,视频监控技术也得到飞速发展,视频监控进入了全数字化的网络时代,传统的模拟视频监控系统和基于PC机的数字视频监控系统已不能满足现代社会发展的需要,基于嵌入式技术的网络视频监控系统成为视频监控系统发展的新趋势,具有广阔的应用前景和实用价值。 本文在总结分析前人研究成果的基础上,深入系统地研究了基于ARM和Linux的嵌入式系统开发技术,给出了基于ARM的嵌入式视频服务器的总体设计方案和功能规划,包括硬件结构和软件结构,基于B/S(Browser/Server)服务机制的客户端软件设计大大降低了客户端的软硬件要求。然后,介绍了嵌入式Linux交叉编译环境的搭建和嵌入式软件的开发过程,通过BootLoader的配置烧写和Linux内核的移植编译,搭建了嵌入式视频服务器运行开发的软件平台。最后详细分析了嵌入式视频服务器软件部分各个功能模块的设计思路及其关键代码实现,用Liflux vide04linux APIs实现了视频图像的采集,视频数据网络传输采用了基于UDP协议的IP组播方式,而视频图像显示模块则采用了自行设计实现的基于IPicture COM接口的ActiveX控件,便于维护、更新和升级。 本文设计的基于ARM的嵌入式视频服务器安装设置方便,远程客户端用户通过IE浏览器可直接访问服务器,实时视频图像传输流畅,无明显抖动,具有良好的稳定性、较高的性价比和一定的实用价值。

    标签: ARM 嵌入式视频 服务器

    上传时间: 2013-05-19

    上传用户:彭玖华

  • 基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的设计与研究

    随着信息技术的发展和数字化产品的普及以及Intemet广泛深入的应用,从消费电器到工业设备,从民用产品到军用器材,嵌入式系统己被广泛的应用到网络、手持通信设备、消费电子和自动化控制等各个领域。嵌入式系统的广泛应用和发展潜力使其成为21世纪的应用热点之一。为了学习、研究和使用嵌入式技术,国内许多高校都在开展或计划开展嵌入式系统教学。因此,研制基于ARM的嵌入式系统教学实验系统已迫在眉睫。 本文在分析了各种嵌入式教学实验系统功能的基础上,提出并研究设计了一款基于ARM的嵌入式系统教学实验系统。本文概括地阐述了嵌入式系统的概念、设计流程、发展趋势,分析了嵌入式系统教学开展的必要性。根据实验系统的需求分析、功能规划和教学内容安排,设计了一个基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的硬件平台,详细论述了硬件平台的设计及实现过程,同时给出了电路原理图。研究了嵌入式操作系统的启动和移植,包括嵌入式操作系统的选型、系统引导程序Bootloader的设计与实现、嵌入式操作系统uCLinux内核的移植。以嵌入式网络为应用背景,分析了嵌入式Boa服务器的程序结构,修改并实现了嵌入式Boa服务器。在Boa服务器的基础上,设计并实现了远程控制嵌入式系统I/O端口的应用程序,实现了通过浏览器控制A/D转换器进行模拟信号采集并获得采样数据的功能。 实验结果表明,所设计的基于ARM的嵌入式系统教学实验系统达到了预期的设计目标,能够满足嵌入式系统教学实验的要求。

    标签: ARM 嵌入式系统 教学实验系统

    上传时间: 2013-05-23

    上传用户:shenglei_353

  • 基于ARM的便携式电力巡检仪的设计研究

    本文以实现数字化的移动巡检为目标,提出了嵌入式技术+GIS+GPS所组成的便携式电力巡检仪的解决方案。便携式电力巡检仪采用了目前最新的嵌入式技术,完全根据电力巡检工作需要的功能进行最底层的硬件平台、嵌入式操作系统和应用软件的专项设计和开发。 便携式电力巡检仪的硬件平台采用主流的ARM微处理器、GPS接收器和其他硬件资源,完全根据功能需求量身定做,不会造成硬件上的浪费,在实现需求功能的同时大大降低了成本。 经过认真的比较和实验,将Windows CE.net作为便携式电力巡检仪的操作系统,它最大的优点就是人机界面操作以及应用软件开发都比较简单。在Platform Builder的平台上研究并实现了中文版操作系统的定制,成功的将其移植到自主设计研究的硬件平台上。 便携式电力巡检仪的应用软件采用了eMbedded Visual C++和eSuperMap共同开发。根据线路巡检工作的数据记录项需求,确定了系统地属性数据逻辑结构和空间数据分层体系,实现了嵌入式空间数据和属性数据的集成。应用软件具备对数据地图的放大、缩小等基本操作,能够对接收到的数据进行解析,实现GPS的数据采集和定位工作。能够为用户计算最短和最快路径以及提供导航等服务,基本满足移动巡检的各项需要。 基于ARM的便携式电力巡检仪,采用嵌入式+GIS+GPS的电力巡检系统设计方案,研究和开发了从硬件平台到应用软件的一系列内容,对提高电力巡检工作的质量具有极大的促进作用和较高的实用价值。

    标签: ARM 便携式 仪的设计 电力巡检

    上传时间: 2013-06-14

    上传用户:清风冷雨

  • 基于ARM和嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计与研究

    随着社会的发展,网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备,应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化,随着视频压缩技术和网络技术的发展,开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用DSP与MPEG-4算法结合的方案来实现,也有的部门采用了片上系统(SOC),但这些不但编程极度复杂,而且成本也过高。本文提出并研究设计了一种基于ARM微处理器S3C2410、MPEG-4专用压缩芯片MPG440、以嵌入式Linux为操作系统的视频监控系统方案,不仅开发便捷、成本低廉,而且实时性较好,适应范围广。 首先,采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案,系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端PC机等四大部分。 第二,以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太网接口芯片为硬件核心,对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据S3C2410的特点及系统整体需求,完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中,在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧,并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。 第三,从应用需求出发,选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件平台,搭建了交叉式的开发环境,对bootloader进行了选择,并给出了加载步骤。完成了对嵌入式Linux内核的选择及移植。 第四,采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计,主要包括共用程序库、config配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。 第五,由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要,所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择,并详细阐述了IP组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。

    标签: Linux ARM 嵌入式 网络视频

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:sc965382896

  • 基于FPGA的数字化通用PWM控制器设计

    如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制,并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。现场可编程门阵列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路,它具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势,又具有全集成化、适用性强,便于开发和维护(升级)等显著优点。与单片机和DSP相比,FPGA的频率更高、速度更快,这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要。因此,在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用。  本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化通用PWM控制器的方案。该控制器能产生多路PWM脉冲,具有开关频率可调、各路脉冲间的相位可调、接口简单、响应速度快、易修改、可现场编程等特点,可应用于PWM的全数字化控制。文中对方案的实现进行了比较详细的论述,包括A/D采样控制、PI算法的实现、PWM波形的产生、各模块的工作原理等。  本文还提出一种新型ZCT-PWMBoost变换器,详细的分析了该变换器的工作过程,并采用基于FPGA的数字化通用PWM控制器对这种软开关Boost变换器进行控制,给出了比较完满的实验结果。实验结果验证了该控制器以及该ZCTBoost变换器的可行性和有效性,

    标签: FPGA PWM 数字化 制器设计

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:x4587