شبکه های سنسوری بی سیم (wsn) یکی از کلیدی ترین سیستم های جدید در تشخیص وضعیت محیط به شمار می روند. شبکه حس/کار بشدت با محیط فیزیکی تعامل دارد. از طریق حسگرها اطلاعات محیط را گرفته و از طریق کار انداز ها واکنش نشان می دهد. این شبکه ها، شبکه ای متشکل از تعداد زیادی گره کوچک است. در هر گره تعدادی حسگر و/یا کارانداز وجود دارد که ارتباط بین گره ها به صورت بی سیم است. هرگره بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار می کند و نوعا از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک است و دارای محدودیت هایی در قدرت پردازش, ظرفیت حافظه, منبع تغذیه, ... می باشد. این محدودیت ها مشکلاتی را بوجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه است. در این پایان نامه یک گره حسگر بی سیم طراحی و ساخته شده است. در فصل اول به معرفی شبکه های حسگر بی سیم و کلیه موضوعات مرتبط با آن می پردازیم. در فصل دوم در ارتباط با استاندارد زیگبی که در شبکه های حسگر بی سیم جهت انتقال اطلاعات به کار می رود، بحث خواهیم کرد. در فصل سوم به معرفی گره حسگر بی سیم که مورد طراحی قرار گرفته و ساخته شده است، خواهیم پرداخت و در فصل چهارم به بررسی عوامل موثر بر میزان توان مصرفی یک گره حسگر بی سیم از قبیل نرخ نمونه برداری ، حجم بافر، امنیت داده ها و تعداد گره های بهینه برای یک فاصله مشخص متناسب با توان تنظیمی هر گره به صورت تئوری پرداخته و نتایج شبیه سازی بررسی خواهد شد.

پروتزهای عصبی مانند شبیه ساز عمیق مغز و یا کاشت حلزونی گوش، نوید یک آینده روشن و یک بهبود اساسی در کیفیت زندگی افراد دارای اختلالات عصبی حاد را می دهد. نتایج بسیار چشم گیری مانند کاهش رعشه در بیماران مبتلا به پارکینسون و بازگشت شنوایی به افراد ناشنوا، با استفاده از این تکنولوژیهای ساده و کارآمد بدست آمده است و راه را برای پیشرفتهای بیشتر در زمینه ساخت پروتزهای قابل کاشت در بدن، برای تشخیص، مقابله و درمان بسیاری ناهنجاریها و ناتوانی هایی از این دست هموار کرده است. مغز انسان و سیستم اعصاب مرکزی، برای مدت زمان بسیار طولانی مورد مطالعه بوده و توجه زیادی را به خود جلب نموده است. کارهای بسیار زیادی وجود دارد که این ماشینهای بیجان (کامپیوترها) تاب مقابله و رقابت با مغز انسان در انجام و حل آنها ندارند. مغز از نظر توان مصرفی برای انجام محاسباتی بسیار بهینه عمل می نماید، توان مصرفی مغز در حدود 12 وات می باشد که در مقایسه با پردازشگرهای امروزی که توانی بیش از 50 وات مصرف می نمایند بسیار بهینه تر می-باشد. مغز آنقدر پیچیده است که فهم بهتر عملکرد آن به مشارکت بسیاری از شاخه های مهندسی نیاز دارد. در سالهای اخیر اختراع میکروالکترودهای آرایه ای، به محققان این امکان را داده است تا شروع به فهم نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز نمایند. این میکرو الکترودهای آرایه ای امکان ضبط طولانی مدت فعالیتهای عصبی را، از چندین نرون به صورت همزمان در اختیار پژوهشگران قرار داده اند. یک سیستم ایده آل که بتواند به منظور ضبط طولانی مدت سیگنالهای عصبی مورد استفاده قرار گیرد، باید قابل کاشت در بدن بوده و قابلیت و توانایی تقویت سیگنالهای عصبی و ارسال آنها به خارج از بدن را نیز داشته باشد. در این پایان نامه یک تقویت کننده عملیاتی میان گذر با توان مصرفی و نویز بسیار کم معرفی شده است. این تقویت کننده برای کاربردهای پزشکی به خصوص در سیستمهای ضبط سیگنالهای عصبی که در داخل بدن کاشته می شوند، قابل استفاده است. از ویژگی های این تقویت کننده می-توان به پهنای باند قابل تنظیم آن اشاره نمود به طوری که فرکانس قطع پایین از hz 04/0 تا hz 1/26 و فرکانس قطع بالا آن نیز از khz 2/4 تا khz 3/7 قابل برنامه ریزی می باشد. این ویژگی به ما این امکان را می دهد تا اولاً خطاهای مجاز هنگام ساخت را برطرف نماییم و ثانیاً باتوجه به کاربرد میزان نویز ورودی به تقویت کننده را با محدود نمودن پهنای باند ورودی به حداقل برسانیم. این تقویت کننده توسط تکنولوژی سی ماس µm 18/0 پیاده سازی شده است و با استفاده از یک منبع تغذیه 8/1 ولت و توان مصرفی nw 2/88 قادر است بهره ای برابر با db 92/53 ایجاد نماید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که میزان نویز منتسب به ورودی (irn) این تقویت کننده µvrms 33 می باشد که باتوجه به توان مصرفی این تقویت کننده، ضریب بهره وری نویز (nef)، 04/3 به دست می آید. مساحت سیلیکون اشغال شده توسط این تقویت کننده mm2 0044/0 می باشد که در مقایسه با سایر کارهای انجام شده تا کنون فضای بسیار کمتری را اشغال نموده است. این تقویت-کننده در مقایسه با کارهای انجام شده تاکنون علاوه بر دارا بودن ضریب بهره وری نویز قابل قبول از بهره بسیار بالاتر و توان مصرفی بسیار پایینتری برخوردار است.

مروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت مدارهای مجتمع، بشر هر روز موفق به پیاده سازی مداراتی پیچیده تر و سریع تر از قبل می گردد. با بزرگتر شدن مدارات، احتمال بروز خطا در طراحی قسمت های مختلف مدار، افزایش می یابد. طراحی مدارات آنالوگ علاوه بر توپولوژی طرح اولیه برای گسترش طراحی مدار، به سایزبندی و مقداردهی عناصر نیاز دارد که در بیشتر موارد فرایندی تکراری، طاقت فرسا و زمان بر است، از این رو روش های متفاوت طراحی خودکار مدارات مجتمع آنالوگ از سوی محققین ارائه شده است. ابزارهایی که برای طراحی در این زمینه استفاده می شوند از دو بخش سنتز مدارات مجتمع آنالوگ و بهینه سازی تشکیل شده اند. اخیرا روش های متعددی برای بهینه سازی استفاده می شود که هر کدام از ابتکارات و الگوریتم هایی بهره می برند اما با توجه به این که اکثر مسائل مهندسی دارای طبیعتی چند هدفی و چند موضوعی می باشند، و این مسائل دارای اهداف و موضوعاتی در طراحی هستند که تقابل مستقیمی با هم دارند در این رساله از روش الگوریتم چند هدفه nsga-ii تکامل یافته ای استفاده شده است که از قدرت تطابق فراوانی در طراحی مدارات مجتمع آنالوگ برخوردار می باشد. شایان ذکر است که با در نظر گرفتن فاکتورهای متفاوت برای مدارات مجتمع آنالوگ از جمله نویز، بهره، توان مصرفی، پایداری حراراتی و غیره که گاهاً با یکدیگر در تعارض نیز هستند معیارهایی برای انتخاب پاسخ نهایی از میان جواب های بدست آمده مورد نیاز است. در این رساله برای شبیه سازی و ارزیابی پاسخ های احتمالی از نرم افزار hspice استفاده شده است. سیستم پیشنهادی با ترکیب و تبادل داده ها و نتایج خروجی hspice و الگوریتم بهینه سازی تا رسیدن به بهترین پاسخ، فرایند را ادامه می دهد. جهت ارزیابی الگوریتم پیشنهادی از دو ساختار lna و مدار منبع ولتاژ bandgap استفاده شده است که با مقایسه نتایج به دست آمده با کارهای گذشته می توان به دقت و سرعت رسیدن به پاسخ های بهینه سازی شده پی برد.

اهمیت مراقبت از سلامتی در هر مکان و زمانی برای هر فرد سالم و بالاخص بیماری با هر شرایط سنی و هر وضعیت شغلی نیاز ضروری به پایش و اندازه گیری علائم حیاتی بدن دارد . در این فعالیت سعی شده یک سیستم کنترل سلامتی همراه ، که متمرکز بر عارضه ی قلبی است، ارائه گردد. در طراحی این سیستم، سیگنال ecg که به عنوان پارامتر حیاتی بیمار می باشد، پس از دریافت از سنسورها، تقویت شده و برای انتقال به ایستگاه مرکزی ، در قالب های استاندارد، بسته بندی می شوند. به این منظور، بعد از بررسی ماژول های ارتباطی موجود، ماژول های bluetooth را به عنوان رابط بی سیم انتخاب نمودیم. برای کنترل و نظارت بر نحوه شارش اطلاعات نیز، از خانواده میکرو کنترلرهای avr استفاده نمودیم که توانستند کارآیی خود را به درستی نمایش دهند. داده ها به واسطه شبکه های محلی و نیز اینترنت، از ایستگاه مرکزی به ایستگاه پرستاری منتقل می شوند و پزشک یا پرستار از وضعیت و نیز شرح حال بیمار اطلاع می یابد. برای دست یابی به این هدف، با کمک مجموعه نرم افزار visual studio.net 2008 و زبان برنامه نویسی c# .net نرم افزارهای مورد نیاز سیستم را طراحی نمودیم. دلیل استفاده از این زبان برنامه نویسی، قدرت و نیز آسان بودن کارکرد آن می باشد. نرم افزار تولید شده دارای محیطی مناسب جهت برقرار نمودن ارتباط با کاربر است.از اهداف دیگر این فعالیت، کاهش هزینه های راه اندازی سیستم خواهد بود که برای اثبات این دو مدعا، به پیاده سازی سیستم برای سیگنال ecg اقدام نمودیم و به تحلیل ویژگی های آن پرداختیم. با توجه به نحوه کارکرد سیستم، که به مدت 24 ساعت تحت آزمایش قرار گرفت و توانست به درستی از عهده ارسال داده ها به صورت آنی و پیوسته برآید، کارآیی سیستم تأیید گردید.

ecg، ثبت و ضبط سیگنال الکتریکی قلب می باشد. از طریق شکل موج سیگنال ecg و مقایسه آن با الگوی نرمال و صحیح سیگنال ecg می¬توان به اختلالات مختلف قلبی همچون: بافت ماهیچه¬ای قلب، تعیین آریتمی¬های خطرناک، اشاره¬ی دقیق به اثرات مزمن فشار خونِ طولانی، اثرات شدید طب¬های ریوی و بسیاری دیگر از اختلالات قلبی پی برد. علاوه بر آن نظارت دائمی بر روی سیگنال ecg قلب به طور گسترده برای درمان بیماری قلبی لازم و ضروری می¬باشد.از میان موج¬های یک سیگنال قلبی، مجموعه qrs دارای ویژگی برجسته¬ایی¬ می باشد و به دلیل قالب منحصر به فرد و دامنه آن نسبت به موجهای دیگر ecg، به گزینه اصلی و اساسی برای آنالیز و تجزیه سیگنال ecg تبدیل شده است. هدف این پایان¬نامه طراحی الگوریتمی برای تشخیص مجموعه¬ی qrs می¬باشد، که علاوه بر قابلیت پیاده¬سازی، حجم سخت افزای پایینی نیز داشته باشد. در نهایت یک الگوریتم بر اساس تبدیل ویولت برای تشخیص مجموعه¬ی qrs ارائه شده است، که ابتدا در برنامه¬ی matlab و سپس به صورت سخت افزاری بر روی fpga مدل cycloneii پیاده سازی انجام گرفته است. الگوریتم ارائه شده علاوه بر آن که دارای حجم سخت افزاری پایینی می باشد، نسبت به الگوریتم¬های دیگر که در زمینه¬ی تشخیص qrs ارائه شده¬اند از دقت بیشتری برخوردار می¬باشد

طراحی و شبیه سازی مدار واسط الکترونیکی در سیستم هاروستر انرژی

سیستم شناسایی فرکانس رادیویی(rfid) یک تکنولوژی شناسایی خودکار است که از امواج رادیویی برای شناسایی و ردیابی اشیاء در حال حرکت بهره میگیرد. این سیستمها به لطف سهولت در شناسایی اجسام بدون تماس فیزیکی و هزینه پایین کاربردهای بسیاری در شناسایی بیمار در بیمارستان، ردیابی محصول در زنجیره تامین، مدیریت پارکینگ و کنترل موجودی انبار و ... پیدا کرده اند. انتظار میرود تکنولوژی rfid در زمینه شناسایی اشیاء جایگزین سیستمهای بارکد گردد. با وجود بسیاری از کاربردهای بالقوه، فناوری rfid از مشکلات امنیتی و محرمانگی رنج میبرد که به پذیرش جهانی ?ان لطمه وارد کرده است. بسیاری از دغدغه های امنیتی از ماهیت ارتباطات بیسیم در چنین سیستمهایی نش?ات میگیرند. از ?انجایی که تگهای rfid کوچک و کم هزینه میباشند منابع سخت افزاری محدودی دارند. بنابراین استفاده از الگوریتمهای رمزنگاری با حجم محاسباتی بالا برای حفظ حریم خصوصی و افزایش امنیت غیرعملی به نظر می?اید. هدف این پایاننامه حذف مشکالت امنیتی با معرفی یک پروتکل تصدیق هویت دوطرفه قوی برای تگهای rfid میباشد. از میان تکنیکهای امنیتیrfid روشهای مبتنی بر توابع هش سطح بالایی از امنیت را تامین میکنند. از این رو در پروتکل پیشنهادی از توابع درهمساز نوع sha-256 بهره گرفته شده است. برای پیاده سازی این بخش امنیتی ساختاری با حجم سخت افزار کم و بهترین فرکانس و با بازدهی کافی نیاز میباشد. برای دستیابی به این هدف یک ساختار جدید با بهینه ترین حجم سخت افزار و فرکانس بالا در مقایسه با تحقیقات و پیاده سازی های قبلی بر روی fpga ارا ئه شده است.

نظارت مستمر و کنترل دمای محصولات فاسد شدنی مانند محصولات دامی، کشاورزی، دارویی و برخی مواد شیمیایی در مراحل مختلف حمل و نقل و نگهداری از اهمیت بسزایی برخودار است. این نظارت می تواند نقش قابل توجه ی در کاهش هزینه های مستقیم و غیر مستقیم ناشی از فساد محصولات داشته باشد. به این منظور شرکتهای مختلف از تجهیزات متفاوتی استفاده می کنند. یک روش معمول تجهیز ماشین ها یا سرد خانه ها به ترموگراف یا مواردی از این قبیل می باشد. اما به وضوح می توان دید که در هیچکدام از این موارد نظارت مستقیم بر خود محصول نیست و نظارت بر فضاییست که محصول در آن قرار گرفته است و این باعث به وجود آمدن یک نقطه ابهام در پروسه نظارت است. چراکه با این روش شرایط نظارت دقیقی بر محصول اصلی وجود ندارد. استفاده از یک برچسب هوشمند دارای سنسور دمای داخلی که امکان اندازه گیری مستمر دمای محصول را داشته باشد به عنوان یک راهکار مناسب استفاده شده است. به همین دلیل ما در این رساله در راستای بومی سازی تکنولوژی نظارت مستمر بر زنجیره سرد و بهبود این پروسه گام برمی داریم. هدف این پایان نامه طراحی و پیاده سازی یک بستر سخت افزاری و نرم افزاری مناسب جهت نظارت مستمر بر زنجیره سرد مبتنی بر تکنولوژی rfid می باشد.

هدف این پژوهش، طراحی منبع تغذیه 2/1 ولت کم توان برای سیستم¬های پزشکی بی سیم می¬باشد. شبیه سازی توسط نرم¬افزار ads با تکنولوژی 18/0 cmos صورت گرفته است. این منبع تغذیه شامل یکسوساز، رگولاتور ولتاژ ، مدار مرجع ولتاژ و دمدولاتور ask برای استخراج داده از سیگنال rf ورودی می¬باشد. فرکانس شبیه¬سازی مطابق با استاندارد ism ،56/13 مگاهرتز و نرخ داده ورودی 40 کیلوبیت بر ثانیه می¬باشد. در این پژوهش از یکسوساز شارژ پمپ pmos با تکنیک بایاس بدنه استفاده شده که بازده این یکسوساز 4/33% می¬باشد. رگولاتور ولتاژ ثابت 2/1 ولت را تولید می¬کند که همان ولتاژ منبع تغذیه نهایی برای قطعه می¬باشد. رنج ورودی برای رگولاتور 4/1 تا 6/3 ولت و افت ولتاژ رگولاتور 200 میلی¬ولت است. تنظیم خط رگولاتور 28/0 میلی¬ولت بر ولت و تنظیم بار رگولاتور 0107/ میلی¬ولت بر میلی¬آمپر می¬باشد. تغییرات ولتاژ خروجی رگولاتور بر حسب دما در محدوده دمایی 40- تا 100 و برای ولتاژ مرجع در محدوده 20- تا 80 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. مدار مرجع ولتاژ 40/0 ولت تولید می¬کند و توان مصرفی توسط مدار مرجع ولتاژ 24/2 میکرو وات می-باشد . دمدولاتور داده را با شاخص مدولاسیون 7/23 % استخراج می¬کند و توان مصرفی دمدولاتور 32 میکرو وات است. توان مصرفی مدار کلی 200 میکرو وات می¬باشد

کاهش توان مصرفی میکرو سیستم های مجتمع شده، هدف اول طراحی در بیشتر وسایل بایومدیکال قابل کاشت و یا شبکه های حسگر بیسیم که با باتری کار می کنند شده است. نه تنها عمر باتری بلکه اندازه فیزیکی آن هم مستقیما به توان مصرفی وسیله بستگی دارد. بنابراین طراحی توان پایین مدارات مجتمع بکار گرفته شده در این قبیل سیستم ها دستاورد مهم تحقیقات علمی شده است. در یک مدار واسط سنسور بایومدیکال، توان مصرف شده در مبدل های آنالوگ به دیجیتال قابل توجه و مهم شده است. برای این قبیل کاربردها با دقت متوسط و سرعت متوسط، مبدل های آنالوگ به دیجیتال تقاریب متوالی در بسیاری از موارد به دلیل سادگی ساختار آنها و استفاده کم از عنصرهای فعال و توان مصرفی کم آنها بکار گرفته شده اند. این پایان نامه به معرفی روشی برای بهینه کردن توان مصرفی درdac خازنی مورد استفاده در مبدل های آنالوگ به دیجیتال تقاریب متوالیsaradc می پردازد. ایده مد نظر ما این است که با بهینه سازی مقدار خازن ها در بهترین حالت برای کاهش تابع هدف که همان توان مصرفی می باشد اقدام کنیم. که در این روش با بدست آوردن بهترین مقدار برای خازن واحد cu در نرم افزار های موجود مانند matlab,hspice به بهینه ترین حالت برای کاهش توان مصرفی دست پیدا کنیم.

سیستم های مانیتورینگ سلامت سازه(shm) از تکنولوژی های بسیار کارامد و مورد توجه متخصصان صنایع مختلف مانند عمران و راه و ساختمان و تاسیسات می باشد.در این پژوهش یک سیستم مانیتورینگ سلامت سازه برای یک نمونه پل مدل شده معرفی و پیاده سازی شده و بطور کامل مورد تحلیل و ارزیابی قرار می گیرد.سیستم فوق دما و رطوبت را در عرشه پل مفروض و جابجایی یا تغییر شکل را در پایه های پل اندازه می گیرد.در تفسیر و تحلیل داده ها و آ ستانه ها از تکنیک های پردازش داده ویژه و الگوریتم های آماری و استنتاج فازی استفاده می شود.

در این پایان نامه به تشریح و طراحی یک مبدل آنالوگ به دیجتال 16 کاناله به روش single slope با رزولوشن 10 بیت و توان مصرفی کم پرداخته شده است. مبدل فوق در تکنولوژی cmos 0.18 ?m طراحی و شبیه سازی شده است. همه کانال های این مبدل دارای دو بخش مشترک و دو بخش مجزا می باشند. بخش های مشترک عبارتند از شمارنده و مولد موج شیب و بخش های مجزا شامل ثبات و مقایسه کننده می باشند. این مبدل برای استفاده در مقاصد پزشکی کاشتنی طراحی شده است. با توجه به محدوده ی فرکانس های عصبی نرخ نمونه برداری این مبدل در هر کانال 20 khz است. توان مصرفی این مبدل نسبت به مبدل های مشابه بسیار کمتر و در حدود 20.53 ?w است. پارامتر های استاتیکی مبدل نیز برای inl و dnl به ترتیب -0.49/0.33 و -0.47/0.47 می باشند.

در این پایان نامه، روشی برای استخراج ویژگی های دیداری از تصاویر چهره تمام رخ ارائه می شود. این روش بر تطبیق مدلهای انعطاف پذیر استوار است . مکان تقریبی چشمها با استفاده از هیستوگرامهای افقی و عمومی بدست می آید. محل مردمکها با تطبیق مدل مناسب آشکار می شود و براساس آن محور تقارن چهره تعیین می شود. سپس ناحیه های مربوط به چانه، دهان و چشمها مشخص می شوند. با استفاده از یک مدل مناسب ، بهترین تطبیق بر اساس یک تابع انرژی در هر ناحیه بدست می آید و محل دقیق چانه، دهان و چشمها مشخص می شود. روش پیشنهادی در این پایان نامه روی 60 تصویر چهره آزمایش شد و نتایج رضایت بخش بود.