逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專(zhuān)用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過(guò)渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計(jì)，存在一定局限。為此，近幾年來(lái)逆變器專(zhuān)用控制芯片（ASIC）實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究越來(lái)越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個(gè)成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專(zhuān)用控制芯片ASIC的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，依次對(duì)專(zhuān)用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問(wèn)題進(jìn)行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，以及基于極點(diǎn)配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動(dòng)、靜態(tài)性能，并且具有自動(dòng)限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應(yīng)用目標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標(biāo)器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復(fù)雜FPGA設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法學(xué)，詳細(xì)介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計(jì)流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開(kāi)發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開(kāi)發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對(duì)：DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計(jì)。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題，并針對(duì)逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復(fù)雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出一種全新的“分層多級(jí)流水線”設(shè)計(jì)技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。本文最后對(duì)芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問(wèn)題進(jìn)行了初步研究。指出了設(shè)計(jì)中的“競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問(wèn)題，分析了產(chǎn)生機(jī)理，并給出了常用的解決措施。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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抽油機(jī)井工況監(jiān)測(cè)是石油生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據(jù)。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化石油生產(chǎn)的要求。將遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于油井工況監(jiān)測(cè)，可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和油田管理水平。針對(duì)目前已有油井工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的不足，本文研制出一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機(jī)井工況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 示功圖是常用的用于判斷抽油機(jī)井工作狀況的方法，它是抽油機(jī)光桿在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期中，光桿相對(duì)位移與載荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)的監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個(gè)周期的起始點(diǎn)，再利用拉線位移傳感器對(duì)一個(gè)周期中按時(shí)間等分的點(diǎn)的位移進(jìn)行標(biāo)定，既解決了拉線位移不能長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，又保證了位移的精度。 本系統(tǒng)由工況傳感器、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)中心和手持機(jī)四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時(shí)獲取并存儲(chǔ)示功圖數(shù)據(jù)，定時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中繼單元。由數(shù)據(jù)中繼單元將多個(gè)工況傳感器的示功圖數(shù)據(jù)集中后，通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)所有示功圖數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析和打印，并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持機(jī)用于對(duì)工況傳感器進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定，并可以現(xiàn)場(chǎng)獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設(shè)計(jì)方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內(nèi)核的LPC2138/2148微處理器及微功率無(wú)線數(shù)傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲(chǔ)器，增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。CDMA模塊采用基于CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的H7710，組成高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化設(shè)計(jì)思想，既考慮到各模塊功能的實(shí)現(xiàn)，又兼顧了系統(tǒng)總體的協(xié)調(diào)性。本系統(tǒng)軟件由工況傳感器軟件、手持機(jī)軟件、數(shù)據(jù)中繼單元軟件及數(shù)據(jù)中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機(jī)軟件和數(shù)據(jù)中繼單元軟件由ADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)，并由AXD仿真調(diào)試器生成可執(zhí)行代碼，最后通過(guò)EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行于服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)工作模式，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫(xiě)，運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)中。 通訊網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)組成，工況傳感器與數(shù)據(jù)中繼單元組成無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，采用ISM工作頻段，實(shí)現(xiàn)近距離無(wú)線通訊。數(shù)據(jù)中繼單元作為無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心通信處理機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。 本系統(tǒng)首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)抽油井工況長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；利用ARM單片機(jī)作為微處理器，低功耗電路設(shè)計(jì)，低功耗工作模式，延長(zhǎng)了電池的壽命；無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，兼具無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，降低了整個(gè)系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行費(fèi)用；數(shù)據(jù)中心采用服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)工作模式，便于用戶(hù)共享數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)的各部分均經(jīng)過(guò)硬件、軟件及運(yùn)行測(cè)試，已經(jīng)在油田試運(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能完善，運(yùn)行可靠，安裝及維護(hù)簡(jiǎn)便，取得了較好的效果。
標(biāo)簽： CDMA ARM 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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本書(shū)是作者多年來(lái)從事通用變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)的教學(xué)和科研工 作的總結(jié)。它介紹了交流調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí), 著重講述了通 用變頻器的工作原理及控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法; 從實(shí)際工程出發(fā), 既介紹了單 機(jī)控制系統(tǒng)的組成, 又介紹了多機(jī)同步傳動(dòng)變頻器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的組成知 識(shí); 針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝要求, 對(duì)通用變頻器的應(yīng)用方法、注意事項(xiàng)和維修 方法, 通過(guò)應(yīng)用實(shí)例都做了詳細(xì)介紹。
標(biāo)簽： 通用變頻器 調(diào)速控制
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶(hù)：dct灬fdc
逆變器在自動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用；各系統(tǒng)對(duì)逆變器的性能需求也越來(lái)越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求，實(shí)現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過(guò)對(duì)每個(gè)脈沖寬度進(jìn)行控制，以達(dá)到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的；多重逆變器則是把幾個(gè)矩形波逆變器的輸出組合起來(lái)起來(lái)形成階梯波，從而消除諧波；PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術(shù)的特點(diǎn)，非常適合于應(yīng)用在對(duì)諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場(chǎng)合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，使得多重逆變器的控制、實(shí)現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的要求，從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā)，提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機(jī)調(diào)速及電力變換領(lǐng)域中。 文中建立了一個(gè)多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調(diào)的多重逆變器的PWM控制，且能完成逆變器故障運(yùn)行下的保護(hù)與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)算法模型進(jìn)行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)上，本文提出了一個(gè)基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并給出一個(gè)主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可行，很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
上傳用戶(hù)：wmwai1314
當(dāng)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，極大促進(jìn)了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展——條形碼、光學(xué)字符識(shí)別、磁條(卡)、工C卡、語(yǔ)音識(shí)別、視覺(jué)識(shí)別、RFID等，其中，RFID無(wú)疑是最為前沿的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式的識(shí)別技術(shù)；同時(shí)，隨著另外一項(xiàng)技術(shù)——嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)構(gòu)小巧、性能優(yōu)越、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便的手持式數(shù)據(jù)自動(dòng)讀寫(xiě)設(shè)備發(fā)展尤為迅速。具體說(shuō)來(lái)，一款好的手持式RFID讀寫(xiě)器適用于工作現(xiàn)場(chǎng)，可以供工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物品信息進(jìn)行自動(dòng)收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使讀寫(xiě)器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術(shù)成為讀寫(xiě)器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開(kāi)發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)不會(huì)感到太大的差別(借助于交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，即在pc機(jī)上編譯連接，但生成的是目標(biāo)機(jī)代碼)。但是，對(duì)于那些應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者，往往對(duì)某一行業(yè)軟件開(kāi)發(fā)比較熟悉卻對(duì)硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構(gòu)、部件工作原理等)恰恰是構(gòu)建一個(gè)嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構(gòu)建一個(gè)性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫(xiě)器接口的手持式設(shè)備成為了當(dāng)今一個(gè)比較熱門(mén)的技術(shù)領(lǐng)域。本項(xiàng)目就是根據(jù)以上事實(shí)，先分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項(xiàng)目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了供RFID應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者使用的手持式RFID讀寫(xiě)器。針對(duì)手持式設(shè)備的特點(diǎn)和實(shí)際要求，對(duì)讀寫(xiě)器軟硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)劃，完成了時(shí)鐘電路、nand flash存儲(chǔ)器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫(xiě)模塊接口電路、USB接口電路、無(wú)線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)了讀寫(xiě)器的二次發(fā)API;在wince.net平臺(tái)下，利用platform builder工具定制了適于讀寫(xiě)器的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。
標(biāo)簽： RFID ARM 手持式 讀寫(xiě)器
上傳時(shí)間： 2013-06-21
上傳用戶(hù)：yatouzi118
隨著嵌入式控制在工業(yè)領(lǐng)域的不斷滲入，進(jìn)入21世紀(jì)之后，基于ARM體系Linux操作系統(tǒng)的嵌入式一體化工業(yè)控制系統(tǒng)成為了工業(yè)控制的主要發(fā)展方向，ARM芯片不僅體積小，功耗低，而且功能強(qiáng)；Linux由于其開(kāi)源，穩(wěn)定以及成本低的優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 本文研究的主要內(nèi)容是基于Linux操作系統(tǒng)ARM體系的嵌入式工控一體機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該嵌入式工控一體機(jī)是基于Motorola公司研發(fā)的ARM9嵌入式系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)的設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，并有很高的執(zhí)行效率。它根據(jù)特定的工業(yè)控制對(duì)象定制特定的模型與控制算法。另外，該設(shè)備自身還具備各種數(shù)字PID控制算法，實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制。可以應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中的各類(lèi)被控設(shè)備，以及為高校自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用研究提供解決方案。它的軟件編程由Qt集成開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)，Qt是基于C++的針對(duì)構(gòu)造圖形用戶(hù)界面（程序）所使用的GUI工具包，它速度塊，易于使用，并具有很好的可移植性。 本文首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行選型，然后提出了系統(tǒng)的軟硬件整體架構(gòu)和系統(tǒng)的啟動(dòng)流程。接著介紹了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建，包括啟動(dòng)加載器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，Linux內(nèi)核的移植，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)以及圖形用戶(hù)界面的實(shí)現(xiàn)。最后，詳細(xì)介紹了一個(gè)具有創(chuàng)新性的案例作為該嵌入式Linux工控一體機(jī)作為通訊和控制終端的典型應(yīng)用。 該嵌入式Linux工控一體機(jī)具有極好的實(shí)用性和應(yīng)用前景，并且其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程對(duì)于其它嵌入式平臺(tái)也具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
上傳用戶(hù)：zhaiyanzhong
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列器件(FPGA)是一種新型集成電路，可以將眾多的控制功能模塊集成為一體，具有集成度高、實(shí)用性強(qiáng)、高性?xún)r(jià)比、便于開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。單相全橋逆變器是逆變器的一種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)它的研究可以為三相逆變器研究提供參考，因此對(duì)單相全橋逆變器的分析有著重要的意義。 本文研制了一種基于FPGA的SPWM數(shù)字控制器，并將其應(yīng)用于單相逆變器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及逆變器硬件電路設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，提出了相應(yīng)的解決方案和減小波形失真的措施。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先對(duì)雙極性／單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行分析，選用適合高頻設(shè)計(jì)的雙極性調(diào)制。其次，詳細(xì)分析死區(qū)效應(yīng)，采用通過(guò)判斷輸出電壓電流之間的相位角預(yù)測(cè)橋臂電流極性方向，超前補(bǔ)償波形失真的方案。最后，采用電壓反饋實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)PWM進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、電流極性判斷(零點(diǎn)判斷模塊和延時(shí)模塊)和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。針對(duì)仿真和實(shí)驗(yàn)中的毛刺現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生機(jī)理，給出常用的解決措施，改進(jìn)了系統(tǒng)性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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遙感圖像在人類(lèi)生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當(dāng)前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹(shù)集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機(jī)獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實(shí)際應(yīng)用中首選算法。隨著對(duì)圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長(zhǎng)，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計(jì)一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標(biāo)。本文針對(duì)靜止圖像編碼器的設(shè)計(jì)作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計(jì)算量、存儲(chǔ)量，提高壓縮性能的算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個(gè)方案還支持壓縮比在線可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶(hù)要求實(shí)現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個(gè)部分。 1．一種基于行的實(shí)時(shí)提升小波變換實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時(shí)處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時(shí)間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹(shù)采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時(shí)處理極大地提高了編碼速度。
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，我國(guó)著名學(xué)者、現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)陳難先教授等人使用無(wú)窮級(jí)數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學(xué)中的逆問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學(xué)中各種逆問(wèn)題的巧妙方法，其工作在1990年當(dāng)時(shí)就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評(píng)價(jià)。 華僑大學(xué)蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖，奇偶對(duì)稱(chēng)方波和三角波等)的傅立葉級(jí)數(shù)的逆變換運(yùn)算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號(hào)的各種常用波形的信號(hào)展開(kāi)；并求得了與各種常用波形信號(hào)函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開(kāi)系數(shù)的計(jì)算與信息的解調(diào)；而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 本文主要完成了兩個(gè)方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和基于Chen-Mobius變換的語(yǔ)音加密雙工通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。首先，利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對(duì)Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對(duì)該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯(cuò)誤概率進(jìn)行了計(jì)算，并繪出了信噪比-錯(cuò)誤概率曲線；其次，利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數(shù)及積分器的產(chǎn)生等)轉(zhuǎn)化成HDL硬件語(yǔ)言，后在QuartusⅡ軟件平臺(tái)上，結(jié)合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時(shí)、控制模塊等)構(gòu)架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合、引腳分配、仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析等；最后，在Altera公司的Stratix 芯片上，實(shí)現(xiàn)硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)。 另外，利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)分別對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加密與解密，在兩塊DE2的FPGA開(kāi)發(fā)板上成功實(shí)現(xiàn)了基于Chen-Mobius變換的語(yǔ)音加密雙工通信。完成本設(shè)計(jì)意義重大，它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各個(gè)方面，邁開(kāi)堅(jiān)實(shí)的一步。
標(biāo)簽： ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是源于一個(gè)生物系統(tǒng)的一類(lèi)信號(hào)，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動(dòng)等，這些信號(hào)通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對(duì)這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價(jià)值。信號(hào)拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性，如何有效地從強(qiáng)噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是信號(hào)處理技術(shù)的重要問(wèn)題。 設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器對(duì)帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波，從而消除工頻干擾，獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問(wèn)題。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)具有信號(hào)弱、噪聲強(qiáng)、頻率范圍較低、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于心電(electrocardiogram，ECG)信號(hào)的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號(hào)高，便于準(zhǔn)確評(píng)估和檢測(cè)濾波效果，本研究采用ECG信號(hào)作為原始的模板信號(hào)。 本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，從過(guò)去單一的軟件算法研究，轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合，從而提高自適應(yīng)速度和精度，而且可以使系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級(jí)和變更。 采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體，加快信號(hào)處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點(diǎn)數(shù)算法，研究中詳細(xì)分析了定點(diǎn)數(shù)的量化效應(yīng)對(duì)自適應(yīng)噪聲消除器的影響，以及對(duì)浮點(diǎn)數(shù)算法和定點(diǎn)數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇，如步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇。研究中以定點(diǎn)數(shù)算法中的步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇，作為FPGA設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，并得到了預(yù)期的效果，準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號(hào)。 研究中，在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬，選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號(hào)，在浮點(diǎn)數(shù)情況下，原始信號(hào)通過(guò)采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善和收斂速度，確定不同的最佳μ值，并在定點(diǎn)數(shù)情況下，在最佳μ值的情況下，原始信號(hào)通過(guò)采用LMs算法的定點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟(jì)性，確定最佳的定點(diǎn)數(shù)。并了解LMS算法中步長(zhǎng)因子、定點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)值對(duì)信號(hào)信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟(jì)性的影響。從而得出針對(duì)含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG，應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點(diǎn)數(shù)才能對(duì)原始ECG的改善和以后的硬件實(shí)現(xiàn)取得最佳的效果，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在FPGA上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，使自適應(yīng)濾波器能對(duì)帶有工頻干擾的ECG原始信號(hào)有最佳的濾波效果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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