基于S12微控制单元的BDM调试系统

通过研究背景调试模式接口,设计实现一个基于S12系列微控制单元的调试系统,采用USB2.0接口实现PC和编程调试器的通信。该系统具有实时更新相关寄存器、存储器和变量值等功能,可以帮助用户快速定位和查找错误,并提供多个断点设置功能,为不同顺序结构的源程序提供高效的逐语句调试和逐过程调试。

基于微控制单元的彩色图像加密无线通信方案

为解决无线信道中的彩色图像通信安全问题,提出了一种基于微控制单元(micro controller units,MCU)的彩色图像实时加密通信方案.利用所提密码系统提高混沌序列的随机性,通过基于混沌映射的伪随机数生成器(pseudo random number generator,PRNG)和XOR操作进行图像加密,并通过RS-232端口发送嵌入式加密系统的输出.在PIC 16F873A微控制器上实施了提出的方案,并在无线链路上进行了实验.结果表明,与其他优秀加密方法相比,所提方案提供了更高的安全性,可抵御各种已知攻击.此外,使用双浮点精度的PRNG的处理速度为13.52 Mbit/s,能够满足现实应用的实时通信要求.

车规级微控制单元芯片上车使用后的失效机理及失效率分析

随着汽车智能化应用越来越广泛,芯片已经成为汽车上各功能模块不可或缺的一部分。分析表明,微控制单元芯片是车载芯片种类中一个重要的组成部分,不仅可以用于车上的核心行车电脑中,也可以用于车上娱乐系统。基于跟踪了2014年起至今多颗车规级微控制单元芯片的上车后的失效反馈,对其进行了失效机理归类及失效率分析。

基于Arduino的智能沙漏控制器设计

设计一款智能沙漏控制系统。以Arduino为系统主处理器,使用多块8×8点阵模块显示沙粒运动轨迹;通过滚触开关实现重力感应,确保沙粒的运动速度可调,以及Android智能手机具备远程控制功能。测试结果表明:智能沙漏能通过重力感应模拟沙粒运动轨迹及速度,具备电子计时及显示功能;能从手机App端远程设置时间和显示图案。该系统运行稳定,满足创意小家电产品的功能需求,具有一定的实用价值。

一种新型多电机同步控制平台研制

多电机同步控制广泛应用于工业生产中,同步控制的性能直接影响产品质量的好坏。设计了由MCU+DSP+CPLD组成的多电机同步控制平台。平台运用C语言编写了MCU与DSP部分的程序,采用VHDL硬件描述语言来书写CPLD部分的程序,从而实现了MCU对张力的高速采集,DSP对控制算法的高速运算及DSP对CPLD高速传输指令,CPLD对DSP、变频器及上位机串口的通信。平台采用基于RS-485接口的USS协议实现与变频器的通信。对该平台进行了速度响应及张力稳定为一体的试验,试验证明其可以稳定控制3台电机,且控制性能优于PLC控制,具有良好的控制性能。

全自动梯度凝胶胶片制作装置控制系统设计

设计了一种用于梯度凝胶胶片制作装置的控制系统．采用C8051F020为微控制单元，由液晶屏、步进电机、键盘、光电耦合、串口通信等模块组成．对主控制电路、步进电机驱动电路、液体管路控制电路三大模块作了详细论述．系统可完成对灌胶参数的设置和对控制对象（步进电机、电磁阀）的实时控制．经实验测试，结果显示该控制系统能够满足凝胶胶片浓度梯度（5％～20％）分布设计的要求．该装置做为医学领域生产梯度凝胶胶片的全自动专用设备，具有良好的应用前景．

微机电可调光滤波器调谐锁定系统

针对微机电可调光滤波器调谐过程中的振荡现象,给出一种波长调谐锁定系统,利用微控制器实现对光探测器输出信号的监测和对可调光滤波器波长的反馈控制。系统中的控制算法对连续多个监测信号采样值进行平均,可解决滤波器调谐振荡引起的时间延迟问题。在4种波长偏移情况下对系统进行实验测试,波长跟踪锁定时间和误差分别小于50ms和12pm,满足光纤通信应用的要求。

基于混合式磁浮平台的解耦及控制分析

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题,提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路,给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计,该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成,由永磁体提供主要的悬浮力,电磁线圈提供水平方向的驱动力,以此减少负责主动悬浮的线圈数量,减小线圈功耗及产热.基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程,利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式,并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算;充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域,简化忽略了竖直方向上力的解耦,建立被控对象的数学模型,并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器,通过试验研究了平台的悬浮性能.研究结果表明:本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围±4 mm内,能够实现稳定的水平运动,并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.

微型碳纳米管NH_3气体检测系统

基于制备得到的微型碳纳米管NH3传感器,研制了一种便携式气体浓度检测系统。此系统由恒流源驱动,通过微控制单元实现自动检测。为了便于安装、维修与调试,该系统所有电路均采用模块化设计,检测系统可以比较精确地测量25 kΩ以内电阻的变化,可以精确检测5×10-6~50×10-6范围内NH3气体浓度。

运动控制器的发展与现状

运动控制器历经了分立电子元件、集成电路到软件控制发展阶段。运动控制系统随之进入了全数字化控制新阶段。具有可互换、可伸缩、可移植、互操作和可扩展特性的开放式模块化结构控制器(OMAC)是发展趋势。目前运动控制器可分为基于模拟电路、微控制单元、可编程控制器、通用计算机、ASIC、可编程逻辑器件和DSP等类。

基于水和农药流量同步控制的在线混药系统设计与试验

针对现有的在线混药系统在农业作业中存在无法精确控制混药比、混药量仍然过剩等问题,设计了一种基于水和农药流量同步控制的在线混药系统.该系统主要由混药量的决策模型和控制系统组成.混药量决策模型的输入为变量喷雾系统中施药量决策模型的输出,并与混药量决策模型中的流量调节控制周期结合,用以实时计算系统中水和农药的流量.混药量控制系统中,经过处理后的脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)占空比数据传送至微控制单元(microcontroller unit, MCU),再由MCU生成PWM指令,发送至双路PWM驱动电路,并生成期望的PWM占空比数值,从而调节输送泵工作电压,进而同步调节水和农药的流量.试验结果表明:该系统中,蠕动泵和隔膜泵的流量精度分别在可控范围0~135.5 mL和0~18.65 L时,经过指定5.00 L混药量后,实测混药量误差小于5%;在混药比为100、300和500和流量调节控制周期为300、500和600 ms的条件下,进行交叉组合混药,混药比误差都保持在3.24%以内,可见混药效果良好.

基于SI4463的车床安全保护控制器的设计与实现

为了解决针对普通车床缺乏安全保护装置,在车削加工中易出现安全事故的问题,本文对机床的安全保护缺陷进行了研究,提出了采用基于SI4463芯片的无线通信技术和双MCU控制方法,设计并实现了安全保护控制器。该控制器通过安装在车床相关位置的检测元件测得的状态数据,控制车床主电机和快进电机状态,避免发生事故。车床安全保护控制器可以单机脱机工作,可以通过应用无线通信技术与上位机联机工作,也可以实现多台车床的远程集群控制。

输电线路微气象无线监测终端设计

实时监测输电网络微气象信息的微气象监测系统是一种性价比高的设备,其保证了电网的安全运行。输电线路微气象信息监测终端具有体积小、续航能力强、易于操作维护、可靠性高等特点,可以对于特定的输电线路环境进行实时监测,使电网工作人员在灾害发生前做出预防措施。在设计中,监控终端的微气象监测系统的微控制单元由STM系列芯片作为中央处理单元的主控芯片。

海洋平台控制系统应用案例

目前我国对油气资源的需求不断增长,海底油气资源的开发与利用愈发显得举足轻重,随着我国海洋油气的开发走向深水,海上平台油气生产设施的安全性与可靠性要求更为严格。本文以中国海洋石油岐口18-1油田综合调整项目为例,阐述了ABB Industrial IT 800xA可扩展自动化系统在能源行业海上平台油气生产项目中的应用。

抽样校验和编译优化的车载MCU安全启动方案

随着网联技术的发展,针对车辆的网络攻击事件频发,黑客可将恶意软件刷入车载微控制单元(MCU),实现恶意控制车辆或窃取重要信息的目的。针对上述攻击场景,需在车载MCU中加入安全启动功能进行防护,以保证只有合法的软件能被运行。为此,本文对当前主流车载MCU安全启动方案进行研究,总结它们在安全性、稳定性、低耗时方面的性能表现和存在的不足,然后针对低耗时性能提出优化方案,最后通过搭建实物系统对优化方案的可行性和有效性进行验证。结果表明,采用抽样校验和编译优化的方案可以在满足低耗时要求的同时保护尽可能多的重要代码。

基于机器视觉的水果采摘机器人的设计

针对人工采摘存在的劳动强度大且工作效率低等问题,提出了一种基于机器视觉的水果采摘机器人的设计方案。该方案主要实现了成熟水果的自动识别和采摘。采用单片机STM32F103ZET6作为主控芯片,视觉部分采用摄像头模块OV7725进行图像的采集和读取,在微控制单元MCU的控制下识别出成熟水果并实现自动采摘。通过试验验证,表明该方案具有一定的可行性。

基于NodeMCU的智能浇灌系统设计

当前,智能化技术不断发展,为了提升现代农田的智能化管理水平,设计以NodeMCU(节点微控制单元)作为中央控制器的智能浇灌系统,实现农田灌溉智能化。YL-69土壤湿度传感器用于检测土壤含水量,DHT11温湿度传感器用于检测环境温度和湿度,中央控制器负责数据的采集与处理,通过内置的ESP8266芯片连接Wi-Fi将数据无线传输至网页端进行实时监测与控制,并对比系统设置的阈值指标,反馈至微控制器,微控制器通过控制继电器打开水泵对土地浇灌,并且搭建数据库进行数据记录与分析。该系统结构简单,可靠性较高,可实现浇灌的无人化管理,具有重要的现实意义。

基于Cortex-M3的串口与CAN转换模块的设计与实现

针对采用控制器局域网络(CAN:Controller Area Network)总线的自动操舵系统和采用串口通讯的航海导航设备之间通讯的不匹配问题,设计了一种基于Cortex-M3嵌入式平台的通信转换模块,实现了串口与CAN总线数据的双向转换功能。同时对传统CAN收发器CTM1050存在的信号稳定性不足、波特率精准度低等问题,提出并实现了一种硬件电路的替代方案,提高了数据通讯的时效性和稳定性。基于CAN2.0B扩展帧,设计了自动操舵系统内部CAN总线协议。该协议可根据报文信息优先级分配标识帧,保证了总线数据的有序传输。实验结果表明,该通讯模块功能使用正常且通讯效果良好,具有一定通用性,可在多种需要转换的设备系统上推广使用。

基于国产MCU的全钒液流储能系统的数据采集与通信设计

为了让全钒液流储能系统安全可靠运行,控制模块需要具有数据采集、存储、运算和通信等功能。随着国产MCU的稳定与成熟,以国产芯片为核心的控制模块已逐步在储能行业得到应用。按全钒液流储能系统对控制单元的要求,结合国产芯片APM32系列的特点,设计了以APM32F4为核心,以数据采集和通信为主要功能的硬件电路及软件。对设计的电路和软件进行了数据测试,测试结果证明,该设计完全可以满足液流储能控制系统的预设应用要求,并可扩展更多应用功能。

基于MCU集成电路技术的智能仪器仪表硬件电路设计与实现

微控制单元(Micro Control Unit,MCU)集成电路技术具有强大的处理能力和可配置性,能有效支持复杂的数据处理和控制任务。智能仪器仪表对高精度、高可靠性及良好用户交互性的高标准需求,正驱动着相关人员探索先进的硬件电路设计方案,以适应日益严苛的工业应用标准。介绍基于MCU集成电路技术的智能仪器仪表的硬件电路设计与实现,阐述关键组件的选择与设计、印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)布局设计等,并探讨硬件电路的实现,旨在为智能仪器仪表的设计提供一套完整的解决方案。