科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展讓前瞻變得難有頭緒。不過(guò)，仍有一些明顯趨勢(shì)讓部分技術(shù)和產(chǎn)品早早地嶄露頭角，大有在2015年風(fēng)靡的勢(shì)頭。在此，遴選一些與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的動(dòng)向，并預(yù)言在新的一年中可能走進(jìn)我們生活的技術(shù)。

　　指紋識(shí)別普及

　　從iPhone5s到iPhone6/iPhone6plus，蘋(píng)果公司已經(jīng)把指紋識(shí)別技術(shù)的地位從“選配”提升至“標(biāo)配”。三星也在做同樣的事，力圖把智能設(shè)備的安全問(wèn)題直接與用戶(hù)的手指掛鉤。指紋識(shí)別安全系統(tǒng)雖然在多年前就已經(jīng)在多領(lǐng)域應(yīng)用，但多家技術(shù)公司預(yù)計(jì)它會(huì)在2015年出現(xiàn)井噴式普及，電子設(shè)備、存儲(chǔ)單元、門(mén)禁系統(tǒng)等都會(huì)開(kāi)始勞役起用戶(hù)的手指。

　　究其原因，最重要的一點(diǎn)是，隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，安全漏洞越來(lái)越多，開(kāi)發(fā)商與其不停地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與黑客比拼，不如讓用戶(hù)自擔(dān)“守門(mén)”的責(zé)任，雖不是一勞永逸，卻也能緩解不少壓力。

　　設(shè)備更加小而薄

　　所謂“密度越來(lái)越大”，是指隨著技術(shù)發(fā)展，生活中的技術(shù)產(chǎn)品會(huì)呈現(xiàn)密度更大、技術(shù)集成水平更高的趨勢(shì)。在業(yè)內(nèi)，在相同空間內(nèi)甚至更小空間內(nèi)載入更多技術(shù)和功能，已經(jīng)成為競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵之一。這意味著今后的硬件設(shè)備會(huì)越來(lái)越小，功能卻會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。不僅手機(jī)、平板電腦會(huì)更加輕薄，就連電視機(jī)、顯示器也會(huì)在掛載更多功能的同時(shí)薄如蟬翼。

　　從現(xiàn)實(shí)效果看，我們生活中的一切與技術(shù)相關(guān)的事物，都會(huì)出現(xiàn)技術(shù)密度越來(lái)越大的趨勢(shì)。

　　3D打印走進(jìn)家庭

　　杯子摔了？沒(méi)事，打印一個(gè)。想要個(gè)手機(jī)殼？來(lái)，打印一個(gè)。來(lái)客人了？先站會(huì)兒，這就打印把椅子。2015年，3D打印技術(shù)勢(shì)必將開(kāi)始走入家庭?；萜展菊谘邪l(fā)一套主流家用3D打印機(jī)系統(tǒng)，以大眾可承受的價(jià)格和便捷快速打印為目標(biāo)，打算占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)。有了這套打印機(jī)，你可以劃掉購(gòu)物清單上的很多東西，過(guò)去是買(mǎi)產(chǎn)品，今后可能就只剩下買(mǎi)材料的費(fèi)用了。

　　當(dāng)然，3D打印技術(shù)或催生的另一個(gè)行業(yè)就是設(shè)計(jì)圖紙供應(yīng)商，你想打什么，首先得購(gòu)買(mǎi)和下載圖紙，除非用戶(hù)自己懂設(shè)計(jì)。

　　鬼斧神工DIY之作：3D打印機(jī)造柔性電路板

　　電池更耐用更持久

　　手機(jī)一天一充，平板兩天一充，一周要給電動(dòng)自行車(chē)充三次電，即便是電動(dòng)汽車(chē) “滿格”也只能跑200公里。日常生活中，我們經(jīng)常與充電打交道，但蓄能小、損耗快、壽命有限的問(wèn)題突出，充電已經(jīng)成為不能忘卻的痛苦勞動(dòng)。既然有痛苦，就會(huì)有商機(jī)。多家國(guó)際企業(yè)正在研發(fā)新能源電池，各種技術(shù)正在爭(zhēng)奪這個(gè)市場(chǎng)。正如當(dāng)年鋰電池打敗鎳鎘、鉛酸電池一樣，新的對(duì)手正在挑戰(zhàn)已在市場(chǎng)里摸爬滾打多年且不降身價(jià)的鋰電池。雖在2015年鋰電池仍不會(huì)放下市場(chǎng)老大的地位，但新技術(shù)電池可能會(huì)積極冒進(jìn)，在一些行業(yè)門(mén)類(lèi)里試打擂臺(tái)。

　　如果iPhone7充一次電可以用一個(gè)月，如果電動(dòng)汽車(chē)充一次電可以跑2000公里，你會(huì)果斷換掉手中的電老虎、油老虎嗎？

　　“穿戴”設(shè)備流行

　　從谷歌眼鏡，到千奇百怪的手環(huán)，再衍生到心率帶，各種電子產(chǎn)品正把競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到用戶(hù)的身體上，發(fā)掘一切可能發(fā)掘的市場(chǎng)。預(yù)期未來(lái)，可穿戴的設(shè)備會(huì)越來(lái)越多，功能會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。

　　不過(guò)，這種可穿戴市場(chǎng)的核心并不在用戶(hù)身體之上，而在身體之外。穿戴設(shè)備的核心是大范圍收集用戶(hù)數(shù)據(jù)，隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的成熟，這種數(shù)據(jù)被集中處理，一方面形成對(duì)個(gè)體用戶(hù)的個(gè)體評(píng)估，例如健康狀況，進(jìn)而促成健康咨詢(xún)、保健推薦等衍生服務(wù)；另一方面歸納入大數(shù)據(jù)，對(duì)集體走勢(shì)、喜好取向、行為習(xí)慣等形成預(yù)判式參考。穿戴越多，收獲越多，也失去越多。

　　智能汽車(chē)進(jìn)現(xiàn)實(shí)

　　汽車(chē)周邊總是有一些“黑科技”在轉(zhuǎn)悠，這些科技試圖彌補(bǔ)人們?cè)隈{車(chē)時(shí)遇到的各種困難。在這些黑科技中，有一些技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始在一些車(chē)型上應(yīng)用，前景應(yīng)當(dāng)不錯(cuò)。

　　例如，智能變道系統(tǒng)，可以掃盡盲區(qū)，測(cè)出不同車(chē)道上后車(chē)的車(chē)速，在你試圖變道時(shí)告訴你是否安全；再如預(yù)約車(chē)位系統(tǒng)，可以借助車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)幫助你在一些停車(chē)場(chǎng)預(yù)約車(chē)位，并在你到達(dá)時(shí)指引你前往空車(chē)位；還有可幫助停車(chē)的智能泊車(chē)系統(tǒng)、可避免晃眼的激光頭燈等，都是應(yīng)問(wèn)題而生的新科技。有了這些科技，開(kāi)車(chē)也許能找到幾十年前開(kāi)車(chē)時(shí)的那種愜意和悠閑。

　　機(jī)器人“控”人類(lèi)

　　從設(shè)計(jì)之初，機(jī)器就是為人服務(wù)的。不過(guò)，人工智能的高度發(fā)展，讓科學(xué)家們有些進(jìn)退兩難，究竟是讓機(jī)器更加智能，還是讓它們停留在原地。

　　英國(guó)理論物理學(xué)家霍金新近提出要警惕人工智能科技的過(guò)度發(fā)展，防止人工智能科技失控并超越人類(lèi)智慧，最終破壞整個(gè)星球。此言不虛。按人工智能的發(fā)展進(jìn)度，在不久的將來(lái)，機(jī)器可能以不斷加快的速度重新設(shè)計(jì)自己，超越受制于生物進(jìn)化速度的人類(lèi)，最終實(shí)現(xiàn)擺脫人類(lèi)的控制。

　　不敢說(shuō)機(jī)器在2015年就會(huì)“政變”，但機(jī)器自主思維的那一天也許并不遙遠(yuǎn)。智能汽車(chē)和機(jī)器人等。下面具有代表性的幾種技術(shù)相關(guān)的參考設(shè)計(jì)及解決方案。

智能照明技術(shù)資料匯總——用你的設(shè)計(jì)智慧點(diǎn)亮智能照明之燈

TI指紋識(shí)別技術(shù)解決方案

　　概述

　　指紋識(shí)別用于各種應(yīng)用，包括電子門(mén)禁系統(tǒng)、智能卡、車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)、帶指紋控制存取功能的 USB 記憶棒及許多其它應(yīng)用。指紋掃描儀中的數(shù)字信號(hào)處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運(yùn)算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　 　指紋傳感器可以運(yùn)用電容、光學(xué)、壓力或熱感技術(shù)來(lái)獲取手指特征的圖像。最常用的指紋傳感器解決方案首先使用激光或 LED 燈照亮指紋，然后使用 CCD 或價(jià)格較為低廉的 CMOS 傳感器進(jìn)行圖像采集。指紋傳感器通常為自包含模塊，其包括可將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。分辨率、動(dòng)態(tài)范圍和像素密度均是決定圖像質(zhì)量并影 響傳感器精確度的因素。

　　一旦采集到圖像，數(shù)字信息將被傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器以生成匹配。匹配過(guò)程的第一步即調(diào)節(jié)掃描的指紋。指紋閱讀器 很少將完整指紋用于識(shí)別。而是 DSP 使用算法提取每個(gè)指紋的特征和樣式，以生成獨(dú)特的數(shù)字代碼。軟件流中的第二步是讀取從掃描的圖像中生成的代碼，然后將其與數(shù)據(jù)庫(kù)的潛在匹配項(xiàng)進(jìn)行比較。比 較步驟將需要系統(tǒng)訪問(wèn)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)或非易失性存儲(chǔ)器中的指紋信息。

　　指紋識(shí)別用于各種應(yīng)用，包括電子門(mén)禁系統(tǒng)、智能卡、車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)、帶指紋控制存取功能的 USB 記憶棒及許多其它應(yīng)用。指紋掃描儀中的數(shù)字信號(hào)處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運(yùn)算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　　方框圖

　 　在生物辨識(shí)指紋掃描中對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)處理的需要使 C55x DSP 成為這一應(yīng)用的一個(gè)引入注目的解決方案。C55x 在主動(dòng)和被動(dòng)模式下的低功耗功能使其成為指紋掃描應(yīng)用的絕配，因?yàn)樵诮^大部分的時(shí)間里，處理器都處于低功耗模式。C55x DSP 的外設(shè)集成包括片上 LDO、片上存儲(chǔ)器和用于連接的 USB Phy。安裝片上外設(shè)憑借簡(jiǎn)化電路板布局和減少芯片總數(shù)降低了系統(tǒng)總成本。當(dāng)通信外設(shè)與處理器被安裝在同一芯片上時(shí)，保護(hù)您的器件免受 ESD 的來(lái)源的傷害也很重要。可以與人體接觸的所有 IO 或通信外設(shè)或 ESD 的其它來(lái)源均應(yīng)受到保護(hù)。像 TPD3E001 這樣的器件可以為 USB 2.0 接口提供高達(dá) 15kV 的多通道 ESD 保護(hù)。

　　C55x 上發(fā)現(xiàn)的 LCD 橋接器可用于顯示消息或選項(xiàng)菜單。TSC2003 觸摸屏控制器與應(yīng)用的集成為用戶(hù)提供了一種從顯示的菜單選擇選項(xiàng)的方法。此應(yīng)用還內(nèi)置了音頻功能，可以警報(bào)和預(yù)先錄制的語(yǔ)音命令兩種形式為用戶(hù)提供反饋。 這可以通過(guò) C55x 的 I2S 功能實(shí)現(xiàn)，為音頻 DAC 提供數(shù)字音頻流。DAC3120 等器件包含能夠驅(qū)動(dòng) 2.5 瓦單聲道揚(yáng)聲器的內(nèi)置 AB 類(lèi)放大器，可以將數(shù)字音頻流轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并提高系統(tǒng)集成的能力。

　　相關(guān)器件

　　1.TMS320C67x應(yīng)用框圖

　　詳細(xì)資料：TMS320C6722B 浮點(diǎn)運(yùn)算DSPs

　　2.TPS60250功能框圖

　　詳細(xì)資料：TPS60250具有 I2C 接口的用于WLED 的高效充電泵

　　3.CDCE949 時(shí)鐘發(fā)生器功能框圖

　　詳細(xì)資料：CDCE949 時(shí)鐘發(fā)生器

　　詳細(xì)資料：

　　TMS320C55x DSP使用指南

　　SN74AUP1G02 低功耗單路 2 輸入正或非門(mén)

新興電源應(yīng)用的電池管理解決方案

　　1.電池管理系統(tǒng)概述

　　在便攜式應(yīng)用中，空間是極其重要的。TI提供的高級(jí)解決方 案采用QFN和晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝并具有很高的集成度，旨在縮減解決方案的外形尺寸。除了減少板級(jí)空間占用之外，許多此類(lèi)解決方案還降低了功率耗散并提高 了總體效率。TI的電池管理解決方案可支持多種電池化學(xué)組成和電池單元數(shù)量，從普遍使用的鋰離子電池（Li-Ion）技術(shù)到業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的鎳氫電池 （NiMH）和鉛酸電池等。TI的相關(guān)產(chǎn)品支持廣泛的應(yīng)用，例如：移動(dòng)電話、智能手機(jī)、平板電腦、便攜式消費(fèi)設(shè)備、便攜式導(dǎo)航裝置、筆記本電腦以及諸多工 業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用等。TI擁有與您的設(shè)計(jì)規(guī)范相匹配的電池管理器件，另外，我們還提供了可幫助您的設(shè)計(jì)更快面市所需的評(píng)估板、應(yīng)用手冊(cè)、樣片和數(shù)據(jù)表。

　　2.設(shè)計(jì)因素

　　電池化學(xué)組成－ 每種電池化學(xué)組成具有不同的工作特性，例如：放電模式和自放電速率。TI的電池電量監(jiān)測(cè)IC是按照電池化學(xué)組成開(kāi)發(fā)的，以補(bǔ)償這些差異，從而準(zhǔn)確地顯示電 池中的剩余電能。而且，每種電池化學(xué)組成對(duì)其充電算法都具有獨(dú)特的要求，這對(duì)最大限度地?cái)U(kuò)充其容量、延長(zhǎng)電池使用壽命以及提高安全性至關(guān)重要。

　　充電控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)－ 簡(jiǎn)單的線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常適合于充電電流小于1A的低功率電池組（例如：?jiǎn)喂?jié)或兩節(jié)鋰離子電池）應(yīng)用。開(kāi)關(guān)模式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則理想適用于依靠USB端口執(zhí)行的快 速充電或者那些要求充電速率大于1A的大型電池組。開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換可將充電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量減至最少。無(wú)線電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用共有磁場(chǎng)，以提供非接觸式功率傳 送的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線充電為便攜式設(shè)備提供了一種額外的電池充電選項(xiàng)，也可作為其他5V充電電源的替代方案。

　　輸入電壓－IC寬闊的輸入電壓范圍和輸入過(guò)壓保護(hù)不僅能實(shí)現(xiàn)最高的安全性，同時(shí)還能允許使用低成本的未穩(wěn)壓墻式適配器。

　　串接電池的數(shù)量－電池組由一串串聯(lián)和并聯(lián)的電池所構(gòu)成。對(duì)于每個(gè)串聯(lián)電池或并聯(lián)電池組都必需提供針對(duì)過(guò)度充電、過(guò)度放電和短路狀況的保護(hù)作用。

電池管理

　　3.電池管理解決方案

　　1）新興電源應(yīng)用之太陽(yáng)能充電

　 　光伏技術(shù)業(yè)已取得重大進(jìn)步，目前能夠從太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)更具成本效益和高效率的能量收集。如今的大多數(shù)太陽(yáng)能收集均使用高功率設(shè)施，這些設(shè)施負(fù)責(zé)向家庭或商業(yè)樓 宇提供補(bǔ)充的交流（AC）功率，且通常與公用電網(wǎng)相連。然而，現(xiàn)實(shí)中的許多設(shè)備和裝置仍未與電網(wǎng)相連接，或者電網(wǎng)本身可靠性欠佳，再或者與交流電源的連接 完全不切實(shí)際。在這些應(yīng)用中，利用太陽(yáng)來(lái)給那些負(fù)責(zé)為離網(wǎng)應(yīng)用供電的電池實(shí)施充電是一種更為實(shí)用的解決方案。對(duì)于此類(lèi)應(yīng)用而言往往需要在成本與光伏效率之 間進(jìn)行權(quán)衡。既要最大限度地增加可從太陽(yáng)能板獲取的功率，同時(shí)也必需兼顧總體系統(tǒng)的成本和尺寸。

　　下面的示意圖給出了兩個(gè)低成本太陽(yáng)能充 電器應(yīng)用的實(shí)例，其中，電池充電器與簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)了集成（以最大限度地提高太陽(yáng)能板的功率點(diǎn)），并且與用于負(fù)載調(diào)節(jié)的電路進(jìn)行了集成。通過(guò)增設(shè)諸如 LED驅(qū)動(dòng)器等器件，即可開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能街燈或太陽(yáng)能燈籠。由一個(gè)USB開(kāi)關(guān)和一個(gè)升壓型轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的實(shí)現(xiàn)方案能夠形成一種適合便攜式設(shè)備的簡(jiǎn)單的太陽(yáng) 能充電器。其他應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)用于太陽(yáng)能供電風(fēng)扇或泵類(lèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。這些只是TI新型太陽(yáng)能充電器IC系列所能實(shí)現(xiàn)的諸多應(yīng)用選項(xiàng)當(dāng)中的一小部分而已。

太陽(yáng)能充電應(yīng)用框圖

　　2）新興電源應(yīng)用之混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）電池管理

　 　電池管理電池管理系統(tǒng)（BMS）是HEV整體架構(gòu)中的要素之一。智能型實(shí)現(xiàn)方案不僅能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命，而且還有望延長(zhǎng)汽車(chē)采用純電力驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的 行駛距離，對(duì)于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)這是一個(gè)關(guān)鍵的賣(mài)點(diǎn)。BMS模塊需要具有電池監(jiān)控和電池電量平衡特性，常常通過(guò)不同的通信路徑進(jìn)行連接以確保系統(tǒng)冗余度。另 外，內(nèi)置的溫度管理功能電路對(duì)于系統(tǒng)的壽命及安全性來(lái)說(shuō)也是一個(gè)至關(guān)重要的因素。完整的BMS代表了一種安全關(guān)鍵程度很高的功能；因此，可靠的通信和準(zhǔn)確 的數(shù)據(jù)測(cè)量是不可或缺的。

混合動(dòng)力汽車(chē)電池管理

　　3）新興電源應(yīng)用能量收集

　 　由于人們正在開(kāi)發(fā)各種新型的可替代（離網(wǎng)）能源，因而需要用于收集、存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)此類(lèi)電能的電源管理技術(shù)。來(lái)自諸如光伏板、動(dòng)力（振動(dòng)）MEMS和熱電元 件（利用了帕爾貼［Peltier］、湯姆遜［Thompson］或塞貝克［Seebeck］效應(yīng)）等能量源的能量提出了一項(xiàng)挑戰(zhàn)，就是如何將超低的“毫 微”級(jí)功率轉(zhuǎn)換至更加可用的水平、并將此能量存儲(chǔ)起來(lái)以供日后之用。TI持續(xù)不斷地開(kāi)發(fā)旨在應(yīng)對(duì)這些能量收集難題的新型電源管理IC，包括超低功耗器件， 如LDO和高效升壓型轉(zhuǎn)換器及電池充電器。這些電源管理器件進(jìn)一步完善了TI的低功耗MCU及射頻（RF）、放大器和傳感器IC產(chǎn)品線——從而為利用新型 超低功率可替代能源供電的系統(tǒng)提供了一種整體解決方案。

能量收集應(yīng)用框圖

　　4）無(wú)線電源

　　作為最早推出符合Qi標(biāo)準(zhǔn)之器件的廠商，TI是新型無(wú)線電源市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。無(wú)線電源聯(lián)盟（WirelessPowerConsortium）目前的會(huì)員超過(guò)81個(gè)，TI便是其中之一。該聯(lián)盟正在制定使用Qi標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)可互操作型無(wú)線充電的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　 　bqTESLA芯片組使得客戶(hù)能夠?yàn)槠潆娮釉O(shè)備提供高達(dá)5W的功率，因而符合Qi標(biāo)準(zhǔn)。目前，組成bqTESLA芯片組的發(fā)送器和接收器解決方案已經(jīng)達(dá) 到了規(guī)模生產(chǎn)的要求。bqTESLA接收器系列包括bq51013和bq51011，可輸出5V電壓并利用嵌入式通信技術(shù)提供閉環(huán)控制。軟件已被寫(xiě)入器 件，故而無(wú)需進(jìn)行軟件編程。bqTESLA發(fā)送器系列包含bq500210和bq500211，可操作和控制符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電源功能。

　　TI相關(guān)電源管理產(chǎn)品：

　　適用于太陽(yáng)能的BQ24650評(píng)估模塊同步開(kāi)關(guān)模式電池充電控制器

　　BQ76PL536鋰電池監(jiān)視器和二級(jí)保護(hù)IC

　　TPS61202:采用 3x3 QFN 封裝、具有 1.3A 開(kāi)關(guān)和“降壓模式”的 0.3V 輸入電壓升壓轉(zhuǎn)換器

飛思卡爾可穿戴保健貼片參考設(shè)計(jì)

　　可穿戴型無(wú)線貼片是一款一體化監(jiān)測(cè)工具， 可測(cè)量心率、呼吸模式和其他生命體征。該貼片適用于臨床和個(gè)人醫(yī)療保健應(yīng)用。貼片型醫(yī)療保健產(chǎn)品可增加患者的移動(dòng)性和舒適性，并可將生命體征數(shù)據(jù)無(wú)線上傳 至云端，用于實(shí)時(shí)分析或長(zhǎng)期保存記錄。飛思卡爾為該應(yīng)用提供了廣泛的低功耗、低成本MCU以及無(wú)線解決方案。

　　功能框圖

　　推薦的解決方案

　　微控制器（MCU）

　　Kinetis K2x USB微控制器（MCU）

　　Kinetis K1x基準(zhǔn)微控制器（MCU）

　　Kinetis K5x測(cè)量微控制器（MCU）

　　KL2x： Kinetis KL2x USB

　　KL1x： Kinetis KL1x通用MCU

　　無(wú)線通信

　　MC1323x： 2.4 GHz 802.15.4 RF and 8-bit HCS08 MCU with 128 KB Flash， 8 KB RAM

　　電源管理

　　MC34712： 3.0 A 1.0 MHz全面集成的DDR開(kāi)關(guān)電源

　　目標(biāo)應(yīng)用

　　活動(dòng)監(jiān)測(cè)儀

　　ECG

　　血糖儀

　　心律監(jiān)測(cè)儀

智能照明技術(shù)資料匯總——用你的設(shè)計(jì)智慧點(diǎn)亮智能照明之燈

　　智能泊車(chē)管理導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

　　概述

　　在智能停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)中，我們率先提出了基于Wi-Fi + RFID +紅外感應(yīng)多種技術(shù)相互結(jié)合的智能停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)三大塊功能需求：車(chē)輛智能導(dǎo)航、一卡通記費(fèi)，車(chē)位管理等功能。滿足現(xiàn)代只能停車(chē)場(chǎng)地迫切需求。系統(tǒng)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)從提高人性化、智能化的角度出發(fā)。使整個(gè)泊車(chē)過(guò)程高度緊密聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛智能入庫(kù)、出庫(kù)、收費(fèi)等。

　　1.功能與描述

　 　為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，對(duì)于泊車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做以下分析：智能泊車(chē)系統(tǒng)是一個(gè)具有自治功的系統(tǒng)，系統(tǒng)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛在進(jìn)入車(chē)庫(kù)區(qū)域后，根據(jù)和車(chē)庫(kù)的管理系統(tǒng)進(jìn) 行無(wú)線信交流后，無(wú)人自動(dòng)行駛到車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)指定的停車(chē)位置。當(dāng)車(chē)主需要提取車(chē)輛時(shí)，只停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行操作之后，車(chē)輛會(huì)自動(dòng)行駛到指定的出口。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)求盡可能少的對(duì)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)性的標(biāo)識(shí)，以使停車(chē)場(chǎng)的布置成本達(dá)到最低。首先我先虛擬出一個(gè)停車(chē)場(chǎng)，停車(chē)場(chǎng)的場(chǎng)景圖 3.1所示。

　　當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入時(shí)，刷卡，身份確認(rèn)，信息無(wú)誤后，閘桿開(kāi)啟，車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)，LED導(dǎo)航屏幕可以顯示整個(gè)停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位占用情況，自動(dòng)導(dǎo)航車(chē)輛走向，當(dāng)車(chē)主停車(chē)妥當(dāng)后，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛停泊車(chē)位，并返回給服務(wù)器，同時(shí)刷新導(dǎo)航記錄。當(dāng)車(chē)主駕車(chē)離開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)合算泊車(chē)時(shí)間，計(jì)算金額。

　　2.智能泊車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)

　　系統(tǒng)采用先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用感應(yīng)式智能卡管理，核心技術(shù)部件由原裝進(jìn)口，主要管理設(shè)備自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，采用RFID卡的識(shí)別方式，為了方便業(yè)主 停車(chē)，保護(hù)設(shè)備安全，防止碰撞事故的發(fā)生，此方案設(shè)計(jì)采用感應(yīng)讀卡距離為10-100mm。讀卡設(shè)備符合國(guó)家智能卡管理的各項(xiàng)規(guī)定。

　　系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化管理，在出口設(shè)立收費(fèi)管理處，通過(guò)電腦管理對(duì)車(chē)主統(tǒng)一發(fā)行卡片，對(duì)臨時(shí)停車(chē)收取停車(chē)費(fèi)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)儲(chǔ)存進(jìn)、出場(chǎng)記錄，電腦軟件管理等功能要求。

　　車(chē)場(chǎng)采用卡片管理系統(tǒng)，即：通過(guò)授權(quán)發(fā)行卡片，使停車(chē)客戶(hù)持卡停車(chē)。即：卡片為進(jìn)出車(chē)場(chǎng)的憑證，固定客戶(hù)可以發(fā)放固定停車(chē)卡，卡片由業(yè)主長(zhǎng)期保存。臨時(shí)停車(chē)客戶(hù)需要停車(chē)可以由出票機(jī)取票進(jìn)入車(chē)場(chǎng)，出場(chǎng)時(shí)交費(fèi)。

　　系統(tǒng)應(yīng)采用具有臨時(shí)停車(chē)客戶(hù)和固定停車(chē)客戶(hù)的車(chē)輛管理功能，即在進(jìn)、出口安裝針對(duì)固定客戶(hù)使用的車(chē)輛識(shí)別設(shè)備和臨時(shí)客戶(hù)使用的自動(dòng)出票設(shè)備及道閘，允許合法車(chē)輛通過(guò)，防止非法車(chē)輛進(jìn)出。

　　在每個(gè)車(chē)位設(shè)置紅外車(chē)位識(shí)別器，即使識(shí)別管理車(chē)位空置情況，并第一時(shí)間反饋給管理系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)設(shè)備全部采用Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)管理方式，整個(gè)系統(tǒng)部署過(guò)程中盡量減少布線，減少施工麻煩，同時(shí)控制服務(wù)器能在中心管理室通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、參數(shù)設(shè)置及臨時(shí)收費(fèi)。

　　車(chē)場(chǎng)入口處可動(dòng)態(tài)顯示車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息的LED電子顯示屏，即使準(zhǔn)確的可對(duì)車(chē)輛進(jìn)行有序智能的引導(dǎo)。

　　卡口閘道具有反應(yīng)靈敏的自動(dòng)起落及防碰撞防砸車(chē)功能，可確保無(wú)論是進(jìn)場(chǎng)車(chē)輛還是發(fā)生倒車(chē)的車(chē)輛，只要在閘桿下停留，閘桿就不會(huì)落下，嚴(yán)格杜絕砸車(chē)等現(xiàn)象的發(fā)生。

　　管理軟件運(yùn)行于中文WINDOWS環(huán)境下，應(yīng)提供完善的管理和查詢(xún)功能。并能根據(jù)要求進(jìn)行修改。停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)管理系統(tǒng)可與物業(yè)管理中心聯(lián)網(wǎng)，方便地實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)的物業(yè)收費(fèi)管理。

　　同時(shí)對(duì)于智能泊車(chē)管理系統(tǒng)擁有車(chē)輛信息管理功能，將車(chē)輛圖片資料以圖片壓縮技術(shù)存儲(chǔ)在服務(wù)器的硬盤(pán)及數(shù)據(jù)庫(kù)中。車(chē)輛出場(chǎng)讀卡時(shí)，可調(diào)出入場(chǎng)時(shí)的圖像，供 管理員進(jìn)行識(shí)別對(duì)比（如車(chē)型、顏色、車(chē)牌號(hào)碼等），在確認(rèn)正確后放行。同時(shí)可以在出入口增加攝像鑒別功能，即：在出入口安裝攝像機(jī)，進(jìn)行車(chē)輛圖像抓拍，并 與讀卡聯(lián)動(dòng)，通過(guò)視頻多媒體處理技術(shù)聯(lián)動(dòng)。

　　3.系統(tǒng)主要設(shè)備與管理軟件

　　3.1 出入口控制機(jī)

　　1) 控制機(jī)箱：最新理念設(shè)計(jì);密封、防雨、防塵，表面采用噴塑處理，抗腐蝕、耐老化，適合室外環(huán)境使用，正常情況下十年不褪色。使用后蓋開(kāi)機(jī)箱門(mén)，方便打開(kāi)檢查及維護(hù)。

　　2） 卡讀寫(xiě)系統(tǒng)：系統(tǒng)采用RFID卡，此卡片有16個(gè)分區(qū)，可擴(kuò)展為門(mén)禁、考勤、收費(fèi)、通道管理、巡更等一卡通系統(tǒng)。采用特有的保密通訊協(xié)議，安全性強(qiáng)，具有多重相互認(rèn)證。在停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)中使用的感應(yīng)距離為10CM。

　　3） 面板信號(hào)系統(tǒng)：通過(guò)面板提示燈的顯示，可指示讀寫(xiě)器、 數(shù)字式車(chē)輛檢測(cè)器及出卡機(jī)是否正常工作。

　　4） 信息顯示屏：中英文LED顯示，安裝在出入口控制機(jī)的正面，智能卡讀寫(xiě)器的上方，以文字形式顯示停車(chē)的出入場(chǎng)時(shí)間、收費(fèi)金額、卡上余額、卡的有效期等相關(guān) 信息，若系統(tǒng)不予入場(chǎng)或出場(chǎng)，則顯示相關(guān)原因，明了直觀。在空閑時(shí)顯示時(shí)間日期、歡迎用語(yǔ)、或其他系統(tǒng)相關(guān)提示信息。

　　特點(diǎn)：

　　1) 采用室外超高亮LED發(fā)光管，白天仍然能顯示明亮;

　　2) 采用超載規(guī)模集成電路和高性能單片機(jī)，系統(tǒng)穩(wěn)定，升級(jí)方便;

　　3) 中英文滾動(dòng)顯示，內(nèi)容豐富,人性化的問(wèn)候;

　　4) 防雨防水式設(shè)計(jì)，確保全天候可靠運(yùn)行;

　　5) 外觀設(shè)計(jì)新穎，系統(tǒng)分級(jí)運(yùn)行且不影響系統(tǒng)整體性能;

　　6) 可以根據(jù)客戶(hù)需要,任意更改顯示內(nèi)容;

　　7) 語(yǔ)音提示：和電子顯示屏功能相匹配，以語(yǔ)音的形式同步進(jìn)行提示，指導(dǎo)用戶(hù)科學(xué)使用停車(chē)場(chǎng)。向車(chē)主報(bào)告停車(chē)時(shí)間、繳費(fèi)金額及人性化溫暖的語(yǔ)言提示(如“歡迎光臨”、“一路順風(fēng)”)等，提高系統(tǒng)收繳費(fèi)透明度。

　　4.系統(tǒng)工作流程

　　4.1 智能停車(chē)進(jìn)出流程圖

　　4.2 智能停車(chē)邏輯判斷圖

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發(fā)那科焊接機(jī)器人

　　焊接是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工方式，同時(shí)由于焊接煙塵、弧光和金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境非常惡劣，隨著人工成本的逐步提升，以及人們對(duì)焊接質(zhì)量的精益求精，焊接機(jī)器人得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　機(jī)器人在焊裝生產(chǎn)線中運(yùn)用的特點(diǎn)

　　焊接機(jī)器人在高質(zhì)、高效的焊接生產(chǎn)中發(fā)揮了極其重要的作用，其主要特點(diǎn)如下：

　　1.性能穩(wěn)定、焊接質(zhì)量穩(wěn)定，保證其均一性

　 　焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長(zhǎng)度等對(duì)焊接結(jié)果起決定性作用。人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，很難做到質(zhì)量的均一性；采用 機(jī)器人焊接，每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人為因素影響較小，降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，焊接質(zhì)量非常穩(wěn)定。

　　2.改善了工人的勞動(dòng)條件

　　采用機(jī)器人焊接后，工人只需要裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等；點(diǎn)焊時(shí)，工人不再需要搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。

　　3.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

　　機(jī)器人可一天24h連續(xù)生產(chǎn)，隨著高速、高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，效率提高地更加明顯。

　　4.產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量

　　機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計(jì)劃非常明確。

　　5.可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，降低相應(yīng)的設(shè)備投資

　　可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。機(jī)器人與專(zhuān)機(jī)的最大區(qū)別就是它可以通過(guò)修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

　　一、FANUC控制系統(tǒng)概述

　　FANUC機(jī)器人主要應(yīng)用在奇瑞公司乘用車(chē)一廠和乘用車(chē)三廠的焊裝車(chē)間，是奇瑞最早引進(jìn)的焊接機(jī)器人，也是奇瑞公司最先用到具有附加軸的焊接機(jī)器人。

　 　其控制系統(tǒng)采用32位CPU控制，以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)運(yùn)算和坐標(biāo)變換的運(yùn)算速度。采用64位數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元，同步控制6軸運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)精度大大提高， 最多可控制到21軸，進(jìn)一步改善了機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性。支持離線編程技術(shù)，技術(shù)人員可通過(guò)離線編程軟件設(shè)置參數(shù)，優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序。控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)集成 化，這種集成方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整機(jī)價(jià)格便宜、易維護(hù)保養(yǎng)等特點(diǎn)。

　　圖1 控制原理圖

　　二、FANUC控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

　　控制器是機(jī)器人的核心部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作操作、信號(hào)通訊、狀態(tài)監(jiān)控等功能。下面以FANUC—F-200iB為例，對(duì)其控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部分的功能進(jìn)行分析：

　　1)電源供給單元

　　變壓器向電源分配單元輸入230V交流電，通過(guò)該單元的系統(tǒng)電源分配功能對(duì)控制箱內(nèi)部各工作板卡輸出210V交流電及±15V、+24V直流電。

　　2)安全保護(hù)回路

　　由變壓器直接向急停單元供電，并接入內(nèi)部各控制板卡形成保護(hù)回路，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電路保護(hù)。

　　3)伺服放大器

　　不僅提供伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和抱閘電源，并且與絕對(duì)值編碼器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與主控機(jī)間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)循環(huán)反饋。

　　4)輸入/輸出模塊

　　標(biāo)配為ModuleA/B，另外也可通過(guò)在擴(kuò)展槽安裝Profibus板、過(guò)程控制板與PLC及外圍設(shè)備進(jìn)行通訊。

　　5)主控單元

　　整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM組件及伺服卡，負(fù)責(zé)控制器內(nèi)部及外圍設(shè)備的信號(hào)處理和交換。

　　6)急停電路板

　　用來(lái)對(duì)緊急停止系統(tǒng)、伺服放大器的電磁接觸器以及預(yù)備充電進(jìn)行控制。

　　7)示教器

　　包括機(jī)器人編程在內(nèi)的所有操作都能由該設(shè)備完成，控制器狀態(tài)和數(shù)據(jù)都顯示在示教盒的顯示器上。

　　

　　圖2 控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　三、 故障案例分析

　　機(jī)器人控制器斷電檢修后，對(duì)控制器送電，機(jī)器人報(bào)伺服故障，故障代碼為SERVO-062。對(duì)此故障進(jìn)行復(fù)位：按MENUS→SYSTEM→F1，［TYPE］→找 master/cal→F3，RES_PCA →F4，YES 后，機(jī)器人仍然報(bào)伺服故障。

　　1、故障分析和檢查：故障代碼SERVO-062的解釋為SERVO2 BZAL alarm（Group：%d Axis：%d），故障可能原因分析如下：

　 　1） 機(jī)器人編碼器上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電池?zé)o電或者已經(jīng)損壞：拆卸編碼器脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電池安裝盒，電池盒內(nèi)裝有4節(jié)普通1.5V的1號(hào)干電池，對(duì)每節(jié)電池的電壓進(jìn)行 測(cè)量，均在1.4V以下，電池電壓明顯偏低，于是更換新電池，再次對(duì)故障進(jìn)行復(fù)位，機(jī)器人仍然報(bào)SERVO-062故障。

　　2） 控制器內(nèi)伺服放大器控制板壞：檢查伺服放大器LED“D7”上方的2個(gè)DC鏈路電壓檢測(cè)螺絲，確認(rèn)DC鏈路電壓。如果檢測(cè)到的DC鏈路電壓高于50V，就 可判斷伺服放大器控制板處于異常狀態(tài)。實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)DC鏈路電壓低于50V，所以初步判斷伺服放大器控制板處于正常狀態(tài)。 進(jìn)一步對(duì)伺服放大器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED顏色進(jìn)行觀察，確認(rèn)電源電壓輸出正常，沒(méi)有外部緊急停止信號(hào)輸入，與機(jī)器人 主板通訊也正常，排除伺服放大器控制板損壞。

　　3） 線路損壞：對(duì)機(jī)器人控制器與機(jī)器人本體的外部電纜連線RM1、RP1進(jìn)行檢查，RM1為機(jī)器人伺服電機(jī)電源、抱閘控制線，RP1為機(jī)器人伺服電機(jī)編碼器信 號(hào)以及控制電源線路、末端執(zhí)行器線路、編碼器上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電池線路等線路。拔掉插頭RP1，對(duì)端子5、6、18 用萬(wàn)用表測(cè)量+5V、+24V控制電源均正常。接下來(lái)對(duì)編碼器上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電池線路進(jìn)行檢查。機(jī)器人每個(gè)軸的伺服電機(jī)脈沖編碼器控制端由1-10個(gè)端子組 成，端子8、9、10為+5V電源，端子4、7為數(shù)據(jù)保持電池電源，端子5、6為反饋信號(hào)，端子3為接地，端子1、2空。拔掉M1電機(jī)的脈沖控制插頭 M1P，萬(wàn)用表測(cè)量端子4、7，電壓為0，同樣的方法檢查M2~M7電機(jī)全部為0，由此可以判斷編碼器上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電池線路損壞。順著線路，發(fā)現(xiàn)正負(fù)電源 雙絞線的一端插頭長(zhǎng)期埋在積水中，線路已腐蝕嚴(yán)重。

　　2、故障處理：更換線路后復(fù)位，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行全軸零點(diǎn)復(fù)歸“ZERO POSITION MASTER”，導(dǎo)入備份程序后恢復(fù)正常，故障排除。

　　結(jié)論

　　做為日系機(jī)器人的主要品牌之一，其在控制原理上與其它品牌機(jī)器人大致相同，但其控制部分組成結(jié)構(gòu)有著自己的風(fēng)格，體現(xiàn)亞洲人的使用習(xí)慣，比較適合國(guó)內(nèi)使 用。我國(guó)焊接機(jī)器人技術(shù)的研究應(yīng)用雖然較晚，但借鑒于國(guó)外的成熟技術(shù)，得到了迅速的發(fā)展。09年我公司與哈工大合作開(kāi)發(fā)的奇哈機(jī)器人誕生，似乎看到了企業(yè) 與科研合作的力量，覺(jué)得當(dāng)企業(yè)進(jìn)入的時(shí)候，特別是這種應(yīng)用型企業(yè)開(kāi)始參與設(shè)備的研究的時(shí)候，門(mén)就慢慢打開(kāi)了。但焊接機(jī)器人是個(gè)機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單 靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展。

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