工業生產過程往往具有非線性、不確定性,難以建立精確的數學模型。應用常規的PID控制器難以達到理想的控制效果。作為的重要分支,人工神經網絡具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力,已成為非線性系統建模、辨識和控制中常用的理論和方法。其中,神經元具有很強的信息綜合、學習記憶、自學習和自適應能力,可以處理那些難以用模型和規則描述的過程,將神經元與PID結合,應用到實際的控制中,可以在線調整PID的參數,使系統具有較強的抗干擾能力、自適應能力和較好的魯棒性。 目前,人工神經網絡的研究主要是神經網絡的理論研究、神經網絡的應用研究和神經網絡的實現技術研究,這三方面是相互依賴和相互促進的關系。本文主要側重的是神經網絡的實現技術研究方面,創新性地利用FPGA嵌入式系統開發技術實現單神經元PID智能控制器的研究與設計,并將其封裝成為一個專用的IP核供其他的控制系統使用。 首先,對單神經元PID智能控制器的設計原理和設計算法進行了深入的研究與分析;其次,利用MATLAB設計單神經元PID智能控制器,針對特定的被控對象,對其進行仿真實驗,獲得比較理想的系統輸出;然后,研究基于FPGA的單神經元智能控制算法的實現,對控制器進行VHDL語言分層設計,使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進行仿真實驗。兩個仿真實驗結果表明,基于FPGA的單神經元智能控制器比MATLAB設計的單神經元PID智能控制器性能優良。 本文的設計模塊主要包括權值修改模塊、誤差計算模塊、權值產生模塊和輸出模塊。在各個模塊的設計中進行了優化處理,使本文的設計不僅利用的硬件資源少,而且也有很快的運行速度,同時也改善了傳統控制器的控制性能。
上傳時間: 2013-04-24
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人臉自動識別技術是模式識別、圖像處理等學科的一個最熱門研究課題之一。隨著社會的發展,各方面對快速有效的自動身份驗證的要求日益迫切,而人臉識別技術作為各種生物識別技術中最重要的方法之一,已經越來越多的受到重視。對于具有實時,快捷,低誤識率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細分析了智能人臉識別算法原理,發展概況和前景,包括人臉檢測算法,人眼定位算法,預處理算法,PCA和ICA 算法,詳細分析了項目情況,系統劃分,軟硬件平臺的資源和使用。并在ISE軟件平臺上,用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴格按照FPGA代碼風格進行了RTL 硬件建模,并對C++算法進行了優化處理,通過仿真與軟件算法結果進行比對,評估誤差,最后在VirtexII Pro FPGA 上進行了綜合實現。 主要研究內容如下: 首先,對硬件平臺xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統資源進行了描述和研究,對存儲器sdram,RS-232 串口,JTAG 進行了研究和調試,對Coreconnect的OPB總線仲裁機理進行了兩種算法的比較,RTL 設計,仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺,對verilog和C++算法進行同步比較測試,使每步算法對應正確的結果。對軟硬件平臺的合理使用使得在項目中能盡可能多的充分利用硬件資源,制板時正確選型,以及加快設計和調試進度。其次,對人臉識別算法流程中的人臉檢測,人眼定位,預處理,識別算法分別進行了比較研究,選取其中各自性能最好的一種算法對其原理進行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法,因其速度和精度的綜合性能表現優異。人眼定位采用小塊合并算法,因為它具有快速,準確,弱時實的特點。預處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法,簡單,高效。 識別算法采用PCA 加ICA 算法,它能最大的弱化姿態和光照對人臉識別的影響。 最后,使用Verilog HDL 硬件描述語言進行算法的RTL 建模,在C++算法的基礎上,保證原來效果的前提下,根據FPGA 硬件特點對算法進行了優化。視頻輸入輸出是人臉識別的前提,它提供FPGA 上算法需要處理的數據,預處理算法在C++算法的基礎上進行了優化,最大的減少了運算量,提高了運算速度,16 位計算器模塊使得在算法實現時可以根據系統要求,在FPGA的ip 核和自己設計的模塊之間選擇性能更好的一個來調用,FIFO的設計提供同步和異步時鐘域的數據緩存。設計在ISE和VC++軟件平臺同時進行,隨時對verilog和C++數據進行監測和比對。全部設計模塊通過仿真,達到預定的性能要求,并在FPGA 上綜合實現。
上傳時間: 2013-07-13
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Actel SmartFusion智能混合信號FPGA在單個器件中整合了已經獲驗證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構、先進的混合信號功能以及一個ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠為嵌入式系統設計人員提供了多達50萬門用戶邏輯、13.8 Kb的通用FPGA RAM、眾多系統外設和可編程模擬電路,以及一個包含了100 MHz Cortex-M3處理器(64 Kb SRAM 和 512 Kb閃存)的微控制器子系統(MSS)。
標簽: SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時間: 2013-04-24
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可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關鍵的樞紐,它有諸多功能:芯片與芯片在數據上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出),電壓之間的轉換,對外圍芯片的驅動,完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設計方法,依據可配置端口電路能實現的功能和工作原理,運用Cadence的設計軟件,結合華潤上華0.5μm的工藝庫,設計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內容: 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式,本論文設計的端口電路可以通過配置將它設置成單沿或者雙沿的觸發方式[7],并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真,且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態機轉換的控制,對16種狀態機的轉換完成了行為級描述和實現了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發器級聯的構架這一特點,設計了一款邊界掃描電路,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。達到對芯片電路測試設計的要求。 4.對于端口電路來講,有時需要將從CLB中的輸出數據實現異或、同或、與以及或的功能,為此本文采用二次函數輸出的電路結構來實現以上的功能,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。滿足設計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言,輸入端口的電壓通常是3.3V和5V,為此根據設置不同的上、下MOS管尺寸來調整電路的中點電壓,將端口電路設計成3.3V和5V兼容的電路,通過仿真性能上已完全達到這一要求。此外,在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路,這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內,具有三態控制和驅動大負載的功能。通過對管子尺寸的大小設置和驅動大小的仿真表明:在實現TTL高電平輸出時,最大的驅動電流達到170mA,而對應的xilinx4006e的TTL高電平最大驅動電流為140mA[8];同樣,在實現CMOS高電平最大驅動電流達到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅動電流達到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比,在延時和面積以及功耗略大的情況下,本論文研究設計的端口電路增加了雙沿觸發、將輸出數據實現二次函數的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數目減少的新的功能,且驅動能力更加強大。
上傳時間: 2013-07-20
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智能化住宅小區,是指在一定范圍內通過有效的傳輸網絡,將多元住處服務、物業管理、安防以及住宅智能化等系統結合在一起,為該小區的服務與管理提供高技術的智能化手段。從而實現快捷高效的超值服務管理和安全舒適的家居環境,使業主生活得更安全、更方便。 隨著國民經濟和科學技術水平的提高,特別是計算機技術、通信技術、網絡技術和控制技術的迅速發展,促進了智能小區在我國的推廣和應用。目前這些小區的智能化建設大多數是采用Lonworks、FF等現場總線技術。但是現場總線協議標準化程度還不成熟,且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭,利用Internet來構建智能小區已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網和FPGA的嵌入式智能小區管理系統的組建方法。首先,以Altera的FPGA為核心,通過在外圍添加適當的存儲設備和通信接口設備,構成一個嵌入式系統的硬件平臺。其次,在此平臺的基礎上,通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統,從而構建出一套資源豐富的嵌入式操作系統。該系統帶有一個網絡功能齊全的Web服務器。最后,將此操作系統作為智能小區的樓宇集中器,再根據需要配置適當的采集器和顯示器,就可以組建成一套功能強大的智能小區管理系統。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統來組建的智能小區管理系統,不但實現簡單、功能強大;而且節約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比,相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分:系統硬件結構設計,包括系統的原理圖構建和PCB板的繪制:系統核心處理器設計,包括Nios Ⅱ軟核CPU的設計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設計方法;嵌入式操作系統uClinux的相關知識及移植方法:系統的軟件結構設計,包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設計,以及單片機語音報警程序設計等;最后給出了調試情況以及一些試驗結果。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著科學技術的發展與公共安全保障需求的提高,視頻監控系統在工業生產、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網絡視頻監控系統,在穩定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優勢,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控系統由以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,并持續監聽網絡。PC機客戶端可通過網絡對服務器進行遠程訪問,接收編碼數據,使用H.264解碼算法重建圖像并實時顯示,使監控人員有效地掌握現場情況, 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平臺選擇。然后構建圖像采集子系統,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,闡述了雙軟核設計中定制連接、內存芯片共享、數據搬移、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是本文的重點。文中首先分析H.264.標準,規劃編解碼器結構。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,針對除拖尾系數之外的非零系數值編碼子算法,實現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的碼流組成格式,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合調試,構建完整的網絡視頻監控系統, 實驗結果表明,本系統視頻壓縮率高,監控圖像質量良好,充分證明了系統軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優點,發展前景十分廣闊。
上傳時間: 2013-04-24
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本書精選了328例經典智能電路,包括光控電路、溫控電路、濕敏電路、力敏電路、氣敏電路、電壓敏電路、磁敏電路、聲控電路以及傳感器電路等九大類,并推薦了400余個敏感元器件且將它們融會到這328例智能電路中,使讀者看得懂用得上。 本書可作為中小學生以及電子類大專在校生的自修讀物,也可作為學校實驗室教材,對電工電子產品的設計者和維修者來說更是不可多得的資料。
上傳時間: 2013-06-05
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北京航空航天大學在參加飛思卡爾智能車比賽中的技術報告
上傳時間: 2013-06-22
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用msp430單片機控制簡易智能小車的設計
上傳時間: 2013-07-27
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以AT89C51為核心,采用部分外圍電路,實現對電風扇的智能控制.通過AT89C51對雙向可控硅的控制,可實現風速的無級調速,且可以實現模擬自然風、睡眠風等,通過單片機自身的功能及外接少量電路可實現電
上傳時間: 2013-06-16
上傳用戶:從此走出陰霾