数据压缩算法在单片机上的实现

收稿日期:2007-03-01

作者简介:马强(1969-),男,河南焦作人,焦作建设银行工程师。

数据压缩算法在单片机上的实现

马 强1

王 琛

2

(1.焦作建设银行,河南焦作454000;2.焦作大学,河南焦作454003)

摘要:信息时代测量数据以爆炸形式倍增,对/海量0数据的压缩存储,保证数据主要特征基本不变的

前提下,研制数据压缩在单片机上来实现,对HUFF MAN 压缩算法研究,获得较快的压缩速度,减少数据存储空间和传输的通信流量,节省数据的存储空间,保证大压缩比,同时具有还原恢复特性。关键词:/海量0数据;数据压缩;静态数据压缩;压缩算法;编码中图分类号:TP311.13 文献标识码:A 文章编号:1008-7257(2008)04-0078-02

1.引言

随着计算机技术的发展,数据压缩技术的研究受到人们越来越多的关注与应用。数据压缩技术,作为信息论研究中的一个重要课题,一直受到人们的广泛关注。数据压缩技术的主要目的是力求用最少的数据表示信源所发出的信号,使信号占用的存储空间尽可能小,以达到提高信息传输速度的目的。各种压缩算法在一定程度上,都具有个性,对某一类型的数据其压缩率可能很大,但对于另一类型数据其压缩率则可能很小。所以在应用中,若想得到较好的综合压缩性能,必须考虑各种因素,并对现有算法进行综合比较,最终确定合适的压缩算法。

2.数据压缩的产生和发展及M SP430单片

机简介

2.1数据压缩的产生

关于数据压缩理论研究,有人认为始于19世纪末研制的莫尔斯代码是数据压缩的第一次尝试。早期信息论研究,是已知消息中各符号出现频率,设法构造一种编码,使消息所占空间尽可能少。尽管当时数字计算机尚未出现,但所进行的研究与当今数字计算机所使用的压缩技术有着密切联系,数据压缩是将输入数据流(原始数据)转变为另一种比较小的数据流(输出流或是压缩流)的过程,目的是通过数据压缩手段将数据流以压缩形式进行存储和传输。2.2M SP 430功能简介

M SP 430是T I 公司近几年推出的16位系列单片

机,最早面向于驱动LED 显示的应用设计,具有极好的

应用效果和很大的市场潜力,很快发展为通用单片机系列。M SP 430作为一种新型的单片机,低功耗技术在众多的单片机中独树一帜。在各种工作模式之间切换方便。低功耗使其在电池供电、便携式设备的应用中表现出非常优良的特性。M SP 430具有非常高的集成度,单片集成多通道12b it 的A /D 转换、片内精密比较器、多个具有P WM 功能的定时器、斜边A /D 转换、片内U S -ART 、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO )、大量的I /O 端口以及大容量的片内存储器,能满足绝大多数的应用需要。高集成度使应用人员不必在接口、外接I /O 及存储器上花太多的精力。采用冯#诺伊曼结构,因此,RAM 、ROM 和全部的外围模块都位于同一地址空间内。

3.压缩比

数据压缩技术所探讨和研究的各种压缩方法,是为了提高压缩比。衡量压缩程度指标之一是压缩比。到目前为止,关于压缩比定义尚无统一定论。在信息论中,压缩比定义为压缩前后数据的熵之比。基于对要压缩数据统计分析结果而提出。许多压缩技术并不依赖于数据统计结果。因此有相当局限性。为与实际概念相一致定义压缩比:

压缩比=(源代码长度-压缩后代码长度)A 源代码长度@100%

其含义是被压缩掉的数据占源数据的比例。

文件不同,压缩方法不同,图像分辨率不同,都会影响到压缩比。从数据压缩的角度看,压缩比越大越好。但实际压缩比有上限,对基于统计编码而言,上限与信

2008年10月 焦作大学学报 l 14

第4期 J OURNAL OF JI AOZUO UN I VERSI TY O c.

t 2008

息的熵有着密切关系。如果压缩比超过上限,还原将无法恢复原状,出现失真而失去意义。

3.1HU FF M AN编码模型

数据压缩是将符号流或数据流转换成相应的代码。输出的代码流小于源符号流时,数据压缩为有效压缩。数据压缩工作是在模型基础上进行的。这里提到的模型是数据和规则的集合。规则用来处理输入符号,使之转换成相应的输出代码。构造数据压缩的模型和编码是不同的两件事情。编码仅仅是数据压缩的一部分。HU FF M AN码是一种常用的压缩代码。用HU FF M AN编码法进行数据压缩,模型构造和编码为两个分离部分。模型若不能提供合适规则和数据,编码器编码效果再好也无法完成预定的压缩工作。

3.2有损数据压缩无损数据压缩的不同

无损数据压缩通常使用两种不同类型的模型:统计模型和基于字典模型。统计模型读入字符,根据字符出现概率进行编码。基于字典压缩方法采用完全不同的概念。首先为源文件建立数据字典。字典中列出较长字符串。对应于该串代码,代码短于字符串。进行压缩处理时,由源文件读入数据,并在字典中寻找与之匹配的字符串。则输出字符串所对应的代码流,这部分输出是被压缩了的数据或文件。源文件与字典相匹配的字符串越多,压缩效果越好。

有损数据压缩较之无损数据压缩的不同,在于所处理的数据出现有限数据损失。有损数据压缩通常要通过两次处理:用信号处理的方法对其进行量化,这时将会发生数据损失;然后用有关的压缩算法再进行处理。

实现数据压缩的算法有很多,主要采用无损数据压缩算法:H uff m an算法。

4.HU FF MAN算法的原理及程序实现

4.1静态数据压缩技术

用HUFFMAN方法进行编码,根据文本中字符出现概率统计规律制作出代码表,压缩时根据该代码表进行编码。编码效果不很理想。最简单的方法是先扫描要编码的文件,计算出各字符出现概率,然后再进行编码,属于静态数据压缩技术。静态压缩有很大的局限性。压缩效果直接受到被压缩源文件的影响,压缩比很难达到理想状态。另外,在诸如通信等实时传输处理系统中,不允许分别对文件进行统计和压缩编码两次处理过程。解决这种问题的方法是采用动态处理技术)))自适应压缩。

4.2动态数据压缩技术

/动态0是指压缩用代码表在压缩处理过程中不断变化。源数据流读入一个字符,按字符发生频率重新调整各字符编码,保持编码始终处于编码效果最佳状态。相应自适应解压操作思路与压缩编码类似。解压释放一个字符,要更新所使用的模型。整个处理过程中编码和解码所使用的初始化模型和更新模型两个子程序都是相同的。编码器进行压缩编码并输出编码符号时,解码器就可以进行解码释放。

4.3HU FF M AN编码步骤

霍夫曼编码的基本方法是先对图像数据扫描一遍,计算出各种像素出现的概率,按概率的大小指定不同长度的唯一码字,由此得到一张该图像的霍夫曼码表。编码后的图像数据记录的是每个像素的码字,而码字与实际像素值的对应关系记录在码表中。

霍夫曼编码属于统计式压缩法,是根据源数据符号发生概率进行编码。在源数据中出现概率越高的符号,相应的码长越短;出现概率越小的符号,其码长越长,从而达到用尽可能少的码符号表示源数据,达到压缩的效果。

霍夫曼编码需要统计、编码两遍扫描源数据流,在压缩数据时,遵循固定的源数据符号代码表。压缩处理时,若源数据流中的符号与代码表中的符号相匹配,用与之相对应较短的代码替代该字符,否则不予处理。固定代码表与源文件匹配程度决定文件压缩比。在此基础上又提出自适应霍夫曼编码。自适应压缩方法则是根据不同源文件具体内容,采用完全不同的方法动态地构造代码表,并在构造代码表时同时进行编码压缩。

霍夫曼编码后,对信源中每一个符号给定编码,形成霍夫曼编码表。在信源存储和传输过程中,必须首先存储或传输霍夫曼编码表。解码必须参照霍夫曼编码表才能正确译码。

5.结束语

本文把压缩算法设计和并行编程原理结合起来,构成高效的并行压缩程序方案,以达到对/海量0数据压缩处理,实现该压缩方案,以检验该方案的可行性和实用性。实验证明,上面理论是正确的。该方案完全体现了两种技术的优点,达到了理想效果。

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(责任编辑陈永康)

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第4期马强等:数据压缩算法在单片机上的实现

数据压缩,算法的综述

数据压缩算法的综述 S1******* 许申益 摘要：数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机通讯领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上一些已经取得的成果，其中包括算术编码、字典式压缩方法以及Huffman码及其改进。 关键字：数据压缩；数据存储；计算机通讯；多媒体技术 1.引言 数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。在数据的存储和表示中常常存在一定的冗余度，一些研究者提出了不同的理论模型和编码技术降低了数据的冗余度。Huffman 提出了一种基于统计模型的压缩方法，Ziv Jacob 提出了一种基于字典模型的压缩方法。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机和通讯两个领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上的一些已经取得的成果。 本文主要介绍了香农范诺编码以及哈弗曼算法的基本思想，运用其算法的基本思想设计了一个文件压缩器，用Java 语言内置的优先队列、对象序列化等功能实现了文件压缩器的压缩和解压功能。 2数据压缩算法的分类 一般可以将数据压缩算法划分为静态的和动态的两类。动态方法又是又叫做适应性（adaptive）方法，相应的，静态方法又叫做非适应性方法（non-adaptive）。 静态方法是压缩数据之前，对要压缩的数据经过预扫描，确定出信源数据的

基于51单片机的无线数据收发系统设计(带电路图和代码)

1 引言 伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。 但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。 本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。nRF401是国外最新推出的单片无线收发一体芯片，它在一个20脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，并且外围元件少，便于设计生产，功耗极低，集成度高，是目前集成度较高的无线数传产品，它为低速率低成本的无线技术提出了解决方案。 2 无线数据收发系统 2.1 系统组成 无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF401进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。 无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理如图2-1所示： 图2-1 无线数据收发系统原理图

毕业设计--基于单片机的数据采集系统的设计

存档日期：存档编号： 本科生毕业设计（论文） 论文题目：基于单片机的数据采集系统的设计 姓名： 学院： 专业： 班级、学号： 指导教师：

摘要 本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。 本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机AT89C52来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块和串行接口部分。 本系统下位机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口RS-485传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用VC++编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。 关键词：数据采集AT89C52ADC0809RS-485

Abstract This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and communication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine8051to carry out. The part of hardware’s core is AT89C52, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine.8roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through RS-485，the host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with VC++. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment,data-display and data-communication ect. Keyword:data acquisition AT89C52ADC0809RS-485

图像压缩算法论文

算法论文 基于huffman编码的图像压缩技术 姓名：康凯 学院：计算机学院 专业：网络工程1102 学号：201126680208 摘要 随着多媒体技术和通讯技术的不断发展, 多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求, 也给现有的有限带宽以严峻的考验, 特别是具有庞大数据量的数字图像通信, 更难以传输和存储, 极大地制约了图像通信的发展, 因此图像压缩技术受到了越来越多的关注。图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输,并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩, 可以减轻图像存储和传输的负担, 使图像在网络上实现快速传输和实时处理。 本文主要介绍数字图像处理的发展概况，图像压缩处理的原理和特点，对多种压缩编码方法进行描述和比较，详细讨论了Huffman编码的图像压缩处理的原理和应用。 关键词：图像处理,图像压缩,压缩算法,图像编码,霍夫曼编码 Abstract With the developing of multimedia technology and communication technology, multimedia entertainment, information, information highway have kept on data storage and transmission put forward higher requirements, but also to the limited bandwidth available to a severe test, especially with large data amount of digital image communication, more difficult to transport and storage, greatly restricted the development of image communication, image compression techniques are therefore more and more attention. The purpose of image compression is to exhaust the original image less the larger the bytes and transmission, and requires better quality of

单片机和蓝牙模块无线传输的信号采集系统

蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。 利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块， 与传 统的电线或红外方式传输测控数据相比， 在测控领域应用篮牙技术的优点主要有 [1][2][3] ： 1. 采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰， 而蓝牙系统因采用了跳频扩频 技术，故可以有效地提高数据传输的 安全 性和抗干扰能力。 2. 无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。 3. 可以从各个角度进行测控数据的传输， 可以实现多个测控仪器设备间的 连网，便于进行集中监测与控制。 2 ．系统结构原理 本课题以单片机和蓝牙模块 ROK 101 008 为主，设计了基于蓝牙无线传 输的数据采集系统， 整个装置由前端数据采集、 传送部分以及末端的数据接受部 分组成（如 PC 机）。前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放大电路、 A/D 转换器、

存储 器、 串口通信等构成 , 传送部分主要利用自带微带天线 的蓝牙模块进行数据的无线传输； 末端通过蓝牙模块、 串口通信传输将数据送到 上位 PC 机进一步处理。整个系统结构框架图如图 1 所示。 AT89C51 单片机作为下位机主机， 传感器获得的信号经过放大后送入 12 位 A/D 转换器 AD574A 进行 A/D 转换， 然后将转换后的数据 存储 到 RAM 芯片 6264 中。下位机可以主动地或者在接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后，将 6264 中存储的数据按照 HCI-RS232 传输 协议 进行数据定义，通过 MAX3232

进 行电平转换后送至蓝牙模块， 由篮牙模块将数据传送到空间， 同时上位机的蓝牙 模块对此数据进行接收 , 再通过 MAX3232 电平转换后传送至 PC 机， 从而完成蓝牙 无线数据的 交换 。 1. 基于蓝牙无线传输的数据采集系统结构框架图 3 ．数据采集系统的下位机电路设计 [4] 信号放大电路主要采用高共模抑制比放大电路，它由三个集成运算放大器组成，本课题选用的集成运算放大器 TL082 具有高精度、低漂移的特性。 A T89C51 与 A/D 转换器 AD574A 及外扩数据存储器 6264 的接口示意图如 图 2 所示。 AT89C51 通过地址译码器

101规约_报文传输过程,数据传输方式

101规约报文分析与101规约_报文传输过程 ?平衡式和非平衡式传输 ?非平衡传输(Unbalanced tranmission) 主站采用顺序地查询(召唤)子站来控制数据传输,在这种情况下主站是请求站,它触发所有报文的传输,子站是从动站,只有当它们被查询(召唤)时才可能传输。 ?平衡传输(Balanced tranmission) 采用平衡传输，每一个站可能启动报文传输。因为这些站可以同时既作为启动站又可以作为从动站，它们被称为综合站。 初始化过程 ?控制站初始化 ?被控站初始化 ?被控站被远方初始化 过程 ?召唤链路状态 ?复位RTU ?召唤链路状态 ?召唤一级数据。 初始化过程报文分析： 1）当通信中断后，主站发“请求链路状态”，等待与子站建立通信联系 M->R :10 49 01 4A 16 M->R :10 49 01 4A 16 报文解析：请求链路状态，固定帧。

启动字符（1个字节）：10； 控制域（1个字节）：49（4：主－>子站。FCB位无效，9：请求链路状态） 链路地址（1个字节）：1 校验码（1个字节）：4A 结束字符（1个字节）：16 2）通信建立，开始初始化过程，共四个报文。 初始化过程-1 请求链路状态 M->R :10 49 01 4A 16 R->M :10 0B 01 0C 16 报文解析： 控制域（1个字节）：49（4：主－>子站。FCB位无效，9：请求链路状态） 0B（0：子－>主站。FCB位无效，B：响应链路状态）初始化过程-2 复位远方链路 M->R :10 40 01 41 16 R->M :10 20 01 21 16 报文解析： 控制域（1个字节）：40（4：主－>子站FCB位无效，0：复位远方链路） 20（2：子－>主站FCB位无效，ACD=1, 0：确认）初始化过程-3 请求1级数据 M->R :10 7A 01 7B 16 R->M :68 09 09 68 08 01 46 01 04 01 00 00 02 CRC 16 报文解析： 控制域（1个字节）：7A（7：主－>子站FCB位有效，A：召唤一级数据） 回答报文：有单字节报文，有子站初始化结束的可变帧报文，有无所回答的固定帧报文。?总召唤命令 初始化报文报文结束后进行全数据召唤命令。 全数据召唤后，子站需回答确认命令，然后等待主站召唤一级数据， 将全数据上传。

基于ADC0832的单片机数据采集系统设计

院肥学合 告报程设计创新课 目题的单片机数据采集系统设计：基于ADC0832 别系 __ __ 电子信息与电气工程系： 业专___ _______ ___ 通信工程： 级班______ _ 班____ _10通信(1)(2)： 号学100507200_1005072032 1005072033_ ： 名姓__ _ __ ： 师导_ _____ _ 张大敏：_____ ：绩成____________ ___________

日01年2014 月07 《通信技术创新课程设计》任务书

摘要 随着时代的进步，用指针式万用表测量小幅度直流电压已经显得有些不太方便。因为指针式的测量不够精确，随着长时间的使用可能会造成欧姆调零以及机械调零的磨损，这都会对数据的测量造成很多困难，而采用数字式电压表来测量就可以避免这种情况的发生，而且操作更加方便。下面本文将介绍一种由数字电路以及单片机构成的简易数字电压表的设计方法。 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表本设计运用89C52和ADC0832进行A/D转换,根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,最后完成单片机与PC的数据通信,传送所测量的电压值。该数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是0-51V(本设计量程为0-5V)。 电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机钟电路、复位电路等。下位机采用89C52芯片,A/D转换采用ADC0832芯片。通过RS232行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。 关键词：STC89C52单片机 ADC0832模数转换器 LCD1602

JPEG图像压缩算法及其实现

多媒体技术及应用 JPEG图像压缩算法及其实现 罗群书 0411102班 2011211684

一、JEPG压缩算法（标准） (一)JPEG压缩标准 JPEG(Joint Photographic Experts Group)是一个由ISO/IEC JTC1/SC2/WG8和CCITT VIII/NIC于1986年底联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准。迄今为止，该组织已经指定了3个静止图像编码标准，分别为JPEG、JPEG-LS和JPEG2000。这个专家组于1991年前后指定完毕第一个静止图像压缩标准JPEG标准，并且成为国际上通用的标准。JPEG标准是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。 JPEG专家组开发了两种基本的静止图像压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用无损压缩算法时，其压缩比比较低，但可保证图像不失真。使用有损压缩算法时，其算法实现较为复杂，但其压缩比大，按25：1压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。 JPEG有4种工作模式，分别为顺序编码，渐近编码，无失真编码和分层编码，他们有各自的应用场合，其中基于顺序编码工作模式的JPEG压缩系统也称为基本系统，该系统采用单遍扫描完成一个图像分量的编码，扫描次序从左到右、从上到下，基本系统要求图像像素的各个色彩分量都是8bit，并可通过量化线性地改变DCT系统的量化结果来调整图像质量和压缩比。下面介绍图像压缩采用基于DCT的顺序模式有损压缩算法，该算法下的JPEG压缩为基本系统。 (二)JPEG压缩基本系统编码器 JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特性，将量化和无损压缩编码相结合来去掉视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息。基于基本系统的JPEG压缩编码器框图如图1所示，该编码器是对单个图像分量的处理，对于多个分量的图像，则首先应将图像多分量按照一定顺序和比例组成若干个最小压缩单元（MCU），然后同样按该编码器对每个MCU各个分量进行独立编码处理，最终图像压缩数据将由多个MCU压缩数据组成。 图1 JPEG压缩编码器结构框图

单片机数据采集系统

课程设计报告书 课程名称：单片机原理及应用 __________ 课题名称：单片机数据采集系统 ___________ 专业：___________________ 班级：_______________________ 学号：___________________ 姓名：_______________________ 成绩：___________________________________

2010年6月13 日 设计任务书 一、设计任务 1 一秒钟采集一次。 2把INO 口采集的电压值放入30H单元中 3做出原理图。 4画出流程图并写出所要运行的程序。 二、设计方案及工作原理 方案： 1.米用8051和ADC0809勾成个8通道数据米集系统。 2.能够顺序采集各个通道的信号。 3.米集信号的动态范围：0?5V。 4.每个通道的采样速率：100 SPS。 5.在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h? 27h 存储单元。 6.编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。 工作原理： 通过一个A/D 转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样

一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。

第一章系统设计要求和解决方案第一章硬件系统 第二章软件系统 第四章实现的功能 第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会 附录参考文献 附录二硬件原理图 附录三程序流程图

第一章系统设计要求和解决方案 根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分： 信号调理电路 8路模拟信号的产生与A/D转换器 发送端的数据采集与传输控制器 人机通道的接口电路 数据传输接口电路 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D， 单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如 图1-1所示 被测电压为0?5V直流电压，可通过电位器调节产生' 1.1.1信号采集 多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式数据采集方式选择程序控制数据采集。 程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。 程序控制数据采集的采样通道地 址可随意选择，控制多路传输门开启 的通道地址码由存储器中读出的指令 确定。即改变存储器中的指令内容便 可改变通道地址。 由于顺序控制数据采集方式缺乏 通用性和灵活性，所以本设计中选用程 序控制数据采集方 采集多路模拟信号时，一般用多 路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，

JPEG2000图像压缩算法标准剖析

JPEG2000图像压缩算法标准 摘要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。 关键词：JPEG2000；图像压缩；基本原理；感兴趣区域 引言 随着多媒体技术的不断运用，图像压缩要求更高的性能和新的特征。为了满足静止图像在特殊领域编码的需求，JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能，而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复，或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。 1.JPEG2000的基本介绍及优势 相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉，在我们日常所接触的图像中，绝大多数都是JPEG格式的。JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会，它制定出了第一套国际静态图像压缩标准：ISO 10918－1，俗称JPEG。由于相对于BMP等格式而言，品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多，无论是传送还是保存都非常方便，因此JPEG格式在推出后大受欢迎。随着网络的发展，JPEG的应用更加广泛，目前网站上80％的图像都采用JPEG格式。 但是，随着多媒体应用领域的快速增长，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求：网上JPEG图像只能一行一行地下载，直到全部下载完毕，才可以看到整个图像，如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理；JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大；JPEG格式属于有损压缩，当被压缩的图像上有大片近似颜色时，会出现马赛克现象；同样由于有损压缩的原因，许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。 JPEG2000是为21世纪准备的压缩标准，它采用改进的压缩技术来提供更高的解像度，其伸缩能力可以为一个文件提供从无损到有损的多种画质和解像选择。JPEG2000被认为是互联网和无线接入应用的理想影像编码解决方案。 “高压缩、低比特速率”是JPEG2000的目标。在压缩率相同的情况下，JPEG2000的信噪比将比JPEG提高30%左右。JPEG2000拥有5种层次的编码形式：彩色静态画面采用的JPEG 编码、2值图像采用的JBIG、低压缩率图像采用JPEGLS等，成为应对各种图像的通用编码方式。在编码算法上，JPEG2000采用离散小波变换（DWT）和bit plain算术编码（MQ coder）。此外，JPEG2000还能根据用户的线路速度以及利用方式(是在个人电脑上观看还是在PDA上观看)，以不同的分辨率及压缩率发送图像。 JPEG2000的制定始于1997年3月，但因为无法很快确定算法，因此耽误了不少时间，直到2000年 3 月，规定基本编码系统的最终协议草案才出台。目前JPEG2000已由ISO和

五种大数据压缩算法

?哈弗曼编码 A method for the construction of minimum-re-dundancy codes, 耿国华1数据结构1北京:高等教育出版社,2005:182—190 严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版)[M].北京:清华大学出版社,1997. 冯桂,林其伟,陈东华.信息论与编码技术[M].北京:清华大学出版社,2007. 刘大有,唐海鹰,孙舒杨,等.数据结构[M].北京:高等教育出版社,2001 ?压缩实现 速度要求 为了让它(huffman.cpp)快速运行，同时不使用任何动态库，比如STL或者MFC。它压缩1M数据少于100ms（P3处理器，主频1G）。 压缩过程 压缩代码非常简单，首先用ASCII值初始化511个哈夫曼节点： CHuffmanNode nodes[511]; for(int nCount = 0; nCount < 256; nCount++) nodes[nCount].byAscii = nCount; 其次，计算在输入缓冲区数据中，每个ASCII码出现的频率： for(nCount = 0; nCount < nSrcLen; nCount++) nodes[pSrc[nCount]].nFrequency++; 然后，根据频率进行排序： qsort(nodes, 256, sizeof(CHuffmanNode), frequencyCompare); 哈夫曼树，获取每个ASCII码对应的位序列： int nNodeCount = GetHuffmanTree(nodes); 构造哈夫曼树 构造哈夫曼树非常简单，将所有的节点放到一个队列中，用一个节点替换两个频率最低的节点，新节点的频率就是这两个节点的频率之和。这样，新节点就是两个被替换节点的父

基于单片机的数据采集系统设计

本科毕业论文（设计、创作） 题目：基于单片机的数据采集系统设计 学生姓名：学号：023******* 所在院系：信息与通信技术系专业：电子信息工程 入学时间：2010 年9 月导师姓名：职称/学位：讲师/博士 导师所在单位： 完成时间：2014 年 5 月安徽三联学院教务处制

基于单片机的数据采集系统设计 摘要：本篇论文讲述了在单片机的基础上的数据采集系统的设计，在此设计过程中需要的硬件很多，但主要是以单片机为核心。单片机的作用有很多，而且能够满足本设计所需要的功能即数据的采集和通信之间的控制。本设计分为软硬件两个模块，其中后者除了上面所提到的单片机以外还有A/D模数转换模块，显示模块，和串行接口等一些模块接口部分。数据采集并且响应主机的命令主要是从机的职能。如果打算通过从机采集到的数据进行模数转换，重要一点是使用模数转换器也就是即将用到的ADC0809(8分辨率的D/A转换集成芯片)将8路被测电压进行模数转换，串行口将转变后的数据传输到上位机，数据的接受，处理和显示都是由上位机负责，所采集的数据利用LED(Light Emitting Diode,即发光二极管)来显示。在该系统中，软件是在设计过程中充当着重要的角色。其中软件部分主要是在KEIL环境下使用我们之前学习过的C语言进行对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序的设计。 关键词：数据采集系统;89C52; ADC0809;MAX232; LED

Design of data acquisition system based on SCM Abstract：The film tells the paper on the basis of data collected microcontroller collection system design, hardware design process requires a microcontroller core is mainly, connection between analog and digital domains of data acquisition system is an indispensable bridge. In this study, based on the single-chip microcomputer data acquisition is as the center of gravity, so the microcontroller core part of the hardware of this system. In order to realize data acquisition and communication control to choose modular design USES MCU to complete, also includes A/D analog-to-digital conversion module, display module, and serial interface section. Data acquisition and command response of the host is mainly from the machine functions. If want to use data were collected from the machine, modulus conversion, important is to use the measured voltage will be 8 road of adc, modulus conversion, serial port to transmit the data after a switch to PC, data receiving, processing and display are made by PC, data collected by the use of LED to display. The main part of which software is in KEIL environment, using C language for data acquisition system, analog-digital conversion system, the data show that the design of data communications and other procedures. Keyword:Data acquisition;AT89C52;ADC0809; MAX232;LED

单片机和蓝牙模块无线传输的数据采集系统

1．引言 蓝牙技术是近年来发展迅速的短距离无线通信技术，可以用来替代数字设备间短距离的有线电缆连接。利用蓝牙技术构建数据采集无线传输模块，与传统的电线或红外方式传输测控数据相比，在测控领域应用篮牙技术的优点主要有[1][2][3]： 1.采集测控现场数据遇到大量的电磁干扰，而蓝牙系统因采用了跳频扩频技术，故可以有效地提高数据传输的安全性和抗干扰能力。 2.无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。 3.可以从各个角度进行测控数据的传输，可以实现多个测控仪器设备间的连网，便于进行集中监测与控制。 2．系统结构原理 本课题以单片机和蓝牙模块ROK 101 008为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分组成（如PC机）。前端数据采集部分由位于现场的传感器、信号放大电路、A/D转换器、单片机、存储器、串口通信等构成,传送部分主要利用自带微带天线的蓝牙模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙模块、串口通信传输将数据送到上位PC机进一步处理。整个系统结构框架图如图1所示。 AT89C51单片机作为下位机主机，传感器获得的信号经过放大后送入12位A/D转换器AD574A进行A/D 转换，然后将转换后的数据存储到RAM芯片6264中。下位机可以主动地或者在接收上位机通过蓝牙模块发送的传送数据指令后，将6264中存储的数据按照HCI-RS232传输协议进行数据定义，通过MAX3232进行电平转换后送至蓝牙模块，由篮牙模块将数据传送到空间，同时上位机的蓝牙模块对此数据进行接收,再通过MAX3232电平转换后传送至PC机，从而完成蓝牙无线数据的交换。

图像压缩算法

《算法设计与分析》课程报告 姓名：文亮 学号：201322220254 学院：信息与软件工程学院 老师：屈老师；王老师

算法实现与应用——《算法设计与分析》课程报告 一． 基本要求 1. 题目: 图像压缩 2. 问题描述 掌握基于DCT 变换的图像压缩的基本原理及其实现步骤；对同一幅原 始图像进行压缩，进一步掌握DCT 和图像压缩。 3. 算法基本思想 图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量的条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量，在信息论中称为信源编码。图像压缩是通过删除图像数据中冗余的或者不必要的部分来减小图像数据量的技术，压缩过程就是编码过程，解压缩过程就是解码过程。压缩技术分为无损压缩和有损压缩两大类，前者在解码时可以精确地恢复原图像，没有任何损失；后者在解码时只能近似原图像，不能无失真地恢复原图像。 假设有一个无记忆的信源,它产生的消息为{}N ≤≤i a i 1,其出现的概率是已知的,记为()i a p 。则其信息量定义为: ()()i i a p a log -=I 由此可见一个消息出现的可能性越小，其信息量就越多，其出现对信息的贡献量越大，反之亦然。 信源的平均信息量称为“熵”（entropy ），可以表示为： ()()[]()()∑∑==-=?=H N i i i N i i i a p a p a p I a p 1 1 log 对上式取以2为底的对数时，单位为比特（bits ）： ()()∑=-=H N i i i a p a p 1log 根据香农（Shannon ）无噪声编码定理，对于熵为H 的信号源，对其进行无

多媒体数据处理中几种无损压缩算法的比较概要

119 摘要:为了使大容量的多媒体数据在网 络上有效的传输,必须对多媒体数据进行压缩。对多媒体数据压缩中的几种无损压缩方法进行了比较,并对每种方法用一个例子说明。 关键词:数据压缩;霍夫曼树;LZW;二 叉树 引言 随着网络发展的速度越来越快,视频, 音频的广泛应用使得大数据量的传输显得尤为重要,如何更快、更多、更好地传输与存储数据成为数据信息处理的首要问题。 在压缩算法中分为无损压缩和有损压 缩。相对于有损压缩来说,无损压缩的占用空间大,压缩比不高,但是它100%的保存了原始信息,没有任何信号丢失并且音质高,

不受信号源的影响,这点是有损压缩不可比拟的。而且随着时间的推移,限制无损格式的种种因素将逐渐被消除,比如说硬盘容量的急剧增长以及低廉的价格使得无损压缩格式的前景无比光明。 1、无损压缩的原理以及几种常见算法 本质上压缩数据是因为数据自身具有冗 余性。数据压缩是利用各种算法将数据冗余压缩到最小,并尽可能地减少失真,从而提 高传输效率和节约存储空间。 常见的无损压缩算法有,游长编码;香 浓-凡诺算法;霍夫曼算法;LZW算法;下面 详细介绍这些算法或编码步骤,并比较其优缺点。 2、游长编码 也叫行程编码,它是数据压缩中最简单 的一种方法。它的思想是:将图像一行中颜色值相同的相邻象素用一个计数值和该颜色值来代替。例如:aabbbccccdddddeeeeee对

其进行游长编码可得2a3b4c5d6e,可见其效 率很高。但它有两个致命缺点。 一:如果图象中每两个相邻点的颜色 都不同,用这种算法不但不能压缩,反而数 据量会增加,例如对abcdeabcde进行编码得 1a2b3c4d5e1a2b3c4d5e,可见数据量反而增 加了1倍。 二:容错性差。还是以aabbbccccddddde eeeee为例,如果在第二位a出错,例如丢失 了a,那么编码后结果为1a3b4c5d6e,虽然只 有一位发生了错误,但是在恢复数据时,将 和原始数据完全不同。 所以说游长编码在要压缩信息源中的符 号形成连续出现片段时才有效,并且它不是一种自适应的编码方式。 3、香浓-凡诺算法香浓-凡诺算法由贝尔实验室的Shannon 和MIT的Robert Fano开发的。它的编码步骤如下:一:根据符号出现的频率对符号进行排序二:递归的把符号分成两部分,每一部分中的符号具有相似的频率,直到所有的部分只有一个符号为止。这样,就得到一颗二叉树,我们把树中的左支赋为0,把树中的右支赋为1。那么从根节点到节点的路径即为它的编码。例如:对字符串abcccd编码。进行排序后为cabd。递归过程图1-图3。应当指出香浓-凡诺算法的编码结果并不是唯一的,例如在图1的时候可以交换左右子树的位置,在图3的时候也可以交换b,d的位置。香

单片机实现http

TCP/IP 协议的结构与运行原理[图] (2008-07-15 13:59:40) 转载 标签： 杂谈 本文背景： TCP/IP模型很成功，其设计已经经得起多年的磨练。无奈，TCP/IP协议族是很繁杂的一个模型，为了全面理解它，宜采取先全局后局部的庖丁解牛式。本文从应用的角度试着去理解TCP/IP 的全貌，配合例子加以讲解。 本文目的： 巩固自己这方面的知识，作为深入TCP/IP协议族的基础。 本文内容： 1. TCP/IP协议族组成 从字面上理解，TCP/IP协议族只有TCP、IP协议，其实不然。其真正的名字是Internet协议族(Internet Protocol Suite) 。和大型软件一样，其分为四层：应用层、传输层、网络层、链路层。 每一层的功能和目的都是不一样的，每一层上服务的协议也不是有区别的。从上往下看： 应用层（产生|利用数据） 协议：FTP、HTTP、SNMP(网管)、SMTP(Email)等常用协议； 职责：利用应用层协议发送用户的应用数据，比如利用FTP发送文件，利用SMTP发送Email；由系统调用交给运输层处理。 运输层（发送|接收数据） 协议：TCP(有连接)、UDP(无连接)； 职责：负责建立连接、将数据分割发送；释放连接、数据重组或错误处理。 网络层（分组|路由数据） 协议：IP、ICMP(控制报文协议)、IGMP(组管理协议)； 职责：负责数据的路由，即数据往哪个路由器发送。 链路层（按位发送|接收数据） 协议：以太网卡设备驱动、令牌网卡驱动程序、ARP、RARP等； 职责：负责传输校验二进制用户数据。 从可靠性角度看各层区别： 网络层IP协议是不可靠的协议，为此，如果其上面的层也不做任何特殊处理，也将是不可靠的。于是，运输层的TCP协议弥补了这个空缺，提供有连接的、可校验的数据传输服务。 应用层的话可对数据进行加密之类的处理，增强的是传输数据的安全性，如https。 链路层可对数据进行校验。 从运行进程态看各层区别： 应用层运行在用户程序进程中，属性用户态； 其他层则在系统内核进程运行，属于核心态； 从通信方式上看各层区别： 传输层是端对端的通信，也就是说，处理的是进程与进程之间的通信，如两个TCP进程； 网络层是点对点的通信，也就是说，处理的是机器之间的逻辑连接。 从传输数据单元上看区别： 传输层上形成的是TCP或UDP报文段； 网络层形成的是IP数据报； 数据链路层形成的是帧(Frame)。 从寻址方式上看各层区别： 网络层通过IP寻址； 链路层通过MAC寻址。 注解: ICMP: 供IP用于发送错误报文，也可由应用层直接调用； IGMP: 用于多播(Multicast)，比如，UDP可用多播IP地址往多个目标主机发送数据报，就是依靠它。 ARP&RARP: 用户在IP地址与MAC地址互相转换。 2. TCP/IP模型基础设施 IP地址 共分五类地址，分别如下： A类：0. 0. 0. 0——127.255.255.255(单播) B类：128.0.0.0——191.255.255.255(单播)

51单片机数据采集系统[1]

课程设计报告书 设计任务书 一、设计任务 1一秒钟采集一次。 2把INO口采集的电压值放入30H单元中。 3做出原理图。 4画出流程图并写出所要运行的程序。 二、设计方案及工作原理 方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。 2. 能够顺序采集各个通道的信号。

3. 采集信号的动态范围：0～5V。 4. 每个通道的采样速率：100 SPS。 5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。 6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。 工作原理： 通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。 目录 第一章系统设计要求和解决方案 第二章硬件系统 第三章软件系统 第四章实现的功能 第五章缺点及可能的解决方法 第六章心得体会

附录一参考文献 附录二硬件原理图 附录三程序流程图 第一章系统设计要求和解决方案 根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分： 信号调理电路 8路模拟信号的产生与A/D转换器 发送端的数据采集与传输控制器 人机通道的接口电路 数据传输接口电路 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示

信号采集分析 被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。 信号采集 多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。 数据采集方式选择程序控制数据采集。 程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。 程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。 由于顺序控制数据采集方式 缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是 图1-3 程序控制数据采集原理 图1-1 一般系统框图