集成电路工程研究方向范文
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导语：如何才能写好一篇集成电路工程研究方向，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：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0221-02
一、引言
2000年6月，国务院了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发18号文），并陆续推出了一系列促进IC产业发展的优惠政策和措施。国家科技部在863计划中安排了集成电路设计重大专项。在863计划集成电路设计重大专项的实施和带动下，北京、上海、无锡、杭州、深圳、西安、成都等七个集成电路设计产业化基地的建设取得了重要进展。与此同时，为了适应我国集成电路发展对高层次专门人才的大规模需要，改善工科学位比较单一的状况，经国务院学位委员会批准，在我国设置集成电路工程专业学位研究生的培养，培养了一批“用得上”的工程技术人才。集成电路工程专业学位研究生自设置以来，取得了蓬勃的发展，受到用人单位的肯定和好评。由于其生源广泛、数量巨大，培养方法和模式更需要一定的创新性。近年来，在集成电路工程专业学位研究生培养过程中，经过多年的办学积累，探讨了一些办学和培养集成电路工程专业学位研究生的经验。
二、专业学位研究生培养过程中的关键事项
1.优选导师，确保培养质量。集成电路工程专业学位研究生教育形式较新，最初专业学位研究生的培养在众多地方借鉴了学术型研究生的办学经验，目前很多学者认为，只要能够胜任学术型学历研究生教育的导师就能胜任专业学位教育。这恰恰忽视了专业学位的知识背景和面向的行业领域。专业学位研究生教育规律与学术型研究生存在相当大的差异，首先，两者专业基础及学术背景不一样，专业学位研究生的系统性方面不如学术型研究生。其次，两者的治学环境不同，专业学位研究生与实际工程应用相结合。根据专业学位研究生特点有针对性地开展培养，应该选拔具有较强工程背景的教师进行指导。指导教师在进行指导时，应与学术型研究生指导工作有所不同，应更加注重专业学位研究生工程实践经验的培养。而且在学生的课题研究中，指导教师与学生多沟通，将自身融入到学生的实践研究中，带领学生参与技术上的创新和解决实际工程技术难题，这样才能确保学生的培养质量。
2.做到课堂理论与工程实际相结合。专业学位研究生培养的多年实践经验告诉我们，在指导过程中必须注重理论与工程实际应用结合，抽象概念与实际应用结合，激发学生学习兴趣，使理论易于理解和掌握。因此，教师要了解专业学位研究生的本科学历背景、知识结构和现在的工程方向等，在此基础上，做到课程理论联系工程实际，为专业学位研究生培养工作打下良好的基础。为了满足微电子领域内不同行业的需求，在多年的专业学位研究生培养中进行了积极的探索。首先，学生可以根据研究方向，在教师的指导下进行专题理论课程的选择。例如，进行SOC设计的可以选择《SOC及IP技术讲座》课程，研究无线传感器网络的可以选择《无线传感器网络技术》或《计算机网络与通信》专题讲座，研究空间通信的选择《深空通信技术专题》等等。有针对性地，使学生不是单纯盲目的学习，这样的培养才能做到理论与工程实践真正结合。实践结果表明，那些课堂上刻苦学习，能够将理论用于实践并努力钻研的学生，将有更好的培养效果和未来发展空间。
3.学位论文选题恰当，工程背景好。选题重要性要放在首位，要求“论文选题来自于工程实践，工程背景明确，应用性强”，有的放矢，结合工程实际问题才是最好的选题。从现实意义上讲，专业学位论文的选题是发现工程问题并确认研究方向。当前有些专业学位论文质量不高、没有创新性，一个重要原因就是选题不恰当。因此，在选题时，学生应急科研工作之所急，通过论文工作，使自己既能解决工程实际问题，又能提高科研工作能力。
集成电路工程专业学位论文的选题与学术型研究生的选题不同，其选题应来源于工程实践，应有明确的应用价值，其可以是一个完整的工程项目、技术改造或技术攻关专题，也可以是新工艺、新设备、新产品的研制与开发。论文是否合格不仅看其理论水平的高低，还要看是否有实际的应用价值。因此，由于论文选题时，应该从以下几点之一进行把握。①研究性，是否在工程实际中有技术改进和提高。如果是结合重大工程实际课题，在技术上的创新将具有研究性。②创造性，是否在工程领域中有所突破和有所创新，如果一般通过查新，能够申请发明专利的都具有创造性。③实用性，是否能解决生产实际中的问题。
三、集成电路工程专业学位研究生培养过程中的方法和步骤
专业学位研究生的培养过程包括课程学习、题目确定、开题报告、中期检查、学位论文撰写和论文答辩等环节。我校专业学位研究生的培养年限一般为二年，原则上用0.75-1学年完成课程学习，用1-1.25学年完成硕士学位论文。这些环节是一个有机的整体，需要合理安排，搞好各个环节的链接，进行一体化考虑。只有严格要求，才能够保证专业学位研究生在两年的时间内保质保量的达到国家硕士生培养的要求。作为集成电路工程专业学位研究生的培养，其专业基础相对学术型研究生存在一定的差距，不进行合理的引导就会使得学生失去学习的兴趣。专业学位研究生的培养不能以单纯拿到毕业证为目标，应更加严格管理、严格把关，保证培养质量。通过近几年的经验积累，以专业学位研究生的培养为例，一般按照下列的步骤进行：第一学期，主要以课程学习为主，并在课堂学习中，定期安排相关教师对本实验室从事的科研项目进行学术讲座，让学生了解实验室开展的课题研究方向和从事的科研项目，从总体上进行了解和把握，逐渐培养学生的钻研兴趣。开展教师或高年级学生关于研究课题的专题讲座和基本软件使用方法技能培训，使学生尽快掌握相关领域的专业知识和所需要的基本软件操作方法，如从事ASIC接口电路的学生在第一学期就要求掌握Hspice和Candece等软件。在学期末对学生进行相关领域知识进行摸底考核，对优秀学生进行奖励，末位学生进行督促教育，使其尽快的减小自身差距。第二学期，在学习专业课程的同时，学生进入实验室参与科研工作，将从事科学研究的方法和经验有针对的进行训练。在进入实验室期间，可以将科研任务进行分解，将非核心技术部分交给学生独立去完成，让学生提前进入科研状态，完成一些力所能及的科研任务，坚定他们从事科学研究的信心。定期通过实验室的学术活动检查学生课题的完成情况，从总体上把握学生的研究方向和研究方法。第三学期，根据专业学位研究生的学习情况和所掌握的知识水平，有针对性的指导学生进行课题实践，让学生根据自己的特长进行课题研究。在学生进入课题研究工作时，导师指导学生了解本研究领域国内外技术发展的现状，培养学生创造性思维能力和独立思考、解决问题的能力。培养学生阅读国内外文献的能力，使其在科研工作中大胆实践，理论联系实际，使学生在科研工作中有所发明、有所创造。学生明确了课题目标，知道为什么做、做什么、怎样做，就能有目标有方向地开展课题研究工作。第四学期，主要是督促检查学生毕业论文工作，在其课题研究过程中应当定期进行检查，避免学生课题研究偏离方向，选择错误的方法。导师应当积极鼓励学生在本学期多发表学术论文。发表学术论文不仅能够提高学生的文字表达能力，还能够让学生勤于思考，提出自己的创新方法，对学生后期的毕业论文撰写打下良好的基础。因此，踏实的论文工作是提高个人学术素养和掌握综合知识的最佳途径，为学生毕业后从事科研实践养成良好的工作作风，培养自主从事科研工作的能力。
总之，通过加强基础知识、基本技能训练与能力培养的相融通；实践与课程学习、业务培养与素质提高有机结合，使集成电路工程专业学位研究生养成了较强的自我获取知识的能力，自我构建知识的能力及自我创新的能力。已经毕业的专业学位研究生就业形势一直是供不应求。孔子曰：知之者不如好知者，好知者不如乐知者。学生只有好知并乐知，才能使集成电路工程专业学位研究生培养的质量不断稳定和不断提高。
参考文献：
[1]谭晓昀，刘晓为.信息企业集成电路工程领域工程硕士培养的探讨[J].科教论坛，2009，（2）：7-9.
[2]朱宪荣.改革实验教学培养创新人才[J].化工高等教育，2007，（6）.
[3]朱高峰.新世纪中国工程教育的改革与发展[J].高等工程教育研究，2003，（1）：3-9.
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关键词：本科教育；微电子；课程体系；结构优化
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0033-03
一、引言
微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业，对国民经济有着巨大贡献，并渗透到其他很多学科，是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校，南京邮电大学建校近50年来，正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展，国内外都需要大量的微电子学人才，我校成立微电子学专业，旨在为我国的ASIC设计方面，培养急需的人才[1-6]。我国“十五”计划纲要明确提出大力发展半导体集成电路产业，为了满足社会的发展和需求，我校微电子专业成立于2001年，并于2007年招收第一批本科生。在学校各级领导的重视和关心下，专业建设取得了飞速发展。本科人才培养方案是各专业人才培养目标、培养规格以及培养过程和方式的总体设计，是学校组织本科教学、规范教学环节、实现人才培养目标的纲领性文件，对人才培养质量具有决定性的影响。当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才，也更需要培养大量工程应用型人才。所谓“应用型人才”主要是指德、智、体、美等方面全面发展的，能够将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的高级专门人才。“应用型人才培养模式是以能力为中心，以培养技术应用型专门人才为目标的”。它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强，是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要，在一定的教育思想指导下，人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式。
二、深化完善本科教学体系改革的措施探讨
人才培养方案制（修）订工作对于学校实现人才培养目标、进一步深化完善本科教学体系改革具有重要意义，人才培养方案制（修）订需要全面贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要，认真落实教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见等文件要求，不断适应国家和社会发展需要，进一步深化教育教学改革，优化人才培养过程，提高人才培养质量，促进学生全面发展。具体的改革措施探讨如下。
1.进一步明确本专业的特点和优势。培养方案是高等学校实现人才培养目标、开展人才培养工作的总体设计和实施方案，为全面贯彻教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见，以执行最新颁布的普通高等学校本科专业设置管理规定为契机，推动我校新一轮专业建设和教学改革，以不断适应知识经济、科技、社会发展对各类高素质创新人才的需要，根据我校教育教学改革的实际，及时总结人才培养经验，以“本科教学工程”建设工作为抓手，积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”，进一步更新教育观念，深化教育教学改革，提高本科教育质量，构建和完善适合我校办学指导思想、具有我校办学特色的本科创新人才培养体系，根据新《目录》规定的各专业培养目标、培养要求、主干学科、核心课程、主要实践性教学环节、主要专业实验，紧密结合近年“本科教学工程”改革实践，开展本科专业培养方案的修订。本专业培养适应社会发展需要，道德文化素养高，社会责任感强，身心健康，掌握扎实的自然科学基础知识和必备的专业知识，具有良好的学习能力、实践能力、专业能力和创新意识，能在微电子器件、工艺和集成电路设计及相关的电子信息科学领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作的专门技术人才。主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。
2.课程设置进一步优化。课程的设置是否合理对人才的培养起到了至关重要的作用，尤其是现今提出的对专业人才的更高要求，需要进一步优化课程体系，合理安排课程内容。首先，在课程设置方面，当前，南邮本科微电子专业经过几年的发展，取得了不少成绩。但世界范围内微电子产业飞速发展的特点决定了高校微电子学科的教学必须紧紧跟随产业发展的步伐。我们在看到以前所取得的成绩的同时也必须看到其中所存在的一些问题，并积极进行改革创新。我校的微电子专业在设立初期，经过各方专家的反复讨论和论证，建立了一套统一的专业课程和教学大纲。这套课程满足该专业最基本的专业要求。但由于微电子专业设立时间不长，仍属于起步阶段，由于硬件条件和师资力量的缺乏和不到位，无法设立多样的课程体系和科目，所以目前的教学仍然是基本上按统一的教学大纲和教学要求组织。随着学校办学规模的扩大，通达微电子学院的设立，选修微电子专业课程的学生人数不断增加，原有的教学课程体系和科目还需要进一步细化、深化、推广。为此，在课程设置上，我们必须对已经投入使用的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善，将整个学科的课程结构体系、到具体到每一门课程的知识体系，都进行优化设计，以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的能力：掌握扎实的数学、物理等方面的基本理论和基本知识；系统掌握量子与固体物理、半导体物理与器件物理、半导体集成电路设计和制造的基本知识，具有独立进行微电子器件、工艺和集成电路设计的基本能力；了解电子信息类专业的一般原理和知识，受到科学实验与科学思维的训练，具有本学科与跨学科的科学研究与技术开发的基本能力；在综合类实践、实验中具有较强的独立设计、分析和调试系统的能力，能够完成综合性和探索性工作的能力；养成良好的学习习惯，对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；其次，对于理论课程的内容，针对南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况，以及本专业的特色建设，主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。以能力培养为基础来设计，并考虑学生毕业后从事的职业，根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力培养。在通识教育类课程中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。专业教育类课程中设置了信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理，这些课程都是基础理论课程，是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到工程认证的需要，在集成电路与CAD的课程设置上，专门增加了16小时的实验，加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中，专门将模拟和数字分开，设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计，这不同于其他院校的课程设置，应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识，加强了学生的集成电路分析和设计的能力。除了已经设置的32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验，还增加了32小时的工艺实验，这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲，已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学，并筹备建立了微电子专业实验室，拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程，在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验；基于以上措施，建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程，涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。再者，实践课程的内容上，由于微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业，从集成电路的生成流程来看，其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。实践课程的设置对培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力极为关键；需要工程认证的专业的实验实践课程必须要达到30%以上。因此，还拟通过建立微电子专业实验室，开设微电子和半导体测试实验课，在培养学生理论知识的同时，加强实践能力的培养，培养既有较深理论基础，又有一定动手能力的全面发展的学生。在实践型环节的课程设置中，通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中，设置了软件设计、微电子课程设计等，尤其是微电子课程设计，将进行较大的改革，要求改革后设计内容都是与本专业紧密相关，全面运用到所学的专业知识。
3.师资队伍的建设。本专业现在拥有专业教师14名，完全满足本科的专业教学需要，但从事集成电路设计方向的老师比较缺乏。还有，学生的个性不同，使学生在学习的兴趣、主动性等方面差异很大；随着社会竞争的日益激烈和社会需求的不断变化，又使学生的未来发展面临很大挑战，学生的需求随之呈现多样化。因此，多元化的培养规格应当成为共识。将学生的具体情况和社会需求相结合，这就要求我们必须打破现有的统一模式，根据学生的实际和社会需求建立多样化的课程体系，实施分类教学，在保证打好扎实的专业基础的前提下，设立尽可能多的适应当今社会发展的方向性课程。建立既具有深厚扎实的理论知识功底，又具有精通实践、有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的教师队伍迫在眉睫。近几年，我学院在引进高水平的师资力量方面进行了不懈的努力，微电子专业教师的队伍在不断扩大，教师的专业方向也在不断丰富，能够胜任并有选择性地担任各主要方向的专业课教学。但仍然缺乏学科带头人，缺乏一个凝聚人心的事业平台，学术梯队。这就要加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。通过培养和引进，形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队，使其在学科建设中发挥突出作用。鼓励教师积极申报各类项目，积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作，鼓励教师到国内外高校去做访问学者，积极参加国内外举办的国际会议，从而了解专业的最新发展、前沿问题，开阔眼界。
三、小结
总的来说，微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。培养方案是高等学校实现人才培养目标、根据我校教育教学改革的实际，及时总结人才培养经验，以“本科教学工程”建设工作为抓手，积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”，进一步更新教育观念，深化教育教学改革，提高本科教育质量，迫在眉睫。其中需明确我校的特点和优势，以通信集成电路设计为主要方向，同时兼顾工艺设计与器件设计。相信通过培养方案、课程设置、师资等各方面的建设，一定会培养出高质量的微电子学领域人才，为我国的微电子工业做出贡献。
参考文献：
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[3]刘瑞，伍登学，邬齐荣等.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，23（5）：6-8，23.
[4]李斌，黄明文.微电子技术专业创新教育探索[J].中山大学学报论丛，2002，22（1）：108-109.
[5]严兆辉.微电子的过去、现在和未来[J].武汉工程职业技术学院学报，2003，15（2）：30-34.
[6]蒋元平.学科建设的内涵诠释和实现策略[J].中国西部科技，2007，（1）.
篇3
【关键词】电视机；故障；检修
1.引言
随着电子技术的飞速发展，电视机、手机等电子产品与我们生活息息相关。本文以电视机为例，分析电子产品常见故障检修方法，通过案例讲解，介绍了电视机常见故障排除方法。
2.电视机常见故障现象
（1）开机后或使用时，听到“啪啪”的响声，甚至有臭味，此时如不立即关机，则有可能损坏元件或使显像管炸裂。这是电视机高压部分在打火，使空气的氧气在电火花作用下生成少许臭氧。
（2）使用过程中电视机突然冒烟或有焦烟味，严重出现明火应立即切断电源，清除周围可然物品，用细沙或湿棉被，毛毯等纺织物包住电视机，以隔绝空气流通，扑灭火苗，同时防止因燃烧而引起显像管爆炸伤人。但严禁用水灭火，以免显像管骤冷爆裂。
（3）电视机亮度突然变暗，整幅画面缩小，这是电源故障所致，要及时关机，以免故障扩大。
（4）开机后，屏幕上出现不规则的黑点或黑线，较长时间地跳动，可将频道选择钮拨到空挡观察，如仍不消失，应立即关机。
3.故障分析步骤
（1）切断电源，打开电视机后盖，切勿碰高压嘴部分，从电源线开始检查，观察整体电路，看看有没有异常现象，比如电阻烧断或电路板线条烧断等现象；
（2）若无明显外部故障，通电，根据电视机的光、像、色、声几方面的情况，确认故障现象，从故障现象推断故障所在的范围；
（3）通过检查和分析确定故障部位；
（4）运用各种测试手段发现故障元件；
（5）用合格的元件更换故障元件或进行必要的调整来排除故障。
图1-1 故障检修流程图
4.故障分析过程注意事项
（1）集成电路（IC）的引脚间距很小，测量时表棒容易发生短路，造成意外的损坏。在此特别提醒：检测时，一是建议采用单手操作；二是不宜直接测集成块引脚本身，而应测引脚外延的焊盘；三是表笔不宜过于倾斜，以防止短路；四是严禁带电测电阻和焊接元件。
（2）在拆除显像管高压帽之前，-定要对显像管的阳极残留电压进行放电。放电方法：关机后将显像管高压嘴串一个10k（2W）电阻，对显像管玻璃外壳进行多次放电。放电时，应对显像管地线放电，切不可在机内地线上打火放电，更不能用打火法来试验有无高压；否则，会引起集成电路（特别是解码集成块）的损坏。
（3）在发现开机断保险丝时，未经查明原因，不急于换上保险丝通电（特别不能用比原来规格大的保险丝或金属丝替代），否则，可能会使尚未损坏的元件（如电源调整管、行输出管、基色输出管等）烧坏。如果不通电无法发现故障，可用规格相同的保险丝换上去再试一下，此刻要掌握时机，观察故障现象。最好先切断电视机稳压电源的负载，然后检查稳压电源。
（4）将底板平放在桌面时，要预先检查底板下面是否有金属物，以防止开机时时造成短路。不要带电移动电路板。
（5）当扫描电路不正常，屏幕上呈现一条水平亮线或垂直亮线时，应将亮度关小后再进行检查，以免烧伤屏幕。
（6）检修时，不可盲目调试机内可调元件（如磁心、磁帽、可变电阻、电位器等），否则，会使那些本来无故障的电路工作失常。
（7）在通电检查时，如发现冒烟、打火、焦臭味、异常过热等现象，应立即关机检查。
5.更换元件注意事项
（1）集成电路的更换
集成电路损坏后，一定要用同型号的更换。更换集成块时，务必确定正确的插入方向，切不可将管脚插错，必须在关闭电源之后进行，拆装集成电路时，烙铁外壳不可带电以免损坏集成电路。
（2）晶体管的更换
更换晶体管最好用相同型号的管子，或者用晶体管对换表中所列功能相同的管子（但要注意管脚排列是否相同）。对于低频管，其耐压和β值应符合要求。对于高频管，其耐压和fT值应符合要求：对于功率管，其耐压和功耗应符合要求；在更换中还要检查绝缘用的云母薄片有无裂损，替换后再用万用表检查绝缘情况。
（3）线圈、变压器的更换
因为各种电视机所用线圈、变压器多数不尽相同，所以更换时应用与原机相同规格的线圈或变压器。但换上同规格的线圈、变压器后，需作适当的调整。若无成品更换而需自行制作时，则应该用同样线径，同样长度的导线（有时就可用原来的导线），按同样的工艺绕制和处理，以确保电感量相同，绝缘性能良好。应特别注意其引出头位置应与原来相同。
（4）彩色显像管的更换
彩色电视机通常采用自会聚彩色显像管，其偏转线圈是由厂家配套供应的，并已事先调整到最佳状态。显像管衰老或损坏了，需用同规格的显像管连同偏转线圈一起更换。如果只更换显像管，则更换后需要进行色纯度与会聚的严格校正。
6.检修实例
（1）无光栅、无伴音、无彩色检修
此故障一般是电源电路或行输出电路有故障所致。检修时，首先应检查机内两只熔断器是否熔断（可只观检查或用万用表R1×1Ω挡测量）。0.5A熔断器串接在电源变压器的一次（初级）回路中，也可以在不打开电视机外壳的情况下，测出电源变压器一次回路是否开路。其方法是：将万用表至于R×10Ω挡，两只表笔分别接电源插头的两端，然后接通电源的开关，正常时能测出几百欧姆的电阻值，若测得阻值为无穷大，则是0.5A熔断器熔断、电源变压器一次绕组开路、电源线断线或电源开关损坏。
若0.5A熔断器熔断，则应检查电源变压器是否烧毁、整流器是否击穿。若电源变压器和整流器件正常，则是市电电压不稳定（瞬间偏高）所致。若2A熔断器熔断，则是电源稳压调整电路或负载电路有短路故障，应检查是行输出管、行输出变压器等负载电路短路还是行频偏移使行扫描工作电流增大。
若熔断器完好，则应测量稳压电源的+12V输出电压是否正常。若+12V电压为0V，则是电源调整管或复合放大管开路、复合放大管基极的偏置电阻器开路、稳压二极管击穿损坏等。若+12V电压偏低，仅有3V～5V，则是整流电路或稳压电路中有元器件损坏。
图1-2 “三无”故障检修流程图
（2）有图像、有伴音、无彩色故障检修
有图像、有伴音，表明信号通道中自高频头至中放部分是正常的，当然电源电路、伴音电路和扫描系统也是正常的。如果图像质量和伴音质量都较差，无彩色的故障还有可能在公共通道（如天线接触不良或通道增益下降等），如果图像和伴音质量均较好，故障范围可以锁定在解码电路或色度控制电路。
图1-3 有图像、有伴音、无彩色检修流程图
（3）无光栅、无图像、有伴音故障检修
图1-4 无光栅、无图像、有伴音故障检修流程图
有伴音，表明公共通道和电源电路正常。根据本机开关电源是采用行逆程脉冲反馈锁定振荡频率的特点，可以基本判定行扫描电路也正常。
7.结束语
本文是作者长期维修经验总结，仅供初学者和电子爱好者参考。
参考文献
[1]赵妮娜主编.电子技能实训[M].北京：机械工业出版社，2010，11.
[2]华容茂，闫军主编.电工电子技术实习与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2000，3.
篇4
关键词:液晶显示模块;单片机;keil;串口
中图分类号:TJ012.1 文献标识码:A
The Design of Liquid Crystal Monitor with LCD 12232
GAO Jian, XIN Chang-fan
(Electromechanical Engineering College, North University of China, Taiyuan Shanxi030051, China)
Abstract: Liquid Crystal Display (LCD) is a high-tech infrastructure components. It uses the liquid crystal electro-optic effect, LCD put on electric and magnetic fields. light and temperature changes in the external conditions under certain conditions for the conversion made visual signals to the display. LCD with a low voltage, low power consumption, and CMOS IC match. Through the common LCD module 12232F specific analysis, given the LCD module with SCM AT89S52 how to achieve serial link.
Keywords: liquid crystal display module; scm; keil; serial port
引 言
随着信息社会的发展,要处理的信息量越来越庞大,信息的交换也日益频繁,人们更广泛、更经常地接触各种显示设施与显示装置。显示装置与显示技术已经越来越成为人们生活中不可或缺的一部分,而电子工业,尤其是集成电路、计算机业的发展,使得信息处理、器件的制造等越来越容易[1,2]。显示技术的发展首先体现在显示器的发展上,其发展趋势是向着大信息量、平板化、彩色化、低功耗、实时显示的方向发展[1,3]。
现今市场上显示器种类繁多,功能各有不同,常见的显示器有:阴极射线管(CRT)、电致发光显示、发光二极管显示、液晶显示(LCM)、等离子显示、荧光显示、电泳显示(EPID)以及压电显示(PLZT)等等[4]。
随着液晶显示器件本身技术的成熟,产品的更新换代,一些原有的缺陷被不断克服,使其应用领域进一步扩大。液晶的应用大致可以分为四大类:显示、光学、传感和其它类。本文主要介绍液晶显示的相关内容[5]。
1 KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块的显示原理
由深圳市炜烨兴电子公司推出的KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块,内部电路工作简单,经济实用,其内部电路图如图1所示。
图1中IC1是带控制器的行列驱动器,IC2为列驱动器。KM12232F引脚有并行口、串行口之分。模块对液晶显示的控制和驱动都由模块内部的芯片及电路来完成,因此它与外部连接只有控制线和数据线,主控CPU通过设置数据线和控制线的值来实现所需要的显示方式,其它功能由模块自动完成。
2液晶中显示汉字的编码原理
2.1汉字的输出显示
汉字的输出主要是指汉字字形的输出,方式主要是显示和打印两种。实际上,每一个汉字都是一个特定的图形,用一个点阵来表示。点阵的每个点位只有两种状态:有点或无点。若用二进制代码来表示即该位取值为1 表示有点,取值为0表示无点。
所有汉字和各种符号的点阵信息就组成汉字的“字模库”(简称字库)。字模的表示顺序为:先从左到右,再从上到下。也就是先画第一行左上方的8个点,再是右上方的8个点,然后是第二行左边8个点,右边8个点,以此类推。
2.2汉字的显示原理
(1)读入汉字的机内编码。
(2)经过检索,查到机内码对应的点阵信息在字模库的地址。
(3)从字库中检索出该汉字的点阵信息。
(4)利用显示驱动程序将这些信息送到显示卡的显示缓冲存储器中。
(5)显示器的控制器把点阵信息整屏依次读出,并使每一个二进制位与屏幕的一个点位相对应,就可以将汉字字形在屏幕上显示出来。
3液晶显示的串口实现方案
在本文中主要实现液晶模块与单片机的串口连接。
3.1液晶与单片机串口连接
如图2所示,L-为背光阴极,接地;L+为背光阳极,接5V电源,也可以不接。本文中,时钟、数据、片选分别接单片机的P3.5、P3.4、P3.3, KM12232F与单片机连接引脚定义如下:
格式: sbit 元件名_引脚名=要接至的单片机引脚
sbit CS=P3.3
sbit SID=P3.4
sbit SCLK=P3.5
3.2单片机实验模块
单片机实验模块的电源用USB口,与PC数据连接用9芯串口接头;使用单片机内部时钟,外接12MHz晶振;单片机程序写入用P1口的P1.5、P1.7引脚;芯片MAX232CPE是16针SMD封装IC,用于完成计算机232端口的数据电平转换,并连接CMOS电路,其主要功能是实现串口通讯功能的驱动与串口数据接收,工作电压+5V。电路如图3所示。
3.3单片机调试
在此设计中,程序用类C语言实现,用到的单片机编译工具为keil。设计方案如下:
(1)用9芯串口线将89ISP的印制板(PCB板)与计算机相连。
(2)拨动单刀双掷开关(SW),使单片机的复位脚(RESET)接地。
(3)启动软件,拨动单刀双掷开关,将单片机的复位脚接到电源上。
(4)注意:掉电或复位脚接地后,需要重新启动软件,方能正常工作。
4显示模块实验数据
单片机实验板如图4所示,图中两根导线连接在液晶的背光阳极与背光阴极上,其中红线接背光阳极,蓝线接背光阴极。
将开关拨至serial位置,运行软件89ISP.exe,选择串口和文件,将编译好的“.hex”文件点击自动,将程序通过串口写入单片机,如图5所示
程序写入过程中有时会出现“校对错误”提示,可能原因是串口选择错误或串口不同,检查无误后,需要将模块重新上电,并关闭烧录软件,重新打开。
程序写入成功后,将开关拨至program就可以看到在程序中要显示的内容了,如图6所示。图6为实现汉字在此液晶模块中的显示。
如果环境光源较好,液晶的背光电源可以不加,背光主要是为了在外部光源环境不好的情况下能清楚看到显示内容而设。
5结论
本文对基于AT89S52单片机和12232液晶显示模块的实现方法进行了探讨,设计了硬件电路和软件,从而对显示控制模块12232进行了有效地控制,所应用程序均在Keil软件编译环境下调试通过,且该显示方法已经在某工业测控系统上得到成功验证。该液晶显示屏能够正常显示连续的汉字、字符,与同类型的其它图形点阵液晶显示模块相比, 其硬件电路结构简单、控制方式灵活,对于其它型号的接口芯片也有参考价值。通过对计算机通信设计、虚拟仪器的开发以及外部存储器的扩展, 非常方便地形成主从机的多机通信监控系统[6]。因此, 本文所研究的液晶显示模块的硬件接口和软件设计在测控系统的液晶显示中有很高的实用价值。
参考文献
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篇5
【 关键词 】 公路；通信系统；数字化；创建
Talk About Highway Communication System Digital Platform
Xie Miao
(Traffic Emergency Command &Dispatch Center of Tangshan Municipal Transport Bureau HebeiTangshan 063000)
【 Abstract 】 Modern information technology for the rapid development of communication system in the building of the digital platform provides technical support, with related hardware and software equipment can improve the data processing efficiency of communication system. Traditional communication system transmits a signal susceptible to outside interference, digital platform and effectively avoid the interference caused by the adverse effects. In view of the future highway communication system digital transformation is an inevitable trend, this paper analyzes the highway communication digital platform to create related issues.
【 Keywords 】 highway; communication system; digital; create
0 引言
近年来公路交通意外事故频发，不仅影响了道路运输的有序进行，也对参与交通运输人员的生命安全、财产安全构成严重的威胁。通信系统的广泛运用满足了交通信息的传输需求，及时把公路路况、车辆运输等信息输送给监控人员，协调了公路交通的稳定作业。数字化平台是基于信息技术的高科技控制平台，其能够摆脱传统通信系统面临的诸多干扰问题。
1 数字化平台建立的诸多优点
数字化平台就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。数字化通信可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号，为高速公路管理体制的完善提供了帮助，如图1。
公路通信建立数字化平台起到了多方面的作用，尤其是在维持数据信号传输稳定性方面的功能独特。具体表现：①数字信号适用于易产生杂波和波形失真的录像机及远距离传送使用。数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。数字信号本身与模拟信号相比受外部杂波的影响较小。②数字信号需要使用集成电路(IC)和大规模集成电路(ISI)，而且计算机易于处理数字信号。数字信号还适用于数字特技和图像处理。③数字信号处理电路简单。它没有模拟电路里的各种调整，因而电路工作稳定、技术人员能够从日常的调整工作中解放出来。④数字信号易于进行压缩。这一点对于数字化摄像机来说，可大大方便公路信号的传输。
2 公路信号传输面临的干扰问题
通信工程是高速公路建设的分支项目，对保持公路交通信息传输的畅通性有着积极作用。通信系统在信号传输阶段易受外界因素的干扰，原先设计的系统模块功能无法正常发挥，给交通运输的安全性埋下诸多隐患。此外，信号电缆安装使用后也出现了不同程度的故障，电缆传输能力受到损坏。这种情况不仅降低了人员捕捉信息的效率，也容易造成公路交通安全事故。信号电缆干扰的主要来源：
2.1 谐波干扰。公路通信与电力系统密切相关，电力设备也是通信系统的硬件组成，电力系统运行时产生谐波会对公路信号造成巨大的干扰。通信设备在稳定传输情况下，谐波会中断公路通信信号的传输路径，使公路信号难以及时传输给接收方，给数据信息的传输造成了不便。
2.2 电磁干扰。电磁干扰对公路通信系统的干扰尤为显著，也是一种不可避免的干扰，如图2。由于地球电磁场的存在，电磁效应对信号电缆的干扰作用持续产生。电磁干扰会降低公路信号的强度，当信号传输快靠近接收方后中断消失。
2.3 环境干扰。通信系统在传输信号时会受环境条件的干扰，不同地区的气候环境是不一样的，这也是干扰公路信号传输的重要因素。从气候上来说，各地区的风力、湿度、温度等指标大小不一，对信号发射端或接收端设备会造成不同程度的干扰。
3 数字交换机运用于通信系统
新时期各地区之间的经济合作更加频繁，保持交通线路的畅通性是极为重要的。通信数字化平台的建立要求工程采用先进的数字设备，针对不同的公路信息实施收集、处理、传输及监测等不同的操作。数字交换机是通信系统的常用设备，将其安装于在通信设备中能够提升监控系统的运行效率，快速且准确地处理数据信息。通信系统引入数字交换机的优点：
3.1 规范运行。规范化运行既能保证数据信息的有序传输，也避免了干扰源的不利干扰作用。执行数字化规范标准是数字交换机的另一特性，每执行一项程序代码均有对应的参考标准，这避免了人为因素调整数据而带来的信息错误。在公路保持高速运行期间，数字交换机可准确、及时、完整地提供各项信息。
3.2 提升效率。数字交换机替代人工操作处理信息，促进了通信数据处理效率的提升，尤其是网络电话的运用改善了信息传递的效率，如图3。根据数字交换机的运行原理，其利用相关的设备对原始数据进行分类处理，再经过计算机操作平台实施交换处理。对比传统公路通信模式，数字化模块的运用提高了数据处理的数字化水平，满足了大量复杂信息处理的要求。
3.3 自动处理。公路交通面临许多潜在的安全隐患，由于公路通信中涉及到的信息种类繁多，且每天传输的信息量庞大，若不及时处理则会导致信息存储量过大，影响到通信系统的高效率运行。自动化是数字交换机的另一特性，其利用计算机平台形成一套完整的处理过程，保证信息在短时间内处理完毕。
4 结论
总之，公路通行系统建立数字化平台是未来交通业发展的必然趋势，其利用先进的信息技术及高科技产品建立通行系统，满足了各种车辆运输的监控要求。
参考文献
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篇6
关键词:电源抑制比;低压差线性稳压器;电压增益;频率补偿
Design of A Low-dropout Regulator with High PSRR
YUAN Xiao-bo1,XU Dong-ming1,2,XIE Qing-sheng2
(1. Department of Information and Communication Engineering,Xi’an institute
of post and telecommunication,Xi’an710061,China;
2.Xi’an Supermicro Electronics Co.,LTD,Xi’an 710061,China)
Abstract:Power supply rejection ratio(PSRR)is one of the most important performance indexes in power management circuit, which reflects the sensitivity of the circuit to the power noise. To restrain the influence of the noise of the circuit, a high PSRR is needed. A low-dropout regulator with high PSRR is presented in this paper.
Key words: PSRR; LDO regulators; voltage gain; frequency compensation
1引言
随着电子产品的不断发展,电源管理解决方案不断追求高效率、小面积、低成本。而LDO(Low Drop out)线性稳压器由于具有结构简单、成本低廉、低噪声、低功耗及较小的封装尺寸等突出特点,已广泛应用于各种移动电子系统中,如笔记本计算机、蜂窝电话、寻呼机、PDA等。它能够大大地降低输出晶体管的饱和电压,使得输入电压可以非常接近输出电压,从而降低了功率消耗,延长了电池寿命。
本文对典型LDO电路的PSRR进行了分析,并在此基础上设计了一种具有高增益和高PSRR的LDO电路,并采用miller补偿技术使电路具有高的稳定性和瞬态响应[1]。
2传统LDO电源抑制比分析
如图1是简单的LDO模型。本文将先对这个模型进行分析,然后在此基础上进行设计。首先对公式中出现的参数进行介绍:Av是LDO的开环增益,β是反馈系数,Zo是输出到地的等效电阻,Zo-reg是反馈环路的输出电阻, Ro-passs是Mp的输出阻抗。由图1可以得到:
根据《CMOS模拟集成电路设计》中所提出PSRR的计算方法,如图2所示的简单等效模型,PSRR[2]可以写为:
由式(3),对以下情况分析:
DC及低频时的PSRR:在低频时环路增益很大,因此可以不必考虑Zo,可以得到式(4):
中频时的PSRR:从误差放大器主极点开始到LDO环路增益下降到1(即到单位增益频率)这段中频范围内,可由Av-ac(Av-ac是电路的交流小信号增益)代替Av:
由式(5)可以看出PSRR会在第一个极点开始下降并且会一直下降,直到单位增益频率(UGF)。原因在于环路输出电阻随频率的增大而减小。
高频时的PSRR:ZCo在高频时开始小于RL,PSRR可写为式(6):
当频率更高时:ZCo可认为AC短路及Co很小,可以得到式(7):
从上面的典型LDO分压模型来描述LDO的PSRR,可以知道LDO环路响应主极点后PSRR开始下降,随后PSRR由环路增益、单位增益频率、输出极点以及寄生电阻(ESR)零点决定。PSRR的带宽是以牺牲直流PSRR为代价的,但可以通过采用两级放大器以得到高增益和理想的带宽。下面将对实际电路增益的频率响应进行分析,以达到高的PSRR和带宽。
3改进型LDO电路设计
误差放大器设计的难点是频率补偿。一般的误差放大器都是多极点结构,为了使系统稳定,并提供快速的环路响应,必须对电路进行频率补偿。传统的LDO设计是通过用外接电容的串联电阻引入一个零点,来抵消一个极点的办法来达到环路稳定[3]的。但是传统的LDO频率补偿有以下几个缺点:首先,由于主极点值与负载电阻成正比,所以输出电流的变化会改变环路带宽;其次,输出电容的寄生电阻容易受温度等的影响,使得零点与极点的抵消失效,所以稳定性变差[4]。
针对这些缺点,本文提出了一种动态Miller频率补偿结构,图3是其电路结构图。Vfb 是反馈信号,Vref 来自带隙基准,第1级用为误差放大器;第2级也是一个放大器,增加电路环路增益,使电路能驱动阻值低的负载;采用PMOS 晶体管Mp作为调整管是输出级,来提供足够低的输入输出压差;输出直接反馈到误差放大器输入端。
其中电流采样电路是由Mp、Mps、M1、M2组成的,设计时M1的偏置电流很小而M2的W/L很大,使得M1和M2都工作在亚阈值区附近,因而VSG_M1≈VSG_M2≈VTH,采样管M2的漏端电压等于输出电压Vout。因此Mps和Mp的源漏栅电压均相等,所以此采样电路有很高的采样精度。
在图3中,晶体管M8工作在线性区,可以看成一个阻值随负载电流变化的线性电阻。假设其等效电阻为rM8,则rM8、Rc和Cc可以在误差放大器的开环传递函数中产生一个随负载变化的零点,这个零点可以用来抵消同样随负载变化的输出极点。而Miller电容C的极点分裂作用可以将主极点移到第1级的输出上,并把一个附加极点推向高频。Cc和CM是补偿电容,在这里附加电阻Rc是因为单独的rM8不能提供足够大的电阻来补偿和抵消输出极点。
忽略电路中的次要寄生参数,从上面的LDO简化电路图可以得出总的电压增益以及每一级的电压增益,如式(8)、(9)、(10)、(11)。Av是电路的总增益,三级放大器的增益分别用A1、A2、A3表示,它们的跨导则分别用gma、gmd、gmp表示,前两级的输出电阻为Roa和Rod。
随着负载电流的增大电路增益降低。
需要说明的是,此电路设计中输出外接电容Co和等效串联电阻较小,在此基础上分析电路可得到以下结果,有三个极点以及两个零点:
通过对电路的仔细设计,把P3推向高频;用rM8,Rc和Cc在误差放大器的开环传递函数中产生一个随负载变化的零点Z2,Z2可以用来抵消同样随负载变化的输出极点P2。这样可以得到一个稳定的环路响应。仿真波形如图4,在负载为10 mA和100 mA时相位裕度[5]都为55°左右,带宽大于100 kHz。
通过对LDO的增益的频率响应和PSRR分析,可以得到以下结论:本文采用的三级运放能够得到高的增益的同时又保证了足够的相位裕度,因此可以达到较高的PSRR,PSRR和增益的关系由下图5可以看出:在低频时可以达到90 dB的PSRR,和环路DC增益相当(电路中输出直接反馈到输入端,也就是说反馈系数β为1,这样又提高到电路的低频PSRR),当到UGF时PSRR为最低,随后有稍许好转。
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当LDO为数字电路供电时,由于数字电路工作状态不断发生变化,导致LDO负载电流的变化。LDO 的输出电压也会产生瞬时的跳变上冲(或下冲) ,也就是产生超调现象。这是由于负载的跳变,这里就引入了负载调整量的问题。本文所提出的电路因为有较好的频率响应,以及附加了额外的电路来增大调整管的充放电电流(这部分电路未在电路图中给出),使得电路能够这里不做详细的讨论,只给出仿真结果。
图6是在1 ns时负载电流Iout=100 mA ~ 1 mA电路的瞬态响应,可以看到输出电压仅有25 mV的跳变并且没有振铃现象。图7是在1 ns时负载电流Iout=1 mA ~ 100 mA电路的瞬态响应,输出电压的跳变也仅有35 mV。
4结论
本文以设计输出电流为100 mA的高稳定、高电源抑制比线性稳压器LDO为目标,采用了三级放大器结构来增大环路增益,利用工作在线性区的MOS管具有的压控电阻特性,构造零点跟踪电路以
(下转第87页)
抵消随输出电流变化的极点,并采用了改进型的Miller补偿方案使电路系统具有55°的相位裕度。通过对LDO的PSRR分析,在此基础上实现了较高的PSRR和较好的带宽。
参考文献
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作者简介
袁晓波,硕士研究生,研究方向:通信专用集成电路与系统设计;
徐东明,教授,硕士生导师,主要从事集成电路设计与研究;
篇7
【关键词】养路机械；电气控制系统；接地
当今时代，中国经济迅速发展更，各行各业因核心技术的不断创新，导致竞争力逐渐增加，同样对于我国的大型重点行业――铁路工程也面临着技术创新问题。而对于铁路养路机械电气控制系统的改造是本行业一直缺乏创新的关键环节，其中控制系统的接地形式是核心问题。若控制系统接地形式不合理，会造成铁路养路机械系统出现致命问题，铁路行业应自主创新，改进控制系统的接地方式，为推进大型养路机械电气控制系统的健康发展做出贡献。
1.铁路大型养路机械介绍
中国铁路发展的历程已历经上百年，在此过程中，养护及维修是保证铁路正常运行不可缺少的手段。回顾铁路发展历程，养路机械设备的改进也不断在进行，由最初的人工保养到中期的机械手段，再到今天的大型养路机械，每一步都是技术的创新，凝结着劳动人民的心血。改革开放以后，中国铁路快速发展，线路数量开始突飞猛进，造成传统的小型养路机械不能满足铁路维修的需要。并且，铁路的结构改变及高复杂程度对养路机械提出了更高的要求。科研工作者，根据铁路的特点，研究出了大型养路机械电气控制系统，该系统包含了施工机械、电脑控制系统、电气系统、动力系统等多种系统，并且该系统体型庞大，能适应铁路养护的功能需要，已成为主流形式。
2.电气控制系统接地研究
电气控制系统接地时为了减小电磁波对设备的影响以及提高控制系统对设备的操控准确度，综合来说，养路机械设备及养路设备的控制系统和接地处理方式三者当中，接地方式是最易影响控制系统稳定性的因素。若控制系统接地方式不合理，将会造成机械出现故障，功能不能完全发挥，各部件之间出现连带损坏现象，比如对配砟整形车、捣固车、清筛机械等等造成致命影响，虽然以上三种机械电路控制原理大同小异，但系统接地方式却截然不同。据调查，在过去的一年中，由于接地方式不合理导致的接卸出现罢工的情况时常出现，比如柴油机接地方式不对，电路接触不良会导致 供电电流异常变大，同时柴油机出现不同频率的噪音。该故障是由于接地方式不同引起了多种小故障，例如供电线路虚接，电路因电流过大导致线路击断等等。工作人员可利用检测设备对线路问题进行检查，柴油机声音频率异常是由于内部齿轮之间咬合精确度出现问题，不同齿轮之间转速不同导致相互摩擦，若不及时进行处理，将造成机械出现不可恢复的损伤。当接地方式不良时，启动器中的继电器电流回流不稳定，电流已出现散流或弱流等问题，由此而造成继电器不能正常工作，使得电机的运转轴不能按原位进行运动。长此以往，柴油机的继电器被迫变成暂时的发动机工作，导致其他与继电器有关的设备不能正常运作，造成养路机械电气控制系统出现故障。
目前，我国铁路的电气控制系统的接地方式一般采用捣固车接地的形式，具体来讲，是蓄电池与车身进行短接，利用车身作为接触端，从车体前端进入控制箱中，并由此进入排流，最终导入电路板。换句话说，对于电气控制系统来说，只要是前端箱体和末尾箱体直接进行相连的话，都应利用车体作为关键引导，并以此传递信号与电流。而对于常规电气控制系统来说，大于或者小于 的电压的电源，其负极与 相连，并且在控制系统中，与车体采用短接的方式，该方式又分为两种，即直接短接电路和非直接短接电路。直接短接形式在正常情况下对控制系统的稳定性无太大影响，但对于控制系统的准确度有一定影响，并且影响程度若过大，会造成控制系统的仪表度数出现异常，对整个控制系统的调控与校准造成极大困难。非直接短接时，电阻值机会减小，当阻值降低到一定范围时，同样会对控制系统的精确度造成较大影响，不管过大还是过低，对控制系统的精确不同样造成不良影响。
3.接地形式的改造
根据前文的分析，直接短接与非直接短接均会对控制系统的精确度造成影响，这两种方式最终来讲是阻值的变化问题，只要能控制阻值的变化范围，使其在可控的范围之内，便可使控制系统的精确度保持在合力范围内。对于非直接短接来说，阻值相对较小，但线路易出现接触不良等问题，因此为了降低阻值，应在整个线路的阻值之和上进行入手。可采用将环路分割成子部分，将每一个子部分包含一个控制点的办法处理，这样可以增强控制系统的阻抗能力，降低环路电流对控制系统的影响，保证控制系统的准确度。相比而言，利用模拟实验处理电气以及新的材料对电路改进比较困难，造价也大，因此，在控制系统中，对线路进行适当的分离和分解，降低每一个环节的阻值，可有效提高控制系统的整体阻值。但提高控制系统精确度的其他因素也较多，比如各部分传递信息的滞后时间、信号处理的解析方式、电线及集成电路的材料等等，都是不可忽略的因素。
4.结束语
铁路大型养路机械电气控制系统的稳定性是铁路养护的重要保障，并且伴随着经济的迅速发展，网络传输、PLC技术、现场总线科技等等，都促成了控制系统的不断优良改进。这些技术可以为柴油机的精确操控、稳定快速运行等提供优势，但是接地方式仍是该系统的瓶颈问题。因此，为了提高大型养路机械电气控制系统的稳定性，应通过技术创新、材料创新、软件创新等方面入手，在试验中不断改进，在应用中不断发现，才能更好地促进控制系统接地的健康进行。
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篇8
［关键词］高职电子创新教学模式教学改革
［作者简介］刘久凯（1961-），男，吉林德惠人，吉林农业工程职技术学院招生就业处，副教授，研究方向为电子电工与机电。（吉林四平136001）
［中图分类号］G712［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2012）20-0162-02
一、高职电子专业开展实践教学创新的必要性
随着我国经济的快速发展，电子类人才的需求量越来越大。尽管国内高等院校输送了大量电子类毕业生，但学生的综合素养、实践技能仍与需求之间存在一定的缺口。理论知识有余、动手能力不足，求职中表现的“眼高手低”是广大高职电子专业学生最大软肋之一。因此，积极培养学生的动手能力，在校内外开展各种实践活动，确保学生能在基本的理论知识引导下，拓展产品开发思路，不断自省设计、组装并改进一些电子电路，让学生所掌握的本领能够高效地转换为生产力，为社会进步服务，是当前高职教学的重要任务。随着教学改革在全国范围内如火如荼地展开，以市场需求为导向的高职教学改革势在必行。对高职电子专业而言，应形成自身的办学特色，建设出电子品牌专业，加大实践教学创新，建立完善电子实践的教学体系，促进产教学研的综合发展。
二、创新电子专业实践教学创新模式的路径
（一）将实践课程纳入教学体系，聘请实践型教师
高职电子专业一般都设置有独立的实践课程，总体上来说，实践课程无论在课时还是学分上分配仍明显不足。因此，电子实践教学改革的首要任务应该是加大对于实践性课程的重视程度，提升当前实践类、实习类课程的课时与学分分配，让实践成为学生能力考核的重要指标。高职院校应积极开设一些和数电、模电以及电路基础等相对应的实践性课程，例如，电工电路制作与调试、电工上岗等级培训等，通过这些与实际应用联系紧密课程的开设，使得实践课程学时与学分超出整体教学的一半及以上，促进教学体系进一步完善。
高职的实践性教学比重增加势必对教师的专业素养提出更高要求，除了相关的硬件设施应该到位之外，一支既具备丰富的电子类理论知识，又拥有广泛的实践经验的教师队伍更必不可少。随着教育体制的进一步改革，高学历群体逐年增多，理论知识丰富者不乏其人，但基础扎实、具备真知灼见的并不多见；由于电子类是经济发展中的热潮，从事电子类工作的社会群体很多，有操作经验与能力的工程师也不少，但能够形成体系，将之深入浅出表达的人却不在多数。因此，电子专业教师人才处于“青黄不接”的状态，解决这些问题应该从源头引进和内部培训两方面着手。首先大力扩展素质电子教师的队伍，从高等院校及企业高级工程师中选拔优秀人才；其次大力培养本校的电子教师队伍，对这些教师加大实践技能方面的培训，促进他们的快速成长。
（二）强化校内专业基地的建设与管理
1.根据电子类工作流程开展校内实训。从电子类产品的制作流程上看，要完成一个电子电路的设计项目，需要首先进行产品的设计构思，随后画出原理图与版图，其次进行PCB板制作、产品装配和调试、产品检测。电子专业开设时应根据这些过程鼓励学生完成电路的设计与开发。在PCB制作中，对于纸板、钻孔、割边等过程教师可以在示范后，让学生提出更优更稳定的解决方案。
2.根据电子类工作过程开展校内实训。校内电子专业实训基地还可以根据电路系统设计、电路图绘制、电路原理仿真、印刷线路设计、印刷电路制作、产品装配及调试及产品检验等过程建设实训室。这个实训室的技术可以包括电子组装技术实训室、EDA技术实训室、电子检测技术实训室等。与工作流程开展的校内实训不同的是，这种实训工作更侧重学生在开发设计方面的细节，帮助学生发现生产装配上的误区，提升他们调试检修的能力。
（三）加大校外实训基地的联系与反馈
校外实训基地给电子专业学生提供了更真实的环境，也是培养他们竞争力的重要场所。作为学生实践创新培养的最佳阵营，很多高职院校十分重视校外实训。寒暑假等假期安排学生投身到生产、经营与服务的具体环节中，可以进一步培养学生的职场适应能力，提升他们的实践操作水平。事实上，有些电子专业学生有充沛精力，经常提出一些创新想法，但是在可行性方面考虑欠妥，难以被企业所接受，所以产生倦怠心理。专业教师应引导学生参与到这些正常运转、遵循市场规律、讲究经济效益的企业中来，端正大家的心态，使得他们更关注自己创新成果的投入产出比，进一步深入调研创造新技术的环境，从“纸上谈兵”中走出来。
校外实训时学生需要考虑的问题也更多，通过操作可以让他们了解到自己真正热爱什么工作，哪些方面表现比他人更突出。电子专业教师可以将学生实习模式划分成岗位模式与工程模式两种，工程模式更侧重于整体把握能力，做好时间管理，重视结果导向；岗位模式更侧重于细节处理、工作技能的展示。两种模式都需要学生能够看懂各种元器件手册，能够通过书籍、上网等方式获取资料；在一些电子电路、电子器件上，了解测量优劣的方法，能够提出一针见血的问题，经常自省，立志成为电子业的高技能人才。
校外实训相比校内实训而言，虽环境更加真实但更不易控制。高职电子教师应注意做好互动反馈工作，定期与学生所处的企业领导，或学生直接上司进行沟通，了解企业方面对学生的期望，并通过合适的渠道与方式将信息反馈给学生，从而更好地引导学生成长。
（四）根据不同级别层次开展不同的实践教学
1.低年级基础操作阶段强化基本技能实训。实践能力提升也是一个循序渐进的过程，不可一蹴而就，因此打好扎实的基础十分重要。电子专业高职学生在低年级如一二年级时，应重点关注电子专业的基本技能，例如，在电子实验课程中，强化计算机操作练习、做好电子电路的课程设计，让广大学生掌握一些基础仪器与设备的使用办法及注意事项，能妥善使用电源电表、信号发生器、示波器、万用表示波器等仪器，这一时期可着力安排与基础相关的实验与课程，如万用表的组装、收音机组装、计算机连接测试、计算机AUTOCAD、VB等基本软件使用等。这一时期教师可安排一些校外高级工程师之类的人员开设讲座，旨在让学生认识到实验、实践的重要性，并深度发掘自身的兴趣点与特长的结合点，在基础理论与基础操作都掌握得较好的状况下，开始思考自己的从业方向，对实践能力培养有所倾向。学生中接受与理解能力较强、学有余力的，教师可以鼓励他们参加一些权威考试，获取电子类从业证书。
2.二、三年级强化专业课的实践。前文指出，学生初入大学时，应尽可能减少他们的心理压力，让他们以更大的热情投身到学习中去，教师尽可能传授一些相对浅显易掌握的内容，实践教学以实验为主。当学生步入高年级后，应更多考虑社会生产实际，这时候教师可以安排一些与周边企业、国内知名电子企业相关的课题开展研究，让学生提出问题、发现问题，并进行模拟设计最终解决问题，这一阶段的训练更侧重综合知识的掌握能力，旨在通过系统的训练巩固知识、增强实际应用能力。电子专业在这一时间段内主要需掌握的课程和实习包括电子设计、电子组装技术、集成电路设计、集成电路工艺、数模电路、电力拖动以及数字电子技能实训等。在数字电子技能实训中，教师可以布置设计题目如数字抢答器的设计与制作，要求学生根据所学的理论与实践，画出数字抢答器的原理图，自行准备器材并进行组装连接，最终确保运行正常。对数字抢答器设计过程中的一些可能出现的问题进行总结，并对比出它与报警钟、彩灯控制器等的区别。在电子组装技术实训中，教师可以安排学生对手机、计算机、监控探头等进行拆卸、安装，或者进行一些学校所在城市社区的义务维修活动，真正根据用户的需求对问题开展团队研究，在特定时间内进行加工调试，最后达到用户的需求。这一阶段的实习与实训旨在让学生进一步深入社会现实，能够主动地寻求并解决问题。学生在这一阶段的设计、维修作品都可以作为学生的成果，可以适当对学生创新产品进行评选。为鼓励学生进一步创新，增强学习兴趣，教师还可以设计橱窗展出、板报介绍等，让学生相互借鉴。此外，在课堂成果展示中对历届学生的作品进行深度评析，选出优异的产品参加一些特定比赛。
3.毕业设计阶段升华实践能力，加大创新培养。由于国内有些高职院校与企业有对口培养关系，电子类专业直接向企业输送人才的也不少。一方面，学生到了高年级，也更为关注就业等切实问题。毕业设计成了学生在校期间的最后一项考验与训练，教师应鼓励电子专业的学生从实习企业、社会知名企业等产品、流程上发现问题，组建合作团队，制订全面而具体的解决方案。电子专业毕业设计的环节可以从整个生产经营入手，包括开发设计出新的产品或流程、元件与设备的采购、开展人力资源管理等。这一阶段的实训可以让学生更深刻地感受到职场氛围，通过一定的“职场仿真”，使得学生对团队合作、企业组织产生更深刻的认识，为进入工作打下基础。毕业设计是对学生高职阶段学习成果的总结，也是对学生全面考查的重要手段。这时教师、企业工程师以及相关领域的技术人员都应该参与到答辩的专家小组中来，学生的综合表现也由多方共同决定。企业工程师可以从实践角度上提出更多实用性的意见，帮助学生更好地将知识转化为科学技术。另一方面，企业人员、相关领域技术人员的参与，可以避免教师对学生的刻板效应。鼓励那些平时不露头角，但有着很强的创新意识及动手能力的人才更好地表现。
（五）鼓励学生参加各种竞赛，引导学生考证
各大高职院校的电子专业的实力差距，由全国性的大赛可见一斑。因此，由于日常的交流沟通甚少，各大高职院校都十分珍惜如大学生电子设计制作大赛等官方举办的比赛。高职院校电子专业的教师应该做好学生参赛的动员工作，鼓励学生组建团队踊跃报名。教师可以通过之前几届的指导经验，对参赛报名的学生进行适当指引，在学生参赛过程中出现一些困难或挫折时，鼓励他们不畏艰难，勇攀荣誉的高峰。与普通高等院校电子系学生相比，高职院校学生的动手能力更突出，但理论基础与创新能力略有不足，因此，帮助学生正视自身的短板，消磨掉他们的惰性心理，积极组队参加各种竞赛，可以提升学生的竞争意识，丰富实践阅历，为走向工作岗位增加砝码。
为强化实践教学，教师还应关注学生的考证状况，有些专业证件是学生求职的敲门砖，因此，通过培训让学生掌握几门娴熟的技能，对于他们提升竞争力大有裨益。职业训练与专业证件会成为日后从业的重要依据，高职院校电子专业教师也应正视职业准入问题。因此，有针对性地、按部就班地开展职业技能型的实用人才培养，让学生拥有真才实学后走入社会，才能为电子行业奉献出自己的力量。
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篇9
【关键词】节能；PIC16F685；TOP221；温度监控
1.引言
《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》（〔2007〕42号）中规定：所有公共建筑内的单位，包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外，夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度。目前，室内空调温度设置超出上述范围的情况相当普遍，而现有的插座普遍不具备温度检测、智能通断电功能，无法判断室内温度是否在规定的范围内，不能在室内温度超出规定时进行提示，造成了电能的极大浪费。基于此本文设计了一种可以监控室内温度并提示或者自动切断电源的插座，可以很好地解决这个问题。
2.系统整体结构
如图1智能插座系统框图所示，本设计包括以单片机PIC12F685为核心的控制电路，空调电流检测电路，继电器电路，温度测量显示电路，蜂鸣器指示灯电路和为整体电路提供工作电源的直流稳压电源电路。
本设计中，当室内温度低于20摄氏度或者高于26摄氏度时，自动接通空调电源，允许空调运行。当室内温度在20至26摄氏度之间时，若空调不处于运行状态则自动断开空调电源，最大限度地节省待机功耗；若空调正在运行，则蜂鸣器发出信号，提醒工作人员温度超出规定范围，需要调整，从而达到节约电能的目的。
2.1 空调电流检测电路
如图2所示，空调工作电流检测电路中的电流互感器的源端接交流输入电压的两端，空调工作电流检测电路的信号输出端接单片机PIC12F685的采样输入端RA0。空调电流检测电路主要由电流互感器T1和取样电压电阻R15，比例放大电阻R14、R16、高频抑制电容C1、运算放大器LM358A、负载电阻R17、以及整流二极管D3、滤波电解电容C3组成。电流互感器T1初级的两个输入端连接在空调电源电路上，次级与取样电压电阻R15并联，取样电压电阻R15的电压信号与运算放大器LM358A的反相端2脚连接，运算放大器LM358A的1脚输出放大的交流电压信号端连接整流二极管D3，在整流二极管D3的输出端连接滤波电解电容C3。电阻R15将感应的交流充电电流转换成交流电压；运算放大器LM358A被接成反相放大器，反相放大器增益在这里仅由R14和R16的取值决定：K=R16/R14，当蓄电池开始充电时，感应的交流电流信号经R15转换为交流电压信号后输入LM358A的反相端2脚进行放大，运算放大器LM358A的1脚输出放大的交流电压信号，通过二极管D3整流，C3滤波将交流电压信号平均为直流电平信号，连接单片机PIC12F685的RA0端采样端口部分。
2.2 温度测量显示电路
温度测量采用DS18B20温度传感器。DS18B20 数字温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司生产的新一代适配微处理器的智能温度传感器,它采用单总线协议，可直接数字化输出、测试。全部传感元件及转换电路都集成在形如一只三极管的集成电路内；测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃，可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；测量结果直接输出数字温度信号,同时可传送 CRC 校验码,具有极强的抗干扰纠错能力。适应电压范围宽：3.0-5.5V,单总线上外接一个4.7 K的上拉电阻,以保证总线空闲时, 状态为高电平。
温度显示采用两位一体共阳数码管SM41052A，由三极管S9012驱动。S9012集电极接5V直流稳压电源的输出端，基极通过电阻与单片机PIC12F685的RB7、RB6，发射极接两位一体共阳数码管的位选端，数码管的段选端经限流电阻接单片机PIC12F685的输出端RC7：RC0。
2.3 继电器电路
如图3继电器电路所示，继电器电路由5V继电器K1、三极管Q1(S9012)和整流二极管D1构成，继电器K1的线圈一端接5V直流稳压电源的输出端，另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R1与单片机PIC12F685的继电器驱动输出端RA5连接，发射极接地。继电器K1线圈的两端并联整流二极管D1,在三极管Q1截止后为继电K1线圈中的电流提供一条回路，从而避免线圈产生过大的感应电势损坏三极管。
2.4 直流稳压电源电路
为了提高电能利用率，保证电路工作的稳定性、可靠性，最大限度的减少由电源波动带来的误操作，本设计中采用以TOP221单片开关电源为核心的开关电源电路
如图4所示，交流电AC由两个AC接点Port2、Port3输入，经C11和T2组成的EMI滤波器抑制电磁噪声，进入整流电路D4。整流后的脉动直流电经C5滤波，提供给TOP221开关调制电路。
高频变压器T3的次极绕组有两个，一个是主绕组，它提供电源的主能量，高频电压经肖特基二极管SB540整流后由滤波电容C4,C8滤波，再经电感L1组成低通滤波器向负载输出。L1主要是抑制高频噪声向负载输出，以防止负载受其干扰。输出端的电解电容C9是为了降低输出的交流纹波系数而加的，它主要是降低输出直流电压的交流纹波。另一个次级绕组组成反馈电压绕组，由二极管1N4148整流后加在光敏管PC817两端，输出的反馈电压加在光耦的二极管正极上，电阻R21和高精度可调稳压管TL431组成基准电压源，为光耦提供基准电压，这样光耦中的二极管的发光强度是由输出电压控制的，经光耦耦合到T4的控制端，从而实现脉宽的可控，达到稳压目的，为后续电路提供稳定低电压工作电源。
该电源的输入电压范围可达85-
265VAC，输出电压为5V，可提供0.8A的电流输出。负载调整率为±1%，电源效率约为70%，输出纹波电压小于50mV。
3.系统软件流程
系统的软件流程图如图5所示。
4.系统测试
将此设计中的智能插座的插头插到室内电源上，再将空调插头插到智能插座上，通过调整出三种室内温度进行测试，分别为18℃、23℃、27℃，配合空调遥控器的控制，测出此智能插座完全实现预期功能，工作安全可靠。
5.结语
本文设计的空调专用智能插座采用了高精度温度传感器DS18B20和直流稳压电源，温度测量准确，使用寿命长，减少对空调的影响。由单片机PIC16F685作为控制核心，只要温度超出〔2007〕42号文件规定的温度范围，就会发出提示信号，提醒室内人员调整空调的设定温度，从而节省了宝贵的电力资源。同时，在文件中规定的不需要开空调的温度范围内断开电源也在一定程度上节省了待机功耗，延长空调寿命。
参考文献
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数据手册(初稿)[Z].2006.
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篇10
关键词：1－Wire总线；DS18B20；DS2480B；硬件电路；驱动程序
中图分类号：TP274 文献标识码：B 文章编号：1004－373X(2009)04－162－04
Design of Embedded TemperatureMeasurement System Based on 1－Wire Bus
SONG Xiaobo,CHAI Bo
(Xi′an Micro－electronics Technology Institute,Xi′an,710075,China)
Abstract：The software and hardware design of 1－wire embedded temperatare measurement system based on DS18B20 are proposed.the interior structure,work protocol and using method of DS18B20 and DS2480B are introduced.The time sequence pictures and driving code of 1－wire operation,the circuit logic of system′s hardware are given.In the past applications,the temperatare measuremant mostly for the PC－chip through the serial port control DS18B20 and bridges DS2480B.In this paper,C8051F040 is applied to instead of the traditional PC,through on－chip UART chip to control the temperature in the special environment.Practice proves that the circuit system is working normal,the temperature acquisition is good.
Keywords：1－Wire bus;DS18B20;DS2480B;hardware circuit;driving program
温度作为一种基本的环境因素，直接影响着工业控制、化工、医药、航空航天等生产工艺过程，因此如何安全、可靠、快速地取得温度值就显得尤为重要。随着计算机软件、硬件技术及集成电路工业的迅速发展，各种温度采集技术不断出现。这里介绍一种基于DS18B20的
1－Wire总线的嵌入式测温系统设计。
1－Wire总线是美国Dallas公司的一项专有技术单总线技术（1－Wire Bus Technology），该技术在理论上每条总线连接的1－Wire 器件数量可达248еВ适用于单主机、多从设备的系统。它与其他串行通信方式最大的不同在于它采用单根信号线双向传输数据，以其节省I/O口线资源，成本低廉，体积小，便于总线扩展和维护等优点，在串行数据通信领域占有越来越重要的地位。
1－Wire 网络构成简单，一般情况下只使用电源线、地线、信号线3条线，当使用寄电方式供电时只需电源/信号线和地线2根线。
DS18B20是Dallas公司生产的一种简便易用的数字式温度传感器。它体积小巧，温度测量范围广（-55～ +125 ℃），测量分辨率可选，分别为0.062 5 ℃,0.125 ℃,0.25 ℃,0.5 ℃。
1 主要器件结构及工作原理
1.1 DS18B20结构及工作原理
Dallas公司生产的DS18B20可编程单总线数据温度传感器共有3种封装形式：8管脚SO封装、8管脚μSOP封装和3管脚TO－92封装。该设计中为了节省空间采用3管脚的TO－92封装，它的管脚排列图和底视图如图1所示，其中GND为接地管脚，VDD为外部供电电源管脚，DQ为数据输入/输出管脚。
DS18B20内部结构如图2所示，包括供电电路、64 b ROM、内部存储器和存储器控制逻辑4部分。64 b ROM中存储着每个DS18B20芯片独有的64位ROM ID码，这是系统用来识别DS18B20芯片的标志。其中最低8位是DS18B20的家族码：28H。中间48位是每片DS18B20独有的串行码。最高8位是用前56位计算得到的循环冗余校验码。
内部存储器由9 Byte SRAM和3 B E2PROM组成。SRAM中Byte0和Byte1是温度寄存器，用来存储采集到的温度值。Byte0的内容是温度的低8位，Byte1是温度的高8位。Byte2和 Byte3为高低温警报寄存器。Byte4为配置寄存器，用来设置器件温度采集精度。这3个字节中的值可以拷贝到E2PROM中，保证掉电后数据不会丢失，重新上电后E2PROM中的值将自动重载入SRAM中。Byte5，Byte6，Byte7保留为内部使用。Byte8存储CRC码。
DS18B20有2种供电方式：寄电方式和外部供电方式。寄电方式非常适用于需要远程温度测量和空间受限的场合。当工作于这种方式时，管脚3必须接地。总线处于高电平时DS18B20通过DQ管脚从1－Wire网络上窃取能量并存储一部分电荷到寄电电容中，总线处于低电平时释放寄电电容中的电荷给DS18B20供电。在寄电方式中寄电电容中存储的电荷能满足DS18B20大部分操作的要求，但是当执行温度转换和数据拷贝命令时操作电流提高到1.5 mA，这将导致内部弱上拉电阻上产生不可接受的压降，同时这个电流也高于寄电电容能够提供的电流，所以必须外接强上拉电路以满足这一类命令的要求。当处于外部供电方式下时则不需要外接强上拉电路，直接通过管脚3从外部供电。
在温度超过100 ℃条件时，处于寄电方式下的DS18B20可能不能保证正常通信，所以在某些特殊场合下使用外部供电方式比寄电方式更加可靠。
DS18B20是一种可编程的基于1－Wire 总线标准的数字式温度传感器，可以通过SRAM中的配置寄存器来选择测量分辨率，其上电默认值为12位精度，对应分辨率为0.062 5 ℃。其他可选择的精度包括11位、10位和9位，对应的分辨率分别为0.125 ℃，0.25 ℃，0.5℃。
DS18B20上电后处于空闲状态，可通过微处理器发送转换命令44H 来启动1次温度测量和A/D转换，并将结果存储在温度寄存器中，此后DS18B20返回空闲状态。如果DS18B20处于外部供电模式，微处理器可以发送“读时隙”来查看温度采集转换过程是否完毕，如果结束则应答为1，没结束则应答为0。如果DS18B20处于寄电方式下则不能使用该功能。DS18B20的温度数据值是以摄氏度为单位的。
1.2 DS2480B介绍及工作原理
1－Wire通信协议可以通过微处理器上的一个I/O引脚实现，但是要创建可靠的1－Wire网络，必须提供正确的时序和适当的输出电压摆率，如果1－Wire主机发送的时序不正确会导致与1－Wire从器件之间的通信间断或完全失败，并限制网络的长度。DS2480B是从串行接口到1－Wire网络协议转换的桥接器。使用这个桥接器和UART连接就能产生严格定时和电压摆率控制的1－Wire波形，并能减轻主机产生1－Wire 时序信号和对1－Wire 总线进行采样的负担。
DS2480B接收指令与数据，执行1－Wire操作，并将结果返回至主机。图3为1－Wire复位操作、写1/读数据操作、写0操作的时序图，这3种操作是1－Wire操作中必须具备的基本操作，几乎所有的其他1－Wire操作都可以由这3种操作构成。由于该设计工作在Flexible模式下，以下提供的参数都是Flexible模式下适用的参数。
1.2.1 复位/应答 时序
DS2480B接到主机复位命令后将总线拉低512 μs后释放总线，等待 2 μs(短路/中断采样)后检测总线上是否有短路或中断信号，如果没有则等待8 μs（应答采样）后检测总线上是否有应答脉冲，再等待512 μs（延迟）后向主机发送命令应答字。如果总线上有短路或中断信号则等待4 096 μs后再次检测总线。时序如图3所示。
1.2.2 写1 /读数据时序
DS2480B在写1/读数据时序中先将总线拉低8~15 μs（写1低），3~10 μs（数据采样）数据采样偏移后对总线采样并读从器件应答。再经过49 μs（等待高）1/读数据时序结束。时序图如图4所示。
1.2.3 写0 时序
DS2480B的写0时序中先将总线拉低57 μs（写0低）然后释放总线，3~10 μs后写0时序结束。如图5所示。
DS2480B可以被看作包含2个静态和多个动态的状态机。上电后DS2480B自动进入两个静态之一的命令模式。此时主机应向DS2480B发送1次复位命令，用来校准DS2480B内部的时序产生器，所有的1－Wire通信过程都必须以复位命令开始。此后DS2480B准备好接收及执行任何合法命令。在命令模式下微处理器可以改变1－Wire网络的通信速度、供电方式、改变1－Wire通信波形等。DS2480B从命令模式转换到下一个静态－数据模式后将从TXD管脚上收到的信息字节转换成相应的1－Wire通信波形并将从器件返回的应答字节通过RXD管脚返回给微处理器。也就是说对1－Wire从器件DS18B20的操作必须在数据模式下进行。
2 系统设计
系统设计包括硬件设计和软件设计2部分。
2.1 系统硬件设计
与DS2480B桥接器一起工作的UART应支持8位字长、无奇偶校验、9 600波特率（b/s）的通信方式。该系统采用Silicon公司生产的C8051F040作为主处理器，C8051F040有2个UART串口，且满足桥接器对UART的要求。温度采集转换芯片为Dallas公司生产的DS18B20。系统原理图如图6所示。
其中从C8051F040的UART到DS2480B需用1片QS3245进行3~5 V的电平转换。1－Wire总线上过多的噪声会影响1－Wire通信的正确性，为了滤除电路中的噪声保护DS2480B的1－Wire端口不受静电损伤DS2480B的1－W管脚外接RC滤波电路。在本设计中只涉及到基本DS2480B操作，在需要进行EPROM编程的设计中应串接2个DS9503。
2.2 系统软件设计
给出的1－Wire 总线驱动程序是结合图4所述电路，以C8051F040单片机为主控制器，使用内部时钟频率24.5 MHz编写而成，其中包括DS2480B复位子程序、DS2480B初始化子程序、总线复位子程序、温度采集子程序、温度值读取子程序。C8051F040系统内部有64 KB FLASH存储器可以用来存储程序代码。C代码设计调试工具为Silicon公司提供的单片机集成开发环境。
控制器上电后，对自身和DS2480B进行初始化并与DS2480B取得同步。由于DS2480B中没有晶振，它必须通过采样主机发送的字节来调节自身的时基。主控制器在低于9 600波特率条件下发送1次0字节可以产生1次复位信号。DS2480B复位后所有参数恢复到缺省状态，在该设计中1－Wire网络长度在10 m之内，属于小型长度，为了取得良好的性能，选择在“flexible speed”下进行标准速度通信。对DS2480B复位和初始化是进行正确1－Wire通信的前提，当网络中应答数据包长度或格式不正确时，也必须重新对DS2480B复位和初始化。
所有的1－Wire操作都是从复位1－Wire总线开始的。每次采集温度值和读取温度值操作前最好对总线进行1次复位操作，同时检测来自总线上的从器件的在线应答脉冲。驱动程序流程图如图7所示，部分程序代码如下所示：
#include ＜c8051f040.h＞
#include "DS2480.h"
#include ＜stdio.h＞
// MAIN Routine
main()
{
//.........disable watchdog timer.........
WDTCN = 0xde;
WDTCN = 0xad;
/........................................
UART_configure (); //UART配置
DS2480B_Rset();//DS2480B复位
init_ds2480();//DS2480B初始化
while(1)
{
wire_reset(); //1－Wire总线复位
tmp_turn(); //温度值采集
wire_reset(); //1－Wire总线复位
tmp_read(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch8); //读取温度值
}
}
//........................................
void DS2480B_Rset(void)
{
//change baute to 4800
out_uart(0x00);//在4 800波特率下主控制器向DS2480B
//发送0字节产生一次复位信号
delay(2);//延迟2 ms
//change baute to 9600
}
//........................................
void init_ds2480(void)
{
{
out_uart(0xc1); //发送总线复位命令
delay(2); //延迟2 ms
//设置1－Wire参数，为flexible模式下的1－Wire信号整形
out_uart(0x17);
while(get_uart()!=0x16);
out_uart(0x45);
while(get_uart()!=0x44);
out_uart(0x5b);
while(get_uart()!=0x5a);
out_uart(0x0f);
while(get_uart()!=0x00);
out_uart(0x91);
while(get_uart()!=0x93);
}
//..............................
void wire_reset(void)
{
out_uart(0xe3);
//切换到命令模式
delay(2);
//延迟2 ms
out_uart(0xc5);
//发送总线复位命令
while(get_es0()!=0xcd);//应答不正确则继续等待
}
//........................................
void tmp_turn()
{
out_uart(0xe1);//切换到数据模式
delay(2);//延迟2 ms
out_uart(0xcc);//发送SKIP ROM命令，寻址总线上所有从器件
while(get_uart()!=0xcc);
out_uart(0x44);//发送CONVERT T命令，令从器件采集温度值
while(get_uart()!=0x44);
out_uart(0xff);//发送“读时隙”，检查温度采集操作是否结束
delay(2);//延迟2 ms
while(get_uart()!=0xff)//没结束则等待至结束
}
//........................................
void tmp_read(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch8)
unsigned char ch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch8;
{
out_uart(0xe1);//切换到数据模式
delay(2);//延迟2 ms
out_uart(0x55);//发送MATCH ROM命令
while(get_uart()!=0x55);
out_uart(ch1); //发送要读取温度值的DS18B20的64位ROM ID号
while(get_uart()!=ch1);
out_uart(ch2);
while(get_uart()!=ch2);
out_uart(ch3);
while(get_uart()!=ch3);
out_uart(ch4);
while(get_uart()!=ch4);
out_uart(ch5);
while(get_uart()!=ch5);
out_uart(ch6);
while(get_uart()!=ch6);
out_uart(ch7);
while(get_uart()!=ch7);
out_uart(ch8);
while(get_uart()!=ch8);
out_uart(0xbe);//发送读暂存器命令
while(get_uart()!=0xbe);
out_uart(0xff);//读暂存器Byte0
cc1=get_uart();
out_uart(0xff);//读暂存器Byte1
cc2=get_uart();
cc1=(((cc1＞＞4)&0x0f) | ((cc2＜＜4)&0xf0));
}
3 结 语
介绍一种1－Wire总线嵌入式测温系统，并给出了硬件电路及部分驱动代码。该系统具有设计简单，扩展方便，占用主控制器资源少，软件控制方便易于实现自动化测试等特点，并成功应用于工程实践中。在设计成本、费用和复杂度方面相对于CAN，RS 485等总线有着无可比拟的优势，更适合小型工控系统使用，在今后的工业应用领域中必将有着更为广阔的空间。
参 考 文 献
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