智能家庭信息系統是集自動化、計算機、通信技術于一體的“3C”系統，它將各種家電產品結合成一個有機整體，實現了對家電設備進行集中或異地控制和管理，以及能夠與外界進行信息交互，以控制終端為突破口作為對家庭信息系統的研究，將有可能在以后的競爭中占據制高點，取得良好的經濟和社會效益。 本課題開發的智能家庭信息系統是以實際項目為背景，對基于網絡的嵌入式家庭信息系統進行了研究。通過對傳統智能家居的特點進行分析，指出了目前市場上的智能家居系統的局限性，提出了基于短距無線網絡的現代智能家居系統是將來的發展趨勢。 接著對智能家居控制的系統構架以及相關關鍵技術進行了分析和比較，指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技術是目前最適合無線家居控制系統的無線標準，并對該標準進行了深入研究。 論文充分考慮到家庭信息化網絡的現狀和家庭內部各信息家電的互連、集中控制、遠程訪問與控制的需求，以及低成本實現的實際需要，及設備互連對傳輸帶寬和使用靈活性等特點的需要，設計了以無線ZigBee技術組成家庭網絡體系總體結構，避免了在家庭內部布線的缺陷，且滿足了功耗低，成本低，網絡容量大等要求。 設計了新型無線通訊模塊，該模塊主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4標準的射頻收發器CC2420來實現ZigBee模塊，它可以降低無線通訊的成本和提高無線通訊的可靠性，可以單獨使用，也可以嵌入其它設備。 論文采用了免費、公開的linux操作系統，并給出了在Linux上的開發流程。 最后，論文具體分析了無線ZigBee協議、ZigBee組網技術以及它們在將來的廣泛應用。深入地研究了HTTP超文本傳輸協議，設計了遠程客戶端訪問和控制家用電器的界面，并給出了部分軟件設計流程圖。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著經濟與科技的發展，人們對住宅小區提出了智能化的要求：一方面住戶要求能夠遠程監視家庭環境和控制家電設備；另一方面，小區管理人員要求實現對小區事務的統一管理。計算機、通信和ARM嵌入式技術為小區的智能化提供了有力的技術支持。 本文來源于實驗室與日本NTT公司合作的智能家居項目，提出一種基于ARM-Linux平臺的小區智能監控系統的實現方案。系統包括小區網關、家庭中繼器和家庭傳感器/開關設備三部分。家庭中繼器通過RS485總線連接家庭內部各種傳感器和開關設備組成家庭內部通信網，中繼器可以在家庭內部網中集中采集傳感器數據和控制家電開關設備。小區網關通過Ethernet連接各家庭中繼器組成小區局域網，它可以統一管理所有家庭中繼器和家庭設備。用戶可以通過Internet訪問小區網關的Web服務器來查看家庭內部傳感器信息或發送操作指令來遠程控制家電開關設備，小區管理人員也可以通過小區網關的服務器發布小區管理信息。從而，實現家庭監控和小區管理的智能化。 本文主要工作包括：家庭中繼器的硬件設計、系統軟件移植和應用軟件設計；小區網關的軟件設計；家庭內通信網與小區局域網的組網以及在通信網絡中采用的通信協議的設計。通過對實驗室原型系統的實驗與測試，證明小區智能監控系統能夠良好運行。
上傳時間： 2013-07-27
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網絡技術和數字信息新技術的發展為實現家庭生活智能化提供了強有力的技術支撐；傳感器技術的發展提供了家庭設備和家庭網絡進行信息交換的技術基礎；而計算機技術和嵌入式技術的發展為實現對接入家庭網絡的各類設備的監測、控制和管理提供了技術支持。新技術的產生使人們對生活和工作的環境提出新的需求。以家庭網關為主導，將現有和將來可能的硬件設備納入家庭網絡，并且實現智能化服務和管理是數字家庭未來發展的主要方向。 由于傳統的家庭網關很難將分散于家庭各處的傳感設備連接到一起，因此，本文提出了中繼器的設計概念，將其從常規的復雜家庭網關中分離出來，實現了對分散于家庭各處的傳感器設備進行更為智能化的管理。中繼器需要完成的基本功能包括：對于接入的傳感器設備，能夠將其迅速融入整個系統中，實現即插即用；根據采集信息的變化自動進行模仿人為分析、操作等功能；與家庭網關通信，提供遠程控制、查詢、管理等功能。 本控制系統核心部分采用S3C2410為處理器，嵌入式實時Linux為操作系統，極大地提高了控制系統的穩定性。本文詳細地介紹了傳感器中央控制系統的硬件、軟件設計，并且詳細地介紹了軟件的具體實現。另外，本文還提出了基于自主通訊協議的家庭網絡通信方式，有效地提高了控制系統的實時性與可靠性。 本論文基于和日本NTT研究所合作的科研項目“家庭傳感器及開關接入的中繼系統設計”為技術背景。
上傳時間： 2013-08-03
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作為一項正在興起的無線應用服務,無線局域網已在機場、校園、會議室、甚至在家庭都有所應用.它正叩開高速無線數據業務市場的大門.目前,無線局域網仍處于眾多標準共存時期.每一標準的背后都有大公司或者大集團的支持.在眾多無線局域網協議中IEEE802.11a協議是很有特色的一個,它的優勢在于采用了正交頻分復用(OFDM)方式來傳輸數據,該技術可幫助提高速度和改進信號質量,并可克服干擾,因此得到眾多關注.為了讓這種高速的局域網真正應用到實際中,我們的項目就是要在硬件上實現基于IEEE802.11a協議的OFDM系統的發射機和接收機,而本文的主要工作就是用FPGA實現這個系統的內接收機.內接收機主要包括同步估計和信道估計.但是目前OFDM系統中包括同步、信道編碼、信道估計、用戶檢測、降低峰均比等一些關鍵技術在具體實現上還存在著一些困難.許多文獻對這些關鍵技術基本停留在理論上的討論,與具體的實現還存在很大的差距.因此本文通過研究同步和信道估計的多種算法的性能和其實現的復雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協議環境下的同步算法和信道估計,用FPGA加以實現.首先本文總結了目前OFDM系統信道估計的算法.在此基礎上詳細的討論了基于IEEE802.11a協議的OFDM系統可以采用的信道估計方法:(1)提出了借助訓練序列的LS估計法和LS-average估計法,分別在AWGN信道和多徑信道對這兩種方法進行了比較,證明無論在哪種信道環境下后者性能都要好于前者.為了能夠進一步提高信道估計器的性能,在LS-average算法的基礎上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導頻的DFT插值算法.其次本文總結了目前OFDM系統同步的算法.OFDM系統同步包括定時同步和載波同步,其中定時同步又分為符號同步和抽樣同步.本文主要是研究定時同步,而載波同步只是簡單的討論,因為在這項目中這是另有負責人.本文針對基于IEEE802.11a協議的OFDM系統把定時同步分為粗定時同步和細定時同步.然后分別對粗定時同步和細定時同步進行了詳細的討論.其中對粗定時同步的方法有:利用短訓練序列和利用循環前綴,并對這兩種方法進行了比較.對細定時同步是利用導頻來跟蹤.最后根據前面兩章提出的算法所分析的結果,以及突發OFDM系統的信號和信道特征,選取了其中一種信道估計算法和定時同步算法,結合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實現整個基于IEEE802.11a協議的OFDM系統的內接收機,并分別測試了各個模塊的性能以及綜合模塊的性能.
上傳時間： 2013-05-26
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早期的噴墨打印機由于其設計開發成本相對較高，僅僅用于一些專業印刷系統或者廣告設計行業。近年來，噴墨打印技術的成本大幅度下降，打印效果顯著改善。從最初的效果粗糙、輸出緩慢、耗時較長，發展到現在的照片級效果、輸出快速、操作簡便，特別是最新的噴墨打印機整合了數碼功能，這種類型的打印機具有很強的趣味性，它能根據打印用戶的不同要求，打印出各種非常有趣的家庭數碼影像效果出來。 本文首先研究了目前市場上幾個主流廠商的噴墨打印技術的特點，最新進展以及相關技術。這些信息可以作為自身產品設計的一個重要參考，從而可以根據市場需求和產品自身定位，設計好噴墨打印機產品的規格要求，提高其在市場上的競爭力。 噴墨打印機的性價比是產品能否被用戶接受的關鍵因素，本文對噴墨打印機軟硬件平臺的構建進行了研究，并基于對性能和價格的綜合考慮，提出了本文的噴墨打印機軟硬件平臺。 噴墨打印機的相關技術很多，在知識產權方面，幾個主要的打印機廠商在許多國家和地區均有成千上萬篇專利對他們的產品進行保護。 本文主要研究其中的Boot loader的實現，Printhead溫度的控制以及Printhead的打印控制這三個關鍵技術，并針對這些關鍵技術的基本原理及其實現方法進行了深入的研究。 本文對噴墨打印機的相關核心技術做了比較深入的研究，這些研究工作對于有志于噴墨打印機開發的相關技術人員有較好的參考意義，同時，基于ARM的噴墨打印機系統，又是一個典型的嵌入式系統，這對其它嵌入式系統的設計也有較好的借鑒意義。
上傳時間： 2013-07-13
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Internet現已成為社會重要的信息流通渠道。嵌入式系統能夠連接到 Internet上面將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。嵌入式設備與Internet的結合代表著嵌入式系統和網絡技術的真正未來。隨著IPv6的應用，設備都可能獲得一個全球唯一的IP地址，通過IP地址和互聯網相連成為一個網絡設備。因此隨著電子技術和Internet技術的發展使的家用電子電器產品步向智能化網絡化的智能家居方向。智能家居是集成微電子技術與控制技術當前嵌入式系統典型的代表。 本文將嵌入式技術與電力載波通信協議X-10技術結合起來來實現智能家居控制系統，著重研究智能家居控制系統的核心一基于ARM核的智能家居網關軟硬件設計。智能家居網關是一個嵌入式WEB服務器，用戶通過登陸智能家居網關進而實現對智能家居網關的遠程控制操作，智能家居網關將接收到的用戶命令進行“翻譯”之后向家庭電力線發送X-10指令，實現對家庭設備的控制。 本文首先分析基于ARM的智能家居控制系統的原理及X-10技術；然后給出具體基于ARM平臺的硬件電路設計，本文在以LPC2210為處理器實現智能家居控制系統的設計中，給出詳細設計步驟與過程。本系統主要電路包括有電源電路、鍵盤電路、LCD顯示電路、存儲電路、網口電路、及X-10電力載波電路等等；其次ARM平臺軟件實現是本文的一個重點。本文主要分三步來實現：第一步實現了在LPC2200系列處理器上的嵌入式操作系統uC/OS-Ⅱ的移植、第二步實現TCP/IP協議棧LWIP在嵌入式操作系統上的移植、第三步實現WEB服務器的組建以及應用軟件設計。最后系統在搭建完軟硬件平臺之后，進入調試結果環節。系統運行后本人使用本地示波器觀看波形，然后通過對波形的解析與X-10指令的對照來驗證基于ARM的智能家居控制系統的可行性，進而實現了X-10信息家電與Internet的互連控制。
上傳時間： 2013-06-04
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現代家庭中單相供電的用電設備如電腦、電視機、冰箱等都具有非線性特性，都會產生諧波污染電網。本文針對這一現象研究了單相并聯電壓型有源電力濾波器（APF），設計了一個APF控制系統來產生與諧波電流大小相等方向相反的補償電流，并使補償電流實時地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達到凈化電網。 本文對提出的APF控制系統從模擬和數字兩個方面進行了深入的研究。 首先，設計了APF的主電路結構，確定了系統中電感電容等元件參數，并根據仿真結果系統地分析了參數變化對系統補償效果的影響，然后根據補償效果選擇最佳的參數值。 其次，針對控制系統要求，選用適合系統的電流電壓PI雙環控制系統，通過參數優化后得到了控制器的最優參數，使控制效果達到最優。并從理論上詳細分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環比較原理制作了10KHz的三角波發生器，用于PWM調制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設計流程深入理解的基礎上，利用Verilog語言實現了雙環PI控制器和PWM發生電路的數字化，使得有源電力濾波器補償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負載。
上傳時間： 2013-07-27
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隨著網絡技術和通信技術的突飛猛進，人們對通信的保密性能，抗干擾能力的要求越來越高，而且對信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實現都離不開擴頻通信技術的應用，而擴頻通信芯片作為擴頻通信網絡的核心器件，自然也成了研究的重點。本論文旨在借鑒國內外相關研究成果，并以家庭電力線通信環境為背景，驗證了一種CDMA碼分多址通信的實現方案，并通過智能家庭系統展示了其應用效果。 本課題以構建家庭電力載波通信網絡為目標，首先，以兩塊Cyclone系列FPGA開發板為基礎，分別作為發送單元和接收單元，構建了系統的硬件開發平臺；以QuartusⅡ 7.2為開發環境，運用Verilog硬件描述語言，編寫擴頻模塊和解擴模塊，并且進行了測試、仿真和綜合，驗證了通過專用芯片實現擴頻通信系統的可行性。應用方面，采用電力線載波通信芯片，提出了一種由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統。用戶通過WEB方式登陸嵌入式網關，智能插線板能夠在嵌入式網關的控制下控制電器的電源、發送紅外遙控指令，實現對家電的遠程遙控。使用兩塊FPGA開發板，實現了擴頻通信基本收發是本設計得主要成果；將擴頻通訊技術、嵌入式Web技術引入到智能家庭系統的設計當中是本文的一個特點。 仿真和實驗表明：采用電力線載波通信芯片組建家庭網絡的方案可行，由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統能靈活、便捷地實施家電控制，并具有一定的節能效果。
上傳時間： 2013-06-17
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智能化住宅小區，是指在一定范圍內通過有效的傳輸網絡，將多元住處服務、物業管理、安防以及住宅智能化等系統結合在一起，為該小區的服務與管理提供高技術的智能化手段。從而實現快捷高效的超值服務管理和安全舒適的家居環境，使業主生活得更安全、更方便。 隨著國民經濟和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網絡技術和控制技術的迅速發展，促進了智能小區在我國的推廣和應用。目前這些小區的智能化建設大多數是采用Lonworks、FF等現場總線技術。但是現場總線協議標準化程度還不成熟，且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭，利用Internet來構建智能小區已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網和FPGA的嵌入式智能小區管理系統的組建方法。首先，以Altera的FPGA為核心，通過在外圍添加適當的存儲設備和通信接口設備，構成一個嵌入式系統的硬件平臺。其次，在此平臺的基礎上，通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統，從而構建出一套資源豐富的嵌入式操作系統。該系統帶有一個網絡功能齊全的Web服務器。最后，將此操作系統作為智能小區的樓宇集中器，再根據需要配置適當的采集器和顯示器，就可以組建成一套功能強大的智能小區管理系統。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統來組建的智能小區管理系統，不但實現簡單、功能強大；而且節約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比，相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分：系統硬件結構設計，包括系統的原理圖構建和PCB板的繪制：系統核心處理器設計，包括Nios Ⅱ軟核CPU的設計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設計方法；嵌入式操作系統uClinux的相關知識及移植方法：系統的軟件結構設計，包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設計，以及單片機語音報警程序設計等；最后給出了調試情況以及一些試驗結果。
上傳時間： 2013-06-11
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計算機圖形學中真實感成像包括兩部分內容：物體的精確圖形表示；場景中光照效果的適當的描述。光照效果包括光的反射、透明性、表面紋理和陰影。對物體進行投影，然后再可見面上產生自然光照效果，可以實現場景的真實感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點處的光強度計算。面繪制算法是通過光照模型中的光強度計算，以確定場景中物體表面的所有投影像素點的光強度。Phong明暗處理算法是生成真實感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級運算和硬件難度而在實現實時真實感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術的發展以及對于高真實感實時圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實現成為可能。利用泰勒級數近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實現。此算法需要存儲大量數據的ROM。這增加了實現的難度。 本文完成了以下工作： 1、本文簡述了實時真實感圖形繪制管線，詳細敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法，并對幾種明暗處理方法的效果作了比較，實驗結果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實時真實感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結構及其開發流程的基礎上，結合Xilinx公司提供的FPGA開發工具ISE 7.1i，仿真工具為ISE simulator，綜合工具為XST；完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設計與實現。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實時真實感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析，提出了優化的查找表結構。通過在FPGA上對本文所提結構進行驗證。結果表明，本方案在提高速度、精度的同時將ROM的數據量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時間： 2013-06-21
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