本文通過對一臺工業儀表通信協議進行分析,介紹了用VB6.0開發微機實時數據采集程序的編程技術。關鍵詞:VB;MSComm控件;通信協議;實時;數據采集Abstract: The pap
上傳時間: 2013-06-03
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隨著計算機和網絡技術應用的擴展,電能的遠程自動監測、計算與收費的方案逐步被采用,能源計量儀表的數據自動抄收及遠傳系統的建設成為智能化住宅的基本配置之一。 本文針對校園的學生宿舍的電表收費進行了探討,到目前為止、按照收費方式電子式電能表可以分為:接觸式和非接觸式的IC卡預付費電表、復費率電表、和分時預付費的復費率電表。針對這幾種電表的抄表方式也各不相同,預付費電表主要是應用IC卡充值的方法付費、而復費率的電表主要是采用人工抄表和布線抄表的方法、而分時預付費復費率的電表主要是使用IC卡充值之后,利用實時時鐘在用電峰谷時對存儲在電表能的金額進行扣除。文中設計的自動抄表系統可以實現對上述三種電表的抄錄工作,尤其是針對校園學生宿舍等應用場所具用重要的意義。 文章提出了整體的方案設計,三級網絡分別應用了無線傳輸和網絡傳輸的方案,解決了遠程電能計量計費系統的由集中器和采集器(采集終端)以及通信信道與抄表軟件組成的部分即:集中器到抄表中心的上行信道、集中器至采集器(采集終端)或水電氣表間的下行信道。在整體設計思路介紹之后,文章花主要篇幅分章節介紹了復費率電能計量儀表、基于arm和uclinux的無線收發集中控制器的軟硬件,上位機的主控界面的設計。其中電能表的開發分塊介紹了軟硬件的各個部分,集中控制器由于嵌入了實時操作系統uclinux,著重講述了基于操作系統的應用程序的開發,主站界面介紹了簡單的測試程序。然后通過測試的結果說明了課題設計的系統實現了數據的基本采集和控制的情況,最后本文總結了研究的成果,并提出了改進的方向。
上傳時間: 2013-07-04
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糾錯碼技術是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數字視頻廣播(DVB)等系統中具有廣泛的應用。 DVD是一種高容量的存儲媒質。DVD技術的應用很廣泛,在數字技術中占有重要地位。DVD系統中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發階段具有安全、方便、可隨時修改設計等不可替代的優點,在電子系統中采用FPGA可以極大的提升硬件系統設計的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發的速度和降低系統的成本。FPGA的固有優點使其得到越來越廣泛的應用,FPGA設計技術也被越來越多的設計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實現方案,詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現,針對ME算法提出了一種流水線結構的糾刪糾錯RS譯碼器實現方案,在譯碼器復雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優化。這些技術的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設計并成功實現了RS(208,192)編譯碼器。
上傳時間: 2013-07-20
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波前處理機是自適應光學系統中實時信號處理和運算的核心,隨著自適應光學系統得發展,波前傳感器的采樣頻率越來越高,這就要求波前處理機必須有更強的數據處理能力以保證系統的實時性。在整個波前處理機的工作流程中,對CCD傳來的實時圖像數據進行實時處理是第一步,也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性,那么后續的處理過程都無從談起。因此,研制高性能的圖像處理平臺,對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內外圖像處理技術的應用和發展狀況,接著介紹了傳統的專用和通用圖像處理系統的結構、特點和模型,并通過分析DSP芯片以及DSP系統的特點,提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統。該系統不同于傳統基于PC機模式的圖像處理系統,發揮了DSP和FPGA兩者的優勢,能更好地提高圖像處理系統實時性能,同時也最大可能地降低成本。 論文根據圖像處理系統的設計目的、應用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件,接著從系統架構、邏輯結構、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統硬件設計,并分析了包括各種參數指標選擇、連接方式在內的具體設計方法以及應該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎上,在制作PCB電路板的過程中,針對高速電路設計中易出現的問題,詳細分析了高速PCB設計中的信號完整性問題,包括反射、串擾等,說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法,進行了一定的理論和技術探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設計,包括了圖像采集模塊的工作原理、設計方案和SDRAM控制器的設計,介紹了SDRAM的基本操作和工作時序,重點闡述系統中可編程器件內部模塊化SDRAM控制器的設計及仿真結果。 論文最后描述了硬件系統的測試及調試流程,并給出了部分的調試結果。 該系統主要優點有:實時性、高速性。硬件設計的執行速度,在高速DSP和FPGA中實現信號處理算法程序,保證了系統實時性的實現;性價比高。自行研究設計的電路及硬件系統比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
上傳時間: 2013-04-24
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文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-21
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隨著科技的發展和社會的進步,數字電視已逐漸成為現代電視的主流。利用今年是奧運年的契機,研究和推廣數字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺的數字多媒體/電視廣播(DMB-T)標準,確立了中國自己的技術標準。以此來發展擁有自主知識產權的數字電視事業,不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質、文化要求,還可以帶動相關產業快速發展。 本課題在深入研究DMB-T國家標準的基礎上,首先對系統的調制系統進行了設計規劃,然后對信道調制的星座映射、系統信息插入、幀體數據處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進行了設計和仿真,并驗證了其正確性。 3780個子載波的時域同步正交多載波技術(TDS-OFDM)是DMB-T調制系統的關鍵技術之一。由于載波數不是2的整數次冪,考慮到實現的有效性,不能采用現已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調制系統中特有的3780點IFFT,課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點和性能,綜合利用了三種算法優勢,考慮了算法的復雜度、運算的速度、資源的消耗,設計出一種新的算法,進行了Matlab驗證和基于FPGA(現場可編程門陣列)的仿真。分析表明,該算法所需的加法、乘法次數已很逼近4096點FFT算法。 DMB-T發射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波,由于其0.05的滾降系數在實現中比較苛刻,所以是設計的難點之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優濾波的方法設計了169階數字濾波器,其阻帶衰減達到了46.9dB,完全符合標準的要求;利用四倍插值的方法實現了I、Q合路的該濾波器的FPGA設計,并進行了設計優化,顯著降低了濾波器的運算量,大大節約了實現該濾波器所需的乘法器資源。
上傳時間: 2013-06-28
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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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圖像采集系統是數字圖像信號處理過程中不可缺少的重要部分,它將前端相機所捕獲的模擬信號轉化為數字信號,或者直接從數字相機中獲取數字信號,然后通過高速的計算機總線傳回計算機,憑借計算機的強大的運算、數據存儲與處理等操作能力,可以方便快捷地對信號進行分析處理,具有人機友好、功能靈活、可移植性強等優點。隨著對數據傳送速度要求的提高,PCI總線以其高的數據傳輸率,即插即用,低功耗等眾多優點,得到廣泛的應用。本文針對PCI總線接口電路使用的廣泛性,介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機制,采用可編程邏輯器件FPGA實現與PCI9054的本地接口的信號轉換,給出了邏輯實現方案和仿真圖。本文針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析,并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時,文中還在其它章節詳細介紹了系統的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法,并且也對系統的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。在文章的軟件設計部分介紹了WinDriver驅動開發工具,利用WinDriver工具,在WindowsXP系統下實現設備的驅動程序開發,完成主模式數據傳輸和設備中斷的功能。
上傳時間: 2013-06-03
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隨著信息產業的不斷發展,人們對數據傳輸速率要求越來越高,從而對數據發送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收機的一個重要任務就是在于克服各種非理想因素的干擾下,從接收到的被噪聲污染的數據信號中提取同步信息,并進而將數據正確的恢復出來。而數據恢復電路是光纖通信和其他許多類似數字通信領域中不可或缺的關鍵電路,其性能決定了接收端的總體性能。 目前,數據恢復電路的結構主要有“時鐘提取”和“過采樣”兩種結構。基于“過采樣”的數據恢復方法的關鍵是過采樣,即通過引入參考時鐘,并增加時鐘源個數的方式來代替第一種方法中的“時鐘提取”。與“時鐘提取”的數據恢復方法相比,基于“過采樣”的數據恢復方法在性能上還有較大的差距,但是后者擁有高帶寬、立即鎖存能力、較低的等待時間和更高的抖動容限,更易于通過數字的方法實現,實現更簡單,成本更低,并且這是一種數字化的模擬技術。如果能通過“過采樣”方法在普通的邏輯電路上實現622.08Mb/s甚至更高速率的數據恢復,并將它作為一個IP模塊來代替專用的時鐘恢復芯片,這無疑將是性能和成本的較好結合。 本文主要研究“過采樣”數據恢復電路的基本原理,通過全數字的設計方法,給出了在低成本可編程器件FPGA上實現數據恢復電路兩種不同的過采樣的實現方案,即基于時鐘延遲的過采樣和基于數據延遲的過采樣。基于時鐘延遲的過采樣數據恢復電路方案,通過測試驗證,其最高恢復的數據傳輸率可達到640Mb/s。測試結果表明,采用該方案實現的時鐘恢復電路可工作在光纖通信系統STM-4速率級,即622.08MHz頻率上,各方面指標基本符合要求。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著紅外探測技術和超大規模專用集成電路的發展,實時紅外成像系統得到了越來越廣泛的應用。如何針對紅外圖像的特性對紅外圖像進行實時處理,得到能真實反映探測場景、適合觀察分析的紅外圖像是目前紅外成像技術的研究熱點。針對紅外圖像在被采集后立即進行預處理,簡化后級數字信號處理單元的繁重任務,在紅外成像技術中具有重要意義。本論文主要工作如下: (1)對紅外成像的原理、紅外圖像的形成過程、紅外圖像的特征以及紅外圖像與可見光圖像的區別進行了闡述。 (2)簡要介紹了頻域中圖像的增強算法,以及圖像的灰度變換原理。 (3)通過對時域中各種算法的分析對比,以及時域處理與頻域處理的對比,選擇數種適合紅外圖像預處理的算法進行硬件實現,然后再根據硬件實現的難易程度和算法對硬件資源的占用率,以及最終對圖像的處理效果,選擇一種最佳的平滑和銳化方法。 (4)針對FPGA的特點,采用了模塊化結構設計,方便構成并行運算,充分體現了實時處理的要求。 (5)分析了紅外圖像灰度變換的硬件構成,實現了對紅外圖像的直方圖統計。 (6)闡述了I2C總線標準,使用I2C總線對SAA7115視頻圖像處理芯片的控制,對模擬的紅外圖像采集、量化成數字圖像信號;由于采用SDRAM進行數據的存儲,所以針對數據的存儲及讀取方式設計了SDRAM存儲器的控制器,將量化后的數據存儲到SDRAM存儲器。 (7)詳細闡述了圖像頻域處理的硬件實現方法,并特別說明了DFT的FPGA硬件構成方法及這種方法與DSP處理器構成方法的區別。然后針對整個系統的時序構成及時序要求,采用了PLL核構成了系統的時序部分,并對系統進行了優化,以提高運行速度及減少資源占用率。
上傳時間: 2013-07-12
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