一种无线传感器网络中汇聚节点的本地时钟和传感器节点的RTC时钟同步校准的方法

为了降低传感器节点的功耗,应尽可能地让传感器节点在没有业务需求时进入休眠状态。由于传感器节点进入休眠状态后只有RTC时钟模块在运行,且RTC模块内部晶体振荡器受温度等因素的影响较大,造成RTC时钟精度不高进而可能会导致传感器节点不能准确地在预设的时间被自动唤醒,无法完成与汇聚节点的通信业务。为此,提出一种新的无线传感器网络中汇聚节点的本地时钟和传感器节点的RTC时钟同步校准方法,该方法摒弃了以往直接对传感器节点内部RTC模块的晶体振荡器进行温度参数补偿的做法,并由传感器节点根据汇聚节点的本地时钟来调整自己的RTC时钟,以便传感器节点和汇聚节点的时钟动态地保持一致。     

一种用于传感器网络的全局时钟模型

由于传感器节点的硬件条件限制,时钟模型的选择极大程度上影响着同步协议的最终性能.根据硬件系统特点,提出一种性能优越且易于实现的全局时钟模型.该模型依据同步协议所提供的全局时钟偏差估计值自行对全局时钟进行校准及频偏补偿,同时还提供了基于全局时钟及本地时钟的软件定时器.实际系统测试结果表明,基于本全局时钟模型的TDFS同步协议取得了更加出色的同步性能,其中补偿后的频偏仅为±0.05ppm且时钟误差的标准差低于0.53微秒.     

最小二乘法曲线拟合的RTC补偿在智能电表中的应用

在降本增效要求的推动下,智能电表的电机控制单元(MCU)逐渐采用片上系统(So C)方案,在集成电子技术发展基础上趋向多元件集成。针对目前应用的大多数So C芯片内置实时时钟(RTC)模块需要时钟补偿才能满足国网±0.5 s/d精度要求的问题,提出了通过硬件温度检测和在软件上采用最小二乘法曲线拟合晶体振荡器温度特性对RTC进行温度补偿的方案,结合Matlab最小二乘法曲线拟合工具进行数据分析与研究,并采用三次曲线拟合补偿曲线,经测试验证可达到在-45~+75℃的温度范围内±0.5 s/d的系统精度要求。该方法已通过批量验证,完全能满足国家电网新一代智能电表的时钟精度要求,为智能电表等自动化仪表的RTC方案选择提供了新思路和新方向。     

基于GPS和短波的高精度时钟系统研究与设计

介绍了全球定位系统GPS、短波授时技术;在对高稳恒温晶振及其频率特性进行分析的基础上,设计了一种基于GPS卫星、短波无线电授时的高精度时钟系统;系统通过利用GPS接收处理模块、短波授时接收模块得到的秒脉冲信号、时间信息,经过信号检测,时延修正处理、性能优选,脉冲数量统计、脉冲滤波与卡尔曼算法处理、PWM脉冲调压控制,实现对高稳恒温晶振频率的校准,获得一个短期及长期频率准确度都比较优良的时间频率标准,同时利用校频后恒温晶振分频出的1pps信号对RTC时间芯片进行校准,对外输出高精度时间信息;对恒温晶振校频系统的基本工作原理及关键技术进行了详细说明,试验结果表明,在时间不长于1h内,频率准确度优于0.9*10-9;该系统实用方便,达到了将恒温晶振校准到较高指标的目的。     

嵌入式RTC的设计与实现

实时时钟RTC(Real Time Clock)基本功能是提供时、分、秒等时间信息,并可提供闹铃功能.采用自项向下的正向高层次设计方法对RTC电路设计与实现进行了研究,对RTC电路的功能,原理及应用进行了介绍,并给出了比较详细的设计方案.该设计符合I2C总线接口规范.     

基于GPS授时的脉冲峰值采集系统

该系统用于提取脉冲信号峰值的幅度与时刻。系统硬件部分包括GPS接收机、GPS时钟模块、脉冲峰值采集卡及工控机。其原理为脉冲峰值采集卡以GPS接收机的1 PPS脉冲上升沿为秒起点,以设定的时间窗宽分段查找输入的最大值并记录其对应的秒内精确时刻,完成脉冲峰值的采集与峰值时刻的记录,为保证脉冲峰值时间的准确度,系统的50 MHz采样时钟也由1 PPS脉冲校准。实验验证了该系统能准确地捕捉脉冲的峰值时刻。     

基于GPS时钟同步的计时脉冲信号发生器设计

为实现分布式测量的高精度时统,将广泛应用的GPS技术应用于时间同步上,提出了一种利用GPS秒脉冲时钟的信号发生器设计方案.该方案采用U-BLOX公司的RCB-4H GPS模块轴出秒脉冲信号作为同步信号,ALTERA公司的MAXⅡ系列CPLD芯片作为核心控制器实现计时脉冲产生和申口通信功能,通过软、硬件设计,开发出了基于授时型GPS模块的计时脉冲信号发生器系统.试验数据表明:系统运行稳定可靠,脉冲精度高,为无线电信标的高精度定位提供了侧试手段和基础.     

加速度计组件温度特性在系统建模

捷联惯导系统(SINS)内部工作温度的升高会引起其中加速度计组件输出脉冲产生漂移.分析了SINS初始对准精度与加速度计组件温度漂移的关系,设计针对双轴位置转台的五位置升温实验,分离出加速度计组件零偏、标度因数误差和温度之间的关系,最终通过多项式拟合建立起补偿模型.常温条件下(25℃～50℃)系统应用结果表明,该建模和温度补偿方法可以改善加速度计组件安装误差标定精度,并提高SINS对准精度和快速启动能力.     

动力调谐陀螺仪温度补偿技术研究

为了减小温度变化对动力调谐陀螺仪性能稳定性的影响,设计了温度补偿方案.利用控温箱,有计划地改变陀螺仪工作温度,实验测得各温度下陀螺仪的漂移,建立陀螺仪输出的温度模型,通过测温元件,实测该时刻的陀螺仪温度值,估计出陀螺仪当前温度下的漂移输出值,从陀螺仪实测的输出值中将估计出的漂移值扣除,即为陀螺仪补偿后的输出.仿真表明:在26℃～50℃温度范围内,温度补偿后的陀螺仪漂移输出小于0.050/h,满足设计指标要求.可见,此温度补偿方案能有效减小陀螺仪温度漂移.     

MCS—51单片机在测温系统中的应用

随温度而累积的电荷与温度成线性关系,且具有热释电效应的电介质材料作成的温度传感器,每一个脉冲为1/1000℃增量.直接把温度信号转化为数字脉冲信号输出,经8051单片机采集,利用串行通讯送到PC机处理,经校准后,即可测量被测点的温度.     

应用于无源RFID标签的BICMOS温度传感器

基于IBM 0.18μm SiGe BICMOS工艺,采用温度脉冲转换方式设计了一种应用于无源RFID标签的温度传感器。与绝对温度呈正比(PTAT)的电流源和电流饥饿环型振荡器产生频率与温度呈正相关的振荡信号,作为计数器的时钟信号;用数字模块对接收的帧头代码进行处理得到一个宽度为200μs的脉冲信号,作为计数器的使能信号;利用时域数字量化方式就可以得到不同温度下的数字信号。温度传感器总面积为0.03 mm2,温度在-100~120℃范围内变化时,振荡器输出频率范围由800 kHz~1.8 MHz。在1.8 V电源电压下,温度传感器平均输出电流约为13μA,芯片测试结果的有效分辨率可以达到0.864 LSB/℃。     

一种基于斩波调制的带隙基准电压源

为了消除由于晶体管不匹配产生的随机失调对带隙基准源精度的影响,设计了一种采用斩波调制技术的带隙基准电压源。该方法采用对称性OTA的结构来减小带隙基准电压源的系统失调,并利用带隙基准核心电路中的与绝对温度成正比(PTAT)的电流源为OTA提供自适应偏置,从而较小了整个电路的功耗。通过基于0.35μm CMOS工艺并使用Cadence Spectre工具对电路进行仿真,结果表明:斩波频率为100 Hz时,基准电压在室温(27℃)的输出为1.232 V,该带隙基准的供电电压的范围为1.4~3 V;在电压为3 V时,在-40~125℃温度范围内的温度系数为24.6 ppm/℃。     

集成于无源UHF RFID标签的新结构CMOS温度传感器

设计了一种集成于无源UHF RFID标签芯片的新结构温度传感器.利用高PSRR共源共栅结构的电流镜偏置电路产生两路温度系数相反的电流,实现了偏置电流对电源电压和温度补偿.与温度相关的脉冲信号由类似差分的结构产生,有效的克服了工艺偏差导致的误差.计数时钟信号由标签内部振荡器提供,振荡器频率受偏置电流控制近似与电源电压和温...     

基于STM32的点对点运动控制器设计

提出一种基于STM32的运动控制器,采用S形加减速控制脉冲频率变化,减小系统振动及提高定位精度,采用数据采样插补方法进行轨迹规划,实时迭代算法计算运行速度控制输出脉冲的频率,有效提高了脉冲输出效率;分析了该方法产生的误差,提出误差实时计算补偿策略;实验表明,控制器在点对点的运动中重复定位精度高,稳定性好;该控制器已经成功应用到两轴点对点的运动控制系统中。     

基于PXI总线的温控盒自动测试系统设计

温控盒作为飞机温度调节系统中的核心部件,在飞机运行安全中起着举足轻重的作用,需要对温控盒的各项参数进行详细测试。传统的温控盒测试设备普遍存在测试数据不精确、扩展性差以及测试人员操作繁琐、工作量大等缺点。提出了基于PXI总线的温控盒自动测试技术,阐述了其基本的测试原理以及具体软硬件实现方法,重点介绍了阻值动态分段逼近闭环设计及脉冲输出的低延时处理算法,完成了测试过程的一键自动化,拥有通用性、扩展性强、功能全面、智能化程序高等特点。     

交通信息采集系统时钟频率偏差估计方法

针对交通信息采集系统时钟频率的偏差估计问题,提出了使用Kalman滤波进行时钟频率偏差估计的算法.该算法计算量小,算法简单且频偏估计精度高.实验仿真证明了该算法的有效性.     

An Accurate and Scalable Clock Synchronization Protocol for IEEE 802.11-Based Multihop Ad Hoc Networks

This paper studies the fundamental problem of clock synchronization in IEEE 802.11-based multihop ad hoc networks. Clock synchronization is important for power saving, network throughput, and efficiency of many protocols in an IEEE 802.11-based mobile ad hoc network. The scalability problem of 802.11 timing synchronization has been studied extensively in single hop ad hoc networks, and good solutions are available. These solutions, however, do not perform well in a multihop environment. A few multihop solutions for clock synchronization have been proposed recently, but the performances are still not very good. The maximum clock offset is still more than 200 mus for these protocols. This paper proposes an adaptive protocol through beacon transmission prioritization, frequency adjustment, and construction of dominating set. The frequency adjustment is proved to be bounded. Simulation studies show that the proposed protocol is able to limit the maximum clock offset to under 50 mus after protocol stabilization. The improvement is more than 400 percent over the current solutions. The proposed protocol also shows great long-term stability, and it handles mobility very well.     

基于Proteus的车载温度时钟系统设计与仿真

利用Proteus虚拟系统仿真技术（VSM）开展单片机应用系统的设计仿真有助于快速掌握单片机原理、接口技术以及多种外围器件的使用,积累开发经验。基于ProteuS给出车载温度时钟显示器的设计,利用软件提供的数字温度传感器、实时时钟／日历芯片仿真模型．实现温度、时间、日期的读取显示及时间、日期设置等功能,给出仿真测试结果。     

PC校时的多路温度监测系统

单片机测温系统往往需要实时时钟以确定所测温度的当前时间,而对于实时时钟,设置的时间量很多,传统的按键设置时间不但设置繁琐,而且精度也不高.另外单片机系统通过外接液晶模块显示的内容有限,针对这一问题设计了一种利用Visual Basic在PC端的温度监测和控制界面.该控制界面通过MSComm控件实现PC机与单片机测温系统的串行通信,同时实时显示各路所测温度值,并可以通过该控制界面快速、准确地实现对下位机系统的时间设置.