Design of 32 kbit one-time programmable memory for microcontroller units

A 32 kbit OTP(one-time programmable)memory for MCUs(micro-controller units)used in remote controllers was designed.This OTP memory is used for program and data storage.It is required to apply 5.5V to BL(bit-line)and 11V to WL(word-line)for a OTP cell of 0.35μm ETOX(EEPROM tunnel oxide)type by MagnaChip.We use 5V transistors on column data paths to reduce the area of column data paths since they require small areas.In addition,we secure device reliability by using HV(high-voltage)transistors in the WL driver.Furthermore,we change from a static logic to a dynamic logic used for the WL driver in the core circuit.Also,we optimize the WD(write data)switch circuit.Thus,we can implement them with a small-area design.In addition,we implement the address predecoder with a small-area logic circuit.The area of the designed 32 kbit OTP with 5V and HV devices is 674.725μm×258.75μm(=0.1745mm2)and is 56.3% smaller than that using 3.3V devices.

微认证:重塑教师数字素养的新引擎--来自美国的个案分析

教师数字素养是推动我国教育数字化转型的关键软实力,其培训与评价应指向实践取向、循证决策,然而目前现实情况却不容乐观。微认证体现了工作场景和实践能力指向的发展性评价理念,耦合了教师专业发展的复杂实践性和自我反思性的特征。本研究以美国“数字承诺”平台开发的教师数字素养微认证项目为例,深入剖析项目运行的内在逻辑,按照明确参与主体、培训谁、为什么培训、怎样培训、如何保证持续有效的递进关系,总结出微认证促进教师数字素养提升的实践路径:“分工明确、各司其职”“基于角色、微观设计”“需求导向、能力为本”“依据规范、坚持循证”“系统规划、绩效管理”,以期为我国开展教师数字素养培训与评价提供启示和借鉴。

烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统实验研究

脉冲等离子体推力器(PPT)是最早用于空间任务的电推力器.烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推力器(AZPPT)因其同轴前后式和阳极尖锥的特殊构型可以在较小体积和功率下实现较高的推功比和比冲.研究阳极尖锥长度、充电电压、放电次数对AZPPT性能的影响,试验表明随着充电电压的升高,推力器放电电流峰值、羽流等离子体电子温度、元冲量等参数升高,证明可通过改变电压实现推力的宽范围调节.阳极尖锥高度增加时,推力器的元冲量有少量下降,比冲有明显上升,相比没有尖锥时,比冲最高提升23.7%,总体效率最高提升7.3%,证明该结构在小功率AZPPT中的性能优化作用.基于以上结果,设计开发了一款1 U小型化、模块化推进系统.推进系统点火成功,5 J放电能量下元冲量达193.72μN·s,具有小功率、综合性能好、结构紧凑等特点.

基于改进LSTM网络的无人机MEMS-IMU零偏在线标定方法

针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效果差的问题,设计序列到序列的LSTM神经网络结构,引入教师强迫机制,提高了网络特征学习能力。然后,在导航过程中使用训练后的网络对MEMS-IMU零偏在线标定,补偿后的IMU量测与视觉信息联合优化,保证了导航定位精度。实验结果表明,在纯惯性导航实验中,所提方法的绝对位置误差比传统LSTM方法减小了6.5%;在EUROC数据集下进行的视觉惯性组合导航实验中,所提方法的平均绝对位置误差比传统LSTM方法减小了15%。

基于惯性传感器的输电塔振动特性分析

为有效控制输电塔的有害振动需要了解其振动特性,提出一种惯性测量数据矩阵模式的输电塔振动分析方法。将微惯性测量单元(Micro-Inertia-Measurement-Unit,MIMU)安装在输电塔上通过Kalman滤波预处理三轴原始数据,重构权重奇异值分解(Weighted Singular Value Decomposition,WSVD)后的相干振动分量建立平动/扭动矩阵。提取矩阵序列中的变换矩阵,计算其Frobenius范数度量暂态振动间的变异度来估计幅值与频率。根据幅频参数计算振动耗能,观测输电塔各轴向以及整体的振动情况。最后设计振动台、转台实验验证振动数据处理方法的有效性,并对不同风荷载下的塔线模型与真型风振试验进行特性分析。结果表明输电塔振动以水平方向的平动形式为主,随风向夹角的增大其非线性效应逐渐增强,所提出的数据处理方法能够有效获得振动信息,可为控制有害振动的阻尼器的设计提供参考。

双频点骨伤愈合超声波治疗仪的研究与设计

针对骨折、骨裂和骨挫伤等骨伤治疗中存在的恢复周期长、手术创伤和术后恢复期不便等问题,研制一款基于STM32单片机的骨伤愈合超声波治疗仪。该治疗仪以低强度脉冲超声波为治疗手段,通过刺激骨组织和神经系统的生物学反应,促进骨伤部位的修复和再生,并且具有非侵入性、无副作用等优点。通过实物测试证明,该治疗仪输出功率稳定,总体性能优良。目前该治疗仪已与某医院联合进行临床试验,为低强度脉冲超声波的应用开发提供一定参考。

基于MIMU与Wi-Fi的普适室内定位方法综述

室内导航定位作为城市数字化转型的重要基石和关键技术之一,在智慧城市发展建设的过程中起到至关重要的作用。然而,受复杂多变的室内环境、空间结构布局及室内行人活动等影响,实现准确可靠、普适泛在的室内定位,满足大众化的定位需求,有效助力智慧城市发展仍面临很大的挑战。其中,基于微惯性测量单元(MIMU)的航位推算定位方法具有体积小、成本低、自主性强及实时性高等特点,且现有无线保真(Wi-Fi)信号覆盖广泛,无需额外布设设备,使得基于MIMU与Wi-Fi的室内定位技术因具有广泛的研究价值和意义而受到广泛关注。主要围绕基于MIMU与Wi-Fi的室内定位方法进行综述。首先,分类阐述了基于MIMU的室内定位方法原理,并概括了其存在的问题及研究现状;其次,分析了基于Wi-Fi的室内定位方法研究的局限性与面临的挑战,重点总结了基于机器学习的Wi-Fi指纹室内定位方法研究现状;再次,系统对比分析了现有的基于MIMU与Wi-Fi的融合定位方法,考虑了其优缺点及各自的适用性;最后,对基于MIMU与Wi-Fi的定位方法未来的发展趋势进行了展望。

基于有限个μPMU和压缩感知理论的主动配电网复故障定位方法

主动配电网(Active distribution network,ADN)动态行为相较传统电网更为复杂,亟需解决其故障检测和定位问题。针对配电网系统中微型同步相量测量装置(Micro phasor measurement unit,μPMU)的运用,提出基于有限个μPMU的复故障定位策略。首先,根据任意线路故障下全网可观的μPMU优化配置方案建立短路、断线故障线路等效模型,通过分析模型将电流故障分量等效至相邻两端节点形成虚拟注入电流向量。其次,利用压缩感知理论求解故障网络节点电压方程,根据重构电流向量中非零元素的位置得到可疑故障节点,并基于可疑故障节点及μPMU配置位置划分动态候选故障域。最后,先分别构建短路、断线区域判据,确定故障区间,再进一步根据区域两端推算电压构造线路判据,精确判断故障线路及类型。基于改进的IEEE 33节点配电网系统进行仿真分析,仿真结果表明,基于有限个μPMU的复故障定位策略是可行的,该策略能够有效判断故障的精确位置。

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。

基于锥规划的配电网故障区段定位

针对配电网量测装置不足、故障区段定位不准等问题,提出基于锥规划的配电网故障区段定位算法。首先,对微型同步相量量测单元进行合理配置,建立克拉克电流-量测关联矩阵;其次,构建上下级区段克拉克电流均方值最小的锥规划模型,提出锥规划的近似求解算法;最后,通过Simulink进行仿真验证。结果表明,在不同故障类型情况下均可对故障区段进行准确定位。

采用新兴隧穿器件的低功耗微控制器设计与实现

基于隧穿场效应晶体管(TFET)器件的低功耗微控制器设计将器件、电路和系统结合,利用具有超低亚阈值摆幅特性的器件使得电路在非工作情况下达到极低泄露功耗,避免了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件亚阈值摆幅理论极限带来的功耗瓶颈,解决了目前对电池供电设备中微控制器的低功耗需求问题。TFET器件与传统MOSFET器件在工作机理上差异较大,主要体现在关断后具有更低的泄露电流,可以在更低的电压下工作,适用于长休眠电池供电低功耗需求下的物联网应用场景设计。该文调研了近年来TFET器件在低功耗电路设计方面的研究,介绍了传统微控制器的结构以及功耗来源,同时阐述了TFET器件的工作原理、特性以及设计挑战,在数字电路、模拟电路以及系统设计各领域考察了TFET器件的研究发展进程,并对各设计方案进行了优劣势分析,结合文献调研分析了TFET器件在低功耗微控制器设计领域的未来展望。

基于STM32单片机的蓝牙听诊系统设计

目的:为解决传统听诊器存在距离限制、在高噪声或严重病变情况下无法准确确定心音信号的起始位置等问题,设计一种蓝牙听诊系统。方法:该系统主要包括手持设备端(下位机)、个人计算机或蓝牙耳机设备(上位机)。其中手持设备端以STM32F103C8单片机为核心,主要包括心音信号采集单元、心电信号采集单元和蓝牙传输单元。手持设备端的软件采用嵌入式系统uC/OS Ⅱ控制调配各任务线程;上位机端软件基于MATLAB和C#平台设计,实现信号存储、显示及基本的数字信号分析。结果:经验证,采用该系统采集的健康志愿者的心音信号成分清晰,采集的患者志愿者的心音信号中心音几乎被湮没,信号中存在大量病变杂音。结论:该蓝牙听诊系统可实现对心音信号的采集、处理及分析,进一步优化后有望应用于日常医疗、军事卫勤、公共卫生、心音听诊教学等多个领域。

新课标背景下音乐学科的内容结构和认知建构

面对义务教育课程标准修订背景下提出的以课程内容结构化促进学生认知结构化的价值导向,中小学音乐学科存在着课程、教材和教学层面的现实困境,文章提出了自下而上的课程内容结构化探索策略:微观层面,实施小微单元强调教学内容的结构化组织,促进学生的审美理解与认知发展;中观层面,凝练学科“大观念”,提出课程内容结构化的新构想。同时,强调通过“问题链”策略促进学生认知建构在其认知结构化过程中的重要性。

基于混合量测状态估计的配电网故障定位方法

微型相量测量单元(micro-phasor measurement unit,μPMU)为配电自动化的进一步升级提供了良好的量测基础,但现阶段电网中μPMU数量有限,难以满足传统配电网故障定位的需求。针对该问题,结合电网中μPMU与智能电表等量测设备,并基于虚拟节点的多重状态估计方法,提出了一种基于混合量测状态估计的故障定位方法。首先,通过等效变换将μPMU和智能电表的测量信息输入到故障状态估计器当中。然后,利用μPMU将网络划分为不同的区域。根据状态估计结果计算故障电流,缩小故障搜索区域以减少计算复杂度。为了识别区域内的故障位置,通过设置附加虚拟故障节点形成多种特定的故障拓扑结构并执行多重状态估计,计算出用于识别故障位置的加权测量残差指标,以确定故障位置。最后,在实时仿真系统(real-timedigitalsimulation, RTDS)中进行仿真测试,结果表明所提方法在不同故障场景下均能准确有效地定位故障,且对量测误差具有较好的鲁棒性。

核电企业基于集成工单的项目微单元管理实践

基于辽宁核电创新打造基于集成工单的项目微单元管理全新模式,将生产运维的管理理念深度应用于工程建设,实现风险自动预警,提前管控,推进项目精细化管理,通过一至六级计划的纵向穿透,设计、采购、施工、调试等各领域的横向匹配,建立精准的一体化进度管理计划。将施工图纸按照一定原则进行划包,并与一体化计划充分耦合,形成可管控的进度微单元(工作包),通过提取工程量作为各方协同的工作载体实施集成管理,建立信息化平台实现自动预警,通过工作包的持续更新不断反哺进度计划优化、助力赢得管理,保障工程实体与质量计划统一,并一定程度推动进度、质量、安全、投资四大控制的联动管理。高效解决项目建设过程中的进度管理难点,为核电建设创造了一定的经济价值,对核电项目管理具有一定的推广和借鉴意义。

低压缸微出力技术在350MW超临界供热机组深度调峰中的应用研究

随着我国新能源的迅速发展,火电机组深度调峰已成为必然趋势。北方地区火电机组在灵活性改造上运用较多的技术有低压缸切缸、高低压旁路改造、电锅炉改造等。某电厂结合自身实际对机组进行了低压缸微出力改造,并在改造后对机组的调峰能力、调峰收益进行了分析,结果表明:极寒期、初末寒期最大采暖抽汽工况时,机组深度调峰能力分别提高了54.94 MW、50.5MW,在一个供热期可以取得深度调峰收益约294万元的效果。

以循证思维为导向的微课程联合CBL教学法在ICU规培护士临床思维能力培养中的应用

目的 探讨以循证思维为导向的微课程联合案例为基础的教学法(case-based learning,CBL)在重症监护病房(intensive care unit,ICU)规培护士临床思维能力培养中的应用效果,为临床提供一种新的教学方法。方法 选取2021年11月至2023年10月在本院ICU轮转的72名规培护士为研究对象,将2021年11月至2022年10月在本院ICU轮转的36名规培护士设为对照组,将2022年11月至2023年10月在本院ICU轮转的36名规培护士设为试验组。对照组采用CBL教学法,试验组采用以循证思维为导向的微课程与CBL教学法。教学前后比较两组护士临床思维能力评分,理论考核和临床技能考核评分,两组规培护士对教学的满意度。结果 培训后试验组规培护士临床思维能力的总分及其批判性思维能力、系统性思维能力、循证思维能力3个维度评分均高于对照组,理论考核与临床技能考核成绩均高于对照组,教学形式、教学方式、学习氛围满意度均优于对照组,两组比较,差异有统计学意义(均P<0.05)。结论 采用以循证思维为导向的微课程联合CBL教学法能有效提高ICU规培护士的临床思维能力、理论与技能水平。

内燃机车燃油单耗分析系统的设计与实现

针对铁路行业燃油消耗量大、运营成本高等问题,设计并实现了内燃机车燃油单耗分析系统。文章分析内燃机车燃油单耗影响因素,借助数学建模思想,设计了内燃机车燃油单耗数学模型,实现了单耗分析数据管理、机车打温补充及燃油消耗分析与评价等功能。该系统已在某机务段试点应用,有效地提高了司机乘务员节能操纵水平,为后期电力机车资源消耗分析与管理积累了经验。

时空关联与图注意力引导的微表情识别网络

微表情作为典型非自发表情可以揭示人类的真实意图,在公安测谎、情感识别以及医学辅助诊断等领域有着重要的应用。现有微表情识别方法主要关注面部局部区域肌肉运动,往往忽略了与微表情产生相关的全局区域关联性。针对上述问题,提出基于时空区域关联与图注意力引导的微表情识别网络。网络由时空关联模块和图注意力模块组成,时空关联模块利用AU结合时空图卷积聚合面部全局区域不同节点的时空特征,并使用Transformer Encoder进一步构建面部远距离节点间的区域相关性,用以加强全局区域间的时空联系。图注意力模块以面部局部区域为基础建立图结构,并指导自注意力的运算,从而获得精确的局部区域关联特征。最后将全局时空和局部关联特征相融合用于微表情的识别。在CASME、CASME II、SAMM 3个主流的微表情数据集上进行了实验,分别取得了82.46%、86.59%和80.88%的优秀识别结果。实验结果表明,本文提出的方法与其他方法相比有更好的表现。

新国际单位制体系下芯片化计量的研究进展与发展趋势

芯片化计量是一种实现途径,具有高效、低成本的优势。国际单位制(SI)的巨大变革使计量工作摆脱了实物基准的困扰,使复现量值的方法更加灵活。伴随量子测量方法的发展,诞生了一些芯片级计量标准装置。微机电(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)、微流控和微型激光器等是芯片化计量发展过程中的关键支撑技术。基于量子测量技术,国际单位制中部分基本单位的实现,如时间、长度、温度和电流,已具备芯片化的雏形。整体上,芯片化计量仍处于起步阶段,主要表现为传感元件的芯片化。未来可通过不断丰富芯片级计量基(标)准仪器的种类,逐步构建和完善芯片化的溯源链,来推动芯片化计量的发展。