數字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛，研制全數字化的醫療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數字化技術，但是我們可以說現代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現代電子信息技術的發展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用，例如數字通信和相控雷達領域。 在研究現代超聲成像原理的基礎上，我們首先介紹了常見的數字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能，同時也介紹了現代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數字化波束合成器的關鍵技術和實現手段。我們設計實現了片內高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現了基于直接數字頻率合成原理的數控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內實現方案簡單廉價。數控振蕩器輸出波形的頻率可動態控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態變化進行補償。 還設計實現了B 型數字超聲診斷儀前端發射波束聚焦和掃描控制子系統。在單片FPGA 芯片內部設計實現了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態控制的發射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結果表明該子系統為設計實現高速度、高精度、高集成度的全數字化超聲診斷設備打下了良好的基礎，將加快其研發和制造進程，為生物醫學電子、醫療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間： 2013-06-18
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在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內容。在分析了工業機器人的發展歷程和機器人控制系統的研究現狀后，本論文的主要目標是針對四關節實驗室機器人特有的機械結構和數學模型，建立一個新型全數字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統的軟、硬件平臺，實現對四關節實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發，首先分析了所研究的四關節實驗室機器人的本體結構，并對其抽象簡化得到了它的運動學數學模型。在明確了實現機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結構：第一級CPU為上位計算機，它實現對機器人的系統管理、協調控制以及完成機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現了對機器人多個關節的高速并行驅動；第三級CPU為交流伺服驅動處理器，它實現了機器人關節伺服電機的精確三閉環誤差驅動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現上位計算機．與下位控制器之間的數據通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統的通信速度和可靠性。 機器人系統的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現的上位監控軟件系統，它主要負責機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統之間的信息交互；二是采用C語言實現的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監控系統或者下位控制箱發送的控制信號，實現對機器人的實時驅動，同時還能夠實時的向上位監控系統或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態信息。 研究開發出來的四關節實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現對機器人的各種設定作業的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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隨著生物工程及醫學影像學的發展，磁共振成像在醫學診斷學方面發揮著越來越重要的角色。磁場的均勻性是大型醫療設備——核磁共振(MRI)成像的理論基礎，是評價該設備的一個重要的技術參數，磁場的均勻性分析也是電磁場理論分析的一個重要方向。良好、穩定的磁場均勻性對核磁共振圖像的信噪比(SNR)的提高有重要的意義，同時也是飽和壓脂序列實現的唯一條件。 該課題的主要內容是在介紹磁共振成像原理與磁共振超導磁體的超導勻場線圈的形狀及位置的基礎上，分析各個線圈中電流的大小與空間某點磁場強度的關系。同時借鑒磁共振成像原理，設計輔助測量水膜，對空間某一特定半徑的球體腔內各點的磁場強度進行自動化測量。在當前使用的被動式勻場的基礎上，利用分析軟件，對線圈的選擇及電流的大小進行計算與優化。實驗結果表明效果良好，磁場均勻度有很大的改善。 采用的主要方法是利用磁共振成像原理及傅里葉轉化技術去設計一種精確、方便、快捷的勻場方法。通過計算機模擬及有限元分析的方法進行計算、優化，最終得到理想的磁場均勻度。 良好的磁場均勻性是磁共振成像的基礎，是飽和壓脂序列(FATSAT)、平面回波成像(EPI)、彌散成像、頻譜分析等一系列近幾年新出現的先進序列實現的前提條件。從而為臨床醫學提供了一種先進的檢查手段，為疾病診治的及時性、準確性、可靠性及病灶確切位置的判斷都提供了基礎。 該文所介紹的磁場均勻性測量、分析方法以及在此基礎上設計的勻場計算分析軟件已在多臺磁共振安裝調試過程中得到應用，達到了預期的目的，能夠滿足現場調試的要求。該方法對于今后超導磁體磁共振的磁場均勻性調試，及在醫學影像學方面的發展有很好的應用價值。該項技術在該領域的推廣必然會提高磁場均勻性的精度，推動醫學影像學及臨床診斷學的發展。并能帶來良好的社會效益及經濟效益，具有關闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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玻璃是一種重要的建筑和裝飾材料,被廣泛應用于樓房搭建、汽車生產、家具制造等各個領域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一個重要工序.目前,國產的切割系統在精度、速度、可靠性方面與國外同類產品相比都還要有一定的差距,因此國內玻璃切割廠家的切割設備大多依賴于進口.同時,隨著以計算機技術為代表的信息技術的發展,計算機集成制造(CIM)被逐漸應用于制造行業,企業的生產模式從生產過程的單一自動化到產品設計、加工制造、經營管理等全過程的綜合自動化.參考國外切割系統的一些先進技術并遵循CIM中信息自動化的基本思想,該文針對開發一套基于PC管理和CNC控制的自動玻璃切割系統展開論述.論文首先簡述了數控技術的發展趨勢和CIM的思想,在此基礎上分析了系統的上位機管理軟件的功能以及下位機硬件配置,并形成系統總體框架.接著就軟件實現的幾個主要部分——系統數據庫管理、任意形狀產品圖形信息的導入、產品排樣優化以及上位機與下位機通信接口的實現分別作了詳細的論述.而對下位機部分則主要介紹其電控系統設備的組成、強弱電控制系統的設計、控制過程中數據的相互傳遞等,并就系統運行時PC機、CNC及PLC三者如何相互配合實現回原點動作、手動操作、自動切割等關鍵過程作了完整的解釋.同時,該文就玻璃切割系統的核心技術——型材的優化問題作了專門的研究,分別提出了一種基于直觀啟發式思維的實用算法和基于降維數學模型的近似算法,并對幾種典型的現代化算法在本優化問題中的應用前景作了簡要介紹.最后,該文簡要介紹了系統調試過程,以及投入運行的主要操作界面及操作流程,并提出了一些針對系統改進和擴展的建議和方案.
上傳時間： 2013-06-17
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基于PC、圖像采集卡和存儲設備的傳統數字視頻監控系統，體積龐大、功耗高、價格昂貴，只局限于特定范圍的應用。而嵌入式網絡視頻監控系統以其價格低、便攜式等特點在安防、智能家居等場所得到了越來越廣泛的應用。 本文基于S3C2440＼Windows CE5.0平臺設計了一款具有網絡傳輸查看功能的嵌入式網絡視頻監控系統。重點研究了OV9650 CMOS攝像頭芯片流接口驅動的實現過程和開發方法，設計了基于TCP/IP網絡傳輸協議的網絡視頻通信系統。并應用H.263壓縮編解碼算法對采集到的視頻數據進行壓縮，提高了視頻傳輸效率。同時，針對H.263視頻解碼算法設計了一款簡易視頻回放軟件，對H.263視頻進行回放。為進一步滿足小型化、便攜式、低成本需求，開發定制了一款基于S3C2440＼Windows CE5.0平臺的手持式接收終端。 本系統整合了圖像采集、網絡通信、H.263編解碼、視頻回放等多項技術，實現了嵌入式技術、以太網絡、視頻監控三大前沿領域的有機結合。由于采用了ARM9單芯片控制方案，系統具有集成度高、可靠性高、功耗低、成本低、體積小、穩定性好等特點，可應用在遠程監控、工業控制、視頻會議、智能家居等諸多領域。該系統架構也為視頻監控系統的發展提供了一種新思路。關鍵詞：ARM；WinCE；S3C2440；嵌入式；網絡視頻監控
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，嵌入式技術發展迅速，已經滲透到工業控制、智能設備以及電子消費品等人們日常生活的各個領域，而Internet技術也取得了巨大的發展，為人們所廣為接受，于是嵌入式技術和Internet技術相結合形成的嵌入式Internet技術適時地出現了，并且成為實現遠程控制、信息共享的關鍵技術。 本文首先闡述了課題研究的背景、目的和意義，以及嵌入式TCP/IP協議棧研究的現狀，然后分析了嵌入式操作系統μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的過程，為嵌入式TCP/IP協議棧實現提供了操作系統支持。接著，針對嵌入式協議棧的特殊需求，詳細分析并采用了零拷貝技術、跨層技術等對LwIP協議棧進行了有效的裁剪和優化，結合μ C/PS-Ⅱ設計了一種緊湊的協議棧工作模型和內存管理機制。并且結合μ C/OS-Ⅱ設計了協議棧的工作模型和內存管理機制。在驅動程序的基礎上實現了對LwIP中的IP協議、ARP協議、ICMP協議、UDP協議和TCP協議等幾個協議棧的裁剪和優化。并分析了它們的安全漏洞及基于這些漏洞的攻擊方式，在這個基礎上提出了如攻擊檢測算法等填補漏洞和抵抗攻擊的一些技術和措施。最后在目標板上成功移植了優化后的LwIP。 本文同時還設計了一種能夠提供足夠多軟定時器資源的算法。在不需要操作系統支持的情況下，軟定時器可以給多任務的系統提供足夠的定時服務，而且不影響中斷處理時間。并且具有自動回調功能，啟動一次以后就可自動調用定時器。此軟定時器使用方便且易移植，大大方便了本課題多次使用定時器的需要。課題結合具體項目“蓄電池狀態記錄儀的設計”，分析了它的各個功能模塊，設計了其系統結構。對各個功能模塊的設計與實現進行了代碼編寫和測試，借助于TFTP服務器實現了基于協議的嵌入式目標板和PC機間的網絡通信。 本課題經過幾個月的軟硬件設計和現場測試，已實現了最初的設計目標。構建出了實驗硬件平臺和一個多任務多協議的基本實時系統框架。以后的開發者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ實時操作系統和嵌入式TCP/IP協議棧的情況下就可以方便的創建一個嵌入式網絡控制系統，并能在平臺上開發其它的應用任務，為以后的研究提供了參考并奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲理論與技術的快速發展，使超聲設備不斷更新，超聲檢查已成為預測和評價疾病及其治療結果不可缺少的重要方法。超聲診斷技術不僅具有安全、方便、無損、廉價等優點，其優越性還在于它選用診斷參數的多樣性及其在工程上實現的靈活性。 全數字B超診斷儀基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平臺、LINUX嵌入式操作系統，是一種新型的、操作方便的、技術含量高的機型。它具有現有黑白B超的基本功能，能夠對超聲回波數據進行靈活的處理，從而使操作更加方便，圖象質量進一步提高，并為遠程醫療、圖像存儲、拷貝等打下基礎，是一種很有發展前景、未來市場的主打產品。全數字B型超聲診斷儀的基本技術特點是用數字硬件電路來實現數據量極其龐大的超聲信息的實時處理，它的實現主要倚重于FPGA技術。現在FPGA已經成為多種數字信號處理（DSP）應用的強有力解決方案。硬件和軟件設計者可以利用可編程邏輯開發各種DSP應用解決方案。可編程解決方案可以更好地適應快速變化的標準、協議和性能需求。 本論文首先闡述了醫療儀器發展現狀和嵌入式計算機體系結構及發展狀況，提出了課題研究內容和目標。然后從B超診斷原理及全數字B超診斷儀設計入手深入分析了B型超聲診斷儀的系統的硬件體系機構。對系統的總體框架和ARM模塊設計做了描述后，接著分析了超聲信號進行數字化處理的各個子模塊、可編程邏輯器件的結構特點、編程原理、設計流程以及ARM處理模塊和FPGA模塊的主要通訊接口。接著，本論文介紹了基于ARM9硬件平臺的LINUX嵌入式操作系統的移植和設備驅動的開發，詳細描述了B型超聲診斷儀的軟件環境的架構及其設備驅動的詳細設計。最后對整個系統的功能和特點進行了總結和展望。
上傳時間： 2013-05-28
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本文設計并實現了一種多超聲信號融合處理系統，主要用于移動機器人超聲測距導航。系統針對超聲回波信號的特點，使用AT89C52 單片機對來自多個超聲波傳感器的微弱回波信號進行數字處理，并通過RS-
上傳時間： 2013-07-14
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汽車防抱死制動控制系統(ABS)是改善汽車主動安全性的重要裝置，在汽車日益普及的今天，它的應用更為廣泛和具有重要意義。作為制動系統中的閉環控制裝置，它能防止制動過程中的車輪抱死，以保持車輛的方向穩定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有：液壓調節器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發報警燈和控制液壓調節器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發展歷史和基本功能，整個系統的基本結構及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型，包括單輪旋轉動力學模型、1/2車輛縱向動力學模型、7自由度整車模型、車輛制動器模型。 分析ABS控制方法，建立ABS滑模變結構控制系統模型。將滑模變結構控制和傳統邏輯門限控制進行比較。在高附著系數路面上可以看出滑模變結構控制較傳統邏輯門限控制能進一步縮短制動距離。進一步地，利用相同制動力在不同附著系數路面上引起的車輪角減速度不同的特點，在線修正目標滑移率，仿真結果顯示獲得了更好的制動效果。 根據防抱死制動系統的工作原理，以ARM單片機LPC2292為核心，完成了輪速信號調理電路、電磁閥和回液泵電機驅動電路等電路的設計，闡述了ABS各功能模塊軟件的設計思想和實現方法，完成了防抱死制動系統的硬件和軟件設計。 最后，自主設計的控制器在某車型上進行了替換試驗。 試驗結果表明：自主開發的ABS控制器滿足了制動防抱死功能的需要，各項試驗指標皆與原裝ABS接近。
上傳時間： 2013-04-24
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現代信息技術的迅猛發展和人們生活質量的提高，使得視頻處理方面的研究與應用，尤其是實時圖像處理受到了廣泛關注。近年來，DSP技術的不斷發展，將數字信號處理領域的理論研究成果應用到實際系統中，并推動了新理論和應用的發展，對視頻處理等領域的技術發展起到了十分重要的作用。同時，隨著網絡、移動通訊和多媒體技術的飛速發展，嵌入式系統也得到更加廣泛的應用。 本文分析了嵌入式系統、DSP技術、以及視頻處理系統等領域的最近發展現狀，結合本實驗室在嵌入式開發、H.264.圖像編解碼、DSP技術三個方面的研究成果和實際開發經驗，提出了采用TIC6000系列的TMS320DM642和ARM(S3C2410)為主體的硬件系統架構，設計了一種基于ARM+DSP的嵌入式視頻處理系統。該系統將專門用于視頻圖像處理的DSP與在通訊和實時控制方面具有獨特優勢的ARM處理器結合起來，為嵌入式實時環境下一些復雜算法的實現問題開辟了新的途徑。 文中首先介紹了系統的相關技術及標準，包括控制端用到的ARM技術和處理端的DSP技術及核心處理算法H.264編碼原理，給出了系統的整體架構及設計思路。整個系統分控制端和處理端以及兩者之間的通信三個部分，控制端主要由一個最小系統、LCD及觸摸屏和矩陣鍵盤構成，在ARM上移植了Linux操作系統，并在其上編寫了外設驅動。處理端包括視頻輸入、輸出模塊、存儲模塊、網絡傳輸模塊，移植了基于基本檔次的T264代碼到DM642中，并進行了優化，完成了視頻信號的采集和回顯程序的編寫，并將采集、處理、回顯三個進程加入到BIOS中，實現了處理端的功能。兩者通信采用HPI16模式的通信方式。最后，就系統的性能進行了測試，給出了測試效果圖，并對結果進行了詳細分析。 在文章的最后，總結了課題研究所取得的成果及其不足之處；給出了系統進一步研究和改進的思路。嵌入式是未來發展的主流，隨著本系統的進一步完善，必將具有更加廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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