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关键词： 硬件设计   C8051F021   软件设计   电磁兼容性设计  

摘要： 机载光电吊舱是集光、机、电一体的光电稳定瞄准系统,能隔离载机在飞行时产生的振动干扰,实现平台的稳定,为驾驶员提供稳定的图像和为武器提供精确的瞄准线参数。机载光电吊舱作为直升机重要的任务设备,已逐步成为现代直升机不可或缺的重要机载设备。操控手柄作为机载光电吊舱的重要组成部分,它与光电吊舱共同实现了对目标昼夜观察、搜索,瞄准、跟踪、指示、测距,可执行反潜作战,人员搜救,辅助导航,目标定位等多种任务。 本论文在分析了机载光电吊舱对操控任务需求的基础上,结合了操控手柄的发展和特点,提出操控手柄设计思路：硬件上以多功能、低功耗的C8051F021芯片作为系统的核心部件,配合使用微型的多路运算放大器和大量的表贴器件,形成具有小尺寸、高可靠性的硬件电路板;软件上采取通用化编程语言编写软件,采用模块化方法,实现软件工程化设计,提高了软件的强壮性;电磁兼容性方面除了采取传统的屏蔽手段和电磁兼容性设计,还采用了对外接口与滤波电路一体化设计的滤波器,该滤波器的使用,不仅降低了传导干扰,同时对整个手柄系统的屏蔽起到了很大补充的作用,减少了辐射干扰的可能性。通过该方案设计完成的操控装置能够很好的配合光电吊舱完成作战任务。

关键词： 涡街流量计   系统设计   硬件设计  

摘要： 由于涡街流量计具有介质适应性强、无可动部件、结构简单等特点,因此在工业及农业领域得到了广泛应用.但随着总线技术和分布式控制系统的发展,传统涡街流量计采用的模拟信号处理方法及抗干扰能力,无法满足系统实时性、稳定性、可靠性的要求.本文针对涡街流量计在低流速测量和信号输出方面存在的问题,介绍基于多处理器技术的带PROFIBUS-DP接口的涡街流量计的开发过程.

关键词： 风光互补发电系统   蓄电池   控制电路   硬件设计  

摘要： 在能源危机日益严重的今天，太阳能和风能由于其独特的特性，成为最有发展潜力的两种自然能源。为了充分利用太阳能和风能，本文研究了基于蓄电池储能的小功率独立式风光互补发电系统。系统的前级电路采用两路并联的Cuk斩波电路分别作为光伏发电功率跟踪和风力发电能量控制电路，两路Cuk斩波电路实现升降压的同时，可以实现太阳能和风能的能量互补。系统的后级电路由单相全桥逆变电路组成，将直流电转换成交流电，给负载供电。　　首先，介绍了国内光伏发电、风力发电的发展概况，以及离网型风光互补发电系统的研究现状，介绍了独立式风光互补发电系统的组成。其次，深入分析了Cuk斩波电路和单相全桥逆变电路的工作原理。第三，详细介绍了系统主电路的参数设计及硬件设计。第四，分析了系统的能量管理方案及控制策略，包括前级最大功率点跟踪控制、给定功率控制、负载功率控制、蓄电池充放电控制、后级电路的三闭环控制等。最后，利用Psim仿真软件对风光互补发电系统进行了仿真研究，在此基础上，搭建了基于英飞凌公司XE164F系列单片机的230W系统样机。　　仿真和实验验证了所研究的基于蓄电池储能的独立式风光互补发电系统可以有效地对蓄电池充放电，实现能量分配，逆变部分控制策略在阻性及阻感性负载情况下有效、可行。

关键词： AES   侧道信号攻击   模板攻击   非线性表   掩码  

摘要： AES密码系统[1]是一种应用范围很广的对称式安全算法,而侧道信号方法是一类非常有效的攻击对称式密码系统的方法。侧道信号攻击是一种利用侧道信号与电路内部数据的相关性而破解对称式密码系统的攻击方法。本文作者旨在设计一种抗侧道信号攻击的AES硬件系统。 本文作者首先设计了一种可以兼容三种密钥长度的无防护AES电路,以此电路作为攻击对象,采集电路的功耗信息,重点采用当前侧道攻击方法中三种最为重要的攻击方法,即差分功耗分析、错误攻击以及模板攻击来攻击AES系统成功,在差分功耗分析方面,作者采用结合两个字节的分析方法,利用汉明距离模型,一次性可以攻击16比特轮密钥,并且验证成功;在错误攻击方面,作者采用了一种多比特错误注入情况下的攻击方法,在不知道密钥长度前提下只需要少量的错误便可以获取系统的根密钥,并且利用软件Matlab编写了攻击程序的用户界面;在模板攻击方法上,本文作者提出了一种完全新的模板攻击算法流程,通过这种攻击流程能够直接获取系统的根密钥,更进一步,为了提高模板攻击的效率以及降低攻击的运算量,作者结合了两种数据预处理方法,而且被证明是有效的处理方法。 结合三种不同的攻击方法,作者有效的对初始无防护电路做了防护方案,其中对于差分攻击方法作者采用了掩码方案来降低系统内部数据与侧道信号的相关性从而保护AES系统,对于其中最为核心的是非线性SBOX的设计,作者首先调研了当前最优秀的掩码方案,另外也提出一种全新的基于改进FFT的实现方案并且实现。对于错误攻击的防护作者采用校验的系统架构加上错误传递的方案有效的防御了注入错误之后对系统的攻击,而对于模板攻击的防护,作者也调研了如何设计方能有效的提高攻击者的难度,提高系统的安全性。并且对改进后的设计方案再做之前的三种侧道攻击,验证了带防护的AES硬件系统的安全性。 本文主要分为六大章节,第一章节主要是绪论部分,第二章节是AES算法简介以及相关理论介绍;第三章节介绍无防护的AES电路结构设计;第四章节主要介绍三种主要的侧道信号攻击方法、原理以及攻击结果;第五章节主要针对第四章节的攻击方法对电路设计防护方案,并且验证硬件的安全性;第六章为将来的研究方向以及工作展望。

关键词： 卫星导航   抗干扰   数字信号处理   硬件设计   FPGA   DSP  

摘要： 随着电磁环境的日益恶劣和人为干扰的日益增多，抗干扰能力逐渐成为卫星导航接收机中所必需的。目前常用的有空域、时域和频域等抗干扰技术，这些单维域的抗干扰技术在特定的环境中抗干扰效果较好，但是它们的稳定性无法保证，因此多维域联合抗干扰的技术就越来越受到人们的关注。多维域结合了单维域抗干扰技术的优点，抗干扰性能也更好，但是他的抗干扰算法也更复杂、数据处理量也更大，这就对抗干扰处理的硬件系统的数字信号处理的速率、数据处理量的能力提出了更高的要求。在研究了北斗导航自适应抗干扰硬件平台的特性要求后我们确定了基于FPGA和DSP组合抗干扰的硬件设计方案。FPGA与DSP的组合的方案，使FPGA的高速、复杂组合逻辑和时序逻辑控制能力与DSP的高速数据处理能力相结合，不仅满足了系统对处理器高性能的要求也满足了FPGA资源的要求。 本文采用了14位的高速、高精度的A/D转化，并使用FPGA和DSP对其进行控制与管理。对数据处理的流程及各个部分通信接口的信号控制与传输作了分析，并完成FPGA、DSP与各个外部设备的通信接口的电路设计，最终完成整个硬件系统的原理图及PCB印制板图的设计。 以DSP+FPGA作为北斗导航自适应抗干扰信号处理硬件平台的导航抗干扰算法实时数据处理系统能够满足系统所要求的高精度、高稳定性、高实时性的要求，适应了其高性能、低功耗、低成本的发展方向。

关键词： 集中控制系统   单片机   串行通信  

摘要： 集中控制系统以STC89C51单片机为核心,用I/O口作为开关量输出,通过驱动电路来控制继电器的关断以实现对设备电源的控制,最终实现对设备的控制.该系统具有实用性强、操作简单、经济、易推广等特点.

关键词： 电子纸   嵌入式Linux   设备驱动   网络   GUI程序  

摘要： 随着网络技术的高速发展和信息内容的不断丰富,以纸张作为信息记录的主要载体已经愈发不能满足需要,加上人们日益对环保和绿色阅读的迫切需求,LCD显示器的辐射、功耗也渐渐不为人们所接受。基于此背景下,电子纸技术应运而生。基于E-ink的电子纸采用电子墨水技术,除了具备传统纸张的柔韧性和可折叠特性,还具有无需背光、功耗低、不伤眼和类纸阅读效果等特点。本文设计的电纸书阅读器就是采用电子纸作为显示屏,运用成熟的嵌入式技术,制作出具备文档阅读、音乐播放、Wi-Fi和3G网络访问等多种功能的低成本、低功耗且易携带的电子图书阅读器。这将同时满足信息保存、绿色阅读和环保的需求,具有广阔的市场前景和重要的研究意义。本文分析了电纸书阅读器的产生背景和国内外发展现状,研究了电纸书阅读器采用的相关技术,包括电子纸技术、嵌入式技术、网络技术和图形界面开发工具等。分析系统的总体需求,提出软硬件整体设计方案。在硬件部分,采用E-ink的6寸电子纸显示屏、GD6201E电子纸驱动控制芯片和四线电阻式触摸屏;选用具有高主频、MMU模块和丰富API接口的S3C2440作为核心处理器;低成本、高度集成的88W8686芯片作为无线模块控制芯片;支持WCDMA网络、内置TCP/IP协议栈的EM770WUMTS M2M作为3G模块;低功耗、全双工的UDA1341TS芯片作为音频模块控制芯片。设计硬件电路,合理布局各模块。在软件部分,采用嵌入式Linux操作系统,利用Linux提供的显示设备专用接口Framebuffer实现电子纸显示屏驱动,利用Linux的输入子系统实现触摸屏驱动;采用Qt/E图形开发工具设计GUI程序,包括：文档阅读程序(支持txt、html和pdf等格式)、图片浏览程序(支持bmp和jpeg格式)、音乐播放程序(支持mp3和wma格式)、Wi-Fi和3G网络管理程序、软键盘和Web浏览器等。此外,还需移植Linux内核、文件系统和各类解析库,搭建软件开发环境。本文设计的电纸书阅读器在常温下进行了功能测试,包括电子纸显示屏、触摸屏、设备驱动、应用程序和网络功能等,并对测试结果进行分析及总结。测试结果表明,该电纸书阅读器功能稳定,具有良好的显示效果和操作体验,系统的软硬件设计合理,达到预期要求。

关键词： 无线充电   电磁感应   硬件设计   多功能充电器  

摘要： 有线到无线是电子类设计中人们追求的目标,而且已经被实现。无线充电是利用一种特殊设备将电源插座的电力转变为可充电的电波,从而在扔掉电线的情况下直接对电子设备充电。如果将两个线圈分别设计成发射端和接收端,输入端的信号(电流)随着时间的变化可以产生变化来使接收端感应产生电流,充分利用了电生磁、磁生电的原理。无线充电打破以往有线充电的常规思路,旨在说明无线充电这种新的成果比有线有更多的优点。同时设计的两路输出电压,正常的稳定安全充电以提供在某些紧急情况下的电池快速充电。

关键词： 用电信息采集系统   无线传感器网络   路由协议   通信模型   硬件设计  

摘要： 随着我国智能用电的发展,用电信息采集已从单一的数据采集功能,发展到一个具有数据采集、负荷控制、用电监测等多种功能的综合管理控制系统。基于无线传感器网络技术的用电信息采集系统在投资、建设、维护等方面具有很多优点。但是由于目前缺乏统一的技术规范,并没有得到迅速发展。以此问题为出发点,本文参考国网公司电力用户用电信息采集系统相关技术标准,进行用电信息采集无线传感器网络设计方案的设计。 本文通过研究现有用电信息采集系统的系统架构、通信技术和组网方法等关键技术,对系统架构、通信接口、路由协议和节点的硬件结构进行了设计。文中定义了两种传感器节点,即集中器节点和采集器节点。集中器节点主要完成与用电信息采集系统主站通信,用电信息的存储和传输、组网及路由维护等功能;采集器节点则负责采集用户用电信息并按指定路由上传至集中器节点。 首先,本文通过对比分析信息采集层的不同无线通信技术,针对用电信息采集系统的业务需求,设计了用电信息采集无线传感器网络系统的整体框架,在此基础之上对通信模型进行分层,规划了各层的功能,并对各层所完成的功能及服务接口的做了详细阐述。在应用层与网络层之间设计了基于“功能号映射”的服务接口调用方法,屏蔽了底层硬件细节,易于调用,另外设计了系统的通信接口。其次,针对用电信息采集系统的特点提出了一种简单的静态多径路由协议,设计了备份路由的生成过程,在路由维护阶段提出采用集中器节点周期性维护和采集器节点主动发起动态功率控制路由维护相结合的方法,提高了系统运行的稳定性。最后,根据系统需求进行了节点硬件设计,微控制器采用STM32ARM处理器,无线接口设计采用SihconLab公司的Si4432射频收发芯片。集中器及节点和采集器节点采用统一硬件设备,根据功能不同进行硬件资源分配,降低了系统制作成本。 本文设计的用电信息采集无线传感器网络具有可靠性高、成本低和易于维护等特点,符合智能用电数字化、自动化、互动化的要求,符合电力用户用电信息采集系统“全采集、全覆盖、全预付费”的建设目标。同时有利于电力公司增强电网综合服务能力,满足互动营销需求,提升服务水平。对于推进建设智能电网统一规范具有重要的探索意义。

关键词： 超短波   跳频   软件无线电   高速同步串行接口  

摘要： 随着通信和电子技术的不断发展，军事通信的现代化已经成为必然。超短波跳频电台在抗干扰、保密性方面具有良好的性能，已经成为军事通信系统中重要的设备。本文中采用了软件无线电思想，提出了以ARM+DSP+FPGA为核心的基带处理硬件平台的设计思想，其中ARM负责组网等物理层以上各层的功能，DSP和FPGA共同完成物理层功能和射频控制。同时，提出了DSP与ARM间高速同步串行接口的设计。 在该超短波跳频电台硬件平台上实现了两点之间的数据通信，结果证明该系统的设计满足要求，实现了设计目标，为后续的组网协议设计打下了良好的基础。