LED照明网络控制芯片的设计及应用

针对传统的照明网络存在高功耗和编址复杂等问题,设计支持多通道的LED照明网络控制芯片。控制芯片包含控制通道接口和数据通道接口,对多通道协议进行处理。应用控制芯片可以实现多通道的LED照明网络架构,简化照明节点编址过程。经测试,该控制芯片可以支持照明节点编址,而且芯片功耗大约为89 mW,与现有技术相比,有效地降低了功耗。     

低功耗超高频RFID标签芯片基带控制器

在分析RFID标签芯片系统架构的基础上,设计了一款适用于超高频射频识别标签芯片的基带控制器,以支持ISO 18000-6 Type C标准协议的RFID标签芯片的设计与实现.该基带控制器从系统架构和关键电路设计两个方面进行低功耗的系统集成优化设计,工作主时钟频率采用1.28 MHz,解码电路的采样时钟频率采用2.56 MHz,并采用TSMC 0.18 μm工艺对面积和功耗进行仿真验证和实现评估.仿真结果标明:该基带控制器符合ISO 18000-6 Type C标准协议,芯片面积0.16 mm2,芯片功耗20.07 μW,能够满足无源射频识别标签芯片的低成本和低功耗的需求.     

基于改进TDM-LoRa低功耗森林火灾监测预警系统设计

针对目前森林火灾监测系统成本高、功耗大、维护复杂的缺点,提出一种基于改进TDM-LoRa设计的低功耗森林火灾监测预警系统。系统以STM32系列微处理器为节点控制核心,LoRa-SX1278 芯片为通信模块,并使用增量传输和改进TDM(Time Division Multiplexing,时分复用) 通信机制,有效降低节点能耗,从而延长监测节点和汇聚节点寿命。试验结果表明,数据信息在发射功率20dBm,传输速率为1.2 Kb/s的情况下,节点可在3500m范围内实现丢包率仅为7.2%;在使用2600mAh电池,数据采集上传间隔时间为30min的情况下,单个节点有效工作时间理论可达90.7个月,实现无中继远距离低功耗森林环境监测数据的采集。     

用于智能锁的超低功耗系统的设计与应用

为解决现今指纹锁的高性能和低功耗之间的矛盾,提出了一种基于双核架构的嵌入式系统,采用TI公司AM437x高性能处理器移植识别算法;具有超低功耗的AVR单片机MEGA8微控制器作为主控芯片,以控制非接触启动、红外灯、电机驱动等外围设备,保证系统具有较低的待机功耗.通过设置主控芯片的超低功耗睡眠模式,使得系统大部分时间处于低功耗状态,利用非接触式启动模块控制高耗能识别模块仅在需要的时候上电启动,从而大大降低系统的功耗.综合测试表明,系统休眠时MCU静态工作电流低至1.51μA,唤醒时电流优化至3.3mA,8节干电池使用寿命为638d.相比现有设计方法,兼具更低的功耗和更高的性能.     

基于ZigBee技术的农业信息采集系统

目的实现农业环境信息的远程数据采集与无线传输。方法基于ZigBee技术及GPRS技术,以射频芯片CC2500、微控制器PIC18LF4620及明基M23模块为核心。结果设计了该系统网络节点的硬件平台,给出了网络协调器和终端节点的软件设计流程。结论该方案具有体积小、成本低、功耗低的特点,支持网状拓扑结构,可以快速组网,顺利读取农业环境的土壤温度、湿度、光照等信息。     

2.4G微功耗主动式RFID识别系统设计与实现

提出了一种新的基于微功耗单片机和射频芯片的主动式微波射频识别(RFID)系统,并设计了数据通信协议,给出了阅读器和标签通信软件设计流程和防冲突策略.该系统具有微功耗、识别距离远、防冲突性好的优点.     

基于节点亲密度的标签传播重叠社区发现算法

针对基于标签传播的重叠社区发现算法中出现的随机性和不稳定性问题,提出了一种新的基于节点亲密度的标签传播算法.首先,利用网络的局部信息,以模块度增量为依据,对网络中节点进行粗聚类,实现对节点的初步划分;然后,定义节点亲密度函数进行标签的更新和选择.在人工和真实网络上对算法进行验证.结果表明,该算法能有效地提高大规模重叠社区检测的准确性和稳定性,并且具有近乎线性的时间复杂度.     

基于H指数的改进标签传播算法研究

发现复杂网络中的结构和特征是社区发现的一个重要任务.标签传播算法(LPA)因具有接近线性的时间复杂度,常用于快速处理大规模的社区网络.针对该算法在节点的更新顺序和标签选择策略上存在很大的随机性,严重破坏了算法的稳定性和社区划分结果的准确性.提出了一种基于节点H指数的标签传播算法,即利用节点的综合影响力改进标签传播算法的节点更新顺序和标签选择策略.实验研究表明,改进算法有效地降低了算法的随机性,提高了社区划分的稳定性和准确性.     

基于停车位检测的无线传感器节点低功耗设计

在无线传感网应用中,由于节点电池供电而且更换困难,功耗设计成为最关注的问题之一.从硬件与软件两个方面论述了传感器节点低功耗设计,硬件部分主要是从芯片选择和电路设计等方面实现;软件部分主要包括功耗模式控制、通信协议设计等方面降低空闲传输.设计了基于STM8L151Kx单片机与SI4432无线模块的无线传感器节点.实际测试表明,在停车场动态车位管理系统的应用场合表现出良好的性能.     

基于MSP430控制的射频识别读写器设计

设计了一种基于单片机处理器的射频识别（RFID）便携式读写器的系统.采用当前先进的片上系统（System on Chip,SOC）,将外围电路尽可能地放置于SOC芯片内,利用软件实现了对射频标签信号的数字实时采集和控制功能,从而简化了传统的微控制器控制的RFID读写器所需的庞大硬件电路及其引入的额外误差,具有重要的实用价值,并且功耗和成本很低.     

低功耗全流水线JPEG-LS无损图像编码器的VLSI设计

针对JPEG无损/准无损图像压缩标准(JPEG-LS)本身不利于并行计算和低功耗应用的问题,提出了一种JPEG-LS无损图像编码器的超大规模集成电路(VLSI)实现结构。它从功能上分为4部分:模式判别模块;时钟控制器;3条并行流水线;两级数据聚合器。这些模块以全流水线结构组织运算,能够达到实时图像处理的目的。4时钟域交叉并存,并包含专用时钟控制器的时钟管理机制,既保证瓶颈运算的进行,又能及时关断空闲模块的时钟,该措施使平均功耗降低了15.7%。该文提出的JPEG-LS编码器具有低功耗、高速图像处理的特征,已被应用于无线内窥镜系统。     

一种面向航空集群机载网络的分布式更新方法

针对当前集中式网络更新方法更新时间长且过度依赖控制器的问题,为降低网络更新时间和减缓控制器负荷,提出一种面向航空集群机载网络的分布式更新方法。设计改进的更新消息,控制器通过生成更新依赖图进行更新消息的构造,将更新依赖关系编码到更新消息中下发到数据平面;而后交换机分布式执行更新操作,利用询问和通知消息进行更新顺序协调,从而在数据平面实现分布式网络更新。仿真实验表明：与现有集中式更新方法相比,所提分布式更新方法能够通过降低更新期间的节点交互次数来减少更新协调时间,从而降低业务流更新时间以及整个网络更新时间。     

浅层地震勘探中的无线同步装置研究

为更好地解决浅层地震勘探信号采集的时间同步问题, 提出一种基于无线网络的浅层地震勘探数据采集系统。设计并完善基于应变式压力传感器的检波装置, 以AT89C51单片机作为主控制器（MCU: Micro Controller Unit), 采用低功耗、 高分辨率的16位Σ-Δ型模数转换芯片AD7705实现数据采集, 选用nRF24L01组建无线网络, 给出电源模块和稳压电路以实现准确灵活供电。通过确定数据采集系统不同传输距离的实际时间差值, 利用地震仪进行时间补偿, 从而实现数据采集同步。测试结果表明： 系统在测试期间功耗为2 500 mW, 无线传输最远距离为94 m, 延迟时间最短为1.87×10^-6 s。解决了勘探环境恶劣时的复杂布线和同步问题, 实现了浅层地震勘探的低功耗、便携式的同步功能。     

基于I.MX6Q的便携式AUV控制器设计与实现

目前便携式AUV控制器大多以X86架构处理器为核心,体积大、集成度低、功耗高。本文依据AUV控制系统需求,设计了以ARM Cortex-A9系列I.MX6Q CPU为核心,集成电源、GPIO、串口扩展、网卡扩展、AD采集、CAN接口多个模块的电路为硬件平台,嵌入式Linux操作系统为软件运行环境的便携式AUV控制器。在硬件上对控制器进行了定制化设计,在软件上对各模块进行了Linux设备驱动设计与移植。经测试结果表明,该控制器有效地解决了AUV电子舱占用体积大,集成度低,功耗高的问题,而且性能可靠,为便携式AUV实现产品化打下了良好的基础。     

无人机燃料电池混合动力系统人工神经网络控制策略

目前,全球有200多项在研电推进飞机项目,包含传统固定翼飞机改造、新构型设计、全电推进系统和混合电推进等。近年来,电推进飞机的发展方向可分为纯电动固定翼、电动垂直起降和混合电推进3类。本文针对某小型无人机燃料电池和锂电池组成的混合动力系统,建立了由质子交换膜燃料电池混合动力系统、6自由度飞行器模型和基于神经网络控制器组成的整个系统仿真模型。为了满足无人机不同飞行阶段的电力需求,控制器控制电池电流和充放电速率。在燃料电池作为无人机主要动力源的情况下,对混合动力系统的性能进行验证和评估。对人工神经网络控制器和模糊逻辑控制器性能进行了比较,结果表明,人工神经网络控制器的性能明显提高,增强了无人机混合动力系统的整体稳定性。人工神经网络控制器在效率和油耗方面比模糊逻辑控制器略有提高,约为1%。这说明在这类系统中,所设计的神经网络控制器比经典控制器具有更强的鲁棒性,更好的响应能力、可靠性,可满足无人机燃料电池混合动力系统运行在最优水平和最优效率上。     

不确定变形耦合发电机系统的参数辨识与自适应同步

研究了不确定变形耦合发电机系统的自适应同步和参数辨识，设计了自适应控制器和参数更新规则，理论证明了该控制器可使得两个变形耦合发电机系统——驱动系统和未知参数的响应系统渐进地达到同步，并且可以辨识出响应系统的未知参数．数值模拟结果证明了该控制器的有效性。     

非线性系统神经网络输出稳定控制器的设计

针对一类非线性系统,以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,提出一种基于李雅普诺夫定理的神经网络稳定控制器。该非线性控制器采用神经网络补偿的方式来抵消外界干扰的不利影响,减少系统达到平衡状态的时间。分析了系统的稳定性,并将该方法应用到单机无穷大电力系统中,仿真结果验证了该控制器在非线性系统稳定性控制中的有效性。     

基于MSP430系列单片机的电子配料控制器设计

介绍一种电子配料控制器的设计方案,该电子配料控制器以TI公司的MSP430F149单片机为控制核心,集成了电源模块,放大器及输入输出驱动模块,通信模块,键盘和显示模块等,并针对单片机抗干扰性能较弱的特点,不仅采用光电耦合技术、加接去耦电容以及合理布线的硬件抗干扰设计,而且采用看门狗技术和数字滤波技术等软件抗干扰技术。该设计方案的特点是控制器整体结构紧凑,体积小,功耗低,操作灵活方便,使用安全可靠。     

考虑时滞影响的分层非线性全局控制器的设计

提出了基于广域信息的分层控制器结构,第一层是负责计算全局信息（如功角中心、角速度中心）的广域控制器,第二层是将本地测量信号与全局信息相结合以得到控制规律的本地控制器.同时,为了克服基于线性二次调节的非线性全局控制器易受时滞影响的弊端,应用线性矩阵不等式的H∞控制理论提出了新的计及时滞影响的非线性全局综合控制器.四机系统的仿真结果表明,当考虑广域信息的时滞影响时,该控制器仍能快速平息系统的振荡,提高系统的稳定性.     

基于MSP430的新型LED调光系统

文中设计了一种基于MSP430单片机的新型LED无线遥控调光系统。该系统驱动电源部分采用单端反激式开关电源拓扑结构,采用MAXl6822作为LED的恒流驱动器。调光部分采用MSP430F149单片机作为控制核心,利用定时器的精确定时来产生占空比可调的PWM信号对LED灯进行调光。无线控制模块采用体积小、功耗低、成本低的红外遥控,实验结果显示所设计的LED调光系统效率高、满足大功率LED照明的电压电流工作要求,具有良好的无线调光功能。