Le marché des microcontrôleurs est en pleine mutation et devrait croitre propulsé par le développement de l’Internet des objets. La puissance de calcul, la connectivité, les performances des périphériques et l’efficacité énergétique sont les facteurs clés de ce développement. Le module de gestion de l’alimentation est entièrement intégré au sein même du microcontrôleur lui permettant de fonctionner avec uniquement quelques composants passifs. Ce module doit assurer le maintien de la tension d’alimentation indépendamment de la consommation du microcontrôleur qui augmente avec la puissance de calcul. L’architecture choisie doit également optimiser le rendement selon la consommation du microcontrôleur sans impacter le fonctionnement de blocs sensibles. L’intégration de l’étage de puissance d’une alimentation à découpage engendre du bruit de commutation ayant un impact sur les fonctions analogiques du circuit. L’objectif de ce travail est l’analyse de la génération du bruit par l’étage de puissance et sa propagation au sein du circuit complexe. Le modèle de génération du bruit est constitué de circuits RLC équivalents. Les expressions des R, L et du C sont exprimées dans chaque état de l’étage de puissance en fonction des composants parasites du système. Ces modèles permettent de comprendre le mécanisme de génération du bruit et de donner une estimation de l’amplitude et de la fréquence des résonances. L’ensemble du système c’est-à-dire le circuit, le boitier et la carte électroniques, est modélisé pour extraire les chemins de propagation entre l’alimentation à découpage et les cellules sensibles du système. Ces modèles sont vérifiés en mesurant un circuit de test. Finalement trois solutions sont proposées pour réduire l’impact du bruit de l’alimentation à découpage : deux changements dans l’architecture de l’étage de puissance pour réduire la génération du bruit et une modification des interconnexions globales du circuit pour améliorer l’isolation entre les différentes parties du système. Cette thèse présente une méthodologie originale pour construire un modèle au niveau système de la génération et de la propagation du bruit de commutation. Les connaissances acquises ont été vérifiées expérimentalement et appuyées par la conception d’un démonstrateur (qui doit être testé). / The micro-controller market is undergoing changes and is expected to grow quickly promoted by the Internet-of-Things (IoT) development. Calculation capability, connectivity, analog performances and power efficiency are key enablers. Power management unit is co-integrated with the micro-controller so that only few off-chip passive components are necessary. The embedded power management unit must deliver the micro-controller input voltage along with the power demand which increases with the computation capability. The chosen architecture has to optimize the efficiency in high and low power mode but without impacting analog performance of sensitive IPs (Intellectual Property). The active part of an inductive buck converter is integrated but some switching noise is observed that severely impact analog IPs. The objective of this work is the analysis of the noise generation from the power stage and its propagation in the System-on-Chip (SoC). The generation model is constituted of a RLC equivalent circuits in each state of the power stage. The R, L and C expressions are detailed depending on physical parasitic components. These models permit to understand noise mechanisms and to give an estimation of the noise amplitude and frequency resonance. The models show the degrees of freedom to manage the noise signature. The whole system, i.e. the electronic board, the package and the chip, is modeled to extract the system-level propagation path between the buck converter and sensitive IPs. These models are verified by measurement on a test vehicle. Finally three solutions are presented to reduce the buck converter noise impact: two changes in the power stage architecture to reduce noise generation and one modification of the top routing of the power delivery network to improve isolation between parts of the circuit regarding noise susceptibility. The thesis contributes an original methodology to build the missing models at system-level regarding noise generation and propagation from the switching power supply. Knowledge has been acquired, experimentally verified and supported by the design of a demonstrator (to be tested).

With the development of the society, people are more willing to focus on their leisure activities. A growing number of new equipment are created nowadays. For example, automatic mahjong machine in China. Inspired by the automatic mahjong machine, we propose to add some devices on the billiard table to achieve sorting balls automatically. It includes recognition system, ball-separating system, and sorting system. We use Autodesk Inventor 2012 to model the billiards table. Some complex calculations and nonlinear analysis are completed by Matlab. Through our method, we can achieve the purpose of sorting balls automatically. / Med utvecklingen av samhället, människor är mer villiga att fokusera på sina fritidsaktiviteter. Ett växande antal av ny utrustning skapas nuförtiden. Till exempel, automatisk mahjong maskin i Kina. Inspirerad av den automatiska mahjong maskin, föreslår vi att lägga till några enheter på biljardbordet för att uppnå sorterings bollar automatiskt. Den innehåller igenkänningssystem, boll-separerar systemet, och sorteringssystem. Vi använder Autodesk Inventor 2012 för att modellera tabellen biljard. Vissa komplexa beräkningar och olinjär analys är klara med Matlab. Genom vår metod kan vi uppnå syftet att sortera bollar automatiskt.

The objective of this thesis was to develop an 8051 microcontroller soft core in the Verilog hardware description language (HDL). Each functional unit of the 8051 microcontroller was developed as a separate module, and tested for functionality using the open-source VHDL Dalton model as benchmark. These modules were then integrated to operate as concurrent processes in the 8051 soft core. The Verilog 8051 soft core was then synthesized in Quartus® II simulation and synthesis environment (Altera Corp., San Jose, CA, www.altera.com) and yielded the expected behavioral response to test programs written in 8051 assembler residing in the v8051 ROM. The design can operate at speeds up to 41 MHz and used only 16% of the FPGA fabric, thus allowing complex systems to be designed on a single chip. Further research and development can be performed on v8051 to enhance performance and functionality.

This project entails the design and development of a digitally controlled, modular electronic load. The proposed load is unique from existing designs because it has the added ability to increase its maximum current level by adding identical modules in parallel. Each module is designed to sink a maximum of 5A at 60V but more modules allow for more current. The cost and simplicity of the design are considered such that it can be reproduced in-house to replace, whenever possible, the resistor box for load testing of any analog circuits but more specifically power electronic circuits. The design process as well as the hardware development is explained in detail in this report. Results from hardware testing are also provided.

No description available.

Šiame darbe išnagrinėtos virtualios mikrokontrolerio programavimo laboratorijos naudojamos kitose mokymo įstaigose, jų realizavimo būdai ir naudojamos technologijos. Palygintos technologijos ir jų galimybės. Išanalizuotos kontrolerio nuotolinio valdymo per internetinės svetainės sąsają, tiesioginio vaizdo perdavimo, vartotojų autentifikavimo, resursų planavimo, duomenų saugojimo realizacijos galimybės. Atsižvelgiant į tyrimų rezultatus, sukurta VL, ne brangesnė už šiuo metu naudojamą laboratorijos priemonių komplektą. Virtuali laboratorija leidžia pilnai realizuoti VDU dėstomų dalykų laboratorinius darbus, pasiekiama nepriklausomai nuo vietos ar laiko. Išspręsta resursų planavimo problema – panaudojant VL vartotojų registraciją bei laiko rezervacijas. Realizuota tiesioginė vaizdo transliacija, kuri palaikoma beveik visų interneto naršyklių. Virtualioje laboratorijoje yra realizuota dviejų analoginių įėjimų simuliacija ir indikacija, 4-ių skaitmeninių įėjimų/išėjimų indikacija, bei 3-jų skaitmeninių įėjimų/išėjimų simuliacija. Turi prijungtą LCD displėjų. VL talpinimui, panaudojus mini kompiuterį Raspberry Pi, ji vartoja tik 5 W energijos. Dėl pasirinktos standartinės kameros bei naudojamos PĮ, TĮ komponentai gali būti pakeisti, nesukeliant didesnių problemų. Raspberry Pi duomenys saugomi SD kortelėje, todėl pasidarius veikiančios sistemos kopiją, galima lengvai ir greitai sukurti kelias laboratorijas. / This paper deals with the investigation of the virtual microcontroller programming laboratories used in other educational institutions, as well as their realization techniques, and technologies used. Technologies and their offered potentials are compared. The possibilities of microcontroller remote control via website interface, live video streaming, user authentication, resource planning, and data storage are examined. Taking into account investigation results, the virtual laboratory has been developed, no more expensive than those currently used in laboratory work equipment kit per student. Virtual Lab allows to fully realize laboratory works of subjects taught at VDU, as it is fully available irrespective of space or time constraints. The issue of resource planning problem was solved using the VL user registration and time booking. Live video broadcasting has been implemented, which is supported by nearly all Internet browsers. Virtual laboratory has 4 digital PIN indicators and 2 analog inputs indicators. VL can simulate 2 analog inputs and 3 digital I/O. It has an LCD connected. VL is hosted using Raspberry Pi mini-computer – it uses only 5 watts of energy. The chosen standard camera and software used enables worn-out parts to be easily replaced while evading any problems. Raspberry Pi data stored on the SD card, thus by making a copy of the working VL, one can create multiple laboratories.

Internet of Things växer fort och förutspås bli en del av vardagen. Detta öppnar möjligheter för att skapa produkter som förenklar vardagslivet. Automatisk objektsidentifiering kombinerad med en automatiserad lagerstatus kan underlätta inventering, något som kan användas till exempel i smarta kylskåp för att göra vardagen enklare genom Internet of Things.Detta examensarbete studerar metoder inom objektsidentifikation för att ta fram ett system som automatiskt kan identifiera objekt och hantera lagerstatus. En prototyp framställdes och testades för att se vilka möjligheter som finns. Systemet använder en Raspberry Pi som basenhet, vilken använder Dlib-bibliotek för att identifiera objekt som har blivit fördefinierade. Vid okända objekt identifierar användaren objekt i en mobilapplikation, systemet kan genom detta lära sig identifiera nya objekt. Samma applikation används för att se lagerstatusen på de olika objekt som har registrerats av systemet. Prototypen klarar av att identifiera kända objekt samt att lära sig nya, enligt projektets mål. / Internet of Things is growing fast and is predicted to become a part of everyday life. This can be used to create products which will make everyday life easier. Automated object detection combined with an automated inventory check can make it easier to manage what is in stock, this is something that can be used in smart refrigerators as an example, to make life more convenient through Internet of Things. This Bachelor thesis studies methods regarding object detection with the purpose to build a system which automatically identifies objects and manages the inventory status. A prototype was built and tested to see what the possibilities there is with such a system. The Prototype uses a Raspberry Pi as core unit, which uses Dlib libraries to identify predefined objects. The user will identify unknown objects via the mobile phone application, which makes it possible for the system to learn how to identify new objects. The same application is used to check the inventory status for the different objects that has been identified by the system. The prototype can identify objects and learn to identify new ones, according to the goals of the project.

Our earths resources are not endless, so it is important to avoid wasting our planets natural resources. Recycling metal saves 95% more energy than producing new metal from ore, which is why it is necessary to reuse metal. Waste sorting is very important in today’s modern society as the demand for metals is increasing at a rapid rate. Landfills are overfilled, lots of energy is required to mine ore and produce metal’s, thus metals should be used sparingly and recycled. Considering all these aspects, we felt an urgent need to look into other methods to make recycling metal easier. The most common way waste sorting is done in today’s society is manually. We are trying to make it automatic to have a higher percentage of correct sorts and to make it easier and faster for consumers to sort their waste. The purpose of this project is to construct a prototype which will automatically sort metal and non-metal waste. By using an inductive proximity sensor, the prototype will be able to distinguish if the object is made of metal. Using a stepper motor, two waste bins, one for metal objects and the other for non-metal objects, will rotate depending on if the inductive proximity sensor gives a signal or not. Ultrasonic sensors were used to detect if an object was present and needed to be sorted. Two ultrasonic sensors gave an increase of 118% accuracy in comparison to using only one ultrasonic sensor. The purpose of the project is achieved, resulting in an automatic waste sorter that is user-friendly and can assist the user in daily waste sorting. However this prototype is limited to objects smaller than 65 millimeters in diameter, and in future work the prototype could be expanded. / Vår planets resurser är inte oändliga och därför är det nödvändigt att undvika slöseri av vår planets naturresurser. Att återvinna metall sparar 95% mer energi än att producera ny metall från malm, därför är det nödvändigt att återanvända metall. Avfallssortering är mycket viktigt i dagens samhälle då efterfrågan på metaller ökar i snabb takt. Deponier är överfyllda, mycket energi krävs för att bryta malm och producera metaller, därför bör metaller användas sparsamt och återvinnas. Med tanke på alla dessa aspekter kände vi ett akut behov av att undersöka andra metoder för att göra återvinning av metall enklare. Det vanligaste sättet att sortera avfall i dagens samhälle är manuellt. Vi försöker göra det automatiskt för att få en högre andel korrekta sorteringar och för att göra det enklare och snabbare för konsumenterna att sortera sitt avfall. Syftet med detta projekt är att konstruera en prototyp som automatiskt sorterar metall- och icke-metall avfall. Genom att använda en induktiv närhetssensor kan prototypen urskilja om föremålet är gjort av metall eller inte. Med hjälp av en stegmotor kommer två avfallskärl, en för metallföremål och en för icke-metallföremål, att rotera beroende på om den induktiva närhetssensorn ger en signal eller inte. Ultraljudssensorer användes för att upptäcka om ett föremål fanns i behållaren och behövde sorteras. Två ultraljudssensorer gav en ökning på 118% noggrannhet jämfört med att endast använda en ultraljudssensor. Syftet med projektet har uppnåts, vilket har resulterat i en automatisk avfallssorterare som är användarvänlig och kan hjälpa användaren i dens dagliga sopsortering. Denna prototyp är dock begränsad till föremål som är mindre än 65 millimeter i diameter, och i framtida arbeten kan prototypen utökas.

Sensors have been an integral part of our life since a long time. Traditionally, the transmit information to a data collection center through a physical wire. However, with the introduction of Bluetooth Low Energy (BLE) communication protocol, more research is being done into the field of wireless sensor networks (WSN). BLE was introduced to target low power applications. The CC2650 Launchpad designed by Texas Instruments (TI) can lead to a bulky final product. The aim was to design hardware for the CC2650 micro-controller with the aim of making it more compact for use in WSNs. A top-down approach was used wherein the available product is studied to identify the redundant and reverse engineer it to design a new product. A 2 layer printed circuit board (PCB) was designed which resulted in a 64 percent decrease in size compared to the Launchpad. Also, experiments were performed to test the proof of concept.

Radio frequency identification (RFID) is a versatile wireless technology usedworldwide. The fields of applications are many and its popularity constantlygrows due to smaller in size, better and less expensive components. RFID isused to identify, track or share information about an object using radio waves. This master thesis describes the process of designing and implementing ahandheld UHF RFID reader. The goal was to, based on a UHF RFID-chipdesign a fully functional, small in size and power efficient device. Amicrocontroller provides the user interface and is also used to control theRFID-chip and a Bluetooth device. A Bluetooth- and GPRS-compatible mobilephone will be used to forward data to a server connected to the Internet. Allparts of the design are described, such as the printed circuit board design aswell as the software for the micro controller and the mobile phone. Because the extent of this thesis it is neither possible nor necessary to dig toodeep into the Bluetooth- or GPRS-protocol. The focus will be on designingsoftware and hardware for the handheld unit. / Radio frekvens identifiering (RFID) är en mångsidig trådlös teknik somanvänds över hela världen. Områdena där tekniken används är många och dess popularitet växer konstant tack vare mindre storlek, bättre och billigarekomponenter. RFID används för att identifiera, spåra eller dela med siginformation om ett objekt med radiovågor. Det här examensarbetet beskriver processen av design och implementering aven handburen UHF RFID läsare. Målet har varit att, baserat på ett UHF-RFIDchip, designa en fullt fungerande, liten och strömsnål enhet. En microcontroller förser dels användaren med ett användargränssnitt och sköter delskommunikationen med RFID chip och en blåtandsmodul. En blåtands- ochGPRS- eller 3G-kompatibel mobiltelefon används for att skicka vidare data tillen server kopplad till Internet. Alla delar av designen är beskrivna, så som PCB design, mjukvara för micro controllern och mobiltelefonen. På grund av omfattningen av det här examensarbetet så har det inte varitmöjligt eller nödvändigt att gräva för djupt i Blåtands- eller GPRS/3Gprotokollen. Fokus är på att designa hårdvara och mjukvara för den handhållna enheten.