便携式电子设备

便携式电子设备（精选11篇）

便携式电子设备 第1篇

煤矿井下对便携式电子设备的需求越来越大,而便携式电子设备所需的电能只能靠便携式电源来供给,因此,便携式电子设备对其电源设计提出了较高的要求。比如,为了延长电源的供电时间,需要提高电源效率;为了缩小便携式电子设备的体积,需要提高电源的工作频率,缩小电源管理器件的体积;为了改善便携式电子设备的性能,除了提高电源的稳压精度外,还必须降低电源噪声。好的电源设计是便携式电子设备稳定的要素之一。本文就便携式电子设备电源设计要点进行探讨,并对实际应用中电池升压电路出现的振铃现象进行了分析。

1 电源设计要点

1.1 电池的选择

便携式电源主要有锂电池和镍氢电池这两种选择[1],两者相比各有优势,锂电池和镍氢电池在实际应用中主要有以下区别:

(1) 锂电池单体电压为3.2 V或3.7 V,镍氢电池单体电压为1.2 V。

(2) 锂电池没有记忆效应[2,3],镍氢电池有记忆效应。

(3) 锂电池的比容量(单位体积、重量蕴藏的电能)更高。

锂电池与镍氢电池相比还具有体积小、重量轻、自放电率低等优点,而镍氢电池较锂电池在大电流输出这部分略胜一筹。由于煤矿井下便携式移动电子设备对电池体积、能量密度要求更高一些,因此,选择锂电池作为后备电池较为理想。《煤矿安全仪器仪表用锂离子蓄电池安全标志管理方案》停止了对采用钴酸锂电池的煤矿安全仪器仪表产品的安全标志的审核发放,可以使用锰酸锂电池或磷酸铁锂电池,且电池组总容量不大于5 A·h。

1.2 安全栅保护方式设计

煤矿井下的电源首先需要考虑本质安全电路的设计。本质安全电路是指正常工作和规定的故障条件下,产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路[4]。本质安全输出的过流保护分为限流式和截止式2种方式。截止式保护方式属于触发式保护,当出现过流现象时,可以通过采样电阻、比较器很快地关断开关管,实现本质安全保护[5,6]。这种方式有利于通过火花实验,但其最大的缺点是过于灵敏,电源或负载干扰可能会导致设备重启,抗干扰能力较差。限流式保护方式是指负载电流达到限流值,保护电路进入恒流状态,限制负载电流在限流值。这种方式的最大优点是可以实现全载启动,缺点是限流时开关管会承受限流值电流与输入电压所产生的较大损耗。理想的安全栅保护方式是负载短路时先限流后截止,电流增大到保护值时,安全栅先进入限流式保护方式,如果是瞬间干扰(如电压尖峰等),安全栅不会截止,如果过流情况持续超过一定时间,则会进入截止式保护方式。这种方式既能满足本质安全性能要求,与截止式保护方式相比又显著提高了抗干扰能力。先限流后截止的保护方式的保护电路及输出特性曲线如图1所示,当流经R0的电流超过限定值,三极管T2由饱和导通区进入放大区,超过调节设定的时间,则来自比较放大电路的控制信号将三极管T2或MOS管T1关闭。

1.3 电池升压电路优化设计

通常便携式电子设备需要用到5 V电源,电池电压需要经过升压才能达到5 V,即要用到Boost变换器。本文以TPS61070应用电路为例进行分析。图2为TPS61070应用电路,电池电压由升压电路变换至5 V、200 mA输出。

TPS61070是TI公司为便携式电子设备应用提供的采用同步整流和脉宽调制技术的控制器,旨在实现电源最高效率。TPS61070具有过热保护和省电模式。在低负载电流条件下,如果储能电感上的电流为零,TPS61070可进入省电模式,此时,变换器只有在输出电压低于设定值时才开始动作,在几个开关周期之后,如果输出电压超过设定值,变换器又进入省电模式。省电模式通过调整开关频率减少了MOS管的开关损耗,以在宽负载电流范围内保持高效率,利于提高电池的续航能力。

图3为由寄生电感及电容所构成的Boost变换器关键环路,LPAR和CPAR分别为寄生电感及电容。便携式电子设备长时间运行,电源不稳定,TPS61070易损坏,损坏之后TPS61070呈现电源和地之间短路的状态。由于布局和器件原因,调试时发现在开关变换器与电感交汇的开关节点处有高频振荡。通常电路中伴生的寄生电感和寄生电容会产生互感,并导致电流环路开关节点上的高频振荡[7,8]。如果该高频振荡,也就是振铃[5]的幅值超过低压开关额定电压的最大绝对值,将会损坏MOS管,而Boost变换器电路的MOS管集成在TPS61070内部,所以会出现TPS61070损坏之后电源和地短路的现象。因此,设计时需要采用多种方法实现振铃的最小化来保护MOS管。

分析图3:首先整流二极管D1的寄生电容要小,由于D1亦集成在TPS61070内部,TPS61070应用电路不需要调整;其次需要优化电路板走线使回路中寄生电感最小化。例如,减小MOS管与储能电感L1之间的距离可以使寄生电感LPAR2和LPAR3变小,缩短TPS61070与电源接地点之间的距离可以使寄生电感LPAR1变小,将输出电容Cout尽可能靠近D1的阴极,可以使寄生电感LPAR4和LPAR5最小化。另外,在电源输出和地之间放置高频旁路电容Cout-BYP也能最小化开关节点处的振铃幅值。如果振铃幅值还是会超过MOS管的承受范围,可以设计一个RC缓冲电路(图3中的RSNUB和CSNUB)来消除开关闭合时寄生电感所产生的电压毛刺。当开关闭合时,RC缓冲电路为流经寄生电感的电流提供一条接地通道,从而抑制电压瞬间变化并降低了MOS管的应力。图4为未加RC缓冲电路和加了RC缓冲电路(R=10 Ω,C=10 nF)后Boost变换器开关节点上的振铃波形,从中可看出,有了缓冲电路后振铃峰值得到有效抑制,电源长时间稳定运行,TPS61070也不再损坏。

2 结语

分析了便携式电子设备电源设计要点,指出采用先限流后截止的安全栅设计方法可显著提高电源的抗干扰能力,优化Boost变换器的关键环路可有效减小电源纹波,设备也能更稳定可靠工作。虽然电源性能通常不是便携式电子设备产品设计需要考虑的的首要因素,但电源性能的优劣足以影响整个设备的质量。尤其是煤矿井下电子设备的应用,交流取电远没有井上方便,对便携式电源的续航能力和稳定性提出了更高的要求。因此,优化井下便携式电子设备的电源设计具有重要意义。

参考文献

[1]周志敏,周纪海,纪爱华,等.便携式电子设备充电器实用电路与电源管理[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]郭炳焜,徐徽,王先友,等.锂离子电池[M].长沙:中南大学出版社,2004.

[3]李相哲,周晓明,宋祥.矿用锂离子电池与镍氢电池安全性分析[J].矿业安全与环保,2011(6):81-84.

[4]朱前伟.矿用本质安全电源的基本要求和设计方法[J].工矿自动化,2012(2):22-25.

[5]贺尔J R.本质安全型设备及电路[M].北京:煤炭工业出版社,1990.

[6]王立红,徐刚.电池供电的本质安全型设备防爆措施[J].电气防爆,2008(3):10-12,42.

[7]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社,2006.

便携式设备的防盗报警系统设计论文 第2篇

便携式设备的大量运行在提高人们信息交互效率的同时，也增加了信息盗窃风险，因此对于便携式设备的防盗管理非常重要，而利用GSM技术、嵌入式系统设计、GPS定位系统、无线网络通信等技术对便携式设备防盗报警系统进行了全面优化改善，以便提高便携式设备持有者的信息安全，为便携式设备运行规模的进一步拓展提供依据。

1.系统总体设计

便携式设备报警系统整体设计过程中将以移动手机网络短信的形式将相关报警信息发送到便携式设备持有者的设备终端，然后利用GPS网络定位技术对便携式设备归属地进行跟踪定位，并将其具体位置移动情况与便携式设备持有者的联接网络进行实时互动。而防盗系统则可以在相关便携式设备不正常运行时自动开启设备停止或者设备持有者系统远程遥控等功能，并在设备内部相关构件出现运行风险时进行报警信息的及时发送，保证设备持有者信息的有效接受。同时该系统利用多信号采集模块设置的方式将整体设备情况与设备持有者、警务机构等相关机构进行了有效连接，在保证系统可重构功能的同时，也可以促使设备持有者的各项需求得到充分的满足。

2.系统硬软件设计

2.1系统硬件设计

在整体便携式系统硬件设计过程中，GSM技术的有效应用非常重要，由于便携式设备运行范围的限制，其在移动过程中会受到一定物理因素的影响，从而促使整体系统的稳定运行受到约束，因此可在无线控制系统的基础上，利用相关硬件设备最大限度的保障系统的稳定运行。在实际设计过程中，便携式设备硬件设计系统主要有热释电红外传感器、限位开关、LED闪光灯、触发蜂鸣器、SIM900A模块等，在实际运行中一旦出现设备被盗情况可依次触动相关设备，从而启动设备报警机制，而SIM900A模块则可以将相关报警信息以文字的形式传输到设备持有者信息终端，SIM900A模块可以通过相关机制的有效运行可将数据化信息转化为具体的文字模式，进而在手机等便捷信息传输设备的稳定运行下，便于便携式设备防盗定位功能的有效实施。

2.2系统软件设计

该便携式防盗定位系统主要软件程序主要包括接收发送报警信息、设备GPS定位、设备远程控制等几个部分，其中系统初始化过程中整体系统处于低耗能状态，即待机阶段。在便携式设备出现盗抢情况时可利用中断信号的设置促使整体设备进入待机阶段，然后在相应的中断服务支持子程序的运行下，可利用适当位置的位置标识进行中断信息的保留，并在整体时间运行完毕后实施中断程序，并将整体运行命令转移到相应的处理程序中，并在整体事件处理完毕后执行系统归零任务。即整体任务运行流程依次为初始化模块设备、系统模块调用、防盗模块调用、GPS模块调用、GSM模块调用、运行情况监测等过程，结合相关函数的有效配置及设置，可促使SIM900A、GPS等相关模块顺利执行防盗系统中所需命令，从而保证整体系统的顺利运行。

3.系统应用实践

3.1短信定位功能测试

短信定位系统功能测试过程中需要借用设备持有者信息接收终端及便携式设备内部安装的卡进行，为了节省系统测试负担，现阶段仅利用上述两个模块独立运行测试，其在设备持有者信息接收终端接收到相关信息后会通过SIM卡进行定位信息的自动获取，然后在整体网络平台顺利运行的情况下进行位置信息的有效传输，同时在网络GPS定位软件的正常运行下，设备持有者也可以对定位信息进行实时监控管理。

3.2声光及短信报警功能测试

声光报警功能测试主要通过触发点相关控制模块的促使进行，即通过设置相应的触发位置及控制模块调整，结合声光报警器的启动响应，对蜂鸣器的发声情况、LED灯的点亮情况进行综合判定分析。短信报警测试与声光报警功能测试相同，其都需要利用触发点及控制模块内相关硬件设备的控制，进行短信报警显示功能测试，在短信发送设备将相关信息发送到便携式设备持有者的相关网络终端后，会随之利用设备回执的方式促使报警信号相应或者结束，一般在系统会在等待一段时间后进行间隔报警措施。

3.3数据误差处理

在上述设备系统测试完成后可在同样的触发点位置进行重复测试，以降低系统测试误差概率，在后续测试过程中可适当增加触发点的设置，如在一定区域内设置10触发点进行定位数据获取，然后在获得具体的定位数据后可进行数据处理措施，可获得500组数据，将上述数据与真实数据进行比较分析之后可得到具体的误差数值，在得到具体的误差数值之后可利用相关数据的经纬误差得到最终误差系数，即为-0.00029,0.00031.基于上述经纬误差系数可进行误差补偿措施，进而进行数据误差补偿数据的修正处理，即利用SIM900A模块将修正数值进行终端输入，然后进行修改量添加，降低系统误差。

4.总结

综上所述，在整体网络式便携式设备防盗定位系统中，GSM、GPS、SIM技术发挥着至关重要的作用，其可以通过便携式设备的运行情况分析进行报警信息的有效传输，同时结合相应的设备实时定位措施对设备的安全运行提供了全面的保障。通过防盗系统运行测试可得出各个独立模块精确运行的特点，而由于各项模块的独立运行这一优良特性，可促使其在实际使用中相关模块的独立应用，从而降低设备防盗经济损耗。

参考文献

飞思卡尔为便携式设备市场注入活力 第3篇

面对竞争激烈的便携式设备市场，只有创新才能推动技术进步，为此全球半导体领导厂商飞思卡尔正在扩展8位微控制器(MCU)系列，新推出的器件要求低功率操作和高级显示功能。其液晶显示器(LCD)S08LL MCU系列的扩展性，让工程师能够快速开发可靠、灵活和低成本的医疗、工业及消费电子产品。

全球医疗市场对便携式电子设备的需求不断加大，便携式产品也日益普及。为此，飞思卡尔半导体已推出用于个人诊断和便携式医疗产品开发的新器件，便于工程师在此基础上开发更多便捷的医疗电子产品，呵护人类健康。

益普及S08LL64 MCU具备一流的待机功耗，非常适用于血糖仪和脉搏血氧计等应用，让它们能够使用两节AAA电池持续工作约六年。同时，飞思卡尔广泛的软件可配置LCD器件提供引脚兼容性选项和共享外设，以增加设计灵活性。这些优异的产品特性，无疑为便携式市场注入了新的活力。

“带有LCD显示器的便携式应用不断增加，推动了对更长的电池寿命和更多的存储选项的需求。”飞思卡尔工业和多市场微控制器部总监Aiden Mitchell表示：“飞思卡尔的LL64 MCU系列满足了这种需要，井在飞思卡尔广泛的LCD MCU系列之内扩展了经济高效的、超低功率解决方案，向客户提供更多选择自由以满足更广泛的应用需求。”

模块化、经济高效的飞思卡尔Tower系统开发平台提供了综合、可定制的嵌入式设计环境。模块化设计缩减了总成本，同时提供了一个低成本接入点。Tower系统的核心特性体现在四个方面：带有易于使用、可重新配置的、开源硬件的模块化评估平台：单MCU／MPU模块作为主控板和功能开发板：插入主板板卡的模块；所有模块上的连接都通过PCB边缘连接器。

飞思卡尔让LCD设计变得更加简单，旗下S08LL系列MCU拥有由开发工具、参考设计、应用指南、软件示例和网上演示组成的综合的生态系统支持。S08LL系列器件由codeWarrior Development studio fbr Microcontroller v6.3免费版本支持。它是一个集成工具套件，支持针对飞思卡尔8位或32位MCu的软件开发。

为帮助开发人员探索s08LL系列的卓越特性，飞思卡尔还提供首个8位Tower系统TWR-S08LL64和TWR-s08LL64-KIT评估系统。其中，S08LLl6和s08LL64 MCU包括在飞思卡尔Product longevtity计划中，保证最少供应15年。

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以下我们特别节选了“飞思卡尔充电吧”关于S08LL系列器件产品的精彩问题和答案，以飨读者。更多地了解飞思卡尔产品，请关注“飞思卡尔充电吧”!

热心网友txq：超低功率停止模式和等待模式有何区别?LL64唤醒时间一般有多少?LL64唤醒方式有几种?片内的超低功率振荡器精度一般是多少?

飞思卡尔：停止模式是CPU和总线时钟都停止了，等待模式只有CPU的始终停止了，总线时钟还在继续。就STOP3而言，唤醒时间大约是6uS.LL64的唤醒可以通过内部的TOD，还有RESET，外部的中断，以及外设的中断采唤醒。

热心网友lingf：一般CPU只有一种休眠方式，MSC9S08系列的两种休眠方式有什么差异?功耗相差多少?

飞思卡尔：STOP2功耗350uA，STOP3功耗4S0uA。STOP2唤醒的条件有限。STOP3很多模块可以唤醒。

热心网友xlxloost：芯片自身的安全性有保障吗?是否有必要在外部再增设相关的保护措施?

飞思卡尔：LL64自带64位密钥加密，随编程时写入，无需外部额外保护措施。

热心网友btgy4008：该处理器编程是否需要嫡程器，可以直接和电脑的串口直接相连进行在线编程吗?

便携式电子设备 第4篇

嵌入式仪表技术的迅速发展和全触控平板电脑在故障诊断领域的广泛应用, 以及故障树尤其是动态故障树自动生成技术的日渐成熟, 为现场级故障诊断系统的完善与发展提供了新的技术支撑。本文通过分析外场设备的模块化维修需求, 提出并实现了一种基于动态故障树技术的电子设备现场级维修综合支持系统。该系统采用全触控多媒体超链接技术提供人机交互, 以数据库为信息载体, 全面集成了设备故障诊断所需的技术资料浏览、数字万用表和示波器信号测试、模块级故障诊断动态全局故障树、诊断维修方法学习训练等功能, 为电子设备的现场级维修提供了一种新的综合支持系统[1]。

1 需求分析

为提高电子设备的可靠性与可维性, 现代电子设备制造应采用模块化的设计方法, 使得现场维修能够通过更换模块的方法完成维修任务[2]。要实现这一现场模块级维修过程, 除了要求维修人员具备相关的电子设备维修知识和技能外, 还需要一定的外部支持条件, 如设备随机资料、维修技术手册、维修仪表和工具等, 最重要的是能够提供故障树的故障定位流程、故障检测位置等关键信息, 从而帮助维修人员快速查找故障, 正确排出故障。目前, 针对这一需求的主要做法是编写故障维修手册或制作交互式电子技术手册[3] (IETM, Interactive Electronic Technical Manual) 。这两种方法在提高外场维修人员技术水平和能力方面都发挥了一定的作用。但这些传统方法都存在一些问题:一是集成的诊断支撑要素相对单一, 二是依赖领域专家获取故障树费时费力, 在一定程度上限制了它们的应用。

目前, 户外维修对于大中型电子设备用户是一种常态化的维修形式, 主要依靠外场维修人员进行, 高水平的维修人员是现场维修的基础。但受各种因素影响, 维修人员技能训练难度大、周期长、维修水平参差不齐, 迫切需要改变这种状况。借助于智能化、信息化、小型化、综合化的现场级设备维修与训练支持系统来提高其综合维修保障能力, 顺应设备技术管理信息化趋势, 能够起到事半功倍的作用。

2 总体设计

2.1 设计原则

依据外场电子设备故障诊断与维修需求, 该支持系统的主要设计原则[4]如下: (1) 系统应便携、轻巧, 以满足现场使用; (2) 系统应提供方便、快捷的资料查询功能, 并具有多媒体信息展示与超链接功能; (3) 嵌入式测试仪表应满足对信号基本参数的测试需要; (4) 故障树应满足现场模块级故障诊断的需要, 并提供同步的诊断位置图示导航; (4) 维修技能训练功能, 应提供自动出题、自动判分功能, 以满足自主学习需要; (6) 系统应具备方便的信息管理与维护功能。

2.2 硬件组成设计

系统硬件主要包括嵌入式平板计算机、嵌入式示波器、万用表等。其中, 嵌入式计算机具有全触控功能, 并加入了数字示波器和万用表, 可用于测量、显示、存储信号波形和参数。硬件组成原理如图1所示。

2.3 软件组成设计

系统软件主要包括综合支持软件和电子设备综合数据库两部分。其中, 电子设备综合数据库主要用于存储设备原理模型的电路连接关系、故障库、相关图文资料等内容[5]。综合支持软件是该系统软件的核心, 作用是在雷达装备综合数据库的支持下完成装备原理结构、故障诊断分析、故障维修训练。综合支持软件由以下软件模块组成:

(1) 嵌入式仪表驱动程序库。提供虚拟仪表硬件功能与接口函数。

(2) 诊断策略自动生成软件。在给出故障现象或诊断点诊测结果的情况下, 能够自动给出诊断策略, 辅助电子设备维修人员进行故障查找。

(3) 嵌入式仪表测试软件。实现测试点波形、参数的测试、显示与存储。

(4) 维修信息综合查询软件。实现对维修过程支持信息的快速查询。

(5) 维修技能自主训练软件。实现对检修设备原理结构组成、故障诊断方法、维修工艺流程3类内容的学习训练。

(6) 数据库管理软件。实现对设备维修信息综合数据库的管理与维护。

2.4 系统功能设计

基于对电子设备现场级故障诊断需求的分析和认识, 系统功能包括以下4个方面:

(1) 诊断策略自动生成功能。该功能以故障树的形式提供故障诊断策略, 故障树的产生可以通过领域专家对装备的分析获得, 但人工产生的故障树往往不够全面, 导致在使用中经常“断线”, 不能保障所有可能故障的诊断, 而且过程费时、费力。解决这一问题的办法是运用计算机技术, 实现故障树的自动产生[6]。本系统采用基于全局递归搜索与诊断路径跟踪技术实现了故障树的自动生成, 并将其作为故障诊断的依据。

(2) 数字仪表信号测试功能。该功能允许维修人员使用系统自带的嵌入式数字示波器、万用表进行信号测量、存贮和参数比对。

(3) 维修信息综合查询功能。该功能提供了检修电子设备的电路单元、测试信号等内容在电路图、逻辑图、电路板、设备上的位置关联查询, 提供了基于故障现象和故障原因的“一因多果”、“一果多因”的交互式查询, 方便快速查找诊断部位和诊断方法。

(4) 维修技能自主训练功能。该系统设置了装备结构、诊断方法和维修方法3种维修技能训练功能。借助该功能, 维修人员可方便地进行自主式雷达故障诊断及维修方法学习与训练, 以提高装备维修技能。

3 结语

基于故障树的电子设备现场级维修综合支持系统, 提供了相对丰富而实用的功能, 能够较好地解决外场电子设备现场级故障维修面临的一些问题。但该系统也存在一些不足, 特别是对于大型雷达等复杂系统, 自动产生的全局故障树规模过于庞大, 目前的分析方法还不能实现对高危害和常发故障的自动筛检与提取, 需要人工辅助分析, 以实现对故障树的“瘦身”, 从而提高诊断效率。

参考文献

[1]廖贵明.基于融合策略的集成化智能诊断研究[D].石家庄:军械工程学院, 2000.

[2]贾洪涛.基于便携工控机平台的雷达故障诊断系统的研究[D].石家庄:军械工程学院, 2001.

[3]吴今培.智能故障诊断与专家系统[M].北京:科学出版社, 1997.

[4]边莉, 边晨源.电网故障诊断的智能方法综述[J].电力系统保护与控制, 2014 (3) :312-315.

[5]易辉, 宋晓峰, 姜斌, 等.样本不均衡条件下基于自调整支持向量机的故障诊断[J].北京理工大学学报, 2013, 33 (4) :147-152.

便携式电子设备 第5篇

设备主要用途：腹部、妇产科、泌尿科、浅表组织与小器官、外周血管检查 4.系统主要功能、配置及规格参数： 彩色多普勒超声波诊断仪技术参数：

※1.1 便携式笔记本彩超，重量≤7KG，显示器可自由折叠，扇角≥150度； ※1.2 便携式彩超厚度＜8cm，外壳使用耐磨损，抗辐射的合金材质 ※1.3 ≥15英寸逐行扫描液晶显示器；

1.4 可锂电池供电，不连电源线的情况下可待机≥2小时； 1.5 设备开机时间 ≤1分钟 1.6 设备运行于WINDOWS平台

1.7 配置彩超原厂配套专业台车、拉杆箱一套，彩超原厂工作站一套（含打印机）；

1.8 全数字化波束形成技术； 1.9 空间复合成像技术，且分级可调 1.10 具备图像增强技术，且分级可调 1.11 二维灰阶成像单元（B型、M型）； 1.12 彩色多普勒成像单元； 1.13 彩色多普勒能量图； 1.14 组织谐波成像单元； 1.15 实时二同步/三同步能力； 1.16 具有梯形成像功能；

1.17 具备一键优化功能，可自动调节优化图像 1.18 B/C双实时对比成像

1.19 中英文操作界面及中文注释功能

1.20 有腹部、妇科、产科、肝脏、胰腺、外伤急诊科等专科测量预置功能 1.21 内置图文工作站，能在主机上选择一幅或多幅图片形成中英文专科图文报告，并可外接打印机对图文报告进行输出

2、探头规格：

2.1 扫描方式：电子凸阵探头、线控阵探头 2.2 扫描频率：宽频加变频探头频率≥5种

2.3 所配探头必须为便携式彩超专用探头，而非普通台式彩超探头 ※2.4 标准探头接口≥3个（含外设），主机更换探头无需翻转机器 2.5 具有自动屏保及探头自动冻结功能 2.6 具备穿刺导向装置； 2.7 探头数量：2个

3、测量和分析及报告系统：

3.1 腹部测量和分析：肝脏、胆囊、胰腺、胆总管等测量及报告； 3.2 妇科测量：子宫、卵巢、卵泡的测量和记录；全面的可编辑的报告功能；

3.3 产科测量：胎儿各项指标的测量、NT测量、孕期、预产期、胎重的分析及显示，胎儿生长曲线等测量及自动报告的生成，具有胎儿早期染色体异常筛查软件、胎儿生物物理评分软件；

3.4 泌尿科测量：肾脏、膀胱残余尿量测量、前列腺体积、精囊腺的测量及自动报告的生成；

3.5 外周血管测量：上、下肢动脉及其分支的测量及报告；

4、二维灰阶显像主要参数：

※4.1 最大深度≥30cm，步进≤1cm；

4.2 聚焦：发射≥8段聚焦，接收：连续动态可变孔径，动态变迹数字化聚焦；

4.3 扫描线：每帧线密度≥230超声线； 4.4 谐波成像频率≥2段；

4.5 电影回放：灰阶图像回放≥512幅，M型回放时间≥100秒； 4.6 可视可调动态范围≥100 dB，分级显示≥10级 4.7 增益调节：B/M可独立调节，TGC分段≥8 ※4.8 TGC≥8段，LGC≥2段

5、频谱多普勒：

5.1 方式：脉冲波多普勒（PWD），高脉冲重复频率多普勒（HPRF）；连续波多普勒（CW）

5.2 最大测量血流速度：PWD≥6m/s； 5.3 最低测量血流速度：PWD≥5mm/s； 5.4 频谱回放≥100秒；

5.5 多普勒取样宽度及位置范围：宽度0.5～15mm，并分级调节

5.6 显示控制：反转显示，零移位，B-刷新，D扩展，B/D扩展，局放及移位

5.7 显示方式：B、B/D、D；

6、彩色多普勒：

6.1 显示方式： B/PW/PDI，B/PW/CDFI，B/CDFI，B/PDI，B/CDFI双实时显示

6.2 扇形扫描角度10°～65°选择；

6.3 彩色显示帧频：凸阵探头、最大视野，最大取择框，18cm深时帧频≥8帧/秒；

6.4 线阵扫描感兴趣的图像范围：－15°～+15°； 6.5 彩色多普勒参数可进行预置并进行8种以上效果调节

7、图像存储与病案管理系统： 7.1 中英文自动图文报告系统

7.2 剪贴板功能，可对不同格式直接存储成PC格式文件 7.3 图像自动循环演示功能

7.4 ≥150G硬盘，为固态硬盘，速度快，低功耗

8、输入/输出信号：

8.1 输入：VCR外部视频，RGB彩色视频，≥3个以上USB接口

8.2 主机自带输出：复合视频，RGB彩色视频，S-视频，USB，DICOM3.0接口

9、超声功率输出调节：

B/M、PWD、Color Doppler输出功率可调。

10.在机器安装后1日内由厂家临床应用专家上门进行现场产品应用培训。

交互式便携电子白板 第6篇

交互式电子自板是指可以与电脑进行信息通讯的电子白板，使用时将其连接到个人电脑，并利用投影机将电脑上的内容投影到某个平面上，在专门的应用程序的支持下，可以构造一个大屏幕、交互式的协作会议或教学环境。利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作，可以运行任何应用程序，对文件进行编辑、注释、保存等在计算机上利用键盘及鼠标能够实现的操作。目前电子白板已经经过了几代的发展进化。第一代产品是按压式的，由一个接受压感的平面作为接收器，相当于计算机的一个触摸屏，是一种用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成指定的工作的人机互动式输入设备，这种电子白板内部有两层感压膜，当白板表面某一点受到压力时，两层膜在这点上造成短路，电子白板的控制器检测出受压点的坐标值(手指或笔触及的位置)，进而传输给电脑和投影仪，这种早期技术的局限性在于使用寿命，一般只有3000—4000小时：第二代产品是电磁式，是整个板面就是一块电磁板，通过电磁笔来定位，但和手机类似，这种产品由于辐射较大，会对人体造成一定伤害；第三代产品是红外式，不需使用专用笔，可用教鞭或徒手操作白板，支持多点触摸，但红外线的识别率比较差，在这种白板上写出的字迹往往很难看，在教学和会议上的使用受到一定局限：现在这款电子白板是第四代产品，采用红外加超声波的技术，超声波为主，起识别作用，红外线虽然识别率较差，但反应速度快，可以负责显示和传输，而且这两种无线信号都是无辐射的。这种原理的电子白板最初是以整体的形式出现，投影平面和接收器是一个整体，在新的市场需求下，洛可可又研发了便携式的电子白板。这款产品在今年的六月份上市，一台产品的售价大概在六千元左右，相比前几代电子白板成本更低，更利于普及。

在外观设计上，这款产品是以功能为出发点进行考虑的，其中最关键的是要保证红外接收窗的位置和形状，这部分结构的尺寸、曲率、材料都受到严格的限定。在正面的设计上，着重体现科技感，采用了深灰色和银色相结合的处理方式，为充分利用投影平面的空间，虚拟白板往往放置在平面的角上，外观设计为三角形。同时为适应多种使用环境，包括商务会议、国际交流等情况，也要体现出一定的稳重感。由于它要附着在平面上使用，所以在背面的设计上融合了很多种连接形式。例如在传统铁质的白板平面上使用磁铁：在光洁的非磁性平面上，就要考虑使用吸盘、贴纸、卡扣等形式。考虑到便携性，在材料的选择上要尽可能的减轻重量，除了采用塑料材质外，内部结构上也进行了特殊处理，例如在红外和超声模块外的电磁屏蔽层，没有采用传统的金属件屏蔽，而是使用了金属屏蔽粉。最终的产品重量只有0.5千克，体积和一本普通的书籍相似。

在产品开发的过程中，设计团队也曾走过一段弯路，最初，设计团队重点着眼于技术和效果的表现，但在实际使用中发现设计成品和教学或企业的环境有不相符的情况出现，于是设计团队又重新进行了调研，找到使用电子白板的老师，询问他们的需求，进行了改进设计。在外观方面，第一版的设计过于突出，往往会将观看者的注意力吸引到设备上，而分散了对投影内容的关注；在功能方面，也吸取了使用者提出的意见，在背面的卡接方式上进行了修正，对使用情景进行了模拟，例如测算出“改变底座连接方式”这一系列动作所需的时间，将所需的步骤尽可能的精简。现有的背面设计使用可拆卸吸盘和固定式磁铁相结合，避免了添加吸盘时还要去除磁铁这一步。最后的电子白板设计从拿出来到开始使用，经过安装、校正等步骤，总共只需要十分钟。

便携式空气质量检测设备 第7篇

此便携式空气质量检测装置由PM2.5传感器, 甲醛传感器, 温湿度检测传感器, MSP430, 蓝牙数据传输模块等组成, 其中PM2.5传感器, 甲醛传感器和温湿度传感器通过串口通讯与MSP430相连接并进行数据的处理, 实现设备与手机间的数据传输。

在该装置中, PM2.5传感器为自行设计制作, 负责检测空气中颗粒物的浓度, 具有可以检测0.8um以上的微粒, 尺寸超小, 便于内置, 价格低, 使用灵活, 模拟/数字信号可选, 测量准确率很高。甲醛传感器负责检测空气中甲醛、苯等VOCVOC气体的浓度, 具有极高的灵敏度和稳定性, 能够侦测0.1ppm以上的气体, 适用于检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等多种有机挥发成分, 同时具有体积小巧、价格便宜、响应速度快等特点。温湿度传感器负责检测空气中的温度和湿度, 具有不受光线的影响, 体积小, 功耗低的特点。

2系统设计

2.1硬件电路的设计与实现

本系统硬件部分主要包括PM2.5传感器模块、甲醛传感器模块、温湿度传感器模块、电源模块、蓝牙模块等。MSP430系列单片机的超低功耗、较高功能集成度、混合信号处理等优势恰好符合本设计的需求, 采用MSP430系列单片机可以减小电源系统的体积、简化外围电路设计的工作量。

2.1.1 PM2.5传感器设计

PM2.5传感器的设计采用了光的衍射原理来测量空气中细小颗粒物的浓度。在传感器内部通过红外发生管将发射器电路上的电流转换为红外线, 同时接收器上装有光电二极管来接收发射器所发射的红外线, 当空气从传感器的通风口进入后, 红外发射管发射的红外线会穿过空气, 与空气中的细小颗粒物发生衍射。而接收器上的光电二极管将接收的红外线转化为电信号。

2.1.2传感器硬件电路设计

在甲醛传感器的电路中, 放大芯片采用的是LM358, 该芯片内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器, 适合于电源电压范围很宽的单电源使用, 也适用于双电源工作模式, 在推荐的工作条件下, 电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。甲醛传感器将收集到的信号, 通过硬件电路最终以A/D转换的方式传给MCU。温湿度传感器则是以IIC的方式将信号传给MCU。PM2.5传感器以UART的方式与MCU进行通信。

2.1.3电源模块设计

在进行电源模块电路的设计时, 根据实际情况选择低功耗的CMOS器件来保证检测仪较小的体积和较低的功耗。一方面可从器件的工作电流和静态电流来判断是否有降低功耗的作用;另一方面可选择静态电流较低的器件;也可选择具有多种输出电流的电源芯片, 微处理器根据电流情况控制在多种模式下的切换;另外, 也可以降低其工作电流来达到降低功耗的目的, 如尽量选择小功率消耗器件;或者在布线时减小线路板的负载等其次, 需要考虑电池的体积大小。便携、可长时间稳定工作且易操作和维护的检测仪更受客户的青睐;如果将充电电路加进设计中, 那么普通电池就可以满足系统对电能的需求。实现移动式的关键是采用可充电电池实现自由使用, 可充电电池的种类较多, 本次设计采用镍氢充电电源和USB供电电路。

2.1.4蓝牙模块设计

蓝牙芯片采用的是低功耗、高性能的HC-05, 芯片的面积略微偏大, 因此我们为蓝牙模块单独设计了一个小电路板, 紧贴在

MCU主板的下面, 以节省空间。

2.2 MCU层面的程序设计

MSP430系列的单片机在进行软件编程时, 使用的是IDE用集成开发环境中CCS软件。程序设计主要包括PM2.5传感器模块、甲醛传感器模块、温湿度传感器模块和蓝牙模块等。

主程序的流程为:当给整个系统上电, 则系统的时钟、端口、定时器等部分将进行初始化;然后采用I2C的通信方式对温湿度传感器进行数据采集, 接着采用A/D转换的方式甲醛传感器进行数据的采集。然后通过UART串口通信对PM2.5传感器进行读写操作。将传感器的数据采集完后, msp430通过蓝牙模块, 将相应的数据信息传递到手机上, 手机相应的客户端APP会显示相应的甲醛浓度、PM2.5浓度和温湿度的情况, 并将这些信息通过无线网上传到云端。

3系统测试

第一步首先进行程序的初步调试。利用现有的PM2.5传感器, 甲醛传感器, 温度传感器样品, 通过采用TI公司的MSP430开发板分别写程序进行单独的连接调试, 并通过液晶显示数据。当各个模块调试成功后, 将三个传感器连接在一起进行调试, 但是由于开发板资源有限制, 我们便通自己画了板子, 找相关厂家做出来, 然后进行整合调试, 最后成功, 液晶显示屏成功的显示了测试时室内的PM2.5浓度、甲醛浓度和温湿度。

在第一步确认程序无误后, 我们进一步将电路板和传感器电路小型化, 利用3D打印技术打印出了小型化空气质量检测仪的外壳, 组装好后将写好的程序移植到小型化的空气质量监测装置上, 并上电。打开手机的蓝牙后, 手机成功的实现了与空气质量监测装置的通信, 并在客户端APP上显示了PM2.5浓度、甲醛浓度和温度、湿度等动态信息。

由上述结果可知, 本系统的设计完成了预期的目标。

4结论

本文设计的便携式空气质量检测设备可以在用户移动的情况下监测周围的甲醛、PM2.5浓度和空气的温湿度, 并将这些数据通过蓝牙模块传递到用户的手机上, 用户可以从自己手机客户端app上看到自己周围的空气质量。所以, 本文设计的系统可以很好的满足空气检测方面的需求。

参考文献

[1]张泽, 崔光琦:室内空气检测的行业见证者[J].环境, 2005 (10) .

便携式UV固化设备的设计 第8篇

1便携式UV固化设备的设计思路

该设备的设计主要考虑了以下几个方面的因素:一是飞机在野外原位抢修的环境要求, 确定电源类型;二是飞机的结构特点, 根据修复部位空间需求设计光源固定形式, 确保光谱可达;三是依据固化速度要求、修理补片厚度与尺寸大小, 确定波长范围和功率大小;四是综合分析光谱中红外辐射与紫外辐射、峰辐射与过热的问题, 以及紫外剂量与固化深度的相互关系, 进而确定设备的能源系统、光源系统、控制系统、温控系统和辅助设备操纵系统, 五是进行各系统间的相关性能匹配测试以及固化速度、深度和光强分布等实验;最后, 通过对结构件修复试用, 完善固化设备样机, 以达到设计技术指标。

2 UV固化设备的组成

UV固化设备主要由电源系统、光源系统、控制系统和辅助设备操作系统等组成。

电源系统是利用电感的自感原理产生高压, 在启动气体的作用下产生电弧, 石英管两极的钨丝通电电压的增加而发热, 灯管中的汞蒸发, 产生汞蒸气弧光并发射具有特征的紫外光。

紫外光源系统采用由中等压力的汞所填充的石英管。中压汞灯在点亮之后产生等离子体, 在这个等离子体之中, 汞分子的电子被激发到高能级, 一旦电子回落到基态时, 就会发出紫外光线 (见图1) 。针对光固化预浸料修理补片中光引发剂的特性, 通过适当的电路设计, 使输出光谱在260nm和365nm有高强度的特征峰, 并且365nm和366.3nm的线谱占有极大优势, 这对UV固化过程很有价值 (见图2) 。

控制系统和辅助操作系统:包括操作工艺流程、显示屏、开关、指示灯、告警器等组成。修复时, 可根据飞机结构损伤类型、损伤尺寸, 确定补片形状与尺寸, 按照补片厚度和固化时间要求, 照射固化, 达到快速修复的目的。其操作工艺流程见图3。

3光强分布测试

通过对光强分布的测试, 一是验证相关组件的性能匹配, 二是确定有效固化范围, 便于在实际应用增强使用的针对性。测试结果表明:在黑虚线范围内光强都大于60×1000uw/cm2, 在这个范围内固化的效率较高, 固化时间相对会较短。光强分布如图4所示。

结束语

运用该固化装置和预浸料补片对损伤的机翼蒙皮、轮舱盖等部位进行了修复, 设备携带方便, 易于操作, 固化速度快和固化效果达到设计要求, 修复效果良好。新型便携式UV固化设备的研制是对光固化快速抢修新技术的有力支撑, 有利于飞机结构快速抢修技术的推广应用, 为丰富我军战伤抢修技术储备, 提高飞机结构快速抢修能力和抢修效率, 实现飞机结构战伤抢修由传统向现代新型工艺技术的转变, 有助于改善我军航空装备战伤抢修技术手段, 起积极的促进作用。

参考文献

[1]魏东, 刘成武.飞机次承力结构光固化快速抢修新技术.空军第一航空学院学报, 2003.4, (P43-45) .

[2]许松, 魏东等.光固化复合材料补片在结构抢修中的应用研究.航空维修与工程, 2006.02, (P30-32) .

[3]魏东, 刘成武等.光固化复合材料补片在飞机蒙皮修复中的应用.航空制造技术, 2003, 7, (P65-67) .

[4]刘晓山, 郑立胜.飞机修理技术[M].北京:国防工业出版社, 2006, 5.

便携式电子设备 第9篇

3高级电源管理装置PMU

在开发电池直接供电设备 (如手机、PMP、DSC) 时, 如果电源系统设计不合理, 整个系统架构、软件设计和电源分配架构将受到影响。与此同时, 在系统设计中, 设计人员应更多地考虑如何节省电池电量, 为了降低电池电流, 当今的便携式产品处理器通常具有多种工作模式 (待机、睡眠、深度睡眠) , 即当用户系统不需要全负荷运行时, 处理器可进入较少功耗的低功率模式。

从便携式产品电源管理的开发趋势来看, 系统设计人员需考虑以下几个方面:高灵活性、高集成性和高效。解决这些难题的常用方法是选择一种具有可编程性的电源管理装置来管理电源系统。美国国家半导体推出的LP8720是一款非常智能且高效的电源管理解决方案, 其尺寸为2.5 mm×2.0 mm×0.6 mm, 微表面贴装组件 (SMD) 封装的多功能可编程电源管理装置。该设备集成有1个基于动态电压调节 (DVS) 的高效400 mA逐降DC/DC转换器、5个低噪音低压差 (LDO) 稳压器和1个400 kHz I2C可兼容接口。

具有中断功能特性的LP8720将发出一个热关机预警中断信号并启动热关机。设备带有一个用来设置默认电压和启动顺序的控制输入DELSEL, 且必须和电池 (BATT) 牢牢相连或牢牢接地 (GND) 、或让其浮接 (HiZ) , 以作特定应用。当供电应用设备时, 处理器LP8720用作子PMU, 且可在待机模式下通过I2C首先对其进行编程 (设置) , 以获得预期电压和顺序, 这对不同的多媒体处理器相当有用。LP8720还带有另一个用来设置串行接口的从机地址的控制输入IDSEL, 也必须和电池 (BATT) 牢牢相连或牢牢接地 (GND) 、或让其浮接 (HiZ) , 以获得不同的I2C地址。

如果LDO的负载电流和降压转换器负载电流的总和不超过5 mA, 则用户可将LP8720设置成睡眠模式。在睡眠模式下, PMU的静态电流在降压转换器和LDO1启用的情况下将进一步降低至100μA。在睡眠模式下, LDO和降压转换器不可负载大电流。LP8720在两种情况下可进入睡眠模式:一种是通过串行接口来控制;另一种是通过DVS-插脚来控制。

LP8720的降压转换器通过I2C和GPIO支持动态电压调节, 这意味着系统设计人员可根据其偏好, 使用I2C或GPIO来实现DVS。通过2 MHz的切换频率来使用2.2μH的小电感器。自动PFM/PWM开关保证降压转换器能在不同负载情况下高效工作。可通过选择外部反馈电阻器网络来设置降压转换器输出电压, 如图1所示。可调节Vout来使FB插脚处的电压等于0.5 V。FB插脚至接地 (RFB2) 的电阻约为200 kΩ, 这有助于让流经电阻器网络的电流保持在最小值, 但仍足够大, 不会受噪音的影响。对大于或等于0.8 V的输出电压, 应通过附装电容器C1来增加零传递功能。

在LP8720上共有5个LDO, 分别为A型LDO (LDO2, 3) 、D型LDO (LDO 1, 5) 、LO型LDO (LDO4) 。A型LDO为供电模拟负载进行优化, 且具有超低的噪音 (15μVRMS和极佳的PSRR (70 dB) 性能;D型LDO为良好的动态性能进行优化, 以向快速变化 (数字) 负载供电;LO型LDO为低输出电压和良好的动态性能进行优化, 以向快速变化 (数字) 负载供电。专门设计的LO型LDO可利用降压转换器的输出作为输入电压, 以获得比传统线性调节器更高的效率。对于LDO, 其具有10μA的Iq。当Vin=1.8 V、Vout=1.5 V、Iout=150 mA时, 可计算出LILO LDO效率如下:

如果LILO使用3.6 V电池作为输入电源, 则效率仅为42%。虽然降压转换器存在一部分效率损失, 改进的结果仍相当可观。因此, 该技术可将便携式应用设备的电池寿命最大化, 并最大限度地减少热损耗。

便携式电子设备 第10篇

本文介绍一种通用性较强、成本低廉的便携式电源系统设计与制作, 系统具有两种供电模式, 可采用外接电源供电, 也可由内置锂电池供电, 系统最终输出电压均为3V, 两者同时存在时, 优先选择外接电源供电。具有两种外接电源接口, 电源适配器和USB接口, 两者同时使用时, 电源适配器具有优先权。本系统可广泛应用于各种便携式设备, 有较强的实用性和较好的市场前景。

电源模块外形封装如图1。

电源系统原理框图如图2, 由输入选择电路选择外接电源的供电方式, 电源输入的电压值为4.5～6伏, 有外接电源时, 直接经3.3V稳压器稳压后输出, 如果电池电量不足时, 同时通过锂电池充电电路对锂电池进行充电;没有外接电源时, 由锂电池供电, 经3.3V低压差线性稳压器稳压后输出, 供电选择电路根据是否有外接电源, 选择由外接电源供电或者锂电池供电。

二、电路设计

1. 输入选择电路

输入选择电路用以实现对外接供电电源的选择, 本设计中采用目前主流的USB供电以及电源适配器供电两种方式, 以适应不同的供电环境, 外接电源的供电电压需在4.5V～6V之间, 当两者共同存在时, 适配器具有优先权, 具体实现方法如图3, 分以下三种情况:

●只有电源适配器供电, PMOS管截止, 输入电压经D1降压后, 给后级电路供电, D1采用肖特基二极管, 导通压降约为0.3V;

●只有USB供电, PMOS管导通, D1用于防止USB接口通过电阻R2消耗电能;

●两者同时存在, PMOS管截止, 电源适配器输入电压经D1降压后, 给后级电路供电。

2.锂电池充电管理电路

锂电池充电电路采用CN3052锂电池充电芯片, CN3052可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电, 只需要极少的外围元器件, 可编程设定充电电流, 恒压充电电压为4.2V。并且符合USB总线技术规范, 非常适合于便携式应用的领域。

应用电路如图4, 只需要很少的外部元件, 输出电压4.2V, 精度可达1%, CE为芯片使能端, 高电平有效。绿色LED用于指示电池是否处于故障状态, 红色LED用于指示是否处于充电状态。本设计中TEMP管脚接到地, 未使用温度检测功能。R4用于设定恒流充电电流, 计算公式为:

本设计中R4为10KΩ, 充电电流为180m A。

3. 电池输出稳压电路

因锂电池电量不同时, 输出电压可在大约3.5～4.3V之间变动, 采用低压差线性稳压器 (LDO) 对电池输出电压进行稳压, 经稳压后输出恒定的3.3V电压, 本设计采用TPS76333稳压芯片, 只需极少的外围元件, 使用方便, 此稳压芯片最大可输出150m A电流。电路图如图5所示。

4. 外接电源稳压电路

因电池供电时, 经LDO电路稳压后, 输出电流有限, 当有外接电源时, 稳压方式采用SPX1117-3.3V稳压器进行稳压, 输出电流可达800m A。电路图如图6所示。

5.供电选择及输出电路

如图7所示, 分以下三种情况:

只有外接电源, 未接锂电池时, 电源输入电压经SPX1117-3.3V稳压器稳压, 输出3.3V电压。

只有锂电池, 无外接电源时, 电池输出电压经TPS76333稳压, 输出3.3V电压经D2降压后输出, D2为肖特基二极管, 最终输出电压为3V左右。

两者同时存在时, D2截止, 由外部电源供电, 输出3.3V电压。

6. 系统整体电路

系统整体电路如图8所示。

三、实物制作

采用单面布线, 设计完成的PCB布线图, 如图9。

单面板制板完成效果图, 如图10。

焊接完成的电路板如图11所示。

便携式电子设备 第11篇

便携式维修辅助设备 (PMA) 的含义:在维修中采用现代化自动处理设备, 包括便携式电子显示设备、便携式维修设备、技术数据读取器/浏览器等。PMA在维修信息系统中既是面向维修技术人员的客户端装置, 也是维修管理人员发出维修指令、采购备件、故障诊断及预测的直接工具。

本系统为具有无线联网功能的可穿戴便携式国产民用大飞机维修辅助设备, 实现维修技术信息的快速查询, 建立飞机设备检修、测试流程规范, 在线维修作业培训, 维修任务管理, 基于RFID的航材/工具自动化调配等目标, 提高民用飞机运营的安全性和维修的经济性[2]。

1 PMA系统结构

便携式维修辅助设备PMA系统总体设计结构包括设备硬件系统组成和设备软件实现[3,4]。硬件采用核心板加扩展板的结构方式。核心板主要包括处理器、存储器, 其他部分如LCD/触摸屏、无线通信模块、网口、串口等放置在扩展板上;软件包括嵌入式实时操作系统、GUI图形用户界面和系统应用软件等。系统结构图如图1所示。

2 PMA系统硬件设计

2.1 PMA系统硬件连接

PMA可穿戴便携式维修辅助设备由头戴和手持两部分组成, 其硬件连接如图2所示。

(1) 头戴部分

头戴部分主要包括头带照明灯、单目显示器、摄像头、麦克风、耳机等外接输入输出设备。在设计中大量使用可穿戴计算技术[5], 使多种计算机设备结合在头部, 操作直观方便, 维修人员在与外部取得联系的同时双手可以从事其他工作, 眼睛能照顾周围环境和手上动作。

(2) 手持部分

手持部分采用ARM嵌入式系统, 包括电源、无线模块、键盘、触摸屏等部分。使用手持PMA可将有关数据传输到本地数据库系统中或者通过无线局域网传输到维修信息中心, 也可将大量专用维修数据下载到可穿戴PMA系统内。维修操作人员可通过手持部分PMA随时查阅维修手册、查找零件目录和其他重要数据, 并根据维修需要, 选择触摸屏或单目显示器进行显示输出。

2.2 PMA硬件组成结构

PMA硬件组成框图如图3所示。

2.2.1 嵌入式微处理器

PMA系统设计采用S3C2440作为系统的核心嵌入式微处理器。S3C2440处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核, 采用0.18μm制造工艺的32位微处理器。

2.2.2 S3C2440中央系统各部分模块实现

(1) 存储模块。Flash采用Samsung公司的64 MB Flash芯片K9F5608U0C, 用来存放操作系统、系统引导程序和其他在系统掉电后需要保存的用户数据。SDRAM采用Samsung公司64 MB的SDRAM芯片HY57V51620BT, 用做系统内存, 主要用来存放执行代码和变量, 是系统启动之后进行存取操作的存储器, 具有容量大、存取速度快、成本低的特点。SD存储卡利用S3C2440本身的SD卡接口控制器, 支持Multi Media Card (MMC) 标准V2.2, 实现PMA大数据量的存储。

(2) 电源管理模块。ARM处理器核心工作电压为300 MHz@1.20 V、400 MHz@1.30 V, I/O工作电压3.3 V, 还准备了5 V电源。电源采用高性能锂电池, 对ARM微处理器和头戴部分供电, 采用电压转换电路实现, 该电源满足各部分对于不同电源电压的要求。

(3) 音视频编解码接口模块。PMA头戴部分实现语音图像的输入输出。S3C2440内嵌音频接口电路, 支持AC97音频接口, 只需外接音频编解码电路即可完成系统的音频输入输出。本系统采用外接编解码芯片CS4299, CS4299是基于多媒体应用的立体声编解码器, 兼容AC97 2.2规范, 内嵌20位立体声D/A转换器和18位立体声A/D转换器, 可提供高质量音频输入输出。S3C2440内嵌摄像头接口CAMIF, 支持最大4 096×4 096的输入, 2 048×2 048缩放输入。摄像头选用中微星ZC301P, 30万像素USB摄像头。

(4) 无线模块。无线模块选用802.11n无线网卡, 实现PMA设备与航空维修信息中心无线通信, 保证大量数据的上传下载。系统采用TP-Link的TL-WN821N11n USB无线网卡, 支持协议IEEE 802.11n/g/b, 传输速率最高可达300 Mb/s, 接口为USB, 工作在2.4 GHz频段, 覆盖范围最远300 m (因环境而异) 。

(5) LCD/触摸屏接口模块。S3C2440A内部有LCD控制器, 可以支持STN和TFT屏, 还提供了触摸屏接口外设, 可直接与触摸屏外设进行连接。采用NEC 256K色240×320/3.5英寸TFT真彩液晶屏, 带触摸屏, 用于实现系统界面的显示。

(6) 以太网接口模块。在PMA系统中实现与PC机通信的网络功能, 采用DM9000作为以太网的处理芯片。DM9000是一个高度集成而且功耗很低的高速网络控制器, 可以和CPU直接相连, 支持10/100 M以太网连接, 芯片内部自带4 K双字节的SRAM。

3 PMA系统软件设计

3.1 系统软件总体框架设计

选用嵌入式Linux作为操作系统, 选用Qt/Embedded作为系统图形用户界面。在嵌入式Linux操作系统和Qt Embedded图形用户界面基础上设计PMA的各部分应用程序软件。

3.2 嵌入式操作系统

目前国内外比较流行的嵌入式操作系统有VxWorks、p SOS、Win CE、μc/os-II和Linux等。

考虑到Linux的各种优点, 本系统采用嵌入式Linux作为PMA的操作系统。嵌入式Linux管理整个PMA系统的硬件设备并对所有程序进行调度, 是软件系统的核心。Linux移植一般包括启动加载代码 (Boot loader) 的移植、内核移植、驱动程序的编写、文件系统的构建等。

Boot loader首先完成硬件设备的初始化, 然后设置Linux内核的启动参数, 最后调用Linux内核, 直接跳转到Linux内核的第一条指令处。

在Linux操作系统上编写各部分硬件系统的驱动程序, 包括LCD触摸屏显示驱动、以太网驱动程序、SD卡驱动程序、USB驱动无线网络驱动等。

文件系统构成了Linux系统所有数据的基础。系统设计选用Cram FS文件系统, Linux启动时自动加载文件系统, 完成系统的启动。

3.3 图形用户界面

目前发展比较成熟的GUI系统有Mini GUI、Micro Windows、Open GUI、Qt/Embedded等。

Qt/Embedded是为嵌入式设备上的图形用户接口和应用开发而定制的C++工具开发包。它通常运行在为多种不同的处理器部署的嵌入式Linux操作系统上。由于Qt/Embedded的良好特性, 本系统设计选用Qt/Embedded作为PMA嵌入式系统的图形用户界面。

PMA系统主要展示系统起始用户登录界面、IETM技术文档查询显示界面、备件工具查询申领界面, 维修人员与远程专家交互界面等。在实现系统时要进行界面的不断切换和刷新, Qt/Embedded的良好特性给系统提供了可靠的显示。

3.4 系统应用软件功能实现

在Linux系统中实现PMA。PMA系统管理应用软件主要包括用户基本信息管理、交互式电子技术手册 (I-ETM) 查询、备件工具查询申领、维修文档实时记录分析、维修监控、远程技术支持、故障诊断[6]。PMA应用软件框架结构图如图4所示。

3.4.1 电子技术文档的交互式查询系统

维修技术资料的数字化是航空维修系统的发展趋势, PMA可以提供实时的维修技术资料支持, 提供技术资料的交互式查询、检索以及更新, 以提供部件的详细数据, 缩短维修时间。实际维修现场可以通过红外条码扫描仪或者语音图像输入输出设备将维修部件的信息通过无线局域网发送到维修信息中心, 经过IETM信息数据库查询将维修部件详细数据发送到PMA系统交互界面上显示。

3.4.2 维修技术人员基本信息管理系统

维修技术人员基本信息管理系统包括用户密码修改、维修人员个人基本信息、维修计划任务和维修日志查询等。将这些基本信息直接以文本形式存储于本地存储单元内或通过用户登录的同时将数据传送到PMA上进行临时保存, 主要是便于维修技术人员了解维修情况和管理人员进行管理。

3.4.3 备件工具查询申领系统

当维修过程中需要更换维修器件时, 在备件工具查询申领系统中输入维修需要的器件、工具, 通过无线局域网发送到维修信息中心, 维修信息中心将这些信息传送到备件工具管理系统库, 使用RFID等物联网技术查询定位, 取得备件工具后通过后勤管理部门进行物品的运送, 实现备件工具查询申领需求。

3.4.4 维修技术文档实时记录分析系统

在维修过程中会出现技术人员没有碰到的一些技术难点, 或者是刚上岗的新员工对维修过程经验不足的情况, 这就有必要对维修技术文档进行实时记录分析和管理。维修技术文档实时记录分析系统有助于维修部门对于维修技术难点、创新点、经验等各方面的积累。

3.4.5 维修监控系统

维修人员可以在维修现场以文字或图像的形式实时地将维修信息输入到PMA, 供维修信息中心维修管理人员对维修活动和航空设备状态进行监控。

3.4.6 远程技术支持专家系统

通过无线网络技术, PMA可以为维修人员提供详细的技术数据和远程技术支持, 指导现场维修工作, 提高维修效率, 降低维修人员的劳动强度和技术要求。远程技术支持专家系统可以采用文本短消息、语音、视频图像的方式在维修人员和远程专家系统之间进行交互。

3.4.7 常见技术故障诊断系统

故障诊断与航空设备直接连接, PMA为维修技术人员进行故障诊断, 特别对那些没有内嵌故障诊断与预测的大型复杂航空设备的故障诊断提供方便。诊断过程包括原始数据获取、信号分析、特征提取、故障推理诊断并给出诊断报告等。故障诊断系统将常见技术故障症状和维修处理过程保存在维修信息中心的技术故障数据库中。

本文设计了一种便携式的国产民用大飞机维修辅助设备, 详细介绍了系统的硬件构成及软件实现, 并在S3C2440的开发平台上对系统进行了具体实现。随着国产民用大飞机的快速发展, 开发具有无线联网功能的可穿戴便携式国产民用大飞机维修辅助设备, 将有助于整体提高航空维修业的发展水平, 保证民用飞机运营的安全性, 提高民用飞机维修的效率, 降低维修成本。

参考文献

[1]ORLIDGE L A.PIP-enhanced"at system"diagnosis on the flightline.AUTOTESTCON Proceedings, 2001.IEEE Systems Readiness Technology Conference.

[2]曹原, 杜晓明.便携维修辅助设备 (PMA) 的应用研究[J].第一届维修工程国际学术会议论文集, 2006:358-360.

[3]姜志宏, 王晖, 孙晓, 等.穿戴式辅助维修终端系统KD-PMA的设计[J].兵工自动化, 2006, 25 (9) :21-22.

[4]苏建军, 朱红, 刘继伟, 等.便携式维修检测组合 (PMA-PIP) 系统的设计[J].计算机测量与控制, 2009, 17 (12) :2394-2396.

[5]HENDRIK W, TOM N, HOLGER K.Designing a wearableuser interface for hands-free interaction in maintenance applications.Proceedings-Fourth Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, PerCom Workshops2006.