基于FPGA和单片机的多路信号光纤传输系统设计

基于FPGA和单片机技术,设计了多路信号光纤传输系统,利用单片机实现了模拟数据的高精度采集和通信信号的双向传输,利用FPGA实现了多路复杂信号的处理与传输;实验证明:该系统不仅能传输多路模拟与数字信号,以及低速数字信号与高速脉冲信号,还能实现双向CAN通信;与现有光纤传输系统相比,多路信号光纤传输系统不仅实现了多路复杂信号的采集,而且使用一根光纤实现了大容量多数据的双向传输,一方面减小了产品体积,另一方面降低了产品成本。     

基于LabWindows/CVI的数据处理软件设计

在某些情况下,工业现场的大量多路数据的处理分析工作需要在上位机中集中进行,上位机中的处理软件要能够实时完成通信、数据处理分析、存储及显示等多个任务。针对通过串口每秒上传2400个字节包含6路传感器信息的数据,单线程工作方式下,串口数据读取丢失,数据实时处理显示效果不佳的情况,在Lab Windows/CVI编译环境下,运用包括线程池和异步定时器的多线程技术及线程安全队列等技术,实现了处理软件的可靠通信、数据快速处理和实时显示等多个任务的并行可靠执行。测试结果表明,运用以上的技术能够可靠地同时处理多个任务,快速准确地完成通信、处理的任务,数据的可视化流畅快速,为大量多路数据的集中处理分析显示提供了一种方便可靠的方法。     

挖掘机多路阀自动测试系统的设计

根据液压多路阀测试标准要求,设计了基于NI-DAQ的挖掘机液压多路阀测试系统。该系统采用电液比例技术完成液压系统的控制,通过NI数据采集卡实现了数据的采集、处理、显示、管理、测试过程对多路阀的复杂控制等功能。实际应用表明,该测试系统测试精度和试验效率高,能够自动完成多路阀的各类型式试验和出厂试验。     

基于DSP的多路温度采集系统硬件电路设计

设计了一种基于DSP的多路温度采集系统,用于采集和处理多路温度数据。系统采用了温度传感器LM35和DSP芯片,并结合相关的程序和软件,实现了多路温度数据采集和处理。该系统硬件电路简单,同时相对于单片机的数据采集系统更能满足系统在精确度和实时性方面的要求。实验证明,系统具有较好的实时性、方便性和安全性,可用于大多数工农业领域的实时温度采集。     

改进的时钟偏斜误差校正方法的FPGA实现

利用改进的完美重构方法对多A/D采样系统的时钟偏斜误差校正方法进行了FPGA实现。采用自顶向下和模块化的设计方法,实现了多路采样数据的相位同步模块、数据位置映射模块、并行多相滤波器组模块以及多路数据合成模块。对完美重构方法中的滤波器组运用多相分解技术将其化为并行结构滤波器组,对输出数据采用流水线结构加法器组进行处理,降低了系统运算延迟,提高了系统的实时性。在MATLAB和Model Sim中进行仿真,结果表明了该实现的正确性和有效性。     

多路百兆比以太网接口卡的研制

介绍了一种用于边缘路由器的多路百兆比以大网卡的系统硬件结构和软件实现。该卡利用两片超大规模高速FPGA芯片，同时处理六路全双工百兆比以大网数据的发送和接收，六路数据完全独立。为实现这种多路高速数据之间的独立以及实时、无差错、高质量传输，本文通过硬件体系结构和逻辑设计的方法，给出了这种高速高质量宽带多业务接入的复用解复用算法的实现策略。     

多路MPEG-4监控系统的设计与实现

介绍了一个基于PCI总线的多路MPEG-4数字监控系统的设计与实现。本系统将采集到的多路音、视频数据以MPEG-4标准进行压缩编码,将编码后的数据码流通过PCI总线传送至计算机,并进行存储、回放和检索等处理。详细介绍了整个系统的设计流程,同时介绍了板卡与主机之间实现高速数据传输的机制。本系统可在单机上实现16-32路的音、视频监控,具有很高的性价比。     

基于FPGA的多通道串口数据采集与传输设计

针对多通道串口数据的采集与传输现实需要,提出了一种基于FPGA的多通道串口数据采集方案。通过对多路串口数据的同时采集、缓冲及打包的数据流处理思想,采用FPAG+多串口+USB的硬件框架及总线不同速率的传输算法,实现了多路串口数据的采集与传输。为了验证设计的有效性,设计了6路串口同时传输的试验方案,最终通过试验满足预期要求,达到多路串口同时采集及传输的目的。     

多路图像数据合成LCD显示控制器设计

针对现有LCD显示控制器处理多路图像数据合成的性能局限,提出了一种用于嵌入式系统的多路图像数据合成LCD显示控制器的设计方案。该方案以FPGA为显示控制器的核心处理器件,经视频接口和8080接口输入数据,由SDRAM协调控制器完成数据存取,最终通过合成叠加送入LCD完成显示。通过实际电路验证表明,该LCD显示控制器可以实现多路图像数据的输入、合成、显示,且性能良好、运行稳定,并具有一定的移植性和可扩展性,可应用于有特殊图像处理要求的嵌入式系统中。     

基于μC/OS-Ⅲ的多路数据采集设计与实现

采用了基于μC/OS-Ⅲ操作系统来实现多路数据采集处理的任务调度。将μC/OS-Ⅲ移植到dsPIC30F6014中,实现对其电压、电流、温度及功率等参数进行数据采集。实验表明,该功能可以实时地对多路数据进行采集并及时处理,并显示在LCD屏上。     

一种基于B超图像处理的生物组织变性监测方法

本文提出基于B超图像灰度和小波变换系数并结合BP神经网络监测HIFU治疗中生物组织变性的方法。通过对高强度聚焦超声打击新鲜离体猪肉组织前后获得的B超图像作数字减影,并提取图像特征,利用神经网络进行分类处理。在此基础上,对大量实验数据处理后的统计特性和误差进行分析,得出较好的辨识效果。结果表明:结合图像平均灰度和小波变换系数特征并输入BP神经网络,能够更好地监测HIFU治疗中生物组织是否变性。     

基于KPCA和FSVM的猪肉组织变性识别方法

生物组织变性识别是监测HIFU治疗过程的一个重要方面,对提升HIFU治疗效果有重要意义。提出了一种基于核主元分析(KPCA)和模糊支持向量机(FSVM)的猪肉组织变性分类识别方法。对HIFU辐照离体猪肉组织产生的超声回波信号分别提取能量、衰减系数、背向散射积分等时频域特征,构造表征组织变性特征的混合域特征集。利用KPCA对特征集中能敏感地体现组织变性的特征进行二次特征提取,按累计贡献率高于95%的标准,选择前2个核主元当作主要特征并将其联合输入FSVM进行组织变性识别。实验结果显示,联合特征比单个特征能更好地检测组织变性状态,更准确地对猪肉组织进行变性分类识别。该方法可为监测HIFU治疗中生物组织是否变性提供参考。     

基于B超图像处理确定HIFU治疗区域

根据B超监控图像中HIFU（High Intensity Focused Ultrasound）治疗区域的特点,采用小波变换模局部极大值方法提取治疗区域边缘特征点,并结合模糊判决理论进行边缘连接,最后通过形态学后处理得到B超图像治疗区域的封闭轮廓曲线。结果证明：该方法克服了传统图像分割方法阈值难以确定的瓶颈,能够更好地从B超图像中检测出HIFU治疗区域的大小。     

磁声断层成像逆问题的研究进展*

病变组织的早期发现对病症的诊断和治疗具有重要的临床意义。生物磁声断层（Magnetoacoustic tomography, MAT）成像是一种新型的无损伤功能成像技术,它融合了电磁场技术、超声技术和多物理场探测与成像技术,同时具备电阻抗成像的高对比度以及超声扫描成像的高空间分辨率的优点。它基于生物组织电导率的变化特点,能够先于结构成像技术发现组织的早期病变情况。MAT的研究包括正问题和逆问题两方面。该文在简介MAT成像原理的基础上,对其逆问题的研究现状进行综述,对主要方法进行归纳总结,分析目前存在的问题和可能的解决方法,最后指出未来的研究趋势。     

HIFU治疗区域检测方法研究

提出了一种基于自适应掩模滤波和水平集方法相结合的B超图像分割方法,能较准确地从高强度聚焦超声（HIFU）辐照前后获得的B超图像的减影中检测出治疗区域。对HIFU辐照后的新鲜离体猪肉进行解剖切片,实际损伤情形基本与该方法所得结果相吻合。该方法可以帮助HIFU临床医生客观、准确地监控治疗过程,对提高HIFU疗效有实际意义。     

A lightweight sensing method of tooth-touch sound for disabled person using remote controller

To support disabled people to use remote controllers, several biological signals are used. The tooth-touch is one of desirable biological signals. This is because it is the simple and natural human behavior. However, a sophisticated signal processing to extract only the tooth-touch sound is needed since the tooth-touch sound is mixed with the voice sound. This paper proposes a lightweight sensing method extracting the tooth-touch without a sophisticated signal processing to eliminate only voice sound from the sound wave in which tooth-touch and voice are mixed. Instead of the audible sound wave, proposal uses a shock wave (i.e., ultrasonic wave) which is generated when the upper tooth and the lower tooth hit each other. Using the shock wave generated to detect the tooth-touch, a trivial high-pass filter can eliminate only voice sound in the lower frequency domain than in the ultrasonic domain including the tooth-touch. Through a preliminary experiment that uses a conventional microphone and well-known digital high-pass filter, we show that the used electret microphone can sense the tooth-touch as ultrasonic wave and the high-pass filter can extract only tooth-touch. Then, we show some robustness of our method by using the sound waves including the voice and tooth-touch. In addition, we design the filtering hardware to implement a small and cheap system-on-chip achieving a real-time operation. Through the implementation of Field Programmable Gate Array, and the simulation, we show that our hardware is small and performs well for a real-time operation.     

Effect of dielectrophoresis on spermatozoa

Application of ultrasound to biological tissues has been identified as a promising cancer treatment technique relying on temporal enhancement of biological membrane permeability via shock wave impact. In the present study, the effects of ultrasonic waves on a 1,2-dipalmitoyl-sn-phosphatidylcholine biological membrane are examined through molecular dynamics simulations. Molecular dynamics methods traditionally employ periodic boundary conditions which, however, restrict the total simulation time to the time required for the shock wave crossing the domain, thus limiting the evaluation of the effects of shock waves on the diffusion properties of the membrane. A novel method that allows capturing both the initial shock wave transit as well as the subsequent longer-timescale diffusion phenomena has been successfully developed, validated and verified via convergence studies. Numerical simulations have been carried out with ultrasonic impulses varying from 0.0 to 0.6 mPa s leading to the conclusion that for impulses ≥0.45 mPa s, no self-recovery of the bilayer is observed and, hence, ultrasound could be applied to the destruction of localized tumor cells. However, for impulses ≤0.3 mPa s, an increase in the transversal diffusivity of the lipids, indicating a consequent enhancement of drug absorption across the membrane, is initially observed followed by a progressive recovery of the initial values, thereby suggesting the advantageous effects of ultrasound on enhancing the chemotherapy efficiency.     

Investigation in the interface adhesion strength between SU-8 photoresist and metal substrate by ultrasonic treatment

During the fabrication process of metal microstructures and microdevices by ultraviolet Lithographie Galvanoformung Abformung technology of SU-8, it is common for interface separation and bind failure due to the poor adhesion strength between SU-8 photoresist and metal substrate. In this paper, ultrasonic wave was introduced into the lithography process to improve the interface adhesion strength. Scratch test method was adopted to measure the interface adhesion strengths between SU-8 photoresist and metal substrate without ultrasonic treatment and with ultrasonic treatment under different ultrasonic conditions. The effects and corresponding mechanisms of ultrasonic time and ultrasonic power on the interface adhesion strength between SU-8 photoresist and metal substrate were investigated. The results showed that due to the input of the ultrasonic vibration, the crosslink network characteristics of SU-8 photoresist were changed. The internal stress in SU-8 photoresist was reduced and the interface adhesion strength was improved. The interface adhesion strength firstly increased and then decreased with the increase of ultrasonic time. The maximum interface adhesion work was 0.427 J/m² at an optimized ultrasonic time of 10 min, which was higher than that of the sample without ultrasonic treatment by 39.5 %. Besides, in the experimental conditions, the interface adhesion strength first increased and then decreased with the increase of the ultrasonic power and the maximum interface adhesion strength attained at the ultrasonic power of 352 W. The ultrasonic treatment method can effectively improve the interface adhesion strength, so as to increase the product yield and performance.     

用VB开发超声刀运动控制系统

本系统采用计算机Windows应用程序Visual Basic技术对超声刀运动系统进行控制，即通过计算机的鼠标操作对超声刀在各个方向的运动进行操作，使茯可以精确定位，这使得整个系统具有良好的可视化操作界面及高精密度。在实际运用中整个系统工作情况良好，达到国际同类产品水平。     

基于B超图像处理监测生物组织变性的方法

提出基于B超图像的灰度和分形截距特征并结合支持向量机监测生物组织变性的方法。通过对高强度聚焦超声打击新鲜离体猪肉和猪肝组织前后获得的B超图像做数字减影,并提取图像特征和分类,找出生物组织变性凝固点。在此基础上,对大量实验数据处理后的统计特性和误差进行了分析,比较了不同特征参数的辨识效果。结果表明：综合图像的分形截距和灰度平均值特征并建立支持向量机,能够更好地监测HIFU治疗中生物组织是否变性。