2011年第02期-《电子技术应用》杂志

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2011年第02期

刊出日期：2011-02-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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嵌入式技术

基于SoPC的多用途无线监控报警系统

作者：何伟，秦江云，张玲，刘平净，李锋，赵海

作者单位：重庆大学通信工程学院，重庆400030

摘要：结合SoPC及GPRS技术设计了一个以FPGA为核心的多用途无线监控报警系统。系统有多种工作模式，用户可随时主动监控现场，也可启用智能方式或手动方式报警。

关键词：
FPGA

GPRS

SoPC

SD卡

监控

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水声OFDM系统中卷积码译码设计及其DSP实现

作者：肖静，胡晓毅，王德清，郑少语

作者单位：厦门大学水声通信与海洋技术教育部重点实验室，福建厦门361005

摘要：纠错编码是水声OFDM通信系统必须采用的关键技术。本文从译码性能和工程实现角度出发，采用卷积交织、卷积编码和Viterbi软译码相结合的差错控制方案，通过仿真和水池实验确定其参数，并在TMS320DM642上实现。在DSP实现时，卷积交织采用查表法，Viterbi译码采用蝶形运算宏定义等处理方法，极大地提升了运算速度，保证了卷积码的实时性。最后通过海洋实验验证了其译码性能。

关键词：
DSP

水声通信

OFDM

卷积码

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基于ARM+FPGA的1394总线在TFT-LCD检测系统中的应用

作者：黄帅，程良伦，姜钧

作者单位：广东工业大学自动化学院，广东广州510006

摘要：介绍了IEEE1394总线在TFT-LCD检测系统中的应用，通过IEEE1394总线实现TFT－LCD检测系统的光斑数据采集以及图像采集板和Z轴控制器之间的通信。给出了1394通信模块的软硬件设计。

关键词：
FPGA

ARM

1394总线

1394通信模块

TFTLCD

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基于VxWorks平台的快速交流信号采样及计算

作者：钟锐，虞翠萍，徐宇柘

作者单位：东南大学国家ASIC工程中心，江苏南京210096

摘要：针对在电力系统保护中的交流信号采样实时性问题，采用VxWorks平台实现了快速交流信号采样及有效值计算，并对其中的关键程序——离散傅里叶算法进行了优化设计，包括快速查表、定点乘法、快速开方运算等。通过32位RISC内核微处理器硬件平台的验证结果显示，优化后的数据处理结果仍保持了较高精度，但时间大幅度缩短。

关键词：
Vxworks

交流

采样

计算

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多运动目标实时提取系统设计与实现

作者：尉钟1，郭志军2，3，祁超2，3

作者单位：1.北京理工大学，北京100081； 2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033； 3.中国科学院研究生院，北京100039

摘要：针对弹道测量环境中大视场、大数据量、高速传输复杂的图像中多运动目标提取算法，设计了基于双DSP+FPGA的实时图像处理系统。提出了一种结合背景自适应更新与基于窗口的目标提取算法，通过背景自适应更新算法得到目标运动区域，再运用基于窗口的目标提取算法实时提取多运动目标的信息。实验证明，系统能准确实时地提取目标信息，满足弹道测量系统要求。

关键词：
数字信号处理器

实时图像处理

多目标提取

自适应背景更新

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基于DSP与改进边缘检测算法的煤矸石自动分选系统

作者：王仁宝，欧阳名三，王爽

作者单位：安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001

摘要：利用数字图像处理技术分析煤块图像和矸石图像的基本特征。通过图像预处理、图像分割、特征提取和图像识别等图像处理技术，依次对煤块图像和矸石图像进行中值滤波、边缘提取和灰度比较等分析。图像处理结果表明：根据各自的灰度直方图特性，区分出煤块图像和矸石图像，进而分选出煤块和矸石。采用高性能的数字信号处理器（DSP）作为系统的核心处理器，提高了运算速度，并结合改进的边缘检测算法，实现了煤块和矸石的实时自动分选。

关键词：
DSP

煤矸石

边缘检测

自动化

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集成电路应用

智能温度传感芯片中Δ-Σ调制器的设计

作者：严琴

作者单位：厦门大学嘉庚学院机电系，福建厦门361005

摘要：从模数转换的基本理论出发, 在对一阶Δ-Σ调制器原理深入解析的基础上，得到Δ-Σ ADC动态输入范围的计算方法。利用Matlab simulink 建立了二阶Δ-Σ调制器系统模型，对调制器电路进行仿真和参数优化，对其性能进行了有效评估。使用轨对轨折叠式共源共栅运算放大器作为调制器的积分器，增大了调制器的动态输入范围；设计的高速比较器将NMOS 负载管交叉耦合从放大器输出端引入正反馈，提高了转换速度。设计实现了一款适用于14 bit温度转换芯片的二阶△-∑调制器,信噪比SNR可达87 dB。

关键词：
Δ-Σ调制器

Matlab建模

轨对轨

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一种用于数字下变频的高阶分布式FIR滤波器及FPGA实现

作者：程远东1，郑晶翔2

作者单位：1.四川信息职业技术学院电子工程系，四川广元628017； 2.成都道惟尔科技有限公司，四川成都610017

摘要：设计了一种用于数字下变频的256阶分布式FIR滤波器。通过分析分布式FIR滤器结构给实现电路所需资源和运算速度带来的影响，确定了适用于Cyclone III系列FPGA的实现结构。在Cyclone III系列EP3C40F484C6N芯片上实现该算法并分析了资源消耗与电路速度。

关键词：
FPGA

FIR滤波器

分布式算法

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可变速率Chirp-UWB信号产生系统的设计和实现

作者：陈金玉，赵亮，罗兴国，刘双平

作者单位：(国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州450002)

摘要：针对采用查找表法产生Chirp-UWB基带信号需要耗费大量ROM资源的问题，提出了CORDIC算法结合正交上变频以及倍频技术的Chirp-UWB信号产生系统的设计方案。该方案产生的Chirp-UWB信号中心频率为3.6 GHz，信号带宽和扫频周期可控，在所产生信号带宽为600 MHz的情况下，最大码片速率可达3.125 Mchip/s。

关键词：
线性调频超宽带

CORDIC算法

正交调制

倍频

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基于点判决域的多模盲均衡算法及其FPGA实现

作者：张晓娟，关明明，吴长奇

作者单位：燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛066004

摘要：恒模算法无法克服信号的相位失真问题，且稳态误差大；修正恒模算法可以恢复信号相位，但均衡器收敛后，稳态误差依然很大。针对这一问题，提出一种基于点域判决的多模盲均衡算法，算法利用信号的判决值，在不增加设备复杂性的前提下，可以降低均衡器的稳态误差。给出了多模算法的FPGA设计方案，基于Xilinx公司的ISE设计平台，在Modelsim中进行了时序仿真分析，并和MATLAB仿真进行了比较。实验结果表明盲均衡器可以克服信号的幅度和相位失真，并且具有稳态误差低的优势。

关键词：
恒模算法

修正恒模算法

多模算法

FPGA实现

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多项式拟合在log-add算法单元中的应用及其FPGA实现

作者：魏开容，吉立新，杨镇西

作者单位：国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州450002

摘要：综合考虑面积和速度等因素，采用一次多项式拟合实现了简单快速的log-add算法单元。实验结果表明，在相同的精度要求下，其FPGA实现资源占用合理，硬件开销好于其他次数的多项式拟合实现方案。

关键词：
多项式拟合

log-add算法单元

FPGA实现

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针对FPGA优化的高分辨率时间数字转换阵列电路

作者：杨洋，阮爱武，廖永波，吴文杰

作者单位：电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室VLSI设计中心，四川成都610054

摘要：介绍一种针对FPGA优化的时间数字转换阵列电路。利用FPGA片上锁相环对全局时钟进行倍频与移相，通过时钟状态译码的方法解决了FPGA中延迟的不确定性问题，完成时间数字转换的功能。在Altera公司的FPGA上验证表明，本时间数字转换阵列可达1.73 ns的时间分辨率。转换阵列具有占用资源少，可重用性高，可以作为IP核方便地移植到其他设计中。

关键词：
时间数字转换

锁相环

状态译码

现场可编程门阵列

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电源技术与应用

一种单级链式逆变器软开关策略的研究

作者：史延东，刘婕妤，宁飞，陈国锐

作者单位：西北工业大学自动化学院，陕西西安710129

摘要：介绍了一种单级链式逆变器，该逆变器采用了移相全桥的控制方式。传统的移相全桥ZVS逆变器滞后桥臂很难实现ZVS，通过在传统的移相全桥电路中添加辅助谐振电路，从而使滞后桥臂实现ZVS。在ORCAD环境中进行了电路仿真，仿真结果证明，增加的辅助谐振电路能够有效地改善变压器漏感的续流能力，从而降低了开关损耗。

关键词：
ZVS

单级链

逆变器

移相全桥

orCAD

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基于2SC0108T的IGBT驱动器设计

作者：白娅梅1，李钰玺1，张亚军2

作者单位：1.西北工业大学自动化学院，陕西西安710129； 2.长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064

摘要：针对IGBT驱动电路复杂且保护功能不尽完善的问题，设计了一个基于2SC0108T的即插即用型IGBT驱动器，以及相应的前级驱动电路、后级功率驱动电路和故障报警电路。该驱动器具有直接模式和半桥模式、驱动信号硬件互锁、硬件死区时间可调节、IGBT过流及短路保护、驱动电源过欠压监控和易于安装的特点。结合英飞凌EconoDUAL3封装IGBT模块，完成了即插即用型IGBT驱动器的硬件设计及调试，有效减小了双绞线传输方式寄生电容及寄生电感的影响。

关键词：
IGBT驱动

即插即用型

2SC0108T

硬件保护

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多负载感应耦合电能传输系统的传输效率研究

作者：刘志军，苏玉刚，夏晨阳

作者单位：重庆大学自动化学院，重庆400044

摘要：针对多谐振电容补偿的ICPT系统互感模型，研究了多负载条件下ICPT系统的传输效率，推导出多谐振时系统的传输效率计算公式和初级补偿电容Cp的选择方法。以PSSS型多谐振电容补偿结构为例，验证了该理论的正确性，采用该方法能使传输效率得到一定的提高。

关键词：
感应耦合

多负载

传输效率

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Buck变换器的一种改进型单周控制策略

作者：侯世英，宋星，孙韬，彭文雄

作者单位：重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044

摘要：单周控制对输入扰动有很好的抑止作用，但对负载扰动的抑止能力薄弱。在发生负载扰动时输出电压动态响应差，使单周控制的应用范围受到了很大限制。为了改善其输出电压的动态性能，通过分析负载扰动，从单周能量关系的角度提出了控制方案，并在推导出控制方程的基础上进行了仿真研究。仿真结果表明，该控制方法对输入扰动和输出扰动都具有很好的抑止作用。

关键词：
单周控制

单周能量关系

负载扰动

Buck

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测控技术与仪器仪表

基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计

作者：张爱雪, 孟樱

作者单位：安徽工程大学电气工程学院安徽省电气传动与控制重点实验室,安徽芜湖 241000

摘要：设计了一种基于ARM微处理器LPC2214与线阵CCD的在线动态测径仪，该测径仪采用FPGA实现对线阵CCD时序脉冲的驱动；以ARM微处理器为测径仪的核心，实现图像信息的处理和对整个系统的控制，保证动态、实时、准确的测量线缆直径。介绍了该仪器的基本原理，详细给出了系统硬件方案和软件流程。

关键词：
FPGA

测径仪

线阵CCD

ARM

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基于TCP/IP协议的高精度多路超声信号采集系统

作者：郭黎利, 陈亮

作者单位：哈尔滨工程大学，黑龙江哈尔滨 150001

摘要：针对超声结构探测应用中回波信号信噪比低且动态范围大的特性，提出了一种基于分布式总线型结构的多路数据采集系统。该系统以DSP器件为控制核心，配合网络接口芯片实现了基于TCP/IP协议的节点间通信，同时在信号采集前端采用基于预采样的自动增益技术，提高了采集精度。通过测试表明，该系统具有良好的性能，具有较高的实用价值。

关键词：
DSP

TCPIP

数据采集

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一种新型高可靠矿井安全监控系统

作者：王红尧1, 姚永辉1, 孟庆勇1, 温良1, 王鹏1等

作者单位：1. 煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院, 北京 100013； 2. 中国矿业大学信电学院，江苏徐州 221116； 3. 淮阴师范学院物理系，江苏淮安 223300

摘要：提出了一种新型高可靠矿井安全监控系统，系统融合千兆以太无源光网络技术(GEPON)和基于LonWorks总线的多主分站通信技术，是一种基于GEPON混合网络控制的监控系统。建立并分析了系统模型，并对关键技术进行研究。

关键词：
安全监控

无源光网络

多主通信

互联互通

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基于并行相关的实时时差估计器设计与实现

作者：梁睿海, 张晓发, 袁乃昌

作者单位：国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073

摘要：从相关时差估计的基本原理出发，提出了一种并行时域相关结构，基于这种并行结构设计实现了一种简单高效的时差估计器。与传统频域相关时差估计器相比，这种时差估计器的主要优点是提高了运算效率，运算周期大为缩短，可以满足实时高精度时差估计的需求，同时结构简单，硬件资源开销小，易于设计实现。实际测试结果验证了上述结论。

关键词：
无源定位

到达时间差TDOA

互相关

并行结构

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手持式数字存储示波表数据采集系统设计

作者：石明江1，张禾1，徐治银2

作者单位：1. 西南石油大学电子信息工程学院, 四川成都 637001; 2. 成都五行科技发展有限公司, 四川成都 610050

摘要：针对手持式数字存储示波表提出一种应用ARM+FPGA的构架，实现满足示波表高速数据采集对模拟通道、A/D转换模块、数据处理与存储的要求,达到双通道实时带宽为50 MHz手持式示波表数据采集的目的。实验表明,该设计性能较好，具有较高实用价值，该技术已应用于产品之中。

关键词：
数据采集

示波器

ARM

FPGA

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基于CAN总线的隧道环境监控系统的研究

作者：徐前，孙志锋

作者单位：浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027

摘要：提出一种通过CAN总线实现隧道环境监控系统的设计方案，重点讨论了监控系统的总体构成以及软、硬件设计方法。监控系统中的区域控制部分采用ARM Cortex-M3作为主控芯片，结合嵌入式实时操作系统，保证了系统的高可靠性和高实时性。

关键词：
CAN总线

隧道

监控系统

查看(5248)

网络与通信

自偏置低噪放的设计与改进

作者：梁俊杰，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：分析了贴片电容的非理想特性在C波段及以上频率的自偏置电路旁路应用中对低噪放设计的不利影响。分析表明,贴片电容用做自偏置旁路时将严重恶化电路的稳定性和噪声指标。提出了对自偏置电路的改进方法及工艺实现，从而避免了电容对指标的负面影响。为了验证改进电路的优势，采用改进的自偏置电路设计了6 GHz~9 GHz低噪放，实验结果很好地验证了其分析。

关键词：
低噪放

自偏置

隔直电容

旁路电容

C波段

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适用于高阶QAM系统的双模式盲均衡算法

作者：康虹，李明，冯文江

作者单位：重庆大学通信工程学院, 重庆400030

摘要：设计了一种适用于高阶QAM系统的双模式盲均衡算法，以具有冷启动能力的改进恒模算法（MCMA）作为基础模式，以稳态误差小的多模辅助算法（MAMA）作为辅助模式。MCMA始终对接收信号进行均衡，当正确判决概率较大时，MCMA再联合MAMA同时对抽头系数进行更新。以64QAM信号为研究对象进行信道均衡仿真。结果表明，该算法能提高收敛速度，有效减少稳态误差。

关键词：
盲均衡吗

改进恒模算法

多模辅助算法

双模式

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非白高斯噪声中基于导频的匹配滤波频谱检测

作者：包亚萍, 居清

作者单位：南京工业大学信息与工程学院，江苏南京211816

摘要：为了在低信噪比的情况下，能够用很少的采样样本得到很高的检测概率，考虑到现实生活中噪声和信号在传输过程中的衰落，所以在非白高斯信道中采用线性模型对信号进行估计，在此基础上对导频运用匹配滤波检测，讨论了决定检测概率的重要因素——偏移系数的最大值的选取。仿真结果表明，选取非白高斯噪声信道是必要的；偏移系数选取最优值将会得到很好的检测性能；对导频进行检测可以减少采样数。

关键词：
认知无线电频谱检测非白高斯噪声匹配滤波检测线性模型偏移系数

查看(1244)

LTE系统中基于传输分集的QR接收机设计

作者：李小文, 郭歌, 陈发堂

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065

摘要： LTE系统有传输分集和空间复用两种传输模式。在传输分集模式下，传统的最大比合并算法在进行信号检测时，误比特率较高。为此设计了应用于传输分集模式下的QR接收机，并对信号检测模块进行详细描述。由于在信号检测时以软信息的方式进行处理，避免了信息的损失。仿真结果表明，该QR接收机能够较大地降低误比特率，提升性能。

关键词：
长期演进

传输分集

QR接收机

软信息

查看(5174)

基于无线传感器网络的节能路由协议

作者：钟斌，邬毅松，李思敏

作者单位：桂林电子科技大学电子工程学院，广西桂林541004

摘要：针对LEACH协议应用在无线传感器网络当中存在的问题，提出了一种高效节能的LEACH方案，该方案能够提高能量利用率、延长网络生命周期。仿真结果表明，该方案是有效可行的。

关键词：
无线传感器网络

生成树结构

多跳

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时间优先级分组的二进制防冲突协议

作者：陈克力, 彭宏, 钟世芬

作者单位：西华大学数学与计算机学院, 四川成都 610039

摘要： RFID 阅读器与标签之间的通信面临信道共享和访问冲突问题，防冲突协议是阅读器快速、正确获取标签数据的关键。分析了当前二进制搜索防冲突协议的特点，针对移动应用中有严格识别时限要求的场景，提出了基于时间分组的二进制搜索协议，该协议在标签里设置时间优先级，记录标签进入阅读器读写范围的时间长短，并以此时间优先级将阅读器范围内的多个标签进行分组，每次识别时间优先级最大（对识别时间要求最为紧迫）的标签组。理论分析和仿真表明，该协议可以有效提高识别通过率和降低漏读率。

关键词：
RFID

时间优先级

二进制

防冲突

查看(5174)

计算机技术与应用

蓝牙技术在远程电力线通信中的应用

作者：贺良华, 史永乐

作者单位：中国地质大学机械与电子信息学院, 湖北武汉430074

摘要：针对目前电力线通信PLC存在通信距离有限的问题，提出了一种基于蓝牙技术以实现远程通信的方案。该方案以通用电力线载波通信芯片LM1893和蓝牙模块WRAP THOR 2022-1为核心，以AT89C51为主控单元设计了一个远程电力线载波通信系统，以解决音频信号的跨变压器传输问题。硬件系统由8个模块组成，并对系统整体的软件进行了设计，经过软硬件的双重调试，为实现远程电力线通信提供了一种可行的方案。

关键词：
蓝牙技术

远程

电力线

通信

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一种纸厂配浆浓度双闭环智能控制方法

作者：刘辉1, 庞佑霞2

作者单位：1. 长沙学院电子与通信工程系，湖南长沙410003 2. 长沙学院机电工程系，湖南长沙 410003

摘要：针对配浆浓度控制过程具有突发干扰、阀门开度非线性等特点，设计一种基于智能算法的配浆浓度双闭环控制系统。外环利用遗传模糊控制策略，抑制配浆过程中出现的突发干扰和传感器漂移，依据浓度变化求解最佳稀释水流量；内环根据最优稀释水流量，采用神经网络PID调节稀释水阀门开度，稳定配浆浓度。实际应用效果证明了该方法的有效性。

关键词：
配浆浓度

模糊控制

遗传算法

神经网络PID

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虚拟LCD显示模块的设计

作者：江晓军, 瞿丹晨, 徐洁, 刘正国

作者单位：上海第二工业大学电子与电气工程学院, 上海201209

摘要：通过在BTF020单片机的RAM中建立缓冲区数组并对虚拟LCD的显示数据进行存储，然后通过单片机的串口将该数据传送给PC机,再用VB6.0语言对这些数据进行处理并构建虚拟LCD的界面，使其能够正确显示字符或者图形。实验结果表明，所建的虚拟LCD显示模块具有开发简便、快速、通用性强的特点。

关键词：
LCD

BTF020

显示模块

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基于多功能触笔的PC触摸屏系统

作者：袁莉, 康佳昊

作者单位：绥化学院计算机系, 黑龙江绥化152061

摘要：介绍一种触笔上有按键和滚轮的计算机触摸屏系统的组成原理和工作方法。该系统通过触笔的笔尖碰触触摸屏的触摸板来确定电脑鼠标指针移动的位置。通过按下、抬起触笔上的按键或滚动触笔上的滚轮以实现与电脑鼠标的按键和滚轮相同的功能，实现对传统电脑鼠标的模拟和完全替代。系统在人机交互设备与系统技术领域具有新颖性、创造性和实用性，填补了市场空白，有广阔的应用前景。

关键词：
触摸屏系统

触笔

人机交互

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基于CC2430的无线条码数据采集器的设计

作者：齐华1，王秋娟1，刘军2

作者单位：1. 西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安710032； 2. 武警工程学院通信工程系，陕西西安710086

摘要：介绍了一种利用CC2430实现条码数据无线传输的数据采集系统。该系统利用嵌入式技术、无线通信技术、条码识别技术，以微处理器MCF5249、ZigBee无线传输模块、条码扫描引擎EM3000为核心，解决了以往仓库管理中手工录入信息效率低下的问题，实现了对信息的自动采集、实时传输及分析管理，并具有一体性、机动性、体积小的特点。

关键词：
无线传输

CC2430

二维条码

数据采集

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基于流处理器的图像灰度变换并行处理研究

作者：姜涛，张云伟，何芳

作者单位：昆明理工大学现代农业工程学院, 云南昆明650093

摘要：提出了一种基于流处理器的图像灰度变换并行处理系统。该系统采用Strom-1系列SP16HP-G220流数字信号处理器构建硬件平台，根据流处理器体系结构特点建立了适应图像灰度变换并行处理的流程序模型，并对图像灰度变换进行算法并行性分析与算法流化。对利用流化过的算法与传统灰度变换算法进行了对比实验。实验结果表明，灰度变换加速比为200，可满足机器人系统对图像处理实时性的需求。