數字圖像的壓縮是解決圖像數據量大、存儲和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多,一般可分為有損壓縮和無損壓縮兩大類。有損壓縮允許一定程度的信息丟失,在滿足實際應用的條件下能夠取得較高的壓縮比;無損壓縮不允許信息丟失,但是壓縮比難以提高。在醫學圖像、遙感圖像等應用領域,對于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求,因此需要采用近無損壓縮的方法。近無損壓縮是有損壓縮和無損壓縮的一個折衷,允許一定的失真,能夠獲得高保真還原圖像的同時,得到比無損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續色調靜止圖像無損和近無損壓縮的國際標準,算法復雜度低,壓縮性能優越,但是JPEG-LS對不同圖像壓縮時壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無損圖像壓縮算法的基礎上,針對具體應用背景,提出了一種基于塊的近無損壓縮方法。進一步利用圖像局部紋理特性分析,對不同特性的區域容忍不同的信息丟失程度,實現了對圖像壓縮的碼率控制。針對某工程應用中的具體要求,我們以FPGA為平臺,采用Verilog HDL語言對改進算法進行了硬件實現。 實驗結果證明,這種基于塊的具有碼率控制的近無損圖像壓縮算法,在實現較為精確的碼率控制的同時,能夠獲得較高的還原圖像質量,而且硬件實現復雜度低,能夠滿足對圖像的實時壓縮要求。
上傳時間: 2013-06-18
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頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域。目前,常用的頻率合成技術有直接式頻率合成、鎖相頻率合成和直接數字頻率合成(DDS)。DDS系統可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續的信號,也可以通過改變相位字改變信號的相位,因此也廣泛用于數字通信領域。 本論文是利用FPGA完成一個DDS系統。DDS是把一系列數字量形式的信號通過D/A轉換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表,然后通過高速D/A轉換器產生已經用數字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統應包括:相位累加器,可在時鐘的控制下完成相位的累加(一般由ROM實現);DA轉換電路,將數字形式的幅度碼轉換成模擬信號。 本文根據設計指標,進行了DDS系統分析和設計,包括DDS系統框圖的設計,相位控制字和頻率控字的設計,以及軟件和硬件設計,重點在于利用FPGA改進設計,包括控制系統(頻率控制器和初始相位控制器),尋址系統(相位累加器和數據存儲器),以及轉換系統(D/A轉換器和濾波器)的設計。介紹了利用現場可編程邏輯門陣列(FPGA)實現數控振蕩器(DNO,即DDS)的原理、電路結構,重點介紹了DDS技術在FPGA中的實現方法,給出了采用ALTERA公司的FIEX1OK系列FPGA芯片EPF10K20TC144-4芯片進行直接數字頻率合成的VHDL源程序。
上傳時間: 2013-04-24
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對弓網故障的檢測在列車提速的今天顯得尤其重要,原始故障圖像數據量的巨大使實時存儲和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復雜度、高壓縮比的圖像壓縮標準在多媒體、網絡傳輸等領域得到廣泛的應用。和相同圖像質量的其它常用文件格式(如GIF,TIFF,PCX)相比,JPEG是目前靜態圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設計靈活、高速的卓越特性,逐漸成為許多應用中首先器件,尤其是與Verilog和VHDL等語言的結合,大大變革了電子系統的設計方法,加速了系統的設計進程。 本文旨在研究并實現一種實時采集并對特定幀進行壓縮傳輸的方法。通過采用可編程邏輯器件FPGA來實現整個采集、顯示、壓縮和傳輸,使系統具有可定制、高速度等優點。 本文首先介紹了開發硬件可編程邏輯門陣列FPGA及其開發語言Veridlog,并介紹了FPGA的設計方法及開發流程;接著介紹了PAL制視頻采集的相關知識及設計,其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數字化ITU-R BT.601標準介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設計;隨后介紹了JPEG標準,并根據故障檢測的特點,設計了針對灰度圖像壓縮的JPEG編碼器,設計中先分別對組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數的差分脈沖編碼模塊、交流系數的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進行了仿真測試,然后再對整個JPEG編碼器進行了測試;最后設計了單幀視頻的SRAM緩存,并將緩存的源圖像采用本文設計的JPEG編碼器進行壓縮,再設計一個僅包含發送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸到PC機,在PC機上通過將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實現了整個采集壓縮系統,同時也進一步驗證了本文設計的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無論是對弓網故障的圖像檢測,還是對于JPEG編碼器的芯片設計都有一定的參考價值。
上傳時間: 2013-04-24
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope,大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡)需要對焦而上的4 000個光纖定位單元進行精確定位,一個光纖定位單元需要兩個步進電機來驅動,即需要對8 000個電機進行驅動控制。如何對這8 000個電機進行有效的控制,是本文主要的研究內容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation),技術,以FPGA和CAN總線為硬件載體來進行設計。FPGA相比較于DSP,單片機而言,具有10管腳多,資源豐富,使用靈活等優點,可以存片內集成多個電機的摔制,這樣對于提高系統的集成度,節約成本無疑有著很大的幫助。 在電機的控制當中,其失步和過沖會直接影響到系統的精度,所以需要對電機脈沖頻率加以控制,對于在平穩狀態下能正常工作的電機,失步往往發生在啟動停止等脈沖頻率突然發生改變的時刻。具體實現方法是通過實驗找出一條理想的加減速曲線,再將曲線離散化,并把離散化后的加減速分頻系數存儲在FPGA片內ROM里而,當電機運行到對應的步數時,取出分頻系數來獲取對應的運行頻率。 在LAMOST觀測中,光纖定位單元的零位是個很重要的基準,在每次觀測之前,電機都要回零,理論上電氣零位和機械零位在同一點上,如果電氣檢測到達零位則認為已經到達機械零位位置。但是實際中由于裝配等一些原因,可能會出現零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機處于機械零位,但是電氣不能檢測到;零位短路是指電機不在機械零位,但是電氣已經檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機械零位一直被擠壓的后果,有可能會損壞光纖定位單元,為了防止這些情況出現,軟件程序中加入了計數器,從而從有效地保護了光纖定位單元,同時將這些狀況向上反饋,以便維護和檢修。 在本文完成之時,能夠控制驅動336個光纖定位單元的小系統已經在北京天文臺興隆觀測站實際投入運行,并于2007年5月28日獲得首條光譜,取得了不錯的效果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹了單片機在鍋爐溫度控制上的應用,主要是以87C51 單片機作為控制器核心,結合溫度傳感變送器、A/D 轉換器、LED 顯示器、D/A 轉換器,模擬多路開關等,組成一個八通道的鍋爐溫度控
上傳時間: 2013-04-24
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模糊控制 C語言實現 利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法。在傳統的控制領域里,控制系統動態模式的精確與否是影響控制優劣的最主要關鍵,系統動態的信息越詳細,則越能達到精確控制的目的。
上傳時間: 2013-05-20
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電動機的單片機控制電動機的單片機控制電動機的單片機控制
上傳時間: 2013-07-16
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PWM(脈沖寬度調制)是一種利用數字信號來控制模擬電路的控制技術,廣泛應用于電源、電機、伺服系統、通信系統、電子控制器、功率控制等電力電子設備。PWM技術在逆變電路中的應用最為廣泛,也是變頻技術的核心,同時在機床,液壓位置控制系統等機械裝置中也發揮著重要的作用。PWM技術已經成為控制領域的一個熱點,因此研究PWM發生器對于基礎理論的發展和技術的改進都有十分重要的意義。 論文研究的主要內容是用任意波形作為調制信號通過特定的方法來產生所需要的PWM波形,任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個主要任務。任意波形的合成是課題設計的一個難點,也是影響系統性能的關鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數字頻率合成(DDS)技術來實現。DDS技術以相位為地址,通過查找離散幅度數據進行波形合成,具有輸出波形相位變化連續、分辨率高、頻率轉換速率快的優點,而且通過設置控制字可靈活方便地改變輸出頻率,是目前波形合成的主流方法。 實現PWM發生器的設計方法有多種。在綜合比較了單片機、DSP、ARM等常用開發工具特點的基礎上,本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體,單片機輔助配合的設計方法。隨著計算機技術和微電了技術的迅速發展,可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大,基于PLD的設計方法正逐步成為一種主流于段,是近些年來電子系統設計的一個熱點。整個系統分為模擬波形產生、單片機控制電路、FPGA內部功能模塊三大部分。FPGA部分的設計是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發平臺,采用VHDL語言為主要輸入手段來完成內部各功能模塊的設計輸入、編譯、仿真等調試工作,目標載體選用性價比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件;單片機控制電路主要負責控制字的設置和顯示,波形數據的接受與發送;用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務。 論文共分五章,詳細介紹了課題的背景、PWM發生器的發展和應用以及選題的目的和意義等,論述了系統設計方案的可行性,對外圍電路和FPAG內部功能模塊的設計方法進行了具體說明,并對仿真結果、系統的性能、存在的問題和改進方法等進行了分析和闡述。整個設計滿足PWM發生器的任務和功能要求,設計方法可行。
上傳時間: 2013-06-03
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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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在航空航天,遙感測量,安全防衛以及家用影視娛樂等領域,要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此,研究一套處理速度快,性能可靠,使用方便,符合行業相關規范的高清視頻編解碼系統是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發展歷史。并就當前相關領域的發展闡述了高清視頻編解碼系統的設計思路,提出了可行的系統設計方案。基于H.264的高清視頻編碼系統對處理器的要求非常高,一般的DSP和通用處理器難以達到性能要求。本系統選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51,實時編解碼分辨率達到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高,功耗低,體積小等優點。系統的控制設備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負責視頻輸入輸出,碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機交互的控制器,向系統使用者提供操作界面,并與主控FPGA相連。方案實現了高清視頻的輸入,實時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體,能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統開發的工作難點在于FPGA的程序設計與調試工作。其次,詳細介紹了FPGA在系統中的功能實現,使用的方法和程序設計。使用VHDL語言編程實現I2C總線接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA內置的M4K快速存儲單元實現128K的命令存儲ROM,并對設計元件模塊化,方便今后的功能擴展。編程實現了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能,實現高速的數據存儲功能。利用時序狀態機編程實現主芯片編解碼控制功能,完成編解碼命令的發送和狀態讀取,并對設計思路,調試結果和FPGA資源使用情況進行分析。著重介紹設計中用到的最新芯片及其工作方式,分析設計過程中使用的最新技術和方法。有很強的實用價值。最后,論文對系統就不同的使用情況提出了可供改進的方案,并對與高清視頻相關的關鍵技術作了分析和展望。
上傳時間: 2013-07-26
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