电路设计常见问题范文
时间：2023-10-12 17:17:28
导语：如何才能写好一篇电路设计常见问题，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
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
随着科学技术的飞速发展，新的电子产品和器件层出不穷，21世纪显然已经成为了信息化和数字化的时代。数字地球、数字商场、数字化生存、数字服务等概念早就成为人们生活中屡见不鲜的名词，当前人们日常交往中的很多方面都与数字联系得越来越紧密，比如每一个人的QQ号、身份证号、手机号、IP地址等等都在广泛的数字化。数字已经不再是传统意义上的1、2、3、5…，它们已经成为了区分标示和进行社会管理的重要载体。现在和今后，我们的生活都在进一步进行数字符号化，我们需要的资料和存储的信息都会用这些简单的数字传递复杂的内容，这一系列看似简单的数字承载了我们学习、工作和生活中的很多方面。这些任务的承担都必须以数字电路为根本进行数据信息的采集、分析、区分和处理，从而转化成影响着我们现实社会的数字电路信息符号。现在，数字电路已经十分广泛的深入到社会中的各个领域。近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到当前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。
1 数字电路的噪讯干扰处理
在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。
2 数字技术与模拟技术的融合
因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如，假设将小型的模拟信号增幅后，利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9 mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。
3 数字集成电路的选择
基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。
4 数字电路系统设计
数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计，依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。
5 数字电路的抗干扰措施
在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。
5.1 多余端的处理
数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。
5.2 去耦合滤波器
数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时，就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10～100 μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1 μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。
5.3 接地和安装防范
科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板，分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。
6 结语
数字处理技术和集成电路技术正在飞速的发展，数字电路也得到了越来越广泛的运用，像当前的数字电视、数字照相机等产品已经走进了广大人们生活当中，数字化已经成为了当前科学技术和社会发展的不可逆转的潮流。数字电路设计组成了诸如数字测量系统、数字通讯系统、数字控制系统等等。随着科学技术的不断进步，数字电路的设计带来的成果和发挥的影响力将会越来越受到重视。
参考文献
[1] 王华奎.电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，2004.
篇2
【关键词】直流系统；设计；运行；二次回路
引言
直流系统使发电厂最为重要的二次设备之一。其主要任务是为开关分、合闸，继电保护等提供可靠的直流操作电源，直流系统运行的正常与否，直接关系到继电保护及开关能否实现故障的正常切除，甚至给全厂的正常用电系统带来不良影响。近年来，阀控蓄电池、高频开关电源等设备的广泛应用，以及蓄电池内阻测试等技术的深入应用均给直流系统的运行维护及系统结构带来了较为深入的影响。现以东江水电厂为例，对该厂直流系统的设计、验收以及运行维护中的重点问题探讨如下：
1、直流系统设计
1.1系统接线
为了保证对发电厂各元件的控制、信号、继电保护及自动装置等负荷以及事故照明负荷供电，根据规程和各项反措规定，大东江水电厂直流选型配置为：
采用2组阀控式密封铅酸蓄电池，3套高频开关电源装置。每组蓄电池布置在单独的蓄电池室。2组蓄电池配置3套充电装置时，每组蓄电池及其充电装置应分别接入不同的母线段，第3台充电装置可在两段母线之间切换，任一工作充电装置退出运行时，手动投入第三台充电装置。
1.2蓄电池的选用
目前阀控蓄电池是蓄电池中最为常用的，多采用2V和12V两种。2V蓄电池具有电池设计寿命长、可靠性高等优点，在损坏1-2节时，可直接将其进行短接，不会影响系统电压，其缺点是维护量大、造价高、占地面积大等。12V蓄电池具有更换维护方便等优点，每组仅18 块（220V系统），其造价与相同容量的V 电池相比明显偏低，且占地面积小，结构紧凑，其缺点是设计寿命不足2V电池，一旦损坏1-2节将会对整个系统电压带来很大影响，且不能直接进行短接，通常需要通过更换才能实现系统继续运行。通过对其利弊的仔细权衡，采用2 组2V，500AH的蓄电池较为合理。
1.3放电回路
蓄电池核对性充放电，对整个直流系统安全及蓄电池自身的寿命均有十分重要的影响，是日后工作中的需要长期坚持的工作之一。为实现日后运行维护的方便，首先应对蓄电池设计放电回路，同时兼顾带有放电模块，运行过程中，可将单组蓄电池、单台充电机撤出运行，同时予以核对性充放电。并根据蓄电池单个截止电压、放电电流、放电时间、整租截止电压等重要参数来设置具体放电方式。
1.4馈线方式
东江电厂直流采用直流屏一级供电方式，各单位所需的控制、保护、跳闸等电源均由直流屏的馈线回路辐射状供电。辐射供电方式下，出现保护你开关出现越级跳闸故障时，不会因上一级保护因失去了电源而最终无法发出动作，并造成事故出现扩大。东江电厂按直流母线段分别设置2块直流屏。
1.5 直流绝缘监测仪
东江水电厂每套蓄电池所供的直流母线设置一套微机绝缘监测仪。
1.6其它
所有充电机均有两路交流输入，运行过程中交流输入一旦失去，将自动切换至备用交流，以便及时输入供电。且同时为交流输入设置防雷保护。
2、直流系统运行维护
2.1运行中阀控蓄电池的核对性充放电
运行过程中阀控蓄电池很容易受到外界的影响，如过放、过充、环境温度过高等均会不同程度给蓄电池带来影响。由此看来，直流系统中蓄电池是其最为薄弱的环节和关键，运行过程中一定要加强对健康状态的监控。核对性充放电可以有效反映蓄电池健康状态，因此可通过定期的核对性充放电能来检查其健康状态。
2.2对蓄电池的均衡充电
频繁的均衡充电同样会对蓄电池组带来不利印象，在具体运行中，应根据制造厂的规定，同时结合蓄电池组运行状况，来确定是否需要对其进行均衡充电。对于个别较为落后的蓄电池，应给予单电瓶均衡充电处理，以便及时回复容量，若通过该方法处理无效，则需要予以更换。频繁的对整组蓄电池进行充电，很容易造成多数正常电池被过度充电，因此应采用处理个别落后蓄电池方法来实现。
2.3直流系统的定期检测
可结合电厂每年的春查和秋查来对直流系统实现定期的检测，主要检测项目包括监控装置、蓄电池、绝缘检察装置、充电装置等，检测方法和主要内容可根据《直流电源系统管理规范》进行。
3、直流系统接地
直流系统的异常处理及日常维护工作中，查找和处理其系统接地是最重要、最复杂的重难点。当直流系统出现一点接地时，可能还不会对设备造成影响，但若此时不能及时查找处理，一旦出现两点接地，就很容易系怀念装置误操作、短路等后果。
3.1发生直流接地原因
3.1.1外部因素
系统运行中很多不利的外界因素均会对直流回路造成不利影响，如雾天、雨天等均有可能造成直流系统接地或由于绝缘降低而引发的直流接地。
3.1.2内部因素
内部因素一般是指引工作人员或设计等问题造成的接地。如工作人员在带电二次回路上工作时，不慎将直流电源误碰到设备的外壳；二次回路漏接线头、室外外部控制设备未加防雨罩等，以及施工过程中交直流混用同一电缆而引发的直流接地等均会给直流系统运行留下潜在的安全隐患。
3.2直流系统接地查找
3.2.1查找直流系统接地应具备的条件
①熟悉直流系统供电网络，清楚双路电源开环点。
②熟悉控制、保护、信号、仪表及某些装置工作电源取向。
③熟悉电气设备二次接线原理，特别是直流绝缘监察装置工作原理，以利于查找具体回路接地点。
④清楚直流电源重要性，对直流电源瞬间消失有可能引发的后果有充分的预见。
3.2.2查找直流系统接地的方法
目前查找直流接地可以利用微机型装置，但其受技术和环境因素影响，经常出现误判现象，且只限于查找与直流母线相连的一级支路，因此应以瞬断查找法为主，以微机监测装置判断为辅，二者结合效果比较好。
瞬断查找法即在充分做好各项准备工作情况下，瞬时断开某直流回路，同时监视直流接地信号是否消失，以判断接地点是否在该回路。通过逐一排除最终查找到接地回路，然后进一步分析排查找到具体接地部位，进而消除接地故障。
3.2.3直流接地查找的步骤和顺序
发电厂电气一、二次设备众多，直流接地查找的步骤和顺序至关重要，其直接关系到设备安全运行和故障排查捷径，原则上是按照由次要设备到重要设备，由辅助设备到主要设备，由允许长时间停电到只能瞬间停电，由负荷到电源的顺序进行查找。
篇3
关键词:教学观念 教学准备 实践教学
一、树立Protel99 se软件教学正确观念
Protel99 se是一款电路设计软件,其强大的功能性使其广泛的应用在电路设计领域。在学习这款软件的过程中对于初学者往往会遇到很多的问题,包括理论、操作、设计等方面。可想而知,在教学中学生也会出现相同的问题,因此在教学过程中应当从软件的实用角度出发,将软件看成是一个辅助我们学习和实现设计思路的工具,这样才能让学生更好的学习该软件。要将Protel99 se的全部功能教授给学生就应当首先帮助学生树立明确的学习观念:
1、不要以软件是从
Protel99se作为一个电路设计软其功能当然是无可厚非的,但是强大的系统功能却往往束缚了学生的主观能动性。这是因为,在学习的过程中,软件的功能往往可以保证设计的“准确”性,这往往造成了学生在学习中出现套用模式,为了设计而设计的情况,这样反而不利于学生的学习,尤其是在教学中,要学生掌握软件的时候也能够掌握相关的基础知识,如果学生只是学会了“画图”,当然不是我们教学的目标。因此,在教学中首先要将软件的基本原理告诉学生,并使之对软件形成一个正确的认识,即软件的功能是辅助电路设计,而不是利用软件来找错并保证设计的准确。这样才能在实际的应用中让学生能够从分发挥能动性,真正的学会、用好Protel99软件。
2、对学生灌输专业的思维模式
在教学的过程中要改善学生的学习态度,才能实现对学生学习效果的提高。Protel99 se软件是一个辅助设计的软件,其专业性较强,针对的学生的专业性也比较明显。所以在教学中实践教学的方法是最适合对这一类课程和学生的教学。因此,在教授软件的应用和实习中应当树立学生的专业思维模式,教育学生,现在学习的设计软件仅仅是实现你们设计思路的工具,真正体现价值的你们自身的专业知识和设计思路。让学生明白,自己从事的是专业的设计工作。为了达到这个目标,教师应当指导学生切实的实践设计流程,即让学生按照正确的方法、正确的步骤进行整改设计直至完成。例如:在教学中让学生设计一个原理图,首先从纸质风格开始,确定电路布局,然后规划电气元件,调整元件,进行元件连接,然后附加说明。还有在设计印制电路板的时候:从设计绘制原理图,到生成网络表,到PCB系统设置,到引入网络表,到封装,到修改,到自动布线,到最后调整,通过这些步骤让学生明白在设计的过程中,无处不在的是专业的思维模式。
在软件的教学中,教师还应当针对不同专业的学生设计不同的设计实践课,让他们有针对性的掌握Protel99的专业“思维”从而让软件在学生们的心中成为辅助工具而不是主导他们思维的“依靠”。
二、Protel99 se课堂中的实践教学
1、采用实践教学法的准备工作
在进行Protel99 se教学之前,应当明确其教学的目标,即让学生学会使用软件,并且利用软件设计电路,最后还有保证设计的电路可以应用。按照这样的思路来进行实践法教学的准备才是有的放矢的。教师在教学前应当调整课时,尽量保证学生能够得到充分的实际上机操作的时间,并且保证学生能够进入实验室进行实践制作,以此才能实现实践法教学的效果。
2、思想准备
教学中学习的Protel99se是一款英语软件,在学生的学习中最大的难度也是这一点。所以在进行实践教学之前应当让学生从思想上做好准备,不要对软件当中的英语环境有所恐惧,导致厌烦情绪。教师可以从这样几点开始做好思想工作中:1)对学生表达该课程的重要性,因为面对的学生大多是电子专业的学生,其就业后也将面对软件应用的问题,现在学会对未来的工作是十分重要的。2)让学生明白软件的操作和功能的实现并不是一件十分困难的事,可以通过几个简单的操作让学生对软件有一个初步的了解,明白其功能的优越性,对其产生兴趣。3)另外,实践教学开始前,可以让学生进行分组,这样在遇到问题的时候也可以让他们共同商讨增加学习的乐趣。
三、Protel99se的实践教学
1、原理讲解与软件结合
在教授中从电路的原理开始进行Portel99se软件的基础知识讲解。这是因为电路设计就是软件的功能。要实现电路设计的准确就应当掌握其设计和工作的原理。实践法教学中我们可以利用Protel99se来进行原理图的绘制,这样可以让学生从操作中明白电路的基本原理。具体的做法,将电子线路设计和制作的课程与Protel99se软件绘制电路原理图的操作方法结合起来,并开展讲解。在课堂上通过实际的例子对电路的设计原理等进行深入阐述,并进行实际的Protel99se的操作演示,这样就可以形成一个软件和理论向呼应的讲解过程,让学生不但明白了组成电子电路元件的组成和电路的原理,也学会了利用Protel99se软件进行原理图的绘制,一举两得。
2、对Protel99se的仿真测试的讲解
在学习软件的过程中,要抓住主要的功能进行实践性的讲解。Protel99se的仿真测试功能就是一个很好的教学突破口。承接上一个电原理图的绘制或者印制板线路的设计之后,我们应当及时的对软件的仿真测试功能进行引出和讲解。这样做就好比是趁热打铁,因为设计完成后,学生们的惯性思维就是想知道设计的电路是否准确和功能如何。所以此时对软件的仿真测试进行讲解是最好的时机。一旦测试出错,也可以让学生针对自身的问题进行反省和思考,有利于提高学生的兴趣和教学质量。
3、完成实际制作
在设计和讲解完成后,不能够忽略的是实践当中的动手过程。也就是教师应当创造条件让学生能够动手制作一块自己设计的印制板线路。在这里教师可以帮助学生完成绘制同铜板、辅食、打孔、检测元件、焊接和安装元件直至最终完成。这样的过程虽然看上去和软件教学没有关系。但是要知道动手时最好的记忆过程,在对电路板实际制作的过程中学生就是在将设计的思路从新理顺和回放了一次,着是一个最好的学习过程。也提高了学生的综合动手能力。
参考文献:
[1]李微荣.Protel99中的常见问题及解决方法[J].计算机时代, 2009,(04) .
[2]刘秋艳.关于“Protel 99 SE”教学的探讨[J].文教资料, 2008,(30) .
[3]廖新. Protel设计电路的教学方法探讨[J]. 考试周刊, 2008,(52)
[4]黄晚青.Protel 99se网络表装载中纠错探索[J]. 职业, 2009,(24)
篇4
>> 基于AT89C51的数控直流电压源的设计 基于89C51单片机的数控直流电源电路设计 基于AVR单片机的数控直流电压源的设计与实现 基于P89V51RD2直流电机控制器的设计 基于LPC938的高精度数控直流电流源的设计 基于单片机的数控直流电流源设计与仿真 基于单片机探讨数控直流电流源的设计 基于UC3842的双折射测试仪可调直流电压源改进设计 基于AT89C51的低压无功功率补偿器的设计 基于AT89C51的光电智能用电计费系统的设计 基于AT89C51的车用数字仪表的设计 基于AT89C51单片机的流水灯的设计与实现 基于AT89C51的信号发生器的设计 基于AT89c51单片机的电子密码锁的设计 基于AT89C51的红外遥控开关系统设计 基于AT89C51的智能照明控制系统设计 基于AT89C51的温度监测系统设计 基于AT89C51的超声波定位系统设计 基于AT89C51单片机的液位数据采集系统设计 基于AT89C51单片机的数字秒表设计 常见问题解答 当前所在位置：.2006.
［4］周雪.模拟电子技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2004.
［5］梅笙，李玮.基于AT89C52控制的数控直流电流源的设计［J］.电子测试，2007(2)：19-23.
作者简介
篇5
>> 基于GPRS的供热数据采集系统的设计 基于GPRS的数据采集分析系统设计 基于VB温度采集仪的设计 基于TD―LTE的温室温度采集终端 基于GPRS网络的室内温度采集器的设计 基于ZigBee和GPRS的电能量自动采集系统的设计 基于GPRS远程通信的公交客流数据的采集系统设计 谈基于GPRS的燃气信息采集控系统的设计 一种基于GPRS与485总线的无线采集器的设计 基于GPRS网络的无线测温集中采集系统的设计 基于单片机/GPRS的小型采集传输系统设计 基于GPRS传输模式的绿色智能建筑能耗采集器设计 基于DSP和GPRS的输电设备红外测试仪设计 浅谈分户热计量采暖系统的设计 试论住宅暖气供热计量表系统的设计 基于GPRS彩信模块的野外图像信息采集系统 基于GPRS的远程电力计量监测系统的研究 基于GPRS视频监控系统的设计 基于电梯GPRS系统总体的设计 基于NCP1351B的脑电采集仪的电源设计与研究 常见问题解答 当前所在位置：
关键词：室温采集；MSP430F149；M590
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.011
安阳工学院校青年科研基金项目（基金号：ACJKY-1336）
郭丽霞（1979-），硕士，研究方向：嵌入式系统。
引言
为解决城镇供热企业在供热过程中遇到的用户室温度不易采集问题。本文根据实际的企业需求研发了无线用户室温采集仪系统，实现用户与供热企业的有效联系，使供热企业能够真实掌握用户室内温度变化情况，及时了解供热效果，为供热企业合理执行政策和避免能源浪费提供科学的管理依据，从而提高供热服务质量。
总体设计特点
在进行室温无线采集节点设计时，本文考虑到其具有如下特点：1低功耗，温度采集要在整个供暖期间进行使用，为了保证采集到的数据的完整性，避免充电次数，所以必须设计成低功耗产品。2无线传输，考虑到应用的分散性，本设计采用通过GPRS进行传输，不用考虑的居民小区的无线网络的布置。3数据存储，按企业对采集点的数据要求，每小时温度数据都有完整，本设计把每小时的温度数据存储在EEPROM里，避免数据的丢失。
硬件设计
采用MSP430为控制器，原因是MSP340在低功耗省电方面表现出色，并且在恶劣条件下工作性能稳定
2.1结构框图
如图1所示。
2.2主要芯片介绍
2.2.1MSP430的特点
TI工公司的MSP430单片机具有超低功耗特点的16位单片机，在此选用MSP430F149其功耗已经达到了微安级。（1）功能强大的CPU内核：16位CPU和高效的RISC于指令系统，无外扩的数据地址总线，在8MHz时可达到125nS的指令周期，具有16个快速响应中断，能及时处理各种紧急事件。（2）丰富的片内功能模块：12位的A/D转换器ADC12，ADC12模块内包括采样/保持功能的ADC内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。有8个外通道，4个内通道.高达200kbps的采样速率，多种采样方式。两路USART通讯串口，可用于UART模式和SPI工模式：片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器，6个并行口Pl-P6， 48条I/O口线，其中P1，P2具有中断能力。（3）多种节能模式：其中LPM 4数据保持模式仅耗电0.1uA，工作状态耗电为200uA。从低功耗模式到工作状态只需以6uS。其具有64K的FLASH，用于存储采集数据。
2.2.2
M590介绍
M590通信模块是一款Dual Band的GSM/GPRS工业无线模块2，提供短信、数据业务等功能，在各种工业和民用领域得到广泛的应用。特点：
双频：900/1800MHz网络兼容性好；
经全球认证的GPRS；
R4协议工作温度：-40～+80℃超宽工作温度，户外应用更安全；
可靠性高：特殊EMI/EMC设计，适用于恶劣电磁环境；
支持多种协议栈：TCP/UDP/FTP/DNSTCP协议栈支持客户端模式、服务器模式、混合模式支持多路链接。
2.3硬件设计要点
2.3.1
注意硬件电路设计
MSP430通过串口的RXD和TXD和M590相连接。M590电路设计如图2。SIM卡电路设计如图3。
2.3.2
M590硬件设计注意事项
（1）模块采用2.85V的I/O电源系统，所有I/O口的最高输入限制电压最大不能超过3.3V，否则可能损坏模块I/O口。
（2）电源部分设计要特别注意，它除了给模块的数字信号和模拟信号供电外，还给射频功放供电。电源部分的参数，比如负载能力、纹波的大小等，都会直接影响模块的性能和稳定性。在电源电路中，必须增加一个大容量的铝电解电容或者稍小容量的钽电解电容，提高电源的瞬间大电流续流能力，此外在靠近模块的管脚还要增加0.1uF、lOOpF和33pF的滤波电容，以降低射频干扰的影响。
（3）电源部分在PCB中走线要远离射频部分，走线宽度要保证2A的电流安全通过而且不能有明显的回路压降。主电源走线宽度要求大约为2mm左右。电源部分的地平面尽量完整，且多打地孔。
（4）模块主电源上电不能早于外部MCU上电，以防止模块在上电瞬间，MCU的串口处于不稳定状态，导致模块进入错误的运行模式。所以请务必在设计中保证MCU稳定运行后，再控制模块上电，尤其要注意电源模块的使能端的上电默认状态。
（5）PCB的走线方式为：射频线宽度为0.8mm～1.Omm；射频线与铺地的间距为1mm～0.8mm；射频线需要完整包地且要多打地孔（很重要）；射频线对应的背面层需要挖地掏空，射频线走线尽量短（不超过15mm为宜），尽量圆滑，无突起，比如使用弧线或者泪滴，以防止反射。
软件设计
软件开发以IAR Workbench V4.10为开发平台3，采用C语言编写，按照硬件电路设计系统软件编程的基本思路是，对串口、液晶模块、温度传感器进行初始化，软件的主要难点在通过AT指令控制GRPS模块。控制流程如图4。
建立TPC连接的主要代码如下：
BOOL Neo―CreateTCPLink（char*linkStr，int size）
int timeout，//超时次数变量；
if（size
timeout=0；
N
e
oSendATCommand （linkStr， size）；//发送AT指令建立TCP连接
Delay_ms（1000）；//延时lOOOms；
do
timeout++，
Delay_ms（100）；//延时lOms，
memset（gReaeveBuffer，OxOO，sizeof（gRecieveBuffer））；
Neo_RecieveFromUart（gReaeveBuffer）；//获得返回值信息
if（strstr（（char*）gRecieveBuffer，"+TCPSETUP：O，OK"）>0）
{//判断返回值如果返回+TCPSETUP：O，OK，则跳出循环
break，
）while（timeout
if（ timeout>=50）
{
return FALSE，//报错；说明TCP链接失败！
return TRUE；
}
服务器接收数据情况如图5（包括采集时刻、错误代码、电池使用情况及信号清强度）
结束语
目前，该测温仪在实际中得到了应用。具有大屏幕LCD显示温度和万年历，对居民来说具有使用价值，有利于设备在居民家里的完整保存，配合充电提示功能，保证了数据的完整传输，对供热企业来说具有供热指导意义。
参考文献：
[1]沈建华，杨艳琴，瞿骁曙MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M]，清华大学出版社，2004
篇6
>> 一种大功率LED照明电源解决方案 大功率LED路灯驱动电源的设计 一种高转换效率高功率因素的大功率LED电源研究 大功率LED照明驱动以及智能调光的电路的研究设计 大功率LED照明驱动匹配方式研究 高功率因数大功率LED路灯驱动电源的设计 一种用于TR组件功放的大功率脉冲电源设计 一种新型大功率电源浪涌电流抑制电路的研究 一种大功率半导体激光器的电源及温控系统设计 一种新型大功率LED矿灯的探究 大功率太阳能LED路灯恒流驱动电源设计 大功率LED照明驱动电路的相关问题探讨 浅谈大功率LED照明优越性与LED节能的应用 大功率LED驱动器设计探讨 一种低成本的大功率光伏离网逆变器设计 大功率LED照明灯具的光学及散热技术的研究 100 lm/W照明用LED大功率芯片的产业化研究 大功率白光LED路灯发光板设计与驱动技术 基于RT8482的大功率LED驱动电路设计 关于大功率LED恒流驱动电路的研究 常见问题解答 当前所在位置：
关键词：驱动电源；功率因数校正；单端反激
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.008
第一作者简介： 周俊生， （1968 - ） 男， 广东饶平人， 硕士，工程师， 华南理工大学， 研究方向： 电子电路、电子工艺和焊接技术。
1 驱动电源整体结构
本文设计的大功率LED驱动电源采用两级结构。市电220V交流电经过整流滤波电路后，进入前级的有源功率因数校正（APFC）电路，输出稳定的直流后，通过后级的单端反激变换电路进行降压，实现稳态恒功率控制[1-2]，其结构框图如图1所示。
计算得到Co为102.9μF。
因电容器的电容量存在误差，还需要考虑降额使用。在此设计中降额20%，故选用标称值150μF、耐压值420V的电解电容。
2.3 功率MOSFET的选择
选择MOSFET的主要参考依据是导通电阻RDSon，针对功率因数校正技术的应用，开关管的耐压是由过压允许值以及输出电压决定的，它所能承受的最大电压出现在开关管的关断时刻，大约为电源额定直流的输出电压值[4]。在选用开关管时，它的耐压规格最好留出20%的电压裕量，因此本设计中采用的开关管源漏极承受电压为VDSS≥1.2V0=480V。流过MOSFET的最大平均电流为
电流检测比较器的反向输入端，通过L6561芯片的CS引脚，可检测流过电感的瞬间电流大小，并藉由外部检测电阻RS转换成电压值。一旦这个值达到了乘法器输的出极限值，PWM的栓锁就被重置、MOSFET就被关闭。在PWM栓锁还未被ZCD讯号设定之前，MOSFET都会在关闭的状态。感测电阻值RS的大小由下式计算：
管脚3是乘法器的第二个输入端；整流后的电压通过一个电阻分压网络连接到此引脚，以获得一个正弦波的参考电压信号[5]。乘法器可由以下关系描述：
3 单端反激恒流电路
本设计采用单端反激式变换器，使用On-Bright（昂宝）公司OB2269芯片[6]。反激式变换器电路的原理图设计如图4所示。
3.1 变压器的设计
设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理工作点，使其发热量尽量少[7-8]。
求得NS=8.29，取9匝。两个辅助绕组，一个用于输出端恒流芯片供电，一个用于去磁检测，取两个辅助绕组的输出电压为15V，其匝数均为：NA=15×Ns/（Vo+VF）。计算NA=3.69，取4匝。
变压器绕制，初级线圈采用0.4mm漆包线，次级绕组及两个辅助绕组采用0.3mm漆包线，为降低集肤效应影响，都采用3股并绕法。绕线占用窗口面积为20.19mm2，小于PQ3230型铁氧体磁芯的窗口面积，因此线圈绕制合理。变压器需开气隙为：Ig=4π×10-7？Np？Ag/Lp=0.34mm。3.2 开关管的选择
开关管承受最大电压有PFC输入电压、原边感应电压和开关管关断时初级线圈冲击电压，电压之和约为638V。开关管开通延迟与关断延迟时间都要尽可能短，以提高开关速度，避免造成无谓损耗。考虑裕量和开关管损耗，在此选用Infineon公司的20N60S5。
3.3 恒流限压控制电路的设计
限压控制方面，选用德州仪器公司生产的三端可调分流基准源TL431A。在应用中要选择传输系数和耐压较高的光电耦合器，选用型号为PC817的光耦器。另外需通过R16、R17、R18对TL431A进行分压，分别取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ，计算能得到稳定时V1=36V，符合条件。恒流控制方面，选用型号为LM358的运算放大器。
4 实验测试数据及分析
在完成电路调试和驱动电源的制作后，采用功率电阻模拟负载的方式，对电源样机的实际工作情况进行了实验测试。电源在不同输入电压条件下负载工作时所测得的数据如表1所示。从表中数据可以看出，在100到240V的宽输入电压范围内，输出电流均保持在3A左右，达到恒流输出的效果。
电源在不同负载条件下工作时所测得的数据如表2所示。数据表明，电源效率及功率因数随负载增加而上升。在满负载的情况下，驱动电源样机的功率因数达到96.9%，效率能达到86.75%，基本符合大功率LED照明系统对驱动电源的要求。
5 结论
本文从功率因数校正和变换器及其拓扑结构上进行了讨论分析，设计出一款有源功率因素校正的单端反激变换大功率LED驱动电源，通过测试驱动电源的功率因数和效率，给出实验结果并进行分析，验证本文所述理论的正确性。
参考文献：
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[2] 公文礼. 大功率LED灯具电源驱动的分析与研究[J]. 灯与照明， 2009， 33（4）： 29-33.
[3] 刘祖明. LED照明驱动器设计案例精解[M]. 北京： 化学工业出版社， 2011.
[4] 平立. LED驱动电源在设计应用中容易忽视的技术问题及检验方法[J]. 民营科技， 2010， 5： 44.
[5] 刘彬. LED恒流驱动电源的研究与设计[D]. 北京： 北京交通大学， 2009.
[6] 梁健锋.大功率LED照明系统及其驱动电源设计[D]. 广州： 华南理工大学， 2011.
篇7
自激和失真度是关联的,自激时失真度随之变坏,带非线性负载时,由于电流的非正弦变化,在线路上产生压降,也产生电压的失真。自激是由于放大的闭环增益大于1时,某一个频率会移相,使之正好反向形成了正反馈,还有一种是布线上寄生电容电感形成小幅自激,减小失真度可以通过提高负反馈量来改善。
直流负反馈不存在相位问题,是解决自激问题的一种办法。直流负反馈放大器的数学模型和数学算式如下。
由图和数学算式可以看出,输出Uout主要由K和F决定,前馈信号uq和反馈信号uf是反相的,经比较求和,决定输入电压ui相乘的系数(F+uq+uf),此系数变化反映了输出电压误差量的大小,由此补偿输出电压的误差。以上是放大器的数学模型,要用物理器件来实现,拟定出以下电路,前馈电路和反馈电路仍保持原电路,整流电路用运放精密整流,比较求和电路用运放求和电路,如果前馈信号uq取自CPU板上的0832的基准,可直接将前馈信号uq接求和运放的正相端,求和电路兼有滤波作用,输出反映输出电压误差的直流,此直流要与输入信号ui相乘,乘法可通过两种途径来实现,一种是用专用乘法器AD633;另一种是用分立元件,做一个带恒流源的差分放大器,用直流去控制差分电路的恒流源大小,也可以实现乘法作用,最后视情况而定。
二、功放效率的问题
乙类功放最大输出功率Pom=1/2Vcem*Icm
电源输出功率Pem=2/πEc*Icm
其效率η=Pom/Pem=π/4*Vcem/Ec
由式子可得:当输出电压的最大值与供电电压Ec相等时,Vcem/Ec=1(忽略管子的饱和压降),其效率最大是:π/4=78.5%。
所以,功放供电电压根据负载大小调整是提高功放效率的一种方法。现拟定一个检测功放输出电压大小区间电路,将功放输出电压整流滤波,送去电压大小区间比较电路,判断功放输出电压的大小,确定功放供电电压的切换,从而实现根据功放输出电压大小来分档调整功放供电电压。检测功放输出电压大小区间分8档(视试验情况而增减),去切换供电变压器交流电压档位。
三、过压过流及过热的保护问题
电压源采用过流检测保护,因为电压源恒压不恒流,过载时以过流表现,从功放电流反馈电阻上检出过流信号时,切断功放供电。电流源采用过压检测保护,因为电流源恒流不恒压,过载时以过压表现,通过分压电阻检出过压信号时,切断功放供电。过热的保护可用温控开关测量散热块的温度,当温度过高时切断功放供电或开启散热风扇。
四、功放管的保护问题
功放管的烧坏因素很多,二次击穿是较多的原因,二次击穿是双极型三极管特有的现象,是指三极管的Uce电压大到一定程度,首先雪崩击穿(一次击穿),此时如不超过功放管的功耗,管子仍然是安全的,如电流再增大,三极管会出现电压Uce突然骤降和电流Ic骤升的负阻性现象,管子立即烧坏,即为二次击穿,这一过程极快。二次击穿的电压与三极管的电流有关,三极管的电流大,二次击穿的电压就低,还与散热有关。
采用每个功放管加保险,这种加保险方式的相应是否快,能否起到保护作用还有待验证。还有一种方法是在功放管和推动管的基极与集电极加个嵌位稳压管,起到抑制浪涌电压引起的二次击穿。
综上所述,采取上述方法之后相信可以对测试电源的性能有极大的提高,但具体应用情况及详细数据有待进行试验并完善。
参考文献:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].高等教育出版社.
[2]张有顺,冯井岗.电能计量基础[M].中国计量出版社,2002.
[3]曲学基等.稳定电源电路设计手册[M].电子工业出版社,2003.
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[关键词]电梯;电气控制;问题;对策;
中图分类号：D293 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0040-01
随着城市化进程的加快，我国的高层建筑数量越来越多，因此电梯用量也逐年增多。电气控制系统是电梯的核心，关系到电梯运行以及人们的安全。伴随着电梯技术的发展，电梯的安全性以及可靠性越来越好，但是电气控制问题导致的故障仍然屡见不鲜。要想保证电梯的有效安全运行，需要采取相应的措施加以解决。
一、电梯电气控制中的常见问题
第一，安全回路问题。在电梯使用过程当中，出现电气控制故障最为常见的影响因素是安全回路方面的问题，通常情况下表现在安全触点问题。电梯设备主控通过硬件关联实现管理以及控制，这种构造能够有效避免电磁影响，并且降低给电梯控制系统带来的不良影响[1]。在电气控制系统当中，安全回路借助于关联驱使设备来发挥控制目的，其中少数电梯的设计是通过程序软件来达到关联。电气安全回路运行过程当中，门锁触点往往因为外部干扰而出现故障。部分设计人员片面重视微电脑在电力系统控制当中的价值，但是忽视安全回路的控制点所出F的故障，将门锁触点关联到电梯的驱使设备当中。这样的控制途径一旦遭到电磁影响，容易出现电梯安全事故[2]。
第二，冲顶/H底以及保险丝问题。电梯的冲顶/H底问题主要原因是接触器延迟释放以及制动器的滞阻。电梯接触器出现污渍或者是遭到破损之后，都有可能出现接触器的延迟释放问题。同时电梯制动器发生滞阻之后，会使得制动器无法抱死，出现电梯冲顶问题，一方面威胁到人们的安全，另一方面也会缩短电梯的安全使用寿命[3]。保险丝故障也是比较常见的电气控制问题。诱发保险丝的常见影响因素包括以下几个方面。首先，电梯井道当中存在积水，使得回路出现短路故障。其次，电梯的缓冲器或者是紧急开关出现短路故障。再次，电梯的控制线路发生断点问题。最后，电梯的控制线圈遭到损毁，使得元器件出现短路状况。
第三，电动机运转问题。在电梯的日常运行环节要是发生人为掰门的问题，，电梯门锁容易突然断开导致运行停止。在外力消失之后电梯的门锁会合上并且恢复运行。要是并非处于开门位置，电梯会返回平层，这一阶段电梯的运行状态不受工作人员管控[4]。为了保证电梯运行的安全，电动机的运行限制器需要发挥保护作用。不过在具体的检验当中，部分电梯的运转器仅仅在电梯正常运行的时候能够发挥作用，时间要求同相关的标准不够符合，一方面超出行业标准的45s，另一方面也无法进行有效的改动。这些电气控制问题给电梯的安全运行埋下重要的隐患。
二、解决电梯电器问题的措施
第一，重视电气控制故障预防。解决电梯电气控制系统问题最为关键是做好日常的保养以及维护工作。首先针对电梯容易出现故障的位置，比如继电器以及门系统等，工作人员要定时查看并且保养，准确及时地完成检修以及保养记录，从而在出现问题之后进行追查与检测[5]。与此同时，检修工作人员需要维持电梯内部的整洁以及干净，防止因为灰尘问题导致开关以及线头之间接触不够灵敏的情况，从而诱发电梯故障。因为当前情况下电梯技术的发展非常迅速，远距离监控电梯运行已经成为防控电气系统故障的重要方式而得到广泛运用。在具体应用的过程当中，远距离监控电梯主要是使用电梯服务当中的电脑，借助于不同位置的电话线路或者是内部线路来对电梯进行全天候监控，重点检测运转的状况以及故障。通过这样的方法可以实现电气系统的智能管控，降低工作人员的压力，能够在出现问题之后及时发现故障位置，从而减少电梯停止运行的时间。
第二，加强电气控制故障检测。当前情况下应用比较常见的电梯电气控制故障检测技术有两种，其中之一是短路故障检测。在电梯的电气控制出现短路故障之后，往往有两类短路状况，也就是电源间短路以及局部电路短路。电源间短路会导致比较强烈的短路电流，甚至击穿电梯熔断器，因此在在探究电路过程当中彻底总核查。局部电路短路问题发生之后出现的电流并不大，同时也不会击穿熔断器。这一问题出现之后容易出现电梯异常装，所以在查实过程当中难度较大。这就需要工作人员相继断开存在联系的继电器，一步步进行排查以及检测[6]。另一种问题是断路故障检测。之所以出现断路故障，往往是因为接头脱落问题、接触点以及开关接触不良问题或者是断线等问题。在排查断路故障的时候，首先需要使用万能表来进行检验。在应用电阻档进行检验的时候，工作人员应当断开电源，根据电路设计图来逐步排查线路，之后根据检测得到的电阻值来分析故障点。在应用电压档进行检验之前，需要连接电源并且根据电路设计图来逐步检查电压，并根据检测得到的结果来分析故障点的位置。根据已有的工作经验，在应用断路检测方法的时候，结合使用电梯设计图，短接接触不良以及开关失灵等问题，能够在短时间内有效发现故障点，从而及时维修电气控制故障，尽快恢复电梯的使用。
第三，提高工作人员素质。电梯电气控制系统往往是综合使用软硬件并且通过二者的互相协调来完成的，因此问题的影响因素比较多，很多时候检测工作非常繁琐。这就要求工作人员树立合理的查找思路，先简单后困难，先外部后内部，从而进行有序的检测。除此之外，工作人员需要熟悉相关理论知识，同时能够熟练是使用电气控制的设计图、安置图以及接线图等，了解电梯运转状况的控制步骤以及不同配件之间的协调作用，在日常工作当中不断总结经验。
综上所述，我国的待电梯数量越来越多，跟人们的生活有着密切的联系。所以在电梯电气控制设计的过程当中，生产企业就需要综合考虑常见的意外状况，确保电梯达到行业标准。检验人员也需要严格爆孔电器控制的质量关，从而为电梯的稳定运行提供可靠保障。
参考文献：
[1]张云峰，郑翰晖.电梯制动器电气控制及检验问题探讨[J].电子世界，2014，1（6）：276-276.
[2]王祉博.电梯电气控制中存在的问题探析[J].中国新技术新产品，2015，2（18）：72-72.
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[5]罗敏.电梯制动器电气控制及检验问题探析[J].电子制作，2014，4（24）：225-225.
[6]廖拥君.电梯电气控制的相关问题思考[J].科技创新与应用，2015，3（18）：121-121.
篇9
【关键词】教学内容 改革 实践
引言
电子类专业基础类课程中的综合实验课程，是在《电路》《模电》《数电》《高频电子线路》等课程后开设的。该课程通过几个比较综合的电子电路进行实做教学，使各门零散的知识点，融会贯通，掌握知识点间的关联，增强动手能力等。所以，课程在电子电路的选取上相当关键，要尽可能多地包罗所学知识点，使学员对前期所学课程的知识点有更深入的了解和掌握，且通过组装、调试该电子电路，具备基本操作技能和实验素养，逐步提高动手、分析问题的能力等等。
1改革综合实验教学课程的内容
综合实验教学改革之初，首先要做好顶层设计，即要明确综合实验课教学改革的预期目标：以学员发展为本，构建学员自主学习、开放式、研究式、探讨式的实验教学新体系，培养学员的创新能力和研究能力。
2改革综合性实验教学内容的措施
2.1构建实验教学新模式
在新型教学模式的构建中，充分考虑学员的个体差异，培养学员能力的需要，以学员为主体开展实验教学，内容的构建上实现层层递进，内容传授上实现立体、多方位授课：采用幻灯、投影、视频等手段共用的立体实验教学模式，考核方式也采用更切合实际，能够反映出所培养人才的真实水平的实做考试。
2.2构建多层次综合实验教学内容体系
实做课程内容的构建，采用层次化、模块化。根据学员的实际情况，课程内容一方面按照循序渐进、由易到难的形式递进；另一方面，将零散的知识点模块化、系统化，以便于学员掌握和接受。多层次电子技术综合实验体系的构建，使得教学内容按梯度进行，由基础认知层向基础实做层、电路设计层有序过渡。
2.3采用多媒体教学
在课程改革过程中，《焊接技术》这节课，将焊点的处理、焊接的技巧，录制成视频电影，在课堂上播放，取得了很好的效果。一方面是学员兴趣高，学员看得兴致勃勃；另一方面授课效果好，学员可以清楚看到、了解到微小焊点的处理方法。
2.4转变考核方式
综合实验课教学受理论教学的影响，曾一度沿袭了笔试的考核方式。该门实做课程，采取了“取消笔试，单兵考核，现场打分”的考核方式。建立了考试题卡库，采用抽签方式考试，内容为学员口述及动手实做，包括了仪器仪表的使用，器件的检测、识别；搭建、设计电路，测试电路参数等等，根据学员的实做情况及回答问题情况，现场给出分数，真实地显示了学员的能力。
3综合性实验新教学方法的实施
3.1设计综合性实验
综合性实验主要培养目标是使学员具备综合运用所学知识的能力：通过理论指导实践，在实践中培养创新能力、提高创新能力、锻炼创新能力在。大量查阅资料，确定综合设计性实验的内容和题目，根据培养目标、计划和模式，确定题目的难易程度、包含的知识点、要达到的目的、报告的要求等等。
3.2实验方法的拓展
3.2.1开放实验室，高综合实做能力
开放实验室，不仅在时间、地点上开放，还要实现内容的开放。学员存在个体差异，在实验授课过程中发现，有的学员在规定时间内不能完成实验，最后不得不照着别的同学的数据编写实验报告。开放实验，使得学员变被学习为主动学习：查阅资料、做测试实验，主动与教员沟通、研讨，解决实践过程中遇到的问题。
3.2.2引入仿真软件
在今后的实验教学中，将逐步引进软件仿真。常用仿真软件有Multisim、MATLAB、Proteus等。可通过虚拟的仪器、仪表、器件，搭建电路，仿真电路的功能，生成印刷电路板，实现最终电路的制作。仿真软件的应用，一方面节约了经费、器件、焊料等耗材；另一方面，可缩短实验时间，提高效率。
3.3建立实验教学网站
实验教学网站的建立，可以方便教员与学员的沟通及实现资源的共享。
将学员的专业培养方案、教员具体制定的上课用的课程设计方案、实做指导书、教员上课用的电子课件、教案等挂在网站上，让学员浏览，使学员可以全面掌握实验课程的培养目标、课程的内容设置、掌握的侧重点，以做到对课程的全面了解。
提供仪器、设备的使用视频文件、说明书等资源，将有关术语、常见问题解答及其他关于电子技术专业的资料提供给学员，使他们有一个自我拓展的辅助平台和发展的空间。为及时解答学员遇到的问题，提高学习效率，在网站上应建立问题解答和实做研讨论坛，使学员与教员之间、学员与学员之间可实现在线沟通，为师生提供一个实时或非实时的学习虚拟环境，作为传统教学的补充。
4结语
综合实验课程新的教学模式也是在摸索中前进，其内涵还有待于进一步深入研究，通过两年来的课题改革实践，取得了一些成就。该课题的研究成果对于同类实验教学模式改革有较好的参考价值和指导作用。
【参考文献】
[1]杨颖. 以学员为本. 创新电子技术实验课教学[J]. 实验室研究与探索，2010（6）： 80-83.
篇10
关键词：MCS-51 汇编语言 仿真 Protues 伟福软件
Practice and discussion of MCS-51 MCU teaching based on simulation of Protues
Hou Juncai， Yang Shuqin
Northwest A&F university， Yangling， 712100， China
Abstract： In teaching practice， software of Protues was used to demonstrate the work process of circuit and program of MCS system， to students， the difficult problem become easy to understand. The paper using typical examples reveal the essence of these difficulties. The Protues is recommended in MCS teaching.
Key words： MCS-51 MCU； assembling language； simulation； Protues； Wave software
单片机是高校电子、电气、机电、信息类专业一门重要的专业基础课，具有极强的实践性和综合性，对学生硬件电路设计能力、软件编程能力、创新能力的培养有着重要作用；另外对学生掌握职业技能、增强就业竞争力具有十分重要的意义。受各种条件限制，传统的教学往往把理论讲授、实验教学、实践环节分开。在理论讲授时，由于有些问题教材中介绍不清，学生学习时，不可避免地存在迷惑和误解。Protues软件以其强大的单片机仿真功能受到学习者的欢迎，它可以对单片机系统进行软硬件设计和仿真。在教学环节中引入Protues软件来模拟实际电路，通过各个显示窗口可以直观地展示电路的工作过程和代码的执行过程，增加了学习的兴趣，让学生感性认识电路与程序的运行过程，更有助于掌握授课内容。
笔者根据教学实践，利用Protues对学生在学习过程中常见的问题和误区进行分析和探讨。
1 MCS-51单片机常见问题与误区在Protues下仿真解决及解释
1.1 内部数据存储器RAM高128 B单元与特殊功能寄存器地址重叠问题
初学者往往对内部RAM高128 B的使用问题易混淆。52子系列单片机80H～0FFH的单元既是内部RAM地址，又是特殊功能寄存器（SFR）的地址。作为RAM使用时只能用寄存器间接寻址，而对SFR只能直接寻址。对51子系列内部RAM高128 B不可用，虽然对这些地址单元用寄存器间接寻址方式寻址读写时编译不会出错，但读写无效；对这些地址单元用直接寻址方式访问时，访问的是SFR。即对高128 B的内部数据存储器单元来说，作为RAM和SFR有着相同的地址单元，但有着不同的物理空间。例如在Protues下选取80C51单片机，用下列程序进行验证：
ORG 0000H
MOV R0，#90H
MOV A，@R0
MOV @R0，#08HH
MOV 90H，#80H
SJMP $
END
在Protues下单步仿真结果如图1所示：
①代码窗口 ②内部RAM窗口
③SFR窗口
a 第一条指令执行完后的状态
①代码窗口 ②内部RAM窗口 ③SFR窗口
b 第二条指令执行完后的状态
①代码窗口 ②SFR窗口
c 第三条指令执行完后的状态
①代码窗口 ②SFR窗口
d 第四条指令执行完后的状态
图1 80C51单片机高128个地址单元访问仿真过程
程序编译时完全通过，不提示错误，但从图1的仿真可以看出，在Protues仿真图的Internal Memory窗口中并没有给出高128个地址单元。程序的前三条指令执行完后，SFR窗口中地址单元90H的内容并没有变化，因为寄存器间接寻址方式对SFR无效。而第四条指令执行后，地址单元90H的内容发生改变，因为直接寻址访问的是SFR。
接着看8052的情形，用下列程序来验证：
ORG 0000H
MOV 90H，#55H
MOV R0，#90H
MOV A，@R0
MOV @R0，#08H
SJMP $
END
由图2可以看出，第一条指令执行完后，数据55H直接传送给SFR的90H，而Internal Memory中90H的内容并没有改变，因为对目的操作数而言，寻址方式是直接寻址，直接寻址访问的是SFR，而不是内部数据存储器。MOV A，@R0执行完后A（地址为SFR中的E0H）的内容为00H，而非55H，因为内部数据存储单元90H中的内容为00H，指令对源操作数的访问方式为寄存器间接寻址，访问的是内部数据存储单元，而不是SFR。根据以上表述，指令MOV @R0，#08H执行后，内部数据存储单元90H内容自然就变为08H。
①SFR窗口 ②内部数据存储器窗口 ③代码窗口
a 第一条指令执行完后的状态
①SFR窗口 ②内部数据存储器窗口 ③代码窗口
b 第二条指令执行完后的状态
①SFR窗口 ②内部数据存储器窗口 ③代码窗口
c 第三条指令执行完后的状态
①SFR窗口 ②内部数据存储器窗口 ③代码窗口
d 第四条指令执行完后的状态
图2 80C52单片机高128个地址单元访问仿真过程
1.2 寄存器寻址与直接寻址、位寻址区别
1.2.1 C与CY的区别
C是位累加器，采用寄存器寻址方式，而不能用直接寻址方式。CY则为位名，访问形式是位寻址。例如位操作中的数据传送指令MOV C，BIT和MOV BIT，C，不能写作MOV CY，BIT和MOV BIT，CY，如果写成后者，编译会提示有非法字符，因为位数据传送时必须借助位累加器C。既然对C的访问为寄存器寻址，对CY访问为普通位寻址，那么位操作指令SETB C，CLR C，CPL C与SEB CY，CLR CY，CPL CY就不相同，前三者为寄存器寻址，其机器码为单字节，后三者为位寻址，机器码为双字节。用下列程序验证，仿真如图3所示。
ORG 0000H
SETB C
CLR C
SETB CY
CLR CY
CPL C
CPL CY
SJMP $
END
图3 C与CY的位操作仿真图
如图3所示，编译通过，其中CY作操作数时代码占2个字节，C作操作数时占1个字节。
1.2.2 A与Acc的区别
（1）在字节操作指令中，A是SFR中的累加器，Acc与A是同一物理存在，有着同一单元地址。但是对A的寻址为寄存器寻址，其占有机器代码字节数少，执行时所需机器周期短；对Acc的寻址为直接寻址，机器代码字节数多，执行时所需机器周期长。还有，在寻址累加器单元的位x（x=0～7）时，只能写作Acc.x，而不能写作A.x，否则编译出错。
（2）对累加器单元的内容进行堆栈操作时，只能采用PUSH Acc和POP Acc直接寻址方式，而不能采用PUSH A和POP A寄存器寻址方式，因为在堆栈操作指令中出现的操作数只能用直接寻址方式。如果将A错写成Acc，Protues编译不会通过，提示有非法字符。
1.3 寄存器Ri（i=0，1）间接寻址外部RAM
利用Ri作为间接寄存器可以访问内部RAM，也可以寻址外部RAM。对于Ri间接访问内部RAM此处不做讨论，只讨论访问外部RAM的情形。访问外部RAM时的指令为：
MOVX @Ri，A和MOV A，@Ri
这两条指令的寻址空间取决于P2和Ri的内容，单片机复位时P2=0FFH，那么程序中在该两条指令执行前不再给出P2的值，则执行这两条指令时寻址外部RAM的0FF（Ri）H单元地址。有些教材上说：如果P2无定义，默认P2为00H，指令执行时访问外部RAM的00（Ri）地址单元。显然这种说法是错误的。任何时候这两条指令执行时，访问外部RAM的地址值由当前的P2值和Ri值确定。程序如下：
ORG 0000H
MOV R0，#30H
MOV A，#55H
MOVX @R0，A
SJMP $
END
上电后单片机复位，此时P2=0FFH，程序中没有修改P2的内容，由图4可见，在执行MOVX指令后并没有修改外部空间0030H的内容。该段程序在伟福仿真时，单步执行MOVX @R0，A后的仿真图如图5所示，显然，这种情况下访问了0FF30H，也就是P2=0FFH。
图4 寄存器间接寻址外部RAM空间仿真图
图5 寄存器间接寻址外部RAM空间的伟福仿真图
1.4 相对转移类指令的跳转问题
控制转移类指令中的相对转移指令（如累加器为零转移指令JZ rel，短转移指令SJMP rel等）的机器码中都有一个字节的偏移量rel，但这个rel在汇编程序中不能按偏移量给出，要按目的地址给出，或者以目的地址的标号形式给出。机器码中的偏移量是编译软件经过计算后得到的。例如：指令JZ rel，关于这类指令，许多MCS-5l单片机教材认为rel是偏移量，甚至有教材给出诸如SJMP 0FBH汇编指令后，解释说此处0FBH是地址偏移量。对于指令SJMP rel执行过程而言，PCPC+2+rel，许多教材的表述是：其机器指令的代码为80H rel，其中80H是SJMP指令的操作码，rel是地址偏移量。笔者认为这是不正确的。虽然在程序中也可以用符号“rel”来表示此处是相对转移，转移量范围在-128 B～+127 B内，但此处的rel和机器码中的rel不同。实际上，在汇编程序中的rel代表的是跳转的目的地址，只能用目的地址或代表目的地址的标号来表示，该目的地址到当前指令的下一条指令之间的距离不能超过-128 B～+127 B；在汇编语言中，此处不应该给出相对偏移量，如果给出相对偏移量，那么程序就会跳转到所谓偏移量数值为目的地址的程序单元，即仍然以此处数值作为目的地址，当然前提是不能超出-128 B～+127 B。
下面以JNZ 08H为例在Protues中观察其跳转过程，验证程序及其各条指令占用地址如下：
ORG 0000H
0000H MOV A，#0
0002H JZ 08H
0004H SJMP $
ORG 0008H
0008H MOV R7，#255
000AH DJNZ R7，$
000CH MOV P1，#60H
000FH SJMP $
END
由图6可以看出，地址为0002H的相对转移指令JZ 08H执行后，程序直接跳转到以0008H作为目的地址的指令上，而并非是0002+2+08H=000CH的指令上。对这段程序在伟福软件下进行编译，可以观察到指令JZ 08H形成的机器代码为6004H，其中60H为操作符JZ的机器代码，04H为实际偏移量，这个偏移量就是按跳转的目的地址（0008H）减当前PC值（0004H）得出的，当执行指令JZ 08H时，PC指向下一条指令地址0004H，即当前PC值为0004H。所以教材中所说的偏移量rel是存储在机器码中，而汇编语言中要给出目的地址或者代表目的地址的标号，机器码中的偏移量是由编译软件算出的。
①跳转指令执行前 ②跳转指令执行后
图6 相对转移指令执行过程仿真图
2 结束语
在单片机教学中引入Protues软件，可以对知识点作出适时仿真，让学生看清楚问题的本质，对单片机问题有更深入的认识。通过仿真直观感性地接受知识，对一些容易模糊不清的概念和知识进行辨别、了解，澄清教材错误和学生的误解，能够更好地掌握单片机知识。教学过程中适时运用Proteus仿真可以解决单片机授课中常见的问题与难点，在单片机教学中具有一定的推广意义。
参考文献
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