电器自动化毕业论文范文
时间：2023-03-23 21:25:04
导语：如何才能写好一篇电器自动化毕业论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
摘要：我国自动化技术发展非常迅速，在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的核心控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。
近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就，已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。
物联网技术在冶金企业中的应用
继计算机、互联网与移动通信网之后，物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮，其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段，物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题，主要表现在以下两个方面：
(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知，并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中，必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制，从而确保设备能够正常工作，并且使产品的质量达到最佳效果，而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此，质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。
(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来，它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后，工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术，它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高电气自动化毕业论文开题报告范文电气自动化毕业论文开题报告范文。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
过程控制数学模型在冶金自动化中的应用
冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了，就拿到了自动化的主动权和话语权。因此，要想生产国家急需的钢铁产品，就需要高水平的自动化技术做支持，而发达国家在自动化技术发展上比较成熟，他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的，他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止，我国的冶金自动化已经发展到一定的水平，开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟，能够满足市场的广泛需求。另外，我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队，为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制，是对象可执行的表述，数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合，从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来，因此，数学模型通常被称为自动化与信息化的核心技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种，就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果，促进产品可持续发展。
过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展，目前还刚刚起步，方兴未艾，随着需求的发展，未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起，形成社会的关注，这对数学模型的未来发展，会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型应用从低级向高级逐步发展，不断积累技术，不断培养人才，踏下心来，抓上几个项目，就一定能搞出名堂来，收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为核心的自动化技术，是落实科技创造未来的具体体现，也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上，要实现重点突破，开发出有中国特色的数学模型产品与技术，走出一条研制一批，储备一批，生产一批以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。
以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新
目前，我国冶金工业自动化系统的建设，许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然，这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其核心是国产化的技术与产品，并广泛采用国内外其他先进技术做支持，以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上，就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上，通过集成与优化，实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。
能源管控一体化建设
冶金工业是耗能大户，能耗将制约冶金工业的发展，我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型电气自动化毕业论文开题报告范文工作报告。以耗能来核定产能，或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重，利用自动化技术来实现降低能耗，是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一
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冶金企业能源管控一体化建设，如果只停留在数据采集阶段，那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点，一是耗能大户，二是在冶金生产过程中，又伴生出大量的可燃性气体，如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。
参考文献：
[1]郭雨春，陈志，王昊宇.冶金自动化发展的策略与思考[J].自动化博览，2015，(S1).
[2]冶金自动化技术发展趋势[J].山东冶金，2015，(S1).
电气自动化毕业论文开题报告范文(二)
摘要：企业行政管理效率的高低将直接影响企业的各项工作的开展。行政管理工作涉及面广，综合性强，行政管理人员必须把学习作为一项重要任务，做到理论联系实际，在实践中增长才干，同时发扬务实求实，注重实效的作风。努力健全企业规章制度，不断提高企业行政管理效率，进而为企业的长远发展奠定基础。本文探讨了企业的行政管理工作方法电气自动化毕业论文开题报告范文电气自动化毕业论文开题报告范文。
做好现代企业的行政管理工作，有利于合理分配人力物力资源，提高员工工作积极性，降低企业的资源浪费，提升企业的经济效益，进而促进企业的高速发展，扩大企业的生产规模，对企业的意义极大，要合理解决这一问题，就需要我们从各方面出发，对管理人员、管理部门、管理制度进行合理的优化，从而提高整个行政管理的效率。
企业行政管理的意义
有利于增强企业适应经济社会发展的能力
各企业的顺利发展都会为我国的经济发展做出贡献，在改革开放以来，我国的经济取得了迅猛发展，这为企业的发展既带来了机遇也带来了挑战。目前，每个企业都在加强与有效落实我国各项经济战略思想与战略任务，而这些思想与任务都要通过企业的行政管理来推动。各企业只有合理设置行政管理制度、结构体制，有效加强行政管理工作，才能改变以往企业行政管理部门无章可循的现象，才能激发行政管理部门的工作人员的工作热情，使他们深入基层，了解各部门的工作流程与业务范围，从而制定出符合企业发展需要的各项管理方法与规章制度
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企业各部门在行政管理部门的沟通与协调下，也会始终处于良性的运作状态，这样可以使企业更好地适应形势发展的需要，推动企业自身的经济发展。
有助于促进企业自身的发展和我国经济的发展
经济的发展给企业行政管理带来诸多的问题与困难，这些问题与困难都在一定程度上阻碍企业的发展电气自动化毕业论文开题报告范文工作报告。为了使企业更好地适应现阶段新形势的发展，各企业都会加强行政管理行，以增强企业的核心竞争力。企业加强行政管理，努力同相关部门及协作单位建立良好的沟通合作关系，给企业自身提供良好的发展空间和稳定的内外部环境，扩大企业的发展模，使企业做强做大。此外，加强行政管理通过各种方法解决企业员工在工作上遇到的一些难题和生活中遇到的困难，通过人性关爱，使员工感受到单位的温暖，从而提升他们的奉献精神，使他们快乐的融入到企业这个大家庭中，并自觉为企业贡献自己的力量，从而保障企业健康和谐的发展，也推动了我国社会经济的整体发展。
提高企业的行政管理工作的方法
建立有效的行政管理模式
企业良好运行的关键是保持行政管理工作的合理性。所以，选择和设计符合企业内外特点的组织机构是保证行政命令贯彻的重要前提。因此，合理选择与设计行政组织机构与行政管理科学化密不可分，实施企业的规范化管理，必须坚持科学性和实用性的原则，合理建构企业的行政管理部门，强化企业的内部管理职能，将行政与管理合理有效的进行结合，建立有效的行政管理模式。
坚持科学合理的企业管理方法
企业的行政管理部门要根据企业自身的实际情况建立和完善企业的绩效评估、目标管理和成本核算等制度。同时在企业运行的过程中，建立完善的绩效评价标准，形成公平、竞争的平台。这个平台上充满竞争、激励、开放、交流的特征，管理者不完全控制员工做事情的方式，而去衡量做事情的结果。对于企业项目建设，进行科学化的管理和监督。高度重视成本预算，合理进行预测。科学地对管理人员和员工的工作业绩进行衡量，充分提高企业的运行效率。
加强企业行政管理的沟通与协作
在企业运行过程中，加强各个环节之间的沟通非常重要。沟通包括纵向沟通和横向沟通。纵向沟通分为与上级领导、下属、部门沟通。与上级沟通，要充分领悟上级领导的表述或潜在的含义，明确问题的实质，同时要将自己和下级部门的观点清晰地传达给上级领导。要有较好的观察分析能力和表达能力，方能与上级领导步调一致，行之有效地开展工作电气自动化毕业论文开题报告范文电气自动化毕业论文开题报告范文。与下级沟通，主要是执行上级领导的决议以及收集下级部门各项信息，需要有较强的组织能力和灵活的变通能力，缓解可能出现的矛盾和分歧。横向沟通包括与企业内部相关职能部门、与关系企业的窗口部门和外界媒体及政府机关的沟通等，务必真诚、谦虚、谨慎，为企业争取良好的外部环境。在管理实践中坚持以沟通协调为纽带坚持以人为本，营造融洽的人际关系，协调各方面的利益，加强协作，提高经济效益。
创新企业行政管理体制机制
当前，要想更好地应对企业之间的激烈竞争，创新企业行政管理体制机制非常重要。由于受到传统计划经济体制的影响，我国企业行政管理制度还不够完善。要想适应当前社会的发展，就必须进行行政管理制度改革，制定出适合当前运营状态，且能够提高员工工作效率的行政管理制度。首先，要积极健全企业行政管理领导体制。一个企业要想获得发展，就必须拥有完善的行政管理领导体制制定一套符合企业自身实际情况的监督体制，以确保监督各部门的实际工作情况，使得各部门各司其职，各负其责；其次，积极完善企业行政管理中的其他规章制度。良好的企业管理制度一定会保证企业健康有效的发展。企业要想取得发展就必须重视企业行政管理制度的建设。通过制成为企业员工明确遵守的信条，从而保证企业经济效益的不断提升。
提高企业行政管理部门的人员素质
行政管理部门拥有优秀的有素质的人才是企业健康发展的需要，是企业提高竞争能力的基石。企业中的行政管理人员一定要具备较高的素质和熟练的业务水平，因此，企业应当完善行政管理人员的招聘机制，尽可能的选拔一批优秀的行政管理人才来企业工作。加大对现有行政管理人员的培训力度，以提升行政管理人员的整体素质。首先，提高企业员工的服务意识。企业行政管理部门的意义就是服务于企业，行政管理部门是否能够与企业的企业部门密切的合作。因此，要不断提高企业行政管理人员的服务职责，保证企业行政管理工作的顺利开展；其次，加强对企业行政管理人员的培训。企业可以根据自身的条件让企业行政管理人员到兄弟企业或者国外企业进行培训和学习，提高自身的能力；再次，企业行政管理团队的建立务必要选用德才兼备的管理人才，在选取过程中要务必保证过程透明化，这样才能保证管理队伍的整体素质。
加快企业行政管理工作信息化的进程
企业行政管理工作应着眼企业信息化的发展的需求和趋势，推进信息化建设，使其成为企业发展的强大推动力。首先，通过办公自动化、ERP等软件逐步实现网上办公，借助于无线上网的笔记本电脑、平板电脑、智能手机等随身携带的终端设备，只要在网络信号覆盖的任何地方、任何时间均可上网办公、处理事物电气自动化毕业论文开题报告范文工作报告。也就是说，办公地点不固定在办公室，而是在网络覆盖的任何地方。这种改变将使企业行政管理人员的工作方式更为方便、工作效率得到极大提高
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其次，引入可视电话、可视聊天等网络工具办公。可视、语音等网络工具可以使上级公司与下级公司、上级与下属可以实现网上会议，既节约时间，彼此之间又实现了广泛的互动。另外，网上点播电视、远程教学、远程医疗、电子图书馆、电子博物馆等也可逐步引入企业行政管理领域，成为企业行政管理工作的一部分。
总之，企业行政管理效率的高低将直接影响企业的各项工作的开展。行政管理人员要有丰富的理论水平、业务水平，必须把学习作为一项重要任务，并紧密同工作结合起来，这样企业的行政管理工作才能杂而不乱，有序的进行。
参考文献：
[1]马蔚然.论企业行政管理职业化[J].企业导报.20XX(17).
[2]康音.关于企业行政管理改革相关问题的探讨[J].东方企业文化.20XX(18).
[3]毛慧娟.浅析新时期企业行政管理的重要性及创新路径[J].经营管理者.20XX(17).
[4]郑斌.关于企业行政管理工作定位和发展的审视[J].管理科学20XX年第5期.
电气自动化毕业论文开题报告范文(三)
供应链管理中战略合作伙伴选择问题研究
随着经济全球化和知识经济时代的到来，无国界化企业经营的趋势越来越明显，整个市场竞争呈现明显的国际化和一体化。竞争也不再是企业与企业之间的竞争，而是供应链与供应链之问的竞争，为了使企业在市场竞争中立于不败之地，必须对供应链战略合作伙伴进行科学的评价与选择，从而保证整条供应链的效率和稳定性，使企业在激烈的竞争中保持自己的竞争优势。
为了提高市场竞争力，保持不败之地，企业积极寻求新的管理模式，供应链管理下战略合作伙伴关系应运而生。处于竞争日益激烈的商业环境，为降低生产成本，降低库存，改善产品的质量，战略合作伙伴的选择尤为重要。本文通过对对供应链管理中战略合作伙伴选择中潜在的问题分析，提出战略合作伙伴选择相应的对策及方法，进而更好的选择供应链战略合作伙伴。
Abstract
Withthecomingofeconomicglobalizationandtheeraofknowledgeeconomy，enterpriseoperationwithoutnationalboundariesisbecomingmoreandmoreapparent.Thewholemarketcompetitionalsopresentsobviousinternationalizationandintegration.It'samongthesupplytrainswherethecompetitionlies，notjustamongtheenterprise.Inordertokeepintheinvinciblepositioninthecompetition，theenterprisemustselectandevaluatethestrategicpartnersscientifically，consequentlykeepingthesupplychainstableandefficient，alsoholdingtheadvantageoftheenterpriseinthefiercecompetition.
Inordertoimprovethemarketcompetitivepower，keeptheinvincibleposition，theenterprisestoactivelyseeknewmanagementmode，supplychainmanagementstrategypartnerrelationsarisesatthehistoricmoment.Intheincreasinglycompetitivebusinessenvironment，toreducetheproductioncost，reduceinventory，improvethequalityoftheproducts，strategicpartnerselectionisparticularlyimportant.Thisarticlethroughover-indulgenceinsupplychainmanagementstrategicpartnersinthechoiceofapotentialproblemanalysis，proposedthestrategiccooperationpartnerschoosecorrespondingcountermeasuresandmethods，andthenbetterchoicesupplychainstrategiccooperationpartners.
Keywords：SupplyChain；Supplychainmanagement；Supplychainstrategypartnerselection；Supplier；Competition
绪论
本文的选题背景
世纪90年代以来，由于科学技术的不断进步和经济的不断发展、全球化信息网络和全球化市场的形成，围绕新产品的市场竞争日趋激烈。技术进步和需求多样化使得产品周期不断缩短，企业面临着开发新产品、缩短交货期、提高产品质量、降低生产成本和改进客户服务的压力。这些压力归根到底是要求企业对市场做出快速反应，源源不断地开发出消费者需要的个性化产品去占领市场以赢得竞争。
世纪全球竞争主要有以下几个特点：(1)信息技术飞速发展和信息资源利用要求的提高；(2)产品研发提升到企业竞争的重要地位；(3)全球化市场的建立和无国界竞争的加剧；(4)用户个性化、多样化需求的出现；(5)全球化技术支持和售后服务。而企业也面临着挑战：(1)缩短产品研发周期；(2)降低库存水平；(3)缩短交货期；(4)全球性技术支持和售后服务；(5)可持续发展的要求；(6)用户的要求越来越苛刻。在这科技迅速发展、世界竞争日趋激烈、客户需求不断变化、企业面临的压力日益增加的形势下，传统的纵向一体化的模式暴露出了许多缺陷，它增加了企业的投资负担，迫使企业从事自己并不擅长的业务，导致了在每个业务领域都直接面临着众多的竞争对手，增加了企业的风险。
在这种情况下，一种全新的管理模式横向一体化的管理模式应运而生，它使企业集中自己的核心优势，就是利用企业外部资源迅速响应市场需要，只抓企业发展中最核心的东西：产品方向和市场。至于生产，只抓关键零部件的制造，甚至全部委托其它企业加工。例如，福特汽车公司的Festival车就是由美国人设计，在日本马自达工厂生产发动机，由韩国的制造厂生产其他零件和装配，最后在美国市场上销售。制造商把零部件生产和整车装配都放在了企业的外部，这样做的目的是利用了其他企业的资源促使产品快速上马，避免自己投资带来的基建周期长等问题。赢得了产品在低成本、高质量、早上市等诸方面的竞争优势电气自动化毕业论文开题报告范文电气自动化毕业论文开题报告范文。如何选择与自己企业最合适的战略合作伙伴也说成了一个新的、炙手可热的研究课题。
本文研究的重大意义
供应链战略合作伙伴关系形成于供应链中为了特定的目标和利益的企业之问。形成的原因通常是为了降低供应链的总成本、降低库存水平、增强信息共享、改善相互之问的交流、保持战略合作伙伴相互之间操作的一贯性、产生更大的竞争优势，以实现供应链节点企业的财务状况、质量、产量、交货期、用户满意度和业绩的改善和提高。显然，选择了合适的战略合作伙伴必然将使核心企业在很多方面产生一系列在传统的纵向一体化管理模式申所无法比拟的巨大优势，从而提高了整个供应链的竞争能力电气自动化毕业论文开题报告范文文章电气自动化毕业论文开题报告范文出自http：//gkstk.com/article/wk-4474847554091.html，转载请保留此链接！。然而，如果选择了不合适的供应链战略合作伙伴，所带来的破坏性也是十分巨大的。因此，对供应链战略合作伙伴的选择问题进行深入的研究和探讨是具有重要的理论意义和现实意义的。
本文研究的主要内容及结构
本文以现代供应链管理理论为基础，使我们更清晰的了解供应链战略合作伙伴关系选择的重要性，选择合适的战略合作伙伴能够提高整个供应链的竞争能力。通过分析来看供应链战略合作伙伴关系建立的益处与风险，进一步了解供应链管理中战略合作伙伴选择问题的现状，进而更好的进行供应链战略合作伙伴的选择，挑选出最合适的供应链战略合作伙伴。
从结构上看本文分成五章。
第一章：绪论
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介绍选题的背景和意义以及本文的主要工作电气自动化毕业论文开题报告范文工作报告。
第二章：简单介绍供应链管理的相关的理论知识。
第三章：供应链战略合作伙伴选择问题的意义及必要性。
第三章：研究分析供应链管理中战略合作伙伴选择问题中的潜在风险。
篇2
关键词：继电保护；课程；教学模式
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）01-0033-02
电力系统、计算机技术、电子技术与通信技术的飞速发展给电力系统继电保护不断注入了新的活力，提出新的要求。现代电力系统是高度数字化、信息化和自动化的超大区域网络结构，电力系统继电保护是对其安全稳定运行至关重要的一门技术[1]。21世纪继电保护的未来发展趋势是计算机化；网络化；保护、控制、测量、数据通信一体化；智能化[2]。以新疆农业大学（以下简称“我校”）为例，在现有教学模式基础上，本文探讨继电保护课程教学中提高学生实践与创新能力的方法，为将学生培养成具有实践能力、创新精神的人才而努力，为该课程的教学改革提供理论支持和智力保证。
一、电力系统继电保护课程的特点
我校“电力系统继电保护原理”课程理论教学36
学时，网络教学6学时，总计42学时，作为电气工程及自动化及农业电气化与自动化的专业必修课，设置在大四上学期初；“微机继电保护”课程共26学时，均为课堂理论教学学时，作为专业选修课安排在“电力系统继电保护原理”结束后的大四上学期末开设，目的是顺应现代电力系统高度数字化的趋势，让学生了解现代数字式继电保护硬软件的知识，内容涉及到原理、保护算法、硬软件设计方法等；“继电保护课程设计”为期一周，与“微机继电保护”同时安排在大四上学期期末，目的是培养学生综合运用所学的基础理论知识分析与解决电力系统中的实际问题的能力[3]。
二、继电保护课程教学存在的问题
为适应现代数字电力系统继电保护技术的新发展，目前我校继电保护的教学内容已加入“微机继电保护”，作为少学时内容与“电力系统继电保护”共同设置在大四上学期，同时开设的其它几门专业课使得学生大四上学期课程较为集中，学习任务量较大。此时学生即将面临毕业设计开题、复习考研或找工作，第一学期过高的学习任务和课程的相对集中对其学习效果有一定影响；在课程教学上，基本停留在传统模式：即利用板书或者多媒体课件形式，将继电保护原理及其实现方法按照教材的章节和顺序进行课堂讲授，这主要存在以下几个问题。
（一）重理论，轻实践，无法提高学生的实践能力与创新精神
对教师而言，继电保护原理单纯靠板书或多媒体课件较难讲透；对学生而言，继电保护内容比较抽象且实践性强，知识描述更需要形象化演示去理解，配合学生自主实践学习才会有好的效果。比如，“零序过电流保护原则上是按照躲开在下级线路出口处相间短路时出现的最大不平衡电流来整定”，若单纯由教师口头讲授原理，学生难以理解； “微机继电保护”课程主要分析现代数字式继电保护软硬件相关知识，内容涉及原理、保护算法、硬软件设计方法等。若单纯讲解微机继电保护算法，使学生难以消化，从而会削弱其学习的积极性。
（二）教学理念不够强，教学内容需要优化
继电保护课程组与“单片机技术”、“数字信号处
理”、“电力系统自动化”、“高低压电气设备”等课程有很多联系，但教学上往往孤立、脱节，缺乏全局梳理，使学生对继电保护完整系统缺乏全面认识。课堂上，教师若能将继电保护教学作为一个整体，以实例联系相关课程内容，紧跟行业发展前沿并且结合实践，教学效果会更好；此外，目前继电保护教科书内容繁多，与其他专业课程也有所重复，需要对课程内容进行整合优化。
（三） 学生自主选择力不强
学生对继电保护内容的兴趣点各有不同，部分学生未来并不从事继电保护工作，或考研方向与此关系不大。目前情况是，继电保护课程组教学课时相对较多，内容较为宽泛，对于上述内容部分学生显得索然无味，学生根据自己情况自主选择的能力不够强。为此，以学生为本，可以在课程形式上稍做一些调整。
三、教学模式的探索及实践
针对继电保护课程教学存在的问题，本文探讨了几种改进模式和方法，且部分已开始具体实施，取得了一定的教学效果。
（一）优化专业培养计划
将原本设置在大四上学期分开教学的“电力系统继电保护原理”和“微机继电保护”两门课整合为一门，设置在大三下学期。“继电保护课程设计”可设置在大四上半学期。这样设置有两方面考虑：内容上，减少学生学习任务量，突出重点，使教学有针对性。比如，可缩减“电力系统继电保护原理”教材中电磁型继电器、断路器等与“高低压电气设备”教材有所重复的内容，减少或者删除“微机继电保护”教材中与“微机原理与应用”、“单片机技术”“数字信号处理”等相关课程的重复内容；时间上，我校电气专业学生于大三至大四暑假期间设置了为期5周的发电厂生产实习，实习前对继电保护内容的理论学习，为生产实习期间学生对继电保护装置、电力系统设备等内容建立感性认识打下基础，从而提高学生的实践与创新能力。
（二）改进教学手段与教学方法
教师可采用多样化的教学手段和方法进行教学。以传统教学手段为辅，以现代化网络媒体、实验教学等方式为主。以提高学生学习的积极性及其实践创新能力为目的，建立学生对电力系统继电保护的整体概念，使学科前沿知识与教材内容相结合，课堂教学与实践教学相结合。
1.网络课程建设。利用学校现有网络平台，上传电子教案、视频，演示动画等资源，并建立一套自测系统，使学生可以主动借助网络课程平台观看和使用这些资源。教案、课件既可以作为学生的预习资源以及弥补疏漏的课后复习资料，也可以作为教师选择的教学资源库；视频资源以声、像集合的形式使学生直观了解继电保护的动作过程及原理；具有交互性的演示动画可以提高学生学习的趣味性，比如，利用FLASH将继电保护动作过程制作成SWF动画，或用Visual C++开发保护动作演示模块[4]；自测系统可以使学生在正式考试前自我检测，弥补疏漏的知识点。利用网络交互平台有助于增强课后教师与学生之间的互动性，使教师及时了解学生遇到的问题并展开网上讨论，以提高学生对课程学习的主动性。因此，网络资源的建设需要教师有针对性地选择教学内容，或利用专业软件开发演示模块，并及时更新资源。目前，我校网络课程建设已取得初步成果。
2.实验平台建设。微机保护已成为当前继电保护的主要形式。华北电力大学、湖南大学等高校先后自主开发了微机型线路保护教学仿真实验装置。实验平台建设思路为面向实践平台的建设，使学生能够对本专业内容形成完整的知识链[5]。我校可采用引进设备或者利用现有教师队伍和资源对微机继电保护实验设备进行开发。目前，我校基于TMS320F28335+PC机的继电保护教学实验平台的研制正在进行。
实验平台可作为本专业教学科研平台，不仅方便用于学生实验、课程设计和毕业设计，也可以作为教师的科研平台。该平台能够使学生直观了解微机继电保护硬件结构，并且通过配置不同的软件模块实现不同原理、不同对象的继电保护功能；开设综合性实验和设计性选做实验，有利于提高学生的积极性及实验、设计能力，有助于开阔学生的视野、发挥创新能力。
3.课程设计内容优化，加强毕业论文设计。课程设计是培养学生的实践能力、创新能力和综合能力的重要环节[6]，在传统设计内容基础上可以充分利用实验平台，先进行整定计算，后在平台上模拟故障时继电保护动作；建立以任务驱动，由教师引导、学生进行自主探究学习的框架。根据继电保护原理建立主题，比如，电流保护、距离保护、纵差保护等；也可以根据继电保护对象形成“主题”，比如，电力变压器保护、输电线路保护等。
课程设计可以在大三下学期上课期间布置下去，使学生带着问题学习，并结合大三暑假为期五周的“发电厂生产实习”，使课程设计更具针对性、实践性，从而激发学生的创新意识。此外，通过毕业论文的设计强化为工作打下基础。
4.完善评价体系。适应新的教学方法与手段，改进传统课程考核评价方式。继电保护理论课成绩应综合考勤、课堂表现、小组讨论、平时作业、网络自测、综合实验等教学环节进行考评。将平时成绩比例增大，有利于激发学生平时学习的积极性；课程设计可以对每个学生进行公开答辩及严格书面考核；毕业论文（设计）成绩评定标准应以提高学生的实践与创新能力为目的，综合文献综述、论文质量、创新能力、实验态度等因素进行考评。
本文以新疆农业大学电气工程专业、农业电气化专业为例，对继电保护课程的教学模式进行探索与实践，重点激发学生平时学习的主动性，使其能够掌握必要的工程技术、测试方法以及先进设备的研究方法。若能将每个环节都做好做实，师生就能在一整套良好有序的教学体系中受益，从而培养出适应智能电网时代、具有实践能力、创新精神的人才。
参考文献：
[1]何瑞文，陈少华.现代电力系统的继电保护课程教学改革与建设[J].电气电子教学学报，2004，（3）.
[2]付乔.继电保护发展现状综述[J].攀枝花学院学报，2006，（2）.
[3]李文武，袁兆强.继电保护课程组教学改革的探索[J].中国电力教育，2010，（12）.
[4]曾煜晓.继电保护教学培训辅助软件系统的开发与设计[D].济南：山东大学，2008.
篇3
关键词：产学研合作；毕业设计；创新能力
作者简介：许钢（1972-），男，安徽芜湖人，安徽工程大学电气工程学院，副教授；俞晓峰（1978-），男，安徽淮南人，安徽工程大学电气工程学院，讲师。（安徽 芜湖 241000）
基金项目：本文系2010年度安徽省教育厅质量工程一般项目（项目编号：20100733）、安徽高校省级自然科学研究产学研重点项目（项目编号：KJ2011A035）的研究成果。
中图分类号：G642.477 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0145-02
毕业设计是普通高等院校“应用型人才”培养计划的重要组成部分，学生通过毕业设计可以接受全面的专业训练，其创新能力、动手能力、综合分析能力、解决实际工程问题的能力会得到较大提升。近年来，高等院校特别是一些地方性高等院校的规模不断壮大，但高等教育的投入却滞后于学生规模的增长，仪器设备和实习基地的配备也略显不足，同时学生面临着日趋严峻的就业压力，这些情况对毕业设计的完成和指导工作造成了很大的影响。如何利用现有资源提升毕业设计质量，培养学生一丝不苟的科学精神和认真负责的工作态度，是值得每一位教学工作者思索和探讨的问题。
一、产学研合作教育构建本科毕业设计的新模式
安徽工程大学电气工程学院深度融合地方经济的发展，与企业开展科技合作，签订人才培养合作协议，联合开办相关本科专业，以产学研项目为切入点，逐步探索和建立了产学研合作的应用型人才培养新模式，总结了一条产学研结合提升本科毕业设计质量的新道路。
1.产学研结合构建毕业设计选题模式
选题对毕业设计的内容和方向进行了规划，是决定设计质量的首要条件。从近年毕业设计选题情况来看，存在着题目雷同、内容陈旧、理论性课题偏多、部分选题脱离专业培养目标等问题，导致学生缺乏热情和动力，严重影响了教学效果。新模式下，产学研结合毕业设计的选题工作提前至第三学年的第二学期初开展。指导教师可根据承担的研究项目，提炼出若干子课题，供学生选择；也可由教师参考安徽产学研合作网的企业需求，根据企业提出的技术参数拟定毕业设计课题；对于学院下属电子协会中部分实践经验丰富的学生，鼓励其结合企业生产实际自行选题。毕业设计的选题应坚持理论联系实际的原则，要使学生通过毕业设计掌握专业领域的最新发展动态，务求做到“真题真做”。另外，选题也可由指导教师设计不同的实现方案，即“相同选题，不同方案”，这样不仅可以满足“一人一题”的要求，而且有利于强化学生间的交流和探讨，培养团队合作精神。毕业设计的产学研选题工作结束后，课题统一上报至学院教学工作委员会，委员会对课题的深度、广度、创新性及相关工作量进行审核后，在学期末和普通毕业设计选题时同时下发，供学生选择。
2.产学研结合毕业设计指导教师团队建设和职责
在学生完成毕业设计的过程中，教师的指导对设计质量的提高起着关键作用。产学研结合的毕业设计课题，鼓励校企合作，课题的指导工作由校内指导教师和企业指导教师共同承担。校内指导教师长期工作于教学第一线，理论水平高，知识体系完备；企业指导教师长期工作于生产第一线，业务水平高，实践经验丰富。两者在共同指导学生完成毕业设计的过程中会产生交集，可以取长补短，便于学校和企业建立长期的合作关系，也有利于打造产学研一体化的良好环境。在毕业设计的不同阶段，教师承担的任务和职责也会发生变化。
（1）在毕业设计的开始阶段，学生初次接触综合性课题的实际开展工作，多少都会有些茫然和不适应。在这一阶段，校内指导教师要向学生提供一定数量的参考资料，指导和督促学生进行阅读与消化，并引导学生利用图书馆和网络相关资源查阅所需文献。在充分理解和掌握课题要求之后，教师要协助学生制订工作计划和设计方案，撰写开题报告。制订设计方案时需要与企业指导教师沟通，并依据生产实际进行完善和修改。在这一阶段，校内指导教师发挥主要作用，企业指导教师作为辅助。
（2）在毕业设计进行阶段，校内指导教师要对学生的工作进行有效监督，保证每周不少于2次，每次不少于1学时的一对一指导时间。教师要带领学生深入企业生产实际进行调研，了解企业的生产现状和工艺流程，充分发挥学生的主观能动性，调动学生完成毕业设计的积极性。对于设计中的难点和重点，教师要带领学生亲自参与研发，并联合企业指导教师进行攻关。企业指导教师对毕业设计的工程应用性进行把关，主要进行可行性和可靠性等方面的指导，并对设计的阶段性成果进行验收。在这一阶段，校内指导教师和企业指导教师要同时参与毕业设计的指导工作。
（3）在毕业设计收尾阶段，学生需要对毕业设计的成果进行综合性调试。调试是实现系统设计目标，降低运行成本不可或缺的一环，也是强化学生实践能力、提升分析和解决问题能力的主要方法。在以往的毕业设计中，调试环节通常流于形式、纸上谈兵，有时候甚至被忽略。产学研毕业设计强调“真题真做”，调试通常分成两个步骤进行：首先是在学校的实验室环境中进行功能验证性调试，其次是进行工业现场调试。验证性调试由校内指导教师协助学生完成，工业现场的调试由校内指导教师和企业指导教师同时参与指导。工业现场环境复杂、干扰较多、参数变化较快，学生在短时间内可能难以发现和解决问题，这种情况下教师可直接参与调试，学生在协助教师的过程中，同样会接受一次生动的理论联系实际的教育。在这一阶段，校内指导教师和企业指导教师要同时参与对毕业设计的指导工作。
3.产学研结合毕业设计论文撰写和成绩评定模式
在论文的撰写阶段，教师负责指导学生制定和完善论文提纲，并对论文进行审核，确保学生论文格式符合学校的相关规定。论文撰写紧密围绕设计内容进行，对于涉及到的基本理论、概念、芯片介绍一笔带过，将重心放在系统的设计、优化和调试上，在降低工作量的同时很好地保证了论文质量。同时安徽工程大学电气工程学院还实行了灵活多样的毕业论文替代机制，对于已在中文核心期刊上发表了与毕业设计相关的论文的学生，或毕业设计成果获得了省级以上奖励的学生，或毕业设计研发产品已经通过相关企业的验收并投入实际应用的学生，经学院教学委员会审核后，可以将其论文、报奖材料、设计报告作为毕业论文进行提交。
毕业设计的成绩参考学生的考勤情况、论文撰写的规范程度、答辩中的表现等方面进行评定，由校内指导教师、企业指导教师、论文评阅教师和答辩小组共同确定，其中校内指导教师和企业指导教师给出的成绩各占30%，论文评阅教师和答辩小组给出的成绩各占20%。
4.加强制度建设，保证产学研结合毕业设计的顺利进行
在产学研合作教育模式下，毕业设计需要在学校、企业间交替进行，其指导工作由校内指导教师和企业指导教师共同承担，整个过程涉及学校、企业、科研院所、教师、学生等多个方面，因此如何对新模式下的毕业设计进行规范管理显得更为重要，为此安徽工程大学电气工程学院建立了一套完整的质量保障体系，对毕业设计过程进行全程管理和过程监控。
指导教师要结合毕业设计具体内容帮助学生明确各阶段目标、督促工作进度、协调学生团队之间的衔接等，督促每一位学生都按时完成课题任务，确保毕业设计按步骤、按计划进行，从而保证课题的设计进度。
学院要成立毕业设计领导小组，强化过程管理，除开题、中期、后期三个不同阶段的常规检查之外，院系两级的教学工作委员会不定期对毕业设计情况进行抽查，并由学院的教学工作委员会对各阶段检查情况和数据进行汇总与分析，形成书面的“毕业设计完成情况汇总表”提交至毕业设计领导小组，以便及时发现和处理问题。学院同时构建了完整的毕业设计评价体系，包括学生和指导教师之间的相互评价、教学工作委员会对毕业设计指导工作的评价、毕业设计领导小组对教学工作委员会监察工作的评价，以此理顺关系，确保责任到人。
二、产学研合作教育模式下毕业设计的实践
从2009年开始，安徽工程大学电气工程学院与鑫龙电器、海螺集团、鑫科材料等企业联合指导毕业设计，结合企业的生产实际和技术难题进行选题，直接参与了产品设计、研发和技术改造，与企业建立了良好的合作关系。学校和奇瑞集团成立了应用型人才培养工作小组，联合申报了“人才培养创新实验区”，按照校企全程合作培养的新模式，推动了工程技术人才培养模式创新，学生通过毕业设计参与设计的“网络化车用仪表机芯电路”和“汽车仪表液晶显示屏”已装备于奇瑞汽车。2011年，电子信息科学与技术专业依托产学研合作项目“电动叉车停车行车电磁离合制动器的研发”，由大中机电制造有限公司的相关人员和安徽工程大学电气工程学院教师共同指导完成了“制动器力矩的数字化控制”、“电磁离合制动器的设计”、“高压吸合低压保持电路的设计”、“电磁失电启动器的设计”等多项课题，有8名学生依托该项目完成了毕业设计工作，取得了良好的成绩，其中有2名学生和企业签订了就业协议，就职于企业的研发部门。2012年，自动化专业学生在毕业设计过程中与所在企业签订就业协议的达18人，电子信息工程专业达11人，电子信息科学与技术专业达12人，通信工程专业达6人。
在产学研合作教育模式下的毕业设计真正做到了“在产品上写论文，在工程中做设计”，学生的综合应用能力、岗位适应能力、创新能力有了较大提高，就业竞争能力也得到了明显增强，学生参加工作后，用人单位的反馈良好。
三、结语
产学研结合的毕业设计模式顺应了地方经济的发展，是校企联合、互补双赢，确保应用型人才培养质量的重要措施，同时也形成了安徽工程大学“深度融合地方经济”的办学特色。产学研合作教育模式下的毕业设计，依托相关企业，充分利用了企业、高等院校和科研院所的优势资源，以企业的需求为自主创新的导向，丰富了实践教学内容，促进了教学水平的提高，形成了人才培养的凝聚力，有利于强化学生创新能力和解决实际问题能力。实践表明，产学研合作教育模式可以有效提升地方性高等院校工科专业毕业设计质量。
参考文献：
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[关键词]供用电 安全性 可靠性 解决措施
[中图分类号] F407.61 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-212-1
随着电力企业深化革新、新的生产力和生产关系的大调整，供用电的管理要适应新形势的要求，提高供用电的安全性与可靠性，是非常必要和迫切的。供用电的两个重要特点就是安全性与可靠性。供用电的安全性直接影响着供用电的可靠性，而其可靠性又是安全性的一个保障。因此，应将其放在一起进行浅析硕士论文和讨论。安全用电包括用电时的人身安全和设备安全。安全用电就是预防电气事故，而电气事故有其特殊的严重性：当发生人身触电时，轻则烧伤.重则死亡；当发生设备事故时，轻则损坏电器设备，重则引起火灾或爆炸。由于我们经常接触各种电气设备，因此必须十分重视安全用电不足，防止电气事故的发生。供电可靠性就是指供电系统对用户持续供电的能力，它是电力可靠性管理的一项重要内容，直接体现供电系统对用户的供电能力。
1安全用电
安全用电就是要降低和预防各类电气事故。常见的电气事故有：触电造成的人员伤亡，雷击事故，短路和过载造成的电路系统火灾、设备损坏，缺相、欠压、过压造成的设备不能正常运行，电气设备失爆造成的可燃物的爆炸，以及绝缘受损、保护失效、误操作造成的各种事故。
1.1触电及其预防
对于人来说.安全用电就是要预防触电。电对人身的伤害就是指电流对人身的伤害。而决定触电危险性的关键凶素是触电电压，但触电电压叉与触电方式有关。触电方式一般有：两相触电、中性点接地的单相触电、供电系统中性点不接的单相触电。不同的触电方式造成的危害程度是不一样的。防止触电的保护措施有：一是使用安全电压；二是采用绝缘保护，方式有外壳绝缘、场地绝缘和变压器隔离等；三是采用保护接地和保护接零：四是安装漏电保护器；五是将带电导体、电气元件和电缆接头等，都封闭在坚同的外壳内，并在电气设备的外壳与盖子之间设有可靠的机械闭锁装置，以保证在接通电源之后不能打开外盖。而在未合上外盖之前不接通电源，可有效防止发生触电事故；六是对可能造成意外触电的区域加装隔离、悬挂标志等醒目提示，还可以设置语音提示等辅助设施。
1.2雷击及其预防措施
雷击事故，固然与雷击线路这客观理由有较大关系，而设备缺陷也有莫大关系，设备理由主要有：
（1）绝缘子质量不过关。尤其是P-15、P-20针式绝缘子质量存在缺陷，近一、两年来，本地区频频发生雷击针式绝缘子爆裂事故，引起10kV线路接地或相间短路；
（2）10kV线路防雷措施不足。1998年底开始，很多地区的配电变压器都更换了氧化锌避雷器，但一些较长的10kV架空线路却没有安装线路型氧化锌避雷器；
（3）导线连接器接触不良。很多地区以前都习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器，甚至连并沟线夹都不用而缠绕接线，并沟线夹连接或缠绕接线都不是的最佳连接，导线连接不良，会经受不住强大雷击电流的冲击；
（4）避雷器接地装置不合格。不合格的接地装置，接地电阻大于10欧，卸流能力低，雷击电流不能快速流入大地。
防雷击预防措施：
（1）更换、安装支柱式绝缘子或瓷横担。
（2）安装氧化锌避雷器。
（3）选用安普线夹。在今后的10kV线路改造和检修中，逐步淘汰并沟线夹作导线连接器，并严禁不用线夹而缠绕接线，应选用连接性能较好的安普线夹；
（4）检查、整改接地装置。
1.3防止误操作的有关措施
一是进行专门培训，使操作员熟悉操作流程；二是操作地点有操作顺序的明显标志；三是可设置闭锁装置，如误操作则闭锁不会打开而不能进行操作；四是操作时可一人操作一人监护。
1.4电气设备的防爆
具有挥发性可燃气体场所、可能产生爆炸危险的粉尘场所的电气设备应具有防爆性能。对于以上场所。电气设备的失爆极有可能引起爆炸，所以这样的场所的电气设备必须具有防爆性。电气设备的防爆措施有：采用本质安全技术；采片间隙隔爆技术；采用增加安全程度的措施；采用快速断电技术。
1.5引进新技术及使用新材料
（1）保证供用电安全必须有必要的保护。传统的继电保护使用的都是磁力机构.保护的动作主要反映在脱扣线圈带动的弹簧机构是否能够按整定要求动作，断开电气回路。而弹簧都会产生疲劳，会造成动作与设计不符或误动作与拒动作，凶此我们应该不断研究开发新的动作机构，克服这个缺陷。现在新一代电子保护脱扣器功能丰富。对电流的真实值反应灵敏，我们应该引进使用。
（2）绝缘理由造成的电气事故也很多，所以绝缘新材料的研究也是一个很大的课题。同时，还可以对设备设置双重绝缘结构，将主带电体与操作制约部分隔离，保证操作者在正常操作装置期间的安全。
（3）逐步引进自动化技术、网络监控技术，开发各类软件，对电网进行监控、故障预警、故障浅析硕士论文判断、设备缺陷在线监测，以保证电网安全可靠运行。同时，还可以考虑一些线路相间采井完全的隔离.避开操作时造成相阈短路事故。
（4）在一些特殊场所或高压Ⅸ域操作电气设备时可采用遥控技术，可避开误操作或其他失误造成的人员伤产。
（5）电网的越级跳闸也是常见的一类事故.越级跳闸就是下一级的电网事故越级顶了上一级的供电设备。这类事故一般是下一级客户设备拒动作或动作时间没有设置好。而现在已有软件能够解决这一不足。
（6）完善和增加保护单元，可设置多重保护，提高保护性能，保证设备动作是在事故发生前，以最大限度地保护人与设备的安全。
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0引言
建筑节能是我国经济发展中的重要国策。建筑给水排水的节能就是在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行建筑节能标准，采用节能型的建筑技术、工艺、设备、材料和产品，提高系统效率和保温隔热性能，本毕业论文由整理加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证建筑物给排水功能和环境质量的前提下，减少给水排水系统的能耗。建筑给水排水的能耗虽然在建筑能耗中所占的比例不大，但降低其使用能耗、提高能源利用效率，有利于节约用水、改善设计系统的效率、保护环境。因此，重视建筑给水排水节能的途径，对研究建筑节能将有积极的意义。
1建筑给水排水节能的依据
建筑节能设计标准是建设节能建筑的基本技术依据，是实现建筑节能目标的基本要求，其中强制性条文规定了主要节能措施、热工性能指标、能耗指标限值，考虑了经济和社会效益等方面的要求，必须严格执行。建筑给排水专业在建筑节能设计中主要所依据的法规、规范、标准有：《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国可再生能源法》、建设部《民用建筑节能管理规定》、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005、《公共建筑节能设计标准》DBJ01-621-2005(北京地方标准)、《公共建筑节能设计标准》DGJ08-107-2004(上海地方标准)、《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95、《住宅建筑规范》GB50368-2005、《住宅建筑节能检测评估标准》DG/TJ08-801-2004（上海地方标准）、《住宅设计标准》DGJ08-20-2007(上海地方标准)、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003、《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》GB50242-2002、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005、《污水再生利用工程设计规范》GB50335-2002、《建筑中水设计规范》GB50336-2002、《城市污水回用设计规范》CECS61-1994、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006、《节水型生活用水器具》CJ164-2002、《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006等。目前涉及建筑给水排水方面的节能标准并不多，但随着节能要求的提高，建筑给水排水的节能将逐步得到提高，标准也将不断完善。
2建筑给水排水节能的主要途径
2.1给水
合理确定用水量(包括冷水、热水及其他等用水)的定额。严格执行《建筑给水排水设计规范》中的生活用水量定额标准，并非用水量越高越好。理设计建筑给水系统。主要可通过下列方法实现：充分利用市政管网的压力，直接供水；合理进行竖向分区，平衡用水点的水压；采用并联给水泵分区，尽量减少减压阀的设置；推荐支管减压作为节能节水的措施，减小用水点的出水压力；合理设置生活水池的位置，尽量减小设置深度，以减少水泵的提升高度；优先考虑水池-水泵-水箱的供水方式。推广采用节水的卫生器具。如限制卫生器具的流出水头、红外线感应龙头和便器等，不应采用无控制花管、长流水的小便槽。合理采纳变频调速泵组供水。当采用变频泵供水时，应优先采用变频变压变流量的给水方式，其节能效果要优于变频恒压变流量的给水方式；当采用变频恒压变流量时，工作压力的设定应接近水泵工频运行时高效段扬程的下限；工作水泵应选用2台或2台以上，不同级配工作泵的流量宜以1/2的流量梯变，宜采用大小水泵搭配的形式，并设气压罐小流量给水。当市政条件允许时，宜采用叠压供水设备。具备条件的，应当至少选择一种可再生能源(指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源)，用于建筑物的热水供应。热水水源的利用可采用太阳能、水源热泵、地源热泵技术。在采用水源热泵、地源热泵技术时，不得对水体和土壤造成污染和浪费。如利用地下地温地源自动供暖制冷系统，就是通过表层地下水为载体，或将盘管埋在土壤中以盘管内流动的介质为载体，将这些地温热源输送到水源热泵进行能量转换，冬季输出45～65℃的热水。在太阳能的利用上，有条件的可采用太阳能蓄热技术，太阳热水系统的工程参数应结合建筑所处的地理位置确定。太阳能热水器的循环可采用强迫式、自然式循环太阳能热水器和直流式太阳能热水器。太阳能热水器应有温控装置，并应合理控制和设定热水的温度。太阳能热水系统的热能再利用与节水技术还应相互结合。太阳能热水器可作为热水供应的预加热措施，可设在其他热交换器的前端。热水系统宜机械循环以满足用水点的节水要求。合理设计热水供应系统。加强余热的回收和利用(包括工业余热、废热、烟气余热、蒸凝结水、热风能量的回收和梯级利用)，有条件的地区可采用城市热网或区域性锅炉房的热水或蒸气作热源。可采用专用的蒸气或热水锅炉制备热源，也可采用燃油、燃气热水机组制备热源或直接供应生活热水。当地电力供应较富裕的地区或鼓励夜间使用低谷电的政策时，可采用电能作为热源或直接制备热水。从技术可靠、经济适用的角度出发，应合理配置组合各种不同热源的比例关系。对集中热水系统远距离的少量供热点可采用局部加热方式；对不同场所可采用不同的热源形式。热水供应系统储水温度宜控制在55～60℃。应合理确定热水用水量定额、耗水量、耗热量、供水水温、水质等热水系统的基本设计参数。热水供应管网宜采用同程回水的给水方式。当采用电作为热源时，宜采用储热式电热水器，以降低耗电功率。热水供应系统宜缩短热水的给水时间，增加机械循环，并平衡冷热水的水压。对于适合热电联供技术的工程，应优先考虑。
2.2排水和雨水
①排水应尽量采用重力排水的方式。本毕业论文由整理②污废水管道的敷设应就近排放，并应避免压力提升。③中水的利用。④利用空调凝结水排水。⑤蒸汽凝结水的回收利用。⑥雨水的收集和综合利用。
2.3冷却水和消防给排水
冷却水宜循环利用，提高水的重复利用率。在水源条件许可的情况下，可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作为循环冷却水。合理选择冷却塔。在空气湿球温度较低的干燥地区，可通过设计计算来适当提高冷却水进出水温差，以减少循环水量和循环水泵的能耗，缩小循环管道的管径。合本理布置冷却塔。保证冷却塔之间的距离，有良好的气流组织条件，避免影响冷却塔的散热效果。针对不同的循环冷却水水质应采取化学(杀菌、灭藻等)、物理(过滤)的水处理方法，具有缓蚀、阻垢的水处理功能，减少管道和机组内的结垢、腐蚀。在一定的条件下，设置合用消防水箱，以减少消防水箱的清洗用水。利用消防试验排水，将消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水处理设备。
2.4自动控制和计量
建筑中宜设置建筑给排水自动化的监控系统(温度设定与控制、水池、水箱的报警和监控)。变频泵供水方式宜采用管网末端压力表控制水泵转速的运行方式。针对不同需要场所及使用条件，应加强给水用水量计量。住宅应设分户水表计量用水。居住建筑节能改造应当安设分栋用热计量和供热系统调控装置。公共建筑应当设计并安装用热计量、室内温度调控、多表远程操控系统和供热系统调控装置。冷却水补充水、锅炉补充水、绿化用水、水景补充水、游泳池补充水、蒸汽应分别设置水表计量。其他需要独立计量的管道系统(如道路浇洒用水、汽车冲洗用水、地面冲洗用水等)宜设水表计量。企事业单位、学生宿舍的公共浴室、淋浴间等宜刷卡(或采用红外线、脚踏开关)来用水。
2.5其他
在设备、材料的选用中，应选用节能型、节水型等节能高效的产品，应禁用淘汰产品。宜推广化学建材，并执行国务院建设行政主管部门制定并公布的建筑节能新技术、新工艺、新设备、新材料、新产品推广目录以及限制或者禁止使用能耗高的技术、设备、材料和产品的目录。节水、节能型产品如：喷射式和压力流冲击式的节水大便器(冲水量≤6L/次)、免水冲小便器、陶瓷片密封水嘴、红外线感应节水装置、自力式平衡压力恒温混水阀、节能型热交换器、飘水量小省电型冷却塔、太阳能热水器、高效率的水泵等；淘汰产品如：多层住宅、多层公共建筑的生活给水管道禁止设计、使用镀锌钢管；小区建设工程中禁止设计、使用埋地铸铁排水管和水泥排水管；城镇新建住宅中淘汰砂模铸造排水铸铁管。在工业建筑中，应采用节水、节能的生产工艺和设备。注意加强设备与管道的保温，应选用理化性能优良的保温材料，并确保有效的绝热层厚度。生活热水管管道的经济绝热层厚度可参考表1。对于管内介质温度在7℃常温时，采用柔性泡沫橡塑的设计厚度应按防结露要求计算确定；对于管内介质温度0～95℃的热水管道不适宜采用柔性泡沫橡塑材料保温。
在水泵的设计选择中，运行工况点应落在Q-H水泵曲线的高效端中，变频泵的选用工况点宜落在高效端的右侧。热水锅炉、热水器、热交换器等设备应高效率、节能，应采用优质的阀门、浮球阀等配件。在绿化用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水；尽量利用室外管道内水的余压供水；绿化用水宜采用滴灌、喷雾等节水技术。在道路浇洒用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水，尽量利用室外管道内水余压的供水方式。在汽车冲洗、地面冲洗用水中，尽量采用非生活饮用水，可采用雨水、中水等杂排水，并对冲洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中，尽量循环使用，设置水处理装置。
3建筑给排水节能与功能、节水、经济的关系
3.1节能与功能
建筑给排水节能应用技术是综合应用的工程技术。在追求节能的同时，需要满足建筑给排水设计的基本功能要求，不能顾此失彼，失去功能要求的节能是没有意义的。不要出现以节约能源和节约用水的名义做出一些既不节能、节水，也不环保的措施。问题解决的根本还在于节能价值观的调整，设计应该树立一种全面的系统价值观念。建筑给排水节能的关键是从系统的设计抓起。合理的系统设计需要既满足使用功能又满足节能要求。节能需要多种技术的综合应用，结合建筑的特点、地区的具体情况采取不同节能方式的组合。雨水收集与砂基渗水砖应用技术、生态污水处理系统与中水回用应用技术就是建筑给排水节能与功能处理得较好的方式之一。同时，也需对因节能引起设计功能变化的问题进行处理。变频调速技术(如变频增压给水设备等)节省了建筑所耗电能，但由此产生的高频谐波，对内压较低的电器易产生冲击而造成损坏，其节省能耗产生的经济效益可能还不足以弥补损失。
3.2节能与节水
建筑给水排水的节能技术也是综合节水技术，建筑给水排水的节能、节地、节水和节材潜力很大。建筑给排水的节能和节水是相互联系的，在节水的同时往往也能达到节能的目的。建筑给水排水的节能是重点降低长期使用时的总能耗，节水是重点考虑水资源的循环利用，节材是重点研究新型工业化和产业化道路。对生活水池的大小尽量按经济、节地、节能的原则设计，从节水的角度出发，生活水池内采用釉磁涂料涂刷或采用不锈钢材料，确保卫生、减少水箱的污染和换水次数，以达到减少水资源的浪费，达到节能的目的。采用新型给水管道，如塑料管、不锈钢管、衬(涂)塑钢复合管等，同样是在节约用水的同时，也节约了材料和能源。在居住区排水中应用塑料检查井技术，还可达到节地的目的。超级秘书网
3.3节能与经济
建筑给水排水的节能是需要经济的投入，特别是建设初期。节能应强调建筑整体的效益，根据功能目标、使用性能、经济效益达到预期的目的。事实上，节能是一个相对的概念，经济问题也是需要考虑的，节能的经济性可以通过一定时期的运行来得到经济回报。本毕业论文由整理对于工程项目中建筑给排水有明显节能效果的技术措施，应进行节能量、投资额和投资回收期进行必要的经济技术分析。设计在考虑技术、经济效益的同时，还应该充分考虑节能的先进性。
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关键词：计算机应用; 装配规划; 综述; 虚拟现实; 软计算; 协同装配
装配是产品生命周期的重要环节，是实现产品功能的主要过程。毕业论文 装配成本占产品制造成本40%～50%，装配自动化一直是制造自动化中的瓶颈问题。装配规划是在给定产品与相关制造资源的完整描述前提下，得到产品详细的装配方案的过程，对指导产品可装配性设计、提高产品装配质量和降低装配成本具有重要意义。产品的装配规划通常需要得到零部件的装配序列、装配路径、使用的工装夹具和装配时间等内容[1]~[3]。
较早的传统装配规划采用人工方式，工艺人员根据设计图纸和技术文档，通过分析产品装配图中零件的几何形状和位置关系，必要时再和设计人员进行讨论，进一步明确设计者的真正意图，利用自己的经验和知识规划出产品的装配方案。这种方法工作量大、效率低，且难于保证装配方案的经济性。
随着计算机集成制造CIMS 和并行工程CE技术的发展和应用，一方面对装配相关的设计技术提出了计算机化的要求，以提高和产品开发过程中其他环节的集成化程度。另一方面要求装配方案的优化以降低成本和缩短规划时间以加快产品开发进程。受“需求牵引”和“技术推动”两方面的影响，80 年代初，出现了对计算机辅助装配规划(Computer Aided Assembly Planning，CAAP)技术的研究。到目前为止，CAAP 经历了几个不同的发展阶段，出现了4 种代表性的方法，按照出现的时间顺序及方法的特点，笔者将其归结为经典装配规划方法、虚拟装配规划方法、装配规划软计算方法和协同装配规划方法。
1 经典装配规划方法
早期CAAP 的研究侧重于装配序列的规划，以产品CAD 装配模型为基础，硕士论文 一般采用几何推理的方法，通过产品装配建模、装配序列推理和表达以及装配序列评价和选择为产品面向装配的设计和装配工艺规划提供指导和支持，其过程通常如图1 所示。
1.1产品装配建模
产品装配模型是装配规划的基础，为装配规划提供装配体和零部件的相关信息。常用的装配信息表达模型可分为图模型和矩阵模型。法国学者Bourjauct 提出了联系图模型[4]，将零件之间的物理接触关系定义为联系即装配关系，图中的节点对应零件，边表示所连接的零件间至少有一种装配关系。关系模型[5]进一步区分了零件之间的接触关系和联接关系，图中包含3 种实体类型：零件、接触和联接，边表达了实体间的关系。产品等级装配模型[6]将装配体看成具有层次结构性，即装配体可以分解为子装配体，子装配体又可分解为下级子装配体和零件的集合，以此表达产品的装配组成。
矩阵比图易于计算机表达和实现。Dini 和Santochi[7]利用干涉矩阵、接触矩阵和连接矩阵表达产品，干涉矩阵描述了零部件间沿坐标轴方向装配时相互间的干涉情况，接触矩阵描述了零部件间的物理接触状态，连接矩阵描述了零部件间的连接类型。为减少矩阵的数量，Huang[8]等把6个干涉矩阵合并为一个拆卸矩阵，集成的表达零部件间沿坐标轴方向的干涉情况。
1.2装配序列推理和表达
基于联系图模型，Bourjauct 采用人机交互“问答式”方法获取装配优先约束关系[4]，医学论文 随后De Fazio 和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作进一步较少了需要由用户回答问题的数量，然后通过对装配优约束关系进行推理得到联络建立优先关系的层次模型表达产品的装配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的装配规划中通常采用的图论算法。Homem de Mell 和Sanderson[5]通过对产品联接图进行缩并，利用“割集”算法对联接图进行循环分解，生成所有可能的子装配体，直到不可再分。并提出了装配序列的AND/OR 图表达方法，图中的节点对应装配过程中的子装配体或零件，超弧表达将子装配体或零件联接在一起形成更大子装配体的装配操作。因为“割集”算法的计算复杂性为O(3N) (N为零件个数)，因此，对于复杂产品的装配顺序规划存在指数爆炸问题，这是难以让人接受的。
1.3装配序列评价和选择
装配序列的选择对装配线设计、装配成本、装配设备选择有很大影响，职称论文 而评价是选择的基础。装配序列的评价可分为定性和定量两方面因素[11]~[13]，定性因素主要考虑的有装配方向换向的频度、子装配体的稳定性和安全性、装配操作任务间的并行性、子装配体的结合性和模块性、紧固件的装配、零件的聚合等。定量因素主要考虑的有整个装配时间 (包括子装配体的操作时间、运输时间等 )、整个装配成本 (包括劳动成本、夹紧和加工成本 )、产品在装配中再定位的次数、夹具的数目、操作者的数目、机器人手爪的数目、工作台的数目等。
更多的经典装配规划方法研究文献可以参见Texas A&M 大学Wolter 教授的“Assembly Planning Bibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15 年经典装配规划方法的相关研究。经典方法一般表达出全部的序列解空间，这使它可能从中找出最优的装配序列，但随着产品中零件数量的增加，解空间的组合爆炸给序列的存储、选优带来极大困难；且序列的几何推理方法不易融入人类的装配知识，难免产生众多几何可行但工艺不可行的序列结果。
2虚拟装配规划方法
虚拟现实技术为装配规划的“人－机”协同工作提供了契机。虚拟装配是指由操作者通过数据手套和三维立体显示设备直接三维操作虚拟零部件来模拟装配/拆卸过程，无需产品或支撑过程的物理实现，通过分析、先验模型、可视化和数据表达等手段，利用计算机工具来安排或辅助与装配有关的工程决策[15]。虚拟装配过程中，人机可以充分发挥各自的优势，即人通过直觉/装配经验和知识决定产品的装配过程，但不能精确地判断当前所有可能装配的零件，也不太可能准确判定装配某一零件后装配体的稳定性等因素，而通过一定算法和规则实现的机器智能刚好弥补人的不足。虚拟装配方法得到的不仅仅是零件的顺序，还可以包括零件路径、装配工具、夹具和工作台等信息。图2 为虚拟装配规划的工作步骤。
国外虚拟装配规划的研究以沉浸式虚拟装配环境VADE[16]， [17](Virtual Assembly DesignEnvironment)为代表，英语论文 通过建立一个装配规划和评价的虚拟环境来探索运用虚拟现实技术进行设计、制造的潜在技术可能性，为机械系统装配体的规划、评价和验证提供支持。在虚拟环境中，利用提取并导入的CAD 系统产生的装配约束信息引导装配过程；通过引入了质量、惯性和加速度等物理属性，基于物理特性进行装配建模，逼真地模拟真实装配环境；支持双手的灵活装配和操作；记录虚拟装配过程中产生的扫体积和路径信息并可进行编辑；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持装配工具在虚拟装配环境中的运用。
国内管强等[18]将虚拟现实技术与面向装配设计的理论相结合，建立了一个虚拟环境下的面
向装配设计系统（VirDFA）。万华根等[19]建立了一个具有多通道界面的虚拟设计与虚拟装配系统（VDVAS），通过直接三维操作和语音命令方便地对零件进行交互拆装以建立零件的装配顺序和装配路径等装配信息。在面向过程与历史的虚拟设计与装配环境（VIRDAS）中，张树有等[20]通过识别装配关系进行装配运动的导航，实现虚拟拆卸/装配顺序规划、虚拟装配分析。从集成的观点出发，姚珺等[21]提出面向产品设计全过程的虚拟装配体系结构，从方案设计、结构设计和装配工艺设计3 个层次上分阶段地对产品可装配性进行分析与评价。田丰等[22]提出一个面向虚拟装配的三维交互平台（VAT），简化了虚拟装配应用系统的构造，便于应用的快速生成。
应用虚拟现实环境开展装配规划，提供了一种新的思路和工具。但是，虚拟环境的构建需要较大资金的软硬件投入，另外，虚拟现实技术本身（如图形的高速刷新）及其相关硬件技术（如力触觉设备）的不成熟使得虚拟装配的研究仍处于探索阶段。
3 装配规划软计算方法
1994 年，Zadeh 教授将模糊逻辑与智能技术结合起来，提出了软计算方法（soft computing）[23]。软计算以模糊逻辑、神经网络和概率推理为基础，不追求问题的精确解，以近似性和不确定性为主要特征，所得到的是精确或不精确问题的近似解。为避免组合爆炸同时又能得到较优的装配规划方案，近来，基于建模、表达和寻优一体化的装配规划软计算方法得到广泛关注。
3.1 装配规划神经网络方法
神经网络是模拟人类形象思维的一种人工智能方法，它是由大量神经元广泛互连而成的复杂网络系统，留学生论文 单一神经元可以有许多输入、输出，神经元之间的相互作用通过连接的权值体现，神经元的输出是其输入的函数。若将优化计算问题的目标函数与网络某种状态函数(通常称网络能量函数)对应起来，网络动态向能量函数极小值方向移动的过程就可视作优化问题的求解过程，稳态点则是优化问题的局部或全局最优解。
转贴于 Hong 和Cho[24]用于机器人装配顺序优化的Hopfiled 神经网络中，考虑装配约束、子装配体稳定性和装配方向改变等因素建立网络的能量方程，基于优先约束推理和专家系统提供的装配成本驱动网络的进化方程得到优化的序列。但由于神经网络缺乏全局搜索能力，计算结果显示，该方法容易产生不优化的装配顺序，且常常只能得到一个局部最优的装配序列。另外，参数选择和初始条件对网络的灵敏度影响大；神经网络在应用前须进行训练，而训练时要由专家提供较多可行的顺序作为样本。而样本可能是针对某种类型的产品，对其它类型的产品则不一定适用，该方法的应用范围窄。
3.2 装配规划模拟退火算法
模拟退火算法源于固体退火思想，将一个优化问题比拟成一个热力学系统，将目标函数比拟为系统的能量，将优化求解过程比拟成系统逐步降温以达到最低能量状态的退火过程，通过模拟固体的退火过程获得优化问题的全局最优解。
Saeid 等[25]利用模拟退火算法进行装配序列规划时，根据产品装配模型获得装配优先关系，将装配过程总装配时间和重定向次数运用多属性应用理论组合成单一目标函数，作为装配序列优化的评价函数。Hong 和Cho[26]将装配约束和装配过程的成本映射为装配序列能量函数，利用模拟退火算法使装配序列能量函数扰动地逐步减小，经过多次迭代，直到能量函数不再变化为止，最后得到具有最小装配成本的装配序列。作者将该方法应用到一个电子继电器装配体上，并将其性能与利用神经网络[24]的装配规划方法进行了比较，结果显示基于模拟退火的装配序列优化方法可以产生较好的装配序列并且在运算时间上优于人工神经网络方法。
模拟退火算法具有较强的局部搜索能力，并能使搜索过程避免陷入局部最优，但模拟退火算法对整个搜索空间的状况了解不多，不能使搜索过程进入最有希望的搜索区域，从而使得算法的运算效率不高。
3.3 装配规划遗传算法
在众多软计算方法中，遗传算法得到了众多研究者的重视。工作总结 遗传算法是模仿生物自然选择和遗传机制的随机搜索算法，它将问题的可能解组成种群，将每一个可能的解看作种群的个体，从一组随机给定的初始种群开始，持续在整个种群空间内随机搜索，按照一定的评估策略即适应度函数对每一个体进行评价，不断通过复制、交叉、变异等遗传算子的作用，使种群在适应度函数的约束下不断进化，算法终止时得到最优/次最优的问题解。图3 为装配规划遗传算法的一般流程。
装配规划遗传算法的研究重点集中于设计装配序列的基因编码方式以包含更多的装配过程信息、设计基因操作的形式和改进遗传算法的局部搜索能力上。Lazzerini 等[27]的分段编码遗传算法中，将染色体分为3 段编码，第1 段表示参与装配的零件编号，第2 段表示零件的可行装配方向，第3 段表示装配工具，从而使染色体包含了部分工艺信息。为了提高算法的性能，文中将装配体分解为子装配体进行装配，减少了参加装配序列规划的零件数目；Guan 等[28]采用基因团编码方式，一个基因团表达一个零件的装配操作，由被装配零件号装配元、装配工具装配元、装配方向装配元和装配类型装配元组成。在扩大采样空间选择下一代种群的基础上，通过交叉和多层次变异实现装配序列并行优化。廖小云和陈湘凤[29]在装配序列规划遗传算法中设计了复制、交叉、变异、剪贴和断连5 种遗传算子寻找装配序列优化解。在Smith 等[30]的增强型遗传算法中，选择下一代个体并不完全依靠适应度，而是先把一定数量较优的个体复制到下一代，将适应度低但几何可行的序列用于继续产生序列，直到满足下一代种群中序列个数的需求，从而使算法能跳出局部最优点，在全局范围内搜索最优解。
理论上，找到全局最优装配序列要求参加演化计算的种群规模要足够大，迭代次数要无限
多，但在计算资源和时间限制下是达不到要求的。因此，遗传算法求解装配规划问题的效率和结果依赖于初始种群规模及其质量、遗传算子及其操作概率等因素。
4 协同装配规划方法
装配体作为实现产品功能的载体，零部件可能由不同的企业设计，零部件和产品可能在不同的装配工厂完成装配过程，因此需要设计团队的协同工作和决策以保证装配质量和降低装配成本。计算机和网络技术的快速发展缩短了异地人员在时间和空间上的距离，为实时的“人－机－人”协同装配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison 大学[31]提出网络环境下的电子化装配（ e-Assembly ），探讨在Internet/Intranet 上利用3D 模型进行协同虚拟装配和拆卸的方法论和工具，拟实现的关键技术包括3D 交互可视化、协同装配/拆卸/维护/回收等。目前已开发了Motive3D 系统，利用Synthesizer模块可以交互/自动进行产品的装配建模和规划，Visualizer 模块为用户在Web 平台上提供装配序列规划结果的可视化仿真，但缺少交互修改、调整功能。在ATS 项目[32]实施中，为了向异地的开发人员展示装配设计和装配规划结果，尝试利用VRML 作为可视化工具，一方面供设计团队浏览零部件设计，另外将装配模型用文本编辑软件进行编辑，生成装配序列的VRML 仿真文件，供异地的设计团队实时进行评价和提出修改意见。但手工编辑文件不但花费的时间长达一周，而且每次设计修改后都必须重新编辑；同时，仿真文件仅具有浏览功能，不能进行交互修改。
Web 环境下的协同装配规划方法[33]采用协同工作环境下的装配建模、装配规划任务分配和装配序列合成等技术，通过对复杂产品装配规划问题的分解，即降低了单机规划工作模式的复杂度，又便于集中不同地域多专家的装配知识和经验进行装配规划方案的协同决策。面向协同广义装配[34]通过确定装配子任务编码方法、装配人员评价指数和制定协同装配协议，以VRML 为产品模型载体实现协同装配系统。在装配知识和规则的支撑下，支持局域网内多用户实施产品预装配、验证零部件可装配性，相关的装配人员能够协同讨论装配方案。Web 环境下3D 交互装配可视化仿真结构是一个符合开放技术标准的可视化装配系统[35]，它基于VRML-Java 实现装配场景的动态生成、装配控制、碰撞检测以及装配过程的动画回放等功能，目前完成了基于“堆叠”思路的装配验证方式。但该系统属于单用户系统，不能支持多用户的实时协同装配工作。
5 结论与展望
CAAP 的研究在理论上取得了一定的成果，在工业界也得到了一定的应用，但相对而言还很少，这说明该技术距离工业实用还存在较大差距。装配规划是一个经验和知识密集型的工作，同时又与具体行业和产品有紧密的关系。经典装配规划方法的精确推理在保证序列的几何可行性方面具有优势，而软计算技术能够将人的模糊知识融入规划过程中，使得结果具有更好的工艺可行性，两者的适当结合将有利于模仿人类装配专家的实际装配规划过程，从而得到合理的装配方案。
跨地域、跨国家的网络化、协同化产品设计和制造新模式的形成使产品装配成为一个需要协同工作和决策的问题。随着虚拟现实技术和网络技术的进一步发展，建立基于网络的协同装配决策平台和虚拟环境，支持异地多人员协同装配方案决策将是新形势下装配规划研究的新趋势。 参考文献
[1] 苏强， 林志航. 计算机辅助装配顺序规划研究综述[J]. 机械科学与技术， 1999， 18(6): 1006~1012.
[2] 石淼， 唐朔飞， 李明树. 装配序列规划研究综述[J]. 计算机研究与发展， 1994， 31(6): 30~34.
[3] 牛新文， 丁汉， 熊有伦. 计算机辅助装配顺序规划研究综述[J]. 中国机械工程， 2001， 12(12):1440~1443.
篇7
1.1 选题研究背景、目的及意义
1.1.1 课题研究背景
本课题属于设计性课题。21世纪人类已进入信息社会，汽车及交通也已迈入信息时代。当前信息技术在汽车及交通领域中的应用项目相当多，发展速度可以说是“日新月异”,各种媒体多有报道。
可大致归纳为4个方面，即车辆安全系统，网络、通讯及导航系统，智能交通系统和移动多媒体系统。随着汽车的日益普及, 停车场越来越拥挤, 车辆常常需要在停车场穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆与其它车辆非常接近, 驾驶员的视野颇受限制, 碰撞和拖挂的事故时有发生, 在夜间时则更显突出。车辆安全系统通过应用电子信息技术，使车辆实现高智能化，极大地改善车辆人机系统的安全性，以避免事故的发生和减少伤害程度。
1.1.2 选题的目的及意义
本课题把硬件电路和电路软件有机的结合起来，完成汽车倒车报警系统的设计，能够了解单片机技术的现状，而且通过对电路系统的设计，学习掌握了数字电路从原理图到PCB版的全部过程，形成完善的设计思路以及思想，并通过对汽车倒车超声波报警器的软件设计的过程，锻炼应用C以及相关汇编语言等软件设计电路程序的能力为以后参与实际工作奠定良好的设计基础。
本课题要求使用现在应用非常广泛的计算机软件PROTEL，随着计算机技术的发展，计算机软件在电路设计中的应用越来越广泛， Protel是人们熟悉的常用EDA软件。作为电路设计自动化（EDA）的一种工具，Protel应用于电路原理图设计、电路板设计等，它基于Windows环境，功能强大，人机界面友好，能让人们在具有最完整的功能环境下，提升设计上的品质和效率。本课题将要求Protel在电路设计中的应用，包括电路原理图设计和印刷电路板设计以及设计过程中遇到的问题和解决方法。这样使学生也能将所学与所用有机结合起来，在步入工作岗位之前得到全方位的工程设计训练。
通过对汽车倒车报警电路的设计能初步具有用PROTEL软件设计电路原理图以及电路版图的能力。与实际电路相结合，通过理论联系实际的方法，使所学的知识通过自己设计思考真正应用到实践中。
微波探测技术在军用和民用领域里的广泛使用，使得通过这次毕业设计所学到的此方面的知识将会有很强的实用性。本设计要求对汽车倒车超声波报警器进行硬件设计，可以通过完成本次设计，练习PROTEL软件的使用，增加硬件设计的经验。
随着社会进步，经济发展，人民生活水平的不断提高，拥有汽车的家庭逐渐增多，交通问题也同时出现了：交通拥挤，各种不同的场合停车、倒车困难。许多非职业汽车驾驶员更是希望能有一种汽车倒车报警器，在倒车时不断测量汽车尾部与其后面障碍物的距离，并随时显示其距离，在不同的距离范围内发出不同的报警信号，以提高汽车倒车时的安全性。
汽车倒车超声波报警器设计就是为了确保驾驶员和汽车的安全，使驾驶员在倒车时能明确与后面车辆、建筑的距离，确保倒车的安全。它具有显示功能，能够客观显示车后物体与车尾之间的距离。它可望成为新手驾驶员，以及后视不良车辆如大货车、公共汽车、集装箱车等车辆驾驶员倒车的好帮手，也可用于夜间辅助倒车及倒车入库。
1.2 超声波测距系统研究现状以及存在的问题
1.2.1 超声波测距系统研究现状
随着电子技术的发展，出现了微波雷达测距、激光测距及超声波测距。前2种方法由于技术难度大，成本高，一般仅用于军事工业，而超声波测距则由于其技术难度相对较低，且成本低廉，适于民用推广。这项技术也可用于工业测量领域。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。随着自动测量和微机技术的发展，超声波测距的理论已经成熟，超声波测距的应用也非常广泛。超声测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高；而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。因此本设计也是利用超声波来测量距离。
1.2.2 探测盲区问题
超声波从发射到接收的时间间隔是由控制器内部的定时器来完成的。由于发射器探头与接收器探头的距离不大，有部分波未经被测物就直接绕射到接收器上，造成发送部分与接受部分的直接串扰问题。这一干扰问题可通过软件编程，使控制器不读取接收器在从发射开始到"虚假反射波"结束的时间段里的信号。这样，就有效的避免了干扰，但另一方面也形成了20cm的“盲区”。此“盲区”很小，对本系统没有影响。
1.3 论文的主要内容
论文将介绍超声波测距系统设计的方案选择与硬件的设计与调试。全文共分为五章，本章介绍了超声波测距系统设计的研究现状和本课题的选题目的与意义；第二章介绍超声波测距系统的总体设计方案，并对每个模块进行了方案论证与选择；第三章介绍了超声波测距系统的原理；第四章介绍了各单元模块的硬件电路设计与实现；第五章介绍了系统的调试过程和调试结果，最后总结了整个设计中有待改进的地方。
第二章 超声波测距系统的原理
2.1 超声波的测距原理
2.1.1 测距的电路原理框图
构成超声测距系统的电路功能模块包括发射电路、接收电路、显示电路、核心功能模块单片机控制器及一些辅助电路。
采取收发分离方式有两个好处：一是收发信号不会混叠，接收探头所接收到的纯为反射信号；二是将接收探头放置在合适位置，可以避免超声波在物体表面反射时造成的各种损失和干扰，提高系统的可靠性。
根据设计要求并综合各方面因素，选择了西安立宇电子科技有限公司的超声波测距传感器TCT40－16T/R（T表示发射传感器，R表示接收传感器），最大探测距离为6m，发射扩散角为60度。同时，采用单片机作 为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如下图2-1所示。
图2-1 测距的电路原理框图
通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40kHz的超声波，与此同时单片机内计数器开始计时；经过延迟后开启超声波接收电路，当接收电路收到经障碍物反射的回波后，计数器计时结束。通过单片机计算出即时距离，在显示电路显示出来，若低于警戒距离则开启报警。
2.1.2 工作原理
人能听到的声音频率为：20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，20kHz以上的声音称为超声波。超声波是一种只有少数生物（如蝙蝠、海豚）才能感觉的机械波，其频率在20kHz以上，波长短，绕射小、能定向传播。
超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强。为此，利用超声波的这种性能就可制成超声波传感器。
本设计采用的超声波是40kHz。超声波的纵向分辨率较高，对色彩和光照度不敏感，对外界光线和电磁场不敏感，可以用于测量较近目标的距离。本设计采用的超声波传感器往返距离为15m，在有灰尘、烟雾、强磁场干扰、有毒等各种环境下都能稳定工作。
超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于共振法的应用要求复杂。在这里使用脉冲反射式。超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为C，而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差 就可以计算出发射点距障碍物的距离L。超声波测距的算法原理如图2-2所示：
图2-2 超声波测距的算法原理图
计算公式为：
C= 331. 5 + 0. 607 T （2-1）
式中：C为超声波在空气中传播速度；T为环境温度。
L= （2-2）
式中：C为被测距离； 为发射超声脉冲与接收其回波的时间差； 为超声回波接收时刻； 为超声脉冲发射时刻。用单片机可以很方便地测量 时刻和 时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离L。
这就是所谓的时间差测距法。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表2-1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
表2-1 声速与温度关系表
温度(℃) 30
20
10
0 10 20 30 100
声速(米／秒) 313 319 325 323 338 344 349 386
声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距系统的机理。本设计认为在实际使用中的环境温度变化不大，对距离检测精度要求也不高，将超声波波速C认为是不变的常数。
另一种补偿方法就是用查表法，查上面温度与声速的对应表，再适当插值补偿。这种方法精确度较高。在这里考虑到设计上的简易性，没有进行补偿，能达到简单应用的基本要求。
该系统的工作原理：由微机编程送出40kHz频率的方波信号至信号处理器，信号处理器通过两级放大，再经过压电换能器将信号发射出去，该信号遇到障碍物反射回来在此称为回波。同时，压电换能器将接收的回波，通过信号处理的检波放大、积分整形及一系列常见电路的处理，送至微机处理。显示器的声音告警频率、发光二极管方位指示及障碍物距超声波探头的距离显示均由单片机控制。
2.1.3 超声波测距的工作方式
利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。其主要有三种测距方法：
•相位检测法，相位检测法虽然精度高,但检测范围有限。
•声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响。
•渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。其原理为：检测从发射传感器发射超声波，经气体介质传播到接收传感器的时间，这个时间就是渡越时间。
本设计的超声波测距就是使用了渡越时间检测法。在移动车辆中应用的超声波传感器，是利用超声波在空气中的定向传播和固体反射特性（纵波），通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收的时间差和传播速度，计算传播距离，从而得到障碍物到车辆的距离。
2.1.4 信号处理技术
测量过程是由单片机部分和超声波信号处理电路共同完成的，一次测量的全过程为40ms。发射时，将40kHz的超声波信号和一个同步脉冲信号加到与门，同步脉冲信号通过与门控制发射超声波。单片机将同步脉冲的起始时刻定为 ， 超声波接收电路将接收到的信号加到单片机中，若检测到信号，则记下该时刻 ，由时间差 = ，即可算得障碍物与超声探头之间的距离。若单片机系统接收不到超声波回波信号，则到40 ms时重复上述过程开始下一轮的循环。
在超声波发出后，如果直接进入检测状态，则势必浪费时间，因为此系统有最小测量距离，当距离最小时，即为时间差 最小，记为 ，所以此时间可以用来处理别的数据。本设计中计算子程序就是在此时间里完成的，这样就节省了一些时间。
2.2 超声波探头的主要作用
•探头是一个电声换能器，并能将返回来的声波转换成电脉冲；
•控制超声波的传播方向和能量集中的程度，当改变探头入射角或改变超声波的扩散角时，可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性，提高分辨率；
•实现波型转换；
•控制工作频率，适用于不同的工作条件。
2.3 小结
本章介绍了超声波测距系统的测距原理、超声波测距的工作方式以及测距中如何进行信号处理优化，并阐述了超声波测距的基本概念理论基础、设计计算的主要方法和内容
第三章 汽车倒车超声波报警器设计方案比较与选择
3.1 汽车倒车超声波报警器的总体方案设计
3.1.1 方案的拟定条件
本设计首先要根据毕业设计任务书中的要求（最大测距6m，最小测距0.20m，显示分辨率0.02m，实时数字显示测得的距离；在不同的距离范围内发出不同的声光报警信号；驾驶员可根据个人需要调整设置报警距离．本报警器与其它报警器相比具有功能多、电路简单、操作简便、工作稳定可靠等优点）来进行器件选择，如谐振频率是多少，带宽为多少，Q值、声压输出、波束指向性、电容、驱动电压、功率是多少才能达到设计要求，在什么样的 环境特性下才能正常工作，市场上是否容易找到，便宜且应用较广否，这些都是需要考虑的问题。只有在这样的条件下，方案才能顺利确定，设计才能顺利展开。
3.1.2 模型的建立
汽车倒车雷达是利用超声波测距原理，不断测量汽车尾部与其后面障碍物的距离，在一定距离范围内给驾驶者以警示，同时由高亮度数码管显示出所测的距离值，提高汽车在倒车时的安全性。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，可由单片机测出从发射到接收到回波的时间，计算出障碍物到汽车尾部的距离S=CT/2，式中C为超声波波速。尽管超声波波速与环境温度有关，但汽车倒车雷达在实际使用中的环境温度变化不大，对距离检测精度要求也不高，将超声波波速C认为是不变的常数。
测距系统模型应如图3-1所示。
3.2 超声波测距系统的器件选择
3.2.1 微控制器的选择
单片机是本检测系统的核心，它完成系统的功能设定、测量对象选择、信号处理存储、驱动LED显示等功能。起初对于是选择AT89S51芯片，还是AT89C51芯片举棋不定，觉得二者区别不大，后来查阅相关资料发现AT89S51相对于AT89C51增加了很多新功能，性能有了较大提升，价格却基本不变，甚至比89C51更低。
图3-1 测距模型
•AT89S51支持ISP在线编程功能，串行写入、速度更快、稳定性更好，烧写电压也仅仅需要4～5V 即可。这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离，是一个强大易用的功能。而AT89C51只支持并行写入，同时需要VPP烧写高压。
•最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。
•烧写寿命更长：89S5*标称的1000次，实际最少是1000次～10000次，这样更有利初学者反复烧写，减低学习成本。综合上面的一些区别，个人认为89C51的停止使用只是时间问题而已，就象当年的8031。
•内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
•双数据指示器。
•电源关闭标识及电源范围：89S5*电源范围宽达4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V 的时候则无法正常工作。
•全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。
•兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
比较结果：就如同INTEL的P3向P4升级一样，虽然都可以跑Windows98，不过速度是不同的。从AT89C51升级到AT89S51，也是同理。和S51比起来，C51就要逊色一些，实际应用市场方面技术的进步是永远向前的。
3.2.2 显示模块器件的选择
在单片机小系统中，显示模块可以反映系统工作和运行结果，在系统中占有相当重要地位。常用的显示有：LED显示和LCD显示。
•LED显示的硬件电路设计简单、价格便宜，缺点是显示消耗的电流较高，体积大，在低功耗手持式仪器中很少使用。
•LCD显示具有低功耗、体积小特点，越来越多地应用于以单片机为核心的便携式仪表和测试仪中。采用LCD来显示检测到的温湿度参数，降低系统功耗。
本设计显示部分采用简单的4位共阳LED数码管，段码驱动用74LS245集成电路，位码用S8550（也可用9012）三极管驱动。
3.2.3 超声波传感器的选择
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器，或者超声波探头。
超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。
超声波探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括：
•工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
•工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声波探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
•灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
本次设计就选用压电式超声波发生器，压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图3-2所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会 发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。
图3-2 超声波换能器内部结构
超声波发射换能器与接收换能器其结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志（一般器件上有标明是T还是R，T：发射换能器，R：接受换能器）。超声波换能器外部结构如图3-3所示。
图3-3 超声波换能器外部结构
每个传感器的中心频率都存在一定的误差，在40kHz左右波动。而且超声波传感器发射波束时存在发散角问题，一般发散角都比较大，从而导致了方向性较差。同时，随着传播距离的增大，在不同的发散角上信号衰减的程度也有变化。它在空气中的发散角及耗散性如图3-4所示。
图3-4 发散角与耗散性
3.3 小结
本章介绍了超声波测距系统的工作原理和超声波测距系统微控制器的特点，提出了超声波测距设计的总体方案，对各功能模块的方案进行了比较，分析了常用的传感器，选定了超声波测距系统设计所需的器件。
第四章 超声波测距系统的硬件设计
4.1 硬件设计工具平台简介
电路及PCB设计是EDA技术中的一个重要内容，而EDA技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。Protel是其中比较杰出的一个软件，在国内流行最早、应用面最宽。Protel DXP是Altium（Protel Technology前身）公司在2002年8月推出的一套最新Protel DXP电路板设计软件平台。该平台运行与Windows XP/2000操作系统。Protel DXP不仅继承了Protel系列产品的优点，更重要的是将所有设计工具集成于设计系统一身。通过把设计输入仿真、PCB绘制仿真、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为用户提供了全程的设计解决方案，使用户可以轻松的进行各种复杂的电路板设计。
使用Protel DXP设计印刷电路板的第一步就是要设计电路原理图，只有正确设计电路原理图，生成相应的网络表之后才能生成PCB文件。在设计时，先分析系统，在进行模块化的设计，将各部分电路分别设计，得到个模块电路，在通过融合，实现整体电路的设计，还可以将所有模块在一张比较大的图纸上全部画出来，但在同一张纸以模块的形式分别设计电路图，这样在设计过程中思维比较清晰，设计过程比较简单，而且更容易检查错误。原理图的设计相对简单，在设计完成后要先通过编译无误后才生成网络表，原理图常见错误有：
•管脚没有接入信号；
•放置导线时Wire与绘图工具中Line混用，Wire具有电气特性而Line不具有；
•元件放到图纸界外；
•创建的工程文件网络表只能部分调入PCB：生成netlist时没有选择为global；
在设计好原理图，通过编译检查，生成了网络表之后的工作就是绘制PCB板图了。在导入网络表之前，要确定原理图中的元件都有PCB封装。如果使用的器件在Protel DXP软件的PCB库中是没有封装的，那就要求自己按照器件的技术手册封装所需元件了。在封装PCB元件是应注意以下几点：
•原理图中所填元件的封装要与PCB元件库中的名称一致。
•原理图中元件的引脚名称要与PCB元件库中的引脚名称一致。
•直插式元件封装的孔要比元件的实际尺寸稍微大些，贴片元件的引脚封装应在条件允许的范围内尽量加宽、加长，这样才有利于焊接。
完成以上几步后，将网络表导入到PCB文件中，生成PCB板图。在导入网络表的时候通常会出现以下的错误：
•原理图中的元件使用了PCB库中没有的封装。
•原理图中的元件使用了PCB库中名称不一致的封装。
•原理图中的元件使用了PCB库中pin number不一致的封装。
网络表成功导入PCB文件之后对器件进行布局，元件的布局有自动布局和手工布局两中方式，由于自动布局的效果往往不能令人满意，所以一般都需要进行手工调整。良好的布局可以降低PCB布线的难度。布局应遵循以下一般原则：
首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。
在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：
①尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
②某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
③重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题，热敏元件应远离发热元件。
④对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
⑤应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：
①按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。
②以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
③在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列，这样，不但美观，而且装焊容易，也易于批量生产。
④位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3。电路板面尺寸大于200×150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。
布线的方式也有两种：自动布线及手工布线，自动布线效率高，但有时布线的结果不尽如人意，这是因为自动布线的功能主要是实现电气网络之间的连接。在自动布线的实施过程中，很少考虑到特殊的电气、物理和散热等要求，因此必须通过手工来进行调整，使电路板既能实现正确的电气连接，又能满足用户的设计要求。手工调整布线的最简便的方法是对不合 理的布线，采取先拆线，后手工布线。在布线的过程中应注意的问题有：
•输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。
•尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的宽度关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
焊盘时，焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。
此外，还应注意以下两点：
•在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流，一般R取1~2K，C取2.2~47uF。
•CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。
4.2 超声波测距系统的硬件设计
51系列单片机中典型芯片(如AT89S51) 采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256B的RAM，2个16b的定时/计数器T0和T1，4个8b的I/O端口P0、P1、P2、P3，一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器( PROM )，使其在实际中有着十分广泛的用途, 在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机引脚图如图4-1所示，同时也为了对下面超声波测距系统的硬件设计进行更清楚的叙述，对其引脚标了号。
51系列单片机提供以下功能: 4kB存储器；256BRAM；32条I/O 线；2个16b定时/计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式: CPU 停止工作，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式: 保存RAM的内容, 振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。
51系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
图4-1 AT89S51引脚图
4.2.1 超声波发射电路的设计
超声波发射电路原理图如图4-2所示。
设计原理：发射电路主要由反向器74LS04和超声波换能器T构成，AT89S51单片机P1.0端口输出的40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。
输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。
在实验制作和电路改进中，为了增加测量效果，可以考虑提高接收的灵敏度，但是灵敏度也并不是越高就越好。接收灵敏度过高，容易引起自激，结果反而不好，其实可以从增加发射功率方面着手，只要在发射头两端加个线圈。线圈可以用0.01mm的铜丝在小磁环绕成大致初级10匝，次级40匝左右。
图4-2 超声波发射电路
4.2.2 超声波检测接收电路的设计
本超声波测距仪的接收电路采用集成块CX20106A，其总放大增益为80db 以保证7脚输出的控制脉冲序列信号幅度在3.5-5V以内。超声接收换能器UCM-40R接收到的信号经C9电容耦合至输入端1脚，总增益大小由2脚接收器R、C决定。R越小，C越大增益越高，C9选值过大将造成频率响应变差，为了兼顾总增益和频率特性R14取4.7 ，C17取3.3μF，3 脚C为检波电容，选3.3μF，当其容量减小时，瞬态响应，灵敏度会有所提高，但检波输出脉冲宽度变动也较大。带通滤波特性，可由5脚R15电阻决定其值在210K-220K间调整，本设计R15定为200K。用金属膜电阻调试，若其阻值偏差过大，中心频率也将相对偏移。所以当信号经过带通滤波器时，增益将大大降低，6脚C6电容为比较积分电容，7脚R16为输出负载电阻，104pF电容C11为电源滤波元件，当电容容量减小或失效时，将造成滤波不良，可能干扰接收输入端。超声波接收电路如图4-3所示。
CX20106是红外遥控接收前置放大双极性电路，引脚意义如下：
1 IN 遥控信号输入端(此脚与地之间接红外线接收二极管
2 前置放大器频率特性和增益设定(此脚与地之间接RC串连电路)
3 接检波电容
4 GND 接地
5 设定带通滤波器的中心频率(此脚与电源间接电阻)
6 外接积分电容
7 OUT 遥控指令输出端
8 外接电源
典型电压5V，典型功耗9mW。带通滤波器的中心频率可由电阻调节，范围30－60kHz。配套使用型号为M50462AP。
图4-3 超声波接收电路
4.2.3 超声波蜂鸣报警电路的设计
蜂鸣报警电路是采用扬声器来对所设置的报警距离实施报警，以向驾驶员提出警示。
本系统可以设定距离值，当大于或小于设定值时将发出控制信号。当小于设定值时，进入蜂鸣报警状态，通过一个NPN晶体管来驱动蜂鸣器，不需要复杂的滤波和放大电路，具有自动平滑功能，蜂鸣器鸣响。
超声波蜂鸣报警电路如图4-4所示。
图4-4 超声波蜂鸣报警电路
4.2.4 超声波系统键盘电路的设计
键盘电路是用来对最大测距、最小测距以及有关参数进行设置。
键盘输入：开启值30-1000厘米，关闭值30-1000厘米（在该范围内任意设置）。本系统由一个按键 启动/停止系统，由三个按键设定距离值： 的作用是进入和退出设定， 和 ：分别是向上加值和向下减值，每按一次加或减一厘米，由数码管输出显示。超声波系统键盘电路如图4-5示。
图4-5 超声波系统键盘电路
4.2.5 超声波滤波整流电路的设计
超声波滤波整流电路如图4-6所示。该电路是用来把反射信号转换为标准电平信号，通过整形把检波后得到的不标准的脉冲波整形为标准脉冲波。
信号整形电路：当接收到的信号从信号筛选电路中出来之后是一个很不规则的方波信号，希望最好得到一脉冲信号，经过此部分电路处理过后再送进单片机中进行处理运算。
因为多谐振荡器中有高频分量噪声，所以通过低通滤波器将高频噪声滤掉。本信号筛选电路在整个电路中可以说起到非常重要的作用，通过对它的适当调整，可以有效地滤除由于外界干扰带来的非超声波信号进入超声波接收系统，从而大 大提高了本电路的抗干扰性。
图4-6 超声波滤波整流电路
4.2.6 时钟和复位电路设计
（1）复位电路的设计
在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM有所影响。
（2）时钟电路的设计
时钟振荡器：
AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。
外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1，C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。对外接电容C20，C25虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐电容使用30pF 10pF ,而使用陶瓷谐振器建议选择40pF 10pF。
可以采用外部时钟。这种情况下，外部时钟接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。
由于外部时钟信号是通过一个二分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊的要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。时钟复位电路如图4-7所示：
图4-7 时钟和复位电路
4.2.7 扩展显示电路的设计
回波经过AT89S51对接收到的信息进行处理后，被测的距离在LED上显示。
显示电路采用简单实用的四位一体共阳极LED数码管显示所测距离值，显示电平使用低电平有效。段码用74LS245驱动，外接升压电阻。位码用PNP三极管8550（可用9012替代）驱动。显示电路如图4-8所示。
数码管采用动态扫描显示，动态扫描显示的好处是对CPU的I/O口要求较少，但对电路的干扰较大，注意PCB板的布线和对接收放大电源的稳定性要进行补偿处理，否则对其影响很大。
74LS245双向总线接收器简要说明：74LS245为三态输出的八组总线收发器，其主要电器特性的典型值如表4-1所示(不同厂家具体值有差别)。
表4-1 74LS245电器特性
74LS245 8ns 8ns 275mW
引出端符号：A A总线端
B B总线端
三态允许端(低电平有效)
DIR 方向控制端
极限值：电源电压 …………………………………………. 7V
输入电压 …………………………………………. 7V
输出高阻态时高电平电压 ……………………… 5.5V
工作环境温度：74LS245 ………………………………….……… 0~70℃
存储温度 ………………………………………-65~150℃
图4-8 显示电路
4.3 小结
本章首先介绍了做设计的硬件设计工具Protel DXP，然后对超声波测距系统的硬件各电路功能模块包括发射电路、接收电路、显示电路、核心功能模块单片机控制器及一些辅助电路进行了详细的叙述，给出了详细的原理图。
本系统利用AT89S51产生40kHz的频率驱动超声波换能器的发射头，接收头收到信号后，经CX20106A芯片进行放大、限幅、滤波、整形、比较后输出低电平送到单片机的外部中断0申请中断，单片机响应中断请求，取得定时器内的时间进行距离计算，用四位一体的数码管显示测出的距离，并可根据设定报警距离进行报警。
第五章 超声波测距系统联机调试与结论
5.1 系统硬件电路调试与分析
5.1.1 调试仪器和内容
（1）测试试验方法：可通过显示电路实验、超声波发射接收以及测距试验进行调试。
测试仪器：示波器，多功能稳压电源，电压表，秒表。
（2）调试内容
超声波测距仪的制作和调试都比较简单，安装时探头时应保持两换能器中心轴线平行并相距4～8cm，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
系统调试完后对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。
5.1.2 调试过程
系统采用模块化电路设计, 采用较低的外部晶振和中周电路固化的超声波探头，数字和模拟部分电路分开供电，以提高系统抗干扰能力，但由于实际应用中仍存在较多电磁干扰，而回波信号为小信号输入, 系统调试中通过硬件补偿的方式对电路进行了优化和调整，使系统达到了较高的可靠性。
测距系统经过检波等硬件处理后的波形如图5-1所示：
在检测时，发送完检测脉冲后立刻进行判断负脉冲的长短，从而确定是否有障碍物存在。无障碍物时负脉冲宽度固定为t1，有障碍物时负脉冲固定为t1+t2，t3为超声波回波检测负脉冲。t1、t2的宽度与发送的脉冲周期数有关。周波数越多，t1越宽，检测距离越远，反之亦然。T3与T4之间的长度会随障碍物的距离而先行变化。因此，只要检测出t1、t2及T3与T4之间的长度即可判断障碍物距离。
（1）7段数码管的测试
LED数码有共阳和共阴两种，把这些LED发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。
首先，找个电源（3到5伏）和1个1K（几百的也欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那就是共阳的了。
（2）发射器探头对接收器探头的影响
超声波从发射到接收的时间 间隔是由控制器内部的定时器来完成的。由于发射器探头与接收器探头的距离不大，有部分波未经被测物就直接绕射到接收器上，造成发送部分与接受部分的直接串扰问题。这一干扰问题可通过软件编程，使控制器不读取接收器在从发射开始到"虚假反射波"结束的时间段里的信号。这样，就有效的避免了干扰，但另一方面也形成了20cm的“盲区”。此“盲区”很小，对本系统没有影响。
（3）调试注意事项
•超声波探头表面严禁用手及其它物体触摸以免产生信号滞后性及损坏。
•在测距中应保证测距仪与被测物体距离为定值，要和被测物体成一条直线，使测得距离读数的准确性。
5.1.3 测试数据及测试结果分析计算
传感器工作电压：超声波传感器5V
试验数据：简单搭建电路板并调试后，对一500mm宽的距离测试，所测数据如表5-1所示（单位:mm）。
表5-1 500mm宽的距离测试数据
次数 1 2 3 4 5 平均
测值 500.3 499.8 499.9 500.1 500.0 500.03
该测距系统使用方便、精度高，在一些恶劣环境，如极易被腐蚀、电解，失去灵敏性等工矿业现场将大有用武之地。
（1）测试结果与分析
超声波测距系统调试完成后，对系统进行了测试。在超声波换能器与较大平面(如墙壁面)法线方向一致时，量程为0.07~5.50m，测距盲区控制在20cm内，分辨率为0.01m，实验中对测量范围0.07~2.50m内的平面物体做了多次测试，测距器的最大误差不超过1cm，重复一致性很好。因为超声波具有一定发散角，所以当在正前方和斜前方都有物体时，会以距发射器最近的物体作为探测目标。目前此设计可提交于应用于一些动机器人、安全线提示，银行及取款机的一米线提示等场合。
（2）误差分析
对系统进行实验测试，结果发现在5米范围内，最大误差在5cm以内，且距离越近，误差越小，限制该系统最大可测距离的因素包括：超声波的幅度、反射面的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。
测距误差主要来源于以下几个方面：
①气温度变化等引起的声速变化造成的误差，温度在-30℃-40℃范围变化时，传播速度v的变化范围为313米/秒-356米/秒，由测距公式可计算出距离值有一定影响，采用声速预置和传播介质温度测量结合的方法对声速进行修正，可有效地降低温度变化产生的误差。
②发射与脉冲计数由于响应快慢差异开启不同步引起的误差，对此在调试中通过脉冲计数值补偿进行修正。
③超声波在传播过程由于受衍射、散射和吸收等影响衰减导致的误差，近距离误差不明显，距离越远产生的误差越大，可适当增大超声波的发射功率等来改善。
④发射和接受前置电路延迟的时间误差等，发射前置电路和接收前置电路中采用集成芯片都有时间延迟。对此采取时间增益控制，来减少误差，由于本装置对于厘米级的精度已经足够，电路延迟都是纳秒数量级，记数频率是40kHz，所以减少一个记数单位完全可以矫正。针对误差原因在程序设计及系统调试中做了相应处理后，收到一定的效果，精度得到一定的提高。
⑤超声波波束对探测目标的入射角的影响。
⑥超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系。
⑦超声波传播速度对测距是有影响的。稳定准确的超声波传播速度是保证测量精度的必要条件，传播媒质的特性，如温度、压力、密度对声速都将产生影响。因此，为了准确地计算距离，应对声速加以修正，系统程序中采用了软件补偿措施。
（3）误差改进
由于考虑到体积、成本等因素，本装置在性能上、功能上还存在不足，有待于进一步提高：
•增加几路不同方向的超声波探测或红外探测器以及温度补偿电路等，可以提高装置的灵敏度和精度,同时提高可靠性。
•可在装置中增加一个语音芯片，将蜂鸣报警改为语音说明指示，根据探测结果直接报出距离、方位，更便于使用。
•由于受发射功率及回波检测灵敏度的限制，探测范围较小，可增加发射功率调节等电路，以便增大探测范围，可用于夜间探路、井下探索等。
（4）温度的补偿
由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。
所以，在超声波的两个探头旁边可放置温度传感器，测出环境温度T，由单片机控制器进行软件修正。
5.2 系统源程序的调试过程
5.2.1 软件仿真验证
本设计采用51汇编语言编写，用Keil C51编译和调试。这里采用光电二极管和光电三极管来代替超声波发送探头和超声波接收探头，且空中传播过程略去仿真。联调仿真后，可见数字电路的延迟效果比较明显，所以需要软件矫正。
由于超声波探头存在余震效应, 为避免余震产生的“虚假反射波”超声测距数据的采集与处理错误申请中断，超声波脉冲发射后软件中设置了一段时间的延时，称为“死区”时间，“死区”形成了距离测量中的“盲区”，由于探头的性能误差，运行后要不断调整探头的“死区”。经过应用过程的调试，本系统的测量“盲区”控制在20cm内，“死区”时间为115ms，测量误差为±1cm。
结 论
本文所设计的倒车雷达系统是保障汽车倒车安全的辅助系统，通过超声波探头发出超声波，使用高速单片机计算距离，还可加入了温度补偿电路，提高了距离计算的精度。系统安装的LED可以直观的显示温度和距离，给驾驶员提供了方便。倒车时当汽车与障碍物的距离小于所设定的安全距离时，系统发出报警，提醒驾驶员，防止汽车的碰撞或擦伤，具有很强的实用性。
整个报警器系统由汽车倒车挡控制，当汽车置于倒车挡时，报警器工作；置于其它挡时，报警器不工作。在环境温度为-20～50℃的范围内，测量误差为几个厘米，这个误差能满足正常倒车的需要。因为本设计所采用的超声波传感器的辐射范围是 60°，所以在安装时，需在车尾装3～4个超声波传感器，这样才能覆盖整个范围。
利用51系列单片机设计的测距仪便于操作、读数直观。经实际测试证明, 该类测距仪工作稳定, 能满足一般近距离测距的要求, 且成本较低、有良好的性价比。
本超声波测距系统可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监 控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合，觉得这次的设计实用性极强。
通过一学期的努力，完成了超声波测距系统的设计。设计满足了任务书中的基本要求和扩展要求，软、硬件设计已达到预期效果。主要完成的工作有：
①学会了使用Protel软件绘制原理图和PCB板图。
②完成了超声波测距系统的各个功能模块的硬件设计与调试。
③已经通过系统的软硬件联合调试，距离通过LED显示出来。
由于时间和能力有限，本次设计还有一些不足之处，主要有以下几方面：
①由于经验不足，在设计超声波测距系统的时候，设计原理图与PCB板图的时候出现了一些问题。
②在调试时，显示的延迟性较大，超声波探头太敏感。
本文创新点：
①测试结果分析可知，本装置采用较低成本的器件设计制作，且误差较小，完全满足汽车倒车的指引作用，具有较高的性价比。
②装置结构简单、体积小、性能稳定，操作容易、使用方便，可以安装在不同的载体上，制作成不同的用具，如导盲眼镜、位移仪、深度仪等，具有一定推广应用价值。
致 谢
感谢西南科技大学。在这里，我开阔了见识，增长了知识，锻炼了能力。大学四年的亲身体验让我更增加了对学校的热爱。
感谢我的指导老师曾毅对我的辛勤培育。从论文的立题到实验的设计以及论文的撰写整个过程无不浸透着老师的心血。他广博的学识，严肃的科学态度，严谨的治学精神，灵活的思维方式，耐心细致的言传身教深深感染激励着我，将使我终身受益。导师不但在学习上给予我耐心细致的指导，在生活中也给了我莫大的关怀，在这里向曾老师表示衷心的感谢。
感谢大学四年所有指导过的老师。在学习的过程中给了我很多的指导，让我在理论知识和动手能力上都有很大的提高。
在完成毕业设计和毕业论文的过程中，我们寝室的同学给了我很大的帮助，在此向他们表示深深的感谢。
感谢父母二十多年来的养育之恩，让我顺利的完成了四年的大学学业，并让我获取了一定的知识并最终走向社会，为社会贡献自己!
最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢
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附 录
附录1：系统总原理图
附录2：AT89S51引脚功能
Vcc：电源电压；GND：地
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现机器周期以上高电平将使单片机复位。
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对断口写“1”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时，P0口接收指令字节。而在程序检验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输出口使用时，因为存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ ）。
Flash编程和程序校验期间，P1口接受低8位地址。
P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输出口使用时，因为存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ ）。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器P2口送出高8位地址数据。在访问八位地址的外部数据存储器，P2口线上的内容（也即特殊功能存储器（SFR）区中R2寄存器）。在整个访问期间不改变。
FLASH编程或校验时，P2亦接受地址和其它控制信号
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的八位双向I/O口，P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）四个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时。它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（I ）。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表③-2所示。P3口还接受一些用于FLASH闪速存储器和程序校验的控制信号。
表1 P3口的分配
端口引脚 第二功能
P3.0 RXD（串性输入口）
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 （外中段0）
P3.3 （外中段1）
P3.4 （定时/计数器0）
P3.5 （定时/计数器1）
P3.6 （外部数据存储器写选通）
P3.7 （外部数据存储器读选通）
ALE：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低八位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出 固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ ）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
：程序储存允许（ ）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 有效，即输出两个脉冲。在次期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的 信号不出现。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp。当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端
