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关键词： 动态背光控制   算法   背光亮度提取   硬件架构   FPGA  

摘要： 如今，随着人们物质生活水平的逐步提高，我们对液晶电视提出了更高的要求-“更环保，更节能，更明亮，更轻薄”，为了满足液晶电视的降低功耗、提高对比度的需求，LED区域动态背光控制技术（localdimming控制技术）已经成为液晶电视领域研究和应用的一种发展趋势。尤其是采用侧导光的区域动态背光控制技术因其可以减小背光模组的厚度而被广泛运用。 本文首先介绍了液晶电视领域的LED区域动态背光控制的背景，以及国内外的发展现状、本课题的研究意义、课题的来源和本论文的章节安排。然后在第二章介绍了区域动态背光控制的技术原理、动态背光控制的几种分类以及优缺点，并在此基础上确定了本文的设计思想-白光LED的侧导光的区域动态背光控制，这种控制方法简单来说就是在确定背光亮度值和补偿亮度值之后，分别用于SOC芯片中对LED背光单元的背光控制和对液晶面板的数据补偿提亮的操作。本文重点在第三章和第四章：研究动态背光控制技术的算法，并且在改进的算法基础上实现了动态背光控制模块的硬件架构。 整个动态背光控制算法灵活程度的关键在于背光驱动信号的决定算法是否有很好的适应性，因此动态背光亮度的提取算法是算法部分的设计重点，本文第三章，首先介绍和比较了常用的几种背光驱动信号的决定算法，包括最大值算法、平均值算法和平方根算法等，然后提出本文背光驱动信号算法的设计思想-基于暗景图像背光增强的背光驱动算法，这种算法最突出的优点在于可以减小算法运算的复杂程度，同时可以降低功耗并提升对比度，进而满足市场上对液晶电视的要求。除了介绍动态背光亮度的提取算法之外，本章还对RGB图像转换成灰度图像部分、背光图像的模拟部分做了算法方面的分析。 本文第四章在改进的动态背光控制算法的基础上，设计了整个动态背光控制的硬件架构，并分别对整个背光系统的各个子模块，主要包括接口模块、背光亮度的提取模块、背光图像模拟模块以及背光图像补偿模块这四个模块进行相关的硬件设计，同时用VerilogHDL硬件编程语言对各个模块进行了硬件描述与功能仿真并且进行相对应的FPGA的系统级的验证。验证的结果证明各个模块设计的电路仿真结果符合预期设想，满足设计的最初要求。 本文设计的背光系统经过适当改进之后，可以很好的应用在超薄液晶电视领域中，具有广阔的市场前景。

关键词： 电子纸   嵌入式Linux   设备驱动   网络   GUI程序  

摘要： 随着网络技术的高速发展和信息内容的不断丰富,以纸张作为信息记录的主要载体已经愈发不能满足需要,加上人们日益对环保和绿色阅读的迫切需求,LCD显示器的辐射、功耗也渐渐不为人们所接受。基于此背景下,电子纸技术应运而生。基于E-ink的电子纸采用电子墨水技术,除了具备传统纸张的柔韧性和可折叠特性,还具有无需背光、功耗低、不伤眼和类纸阅读效果等特点。本文设计的电纸书阅读器就是采用电子纸作为显示屏,运用成熟的嵌入式技术,制作出具备文档阅读、音乐播放、Wi-Fi和3G网络访问等多种功能的低成本、低功耗且易携带的电子图书阅读器。这将同时满足信息保存、绿色阅读和环保的需求,具有广阔的市场前景和重要的研究意义。本文分析了电纸书阅读器的产生背景和国内外发展现状,研究了电纸书阅读器采用的相关技术,包括电子纸技术、嵌入式技术、网络技术和图形界面开发工具等。分析系统的总体需求,提出软硬件整体设计方案。在硬件部分,采用E-ink的6寸电子纸显示屏、GD6201E电子纸驱动控制芯片和四线电阻式触摸屏；选用具有高主频、MMU模块和丰富API接口的S3C2440作为核心处理器；低成本、高度集成的88W8686芯片作为无线模块控制芯片；支持WCDMA网络、内置TCP/IP协议栈的EM770WUMTS M2M作为3G模块；低功耗、全双工的UDA1341TS芯片作为音频模块控制芯片。设计硬件电路,合理布局各模块。在软件部分,采用嵌入式Linux操作系统,利用Linux提供的显示设备专用接口Framebuffer实现电子纸显示屏驱动,利用Linux的输入子系统实现触摸屏驱动；采用Qt/E图形开发工具设计GUI程序,包括：文档阅读程序(支持txt、html和pdf等格式)、图片浏览程序(支持bmp和jpeg格式)、音乐播放程序(支持mp3和wma格式)、Wi-Fi和3G网络管理程序、软键盘和Web浏览器等。此外,还需移植Linux内核、文件系统和各类解析库,搭建软件开发环境。本文设计的电纸书阅读器在常温下进行了功能测试,包括电子纸显示屏、触摸屏、设备驱动、应用程序和网络功能等,并对测试结果进行分析及总结。测试结果表明,该电纸书阅读器功能稳定,具有良好的显示效果和操作体验,系统的软硬件设计合理,达到预期要求。

关键词： 汽车电子   MC9S12XE单片机   自动化硬件设计  

摘要： 随着汽车工业的迅猛发展，汽车电子已经成为汽车产品的核心竞争力之一。从最早的车灯、电动雨刷，到现在的ABS（刹车防抱死系统）、PKE（被动无线钥匙）、自动泊车系统、ESP（车身稳定系统）、防夹车窗、按摩座椅等，汽车电子产品已经不仅满足乘车者的基本需求，而是向着安全、舒适、个性的方向发展。各个厂商也纷纷将汽车电子产品作为产品定位的最主要依据之一。可以说，在物理化学领域没有重大发展之前，汽车电子的发展决定了汽车的未来。汽车车身电子是目前汽车电子行业发展比较成熟的一个领域，也是目前消费者感受最直观的汽车电子系统。 汽车电子产品不仅工作环境非常恶劣、工况复杂，还要面对很多人为失误的破坏，使得产品对于可靠性和错误保护的要求很高。因此汽车行业建立了众多技术标准，以保证汽车的安全性和可靠性。针对这些标准的电路需要硬件工程师用丰富的经验和大量的时间，经过大量的试验来设计，其设计成本居高不下。另外汽车产品的元器件都必须经过汽车级认证，通过一系列苛刻的试验，建立完善的科研和生产管理流程。再加上汽车功能的独特性，使得很多芯片厂商为汽车电子设计了品种丰富的芯片以供选择。因此汽车电子不同于消费类电子和工业类电子，需要更有针对性的平台化设计软件。 本文旨在介绍一种汽车电子行业的硬件自动化设计软件，主要用于车身控制系统的原理图设计。工程师只要根据输入输出信息，明确系统需求，就可以自动生成合理的电路原理图，在产品初期报价和设计的过程中，为硬件工程师节约大量时间，降低出错的风险。本课题不同于以往的其他同类软件，其他同类软件是通过例如遗传算法寻找合适的元器件组成特定功能的模拟电路，而本课题则是根据现有的典型电路，进行合理的搭配，满足功能和性能需求。本软件根据汽车电子的特点和元器件的特殊要求，将自动化硬件设计向更为专业化的方向进一步尝试，不仅能够实现原理图的自动连线，还能根据输入输出负载要求，以满足功能为首要目标，兼顾成本优化，从众多类似的元器件中，选择合适的元器件和拓扑。

关键词： 单片机   波发生器   数模转换   频率   幅值  

摘要： 本设计是基于单片机AT89S52和DAC0832数模转换器组成的波形发生器。正弦波,三角波,方波的产生是通过单片机编程实现。通过按键选择波形的输出以及控制波形的频率和幅值输出,同时采用液晶LCD1602实时显示波形频率和幅值。输出电压幅值范围为0-5V。以单片机核心控制电路,键盘电路,数模转换电路,液晶显示电路,倍频电路等来实现波形发生器的设计。

关键词： AT89S52   RS-232   广告牌   CPLD  

摘要： 随着信息化进程的不断深入，基于上/下位机控制系统的电子应用系统日渐受到人们的欢迎，如电子户外广告牌、电子展示屏等。这类系统要求实现丰富的显示功能，最主要的是要求上位机修改显示内容、格式、显示方式要方便快捷，因此掌握基于串口通信的上/下位机控制系统软硬件设计非常重要。 早期的电子广告牌一般功能单一、显示内容固定，已不能满足市场发展需求。本项目设计了一个可由单片机与CPLD协同工作的基于串口通信的多功能上位机控制输入输出系统。下位机可实现LCD显示、LED显示、数码管显示、蜂鸣器控制、按键反馈、存储器读写功能，上位机PC机通过串口通信控制下位机功能。下位机按键输入可以反馈到上位机。 本设计选用AT89S52单片机及标准的RS232接口，PC机上位机界面使用VB语言编写，窗口包含六项控制功能，具有编程简便、界面友好的优点。下位机主程序设计中采用多重分支结构的程序设计，根据读取到的命令，转向对应操作。单片机程序是用C51语言进行编写。 本项目除已设计实现的六项功能，还预留了扩展借口，可用于进一步开发新的功能。本项目中设计有CPLD协同工作，将单片机一些外围电路放入CPLD中，减小下位机板子面积，CPLD本身可用于功能编程，开发余地较大，可为今后进一步扩展功能的编程提供方便。并且，单片机与CPLD协同工作模式可简化编程。因此，此设计不仅能实现目前具有代表性的广告牌操作，还能适应更高要求的功能开发。

关键词： 高炉上料控制   PLC   工业以太网  

摘要： 本文在分析了高炉上料控制系统结构的基础上,对比当今高炉生产中几种常用的控制方式,对高炉上料控制系统中的关键技术进行了研究,上位机采用工业PC机进行集中配料并监控,下位机采用PLC及其分站控制现场设备,达到可靠控制上料的目的。该控制系统在某厂高炉上料生产线已经运行,实际运行效果表明:该控制系统运行稳定可靠,满足生产工艺要求。

关键词： 控制器   模拟量   车门控制系统  

摘要： 车门控制系统可分为中央、左前门、右前门、左后门、右后门、后备箱六个控制器单元.由于左前门控制器与其他单元相比,其输入输出量最多,所包含的类型也最全,因此可以以左前门控制器单元为基础设计硬件,通过编制不同的软件实现在同一个硬件平台上完成不同的控制功能,这样可以在有限的时间内,完成系统硬件的设计,并可以减少设计成本.

关键词： 机器人   循迹控制PID  

摘要： 随着计算机控制技术的不断发展,机器人越来越广泛的应用于各种工作。特别是利用计算机技术以及通讯技术组成控制方案,组建有线或无线的控制网络,实现机器人受控或自主工作。受控对象通过接受控制中心或预设指令,完成预定功能,甚至通过自主判断程序在复杂外部情况下完成指定工作已成为当今机器人技术中设计的重点方向。这些设备能够可以用来代替工人完成一些重复性或工作环境恶劣的任务,因此在生产生活环境中有很大的应用价值。特别是图形图像识别技术的不断开发,使机器人识别功能得到了大大的提升,与机器人控制系统一起组成了设备的“眼睛”和“大脑”。本文中结合实际工作需要,选用STC12C5A60S2编程芯片,利用光电传感器作为检测元件,设计完成了一款可以按照规划路线完成物料识别和运输功能的机器人,主要适用对象为柔性制造系统或自动化生产线中物料的运输。 在整个智能循迹机器人的设计中,首先基于物料运输的需要,完成了机器人机械结构的设计。同时利用机械定位原理设计定位机构,帮助机器人实现精确定位。 其次,完成智能机器人的软硬件选型设计。通过光电传感器识别的路径信息反馈控制方向轮,通过算法控制机器人保持或调整运动方向,能够在一定环境中实现智能机器人的巡线运行,完成搬运任务。同时配合无线控制模块实现程序总体控制,为柔性制造系统的信号采集及中央处理系统统一调配任务提供了基础。 最后,完成了智能机器人的安装调试工作,并在车间及室外光照条件下进行设备试运行,实验结果良好,机器人能够在预先设定环境下自主寻迹完成在规划路线上的行走,具有较高的运行精度及稳定性。

关键词： 哈希算法   并行化   信息安全   硬件设计  

摘要： 安全哈希算法是密码学的基础算法,广泛用于数据完整性校验、密码保存、文件识别、伪随机数发生器、数字签名等,具有重要的应用价值。常见的哈希算法结构包括Merkle-Damgard结构、HAIFA结构、Sponge结构和宽管道结构,通过对常见的哈希算法结构的考察发现,它们在整体上都是线性的,也就是说,消息块总是按照顺序被依次处理,后面的消息块的处理要依赖于前面消息块的计算结果,无法提前进行计算。当消息长度很大时,线性的结构成为限制计算效率的瓶颈,线性哈希结构使得多核处理器无法使用多个计算单元对消息并行处理,多核处理器的处理能力无法得到充分的发挥。针对这一问题,Skein算法定义了树形哈希模式,使得算法的并行性大大提高。 本文致力于研究树形哈希模式的并行处理结构。以Skein算法为例,进行了算法分析,系统建模,硬件架构设计等各项工作,提出了一种实现树形哈希模式的并行处理平台。该平台以互连网络为中心,由若干个运算单元、若干个存储单元和一个控制器组成。每个运算单元都能够独立完成线性哈希运算,控制器通过控制总线向运算单元分配任务,协调运算单元的工作,通过基本的线性哈希运算的组合,能够完成树形哈希算法的运算。互连网络的设计允许多对多的并发访问,结合分立存储单元的设计,使得多个运算单元可以同时访问存储系统的不同位置。总体来说,该并行架构的设计解决了并行处理系统设计中面临的存储、互连和任务调度三个方面的问题。 该平台不仅能够高效执行Skein算法,而且在任务划分与调度、片上存储与互连、硬件加速等方面对于树形模式的各类哈希算法具有普遍的借鉴意义。本文提出的并行架构经过FPGA功能验证,并且在TSMC65nm工艺下进行综合,结果显示,系统占用的面积为1.3mm2,最高工作频率达到833MHz,功耗66mW,估计吞吐率约为40Gbps,各项指标均达到预期。研究并行哈希的性能提升是本文的另一个重点,为此,本文根据系统中的任务调度情况,提出了Skein树形哈希算法的性能模型。模型分析显示,和传统的线性哈希相比,使用多个运算单元来完成树形哈希运算,随着消息长度的增长,其加速比趋近于运算单元的数量。