无线通讯论文范文
时间：2023-03-14 20:15:56
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篇1
论文摘要:通过Bluetooth和UWB的技术对比及多角度的分析,证实了蓝牙+UWB作为下一代高速无线通讯技术的可能。
随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展,人们与信息网络已经密不可分。当今无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求,作为无线通信技术一个重要分支的短距离无线通信技术正逐渐引起越来越广泛的观注。
1短距离无线通信技术简介
近年来,由于数据通信需求的推动,加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展,短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段,WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术,以及紫蜂(ZigBee)技术等取得了令人瞩目的成就。短距离无线通信通常指的是100m以内的通信,分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类。高速短距离无线通信最高数据速率>100Mbit/s,通信距离<10m,典型技术有高速UWB、WirelessUSB;低速短距离无线通信的最低数据速率<1Mbit/s,通信距离<100m,典型技术有蓝牙、紫蜂和低速UWB。
2蓝牙(Bluetooth)技术
“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通信技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通信设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通信。
蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(FrequencyHopping)和时分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线连接因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。目前蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,通道带宽为lMb/s,异步非对称连接最高数据速率为723.2kb/s。蓝牙速率亦拟进一步增强,新的蓝牙标准2.0版支持高达10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),这是适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求的必然演进趋势。
作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通信技术,它必将在不久的将来渗透到我们生活的各个方面。
3超宽带(UWB)技术
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式,它有望在无线通信领域得到广泛的应用。UWB的特点如下:
(1)抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
(2)传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。
(3)带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
(4)消耗电能少:通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。
(5)保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。
(6)发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。
(7)成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。
参考文献:
篇2
论文关键词 讯问 职务犯罪嫌疑人 全程同步录音录像 积极意义
2006年，最高人民检察院做出了检察机关办理职务犯罪案件讯问犯罪嫌疑人实行全程同步录音录像工作的部署。这是高检院适应新的形势，为规范执法行为、提高职务犯罪侦查工作水平而作出的一项重大决策。我院积极行动，结合实际认真贯彻落实高检及市院部署，引进最先进技术设备、进行技术培训、并结合实际制定了《密云县人民检察院讯问职务犯罪嫌疑人全程同步录音录像技术工作规则》，同时积极与业务处室进行沟通协调，积极推动全程同步录音录像工作顺利开展。
自开展同步录音录像工作以来，四年间，我院技术部门累计完成了同步录音录像案件90件，180余次上万分钟。保证了案件质量，有效的防止了犯罪嫌疑人在法庭之上翻供的情况发生。
一、实行全程同步录音录像工作的积极意义
1．有利于提高犯罪嫌疑人口供的真实性。实行同步录音录像可以如实反映讯问犯罪嫌疑人时的真实场景，犯罪嫌疑人当时的神情、语态。可以从另一个侧面验证笔录的真实性，使证据更加直接可靠。同时实行同步录音录像也可防止侦查人员为尽快破案而采取逼供诱供，即采取刑讯逼供等手段去的口供的行为，实现对对讯问活动的监督和犯罪嫌疑人的人权保障。
2．有利于固定证据，使犯罪嫌疑人翻供的可能性大大减小。在实际案件中，犯罪嫌疑人翻供时有发生。往往造成公诉人出庭难度，影响法官对案件事实的判断，甚至可能放纵犯罪，而对犯罪嫌疑人实行同步录音录像却可还原整个讯问过程，为法庭对证据的质证和采信提供了依据，使犯罪嫌疑人翻供的概率大大减少，缩短了法庭质证的时间，也为法官判决提供了更好的依据。
3．有利于执法观念、办案方式的转变和侦查水平的提高。在当今科技文化不断发展的今天，犯罪案件嫌疑人的文化程度较高，尤其是贪污贿赂犯罪，犯罪嫌疑人的文化程度、智商和情商更高，犯罪的手段更加高超，使得案件的查处难度更大。要想更好的查处职务犯罪，就要求执法人员改变执法观念、执法方式，不断学习新的知识和侦查技能，同时充分利用科技手段与犯罪分子斗智斗勇。在审讯犯罪嫌疑人过程中进行同步录音录像，就可以抓住嫌疑人心理、表情的细微变化，有效切入和突破案件，同时给予犯罪分子以威慑，主动交代犯罪。
二、实行全程同步录音录像工作存在的问题
1．侦查人员思想认识尚不适应同步录音录像规范化要求。由于受传统讯问观念的影响，加之同步录音录像工作全新复杂，一些办案人员认为同步录音录像对固定证据起不到切实的作用，而且涉及到资金的投入，技术人员的增加。需要耗费大量人力、物力，因此在同步录音录像的推动上不积极，不规范。
2．侦查人员的讯问水平有待于规范和提高。由于全程录音录像的推行，要求讯问语言必须文明、规范，掌握犯罪嫌疑人心理，如果侦查人员在讯问中逼供、诱供或使用粗言猥语、情绪失控等情况，必然对审讯的效力产生影响，甚至会检察干警的纪律形象大打折扣。所以侦查人员应从语言、心理、仪表上加强训练，符合讯问规定。
3．是犯罪嫌疑人的防备心理增强。全程同步录音录像有利的方面是可以起到固定证据的作用，不利的方面是自己的口供起到稳定口供的作用，另一方面也加深了犯罪嫌疑人的防备心理。在我院实施同步录音录像过程中，多起案件的犯罪嫌疑人都在讯问中不同程度增加了辩解成份，极力为犯罪行为制造籍口，试图为自己开脱。如何应对同步录音录像给犯罪嫌疑人心理带来的这种“双刃剑”效应，给反贪工作提出了新的课题。
4．侦查人员与技术人员的配合需增强。实行全程同步录音录像后，讯问就不仅仅是侦查人员单方面所能完成的，必须依赖技术人员的配合才能完成。因此需要双方的协同配合，互相理解和支持，才能出色完成讯问工作。
三、实行全程同步录音录像工作的对策建议
1．加强领导，提高认识。只有办案人员从思想上提高全程同步录音录像工作的认识，消除对同步录音录像束缚办案、畏惧讯问的思想根源，真正理解全程同步录音录像工作的意义和目的，同步录音录像才能更好地被贯彻执行，发挥其应有的功效。如果只有领导重视，办案人员不提高认识，执法规范将难以得到正确执行；如果只有办案人员提高认识，而领导不重视，那仍然不能达到执法规范的正确执行。所以领导的重视和办案人员从思想上提高认识是相辅相成的。
2．要切实提高办案人员的讯问水平和技能。要加强办案人员多方面知识的学习，尤其是信息和科技的不断更新，了解和掌握犯罪嫌疑人心心理，提高讯问的技巧和水平，减少逼供诱供等情况发生，使干警依法办案，文明办案蔚然成风。
3．办案人员与技术人员要密切配合。要在进行全程同步录音录像之前，办案人员应当向技术人员介绍简要案情、告知讯问中的关键点以及对全程同步录音录像的大体要求和欲达到的目的；以求获得最佳的效果。
4．提高审讯人员的综合素质。由于录像记录不同于笔录，没有归纳总结和语言书面化的笔录过程，所以办案人员在讯问前一定要拟定详细的讯问提纲。通过提纲可以使语言书面化，另外在讯问中避免出现方言、俗语和不文明语言，同时要注意衣着得体，尽量穿着检察制服，用语文明、严谨，注意坐、立、行、走姿势等细节问题。影响检察官形象。
5．引进法律和侦查方面的专业人才。只有多引进法律、侦查方面的专业人才，才能让大家尽快适应全程同步录音录像规定。比如：在侦查方面，对年轻的办案人员实行“传帮带”的同时，还应该让他们去相关的学校相关的专业进修，让他们从理论和实际上都得到提升，尽快成为办案骨干。同时也要让老办案人员去进修，提高他们的理论水平和思想认识。
6．加强技术处内部的管理和技术人员的培训。首先，技术部门要做好与办案部门之间的沟通，安排计划好同步录音录像工作。大部分检察院的技术人员都很限，技术人员往往都是身兼数职，故必须做好与办案部门的沟通工作，以免出现录像当天人员不够的情况。其次，加强技术人员的专业技能培训，要求技术人员能够独立熟练使用各种同步录音录像设备，并掌握简单的维修办法。其中包括便携式同步录音录像设备、大案要案指挥中心的柜式同步录音录像设备。同时保证良好的心态。同步录音录像由于案件的特殊性，往往需要技术人员随同办案人员一起加班加点，甚至连夜工作，为此，我们应积极响应“快乐工作，幸福生活”的口号，遇到加班，要积极与办案部门配合，以饱满的精神完成应该完成的工作。
篇3
关键词：NFC技术；U盘；无线通讯
1 NFC技术的发展现状
自上世纪末以来，无线通信被广泛应用到人们生活的方方面面，低功耗微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求，因而短距离无线通信引起了大家的重视，目前使用普遍的短距离无线通讯技术有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网802.11（WiFi）等。近场通讯技术（NFC）近些年发展比较迅速，且具有很大的发展潜力。
NFC是Near Field Communication缩写，即近无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。
目前NFC的应用范围也不再局限于移动支付范畴，市场上支持NFC技术的设备也越来越多，包括OPPO、三星、谷歌、诺基亚和HTC等品牌手机，并且有很多其它电子设备也开始支持该技术。现在手机中NFC最常用的功能是将两台NFC手机靠近就可以轻松的实现数据传输。
2 NFC技术的原理及特点
NFC设备或NFC标签中的信息是通过设备之间无线频率产生的电磁感应来传递的，传输范围仅有几到十几厘米。NFC设备或标签在进行有效的数据通讯前要先通过协商来确定当前的模式及传输速率。NFC的工作模式可以分为三种：卡模式、读写器和点对点传输，点对点模式：支持两个近场通信设备之间相互通讯，实现信息交换和文件共享。读卡器模式：使近场能讯设备能从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。卡模式：近场通信设备能像智能卡一样，允许用户支付零售购物和交通费用。
NFC技术有以下主要特点。第一，近距离感应。NFC设备之间的极短距离接触，主动通信为20cm，被动通讯为10cm，让信息能够在NFC设备之间点对点传输。第二，通讯的安全性。除了极短距离的传输保证了信息的安全外，也可以通过加/解密系统来确保移动装置间的安全通信。第三，处理信息的快速性。从NFC设备的检测认证到数据的存取，所花费的时间短。
3 现有U盘存在的不足
有些人在办公的时候急需把自己的手机里的文件打印出来，但自己又没有带两用U盘，一些文印店的电脑都不联网，所以只能用手机软件或者蓝牙把文件发送到电脑上，然后再传到U盘里面，整过程耗费大量的时间还有流量，而且传统的U盘长时间插拔USB接口，不仅麻烦而且长时间容易造成USB接口的损坏。因此，我们可以开发一个基于NFC近场传输技术的U盘，只要将两个设备靠近而不需要线缆接插，就可以实现相互间通讯，为文件的存储与传递提供了很大的方便。
4 新概念U盘介绍
为了解决传统U盘存在的问题，我们设计出一种新型U盘，它由大内存容量的NFC卡片制作而成。可以实现新的非接触式U盘数据传输方式，这种U盘可以实现将手机内的文档，视频，音频等通过NFC技术传输到U盘内，同时我们可以将这种新型的U盘和传统的U盘结合，使新概念U盘既可以通过NFC技术从手机向U盘传递数据，也可以通过USB接口将U盘中的数据传送到电脑当中。让我们做更大的设想，如果将来的设计一个NFC读写器能连接在电脑上或者电脑也具有NFC的读写功能，则可以将U盘中的内容直接送入电脑当中。
这款U盘的研发主要需要解决的问题有两个：第一，增加NFC芯片的内存容量。因为目前用户对U盘的使用来说对于存储容量的要求还是比较高的。第二，将NFC芯片的内存与传统的U盘的内存结合到一起。即实现既可以通过NFC方式进行数据读写，又可以通过USB口进行读写。另外，我们大胆设想如果在打印机中加入NFC读取的功能，则可以将U盘放到打印机NFC感应区时，直接由打印机读取U盘内文档并打印出来。
4 新概念U盘的市场前景
若未来这两个问题得到解决，这种新概念的U盘得到推广并投入市场，一定会对传统的U盘产业进行很大的革新。
5 结束语
综上所述，利用近场传输技术的原理，对现有的U盘进行技术上的革新改造，是一种新的研究方向。由于NFC技术的迅速发展，U盘之间利用NFC技术进行信息的传输是可能实现的。若将NFC卡的存储容量进行有效的扩展，使这种U盘的存储容量符合广大消费者的需求，这样才能使这种U盘发挥出自身的价值，早日应用于市场。
参考文献
[1]赵云雁 基于NFC技术的智能海报应用研究 郑州大学2012年硕士论文
[2]赵飞云 杨慰民 基于NFC技术的移动应用 中国新通信2008年01期
作者简介
篇4
论文关键词：景观式地面烟炉，系统组成，技术指标
RYJ-1型景观式地面烟炉外形似欧式尖顶建筑，采用太阳能供电远程遥控作业，其控制距离不受限制，可布置在气候条件适宜的地区技术指标，实现焰条的远程遥控检测、点火和自动播撒。本系统除可在手机信号覆盖的地区使用外，还可选择安装在北斗接收装置上，可覆盖没有手机信号的所有区域，实现中国境内无盲点覆盖。
1 功能及特点
1.1 实现了无人职守，适时作业的功能，作业安全可靠，可广泛布点，实用性强。
1.2 具有设备破坏报警技术指标，烟管被盗自毁的功能，可确保设备安全，可避免燃烧剂危害社会。
1.3 功能配置先进，配置北斗卫星通讯，可覆盖中国境内所有区域。
1.4 考虑到作业人员的安全及卫生，填装烟管工作在烟炉外完成，无需将手伸入烟炉内部，装填方便、快捷技术指标，可确保烟管安装人员安全卫生。
1.5 装填烟管数量多，催化剂含量大，作业时间长。
1.6 具有烟管是否点火成功的检测功能和异常检测功能及燃烧情况记录功能。
1.7 遥控系统具有可靠的加密功能。
1.8 外形美观，性能可靠，可靠选择单体或成组（套）安装使用。
2 工作原理
中心控制器采用密码无线通讯方式。远
程获取终端站点信息，庙宇烟管点火时间、点火数量，使烟管在选定时间正常点火，燃烧催化剂技术指标，通过烟炉将催化焰剂播撒释放于空中，并在上升气流的作用下抬升到云中，达到催化增雨（雪）功效。
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学本科，从事人工影响天气科研工作
2.1 本系统由地面烟管、烟炉、点火控制系统组成。
2.1.1 地面烟管由接电铜片、底座、壳体、催化剂药柱、自毁装置、喷管、防潮塞组成，见图1。
图1 地面烟管
Fig.1 Chimney of equipment
2.1.2 地面烟炉由1雨帽、2烟囱、3炉顶、4炉镗、5烟管固定装置、6烟管、7收渣盒、8烟炉底座、9接线板、10门、11控制器等组成，见图2。
图2 地面烟炉
Fig.2 landscaping artificial rainfall aerosol equipment
2.1.3 点火控制系统由点火控制器、内置电池、
无线通讯模块、太阳能充放电控制、防盗报警系
统组成。系统工作框图见图3。
图3 控制系统工作框图
Fig.3 Map of control system
3 技术指标
3.1 烟管技术指标
管长398mm
管径Φ46.5 mm
质量925 g
催化剂重量 535 g
碘化银含量 11 g/支
成核率（-10℃） 1.03×101 个/g
催化剂燃烧时间 6 Min/支
催化剂燃烧温度 1260℃
使用温度-30～45℃
储存温度 -40～50℃
烟管同时工作数量 ≤9支/套
储存期3年
3.2 地面烟炉、控制系统性能指标
外形尺寸4212×1538×5475（长×宽×
高）mm/套（3个单位为一套）
质量 1500 Kg/套
烟管最大装填量 168支/套（单位装填量56支）
电源电压220VAC(远程中心站)；8～
16VDC(现场终端）V
待机功耗 ≤2W（终端
供电方式 太阳能供电系统
电池能量 7个连续阴天可靠工作
电池寿命 >1年
手持式控制方式 现场控制
控制距离 中国境内不限
最大点火容量 168支（可以独立点火）
平均无故障工作 >7000 H
平均修复时间 <2 H
工作温度 -30～45℃
工作湿度 10～100%
点火控制方式 支持GPRS、CDMA、SMS、卫星通讯
21世纪，对于我区人工影响天气的工作发展是一个十分有利的时期，但机遇与挑战并存技术指标，希望和困难同在，我们要充分利用国内的先进技术，落实科学发展观，丰富我区人影作业手段，促进我区人影工作快速的发展，从而进入一个全新的局面。
参与文献：
人工影响天气技术手册
篇5
【论文摘要】：在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。
在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行"点对点"的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。
一、红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。
简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
二、红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：
⑴通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；
⑵主要是用来取代点对点的线缆连接；
⑶新的通讯标准兼容早期的通讯标准；
⑷小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；
⑸传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经。
三、红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中：
⑴笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；
⑵打印机、键盘鼠标等计算机设备；
⑶电话机、移动电话、寻呼机；
⑷数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；
⑸工业设备和医疗设备；
⑹网络接入设备，如调制解调器。
四、红外数据通讯技术的缺点
⑴通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断；
⑵目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）；
⑶红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。
五、红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
六、红外通信技术开辟数据通信的未来
目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的，所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用，包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，在这些地方，掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机)也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述，它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。
参考文献：
[1]蒋俊峰.基于单片机的红外通讯设计[J].电子设计应用，2003，11.
[2]曾庆立.远距离红外通讯接口的硬件设计与使用[J].吉首大学学报(自然科学版)，2001，4.
[3]邓泽平.一种多用途电度表的红外通讯问题[J].湖南电力，2003，4.
[4]朱磊，郭华北，朱建.单片机89C52在多功能电度表中的应用研究[J].山东科技大学学报(自然科学版)，2003，2.
篇6
[论文摘要]蓝牙计划基本上是一个无线传输的计划,不需要透过实质线路,在一定的距离范围内,可以传输可观的资料量,当然这种无线传输并不像行动电话那样数十公里内皆可传达,而是数十至数百公尺内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机,只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输,眼前的构想即是让其它的行动装置都可以使用蓝牙传输。
一、前言
越来越多数字电子产品借着新科技提升本身的性能和实力。以目前发展的趋势来看,未来消费性电子产品将有两个重要的发展指标,一是使用蓝牙技术这类开放技术,以无线,局域网络,可携带式设备成为网络体的延伸。另一项则是内存规格的统一,加密以及轻量化应用。
无论您喜不喜欢,“蓝牙计划”这个名词几乎已到了无孔不入的境界,不论是商业财经台还是一般大众电视台,都不只一次以上报导这个计划的进展与新闻,话虽如此,但却很少人了解此计划的原意与来龙去脉,只知道有这样一个计划正如火如荼地进行,且声势浩大、似乎充满无限希望。可预见的,未来与蓝牙计划相关的新闻只会更多,因为计划正一步步实现中。
蓝牙(Bluetooth) 简单讲就是一种电信、计算机的无线传输技术。单从字面上很难了解蓝牙是个怎么样的技术,他不像“GSM”一样可以望文生义。简单的说蓝牙是一种无线网络与消费性电子产品之通讯技术,透过无线传输和基频模块构成,其快速响应和跳频系统的特性使无线传输更佳稳定。可以应用在各种电子产品如:笔记型计算机、行动电话、数字相机和其它相类似电子产品等。
二、蓝牙的缘起
蓝牙计划基本上是一个无线传输的计划,不需要透过实质线路,在一定的距离范围内,可以传输可观的资料量,当然这种无线传输并不像行动电话那样数十公里内皆可传达,而是数十至数百公尺内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机,只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输,眼前的构想即是让其它的行动装置都可以使用蓝牙传输,包括PDA、笔记型计算机、车用装置等等。蓝牙计划的发起,主要是1998年5月,由Ericsson(爱立信,瑞典)、Intel(英特尔,美国)、NOKIA(诺基亚,芬兰)、IBM(国际商务机器,美国)、TOSHIBA(东芝,日本)等五家公司,共同组织一个“特别参与组织(SIG,Special Interest Grou)”称为Bluetooth SIG,以此组织来制定一套短距离的无线传送、接收的技术规格。
三、浅谈蓝牙技术
蓝牙计划虽是1998年开始,但是蓝牙的技术根基却来自1997年制订完成的无线局域网络通讯协议:IEEE-802.11。
蓝牙基本上也是运用射频(RF)方式进行无线通讯,至于使用的频带范围,则是使用2.45GHz,这个无线电频带是全世界共同开放、不受法令限制的频带,举凡工业、科学、医疗(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波炉等都是使用2.45GHz的频带。
由于这个频带被广泛使用了,那么使用此频带进行通讯,绝对是很容易收到干扰的,因此蓝牙规格被设计成可跳频通讯,能够在一秒钟内进行1,600次的跳频动作,此这样的动作避免其它通讯的干扰。由于每秒1,600次的快速跳频,这也使得蓝牙无线收发的数据封包不能太长,否则不能满足如此频繁的跳频次数,所以蓝牙短封包、快速跳频的特性,也使其无线传输能抗干扰、更稳定通信。
蓝牙规格已经正式公布v1.0版,规格方面算是踏出成熟的第一步,接下来就是商品化、投入实际制造的阶段。而要让蓝牙迅速普及,就是在既有的用途装置上,追加设计蓝牙功能即可,以节省开发时间与成本,为此蓝牙射频模块就成为非常重要的一项零组件。
蓝牙射频模块一方面要够便宜,才可能快速普及,另一方面也要够小巧,才能适用于所有的需求装置上,目前专家推估射频模块的成本必须低于5美元才能普及,而各家公司也正加紧将射频模块设计地更精小、更便宜中。
四、蓝牙技术的应用
蓝牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的无线通讯能力,因此蓝牙技术可以舒缓若干问题,例如可以直接利用蓝牙的高速数据传输率来传输语音,等于是把蓝牙通讯当成无线电话的功能。
另外对于小公司、小环境等,也可以省去布设实质线路的成本,以及后续线路维护的困扰。还有蓝牙可以指定隔绝与通行的通信功能,也等于可以建立无线的LAN环境、小族群通讯环境。
五、蓝牙技术的展望
(一)蓝牙收发话器对健康的好处。由于手机有高功率的电磁波,据报导证实电磁波会对人体造成伤害,所以有了蓝牙,你将可以把一个小小的蓝牙附件装在你的大哥大, 然后把收发话器戴在你的耳朵(由于蓝牙应用的是低功率,所以不会对人体有任何伤害)。准备好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里讲电话,不必把电话紧贴的脸,甚至按下收发话器上的按钮就可以直接接听来电。
(二)比一般传统式红外线传输更快,且不用对准两个传输端口成一直线。蓝牙科技在传输方面的好处就是,它能够允许两个装置,在不排成一直线的状态下,还能够以无线的方式传送数据。不像红外线传输最大的缺点是, 你必须对准两个传输端口成一直线才有办法传送数据。蓝牙传输甚至无视于墙壁、口袋、或公文包的存在而可以顺利进行。蓝牙的数据传输速度比红外线传输还要快,每秒钟高达1MB。
(三)手表可自动对时间,无线下载Mp3。只要将来手表有内建蓝牙且有Mp3拨放功能,这样一来将可自动设定为标准时间,且可很方便的随时从计算机传输歌曲。
(四)其它还有很多很多,只要现在是要接线的,都有可能会被蓝牙所应用。蓝牙技术一旦普及,相信对通讯方式、产品设计、生活方式等都会有巨幅的冲击,甚至很难想象冲击的程度。不过就现阶段而言,蓝牙可能带来的便利却是可以想象的,各位可以想象家里安装一个蓝牙收发基地台,家中的计算机、电话、传真机都不用实际接线,就可以互通或连外。在公司内外务人员赶时间,只要在蓝牙收发范围内都可以传送数据,例如咖啡厅、车站等都可以。此外仓库的盘点盘查,只要带个PDA,仓库内设有蓝牙基地台,马上可以跟全省各地的仓库进行盘点加总,当然,蓝牙基地台后面有接往Internet,或是以公司专线,或VPN方式连接。另外数字相机拍完的相片,只要接近笔记型计算机就可以回传,省去记忆卡的插拔,既有计算机外设装置也都可以无线化,无线打印机、无线键盘、鼠标、摇杆。还有家中、公司都设有蓝牙基地台,则一支具有蓝牙功能的手机,在家就可以跟居家无线电话一样使用,而且是付居家电话费,在公司则变成自己的办公分机,公司替您付电话费,而在外出时就跟一般行动手机一样使用,这样真正落实一人一机终生用的理想,这种方式也被人称为三合一电话,即是居家、办公、行动电话三者合一。
六、结束语
蓝牙技术一定会飞速发展,但仍然有一些应用的细节问题需要解决,如相邻设备之间为防止信息误传和被截取,必须要用户提前设置对应频段等,严重影响蓝牙技术产品面市的速度。但相信随着一个不断完善的发展过程,蓝牙技术会为我们的未来家居和办公带来不仅仅是方便一点的革命。
参考文献:
[1]Nathan J.Muller Bluetooth Demystified(影印本).人民邮电出版社。
[2]金纯,许光辰,孙睿. 蓝牙技术. 电子工业出版社。
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关键词：城市路灯 GPRS无线通讯 智能监控系统
中图分类号：U672.7+4文献标识码：A
一、引言
路灯对于城市发展的作用不容忽视，城市路灯的建设和管理不但关系到社会的安定和经济的繁荣，而且也影响着市容市貌，作为实用工具和景观工程，城市路灯的照明建设日益受到政府和各界的关注。这项基础设施建设代表着一座城市的现代化水平、经济实力、乃至人文特色，而它工作难度大、技术含量高的特性也给城市的建设者们带来考验，城市路灯照明是人们日常生活中不可缺少的公共基础设施，在全国各地供电紧张的情况下，关闭景观灯、调节路灯的开关时间等应急节电措施在广泛应用，一般只在用电高峰间启用，看似有效的措施却却见效甚微，一方面节约资源有限，另一方面又给人们的日常生活带来负面影响，而要想真正做到少浪费，多节约，只有实施路灯的智能化管理，才能使我们的每一度电都能物尽其用！真正做到符合城市现代化发展的需要，百姓安居便民出行、路灯照明管理有效控制。
二、国内及本地城市路灯照明系统的现状问题分析
1.国内城市路灯照明系统的现状问题
根据相关权威数字统计发现，目前我国城市路灯约有1亿盏，安装功率达2.5万千瓦，照明一年的耗电量就达590亿千瓦时。另据住房和城乡建设部的《关于2010年城市照明节能工作专项监督检查情况的通报》显示，在2005年至2010年期间，我国多数城市道路照明单位功率耗电量正在逐年发生变化，以每年3%的速度下降，截至通报之日起已累计节电14.6%，其中，日照、柳州、遵义等城市节电收效较为明显，甚至达到了25%。
可见，城市照明领域具有相当大的节能潜力，其他城市也有潜在上升空间。但如何挖掘这一潜力并找到切实有效可行的途径，成为城市节能工作的重中之重。出现这一困难的根本原因在于受城市规划刚性、新型节能设施生产技术不成熟和照明规模、更换成本较高等三大问题的制约，国内城市路灯照明系统中普遍存在的管理落后、技术欠发达等因素是导致电量浪费的症结所在，面对消耗日益严重的电力资源高能耗、高电费，路灯设施设备陈旧、灯具用量大、损耗大及照明盲点多、维修不及时等普遍现象来说，改善并解决这一现状成为社会的突出问题之一。
2.本地城市路灯照明系统的现状问题分析
在实地调查和多年工作经验的总结中我们发现，连云港地区的城市路灯照明系统主要延续采用传统的有限通讯管理模式，经常给监管者和维护者的工作都带来极大困扰，主要存在如下几个方面的问题：
⑴路灯供电线路长，线损过大直接导致能耗过多，不但浪费资源，而且造成了过多的成本支出，同时给后期的维护更换增加了成本；
⑵路灯设备分散，管理人员少，管理困难，人力控制开关每天的耗时太大，在季节变换中，每个控制点的开关灯的调节周期频率更高，尤其在城镇化水平不断提高，城市范围不断扩大，路灯照明设施区域不断增多的现状下，工作范围的不断扩大给有限的人力管理带来极大挑战；
⑶多采用较为普通的简易时控器控制方案；会出现管理和故障发现滞缓的情况，不能及时发现并掌握各路口路段的照明情况，信息不能反馈，更不能实时控制，很难达到对不同路段、不同时间和不同灯型的有效控制和管理，导致资源配置不够合理；
⑷传统的有限通讯管理模式，导致在巡检过程中的耗时较长，无形中增大了工作人员的工作量大，效率低，成本高的矛盾对比明显；
三、GPRS在路灯远程监控系统中的应用特点
1.让管理无盲点死区
GPRS无线通讯监控系统的应用，主要是在路灯控制系统的线路终端配置了GPRS传输模块，并根据不同路况及管理要求进行差异化的模块衔接，让监控者能够随时掌握和监控路灯照明和故障状况，让管理无盲点死区，遇到故障能够及时发现尽快处理，大大提高了工作效率。
2. 灵活且时效性强
GPRS的模块安装非常灵活，上面提到而已在原有线路上铺设，但并不意味着要按部就班，它可以在每一个路口安装，也可以由一个GPRS模块同时监控多个路口，随意性很强，能够满足使用者的多种要求，方便统筹管理。
而且它具有实时在线功能， 能时刻监控各路段的照明情况，尤其在出现人力等不可抗因素时，如恶劣天气等，可提早或者进行系统预置，在遇到突发状况时，快速对路灯控制智能终端采集的数据进行分析，及时采取措施并制定有效方案，避免因城市路灯照明系统的不完善造成重大交通事故的隐患发生。
3简单方便省时省力
该应用无需铺设新的线路，只需要在原有的线路上增加GPRS端口功能，就可以将监控数据通过专线传输到指定位置，并通过无线通讯的网络模式来接受远程监控智能系统管理者的相应指令。更主要的是，在这种现代化的无线通信管理模式下，有利于利于城市路灯照明系统的差异化的针对性管理，起到事半功倍的作用。
四、GPRS无限通讯远程监控智能系统的应用效益
1.经济效益
能够有效的节省成本。不再需要铺设有限通讯的专线，因此安装更加简单方便，施工效率也会大幅提高；加上每个箱变只需要一个GPRS收发器，能更好的节约GPRS流量。只需要通过现有的电力线架设通讯控制网络，在有效的节约人力物力的同时；更能够保证通讯的顺畅，即便天气和地形状况不佳，该远程监控智能系统也不会受到任何影响，始终保持顺畅自然。
此外，它对光亮的感应和开关的自动调节功能对延长灯具的有效寿命起到了良好保证，在减少灯具更换次数的同时，也有效的节约了资源，减少有害气体的排放污染。通过对半夜光亮度的远程灵活设置，大大的减少了对有限电力资源的浪费。
2. 管理效益
每天可进行自动通、断电操作；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电设备进行分区、分线路管理。通过微机、集中器设置，防止非授权人操作，确保断路器安全可靠。依据用电情况，可判断无人值守的用电设备运行情况。所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，方便管理。
3. 社会效益
除了具备以上特性外，这种远程监控智能系统还具有良好的社会效益，便民功能得以彰显，它能够根据天气情况和实际光的亮度来自动调整开关和亮度，智能化管理比人的管理更灵活，它会在天气不好的时候自动快速的启动开关，反之光照过强的时候则会自动关闭，对于安装在桥下或隧道的路灯，则会根据实际的监测来自动以最佳的亮度打开路灯，这种智能型的人性化照明管理方式能大大提升公众的满意度，提高民众的城市生活幸福感。
五、结束语
总之，城市照明节能还有很长的路要走，不能只追求城市建筑规模和打造景观城市而盲目增加照明亮度。采用先进的高科技路灯照明远程监控管理系统来节能减排刻不容缓，尤其从技术层面上来说，完善的城市照明控制系统是城市照明节能的关键。除了这里提到的GPRS无线通讯管理方式外，GSM的无线透明传输终端等多元化应用及选择绿色节能的照明产品，都是快速持久节能的有效措施，尤其在国家乃至全球对于节能减排的要求都在不断加强，路灯照明系统的智能化和管理的科学化刚好符合这一时展趋势的政策要求，也将是城市路灯建设发展的必然方向。应得到城市建设者们重视。
参考文献
【1】胡润生;城市路灯远程监控系统的研究[D];武汉理工大学;2007年
【2】杨以凤;;GPRS及其应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集（工科卷）[C];2005年
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获得诺贝尔文学奖的数学家――伯特兰・罗素
获得过诺贝尔文学奖的罗素先生，有句经典名言“我为什么而活着，是对爱情的渴望，对知识的追求，对人类苦难不可遏制的同情心。”让人不得不佩服他的文采斐然。但一些同学可能会问，他不是以数学家的身份出道的么？
1890年，罗素考入剑桥大学三一学院，他的数学老师怀特海（也是一位大神）非常赏识他的才华，两人便一起搞起了学术研究。随后，罗素开始了对分析数学基本概念的研究。后来罗素与导师怀特海共同完成的《数学原理》，被公认为20世纪科学的重大成果，同时被誉为“人类心灵的最高成就之一”。
除此之外，罗素还特别爱码字和发表意见。他写作的领域包罗万象，其作品有哲学著作《西方哲学史》《哲学问题》，颇有影响力的反战小册子《战争恐惧之源》，重要的政治著作《社会重建原则》，甚至还在报纸上写过“唇膏用法”和“如何选择雪茄”之类的专栏文章。想必，正是数学的缜密思维和随时的练笔，才能让他成为一名获得诺贝尔文学奖的数学家吧。
幽默的科学顽童――乔治・伽莫夫
说起鼎鼎大名的“科学顽童”乔治・伽莫夫，他作为一位物理学家最大的成就自然是关于宇宙大爆炸早期的原子核合成理论。而他发表这篇严肃论文的时间偏偏挑在了4月1日愚人节，够幽默吧。
而伽莫夫关注到氨基酸编码则更是出于偶然，当时他抱着“蹭会”的心态去参加了冷泉港实验室召开的一个研讨会。在会上另外两名科学家沃森和克里克介绍了他们发现的DNA双螺旋结构。当时脑回路比较清奇的伽莫夫一听，心想，DNA链上的核苷酸一共四种，它们组成的氨基酸不就是个排列组合嘛！不同的氨基酸在蛋白质里出现的频率各不相同，那蛋白质里的核苷酸也可以测出比例，这就是一套密码呀。于是，伽莫夫就成了第一个把密码学用在氨基酸上的人。虽然当时的伽莫夫对化学和生物学一窍不通，但是这个新鲜的思路却很快让沃森和克里克推算出了真正的“遗传密码”。
正是靠着这样无限打开的脑洞以及幽默感，让伽莫夫不仅在科学领域游刃有余，还成了科普界的一代宗师。他毕生出版的25部著作里有18部都是科普畅销书，而那本《物理世界奇遇记》更是让很多人一下子知道了相对论和量子力学。
“文武双全”――玻尔兄弟
如果你对科学家的印象都是戴着眼镜，文质彬彬，走两步都喘的文弱书生，那就错了。强健的体魄才能帮助科学家们熬过艰苦漫长的学术研究。
20世纪初，丹麦足坛的霸主是AB俱乐部，俱乐部主力中有一对亲兄弟，哥哥尼尔斯・玻尔是门将，弟弟哈那德・玻尔是前锋。在1908年伦敦奥运会上，弟弟代表丹麦夺得了足球银牌，而哥哥只做了候补。据江湖传闻，在一场迎战德国队的比赛中，德国人远射，但哥哥尼尔斯却靠在门柱上思考数学题！
不过在二人挂靴之后，弟弟哈那德在剑桥大学当上了数学教授，建立起了周期函数研究的基础。而哥哥尼尔斯更是一路开挂，在哥本哈根大学潜心研究物理学，成为和爱因斯坦一时瑜亮的科学巨星。1921年，尼尔斯在演讲中论述了光谱和原子结构理论的新发展，诠释了元素周期表的形成，同时对72号元素的性质作了预言。第二年，第72号元素铪的发现证明了玻尔的理论，他对原子结构理论的贡献使他获得了诺贝尔奖。据说当时丹麦报纸在报道这个消息时，用的标题却是《著名足球运动员尼尔斯・玻尔被授予诺贝尔奖》。
好莱坞的发明家――海蒂・拉玛
早在没有PS和美颜相机的黑白胶片时代，海蒂・拉玛就已经是“世界上最美丽的女人”了。光有明星光环的加持还不够，她还是一位发明家，发明了“扩频通讯技术”，人送外号“CDMA之母”。
1937年，海蒂成功打入好莱坞，她的美貌迅速引起了人们的关注。可是当一个花瓶显然不是海蒂的追求，于是她便很快投身到科学研究中。海蒂从影之前所学的就是通讯专业，通过和丈夫参与商业会议，海蒂逐渐掌握了无线通讯技术。
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关键词:WISHBONE;FPGA;片上系统;IP核
中图分类号:TP302.2; TP338.1文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-0000-00
Design of Sensor Control System on Chip Based on Wishbone
HUANG Wang-hua1, LIU Yi-jun2
(1.Guangdong Textile Polytechnic,Foshan 528041,China;2.Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)
Abstract: The paper has designed a sensor control system IP core based on the analysis of traditional sensor node structure,which is under WISHBONE standard.This IP core has been carried out in Xilinx's Spantan 3 series FPGA chip successfully. First of all the paper designs the sensor node control system frame,in which SHT7X is a sensor module and CC2420 is a wireless communication module, and then it inrtoduces the detaile design of sub modules, including the MCU, interface modules and the system connecte module, all these modules are under WISHBONE Bus standard. Finally, after synthesizeing ,implementing and programming,the result shows that the IP core only uses 625 Slices, and its highest frequency is up to 78.740MHz.
Key words: WISHBONE;FPGA;SoC;IP core
无线传感器网络是当今国内外研究的热点之一,它是计算机技术、通信技术和传感器网络技术相结合的产物[1]。目前,传统的传感器节点由传感器、信号调理、ADC、微处理器、电源、无线通讯和天线组成。这种传感器节点最大的特点是电路模块化、体积较大、功耗也不低。近几年来,随着FPGA和SoC技术的发展,嵌入式系统逐渐由板级向芯片级设计过渡。本论文就在FPGA芯片上传感器控制系统进行了设计,设计采用了WISHBONE总线标准,通过调试功能达到了设计要求。
1 传感器网络节点和WISHBONE总线简介
传感器网络一般是由一定数量的传感器节点通过网络搭建起来,根据业务应用要求的不同选择监测不同数据的传感器。目前,传统的传感器节点由传感器、信号调理、ADC、微处理器、电源、无线通讯和天线组成。传感器主要完成数据采集,其类型由被监测的物理信号的形式决定。ADC主要完成模拟信号到数字信号的变换,通常市面上的传感器模块都集成了数模转换功能。微处理器主要完成数据处理和操作控制,通常采用低功耗的,如MicroChip公司的PIC系列等。通讯单元主要负责数据的网络传递,一般由低功耗、短距离的无线通信模块组成。
Wishbone[2]总线是一种开源的片上总线标准,现由OPENCODES组织维护。该总线采用了主/从结构,由主部件发起每次与从部件之间的数据传输,支持常见的四种IP核联接方式,包括:点对点、数据流、共享总线和交叉开关。
2 结构总体设计
因该设计所涉及的传感器节点主要以监测大气温度和湿度为目的,为了提高数据采集的准确度和减少功耗,节点采用了瑞士SENSIRION公司开发的数字温湿度传感器SHT7X系列传感器。该模块为插针型,方便传感器的安装和系统调试。同时为了方便自适应组建网络,本传感器节点采用CC2420作为无线通信模块。该无线通信模块可以通过4线SPI总线(SI、SO、SCLK、CSn)设置芯片的工作模式,并实现读/写缓存数据、读/写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射/接收缓存器。
传感器节点控制模块的设计直接影响着整个无线传感器网络的质量。该文利用FPGA技术设计了节点的控制模块,模块系统结构图如图1所示。
该片上系统主要由一个8位的MCU,片内存储器数据RAM,WISHBONE总线控制器和各外设控制器IP核组成。其中MCU IP核主要负责整个片上系统的控制和数据处理,该MCU采用PIC16C5X系列的33条经典控制指令[3],根据FPGA芯片的特点和应用的需求设计相应的体系结构。RAM IP核主要用来存放监测数据,该IP核由FPGA芯片的RAM块组成。各外设控制器IP核,主要负责根据外设接口类型,将内部平行数据格式转换成相就的数据格式,比如LCD-WISHBONE接口IP核,将内部数据总线的数值根据数码管进行编码;UART-WISHBONE接口IP核将内部数据总线的平行数据转换成相应波特率的UART串行数据,等等。以上IP核不管是MCU IP核还是接口控制器IP核都用WISHBONE片上系统总线标准进行规格化。最后通过WISHBONE总线将各功能IP核模块连接起来,各IP核访问总线由总线控制模块控制。
3 系统各模块的设计
3.1 微控制器IP核
该IP核采用传统的LOAD/STORE结构,即指令操作数基本来自寄存器,运算结束后结果也放回寄存器中,指令执行前要先提取数据,指令结束后要结果存储好。整个系统由控制器根据指令控制其它单元的操作,如取址、取数,ALU运算等。
MCU IP核在Syscon模块时钟的驱动下,首先指令寄存器根据PC值取出指令,这就是取指阶段。接下来是译码器对指令进行译码,并从存储器中取出操作数。然后ALU根据译码结果对操作数进行运算,最后写回存储器或输出结果。IP核接口采用WISHBONE标准,其中地址标志位用于选择外设。
3.2 IIC-WISHBONE控制器IP核
IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线标准,用于连接微控制器及其设备[4]。该控制器IP核主要用于连接湿温感应器SHT7X,通过本IP核将感应器的串行数据转换为8位并行数据。转换过程中,通过对一系列寄存器的操作,可以设置器件速度,控制操作,接收传输数据等。该IP核采用了字节传输控制模式,在感应器时钟的触发下,从感应器中读取采集的数据,当数据缓存器满时,即锁定,并通过命令寄存器,请求占用总线,直到MCU响应。这样就完成了以次数据采集。
3.3 SPI-WISHBONE接口
SPI(Serial Parallel Bus)总线是由Motorola公司提出的,可以允许外设以串得方式与MCU进行通信的一个总线[5]。总线是一种高速的、全双工、同步的通信总线,并且只由4条信号线组成,分别是:SCLK(时钟线)、/CS(片选线)、SDO(数据输出线)和SDI(数据输入线)。该IP核主要用于连接无线模块CC2420,将经MCU处理后的数据通过该IP核传递给CC2420。
3.4 UART-WISHBONE接口
UART(即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用异步收发器)是广泛使用的串行数据传输协议。UART允许在串行链路上进行全双工的通信。在嵌入式系统设计中经常会用到UART接口来进行通信,将UART功能集成到SoC设计中从而简化了电路,缩小了面积,还充分利用芯片剩余逻辑单元。UART主要由UART内核、信号监测器、移位寄存器、波特率发生器、计数器、总线先择器和奇偶校验器总共七个模块组成。主要部分功能介绍如下:UART内核主要完成控制周围其它部分在收发数据时的操作;信号监测器对输入信号进行实时监测,一有新的数据立即通知UART内核;总线选择用于选择奇偶校验的输入是数据发送总线还是数据接收总线。
4 系统集成
通过前面个IP核的设计、测试和电路优化,接下来主要是将各IP核集成起来。在IP核设计过程中已对IP核接口进行WISHBONE标准化。为了将多个WISHBONE总线接口标准的各IP核连接成一个片上系统,WISHBONE总线标准主要有四种联接方式,包括端对端、数据流、共享和交叉总线。本设计主要考虑到系统外设数量较少,同时系统对数据的实时性要求不高,为了设计的简便,本设计采用共享式互联方式[6]。
总线控制模块根据主设备(MCU)输出的地址高四位进行选择从设备,在本系统中,从设备可以扩展到16个。主设备输出的低四位地址为各接口控制器IP核内的寄存器地址,用于暂存操作命令和数据。
5 系统综合/实现/调试
在完成系统集成的功能测试后,就可将设计进行综合实现。综合是指将电路的高级语言(VHDL、 Verilog、 SystemVerilog等)或原理图转换成低级的,可与CPLD/FPGA相映射的网表文件,就是按照某种规定描述电路的基本组成和如何相互连接的文件[7]。
综合前主要是设定设计的约束,包括引脚和时钟等。然后在ISE自带的高性能的综合工具中进行综合,最后综合结果显示该系统IP核只占用了625各Slice,仅用了器件3%的资源,同时时钟也达到了约束要求,具体情况如图2所示。
综合后占用FPGA资源情况如下:
Number of Slices: 625 out of166403%
Number of Slice Flip Flops:510 out of332801%
Number of 4 input LUTs:1115out of332803%
Number of bonded IOBs: 20 out of 519 3%
Number of BRAMs:3 out of84 3%
Number of GCLKs:4 out of2416%
IP核时序情况如下:
Minimum period: 12.700ns (Maximum Frequency: 78.740MHz)
Minimum input arrival time before clock: 5.166ns
Maximum output required time after clock: 11.848ns
随后进行实现,通过ISE自带工具查看布局布线情况,可以发现主要分布在BANK2,且较集中。然后利用Generate Programming File命令生成BIT位流文件,最后用编程工具iMPACT将位流文件直接下载到FPGA芯片中,通过对运行情况的分析,设计达到了预定要求。
6 小结
该文主要完成了基于WISHBOEN总线的片上传感器控制系统的设计,设计的内容包括MCU、IIC接口、ISP接口和URAT接口,以及对采用WISHBONE总线标准对其进行规范化。然后通过共享式总线控制模块将各IP核联接起来。最后将系统IP核下载到Spartan-3A DSP 1800A开发板进行了调试,设计基本达到要求。
参考文献:
[1] 敦旭峰,田丰,孙小平.无线传感器网络节点的研究与设计[J].沈阳航空工业学院学报,2007,24(5):61-64.
[2] Microchip Technology Inc.PIC16C5X Datasheet[Z].1998.
[3] 陈穗光,葛建华.I2C总线接口协议设计及FPGA的实现[J].山西电子技术,2006(6):37-38.
[4] 孙丰军,余春暄.SPI串行总线接口的VERILOG实现[J].现代电子技术,2005,16(20):105-107.
篇10
[关键词]多媒体教室；扩声系统；蓝牙技术；
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097（2013）03-0059-05 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.03.012
随着国家对教育投入的不断增大，利用多媒体设备开展教学活动已经成为当前日常教学的必要手段，在开展教学活动时，语音扩声设备的重要性是不容置疑的，其稳定性、抗干扰性、音质的优劣是影响教学活动正常开展的重要因素，扩声系统已经成为多媒体教室设备的重要组成部分，本文仅对教室的扩声系统技术、发展、使用、管理进行论述。
一.多媒体教室扩声系统发展历程
高校的电化教学教室大都始建于1978年，当时的电化教学教室主要设备包括：幻灯机、透射式投影仪、彩色电视机和音频扩声系统。
扩声系统作为多媒体教室设备的重要组成部分约经历了四个时期：
1.第一个时期：20世纪80年代初至90年初中期，
教室的扩声系统主要以手持动圈话筒、V段无线话筒为主，为配合教学工作的扩展，少量单位配备移动式无线话筒，供教师临时借用。
这个时期扩声系统采用手持动圈有线话筒，和V段无线话筒。采用手持动圈式话筒授课，受话筒线长度的制约，老师的活动范围小，妨碍老师讲课时的利用肢体语言与学生互动，而使用无线话筒虽然可以随意走动，但其使用手续繁琐、电池消耗大、频点少等弊端制约了V段无线话筒的推广使用。
2.第二个时期：20世纪90年中期至2004年左右
学校普遍使用界面式话筒和U段无线话筒。尽管排除了话筒线的制约，加大了老师的活动范围，但扩声系统产生的啸叫一直无法得到解决。
3.第三个时期：2004年左右至2010年
随着科学技术的进步，为解决教室扩声系统产生的啸叫问题，科研人员研发了移频功放。在这里有必要简单阐述一下扩声系统产生啸叫的原因和移频功放的基本工作原理。
音频功率放大器产生啸叫的因素有二，一是反馈同相位，也就是当扬声器输出为正向位时，反馈到话筒的音频相位也为正。二是只有当音频振幅足够大时，才会产生啸叫。这是音频功率放大器产生啸叫的两个原因。这两个原因缺少一个都不会产生啸叫。
我们知道，界面式话筒在拾音过程中除了拾取直达声外，也拾取了从各个界面来的反射声，直达声和反射声的叠加导致相位不同，在某些频段出现周期性峰谷，满足产生啸叫的两个条件，极易产生啸叫。
移频功放，顾名思义，移频就是移动频率，移频功放正是基于通过改变输入音频信号的频率来不断回避啸叫点。举例说明，输入一个1000Hz信号时，当正方向移频3-8Hz时，移频器将会输出一个1003-1008Hz的信号：当反方向移频3-8Hz时，移频器将会输出一个997-992Hz的信号。移频的目的是保证输出的信号相位与反馈相位不一致，从而破坏啸叫条件之一——相位条件。
采用移频方式虽然可以防止界面话筒引起的啸叫，解决电池消耗量大的问题，然而，由于移频技术的应用，使扩声系统的音质大打折扣，在教师讲课过程中，每句话的末尾由于采用移频技术带来的所谓的“金属撞击声”，使语音变调。
移频功放主要特点是：
（1）移频是通过对整个音频范围内的某些频段有意失真达到抑制啸叫之目的；（2）界面话筒拾音对环境建声要求比较苛刻，调整难度大；（3）因界面话筒灵敏度的制约，教师只能在界面话筒附近授课。实践证明，教师离开界面话筒约4米，就无法达到理想扩音效果。
4第四个时期：2010年至今——红外无线话筒、2.4G无线扩声与蓝牙技术的应用
红外无线话筒是以红外光作为声音信号的载体，实现发射、接收的无线扩音系统。基本原理与普通射频系统类似。红外线话筒工作频率在3G以上，抗干扰能力强。但价格较昂贵，未能得到普及。
2.4Ghz无线话筒工作频率范围是2.405GHz-2.485GHz之间，故称之为2.4G无线技术。2.4GHz无线传输技术采用的是自定义传输协议，因此制造成本较低。其中蓝牙无线话筒的问世与推广使用，使课堂使用无线扩声系统的推广与应用达到。
二.V段、U段、红外、2.4G、蓝牙四种无线扩声技术比较
1.VHF无线话筒，简称V段无线话筒
V段无线话筒工作频率范围是30MHz-300MHz。国内准许使用的频率范围为169MHz-230MHz，共有61MHz频点。其与电视6-12频道所占用的频率范围相同。
V段无线话筒使用的61MHz频点，细分为A、B、C三个波段，即：
VHF（A）为169MHz-185MHz；
VHF（B）为185 MHz-200 MHz；
VHF（C）为200 MHz-230 MHz。
V段无线话筒的工作频率范围的传输特点是：电磁波除直接辐射外，电磁波能量还具有绕射特性，因此在同样的发射功率和传播条件下，传输距离可更远。
V段无线话筒主要缺点：
（1）易受其他系统干扰：因V段无线话筒工作频率与6-12电视频道节目发射到空中电磁波、呼叫站和无线电话的工作频率相同，极易受到其它电波的干扰。
（2）天线尺寸较大：VHF波长为10m-1m，称为“米波”。天线长度较长，不适合安装在多媒体机柜中。
V段无线话筒一般使用5号干电池或9V积层干电池，因其功耗大，几乎需要每天更换一次电池，耗材成本高，电池消耗量大，易造成环境污染。
（3）V段无线话筒采用固定频点，发射机和接收机只能配对使用，一间教室对应一只话筒。因频率资源有限，相互干扰。增大管理人员工作量。且有些无线话筒工作频率在50MHz左右，受到无线电管理委员会有关规定的限制，如松下早期生产的WX-710S无线话筒。
（4）故障率高：早期无线话筒的咪头与发射机的链接为固定焊接式，发射机话筒线是最容易出现故障的部位，在使用过程中，咪头与连线之间的连接处、连线与发射机之间的连接处极易断线。频繁更换电池，电池盒盖及电池簧片容易损坏；另外，话筒若长期不用，电池忘记取出，电池电解液外泄，会腐蚀电池簧片，造成接触不良，导致发射机故障。
（5）易串频：在学校开展教学活动时，有时多个教室使用无需话筒，但V段话筒频率点非常少，多只V段无线话筒同时在一幢楼宇中使用是不可能的。
2.UHF无线话筒；简称U段无线话筒
U段无线话筒工作400-870MHz频段，超过870MHz的频段较少采用，因为GSM和CDMA手机使用870-960MHz频段，960MHz以上的频段绕射能力逐渐变差，所以目前u段无线话筒的工作频率范围是740-870MHz。
U段无线话筒主要优缺点：
（1）频点多：U段无线话筒工作中使用更高的频率范围，因其工作频段较宽，故频点较多，只要调开频点，允许更多的话筒在同一楼宇使用。
（2）噪音低：噪音抑制电路与鉴频电路的设计更趋合理，接收机噪音低。
（3）保真度高：因通频带较宽，故失真度也较低。
（4）电能消耗大：UHF频段的电磁波是直接辐射的，传播衰减大，发射机功耗大。
（5）易串频：当几十甚至几百只话筒集中、大规模使用时，由于U段话筒频率特性，容易受到高次谐波干扰和镜像干扰，出现窜扰现象。
（6）管理难度高：U段无线话筒也使用5号碱性电池或9V积层电池，电池消耗量大，使用成本高。若使用碱性充电电池，管理难度大。
（7）故障率高：因其外观与V段无线话筒相同，故障率也相同。
3.红外无线话筒
红外线无线话筒工作频率一般在3G以上，其工作频率较普通无线系统工作频率高很多，不易受到其他频段设备的干扰，但如果使用环境中安装有红外摄像头或等离子平板电视机则不能使用红外线无线话筒。
红外线无线话筒是以红外光作为声音信号的载体，实现发射、接收的无线扩音系统。基本原理与普通射频系统类似，在无线发射接收过程中也需要进行声音信号的调制与解调的过程。但红外线无线话筒的载波为红外光。
红外线话筒工作时，需要有基本的反射面，否则信号接收窗将无法接受到信号。因此红外线无线话筒不适于在开放的环境下使用（如户外，面积很大的厅堂等），而在中小型会议室，有相对密闭的环境，使用效果好（如300座以下教室、KTV包房、小型会议室）。
因为光线具有较强的反射性能，发射端送出的光信号不需要直接达到接收端，而只要经过反射面反射、散射后的光信号到达接收窗口就能确保可靠接收。目前红外线话筒都采用了多点发射和多点接收技术，进一步提高了设备的可靠性，发射端向空间各个方向发射的红外线信号，经各个反射面的反射、散射后，会在相对密封的空间内形成一个致密的，看不见的，没有盲点的光网。因此，红外无线话筒不会因为空间内人的走动，或因发射端的移动而出现通讯中断现象，故抗干扰性能强。
但红外无线话筒制造工艺相对复杂，制作成本较高，价格较为昂贵，目前市面上的主流产品仍使用5号干电池，发射机体积较大，但其抗干扰性能、保真度高的特点受到大家的青睐。
4.2.4G无线话筒
2.4GHz无线话筒和蓝牙无线话筒都工作在2.405GHz-4GHz频率之间，但由于它们采用不同的通讯协议，因此在功能和性能上各有偏重。
（1）2.4G无线话筒
2.4Ghz无线话筒工作频率范围是2.405GHz-2.485GHz之间，故称之为2.4G无线技术。2.4GHz无线传输技术采用的是自定义传输协议，因此制造成本低，但由于该频段是公共设施使用频段，社会上大量的无线设备均使用这个频段，如WIFI、蓝牙、ZIGBEE双向无线通讯技术等。这些设备在改造时会直接干扰2.4G无线话筒的通话质量。在使用过程中，会出现堵塞、掉频、锁相不稳等现象，故在较大规模的学校中不建议推广使用。
通常，2.4G无线话筒使用锂电池，为节约后期使用成本打下了坚实的基础。但由于生产厂商不同，2.4G无线话筒的通讯频点略有差异，一般在40-48个通讯频点之间，可以满足一般学校教学需求。
（2）蓝牙无线话筒
蓝牙无线话筒使用通讯协议与普通2.4G通讯技术使用的通讯协议不同，它除了传输音频信号之外，还要兼顾系统本身的通讯。为了保证一对发射机与接收机通讯工作的畅通无阻，不受其他发射机的干扰，蓝牙技术需要将一部分带宽用于接收与发射之间系统本身的通讯。而2.4GHz无线传输技术采用的自定义传输协议。故其成本较低。
一般蓝牙设备的通信距离是10m，通信速率为1Mbps。采用跳频（AFH）、扩频（FHSS）技术，共有79个信道，每个信道占用1MHz带宽，信号不断以1600Hz的速率在79个调频点问随机跳跃。
蓝牙设备一般工作在2400MHz的ISM频段。ISM的含义是工业、科学及医学的首字母缩写，起始频率为2402MHz，终止频率为2480MHz，并低端设置了2MHz的保护频段，高端设置了3.5MHz的保护频段。
为了避免相互干扰，蓝牙采用了自适应跳频AFH（Adaptive Frequency Hopping）、功率控制、LBT（Listen Before Talk）等独特的技术措施，避免相互冲突。
蓝牙无线话筒特点：
（1）任意匹配，自动对频
发射机和接收机均无须设置频点，当发射机与接收机供电电路接通时，发射机与接收机自动对频，发射机关机后，通讯结束，当另一台发射机开机后，重新开始对频，故称之为任意匹配，做到全部发射机与接收机通用，产品应用、设备管理和设备维护简单方便。
（2）采用CVC回声、噪声抑制技术音质清晰
蓝牙无线话筒为提高音质质量，采用了CVC回声与噪音消除技术，该技术可以自动侦测语音环境。通过独特的信号提取、分离技术将噪音中的语音信号提取出来，使教室中的扩声系统能够收听或发送更加清晰的语音，实现完美音质信号采集及信号还原。
（3）无串扰，抗干扰
蓝牙无线话筒采用的通讯技术，具有辩识码、数据重传、错误更正，动态数据长度调整等双向智能功能：系统通过蓝牙特有的跳频和锁频技术，使得蓝牙无线话筒不存在串频干扰等现象。即两只蓝牙无线话筒发射机不能在同一教室使用，两只蓝牙无线话筒的发射机中的其中一只先对上频后，另一只则不能对频。
蓝牙无线话筒为防止微波炉、无绳电话等电子设备的干扰，以及其他通信设备的相互干扰，采用了与众不同的先进技术。
1）自适应跳频技术AFH（Adaptive Frequency Hopping）
AFH技术是对原始蓝牙跳频序列的一种改进，它缩减蓝牙设备跳频点的数量，其基本原理是通过分辨出ISM频段中优良和恶化的信道，从而避免使用扰信道，减少受干扰源。当蓝牙电路进入AFH状态后，其跳频序列可使用的跳频点N的数量是动态变化的，但规定必须有一个最小值Nmin，即Nmin≤N≤79。
2）跳频扩频（FHSS）技术
跳频技术，英文全称“Frequency-Hopping SpreadSpectrum”，缩写为FHSS，是无线通讯最常用的扩频方式之一。跳频技术是通过接收机和发射机无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，“跳频技术”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个宽频带上以不等间隔随机跳变的。其中：跳频控制器为核心部件，跳频控制器包括：产生跳频图案、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率：数据终端则对数据进行差错控制。
①内置锂电池，节能环保
蓝牙无线话筒内置环保无记忆锂电池，通过Mini-USB接口快速充电，4小时即可充满；内部采用高效电源管理系统，发射器可连续使用20小时以上，大幅降低电池成本和环境污染。
②权威认证，低辐射
目前市场上主流蓝牙无线话筒已经通过国家权威部门认证，蓝牙辐射仅为手机的百分之一；产品拥有国家无线电（SRRC）认证证书，为安全低辐射产品。
以上我们讨论了各种无线话筒的技术特点，总结如表1。
三.蓝牙无线扩声系统的应用
随着蓝牙无线话筒技术的日趋成熟，目前北京已有十余所学校在多媒体教室安装了蓝牙无线扩声系统。蓝牙无线扩声系统的安装使用方法略有差异。
1.设备选型
新建多媒体教室或改造多媒体教室扩声系统，扩声设备选型工作十分重要，首先应确认学校规模，地面建筑空间各种无线信号的种类与强度；若学校规模不大，地面建筑空间各种无线信号的种类少与强度弱，建议采用经济实用的2.4G无线扩声设备。如若学校规模较大，且建筑空间各种无线信号的种类多与强度大，建议采用便于管理，无串扰、较经济的蓝牙无线扩声系统。
2.无线扩声系统的设备连接
在几百人甚至上千人的多媒体教学环境中，扩声系统的连接方式、工程施工质量的优劣显得十分重要，因此在扩声系统设备连接时，有线扩声话筒与无线扩声话筒应同时并存。当无线扩声话筒正常工作时，有线扩声话筒处于关闭状态：当无线扩声话筒供电不足或出现故障时，有线扩声话筒应自动启动，以保证教学活动的正常开展。
3.无线扩声系统的管理
无线扩声系统设备属于学校固定资产，各学校对无线扩声系统发射机的使用、管理方式也各有不同，主要有几种：
（1）课前领用，课后归还
无线扩声系统的发射机由现代教育技术中心、后勤或教务部门管理，负责无线扩声系统的发射机充电、清洁、维护等。老师凭证件上课前领用，下课后归还。这种方式的弊端是管理难度大，教师领用手续繁琐，不利于传染疾病的防控。
（2）开学初领用，学期末归还
无线扩声系统的发射机现代教育技术中心或教务管理，开学初根据教室大小、课程安排有选择的向老师发放无线扩声系统的发射机。其他老师如有需要临时领用。
（3）任课教师人手一只无线扩声系统的发射机（简称一师一麦）
现代教育技术中心或教务部门根据学校人事处教师名单将无线扩声系统的发射机发放到每位授课教师手中，发放及管理办法如下：
1）现代教育技术中心依据教务处、人事处给予的教师名单进行发放；
2）教师下载表格填写后，领用人需签名并加盖所在单位公章，凭工作证领取。
3）教师领用后由本人妥善保管，无线话筒在已安装无线扩声系统的多媒体教室均可使用；
4）老师对领用无线扩声系统的发射机负责，人为损坏、丢失应照价赔偿，自然损坏由现代教育技术中心负责维修。
5）无线扩声系统的发射机为学校固定资产，发射机上的编号是该设备的编号，教师退休或调离，需将无线话筒交回现代教育技术中心。
（4）一师一麦优点
1）无需调整使用方便。无线扩声系统的发射机和接收器均无须设置频点，自动对频，任意匹配，全部通用，使得产品应用、设备管理和设备维护更加简单方便。
2）关爱教师健康。做到以人为本，有效地防止传染性疾病的传播。发射功率小，电磁辐射小。
