PIC单片机低功耗设计

本文主要从实际应用出发,针对单片机内部模块选择、工作条件和振荡方式的选择、I/O管脚处理、Timerl异步时钟方式的使用、休眠模式的应用等几个方面的问题进行了讨论,阐述了PIC单片机在低功耗应用系统中,硬件设计和软件方案所采取的具体措施.     

车辆CAN总线支路的休眠与唤醒实现

为减少蓄电池电能的无谓消耗,对某车辆的汽车电控系统的CAN总线支路开发休眠与唤醒功能。硬件方面对CAN总线支路的供电电路和CAN收发器进行了升级,软件部分设计了一套CAN收发器工作模式切换的控制策略。最终该休眠与唤醒功能成功运用到实际车辆上。     

一种双模式氨气传感器的设计与实现

针对传统氨气传感器使用有线供电及信号传输的局限性,设计了一种双模式氨气传感器。介绍了传感器的工作原理,设计了以MSP430AFE253微处理器为核心的硬件电路,有线供电部分基于AD5420芯片设计,可实现4～20 mA信号输出;无线部分基于ZM5161-P1型无线模块设计,采用Zigbee通信协议进行无线数据传输,电路在软硬件上进行了低功耗设计;传感器可实现工作模式自动切换,对传感器进行了无线通讯距离测试及标准气测试,试验结果表明该传感器可实现工作模式自动切换并具备测量精度高、传输距离远等特点。     

基于PLC的钢筋笼焊点动态定位控制系统

为了提高钢筋笼焊点焊接过程中焊枪稳定性，进而提升焊点焊接质量，设计了一种基于PLC的钢筋笼焊点动态定位控制系统。根据钢筋笼动态焊点运动规律，制定了焊点动态定位原理，设计了钢筋笼焊点动态定位系统气动原理图，描述了焊点动态定位系统工作过程,在此基础上对PLC控制系统的硬件和软件进行了设计。该系统有自动控制和手动控制两种模式，自动控制模式下可实现对动态焊点的捕捉、跟随焊接、回原点等循环运动控制,焊接动作稳定；可根据钢筋笼形状、桩径大小，对焊点动态定位系统作出适当调整,灵活性好、适应性强。     

基于ZigBee的无线定位系统设计

ZigBee无线定位技术以其低成本、低功耗、低速率和定位精度高等特点在工业无线定位等方面得到广泛应用。介绍ZigBee无线定位系统的工作原理、硬件设计、软件设计和网络组成,并通过LabVIEW系统监控软件,实现了定位网络中参考节点和定位节点的初始化以及图形化的位置检测。     

基于单片机MSP430的海洋浮标低功耗设计

设计一种以MSP430系列单片机为主体的新型海洋浮标控制系统,利用其独特的低功耗休眠模式降低系统功耗从而延长使用周期。该系统采用3.3V低压方式供电,以可充电式锂电池为主电源,北斗卫星通信方式,根据需要选取水温、盐度、风向、风速、流速和流向四种传感器。在系统硬件设计基础上进行低功耗优化,根据海洋信息采样周期,以单片机为核心,通过磁保持继电器控制传感器和通信模块的供电状态,减少待机功耗,继而达到低功耗的目的。     

坐姿体压分布测量系统的研究

介绍了一套坐姿压力分布测量系统,该系统由硬件和软件两大部分组成,系统硬件包括压力传感器平板矩阵、信号切换电路、信号采集卡及计算机系统;系统软件主要由实时数据采集模块、数据存贮模块、数据计算分析和显示模块等组成。该系统能够对人体与座椅之间的压力分布进行测量,经计算机采集后的数据通过自行开发的软件处理直接以可视化方式显示结果。     

一种基于CAN总线的低功耗汽车组合开关

为解决现有基于LIN总线组合开关连接节点有限、不易扩展的问题及应用中对低功耗、低成本的要求,应用具有CAN控制器的STM32系列微控制器,开发了基于控制器局域网和通用串行总线的车用组合开关。通过对组合开关休眠模式下主从节点各模块的功耗分析,建立了其休眠功耗与电源模块静态功耗间的关系,提出了通过在硬件上采用以NE555为核心的延时调压节能电路来降低组合开关休眠模式下电源模块的静态功耗。在基于STM32的组合开关上,对延时调压节能电路的降功耗性能进行了评价,并进行了休眠模式下的功耗调节试验。实验结果表明,通过调节NE555定时器输出信号的占空比,可将组合开关休眠功耗由最初的7．3mA降到3．8mA,功耗降低近50％;该方法能够实现有效降低系统休眠功耗,在低成本的车用组合开关中具有应用价值。     

第三十九讲 基于WIA-PA的工厂人员定位系统

工厂出于安全和管理的考虑,需要对人员进行定位和追踪。为了满足在工厂恶劣的通信环境下及工厂高实时、低功耗的人员定位需求,将WIA-PA无线网络引入到工厂人员定位领域,为工厂人员定位提供高可靠、高实时和低功耗的无线网络,并提出了一种在传统RSSI定位的基础上引入TOA定位技术的工厂人员定位系统,实现了在工厂复杂环境下对人员的实时定位跟踪定位功能,定位系统效果良好。本文重点阐述了该定位系统的网络结构、系统架构、定位流程和相关的定位技术。     

适合复杂环境的移动机器人定位系统

本文设计适合复杂环境的移动机器人定位系统,机器人采用STM32F103单片机为主控芯片,使用以惯性传感器MPU6050为主的定位模块,完成机器人硬件系统的设计和硬件电路的搭建,并结合硬件部分完成机器人算法设计,建立机器人的实时行进状态控制模型。最终机器人可在复杂环境下的进行平面定位导航,很好的解决地面上工作的机器人对位置精度要求较高的问题。     

专用无磁计量芯片输入模块的低功耗设计

文中简要介绍了无磁计量芯片的基本构成,重点研究了输入模块的工作原理和设计方法,分析了一般传感器的原理及局限性,建立了无磁传感器模型,采用两级迟滞比较器的基本结构设计了具有低功耗特点的输入比较器模块,通过适时关闭比较器使其进入休眠模式,以及合理的安排时序关系来降低整个输入模块的平均功耗.经过仿真得到模拟比较器的增益为55 dB,带宽达到1.2 MHz,满足了1 MHz的工作速度,同时静态功耗降到7.29 μW,实现了低功耗的目的.最终经过流片测试,电路工作正常.     

基于无线传感器网络的矿用温度测控系统设计

为了满足矿井温度测控的需要,应用DS18820和PIC18F458,开发了一种基于无线传感器网络的智能化温度传感器系统。系统硬件部分主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示和报警模块、串口模块和供电模块等组成;软件部分给出了ZigBee无线通信协议、传感器节点、汇聚节点的工作原理及设计流程。试验表明：该系统具有高精度、高可靠性、低功耗的特点,有效地实现了对矿井温度的实时检测与监控。     

基于射频识别技术的工件定位系统设计与实现

在综合考虑成本和识别速度的基础上,提出了将射频识别技术应用于生产线上工件的定位。首先介绍射频识别技术,提出了基于射频识别技术的工件定位系统;之后对定位系统进行了硬件系统选型及基于MATLAB软件的神经网络识别系统的设计;最后在实验室条件下对该系统进行了验证。试验结果表明,该系统可以完成基于天线接收到的信号强度进行定位的功能,针对一60cm×50cm的区域,该系统的定位误差可以控制在4cm以内,最大欧几里得误差控制在3.9cm以内。     

一种信号自适应的控制器设计与实现

信号自适应控制器是基于STC12C5A60S2单片机的嵌入式系统,系统的设计包括硬件电路设计和软件程序设计两个部分。硬件电路设计包括电源模块、信号采集模块、单片机运算控制模块、电流输出模块以及继电器控制输出模块等模块的电路实现,给出了主要电路模块:电源模块、继电器模块和电流输出模块的电流原理图。软件程序设计主要包括:模数转换、EEPROM的读写、定时器功能、数据运算、模式切换、PWM信号发生等功能的软件实现。还对本系统进行了测试,并对测试数据进行比对分析,结果表明,该信号自适应控制器满足船舶控制系统的使用需求,成功实现了对船舶控制信号的衰减补偿。     

共享单车低功耗智能终端设计及实现

城市中随意、密集停放共享单车已经严重影响了公共交通安全。设计了一套共享单车低功耗智能管理终端及物联网软件系统,以监控区域内共享单车的数量和状态。采用低功耗蓝牙扫描的方法获取区域内共享单车的低功耗蓝牙广播包;采用4G移动通信模块内置协议建立终端与物联网云平台的连接,实现数据上传至云端;采用低功耗元器件选型、低功耗软件时序设计、太阳能充电设计和锂电池放电管理设计等设计方法,实现系统的长期稳定运行。实验表明,该终端能够扫描到直线距离约80 m内的共享单车,准确率达到95.91%;能够在无太阳能供电的情况下持续工作约29 d,满足在极端环境下长时间正常工作的需求。     

基于无线通信的井下低功耗压力传感器设计

针对有线矿压监测系统存在的缺陷,提出了一种低功耗矿井无线压力传感器设计方法与实现电路。该方法从低功耗的视角,对传感器节点的硬件电路、软件流程和系统时钟进行了优化设计研究,硬件电路以MSP430为核心,首先通过对各功能子模块配置数字开关及中断调度方法,有效增加了核心电路的休眠时间以节省能源消耗;其次,在保证性能的前提下,调配主系统时钟的时钟源及降低时钟频率,减小了CPU运行时的功耗;最后,给出了扩散硅压力传感器的输入输出关系及不确定度的形式化表达式。传感器测压范围是0~70 MPa,测试结果表明,节点测压最大误差为0.1MPa。该数字传感器具有体积小、抗干扰性强、易维护、安全性高等特点。     

基于PLC的工业机器人控制系统的研究

主要从软件和硬件两个部分对基于PLC的工业机器人控制系统进行研究设计。硬件部分主要由机器人本体、伺服驱动器和运动控制卡构成,并对其工作过程进行了简要阐述,软件部分主要由程序管理模块、机器人操作模块、轨迹规划模块、示教再现模块以及系统设置模块构成,最后通过仿真测试验证了该控制系统的可行性。此外,还对基于PLC的工业机器人控制系统的发展及应用进行概述分析。     

基于双DSP的航空发动机电子控制器设计及仿真验证

针对航空发动机控制系统的高可靠性要求,设计了一种基于双DsP的航空发动机容错电子控制器.在本系统中两个数字信号处理器(DsP)彼此独立运行,采用硬件判决模块配合DsP软件进行硬件和软件故障的诊断,再根据硬件判决模块的结果由仲裁切换模块来进行仲裁,并完成输出切换和报警功能,从而实现容错控制,显著提高了控制系统的可靠性.并通过半物理仿真实验验证了系统的可行性.     

低功耗水质电导率测量仪设计

针对目前电导率测量仪体积大、检测精度低、功耗高等问题,设计了基于超低功耗单片机的电导率测量仪。硬件电路由电导率测量、温度采集、显示、通信及其二线制电流输出等模块组成,软件部分实线电导率在线温度补偿,MODBUS通信及其三点自动标定等功能。通过实验可知,该检测仪具有测量精度高、超低功耗、体积小等特点。     

一种低功耗无线传感器网络节点的设计

功耗问题严重影响着电池供电的无线传感器节点的寿命,进而决定整个无线传感器网络的生存周期.设计了一种基于MSP430F1611超低功耗单片机与CC2420射频模块的传感器节点,给出了具体的硬件设计方案,详细阐述了微控制器和射频芯片的低功耗控制,分析了软件编程上如何充分利用器件的低功耗模式,实现动态电源管理.结果表明:设计的节点能够达到预期的低功耗性能.