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。

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。

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。

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。

空冷燃料电池最佳温度及模糊增量PID控制

提出用空冷型质子交换膜燃料电池堆为机器人驱动电机供给电能。基于对热传递的分析,建立空冷型燃料电池温度场热模型方程。通过实验得到不同电流和电压负载时可使燃料电池输出功率最大的最佳温度值,以及不同电堆温度下,电池可稳定输出的功率情况。设计模糊增量PID温度控制算法,利用模糊规则推理来优化调节PID参数,建立加权平均去模糊化方法。给出电堆温度测控系统实现方案和控制器关键硬件选型。在自制实验台上,针对100W燃料电池开展实验研究,用风扇调节电堆温度。温度控制实现±0.5℃精度。实验结果证明最佳温度合理,模糊增量PID控制满足电堆温度控制要求,适用于缓慢的负载变化。

单片机原理与接口技术实验教学改革与实践

实验教学在单片机原理与接口技术课程中占有非常重要的地位,如何切实提高实验教学质量一直是需要深入研究的问题。分析了单片机实验教学的不足,提出了单片机实验教学独立实验课程改革的方法,并进行了实践,切实提高了实验教学的地位和学生自己动手的能力,促进了实验教学的进一步改革。

基于nRF905模块的无线通信直流电场测量系统设计

受导线产生的空间离子、风等因素的影响,直流输电线路的合成电场变化较大。为获取线路直流电场的横向分布特性,需要在测量断面上多点同时进行测量并统计分析。有线通信方式的直流电场测量系统在测量布置、调整测点位置等方面非常繁琐,并可能导致不同时段的测量结果难以反映电场的真实分布情况。为解决这一问题,采用MSP430单片机设计了基于nRF905模块的无线通信直流电场测量系统,通过对软件和硬件的优化设计消除了无线通信本身带来的干扰测量信号、通信可靠性降低、测量单元扩展受限等问题,制作样机并进行了现场试验。测试结果表明,该系统与有线通信直流电场测量系统具有相同的测量准确度,测试过程中通信正常,通信距离可达100m,可覆盖直流线路横向测量断面200m区域,完全可以满足直流电场测量的需要,同时可有效提高直流电场测量效率。

基于模糊PID的裤袜包装机热封切刀温度控制的研究

针对裤袜包装制袋过程中热封切刀对恒温控制的需要,分析了热封切刀温度的影响因素,得出了简化模型。采用了以PIC16F877为核心的恒温控制系统,控制器采用模糊控制和PID复合的控制算法。通过控制可控硅的闭合时间,达到了温度控制的目的。MATLAB仿真表明,采用模糊控制和PID复合的控制方法能有效降低超调量,减少调节时间,该系统具有良好的动态特性。

基于ARM嵌入式Web服务器的研究与设计

主要提出了一种基于ARM内核微控制器(MCU)的嵌入式WebServer系统的新设计方案。嵌入式WebServer系统是廉价可靠的、基于以太网的测控总线网络接入方案,它可以通过测控设备中单片机提供的UART接口将测控设备简单直接地连接在以太网上,利用丰富现成的以太网资源,组成一系列以太网分布式测控系统,可以作为一种新的测控网络技术而推广。

机器人多路超声波环境探测器的研制

在自主式移动机器人的定位导航中,实时探测周围环境信息的传感器系统是至关重要的。介绍了一种基于单片机的多路环境探测器,阐述了系统的工作原理与软硬件设计,分析了误差产生的原因,给出了相应地处理方法。基于此开发了SMAJ自主移动小车,实验验证了系统的实效性。

智能家居语音控制系统的设计

对非特定人语音识别技术在智能家居系统中的应用进行了研究,并结合物联网的相关特点和最新发展动向,设计了智能家居语音控制系统。系统由移动终端控制软件和嵌入式便携语音控制器构成,其中移动终端控制软件采用了语音云技术,嵌入式便携语音控制终端采用LD3320+STM32+CC2430的系统构架并结合802.15.4E无线通信协议进行设计。实践证明,该语音控制系统实现了对智能家居可控设备的多样化、全方位语音控制。

基于微控制器的新型智能车灯控制系统的设计与实现

研制了一种自动控制车辆前灯的装置,通过感受外界光线来控制车辆灯光的变化。考虑了行车时会遇到的各种灯光环境,经过神经网络的训练使分类的正确率达到98%以上,能够保证根据不同的环境作出快速、准确的判断。采用微控制技术对车辆前灯进行控制,使手动和自动兼容。它能模仿司机的实际控制思维,使控制效果最大限度地接近实际操作,同时能排除各种杂散光的干扰,误判率低,抗干扰性强,广泛适用于各种车型。

基于MC55和LPC2136的GPRS用电监测终端的实现

提出了一种由高性价比的GPRS模块MC55和ARM7微控制器(Micro control unit,MCU)LPC2136组成的经济型用电监测终端的设计方案,说明了MCU用AT命令控制MC55在TCP/UDP/SMS 3种通信方式下连接主站并与之进行数据通信的方法,列举了应用程序的实现要点,阐述了如何利用MC55的FTP下载功能和LPC2136的在系统编程(IAP)功能实现终端软件的自主远程升级。紧凑的硬件设计有利于降低成本;多通信方式和工作模式的设计使终端可在不同工作环境下灵活配置,有效控制系统运行费用;远程升级的实现,简便了系统维护。

STM32单片机在室内环境监测系统中的应用

针对建筑物室内环境监测点数量多且分散的特点,以STM32单片机为核心,设计了单总线建筑室内环境监控系统。该系统实现了符合单总线协议的环境参数传感器。与传统方法相比,该系统结构更加简单、布线更加方便。试验结果验证了单总线测控系统应用于建筑物室内环境监控的正确性及可行性。

埋弧自动焊数字控制器设计

介绍一种埋弧自动焊数字控制系统设计 ,适应于各种焊接整流器和直流电机驱动的送丝机构。控制器分别由两个单片机为核心构成 ,一个用于电源外特性控制 ;另一个完成送丝速度、小车速度以及焊接过程的控制 ,控制器之间通过串行接口交换数据。采用数字PI算法 ,由电流电压联合反馈调节电源输出特性 ,通过电弧电压和电机电枢电压双反馈调节送丝速度 ,从而获得精确的焊接工作点。控制软件根据焊丝与工件是否短接自动选择回抽或划擦引弧 ,收弧过程通过电流衰减方式填充弧坑。由液晶显示器构成的人机界面 ,用于系统变量、工艺参数和动态焊接数据的设置、显示、记忆和管理 。

简易人体穴位识别治疗仪

为了解决非专业人群寻找穴位难、不准确、不易操作等难题,设计了一种以SPCE061A为核心MCU(Micro Control Unit)的简易人体穴位识别治疗仪。给出了系统结构和实现流程,提出了一种基于层次分析原理的新型穴位检测方法,并讨论了环境因素对穴位识别结果的影响。通过人体穴位检测实验表明,本系统的穴位与非穴位正确识别率可分别达到95%和98%以上,且输出频率可调、波形可变的脉冲电压可达到模拟中医针灸治疗的作用。与传统找穴位方法相比,该方案具有操作简单、功耗低、性价比高等优点。

NTC热敏电阻分段曲线拟合

分析NTC热敏电阻的电阻-温度特性,介绍了常用的解决热敏电阻非线性的方法,指出这些方法的优缺点,并提出NTC热敏电阻分段曲线拟合,详细介绍了此方法的实现过程,与分段线性化比较,说明此方法的优点。

仿人机器人控制系统的研究与实现

根据仿人机器人控制性能的要求,设计开发了关节控制器,并通过CAN总线把各个关节控制器、力传感器及上位机连接在一起,构成了分布式控制系统.利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,把监控台、头部、上身和移动平台连接在一起,构成了仿人机器人完整的控制系统.最后提出了一些设想以提高系统的性能.