基于混沌理论的信号发生器的研究与设计
|
摘要
在研究三种典型的混沌系统的基础上,提出了基于Matlab环境下的模型仿真以及Multisim 8环境下的电路仿真与设计过程,并基于AT89C51单片机和PIC16F877A单片机,讨论两种混沌信号发生器的硬件和软件设计,并把重点放在如何对其进行硬件实现上。全文主要完成五个方面的内容:
第1章阐述了混沌的研究背景和意义,探讨混沌信号发生器的研究意义。
第2章阐述了混沌的有关概念和研究方法,并结合电子电路中的混沌行为,提出混沌电路系统的分析方法。
第3章阐述各种混沌系统族数学模型的建立、理论分析、电路实现方法和仿真结果,特别是基于Matlab/Simulink的Lorenz混沌系统建模与电路仿真实现和基于Multisim 8的蔡氏混沌信号发生器实现过程,并讨论了改进Lorenz和三涡卷蔡氏混沌系统的电路仿真与设计。
第4章阐述基于AT89C51的一维混沌系统和基于PIC16F877A的二维混沌信号发生器的硬件和软件实现过程,特别是讨论了基于PIC16F877A的混沌信号发生器的设计过程。首先介绍单片机芯片的选择和混沌模型的选择,其次介绍电路原理和硬件实现过程,最后介绍单片机软件设计过程。通过结果验证其设计方案的可行性和合理性。
第5章简要介绍混沌信号源的控制与应用,以Lorenz混沌系统为例,采用驱动-响应方法介绍混沌信号的同步控制过程,并简单介绍混沌信号源在生物医疗器械中的应用。
Based on the study of three typical Chaotic systems, this paper introduces model simulation under Matlab condition and circuit simulation under Multisim 8 condition and their design process. This paper also discusses the hardware and software design of two kinds of Chaotic signal generator on the basis of AT89C51 MCU and PIC16F877A MCU, especially focus on the implementation of hardware. This paper has finished mainly in five parts as followed:
Chapter 1 introduces the Chaos theory background and the significance of the study of Chaotic signal generator.
Chapter 2 introduces the concept of chaos and research methods, combined with electronic circuits in the chaotic behavior, the paper introduces the analysis of chaotic circuit system.
Chapter 3 introduces a variety of Chaotic system group mathematical model, theoretical analysis, circuit implementation and simulation results. In particular, this paper introduces the Lorenz Chaotic system modeling and circuit simulation under the Matlab / Simulink condition and the implementation process of Chua's Chaotic signal generator under Multisim 8 condition, and discusses circuit simulation and design of the improvement Lorenz and three scroll Chua's Chaotic system.
Chapter 4 describes the hardware and software implementation process of one-dimensional chaotic systems based on the AT89C51 MCU and two-dimensional chaotic signal generator based on the PIC16F877A MCU, especially on the design process of chaotic signal generator based on the PIC16F877A MCU. First of all, the paper introduces the selection of MCU chipset and chaotic model, secondly introduces circuit theory and hardware implementation process, and finally introduces the software design process of MCU. The experimental conclusions indicate that the design is feasible and reasonable.
Chapter 5 briefly introduces the control and applications of chaotic signals ,As an example of Lorenz chaotic system , using driver - respond ways, the paper introduces synchronization control process of chaotic signal .At the same time,the paper introduces the applications of chaoatic signal source in biomedical instrumentation.
第1章阐述了混沌的研究背景和意义,探讨混沌信号发生器的研究意义。
第2章阐述了混沌的有关概念和研究方法,并结合电子电路中的混沌行为,提出混沌电路系统的分析方法。
第3章阐述各种混沌系统族数学模型的建立、理论分析、电路实现方法和仿真结果,特别是基于Matlab/Simulink的Lorenz混沌系统建模与电路仿真实现和基于Multisim 8的蔡氏混沌信号发生器实现过程,并讨论了改进Lorenz和三涡卷蔡氏混沌系统的电路仿真与设计。
第4章阐述基于AT89C51的一维混沌系统和基于PIC16F877A的二维混沌信号发生器的硬件和软件实现过程,特别是讨论了基于PIC16F877A的混沌信号发生器的设计过程。首先介绍单片机芯片的选择和混沌模型的选择,其次介绍电路原理和硬件实现过程,最后介绍单片机软件设计过程。通过结果验证其设计方案的可行性和合理性。
第5章简要介绍混沌信号源的控制与应用,以Lorenz混沌系统为例,采用驱动-响应方法介绍混沌信号的同步控制过程,并简单介绍混沌信号源在生物医疗器械中的应用。
Based on the study of three typical Chaotic systems, this paper introduces model simulation under Matlab condition and circuit simulation under Multisim 8 condition and their design process. This paper also discusses the hardware and software design of two kinds of Chaotic signal generator on the basis of AT89C51 MCU and PIC16F877A MCU, especially focus on the implementation of hardware. This paper has finished mainly in five parts as followed:
Chapter 1 introduces the Chaos theory background and the significance of the study of Chaotic signal generator.
Chapter 2 introduces the concept of chaos and research methods, combined with electronic circuits in the chaotic behavior, the paper introduces the analysis of chaotic circuit system.
Chapter 3 introduces a variety of Chaotic system group mathematical model, theoretical analysis, circuit implementation and simulation results. In particular, this paper introduces the Lorenz Chaotic system modeling and circuit simulation under the Matlab / Simulink condition and the implementation process of Chua's Chaotic signal generator under Multisim 8 condition, and discusses circuit simulation and design of the improvement Lorenz and three scroll Chua's Chaotic system.
Chapter 4 describes the hardware and software implementation process of one-dimensional chaotic systems based on the AT89C51 MCU and two-dimensional chaotic signal generator based on the PIC16F877A MCU, especially on the design process of chaotic signal generator based on the PIC16F877A MCU. First of all, the paper introduces the selection of MCU chipset and chaotic model, secondly introduces circuit theory and hardware implementation process, and finally introduces the software design process of MCU. The experimental conclusions indicate that the design is feasible and reasonable.
Chapter 5 briefly introduces the control and applications of chaotic signals ,As an example of Lorenz chaotic system , using driver - respond ways, the paper introduces synchronization control process of chaotic signal .At the same time,the paper introduces the applications of chaoatic signal source in biomedical instrumentation.
引文
[1] Hao B L. Chaos. SingaPore: World Scientific ,1984,2
[2] E N Lorenz. Deterministic non-period flow. Journal of the Atmospheric Sciences, 1963,(20):130-141.
[3] Li T Y, Yorke J A. Period Three Implies chaos. Amer Math. Monthly, 1975, (82):985-992.
[4] P Linsay. Period Doubling and Chaotic Behavior in a Driven Harmonic Oscillator. Phys., Lett., 1981, (47): 1349
[5] Matsumoto T . A Chaotic Attractor from Chua’s Circuit. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 1984, 31(12): 1055-1058
[6] Hasler M. Engineering Chaos for Encription and Broadband Communication. Philosophy Transactions of Royal Society, 1995, (353): 115-126
[7]汪学兵.混沌同步及其在保密通信中的应用.计算机应用研究, 2007, 24(5):127-130
[8]李小春,朱双鹤,王国红等.混沌信号产生电路的研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2001, 2(5):21-24
[9]黄河,朱双鹤.混沌信号发生器的实验研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2002,3 (5):48-51
[10] Delgado-Restituto M, Rodrguez-Restituto A. Integrated chaos generators. Proc of the IEEE, May 2002, 90(5):747-767
[11]董论,于歆杰,郭静波等.基于DSP与DDS的混沌信号源的设计与实现.清华大学学报(自然科学版), 2004, 4(7):873-875
[12]邵保华,庞伟正.混沌扩频序列的数字产生及其DSP实现.应用科技, 2004, 1(5):25-27
[13]丁凯,陈佳民,杨汝良.混沌信号发生器的DSP实现.系统工程与电子技术, 2006, (12):1956-1959
[14]刘雄英,丘水生,范艺.基于MATLAB/Simulink的实时混沌信号发生器研究.桂林电子科技大学学报, 2007, (4):87-90
[15]毕伟光,吴爱国.一种用于混沌保密的新型混沌信号产生电路.信息安全与通信保密,2007, (5):131
[16]董莉.基于混沌的数字图像水印算法及应用. [湖南师范大学硕士论文] .长沙:湖南师范大学, 2007, 25-27
[17]张玉兴等.非线性电路与系统.北京:机械工业出版社, 2007,29-53
[18]刘凌.改进Lorenz混沌系统理论分析及其电路仿真.[西南交通大学研究生学位硕士论文].成都:西南交通大学, 2006,7-8
[19]王正林,王胜开,陈国顺. MATLAB/Simulink与控制系统仿真.北京:电子工业出版社, 2005, 55-60
[20]韩茂安,顾圣士.非线性系统的理论与方法.北京:科学出版社, 2006,176-181
[21]张森,张正亮. MATLAB仿真技术与实例应用教程.北京:机械工业出版社, 2004,100-101
[22]吴晓燕,张双选. MATLAB在自动控制中的应用.西安:西安电子科技大学出版社, 2006,90-92
[23]刘凌.改进Lorenz混沌系统理论分析及其电路仿真. [西南交通大学研究生学位硕士论文].成都:西南交通大学, 2006, 17-32
[24]熊焰.混沌信号发生器及其性能分析. [南京航空航天大学研究生学位硕士论文].南京:南京航空航天大学, 2006, 20-22
[25]李小春等.混沌信号产生电路的研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2001, 2(5):21-24
[26]刘恒等.变形蔡氏电路中的混沌控制及Pspice仿真研究.物理实验, 2007, 3 (27):35-38
[27]李亚等.一种新的蔡氏电路设计方法与硬件实现.物理学报, 2006, 55(8):3938-3943
[28]李秀忠.单片机应用技术.北京:人民邮电出版社, 2007,121-122
[29]王为青,程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术.北京:人民邮电出版社, 2007,45-60
[30]林志琦等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真.北京:北京航空航天大学出版社, 2006,90-100
[31]张建树,管忠,于学文.混沌生物学.北京:科学出版社, 2006,15-20
[32]陈国先. PIC单片机原理与接口技术.北京:电工工业出版社, 2004, 1-10
[33]林若波. PCB电磁兼容设计中的电源和接地研究.电子测试, 2007,(1):92-94
[34] E C Ott, C Grebogi, J A Yorke. Controlling chaos. Phys Rev Lett, 1990,(64):1196-1199.
[35] W L Ditto, S N Rauseo, M L Spano. Experimental control of chaos. Phys. Rev. Lett., 1990, (65):3211.
[36]程艳云等.混沌同步及其应用.南京邮电大学学报(自然科学版), 2007, 27(3):80-86
[37] Li Zhi, Chen Guangrong. Robust Adaptive Synehronization of Uncertain Dynamical Networks. Physics Letters A, 2004,(324):166-178
[38]韩新娜等.多混沌系统的自适应同步电路设计.航天控制, 2006,24(6):36-39
[39]李忠明.激光应用于针灸医疗的机理研究.激光杂志,1997,18(5):45-48
[40]张晓媛.基于单片机平台的激光针灸仪器设计与灸法实现研究. [燕山大学硕士论文].北京:燕山大学, 2004, 8: 37-71
[41]邵鹏飞.混沌在图像加密中的应用研究. [湖南大学硕士学位论文] .长沙:湖南大学, 2007, 37-39
[42] K M Short. Steps toward to unmasking secure communications. Int. J.Birurc.chaos , 1994, 4 (4):960-969
[43]马西奎等.电力电子电路与系统中的复杂行为研究综述.电工技术学报, 2006, 2l(l2)
[44]蒋志平,唐国庆.电力系统无功规划优化的变尺度混沌优化算法.继电器, 2007, 35(2):35-38
[45]王世元.噪声混沌信号的滤波及基于混沌的通信系统的盲信道均衡研究.[西南师范大学硕士学位论文] .成都:西南师范大学, 2005, 36-43
[46]杨晓松,李清都.混沌系统与混沌电路.北京:科学出版社, 2007, 190-195
[2] E N Lorenz. Deterministic non-period flow. Journal of the Atmospheric Sciences, 1963,(20):130-141.
[3] Li T Y, Yorke J A. Period Three Implies chaos. Amer Math. Monthly, 1975, (82):985-992.
[4] P Linsay. Period Doubling and Chaotic Behavior in a Driven Harmonic Oscillator. Phys., Lett., 1981, (47): 1349
[5] Matsumoto T . A Chaotic Attractor from Chua’s Circuit. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 1984, 31(12): 1055-1058
[6] Hasler M. Engineering Chaos for Encription and Broadband Communication. Philosophy Transactions of Royal Society, 1995, (353): 115-126
[7]汪学兵.混沌同步及其在保密通信中的应用.计算机应用研究, 2007, 24(5):127-130
[8]李小春,朱双鹤,王国红等.混沌信号产生电路的研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2001, 2(5):21-24
[9]黄河,朱双鹤.混沌信号发生器的实验研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2002,3 (5):48-51
[10] Delgado-Restituto M, Rodrguez-Restituto A. Integrated chaos generators. Proc of the IEEE, May 2002, 90(5):747-767
[11]董论,于歆杰,郭静波等.基于DSP与DDS的混沌信号源的设计与实现.清华大学学报(自然科学版), 2004, 4(7):873-875
[12]邵保华,庞伟正.混沌扩频序列的数字产生及其DSP实现.应用科技, 2004, 1(5):25-27
[13]丁凯,陈佳民,杨汝良.混沌信号发生器的DSP实现.系统工程与电子技术, 2006, (12):1956-1959
[14]刘雄英,丘水生,范艺.基于MATLAB/Simulink的实时混沌信号发生器研究.桂林电子科技大学学报, 2007, (4):87-90
[15]毕伟光,吴爱国.一种用于混沌保密的新型混沌信号产生电路.信息安全与通信保密,2007, (5):131
[16]董莉.基于混沌的数字图像水印算法及应用. [湖南师范大学硕士论文] .长沙:湖南师范大学, 2007, 25-27
[17]张玉兴等.非线性电路与系统.北京:机械工业出版社, 2007,29-53
[18]刘凌.改进Lorenz混沌系统理论分析及其电路仿真.[西南交通大学研究生学位硕士论文].成都:西南交通大学, 2006,7-8
[19]王正林,王胜开,陈国顺. MATLAB/Simulink与控制系统仿真.北京:电子工业出版社, 2005, 55-60
[20]韩茂安,顾圣士.非线性系统的理论与方法.北京:科学出版社, 2006,176-181
[21]张森,张正亮. MATLAB仿真技术与实例应用教程.北京:机械工业出版社, 2004,100-101
[22]吴晓燕,张双选. MATLAB在自动控制中的应用.西安:西安电子科技大学出版社, 2006,90-92
[23]刘凌.改进Lorenz混沌系统理论分析及其电路仿真. [西南交通大学研究生学位硕士论文].成都:西南交通大学, 2006, 17-32
[24]熊焰.混沌信号发生器及其性能分析. [南京航空航天大学研究生学位硕士论文].南京:南京航空航天大学, 2006, 20-22
[25]李小春等.混沌信号产生电路的研究.空军工程大学学报(自然科学版), 2001, 2(5):21-24
[26]刘恒等.变形蔡氏电路中的混沌控制及Pspice仿真研究.物理实验, 2007, 3 (27):35-38
[27]李亚等.一种新的蔡氏电路设计方法与硬件实现.物理学报, 2006, 55(8):3938-3943
[28]李秀忠.单片机应用技术.北京:人民邮电出版社, 2007,121-122
[29]王为青,程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术.北京:人民邮电出版社, 2007,45-60
[30]林志琦等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真.北京:北京航空航天大学出版社, 2006,90-100
[31]张建树,管忠,于学文.混沌生物学.北京:科学出版社, 2006,15-20
[32]陈国先. PIC单片机原理与接口技术.北京:电工工业出版社, 2004, 1-10
[33]林若波. PCB电磁兼容设计中的电源和接地研究.电子测试, 2007,(1):92-94
[34] E C Ott, C Grebogi, J A Yorke. Controlling chaos. Phys Rev Lett, 1990,(64):1196-1199.
[35] W L Ditto, S N Rauseo, M L Spano. Experimental control of chaos. Phys. Rev. Lett., 1990, (65):3211.
[36]程艳云等.混沌同步及其应用.南京邮电大学学报(自然科学版), 2007, 27(3):80-86
[37] Li Zhi, Chen Guangrong. Robust Adaptive Synehronization of Uncertain Dynamical Networks. Physics Letters A, 2004,(324):166-178
[38]韩新娜等.多混沌系统的自适应同步电路设计.航天控制, 2006,24(6):36-39
[39]李忠明.激光应用于针灸医疗的机理研究.激光杂志,1997,18(5):45-48
[40]张晓媛.基于单片机平台的激光针灸仪器设计与灸法实现研究. [燕山大学硕士论文].北京:燕山大学, 2004, 8: 37-71
[41]邵鹏飞.混沌在图像加密中的应用研究. [湖南大学硕士学位论文] .长沙:湖南大学, 2007, 37-39
[42] K M Short. Steps toward to unmasking secure communications. Int. J.Birurc.chaos , 1994, 4 (4):960-969
[43]马西奎等.电力电子电路与系统中的复杂行为研究综述.电工技术学报, 2006, 2l(l2)
[44]蒋志平,唐国庆.电力系统无功规划优化的变尺度混沌优化算法.继电器, 2007, 35(2):35-38
[45]王世元.噪声混沌信号的滤波及基于混沌的通信系统的盲信道均衡研究.[西南师范大学硕士学位论文] .成都:西南师范大学, 2005, 36-43
[46]杨晓松,李清都.混沌系统与混沌电路.北京:科学出版社, 2007, 190-195
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |