针对雪崩光电二极管(Si-APD)所加偏压需要随环境温度作调整, 且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素, 构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源, 以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元, 以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元, 以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性, 而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点, 能在9~36 VDC宽输入电压范围和-40~70 ℃环境下良好工作。

激光气体遥测作为本征安全气体探测方法，可进行实时在线、非接触、远距离探测，具有独特的优势。基于非合作目标设计和开发一款具有完全自主知识产权的便携、轻巧、可实用化的手持式激光甲烷气体遥测仪，其温控芯片采用WTC3243，控温精度可达0.01 ℃，收发一体光学遥测组件采用平行光轴设计。通过标准气体比对测试，结果表明测量相对误差在±5%范围之内，测量综合偏差为293×10-6 m，遥测仪测量值与标准积分浓度值之间的拟合优度达0.999。经过不同遥测距离测试，结果表明遥测距离可达20 m，且系统具有不同遥测距离测量的一致性。通过甲烷泄漏气团实际环境模拟测试，结果表明设计与开发的该手持式激光甲烷气体遥测仪完全可用于实际燃气管道等场所甲烷气体泄漏的实时在线、非接触、远距离遥测，且满足测量要求。

基于红外光谱吸收型的气体传感器是目前最为有效、应用最广泛的瓦斯浓度测试方案。本文基于红外分子光谱学原理, 采用MEMS红外收发组件作为气体敏感部件,首先对红外气体传感器的基本原理进行了分析, 得到了探测器红外感光特性与气体浓度变化的关系, 采用C8051F040单片机作为控制核心, 完成了气体传感器总体方案设计, 提出了具有带通放大功能的信号调理电路以实现噪声抑制, 有效提高检测信噪比; 针对气体传感器的信号检测电路, 从硬件层面进行了详细的叙述, 主要包括电源管理、驱动控制、CAN总线通信、数据采集处理及控制等功能模块, 描述了信号软件设计流程和方法; 最后, 完成了信号检测电路搭建和传感器样机研制, 进行了常温条件下的CH4浓度测试, 测试结果表明研制的气体传感器测试数据与之前的分析结果完全一致, 具备高精度、微型化、低功耗的技术特点。

针对目前卫星遥感器进行场地定标的光谱观测仪器的应用需求，设计了可见近红外波段（0.4 μm~1.0 μm）的光谱辐射采集电路系统，并结合光谱辐射采集模块进行了应用与数据分析。重点介绍了线阵探测器的选型与驱动需求，并完成了基于STM32微处理器的设计。结合辐射观测需求，在信号处理部分使用仪表放大器运放对探测器的模拟输出信号进行处理，并采用STM32内部的A/D转换器采集。分析数字信号输出的结果，该辐射测量电路系统的的采集数据达到了1 LSB的数据精度（≤0.8 mV）。探测器电路系统应用到光谱辐射采集模块中，进行了户外应用与数据分析，光谱辐照度比对结果的偏差小于5%。光谱辐照度的比对结果证明整个系统可以直接进行产品应用，满足野外辐射测量数据的可靠性获取。

介绍了基于 RS485总线的远程 IO卡在抗辐照测试系统中的实现(主要用于瞬时剂量率抗辐照试验、总剂量抗辐照试验等)，包括USB转RS485接口模块、 RS485转IO卡控制模块。采用FT232与隔离型RS485驱动器实现 USB转RS485；使用32位控制器STM32与RS485隔离型驱动作为远程端 IO输出设备。研制的 RS485总线IO卡作为抗辐照测试系统的重要组成部分，完成了瞬态剂量率、总剂量试验和中子试验，并得到了测试数据。通过实际抗辐照试验环境验证，该模块具有现场布线要求低，可靠性高的特点，满足应用需求。

基于TMS320F28335设计了一种人体运动识别与测评装置。利用运动传感器MPU6050获取人体运动姿态数据，并与标准数据相比较，能够实时提醒使用者动作的规范程度。独特的可编程教练模式，能够现场采集和处理标准数据，适用于体育训练和患者康复。该装置使用串口LCD作为显示模块，能够显示所测人体运动的加速度、角度和人体运动轨迹的测评与分析结果。给出了系统液晶显示电路的硬件设计和软件流程图。实验结果表明，所设计的显示电路模块接口简单，使用方便，体积适中，能够满足可穿戴人体运动轨迹测评的显示要求。

针对电容储能型重频强流电子加速器对自动控制的要求, 研制了一套基于LabVIEW和PIC单片机的远程触发控制系统。本系统用普通的数据采集卡和单片机硬件实现了复杂的电路控制和时序控制, 具有信号采集、调用表格数据、控制晶闸管触发等功能, 以实现储能电容对变压器原边电容的稳定谐振充电。将该控制系统应用在重频强流电子加速器平台, 重复频率运行时, 能够保持原边电容充电的一致性和稳定性, 系统长时间运行可靠、稳定、抗干扰能力强。

为了提高红外探测器在实际工作中的性能和稳定性,设计了一种针对高发热红外精密传感器的自动调节探测器外围温度的装置。该装置利用 C8051F350单片机对半导体制冷片进行制冷、制热和不同功率运行的控制,保持探测器外围温度的稳定。通过PID算法编程,结合多点测量实现环境温度的均匀性和稳定性。实验结果表明,在一天的工作时间内,该装置可使探测器外围的温度控制在20 ℃,控制精度为±0.5 ℃,显著提高了探测器的性能。

由于人们环保意识的提高,越来越多的场合期望提供实时的空气质量监测数据.对于这类应用场景,基于无线网络的远端监测站点与数据处理中心的系统架构已经十分成熟.给出了基于信号覆盖率最高的GSM中最可靠的短信服务作为数据传输媒介的远程空气质量监测系统的设计方案.方案中的硬件选型以性能、尺寸和功耗同时作为标准,力求使得系统具有更佳的工程使用价值,方便日后推广.同时监测中心除提供基本的监测软件外,还提供了开发库,便于用户利用监测站点的数据进行二次开发.通过对原型机的测试,该设计能够在无外部电源供电的情况下连续72 h对空气质量进行监测,具有实用推广价值.

为满足多实际应用场合的显示和一些特定360°全方位显示的工作需求，降低设备成本，设计了彩色旋转LED显示屏。采用32个三色七彩LED组成单列的旋转LED屏，通过单片机智能控制电机旋转、电子扫描三色LED，实现预设RGB三色的彩色图像显示。提出了旋转彩色LED显示屏的设计方案，给出硬件电路的设计方法，分析图像数据的提取过程和提取方法，并设计了系统程序流程图，最终进行系统的实际测试。采用RGB三色七彩LED，实现了32 pixel×150 pixel像素彩色图像显示。经过长时间测试运行该系统稳定可靠，实现360°全方位显示、灰度实现256级调节。