基于FPGA的生物电阻抗成像系统设计

根据电阻抗断层成像技术要求,设计了以Spartan3E系列XC3S500E FPGA为核心的16电极生物电阻抗成像系统,系统嵌入8 bit微处理器PicoBlaze实现逻辑控制并产生激励信号实现高速A/D采集及实现数字解调,通过RS232将采集数据传输到PC机,重建人体内部的电阻率分布或其变化图像。为广泛应用研究电阻抗断层成像技术提供一种硬件设计方案。     

电阻抗成像系统中的多频恒流源设计

设计了一种基于单片机与AD7008的应用于电阻抗成像系统中的多频恒流源,给出了恒流源的系统组成结构、硬件电路设计、程序流程图,并用PSpice软件对椭圆低通滤波器电路和V/I转换(电压转换为电流)电路进行了仿真和优化设计,实验结果表明所设计的多频恒流源满足电阻抗成像系统的要求.     

面向电阻抗成像检测的多电极阵列微流控芯片设计

设计了一种用于微尺度流动状态下电阻抗成像检测的多电极阵列微流控芯片,包括微流控芯片的结构设计、材料选择和加工工艺。设计的微流控芯片包含3个圆形电极横截面,每个横截面包含一组电极阵列。该阵列有3种数目的电极,分别为8电极,12电极和16电极。之后通过数值仿真方法实现了三种电极数目（8,12和16）微流控芯片的电阻抗成像,并与之前研究出来的菱形横截面8电极微流控芯片进行了对比,发现设计出来的16电极圆形微流控芯片具有较高的成像质量,验证了微流控芯片用于细胞电阻抗成像检测的可行性。     

脑电反馈系统中精度扩展的IIR数字滤波器实现

在脑电反馈系统中，对脑电进行滤波以获取系统处理所需频段信号是实现系统功能的一个重要部分，考虑到脑电信号的特点和无限冲击响应（IIR）滤波器具有的各种优点，在系统中该功能采用IIR滤波器实现，同时由于系统硬件的字长精度有限，直接在其上实现滤波器会导致出现较大误差以及工作不稳定的现象，需要对滤波器进行精度扩展。本文介绍了在脑电反馈系统上实现的精度扩展皿滤波器的设计原理，并对实现的细节系统地进行了描述。     

128电极电阻抗断层成像数据采集系统设计

以实现旋转电极法电阻抗断层成像数据采集自动化为目的,设计开发了一种基于NIOS Ⅱ处理器、拥有128个电极的旋转电极法电阻抗断层成像数据采集系统.进行了数据采集实验,在PC机上获得了采集结果,验证了系统的可靠性.     

基于FPGA的高性能三维电阻抗成像系统

构建以FPGA为核心控制器的两层32电极的高性能三维电阻抗成像系统,详细描述了系统的软硬件设计、系统性能测试及成像试验,图像重建采用共轭梯度算法。测试结果表明,系统测量精度达0.082%,系统空间分辨率达0.51%,信噪比达60.3 dB。在盛有盐水的实验盐水槽进行成像试验,结果表明该系统能够准确识别待测区域目标物的个数、位置、大小等信息。系统的构建为深入研究三维电阻抗成像等关键技术提供可靠的硬件平台。     

电阻抗成像的数据采集系统

简要介绍了电阻抗成像的基本原理，着重阐述了该系统的数据采集电路的设计，提供了一种双路同时采集数据的方法。     

开放式电阻抗成像中数字相敏检波器设计

开放式电阻抗成像技术对测量系统的精度要求很高,为此研制了基于FPGA的数字相敏检波器(DPSD)以用于电阻抗成像的数据测量。通过分析DPSD的信号采集与计算原理,给出了关键参数的计算,基于DDS技术的ADC时钟设计方法。同时设计了高速多通道ADC转换电路,低抖动性能的ADC时钟电路、FPGA实现实时数字相敏检波的计算方法,提高了系统的信噪比。经实验测试表明,在1KHz~1MHz正弦信号注入频率的条件下,系统的信噪比最高可达104dB,精度高,稳定度好。     

电阻抗成像系统的设计

介绍了电阻抗成像系统,该系统以PC机作为上位机,用来进行可视化控制、实时成像显示操作鸦下位机采用高速单片机,控制电极选通、数据采集及预处理,并与PC机进行通讯;采用直接数字频率合成穴DDS雪技术产生高精度激励信号源,用相敏解调方法实现高质量数据获取。实验结果表明该系统能达到电阻抗成像(EIT)的性能要求。     

一种肺呼吸电阻抗实时成像系统

介绍了一套用于肺呼吸过程电阻抗实时成像的16电极EIT系统,描述了该系统的软硬件设计、系统性能测试及利用共轭梯度算法进行成像试验。在盛有盐水的实验水槽上进行了有机玻璃棒的动态成像实验,结果表明该系统能够对动态目标进行准确识别。采集志愿者呼吸过程的数据,并对肺呼吸图像重建中胸腔模型对成像质量的影响进行了对比试验,最终获得了清晰的肺部呼吸过程的图像,为深入开展肺功能评价研究及呼吸过程的床旁监护等需求奠定了可靠有效的硬件基础。     

基于同步测量的电阻抗层析成像系统研究

针对APT模式EIT系统存在的异步测量、结构复杂、调试困难等问题,研究设计了一种基于同步测量的电阻抗层析成像系统,从硬件和软件两个方面阐述了如何实现同步测量.系统硬件由PXI集成控制器、开关模块、数据采集模块和自制电流源组成,简化了系统结构,提高了系统的稳定性和精确度.本系统采用LabVIEW开发了专用软件包,实现了信号的同步采集,并用改进正则化算法重建了电导率分布图像.对比实验显示了同步测量和异步测量的差异,结果表明同步测量EIT系统图像更清晰,伪影更少,平均相对误差降低了48.99%.本文提供了一种可行的EIT系统同步测量方法,该方法适用于多电极(电极数≥16)场域的无损伤成像应用.     

FMCW雷达近程测距系统设计

针对FMCW雷达测距原理和差频信号特点,提出了基于程控窄带滤波器MAX264、以硬件电路的形式实现距离谱分析的方法。采用德国Innosent公司推出的FMCW雷达收发器IVS-162,设计并实现了FMCW雷达近程测距系统。系统性能稳定、成本低、简单实用,有广阔的应用前景。     

一种带啸叫抑制的音频功率放大器设计

对生活中常见的啸叫现象,设计了一个具备啸叫检测与抑制功能的实时音频功率放大系统.根据啸叫产生前期的频域特征,采用FFT对音频信号进行频域转换,并采用峰值平均功率比方法检测啸叫频点;采用基于可编程滤波器的硬件滤波电路完成啸叫的抑制;并设计了高效率数字音频功放电路、拾音电路及输入滤波电路.实验表明该设计频点检测准确、啸叫抑制效果明显、音频无明显失真.相比复杂的全数字算法搭配高性能处理器的抑制方式,具有成本低、设计难度低、硬件抑制电路响应更快等优点,在多媒体教室、学术报告厅及会议室等实时扩音场合有较高的实用价值.     

基于STM32的红外测温仪的研制

利用嵌入式高性能ARM的Cortex-M3内核微控制器芯片STM32进行红外测温仪的研制,给出了硬件设计的原理框图。重点阐述了信号处理、带通滤波和检波部分的设计,并进行了相关软件的设计。由于STM32芯片内部集成度比较高,使硬件结构得到简化。该红外测温仪具有扩展方便、配置简单、可靠性高、成本低等特点。     

基于ARM处理器的嵌入式防火墙设计与实现

基于软件实现的分布式防火墙存在“功能悖论”,基于专用网络处理器的硬件防火墙成本较高、难以普及到网络末端。该文针对以上问题,提出一种基于ARM处理器的嵌入式防火墙设计方案,采用核心板＋扩展板的分板设计,进行U—Boot的定制、嵌入式操作系统的移植、网卡驱动及包过滤引擎的实现。实验结果表明,该防火墙实现成本小、处理速度快,在其硬件平台上可进行后续安全软件的开发。     

飞机显示器自动测试系统设计

为了克服传统飞机显示器测试手段存在的效率低、成本高等弊端,研制了一种基于工控机、虚拟仪器技术的自动测试系统,并详细介绍了系统的整体结构以及硬件、软件设计方法。该系统利用工控计算机的强大功能,硬件采用电路模块化设计技术,成功实现了飞机显示器的显示与通信;软件完成信号控制、测试结果分析以及显示。该系统采用了现代化模块设计思想和手段,检测速度快、可靠性高、扩展性强,实现了对飞机显示器的自动化测试。     

基于单片机的智能煤矿瓦斯监控系统的设计

为解决我国中小型煤矿存在的安全隐患问题,及时准确地检测瓦斯含量,提出了基于单片机的智能煤矿瓦斯监控系统;设计了智能瓦斯传感器系统,并采用微型计算机处理技术,提出了一种独特的、简便易行的软硬件设计方法;该系统减少了硬件电路的复杂程度以及不必要的人工操作,提高了系统工作的可靠性,降低了煤矿瓦斯监测系统成本,可适应中小型煤矿的要求;经过临沂矿务局在枣庄一施工基地实验及不断调试证明,该系统具有可靠性高、功能强以及经济实用等特点。     

CAN总线在酒店客房智能化系统中的应用

设计、研发了一套基于CAN总线的酒店客房智能化系统,介绍了该系统实现的功能、网络架构、硬件和软件设计方案,并对其硬件成本进行可行性分析,研发的客户终端在实际应用中取得了良好的效果。     

基于DSP的嵌入式车道偏离报警系统的硬件平台

目前普遍采用的车道偏离报警系统的硬件平台是工业PC.为了克服其体积大、功耗高、成本高、可靠性低的缺陷,设计了一种嵌入式车道偏离报警系统的硬件平台.利用基于DM642系统作为视频采集处理模块,采用C8051F040的数据采集系统作为汽车行驶参数采集模块,使用基于LM2576的电源系统为整个系统供电模块.试验表明,该系统具有良好实时性和抗干扰能力,满足了系统设计需要.