电子设计创新项目.doc

创新组创新0： 简易节能路灯的设计根据光线的强度、有无路人、路人的行走速度等来调节路灯的开关以及亮度，从而实现路灯的无人监控。创新1： 数字校园新媒体支撑系统本项目在当前我国大学校园的主流信息网络的基础上构建一个具有媒体内容聚合能力、支持移动通讯工具，并与Web技术相结合的“数字校园”新媒体系统，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升校园的运行效率。本项目首先实现的是利用RIA(Rich Internet Application)技术在触摸屏中提供视频、校园地图等基础服务，并通过内容聚合技术，提供新闻公告、天气等来自于不同信息源的资讯服务。系统的一项新颖功能是，通过架设自主实现的Fetion消息服务器实现了对Fetion消息抓取、分析及反馈的流程，提供了移动通讯工具与Web结合的低成本接口方案，现已经在中国传媒大学内部实现了“维稳信息报送”与“通知短信发送”等业务形式在内的功能。在手机WAP服务平台的架设上也开展了具有成效的探索，实现了“电子技术类课程实验手机预约系统”，也已投入使用，方便同学进行实验预约。通过本项目的开展，在关键技术上实现了具体的创新，其中主要创新点在于，独立设计实现了一种不同于现行Ajax和Flex等技术的异步通讯与呈现模式，提高了后台的数据处理和数据传输的效率及安全性，同时交付页面无刷新动态生成的良好用户体验。创新2： 低频数字式相位测量仪低频数字相位测量仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，主要应用于同频率正弦信号间的相位差的测量显示。本系统采用复杂可编程逻辑器件EP1K100QC208-3作为数据处理及控制核心,由移相网络，信号处理电路，数据采集电路，数据运算电路以及显示电路组成。该系统硬件电路简单，整个设计采用VHDL(超高速硬件描述语言)语言作为系统内部硬件结构的描述手段,在Altera的maxplus的软件支持下完成。该系统可以对200Hz20kHz频率范围内的信号进行高频采样处理，并把收集到的数据送入FPGA进行相位差测量运算并送显示电路显示，测相绝对误差不大于 0.5。本系统充分利用FPGA对数据的高速处理能力，使得系统设计高效，可靠。与传统相位测量仪相比, 该系统具有处理速度快、稳定性高、性价比高，易于实现的优点。该系统具有较强的实用价值和良好的工程应用前景。创新3： 基于FPGA控制的频率特性测试仪 频率特性测量仪用于测量一个未知的线性时不变系统的频率特性，是研究电路系统特性的常用工具之一。本系统采用复杂可编程逻辑器件EP1K100QC208-3作为数据处理及控制核心，由键盘输入部分、A/D转换部分、D/A转换部分、相位测量整形电路部分共同组成。整个设计采用VHDL(超高速硬件描述语言)语言作为系统内部硬件结构的描述手段,在Altera的maxplus的软件支持下完成。该系统可以在50Hz25kHz频率范围内对被测网络进行频率特性测量，并把测得的数据显示在数码管上。电压放大倍数测量的误差不大于5%，相移测量误差不大于1。本系统充分利用FPGA对数据的高速处理能力，使得系统设计高效、可靠。与市场上的频率特性测量仪相比, 该系统具有实现简单、成本低廉、扫频范围利用率高等优点，该系统具有较强的实用价值和发展前景。创新4： 基于NIOS II的智能双足机器人的设计与实现 本作品使用搭载了Altera Cyclone II 系列中的EP2C35 FPGA的教学与多媒体开发平台，针对双足仿生运动机器人的控制要求以及17路PWM信号的产生机理，研究了具有17个自由度的双足仿生运动机器人的设计与联动控制，通过充分体现FPGA的优势，采用上下位机完成对双足仿生运动机器人的控制，实现如招手、前进、后退、下蹲、鞠躬、俯卧撑等动作，并且通过倾角传感器来感知机器人的状态，是机器人在摔倒后可以自动站立。基于NIOS II的智能双足机器人所实现的具体功能如下所述：1) 制作一个具有17个自由度的仿人机器人，通过上位机和下位机协同实现机器人动作的调试，使双足仿人机器人完成类人运动，如：前进，后退，转弯，下蹲，体操表演，前滚翻，后滚翻，做俯卧撑，伏地起身，鞠躬，踢球等多种动作。对各个动作编组，最后由下位机单独完成各组动作。2) 在机器人身上安装倾角传感器，能够判断机器人摔倒状态，使机器人在意外摔倒后自动站立，包括向前摔倒后自动站立和向后摔倒后自动站立。创新5： Easy_shopping超市自助导购结算系统现代超市的吞吐量随着规模日益上升，而大多数超市需要排队结算，费时费力。本项目研制的Easy_shopping购物车终端能有效改善超市排队结算的问题，该装置具有扫描条码、维护购物列表和远程射频通信能力，顾客购物过程中可随时结算，提高效率，吸引顾客，更提供了新的广告模式。系统使用了嵌入式16位超低功耗处理器MSP430，将键盘，屏幕，扫描枪和其他外围设备组合在一起仅普通PDA大小的封装。软件方面，嵌入了作者自制的ELPOS单任务系统内核，具备高效的任务切换和管理功能，实现丰富功能的同时也优化了软件结构，方便扩展。系统充分考虑了超市针对普通消费者的使用环境。优化的图形化GUI界面，类windows菜单提供了良好的视觉体验。实时的RTC时钟，热门商品推荐，计算器都大大方便了顾客。而内嵌的游戏俄罗斯方块和五子棋更能提供更多的悠闲。具备超低功耗特性，可方便的进行充电。具备良好的升级拓展性。低成本，全套系统仅300元（含扫描枪）。可组建星型无线网络以方便交换信息，通信距离100m以上，可满足超市的一般要求。系统从软件到硬件都是作者自行设计的，具有原创性及良好的市场推广潜力。创新6： 便携式信号时频域与逻辑分析笔 数字示波器是任何设计、制造和维修电子设备的必备仪器，电子工程师利用快速精准的数字示波器观察时域信号，面对当今各种测量挑战，以及成本要求，如何选用性能优异、价格合理的仪器是每个工程师面对的问题。现在市场上主流的台式数字示波器费用高昂，一台的价格往往接近一万元人民币，虽然性能往往很强，但是远远超出了在校大学生普通电路类实验的需求，而受价格的限制，学校的购买数量有限。在户外测量中，往往没有交流电源，且希望使用的仪器轻便；而在本科生的电路类实验中，对性能要求不高，但数量需求大。针对这些情况，以人手一台为愿景，经过研究实验，我们用单片机为核心，制作出了一款便携式信号时频域与逻辑分析笔。它可以进行信号的时频域分析，以及四路逻辑分析。输入信号的电压幅度范围为013V，频率范围为4Hz1MHz，可以涵盖所有的本科生数电、模电、大部分电子设计竞赛的实验要求。分析笔的探针为笔的形式，易于使用，只需用一节七号电池供电，体积小巧，携带方便，同时，分析笔的价格低廉，功能齐全，性价比很高，与市场上具有相同功能的仪器相比更有优势。创新7： 多功能自航遥测系统 为了能在科学研究与综合监测领域内利用小型无人飞行器作为设备搭载平台和传感器网络节点，同时达到降低操作难度、运行成本，提高侦测效率和精度等因素，在综合研究国内外多种类型无人自航系统后，本小组确立“多功能自航遥测系统”项目的研究方向，并此设计出一款拥有自主知识产权的无人自航遥测系统。该系统依托小型飞艇作为移动终端载体，通过搭载多种类型传感器（GPS、电子罗盘、距离传感器、环境数据传感器等），并结合目前广泛使用的互联网以及GSM网络通信平台，将所采集数据可靠地传送到基于嵌入式技术的便携式终端上，实现用户跨地域、全球性的数据采集和任务处理。在整个系统中，基于多核芯（包括微控制器、CPU和嵌入式处理器）分布式处理技术的计算平台作为系统的数据交换与服务核心，借助互联网和GSM网络将移动终端载体和便携式终端联系起来，形成一条完整的双向数据传输链，用户可通过对便携终端进行操作来控制远方的移动终端载体及其上所搭载的设备，实现数据采集、实时监测等任务，之后所得有用数据会经由此双向数据传输链回传给便携终端，用户稍作选择即可在该终端上看到所需的侦测结果。创新8： 仿生机器鱼平台研究 经过数百万年的自然演化，鱼类持久的速度、迷一般的效率和大的推重比远高于人类现有航海技术。长久以来，人们总是在探寻着其中的秘密。与传统的螺旋桨推进方式相比较，鱼类游动的推进效率更高、机动性更加灵活。而相较于螺旋桨高速旋转时伴随着大量的空泡噪音、扰动噪音，鱼类摆动频率低、柔性好的游动方式就更能突出其低噪音的优点。仿生机器鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合点，为研制新型的水下航行器提供了一种新思路。本项目融合了机械设计、电子电路、微控制器、传感器、无线通信等多学科知识，并从外形设计、推进原理、升潜机制等多角度综合运用仿生学原理，基于ATmega128单片机，研制了一款具有推进模块、升潜模块、避障模块、遥控模块的波动推进式仿生机器鱼。对于鱼体PID定深控制、图像传输、鱼群协同等问题还在进一步研究中。本项目主要完成的模块包括：、设计制作以ATmega128芯片为核心的贴片式控制电路板。、应用改变重心的原理设计制作了仿生机器鱼升潜机构。、运用仿生学原理，设计制作流线型鱼体外壳，并基于PWM技术实现鱼尾的仿生式波动推进。、采用红外漫反射开关式测距传感器完成仿生机器鱼的避障功能。创新9 ：掌控-基于动作捕捉技术的输入系统 搭建一个基于计算机视觉识别技术的人机交互平台。即通过摄像头采集手部图像，在电脑端利用Intel的开源计算机视觉库OpenCV和MFC完成全面自然的人机互动功能。前期采用手指上佩戴的色套进行颜色识别，经过指尖定位确定实际操作命令，可以精确地完成交互任务。后期去除色套采用更自然的直接交互方式，完成手部图像提取、图像去噪、图像识别、动作分析等任务，最终实现手势识别。将简单的手部动作应用于对计算机的操作中，将手势与计算机指令进行了一一匹配，并修改、开发、完善一系列可以应用于此平台上的软件，体现本平台良好的操作性、扩展性和移植性，给人一种更加真实、舒适的操作体验。成果一：通过颜色过滤、识别技术对佩戴色套的手指进行指尖定位、手势组合匹配完成操作控制；成果二：通过肤色检测技术，将摄像头拍摄的画面中的裸手图像提取出来；成果三：对图像进行去噪及模式识别等处理，实现裸手手势的快速识别；成果四：添加如鼠标控制、照片拍摄、文字编辑、绘画、游戏操控等基于手势的应用，扩展平台功能；预期成果五：进一步增强功能，申请专利，联系厂商生产。创新10 ：基于加速度传感器和陀螺仪的无线动作感应控制系统（X-MOVE动作感应系统）X-move动作感应系统，使您可以用动作无线控制电脑，而电脑也可以对人的动作进行实时监控。 当前技术的发展，使得人们对于人机交互，动作监控等领域有着越来越高的要求。加速度传感器，陀螺仪等新兴MEMS传感器的出现，使得这种愿望成为可能。该项目正是基于这样的考虑设计的。它拥有以下功能： 病人监护：对病人尤其是有精神疾病的患者，必须保证对其行为的实时监控，本系统可采集病人动作，实时反馈给电脑处理。 新型人机交互：但此传感网络可以将动作数据处理并无线送入电脑。因此在电脑中可建立起对此人完善的模型和动作。并将其转换为相应的指令来进行操作。具体有以下几条： (1) 无线空中鼠标。 (2) 无线驾驶系统，可再现汽车驾驶动作。 (3) 丰富的游戏运用，使得你在电视机前挥动双手就能完成一系列操作。 人体定位：系统可将快速变化的动作数据，如线加速度，角加速度进行处理，转换成速度和位移信息发送给电脑，这特别适合运动员训练，内置了GPS导航系统，可将人体的速度，位置实时显示出来。 超小封装：方便的挂在人体四肢而不影响动作 超低功耗：可充电一次使用80小时以上 无线组网：三个节点同时工作，测量人体关键动作创新11： 无线传感网络在感知校园中的综合应用研究 纵观当今社会，知识经济显露端倪，信息技术日新月异，在各领域以各种各样的形式影响着人们的工作、学习、生活。对于大学校园，如何去适应信息技术发展的要求，更新观念、勇于创新，就变成了时下新颖而且必要的课题。继09年8月7日，温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时发出 “要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，要依靠科技和人才，占领科技和经济发展制高点，保证我国具有可持续发展的能力和可持续的竞争力。”的指示，无锡市信息办也认真贯彻落实温总理的重要指示精神，深刻认识发展传感网的重要意义，积极协调、推进院校和通信运行商共建“感知校园”，开展物联网产业人才培养、技术开发、推广应用，在高校普及物联网最前沿信息技术，为推动传感网产业更好更快的发展服务。所谓“感知校园”，即利用计算机技术、网络技术以及通讯技术对学校里与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行数字化整合和集成从而实现一体化、信息化校园。通过网络化综合智能控制和管理，消除人为因素所造成的“瓶颈”，提高校园信息管理，实现环境监测、安防、灯光节能控制、设备监控、信息电器智能控制等功能，创造安全、优美又舒适的校园学习及生活环境。目前本系统初步形成，以北邮校园内置服务器为平台，利用zigbee、GPRS无线技术，将网络传感节点所采集的温湿度、空气质量、教室及实验室人数等重要数据进行存储和处理，并且教师和同学可使用任何可以访问web的设备从网站上查询所需的信息。最终使得校园信息传递更快捷、学习生活环境更优美，充分感知校园的方方面面。创新12： 基于虚拟仪器的多点触控开关的设计与实现长久以来，人们一直习惯于通过鼠标与键盘来操控电脑，进行人机之间的交互。然而随着科学技术的日益发展，这种传统的交互方式也在渐渐的发生着改变。多点触控技术以其更为人性化的交互方式，正在渐渐取代鼠标与键盘的地位，被认为是未来人机交互科技的主流方向之一，相关的产业及其产品的应用也正在成为一个热点。我们在结合理论研究和具体实践的基础之上，对于多点触控开关的软件、硬件、算法三个方面的内容做了一些有意义的探讨与研究。提出了一种新的多点触控开关的设计方案。即采用电阻式多点触控开关配合数据采集卡进行开关数据的采集，再通过USB接口进行通信，将采集卡采集到的数据输送进终端设备的虚拟仪器，并对采集卡所采集的数据进行分析与处理，从而实现人机交互。本项目采用了虚拟仪器技术，通过数据采集技术和计算机技术相结合的方式，实现了多点触控开关与计算机之间的人机交互。硬件上采用电阻式多点触控开关，并通过数据采集卡采集开关上变化的数据。软件上基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台，采用模块化设计方法，实现了采集信号的实时显示、数据的正确处理、人机之间的正确交互。整个系统坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交互。创新13： 基于FPGA的人机交互系统设计设计 以ALTERA公司生产的CYCLONE III FPGA芯片为核心，通过VHDL语言编程实现对PS/2键盘、LCD1602的驱动控制和简单的人机交互并实现三个实用功能MIDI音乐播放功能、简易电子琴功能、简易文本编辑器功能。键盘为采用PS/2协议的普通键盘，由软件实现对其按键的检测和键码的提取，从而实现输入功能。LCD显示屏为小型的LCD1602，通过软件模拟其控制时序实现对其的控制，从而实现输出功能。通过控制模块实现两者的连接及对三个实用功能项的开关控制，并在系统级实现简单的人机交互。具体描述：1、开机显示欢迎屏“Hello！”；2、延时3S后显示主菜单“Menu：1 2 3_”并等待用户选择，其中每个数字代表一个实用功能项；3、用户通过键盘上的方向键移动光标至对应功能的数字上，按回车确认进入该功能；4、在任一功能中，用户都可以通过按下ESC键退出当前功能。退出后自动重新显示主菜单，等待用户选择。创新14 ：多功能电子琴 1. 设计一个基于Altera DE0开发板的MIDI简谱电子乐曲播放器，要求能够完整的播放出一首乐曲，音阶应当包括高音、中音、低音的所有音阶。2. 该开发板中能够存储至少4首乐曲，在播放时能够对乐曲进行切换。3. 播放时的简谱音阶与乐曲序号可以显示在数码管或LCD上，其中第三个数码管显示乐曲序号，第2个数码管显示高音音阶，第一个数码管显示中音音阶，第零个数码管显示低音音阶。4. 该开发板上的10盏LED灯负责显示音阶的高低，从空拍到低音中音高音，每增加2个音阶多亮1盏灯。5. 乐曲具有复位功能，即按下复位键后乐曲从头开始播放。6. 播放乐曲时具有暂停、快进和快退的功能。7. 该开发板可以外接一个键盘，键盘上的每一个按键对应于一个音阶，该音阶同样可以显示在数码管，通过该键盘可以实现简易电子琴的功能，且能够实现按多长时间该音阶就响多长时间。8. 电子乐曲播放器与简易电子琴两个功能之间可以由开关进行切换。9. 当外接电子琴时具有录音功能，即当开关选择录音功能时，弹奏电子琴时的声音会存储在ram中，当选择放音时会将存储的声音进行回放。10. 具有伴音学习功能，即简谱播放与电子琴可以同时输出并发出声音。创新15： 地铁智能售票系统 目前，杭州市地铁系统正在投入建设中。地铁系统的建成，必将极大地方便杭州市居民的出行和交通。同时，附属于地铁系统的售票体系也受到了相关部门的重视。据悉，杭州市拟引进多种售票方式，供乘客自由选择。其中较为可靠和方便的方式之一就是让乘客通过自动售票机进行买票。此次的项目地铁智能售票系统便是基于杭州市地铁站而开发的。地铁智能售票系统的功能是提供给乘客一个自助买票的平台，以期避免以前人力售票具有的程序繁杂、易出现差错、易造成乘客买票拥堵等诸多缺点，从而提高地铁站的运转效率。地铁智能售票系统将通过软、硬件结合的方式，以软件为控制主体，以硬件为实现载体，最终开发出智能售票机。通过这个机器，乘客可自主选择终点站，系统将自行计算乘客所需付的票价；当乘客将一定的钱币输入机器后，系统将再次进行计算，并自动实现找零或提示仍需付款数的功能。该项目还可与地图显示、路线提示、休闲娱乐等诸多项目相结合，更好地帮助乘客选票和买票，并让乘客的等待时间变得不再枯燥。创新16： 乒乓球网球篮球四合一游戏机电路 “乒乓球网球篮球四合一游戏机”电路是集成了模拟乒乓球、篮球24秒倒计时、网球对墙打练习以及网球双人对战四大功能于一体的VHDL程序设计。基于FPGA系统的编程设计不仅可以下载到DE0板上进行实物模拟游戏，更普遍适用于FPGA系统VHDL程序编程设计的所有软硬件下载使用。整个设计迎合了大众特别是青少年对于球类运动的爱好，模拟乒乓球、网球运动的发球、击球，采用与国际比赛相符合的乒乓球、网球计分方式，并有两种不同的击球位置，供玩家选择，灵活多变，富有挑战性，在比赛的开始和结束还有循环滚动显示的开始和胜利画面。程序结构层次鲜明，算法简单有效，每种游戏切换之间玩家可以从数码管上看到所选择的游戏种类，整个游戏机设计不仅有较强的娱乐性，还实现了人性化的创新。创新17： 网络虚拟数字示波器 测试技术与计算机深层次结合的产物虚拟仪器，是测试仪器领域里一场新的革命。本项目以FPGA为核心，辅以必备硬件电路，构成虚拟仪器的硬件平台，通过LabVIEW编程，在PC机上构建虚拟仪器的应用软件。包含软硬件的虚拟数字示波器，体积小，性价比高，还具有WEB发布与控制功能，非常适合学生及电子爱好者学习使用，并可由此为基础构建初级网络实验平台。本项目涉及关键技术有：高速AD信号采集电路程控放大、衰减网络与高频信号补偿电路USB通信和基于重写DLL的驱动开发基于FPGA的控制器硬核设计基于LabVIEW的虚拟仪器面板设计和信号处理虚拟仪器WEB发布和远程控制的实现安装程序的打包制作这些知识和技术都是紧密结合专业课程而又略有提高的，FPGA、LabVIEW以及虚拟仪器等也是专业领域非常好的开发平台和研究热点，具有非常高的实践和研究价值，可促进和提高大学生专业水平。虚拟仪器，相对传统仪器来说，较为新颖，能够提高学生学习的兴趣。示波器是我们课程实验和项目开发中经常用到的，在对性能要求不高的情况下，自制虚拟示波器具有成本低，携带方便等特点，非常适合学生群体及电子爱好者业余使用，是具有趣味性和实用性的电子制作。创新18： 综合智能无线充电系统无线充电技术是一种新型的便携设备充电技术，它摆脱了传统供电方式，而采用无线的方式为用电设备充电。该综合无线充电系统能实现多种电子设备的智能无线充电，利用电磁感应技术和RFID射频识别技术，自动识别被充电设备的电池类型，物理特性，充电电流和充电时间，无需人工干预。在良好的屏蔽防辐射的条件下实现能量的高效率无线传输。无线充电系统有两大特点：一是让电器与电源完全分离，使电器在安全性、灵活性、密封性、美观性等方面的表现更好；二是无线充电系统具有通用性，可以自动为多种不同设备充电。为了实现多设备的智能综合充电，我们采用RFID射频识别技术来进行充电参数和进程的数据交换处理。对于每个负载设备都嵌入了RFID标签（tag），具有一个设备ID号。充电系统内除了有供电线圈矩阵外，还有定位线圈矩阵和RFID检测器，用来读取负载设备的RFID标签ID，判断出负载设备是否存在，如果存在则判断出其在定位线圈矩阵中的位置。没有内嵌具有合法数据的RFID标签的物体，比如杯子、人手等，充电系统不会对其下方的区域供电，保证了检测的可靠性和使用的安全性。创新19： 一种基于P2P网络的用户可编程的家庭智能平台 随着嵌入式Internet与Soc技术的高速发展，数字化家庭逐渐进入了人们的生活。目前智能家居行业仍处于初始发展的阶段，国际社会尚未形成一个公认的标准。本文则给出了一种基于对等网络，功能由用户自己定制的开放式家庭智能解决方案。本系统采用嵌入式Internet技术，以AVR高性能低功耗处理器件ATMega32L为核心，首次在智能家庭核心控制上实现了嵌入式P2P网络技术，使家庭智能网络控制更加快捷和安全。并首次在其上移植了中国移动Fetion协议，使系统以Internet的方式接入了GSM网络，减少了传统GSM专用控制模块的硬件成本费用以及远程控制引起的通信费用。设计时采用信息家电接口定义语言IAIDL，以面向对象的方法描述信息家电设备，将不同厂家的家电信息抽象到了同一个语言平台进行统一的管理，并在对本语言进行二次开发的基础上为用户编写了可视化与人性化的用户操作界面，使用户可以更方便的定制适合自己的产品。在系统核心基础上，用户可通过可视化界面对智能家庭的家庭对外通信，家庭内部通信，家庭安全防范和家庭自动控制的四大基本模块进行个性化定制。系统还可实时检测电器损耗，对存在待机损耗的电器在检测到其正处于待机状态时将其自动关闭。为了增强智能家庭的主动性与智能性，本系统还提出了一种基于数据挖掘与人工智能的智能化用户体验机制，在为其作可行性论证的基础上给出了初步的实现方案。创新20： 声音引导系统 设计并制作一个声音导引系统，声音导引系统有一个可移动声源S，三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离正方形场地的两个平分线的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。平均速度大于10cm/s。并且定位误差小于1cm。可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox线左侧距离小于2cm。在完成基本要求部分移动到Ox线上后，可移动声源在原地停止5s10s，然后利用接收器A和C，使可移动声源运动到W点，到达W点以后，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离W的直线距离小于1cm。整个运动过程的平均速度大于1cm。本系统是基于ATmega64单片机为主控制器的声音引导系统，主要由可移动声源，信号分析处理电路，无线数据传输模块，液晶显示模块等部分组成。本设计采用ATmega64单片机作为核心器件，音频脉冲信号由单片机控制产生，发声移动平台用PMMA(Acrylic)制作，平台的移动由直流减速电机完成，用ASSP芯片MMC-1和L298来实现电机的控制，用语音接收电路采集信号，并对信号进行处理后通过无线数据传输，实现可移动声源的智能控制。同时应用数码管显示平均速度。创新21： 便携式农作物茎秆剪切力测试仪的设计农作物茎秆的力学性能是设计农业机械的重要参数和依据，也是评价作物抗倒伏特性的重要指标。对农业物料力学性能的研究，已发展成为一门重要的力学分支农业物料力学。目前对农作物茎秆力学性能指标的研究主要依靠万能试验机，可做拉伸、压缩、弯曲、剪切等实验，但由于其体积庞大，价格昂贵且不能绘制实时曲线，不能在无电力能源的田间进行现场测试，限制了其应用范围，为此研制了便携式手动与电动两用农作物茎秆剪切仪，该仪器可在田间无电力能源的条件下，通过专门设计的发条驱动装置进行现场测试。该仪器体积小，同时使用先进的32位STM32单片机对剪切仪进行控制，大大提高了数据采集的精确性与可靠性。设计实现的功能：（1）剪切力值的数显示功能；（2）剪切力曲线的显示功能；（3）峰值保存功能：当剪切过程结束时，自动计算最大值；（4）多量程可调功能：由按键进行量程选择功能；（5）过载报警：自动返回功能；（6）多个试样连续测量时的系统复位功能；（7）做功计算功能。创新22 ：基于MMS的农业病虫害彩信专家诊断平台 在中国, 特殊的国情造成农业专家一般对计算机及其相关技术十分陌生, 知识工程师对于农业知识知之更少, 使得开发农业专家系统十分困难。专家系统开发平台的出现, 使这个问题得到了缓解。农业专家无需掌握过多的编程知识就能建造性能良好的专家系统, 而知识工程师只需研制开发平台, 并根据领域使用要求, 修改完善平台, 无需掌握领域知识, 两者相得益彰。我国地大物博的现状，决定了农业专家不可能对每个地区农民们所遇到的问题进行一一解答现在已存在一些专家平台，大多是基于短信开发的。短信因为只能用于文字编辑，缺乏相应的图像资料，使得很多时候很难表达农民们的问题。现在手机已经进入千家万户，并且功能也越来越强大，用手机收发短信、彩信变得十分的方便。随着3G技术的不断推广，基于Internet的数据传输能做的世界的每个角落。因此，建立一个基于GSM的农业病虫害Web彩信专家平台，可以大大方便农民用户把问题更详细提交给专家，专家也能及时的对用户问题做出准确回复，同时也可为专家提供第一手资料。创新23： 油区变压器智能防盗无线监测系统 油田采油矿区分布广泛，甚至有很多采油井处于偏僻之地，尽管矿区有对采油设备进行日常巡检的安排，但是，还是经常发生偷盗采油设备的问题，尤其是与抽油机配套的变压器，被盗现象非常严重。变压器失盗会导致：（1）导致油井停抽，严重影响正常生产 ；（2）影响电网供电的平衡，给油田生产造成巨大损失；（3）造成抽油设备的损坏，甚至导致重大安全事故。因此，解决油区变压器防盗问题是具有重要的实际意义。调查发现：目前市场上的变压器防盗产品种类少，功能单一，智能化程度不高，不能进行系统化的整体防盗报警监测。在单相电压检测的变压器防盗装置（2007年批准立项的国家级大学生创新实验计划项目，已结题验收）的基础上，深入分析了其在现场应用的不足之处，本项目提出一种基于变压器三相电压状态检测的智能防盗无线监测系统设计方案（该项目已于2009年批准立项为国家级大学生创新实验计划项目）。设计并实现了基于变压器三相电压检测和GSM短信模块无线传输的油区变压器智能防盗监测系统。该项目主要包括变压器防盗报警装置和监测中心两个部分，主要功能如下：变压器防盗报警装置：变压器被盗时，装置检测到三相电压变化，做出相应判断，启动报警装置，通过无线GSM发送信息。监测中心： 自动接收来自防盗装置的报警信号；查询各点变压器的工作运行状态；实现双重报警机制，提高可靠性。目前，该项目已经完成了变压器防盗报警装置的硬件设计、程序编程，并完成了实验室调试，功能正常，达到了设计要求；正在完善上位机监控中心的应用软件的设计，下一阶段准备进行现场应用试验。作品的创新性和实用性：该装置实现了的检测三相电压，并且智能判断盗窃以及正常停电的情况，有效防止了误报警的发生；可对管辖范围内多台变压器进行实时集中监测，实现大块区域的防盗报警和准确定位；采用专用的蓄电池管理芯片，保证蓄电池夫人有效年限可以达到十年。创新24： 基于单片机的烟雾监控及短信报警系统本作品是以STC89C58RD+单片机为核心，具有检测、显示可燃性气体浓度，排除可燃性气体，并发送短信报警的一款实用型可燃性气体检测仪器。本作品的感应装置是以MQ-2型烟雾传感器为核心的检测电路，具有检测空间内可燃性气体浓度的功能，可检测液化气、丙烷、氢气等可燃气体，灵敏度高。在此系统中烟雾传感器将空气中可燃气体的浓度转化为变化的电压信号，此信号为模拟信号。再将此模拟信号输出到模数转换器TLC549，模数转换器TLC549将接收到的模拟电信号转换成STC单片机可识别的8位串行数字信号并传送给单片机。单片机接收到TLC549转换的数字信号后，会输出相应的控制信号给LCD显示屏，直流电动机和GSM短信报警功能模块，以使各个模块实现相应的功能。当检测到气体浓度过高时单片机连接的蜂鸣器发出报警声，同时单片机通过RS232串行通信的方式将报警信息发送到GSM模块中，再通过GSM模块向预先设定好的手机号码发送相应的警报情况，通过单片机控制直流电机转动，用风扇排除毒气。创新25： 虚拟健身系统研究及实现 “虚拟健身系统”是一套3D乒乓球健身系统。该系统允许使用者随时随地在有限的空间内模拟超真实的乒乓球环境，让使用者同经过动作建模的真实用户或专业运动员模型一较高下。虚拟健身系统采用ARM 7架构处理器LM3S1138实现系统控制，采用ALTERA的CyCloneII实现信号处理，采用超声波频分相位测距和类GPS定位算法实现小范围三维空间高精度定位，采用三轴地磁传感器MMC312xMQ，三轴加速度传感器ADXL345BCCZ并结合空间定位实现姿态定位，从而准确判断使用者的动作。系统采用OpenGL来实现3D动画效果，优化的基于OpenGL库物理重力模拟算法来规划球的运动轨迹，使用虚拟现实成像技术制造出身临其境的超真实感觉。虚拟健身系统致力于更加真实的还原运动本身，让使用者能在虚拟的视觉效果中真正的做运动，达到锻炼身体的目的。虚拟健身系统同时集成普通健身器械没有的健身计划管理系统，实现通过分析用户锻炼数据帮助用户制定锻炼计划，给出合理的参考建议的功能。创新26 ：博物馆导航机器人 Hello World是为博物馆设计的导游机器人，作品设计的灵感来源于今年上海世博会的举办，这也正是Hello World一名的寓意所在。近些年种类繁多的博物馆和各类展览如雨后春笋般涌现，日益成为传承历史，普及知识、开阔视野以及文化交流的重要载体；这一点从世博会的极高人气便可窥一斑。作为导游机器人，Hello World旨在为在博物馆中参观的游客提供类同于真人导游的导航和解说服务并为游客提供多方位的感官体验，让游客在轻松的氛围中领略不同领域文化和科学的魅力。Hello World具备语音控制和语音交互的人共智能，游客可通过语音或者友好操作界面向Hello World表达自己的需要，Hello World则会向游客提供诸如查询、引路、导游等多种服务。在导航过程中Hello World利用自主设计的航位推算系统计算自己的航位和姿态并及时修正，并通过路径规划将游客准确地带到目的地开展相应的解说服务。在行进的过程中Hello World能以接近步行的速度实现高度灵活的全向运动和自主避障。作品综合运用三轮全向结构、超声测距技术和语音识别与合成技术实现了机器人的运动和交互功能。并创新性地结合激光鼠标芯片组和双轴地磁传感器设计了一个航位推算系统，实现了对机器人的绝对坐标及位姿的确定。在此基础上，系统采用基于可视图法的Dijkstra算法实现了高效的路径规划。系统基本实现了完整的机器人导游功能，可为游客提供准确的导览和良好的交互体验。创新27： 盲人之眼 本作品是针对盲人在视觉上的缺陷而设计的辅助系统，它旨在赋予盲人另一双“眼睛”，帮助盲人重见光明。采用以SIFT特征匹配算法为核心的图像处理技术，并综合运用双目视觉定位、超声波三维定位、语音识别与合成等技术。系统实现了盲人对其视野范围内的特定的物体搜索及定位、日常生活用品的识别、新闻的订阅、娱乐等功能。软件部分采用了多线程的技术。系统实现的主要功能如下：1. 目标物体的定位及抓取：系统可对指定目标物体进行搜索及定位，引导盲人自己抓取到想要的物体；2. 物体识别：系统可以帮助盲人识别各种日常生活用品；3. 学习和记忆功能：系统可以将出现的物体“记忆”下来，并在下次出现时识别出；4. 其他功能：盲人可以通过语音控制整个系统播放音乐、浏览网页、读取新闻。创新28： 室内足球运动系统 本系统是一种基于捷联导向的足球游戏系统解决方案，系统以捷联导向为核心，提出了一种全新而方便的人机交互方式，具有高观赏性和高仿真度，给用户作为游戏控制者的全身心体验。系统主要包括人机交互接口、游戏软件驱动和数据处理与转换模块。底层获取加速度传感器和陀螺仪数据，然后通过无线传输至主机端，再采用捷联导向算法将用户脚部运动判断出来，以此推算出电脑中人物的动作姿态，应用软件利用这些信息控制游戏.同时游戏场景利用多线程技术,达到背景、音效和动作的完整配合。足球的运动利用碰撞检测和碰撞处理技术，达到较高的仿真效果。实现了人机远距离交互和高仿真度的足球运动游戏体验效果。为用户提供了一种室内运动的平台，具有较高的使用价值和广阔的市场应用前景。创新29： 频谱倒置式电话保密机 保密机的原理：语音传输信息的原理：语音信号的每一个音节，都是由特定程序的频谱变化次序所组成。无论用什么方式所发出的音频信号，只要它的频谱成分和频谱变化秩序符合某一个音节的特定程序，人耳所听到的就是这个音节。如果用技术的手段，使某个音节的频谱成分发生变化，那么人耳所听到的就不是这个音节。（1）保密信号的产生与发送语音信号的可懂频率范围是0.3KHZ-3.4KHZ。用4 KHZ的载频，对音频信号进行变频，可获得这样的频谱：4KHZ+-(0.3KHZ-3.4KHZ)=(3.7KHZ-0.6KHZ)+(4.3KHZ7.4KHZ) 用契比雪夫滤波器将（4.3KHZ-7.4KHZ)这段频谱和4,000赫兹的载频信号滤掉，即可留下(3.7KHZ-0.6KHZ)这段频谱(3.7KHZ-0.6KHZ)这个信号的频谱与原始音频信号相比，频谱发生镜像反转，从而成为不可懂的音节，再将使信号传输出去，即可发挥保密的作用。 （2）保密信号的接收与解密用4 KHZ的载频，对接收到的保密性信号进行变频，可获得这样的频谱：4KHZ+-(3.7KHZ-0.6KHZ)=(0.3KHZ-3.4KHZ)+(7.7KHZ-4.6KHZ)用契比雪夫滤波器将(7.7KHZ-4.6KHZ)这段频谱和4,000赫兹的载频信号滤掉，即可留下(0.3KHZ-3.4KHZ)这段频谱。从而使原始音节的频谱可以还原成可懂信号。创新30： 多功能虚拟信号分析仪 本项目是以“低成本和高性能”为设计思想，借助虚拟仪器的概念和高速的数字信号处理算法将传统的函数发生器、示波器、数据记录仪、频率计、谱分析仪以及滤波器的设计和仿真等功能高度集成、统一平台方便使用。其主要由上位机虚拟仪器平台和下位机数据采集模块两部分组成。上位机虚拟仪器平台采用中文界面，完全可视化，并且可以很好的对下位机进行操作控制，上位机主框架设计采用MDI的样式框架，此框架有多种显示界面和多种数据处理的方式， 所以弹性最好，可定制性最强，还支持多种文档类，同时采用MFC feature pack软件包，为了以后软件的进一步完善，并且使界面漂亮、优美；为了使软件具有较好的数据实时显示、处理的功能，特别开发了一个显示类，其具有绘图快，易于控制曲线垂直、水平的缩放和移动，可以提供对图上的特定点来跟踪，可以保存图像等功能；数据的处理主要包括时域数据的处理和频域数据的处理。下位机数据采集模块以高性价比的处理器STM32为控制核心，由其控制前级阻抗匹配电路、程控放大电路、数据采集电路和数据存储电路来共同完成下位机数据采集的功能，并通过USB高速虚拟接口将存储的数据传送到上位机虚拟仪器平台，最终完成对信号的测试及综合分析的功能。创新31： 基于虚拟仪器的传感器测试平台 在传统的传感器测试系统中，存在着系统配置时间长、测试精度低、工作量大的问题。为解决系统存在的不足, 利用通用性强的PCI接口和先进的图形化语言LabVIEW研制开发了一种智能传感器测试平台，该系统能够实现传感器的即插即用和自动配置，大大缩短了配置系统的时间。由于信号调理部分嵌入了独立数据采集系统，它同时也是一种USB接口的智能传感器测试信号采集系统,能够对采集的数据进行实时分析,从而更快地得出试验结果。本设计把虚拟仪器技术、多传感器技术等多种技术综合，实现了数据采集、信息显示、数据回放及存储集成在一起，完成多种模拟、数字信号数据的同步采集和显示。通过不同调理电路的设计，以及与PCI-6221多通道、多功能的数据采集卡的通信功能的设计，对信号进行进一步采集处理，在计算机中用户可以运用虚拟仪器编程软件LabVIEW对各种被测信号进行处理分析。本设计的创新点和特色就是将虚拟仪器的软件程序、计算机、PCI-6221采集卡、传感器测试装置相结合，组成功能强大的测试系统。系统实现了以下功能：1. 验证光敏电阻、光电池、热敏电阻、PT100、应变片、霍尔元件、颜色传感器和光电耦合器八种传感器的特性。2. 测量结果动态显示。3. 八路数字量输入输出通道，8个指示灯进行直观提示。信号连接便捷，还可以使用DAQ卡对其他外接信号进行采集和分析。4. 测量误差不大于0.5%。5. 软件设计：设计出含有八种传感器测试装置的程序，包括以下四个方面：(1) 实现PCI-6221数据采集卡与传感器测试装置的接口通信功能；(2) 八种传感器采集程序的主界面程序；(3) 下设光、温度、压力、电流、频率等数据采集子程序；对传感器的非线性度进行定量测量。创新32： 塔吊智能监控系统将塔机传统的继电器控制电路改为PLC控制电路。1. 监测功能要求系统对塔机作业的关键参数起重力矩、起重量、变幅幅度和回转角度等进行实时测量。2. 运用触摸屏实时显示起重力矩、起重量、变幅幅度和回转角度等参数。3. 通过测量值和给定报警闲值相比较，使测量值对塔机运行状态起到保护作用。塔机的整体安全性能大大提高。4. 通过上位计算机对塔机的各项运行参数进行采集，包括所有模拟量检测信息、PLC所有I/O口状态信息、PLC运行中间变量信息和PLC扩展模块状态信息。使上位机能够完全了解下位机PLC的所有运行状态参数。5. 建立塔机运行数据库，记录塔机运行状态参数、作业时间及危险作业次数。以便在发生事故时，能为事故分析提供有利的现场资料。6. 增加塔机的线控功能，用上位机远距离控制塔机的基本动作和任意接触器动作，以便于塔机电器线路检修、检测和远程控制。注：由于沙盘模型承载有限，力矩测量从设计中删除了。创新33： 基于Zigbee公交车自动报站系统 作品包括三部分：车载收发信号及处理信号设备、公交车站点收发信号设备、公交车语音设备。作品需要攻关的技术：Zigbee无线传输技术、RSSI无线定位技术、语音模块以及数据采集数据处理技术等。系统主要分为三个模块进行研究：ZigBee通讯模块、逻辑控制模块、语音播报模块。作品采用Zigbee无线技术，通过问答方式，实现了移动车载节点和基站联系和数据传输，利用RSSI无线定位技术（在13米以内有较好的稳定性，基本满足公交车报站需要），实现站点和公交车之间的距离定位，从而触发语音报站电路自动报站，实现了公交车自动报站的功能。创新34： 基于HOLTEK MCU的便携式智能血压计 近年来大量研究表明：我国高血压发病率逐年增加，已成为危害人民身体健康的一大问题。血压监测是医生对患者制定降压资料方案的重要依据，尤其对于高血压患者来说这是医生评估患者血压是否达到理想水平的判断标准。因此，便携式家庭血压计在家庭自我监测血压中起到非常重要的意义。本设计方案采用盛群公司的HT46RU232作为主控芯片，以及血压模块、TC35I、LCD、语音模块、扩展存储器等作为外围设备，实现对血压数据的分析处理保存、语音报数、短信发送、高清晰显示等功能，同时也可以监测患者的脉率。本设计方案的创新之处在于每次测完血压后可以实时把血压发送给医生或朋友的手机上，让亲属最快速了解到患者病情的最新动态，起到防范重大疾病带来的恶性后果。在设计方面同时充分考虑到不同人群的使用，语音报数适用于盲人、老人使用者，使用方便、快捷、易掌握，系统可靠性、性价高是本设计方案的最大亮点。此款基于HOLTEK MCU的便携式智能血压计，是值得期待的新事物。多功能的实现给使用者提供快捷方便的服务。此作品创新之处在于：增加了人性化语音功能，能根据测量者不同血压智能发短信给原先设置好的号码，医生能随时接收到测量者的血压，能对患者的血压进行分析。本血压计的优点是：能给使用者提供更多的服务，使用者从中体会到实实在在的好处。缺点是：价格比目前市场上的可能相对要高一些，给购买者带来一些负担。目前市场上的血压计的优点是：结构简单，大屏幕，读取清晰，价格相对便宜实惠，使用方便快捷。缺点是：功能单一，不能完全满足人们的急切需求。创新35： 电子心音听诊器本作品研究了“电子心音听诊器”的典型实验方案。采用自制的心音传感器（由传统听诊器与驻极体体电容式传声器构成）完成人体心音信号的采集，通过信号调理模块放大、滤波后，得到较为理想的波形。利用MSP430 单片机的12位模数转换器（A/D）模块完成心音信号的采样，得到数字信号，通过简单软件滤波处理及相应处理后，经过MSP430的USART（串口部分）模块，将采集到的数据发送到 PC 机上。采用Matlab 程序完成心音信号的相应分析处理，包括的数字滤波，小波分析及神经网络分析。本作品与教学紧密结合，综合运用了电路、模拟电子技术、数字信号处理、单片机原理及其接口技术、MATLAB程序设计及C语言程序设计等知识，在教师试做及教学应用的基础上，应用相应理论