关键词： NB-IoT   低功耗   STM32   功耗模型   无线覆盖   D2D  

摘要： 物联网作为现代信息化社会建设的基础,发展的如火如荼,而在各种垂直行业应用中,低功耗广域网的设备占比达到60%以上,在此环境下基于蜂窝网络的NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)通信技术应运而生。当前NB-IoT设备数量巨大,数以亿计,很多设备工作在恶劣环境下,使NB-IoT网络覆盖效果受到严峻的挑战,且绝大部分这些设备依靠电池进行供电,对电池频繁充电或者更换是巨大的经济成本。本文针对于典型的固定上报场景的NB-IoT设备,进行实际工作的功耗特性和无线覆盖情况的测试和分析,建立了平均功耗模型,分析了设备的功耗特性,给出了功耗优化建议,对无线信号覆盖深度不能保证的问题提出了D2D(Device to Device,设备对设备)组网形式的解决方案,实现了NB-IoT的扩展覆盖。本文的主要工作内容包括:首先对典型的固定上报场景NB-IoT设备进行了总体设计,其中包括功能流程设计、低功耗要求提出、硬件设计、端到端开发等环节,搭建了硬件电路,进行了STM32和华为Ocean Connect平台的程序开发,最终实现了设备和云端收发数据。然后基于自行搭建的NB-IoT设备,进行功耗建模和测试,根据其工作状态的电流图建立了对应的三段功耗模型,并自行搭建了电源管理单元验证了该模型的准确性,运用该模型分析了设备的功耗特性,给出了功耗优化建议。最后对NB-IoT设备的无线覆盖情况进行测试和分析,选取了南京航空航天大学校园及周边环境中的典型场景,测试了NB-IoT信号质量和通信成功率,发现NB-IoT整体覆盖效果良好,但是室内地下层场景覆盖无法保证。针对NB-IoT网络出现的室内覆盖深度不能保证的问题提出了D2D组网形式的解决方案,然后对D2D组网进行了设计和验证,实现了NB-IoT的扩展覆盖。

关键词： CMOS   电容式湿度传感器   微小电容检测   脉宽转换   低功耗   脉冲宽度调制   数字输出  

摘要： 传感器作为自然界各种大量重要信息的来源,也是物联网系统的重要组成部分,并且伴随物联网不断发展以及为了满足现代化基础建设,底层数据获取方式愈加重要,对以传感器为代表的基础设施提出了更高的要求。其中,湿度传感器在人类生产生活中扮演重要角色,因为人类的生存及发展都和湿度这一环境物理量息息相关。伴随着现代化不断进步,湿度传感器的制作工艺和湿度检测方面都需要不断得到加强与完善。现如今湿度传感器的工艺制作方式呈现多样化,但总体都是朝着集成化和智能化方向发展。随着半导体工艺上尺寸逐渐减小,采用CMOS工艺可逐步实现湿度传感器的微型化和集成化,从而可以大规模且低成本制出湿度传感器芯片。本文简要介绍了湿度传感器制造工艺的发展历程以及工作原理,并采用UMC40nm半导体工艺设计制作集成电容式湿度传感器芯片的工艺结构,尝试解决分立式湿度传感器体积大、不易检测、受外部环境影响大等缺点,为实现湿度传感器的高度集成工艺提供参考。本文还针对CMOS工艺电容式湿度传感器由湿度变化引起微小电容变化的检测电路进行研究与设计,简要分析了湿度传感器常见的微小电容检测方法,并结合电容充放电和脉宽输出稳定、易于调制以及易于数字系统接口等优点,采用UMC40nm半导体工艺设计了一新的CMOS电容式湿度传感器微小电容检测电路。该CMOS电路能够将电容的变化量转换为脉冲宽度,其中脉冲宽度与电容差成线性,能够产生周期性脉冲序列,输出脉冲宽度调制信号。在实现脉宽转换的同时,设计了12位的计数电路可对脉宽计数,实现输出数字化,以此实现可以很容易地与微控制器或数字系统连接,不需增加A/D转换模块以增大电路复杂度和功耗。所设计的电路不仅能够实现对湿度传感器微小电容的检测,并且相比于同类脉宽输出型的传感器具有低功耗、线性化、高分辨率、数字化等性能优点。通过仿真测试,设计的检测电路在1.2V电源电压下平均功耗为2.8u W,灵敏度为10us/p F,分辨率为1f F。

关键词： 4G   低功耗   避雷器在线监测  

摘要： 避雷器是用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害的设备,但是避雷器在经历过雷击后,自身寿命就会受到影响,需要人员定期巡检避雷器的工作状态及寿命,以确保避雷器正常工作。本文中避雷器在线监控系统是避雷器所在区域呈现,通过电池供电的监测设备,对避雷器泄漏电流进行实时监测,并且通过4G将监测到的雷击次数进行统计发送到监控平台,减小运维人员巡检工作,实现避雷器全寿命监测,分析统计雷击事件。

关键词： 网络爬虫   多线程   多进程   Python实现分析  

摘要： 通过用Python实现多线程和多进程网络爬虫,实验分析了采用多线程和多进程策略对爬虫程序效率的影响,为网络爬虫程序性能的相关研究提供参考。

关键词： 交互操作   多线程   界面设计   电脑游戏   界面风格   情感化设计   互联网   叙事层面  

摘要： 电脑游戏,从上世纪以《仙剑奇侠传》为代表的2D画面产品,发展到以近年的《英雄联盟》为代表的3A级大型制作,电脑游戏成为各大互联网公司的重要氪金工具,竞争日益白热化。为了最大化的吸引玩家,增加市场竞争力和客户粘性,游戏产品不仅在界面设计和战斗场景上做到更加细腻和炫酷,在叙事层面和多线程脉络上也更加复杂和多样化,在此基础上的界面风格、交互操作和人物情感连接等方面,处处体现出基于情感化设计理论的设计策略。

关键词： 低功耗   DVFS   电源分区   电压分区  

摘要： 本文概述了低功耗设计技术在芯片设计中的重要地位,并且对主要关键技术动态电压频率调整(DVFS)进行了简要介绍,并对基于DVFS技术的芯片的片上系统(SOC)架构实现做了实例分析。

关键词： 蓝牙   低功耗   多参数监护   APP  

摘要： 设计了一款基于蓝牙的低功耗多参数监护系统。该系统主要由心电信号采集、呼吸信号采集、体温采集、蓝牙4.0传输模块以及Android手机端APP显示几个部分组成。该系统通过各个采集部分采集相应的生理信号,可以实现对心电、呼吸以及体温三种生理信号的监测,Android手机端APP可以实时显示心电、呼吸波形以及温度数据。该系统体积小、功耗低,在便携式以及可穿戴式医疗中拥有很好的应用前景。

关键词： SAR ADC   分裂电容   开关切换   低功耗   高精度   低复杂度  

摘要： 本文提出一种低功耗、高精度、低复杂度的SAR ADC(逐次逼近模数转换器)的DAC电容阵列开关切换方案。每一个电容只连接了两种参考电平,因此降低了逐次逼近逻辑电路和电容驱动电路的复杂度。在前两次开关切换过程中不需要消耗能量,并且是单边切换,有效的降低了开关能量的消耗。DAC电容阵列分为完全相同的两部分,即MSB电容阵列和主电容阵列。MSB电容采用分裂二进制电容阵列的形式,并且采用C-2C电容结构代替LSB单位电容C,减少电容失配,提高ADC的线性度。与传统的二进制加权DAC结构相比,该方案减少了75%的DAC电容阵列面积,降低了96.90%开关能耗。

关键词： 海洋激光雷达   软件控制系统   UDP   多线程   回波信号滤除  

摘要： 基于蓝绿激光的海洋激光雷达探测技术具有较高的探测效率和探测点密度,在浅海水域具有独特应用优势。应用需求的复杂化和多样化使得海洋激光雷达系统需要集成多种不同类型的设备,因此通过软件控制保证多种设备间的协同合作显得尤为重要,软件系统逐渐成为海洋激光雷达系统的核心技术。该文以海洋激光雷达系统为研究对象,针对项目需求和系统的硬件组成,设计了一套海洋激光雷达系统控制软件,控制软件设计分成四个部分——通信协议设计、功能模块设计、多线程设计和界面设计。最终采用UDP(user datagram protocol)网络通信协议的控制软件系统实现了对海洋激光雷达各设备的控制,并完成了采样参数的设定、处理、波形显示以及水体回波信号滤除等任务。

关键词： 机载信息管理   数据存储   多线程   空地通信  

摘要： 机载信息管理系统在民用客机里有着广泛应用,它实现了机载设备之间的网络通信,空地通信之间的数据交互。数据存储和管理功能是信息管理系统的重要功能组成部分,提出并设计一种机载数据存储与管理软件,实现多种数据交互功能,并在各种应用场景下进行实验验证,保证数据收发稳定,系统功能完整。