2011年第12期-《电子技术应用》杂志

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2011年第12期

刊出日期：2011-12-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

上一期

嵌入式技术

列车车载嵌入式监控系统的设计与实现

作者：吴小飞，马永杰

作者单位：（西北师范大学物理与电子工程学院，甘肃兰州730070）

摘要：通过分析车载监控系统的功能，设计了系统的结构，以Hi3512为主控芯片，以嵌入式Linux为操作系统，完成了车载嵌入式监控系统的硬件和软件设计。经一年多的实际运行测试，该系统稳定可靠，各项指标均已经达到设计要求。

关键词：
嵌入式

列车车载监控系统

Hi3512主控芯片

TAX

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基于iFIX高速公路隧道监控系统的设计与实现

作者：蔡晓霞1，赵丹兵2，钱新标3

作者单位：1.绍兴职业技术学院通信与信息工程系，浙江绍兴312000； 2.诸暨市市政管理处，浙江诸暨311800； 3.杭州银界科技有限公司，浙江杭州310013

摘要：高速公路及隧道监控系统中，没有现成可用的I/O驱动，无法直接通过组态软件的I/O驱动获取数据，只能通过用户编写大量复杂的通信程序与之进行数据交换。为降低开发难度、提高开发效率，提出在组态软件脚本语言环境下运用API函数实现系统的通信设计。该系统以iFIX组态软件为平台，开发上位机监控系统软件，系统硬件部分搭建了以光纤作为传输介质的PLC冗余环网。运行结果表明，该系统占用资源小、维护方便、通信稳定且数据传输率高。

关键词：
公路隧道

监控系统

数据通信

iFIX

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基于COM Express架构的数据记录仪的设计与实现

作者：王维1，2，蒋景宏1，2，刘垚1，2，蔡惠智1，2

作者单位：1.中国科学院声学研究所，北京100190； 2.北京中科海讯数字信号处理技术有限公司，北京100107

摘要：为实现声纳数据的海量实时存储，提出一种基于COM Express架构的数据记录仪的设计与实现方法。该记录仪在COM Express载板上集成了ETXexpress处理器模块、光纤数据采集子卡，以及由4个500 GB硬盘组成的RAID0存储阵列。应用结果表明，该记录仪可以达到80 MB/s以上的实时存储速率，很好地胜任了声纳数据的存储任务。

关键词：
COMExpress

PCIExpress总线

记录仪

光纤数据采集

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基于GPRS的水情测报系统的设计

作者：刘新建1，于会山1，李子东2，姬小夸1，张守辉1

作者单位：（1.聊城大学，山东聊城252059；2.聊城创通公司，山东聊城252059）

摘要：针对目前我国水情测报系统的硬件可扩展性差、功能单一和数据传输方式不便的问题，采用ARM9处理器和GPRS技术，设计了一种新型的水情测报系统。该系统充分利用现有的GPRS技术实现现场的遥测站与数据中心之间的信号传输功能，有效地克服了以往系统中数据传输采用有线传输方式(如架线困难等)的多种缺陷；通过ARM9处理器代替单片机，克服了以往系统性能不强大、二次开发和升级不方便等缺点。实际应用表明，该系统可靠性高、可扩展、检测精确、维护方便，具有一定的实用性。

关键词：
ARM

水情测报系统

GPRS通信

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低功耗便携式心电仪的设计

作者：苏维嘉1，张金纲2

作者单位：1.辽宁工程技术大学机械工程学院汽车系，辽宁阜新123000； 2.辽宁工程技术大学机械工程学院机械电子系，辽宁阜新123000

摘要：介绍了一种低功耗便携式心电仪的设计与实现。采用MSP430F169作为核心控制器，配有心电信号采集调理电路、液晶显示模块和数据存储模块等。该心电仪能够对心电进行实时采集处理、显示，而且可以将存储在SD卡内的数据通过USB接口在上位机上进行显示、分析，功耗低、方便携带，有较强的通用性。

关键词：
心电仪

MSP430F169

便携式

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基于FPGA的DMA方式高速数据采集系统设计

作者：何琼1，陈铁1，程鑫2

作者单位：1.武汉软件工程职业学院电子系，湖北武汉430074； 2.华中科技大学数字制造与装备国家重点实验室，湖北武汉430074

摘要：提出了一种基于FPGA的DMA方式高速数据采集系统设计方案。该方案由底层控制器提供精确采样时序，保证ADC器件的采样吞吐；采用支持PCI协议的DMA方式的数据采集机制，优化数据采集存储及向上位机交互方式，以确保采集数据的高实时性。该方案具有良好的移植性，可应用于采样速率高、数据采集量大、数据实时性要求高的数据采集系统。

关键词：
FPGA

DMA

高速

实时

数据采集系统

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集成电路应用

大面阵CCD相机高速图像压缩系统设计

作者：刘妍妍1，李国宁2，王文华2，张然峰2，金龙旭2

作者单位：（1.长春理工大学电子信息工程学院，吉林长春130022； 2.中国科学院长春光学精密机械与物

摘要：针对大面阵CCD相机高分辨率、高帧频等特点，提出了一种适用于大面阵CCD相机高速实时图像压缩的系统。实验结果表明，该方案在压缩比为53:1时峰值信噪比可以达到36 dB，取得了很好的压缩性能。

关键词：
FPGA

面阵CCD

图像压缩

JPEG2000

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基于ZigBee的高速公路邻车协调控制系统设计

作者：张凯，龚振华，朱洪涛

作者单位：（南京信息工程大学，江苏南京210044）

摘要：分析了ZigBee技术用于高速公路车辆间协调控制，提出了采用无线传感器进行高速公路临车协调控制的实现方案，详细论述了基于ZigBee的无线传感器定位和硬件设计方案。

关键词：
无线传感器

CC2431

临车协调

定位

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FM中频数字化的FPGA实现

作者：唐成超，黎福海，郭永进

作者单位：（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082）

摘要：依照软件无线电数字化中频架构，采用音频采集芯片PCM1801、FPGA芯片X3S500E、数模转换器DA9654构建硬件平台，在此基础上实现了FM的中频数字调制。此外，通过对FPGA的配置，该平台还能实现其他方式的调制。与传统模拟调制相比，充分体现了软件无线电配置灵活、复用性高的优势。

关键词：
软件无线电

直接频率合成

调频

PCM1801

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TD-LTE系统中探测参考信号的DSP实现

作者：刘文文，李校林，李小文

作者单位：（重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室，重庆400065)

摘要：探测参考信号在TD-LTE系统中用于上行信道质量的测量。介绍了探测参考信号SRS生成涉及的各个公式，给出了程序实现的设计流程。并采用TI公司TMS320C64系列的DSP、使用C和汇编语言进行软件编程生成SRS信号。最后对最难运算且最耗时的除法和指数运算的实现进行了巧妙的设计。该实现方法已应用于LTE-TDD无线综合测试仪表的开发中。

关键词：
LTE

SRS

ZC序列

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HB-LED医用手术头灯控制系统的设计与实现

作者：陈正龙1，2，陈雄3，郭世俊1，2，胡兆燕1，2

作者单位：1.上海理工大学医疗器械工程研究所，上海200093； 2.上海医疗器械高等专科学校精密医疗器械系，上海200093； 3.湖南省宁乡县中医院，湖南长沙410600

摘要：研制了以高亮度LED为光源的医用手术头灯控制系统。该系统由电源路径管理电路、充电管理电路、LED驱动电路和调光电路组成。采用外部电源或者电池双电源供电，可驱动5 W的大功率白光LED，同时具备LED亮度连续调节和电池充电管理等功能。LED亮度调节实验和锂电池充电实验表明该控制电路很好地符合了预期的设计要求，LED控制电路具有很强的通用性，体积小、价格低廉，适合于便携式电子产品的设计应用。

关键词：
医用手术头灯

高亮度LED

锂离子电池

充电管理

BQ2057

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基于71M6542F的高精度智能电表的设计

作者：唐文亮1，2，全惠敏1，夏清文2

作者单位：1.湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082； 2.威胜集团有限公司，湖南长沙410205

摘要：介绍一种以美信片上系统71M6542F为核心的单相智能电能表的设计，给出了该电表的关键硬件电路和软件流程。该系统采用了单芯片集成系统的设计方法，打破了智能电表由计量芯片加控制芯片的常规设计思路。应用表明，该电表计量精度高、抗干扰能力强、市场前景好。

关键词：
71M6542F

片上系统

智能电表

双锰铜分流器

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电源技术与应用

一种基于P-Q理论的谐波电流检测方法的研究

作者：王晓鹏，韦寿祺

作者单位：(桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004)

摘要：介绍了P-Q瞬时无功功率理论在有源电力滤波器谐波电流检测中的应用，合理地选择需要补偿的有功和无功分量，对补偿前后电网的电流进行了比较，并用Matlab软件进行仿真。理论和仿真结果表明，该谐波电流检测方法在有源电力滤波器中可以得到很好的应用。

关键词：
有源电力滤波器

瞬时无功功率理论

谐波电流检测

滞环比较控制

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感应耦合电能传输系统中整流电路的研究

作者：田声洋，薛红喜

作者单位：(电子科技大学电子工程学院，四川成都611731)

摘要：设计了感应耦合电能传输系统与二极管整流及同步整流电路，并针对输出低电压大电流的情况，分析了整流电路的效率。通过对实验电路进行对比测试，验证了系统效果。测试结果表明，在感应耦合电能传输系统中应用同步整流技术，系统效率得到显著提高。

关键词：
感应耦合

同步整流

损耗

效率

查看(5084)

基于单片机87C196MH的车载逆变电源的设计

作者：易映萍1，陶晓1，徐建烽1，姚为正2

作者单位：（1.上海理工大学，上海200093；2.许继集团有限公司，河南许昌461000）

摘要：介绍了在紧急情况下，用于机车电力设备空调、风机等车载逆变电源的主电路拓扑结构和工作原理。该电源采用了DC/DC和DC/AC两级变换，提出了基于Intel单片机87C196MH的控制方法，并对DC/DC和DC/AC两级变换电路的设计分别进行了详细介绍。实验结果表明，此逆变电源设计合理、运行稳定可靠。

关键词：
87C196MH

L4981

IPM-IM14400

逆变电源

查看(4724)

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的研究

作者：汪强，李宏

作者单位：宁波大学信息科学与工程学院，浙江宁波315211

摘要：分析并设计实现了一种基于磁耦合谐振的无线电能传输系统。介绍了无线电能传输技术，阐述了磁耦合谐振式无线电能传输技术原理及其优越性，分析了磁耦合谐振无线电能传输系统中传输距离d及负载阻值RL等相关参数对系统传输功率、效率的影响。对所提出的无线电能传输系统进行实验测试，实验结果表明，需综合考虑上述相关参数，以达到传输效率、传输功率的最优化设计。同时验证了理论分析的有效性。

关键词：
无线电能传输

磁耦合谐振

传输距离

查看(11754)

测控技术与仪器仪表

基于惯性传感器的手机手势识别

作者：刘煜, 杨平, 段丙涛

作者单位：（电子科技大学机械电子工程学院，四川成都611731）

摘要：手势输入丰富了手机的实用性、便捷性与娱乐性，快速而精确地识别出手机当前的姿态是该种输入方式的核心内容。提出并比较了基于惯性传感器的手机姿态识别方法，并通过对一种手势动作的识别验证了其可行性。

关键词：
惯性传感器

人机交互

手势识别

融合算法

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基于电子鼻技术的混合气体检测方法研究

作者：张青春，叶小婷

作者单位：(淮阴工学院电子与电气工程学院，江苏淮安223003)

摘要：对基于常规单一BP神经网络的电子鼻系统进行改进，提出一种基于Gabor原子神经网络的电子鼻系统，并以3种混合气体为实验对象，进行混合气体的定量分析研究。实验结果表明，应用Gabor原子神经网络的电子鼻系统的最大相对误差与单一BP神经网络相比得到减小，大大提高了定量分析精度。

关键词：
电子鼻

神经网络

混合气体

模式识别

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基于OBD协议的Android平台汽车虚拟仪表设计

作者：蔡黎1，代妮娜1，邓明2

作者单位：1. 重庆三峡学院电子与信息工程学院，重庆 404000； 2. 长安汽车研发中心系统所5室，重庆400023

摘要：提出了一种基于OBD协议的Android平台汽车虚拟仪表设计方法。该装置以连接器硬件和解析OBD数据软件为核心，连接器硬件读取OBD接口实时数据,软件解析相关参数值,最后在Android平台设备上进行图形化虚拟仪表显示。在分析OBD协议关键技术后,具体阐述了Android SDK开发环境下软件的设计方案。按该方案设计的汽车虚拟仪表已经实现，工程实测证明：此种设计方案高效可靠，能够达到监测汽车运行参数的预期目的。

关键词：
车载诊断系统

Android

汽车虚拟仪表

OBD协议

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基于FPGA的新型虚拟逻辑分析仪的设计

作者：鲜果, 龚晓峰

作者单位：(四川大学电气信息学院，四川成都610065)

摘要：提出了一种基于FPGA的虚拟逻辑分析仪的设计。该系统对采集到的模拟或数字信号进行存储、处理和逻辑分析。通过FPGA控制数据单次或连续采集、缓冲，通过PCI总线将缓冲区数据转移到硬盘管理卡，由硬盘管理卡将数据存入海量硬盘。

关键词：
FPGA

逻辑分析仪

数据采样

PCI总线

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电耦合型人体通信收发器的设计与实现

作者：高跃明1,2，潘少恒2,3，麦炳源2,3等

作者单位：1. 福州大学物理与信息工程学院，福建福州350002； 2. 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室，福建福州350002； 3. 澳门大学科技学院电机及电子工程系，澳门999078

摘要：针对电流耦合型人体通信的特点，以FPGA为平台，分别设计出基于DDS的2CPFSK调制器、全数字锁相环位同步电路和信号解调器。此外，外围电路实现了发送端低通滤波、信号保持和接收端前处理等功能。最后对电流耦合型人体通信收发器的进行人体实验。实验结果表明收发器满足设计要求，可以实现数字基带信号在人体内的传输。

关键词：
FPGA

人体通信

电流耦合

收发器

位同步

查看(6212)

基于经验模式分解的骨密度参数检测

作者：张磊1，2，金振俊2

作者单位：1.河南城建学院电气与电子工程系，河南平顶山467036； 2. 江苏大学电气学院，江苏镇江21201

摘要：轴向定量超声法诊断骨质疏松症成本低、辐射小、检测能力强，已成为一种检测骨密度的简便、有效方法。根据超声在长骨中轴向传播特性，定量超声在长骨中的传播速度可以表征人体的骨质状况。本系统通过自行研发的数据采集模块采集超声信号，然后通过改进的信号处理方法滤去噪声，提取出超声在长骨中的传播速度，成功实现并优化了骨密度参数检测方法。

关键词：
经验模式分解

卡尔曼滤波

定量超声

DSP

查看(8000)

通信与网络

基于案例推理的认知自学习引擎

作者：刘怡静1,2，汪李峰2，魏胜群2

作者单位：(1. 解放军理工大学通信工程学院研究生管理大队四队, 江苏南京210007;2. 中国电子系

摘要：认知无线电与传统无线电的最大区别在于其能够感知环境，主动去学习、适应环境。近年来，对于认知无线电的研究主要集中于多目标优化的配置决策问题。但实际的通信系统可观测到的环境参数有限，且输入输出关系复杂，需要认知无线电通过学习来理解并适应环境。针对上述问题，提出了一种基于案例推理和模拟退火思想的认知决策引擎算法。仿真结果表明，该算法具有增量自学习、多目标适用性、快速收敛等优点。

关键词：
认知无线电

认知引擎

人工智能

案例推理

模拟退火算法

查看(6172)

运用迭代FFT算法优化矩形平面稀疏阵列

作者：张林，黄伟，陈客松

作者单位：(电子科技大学电子工程学院，四川成都 611731)

摘要：介绍了一种基于迭代FFT算法的优化方法来实现矩形稀疏阵列的峰值旁瓣电平最优化的设计，给出了该方法的详细优化步骤。如果矩形平面阵列的阵元等间距分布，则阵列因子与阵元激励之间存在二维傅里叶变换关系，对随机初始化的阵元激励作迭代FFT循环，在一定的旁瓣约束条件下，便可以得到最优的阵元分布。仿真结果证明了该方法的快速性、有效性和稳健性。

关键词：
稀疏阵列

矩形平面阵列

二维FFT

迭代循环

查看(5876)

基于TDMA的无人机多址协议分析与仿真

作者：肖楠，梁俊，赵尚弘，仝海波

作者单位：空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077

摘要：针对未来战场无人机群作战组网的特点和现有固定TDMA协议无法满足网络拓扑动态变化的缺点，引入按需分配机制，提出了一种能够支持高动态组网方式的DTDMA多址接入协议。利用相关知识对协议性能进行了理论推导和分析，重点研究了改进后协议的吞吐量和端到端时延变化。利用OPNET对协议进行了建模仿真。结果表明，DTDMA协议在不同优先级业务共存条件下较TDMA的时延和吞吐量性能有了明显的提高。

关键词：
无人机

宽带数据链

多址接入

协议

OPNET

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基于TDMA的无人机多址协议分析与仿真

作者：肖楠，梁俊，赵尚弘，仝海波

作者单位：空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077

关键词：
无人机

宽带数据链

多址接入

协议

OPNET

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基于LDPC编码的CPM调制系统设计与分析

作者：李寰宇, 柏鹏, 彭卫东, 王徐华, 贺刚

作者单位：（空军工程大学综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心，陕西西安710051）

摘要：从对抗需求和可实现性出发，设计了一种基于LDPC编码的CPM调制系统，对系统结构进行了优化设计，避免了LDPC和CPM之间多次迭代所带来的系统复杂度问题，通过对编码和调制过程中的主要算法进行简化，减少了运算量，提高了可实现性。最后，对系统性能进行了仿真，并对仿真结果进行了对比分析，同时给出了硬件实现的资源使用情况。结果表明该设计在同等信道条件和误码率需求下，具有更低的发射功率，能够获得更好的低截获性，对实际应用具有一定的指导意义。

关键词：
对抗性无线通信

低密度奇偶校验码

连续相位调制

串行级联

查看(5976)

一种嵌入式系统UDPIP协议栈的优化设计

作者：裴朝1, 李华1, 马明礼2

作者单位：1. 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100191； 2. 大唐移动通信设备有限公司，北京100083

摘要：提出了一种简化高效的UDPIP协议栈的优化设计方法。从嵌入式系统所要求的高速传输效率出发，优化设计了协议栈的BUFFER管理系统、BSD接口、路由模块以及数据重组机制。从协议栈的可移植性出发，实现了UDPIP协议栈与标准ETH驱动的挂接，以及同基于其他物理介质的虚拟ETH驱动的挂接。与VXWORKS协议栈的性能对比结果表明，本协议栈具有高效率和低资源占有率，具有很大的实用价值。

关键词：
UDPIP

协议栈

高效传输

ETH驱动挂接

查看(4146)

IEEE802.11e EDCA 中TXOP机制的分析与改进

作者：谢信通, 宋博, 唐红, 李新生

作者单位：（空军工程大学工程学院, 陕西西安710038）

摘要：在对EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)的业务分级策略和工作方式进行研究与分析的基础上，提出动态调整TXOP参数设置的控制算法DA-TXOP(dynamic adjust TXOP)。仿真结果表明，与EDCA中TXOP机制相比，改进机制在系统的吞吐量和信道利用率等性能上都有明显提高。

关键词：
IEEE802.11eEDCA

DA-TXOP

服务质量

吞吐量

查看(15814)

计算机技术与应用

基于DSP的大输液可见异物检测系统设计

作者：王美珍，王玲，胡强

作者单位：(湖南师范大学物理与信息科学学院，湖南长沙410081)

摘要：设计了一套基于机器视觉的大输液可见异物自动检测系统。利用高速旋转装置获取运动异物的序列图像，采用嵌入至高速DSP中的异物检测与识别算法对序列图像进行处理，DSP将处理结果输送至控制器,并由控制器做出相应动作。重点研究了异物的检测与跟踪识别方法，针对快速降落及相似异物难以准确跟踪的问题，对Mean Shift跟踪算法作了一系列改进。最后的实验结果验证了算法的有效性和该系统的实用性。

关键词：
机器视觉

图像处理

MeanShift

自动检测

查看(5610)

基于树型MPI并行计算系统的设计与实现

作者：王巍，张杰敏

作者单位：（集美大学计算机工程学院, 福建厦门361021）

摘要：针对单层型MPI集群通信效率不高的特点，通过对比分析单层型结构和树型结构在集群聚合通信中的不同,提出了一种基于树型结构的MPI集群系统设计方案。用以降低全局通信流量和均衡主控节点负载,从而改善集群通信效率,使集群的扩展更加灵活，通过实验验证了该方案的可行性。

关键词：
MPI

聚合通信

广播

收集

查看(5854)

新型的RFID混合防碰撞算法

作者：高金辉, 郑晓彦

作者单位：（河南师范大学物理与信息工学院，河南新乡453007）

摘要：在射频识别系统（RFID）中，当一个或者多个电子标签同时响应读写器的查询时，会出现数据碰撞。为了解决此问题，在帧时隙Aloha算法和动态二进制搜索算法的基础上提出了一种混合防碰撞算法。理论分析和仿真证明，该算法能够有效地提高系统的识别效率，减少总的查询时隙数。

关键词：
射频识别

防碰撞算法

标签

帧时隙Aloha算法

查看(6150)

短波信道探测系统DSP端软件设计和实现

作者：刘月亮, 蒋宇中, 张伟

作者单位：(海军工程大学电子工程学院，湖北武汉430033)

摘要：在IOSS系统硬件和软件结构的基础上设计了IOSS系统DSP端收发软件结构。给出了软件算法流程图，详细阐述了各子函数的功能。采用C语言和汇编语言混合编程开发的方法在CCS5000平台上实现了软件程序的编写，并分析了软件测试阶段遇到的主要问题和解决办法。测试结果表明，软件实现了所设计的功能，工作可靠。

关键词：
短波

信道探测

软件设计

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基于对角解耦的大棚温湿度控制系统设计与研究

作者：吴兴纯，吴瑞武，杨燕云

作者单位：云南农业大学基础与信息工程学院, 云南昆明 650201

摘要：提出了基于对角解耦的温室大棚温湿度预估PI控制的系统设计方案,采用AT89S51单片机、温度传感器AD590、湿度传感器IH3605,设计了一个温室大棚温湿度对角解耦控制系统，实现温室大棚温湿度的实时控制与测量。经实验对比测试，系统温度绝对误差可控制在0.30℃、湿度绝对误差可控制在2％RH范围内，满足了温室大棚温湿度高精度控制要求。

关键词：
温室大棚

解耦控制

温度

湿度

单片机

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一种多视点自由立体高清视频播放器的设计与实现

作者：高得鑫1，侯永宏1，王宝亮1，韩晶晶1, 邹箭男2

作者单位：1. 天津大学电子信息工程学院，天津 300072; 2. 江西司法警官职业学院，江西奉新330013

摘要：根据多视点自由立体视频的压缩编码特征与数据存储结构，提出一种基于光栅显示技术的软件解决方案,采用底层Windows API 编写实现播放器的全部功能。设计实现了针对YUV视频格式的播放器,并以此为基础加入H.264解码功能模块，最终实现多线程工作模式的视频播放器，支持YUV与H.264两种视频格式,具备平面/立体播放模式自由切换功能。播放立体视频时图像清晰、流畅、立体感明显。