時(shí)間：2022-11-20 09:39:17
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單元電路論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：搶答器,中央控制單元USB通信
傳統(tǒng)的搶答器一般利用數(shù)字邏輯電路做成，功能單一，已不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合已廣泛應(yīng)用到各個(gè)電子系統(tǒng)。本文是基于單片機(jī)為核心的搶答系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)串口通信動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、操作方便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。特別是搶答系統(tǒng)與PC通信相聯(lián)系，使整個(gè)搶答系統(tǒng)功能更完善。
1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)搶答器功能過(guò)于單一，因此，可將其功能進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出以單片機(jī)為核心的搶答器系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。
搶答系統(tǒng)由控制開(kāi)關(guān)、搶答開(kāi)關(guān)、加/減分電路、計(jì)時(shí)電路、顯示電路、報(bào)警電路、PC通信等幾部分構(gòu)成，如圖1所示。
圖1、總體方案電路圖
完成功能如下：
a、搶答開(kāi)始時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，最先按動(dòng)搶答按鈕的選手應(yīng)具優(yōu)先權(quán)，搶答系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確迅速地判斷出第一搶答者并將其信號(hào)鎖存，同時(shí)將輸入端關(guān)閉而使其它搶答信號(hào)無(wú)效。選手編號(hào)/得分情況能夠在顯示屏上顯示。此功能由中央控制單元,譯碼、顯示電路完成。
b、問(wèn)題回答完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答的準(zhǔn)確性給予不同分值的加/減。此功能由加/減分電路完成。
c、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)若有人搶答，搶答有效，終止定時(shí)，若無(wú)人搶答，此次無(wú)效。此功能由計(jì)時(shí)，中央控制單元完成。
d、每次問(wèn)題回答結(jié)束，主持人應(yīng)通過(guò)復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，各種程序又回到初始狀態(tài)。為進(jìn)行下一輪的搶答工作做準(zhǔn)備。
搶答開(kāi)始之前，賦予選手一定的初始分，若選手違例搶答，報(bào)警電路工作，提醒有人違例搶答，同時(shí)編號(hào)牌顯示違例選手號(hào)碼，該違例選手會(huì)被自動(dòng)扣分。搶答開(kāi)始時(shí)，記分牌顯示選手初始值，此時(shí)，主持人根據(jù)需要，選定不同分值的題目讓選手回答。當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始，同時(shí)按下開(kāi)始鍵的時(shí)候，選手搶答，編號(hào)牌顯示選手編號(hào)。這時(shí)只能有第一位選手優(yōu)先搶答成功，其他搶答無(wú)效。與此同時(shí)，倒計(jì)時(shí)就開(kāi)始計(jì)時(shí)，在剩下最后幾秒的時(shí)候，報(bào)警電路工作，提醒選手。搶答時(shí)間結(jié)束，本題搶答無(wú)效。選手回答問(wèn)題完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答問(wèn)題的情況，對(duì)選手成績(jī)做出相應(yīng)的處理。每一題搶答結(jié)束后，主持人進(jìn)行電路復(fù)位功能，為下一題做準(zhǔn)備。而每一題的搶答過(guò)程中，編號(hào)顯示牌和各選手的得分情況會(huì)自動(dòng)的送到PC機(jī)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。科技論文。
1.1 硬件電路設(shè)計(jì)
1.1.1、中央控制單元
中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)的信息處理部分，鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)等發(fā)出信號(hào)，中央控制單元收到信號(hào)后做出分析、響應(yīng)，完成電路功能的執(zhí)行。科技論文。
系統(tǒng)選用ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252，它是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，它可向輸出單元輸出控制信號(hào)。
1.1.2、鍵盤(pán)輸入及加/減分電路
選手通過(guò)按鍵進(jìn)行搶答，單片機(jī)識(shí)別到有按鍵按下時(shí)，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序，控制譯碼顯示器顯示選手的編號(hào)或分?jǐn)?shù)。而開(kāi)始鍵，加/減分鍵也是通過(guò)鍵盤(pán)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)功能。
鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)程序可實(shí)現(xiàn)很多功能。搶答器按如圖2所示的矩陣結(jié)構(gòu)連接，可有效減少單片機(jī)的I/O口。用單片機(jī)位處理指令來(lái)判斷是否有鍵按下，若有鍵按下，則有電平輸入。轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序，顯示有效選手的號(hào)碼，而其他選手再按“搶答鍵”也無(wú)效。若無(wú)人搶答，報(bào)警電路工作，表示本次搶答無(wú)效。若選手違例提前搶答，報(bào)警電路提醒選手注意，顯示牌顯示違例選手號(hào)碼，單片機(jī)通過(guò)程序指令讓該違例選手減去一定分值。
加/減分電路與搶答鍵工作原理一樣，當(dāng)按下加/減分按鍵，單片機(jī)控制程序指令，給選手加/減相應(yīng)的分值，每一題只能給與搶答選手一次的加減分機(jī)會(huì)，若有特殊情況，主持人可在控制臺(tái)進(jìn)行操作。
若搶答鍵太少，可通過(guò)增加I/O口數(shù)量或者在中央處理單元外再外擴(kuò)一片可編程I/O接口芯片。
圖2、鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)圖
1.1.3、選手編號(hào)/分?jǐn)?shù)顯示電路
譯碼顯示：利用單片機(jī)串行口加外圍芯片74LS164，構(gòu)成多個(gè)并行輸出口，用于串－并轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)CD4511鎖存-譯碼器進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示。科技論文。數(shù)據(jù)從單片機(jī)輸出經(jīng)74LS04反相器進(jìn)入74LS164的輸入端，而時(shí)鐘脈沖經(jīng)74LS04反相器連接到74LS164的CLK脈沖信號(hào)端，在LED顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字，從而完成選手編號(hào)的顯示。
選手得分顯示電路與編號(hào)顯示電路原理一樣，可將多片74LS164芯片相連，增加其顯示位數(shù)。
1.1.4計(jì)時(shí)、報(bào)警等電路
倒計(jì)時(shí)器電路中，選用四位十進(jìn)制減法定時(shí)/計(jì)數(shù)專(zhuān)用集成電路EC9410和7448TTLBCD--7段譯碼器組成可預(yù)置數(shù)的十進(jìn)制減法器。在時(shí)鐘脈沖的作用下，倒計(jì)時(shí)開(kāi)始。若某組搶答有效，計(jì)時(shí)停止并顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)刻。若一直無(wú)人搶答.則倒計(jì)時(shí)到“00”自然停止。
報(bào)警輸出單元如圖3所示，數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)相連，電路由三極管外加揚(yáng)聲器等外圍電路構(gòu)成，當(dāng)中央控制單元通過(guò)分析確定存在違例搶答或是倒計(jì)時(shí)停止，便通過(guò)指令給報(bào)警電路數(shù)據(jù)輸入端一個(gè)高電平，三極管就導(dǎo)通，產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，從而形成一個(gè)報(bào)警電路，可通過(guò)調(diào)節(jié)報(bào)警聲長(zhǎng)短來(lái)判斷是倒計(jì)時(shí)停止報(bào)警還是違例搶答報(bào)警。
圖3、報(bào)警電路
1.2單片機(jī)與PC機(jī)的通信
搶答過(guò)程中，顯示數(shù)據(jù)需要傳入PC機(jī)內(nèi)。單片機(jī)與PC機(jī)間的通信選用USB串口通
信，將單片機(jī)采集的信息傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作為USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系統(tǒng)并與微控制器通過(guò)高速通用接口進(jìn)行通信，也支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器，性能較好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口線(xiàn)DATA0至DATA7具有可控的三態(tài)門(mén)電路，故而PDIUSBD12芯片可以直接與AT89S8252的數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，掛在系統(tǒng)總線(xiàn)上。當(dāng)系統(tǒng)將采樣得到的信息通過(guò)USB總線(xiàn)上傳給PC時(shí)，AT89S8252選通PDIUSBD12芯片，將單片機(jī)內(nèi)的采樣信息通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)傳給USB接口芯片，繼而傳給上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)的傳輸。
USB串口通信可采用控制傳輸模式，塊傳輸模式，同步傳輸模式，中斷傳輸模式等4種傳輸模式，根據(jù)本設(shè)計(jì)電路特點(diǎn)，采用中斷傳輸模式。其傳輸模式圖如圖4、圖5所示。
圖4、中斷輸入事務(wù)
圖5、中斷輸出事務(wù)
中斷服務(wù)子程序處理由PDIUSBD12產(chǎn)生，在中斷服務(wù)子程序中把數(shù)據(jù)從PDIUSBD12芯片的緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)移到單片機(jī)環(huán)形緩沖區(qū)中，并清除該芯片內(nèi)部緩沖區(qū)的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的數(shù)據(jù)包。而后建立正確的時(shí)間標(biāo)志，通知主程序進(jìn)行正確的處理。
2、結(jié)束語(yǔ)
文章創(chuàng)新點(diǎn)在于（1）以ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252為核心的搶答器功能強(qiáng)大，（2）采用USB串口通信，使功能進(jìn)一步得以完善。整個(gè)方案較好地完成了搶答器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此外，還需考慮需報(bào)警，增加語(yǔ)音報(bào)警等情況，功能強(qiáng)大的AT89S8252中央控制單元配合USB串口通信，使整個(gè)搶答器反映快，功能齊全，使用性強(qiáng)，可靠運(yùn)行。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 楊文顯，現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社[M]，2006。
[2] 尹羅生；吉吟東；孫新亞等， 一種USB外設(shè)的實(shí)現(xiàn)方法[J]，計(jì)算機(jī)工程，2002，7-28：207-209。
【關(guān)鍵詞】斷路器;A/D;單片機(jī)
1.引言
在低壓配電系統(tǒng)中，低壓斷路器是應(yīng)用最為廣泛保護(hù)裝置之一，主要應(yīng)用于要求實(shí)現(xiàn)保護(hù)且不頻繁操作的場(chǎng)合。它不僅能在正常工作情況下接通、分?jǐn)嘭?fù)載電流，而且允許在故障或不正常的情況下自動(dòng)切斷電路，從而保護(hù)變壓器、用電設(shè)備和供電線(xiàn)路;同時(shí)通過(guò)上下級(jí)線(xiàn)路的選擇性配合，能夠避免非故障區(qū)域的停電，減少不必要的損失。鑒于此設(shè)計(jì)一款智能的低壓斷路器具有很大的現(xiàn)實(shí)意義[1]。
2.總體方案設(shè)計(jì)
論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括參量中央處理控制模塊、信號(hào)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、人機(jī)交互模塊、通信模塊以及電源模塊等。圖1為硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：
圖1 整體結(jié)構(gòu)框圖
本論文所設(shè)計(jì)的智能斷路器控制單元所要實(shí)現(xiàn)的基本保護(hù)功能包括：三段電流保護(hù)（過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)、短路短延時(shí)保護(hù)及短路瞬時(shí)保護(hù)）和單相接地保護(hù)，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需要選用過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)。
3.電路設(shè)計(jì)
3.1 單片機(jī)I/O口擴(kuò)展
圖2 AT89C51RC2單片機(jī)接口擴(kuò)展原理圖
AT89C51RC2單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示，本論文所實(shí)際的智能控制系統(tǒng)是以AT89C51RC2片上系統(tǒng)為核心的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。
3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊
由于AT89C51RC2單片機(jī)內(nèi)部并沒(méi)有集成ADC模塊，因此必須外接ADC芯片，這里我們選用了一種美國(guó)TI公司生產(chǎn)的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模擬輸入通道，高性?xún)r(jià)比，采用CMOS工藝的10位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近原理實(shí)現(xiàn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該芯片內(nèi)置3路自測(cè)方式，片內(nèi)集成系統(tǒng)時(shí)鐘，固有的采樣和保持功能，具有轉(zhuǎn)換速度快、誤差小的特點(diǎn)[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，與單片機(jī)接線(xiàn)簡(jiǎn)單，引線(xiàn)很少，能夠很好節(jié)省單片機(jī)的I/O資源。TLC1543芯片與單片機(jī)接線(xiàn)如圖3所示。
3.3 電源模塊
常用的電壓源設(shè)計(jì)有電流源供電和電壓源供電。由于電流互感器裝設(shè)在裝置的出線(xiàn)端，一旦斷路器跳閘，控制單元就將失去電壓，所以必須設(shè)置備用電源來(lái)保證電源模塊失去供電電壓之后單片機(jī)、LCD顯示器等電子元件的正常工作，電源電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。因此，我們采用電壓源供電的方式，即任意取一相電壓經(jīng)電源變壓器變壓、整流單元整流后，采用DC-DC模塊轉(zhuǎn)換為所需電壓。電壓源供電是由裝置進(jìn)線(xiàn)端饋電線(xiàn)路供電，只要饋電線(xiàn)路不失去電壓，即使斷路器跳閘，也能保證控制單元的正常供電。系統(tǒng)電源電路如圖4所示。
圖3 TLC1543芯片與單片機(jī)接線(xiàn)原理圖
圖4 電源輸出原理圖
3.4 通信模塊
為了對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)顯示、后續(xù)數(shù)據(jù)處理及測(cè)量信號(hào)校正，可利用單片機(jī)的串行口與PC機(jī)進(jìn)行串行通信，將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計(jì)等復(fù)雜處理。在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信時(shí)，通常采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行串行通信。美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）正式公布的通信標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)是RS-485，其通信距離約為1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片與單片機(jī)AT89C51RC2的接線(xiàn)如圖5所示。
圖5 串口通信電路
3.5 溫度檢測(cè)、時(shí)鐘輸入電路
為了防止因溫度過(guò)高導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)作甚至損壞設(shè)備本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire數(shù)字溫度傳感器DS18B20對(duì)智能控制單元工作環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)與控制。
現(xiàn)代化的配電系統(tǒng)往往要求能夠記錄故障發(fā)生、人員登錄、設(shè)備操作等的具體時(shí)間，以便在事后進(jìn)行故障分析。這就要求我們給智能控制單元配備實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸入電路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能較好、功耗低的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。
單片機(jī)與DS1302芯片、DS18B20芯片的接線(xiàn)原理如圖6所示。
圖6 DS1302、DS18B20與單片機(jī)的接線(xiàn)原理圖
圖7 主程序流程圖
4.系統(tǒng)主程序
主程序是整個(gè)軟件系統(tǒng)的中樞，它不僅指揮著程序流程，而且將各功能子模塊有效地連接起來(lái)，因此主程序的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)軟件設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)上電或復(fù)位后，首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢，判斷硬、軟件有無(wú)故障，如果有故障則報(bào)警，然后開(kāi)中斷，判斷是否需要設(shè)定整定值，隨后進(jìn)行信號(hào)采樣，一周期采樣完成后計(jì)算有效值，所計(jì)算的有效值與事先設(shè)置的整定值進(jìn)行比較，判斷有無(wú)故障或不正常工作狀態(tài)發(fā)生，隨即判斷是否需要脫扣，如果系統(tǒng)發(fā)出脫扣信號(hào)則系統(tǒng)推出，如果無(wú)故障發(fā)生或不需要脫扣，則返回到采樣環(huán)節(jié)循環(huán)。本文設(shè)計(jì)了如圖7所示的整體程序流程圖。
圖8 顯示功能界面
5.仿真
本設(shè)計(jì)所用的仿真軟件為英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及器件的工具。智能斷路器不僅能夠顯示三相電流、三相電壓、頻率、溫度參數(shù)，而且還具有時(shí)間顯示的功能，由于1602是顯示字符的液晶顯示屏，一共能顯示2行，每行能顯示16個(gè)字符。所以參數(shù)的顯示需要通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行切換。顯示功能界面如圖8所示。在試驗(yàn)中，我們采用一個(gè)繼電器代替脫扣電路，當(dāng)仿真開(kāi)始時(shí)，繼電器閉合。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電器斷開(kāi)以保護(hù)設(shè)備。
6.結(jié)論
本文結(jié)合具體設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三段電流保護(hù)、單相接地保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、短路保護(hù)、欠電壓保護(hù)以及過(guò)溫保護(hù)，保護(hù)精度控制在正常的范圍之內(nèi)。本文為實(shí)現(xiàn)斷路器的智能化和可通信等功能。經(jīng)仿真調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了較好的保護(hù)功能，還實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和監(jiān)控等功能。所設(shè)計(jì)的控制器可靠性高，實(shí)時(shí)性好，特別是實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)通信，應(yīng)用前景廣闊。
參考文獻(xiàn)
[1]盧麗君.基于TLC1543的單片機(jī)多路采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2007（4）：5-6，40.
[2]傅啟國(guó).低壓斷路器智能控制器設(shè)計(jì)與研究[D].碩士學(xué)位論文.南京：南京理工大學(xué)，2008.
1.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與要求
本課程的重點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)，內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，通過(guò)電路方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、電路安裝調(diào)試和指標(biāo)測(cè)試、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高電路設(shè)計(jì)水平和實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)踐中著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的能力。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)一般要求學(xué)生根據(jù)題目要求，通過(guò)查閱資料、調(diào)查研究等，獨(dú)立完成方案設(shè)計(jì)、元器件選擇、電路設(shè)計(jì)、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標(biāo)測(cè)試，并獨(dú)立寫(xiě)出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⑽睦硗樀膶?shí)驗(yàn)報(bào)告。
具體地說(shuō)，學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，應(yīng)達(dá)到以下基本要求：建立電子系統(tǒng)的概念，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)完成一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，了解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)；進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊(cè)的基本方法；掌握用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)與仿真電路系統(tǒng)的基本方法；進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立完成課題，達(dá)到對(duì)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練，要求本課程設(shè)計(jì)涵蓋模擬電路知識(shí)和數(shù)字電路知識(shí)，因此課程設(shè)計(jì)的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學(xué)環(huán)節(jié)可以分為以下四個(gè)部分。
2.1課堂講授。
課程設(shè)計(jì)開(kāi)始前，需要確定指導(dǎo)老師。由指導(dǎo)老師通過(guò)兩學(xué)時(shí)的教學(xué)，明確課程設(shè)計(jì)的要求，主要內(nèi)容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績(jī)?cè)u(píng)定方法等。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)老師介紹課題的基本情況與要求，要求學(xué)生從多個(gè)課題中選擇一個(gè)。
2.2設(shè)計(jì)與調(diào)試環(huán)節(jié)。
2.2.1前期準(zhǔn)備、方案及電路設(shè)計(jì)。
前期準(zhǔn)備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計(jì)、電路仿真等。在確定方案時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行方案分析、論證和計(jì)算，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作內(nèi)容如下：題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具體電路設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)論證與選擇，確定總體方案。此后是對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算，稱(chēng)為預(yù)設(shè)計(jì)階段，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計(jì)算。最后畫(huà)出總體電路圖（原理圖和布線(xiàn)圖），此階段約占課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)的30％。
2.2.2在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，指標(biāo)測(cè)試等。
在安裝與調(diào)試這個(gè)階段，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行安裝和調(diào)試，達(dá)到任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過(guò)后，學(xué)生即可購(gòu)買(mǎi)所需元器件等材料，并在實(shí)驗(yàn)箱上或試驗(yàn)板上組裝電路。運(yùn)用測(cè)試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路（并制作相應(yīng)電路板），使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。此階段往往是課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，所需時(shí)間約占總學(xué)時(shí)的50％。
2.3撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，總結(jié)交流與討論。
撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告能力的訓(xùn)練。學(xué)生寫(xiě)報(bào)告，不僅要對(duì)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且要把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。總結(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下方面：系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應(yīng)對(duì)以下幾部分進(jìn)行說(shuō)明：設(shè)計(jì)進(jìn)程記錄，設(shè)計(jì)方案說(shuō)明、比較，實(shí)際電路圖，功能與指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)，等等。總結(jié)報(bào)告具體內(nèi)容如下：課題名稱(chēng)、內(nèi)容摘要、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案、畫(huà)出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。畫(huà)出完整的電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容，包括使用的主要儀器和儀表；調(diào)試電路的方法和技巧；測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)算結(jié)果比較分析；調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值，列出系統(tǒng)需要的元器件清單，列出參考文獻(xiàn)，收獲、體會(huì)，并對(duì)本次設(shè)計(jì)提出建議。
2.4成績(jī)?cè)u(píng)定。
課程的實(shí)踐性不僅體現(xiàn)實(shí)際操作能力，而且體現(xiàn)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)和分析的能力。因此，課程設(shè)計(jì)的考核分為以下部分：設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性。設(shè)計(jì)成品：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是否達(dá)到技術(shù)要求。（安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問(wèn)題的能力）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)具有設(shè)計(jì)題目、技術(shù)指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法、收獲體會(huì)等。課程設(shè)計(jì)答辯：考查學(xué)生實(shí)際掌握的能力和表達(dá)能力，設(shè)計(jì)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng)新精神，等等。
3.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的步驟
在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課程教學(xué)中，通常只介紹單元電路的設(shè)計(jì)。然而，一個(gè)實(shí)用的電子電路通常是由若干個(gè)單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱(chēng)為單元電路。因此，一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅包括單元電路的設(shè)計(jì)，還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)（總體電路由哪些單元電路構(gòu)成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種通用和專(zhuān)用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn)，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了單元電路的設(shè)計(jì)外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越重要，不過(guò)從教學(xué)訓(xùn)練角度出發(fā)，課程設(shè)計(jì)仍應(yīng)保留一定的單元電路內(nèi)容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方法有所不同（尤其單元電路的設(shè)計(jì)），但總體電路的設(shè)計(jì)步驟是基本相同的。電子電路的一般設(shè)計(jì)方法與步驟包括：總體方案的設(shè)計(jì)與方案論證、單元電路的設(shè)計(jì)、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗(yàn)、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
論文關(guān)鍵詞：GPRS，SIM300模塊，短消息，AT指令，S3C44B0，GPS
1 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)各種場(chǎng)所的安全越來(lái)越關(guān)注并提出了更高的要求。但是傳統(tǒng)的安防設(shè)備成本比較高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、集中管理控制困難等情況。本文基于ARM7、GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)出一種實(shí)時(shí)、無(wú)線(xiàn)、便于管理、成本低廉的主動(dòng)性全球性定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)體積小，靈活性好，性?xún)r(jià)比高，空間擴(kuò)展功能強(qiáng)。
GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GeneralPacketRadioService)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組收發(fā)，用戶(hù)永遠(yuǎn)在線(xiàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，接入速度快，并按流量計(jì)費(fèi)，有效的降低服務(wù)成本。
2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)主要由S3C44B0作為主控器，GPRS、GPS、圖像疊加模塊、人機(jī)接口模塊、傳感器模塊作為硬件與S3C44B0進(jìn)行通信，由S3C44B0對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行統(tǒng)一管理控制，從而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。本文主要研究GPRS與處理器協(xié)調(diào)工作這方面，全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)組成框圖如下圖l所示。
系統(tǒng)工作流程如下：首先通過(guò)人機(jī)接口模塊按照實(shí)際報(bào)警監(jiān)控要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始設(shè)置，并開(kāi)放相應(yīng)的端口進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中如果遇到異常情況將通過(guò)傳感器模塊感應(yīng)傳送給S3C44B0處理器，處理器收到感應(yīng)信息后，將信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行初步的處理，再通過(guò)GPS模塊接收來(lái)自衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，并對(duì)電文摘要可通過(guò)GPRS對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
圖l 全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)組成框圖
3系統(tǒng)硬件組成和功能
3．1 S3C44B0處理器模塊
S3C44B0是Samsung公司推出的一款高性能、低功耗的16/32位RISC內(nèi)核ARM7TDMI微處理器。為了降低系統(tǒng)成本及外圍器件數(shù)目，S3C44B0在ARM7TDMI核的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了一系列的外圍器件，主要包括CPU單元、系統(tǒng)時(shí)鐘管理單元、存儲(chǔ)單元和系統(tǒng)功能接口單元。片上集成具體的功能部件有8KB的cache、外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器、帶有1個(gè)LCD專(zhuān)用DMA通道、2個(gè)通用DMA通道，2個(gè)帶外部請(qǐng)求引腳的DMA、2個(gè)帶有握手協(xié)議的UART、1個(gè)同步SIO接口、1個(gè)I2C總線(xiàn)控制器、5個(gè)PWM定時(shí)器、1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器、71個(gè)通用可編程I/O口、8個(gè)外部中斷源、8路10位ADC、具有日歷功能的RTC、PLL倍頻器、功耗控制模式有正常、低、休眠和停止等。
3.2 SIM300模塊
SIM300模塊是SIMCOM公司研制的GSM／GPRS通信產(chǎn)品，SIM300模塊體積小，性能可靠,內(nèi)嵌有強(qiáng)大的TCP/IP協(xié)議，集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，主要為語(yǔ)音傳輸、短信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無(wú)線(xiàn)接口，適合于開(kāi)發(fā)一些GSM／GPRS的無(wú)線(xiàn)應(yīng)用產(chǎn)品。SIM300提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行接口，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸，本設(shè)計(jì)使用SIM300全串口通信。
3.2.1 SIM300模塊電源電路
電源對(duì)模塊非常重要，一旦在電源上產(chǎn)生擾動(dòng)、干擾，都可能造成SIM300模塊的死機(jī)，模塊在發(fā)送的時(shí)候電流約2A，因此在電源電路設(shè)計(jì)時(shí)模塊的供電電流應(yīng)該有大于2A 的裕量，功率應(yīng)大于8W的裕量，電源線(xiàn)應(yīng)該盡量寬、走線(xiàn)盡量短以便減小線(xiàn)路阻抗增強(qiáng)電源的穩(wěn)定性。
為了提高模塊的抗干擾能力，最好在PCB板與模塊金屬屏蔽罩相接觸的地方大面積鋪地并露銅，并使模塊屏蔽罩與PCB露銅部分接觸良好；在外部輸入電源與模塊系統(tǒng)間串入感性器件以達(dá)到更好的干擾抑制效果，而在電池與模塊系統(tǒng)間不要串接任何器件，以避免對(duì)電池供電系統(tǒng)造成影響；如果采用多層板，電源走線(xiàn)最好走外層，以利于PCB板的散熱。電源電路設(shè)計(jì)如下圖2所示：
圖2 電源電路
3.2.2 SIM300模塊SIM卡連接電路
SIM300模塊的SIM卡接口電路支持外部SIM卡，可直接與1.8 V和3.0 V的SIM卡連接，采用I2C總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)串行時(shí)鐘線(xiàn)和串行數(shù)據(jù)線(xiàn)完成串口數(shù)據(jù)傳輸，其時(shí)鐘線(xiàn)時(shí)鐘頻率為13MHz/4；串行數(shù)據(jù)線(xiàn)接一個(gè)10K電阻上拉到SIM卡電源上，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,為了對(duì)靜電的抑制，在SIMRST、SIMCLK、SIMDAT三線(xiàn)上分別串入的10K電阻進(jìn)行抗傳導(dǎo)型干擾。SIM卡連接電路設(shè)計(jì)如下圖3所示：
圖3 SIM卡連接電路
3.2.3SIM300模塊啟動(dòng)電路
SIM300模塊的啟動(dòng)方式是通過(guò)控制PWRKEY管腳，在該管腳上產(chǎn)生一個(gè)一段時(shí)間的低電平，然后在PWRKEY引腳產(chǎn)生高阻態(tài)或高電平進(jìn)行啟動(dòng)，模塊啟動(dòng)后將發(fā)送RDY信號(hào)通知模塊已經(jīng)啟動(dòng)。啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)如下圖4所示：
圖4 啟動(dòng)電路
3.2.4 SIM300模塊指示電路
SIM300模塊的指示電路主要包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示電路和模塊來(lái)電指示電路。指示電路的設(shè)計(jì)如下圖5所示：
圖5 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示電路來(lái)電指示電路
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
GSM\GPRS在全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)主要是通過(guò)ARM7對(duì)SIM300模塊發(fā)送AT指令進(jìn)行控制和傳送信息，AT指令的執(zhí)行過(guò)程需要ARM7與模塊交互應(yīng)答完成，每一次發(fā)送或接收的字節(jié)有嚴(yán)格的規(guī)定。
收發(fā)短信模式主要Text模式和PDU二種模式，Text模式主要是以純文本方式發(fā)送信息，在國(guó)內(nèi)很少被采用。PDU模式編碼的短消息不僅可以發(fā)送英文短消息，也可以發(fā)送中文短消息，被普遍采用。當(dāng)ARM7通過(guò)SIM300發(fā)送中文短消息時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)ARM7是以ASCII編碼的形式發(fā)送所有AT指令的指令符號(hào)、常數(shù)、指令結(jié)束符、PDU數(shù)據(jù)包符號(hào)等；(2)在ARM7控制SIM300模塊工作時(shí)，必須通過(guò)AT指令“AT+CMGF=0”把模塊的短信息工作模式設(shè)置為PDU模式，以PDU編碼方式發(fā)送短消息；(3)ARM7發(fā)送每一條AT指令后，必須立即發(fā)送回車(chē)符的ASCII碼0DH，如果缺少回車(chē)符，模塊將不能識(shí)別指令；(4)ARM7發(fā)送中文短信息時(shí)，發(fā)送的是漢字的Unicode編碼，可以通過(guò)Unicode編碼表查出要發(fā)送漢字的Unicode碼進(jìn)行發(fā)送，適用于發(fā)送漢字信息較少且固定的情況；也可以借助漢字GB-2312碼與Unicode碼轉(zhuǎn)換表，利用函數(shù)在ARM編譯系統(tǒng)生成的GB-2312碼轉(zhuǎn)換成漢字的Unicode碼進(jìn)行發(fā)送。
GSM\GPRS在全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)，軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，在ADS下調(diào)試編譯，軟件流程如下圖6所示：
圖6 軟件流程框圖
5結(jié)束語(yǔ)
SIM300模塊在全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)能夠方便、快速地完成各種有效傳感信息的傳送，經(jīng)過(guò)多次實(shí)際使用驗(yàn)證表明，SIM300模塊在全球定位監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、可靠性和性?xún)r(jià)比，是當(dāng)前改善監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的廣泛性和智能性的有效途徑。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多種遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域中，具有較大的市場(chǎng)價(jià)值。
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【關(guān)鍵詞】語(yǔ)音同傳;FPGA;數(shù)字鎖相
引言
DSL是一種數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)路技術(shù)，針對(duì)該技術(shù)的研究及應(yīng)用，在上世紀(jì)90年代初開(kāi)始，當(dāng)時(shí)的DSL為HDSL（高速數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)），傳輸速率一般為2M，解決交換機(jī)之間數(shù)字中繼的傳輸，傳輸距離比較近，為3Km左右，用戶(hù)主要為電信局[1]。本論文研究正是基于DSL、高速數(shù)據(jù)復(fù)分接、FPGA數(shù)據(jù)處理、模擬驅(qū)動(dòng)前端、話(huà)音編解碼等技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)在通信容量、實(shí)時(shí)性、抗干擾能力、可靠性和低功耗等方面比傳統(tǒng)通信網(wǎng)有明顯的提高的有線(xiàn)語(yǔ)音同傳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
1.系統(tǒng)工作原理及組成
1.1 系統(tǒng)原理分析
PCM（脈沖編碼調(diào)制）通信系統(tǒng)模型在發(fā)送端通過(guò)抽樣、量化、編碼將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端，在接收端先由譯碼器恢復(fù)抽樣值序列，然后經(jīng)低通濾波器濾出模擬基帶信號(hào)[2]。PCM時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)模型在各路PCM通信系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上增加了利用FPGA作為數(shù)據(jù)處理器的復(fù)用器和分路器。
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
數(shù)話(huà)同傳設(shè)備電路主要是由主處理器模塊、數(shù)據(jù)復(fù)分解模塊、用戶(hù)接口模塊、顯示模塊、收發(fā)器模塊、電源變換模塊、工作模式設(shè)置模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊等組成。主處理器模塊主要是用FPGA芯片和ARM芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用Altera公司的FPGA芯片EP1C3T144C8N為處理器，主要完成收發(fā)器模塊的初始化管理和控制、工作模式的設(shè)置和控制、工作狀態(tài)的顯示等。ARM芯片主要是處理視頻文件的播放，采用SAMSUNG公司的S3C2440作為為核心處理器來(lái)處理視頻播放文件。數(shù)據(jù)復(fù)分接單元主要由串口數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)接口單元、用戶(hù)接口單元，控制信令、數(shù)據(jù)復(fù)分接單元和收發(fā)器單元組成的。收發(fā)器單元由曼徹斯特編碼器模塊、曼徹斯特解碼器模塊、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器、配置寄存器、通訊存儲(chǔ)器控制單元和主控制單元FPGA等部分組成。用戶(hù)接口電路主要是完成與子機(jī)終端的接口，主要是由安全保護(hù)電路、用戶(hù)饋電電路和話(huà)音編解碼電路組成。電源電路主要采用DC/DC，主要實(shí)現(xiàn)12v直流電源到+5v、-5v、+9v、+1.8v和+3.3v的變換。顯示模塊分為兩部分，主機(jī)通過(guò)液晶屏來(lái)顯示當(dāng)前的播放模式和圖像的播放，子機(jī)通過(guò)數(shù)碼管來(lái)顯示當(dāng)前語(yǔ)音通道的選擇和音量的大小。
2.系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)分成主機(jī)部分和從機(jī)部分，傳輸線(xiàn)采用常用的5類(lèi)以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)，各子機(jī)模塊通過(guò)分路器并聯(lián)連接在總線(xiàn)上，且總線(xiàn)上帶有12V的直流饋電，各子機(jī)供電均來(lái)自總線(xiàn)上。
主機(jī)可最大輸入30路的語(yǔ)音信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)前級(jí)的300Hz～3400Hz帶通并放大后，送入到脈沖編碼（PCM）芯片進(jìn)行模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程，轉(zhuǎn)換成8位串行信號(hào)，輸入到FPGA芯片，F(xiàn)PGA將30路的串行信號(hào)進(jìn)行復(fù)接并插入幀同步碼元和控制碼得到碼元速率為2Mbit/s的碼元流。為了提高信號(hào)在信道中的傳輸距離，F(xiàn)PGA對(duì)2Mbit/s的碼元流進(jìn)行編碼，從而得到4Mbit/s的CMI碼元流，并把CMI編碼進(jìn)行單極性碼到雙極性碼的變換，經(jīng)過(guò)隔離變壓器后送入雙絞線(xiàn)進(jìn)行傳輸。考慮到子機(jī)的供電問(wèn)題，雙絞線(xiàn)采用常用的5類(lèi)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)，包含了4對(duì)雙絞線(xiàn)，其中1對(duì)用于傳送碼元，1對(duì)用來(lái)傳送12V直流饋電，另外2對(duì)為地線(xiàn)。子機(jī)可以通過(guò)按鍵任意切換30個(gè)來(lái)自主機(jī)的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行接收，子機(jī)首先通過(guò)在雙絞線(xiàn)上取得直流饋電，并從將總線(xiàn)上的雙極性信號(hào)轉(zhuǎn)換成單極性信號(hào)送入FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)的分接處理，分接后得到當(dāng)前時(shí)隙的串行語(yǔ)音數(shù)據(jù)，送入PCM譯碼芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字音量的控制和放大后輸出。
3.系統(tǒng)軟件組成
幀復(fù)接與分接部分軟件。該系統(tǒng)軟件主要由FPGA復(fù)接和分接軟件組成，F(xiàn)PGA編譯器采用ALTERA公司的Quatrst II9.0，該編譯器編譯界面友好，生成代碼效率高，占用資源空間小，使得控制起來(lái)更為實(shí)時(shí)、方便、高效，也使得程序可讀性和可維護(hù)性更強(qiáng)。
為了能夠保證在子機(jī)具有很好的同步性，分接軟件中核心部分為位同步信號(hào)的提取。位同步的方法有插入導(dǎo)頻法（外同步法）和直接法（自同步法）2種[3]，直接法又分為濾波法和鎖相法2種，本系統(tǒng)選用數(shù)字通信中常使用的數(shù)字鎖相法進(jìn)行位同步信號(hào)的提取。
系統(tǒng)采用了改進(jìn)型的30/32路PCM的幀結(jié)構(gòu)，一幀由32個(gè)時(shí)隙組成;一個(gè)時(shí)隙為8位碼組。時(shí)隙1～30共30個(gè)時(shí)隙用來(lái)傳送30路語(yǔ)音信號(hào);時(shí)隙0（TS0）是“幀定位碼組”，用于發(fā)/收端同步，固定內(nèi)容為00011111;時(shí)隙31（TS31）用于傳送主機(jī)到子機(jī)的控制指令。
FPGA數(shù)字鎖相法提取位同步信號(hào)過(guò)程主要包括：本地高速時(shí)鐘源、位同步基準(zhǔn)提取、相位比較器和分頻器等構(gòu)成。
總線(xiàn)上傳輸數(shù)據(jù)為差分的雙極性碼元，通過(guò)變換后輸入到FPGA的碼元是不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不包含同步信息，進(jìn)入FPGA后需要將該碼元進(jìn)行微分、整流，使之成為歸零脈沖，才能從中提取位同步信息。信號(hào)提取的過(guò)程：利用FPGA芯片EP1C3T100C8N中的內(nèi)置鎖相環(huán)（PLL）將本地的32.768MHz時(shí)鐘6倍頻后得到196.608MHz的高速時(shí)鐘，然后以這個(gè)高速的時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)輸入的2Mbit/S的碼元進(jìn)行微分整流得到位同步基準(zhǔn)，并將他送入相位比較器，相位比較器將他和分頻計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行比較，并判斷是同步、滯后還是超前，然后輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給控制器，控制器再對(duì)分頻值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直到輸入和輸出同步為止，最終鎖相輸出256KHz的位同步信號(hào)。
在總線(xiàn)幀結(jié)構(gòu)中，一共包含了32個(gè)時(shí)隙，其中的TS32時(shí)隙用于傳送數(shù)據(jù)指令，也就是說(shuō)可以通過(guò)主機(jī)下達(dá)除語(yǔ)音信號(hào)以外的廣播控制指令。主機(jī)廣播下達(dá)的八位二進(jìn)制值0000，0000代表所有子機(jī)關(guān)機(jī);八位二進(jìn)制值0100，0000代表所有子機(jī)開(kāi)機(jī);八位二進(jìn)制值10XX，XXXX代表主機(jī)廣播子機(jī)音量控制（6Bit）;八位二進(jìn)制值1100，0000為預(yù)留位。
4.結(jié)論
本系統(tǒng)很好的利用了PCM時(shí)分復(fù)用結(jié)構(gòu)，以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)了將多路語(yǔ)音信號(hào)和數(shù)據(jù)指令同時(shí)按照時(shí)分復(fù)用的方式復(fù)接在傳輸線(xiàn)上，到達(dá)接收端后，子機(jī)可以通過(guò)按鍵任意選取通道進(jìn)行語(yǔ)音數(shù)據(jù)的接收，所有子機(jī)也可以通過(guò)主機(jī)進(jìn)行廣播控制。由于本系統(tǒng)采用全數(shù)字方式進(jìn)行傳輸，傳輸過(guò)程中語(yǔ)音信號(hào)清晰、無(wú)雜音，可以很好的運(yùn)用在國(guó)際會(huì)議上的同聲傳譯、飛機(jī)和旅游巴士中的音頻同傳等系統(tǒng)當(dāng)中，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]許博.高速有線(xiàn)數(shù)話(huà)同傳技術(shù)研究[M].北京：北京郵電大學(xué)，2010.
【關(guān)鍵詞】輸液點(diǎn)滴 HT66FU50 監(jiān)控 步進(jìn)電機(jī)
1引言
目前我國(guó)幾乎所有醫(yī)院采取的都是傳統(tǒng)的輸液方式，護(hù)士和醫(yī)生只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和病人的反饋來(lái)控制墨菲式管的輪夾，輸液速度不能精確控制。顯然，這是不方便的，并有可能造成不必要的傷害。如果有液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，將會(huì)大受歡迎。目前的輸液監(jiān)控報(bào)警器體積較大，價(jià)格較高，并不適合它的應(yīng)用以及普及。針對(duì)這一情況，本文設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)控制的輸液監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。
該系統(tǒng)包括紅外發(fā)射接受裝置，HT66FU50單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，LED顯示屏等。其中紅外檢測(cè)電路和單片機(jī)共同實(shí)現(xiàn)滴液速度的紅外檢測(cè)功能，用于將液滴滴下一滴的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)計(jì)算其液滴滴速，并用LED顯示。通過(guò)電機(jī)控制儲(chǔ)液袋的高度來(lái)達(dá)到控速的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)還分為主站和從站兩部分，以便醫(yī)護(hù)人員同時(shí)對(duì)多床位進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控中心（主站）顯示各床位的輸液情況。當(dāng)輸液結(jié)束或出現(xiàn)異常時(shí)，從站向主站發(fā)送報(bào)警信號(hào)，等待護(hù)士前來(lái)處理。整個(gè)裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，操作簡(jiǎn)單，安裝方便，成本低，十分有意義。
2方案的總體結(jié)構(gòu)
本設(shè)計(jì)基于HT66FU50的輸液監(jiān)控系統(tǒng)主要有三大部分組成，主站，從站，以及主從站之間的通信線(xiàn)路。其中，主站根據(jù)需要可以簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)為輸液現(xiàn)場(chǎng)信息顯示以及聲光報(bào)警。而從站包含的主要模塊有：輸液信號(hào)采集單元、聲光報(bào)警單元、電動(dòng)機(jī)單元、按鍵顯示單元、通信單元和單片機(jī)電路等。輸液信號(hào)采集單元將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后在鍵盤(pán)上顯示計(jì)算所得的液滴滴速并將其與所設(shè)定的值進(jìn)行比較來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。同時(shí)，從站的單片機(jī)要將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，如果發(fā)生意外，則從站還要發(fā)出報(bào)警信號(hào)并將信號(hào)發(fā)送給主站。從站系統(tǒng)框圖如圖1所示。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)從站主要有5個(gè)單元構(gòu)成，分別是HT66FU50單片機(jī)最小系統(tǒng)、紅外線(xiàn)檢測(cè)單元、步進(jìn)電機(jī)單元、聲光報(bào)警單元、鍵盤(pán)及顯示單元。該設(shè)計(jì)以HT66FU50單片機(jī)最小系為中心。紅外傳感檢測(cè)單元傳感器采用紅外對(duì)射器，基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。當(dāng)有液滴滴落要經(jīng)過(guò)光源和光電接受器件之間時(shí)，光線(xiàn)會(huì)發(fā)生折射和散射，導(dǎo)致光電接收器件接收不到光信號(hào)，這時(shí)光電器件輸出一個(gè)電平跳變。然后送到HT66FU50單片機(jī)進(jìn)行處理。聲光報(bào)警采用一個(gè)蜂鳴器與一個(gè)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到液位低于預(yù)設(shè)值或傳感器檢測(cè)不到有液滴滴落時(shí)，從站單片機(jī)控制蜂鳴器和報(bào)警燈工作，在發(fā)出聲光報(bào)警的同時(shí)向主站發(fā)出報(bào)警信息。步進(jìn)電機(jī)單元由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路變換、放大后輸入步進(jìn)電機(jī)。控制電路每發(fā)一個(gè)脈沖，驅(qū)動(dòng)電路則驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)走一步，進(jìn)而去控制儲(chǔ)液袋的高度來(lái)達(dá)到控速的目的。
4 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
主程序功能：它對(duì)一系列寄存器進(jìn)行初始化，中斷寄存器，內(nèi)部振蕩器控制寄存器，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器控制寄存器，端口I/O交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器。在其循環(huán)程序中主要進(jìn)行顯示滴速（實(shí)際滴速與設(shè)置滴速），鍵盤(pán)查詢(xún)，判斷與設(shè)置滴速與實(shí)際滴速之間的關(guān)系從而控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，另外循環(huán)程序中還要判斷是否有報(bào)警信號(hào)，如果有則要使發(fā)光二極管發(fā)光，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，停止電動(dòng)機(jī)工作。主程序的功能流程圖如圖2。
5結(jié)語(yǔ)
輸液點(diǎn)滴監(jiān)控器能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)輸液瓶的中的液滴滴速，并能夠在120秒內(nèi)及時(shí)平穩(wěn)地調(diào)整輸液瓶的高度，使實(shí)際的輸液速度達(dá)到醫(yī)療人員設(shè)定的值，并且在出現(xiàn)異常情況或者輸液完成及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信息，有效的將病人的輸液信息發(fā)送到醫(yī)護(hù)中心。
最近幾十年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控技術(shù)的水平也在不斷提高，然而醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)的設(shè)備發(fā)展仍不能滿(mǎn)足醫(yī)院，病人，人身健康等各方面的要求，因此，更加方便、智能的監(jiān)控設(shè)備已具有迫切的市場(chǎng)需求和廣闊的市場(chǎng)前景。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì);創(chuàng)新;教學(xué);探討
中圖分類(lèi)號(hào):G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》是電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)比較重要的專(zhuān)業(yè)課。為了培養(yǎng)寬口徑、基礎(chǔ)扎實(shí)的集成電路設(shè)計(jì)人才,滿(mǎn)足IC行業(yè)對(duì)人才的大量需求,無(wú)論是在微電子專(zhuān)業(yè),還是在相關(guān)的其他電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè),不少重點(diǎn)高等院校都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了本門(mén)課程。在學(xué)生已經(jīng)掌握了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和一定的晶體管原理知識(shí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課,進(jìn)行ASIC設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的強(qiáng)化,進(jìn)一步掌握集成電路和電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí),提高集成電路設(shè)計(jì)能力,增長(zhǎng)集成電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué),來(lái)加強(qiáng)電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及集成電路設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的驗(yàn)證知識(shí)等,培養(yǎng)學(xué)生在集成電路設(shè)計(jì)方面的研究興趣,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步的深造打好基礎(chǔ)。
由于專(zhuān)業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的需要,北京電子科技學(xué)院同樣開(kāi)設(shè)了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》的專(zhuān)業(yè)選修課,授課對(duì)象是電子信息工程專(zhuān)業(yè)的本科生,由于非微電子的專(zhuān)業(yè)背景原因,他們并不具備足夠的半導(dǎo)體物理、晶體管原理等知識(shí),因此在本課程的教學(xué)過(guò)程中,必然要針對(duì)具體對(duì)象,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)思路,加強(qiáng)教學(xué)研究,找到一種適合于非微電子專(zhuān)業(yè)本科生的教學(xué)思想和教學(xué)方法。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,學(xué)生對(duì)于課程組在這一課程中的創(chuàng)新、探索和具體的教學(xué)方法比較認(rèn)可。這里把我們?cè)凇秾?zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課教學(xué)實(shí)踐中的初步探索做一些總結(jié),希望與大家分享。
1 結(jié)合實(shí)際合理設(shè)置授課內(nèi)容,以學(xué)生能夠接受為目標(biāo)
電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程之前,已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了《電路分析》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《EDA技術(shù)》等有關(guān)電子技術(shù)和電路系統(tǒng)的課程,對(duì)于電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的理解,并進(jìn)行過(guò)比較系統(tǒng)的動(dòng)手實(shí)踐訓(xùn)練,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程打下了比較堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。但是由于專(zhuān)業(yè)背景的原因,該專(zhuān)業(yè)不太可能只是為了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課而專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》等這些在微電子專(zhuān)業(yè)才有的課程,因此,與微電子專(zhuān)業(yè)相比,電子信息工程專(zhuān)業(yè)的本科生欠缺有關(guān)晶體管原理和半導(dǎo)體工藝等方面的必要知識(shí)。在設(shè)置授課內(nèi)容時(shí),必然要考慮到這一點(diǎn),總的原則應(yīng)當(dāng)是以學(xué)生能夠接受、但又不應(yīng)該過(guò)于輕松接受為目標(biāo),而且要盡量避免與《EDA技術(shù)》等課程的知識(shí)重復(fù)。
根據(jù)我們的課程內(nèi)容設(shè)置原則,將《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課的講授內(nèi)容分為以下幾章:第一章:ASIC設(shè)計(jì)概述;第二章:CMOS邏輯;第三章:ASIC庫(kù)設(shè)計(jì);第四章:ASIC的前端設(shè)計(jì);第五章:ASIC的后端設(shè)計(jì);第六章:可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù);第七章:SOC設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)介。在各章的講授中,占用課時(shí)較多的分別是第二章、第三章和第五章。在講授時(shí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生對(duì)專(zhuān)用集成電路的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等一整套流程有一般性、整體性的了解,建立專(zhuān)用集成電路的基本概念和方法,了解IC領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢(shì),激發(fā)學(xué)生潛在的對(duì)集成電路前、后端設(shè)計(jì)的興趣。為了配合理論教學(xué),提升教學(xué)效果,還設(shè)置了合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
2 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,以培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力為目標(biāo)
集成電路設(shè)計(jì)類(lèi)課程除了理論教學(xué)以外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要,因?yàn)檫@類(lèi)課程對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練重點(diǎn)正是在于動(dòng)手實(shí)驗(yàn),提前接觸到未來(lái)在進(jìn)一步的研究和工作中可能會(huì)應(yīng)用到的一些軟件工具、設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)技巧等,這樣才能促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合,真正幫助學(xué)生掌握ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)。因此本課程要更加注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,著力培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,進(jìn)而使學(xué)生能夠更加準(zhǔn)確、具體和形象地掌握在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)。根據(jù)這一原則,經(jīng)過(guò)試用修訂,我們專(zhuān)門(mén)編印了《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》,根據(jù)大綱的變化,使用工具版本的提高,目前已經(jīng)編印了2007版和2009版的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),共設(shè)計(jì)了五個(gè)實(shí)驗(yàn),具體是:實(shí)驗(yàn)一:IC設(shè)計(jì)工具的使用;實(shí)驗(yàn)二:單元電路的前端設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)三:標(biāo)準(zhǔn)單元的版圖繪制與驗(yàn)證;實(shí)驗(yàn)四:四位加法器和減法器ASIC的設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)五:計(jì)數(shù)器ASIC的設(shè)計(jì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
選用一種合適的集成電路設(shè)計(jì)工具是順利進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵。我們選用了美國(guó)Tanner Research公司開(kāi)發(fā)的一種優(yōu)秀集成電路設(shè)計(jì)工具――Tanner Tools Pro,它雖然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具強(qiáng)大,但它的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低,可以在PC機(jī)上使用,而且圖形處理速度快,編輯功能強(qiáng),便于學(xué)習(xí),使用方便,特別適用于高校進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)和科研工作。Tanner Pro工具在美國(guó)和臺(tái)灣的很多大學(xué)中早已被廣泛應(yīng)用,臺(tái)灣不少I(mǎi)C設(shè)計(jì)企業(yè)也在使用Tanner Pro工具。該工具較新版本為T(mén)anner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理圖編輯)、L-EDIT(版圖編輯)、T-SPICE(電路仿真)、W-EDIT(波形觀察)和LVS(版圖與原理圖比對(duì))等幾個(gè)功能不同的子工具,滿(mǎn)足了集成電路設(shè)計(jì)從前端到后端、設(shè)計(jì)驗(yàn)證的一系列過(guò)程的需要,完全可以適用于《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)。通過(guò)我們?cè)谡n程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的使用,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這個(gè)工具上手快、掌握熟,對(duì)于以后使用其他的IC設(shè)計(jì)工具也有一定的幫助,而且培養(yǎng)了他們將來(lái)涉足IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的興趣和信心。圖1是學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中得到的一個(gè)版圖設(shè)計(jì)結(jié)果。
3 適當(dāng)講授最新技術(shù)進(jìn)展,以讓學(xué)生跟上行業(yè)發(fā)展腳步為目標(biāo)
我們都知道,集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝等的發(fā)展速度飛快,遵循著集成電路最小特征尺寸以每三年減小70%的速度下降、集成度每年翻一番和價(jià)格每?jī)赡晗陆狄话氲闹哪柖?集成電路的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)發(fā)展日新月異。因此,在《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》的教學(xué)過(guò)程中,必須要根據(jù)教學(xué)大綱的要求,在系統(tǒng)講授已經(jīng)設(shè)置好的教學(xué)內(nèi)容的前提下,結(jié)合具體授課內(nèi)容,適當(dāng)講授最新技術(shù)進(jìn)展,以期讓學(xué)生跟上集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的腳步,并不斷將這些新技術(shù)、新進(jìn)展、新方法、新工具、新工藝融入到授課內(nèi)容中,做到授課內(nèi)容常講常新。其實(shí)這除了讓學(xué)生可以接受到最新的知識(shí)和了解到該領(lǐng)域最新進(jìn)展之外,同時(shí)也是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程,對(duì)于教師的教學(xué)和相關(guān)科研也是一種無(wú)形的促進(jìn),可以督促教師不斷地跟蹤與IC設(shè)計(jì)、制造相關(guān)的最新研究成果,并進(jìn)行精心的組織,將這些成果有機(jī)融入到課程教學(xué)中,做到授課內(nèi)容的不斷更新,而且這樣也才能夠避免一份講稿多年重復(fù)使用,保證教師在教學(xué)中的激情,增強(qiáng)教學(xué)效果。
在這里僅僅舉一個(gè)具體例子。在一次講授到集成電路工藝的內(nèi)容時(shí),作者為同學(xué)們講授了不斷發(fā)展的集成電路工藝水平,以及所遇到的工藝發(fā)展瓶頸對(duì)于摩爾定律的挑戰(zhàn),還具體講到了Intel公司新推出的0.45nm工藝的CPU,它采用了大大不同于以往的工藝方法,這次工藝變革可以稱(chēng)得上是“拯救摩爾定律”的一大技術(shù)進(jìn)展。本次課后,不少同學(xué)紛紛通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等來(lái)查閱這一最新工藝的具體情形,表現(xiàn)出了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
4 創(chuàng)新課程考查方式,以激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步的研究興趣為目標(biāo)
一門(mén)課程的考查方式如何,對(duì)于這門(mén)課程能不能按照教師的預(yù)想,達(dá)到既定的最終教學(xué)目的,有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的一張?jiān)嚲砣ァ翱肌背鰧W(xué)生學(xué)習(xí)效果的方式雖然比較簡(jiǎn)單省事,但卻過(guò)于單調(diào),雖然從某種程度上能夠考查出學(xué)生對(duì)這門(mén)課程知識(shí)的掌握程度,但是對(duì)于激發(fā)學(xué)生在學(xué)完這門(mén)課程之后,對(duì)本學(xué)科、本領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步研究的興趣卻作用不大。由于自從接受學(xué)校教育以來(lái)經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的考試,不少學(xué)生厭煩考試的情緒比較嚴(yán)重,恨不得考完后把教材、作業(yè)、筆記等都馬上丟棄,這是現(xiàn)實(shí)存在的、我們必須得承認(rèn)的事實(shí)。從某種意義上說(shuō),通過(guò)考試來(lái)考查學(xué)生的學(xué)習(xí),有時(shí)對(duì)最終教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)會(huì)起到一定的反作用。而且單純考試的方式也很難發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于這門(mén)課、這個(gè)領(lǐng)域、這個(gè)行業(yè)的獨(dú)特想法和創(chuàng)新思路。
作者在《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》教學(xué)過(guò)程中,結(jié)合課程的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),積極探索并實(shí)踐了采用提交論文和現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合的課程考查方式,即在課程講授到二分之一左右時(shí),布置給學(xué)生論文題目,對(duì)于論文的范圍、參考文獻(xiàn)的篇數(shù)、論文的格式和字?jǐn)?shù)等做出明確而具體的規(guī)范,要求學(xué)生在最后一次課之前提交自己的論文,做好答辯ppt,并利用專(zhuān)門(mén)的時(shí)間集中進(jìn)行答辯,每位學(xué)生對(duì)自己準(zhǔn)備的論文,進(jìn)行5分鐘左右的講解,并接受教師和其他學(xué)生的提問(wèn)。通過(guò)創(chuàng)新課程考查方式,提交論文和現(xiàn)場(chǎng)答辯相結(jié)合,讓學(xué)生在準(zhǔn)備論文和答辯材料的過(guò)程中對(duì)專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容和工藝、方法等有了更加深刻的理解,并有了一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)梳理過(guò)程,現(xiàn)場(chǎng)答辯的方式也更能夠展現(xiàn)學(xué)生對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)的一些獨(dú)特的思路和創(chuàng)新性的理解,學(xué)生在經(jīng)歷這一過(guò)程時(shí),也促使自己積極思考,主動(dòng)研究,努力去探索和集成電路、微電子學(xué)有關(guān)的一些研究方法和最新進(jìn)展,激發(fā)自己在完成本門(mén)課程的學(xué)習(xí)后、甚至是大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)行進(jìn)一步研究的興趣和信心;另外還在這個(gè)過(guò)程中提升了學(xué)生的論文寫(xiě)作能力、科學(xué)研究能力。
5 結(jié)束語(yǔ)
《專(zhuān)用集成電路設(shè)計(jì)》課(或者其他名稱(chēng)的類(lèi)似課程)在不少設(shè)有微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)大學(xué)中開(kāi)設(shè)較為普遍,但在沒(méi)有微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的高校特別是非重點(diǎn)高校中開(kāi)設(shè)并不多,對(duì)于該課程教學(xué)實(shí)踐中的一些具體的方法研究和探討需要更加深入。作者在教學(xué)實(shí)踐中,緊密?chē)@本校、本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),以授課對(duì)象為主體,遵循課程的教學(xué)規(guī)律和科學(xué)研究規(guī)律,選擇合適的授課內(nèi)容和教學(xué)方法,并且不斷地對(duì)此進(jìn)行探索和研究,收到了初步的教學(xué)效果。當(dāng)然,教學(xué)創(chuàng)新永無(wú)止境,教學(xué)方法的研究和探討不能止步,作為一名年輕教師,在今后的教學(xué)實(shí)踐中,作者將在加強(qiáng)學(xué)習(xí)以及與同行交流的前提下,進(jìn)一步拓寬和創(chuàng)新教學(xué)思路,探索和完善教學(xué)模式,研究和更新教學(xué)內(nèi)容,學(xué)習(xí)和探討教學(xué)技巧,敢于創(chuàng)新,善于創(chuàng)新,真正做到教好書(shū),育好人。
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【關(guān)鍵詞】SOPC；光電開(kāi)關(guān)；恒流驅(qū)動(dòng)電源；調(diào)光
1.總體方案設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一套模擬路燈控制系統(tǒng)，能夠控制多條支路的路燈開(kāi)關(guān)，設(shè)定支路控制器，支路控制器有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，控制整條支路按時(shí)開(kāi)燈和關(guān)燈；能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈，獨(dú)立控制每條支路上的開(kāi)關(guān)燈時(shí)間；能根據(jù)交通和環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)，當(dāng)有移動(dòng)物體經(jīng)過(guò)時(shí)候自動(dòng)亮燈，超出燈的一定覆蓋范圍自動(dòng)熄燈，不同路燈之間能夠平滑切換；能夠?qū)ΡO(jiān)控路燈故障，發(fā)出報(bào)警信息。
方案設(shè)計(jì)如圖1所示，采用可擴(kuò)展性能和系統(tǒng)控制性能較強(qiáng)的FPGA器件作為核心，用可編程技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)的控制功能集中在一塊芯片上，即SOPC可編程片上系統(tǒng)，在FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)處理器軟核，通過(guò)模擬處理器，提供豐富的接口資源，直接連接時(shí)鐘、鍵盤(pán)顯示、轉(zhuǎn)換點(diǎn)測(cè)量裝置光電開(kāi)關(guān)、光敏器件單元控制器等設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)靈活的設(shè)計(jì)方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。
由于FPGA控制容易實(shí)現(xiàn)，資源豐富，液晶顯示準(zhǔn)備采用128*64的模塊，而且設(shè)置多級(jí)顯示菜單，鍵盤(pán)采用4*4的行列式鍵盤(pán)，提高了人機(jī)交互的便捷性，使操作界面更加美觀性。
在這個(gè)方案中Cyclone、數(shù)字電位器、電平轉(zhuǎn)換、光電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)顯示等都屬于支路控制器部分，可以根據(jù)路燈支路的多少進(jìn)行增加或者減少；繼電器、LED恒流源、比較器等屬于單元控制器。
2.主要電路設(shè)計(jì)
①FPGA底層設(shè)計(jì)
首要任務(wù)就是用FPGA模擬處理器。在FPGA中我們定義了A/D采樣模塊、鎖相環(huán)模塊、CPU模塊。
CPU模塊是真?zhèn)€FPGA模擬的核心，加載在嵌入式IP軟核，CPU模塊下根據(jù)電路需求又定義了1個(gè)矩陣鍵盤(pán)模塊、1個(gè)時(shí)鐘模塊、2個(gè)功率控制模塊、2個(gè)故障告警模塊、1個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器模塊；分別處理鍵盤(pán)輸入、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、恒流源輸出功率調(diào)節(jié)等。
從上面，我們知道如果需要更多的擴(kuò)展路燈，在資源夠用的情況下，在FPGA定義更多的功能模塊就可以了，如所圖2所示，所以說(shuō)用FPGA方案具有良好的擴(kuò)展性。
②LED恒流源調(diào)節(jié)電路
本設(shè)計(jì)采用FPGA，則在硬件電路方面的要求不高，我們利用LM324運(yùn)放和三極管構(gòu)成恒流源如圖3所示。
來(lái)自FPGA的調(diào)節(jié)指令加在具有256個(gè)抽頭的數(shù)字電位器MAX5402上，MAX5402兩端最大有10KΩ電阻，通過(guò)串聯(lián)20KΩ的電阻對(duì)5V進(jìn)行分壓，轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，不同的調(diào)節(jié)等級(jí)轉(zhuǎn)換為不同的電壓等級(jí)加在恒流源上，調(diào)節(jié)恒流源的輸出功率。
LED_CS用于對(duì)LED燈進(jìn)行抽樣，送入電壓比較器中比較，如果沒(méi)有電壓，說(shuō)明LED燈故障，如果有電壓而且到一定程度說(shuō)明LED正常。
3.軟件控制和人機(jī)交互
軟件實(shí)現(xiàn)的功能如下：①控制切換過(guò)程；②時(shí)間設(shè)定；③測(cè)試狀態(tài)顯示；④故障報(bào)警判斷、⑤環(huán)境判斷、⑥人機(jī)交互等。
簡(jiǎn)要主控軟件流程如圖4所示。
為了方便操作，人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的非常人性化，液晶采用菜單式命令進(jìn)入操作，方便快捷，用一個(gè)“燈”的圖形變化顯示標(biāo)明路燈的工作狀態(tài)，形象生動(dòng)。
4.切換點(diǎn)控制流程
切換點(diǎn)控制流程如圖5所示。
5.設(shè)計(jì)創(chuàng)新
本設(shè)計(jì)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)了人性化人機(jī)交互界面，預(yù)留可擴(kuò)展路燈端口，自制恒流源，可調(diào)光功能，燈運(yùn)行狀態(tài)顯示，單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動(dòng)電源
輸出功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)減小，該功率應(yīng)能在20%～100%范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差≤2%。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：
關(guān)鍵詞：STM32F103，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信
仿真駕駛模擬器是機(jī)械、電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，該系統(tǒng)由駕駛室與電動(dòng)伺服裝置組成的仿真駕駛單元，計(jì)算機(jī)、投影機(jī)和環(huán)形幕組成顯示單元及駕駛數(shù)據(jù)采集模塊單元組成。仿真駕駛模擬器除可進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練外，還具有汽車(chē)駕駛技能形成性評(píng)價(jià)、個(gè)性化培訓(xùn)計(jì)劃、交通事故經(jīng)典案例教學(xué)、駕駛案例性測(cè)評(píng)等的汽車(chē)駕駛應(yīng)用培訓(xùn)教學(xué)。論文格式。論文格式。其中數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集仿真駕駛室內(nèi)的各操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳送到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型及當(dāng)前路況信息計(jì)算出當(dāng)前速度、加速度、方向、位置等信息作為計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成圖象和控制電動(dòng)伺服缸動(dòng)作依據(jù)，同時(shí)依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)完成對(duì)駕駛行為過(guò)程回放、行為分析、技能等綜合評(píng)估。
1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
如圖1所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由各檢測(cè)模塊及檢測(cè)電路、單片機(jī)、采集芯片、通信接口和上位機(jī)組成。其中采集芯片是系統(tǒng)的核心部件，采用ARM核心的STM32F103芯片，采集芯片控制系統(tǒng)的變速器、轉(zhuǎn)向盤(pán)、加速踏板及各種開(kāi)關(guān)等的位置狀態(tài)，包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存取、時(shí)間參數(shù)設(shè)置與主機(jī)通信等。時(shí)鐘信號(hào)也是由采集芯片產(chǎn)生，定時(shí)對(duì)采集芯片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使主單片機(jī)完成一次數(shù)據(jù)采集，然后又進(jìn)入休眠狀態(tài)。其中轉(zhuǎn)向裝置采用光電編碼器和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯正列（FPEG）組成數(shù)字式傳感器，通過(guò)RS232與STM32通信。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作時(shí)，對(duì)模擬數(shù)據(jù)首先要通過(guò)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送到STM32F103的ADC模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，對(duì)開(kāi)關(guān)量和數(shù)字傳感器信號(hào)通過(guò)I/O或通信接口傳送到STM32F103，最后采集來(lái)的信號(hào)按照一定的通信協(xié)議發(fā)送到上位機(jī)處理。
圖1 汽車(chē)模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2 硬件設(shè)計(jì)
仿真駕駛室內(nèi)的需要檢測(cè)各種模擬裝置的信號(hào)。這些狀態(tài)根據(jù)采用的傳感器可分為三類(lèi)：數(shù)字量、模擬量和開(kāi)關(guān)量。
2.1 模擬量的采集
加速踏板、離合器踏板和行車(chē)制動(dòng)踏板（三踏板）的踏板行程分別反映供油量大小、離合器結(jié)合程度及制動(dòng)力大小，所以傳感器應(yīng)采集出的是連續(xù)變化的量，即是模擬量。模擬量的采集要去抗干擾能力強(qiáng)，在設(shè)計(jì)中選擇了線(xiàn)性位移傳感器與三踏板的機(jī)械連接組成。線(xiàn)性位移傳感器的阻值變化特性為直線(xiàn)型，能夠準(zhǔn)確反映三踏板行程的大小。
STM32 核心為CORTEX-M3，內(nèi)部集成了2個(gè)1Msps12bit的獨(dú)立ADC，2個(gè)ADC前端由兩個(gè)多路切換器組成16路的模擬輸入通道，并將每個(gè)模擬輸入通道的結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADDR）中。并且內(nèi)部高達(dá) 72MHZ的主頻，高達(dá)1.25DMIPS/MHZ的處理速度，ADC最高速采樣的時(shí)候需要1.5+12.5個(gè)ADC周期，高速的DMA傳輸功能，靈活強(qiáng)大的4個(gè)TIMER等。加速踏板、離合器踏板和行車(chē)制動(dòng)踏板模擬信號(hào)經(jīng)多路模擬開(kāi)關(guān)和信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)相應(yīng)的控制電路與ADC0、ADC1和ADC2三個(gè)模擬通道相連，完成對(duì)信號(hào)的采樣與轉(zhuǎn)換。
2.2 開(kāi)關(guān)量采集
模擬的操作有大量的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。組合開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等采用EQ153型實(shí)車(chē)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真駕駛的開(kāi)關(guān)操作功能，在實(shí)車(chē)開(kāi)關(guān)上都有微動(dòng)開(kāi)關(guān)，主芯片可通過(guò)光電隔離器與微動(dòng)開(kāi)關(guān)相連，提取開(kāi)關(guān)量，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平進(jìn)行處理。變速器采集模塊采用兩個(gè)PCB電路板構(gòu)成變速器模擬裝置，一個(gè)PCB電路板裝有4對(duì)發(fā)光二極管和光敏三極管，一對(duì)放光二極管和光敏三極管構(gòu)成一路采集，固定于變速器外殼內(nèi)與機(jī)械結(jié)合采集檔位桿操作動(dòng)作，變速器采集模塊與主控板I/O采集接口連接，當(dāng)有檔位使能動(dòng)作時(shí)，主控單片機(jī)要實(shí)時(shí)采集到變速器的使能動(dòng)作。手制動(dòng)采集模塊選用行程開(kāi)關(guān)模擬，采集手制動(dòng)動(dòng)作，行程開(kāi)關(guān)安裝于手制動(dòng)控制桿底側(cè)，手制動(dòng)采集模塊接線(xiàn)端子與主控板I/O接口連接，主控板能實(shí)時(shí)采集到手制動(dòng)操作使能。
2.3轉(zhuǎn)向盤(pán)關(guān)電編碼設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)向盤(pán)度采集模塊采集轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)的角度、方向。考慮在實(shí)際駕駛中轉(zhuǎn)向盤(pán)要求有一定的間隙，在采集時(shí)，采集精度要低，所以選用了以光電編碼為原理的碼盤(pán)檢測(cè)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向立柱連接用于模擬轉(zhuǎn)向裝置，光電編碼為750個(gè)脈沖/圈，將轉(zhuǎn)向盤(pán)的角位移轉(zhuǎn)換為電脈沖輸出。光電編碼單獨(dú)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA不僅具有高精度的同步傳輸能力，而且具有速度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示，由光電編碼器輸出的A相、B相和Z相脈沖信號(hào)經(jīng)光電耦合器抑制傳輸過(guò)程中的高頻噪聲信號(hào)后送入FPGA處理器，在FPGA中按照倍頻和鑒別方向設(shè)置等進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，得到實(shí)時(shí)脈沖數(shù)，最后通過(guò)RS232與采集芯片通信，并傳輸?shù)街骺匦酒琒TM32F103。
圖2 轉(zhuǎn)向盤(pán)光電編碼硬件設(shè)計(jì)
2.3 與主機(jī)的通信接口
由于數(shù)據(jù)采集單元與上位機(jī)的主控室距離較長(zhǎng)，所以采用傳輸距離可達(dá)1000多米，傳輸速率10Mbs的RS485總線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片，接口設(shè)計(jì)如圖3所示。論文格式。
圖3 通信接口連接圖
3軟件設(shè)計(jì)
模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，應(yīng)完成多路模擬信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，在上位機(jī)指令下將采集到的數(shù)據(jù)按一定的通信協(xié)議向上位機(jī)發(fā)送，并根據(jù)上位機(jī)下傳的各種輸出信號(hào)直行相應(yīng)的操作并開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，等待上位機(jī)的上傳指令。按照采集任務(wù)，主程序可分為多路AD轉(zhuǎn)換模塊、RS485通信模塊和中斷服務(wù)程序模塊，軟件流程圖如圖4所示。
圖4 主程序流程圖
3.1 AD信號(hào)采集程序片段及注釋
ADC1->CR2.B.ADON = 1; //開(kāi)啟ADC
ADC1->SMPR1.W= 0; //設(shè)置每個(gè)通道的采樣時(shí)間
ADC1->SQR1.W= 0; //設(shè)置序列轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度和通道
ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //掃描模式開(kāi)啟
ADC1->SQR1.B.L= 5; //轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為6
ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA
ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部觸發(fā)信號(hào)
ADC1->CR2.B.CAL= 1; //開(kāi)始ADC校準(zhǔn)
3.2通信接口程序片段及注釋
與上位機(jī)的通信模塊使用了兩個(gè)中斷，分別用于接收和發(fā)送中斷。通信模塊中還需設(shè)置破特率BRR。
USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //設(shè)置波特率
USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模塊
USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模塊發(fā)送功能
USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模塊接收功以
USART1->CR3.B.DMAT= 1; //發(fā)送使用DMA方式
USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模塊發(fā)送完成中斷
USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模塊接收中斷
NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中斷
NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA結(jié)束中斷
4 結(jié)束語(yǔ)
本文闡述了汽車(chē)仿真駕駛模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)踐表明，STM32主控芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力，保證了汽車(chē)仿真模擬駕駛器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠以高精度和高準(zhǔn)確度工作，完成對(duì)模擬器數(shù)據(jù)的采集。
參考文獻(xiàn)：
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論文關(guān)鍵詞：LED顯示屏的常見(jiàn)故障及排除方法
經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，LED顯示技術(shù)越來(lái)越成熟，LED顯示屏的普及程度也越來(lái)越高。和其他大屏幕終端顯示設(shè)備相比，LED顯示屏具有自己的優(yōu)點(diǎn)，如亮度高、壽命長(zhǎng)、視角大、屏幕面積可大可小及可與計(jì)算機(jī)連接，支持軟件豐富等。LED顯示屏不僅可以用于有關(guān)信息，還可以起到烘托氣氛的作用，如通過(guò)顯示屏幕播放上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及各種貴賓蒞臨參觀、指導(dǎo)的歡迎詞，及各種重大節(jié)日的慶祝標(biāo)語(yǔ)等。因此，不少重要場(chǎng)所、大型演出活動(dòng)采用LED顯示屏作為顯示設(shè)備，包括許多學(xué)校也安裝了LED顯示屏。和其他電子產(chǎn)品一樣，LED顯示屏使用一段時(shí)間后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的故障。由于目前的顯示屏系統(tǒng)在屏體結(jié)構(gòu)上都采用了單元化、模塊化設(shè)計(jì)，方便了系統(tǒng)的維護(hù)。因此，也有些常見(jiàn)故障，只要用戶(hù)具備一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)和電器維修經(jīng)驗(yàn)，掌握了顯示屏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及信號(hào)的流向，有些以前需要專(zhuān)業(yè)人員解決的問(wèn)題自己也可以動(dòng)手解決。
LED顯示屏的工作原理及基本結(jié)構(gòu)
進(jìn)行故障排除，必須了解LED顯示屏的工作原理及基本結(jié)構(gòu)，明確信號(hào)的流向。LED是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱(chēng)科技小論文，LED顯示屏即是用大量LED發(fā)光管按一定順序排列形成的顯示設(shè)備。顯示屏一般由單元板（模組）拼成，每個(gè)單元板上按一定規(guī)律集成了一定數(shù)量的LED燈及控制和供電電路。作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，LED顯示屏由控制計(jì)算機(jī)、屏體、供電裝置、信號(hào)傳輸線(xiàn)等組成。在所有的組成部分中，屏體出故障的可能性最大，屏體故障的排除也是LED顯示屏日常維護(hù)、維修的重點(diǎn)。
顯示屏常見(jiàn)故障及排除辦法
LED顯示屏按使用的環(huán)境分室
摘要的工作電壓，輸出電壓為直流5伏。
常見(jiàn)故障一：某一條塊無(wú)信號(hào)
通過(guò)上面對(duì)LED顯示屏屏體結(jié)構(gòu)的闡述，某一條（塊）單元板無(wú)信號(hào)的原因有兩種可能，一是電源供電不正常，二是顯示信號(hào)沒(méi)能傳送過(guò)來(lái)。對(duì)于第一種情況，可以檢查該單元板上的供電插頭是否接觸不良，或用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓是否正常。對(duì)于第二種情況，應(yīng)檢查傳送信號(hào)的排線(xiàn)是否松動(dòng)，斷裂，可用替換法進(jìn)行排除。通常情況下，供電造成某一條塊無(wú)信號(hào)的可能性最大，其次是排線(xiàn)有問(wèn)題，而單元板芯片出問(wèn)題的可能性較小。
常見(jiàn)故障二：大面積無(wú)信號(hào)
LED顯示屏長(zhǎng)時(shí)間工作后，常出現(xiàn)大面積無(wú)信號(hào)顯示的情況，如只有底部一小部分有顯示，其余則無(wú)。出現(xiàn)這樣的狀況往往是各級(jí)聯(lián)的接收卡之間信號(hào)傳送不暢造成的。在上面的屏體結(jié)構(gòu)分析中提到，各接收卡之間是用網(wǎng)線(xiàn)傳遞信號(hào)的，每塊接收卡上有兩個(gè)RJ-45接口，其中一個(gè)接收前面的接收卡送來(lái)的信號(hào)，另一個(gè)接口給下一個(gè)接收卡傳送信號(hào)。大面積無(wú)信號(hào)的故障往往是RJ-45接頭和接口之間接觸不良造成的論文開(kāi)題報(bào)告范例。尤其是室外屏，受環(huán)境影響大，更易出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，而接收卡本身出故障的情況要少得多。在進(jìn)行故障排除時(shí)可以將網(wǎng)線(xiàn)插頭反復(fù)插拔幾次，最好重做一根網(wǎng)線(xiàn)替代，而水晶頭的質(zhì)量要好，抗氧化、耐腐蝕性要強(qiáng)。
常見(jiàn)故障三：常亮點(diǎn)的出現(xiàn)
常亮點(diǎn)也稱(chēng)為失控點(diǎn)。該亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管處于長(zhǎng)亮狀態(tài)，不隨輸入信號(hào)的變化而變化。該故障的出現(xiàn)主要是由于相應(yīng)發(fā)光二極管的管腳短路造成的，如導(dǎo)電碎屑（新屏出現(xiàn)的概率大些）和水珠（雨雪天氣）引起的。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，可以在屏體上該亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的單元板上仔細(xì)查找短路位置，清除即可。
常見(jiàn)故障四：?jiǎn)卧迳戏涓C狀黑點(diǎn)的出現(xiàn)
單元板上出現(xiàn)蜂窩狀黑點(diǎn)也是常見(jiàn)故障之一。黑點(diǎn)和常亮點(diǎn)一樣，都稱(chēng)為失控點(diǎn)，但故障原因不同。黑點(diǎn)的出現(xiàn)一般是由于發(fā)光二極管的管腳接觸不良引起的，即出現(xiàn)了虛焊。要重新焊接虛焊點(diǎn)，一定要將單元板從屏上取下，等焊好后再安裝到原位置。不能在屏體上直接進(jìn)行焊接，因?yàn)橹苯釉谄馏w上焊接的話(huà)可能因光線(xiàn)不好或空間狹小引起誤操作，還可能出現(xiàn)焊錫落到其他單元板上科技小論文，引起新的故障。
常見(jiàn)故障五：拖尾現(xiàn)象
和電腦顯示器要設(shè)置刷新頻率一樣，LED顯示屏的刷新頻率設(shè)置不當(dāng)也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。刷新頻率是LED顯示屏的顯示數(shù)據(jù)每秒鐘被重復(fù)顯示的次數(shù)。刷新頻率越高，圖像越清晰，但也不能太高，太高會(huì)出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象且影響使用壽命；太低則會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，尤其是信號(hào)末端不夠清晰。筆者最近就遇到了類(lèi)似問(wèn)題：兩塊顯示屏以串聯(lián)方式顯示同樣內(nèi)容，最近發(fā)現(xiàn)在屏幕的一端出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，且兩塊屏的故障部位幾乎相同。在排除了屏體的原因后，經(jīng)檢查發(fā)送卡的參數(shù)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)刷新頻率設(shè)置較低，為200Hz，室外屏的設(shè)置應(yīng)為300 Hz——600 Hz。重新設(shè)置后，顯示正常。
以上是LED顯示屏在使用過(guò)程常遇到的幾種常見(jiàn)故障。其實(shí)，為了減少出故障的幾率，關(guān)鍵是要養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣，進(jìn)行規(guī)范操作。如使用時(shí)要先開(kāi)控制主機(jī)，待進(jìn)入播放軟件后，方可開(kāi)屏通電，關(guān)閉時(shí)的順序則相反。在環(huán)境溫度過(guò)高或散熱條件不好時(shí)，應(yīng)注意不要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)屏。遇雨雪天氣或空氣濕度大時(shí)，不能立即使用，對(duì)系統(tǒng)設(shè)置的重要參數(shù)要有備份，及做到專(zhuān)機(jī)專(zhuān)用等等。
關(guān)鍵詞：ZPW-2000A;無(wú)絕緣軌道電路;故障及對(duì)策;
中圖分類(lèi)號(hào)：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-10-00-01
一、ZPW-2000A 型無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)
（一）技術(shù)特點(diǎn)
ZPW-2000A 型無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)理念符合機(jī)車(chē)信號(hào)為主體信號(hào)的自動(dòng)閉塞及列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。它采用 1700Hz-2600Hz 載頻段、FSK 制式軌道電路傳輸特性、主要參數(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，主要涵蓋了以下幾點(diǎn)技術(shù)特性：實(shí)現(xiàn)軌道電路全程電氣折斷檢查，解決了調(diào)諧區(qū)斷軌檢查;充分肯定、保持UM71 無(wú)絕緣軌道電路的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);防護(hù)拍頻干擾;檢查調(diào)諧單元斷線(xiàn)故障;優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提高軌道電路傳輸長(zhǎng)度;減少了調(diào)諧區(qū)分路死區(qū);根據(jù)固定軌道電路長(zhǎng)度，通過(guò)允許最小道碴電阻方式對(duì)軌道電路進(jìn)行調(diào)整，一方面提高了軌道電路系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性;另一方面滿(mǎn)足了1Ω/km 標(biāo)準(zhǔn)道碴電阻和低道碴電阻傳輸長(zhǎng)度要求;通過(guò)采用提高機(jī)械絕緣節(jié)軌道電路傳輸長(zhǎng)度的方式，與電氣絕緣節(jié)軌道電路實(shí)現(xiàn)等長(zhǎng)傳輸;減小銅芯線(xiàn)徑，采用國(guó)產(chǎn)信號(hào)數(shù)字電纜代替法國(guó) ZC03 電纜，加大傳輸距離，減少備用芯組，提高軌道電路系統(tǒng)技術(shù)性能價(jià)格比;為了便于維護(hù)，降低工程造價(jià)，發(fā)送、接收設(shè)備通用四種載頻頻率，電碼化器材種類(lèi)減少，從而降低運(yùn)轉(zhuǎn)備用數(shù)量;為了便于防護(hù)和維修，采用長(zhǎng)鋼包銅引接線(xiàn)代替 70mm2 銅引接線(xiàn);信號(hào)收發(fā)設(shè)備具有完美的檢測(cè)功能，發(fā)送器同時(shí)能實(shí)現(xiàn)“N+1”冗余，接收器可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互為冗余;在傳輸長(zhǎng)度、安全性、可靠性、抗干擾性方面 ZPW-2000A 與 UM71 對(duì)比。
（二）主要技術(shù)條件
1、環(huán)境要求。ZPW-2000A 無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)的環(huán)境特點(diǎn)如下：相對(duì)濕度不大于 95%（溫度30℃時(shí)）。大氣壓力為 74.8kPa-106kPa（相對(duì)海拔高度2500m 以下）。室外溫度為 -30℃-+70℃，室內(nèi)溫度為-5℃-+40℃。周?chē)鷽](méi)有易腐或易爆的氣體。
2、直流電源電壓。電能消耗： 設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中發(fā)送器負(fù)載為 400Ω、功出為 1 電平時(shí)，電流耗電為5.55A，接收器正常工作時(shí)耗電電流小于 500mA;在功出短路時(shí)發(fā)送器耗電電流小于 10.5A。直流電源電壓范圍：23.5V-24.5V。
3、軌道電路。分路殘壓小于 140mA（帶內(nèi)），分路靈敏度為0.15Ω。具備分離式斷軌檢查功能，有關(guān)軌道繼電器可靠失磁、檢測(cè)軌道電路全程（含主軌與小軌）斷軌。傳輸長(zhǎng)度符合相關(guān)規(guī)定。主軌道無(wú)分區(qū)死路;調(diào)諧區(qū)分路死區(qū)不大于 5m。
4、系統(tǒng)冗余方式。接收器采用成對(duì)雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用，發(fā)送器采用“N+1”冗余，實(shí)行故障檢測(cè)轉(zhuǎn)換。
二、ZPW-200OA軌道電路維修
區(qū)間軌道電路發(fā)生紅光帶時(shí)，首先要分清是主軌道部分還是小軌道部分故障，是室內(nèi)故障還是室外故障。
用CD96系列移頻表測(cè)試衰耗器“軌出1”測(cè)試塞孔，電壓不低于240mV時(shí)，說(shuō)明主軌道正常，屬小軌道故障;若測(cè)得電壓低于240mV時(shí)，說(shuō)明主軌道有問(wèn)題。進(jìn)一步測(cè)試衰耗器“XGJ”測(cè)試孔電壓，當(dāng)測(cè)得直流電壓正常（不低于23V）時(shí)，為主軌道故障，不正常為小軌道故障。
主軌道信號(hào)可在區(qū)間綜合柜發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)格盤(pán)上“電纜側(cè)”測(cè)試孔測(cè)試，測(cè)得電壓低或者無(wú)電壓，則是室內(nèi)發(fā)送設(shè)備故障。當(dāng)測(cè)得發(fā)送電壓正常時(shí)，測(cè)試接收端“電纜側(cè)”測(cè)試孔電壓，如果電壓正常，則是室內(nèi)接收部分故障;電壓不正常。則是室外設(shè)備故障。
室內(nèi)設(shè)備不良以電纜模擬網(wǎng)絡(luò)防雷元件劣化產(chǎn)生短路居多，室外設(shè)備故障一般以補(bǔ)償電容性能下降、鋼包銅等阻引接線(xiàn)接觸電阻大等較為常見(jiàn)。
（一）發(fā)送設(shè)備故障時(shí)，檢查發(fā)送器工作的五個(gè)必備條件是否滿(mǎn)足：
1、發(fā)送電源電壓為24V，且極性正確。電壓低于23V時(shí)查找原因;
2、有且只有一路低頻編碼條件;
3、有且只有一路載頻條件;
4、有且只有一個(gè)“-1”或“-2”選擇;
5、功出負(fù)載不能短路。
檢查發(fā)送器工作正常時(shí)，測(cè)試發(fā)送功出電壓，若電壓不正常為發(fā)送器故障;正常時(shí)，再測(cè)試發(fā)送端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)空載電壓，電壓正常為模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)故障，不正常是發(fā)送器至模擬網(wǎng)絡(luò)間連線(xiàn)故障。
（二）接收設(shè)備故障。
因?yàn)榻邮掌魇请p機(jī)并用工作，主機(jī)故障時(shí)，改為并機(jī)接收。所以接收器故障導(dǎo)致的設(shè)備故障的可能性很小。當(dāng)接收發(fā)備故障時(shí)，測(cè)試模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)空載電壓，不正常為模擬網(wǎng)絡(luò)盤(pán)故障;正常時(shí)，在衰耗器背面端子（Cl、C2）上測(cè)試輸入電壓，正常為衰耗器故障，不正常為衰耗器至模擬網(wǎng)絡(luò)間連線(xiàn)不良。
（三）小軌道故障時(shí)，首先測(cè)試運(yùn)行方向下一區(qū)段衰耗器上“軌出2”測(cè)試塞孔電壓，若電壓正常，再測(cè)試“XG”測(cè)試塞孔直流24V電壓是否正常，若正常為本區(qū)段“XGJ”至下一區(qū)段“XG”間連線(xiàn)斷線(xiàn)，若測(cè)得下區(qū)段“XG”電壓無(wú)輸出，則是下一區(qū)段衰耗器故障。如果測(cè)得“軌出2”電壓較低時(shí)，且在“軌入”塞孔測(cè)試小軌道移頻電壓低于42mV，可能是室外補(bǔ)償電容不良;若“軌入”塞孔測(cè)試小軌道移頻電壓大于42mv，則斷定為下一區(qū)段衰耗器故障（小軌道調(diào)整不當(dāng)）。
（四）列車(chē)運(yùn)行正方向時(shí)3JG、反方向運(yùn)行時(shí)lLQG沒(méi)有下一區(qū)段，它們的XGJ檢查條件是，直接向相應(yīng)接收器供+24V電源。出現(xiàn)3JG軌道電路故障時(shí)，只檢查主軌信號(hào)和24V電源是否正常。
（五）主發(fā)送器故障時(shí)，不能倒向N+l發(fā)送導(dǎo)致軌道電路故障。可能原因是主發(fā)送的報(bào)警繼電器落下條件接入N+1發(fā)送的選擇條件故障。逐一檢查發(fā)送功出選擇、載頻選擇、低頻選擇是否正確。
參考文獻(xiàn)：
[1]彭天育 ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路驗(yàn)收調(diào)試故障的探討[期刊論文]-鐵路通信信號(hào)工程技術(shù) 2014（2）
論文摘要：數(shù)控機(jī)床fanuc系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一，雖然fanuc系統(tǒng)具有很好的可靠性和先進(jìn)性，但是對(duì)于比較復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)總會(huì)遇到這樣或那樣的問(wèn)題出現(xiàn)，而這些問(wèn)題又都通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)界面顯現(xiàn)出來(lái)，怎樣靈活、快速、高效、準(zhǔn)確的解決這些問(wèn)題，成為每個(gè)維修人員必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。主要就日常機(jī)床工作中遇到的一些輸入電源故障問(wèn)題進(jìn)行了探討和分析。
1. 前言
fanuc數(shù)控系統(tǒng)輸入電源故障是數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障之一，根據(jù)曾多次參與多種fanuc數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床維修，就自己淺薄的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，提高維修人員的綜合判斷能力，將數(shù)控機(jī)床電氣、機(jī)械各部分有機(jī)的綜合起來(lái)整體考慮，是準(zhǔn)確判斷數(shù)控系統(tǒng)電源問(wèn)題的一個(gè)較好方法，有利于快速解決維修過(guò)程中的難題。以下是電源常見(jiàn)故障分析。
2. 接通總電源開(kāi)關(guān)后，電源指示燈不亮
外部電源開(kāi)關(guān)未接通；電源進(jìn)線(xiàn)熔斷器熔芯斷或機(jī)床總?cè)蹟嗥魅坌緮啵粰C(jī)床電源進(jìn)線(xiàn)斷；機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)壞；控制變壓器輸入端熔斷器熔芯斷(或斷路器跳)；指示燈控制電路中熔斷器熔芯斷或斷線(xiàn)；電源指示燈燈泡壞。
機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)選擇的空氣開(kāi)關(guān)容量過(guò)小，或空氣，開(kāi)關(guān)的電流選擇撥碼開(kāi)關(guān)選擇了一個(gè)較小的電流；機(jī)床上使用了較大功率的變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)。
3. fanuc輸入電源故障
fanuc的數(shù)控系統(tǒng)，一般采用fanuc公司生產(chǎn)的“輸入單元”模塊，通過(guò)相應(yīng)的外部控制信號(hào)，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)的電源的通、斷控制。電源接通條件如下：
(1)電柜門(mén)互鎖觸電閉合。
(2)外部電源切換觸電閉合。
(3)mdi／crt單元的電源切斷off按鈕觸電閉合。
(4)系統(tǒng)電源模塊無(wú)報(bào)警，報(bào)警觸點(diǎn)斷開(kāi)。
不符合以上條件之任何一條，則會(huì)出現(xiàn)電源斷電故障：維修要點(diǎn)：fanuc6／11等系統(tǒng)的電源輸入單元的元器件，除熔斷器外，其他元器件損壞的幾率非常小，維修時(shí)切勿輕易更換元器件。在某些機(jī)床上，由于機(jī)床互鎖的需要，使用了外部電源切斷信號(hào)，這時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)床電氣原理圖，綜合分析故障原因，排除外部電源切斷的因素，才能啟動(dòng)。
4. cnc電源單元不能通電
4.1 當(dāng)電源單元不能接通時(shí)，如果電源指示燈(綠色)不亮
(1)電源單元的保險(xiǎn)熔斷輸入高電壓，元器件損壞，造成短路或過(guò)流。
(2)輸入電壓低，檢查輸入電壓，電壓的允許值為ac200v±10％，50hz±1hz。
(3)電源單元不良，元器件損壞。
4.2 電源指示等亮，報(bào)警燈也消失，但電源不能接通
電源接通條件如下：
(1)電源on按鈕閉合。
(2)電源off按鈕閉合。
(3)外部報(bào)警接點(diǎn)打開(kāi)。
4.3 電源單元報(bào)警燈亮
24v輸出電壓的保險(xiǎn)絲熔斷：顯示器屏幕使用+24v電壓，+24v與地短路，顯示器／手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入板不良，或短路。
5. cnc電源單元不能通電
5.1 當(dāng)電源單元不能接通時(shí)，如果電源指示燈(綠色)不亮
(1)電源單元的保險(xiǎn)熔斷：輸入高電壓，元器件損壞，造成短路或過(guò)流。
(2)輸入電壓低：檢查輸入電壓，電壓的允許值為ac200v±10％，50hz±1hz。
(3)電源單元不良，元器件損壞。
5.2 電源指示等亮。報(bào)警燈也消失，但電源不能接通電源接通條件如下：
(1)電源on按鈕閉合。
(2)電源off按鈕閉合。
(3)外部報(bào)警接點(diǎn)打開(kāi)。
5.3 電源單元報(bào)警燈亮
(1)24v輸出電壓的保險(xiǎn)絲熔斷顯示器屏幕使用+24v電壓，+24v與地短路。顯示器／手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入板不良或短路。
(2)電源單元不良，檢查步驟：
a.把電源單元的所有輸出插頭拔掉，只留下電源輸入線(xiàn)和開(kāi)關(guān)控制線(xiàn)。
b.把機(jī)床所有電源關(guān)掉，把電源控制部分整體拔掉。
c.再開(kāi)電源，此時(shí)如果電源報(bào)警燈熄滅，那么可以認(rèn)為電源單元正常，而如果電源報(bào)警燈仍然亮，那么電源單元壞。注意事項(xiàng)：16／18系統(tǒng)電源拔下的時(shí)間不要超過(guò)半小時(shí)，因?yàn)閟ram的后備電源在電源單元上。
(3)24v的保險(xiǎn)熔斷
a.+24v是提供外部輸入／輸出信號(hào)用的，參照下圖檢查外部輸入，輸出回路是否短路。
b.外部輸入／輸出開(kāi)關(guān)引起+24v短路或補(bǔ)充i／o板不良。
(4)5v電源負(fù)荷短路，檢查方法：
a.把+5v電源所帶負(fù)荷一個(gè)一個(gè)地拔掉，每拔一次，必須關(guān)電源再開(kāi)電源。
b.在拔掉任何一個(gè)+5v電源負(fù)荷后，電源報(bào)警燈熄滅，那么可以證明該負(fù)荷及其連接電纜出現(xiàn)故障，注意事項(xiàng)：當(dāng)拔掉電機(jī)編碼器的插頭時(shí)，如果是絕對(duì)位置編碼器，還需要重新回零，機(jī)床才能恢復(fù)正常。
(5)系統(tǒng)的印刷電流板上有短路。檢查：用完用表測(cè)量+5v，+15v，+24d與ov之間的電阻必須在電源關(guān)的狀態(tài)下測(cè)量。
a.把系統(tǒng)各印刷板一個(gè)一個(gè)的往下拔，再開(kāi)電源，確認(rèn)報(bào)警燈是否再亮。
b.如果當(dāng)某一印刷板拔下后，電源報(bào)警燈不亮，那就證明該板有問(wèn)題，需更換該板或維修。
c.對(duì)于o系統(tǒng)，如果+24d與ov短路，更換時(shí)一定要把輸入／輸出板與主板同時(shí)更換。
d.當(dāng)計(jì)算機(jī)與cnc系統(tǒng)進(jìn)行通信作業(yè)，如果cnc通信接口燒壞，有時(shí)也會(huì)使系統(tǒng)電源不能接通。
6. 電源開(kāi)關(guān)與機(jī)床開(kāi)關(guān)后，電源不能接通
(1)電源輸入端熔斷器熔芯熔斷或爆斷(或自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘)。
(2)機(jī)床電源進(jìn)線(xiàn)斷。
(3)機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)或電源開(kāi)關(guān)壞。
(4)電氣控制柜門(mén)未關(guān)好，開(kāi)門(mén)斷電保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
(5)電氣控制柜上的開(kāi)門(mén)斷電保護(hù)開(kāi)關(guān)損壞或關(guān)門(mén)后與碰塊接觸不良。
7. 控制電源故障
控制變壓器無(wú)輸入電壓(輸入端保險(xiǎn)燒斷或斷路器跳)原因：變壓器內(nèi)部短路、過(guò)載線(xiàn)短路，電流過(guò)大無(wú)dc電流輸出原因：因直流側(cè)短路、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等造成整流模塊或直流電源損壞；整流電路有斷線(xiàn)或接觸不良電源連接線(xiàn)接觸不良或斷線(xiàn)控制變壓器輸入電源電壓過(guò)高過(guò)低(超過(guò)±10％)或電壓浪涌控制變壓器損壞原因：熔斷器，斷路器的電流過(guò)大，沒(méi)有起到保護(hù)作用：電源短路，串接：負(fù)荷過(guò)大，內(nèi)部繞組短路，短路等。控制變壓器副邊熔斷器熔斷或爆斷。
8. i／0無(wú)輸入信號(hào)，+24v電源報(bào)警
+24v電源保險(xiǎn)燒壞：i／o輸入短路，檢查輸入+24v電源是否對(duì)地短路，排除故障；更換保險(xiǎn)。i／o無(wú)輸入信號(hào)維修：更換輸入／輸出板在機(jī)床運(yùn)行中，控制系統(tǒng)偶爾出現(xiàn)突然掉電現(xiàn)象原因：電源供應(yīng)系統(tǒng)故障維修：更換系統(tǒng)電源，更換電源輸入單元。系統(tǒng)工作半個(gè)月或一個(gè)月左右，必須更換電池，不然參數(shù)有可能丟失：原因：電池是為了保障系統(tǒng)在不通電的情況下，不會(huì)丟失nc數(shù)據(jù)維修：檢查確認(rèn)電池連接電纜是否有破損存儲(chǔ)板上的電池保持回路不良，請(qǐng)更換存儲(chǔ)板。電池質(zhì)量不好，更換質(zhì)量較好的電池。
9. 結(jié)語(yǔ)
從以上常見(jiàn)fanuc數(shù)控電源維修事例中。不難看出，對(duì)于較為復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，往往對(duì)維修人員的綜合分析能力有較高要求，如果我們拘泥一格、就事而論，往往會(huì)舍本逐末，找不到問(wèn)題的根源所在，數(shù)控系統(tǒng)的任何報(bào)警和故障都有可能是幾個(gè)方面因素的相互作用造成的，我們必須善于透過(guò)表面現(xiàn)象，抓住問(wèn)題的本質(zhì)，快速、高效的解決這些故障，只有這樣才能更好的保障數(shù)控機(jī)床的正常使用，為生產(chǎn)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭小年，楊克，中，數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)[m]，華中科技大學(xué)出版社，2005：76-78.
