New Approach for Hardware/Software Embedded System Conception Based on the Use of Design Patterns

This paper deals with a new hardware/software embedded system design methodology based on design pattern approach by development of a new design tool called smartcell. Three main constraints of embedded systems design process are investigated: the complexity, the partitioning between hardware and software aspects and the reusability. Two intermediate models are carried out in order to solve the complexity problem. The partitioning problem deals with the proposed hardware/software partitioning algorithm based on Ant Colony Optimisation. The reusability problem is resolved by synthesis of intellectual property blocks. Specification and integration of an intelligent controller on heterogeneous platform are considered to illustrate the proposed approach.

虚拟现实技术在数字媒体交互中的应用

相比于传统媒体技术,数字媒体采用更多的先进技术,是信息量大、操作体验感好、支持用户更多的主动操作。虚拟现实技术可以提供良好的体验感、满意度、实时性,对于数字媒体技术交互过程的改变具有重要的意义。该文首先从硬件角度分析基于虚拟现实技术的数字媒体交互采用的设备,包括计算机设备、头盔、手套、手柄、运动捕捉、模拟驾驶和全息现实等。其次从软件角度分析基于虚拟现实技术的数字媒体交互的设计流程和框架,包括虚拟现实软件平台、模拟和交互软件、内容开发工具等软件环境的支持等。性能测试实验结果显示,基于虚拟现实的数字媒体交互过程设计,最终用户使用满意度达到95%以上,实时性提高12%以上。

触觉代偿理论下的视障儿童绘画玩具设计实践

探究触觉代偿介入下的视障儿童绘画玩具系统设计,创新视障儿童的绘画体验。通过文献研究法得出当前国内外触觉代偿相关研究现状,基于文献及市场调研分析得到视障儿童玩具设计的现状分析,进而得出当前视障儿童玩具对于触觉代偿的设计需求,并归纳出视障儿童绘画玩具系统的设计路径及框架。以使视障儿童绘画行为形成正向有益的良性循环为目标,基于前期研究得出的设计路径及框架,进行视障儿童绘画玩具系统设计实践。触觉代偿指导下的视障儿童绘画玩具系统能够改善并提升视障儿童绘画历程中的综合体验,同时为视障儿童提供了一个新的感知世界和表达自我的视角。

新能源汽车的驱动电机系统研究和设计

通过改变新能源汽车的能源消耗方式,能提高节能减排工作效果,促进新能源开发利用工作顺利进行,保证社会经济实现可持续发展。科学技术的发展决定着新能源汽车的研发进程,驱动电机系统作为新能源汽车的关键点,涉及新能源汽车研发的核心技术,相关人员要注重新能源汽车的驱动电机系统研究和设计,提高设计的合理性。

对海检测板的国产化设计

介绍了某雷达对海检测板的国产化设计,对可编程阵列逻辑(FPGA)和总线驱动芯片周围部分硬件电路进行重新设计,对软件语言进行翻译,并完成了整机试验验证。新设计的对海检测板国产化率达到100%。

差速轮式移动机器人控制系统设计

差速轮式移动机器人在现代自动化和智能化领域中扮演着愈发关键的角色。为满足不断增长的自动化需求,该文设计一款用于室外环境的差速轮式移动机器人控制系统,该系统综合考虑电源系统、驱动系统、传感器系统、人机交互系统和通信系统的设计,以支持运动控制、环境感知、定位、人机交互和远程通信等核心功能,通过软硬件设计,最终实现可靠稳定的差速轮式移动机器人控制系统。经过测试,各项功能正常,实现预期目标,可为机器人技术进一步发展和应用奠定坚实的基础。

空调系统电气控制单元设计与仿真

空调设备是夏季防暑、冬季防寒的重要设备,对北方和南方的居住环境适宜度调节都具有非常重要的作用。常规控制方法作用之下,空调系统存在响应速度慢,系统满载运行功率高、能源浪费等突出问题。该文针对空调设备的电气控制进行系统研究,并开展相应的实验验证。首先对空调系统的组成结构和工作原理进行分析,给出基于STM32嵌入式电气控制系统的硬件结构和软件设计方案,并给出空调制冷过程、冷却过程、蒸发器工作过程对应的算法模型。实验以5组空调设备为实验对象,以常规控制方法为参照方法,证实在该方法控制作用下,空调设备可以实现快速的功率效应,并且具有较低的满载运行功率,从而达到有效的节能效果。实验结果充分证明该文设计的空调系统电气控制硬件和软件的有效性。

一种小型履带式管道机器人的研究与设计

针对通风管道人工探查不便的现状,设计了一款专用的小型履带机器人。该机器人通过合理的结构设计,可以在狭窄的管道内实现爬坡和越障功能。开发了基于树莓派和STM32的控制系统,设计了整个机器体的硬件电路和各模块的控制程序,利用Qt Creator软件创建了便于控制与接收数据的上位机界面。通过光纤通信实现上位机和机器人的数据互通。机器人搭载的摄像头模块和轮速计可以在复杂的管道环境中实现定位功能。经过实验与数据采集,表明该机器人整体功能完善,在实际工作环境中运行平稳,能够满足管道机器人的工作要求。

基于AHP和QFD的学龄前儿童植物生长认知产品设计

获取学龄前儿童对植物生长认知产品的真实需求,找到需求与设计特征的对应关系,并完成一款学龄前儿童植物生长认知产品设计。文章使用SET模型分析设计的必要性,通过KJ法调研、分析并整理用户需求,利用AHP层次分析法量化用户各项需求权重,采用QFD质量功能展开将用户需求转化为产品设计特征并排序。依据需求和设计特征排序,完成一款“线上App”+“线下硬件”的学龄前儿童植物生长认知产品设计。该套设计流程可为学龄前儿童产品设计与开发提供参考。

工业锅炉炉膛可视化监测系统研究

工业锅炉是重要的工业加热设备,一般分为蒸汽锅炉和燃煤锅炉。工业锅炉炉膛又叫燃烧室,主要作用是组织燃料燃烧所需的空间,承担着炉膛内交换热量的重任,确保锅炉出口烟气的温度冷却到受热面允许的程度。工业锅炉在运行过程中,燃烧情况是影响工业锅炉运行的重要监视对象之一。燃烧不稳定不仅会导致锅炉的热效率降低,产生噪声以及污染物,严重还会引发炉膛灭火以及炉膛爆炸等安全事件。近些年我国工业迅速发展,工业锅炉在能源等行业的使用愈加增多。加强对工业锅炉炉膛燃烧情况监测是应对能源匮乏现状,提升企业经济效益的重要手段。分析了工业锅炉的概念及炉膛结构,介绍了可视化监测系统的构成及价值,并从整体架构、硬件以及软件设计三方面介绍工业锅炉炉膛可视化监测系统,旨在为工业锅炉的运行优化提供设计参考。

电力系统关键业务指标管控平台研究

由于构建的电力系统关键业务指标体系中指标的全面性不足,导致平台的管控效果不佳。因此,设计了电力系统关键业务指标管控平台。在硬件设计上,设计了数据采集卡和通信器;在软件设计上,根据电力系统的运行状态和运行性能,在遵循五项原则的基础上,分别从电力供应、电力传输、电力分配、电力设备和电力系统管理五个方面构建电力系统关键业务指标体系,并分别计算指标体系中不同指标的主观权重值、客观权重值和综合权重值,由此制定相应的管控措施,设计出对应的管控方案。通过上述软硬件的设计,完成对电力系统关键业务指标管控平台的设计。在实验测试结果表明,设计的电力系统关键业务指标管控平台在实际应用中运行维护成本低,管控效果好。

基于Jetson Nano和YOLOv5的火灾自动报警系统分析与实现

本文针对传统的YOLOv5模型提出有效的结构优化,减小了设备体积,增加了预测速度,适用于算力低、内存少的嵌入式平台,并在边缘计算设备Jetson Nano上成功部署,提升了检测速度。基于Jetson Nano和YOLOv5算法,本文提出了一种新型的火灾自动报警系统。该系统能够通过视频监控实时感知火灾现场,对火源进行有效识别,及时发出报警信号,有效减少火灾事故的发生。实验结果表明,该系统具有高效、准确的火灾检测和识别能力,能够满足实际应用需求。此外,本文所提方案不仅可以对YOLOv5模型进行高效的压缩与加速,其他卷积神经网络模型都可参照本文方案进行操作模块的替换,为其他深度学习算法部署在资源有限的嵌入式平台上提供借鉴。

煤矿井下低压供电系统远程集控漏电试验平台设计研究

对目前煤矿井下低压供电系统特征及漏电原因进行了深入研究,分析了导致漏电的影响因素以及由此所带来的危害;在此基础之上通过对远程通信技术、数据采集技术以及漏电检测技术的统筹运用,立足煤矿电力监控系统软件的自身实际,设计了与之相匹配的远程集控漏电试验平台。对该平台的结构进行了详细阐述,并对其中的重要构成部件,如监控系统、漏电试验电阻箱等和相关的软硬件设计进行了具体介绍;并对低压漏电试验的有效性进行了现场有效验证;实际应用结果表明,符合煤矿远程低压漏电试验的相关要求,大幅降低了由于漏电而产生的停电、送电安全风险,提高了煤矿井下低压供电系统的远程在线安全监控能力。

基于物联网技术的信息系统数据存储系统

为了提高海量数据的存储安全性和可靠性,设计了基于物联网技术的数据存储系统。明确了物联网技术应用框架,理清系统设计需求,利用光纤网络交换机和阵列存储硬盘等设备构建存储系统硬件环境,通过存储层、服务层和应用层设计系统功能化结构,在此基础上,确定出数据的具体业务类型,根据数据写入业务处理流程进行数据写入后,对数据进行存储,完成基于物联网技术的数据存储系统设计。经实验证明,该研究系统下数据的存取性能较好、较高效且可行性较强,架构合理、存储速率速度及时,可实现各种类型数据的存储和管理。

选煤厂配煤控制系统软硬件系统设计研究

在李雅庄选煤厂原有配煤控制系统的基础上,针对现有配煤控制系统存在的问题,设计了一种选煤厂配煤控制系统软硬件系统方案,对选煤厂原有配煤控制系统进行改造升级。该设计主要包括硬件设计和软件设计2部分内容。将设计的改进方案在李雅庄选煤厂实践应用,通过对比改造升级前后系统性能变化,表明改造后的系统控制精度显著提升,新系统应用效果良好。

基于C-V2X技术的车载终端设计与验证

针对V2X(Vehicle-to-Everything)车载终端需要满足高速行驶车辆低延迟、高速率和高可靠性的通信需求,开展基于C-V2X技术的车载终端设计与验证。该终端采用DMD31芯片与主副处理器相结合的设计、主天线和分集天线的增益设计以及全新的任务调度与数据交互设计,研究了该终端硬件系统与软件系统的结构和主要功能,分别在静态场景和动态场景下对该终端的性能进行了测试。结果表明:该终端在200 m内的通信时延低于19.7 ms,丢包率低于0.03%;与现有基于专用短程通信技术设计的车载终端相比,平均通信时延降低了0.4 ms,通信距离大于100 m后丢包率降低了1.8%。该终端的通信性能满足3GPP TS 36.521 Release15标准规范,可用于构建各类车路协同应用。

基于鸿劲分选机的通用SLT实装板设计方法研究

主要基于鸿劲系列分选机的测试插座要求、硬件接口要求和软件通讯协议设计了一种既可以手测又可以放在分选机上实现自动化测试的通用实装板。不同于常见的实装自动化测试插座,基于鸿劲系列分选机的自动化测试插座为防止芯片叠料和放歪会在插座座体上面开光纤传感器的孔,硬件接口一般要求是固定的测试接口,要根据分选机的接口要求去设计实装板,分选机的软件通讯协议也要按照分选机本身的协议框架去编写测试程序,根据以上3点结合实际项目经验总结出一套通用实装板的设计方法,可有效地提高实装板软硬件设计效率。

电能自动化检定流水线校验系统的软硬件设计方案

为满足电力公司电能计量装置的自动化检定需求,本文提出了自动检定流水线校验系统的软硬件设计方案,可在计算机终端、软件系统控制下,对电能计量装置实施流水线上现场检定。硬件系统设计方案中,给出了多功能电标准表、绝缘电阻测试仪、耐压测试校验仪三类主要检定设备的性能指标,并确定了表位误差一致性标准设备、故障模拟类设备的基本参数。软件设计方案包含系统软件总体设计及功能模块设计两部分内容,旨在为电能自动化检定流水线校验系统的稳定、高效运行提供保障,得出精准、可靠的校验结论。

基于无线通信的高压变压器运行故障监测系统设计

常规高压变压器运行故障监测系统在检测bug时存在分析和修复异常问题,因此需要提出基于无线通信的创新性高压变压器运行故障监测系统。该系统在硬件部分采用电源转换电路和EPCQ256SI16N存储芯片,在软件部分设计了专用的高压变压器运行故障监测功能模块,有效实现高压变压器运行故障的监测。经过系统测试验证,结果表明该系统具有高可靠性和重要的应用价值,在分析和及时修复潜在问题方面表现突出。这一创新系统为高压变压器运行管理提供了新的思路与解决方案,有望在实际工程中得到广泛应用。

物联网校园监控系统设计研究

本文旨在研究基于物联网技术的校园监控系统设计。通过对物联网关键技术的分析,结合校园安全管理的实际需求,我们设计了一套全面、高效的监控系统。该系统结合了5G通信技术、无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术、Zig Bee技术、传感器技术等多项技术,能够实现对校园环境的实时监测与智能分析,不仅提升了校园安全管理水平,还为物联网技术在教育领域的应用提供了必要的参考借鉴。