目前，數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實現方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應用的超大規模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優點，大大推動了數字系統設計的單片化、自動化，縮短了單片數字系統的設計周期、提高了設計的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應用。本文對FPGA的數據采集與處理技術進行研究，基于FPGA在數據采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統發展的新熱點，把FPGA作為整個數據采集與處理系統的控制核心。主要研究內容如下： FPGA的單片系統研究。針對數據采集與處理，對FPGA進行選型，設計了基于FPGA的單片系統的結構。把整個控制系統分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數據處理模塊，存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣，分別設計了通道選擇控制模塊和A/D轉換控制模塊，并進行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數據處理模塊的設計。FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實現結構，提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想，給出了總體實現框圖。分別設計了旋轉因子復數乘法器，碟形運算單元，存儲器，控制器，并分別進行了仿真。重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運算速度，降低了運算復雜度。理論分析和仿真結果表明，狀態機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協調的控制。 存儲控制模塊的設計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數據進行存儲，設計了FPGA與閃存的硬件連接，設計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現進行了研究，結合單片系統的特點，把整個系統分為多通道采樣控制模塊，數據處理模塊，存儲控制模塊進行設計和仿真。設計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結果表明，此FPGA單片系統可完成對實時信號的高速采集與處理。
上傳時間： 2013-04-24
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本文的目的就是研究如何應用FPGA這種大規模的可編程邏輯器件實現CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數字圖像的實時采集及預處理?；趯崟r圖像處理系統的研究與設計，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細的介紹了圖像采集卡的結構和基本工作原理。同時，針對高分辨率的CCD攝像機，探討了有關點目標與CCD像元一一對應的圖像采集及其硬件和軟件設計方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標、噪聲以及背景的特點，給出了點目標的場景圖像的數學模型及復雜背景下點目標檢測的預處理方法。針對星圖灰度分布的特點，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對星圖進行預處理，同時還對圖像掃描聚類算法進行了研究與分析。 3.數字信號處理器常常因為在復雜性、運算速度等方面的限制，難以實時的實現復雜的檢測算法。本文采用FPGA技術，實現了復雜背景下弱點目標的預處理算法，解決了計算、數據緩沖和存儲操作協調一致的問題，同時采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個系統的數據交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問題，并在實際中取得滿意的結果。
上傳時間： 2013-07-03
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隨著嵌入式技術和網絡技術的發展和應用，充分結合兩種技術優勢的遠程數據采集終端正在不斷地被研究和開發。本文即是此背景下，綜合以往遠程數據采集終端的優缺點，對基于ARM的遠程數據采集智能終端予以研究和實現，該終端具備GPRS和INTERNET兩種接入方式?？赏ㄟ^RS232或A/D模塊采集用戶終端設備數據信息；在GPRS接入方式下使用GPRS無線數據終端通過GPRS網絡接入互聯網，在INTERNET接入方式下則直接接入互聯網；接入后則可向遠程控制中心上傳用戶終端據信息。本文研制的遠程數據采集終端可廣泛地應用包括環保數據采集在內的多種數據遠程采集場合。 本文主要做了以下研究工作： 1、對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C44BOX處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源。包括外圍存儲、LCD、鍵盤、以太網卡和GPRSi匿信模塊等。 2、運用多任務操作系統可以有效的組織并行任務的處理，本文對μc/os-Ⅱ操作系統進行了移植，對原有μc/os-Ⅱ操作系統的搶占式調度機制進行了改造，使之成為整體搶占，局部輪詢的調度機制；使之較好地滿足了實際要求。 3、無論采用GPRS方式還是INTERNET方式，設備終端與INTERNET實現通信都必須具備相應的協議。本文實現了TCP/IP有關網絡協議棧的建立，對協議進行了簡化設計，實現了兩種方式的接入，滿足了嵌入式終端的要求。 4、為了使終端具備較好的人機交互能力，構建了嵌入式圖形界面，實現了LCD圖形顯示和鍵盤輸入控制的交互功能。 通過以上工作，建立了一個功能齊全，實時可靠，基于嵌入式系統的遠程數據采集終端。
上傳時間： 2013-07-17
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目前，數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實現方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應用的超大規模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優點，大大推動了數字系統設計的單片化、自動化，縮短了單片數字系統的設計周期、提高了設計的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應用。本文對FPGA的數據采集與處理技術進行研究，基于FPGA在數據采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統發展的新熱點，把FPGA作為整個數據采集與處理系統的控制核心。主要研究內容如下： FPGA的單片系統研究。針對數據采集與處理，對FPGA進行選型，設計了基于FPGA的單片系統的結構。把整個控制系統分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數據處理模塊，存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣，分別設計了通道選擇控制模塊和A/D轉換控制模塊，并進行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數據處理模塊的設計。FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實現結構，提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想，給出了總體實現框圖。分別設計了旋轉因子復數乘法器，碟形運算單元，存儲器，控制器，并分別進行了仿真。重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運算速度，降低了運算復雜度。理論分析和仿真結果表明，狀態機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協調的控制。 存儲控制模塊的設計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數據進行存儲，設計了FPGA與閃存的硬件連接，設計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現進行了研究，結合單片系統的特點，把整個系統分為多通道采樣控制模塊，數據處理模塊，存儲控制模塊進行設計和仿真。設計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結果表明，此FPGA單片系統可完成對實時信號的高速采集與處理。
上傳時間： 2013-07-06
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項目的研究內容是對硅微諧振式加速度計的數據采集電路開展研究工作。硅微諧振式加速度計敏感結構輸出的是兩路差分的頻率信號，因此硅微諧振式加速度計數據采集電路完成的主要任務是測出兩路頻率信號的差值。測量要求是：實現10ms內對中心諧振頻率為20kHz、標度因數為100Hz/g、量程為±50g、分辨率為1mg的硅微諧振式加速度計輸出的頻率信號的測量，等效測量誤差為±1mg。電路的控制核心為單片機，具有串行接口以便將測量結果傳送給PC機從而分析、保存測量結果。\\r\\n按研究內容設計了軟硬件。軟件采用多周期同步法
上傳時間： 2013-08-11
上傳用戶：csgcd001
抽油井故障診斷系統是油井系統產量的關鍵，為了更好更快地對當前油井系統進行診斷以保證石油的產量，人們利用各種各樣的技術來完成這一目標。示功圖的診斷法是油田有桿抽油診斷的主要方法，文章根據示功圖診斷的特點，提取出灰度矩陣特征向量，運用神經網絡對有桿抽油油田典型故障診斷進行建模，最后用實例驗證了此方法的正確性。實驗證明，本系統不僅可行性好，而且故障識別率高，對增加油井產量有重要意義。
上傳時間： 2013-10-17
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本文介紹一種采用智能數字溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，并通過單片機與PC機完成數據處理的系統。 硬件電路由四部分組成：溫度數據采集部分，即時溫度顯示驅動部分，溫度數據存儲部分和上位PC機數據處理部分。整個硬件設計原理圖如圖1所示。
上傳時間： 2013-10-28
上傳用戶：wettetw
摘 要: 閥門開度儀以AT89C51單片機為核心, 通過在閥門電機軸上安裝的電位計傳感器獲得閥 門電機軸的轉動角位移, 從而得出閥門的開度, 達到自動檢測的目的。詳細介紹了串行控制的10 位A /D轉換器TLC1549的特點和功能, 說明了TLC1549與AT89C51單片機在閥門開度儀中的硬件 電路和軟件程序。實踐證明, 該閥門開度儀數據采集準確可靠、工作穩定。 關鍵詞: TLC1549; AT89C51單片機; 閥門開度
上傳時間： 2013-10-14
上傳用戶：行者Xin
在單片機應用系統中，有時需要采集大量的開關信號，由于信號多且接入方式不同，使得電路較復雜，占用了單片機大量資源，數據采集軟件的開發量也較大。筆者用純數字電路設計了一個特別適合于遠程大數據量采集的電路（最大可采集１０２４個開關量，附圖所示電路可采集１９２個開關量）。 電路由雙二進制加法計數器ＣＤ４５２０、譯碼器７４ＬＳ１３８、緩沖驅動器７４ＬＳ２４４等組成。ＮＥ５５５產生的脈沖加到計數器Ｄ１的ＣＰ１端，由于Ｄ１的Ｑ４同時也接Ｄ１的ＥＮ２，所以Ｄ１的雙計數器構成級聯計數電路，其輸出Ｑ２～Ｑ７作為開關輸入量的地址送Ｄ５的輸入端。Ｑ１作為片選信號接Ｄ５，Ｑ５～Ｑ７接Ｄ２輸入端，為Ｄ３、Ｄ４等譯碼器提供片選信號，而Ｑ２～Ｑ４接Ｄ３、Ｄ４等譯碼器的輸入端，譯碼器的輸出作為Ｄ７、Ｄ８等的片選信號。Ｄ７、Ｄ８等的輸入接采樣的開關信號（圖中開關接通表示輸入為低位），其輸出接Ｄ６輸入端。當Ｄ６片選有效時（Ｑ１為低電位），輸出的數據地址線上為開關量信號。當Ｄ５片選有效時（Ｑ１為高電位）輸出的數據地址線上為開關量信號的地址。８條數據地址線可直接接單片機Ｐ１口或通過７４ＬＳ２４５接單片機總線，１條數據地址選擇線也可直接接單片機Ｐ２或Ｐ３口。
上傳時間： 2013-10-14
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一、傳感器的定義信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發展，都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。微處理器現在已經在測量和控制系統中得到了廣泛的應用。隨著這些系統能力的增強，作為信息采集系統的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件，作為系統中的一個結構組成，其重要性變得越來越明顯。最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關口。傳感器系統的原則框圖示于圖1-1，進入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉換成數字信號，并輸入到微處理器。德國和俄羅斯學者認為傳感器應是由二部分組成的，即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號成形器的電路部分。傳感器系統的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉變成另一種，不需要外接的能源或激勵源(參閱圖1-2(a))。有源(a)和無源(b)傳感器的信號流程無源傳感器不能直接轉換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能傳感器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態可以是靜態的，也可以是動態(即過程)的。對象特性被轉換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的，也可以是化學性質的。按照其工作原理，傳感器將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量，然后將此電信號分離出來，送入傳感器系統加以評測或標示。各種物理效應和工作機理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測量對象，也可以不接觸。用于傳感器的工作機制和效應類型不斷增加，其包含的處理過程日益完善。常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 光敏傳感器——視覺；聲敏傳感器——聽覺；氣敏傳感器——嗅覺；化學傳感器——味覺；壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺。與當代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。對傳感器設定了許多技術要求，有一些是對所有類型傳感器都適用的，也有只對特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結構在不同場合均需要的基本要求是： 高靈敏度，抗干擾的穩定性(對噪聲不敏感)，線性，容易調節(校準簡易)，高精度，高可靠性，無遲滯性，工作壽命長(耐用性) ，可重復性，抗老化，高響應速率，抗環境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力 ，選擇性，安全性(傳感器應是無污染的)，互換性 低成本 ，寬測量范圍，小尺寸、重量輕和高強度，寬工作溫度范圍 。二、傳感器的分類可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類：傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。常見傳感器的應用領域和工作原理列于表1.1。按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 ，位置傳感器 ， 液面傳感器 能耗傳感器 ，速度傳感器 ，熱敏傳感器，加速度傳感器，射線輻射傳感器 ，振動傳感器，濕敏傳感器 ，磁敏傳感器，氣敏傳感器，真空度傳感器，生物傳感器等。以其輸出信號為標準可將傳感器分為： 模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。數字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。膺數字傳感器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
上傳時間： 2013-10-11
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