用于单片机实验教学的红外激光气体检测仪

为了实现科研反哺教学、促进教学与科研的深度融合,研制了一种基于嵌入式多核处理器和数字信号处理器的实验教学用红外激光气体检测仪。该检测仪包括光学系统和电学系统,其中电学系统包含光谱信息感知模块和嵌入式控制模块。利用研制的检测仪开展了氨制冷冷库现场的泄漏氨气浓度的检测应用。结果表明,与传统气体检测仪相比,该检测仪实现了检测仪的网络化与智能化,而且性能满足实验教学要求。

基于四电极多频率扫描的生物阻抗法人体成分测试仪设计

生物阻抗包含丰富的人体病理和生理电信号,可以作为医务人员准确判断病人症状和治疗疾病的主要依据。基于此,提出一种基于Cole-Cole理论的人体多种参数测量系统。构建人体阻抗模型,通过碳纳米材料电极对人体阻抗进行采集分析,得到人体的各种成分参数。通过信号发生电路产生注入人体的低频信号,利用幅度检测电路检测流经人体电流产生的电压,采用分段检测法测得人体不同分段的阻抗信息;信号经放大电路输入RT1052微处理器,对数据和人体成分参数相关性进行分析,得到人体各种成分参数并显示测量结果。通过对系统进行测试分析,得出所设计系统能够准确地对人体蛋白质、脂肪等参数进行测量,误差范围可以控制在5%以内,具有很好的应用前景。

基于嵌入式技术的液体泄露检测系统研究

液体管道在地下土壤环境中容易受到腐蚀,这会影响管道的使用寿命和使用安全,为此通过多个液体检测传感器、油位传感器、温度传感器等硬件设备研究液体管道的性能检测。基于嵌入式技术实现检测的硬件和软件设计,其中硬件包括中央处理器、存储器、计算器、控制器、A/D转换模块、D/A转换模块和多路传感器接口等关键部件,实现数据信息的采集、计算与检测。中央处理器以S3C6410的内核为微处理器(ARM11)的处理器,通过串行外围设备接口(SPI)总线传递到嵌入式软件中的Linux内核空间。通过伯努利方程实现数据信息的故障判断。实验表明,本研究对液体管道检测的精度最高,对接精密度高达99.2%,提高了检测的工作效率。

基于嵌入式技术的施工升降机多电机同步控制方法

为提升施工升降机的自动化控制水平,设计基于嵌入式技术的施工升降机多电机同步控制方法。选取型号为STM32F407的嵌入式芯片,作为多电机同步控制的嵌入式微处理器。利用偏差耦合控制方法,将施工升降机的一台电机速度,与其它电机速度信息反馈结果作差处理。设置多电机速度偏差作为速度补偿信号,利用滑模速度控制器,使电机的速度误差快速收敛直至趋于0,确定电机控制量。嵌入式芯片依据电机控制量,向电机驱动单元发送电机控制命令,电机驱动单元接收控制信号后,控制施工升降机的电机运行参数调节,实现施工升降机多电机的同步控制。实验结果表明,采用该方法控制施工升降机多电机,跟踪误差和同步误差可以降低至10 r/min,多电机同步控制性能优越。

基于模糊控制的多功能交通控制系统

为适应中国交通控制的需要，设计和研制了一种基于模糊技术的多功能交通控制系统，能够根据人工指挥交通的丰富经验合理地进行多相位交通信号控制。应用表明：该系统使用方便可靠，能有效地改善交叉路口的通行能力。

多核、多线程处理器的低功耗设计技术研究

随着微处理器设计技术和半导体制造工艺的进步,芯片的规模和复杂度急剧增大,超高的功耗密度时系统稳定性造成很大影响,功耗壁垒已经成为提升微处理器性能的最大障碍。本文介绍了低功耗设计的基本原理、研究内容、设计方法,分析了CMP和SMT体系结构的功耗需求和特性,讨论了不同的功耗优化策略在两种体系结构下的适用程度以及对性能造成的影响。针对多核、多线程体系结构,着重从系统级、结构级和电路级等不同抽象层次时典型的功耗优化技术做了讨论。最后,展望了未来微处理器低功耗设计技术的发展趋势。

移动机器人分布式超声探测系统设计

设计制作了一种基于多处理器的移动机器人分布式超声环境探测系统.该系统由上位工作模式控制模块和下位智能超声传感器阵列组成.下位智能超声传感器选用收发一体式超声传感器,每个传感器均由独立的微处理器控制,完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及并行数据通信等功能.上位工作模式控制模块可以根据不同的控制策略,使下位传感器阵列采用“阈值比较法”和“改进型递推均值滤波”算法及EERUF方法并行循环工作模式,实现不同方向传感器分组并行工作,提高了探测的实时性和准确性,以及对移动机器人控制的鲁棒性.仿真和实验的结果都验证了该系统的可靠性和有效性.

多微处理器系统中的一种新的通信机制

本文对共享存储器的多微处理器系统与消息传递的多微处理器系统进行了比较，提出了存储信箱的通信机制，并用此通信机制构造了一个多ｉ８６０微处理器系统模型，并对此系统模型进行了性能分析．

CAN总线的机器人传感器网络设计

研发了基于CAN总线的移动机器人传感器网络,有效地保证了移动机器人多传感器信息通讯的实时性和稳定性.详细阐述了该移动机器人的体系结构和传感器网络的组成,同时设计了一套CAN网络通讯协议,实现了传感器节点的多主通讯,在很大程度上改进和提高了移动机器人的性能.

一种面向微处理器验证的分层随机激励方法

针对日趋复杂的微处理器功能验证,提出一种基于分层思想的受限随机激励产生方法,通过测试层、场景层、功能层和指令层的多层约束,实现随机激励在不同粒度范围的高度可控性,精炼测试空间,加快验证的收敛速度。采用可配置的功能库,将处理器功能行为单元作为随机激励的构建基础,产生逻辑功能与通信接口结合的随机激励,实现系列处理器的验证复用。CKCore处理器验证的实验结果表明,该方法与受限随机激励相比,在功能覆盖率相同的情况下,激励编写量减少60%;在仿真时间相同的情况下,功能和代码覆盖率分别改善10%和5%以上,有效提高处理器验证的质量和效率。

振动台数字控制系统中的多微机并行处理技术

本文在深入分析振动台对数字振动控制系统要求的基础上，提出了在数字振动控制系统中采用多微机主从式并行处理的方法，并阐述了ＰＣ３８６微机分别与ＴＭＳ３２０Ｃ２５信号处理器和Ｚ８０微机系统实现数据通讯的控制策略。

可现场GPS定位的手持式γ能谱仪的设计

针对目前现场γ能谱测量仪需要满足便携式、低功耗、高灵敏度等应用要求,设计了一款基于C8051F340片上系统微处理器的手持式现场γ能谱仪。该能谱仪采用低功耗的电源设计方案,并集成GPS现场定位功能;同时,采用软硬件结合的方式实现γ能谱测量的自动稳谱。其系统结构采用多功能一体化的设计方案,非常适合野外现场工作。高灵敏度γ能谱的实验结果验证了系统设计方案的可行性。

自主柔性变形蛇形机器人控制系统设计

针对搜救机器人对多信息获取与处理、远程监控与运动控制的实时高性能需求,设计了以ARM微处理器STM32为核心、多传感器融合的自主柔性变形蛇形机器人控制系统,实现了机器人的远程监控与运动控制、多传感器环境信息采集等功能。整个控制系统具有良好的扩展性、硬件可裁剪性。通过模拟灾难废墟场景实验,结果表明:蛇形机器人控制系统可实现多信息的实时准确无线通信,在不同的环境中,具有良好的多步态运动稳定性和自主移动性能。

GKD-1通用机器人多微处理机控制系统

本文介绍 GKD-1通用机器人多微处理机控制系统.该系统硬件采用模块化结构,具有易于扩充的特点;软件上采用动态任务调度,并提供了支持分布式程序设计的环境,使系统具有很强的通用性.目前,我们利用该控制器成功地在 PUMA 562 6自由度机械手上进行了力反馈顺应控制实验.并使采样周期缩短到4.883ms.

一种用于核辐射监测信号的多微处理系统

介绍了4兆伏静电正离子加速器的监测防护系统,该系统由多个微处理器与主控机分布式分布,组成高速多通道辐射信号采集控制系统,可以对多点核辐射的能量、强度、剂量率,剂量及剂量当量进行监测。系统的核电路部分采用最新的芯片产品,合理的硬件安排,优化的软件编程,在仅更换不同的探头后,便可探测分析,γX及快中子辐射。在参数稍做调整之后,就可以广泛应用于类似条件的其他场所的辐射监测。

速度-张力型三电机协调同步控制平台研制

为了改进传统的基于PLC总线控制的速度-张力型三电机同步测控平台,进一步提高数据采集以及系统控制的速度和精度,提出了基于多微处理器的速度-张力型三电机协调同步控制平台设计方案,复杂可编程逻辑器件(CPLD)、数据信号处理器(DSP)以及单片机(MCU)相结合为平台服务。利用CPLD的并行特性实现三串口并发同步控制,提高控制系统的快速性和同步性;自主研发了基于状态机的全数字低通滤波模块,测试效果良好,为系统减轻了硬件负担;利用DSP的快速高效的数据处理能力实现复杂的控制算法。仿真和实验表明:控制平台系统稳定,在同等波特率下控制实时性比传统的PLC总线控制实验平台速度提高了3倍多;在同一种控制算法下,调节时间比传统的PLC总线控制平台快0.53 s,系统超调量是传统PLC总线控制平台超调量的13.53%,跟踪最大误差相比传统的PLC总线控制平台减少了60.53%。

用单片机普通I/O口实现多机通信的一种新方法

介绍了一种利用单片机的普通 I/ O口实现多机通信的方法 ,解决了传统的多机通讯应用系统中波特率不能任意改变的弊端 ,解放了主机、各分机的真正串行口 ,为分机连接不同波特率的串行设备进行通讯 ,以及主单片机用于连接远程 PC或数字电台提供了有利的条件。

一种基于线程的数据预取方法

多线程、多核处理器的推广受限于应用。目前,大部分应用尤其是桌面应用都是单线程程序,不能充分利用多线程处理器提供的多个现场并行执行来提高速度。使用空闲现场加速单线程应用是目前研究的一个热点,研究主要集中在提高传统串行应用存储访问的效率和分支预测的精度。在基于线程的数据预取方法中,数据预取线程是从主线程的执行踪迹中提取的。它们使用空闲的现场,和主线程并行执行,在主线程需要数据之前把数据取到离处理器更近的存储层次。基于线程的数据预取方法能够有效地解决传统数据预取方法难以处理的诸多问题,如不规则内存访问模式。本文具体分析了应用程序中访存行为的特点,结合控制流处理,设计并验证了一种基于线程的数据预取方法TDP。模拟结果显示,使用TDP可以获得7%左右的性能提升。

嵌入式微处理器的多层次可配置仿真工具

为了适应嵌入式定制微处理器的开发的需要 ,克服现有微处理器仿真工具的某些不足 ,文中介绍了微处理器的仿真验证工具———VCPU的设计和实现方法。同其它微处理器仿真工具相比 ,该工具具有多层次 ,可配置 ,功能全面的特点。利用该工具 ,设计者可在设计早期进行系统集成验证 ,缩短设计周期并减少设计错误。

智能多电源监控系统

介绍了一种基于单片机和RS4 85通信技术的智能多电源监控系统 ,论述了系统的组成、硬件单元结构。