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井下架空人车无线语音通信及视频监控系统研究

作　者: 郑丽媛
导　师: 张国军
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: S3C2440A WINCE5.0 语音通信视频监控 JPEG编解码 ADPCM编解码
分类号: TN948.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

煤矿井下架空人车以其效率高、装置简单、成本低、功耗小等优势，得到了越来越广泛的应用。目前架空人车故障时有发生，但其轿厢普遍没有安装监控系统，因此，本文研究了基于嵌入式的无线语音通信及视频监控系统。本课题以S3C2440A为硬件平台、Windows CE5.0为软件平台，设计了具有语音通信和视频监控两大主要功能的远程无线监控系统。重点研究了OV9650CMOS摄像头、UDA1341语音编码芯片、TP-LINK无线网卡的驱动实现过程和开发方法。通过ADPCM的语音编解码算法对语音数据处理，实现了全双工模式的语音通信功能。通过JPEG视频编解码算法对采集到的视频帧进行压缩、解压缩，提高了视频传输效率，完成了流畅的视频监控。同时完成了对各个轿厢内乘坐人数的检测及实时显示功能和基于TCP/IP协议的Windows Socket网络通信设计。本系统整合了音频采集、图像采集、ADPCM编解码、JPEG编解码、网络通信等多项技术，实现了嵌入式、以太网、语音通信、视频监控四大前沿领域的有机结合。实验结果表明，本系统可以实现清晰的语音通信和流畅的视频监控，对井下架空人车系统安全防范具有一定实用价值。同时系统具有集成度高、可靠性高、功耗低、成本低的特点，非常适合在低分辨率、低成本、长距离的监控场合广泛应用。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 引言  11-16
  1.1 选题背景与意义  11-12
  1.2 课题研究现状  12-15
    1.2.1 语音通信研究现状  12-13
    1.2.2 视频监控研究现状  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
2 系统总体设计与关键技术选择  16-29
  2.1 系统功能设计  16-17
  2.2 系统总体设计  17-19
  2.3 系统关键技术方案选择  19-28
    2.3.3 CPU 选择  19-20
    2.3.4 嵌入式操作系统选择  20-22
    2.3.5 摄像头选择  22-24
    2.3.6 语音编解码方案选择  24-26
    2.3.7 视频压缩方案选择  26-27
    2.3.8 无线传输方案选择  27-28
  2.4 本章小结  28-29
3 系统算法研究与仿真  29-42
  3.1 ADPCM 语音编码解码算法  29-35
    3.1.1 ADPCM 语音编码算法  29-33
    3.1.2 ADPCM 语音解码算法  33-34
    3.1.3 ADPCM 编解码的 Matlab 仿真  34-35
  3.2 JPEG 视频编解码算法  35-41
    3.2.1 基于 DCT 变换的 JPEG 编码器模型  35-36
    3.2.2 基于 DCT 变换的 JPEG 编码器的实现  36-39
    3.2.3 IJPEG 解码原理  39-40
    3.2.4 DCT 编解码的 Matlab 仿真  40-41
  3.3 本章小结  41-42
4 系统硬件设计  42-52
  4.1 总体硬件设计  42-43
  4.2 核心板硬件设计  43-47
    4.2.1 电源、时钟设计  43-44
    4.2.2 Flash 存储电路设计  44-46
    4.2.3 SDRAM 电路设计  46-47
  4.3 外围扩展接口电路  47-49
    4.3.1 USB 接口电路  47-48
    4.3.2 LCD 触摸屏接口  48
    4.3.3 串口通信设计  48-49
    4.3.4 SD 卡接口电路  49
  4.4 摄像头硬件设计  49-50
  4.5 音频接口电路  50-51
  4.6 轿厢乘人检测  51
  4.7 摄像头辅助照明灯  51
  4.8 本章小结  51-52
5 监控终端软件设计  52-71
  5.1 软件总体设计  52-53
  5.2 WINCE 系统移植  53
  5.3 摄像头驱动  53-60
    5.3.1 流驱动介绍  53-55
    5.3.2 OV9650 流接口驱动设计  55-60
  5.4 无线网卡驱动  60-61
  5.5 声卡驱动  61-63
  5.6 视频采集、显示与压缩  63-64
  5.7 音频采集/播放设计  64-65
  5.8 网络通信设计  65-69
    5.8.1 Socket 通信介绍  65-66
    5.8.2 WINCE5.0 上 Socket 通信的实现  66-69
  5.9 多线程任务  69-70
  5.10 本章小结  70-71
6 监控中心软件设计  71-74
  6.1 系统网络架构  71
  6.2 监控界面设计  71-73
  6.3 监控中心数据帧处理  73
  6.4 本章小结  73-74
7 系统测试  74-76
  7.1 语音采集与编解码测试  74
  7.2 视频采集与编解码测试  74
  7.3 系统整体功能测试  74-76
8 总结与展望  76-77
  8.1 总结  76
  8.2 展望  76-77
参考文献  77-79
附录 S3C2440A 接口图  79-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83-84

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