时间：2022-11-20 09:39:17
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单元电路论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：抢答器,中央控制单元USB通信
传统的抢答器一般利用数字逻辑电路做成，功能单一，已不适应社会发展需要。随着科学技术的进步，单片机与串口通信的结合已广泛应用到各个电子系统。本文是基于单片机为核心的抢答系统设计，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统具有电路简单、操作方便、功能强大等特点。特别是抢答系统与PC通信相联系，使整个抢答系统功能更完善。
1、系统总体方案设计
传统抢答器功能过于单一，因此，可将其功能进行扩展，设计出以单片机为核心的抢答器系统，总体框图如图1所示。
抢答系统由控制开关、抢答开关、加/减分电路、计时电路、显示电路、报警电路、PC通信等几部分构成，如图1所示。
图1、总体方案电路图
完成功能如下：
a、抢答开始时，在规定的时间内，最先按动抢答按钮的选手应具优先权，抢答系统应能准确迅速地判断出第一抢答者并将其信号锁存，同时将输入端关闭而使其它抢答信号无效。选手编号/得分情况能够在显示屏上显示。此功能由中央控制单元,译码、显示电路完成。
b、问题回答完毕，主持人应根据回答的准确性给予不同分值的加/减。此功能由加/减分电路完成。
c、在规定的时间内若有人抢答，抢答有效，终止定时，若无人抢答，此次无效。此功能由计时，中央控制单元完成。
d、每次问题回答结束，主持人应通过复位按钮进行复位，各种程序又回到初始状态。为进行下一轮的抢答工作做准备。
抢答开始之前，赋予选手一定的初始分，若选手违例抢答，报警电路工作，提醒有人违例抢答，同时编号牌显示违例选手号码，该违例选手会被自动扣分。抢答开始时，记分牌显示选手初始值，此时，主持人根据需要，选定不同分值的题目让选手回答。当主持人宣布抢答开始，同时按下开始键的时候，选手抢答，编号牌显示选手编号。这时只能有第一位选手优先抢答成功，其他抢答无效。与此同时，倒计时就开始计时，在剩下最后几秒的时候，报警电路工作，提醒选手。抢答时间结束，本题抢答无效。选手回答问题完毕，主持人应根据回答问题的情况，对选手成绩做出相应的处理。每一题抢答结束后，主持人进行电路复位功能，为下一题做准备。而每一题的抢答过程中，编号显示牌和各选手的得分情况会自动的送到PC机上进行动态显示。科技论文。
1.1 硬件电路设计
1.1.1、中央控制单元
中央控制单元是控制系统的中枢，是系统的信息处理部分，键盘开关，控制开关等发出信号，中央控制单元收到信号后做出分析、响应，完成电路功能的执行。科技论文。
系统选用ISP-Flash系列单片机AT89S8252，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，兼容标准MCS-51指令系统，功能强大，它可向输出单元输出控制信号。
1.1.2、键盘输入及加/减分电路
选手通过按键进行抢答，单片机识别到有按键按下时，转到相应的程序，控制译码显示器显示选手的编号或分数。而开始键，加/减分键也是通过键盘转到相应的程序实现功能。
键盘作为输入设备，结构简单，通过程序可实现很多功能。抢答器按如图2所示的矩阵结构连接，可有效减少单片机的I/O口。用单片机位处理指令来判断是否有键按下，若有键按下，则有电平输入。转到相应程序，显示有效选手的号码，而其他选手再按“抢答键”也无效。若无人抢答，报警电路工作，表示本次抢答无效。若选手违例提前抢答，报警电路提醒选手注意，显示牌显示违例选手号码，单片机通过程序指令让该违例选手减去一定分值。
加/减分电路与抢答键工作原理一样，当按下加/减分按键，单片机控制程序指令，给选手加/减相应的分值，每一题只能给与抢答选手一次的加减分机会，若有特殊情况，主持人可在控制台进行操作。
若抢答键太少，可通过增加I/O口数量或者在中央处理单元外再外扩一片可编程I/O接口芯片。
图2、键盘结构图
1.1.3、选手编号/分数显示电路
译码显示：利用单片机串行口加外围芯片74LS164，构成多个并行输出口，用于串－并转换，驱动CD4511锁存-译码器进行LED数码管显示。科技论文。数据从单片机输出经74LS04反相器进入74LS164的输入端，而时钟脉冲经74LS04反相器连接到74LS164的CLK脉冲信号端，在LED显示相应的十进制数字，从而完成选手编号的显示。
选手得分显示电路与编号显示电路原理一样，可将多片74LS164芯片相连，增加其显示位数。
1.1.4计时、报警等电路
倒计时器电路中，选用四位十进制减法定时/计数专用集成电路EC9410和7448TTLBCD--7段译码器组成可预置数的十进制减法器。在时钟脉冲的作用下，倒计时开始。若某组抢答有效，计时停止并显示倒计时时刻。若一直无人抢答.则倒计时到“00”自然停止。
报警输出单元如图3所示，数据输入端与单片机相连，电路由三极管外加扬声器等外围电路构成，当中央控制单元通过分析确定存在违例抢答或是倒计时停止，便通过指令给报警电路数据输入端一个高电平，三极管就导通，产生信号驱动扬声器发出警报，从而形成一个报警电路，可通过调节报警声长短来判断是倒计时停止报警还是违例抢答报警。
图3、报警电路
1.2单片机与PC机的通信
抢答过程中，显示数据需要传入PC机内。单片机与PC机间的通信选用USB串口通
信，将单片机采集的信息传送到PC机中，由PC机进行处理。该系统使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系统并与微控制器通过高速通用接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器，性能较好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口线DATA0至DATA7具有可控的三态门电路，故而PDIUSBD12芯片可以直接与AT89S8252的数据总线相连，挂在系统总线上。当系统将采样得到的信息通过USB总线上传给PC时，AT89S8252选通PDIUSBD12芯片，将单片机内的采样信息通过系统总线传给USB接口芯片，继而传给上位机，完成数据的传输。
USB串口通信可采用控制传输模式，块传输模式，同步传输模式，中断传输模式等4种传输模式，根据本设计电路特点，采用中断传输模式。其传输模式图如图4、图5所示。
图4、中断输入事务
图5、中断输出事务
中断服务子程序处理由PDIUSBD12产生，在中断服务子程序中把数据从PDIUSBD12芯片的缓冲区中转移到单片机环形缓冲区中，并清除该芯片内部缓冲区的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的数据包。而后建立正确的时间标志，通知主程序进行正确的处理。
2、结束语
文章创新点在于（1）以ISP-Flash系列单片机AT89S8252为核心的抢答器功能强大，（2）采用USB串口通信，使功能进一步得以完善。整个方案较好地完成了抢答器系统的设计，此外，还需考虑需报警，增加语音报警等情况，功能强大的AT89S8252中央控制单元配合USB串口通信，使整个抢答器反映快，功能齐全，使用性强，可靠运行。
参 考 文 献
[1] 杨文显，现代微型计算机原理与接口技术教程.清华大学出版社[M]，2006。
[2] 尹罗生；吉吟东；孙新亚等， 一种USB外设的实现方法[J]，计算机工程，2002，7-28：207-209。
【关键词】断路器;A/D;单片机
1.引言
在低压配电系统中，低压断路器是应用最为广泛保护装置之一，主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流，而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路，从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合，能够避免非故障区域的停电，减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图：
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括：三段电流保护（过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护）和单相接地保护，用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示，本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块，因此必须外接ADC芯片，这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道，高性价比，采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式，片内集成系统时钟，固有的采样和保持功能，具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，与单片机接线简单，引线很少，能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端，一旦断路器跳闸，控制单元就将失去电压，所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作，电源电路设计较为复杂。因此，我们采用电压源供电的方式，即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后，采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电，只要馈电线路不失去电压，即使断路器跳闸，也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正，可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时，通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会（EIA）正式公布的通信标准总线包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，应用最广泛的标准总线是RS-485，其通信距离约为1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间，以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢，它不仅指挥着程序流程，而且将各功能子模块有效地连接起来，因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后，首先进行系统自检，判断硬、软件有无故障，如果有故障则报警，然后开中断，判断是否需要设定整定值，随后进行信号采样，一周期采样完成后计算有效值，所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较，判断有无故障或不正常工作状态发生，随即判断是否需要脱扣，如果系统发出脱扣信号则系统推出，如果无故障发生或不需要脱扣，则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数，而且还具有时间显示的功能，由于1602是显示字符的液晶显示屏，一共能显示2行，每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中，我们采用一个继电器代替脱扣电路，当仿真开始时，继电器闭合。当系统出现故障时，继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求，系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护，保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明，该系统不仅实现了较好的保护功能，还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高，实时性好，特别是实现了现场通信，应用前景广阔。
参考文献
[1]卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测，2007（4）：5-6，40.
[2]傅启国.低压断路器智能控制器设计与研究[D].硕士学位论文.南京：南京理工大学，2008.
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
论文关键词：GPRS，SIM300模块，短消息，AT指令，S3C44B0，GPS
1 引言
随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们对各种场所的安全越来越关注并提出了更高的要求。但是传统的安防设备成本比较高、实时性不强、集中管理控制困难等情况。本文基于ARM7、GPRS无线网络和GPS全球定位系统技术开发出一种实时、无线、便于管理、成本低廉的主动性全球性定位监控报警系统。该系统体积小，灵活性好，性价比高，空间扩展功能强。
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称，目的是为GSM用户提供分组形式的无线数据传输业务，实现数据分组收发，用户永远在线，保证数据传输的实时性，接入速度快，并按流量计费，有效的降低服务成本。
2系统总体结构
全球定位监控报警系统主要由S3C44B0作为主控器，GPRS、GPS、图像叠加模块、人机接口模块、传感器模块作为硬件与S3C44B0进行通信，由S3C44B0对各个部分进行统一管理控制，从而实现各项功能。本文主要研究GPRS与处理器协调工作这方面，全球定位监控报警系统组成框图如下图l所示。
系统工作流程如下：首先通过人机接口模块按照实际报警监控要求对系统进行初始设置，并开放相应的端口进行监控。系统在运行过程中如果遇到异常情况将通过传感器模块感应传送给S3C44B0处理器，处理器收到感应信息后，将信号进行采集并进行初步的处理，再通过GPS模块接收来自卫星的导航电文，并对电文摘要可通过GPRS对系统进行反馈控制，实现实时监控。
图l 全球定位监控报警系统组成框图
3系统硬件组成和功能
3．1 S3C44B0处理器模块
S3C44B0是Samsung公司推出的一款高性能、低功耗的16/32位RISC内核ARM7TDMI微处理器。为了降低系统成本及外围器件数目，S3C44B0在ARM7TDMI核的基础上，扩展了一系列的外围器件，主要包括CPU单元、系统时钟管理单元、存储单元和系统功能接口单元。片上集成具体的功能部件有8KB的cache、外部扩充存储器控制器、LCD控制器、带有1个LCD专用DMA通道、2个通用DMA通道，2个带外部请求引脚的DMA、2个带有握手协议的UART、1个同步SIO接口、1个I2C总线控制器、5个PWM定时器、1个内部定时器、1个看门狗定时器、71个通用可编程I/O口、8个外部中断源、8路10位ADC、具有日历功能的RTC、PLL倍频器、功耗控制模式有正常、低、休眠和停止等。
3.2 SIM300模块
SIM300模块是SIMCOM公司研制的GSM／GPRS通信产品，SIM300模块体积小，性能可靠,内嵌有强大的TCP/IP协议，集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口，适合于开发一些GSM／GPRS的无线应用产品。SIM300提供标准的RS232串行接口，实现了语音、SMS、数据和传真信息的高速传输，本设计使用SIM300全串口通信。
3.2.1 SIM300模块电源电路
电源对模块非常重要，一旦在电源上产生扰动、干扰，都可能造成SIM300模块的死机，模块在发送的时候电流约2A，因此在电源电路设计时模块的供电电流应该有大于2A 的裕量，功率应大于8W的裕量，电源线应该尽量宽、走线尽量短以便减小线路阻抗增强电源的稳定性。
为了提高模块的抗干扰能力，最好在PCB板与模块金属屏蔽罩相接触的地方大面积铺地并露铜，并使模块屏蔽罩与PCB露铜部分接触良好；在外部输入电源与模块系统间串入感性器件以达到更好的干扰抑制效果，而在电池与模块系统间不要串接任何器件，以避免对电池供电系统造成影响；如果采用多层板，电源走线最好走外层，以利于PCB板的散热。电源电路设计如下图2所示：
图2 电源电路
3.2.2 SIM300模块SIM卡连接电路
SIM300模块的SIM卡接口电路支持外部SIM卡，可直接与1.8 V和3.0 V的SIM卡连接，采用I2C总线结构，通过串行时钟线和串行数据线完成串口数据传输，其时钟线时钟频率为13MHz/4；串行数据线接一个10K电阻上拉到SIM卡电源上，以保证数据传输的正确性,为了对静电的抑制，在SIMRST、SIMCLK、SIMDAT三线上分别串入的10K电阻进行抗传导型干扰。SIM卡连接电路设计如下图3所示：
图3 SIM卡连接电路
3.2.3SIM300模块启动电路
SIM300模块的启动方式是通过控制PWRKEY管脚，在该管脚上产生一个一段时间的低电平，然后在PWRKEY引脚产生高阻态或高电平进行启动，模块启动后将发送RDY信号通知模块已经启动。启动电路设计如下图4所示：
图4 启动电路
3.2.4 SIM300模块指示电路
SIM300模块的指示电路主要包括网络状态指示电路和模块来电指示电路。指示电路的设计如下图5所示：
图5 网络状态指示电路来电指示电路
4系统软件设计与实现
GSM\GPRS在全球定位监控报警系统中软件设计主要是通过ARM7对SIM300模块发送AT指令进行控制和传送信息，AT指令的执行过程需要ARM7与模块交互应答完成，每一次发送或接收的字节有严格的规定。
收发短信模式主要Text模式和PDU二种模式，Text模式主要是以纯文本方式发送信息，在国内很少被采用。PDU模式编码的短消息不仅可以发送英文短消息，也可以发送中文短消息，被普遍采用。当ARM7通过SIM300发送中文短消息时应注意以下几个问题：(1)ARM7是以ASCII编码的形式发送所有AT指令的指令符号、常数、指令结束符、PDU数据包符号等；(2)在ARM7控制SIM300模块工作时，必须通过AT指令“AT+CMGF=0”把模块的短信息工作模式设置为PDU模式，以PDU编码方式发送短消息；(3)ARM7发送每一条AT指令后，必须立即发送回车符的ASCII码0DH，如果缺少回车符，模块将不能识别指令；(4)ARM7发送中文短信息时，发送的是汉字的Unicode编码，可以通过Unicode编码表查出要发送汉字的Unicode码进行发送，适用于发送汉字信息较少且固定的情况；也可以借助汉字GB-2312码与Unicode码转换表，利用函数在ARM编译系统生成的GB-2312码转换成汉字的Unicode码进行发送。
GSM\GPRS在全球定位监控报警系统中软件设计，软件采用C语言编写，在ADS下调试编译，软件流程如下图6所示：
图6 软件流程框图
5结束语
SIM300模块在全球定位监控报警系统能够方便、快速地完成各种有效传感信息的传送，经过多次实际使用验证表明，SIM300模块在全球定位监控报警系统中应用具有优良的稳定性、可靠性和性价比，是当前改善监控报警系统的广泛性和智能性的有效途径。本系统可广泛应用在工业、农业等多种远程监控领域中，具有较大的市场价值。
参考文献
[1]马洪伟,盛翊智.GPRS技术在无线传输数据中的应用[J].微机发展.2005.
[2]SIMCOM Corporation.SIM300 Hardware InterfaceDescriptionVI.06[S].2007.
[3]钟章队,蒋文怡.GPRS通用分组无线业务[M].北京:人民邮电出版社.2001.
[4]王磊,冯占军.基于GPRS网络的嵌入式无线数据采集系统设计[J].测控技术,2007.
[5]蔡锐丹,许少云,甘义成.GPRS无线数据传输系统的设计与应用[J].电子质量,2004.
[6]陈赜.ARM嵌入式技术实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
【关键词】语音同传;FPGA;数字锁相
引言
DSL是一种数字用户线路技术，针对该技术的研究及应用，在上世纪90年代初开始，当时的DSL为HDSL（高速数字用户线），传输速率一般为2M，解决交换机之间数字中继的传输，传输距离比较近，为3Km左右，用户主要为电信局[1]。本论文研究正是基于DSL、高速数据复分接、FPGA数据处理、模拟驱动前端、话音编解码等技术，构建一个在通信容量、实时性、抗干扰能力、可靠性和低功耗等方面比传统通信网有明显的提高的有线语音同传系统的设计与实现。
1.系统工作原理及组成
1.1 系统原理分析
PCM（脉冲编码调制）通信系统模型在发送端通过抽样、量化、编码将模拟信号变换成数字信号，经信道传输到达接收端，在接收端先由译码器恢复抽样值序列，然后经低通滤波器滤出模拟基带信号[2]。PCM时分多路复用系统模型在各路PCM通信系统模型的基础上增加了利用FPGA作为数据处理器的复用器和分路器。
1.2 系统结构
数话同传设备电路主要是由主处理器模块、数据复分解模块、用户接口模块、显示模块、收发器模块、电源变换模块、工作模式设置模块和网络接口模块等组成。主处理器模块主要是用FPGA芯片和ARM芯片来实现的。采用Altera公司的FPGA芯片EP1C3T144C8N为处理器，主要完成收发器模块的初始化管理和控制、工作模式的设置和控制、工作状态的显示等。ARM芯片主要是处理视频文件的播放，采用SAMSUNG公司的S3C2440作为为核心处理器来处理视频播放文件。数据复分接单元主要由串口数据、网络接口单元、用户接口单元，控制信令、数据复分接单元和收发器单元组成的。收发器单元由曼彻斯特编码器模块、曼彻斯特解码器模块、发送缓冲器、接收缓冲器、配置寄存器、通讯存储器控制单元和主控制单元FPGA等部分组成。用户接口电路主要是完成与子机终端的接口，主要是由安全保护电路、用户馈电电路和话音编解码电路组成。电源电路主要采用DC/DC，主要实现12v直流电源到+5v、-5v、+9v、+1.8v和+3.3v的变换。显示模块分为两部分，主机通过液晶屏来显示当前的播放模式和图像的播放，子机通过数码管来显示当前语音通道的选择和音量的大小。
2.系统硬件组成
系统分成主机部分和从机部分，传输线采用常用的5类以太网双绞线，各子机模块通过分路器并联连接在总线上，且总线上带有12V的直流馈电，各子机供电均来自总线上。
主机可最大输入30路的语音信号，语音信号通过前级的300Hz～3400Hz带通并放大后，送入到脉冲编码（PCM）芯片进行模拟信号数字化过程，转换成8位串行信号，输入到FPGA芯片，FPGA将30路的串行信号进行复接并插入帧同步码元和控制码得到码元速率为2Mbit/s的码元流。为了提高信号在信道中的传输距离，FPGA对2Mbit/s的码元流进行编码，从而得到4Mbit/s的CMI码元流，并把CMI编码进行单极性码到双极性码的变换，经过隔离变压器后送入双绞线进行传输。考虑到子机的供电问题，双绞线采用常用的5类以太网网络线，包含了4对双绞线，其中1对用于传送码元，1对用来传送12V直流馈电，另外2对为地线。子机可以通过按键任意切换30个来自主机的语音信号进行接收，子机首先通过在双绞线上取得直流馈电，并从将总线上的双极性信号转换成单极性信号送入FPGA进行数据的分接处理，分接后得到当前时隙的串行语音数据，送入PCM译码芯片进行数模转换，将音频信号进行数字音量的控制和放大后输出。
3.系统软件组成
帧复接与分接部分软件。该系统软件主要由FPGA复接和分接软件组成，FPGA编译器采用ALTERA公司的Quatrst II9.0，该编译器编译界面友好，生成代码效率高，占用资源空间小，使得控制起来更为实时、方便、高效，也使得程序可读性和可维护性更强。
为了能够保证在子机具有很好的同步性，分接软件中核心部分为位同步信号的提取。位同步的方法有插入导频法（外同步法）和直接法（自同步法）2种[3]，直接法又分为滤波法和锁相法2种，本系统选用数字通信中常使用的数字锁相法进行位同步信号的提取。
系统采用了改进型的30/32路PCM的帧结构，一帧由32个时隙组成;一个时隙为8位码组。时隙1～30共30个时隙用来传送30路语音信号;时隙0（TS0）是“帧定位码组”，用于发/收端同步，固定内容为00011111;时隙31（TS31）用于传送主机到子机的控制指令。
FPGA数字锁相法提取位同步信号过程主要包括：本地高速时钟源、位同步基准提取、相位比较器和分频器等构成。
总线上传输数据为差分的双极性码元，通过变换后输入到FPGA的码元是不归零的随机二进制序列，不包含同步信息，进入FPGA后需要将该码元进行微分、整流，使之成为归零脉冲，才能从中提取位同步信息。信号提取的过程：利用FPGA芯片EP1C3T100C8N中的内置锁相环（PLL）将本地的32.768MHz时钟6倍频后得到196.608MHz的高速时钟，然后以这个高速的时钟为基准对输入的2Mbit/S的码元进行微分整流得到位同步基准，并将他送入相位比较器，相位比较器将他和分频计数器的输出进行比较，并判断是同步、滞后还是超前，然后输出相应的控制信号给控制器，控制器再对分频值进行相应的调整，直到输入和输出同步为止，最终锁相输出256KHz的位同步信号。
在总线帧结构中，一共包含了32个时隙，其中的TS32时隙用于传送数据指令，也就是说可以通过主机下达除语音信号以外的广播控制指令。主机广播下达的八位二进制值0000，0000代表所有子机关机;八位二进制值0100，0000代表所有子机开机;八位二进制值10XX，XXXX代表主机广播子机音量控制（6Bit）;八位二进制值1100，0000为预留位。
4.结论
本系统很好的利用了PCM时分复用结构，以FPGA为核心实现了将多路语音信号和数据指令同时按照时分复用的方式复接在传输线上，到达接收端后，子机可以通过按键任意选取通道进行语音数据的接收，所有子机也可以通过主机进行广播控制。由于本系统采用全数字方式进行传输，传输过程中语音信号清晰、无杂音，可以很好的运用在国际会议上的同声传译、飞机和旅游巴士中的音频同传等系统当中，具有很好的实用价值。
参考文献
[1]许博.高速有线数话同传技术研究[M].北京：北京邮电大学，2010.
【关键词】输液点滴 HT66FU50 监控 步进电机
1引言
目前我国几乎所有医院采取的都是传统的输液方式，护士和医生只能根据经验和病人的反馈来控制墨菲式管的轮夹，输液速度不能精确控制。显然，这是不方便的，并有可能造成不必要的伤害。如果有液体点滴速度监控装置，将会大受欢迎。目前的输液监控报警器体积较大，价格较高，并不适合它的应用以及普及。针对这一情况，本文设计了一种由单片机控制的输液监控报警系统。
该系统包括红外发射接受装置，HT66FU50单片机，步进电机，LED显示屏等。其中红外检测电路和单片机共同实现滴液速度的红外检测功能，用于将液滴滴下一滴的信息转换为电信号传入单片机，经过单片机计算其液滴滴速，并用LED显示。通过电机控制储液袋的高度来达到控速的目的。在实际应用中，系统还分为主站和从站两部分，以便医护人员同时对多床位进行远程监控。监控中心（主站）显示各床位的输液情况。当输液结束或出现异常时，从站向主站发送报警信号，等待护士前来处理。整个装置简单实用，操作简单，安装方便，成本低，十分有意义。
2方案的总体结构
本设计基于HT66FU50的输液监控系统主要有三大部分组成，主站，从站，以及主从站之间的通信线路。其中，主站根据需要可以简单设计为输液现场信息显示以及声光报警。而从站包含的主要模块有：输液信号采集单元、声光报警单元、电动机单元、按键显示单元、通信单元和单片机电路等。输液信号采集单元将采集到的信号经过整形后发送给单片机，经单片机处理后在键盘上显示计算所得的液滴滴速并将其与所设定的值进行比较来控制电动机的正反转。同时，从站的单片机要将所采集的数据发送给主站，如果发生意外，则从站还要发出报警信号并将信号发送给主站。从站系统框图如图1所示。
3系统硬件设计
系统从站主要有5个单元构成，分别是HT66FU50单片机最小系统、红外线检测单元、步进电机单元、声光报警单元、键盘及显示单元。该设计以HT66FU50单片机最小系为中心。红外传感检测单元传感器采用红外对射器，基本原理是以光电效应为基础，将被测量的变化转换为光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转化成电信号。当有液滴滴落要经过光源和光电接受器件之间时，光线会发生折射和散射，导致光电接收器件接收不到光信号，这时光电器件输出一个电平跳变。然后送到HT66FU50单片机进行处理。声光报警采用一个蜂鸣器与一个发光二极管实现。当传感器检测到液位低于预设值或传感器检测不到有液滴滴落时，从站单片机控制蜂鸣器和报警灯工作，在发出声光报警的同时向主站发出报警信息。步进电机单元由单片机产生脉冲，经驱动电路变换、放大后输入步进电机。控制电路每发一个脉冲，驱动电路则驱动步进电机走一步，进而去控制储液袋的高度来达到控速的目的。
4 系统软件结构
主程序功能：它对一系列寄存器进行初始化，中断寄存器，内部振荡器控制寄存器，计数器/定时器控制寄存器，端口I/O交叉开关控制寄存器。在其循环程序中主要进行显示滴速（实际滴速与设置滴速），键盘查询，判断与设置滴速与实际滴速之间的关系从而控制电动机正反转，另外循环程序中还要判断是否有报警信号，如果有则要使发光二极管发光，驱动蜂鸣器发声，停止电动机工作。主程序的功能流程图如图2。
5结语
输液点滴监控器能够准确地反应输液瓶的中的液滴滴速，并能够在120秒内及时平稳地调整输液瓶的高度，使实际的输液速度达到医疗人员设定的值，并且在出现异常情况或者输液完成及时发出声光报警信息，有效的将病人的输液信息发送到医护中心。
最近几十年来，随着计算机技术、网络通讯技术、微电子技术和自动控制技术的发展和互联网+的应用，国内外远程医疗监控技术的水平也在不断提高，然而医疗监护技术的设备发展仍不能满足医院，病人，人身健康等各方面的要求，因此，更加方便、智能的监控设备已具有迫切的市场需求和广阔的市场前景。
【参考文献】
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[3]王守利.基于无线传感器网络技术的远程医疗监护系统的研制[D]. 哈尔滨理工大学硕士论文，2009.
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关键词:专用集成电路设计;创新;教学;探讨
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号: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
《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。
由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。
1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标
电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。
根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。
2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标
集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。
选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。
3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标
我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。
在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。
4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标
一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。
作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。
5 结束语
《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。
参考文献:
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[3] 廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学出版社,2004.
【关键词】SOPC；光电开关；恒流驱动电源；调光
1.总体方案设计
设计一套模拟路灯控制系统，能够控制多条支路的路灯开关，设定支路控制器，支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯；能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，独立控制每条支路上的开关灯时间；能根据交通和环境自动调节亮灯状态，当有移动物体经过时候自动亮灯，超出灯的一定覆盖范围自动熄灯，不同路灯之间能够平滑切换；能够对监控路灯故障，发出报警信息。
方案设计如图1所示，采用可扩展性能和系统控制性能较强的FPGA器件作为核心，用可编程技术把整个系统的控制功能集中在一块芯片上，即SOPC可编程片上系统，在FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)处理器软核，通过模拟处理器，提供丰富的接口资源，直接连接时钟、键盘显示、转换点测量装置光电开关、光敏器件单元控制器等设备，整个系统灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。
由于FPGA控制容易实现，资源丰富，液晶显示准备采用128*64的模块，而且设置多级显示菜单，键盘采用4*4的行列式键盘，提高了人机交互的便捷性，使操作界面更加美观性。
在这个方案中Cyclone、数字电位器、电平转换、光电开关驱动、键盘显示等都属于支路控制器部分，可以根据路灯支路的多少进行增加或者减少；继电器、LED恒流源、比较器等属于单元控制器。
2.主要电路设计
①FPGA底层设计
首要任务就是用FPGA模拟处理器。在FPGA中我们定义了A/D采样模块、锁相环模块、CPU模块。
CPU模块是真个FPGA模拟的核心，加载在嵌入式IP软核，CPU模块下根据电路需求又定义了1个矩阵键盘模块、1个时钟模块、2个功率控制模块、2个故障告警模块、1个动态存储器模块；分别处理键盘输入、实时时钟、恒流源输出功率调节等。
从上面，我们知道如果需要更多的扩展路灯，在资源够用的情况下，在FPGA定义更多的功能模块就可以了，如所图2所示，所以说用FPGA方案具有良好的扩展性。
②LED恒流源调节电路
本设计采用FPGA，则在硬件电路方面的要求不高，我们利用LM324运放和三极管构成恒流源如图3所示。
来自FPGA的调节指令加在具有256个抽头的数字电位器MAX5402上，MAX5402两端最大有10KΩ电阻，通过串联20KΩ的电阻对5V进行分压，转换成为电压信号，不同的调节等级转换为不同的电压等级加在恒流源上，调节恒流源的输出功率。
LED_CS用于对LED灯进行抽样，送入电压比较器中比较，如果没有电压，说明LED灯故障，如果有电压而且到一定程度说明LED正常。
3.软件控制和人机交互
软件实现的功能如下：①控制切换过程；②时间设定；③测试状态显示；④故障报警判断、⑤环境判断、⑥人机交互等。
简要主控软件流程如图4所示。
为了方便操作，人机交互界面设计的非常人性化，液晶采用菜单式命令进入操作，方便快捷，用一个“灯”的图形变化显示标明路灯的工作状态，形象生动。
4.切换点控制流程
切换点控制流程如图5所示。
5.设计创新
本设计创新的设计了人性化人机交互界面，预留可扩展路灯端口，自制恒流源，可调光功能，灯运行状态显示，单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源
输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。
参考文献
[1]吴继华.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇)[M].人民邮电出版社,2005.
[2]周立功等.SOPC嵌入式系统基础教程[M].北京航空航天大学出版社.
[3]Nios II Software Developer’s Handbook ALTERA co.
作者简介：
关键词：STM32F103，数据采集，数据通信
仿真驾驶模拟器是机械、电子及计算机技术为一体的复杂系统，该系统由驾驶室与电动伺服装置组成的仿真驾驶单元，计算机、投影机和环形幕组成显示单元及驾驶数据采集模块单元组成。仿真驾驶模拟器除可进行模拟驾驶训练外，还具有汽车驾驶技能形成性评价、个性化培训计划、交通事故经典案例教学、驾驶案例性测评等的汽车驾驶应用培训教学。论文格式。论文格式。其中数据采集单元实时采集仿真驾驶室内的各操纵机构状态，并将采集到的数据经串口传送到上位机，上位机通过汽车动力学模型及当前路况信息计算出当前速度、加速度、方向、位置等信息作为计算机实时生成图象和控制电动伺服缸动作依据，同时依据采集到的数据完成对驾驶行为过程回放、行为分析、技能等综合评估。
1数据采集系统总体设计
如图1所示，数据采集系统主要由各检测模块及检测电路、单片机、采集芯片、通信接口和上位机组成。其中采集芯片是系统的核心部件，采用ARM核心的STM32F103芯片，采集芯片控制系统的变速器、转向盘、加速踏板及各种开关等的位置状态，包括对数据进行采集、存取、时间参数设置与主机通信等。时钟信号也是由采集芯片产生，定时对采集芯片机产生复位信号，使主单片机完成一次数据采集，然后又进入休眠状态。其中转向装置采用光电编码器和现场可编程逻辑正列（FPEG）组成数字式传感器，通过RS232与STM32通信。
数据采集系统在工作时，对模拟数据首先要通过放大器对信号进行处理后传送到STM32F103的ADC模块转化为数字信号，对开关量和数字传感器信号通过I/O或通信接口传送到STM32F103，最后采集来的信号按照一定的通信协议发送到上位机处理。
图1 汽车模拟器数据采集系统总体设计
2 硬件设计
仿真驾驶室内的需要检测各种模拟装置的信号。这些状态根据采用的传感器可分为三类：数字量、模拟量和开关量。
2.1 模拟量的采集
加速踏板、离合器踏板和行车制动踏板（三踏板）的踏板行程分别反映供油量大小、离合器结合程度及制动力大小，所以传感器应采集出的是连续变化的量，即是模拟量。模拟量的采集要去抗干扰能力强，在设计中选择了线性位移传感器与三踏板的机械连接组成。线性位移传感器的阻值变化特性为直线型，能够准确反映三踏板行程的大小。
STM32 核心为CORTEX-M3，内部集成了2个1Msps12bit的独立ADC，2个ADC前端由两个多路切换器组成16路的模拟输入通道，并将每个模拟输入通道的结果存入对应的16个A/D转换数据寄存器（ADDR）中。并且内部高达 72MHZ的主频，高达1.25DMIPS/MHZ的处理速度，ADC最高速采样的时候需要1.5+12.5个ADC周期，高速的DMA传输功能，灵活强大的4个TIMER等。加速踏板、离合器踏板和行车制动踏板模拟信号经多路模拟开关和信号调理电路经相应的控制电路与ADC0、ADC1和ADC2三个模拟通道相连，完成对信号的采样与转换。
2.2 开关量采集
模拟的操作有大量的开关量信号。组合开关、点火开关等采用EQ153型实车开关来实现仿真驾驶的开关操作功能，在实车开关上都有微动开关，主芯片可通过光电隔离器与微动开关相连，提取开关量，并转换为标准逻辑电平进行处理。变速器采集模块采用两个PCB电路板构成变速器模拟装置，一个PCB电路板装有4对发光二极管和光敏三极管，一对放光二极管和光敏三极管构成一路采集，固定于变速器外壳内与机械结合采集档位杆操作动作，变速器采集模块与主控板I/O采集接口连接，当有档位使能动作时，主控单片机要实时采集到变速器的使能动作。手制动采集模块选用行程开关模拟，采集手制动动作，行程开关安装于手制动控制杆底侧，手制动采集模块接线端子与主控板I/O接口连接，主控板能实时采集到手制动操作使能。
2.3转向盘关电编码设计
转向盘度采集模块采集转向盘的旋转的角度、方向。考虑在实际驾驶中转向盘要求有一定的间隙，在采集时，采集精度要低，所以选用了以光电编码为原理的码盘检测机构与转向盘的转向立柱连接用于模拟转向装置，光电编码为750个脉冲/圈，将转向盘的角位移转换为电脉冲输出。光电编码单独采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)数据处理，FPGA不仅具有高精度的同步传输能力，而且具有速度高、体积小、抗干扰能力强的优点。如图2所示，由光电编码器输出的A相、B相和Z相脉冲信号经光电耦合器抑制传输过程中的高频噪声信号后送入FPGA处理器，在FPGA中按照倍频和鉴别方向设置等进行计数处理，得到实时脉冲数，最后通过RS232与采集芯片通信，并传输到主控芯片STM32F103。
图2 转向盘光电编码硬件设计
2.3 与主机的通信接口
由于数据采集单元与上位机的主控室距离较长，所以采用传输距离可达1000多米，传输速率10Mbs的RS485总线通信标准。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片，接口设计如图3所示。论文格式。
图3 通信接口连接图
3软件设计
模拟器数据采集系统在数据采集过程中，应完成多路模拟信号的采集和转换，在上位机指令下将采集到的数据按一定的通信协议向上位机发送，并根据上位机下传的各种输出信号直行相应的操作并开始下一次数据采集，将采集的数据储存在采集系统的存储器中，等待上位机的上传指令。按照采集任务，主程序可分为多路AD转换模块、RS485通信模块和中断服务程序模块，软件流程图如图4所示。
图4 主程序流程图
3.1 AD信号采集程序片段及注释
ADC1->CR2.B.ADON = 1; //开启ADC
ADC1->SMPR1.W= 0; //设置每个通道的采样时间
ADC1->SQR1.W= 0; //设置序列转换长度和通道
ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //扫描模式开启
ADC1->SQR1.B.L= 5; //转换长度为6
ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA
ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部触发信号
ADC1->CR2.B.CAL= 1; //开始ADC校准
3.2通信接口程序片段及注释
与上位机的通信模块使用了两个中断，分别用于接收和发送中断。通信模块中还需设置破特率BRR。
USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //设置波特率
USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模块
USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模块发送功能
USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模块接收功以
USART1->CR3.B.DMAT= 1; //发送使用DMA方式
USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模块发送完成中断
USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模块接收中断
NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中断
NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA结束中断
4 结束语
本文阐述了汽车仿真驾驶模拟器数据采集系统的设计，经实践表明，STM32主控芯片具有强大的数据运算和处理能力，保证了汽车仿真模拟驾驶器数据采集系统能够以高精度和高准确度工作，完成对模拟器数据的采集。
参考文献：
[1]孙洪波等.TMS320C5000系列DSP系统设计与开发实例[M].北京:电子工业出版社,2004.
[2]周立功等.ARM嵌入式系统教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[3]张志勇.数据采集系统硬件设计与实现[J].应用能源技术,2009,10:36-38.
论文关键词：LED显示屏的常见故障及排除方法
经过四十多年的发展，LED显示技术越来越成熟，LED显示屏的普及程度也越来越高。和其他大屏幕终端显示设备相比，LED显示屏具有自己的优点，如亮度高、寿命长、视角大、屏幕面积可大可小及可与计算机连接，支持软件丰富等。LED显示屏不仅可以用于有关信息，还可以起到烘托气氛的作用，如通过显示屏幕播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，及各种重大节日的庆祝标语等。因此，不少重要场所、大型演出活动采用LED显示屏作为显示设备，包括许多学校也安装了LED显示屏。和其他电子产品一样，LED显示屏使用一段时间后，不可避免地会出现这样那样的故障。由于目前的显示屏系统在屏体结构上都采用了单元化、模块化设计，方便了系统的维护。因此，也有些常见故障，只要用户具备一定的计算机知识和电器维修经验，掌握了显示屏系统结构及信号的流向，有些以前需要专业人员解决的问题自己也可以动手解决。
LED显示屏的工作原理及基本结构
进行故障排除，必须了解LED显示屏的工作原理及基本结构，明确信号的流向。LED是发光二极管的简称科技小论文，LED显示屏即是用大量LED发光管按一定顺序排列形成的显示设备。显示屏一般由单元板（模组）拼成，每个单元板上按一定规律集成了一定数量的LED灯及控制和供电电路。作为一个完整的系统，LED显示屏由控制计算机、屏体、供电装置、信号传输线等组成。在所有的组成部分中，屏体出故障的可能性最大，屏体故障的排除也是LED显示屏日常维护、维修的重点。
显示屏常见故障及排除办法
LED显示屏按使用的环境分室
摘要的工作电压，输出电压为直流5伏。
常见故障一：某一条块无信号
通过上面对LED显示屏屏体结构的阐述，某一条（块）单元板无信号的原因有两种可能，一是电源供电不正常，二是显示信号没能传送过来。对于第一种情况，可以检查该单元板上的供电插头是否接触不良，或用万用表测量输出电压是否正常。对于第二种情况，应检查传送信号的排线是否松动，断裂，可用替换法进行排除。通常情况下，供电造成某一条块无信号的可能性最大，其次是排线有问题，而单元板芯片出问题的可能性较小。
常见故障二：大面积无信号
LED显示屏长时间工作后，常出现大面积无信号显示的情况，如只有底部一小部分有显示，其余则无。出现这样的状况往往是各级联的接收卡之间信号传送不畅造成的。在上面的屏体结构分析中提到，各接收卡之间是用网线传递信号的，每块接收卡上有两个RJ-45接口，其中一个接收前面的接收卡送来的信号，另一个接口给下一个接收卡传送信号。大面积无信号的故障往往是RJ-45接头和接口之间接触不良造成的论文开题报告范例。尤其是室外屏，受环境影响大，更易出现接触不良的现象，而接收卡本身出故障的情况要少得多。在进行故障排除时可以将网线插头反复插拔几次，最好重做一根网线替代，而水晶头的质量要好，抗氧化、耐腐蚀性要强。
常见故障三：常亮点的出现
常亮点也称为失控点。该亮点对应的发光二极管处于长亮状态，不随输入信号的变化而变化。该故障的出现主要是由于相应发光二极管的管脚短路造成的，如导电碎屑（新屏出现的概率大些）和水珠（雨雪天气）引起的。当故障出现时，可以在屏体上该亮点对应的单元板上仔细查找短路位置，清除即可。
常见故障四：单元板上蜂窝状黑点的出现
单元板上出现蜂窝状黑点也是常见故障之一。黑点和常亮点一样，都称为失控点，但故障原因不同。黑点的出现一般是由于发光二极管的管脚接触不良引起的，即出现了虚焊。要重新焊接虚焊点，一定要将单元板从屏上取下，等焊好后再安装到原位置。不能在屏体上直接进行焊接，因为直接在屏体上焊接的话可能因光线不好或空间狭小引起误操作，还可能出现焊锡落到其他单元板上科技小论文，引起新的故障。
常见故障五：拖尾现象
和电脑显示器要设置刷新频率一样，LED显示屏的刷新频率设置不当也会带来问题。刷新频率是LED显示屏的显示数据每秒钟被重复显示的次数。刷新频率越高，图像越清晰，但也不能太高，太高会出现黑屏现象且影响使用寿命；太低则会出现拖尾现象，尤其是信号末端不够清晰。笔者最近就遇到了类似问题：两块显示屏以串联方式显示同样内容，最近发现在屏幕的一端出现拖尾现象，且两块屏的故障部位几乎相同。在排除了屏体的原因后，经检查发送卡的参数设置，发现刷新频率设置较低，为200Hz，室外屏的设置应为300 Hz——600 Hz。重新设置后，显示正常。
以上是LED显示屏在使用过程常遇到的几种常见故障。其实，为了减少出故障的几率，关键是要养成良好的使用习惯，进行规范操作。如使用时要先开控制主机，待进入播放软件后，方可开屏通电，关闭时的顺序则相反。在环境温度过高或散热条件不好时，应注意不要长时间开屏。遇雨雪天气或空气湿度大时，不能立即使用，对系统设置的重要参数要有备份，及做到专机专用等等。
关键词：ZPW-2000A;无绝缘轨道电路;故障及对策;
中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-10-00-01
一、ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路系统
（一）技术特点
ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路系统，其设计理念符合机车信号为主体信号的自动闭塞及列车超速防护系统的设计要求。它采用 1700Hz-2600Hz 载频段、FSK 制式轨道电路传输特性、主要参数及计算机技术，主要涵盖了以下几点技术特性：实现轨道电路全程电气折断检查，解决了调谐区断轨检查;充分肯定、保持UM71 无绝缘轨道电路的技术特点和优势;防护拍频干扰;检查调谐单元断线故障;优化系统参数，提高轨道电路传输长度;减少了调谐区分路死区;根据固定轨道电路长度，通过允许最小道碴电阻方式对轨道电路进行调整，一方面提高了轨道电路系统工作的稳定性;另一方面满足了1Ω/km 标准道碴电阻和低道碴电阻传输长度要求;通过采用提高机械绝缘节轨道电路传输长度的方式，与电气绝缘节轨道电路实现等长传输;减小铜芯线径，采用国产信号数字电缆代替法国 ZC03 电缆，加大传输距离，减少备用芯组，提高轨道电路系统技术性能价格比;为了便于维护，降低工程造价，发送、接收设备通用四种载频频率，电码化器材种类减少，从而降低运转备用数量;为了便于防护和维修，采用长钢包铜引接线代替 70mm2 铜引接线;信号收发设备具有完美的检测功能，发送器同时能实现“N+1”冗余，接收器可以实现双机互为冗余;在传输长度、安全性、可靠性、抗干扰性方面 ZPW-2000A 与 UM71 对比。
（二）主要技术条件
1、环境要求。ZPW-2000A 无绝缘轨道电路系统安全运行时的环境特点如下：相对湿度不大于 95%（温度30℃时）。大气压力为 74.8kPa-106kPa（相对海拔高度2500m 以下）。室外温度为 -30℃-+70℃，室内温度为-5℃-+40℃。周围没有易腐或易爆的气体。
2、直流电源电压。电能消耗： 设备稳定运行过程中发送器负载为 400Ω、功出为 1 电平时，电流耗电为5.55A，接收器正常工作时耗电电流小于 500mA;在功出短路时发送器耗电电流小于 10.5A。直流电源电压范围：23.5V-24.5V。
3、轨道电路。分路残压小于 140mA（带内），分路灵敏度为0.15Ω。具备分离式断轨检查功能，有关轨道继电器可靠失磁、检测轨道电路全程（含主轨与小轨）断轨。传输长度符合相关规定。主轨道无分区死路;调谐区分路死区不大于 5m。
4、系统冗余方式。接收器采用成对双机并联运用，发送器采用“N+1”冗余，实行故障检测转换。
二、ZPW-200OA轨道电路维修
区间轨道电路发生红光带时，首先要分清是主轨道部分还是小轨道部分故障，是室内故障还是室外故障。
用CD96系列移频表测试衰耗器“轨出1”测试塞孔，电压不低于240mV时，说明主轨道正常，属小轨道故障;若测得电压低于240mV时，说明主轨道有问题。进一步测试衰耗器“XGJ”测试孔电压，当测得直流电压正常（不低于23V）时，为主轨道故障，不正常为小轨道故障。
主轨道信号可在区间综合柜发送端电缆模拟网格盘上“电缆侧”测试孔测试，测得电压低或者无电压，则是室内发送设备故障。当测得发送电压正常时，测试接收端“电缆侧”测试孔电压，如果电压正常，则是室内接收部分故障;电压不正常。则是室外设备故障。
室内设备不良以电缆模拟网络防雷元件劣化产生短路居多，室外设备故障一般以补偿电容性能下降、钢包铜等阻引接线接触电阻大等较为常见。
（一）发送设备故障时，检查发送器工作的五个必备条件是否满足：
1、发送电源电压为24V，且极性正确。电压低于23V时查找原因;
2、有且只有一路低频编码条件;
3、有且只有一路载频条件;
4、有且只有一个“-1”或“-2”选择;
5、功出负载不能短路。
检查发送器工作正常时，测试发送功出电压，若电压不正常为发送器故障;正常时，再测试发送端电缆模拟网络盘空载电压，电压正常为模拟网络盘故障，不正常是发送器至模拟网络间连线故障。
（二）接收设备故障。
因为接收器是双机并用工作，主机故障时，改为并机接收。所以接收器故障导致的设备故障的可能性很小。当接收发备故障时，测试模拟网络盘空载电压，不正常为模拟网络盘故障;正常时，在衰耗器背面端子（Cl、C2）上测试输入电压，正常为衰耗器故障，不正常为衰耗器至模拟网络间连线不良。
（三）小轨道故障时，首先测试运行方向下一区段衰耗器上“轨出2”测试塞孔电压，若电压正常，再测试“XG”测试塞孔直流24V电压是否正常，若正常为本区段“XGJ”至下一区段“XG”间连线断线，若测得下区段“XG”电压无输出，则是下一区段衰耗器故障。如果测得“轨出2”电压较低时，且在“轨入”塞孔测试小轨道移频电压低于42mV，可能是室外补偿电容不良;若“轨入”塞孔测试小轨道移频电压大于42mv，则断定为下一区段衰耗器故障（小轨道调整不当）。
（四）列车运行正方向时3JG、反方向运行时lLQG没有下一区段，它们的XGJ检查条件是，直接向相应接收器供+24V电源。出现3JG轨道电路故障时，只检查主轨信号和24V电源是否正常。
（五）主发送器故障时，不能倒向N+l发送导致轨道电路故障。可能原因是主发送的报警继电器落下条件接入N+1发送的选择条件故障。逐一检查发送功出选择、载频选择、低频选择是否正确。
参考文献：
[1]彭天育 ZPW-2000A无绝缘轨道电路验收调试故障的探讨[期刊论文]-铁路通信信号工程技术 2014（2）
论文摘要:数控机床FANUC系统是目前应用最广泛的系统之一,虽然FANUC系统具有很好的可靠性和先进性,但是对于比较复杂的数控系统总会遇到这样或那样的问题出现,而这些问题又都通过数控系统界面显现出来,怎样灵活、快速、高效、准确的解决这些问题,成为每个维修人员必须面对的现实。主要就日常机床工作中遇到的一些输入电源故障问题进行了探讨和分析。
1. 前言
FANUC数控系统输入电源故障是数控机床常见的故障之一,根据曾多次参与多种FANUC数控系统的机床维修,就自己浅薄的经验来看,提高维修人员的综合判断能力,将数控机床电气、机械各部分有机的综合起来整体考虑,是准确判断数控系统电源问题的一个较好方法,有利于快速解决维修过程中的难题。以下是电源常见故障分析。
2. 接通总电源开关后,电源指示灯不亮
外部电源开关未接通;电源进线熔断器熔芯断或机床总熔断器熔芯断;机床电源进线断;机床总电源开关坏;控制变压器输入端熔断器熔芯断(或断路器跳);指示灯控制电路中熔断器熔芯断或断线;电源指示灯灯泡坏。
机床设计时选择的空气开关容量过小,或空气,开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流;机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动。
3. FANUC输入电源故障
FANUC的数控系统,一般采用FANUC公司生产的“输入单元”模块,通过相应的外部控制信号,进行数控系统伺服驱动的电源的通、断控制。电源接通条件
(1)电柜门互锁触电闭合。
(2)外部电源切换触电闭合。
(3)MDI/CRT单元的电源切断OFF按钮触电闭合。
(4)系统电源模块无报警,报警触点断开。
不符合以上条件之任何一条,则会出现电源断电故障:维修要点:FANUC6/11等系统的电源输入单元的元器件,除熔断器外,其他元器件损坏的几率非常小,维修时切勿轻易更换元器件。在某些机床上,由于机床互锁的需要,使用了外部电源切断信号,这时应根据机床电气原理图,综合分析故障原因,排除外部电源切断的因素,才能启动。
4. CNC电源单元不能通电
4.1 当电源单元不能接通时,如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断输入高电压,元器件损坏,造成短路或过流。
(2)输入电压低,检查输入电压,电压的允许值为AC200V±10%,50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良,元器件损坏。
4.2 电源指示等亮,报警灯也消失,但电源不能接通
电源接通条件
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
4.3 电源单元报警灯亮
24V输出电压的保险丝熔断:显示器屏幕使用+24v电压,+24v与地短路,显示器/手动数据输入板不良,或短路。
5. CNC电源单元不能通电
5.1 当电源单元不能接通时,如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断:输入高电压,元器件损坏,造成短路或过流。
(2)输入电压低:检查输入电压,电压的允许值为AC200V±10%,50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良,元器件损坏。
5.2 电源指示等亮。报警灯也消失,但电源不能接通电源接通条件
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
5.3 电源单元报警灯亮
(1)24V输出电压的保险丝熔断显示器屏幕使用+24v电压,+24v与地短路。显示器/手动数据输入板不良或短路。
(2)电源单元不良,检查步骤:
a.把电源单元的所有输出插头拔掉,只留下电源输入线和开关控制线。
b.把机床所有电源关掉,把电源控制部分整体拔掉。
c.再开电源,此时如果电源报警灯熄灭,那么可以认为电源单元正常,而如果电源报警灯仍然亮,那么电源单元坏。注意事项:16/18系统电源拔下的时间不要超过半小时,因为SRAM的后备电源在电源单元上。
(3)24V的保险熔断 a.+24V是提供外部输入/输出信号用的,参照下图检查外部输入,输出回路是否短路。
b.外部输入/输出开关引起+24V短路或补充I/O板不良。
(4)5V电源负荷短路,检查方法:
a.把+5V电源所带负荷一个一个地拔掉,每拔一次,必须关电源再开电源。
b.在拔掉任何一个+5V电源负荷后,电源报警灯熄灭,那么可以证明该负荷及其连接电缆出现故障,注意事项:当拔掉电机编码器的插头时,如果是绝对位置编码器,还需要重新回零,机床才能恢复正常。
(5)系统的印刷电流板上有短路。检查:用完用表测量+5V,+15V,+24D与OV之间的电阻必须在电源关的状态下测量。
a.把系统各印刷板一个一个的往下拔,再开电源,确认报警灯是否再亮。
b.如果当某一印刷板拔下后,电源报警灯不亮,那就证明该板有问题,需更换该板或维修。
c.对于O系统,如果+24D与OV短路,更换时一定要把输入/输出板与主板同时更换。
d.当计算机与CNC系统进行通信作业,如果CNC通信接口烧坏,有时也会使系统电源不能接通。
6. 电源开关与机床开关后,电源不能接通
(1)电源输入端熔断器熔芯熔断或爆断(或自动开关跳闸)。
(2)机床电源进线断。
(3)机床总电源开关或电源开关坏。
(4)电气控制柜门未关好,开门断电保护开关动作。
(5)电气控制柜上的开门断电保护开关损坏或关门后与碰块接触不良。
7. 控制电源故障
控制变压器无输入电压(输入端保险烧断或断路器跳)原因:变压器内部短路、过载线短路,电流过大无DC电流输出原因:因直流侧短路、过流、过压、过热等造成整流模块或直流电源损坏;整流电路有断线或接触不良电源连接线接触不良或断线控制变压器输入电源电压过高过低(超过±10%)或电压浪涌控制变压器损坏原因:熔断器,断路器的电流过大,没有起到保护作用:电源短路,串接:负荷过大,内部绕组短路,短路等。控制变压器副边熔断器熔断或爆断。
8. I/0无输入信号,+24V电源报警
+24V电源保险烧坏:I/O输入短路,检查输入+24V电源是否对地短路,排除故障;更换保险。I/O无输入信号维修:更换输入/输出板在机床运行中,控制系统偶尔出现突然掉电现象原因:电源供应系统故障维修:更换系统电源,更换电源输入单元。系统工作半个月或一个月左右,必须更换电池,不然参数有可能丢失:原因:电池是为了保障系统在不通电的情况下,不会丢失NC数据维修:检查确认电池连接电缆是否有破损存储板上的电池保持回路不良,请更换存储板。电池质量不好,更换质量较好的电池。
9. 结语
从以上常见FANUC数控电源维修事例中。不难看出,对于较为复杂的数控机床来说,往往对维修人员的综合分析能力有较高要求,如果我们拘泥一格、就事而论,往往会舍本逐末,找不到问题的根源所在,数控系统的任何报警和故障都有可能是几个方面因素的相互作用造成的,我们必须善于透过表面现象,抓住问题的本质,快速、高效的解决这些故障,只有这样才能更好的保障数控机床的正常使用,为生产服务。
参考文献:
[1]郑小年,杨克,中,数控机床故障诊断与维护[M],华中科技大学出版社,2005:76-78.
