本文介紹了一種利用MCS一51單片機(jī)技術(shù)研制的對(duì)鋼筋張力及拉伸長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng) 并對(duì)該系統(tǒng)的功能、硬軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。工程實(shí)踐表明：該系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確、可靠、方便，能夠在實(shí)際工程中加以推廣應(yīng)用。
標(biāo)簽： MCS 51單片機(jī) 預(yù)應(yīng)力 張拉儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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為了克服傳統(tǒng)的局部特征匹配算法對(duì)噪聲和圖像灰度非線性變換敏感的不足，提出了基于SIFT（Scale Invariant Feature Transform）描述算子的特征匹配算法。該算法首先
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利用單片機(jī)及溫度傳感器測(cè)量溫度，并將測(cè)量溫度值和設(shè)定溫度值（50度）比較，根據(jù)比較結(jié)果控制斷續(xù)加熱器（用發(fā)光二極管模擬）的通斷占空比，一個(gè)工作周期3S左右。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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Reed-Solomon碼(簡(jiǎn)稱RS碼)是一種具有很強(qiáng)糾正突發(fā)和隨機(jī)錯(cuò)誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡(jiǎn)要介紹了有限域基本運(yùn)算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進(jìn)后的Euclid算法和改進(jìn)后的BM算法，針對(duì)改進(jìn)后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實(shí)現(xiàn)方案并改進(jìn)了該算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來(lái)越多的應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)相比，基于FPGA和CPLD實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性和可嵌入性，能夠方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴(kuò)展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲(chǔ)單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu)，提高了FFT的運(yùn)算速度。同時(shí)，流水線寄存器能夠寄存蝶形運(yùn)算中的公共項(xiàng)，這樣在設(shè)計(jì)蝶形處理器時(shí)只用到了一個(gè)乘法器和兩個(gè)加法器，降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進(jìn)一步提高FFT的運(yùn)算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上，為蝶形處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)并行乘法器。在實(shí)現(xiàn)該乘法器時(shí)，本文采用改進(jìn)的布斯算法，用以減少部分積的個(gè)數(shù)。同時(shí)，使用華萊士樹結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對(duì)部分積并行相加。 本文以32點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT為例進(jìn)行設(shè)計(jì)與邏輯綜合。通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計(jì)算結(jié)果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，在乘法器內(nèi)加入一級(jí)流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍，這在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合具有極高的實(shí)用價(jià)值。
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本文主要對(duì)基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于點(diǎn)乘運(yùn)算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對(duì)點(diǎn)乘運(yùn)算的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。首先比較分析了三種點(diǎn)乘算法，從運(yùn)算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運(yùn)算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過(guò)三種模乘算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對(duì)本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報(bào)告文件證明了本課題所設(shè)計(jì)的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來(lái)微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺(jué)效果很不理想，往往需要對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機(jī)器識(shí)別的圖像。因此，市場(chǎng)急需大量高效的實(shí)時(shí)圖像處理器能夠在傳感器后端對(duì)這類圖像進(jìn)行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個(gè)問(wèn)題。 近十年來(lái)，隨著FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，F(xiàn)PGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其在實(shí)時(shí)圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長(zhǎng)了50％；而常規(guī)的DSP大約增長(zhǎng)了40％。由于FPGA可無(wú)比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國(guó)內(nèi)外，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺(tái)。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來(lái)統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會(huì)側(cè)重于復(fù)雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說(shuō)，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號(hào)處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強(qiáng)大功能的根本?！惫曹椬儞Q”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個(gè)世紀(jì)90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓?fù)涞碾p重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實(shí)現(xiàn)。該種算法在空域進(jìn)行圖像處理，無(wú)需進(jìn)行大量復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，算法簡(jiǎn)單、快速、高效，易于硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)十多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對(duì)”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對(duì)常用的圖像增強(qiáng)算法和”共軛變換”圖像處理方法進(jìn)行了比較，并且在設(shè)計(jì)制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺(tái)”的基礎(chǔ)上，用VHDL實(shí)現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進(jìn)行了算法的硬件實(shí)現(xiàn)與效果驗(yàn)證。此外，本文還詳細(xì)地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問(wèn)題以及I2C總線的FPGA實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文分析了數(shù)字音頻處理技術(shù)中數(shù)字濾波器的各種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法,尤其是研究了FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)算法,在分析了數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)家用和便攜式音頻處理系統(tǒng),提供一種基于FPGA的音頻處理器的實(shí)現(xiàn)方案,以適應(yīng)便攜式和家用設(shè)備對(duì)處理器體積和功耗小的發(fā)展要求.該方案對(duì)實(shí)現(xiàn)N階FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法進(jìn)行了改良,將濾波器的系數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示法來(lái)表示,使得原本至少需要一個(gè)乘法器和一個(gè)加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波功能,現(xiàn)在僅需要若干次加法和移位運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn),很大程度降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗,也減少了芯片的面積.同時(shí)采用硬件描述語(yǔ)言VHDL實(shí)現(xiàn)了音頻處理器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并研制出基于FPGA的若干實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，有效地解決目前存在的問(wèn)題。本文主要研究?jī)?nèi)容為： (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調(diào)整方法，在YCrCb空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時(shí)變化造成偏色和失真的現(xiàn)象，并在FPGA內(nèi)采用流水線結(jié)構(gòu)改進(jìn)3階矩陣運(yùn)算的邏輯結(jié)構(gòu)，節(jié)省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運(yùn)行速度。 (2)研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對(duì)象，實(shí)時(shí)計(jì)算插值系數(shù)dx和dy，并采用流水線結(jié)構(gòu)進(jìn)行插值計(jì)算，僅使用FPGA中的3個(gè)雙端口RAM來(lái)緩沖圖像數(shù)據(jù)，沒(méi)有外擴(kuò)大容量幀存儲(chǔ)器，降低了成本，提高特種LCD的系統(tǒng)兼容性?！ ?3)設(shè)計(jì)一種針對(duì)特種LCD更為簡(jiǎn)捷、有效的隔行轉(zhuǎn)逐行掃描的實(shí)現(xiàn)方案，即利用圖像實(shí)時(shí)縮放的方法，把一場(chǎng)圖像縮放到LCD的分辨率，實(shí)現(xiàn)復(fù)合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現(xiàn)有特種LCD在顯示隔行掃描的復(fù)合視頻信號(hào)時(shí)，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問(wèn)題。 (4)設(shè)計(jì)出一種基于字符和位圖的數(shù)字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來(lái)存儲(chǔ)字符和位圖信息，OSD圖像由數(shù)字邏輯自動(dòng)合成，編程簡(jiǎn)單靈活，使特種LCD的參數(shù)調(diào)整更加方便?！ ?5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號(hào)；支持寬范圍的亮度、對(duì)比度、顯示位置等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，并提供全功能的透明OSD菜單進(jìn)行指示?！ ?6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調(diào)節(jié)板，用于對(duì)某型號(hào)機(jī)載特種LCD進(jìn)行改造，增加寬范圍的亮度、對(duì)比度、圖像顯示位置的實(shí)時(shí)調(diào)整功能，提供無(wú)信號(hào)輸入檢測(cè)與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過(guò)了環(huán)境溫度試驗(yàn)與性能測(cè)試，并已裝機(jī)?！ ?7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全分辨率復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行25幀/秒的實(shí)時(shí)采集和顯示，在DSP內(nèi)使用“三幀”輪換的圖像數(shù)據(jù)緩沖方法提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力，使之能夠完成一定復(fù)雜度的實(shí)時(shí)圖像處理。
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頻率特性測(cè)試儀(簡(jiǎn)稱掃頻儀)是一種測(cè)試電路頻率特性的儀器，它廣泛應(yīng)用于無(wú)線電、電視、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統(tǒng)的掃頻儀由多個(gè)模塊構(gòu)成，電路復(fù)雜，體積龐大，而且在高頻測(cè)量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設(shè)計(jì)的方法，針對(duì)可編程邏輯器件的特點(diǎn)，對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探索。 本文對(duì)三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究： 第一，由掃頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)出發(fā)，對(duì)直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并改進(jìn)了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時(shí)，改進(jìn)了DDS系統(tǒng)的雜散度，并且利用該方法實(shí)現(xiàn)了幅度和相位可調(diào)制的DDS系統(tǒng)-掃頻信號(hào)發(fā)生器。 第二，為了提高系統(tǒng)時(shí)鐘的工作頻率，對(duì)流水線算法進(jìn)行了深入的研究，并針對(duì)累加器的特點(diǎn)，進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，使系統(tǒng)能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統(tǒng)頻率特性測(cè)試的理論出發(fā)，研究如何在FPGA中提高多位數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度，從而提出了一種實(shí)現(xiàn)多位BCD碼除法運(yùn)算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術(shù)應(yīng)用于該算法，對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)，完成了基于流水線技術(shù)的BCD碼除法運(yùn)算的設(shè)計(jì)，并用此方法實(shí)現(xiàn)了頻率特性的測(cè)試。 在研究以上理論方法的基礎(chǔ)上，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨓P1K100QC208和微處理器89C52為實(shí)現(xiàn)載體，提出了基于單片機(jī)和FPGA體系結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計(jì)方案；以VerilogHDL為設(shè)計(jì)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了頻率特性測(cè)試儀主要部分的設(shè)計(jì)。該頻率特性測(cè)試儀完成掃頻信號(hào)的輸出和頻率特性的測(cè)試兩大主要任務(wù)，而掃頻信號(hào)源和頻率特性測(cè)試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現(xiàn)了可編程邏輯器件的優(yōu)勢(shì)。 本文首先對(duì)相關(guān)的概念理論進(jìn)行了介紹，包括DDS原理、流水線技術(shù)等，進(jìn)而提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)工具、語(yǔ)言和實(shí)現(xiàn)載體的選擇，而后，簡(jiǎn)要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細(xì)地闡述了兩個(gè)主要模塊的設(shè)計(jì)，并給出了實(shí)現(xiàn)方式。
標(biāo)簽： FPGA 頻率特性 測(cè)試 儀的研制
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