近红外光谱法是血液成分无创检测方法中的热点,也是取得成果最多的方法之一。但是,个体差异和测量条件是影响近红外光谱血液成分无创检测的一个较突出的问题。而动态光谱法就是针对这个问题而提出的一种全新的近红外无创血液成分浓度检测方法。它从原理上消除了个体差异和测量条件等对光谱检测的影响,为基于近红外光谱法的血液成分无创检测方法进入临床应用去除了一个较为关键的障碍。因此,本文根据动态光谱检测原理设计了基于FPGA的动态光谱数据采集系统。 在分析了动态光谱数据采集系统的性能要求后,采用DALSA的高性能线阵CCD IL-C6-2048C作为光电转换器件;根据CCD输出数据的高速度和信号微弱及含有噪声等特点,选用了高速、高精度、并带有相关双采样芯片的图像处理芯片AD9826作为模数转换器件;以FPGA及其内嵌的NIOSⅡ处理器作为核心控制器,并用LabVIEW对采集得到的数据进行显示。 在FPGA中,利用Verilog HDL语言编写了CCD和AD9826的控制时序;利用两块双口RAM组成乒乓操作单元,实现高速数据的缓存,避免利用NiosⅡ处理器直接读取时的频繁中断。将NIOSⅡ处理器系统嵌入到FPGA中,实现整个系统的管理。NiOSⅡ处理器利用中断方式读取缓存单元中的数据、经对数变换后传递给计算机。其中缓存数据的读取及对数变换均采用自定义组件的方式将硬件单元添加到NIOSⅡ系统中,编程时直接调用。NIOSⅡ系统通过串口将处理后的数据传递给LabVIEW, LabVIEW对数据简单处理后显示,以实时观察采样数据是否正确。 最后对系统进行了实验测试,实验结果表明,系统能够很好的采集并显示数据,能够初步完成光信号的检测。
上传时间: 2013-04-24
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系统利用DSl8B20数字温度传感器和STC公司的STC89C52单片机设计成智能温度采集模块,采集环境温度,将测得数据经串口传送给计算机。创新之处是采用虚拟仪器技术,利用LabVlEW软件编写相应上位机软件,控制采集模块进行温度采集,串口的数据传输,然后对数据处理和显示。
上传时间: 2013-04-24
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本课题完成了基于FPGA的数据采集器以及IIC总线的模数转换器部分、通讯部分的电路设计。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片,在芯片中嵌入32位软处理器MicroBlaze;ⅡC总线的模数转换采用Microchip公司的MCP3221芯片,通讯部分则在FPGA片内用VHDL语言实现。通过上述设计实现了“准单片化”的模拟量和数字量的数据采集和处理。 所设计的数据采集器可以和结构类似的上位机通讯,本课题完成了在上位机中用VHDL语言实现的通信电路模块。通过上述两部分工作,将微处理器、数据存储器、程序存储器等数字逻辑电路均集成在同一个FPGA内部,形成一个可编程的片上系统。FPGA片外仅为模拟器件和开关量驱动芯片。FPGA内部的硬件电路采用VHDL语言编写;MCU软核工作所需要的程序采用C语言编写。多台数据采集器与服务器构成数据采集系统。服务器端软件用VB开发,既可以将实时采集的数据以数字方式显示,也可以用更加直观的曲线方式显示。 由于数据采集器是所有自控类系统所必需的电路模块,所以一个通用的片上系统设计可以解决各类系统的应用问题,达到“设计复用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC设计的更加突出的优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级,同时也可以降低成本和提高可靠性。
上传时间: 2013-07-12
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本文首先研究了常规的数据采集的方法,针对由单片机构成的数据采集系统数据处理能力弱的问题提出了基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)为逻辑控制芯片对三片A/D芯片进行控制的远程多路数据采集的解决方案。 本文利用VisualBasic编写串口通信程序,通过串行端口向FPGA数据采集板发送数据采集的参数指令,FPGA数据采集板接受指令后进行现场数据采集,并通过串行通信将数据发送到PC机,在通信过程中完全遵守RS-232协议,具有较强的通用性和推广价值。然后本文重点介绍了该采集系统的硬件设计原理和软件设计框架,实现实时嵌入式微机数据采集系统的软件和硬件设计方法,将部分软件的功能改由硬件实现,从逻辑上大大简化了嵌入式软件的设计。
上传时间: 2013-04-24
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本文首先研究了常规的数据采集的方法,针对由单片机构成的数据采集系统数据处理能力弱的问题提出了基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)为逻辑控制芯片对三片A/D芯片进行控制的远程多路数据采集的解决方案。 本文利用VisualBasic编写串口通信程序,通过串行端口向FPGA数据采集板发送数据采集的参数指令,FPGA数据采集板接受指令后进行现场数据采集,并通过串行通信将数据发送到PC机,在通信过程中完全遵守RS-232协议,具有较强的通用性和推广价值。然后本文重点介绍了该采集系统的硬件设计原理和软件设计框架,实现实时嵌入式微机数据采集系统的软件和硬件设计方法,将部分软件的功能改由硬件实现,从逻辑上大大简化了嵌入式软件的设计。
上传时间: 2013-05-30
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瞬变电磁法作为一种重要的地球物理探测方法,由于它在时间和空间上的可分性,使得这种方法简单易行,信息丰富,精度较高,低成本,见效快,从而在矿藏勘探、钻井和海洋勘探等领域得到了广泛的应用。随着接收仪器的数字化和智能化,发射功率的增大,数字模型计算正反演的应用,解释水平的提高,瞬变电磁法可解决的地质问题不断扩大,几乎涉及了物探工作的各个领域:矿产勘探,构造探测,水文与工程、地质调查,环境调查与监测以及考古等。近年来,在找水、市政工程、土壤盐碱化和污染调查、浅层石油构造填图,以及矿井突水预测等领域都取得了良好效果。 瞬变电磁法探测系统包括发射机和接收机两部分。接收机用作在噪声中提取由发射机发射的一次场信号在地下导体中感应出的二次场信息,其信息反映了地下导体的电阻率差异,通过对该信息数据的处理了解探测目标的特性从而达到探测的目的。 瞬变电磁信号具有早期信号幅度大、衰减快,而中晚期信号幅度小、衰减慢的大动态范围的特点。因此,必须设计出能适应这种瞬时变化快、动态范围大数据信号要求的高性能数据采集系统。同时,瞬变电磁探测系统的工作环境大都是在野外,因此,为适应野外工作的需要,数据采集卡尤其要有较低的功耗。 本论文在总结其他数据采集系统设计的基础上,提高采样速率和采样精度、采用分段放大技术避免放大饱和和实现对小信号的有效识别、改用ARM作为核心处理器实现对接收机的有效控制、改进USB2.0的实际传输速度、改用自适应滤波法等噪声抑制方法组合实现抗干扰和噪声滤除设计,成功设计和实现了一套基于ARM和USB2.0的瞬变电磁数据采集系统,该系统具有高性能,低功耗,抗干扰能力强,低成本的特点,已成功应用于瞬变电磁探测实践,并取得良好效果,极大的满足了瞬变电磁探测系统的需要。同时,该系统对于其他数据采集系统的设计具有一定的借鉴意义。
上传时间: 2013-06-21
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随着通信技术的发展,无线通信技术在工业领域的应用日益增多。以前,工业中大多采用有线或人工的方式进行数据采集与传输,虽然简单实用,却耗费了大量人力、物力资源,且很大程度上限制了应用场所的拓展。因此,选取一种相对经济、稳定而又高效的无线传输方式就变得紧迫和必要。 随着GPRS网络技术的逐渐成熟,GPRS无线网络逐渐显露出其在远距离通信应用中的优势。于此同时,嵌入式软硬件技术的飞速发展也使得嵌入式产品进入千家万户。因此,采用基于嵌入式系统和GPRS网络进行无线通信渐渐成为当今应用的热点之一。 本系统采用高性能嵌入式微处理器S3C2410和GPRS无线通讯模块MC39i构建硬件平台,以嵌入式Linux操作系统和TCP/IP协议建立软件平台,完成基于ARM-Linux的嵌入式数据采集与远传系统设计。 本文首先对嵌入式系统的概况进行了综述,接着对嵌入式处理器、嵌入式操作系统和GPRS无线网络技术进行了概要介绍,然后提出了基于ARM-Linux的嵌入式数据采集与远传系统的设计方案,并从硬件设计和软件实现两方面具体阐述了该系统的开发实现过程,包括搭建以S3C2410和MC39i为核心的硬件平台以及在该硬件平台上建立基于嵌入式Linux操作系统的软件平台,并最终实现了数据采集与远传功能。 此系统由于采用了高性能的ARM处理器和嵌入式Linux系统,因此在多任务并行处理和进程实时处理等方面具有一定的优势。该系统可以广泛应用于燃气、油田和电力等部门,具有较好的发展前景。
上传时间: 2013-07-08
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核地球物理勘探是集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体,能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数的一门综合性很强的学科。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产等诸多领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一,它将直接对测量结果产生影响。 本系统设计是架构在基于ARM7TDMI核的16/32位处理器S3C44BOX的硬件基础上,移植了嵌入式μCLinux操作系统、JFFS2文件系统、以及MiniGUI图形开发库。通过利用S3C44BOX处理器快速的运算速度、丰富的外围设备和嵌入式μCLinux操作系统及其丰富的软件资源,编写了系统引导代码、集成了LCD、MCA硬件设备的驱动程序、开发了GPS、GPRS应用程序。本论文研究成果主要有: 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI处理器S3C44BOX为控制核心、外围电路带有LCD显示以及时钟和存储电路的核数据采集系统。该系统能够稳定运行在60MHz频率,无需上位机,用户就可与之进行交互工作,能够独立完成能谱数据的采集、分析、存储等功能。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 2.实现了嵌入式μCLinux操作系统在采集系统上的移植。随着嵌入式系统的迅速发展,嵌入式操作系统在核仪器研制中的应用不仅能够提高系统的稳定性,而且通过充分利用Linux丰富的软件资源,能够快速的完成系统的定制和开发,构建复杂的软件系统。 3.实现了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系统的移植,安全可靠的管理了系统引导代码、#CLinux操作系统内核映象文件、谱处理程序和数据等。 4.初步实现了GPS定位、GPRS数据无线传输的功能。
上传时间: 2013-04-24
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核能谱仪中的数据采集系统,集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体,以多道脉冲幅度分析器为核心部件,能够快速、准确地提取出核素的相关信息及参数。现已于勘探、建材放射性检测及环境放射性监测等领域得到广泛应用。随着嵌入式技术的发展,以32位ARM为核心的微控制器已被引入进来,提高了数据采集的速度和精度,同时嵌入式操作系统的引入也为功能扩展、系统集成提供了高效的开发平台。 本论文介绍的核数据采集系统即以ARM微控制器LPC2148和实时操作系统μC/OS-II为平台,谱数据采集为基本功能,在此基础上扩展GPS和GPRS模块,可实现GPS信息和核信号的实时、同步接收,保存和显示,并可将采集的数据通过GPRS网络及时传到采集中心进行谱数据处理和GPS差分定位,为野外多点测量及远程监测提供了有效的手段。 课题以教育部的高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于3GS技术的便携式核地球物理数据采集系统研究(项目编号:20040616014)”为依托,本人在已有研究成果的基础上,进行了相关改进和系统集成: (1)选用轨对轨运算放大器,改进了峰值检测电路,增大了脉冲峰值的测量精度。 (2)数据采集系统以32位ARM微控制器LPC2148为核心,外围电路带有LCD显示,系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 (3)实现了核数据采集系统对GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系统在LPC2148上的移植、操作系统的搭建,及各功能模块的设计与集成。
上传时间: 2013-04-24
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利用ARM处理器开发处理音频信号的设备很多,如移动电话、MD(MiniDisc),DVD播放器、MP3音频译码器等;同样,基于ARM处理器的网络设备也很多,如网络调制解调器、网络电脑、因特网设备等。但利用ARM处理器把语音处理和网络通信功能结合起来无疑是一种新的尝试,它的设计成功会给网络留言技术的开发提供一种新的思路。 本文通过一个ARM9芯片S3C2410作为处理器的嵌入式语音采集系统,详细阐述了嵌入式系统的设计与开发过程,其中包括: 交叉编译环境的搭建:交叉编译环境是嵌入式开发工具的集合,搭建该环境就是在系统中编译安装开发工具链。 操作系统内核的移植:这是嵌入式开发的主要单元之一,移植内核主要是对内核进行重新配置,使它符合特定系统的需要,然后重新编译生成可执行的内核镜像文件。 文件系统的移植:文件系统是操作系统对数据进行管理的有效和必要的助手。移植文件系统包括制作文件系统镜像、在Flash上为文件系统分配存储空间以及文件系统与嵌入式操作系统的有效配合。 驱动程序的设计:驱动是操作系统与硬件沟通的桥梁,驱动设计就是编写具体硬件的读写控制函数并向操作系统提供统一的接口。 本文更着重于介绍实际开发中使用的技术以及遇到的问题和解决方法。在第4章中结合语音芯片UDA1341TS阐述了语音数据的采集与处理;结合网卡控制芯片CS8900A阐述了网络通信和网卡的驱动,以及网络开发中遇到的问题和解决方法。
上传时间: 2013-07-11
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