无人船巡航系统软硬件设计

无人船广泛应用于环保监测、搜索救援和安防巡逻等领域,无人船通过卫星定位和自身传感完成数据传输,按照预设任务在水面自主航行。利用自主设计、纯手工打造无人双体船船模,并利用Arduino的GPS(Global Positioning System,全球定位系统)/BDS(Beidou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统)、陀螺仪、加速度计等传感器完成无人船姿态、位置数据的采集,另外,选择巴法云物联网平台和手机地图完成无人船走点巡逻。在总体设计的基础上,完成软硬件模块设计。

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。

一种AES S盒改进方案及其硬件设计

为提高高级加密标准(advanced encryption standard, AES)算法的安全性,提出了一种新的S盒生成方案。在分析了现有S盒存在的问题后,基于S盒的构造原理和密码学性质,通过选择新的不可约多项式和仿射变换对,同时调整仿射变换与乘法逆的运算顺序,构造出一种新的S盒;对生成的新S盒与AES的S盒以及其他改进S盒在代数式项数、严格雪崩标准距离等方面进行了比较,结果显示,新S盒具有更好的代数性质,能够有效抵御代数攻击;还对新S盒进行了硬件设计并优化,DC综合结果显示新S盒复域优化实现消耗的资源比传统复域实现少12%,比查找表法实现少41%。新S盒在安全性方面优于现有S盒,将其应用于AES软件设计和硬件设计,并通过仿真测试验证了其正确性。

基于PID算法的负压隔离系统主控制器硬件设计

实验过程中的有害气体排放快慢直接影响实验人员的生命安全。因此,实验柜内的环境必须保持在一个稳定的负压隔离过程中,为了实现良好的隔离效果,需要稳定且快速的风压控制,降低隔离区域内的气体扩散速度及缩小扩散范围。本文根据用户实际需求,在改进PID控制算法上,分析优化了主要控制参数Ki、Kp、Kd的值。同时,将优化的算法程序移植到STM-32的主控制器中,设计了基于PID算法的负压隔离通风控制系统的主控制器硬件电路,该设计在实际运行过程中得到了用户较好的反馈。

基于超级电容的低压启动电源管理系统的硬件设计

随着智能网联、智能座舱、智能驾驶、OTA等一系列的功能在新能源汽车的普及应用,对车载12V低压电源系统的供电能力以及汽车功能安全提出了更高的要求。其中超级电容具备高功率、宽温度、长寿命、高安全优点,更加适合于电动汽车的低压启动电源。超级电容作为低压启动电源的能量载体,同样需要设计一套独立的系统对电芯进行管理。本文以STC32G12K128单片机作为控制核心,对12V超级电容系统的电流、单体电压、温度采集电路进行设计。

针对计算机供电系统的硬件设计方案

随着航空技术的不断进步,为应对更严苛的应用场景和更复杂的功能要求,对机载计算机的性能要求和参数限制越发严格。机载计算机中的供电系统部分,其供电能力、可靠性和故障处理能力对整机的性能有着重要影响;其重量、功耗和体积等参数占据整机指标的重要部分。为更好地细化和优化整机设计,提出了一种针对计算机供电系统的硬件设计方案。该方案的供电部分利用电源模块实现输入电源转化为隔离二次电源,利用各功能模块内部的电源转化芯片实现二次电源转化为三次电源。监控部分通过电源监控电路来实现重要电源的状态监控及相应中断、复位信号的产生;通过数模转换及数字信号监控实现对电源伏值及电压转换芯片工作状态的监控。经实测验证,提出的供电系统设计方案具备支持机载计算机整机上电工作、电源状态实时监控、故障掉电处理的能力,并在此基础上支持自检测。

箱式变电站箱体氯离子浓度监测硬件设计

本文设计了箱式变电站箱体氯离子浓度监测的硬件方案,采用了光纤光栅传感器和氯离子浓度传感器监测箱体腐蚀部分的氯离子浓度。分别对两种方案进行了测试,实现了箱体腐蚀部分的氯离子浓度监测。

一种小型可编程控制器硬件设计与开发

利用STM32单片机设计了一种双层的小型可编程控制器,上层为核心控制层,下层为IO信号层,拥有很好的可扩展性。主要阐述了PLC中各模块的设计思路,并给出了部分模块的电路原理图。

基于FT2000/4处理器的健康管理硬件设计

航电计算机是为航空飞行器提供数据处理能力的重要系统设备。为在满足计算机中硬件电子产品快速批量化生产要求的同时保证其质量,以航电计算机数据处理单元中FT2000/4处理器为背景,提出一种针对FT2000/4处理器及其周边资源的健康管理设计方法。通过该设计方法可以在调试和排故时快速实现故障定位和故障隔离,从而降低产品在技术管理方面的复杂度,快速实现产品技术状态阶段转变,为实现批量化生产提供支持。同时还可以降低后期维护成本,节省大量的人力物力。

资源密集型NTT算法硬件设计与实现研究

目前BGV、BFV、CKKS等典型全同态密码算法中,多项式环上乘法运算资源占用大、性能慢,是全同态密码算法硬件高效实现的难点,通常采用快速数论变换(Number Theoretic Transforms,NTT)算法进行加速设计。通过分析资源密集型NTT算法硬件设计的关键问题,优化典型NTT算法流程,提出了多周期并行化与单蝶形单元流水化两种硬件设计方案,重点分析了流水化设计的核心要点,并给出模块整体结构及仿真验证结果,结合性能与资源消耗评估情况,为资源密集型NTT算法不同参数的实用化硬件设计提供参考。研究表明,在资源与性能折中的情况下,采用流水化设计具有较高的资源性能比,为优先选择方案。

车身控制模块平台化硬件设计方案

车身控制模块可控制汽车车身部分的用电器,包括电动车窗、室内灯、转向灯、前组合大灯、前后雾灯、遥控RKF、行人提示音、玻璃刮水器、中控锁、后视镜加热除霜等控制。由于目前车身控制模块开发通用性差,有必要开展平台化通用性的车身控制模块。鉴于此,根据车身控制模块的功能规范,提出建立燃油汽车与新能源汽车通用的平台化的车身控制模块硬件设计方案。采用该方案开发的车身控制模块已利用前期台架测试进行了验证。结果表明,该控制模块性能可靠,可为车身控制模块开发提供思路。

未知复杂环境下群机器人协同定位控制系统硬件设计

随着机器人领域研究工作的不断深入,群机器人在恶劣环境下搜救、军事侦察与爆破、矿物资源勘测、医疗航空、工业自动化等领域得到广泛的应用,群机器人在复杂环境下的协同定位是群机器人控制系统需解决的核心问题之一。对群机器人协同定位控制系统的硬件部分进行设计,首先基于差分GPS基站给出系统总体方案设计,其次给出差分GPS基站和构成机器人群体的个体机器人的硬件设计,最后对各单元模块进行合理设计说明。

煤矿井下无轨胶轮电动车驱动控制器软硬件设计分析

基于煤矿井下无轨胶轮电动车控制要求,介绍一种无轨胶轮电动机驱动控制器软硬件设计方案。具体研究中以TMS320F28123驱动控制芯片为驱动控制器核心,分别从软件和硬件两部分完成驱动控制器的具体设计。其中,软件设计主要包括主程序模块和中断模块;硬件设计主要包括运动控制芯片DSP、主驱动回路、低通滤波电路、故障检测电路、电平转换电路、缓冲吸收电路和故障保护电路。

MAN全新Triton主机控制系统硬件设计

随着船用低速机在智能化和数字化方向上的快速发展,越来越多的先进概念和技术在船用低速机上得到应用,为此MAN公司推出最新的主机控制系统一一Triton,本文详细介绍了Triton系统的硬件设计布局和各子模块的功能原理,方便对后续主机的电气设计和电气调试提供理论基础。

基于10 kV高压固态软起动装置的硬件设计

10 kV高压异步电机软起动装置硬件电路的设计,主要包括主电路与控制电路。其中,控制电路是整个控制系统中最重要也是最难实现的部分。主电路设计有晶闸管阀组均压电路和晶闸管过压保护电路;控制电路设计主要有磁隔离高频脉冲触发电路、驱动与保护电路、采样调理电路、故障检测电路以及人机接口等。装置的硬件电路设计为系统电路提供硬件基础。

低压配电台区测控装置关键硬件设计研究

传统低压配电台区信息化水平较低,无法及时整合整个台区的供电数据,由于硬件设备老化,很容易发生电力故障,影响人们日常用电。研究人员基于信息技术,围绕测控装置硬件结构,针对电压采集电路、电流采集电路以及无线传输电路等进行优化设计,通过这种方式对低压配电台区进行自动化、智能化升级,以期提高低压配电台区可靠性以及供电效率。

用于乳腺普查的电阻抗扫描系统的硬件设计

为实现可用于临床乳腺普查的电阻抗成像硬件系统,从临床普查角度出发分析硬件系统的设计要求,进行基于平板电极阵列方式的阻抗扫描成像硬件系统设计。建立了一个多频电阻抗扫描硬件系统,经定标电阻网络对系统的性能进行了评估,激励源输出幅值为1.0V时,幅度信噪比为80dB,相位噪声0.005°;相应采集信号幅度信噪比为60dB,相位噪声0.05°。系统可以识别1%的阻抗变化。物理模型实验表明,系统可识别2mm×2mm×2mm的高电导率目标体。硬件系统精度高,模型实验证明本系统满足临床乳腺检测的需要,但要在临床实验中进一步验证。

基于XC164CS单片机的混合动力汽车电池管理系统硬件设计

介绍了以Infineon公司16位高性能单片机XC164CS为控制核心、针对混合动力汽车镍氢动力电池组的电池管理系统。分别对构成电池管理系统的微控单元模块、检测模块、驱动模块及通讯模块进行了说明,从硬件设计角度进行了分析。该管理系统可以实现动力电池组充、放电智能化控制,能够实时检测电池组的电压、电流、温度等信号,并能根据这些信号通过SOC算法估算电池组剩余电量。

工业过程电容层析成像系统硬件设计中的关键技术

文中分析了工业过程电容层析成象（ＥＣＴ） 系统的传感器，传感器极板阵列控制电路，电容／ 电压（ Ｃ／ Ｖ） 转换电路，通信接口等硬件模块设计中的关键技术及解决方法。

一种小型直流电机控制系统硬件设计方案

设计了直流电机转速闭环控制系统的硬件电路,通过STC12C5A单片机输出PWM信号,驱动L298N功率变换模块,实现对电机电枢电压的控制。设计了系统电源电路,单片机系统显示及键盘接口电路,系统驱动电路,速度检测电路,进行了直流电机的驱动实验。实验结果表明,所设计的直流电机转速闭环硬件系统具有良好的控制性能,有一定工程应用价值。