关键词： 二维钙钛矿(ThMA)2(MA)n-1PbnI3n+1   突触晶体管   低功耗   薄膜   兴奋性突触后电流   人工智能  

摘要： 随着社会的发展,电能已成为不可或缺的资源,但电力系统面临着日益严峻的挑战,例如不断增长的需求和能源浪费,因此寻求更加高效和节能的解决方案至关重要。传统电子器件的限制促使了新型器件的研发,如突触晶体管,其存算一体化设计能显著降低功耗并提高性能,从而促进电力系统的可持续发展。钙钛矿材料具有优异的光电性能,相较于其他光电材料成本较低,成为了研究和应用领域的热门选择。基于此,本论文围绕着钙钛矿突触晶体管的设计与制备展开,通过对二维钙钛矿（ThMA）2（MA）n-1Pb_nI3n+1晶体管的实验和理论分析,研究其光电性能和突触功能,并探究其人工智能领域的应用,主要研究内容如下: 针对（ThMA）2（MA）n-1Pb_nI3n+1突触晶体管的设计与制备,深入了解二维钙钛矿材料及其性质,并成功优化了薄膜的制备工艺,确保了器件质量和稳定性。通过调整钙钛矿前驱体溶液配比,精确控制二维钙钛矿（ThMA）2（MA）n-1Pb_nI3n+1材料的结构,采用一步旋涂法制备薄膜。在实验中改进薄膜的成膜工艺,优化提高了薄膜的均匀性,减少缺陷,薄膜的成膜面积比从85.8%提升到96.9%。通过真空蒸镀仪在Si O2基底的钙钛矿薄膜上蒸镀晶体管的源漏电极,确保电极与钙钛矿薄膜之间的良好接触,成功制备出（ThMA）2（MA）n-1Pb_nI3n+1突触晶体管。 （ThMA）2（MA）n-1Pb_nI3n+1突触晶体管的测试与应用。经过对晶体管器件电学性能的测试,发现其呈现出优异的光电信息存储运算性能,还具有快速响应的能力,在光脉冲结束后能迅速恢复到基准状态,且在连续光脉冲作用下能保持相对稳定水平。在突触功能测试中成功模拟了兴奋性突触后电流,并通过调节光照刺激和栅极脉冲电压实现了突触行为的增强和抑制,使器件的突触行为更加灵活可控。深入研究了突触晶体管的工作机制,包括兴奋性突触后电流形成的机制和离子迁移的影响。通过施加多个不同栅极电压脉冲,成功地对器件兴奋性突触后电流尖峰处的电导值进行了权重提取。利用提取的权重成功进行了手写数字图像和手写汉字图像的识别实验,分别获得了93.4%和80%以上的识别准确率且每次操作的功耗仅为3.27 n J,相对其他突触晶体管具有显著的低功耗优势。

关键词： 燃油工程机械   低功耗   实时监测  

摘要： 目前燃油工程机械设备数据采集终端大多采用车辆电瓶供电，在车辆出现闲置时，极大增加车辆电瓶的亏电概率，影响车辆电瓶使用寿命，从而影响车辆正常使用。为此，本文着重介绍了一种燃油工程机械监测低功耗技术，通过对监测终端进行智能化改造，实现燃油工程机械低功耗监测，避免车辆电瓶亏电等情况出现。

关键词： 多线程   C语言   并行化  

摘要： 本文研究了基于多线程技术的C语言程序并行化改造策略。首先从C语言单线程程序的性能问题入手展开分析，找出其中的瓶颈部分，为并行化改造提供依据。随后分析多线程技术的特点，确定哪些部分是可并行化的，从包括任务划分与线程分配、数据结构与算法并行化优化等在内的几方面制定合理的并行化改造策略。本文旨在为C语言程序的并行化改造提供一种有效的策略和方法，以提高程序的执行效率和性能。

关键词： 发光二极管   恒流驱动芯片   电路设计   低功耗特性  

摘要： 发光二极管（Light Emitting Diode, LED）是一种新型的常用的发光源，相较于传统发光源具有使用寿命长、效能更高、绿色环保、产生的热量小等优点。根据LED诸多优点可以应用到生活的很多地方。　　通过研究和改进 LED驱动技术，可以将 LED应用到显示领域，并进一步提高 LED能效，降低电能消耗，为能源节约和环境保护贡献力量。低功耗 LED驱动芯片可以降低 LED 显示系统功耗，减轻电网负荷，促进可持续能源应用。此外，LED 的调光性能和色温可调性使其在各场景中灵活应用，通过对 LED 驱动芯片的研究，可以实现高精度控制，满足广泛的调光和调色需求，提升显示效果和生活舒适度。未来LED驱动芯片的发展方向将聚焦在高效能、低功耗、智能显示、小型化和高灵活性可编程等方面。　　本设计从LED恒流驱动芯片的基本原理出发，主要做了以下创新：　　（1）在传统线性驱动结构的基础上，引入了三个运放，以确保电流镜漏极电压相等，消除沟道调制效应的影响。此外，将电流信号转化为电压信号便于传输并减小功耗，同时为下一级通道驱动电路提供精准的电压控制信号。　　（2）对传统的张弛振荡器电路做出了改进。采用了施密特触发器代替传统的 RS 锁存器，以消除比较器延迟带来的频率偏差。同时，在振荡器设计中放弃了传统的直接利用电源产生控制电流的方法，而选择了恒流源模块生成的精准电流作为控制电流，以最大程度降低温度和工艺对振荡频率的影响。此外，为节省版图面积，采用了MOS电容，并设计了一种二级运放来降低功耗和延迟影响。　　（3）始终以低功耗为设计目标，利用线性稳压器将电压稳定在 1.8V，显著降低芯片功耗。在恒流电路设计中，采用四运放结构，减小功率管在线性区工作的时间，有效降低功耗。振荡器运放设计中采用了二极管接法的负载管，将 RS锁存器替换为施密特触发器，并设计了电压选择器，降低了整体功耗。　　本研究采用 SMIC 0.18 μm CMOS 工艺进行电路设计和仿真，后仿真结果显示，在 5V供电，工艺角为 TT条件下，温度范围为-40℃~115℃时通道输出电流温漂为 110.42ppm/℃。在仿真环境设置为 25℃，工艺角为 TT条件下，电源电压从2.6V~7V变化，输出电流为9.1mA时，该电流偏差为8.24%。驱动电路版图面积为 420μm×435μm（宽×长），该 LED 恒流驱动芯片可满足 LED 显示的性能要求。

关键词： 实时时钟芯片   低功耗设计   数字集成电路   功能模块  

摘要： 随着物联网和便携式设备的广泛应用，实时时钟芯片(Real-time Clock,RTC)的重要性日益凸显。RTC芯片作为电子设备中提供精确时间基准的关键组件，其低功耗设计成为当前研究的热点。针对这一研究方向，本论文将设计了一款具有多种功能的低功耗RTC芯片。　　论文首先讨论了 RTC芯片基本结构和工作原理，数字集成电路设计流程和低功耗设计方法;在此基础上，基于华虹宏力的110nm工艺设计了一款以数字电路为主的RTC芯片，该芯片使用I2C通讯协议，工作频率最大支持400kbits/s，具有报警、倒计时、分钟和半分钟中断等多种功能，还具有频率校正机制，使时钟的频率偏差小于2ppm;论文从RTC芯片的诸多设计要求出发，完成了 RTC芯片的整体组织架构规划，重点说明了 I2C通讯模块、功能模块以及时钟分频和管理模块的功能原理，详细设计了芯片的各项功能，并对功能进行了仿真验证，完成了相关的前端设计工作;对所设计的代码进行了逻辑综合，将前端设计的RTL级代码文件转换为门级网表文件，并进行了形式验证;上述工作完成后进行版图设计，包括布局规划、自动布局、时钟树综合等步骤，将网表文件转化为实际上符合生产工艺并可供制造用的版图文件。最后对版图进行功能验证、静态时序分析和物理验证等一系列验证步骤，确保了整个设计在逻辑、时序、设计规则等诸多方面的正确性和可靠性。为了降低功耗，论文在整个设计过程使用了一系列低功耗设计方法，有效降低了功耗，在典型工作条件下(工作电压1.2V,温度为25℃)的工作电流仅为0.5μA,典型工作条件下数字部分功耗为81.29nW,芯片版图面积为23200.13μm2。　　本论文采用华虹宏力110nm工艺设计了一款RTC芯片，芯片具有功耗低，稳定度高的特点，符合项目的设计要求，具有一定的使用价值。

关键词： 光纤布拉格光栅   光纤布拉格光栅解调   微型化   可调谐激光器  

摘要： 随着各种行业对机器人的需求逐渐提高以及机器人技术的迅猛发展,传统的感方式已经无法满足机器人尤其是特殊场景下工作的机器人的传感需要,因为光纤布拉格光栅传感技术具有尺寸小、成本低和抗电磁干扰等特点,在机器人行业具有广泛的应用前景。为了解决常规光纤布拉格光栅传感器无法直接应用于机器人行业的问题,针对机器人领域对光纤布拉格光栅传感器的微型化和低功耗的需求,开展了基于可调谐半导体光源解调法的设计研究。本文的主要研究内容为: (1)为解决目前光纤布拉格光栅解调系统体积和功耗过大问题,从光纤布拉格光栅的基本理论及其传感系统的解调原理出发,对光纤布拉格光栅解调系统的解调方案、复用方式和系统光路进行设计。系统选用可调谐激光器为光源,在使用可调谐激光器的基础上,设计基于波分/空分混合复用的系统光路。 (2)对系统的硬件电路进行详细分析和设计,设计了基于STM32的能够解调两通道的解调系统硬件电路。系统使用STM32作为控制器控制电流源电路输出以及读取光电转换电路输入实现对光纤布拉格光栅传感器的解调,进一步设计温控电路增加系统的稳定性和准确性,并设计无线电路使得系统具有更广泛的使用场景。 (3)对系统的程序与算法进行设计与编写。对系统控制器的底层驱动程序进行编写,实现控制器对各个电路部分的控制,完成系统按波长顺序输出激光同时采集FBG反射信号;同时设计了系统的寻峰算法为高斯拟合算法,进一步根据反射光谱特点设计了基于希尔伯特变换的波长分割方式,提高了系统解调的数据精度。 本论文基于对微型低功耗光纤布拉格光栅解调系统的研究,通过相应的软硬件设计和系统测试研制出基于可调谐半导体激光器的光纤布拉格光栅解调系统,该系统的体积缩小到***×1 m2m134.8 m m4×50,其解调速度达到10Hz。系统可满足微型低功耗光纤布拉格光栅解调系统的设计需求,相关研究内容对于在机器人领域应用光线布拉格光栅传感器具有潜在的应用意义。