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关键词： 高等职业院校   安防系统   硬件设计   软件开发   功能模块  

摘要： 随着校园安全事件越来越多的出现在人们的视野中，校园安全越来越受到大家的关注。民族地区高职院校由于其特殊的社会环境和管理模式，与普通的校园有着诸多不同。本文分析了民族地区高职院校安防系统的必要性，民族地区校园安防系统的设计要充分考虑安全性的因素，提升安防系统的智能化水平。\n 本文对现有的校园安防系统和安全方案进行了比较，分析了校园安防系统的需求。民族地区高职院校的安防系统要满足安全性、经济型、完备性、简便性等目标。根据安防系统的需求，本文给出了安防系统的整体设计方案，通过C8051F020单片机将视频监控终端和防入侵模块终端采集到的图像、声音、报警信息上传到监控中心，监控中心根据上传信息向视屏监控终端、防入侵模块终端发送指令，调整监控摄像头的角度或者发出报警信号，达到监控和报警的目的。系统外围设计了矩阵键盘和液晶显示设备，将各个温度、湿度传感器的数据显示出来，当发生火灾时，传感器数据异常，除传感器本地发出报警信号，触发火灾保护操作外，监控中心也根据上传的传感器信号驱动火灾报警。\n 本文对安防系统的硬件进行了设计，遵循经济性的目标，对单片机的I/O进行了分配，对系统的监控中心进行了设计，以校园中原有的局域网搭建网络模块，选用C8051F020单片机，采用CP2200设计基于嵌入式系统的网络协议，选用SHT11进行温度和湿度信号的采集，选用光电式的烟雾报警器进行火灾报警，选用红外线传感器进行防入侵检验。所有的信息采集和报警系统的终端设备都以C8051F020单片机为核心进行搭建，单片机通过外部中断对设备进行管理。控制中心接收单片机上传的信息，也通过网络模块向单片机发送指令，驱动控制终端工作，使得系统成为一个有机结合的整体。\n 安防系统中加入了人体目标识别算法。人体目标识别大致流程是首先通过对输入的视频序列进行处理，运用背景差法识别运动目标，之后将处理结果作为输入图像进行目标物体的分类并对确认的人体目标进行跟踪操作，最终将得到的被追踪的人体目标的行为进行行为分析描述，做出是否为异常行为的判断。从而实现对行为异常目标的监控。\n 最后，本文根据硬件系统的结构，对系统的温湿度模块、密码程序模块、火灾报警模块、视频采集模块、防入侵模块的程序逻辑进行了设计。系统的各个模块之间相辅相成，互相配合共同构成了一个有机的整体。视频采集模块、防入侵模块相互配合，对校园进行监控，温湿度模块和火灾报警模块相互配合，共同为火场的情况提供判断指标，显示模块和键盘模块为其它设备服务，为系统提供重组的人机交互途径。

关键词： 输油管道   泄露检测   全球定位系统   同步采集卡   硬件设计   软件设计  

摘要： 油气资源作为我国经济快速发展的重要战略能源，极大的促进了油气资源开采的速度和油气运输业的发展。然而管道泄漏事故伴随着油气运输业的发展逐渐成为企业和国家不可忽视的因素，近几年全国各地发生了多起输油管道泄漏事故，造成了重大的经济损失和环境污染。为了降低输油管道泄漏事故，受某公司委托要求设计一款高精度同步数据采集系统，用来对沿线管道泄漏检测和定位。\n 本文在充分考察和论证的基础上，以GPS时间标签法为泄漏检测的理论基础，通过定位误差推导同步采集精度要求为400μs，A/D采集为4通道模拟输入，分辨率为16bit，采样速率达到200KSPS及以上，提出了基于SOPC的GPS同步数据采集卡的设计方案。系统方案设计分为硬件设计和软件设计：硬件设计部分以FPGA控制模块为核心，完成对数据的同步采集、转换、存储等功能，基于Nios Ⅱ软核处理器的SOPC系统开发实现了高效的SOC解决方案，而基于Avalon总线的双口RAM的IP核作为独特的设计思想，它取代了使用双口RAM芯片存储数据的功能，PCI总线完成同步数据采集卡与PC机之间的数据传输；软件设计包括Linux下的PCI设备驱动程序开发和NiosⅡ软件设计。\n 最后，通过对同步数据采集卡的测试。NiosⅡ处理器和PCI总线可以双向访问双口RAM逻辑存储器，验证了Linux下的PCI设备驱动程序的完备性和双口RAM数据传输的可靠性与稳定性。同步数据采集卡为4通道模拟输入、采样精度为16bit、采样速率为250KSPS。在Linux系统下应用程序读取双口RAM时间刻度，对时间刻度作同步性和连续性的分析，同步精度达到了400μs，实现了整个同步数据采集系统的性能指标和要求。

关键词： 智能化   系统   室内环境   硬件设计  

摘要： 相信很多“淀粉”家里都养花,花卉能够很好地装点室内环境,装点我们的生活。疾风家里也养了几盆花,但是你们知道的,小编都太忙了,整天起早贪黑（唉,满眼都是泪）,经常忘了浇花。看着被旱死的花花草草真的很痛心,疾风灵光一现——或许可以使用开源硬件设计一个智能化的自动浇花系统,说干就干,我们这就开始。“高能”预警本文属于Arduino制作的高阶教程,难度较大。虽然疾风会尽力把内容讲述得简单明了,但还是需要大家进行额外的探索才能完全理解和消化,当然在这个过程中你也会学到很多东西。

关键词： 油气开发   气测渗透率   电子液膜流量计   硬件设计   软件开发  

摘要： 岩石气测渗透率是石油天然气行业，用来描述储集层特征最常用也是最重要的一个参数。渗透率表征了岩石传输流体能力的大小，是多孔介质的一种重要性质，它表示在外加压力条件的作用下一种流体通过多孔材料的容易程度。对于渗透率高的岩样（＞5mD以上）可以通过一些常规测试方法或手段来求解这种多孔介质的气测渗透率数值大小，而对于低渗、超低渗致密岩样(≤5mD以下)，则需要采用特殊手段和方法才能测得。本文通过在实习公司实践期间，与相关技术人员一起通过应用VB编程、数字图像识别技术，设计和开发出了一款电子液膜流量计，通过该种液膜流量计，可以测到10-6mD级别的超低渗致密岩样的气测渗透率参数值，大大提高了这一参数的测量范围。通过这次电子液膜流量计的产品设计与开发，主要取得了以下成果:\n 1)找出了同类产品国内外差距:通过对石油天然气领域多孔介质储层的渗透率参数测量仪器进行了市场调研，对比了国内外该类仪器中对微小气体流量进行计量的方法，找出了其中的差距。\n 2)开发出了1套电子液膜流量计:基于皂膜流量计原理、结合数字图像处理技术，将LED发光板、透明玻璃管、注液泵、2路继电器模块、高清数码摄像机等硬件有机组合在一起，通过VB程序开发出了一套可运行于Win7操作平台的控制系统，实现电子液膜流量计对微量气体流量的测量。\n 3)提高了超低渗致密岩样的渗透率参数测量范围:实现了石油天然气领域对低渗、超低渗多孔介质储层渗透率参数测量的需求，提高了国内对超低渗储层的渗透率测量范围，增强了国内气体渗透率测量仪的竞争水平。

关键词： P2010处理器   综合化模块   综合化模块化航电  

摘要： 随着航电设备向综合化模块化发展,其对数据处理硬件设计的要求逐渐分化成两个方向:高性能数据处理和多功能数据处理。前者具备非常高的数据处理能力和网络化高速串行总线。满足系统高速数据处理和高带宽通讯的要求。后者则具备一定的数据处理能力、网络化串行总线和并行局部总线,接入机载总线网络的同时又能方便的与低速设备进行通讯。文章介绍了一种基于P2010处理器的数据处理硬件设计,能够灵活适应综合化模块化航电对数据处理硬件的不同需求。

关键词： 3D打印   嵌入式控制   硬件控制   专用集成电路  

摘要： 采用工业PC结合嵌入式处理器与自研专用集成电路的控制结构,提出一种3D打印控制系统硬件电路的实现方法。根据3D打印的工艺特点与加工要求,采用高性能32位嵌入式处理器,实现了上下位机数据的高速串行通信、液晶屏控制等电路;通过FPGA自制专用集成电路,实现了打印扫描控制、丝温温度采集与驱动控制等功能。系统测试表明:所完成的打印控制电路能够有效满足3D打印工艺的实际需求,同时具备较高的可靠性、集成度与实时性。

关键词： 信号发生器   硬件设计   驱动程序   PXIe总线  

摘要： 信号发生器作为激励源设备，在测试系统领域中一直有着举足轻重的作用，传统的信号源设备庞大且笨重，使用不便，现在，这些设备正朝着小型化、标准化、模块化的方向发展，其中，基于PXIe总线架构的信号发生器优势明显，所占市场份额不断扩大，正在逐步超越堆叠式仪器，成为测试和测量行业的核心。\n 本文提出了一种基于PXIe总线架构的信号发生器通用平台设计并展开了研究。首先明确了信号发生器的原理，然后在此基础上确定了基于PXIe总线架构的信号发生器平台的设计思路以及需要实现的目标；在平台的数据传输实现中，首先分析了PCIe拓扑结构以及协议内容，然后分析对比了PCIe接口实现的方案，最后采用FPGA PCIe IP硬核设计方案实现了总线接口数据传输，并且利用WinDriver软件完成了平台的驱动程序设计开发，实现了顶层上位机与底层信号发生器之间的通讯；在PXIe总线架构平台的硬件设计上，分别阐述分析了硬件中各个模块的实现原理；最后以实际的信号发生器构建了整个测试链路，分别对信号发生器的定频与扫频输出模式进行了测试验证，实现了设计目标。\n 文章最后对所做工作进行了总结，并阐述了在设计中的创新之处，最后指出了目前设计的局限之处以及未来项目设计的改进地方与设计方向。

关键词： 高级加密标准密码芯片   硬件设计   抗功耗攻击   组合防御策略  

摘要： AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）由于其加密速度快、易实现，已经广泛应用到多种密码设备中。功耗分析攻击是一种针对密码设备的侧信道攻击，它利用密码设备的功耗-数据相关性，从工程学角度破译密码，攻击成本低、效率高，是密码设备的主要安全威胁之一。因此，在AES密码芯片设计中必须考虑抵抗功耗分析攻击。\n 本文通过对AES算法和功耗分析攻击技术的研究，搭建了仿真功耗攻击平台，分析了普通的AES硬件实现对功耗攻击的脆弱性，在此基础上提出了抗功耗攻击AES硬件设计的方案，并给出了采用组合防御策略的AES硬件实现。研究过程中，首先采用数据-功耗相关性最低的复合域运算S盒，进行了普通的AES硬件实现。搭建仿真功耗攻击平台，对普通的AES硬件实现实施了功耗分析攻击，成功获取了密钥信息，说明了普通的AES硬件实现对功耗攻击的脆弱性。然后，通过研究多种防御对策，提出了一种结合复合域布尔掩码和隐藏首尾轮的组合防御策略。最后给出了复合域布尔掩码和隐藏首尾轮的具体硬件实现，并在抗功耗攻击的AES硬件设计中采用了这种组合防御策略。\n 采用仿真功耗攻击平台，对新的AES硬件设计进行了功耗分析攻击，攻击结果显示，采用组合防御策略的AES硬件设计能够抵御差分功耗分析攻击、提供较高的安全性。

关键词： 电子产品   硬件设计   实用性  

摘要： 随着我国信息化技术的蓬勃发展,电子产品的市场功能也在不断的扩展,就电子产品设计而言,不但要保持电子产品的性能,还要考虑顾客使用电子产品的满意度问题,这就对电子产品的设计提出了更高的要求。

关键词： 高等院校   《工程控制基础》   磁悬浮远程实验台   硬件设计   软件开发  

摘要： 本文设计了一套基于磁悬浮原理的可以远程控制的磁悬浮远程实验台，用于进行《工程控制基础》相关实验，在解决目前《工程控制基础》教学实验存在的不足的同时通过远程实验室的方式解决高校之间教育资源不均的问题，让更多的学生可以进行相关实验。\n 首先，通过需求分析确定磁悬浮远程实验台的主要功能和研制任务。对磁悬浮远程实验台进行整体架构研究，确定其硬件系统结构、功能以及软件系统的架构模式、功能结构，确定了实验台的拓扑结构，进行可拓展性研究和实验设计。\n 然后，提出实验台硬件部分的设计方案，包括传感器的选型、传感器标定、控制器的选择、控制器程序设计、驱动模块作用以及执行机构设计。\n 接着，根据数据库的设计方法，进行磁悬浮远程实验台数据库的设计。根据之前的分析进行服务器端设计，包括串口通信、Socket通信、实验数据处理以及与数据库之间的相关操作，同时介绍了用户的注册、登录等工作流程。进行客户端部分的设计，包括通信模块、视频模块和按钮模块的设计。\n 最后，对磁悬浮远程实验台上运行的实验进行介绍，包括实验流程、实验原理和实验步骤，展示实验效果。