現(xiàn)實(shí)生活中的語音不可避免的要受到周圍環(huán)境的影響，背景噪聲例如機(jī)械噪聲、街頭音樂噪音，其他說話者的話音等均會(huì)嚴(yán)重地影響語音信號(hào)的質(zhì)量：此外傳輸系統(tǒng)本身也會(huì)產(chǎn)生各種噪聲，因此接收端的信號(hào)為帶噪語音信號(hào)?；殳B在語音信號(hào)中的噪聲按類別可分為環(huán)境噪聲等的加法性噪聲及電器線路干擾等的乘法性噪聲；按性質(zhì)可分為平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲。 語音增強(qiáng)的根本目的就是凈化語音質(zhì)量。把不需要的噪音減低到最小程度。但是由于噪音的復(fù)雜性，很難歸納出一個(gè)統(tǒng)一的特征，因此不可能尋求一種算法完全適應(yīng)于所有的噪音消除，因此語音增強(qiáng)是一個(gè)復(fù)雜的工程。 有關(guān)抗噪聲技術(shù)的研究以及實(shí)際環(huán)境下的語音信號(hào)處理系統(tǒng)的開發(fā)，在國內(nèi)外已經(jīng)成為語音信號(hào)處理非常重要的研究課題，已經(jīng)作了大量的研究工作，取得了豐富的研究成果。本文僅對(duì)加性噪聲下的語音增強(qiáng)技術(shù)做了較為仔細(xì)的討論，我們先給出語音信號(hào)處理的基本理論，它是語音增強(qiáng)算法研究和實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)總結(jié)了自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)以及在語音增強(qiáng)方面的應(yīng)用。選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)LMS濾波算法和RLS濾波算法作為研究對(duì)象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)與主通道噪聲信號(hào)的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法，并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)噪聲環(huán)境下，L M S濾波器族和R L S濾波器在不同噪音輸入下的權(quán)系數(shù)收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號(hào)的能力和信噪比的改善等特性。 研究了MATLAB語言程序設(shè)計(jì)和使用MALTLAB對(duì)語音算法進(jìn)行仿真、并輸入了多種實(shí)際環(huán)境下的噪音進(jìn)行濾波仿真并對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行比較和分析?？偨Y(jié)出了LMS、NLMS、SIGN-ERROR-LMS、RLS自適應(yīng)濾波器在語音濾波方面的特點(diǎn) 和應(yīng)用情況。 最后在MATLAB仿真的基礎(chǔ)上，利用Altera公司的Cyclone2系列FPGA芯片和多種EDA工具，完成了L M S自適應(yīng)濾波器的FPGA設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：語音增強(qiáng)，背景噪音，自適應(yīng)濾波器，LMS，RLS，F(xiàn)PGA
標(biāo)簽： FPGA 語音增強(qiáng) 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線通信技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為國際上備受關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護(hù)理、空間探索等方面都顯示了廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。 本文通過對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測特點(diǎn)的研究，提出了面向水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解決方案，分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能，并指出了系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)原則。依托2006年江蘇省科技攻關(guān)項(xiàng)目“總線化智能多參數(shù)高精度檢測與控制儀表”，設(shè)計(jì)了基于Silicon Laboratories的C8051F310處理器和CC2420射頻芯片的硬件開發(fā)平臺(tái)，詳細(xì)地描述了硬件平臺(tái)中各個(gè)功能模塊的細(xì)節(jié)，并在此平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)了SimpliciTI協(xié)議和IEEE802.15.4/Zigbee協(xié)議，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測試。整個(gè)系統(tǒng)以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，同時(shí)系統(tǒng)模塊化、開放式的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有良好的可移植性。 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測，涉及到傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多種技術(shù)。到目前為止，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它還在不斷地完善，前景尤為廣闊。
標(biāo)簽： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 多參數(shù) 水環(huán)境
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)領(lǐng)域中，越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無論在國內(nèi)還是國外，交直交型繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)幾種常見的同步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測器來估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測器的極點(diǎn)，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對(duì)稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個(gè)有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開關(guān)矢量和兩個(gè)零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開關(guān)矢量的作用時(shí)間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡單易實(shí)現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運(yùn)行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點(diǎn)。 @@ 空間矢量過調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過調(diào)制方法。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
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隨著市場經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會(huì)健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本課題研究的是可并網(wǎng)三相光伏逆變電源，以追求體積小、效率高、精度大、方便實(shí)用為目的，采用了DC—HFAC—DC—LFAC三級(jí)功率傳輸架構(gòu)，設(shè)計(jì)中使用了SPWM技術(shù)、SVPWM技術(shù)、內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)、DSP數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)等前沿實(shí)用技術(shù)。 直流DC—DC變換器采用內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及，本文所涉及的內(nèi)容為本系統(tǒng)的DC—AC逆變電源部分，本論文的主要內(nèi)容如下： 首先，分析了幾種DC—AC逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用需要，選擇三相四橋臂結(jié)構(gòu)作為本文主電路結(jié)構(gòu)，滿足了電網(wǎng)負(fù)載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選取兩種最新的SVM控制方法：基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時(shí)空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法，對(duì)兩種方法作出詳細(xì)分析比較，根據(jù)實(shí)用性原則，選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次，選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812，電路中的功能盡量數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，既控制了電路體積，又大大提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、緩沖電路、保護(hù)電路、濾波器電路等系統(tǒng)電路，本系統(tǒng)所有硬件電路均設(shè)計(jì)完畢。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，大部分電路都用ORCAD—Pspice仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，小部分電路搭建實(shí)際電路，設(shè)計(jì)電路都能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 隨后，簡單介紹了DSP編程環(huán)境CCS。詳細(xì)分析了SVPWM的工作原理，并給出二維空間矢量法在DSP中的實(shí)現(xiàn)方法。介紹幾種MPPT方法，并選取本課題所選用的方法。 最后，給出系統(tǒng)仿真，分析了重點(diǎn)模塊，得到了仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)電源、空間矢量脈寬調(diào)制、內(nèi)高頻環(huán)、三相四橋臂
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為新能源技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分越來越受到人們的青睞，所以將此作為新能源研究的切入點(diǎn)，進(jìn)行一些有益的嘗試和探索。 本文從太陽能電池的光生伏打效應(yīng)入手，推導(dǎo)出太陽能電池的U-I曲線，并以此作為最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。針對(duì)小風(fēng)機(jī)的發(fā)電技術(shù)也存在的MPPT技術(shù)，文章進(jìn)行了統(tǒng)一性研究，給出了新的控制策略--變步長擾動(dòng)觀察控制。為了提高系統(tǒng)的充放電效率，文章還對(duì)三段式充放電、均衡充電、溫度補(bǔ)償?shù)刃铍姵爻潆娎碚撨M(jìn)行了闡述。 根據(jù)上述理論，結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)了風(fēng)光互補(bǔ)控制器的電路。利用電壓霍爾和電流霍爾實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)電壓、太陽能電池電壓、蓄電池電壓和充電電流的實(shí)時(shí)采樣，利用TMS320F2812DSP的EVA與AD模塊軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池欠壓、過壓、運(yùn)行等模式的智能充放電管理。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓波動(dòng)大的問題，系統(tǒng)提供了硬件和軟件的風(fēng)機(jī)過速智能保護(hù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用MPPT的控制策略提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率，設(shè)計(jì)提供了一套LCD顯示界面和一組LED指示燈增強(qiáng)系統(tǒng)管理的友好性。為了解決風(fēng)光互補(bǔ)控制器芯片的供電問題，設(shè)計(jì)了一套以UC3843PWM芯片為核心的反激式輔助電源。該電源用硬件實(shí)現(xiàn)了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙環(huán)控制策略，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。 研制出了一臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)控制器樣機(jī)，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)、檢測與調(diào)試。實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)都顯示該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該方案可為風(fēng)光互補(bǔ)控制器的工程設(shè)計(jì)提供一定的參考。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關(guān)注的問題。電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)若偏離正常水平過大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的總體效益，因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對(duì)各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細(xì)的闡述。通過對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ)，針對(duì)目前電能質(zhì)量分析的難點(diǎn)即對(duì)突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號(hào)的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實(shí)時(shí)性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)。重點(diǎn)分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體應(yīng)用等。并且詳細(xì)的介紹了硬件平臺(tái)的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設(shè)計(jì)思想，其中重點(diǎn)介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計(jì)、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對(duì)論文的主要工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后可深入研究的方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；傅立葉變換；快速傅立葉變換；UC/OS-Ⅱ；MiniGUI
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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隨著21世紀(jì)的到來，特別是近年來現(xiàn)代高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能化住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭。人們對(duì)家居生活環(huán)境的要求也越來越高，并將注意力越來越多的放在了生活環(huán)境的安全性、舒適性和便利性上。 家居無線監(jiān)控問題是當(dāng)今國際建筑智能化領(lǐng)域的前沿性研究課題。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)克服了家庭中布線的煩瑣，充分體現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的靈活、方便、高效。本項(xiàng)目研究開發(fā)了基于ZigBee技術(shù)和Internet技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，將Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控與ZigBee短距離控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的家居無線控制和數(shù)據(jù)采集，避免了綜合布線，可擴(kuò)展性好。 本文首先進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，結(jié)合底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的要求，將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為四部分：無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)傳輸模塊、上位機(jī)顯示界面。然后對(duì)ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)做了全面地研究分析，同時(shí)給出了基于CC2430的無線傳輸模塊的軟硬件設(shè)計(jì)和星型網(wǎng)絡(luò)搭建，并給出了測試結(jié)果。接著設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812的數(shù)據(jù)處理模塊，給出了硬件電路和外圍輔助電路設(shè)計(jì)方案，并為其移植了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μc/OS-Ⅱ。本設(shè)計(jì)完成了基于RTL8019AS的以太網(wǎng)傳輸模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集最終到監(jiān)控機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸并測試成功。最后在VC++6．0環(huán)境下，應(yīng)用Windows Sockets套件接口開發(fā)顯示界面對(duì)底層采集的數(shù)據(jù)分類顯示。 整個(gè)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)矣秒娖鞯耐瓿砷_關(guān)量的控制，還能夠?qū)θ?表（水表、電表、燃?xì)獗恚┻M(jìn)行無線抄表，最重要的是可監(jiān)測來自家庭安防傳感器（火警、煤氣泄露）的數(shù)據(jù)，以備物業(yè)等部門監(jiān)控。通過測試后，證實(shí)了設(shè)計(jì)方案的正確性，結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，該設(shè)計(jì)具有一定的新穎性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞：智能家居，ZigBee，數(shù)據(jù)處理，μC/OS-Ⅱ，Windows Sockets
標(biāo)簽： ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 嵌入式
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動(dòng)操作使用改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)測試。隨著自動(dòng)測試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化外，也要求軟件控制標(biāo)準(zhǔn)化。 硬件方面，從20世紀(jì)50代自動(dòng)測試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀(jì)80年代中期才普及推廣開放式標(biāo)準(zhǔn)接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計(jì)算機(jī)外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語義留給設(shè)計(jì)者自由定義。1990年4月，國際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標(biāo)準(zhǔn)化。SCPI的總目標(biāo)是縮短自動(dòng)測試系統(tǒng)程序開發(fā)時(shí)間，保護(hù)儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進(jìn)行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成，語法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進(jìn)一步簡化儀器內(nèi)語法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚亩M(jìn)制代碼。采用此解析模塊將大大簡化儀器設(shè)計(jì)者的軟件工作，既能實(shí)現(xiàn)儀器語言標(biāo)準(zhǔn)化又能提高儀器對(duì)遠(yuǎn)程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的自制儀器時(shí)將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計(jì)中儀器接口板是獨(dú)立于儀器的，與儀器單獨(dú)使用微處理器，若要與儀器連接實(shí)現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進(jìn)行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計(jì)和操作，一方面可以實(shí)現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對(duì)于RS232接口為一簡單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計(jì)上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡單的二進(jìn)制代碼。針對(duì)于GPIB接口，軟件設(shè)計(jì)的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計(jì)上，采用性價(jià)比更高的CPID實(shí)現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計(jì)在開發(fā)通用的、低價(jià)的儀器接口板方面做了一個(gè)有益的嘗試，為進(jìn)一步的自動(dòng)測試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
標(biāo)簽： SCPI 儀器接口 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：Andy123456
隨著技術(shù)的發(fā)展，基于PLC的控制系統(tǒng)呈現(xiàn)綜合化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)當(dāng)今PLC課程教學(xué)的需要，我們應(yīng)提供具有現(xiàn)場控制對(duì)象的控制層、監(jiān)控管理層、遠(yuǎn)程監(jiān)控層三層結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)，并將組態(tài)軟件技術(shù)、先進(jìn)的數(shù)據(jù)交互技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)集成在控制系統(tǒng)中，構(gòu)建現(xiàn)代大綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以培養(yǎng)全面的高素質(zhì)的綜合性人才。 本文提出了一種多功能、大綜合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方案和技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本課題由市場占有率高的西門子PLC及其通信網(wǎng)絡(luò)模塊組成，采用具有很高的性價(jià)比的系統(tǒng)集成技術(shù)，構(gòu)成了覆蓋面較大的全集成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可提供PPI網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；采用多種工業(yè)組態(tài)軟件如Wincc、組態(tài)王和MCGS，構(gòu)成了豐富的上位監(jiān)控模式；通過OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)PROFIBuS-DP網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)了可自定義I/O口的多路模擬采集卡，擴(kuò)展了PLC的信息控制功能；采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將PLC技術(shù)與變頻器、步進(jìn)電機(jī)控制相結(jié)合，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的PLC對(duì)象TM2和機(jī)械手設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)成相關(guān)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，模擬生產(chǎn)線的控制，展示PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能；將PLC技術(shù)與無線控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)PLC的無線遙控功能；完成了三菱Q系列PLC與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了不同品牌的PLC網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。在此基礎(chǔ)上，還開發(fā)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)程序，展示其豐富的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和綜合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)效果表明，該系統(tǒng)接近當(dāng)今工業(yè)技術(shù)實(shí)踐，可為學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及PLC技術(shù)研究提供先進(jìn)的集多種技術(shù)于一體的大綜合設(shè) 計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。關(guān)鍵詞：PLC；業(yè)網(wǎng)絡(luò)；OPC
標(biāo)簽： PLC 西門子 實(shí)驗(yàn)室
上傳時(shí)間： 2013-05-22
上傳用戶：歸海惜雪
心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對(duì)目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)的采集。通過對(duì)心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級(jí)閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對(duì)3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對(duì)余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對(duì)臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對(duì)心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過對(duì)心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對(duì)正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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