目前，數(shù)字技術已滲透到科研、生產和人們日常生活的各個領域。從計算機到家用電器，從手機到數(shù)字電話，以及絕大部分新研制的醫(yī)用設備、軍用設備等，無不盡可能地采用了數(shù)字技術。 數(shù)字系統(tǒng)是對數(shù)字信息進行存儲、傳輸、處理的電子系統(tǒng)。 通常把門電路、觸發(fā)器等稱為邏輯器件，將由邏輯器件構成，能執(zhí)行某單一功能的電路，如計數(shù)器、譯碼器、加法器等，稱為邏輯功能部件，把由邏輯功能部件組成的能實現(xiàn)復雜功能的數(shù)字電路稱數(shù)字系統(tǒng)。復雜的數(shù)字系統(tǒng)可以分割成若干個子系統(tǒng)，例如計算機就是一個內部結構相當復雜的數(shù)字系統(tǒng)。 不論數(shù)字系統(tǒng)的復雜程度如何，規(guī)模大小怎樣，就其實質而言皆為邏輯問題，從組成上說是由許多能夠進行各種邏輯操作的功能部件組成的，這類功能部件，可以是SSI邏輯部件，也可以是各種MSI、LSI邏輯部件，甚至可以是CPU芯片。由于各功能部件之間的有機配合，協(xié)調工作，使數(shù)字電路成為統(tǒng)一的數(shù)字信息存儲、傳輸、處理的電子電路。 與數(shù)字系統(tǒng)相對應的是模擬系統(tǒng)，和模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，便于大規(guī)模集成，易于實現(xiàn)小型化、模塊化等優(yōu)點。
標簽： 數(shù)字系統(tǒng) 概念設計
上傳時間： 2013-07-06
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在日益發(fā)展的電子技術和各行業(yè)對系統(tǒng)安全需求不斷提高的刺激下，原有基于X86系統(tǒng)架構機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)逐漸暴露出越來越多的缺陷，研制新型的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)成為一種必然的趨勢，而不斷發(fā)展的MCU技術、嵌入式Linux、制造工藝等也給新型機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的研制提供了技術保障。 本課題針對目前鐵路運營對安全、快速、準點等特性要求的不斷提高，研究基于ARM的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)，設計出具有高可靠性、高效能、可維護性強的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)。 本文首先分析了嵌入式技術發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，對ARM技術的特點及其在嵌入式領域的應用進行了深入研究；進而，分析了國內現(xiàn)有基于PC/104總線模式擴展的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及國外先進機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術特點。對如何有效提高系統(tǒng)的可靠性、可操作性進行了深入的研究，提出了利用ARM處理器與嵌入式操作系統(tǒng)Linux實現(xiàn)高可靠性機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的思路，并在此思路指導下完成了基本研究和具體設計。 在完成樣機試制后，結合鐵路產品的高可靠性要求，本文最后對影響系統(tǒng)可靠性的若干性能指標進行了測試：高低溫測試、靜電放電測試、EMC測試、絕緣耐壓測試、振動測試等，并對設計過程中一些欠考慮的因素提出了解決方案。實際測試表明，基于ARM技術的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)滿足我國鐵路未來若干年監(jiān)控安全的需要。
標簽： ARM 機車監(jiān)控 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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UM71系列(包括ZPW-2000A)無絕緣軌道電路已成為我國鐵路的主流制式，軌道電路的正常工作對行車安全意義重大。軌道信號失真或者受到噪聲污染有可能導致鐵路信號設備錯誤動作進而發(fā)生行車事故。通過對鐵路信號做出監(jiān)測以及判斷，可以幫助信號設備維護人員對故障設備進行及時修復從而避免事故發(fā)生。 本文設計了一種基于ARM/DSP雙核結構的鐵路信號測試儀，用以幫助設備維護人員及時檢修故障設備。其中，DSP芯片選用TI公司的32位浮點處理器TMS320VC33作為信號分析與處理的核心，實現(xiàn)信號的解調、頻譜分析和細化處理等功能。本測試儀作為一種實時的信號檢測設備，充分利用了浮點DSP芯片高效靈活以及系統(tǒng)可裁減的特性，因而更適合于現(xiàn)場環(huán)境的應用。本測試儀主要針對目前使用較為廣泛的UM71、ZPW-2000A系統(tǒng)以及站內25Hz相敏軌道電路，實現(xiàn)對移頻信號的數(shù)字解調、區(qū)間載波頻率檢測、信號幅度檢測、站內軌道信號的相位角及其幅度檢測等功能。 本文著重分析了頻譜細化技術中的ZFFT算法在實時信號分析中的應用，采用ZFFT算法可以在保證運算效率的同時提高頻譜的分辨率。在此基礎上，本文就這種算法提出了若干改進措施并且通過MATLAB對該算法及其改進措施進行了軟件仿真。同時本文完成了基于這種算法的DSP軟件設計：為了提高系統(tǒng)實時性，DSP算法均采用匯編語言實現(xiàn)。理論分析和實驗表明調制頻率的分辨率可以達到0.03Hz，滿足實際應用要求。此外，本文設計了測試儀的硬件結構，主要是VC33的外圍器件及其與雙口RAMCY7C028的接口電路，以及基于這個接口電路的通信規(guī)程。
上傳時間： 2013-06-29
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嵌入式人臉識別系統(tǒng)建立在嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式硬件系統(tǒng)平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強等特點。它涉及嵌入式硬件設計、嵌入式操作系統(tǒng)應用開發(fā)、人臉識別算法等領域的研究；嵌入式人臉識別系統(tǒng)攜帶方便、安裝快捷、機動性強,可廣泛應用于各類門禁系統(tǒng)、戶外機動布控的實時監(jiān)測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應用前景。 本文是上海市經委創(chuàng)新研究項目《射頻識別RFID系統(tǒng)-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制》(編號：0512)的主要研究內容之一。論文從構建自動人臉識別系統(tǒng)所需解決的若干關鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統(tǒng)設計等問題的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下方面： 1實現(xiàn)了結合膚色校驗的Haar特征級聯(lián)分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統(tǒng)首先要解決的關鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯(lián)強分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優(yōu)點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯(lián)強分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結果表明,該算法不僅解決了復雜背景中的類膚色和類人臉結構問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區(qū)域內完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進行遮罩掩磨、簡單圖像形態(tài)學變換及橢圓擬合實現(xiàn)瞳孔中心的精確定位。測試結果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統(tǒng)線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調整Fisher判別準則,實現(xiàn)了自適應線性判別分析算法及相應的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內散布矩陣發(fā)生嚴重退化,導致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎上,通過調整Fisher判別準則,利用類間散布矩陣的補空間巧妙地避開類內散布矩陣的求逆運算,通過訓練集每類樣本的樣本數(shù)信息自適應改變調整參數(shù),實現(xiàn)了自適應線性判別分析算法,實驗結果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數(shù)過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數(shù)過高的Gabor特征造成應用系統(tǒng)的維數(shù)災難,為解決Gabor特征的維數(shù)災難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數(shù),縮小了人臉特征庫的規(guī)模,同時降低了核心算法的時間和空間復雜度,而且具有與傳統(tǒng)Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結合有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取、自適應線性判別分析算法和基于支持向量機分類策略,提出并實現(xiàn)了基于支持向量機的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統(tǒng)支持向量機通過引入核技巧對訓練樣本進行學習構造最小化錯分風險的最優(yōu)分類超平面,不僅具有強大的非線性和高維處理能力,而且具有更強的泛化能力。本文研究了支持向量機的多類分類策略和訓練方法,并結合論文中提出的基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征提取算法、自適應線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式ARM平臺中實現(xiàn)了具有較強魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)。 5 提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的遠距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統(tǒng)在海量人臉庫中進行識別的難題,論文提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 客戶機(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網絡將提取后的人臉特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鞫?由服務器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結果通過無線網絡傳輸?shù)娇蛻魴C顯示輸出,從而實現(xiàn)基于客戶機/服務器無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 6 結合我們開發(fā)的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng),從系統(tǒng)設計的角度探討了在嵌入式系統(tǒng)中進行人臉識別應用設計的思路及應該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統(tǒng)的設計思想對嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應用系統(tǒng)的設計思路,并結合我們自主開發(fā)的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)從系統(tǒng)設計的角度探討了嵌入式人臉識別應用系統(tǒng)設計中應該注意的關鍵技術問題。 結合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓練,然后在嵌入式ARM開發(fā)平臺上實現(xiàn)了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認證系統(tǒng),經測試運行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)、AFR應用系統(tǒng)開發(fā)也具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著科學技術的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產、日常生活、警備與軍事方面的應用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H．264壓縮編碼技術和網絡傳輸控制技術實現(xiàn)網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學術意義與實用意義， 本課題所設計的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網絡。PC機客戶端可通過網絡對服務器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務器設計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設計中定制連接、內存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網絡服務器的設計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調度， H．264視頻壓縮編解碼算法設計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規(guī)劃編解碼器結構。接著設計了16×16幀內預測算法，并設計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結合的方案，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網絡傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網絡進行聯(lián)合調試，構建完整的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標簽： FPGA 264 網絡視頻監(jiān)控 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-03
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隨著電子技術和EDA技術的發(fā)展,大規(guī)模可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大規(guī)模集成電路芯片,實現(xiàn)計算機可編程接口芯片的功能,并可將若干接口電路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大規(guī)模PLD或FPGA的計算機接口電路不僅具有集成度高、體積小和功耗低等優(yōu)點,而且還具有獨特的用戶可編程能力,從而實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的功能重構.該課題以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列產品為載體,在MAX+PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境下采用VHDL語言,設計并實現(xiàn)了計算機可編程并行接芯片8255的功能.設計采用VHDL的結構描述風格,依據(jù)芯片功能將系統(tǒng)劃分為內核和外圍邏輯兩大模塊,其中內核模塊又分為RORT A、RORT B、OROT C和Control模塊,每個底層模塊采用RTL(Registers Transfer Language)級描述,整體生成采用MAX+PLUSⅡ的圖形輸入法.通過波形仿真、下載芯片的測試,完成了計算機可編程并行接芯片8255的功能.
上傳時間： 2013-06-08
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本文較詳細地分析了單片機C 語言的特點，就單片機系統(tǒng)資源對C 語言編程的制約，匯編與C語言混合編程等問題進行進行了討論，并給出了相應的處理程序。關鍵詞： 單片機；C 語言；匯編語言；結構化設計
上傳時間： 2013-04-24
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GPS技術在導航、定位及精確打擊等方面產生了重要影響，已經廣泛地應用在各種武器平臺上。但是，在干擾環(huán)境下也顯現(xiàn)出許多問題。由于其到達地球表面的信號極其微弱(-160dBW)，在現(xiàn)在復雜的電磁環(huán)境中容易受到干擾，尤其是C/A碼信號更易受到干擾，并且隨著導航戰(zhàn)的發(fā)展對GPS的抗干擾已成為爭取導航資源的有效措施。因此，研究干擾環(huán)境下的GPS接收機設計具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號的結構及構成，通過對GPS信號特征以及接收機抗干擾能力的分析，結合干擾對接收機的作用方式及效果，確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾，然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術-----自適應調零天線技術。接下來，著重研究了GPS接收機在此抗干擾技術前提下的若干抗干擾方法，并對其進行了詳細的分析和討論。 研究過程中，通過對最佳化準則和空域自適應濾波的理解，首先對不同天線陣列結構進行了性能仿真和比較分析，然后在對稱圓形天線陣列的基礎上對空域自適應算法進行了仿真分析，針對其自由度有限的問題接著對空時濾波方法做了詳細討論，在7元對稱圓形陣列的基礎上仿真說明了二者各自的優(yōu)缺點。考慮到實際的干擾環(huán)境和本課題研究的初期階段，因此選用了適合本課題干擾環(huán)境的空域濾波方法，并對其自適應算法進行了適當?shù)母倪M，使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后，詳細說明了該接收機抗干擾模塊的FPGA實現(xiàn)原理。詳細給出了頂層及各子模塊的設計流程與RTL視圖，實驗結果驗證了該算法的有效性。
上傳時間： 2013-06-03
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隨著信號處理技術的進步和電子技術的發(fā)展，雷達信號偵察接收機逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉變。軟件無線電概念的提出，促使雷達偵察接收機朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展，現(xiàn)有的串行信號處理體制已經很難滿足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn)，為實現(xiàn)寬帶雷達信號偵察數(shù)字接收機提供了硬件支持。 本文結合FPGA芯片特點，在前人研究基礎上，從算法和硬件實現(xiàn)兩方面，對雷達信號偵察數(shù)字接收機若干關鍵技術進行了研究和創(chuàng)新，主要研究內容包括以下幾個方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設計聯(lián)合仿真技術。這種聯(lián)合仿真技術，大大提高了基于FPGA的雷達信號偵察數(shù)字接收機的設計效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法，并將該算法在FPGA中進行了硬件實現(xiàn)，設計可對600MHz帶寬內的輸入信號進行實時正交變換。 3)提出了一種全并行結構FFT的FPGA實現(xiàn)方案，并將其在FPGA芯片中進行了硬件實現(xiàn)，設計能夠在一個時鐘周期內完成32點并行FFT運算，滿足了數(shù)字信道化接收機對數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關信號檢測FPGA實現(xiàn)方案，通過改變FIFO長度改變自相關運算點數(shù)，實現(xiàn)了弱信號檢測。提出通過二次門限處理來消除檢測脈沖中的毛刺和凹陷，降低了虛警概率，提高了檢測結果的可靠性。 5)在單通道自相關信號檢測算法基礎上，提出采用三路并行檢測，每路采用不同的相關點數(shù)和檢測門限，再綜合考慮三路檢測結果，得到最終檢測結果。給出了算法FPGA實現(xiàn)過程，并對設計進行了聯(lián)合時序仿真，提高了檢測性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進行插值的快速高精度頻率估計方法，并將該算法在FPGA硬件中進行了實現(xiàn)。通過利用FFT運算后的實/虛部最大值進行插值，降低了硬件資源消耗、縮短了運算延遲。 7)結合4)、5)、6)中的研究成果，完成了對雷達脈沖信號到達時間、終止時間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計，最終在一塊FPGA芯片內實現(xiàn)了一個精簡的雷達信號偵察數(shù)字接收機，并在微波暗室中進行了測試。
標簽： FPGA 雷達信號 數(shù)字接收機
上傳時間： 2013-06-13
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DS2438智能電池監(jiān)視器為電池組提供了若干很有價值的功能：可用于標識電池組的唯一序列號；直接數(shù)字化的溫度傳感器省掉了電池組內的熱敏電阻；可測量電池電壓和電流的A/D轉換器；集成電流累積器用于記錄進入和流出電池的電流總量；一個經歷時間紀錄器；以及40字節(jié)的非易失EEPROM存儲器，可用于存儲重要的電池參數(shù)例如化學類型、電池容量、充電方式和組裝日期等。
上傳時間： 2013-08-03
上傳用戶：wangrijun
