基于FPGA自动解说系统的优化设计与实现

发布时间：2017-05-25 10:00

  本文关键词：基于FPGA自动解说系统的优化设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：从以私有性和封闭性为特征的实物收藏，发展到公共性和开放性为特征的互动开放，博物馆的社会化不断加快，逐渐并成为拥有普遍群众基础的公众文化设施，而对于博物馆内的解说系统，是影响整个博物馆重要的因素之一。借用1984年美国博物馆界名著《MuseumsforaNewCentury》中对博物馆教育意义的描述，我们可以这样来形容博物馆的解说系统：若典藏品是博物馆的心脏，解说则是博物馆的灵魂[1]。同时博物馆界20多年来形成一个重要的共识，博物馆不仅要关心物，更要关心人，因为人的因素是衡量一个博物馆能否实现将藏品的价值和意义传达给参观者这一终极目标的最基本标准。博物馆的这种新动向在于人与物，，人与人的交流，信息传达的桥梁。解说系统便是博物馆实现此功能的重要途径，它帮助游客了解特定的信息，进行信息的有效传递和沟通。 自动解说系统改变了博物馆传统平面、静态形式的展览陈列方式，同时方便游客对展品内容的理解。本系统以红外收发技术、音频数据的压缩存储技术等集成于FPGA系列开发板上，能自动根据接收到的不同展品处的红外序列码来播放不同的语音段。本论文的主要目的是使游客得到每个展位、藏品的完整信息，协助游客了解博物馆内每个藏品历史和人文知识，提供一种使游客脱离解说员限制的自动解说设备。具体工作如下： 1.查阅国内外有关自动解说机的相关产品资料，概括了现有的几种自动解说系统的工作模式和性能。 2.学习FPGA开发板的应用语言和其工作原理，选用适合的开发版套装。设计自动解说系统的工作模块和主要开发内容。 3.研究了红外通信的原理和方式。在FPGA开发板的基础上制作红外触发序列的外围接受模块，并根据使用的红外通信方式编写VerilogHDL语言。设计不同的红外触发序列来合理的配合工作模式的选择。 4.研究FPGA开发板上音频芯片的工作原理和方式。语音信号传输几种不同的通信协议，选用合适的通信协议并根据此通信协议编写开发语言使其在语音芯片上正常传输并播放。 5.研究了SD卡数据存储和读取的原理，将ADPCM数据压缩原理在SD卡的存储中得到应用，达到数据压缩的目的。
【关键词】：FPGA 自动解说 VerilogHDL 红外通信 SD卡数据传输 IMA_ADPCM
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：G266;TN791
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 本课题研究背景11-12
• 1.2 国内外自动解说产品的状况及趋势12-13
• 1.3 本课题系统的研究内容和目标13-14
• 1.4 章节安排14-15
• 第2章 解说系统的硬件结构基础15-23
• 2.1 系统的功能分析15
• 2.2 系统的整体结构15-17
• 2.3 硬件模块选择17-23
• 2.3.1 FPGA控制模块17-19
• 2.3.2 红外接收电路19-20
• 2.3.3 语音播放电路20-21
• 2.3.4 SD卡存储电路21-23
• 第3章 自动解说系统各模块的方案设计23-36
• 3.1 红外解码模块的设计23-25
• 3.2 音频播放模块的设计25-28
• 3.2.1 音频芯片的配置25-26
• 3.2.2 音频芯片的数据传输26-28
• 3.3 SD卡数据读写模块的设计28-35
• 3.3.1 SPI数据通信接口模块29-30
• 3.3.2 SD卡初始化控制器模块30-31
• 3.3.3 SD卡读/写数据控制模块31-33
• 3.3.4 读/写数据缓存模块33-34
• 3.3.5 时钟分频模块34-35
• 3.4 数据压缩存储模块的设计35-36
• 第4章 系统的软件设计与实现36-54
• 4.1 红外解码模块的软件设计与实现36-41
• 4.2 音频数据播放模块的软件控制与实现41-45
• 4.2.1 I2C数据总线传输规范41-42
• 4.2.2 I2C数据总线的软件仿真与实现42-44
• 4.2.3 I2S数据总线的软件仿真与实现44-45
• 4.3 SD卡数据读写模块的软件实现45-51
• 4.3.1 SPI接口的软件实现45-46
• 4.3.2 SD卡初始化模块的软件实现46-47
• 4.3.3 SD卡读写控制器的软件实现47-48
• 4.3.4 读写数据缓存模块的实现48-51
• 4.4 数据压缩存储模块的实现51-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-58
• 附录58-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;Xilinx免费WEB设计工具增加FPGA支持[J];世界电子元器件;2000年11期

2 罗剑波,姜伟;一种基于FPGA技术的高频疲劳试验机控制器的研制[J];电子工程师;2001年09期

3 Xilinx Inc.Amit Dhir;FPGA推动无线局域网发展[J];电子产品世界;2002年22期

4 Saeid Mousavi,Stephen Cheng;平台FPGA架构用于复杂嵌入式系统[J];今日电子;2002年06期

5 黄莺;Xilinx:创新求变 逆风飞扬[J];世界电子元器件;2002年09期

6 胡玲娜,张小军,邓鸿威;基于SYSTEM C的FPGA设计方法[J];今日电子;2003年12期

7 彭飞,赵继勇;基于FPGA的全数字低中频QPSK调制解调器实现[J];电子设计应用;2003年09期

8 Ken O'Neill;降低单事件辐射对卫星用FPGA的影响[J];电子设计应用;2003年12期

9 包明,赵明富,郭建华;基于FPGA的高速高精度频率测量的研究[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年02期

10 杜兆林 ,吴嗣亮;基于FPGA的专用信号处理器设计和实现[J];电子设计应用;2004年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 侯金华;;基于FPGA的SOC系统可靠性设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年

2 张健;孙辉先;陈晓敏;安军社;;反熔丝FPGA的可靠性设计措施[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年

3 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

4 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年

5 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（下册）[C];2010年

6 王玮;钱伟康;应怀樵;;基于FPGA的PXI高速数据采集系统硬件设计[A];现代振动与噪声技术（第九卷）[C];2011年

7 钱伟康;梁利娟;王丽丽;;一种基于FPGA的CAN总线船舶监控系统[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

8 杨学友;叶振忠;刘常杰;李博文;;一种高速智能化视觉传感器设计[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年

9 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

10 许超;肖铁;施柏鑫;;基于FPGA的电子内窥镜视频处理系统[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年

2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年

3 ;FPGA为消费电子提供安全保证[N];中国电子报;2011年

4 本报记者 赵艳秋　冯晓伟 冯健;FPGA：市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年

5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何？[N];中国电子报;2009年

6 ;异步架构FPGA实现业界最高速度[N];中国电子报;2009年

7 ;突破功耗和成本限制设计中国需要的FPGA[N];中国电子报;2009年

8 ;通信仍是FPGA最大市场[N];中国电子报;2009年

9 本报记者 梁红兵;赛灵思：降低FPGA应用门槛[N];中国电子报;2010年

10 华北光电技术研究所 刘刚;FPGA+DSP升级热像设计[N];中国电子报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年

2 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年

3 余慧;时分交换的新型FPGA互连结构研究[D];复旦大学;2011年

4 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年

5 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年

6 廖永波;SOC软硬件协同方法及其在FPGA芯片测试中的应用研究[D];电子科技大学;2010年

7 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年

8 邬贵明;FPGA矩阵计算并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2011年

9 王建庄;基于FPGA的高速图像处理算法研究及系统实现[D];华中科技大学;2011年

10 薛晓勇;新型存储器在FPGA中应用的关键技术研究[D];复旦大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年

2 许冲;激光脉冲定距算法研究与FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 叶忠彬;基于FPGA的数字频率合成系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年

4 彭涵阳;无串扰超声测距系统的激励方法及基于FPGA的设计与实现[D];天津大学;2010年

5 杜国女;基于FPGA的音乐景观灯的设计与实现[D];兰州交通大学;2011年

6 隆志远;基于FPGA和光电耦合的旋转机械非接触双向信号传输系统[D];南京航空航天大学;2010年

7 袁臻;电动多叶光栅通讯部分的FPGA实现[D];上海交通大学;2009年

8 刘开健;基于FPGA的实时图像处理系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2008年

9 刘钰力;基于FPGA的SHA256高效数字加密系统[D];兰州大学;2011年

10 王恕;基于FPGA的伺服电机速度测量算法研究与实现[D];上海交通大学;2012年

  本文关键词：基于FPGA自动解说系统的优化设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：393363