隨著計算機和微電子技術的飛速發展,基于數字信號處理的示波器、信號發生器、邏輯分析儀和頻譜分析儀等測量儀器已經應用到各個領域并且發揮著重要作用,但這些儀器昂貴的價格阻礙了它們的普遍使用。 本文針對電子測量儀器技術發展和普及的情況,結合用FPGA實現數字信號處理的優勢,研究一種基于FPGA的輔助性獨立電予測量儀器的軟件系統。這種儀器可以作為數模混合電路測試和驗證的工具,用來觀察模擬信號波形、數字信號時序波形、模擬信號的幅度頻譜,也可以用來產生DDS信號。在硬件選擇上,使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平臺來實現單片DSP系統,這種芯片成本低廉、工作速度快、技術兼容性好;在軟件設計上,采用基于FPGA的可編程數字邏輯設計方法,這種方法具有開發難度小、功能擴展簡單等優點。設計中采用的關鍵技術包括:基于FPGA和IP Core的Verilog HDL設計、數據采集、數據存儲、數據處理以及數據波形的實時顯示。對這些技術的研究探討不僅有理論研究價值,在科學實驗和產品設計中同樣具有重要的實用價值。系統的設計以低資源、高性能為目標,設計中采用了科學的模塊劃分、設計與集成的方法,在保持原四種信號處理功能不變的前提下,盡量多的節約各種FPGA資源,為實現低成本的輔助電子測量儀器提供了可能。
上傳時間: 2013-06-05
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心音信號是人體最重要的生理信號之一,包含心臟各個部分如心房、心室、大血管、心血管及各個瓣膜功能狀態的大量生理病理信息。心音信號分析與識別是了解心臟和血管狀態的一種不可缺少的手段。本文針對目前該研究領域中存在的分析方法問題和分類識別技術難點展開了深入的研究,內容涉及心音構成的分析、心音信號特征向量的提取、正常心音信號(NM)和房顫(AF)、主動脈回流(AR)、主動脈狹窄(AS)、二尖瓣回流(MR)4種心臟雜音信號的分類識別。本文的工作內容包括以下5個方面: a)心音信號采集與預處理。本文采用自行研制的帶有錄音機功能的聽診器實現對心音信號的采集。通過對心音信號噪聲分析,選用小波降噪作為心音信號的濾波方法。根據實驗分析,選擇Donoho閾值函數結合多級閾值的方法作為心音信號預處理方案。 b)心音信號時頻分析方法。文中采用5種時頻分析方法分別對心音信號進行了時頻譜特性分析,結果表明:不同的時頻分析方法與待分析心音信號的特性有密切關系,即需要在小的交叉項干擾與高的時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錐形核時頻(ATF)分析方法,通過實驗驗證該分布能較好地反映心音信號的時頻結構,其性能優于一般錐形核分布(CKD)以及Choi-Williams分布(CWD)、譜圖(SPEC)等固定核時頻分析方法,從而選擇自應錐形核時頻分析方法進行心音信號分析。 c)心音信號特征向量提取。根據對3M Littmann() Stethoscopes[31]數據庫中標準心音信號的時頻分析結果,提取8組特征數據,通過Fihser降維處理方法提取出了實現分類可視化,且最易于分類的心音信號的2維特征向量,作為心音信號分類的特征向量。 d)心音信號分類方法。根據心音信號特征向量組成的散點圖,研究了支持向量機核函數、多分類支持向量機的選取方法,同時,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則的核函數參數與松弛變量的優化方法,建立了心音信號分類的支持向量機模型,選取標準數據庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號的80組2維特征向量中每類60組數據作為支持向量機的學習樣本,對余下的每類20組數據進行測試,得到每類的分類精度(Ar)均為100%,同時對臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號和正常心音信號中每類24個心動周期進行分類實測,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%,驗證了該方法的分類有效性。 e)心音信號分析與識別的軟件系統。本文以MATLAB語言的可視化功能實現了心音信號分析與識別的軟件運行平臺構建,可完成對心音信號的讀取、預處理,繪制時-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖;同時,利用MATLAB與EXCEL的動態鏈接,實現對心音信號分析數據的存儲以及統計功能;最后,通過對心音信號2維特征向量的分析,實現心音信號的自動識別功能。 本文的研究特色主要體現在心音信號特征向量提取的方法以及多分類支持向量機模型的建立兩方面。 綜上所述,本文從理論與實踐兩方面對心音信號進行了深入的研究,主要是采用自適應錐形核時頻分析方法提取心音信號特征向量,根據心音信號特征向量組成的散點圖,建立心音信號分類的支持向量機模型,并對正常心音信號和4種心臟雜音信號進行了分類研究,取得了較為滿意的分類結果,但由于用于分類的心臟雜音信號種類及數據量尚不足,因此,今后的工作重點是采集更多種類的心臟雜音信號,進一步提高心音信號分類精度,使本文研究成果能最終應用于臨床心臟量化聽診。 關鍵詞:心音信號,小波降噪,非平穩信號,心臟雜音,信號處理,時頻分析,自適應,支持向量機
上傳時間: 2013-04-24
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AVR-51多功能實驗開發板電原理圖。詳細圖解,作板子更簡單
上傳時間: 2013-04-24
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隨著計算機網絡與嵌入式控制技術的迅速發展,作為傳統運輸行業的鐵路系統對此也有了新的要求,列車通信網絡應運而生。經過多年的發展,國際電工委員會(IEC)為了規范列車通信網絡,于1999年通過了IEC61375-1標準。該標準將列車通信網絡分為兩條總線:絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標準通信介質,為掛在其上的設備傳輸和交換數據。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口,其主要實現MVB數據鏈路層的功能。由于該項關鍵技術仍被國外公司壟斷,因此開發具有自主知識產權的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因,本文深入研究了IEC61375-1標準。根據MVBC的技術特點,本文提出了使用FPGA來實現其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設備分為五類,他們的功能各不相同。而支持4類設備的MVBC具有設備狀態、過程數據、消息數據通信和總線管理功能,并且兼容2類和3類設備。本文的目的就是用FPGA實現支持4類設備的MVBC。 本文采用自頂向下的設計方法。整個MVBC主要劃分為:編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發流程中,使用Xilinx的ISE集成開發環境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進行RTL級描述,并用Synplify Pro進行綜合。最后,在ModelSim中對各個模塊進行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下,通過嚴格的仿真驗證后,其結果證明了本文設計的模塊達到了IEC61375-1標準的要求。因此,用FPGA實現MVBC這一方案具有可操作性。 關鍵詞:列車通信網;多功能車輛總線;多功能車輛總線控制器;現場可編程門陣列
上傳時間: 2013-07-18
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隨著列車自動化控制和現場總線技術的發展,基于分布式控制系統的列車通信網絡技術TCN(IEC-61375)在現代高速列車上得到廣泛應用。TCN協議將列車通信網絡分為絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB,其中WTB實現對開式列車中的互聯車輛間的數據傳輸和通信,MVB實現車載設備的協同工作和互相交換信息。 本文介紹了國內外列車通信網絡的發展情況和各自優勢,分析了MVB一類設備底層協議。研究利用FPGA實現MVB控制芯片MVBC,用ARM作為微處理器實現MVB一類設備的嵌入式解決方案。其中,在FPGA芯片中主要采用自頂向下的設計方法,RLT硬件描述語言實現MVB控制芯片MVBC一類設備的主要功能,包括幀編碼器、幀解碼器和邏輯接口單元。ARM主要完成了軟件程序的編寫和實時操作系統的移植。在eCos實時操作系統上,完成了驅動和上層應用程序,包括端口初始化、端口配置、幀收發指令和報文分析。 為了驗證設計的正確性,在設計的硬件平臺基礎上,搭建了MVB通信網絡的最小系統,對網絡進行系統功能測試。測試結果表明:設計方案正確,達到了設計的預期要求。
上傳時間: 2013-08-03
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運動控制技術是機電一體化的核心部分,提高運動控制技術水平對于提高我國的機電一體化技術具有至關重要的作用。運動控制技術的發展是制造自動化前進的旋律,是推動新的產業革命的關鍵技術。對于數控系統來說,最重要的是控制各個電機軸的運動,這是運動控制器接收并依照數控裝置的指令來控制各個電機軸運動從而實現數控加工的,數據加工中的定位控制精度、速度調節的性能等重要指標都與運動控制器直接相關。目前對數控系統的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上,而其核心部分就是對步進、伺服電機進行控制的運動控制卡的研究。對PC-NC來說,運動控制卡的性能很大程度上決定了整個數控系統的性能,而微電子和數字信號處理技術的發展及其應用,使運動控制卡的性能得到了不斷改進,集成度和可靠性大大提高。 本課題通過對運動控制技術的深入研究,并針對國內運動控制技術的研究起步較晚的現狀,結合當前運動控制領域的具體需要,緊跟當前運動控制技術研究的發展趨勢,吸收了數控技術和相關運動控制技術的最新成果,提出了基于PCI和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面: 首先,通過對運動控制卡及運動控制系統等行業現狀的全面調研,和對運動控制技術的深入學習,在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎上,提出了基于FPGA的運動控制設計方案,并規劃了板卡的總體設計。 其次,根據總體設計,規劃了板卡的結構,詳細劃分并實現了FPGA各部分的功能;利用光電隔離原理設計了數字輸入/輸出電路。 再次,利用FPGA的資源實現了PCI從設備接口,達到跟控制卡通信的目的,針對運動控制中的一些具體問題,如運動平穩性、實時控制以及多軸聯動等,在FPGA上設計了四軸運動控制電路,定義了各個寄存器的具體功能,設計了功能齊全的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數器電路等,自動降速點運動、A/B相編碼器倍頻計數電路等特殊功能。最后,進行了本運動控制卡的測試,從測試和應用結果來看,該卡達到預期的要求。
上傳時間: 2013-07-27
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多功能EDA仿真/教學實驗系統產品簡介北京普立華電子科技有限公司研發部提供核心模塊-單片機系統核心模塊-CPLD核心模塊-FP
上傳時間: 2013-05-26
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SmartSOPC 多功能教學實驗開發平臺――產品特性及技術參數概述:SmartSOPC 多功能教學實驗開發平臺集眾多種功能于一體,是SOPC
上傳時間: 2013-06-07
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隨著通信、網絡等技術的不斷發展,對車內(機內)通話系統提出了更高的要求。本文以軍用車內通話系統為主要應用背景,實現對現有車內通話系統的升級和改造,主要涉及系統結構、軟件流程、相關接口及通信協議等內容。 早期模擬車內通話系統已經不能滿足數字化建設的需要。現役的數字式車內通話系統普遍功能單一,不具備數據傳輸等功能。而且系統組成單體設備種類多、接口不統一、兼容性差,較難實現通用化設計。 本文提出一種基于ARM+DSP架構的多功能車內通話系統。主要由多個語音終端、一個主控盒以及頭戴通信帽等硬件組成,最大可支持車內16個乘員之間通話,具有群呼、組呼、選呼、強呼、數據傳輸等功能,系統內乘員還可以通過主控盒與車外網絡的用戶進行通話或通信。 論文共分七章,主要內容包括:(1)車內通話系統的國內外發展現狀和趨勢;(2)語音終端系統設計,包括軟硬件實現、通信協議等;(3)語音終端設計中幾個關鍵技術的分析和研究。 本文設計的語音終端話音質量高,擴展功能強大,成本相對低廉,除適合在軍用通信領域外,在商用領域也具有良好的市場前景。
上傳時間: 2013-05-17
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介紹了一種基于單片機控制的汽車多功能報警系統,它能對汽車的潤滑系統油壓、制動系統氣壓、冷卻系統溫度、輪胎欠壓及防盜進行自動檢測,并在發現異常情況時,發出聲光報警。闡述了該報警系統的硬件組成及軟件
上傳時間: 2013-05-22
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