測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)；校內(nèi)實(shí)訓(xùn)；實(shí)訓(xùn)內(nèi)容；實(shí)訓(xùn)大綱

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）10-0143-03

On-campus Practical Training Exploration of Measurement and Control Technology and Instrument Specialty//YIN Lunhai， WANG Junsheng， LAN Hehui

Abstract The on-campus practical training teaching system is established. Training target， training content and training module is formulated. All the training contents are from basic to professional， and go from the easy to the difficult and complicated. The Engi-neering practice ability of the students can be increased through training. Students of three year of graduation are trained and good results have been achieved. Both the Engineering practice ability and ability to research of the students are all increased.

Key words measurement and control technology and instrument specialty； on-campus practical training； training content； training syllabus

1 引言

目前許多院校校外實(shí)習(xí)以走馬觀花為主，雖然學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中可以見到許多未曾見過(guò)的儀器設(shè)備，可見識(shí)到實(shí)習(xí)單位的整個(gè)生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝，但實(shí)習(xí)效果仍不理想。所以在校外實(shí)習(xí)基礎(chǔ)上做好校內(nèi)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)，對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力尤為重要。

遼寧工業(yè)大學(xué)為保障學(xué)校各專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力，不斷提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)硬件設(shè)施方面采取了一系列保障措施。同時(shí)，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱測(cè)控專業(yè)）教研室教師豐富的工程實(shí)踐能力為測(cè)控專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)提供了有力的保障。

2 校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)

目前測(cè)控專業(yè)可用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)基地條件良好，足可滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)需要。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 測(cè)控專業(yè)基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)室有測(cè)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、“電工電子技術(shù)”遼寧省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、“智能控制理論及應(yīng)用”省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室、智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、“新能源汽車智能控制技術(shù)”省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、與德國(guó)西門子共建的“PLC實(shí)驗(yàn)室”、與美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司共建的“工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室”、與美國(guó)飛思卡爾半導(dǎo)體公司共建的“嵌入式應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”。

學(xué)校實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè) 2012年，遼寧工業(yè)大學(xué)在國(guó)家發(fā)改委專項(xiàng)資金資助下，投資8000余萬(wàn)元建設(shè)工程實(shí)訓(xùn)中心，面積2.8萬(wàn)余平方米，目前完成試驗(yàn)設(shè)備安裝并投入使用的有金工實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、電工電子實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、現(xiàn)代加工技術(shù)平臺(tái)、電氣工程綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、光網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、新能源技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、汽車檢測(cè)與維修工程訓(xùn)練平臺(tái)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化訓(xùn)練平臺(tái)、化工生產(chǎn)工藝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和材料工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)?；乜赏瑫r(shí)滿足1000名學(xué)生從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練[1]。10個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中測(cè)控專業(yè)學(xué)生可利用8個(gè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心實(shí)訓(xùn)平臺(tái)及測(cè)控專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置，為測(cè)控專業(yè)學(xué)生校內(nèi)實(shí)訓(xùn)提供了良好的實(shí)訓(xùn)硬件條件。

3 合理的實(shí)訓(xùn)師資隊(duì)伍建設(shè)

測(cè)控專業(yè)教師學(xué)歷、職稱結(jié)構(gòu)合理 測(cè)控專業(yè)現(xiàn)有專任教師15人，其中教授4人，副教授5人，講師3人，高工1人，實(shí)驗(yàn)師2人；具有博士學(xué)位6人，碩士學(xué)位7人；中國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)理事1人，遼寧省“百千萬(wàn)人才工程”千人層次1人，遼寧省青年骨干教師2人[2]。聘請(qǐng)了丹東東方測(cè)控集團(tuán)有限公司、丹東華日理學(xué)電氣有限公司、錦州利達(dá)航海電器有限公司等公司8名高級(jí)工程師為客座教授，聯(lián)合指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等。

測(cè)控專業(yè)教師具有較強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的能力 自2013年以來(lái)，測(cè)控專業(yè)教師共指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目11項(xiàng)，其中省級(jí)6項(xiàng)、校級(jí)5項(xiàng)；3年來(lái)指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽，獲得國(guó)家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)5項(xiàng)、省級(jí)三等獎(jiǎng)3項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加中國(guó)機(jī)器人公開賽，獲得國(guó)家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省級(jí)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加飛思卡爾杯智能車競(jìng)賽，獲得全國(guó)總決賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、東北賽區(qū)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)青春全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、“藍(lán)橋杯”軟件創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)賽等大賽，獲得多個(gè)國(guó)家級(jí)和省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

4 確定實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)，建立適合測(cè)控專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

實(shí)訓(xùn)的目標(biāo)是通過(guò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和工程設(shè)計(jì)能力。基礎(chǔ)訓(xùn)練要求：通過(guò)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生能夠完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；根據(jù)被控對(duì)象特性與技術(shù)參數(shù)要求，學(xué)會(huì)選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器、顯示儀表等裝置，能夠完成系統(tǒng)組裝調(diào)試、系統(tǒng)投運(yùn)與參數(shù)整定；學(xué)會(huì)各個(gè)裝置的拆卸與組裝、設(shè)備維護(hù)與維修。能力提高訓(xùn)練要求：能夠完成信號(hào)調(diào)理電路、簡(jiǎn)單變送器、控制器、輸出控制電路的設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目包括專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)、專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新訓(xùn)練。

專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn) 主要包括金工實(shí)習(xí)、電子實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、信號(hào)變換綜合設(shè)計(jì)、過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理及接口技術(shù)設(shè)計(jì)、專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)模塊內(nèi)容以“實(shí)用、夠用、熟練”為原則，要求學(xué)生掌握基本的實(shí)訓(xùn)技能。綜合運(yùn)用電子技術(shù)、電路等電類基礎(chǔ)課程知識(shí)，設(shè)計(jì)完成實(shí)物制作與調(diào)試。實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，有針對(duì)性地選擇實(shí)訓(xùn)內(nèi)容或項(xiàng)目，為專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)打好基礎(chǔ)。

專業(yè)技能實(shí)訓(xùn) 主要包括以智能儀表為主線的綜合實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生具有儀器儀表開發(fā)、設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力；以儀表工程為主線的綜合實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生具有控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與儀表選型、安裝及調(diào)試的工程實(shí)踐能力。

1）智能儀表實(shí)訓(xùn)：主要訓(xùn)練傳感器與檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、DSP技術(shù)、測(cè)控電路等專業(yè)課程內(nèi)容的綜合應(yīng)用，包括完成儀器儀表的設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、仿真、實(shí)物制作、調(diào)試等環(huán)節(jié)。

2）儀表工程實(shí)訓(xùn)：主要訓(xùn)練傳感器與檢測(cè)技術(shù)、測(cè)控電路、PLC技術(shù)、過(guò)程控制系統(tǒng)、控制儀表及裝置、DCS技術(shù)、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工控組態(tài)軟件等專業(yè)課程內(nèi)容的綜合應(yīng)用，包括完成控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與儀器儀表的選型、安裝、調(diào)試及維修等環(huán)節(jié)。

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要隨著知識(shí)的更新有所創(chuàng)新、增減，體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)的實(shí)用性和先進(jìn)性，同時(shí)著重于學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)教育。

創(chuàng)新性訓(xùn)練 主要包括開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)置、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目設(shè)置、科技競(jìng)賽項(xiàng)目設(shè)置：開放性實(shí)驗(yàn)以信號(hào)調(diào)理、單片機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)課程內(nèi)容為主設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目以企業(yè)需求為導(dǎo)向，設(shè)置檢測(cè)與控制為主的工程實(shí)踐類項(xiàng)目；科技競(jìng)賽依托校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、西門子共建PLC實(shí)驗(yàn)室、浙大中控共建DCS實(shí)驗(yàn)室、校實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源，開展相應(yīng)的專業(yè)技能競(jìng)賽。

5 建立測(cè)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)模塊

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，包括專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)設(shè)置和能力提高實(shí)訓(xùn)模塊設(shè)置。

基本技能實(shí)訓(xùn)模塊

1）熟悉檢測(cè)變送器、控制裝置結(jié)構(gòu)原理，學(xué)會(huì)拆卸與組裝。傳感器拆裝與調(diào)試包括熱電偶拆裝與調(diào)試、熱電阻拆裝與調(diào)試、壓力或差壓傳感器拆裝與調(diào)試、流量傳感器拆裝與調(diào)試、物位傳感器拆裝與調(diào)試。變送器拆裝與調(diào)試包括溫度變送器拆裝與調(diào)試、流量變送器拆裝與調(diào)試、壓力或差壓變送器拆裝與調(diào)試、液位變送器拆裝與調(diào)試。執(zhí)行器拆裝與調(diào)試包括氣動(dòng)薄膜控制閥拆裝與調(diào)試、氣動(dòng)推桿拆裝與調(diào)試、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥拆裝與調(diào)試、電動(dòng)推桿拆裝與調(diào)試、低壓電器拆裝與調(diào)試、變頻器調(diào)試、電動(dòng)機(jī)拆裝與調(diào)試。顯示儀表拆裝與調(diào)試包括模擬式顯示儀表和智能顯示儀表拆裝與調(diào)試。控制器拆裝與調(diào)試包括模擬式控制器和智能控制器拆裝與調(diào)試。

2）根據(jù)被控對(duì)象特性設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，如單閉環(huán)、串級(jí)、比值等控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)要求和被控對(duì)象特性選擇傳感器、變送器、控制器和執(zhí)行器，然后組成所需控制系統(tǒng)。

3）控制系統(tǒng)組裝，將所選擇的自動(dòng)檢測(cè)和控制裝置組裝成實(shí)際應(yīng)用的控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備情況，可組成溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)、壓力檢測(cè)控制系統(tǒng)、流量檢測(cè)控制系統(tǒng)、液位檢測(cè)控制系統(tǒng)，以及四種控制系統(tǒng)合成的綜合控制系統(tǒng)。

4）控制器作用方向的確定。根據(jù)被控對(duì)象特性，選擇執(zhí)行器、變送器作用方向的選擇或設(shè)定，最終確定控制器作用方向。

5）根據(jù)被控對(duì)象特性，選擇控制規(guī)律，設(shè)置控制參數(shù)。

6）系統(tǒng)投運(yùn)，包括投運(yùn)前儀器設(shè)備的校驗(yàn)與檢修、控制器參數(shù)的整定。

能力提高實(shí)訓(xùn)模塊 為了進(jìn)一步提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，設(shè)置了能力提高的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，包括網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)和電路設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試實(shí)訓(xùn)。

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)包括PLC技術(shù)、過(guò)程控制系統(tǒng)、控制儀表及裝置、DCS技術(shù)、工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工控組態(tài)軟件等專業(yè)課程內(nèi)容的綜合應(yīng)用，包括完成控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與儀器儀表的選型、安裝、調(diào)試及維修等環(huán)節(jié)。

電路設(shè)計(jì)類實(shí)訓(xùn)包括信號(hào)調(diào)理電路、變送器、控制器、輸出控制電路設(shè)計(jì)、制作、焊接和調(diào)試。相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)有基于傳感器與檢測(cè)技術(shù)、測(cè)控電路等課程的信號(hào)變換綜合設(shè)計(jì)，基于單片機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、DSP技術(shù)等課程的控制器設(shè)計(jì)等。有些能力提高實(shí)訓(xùn)部分安排在基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)模塊中進(jìn)行。

6 制定實(shí)訓(xùn)大綱

制訂了較為詳盡的培養(yǎng)計(jì)劃，使實(shí)訓(xùn)與課程設(shè)置緊密結(jié)合，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)盡量安排在相關(guān)課程結(jié)束后就進(jìn)行。比如：專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)在電路、電子技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)課后的第5學(xué)期進(jìn)行，2學(xué)分；信號(hào)變換綜合設(shè)計(jì)在傳感器與檢測(cè)技術(shù)、測(cè)控電路、電力電子技術(shù)課程結(jié)束后的第5學(xué)期進(jìn)行，2學(xué)分。

對(duì)于綜合性實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，只能在所有理論課程都結(jié)束后進(jìn)行，或者分步進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。如表1綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃，分為6、7兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。同時(shí)，根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容多次安排實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)，并根據(jù)學(xué)時(shí)數(shù)與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目權(quán)重分配成績(jī)比例。實(shí)訓(xùn)成績(jī)最終通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)演示、報(bào)告、答辯等方式進(jìn)行考核。

7 實(shí)訓(xùn)效果

實(shí)訓(xùn)教學(xué)中以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)開展，根據(jù)不同實(shí)訓(xùn)模塊、教學(xué)內(nèi)容以及每節(jié)實(shí)訓(xùn)課的重難點(diǎn)，采用不同的教學(xué)方法。以教師為主導(dǎo)開展采用啟發(fā)式教學(xué)方法，把學(xué)生作為教學(xué)的主體，引導(dǎo)學(xué)生肯思考、會(huì)思考，以提高其分析和解決問(wèn)題能力。從2013年開始，對(duì)2010、2011、2012級(jí)測(cè)控專業(yè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

傳感器拆裝、調(diào)試實(shí)訓(xùn) 使學(xué)生深入了解傳感器工作原理、特性和輸出信號(hào)特點(diǎn)，從而可以根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)制作信號(hào)調(diào)理電路，或者選擇傳感器。

專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn) 通過(guò)對(duì)電子元器件性能測(cè)試和簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)制作，充分了解器件性能，為復(fù)雜電路設(shè)計(jì)制作時(shí)器件選型獲得第一手經(jīng)驗(yàn)；信號(hào)變換綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生設(shè)計(jì)信號(hào)放大、濾波、隔離、線性化等功能的信號(hào)調(diào)理電路，設(shè)計(jì)輸出控制電路，利用自己設(shè)計(jì)的控制器組成一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。這樣可以鍛煉學(xué)生掌握較復(fù)雜的控制電路設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作能力和電路檢修能力。

控制器制作實(shí)訓(xùn) 在單片機(jī)原理及接口技術(shù)、DSP技術(shù)及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，利用相應(yīng)的開發(fā)板，并分層次設(shè)置實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)、制作、焊接和調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性工程設(shè)計(jì)的能力。

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn) 在PLC技術(shù)、DCS與FCS實(shí)訓(xùn)中，依托S7-300實(shí)驗(yàn)室、羅克韋爾實(shí)驗(yàn)室、DCS實(shí)驗(yàn)室開發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在3屆學(xué)生中開展多項(xiàng)技能培訓(xùn)、技能競(jìng)賽，取得較好的工程訓(xùn)練效果。

經(jīng)過(guò)實(shí)訓(xùn)鍛煉，測(cè)控專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、研發(fā)能力都有了較大的提高，提高了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，部分工程能力較強(qiáng)的學(xué)生在工作伊始就表現(xiàn)出較強(qiáng)的科研能力和業(yè)務(wù)能力。如2010級(jí)一名學(xué)生，工作不到一年，就成為丹東華日理學(xué)儀器有限公司技術(shù)骨干，承擔(dān)科研項(xiàng)目；就業(yè)于丹東金洋科技發(fā)展集團(tuán)有限公司的一名2011級(jí)學(xué)生在實(shí)習(xí)期滿后就成為項(xiàng)目組長(zhǎng)，承擔(dān)項(xiàng)目。

具有了較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，畢業(yè)生在就業(yè)時(shí)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，近3年來(lái)，本專業(yè)畢業(yè)生的一次協(xié)議率分別是49.06%、63.86%、73.08%，就業(yè)率分別為90.57%、96.39%、98.78%，呈現(xiàn)穩(wěn)步攀升趨勢(shì)。

8 結(jié)語(yǔ)

建立實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，實(shí)訓(xùn)過(guò)程形成從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到專業(yè)、從接受基本知識(shí)和技能到培養(yǎng)綜合能力這樣一個(gè)逐步積累、深化和提高的完整的教學(xué)體系。實(shí)訓(xùn)教學(xué)與理論教學(xué)組成一個(gè)完整的測(cè)控專業(yè)培養(yǎng)體系，全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)技能、科學(xué)作風(fēng)，以及綜合分析、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)

第2篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:LonWorks;智能節(jié)點(diǎn);智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS是針對(duì)傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)的不足之處提出來(lái)的，它跨越了電子、控制、儀器儀表、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，因此具有一定的學(xué)術(shù)意義。在眾多總線中，LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線以其完全支持ISO/OSI七層協(xié)議，支持多種通信媒介，可靠性高，可互操作，兼容性和靈活性好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)場(chǎng)總線的主流。

本文對(duì)基于LonWorks的高可靠性、全開放的智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究和應(yīng)用，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，開發(fā)和設(shè)計(jì)智能測(cè)控系統(tǒng)。

1 LonWorks智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)概述

基于神經(jīng)元芯片的開發(fā)可以分為兩種:

(1)基于控制模塊的硬件設(shè)計(jì)方法;(2)基于收發(fā)器的硬件設(shè)計(jì)方法。

控制模塊中通常包括神經(jīng)元芯片、Flash、程序存儲(chǔ)器、收發(fā)器以及RAM等，用戶只需設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用電路，可縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。而基于收發(fā)器的設(shè)計(jì)方法除了考慮應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，還必須考慮神經(jīng)元芯片與Flash存儲(chǔ)器以及RAM的接口電路。采用這種方法時(shí)，電路板設(shè)計(jì)加工以及生產(chǎn)工藝要求較高，但可以降低產(chǎn)品成本，提高設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了學(xué)習(xí)和以后研究的需要，本文采用第二種設(shè)計(jì)方案。LonWorks技術(shù)是一種控制網(wǎng)絡(luò)層次上的技術(shù)，故節(jié)點(diǎn)的開發(fā)離不開對(duì)網(wǎng)絡(luò)的整體考慮，根據(jù)控制策略的不同，節(jié)點(diǎn)的開發(fā)會(huì)有所不同，但對(duì)于一個(gè)控制網(wǎng)而言，不外乎由傳感器、執(zhí)行器、獲取和傳輸數(shù)據(jù)局的網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行控制邏輯的控制和程序等構(gòu)成。而對(duì)于組成網(wǎng)絡(luò)重要部分的節(jié)點(diǎn)而言，所完成的任務(wù)無(wú)非是獲取和傳輸數(shù)據(jù)，并根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)信息來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的控制邏輯。故此，一個(gè)通用節(jié)點(diǎn)可由圖1表示。

下面將討論LonWorks節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)以及LonWorks節(jié)點(diǎn)的邏輯編程。

2 LonWorks智能節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 電源電路設(shè)計(jì)

交流電源電壓經(jīng)過(guò)全波整流后，采用7805芯片變成節(jié)點(diǎn)電路需要的5V的直流電源。設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 MC143150與AT89C52的接口

該節(jié)點(diǎn)采用AT89C52作為主處理器，與神經(jīng)元芯片接成并行I/O對(duì)象的操作模式。神經(jīng)元芯片的并行I/O對(duì)象允許以最高為3.3Mbps的速率雙向傳輸數(shù)據(jù)。并行I/O對(duì)象的物理接口通過(guò)神經(jīng)元芯片的11個(gè)I/O引腳完成。應(yīng)用在并行I/O狀態(tài)下的神經(jīng)元芯片不再能有其他的I/O對(duì)象來(lái)處理物理接口，神經(jīng)元芯片固件還可實(shí)現(xiàn)令牌傳遞和握手協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)同步和防止總線競(jìng)爭(zhēng)。為增加設(shè)計(jì)的靈活性，神經(jīng)元芯片提供幾種并行I/O對(duì)象的操作模式:主模式，從A模式和從B模式。本節(jié)點(diǎn)中神經(jīng)元芯片與單片機(jī)AT89C52的連接采用從A模式，其接口電路如圖3所示。

由于神經(jīng)元芯片3150的握手信號(hào)HS是集電極開路的，因此需要接上一個(gè)10kΩ的上拉電阻。在Slave A模式中，神經(jīng)元芯片3150是在主處理器的控制下工作的，對(duì)主處理器來(lái)說(shuō)，神經(jīng)元芯片3150是含8個(gè)數(shù)據(jù)位和3個(gè)控制位的并行I/O設(shè)備。單片機(jī)的P0口與神經(jīng)元芯片3150的IO0~IO7相連作為8位數(shù)據(jù)總線，P1.7與神經(jīng)元芯片3150的IO10相連接作為握手信號(hào)端，P1.5與IO8相連作為CS信號(hào)端。HS信號(hào)由神經(jīng)元芯片3150的內(nèi)部固件控制，當(dāng)HS為高電平時(shí)，表示神經(jīng)元芯片3150正在讀寫數(shù)據(jù)、處于忙狀態(tài)，當(dāng)HS為低電平時(shí)，表示神經(jīng)元芯片3150數(shù)據(jù)處理完畢，可以進(jìn)行下一次通信了。在總線上主處理器和從處理器之間不斷交換一個(gè)虛擬的寫令牌，令牌的擁有者有寫數(shù)據(jù)或傳遞數(shù)據(jù)的權(quán)力。主處理器寫時(shí)，當(dāng)AT89C52單片機(jī)判斷到HS信號(hào)為低時(shí)，在CS信號(hào)的下降沿將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)總線，在CS信號(hào)的上升沿?cái)?shù)據(jù)被神經(jīng)元芯片3150的輸入緩沖區(qū)截取，同時(shí)導(dǎo)致HS端變?yōu)楦唠娖?，?dāng)數(shù)據(jù)讀取結(jié)束時(shí)，HS被置低，等待下次通信。

2.3 神經(jīng)元芯片3150的存儲(chǔ)器擴(kuò)展

本節(jié)點(diǎn)中，系統(tǒng)的固件存儲(chǔ)在片外的EPROM中，地址為0x0000～0x3FFFH;應(yīng)用程序也存儲(chǔ)在片外的EPROM中，地址為0x4000～0x7FFFH;片外RAM的地址為0x8000～0xDFFFH。地址空間的分配如圖4所示。圖4是神經(jīng)元芯片外接32kB EPROM和24kB RAM的電路原理圖。由于系統(tǒng)固件的存儲(chǔ)地址要求從0x0000H開始，所以32kB EPROM的地址應(yīng)設(shè)計(jì)成0x0000H～0x7FFFH;而RAM的地址是0x8000H～0xDFFFH(24kB)。將地址線A15直接作為EPROM的選片信號(hào)線。當(dāng)A15為低電平時(shí)，EPROM被激活，因此保證了EPROM的地址從0x0000H到0x7FFFH。

地址線A13和A14進(jìn)行與非邏輯再和A15與非后作為RAM存儲(chǔ)器的選片信號(hào)線，這樣，當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)線最高三位是100、101及110時(shí)，RAM存儲(chǔ)器的選片信號(hào)才為低電平，所以RAM存儲(chǔ)器的地址為1000 0000 0000 0000 ～ 1101 1111 11111111，即0x8000H～0xDFFFH，一共為24kB。

2.4 主處理器AT89C52外圍電路設(shè)計(jì)

圖5為主處理器外圍接口電路圖。該節(jié)點(diǎn)采用27256擴(kuò)展了32kB的RAM，用于存儲(chǔ)各模擬通道輸入和輸出數(shù)據(jù)。

2.5 硬件抗干擾性措施

LonWorks設(shè)備工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，其自身各部分及與周圍其他電子設(shè)備之間不可避免地存在各種形式的電磁干擾EMI，此外靜電放電ESD產(chǎn)生的脈沖電壓、電流也是瞬態(tài)干擾因素，因此在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)應(yīng)增強(qiáng)設(shè)備自身的抗干擾能力，切斷內(nèi)外干擾。為有效地避免因外界EMI和ESD導(dǎo)致自身工作性能的降低，同時(shí)結(jié)合LonWorks電路自身特點(diǎn)，要考慮的主要問(wèn)題有:寄生耦合問(wèn)題、電源分配及VCC解耦、傳輸介質(zhì)、ESD的防護(hù)措施。

3 LonWorks智能節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

3.1據(jù)采集模塊的軟件設(shè)計(jì)

智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集部分采用MAXIM公司的12位DAS芯片MAX197位必須一致(即D2、D1、D0位必須一致)。MAX197提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中斷信號(hào)，轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒時(shí)，中斷信號(hào)INT變?yōu)榈碗娖?，本程序中通過(guò)輪詢P1.7口的狀態(tài)來(lái)判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。

AT89C52單片機(jī)可根據(jù)定時(shí)常數(shù)來(lái)決定什么時(shí)候去觸發(fā)數(shù)據(jù)采集開始，因此定時(shí)常數(shù)有2個(gè)，前M次采樣的定時(shí)常數(shù)為Tsd+T，后N-M次的定時(shí)常數(shù)為Ts，采樣得到的數(shù)據(jù)保存在擴(kuò)展的RAM中。

綜上所述，編寫的數(shù)據(jù)采集子程序流程圖如圖6所示。

3.2 LonWorks通信模塊的軟件設(shè)計(jì)

本裝置的主處理器是AT89C52，從處理器是MC143150，主處理器負(fù)責(zé)將測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)送給MC143150，而MC143150則負(fù)責(zé)將測(cè)得的參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送到LonWorks網(wǎng)絡(luò)上。Neuron芯片程序的編寫使用Neuron C語(yǔ)言。

本裝置中主機(jī)在完成參量的采集、處理和存儲(chǔ)后通過(guò)并行通信方式將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給Neuron芯片，由Neuron芯片將測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)送到LonWorks網(wǎng)絡(luò)上。因此通信模塊包括了80C196KC與Neuron芯片的通信和Neuron芯片的網(wǎng)絡(luò)通信兩各部分。Neuron芯片以并行從B方式與主機(jī)通信，在該方式下Neuron芯片的IO0~IO7為雙向數(shù)據(jù)總線(其中IO0為數(shù)據(jù)的低位和握手信號(hào)共用位)、IO8作為片選信號(hào)CS、IO9為讀寫控制信號(hào)R/W、IO10作為選擇輸入A0。主機(jī)與Neuron芯片的通信程序流程圖如圖7所示。

本裝置Neuron芯片的應(yīng)用程序可以通過(guò)分別定義包含各電參量當(dāng)前測(cè)量值的網(wǎng)絡(luò)變量實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)路共享。網(wǎng)絡(luò)變量定義的格式如下:

network input | output [netvar-modifier] [class] type [connection-info] identifier

[=initial-value]

程序中的網(wǎng)絡(luò)變量應(yīng)為輸出型的網(wǎng)絡(luò)變量，為便于數(shù)據(jù)格式的通用性，類型(type)定義為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量SNVT_count_inc，該類型網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)據(jù)類型為有符號(hào)長(zhǎng)整形數(shù)，長(zhǎng)度為2個(gè)字節(jié)。Neuron芯片與80C196KC之間采用并行(Parallel)通信方式，工作方式為Slave A方式，對(duì)Parallel I/O對(duì)象進(jìn)行顯式配置的Neuron C語(yǔ)句和說(shuō)明為:

IO_0 parallel slave | slave_a | master io_object_name

Parallel I/O對(duì)象雖然使用全部11個(gè)管腳，但只需說(shuō)明管腳IO_0即可，slave| slave_a | master 用于說(shuō)明Neuron芯片的工作模式。io_object_name為用戶給I/O對(duì)象指定的名字。本程序?qū)arallel I/O對(duì)象的說(shuō)明為:

IO_0 parallel slave_b ele_par

為使用Neuron芯片的Parallel I/O 對(duì)象，io_in()和io_out()函數(shù)需要一個(gè)指向parallel_io_interface結(jié)構(gòu)的指針:

struct parallel_io_interface

若想實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，還需將網(wǎng)絡(luò)變量互連，該過(guò)程稱為捆綁(binding)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理工具來(lái)完成，比如LonBuilder、LonManager軟件包中的LonMaker或Echelon公司的客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架LNS。連接過(guò)程實(shí)際上就是發(fā)送一組包含節(jié)點(diǎn)的地址、報(bào)文類型等信息的網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文到需要連接的節(jié)點(diǎn)，然后這些節(jié)點(diǎn)再將地址表和網(wǎng)絡(luò)變量配置表寫入Neuron芯片的E2PROM中。經(jīng)過(guò)LonMaker工具配置后網(wǎng)絡(luò)變量就與LonWorks網(wǎng)絡(luò)建立了連接，輸出網(wǎng)絡(luò)變量的更新將引起與之相連的輸入網(wǎng)絡(luò)變量的更新，從而將測(cè)量的電參量傳送到了LonWorks網(wǎng)絡(luò)上。

3.3 軟件抗干擾措施

本裝置應(yīng)用的場(chǎng)所工作環(huán)境比較惡劣、干擾嚴(yán)重，因此需要周密考慮和解決抗干擾的問(wèn)題。常用的軟件抗干擾措施有指令冗余和軟件陷阱。“指令冗余”適用于當(dāng)CPU受到干擾后把操作數(shù)當(dāng)作指令碼來(lái)執(zhí)行從而引起程序的混亂，此時(shí)指令冗余可使程序恢復(fù)正常。另一種軟件抗干擾措施，即所謂“軟件陷阱”?！败浖葳濉笔且粭l引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指令的地址，在那里有一段專門處理錯(cuò)誤的程序。“軟件陷阱”一般安排在下列四種地方:未使用的中斷向量區(qū)、未使用的大片EPROM空間、表格、程序區(qū)。

本裝置還采用了看門狗定時(shí)器來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行，大大提高了程序的抗干擾能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要敘述了基于LonWorks的智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，其中包括了AT89C52單片機(jī)程序和Neuron芯片的應(yīng)用程序兩部分的流程圖。主機(jī)程序用MCS-51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言來(lái)編寫，Neuron芯片應(yīng)用程序用Neuron C來(lái)編寫。

LonWorks技術(shù)發(fā)展方興未艾，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，具有較理想的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

我國(guó)目前對(duì)LonWorks技術(shù)的應(yīng)用剛剛起步，隨著業(yè)內(nèi)人士的更多了解，相信會(huì)有更廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]凌志浩.從神經(jīng)元芯片到控制網(wǎng)絡(luò)[M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

[2]楊育紅，等.LON網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)[M].西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[3]楊育紅，等.LON網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及應(yīng)用[M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，1999.

[4]馬莉.智能控制與Lon網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[5]段曙彬，高安邦. LON智能節(jié)點(diǎn)開發(fā)與組網(wǎng)研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(1).

[6]智淑亞，高安邦，楊帥.LonWorks現(xiàn)代智能測(cè)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].電腦學(xué)習(xí)2006(1).

[7]智淑亞，段曙彬，高安邦.基于Neuron芯片的智能調(diào)光節(jié)點(diǎn)開發(fā)[J].電腦學(xué)習(xí)，2005(6).

[8]智淑亞，高安邦，李忠華. 基于LON測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦學(xué)習(xí)，2005(5).

[9]穆遠(yuǎn)詳. LonWorks:全新的現(xiàn)代智能測(cè)控技術(shù)淺析[J].電腦學(xué)習(xí)，2004(3).

[10]穆遠(yuǎn)詳. 基于LonWorks技術(shù)的現(xiàn)代智能測(cè)控系統(tǒng)[J].電腦學(xué)習(xí)，2004(2).

[11]Echelon Co. LonMaker for Windows User’s Guide， 2000.

[12]Echelon Co. LonPoint User’s Guide， 1996.

[13]Echelon Co. Lnsdde Sever User’s Guide， 1996.

第3篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】 環(huán)境監(jiān)測(cè)；單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集

1、引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)居住和工作的環(huán)境有了更高的要求，越來(lái)越重視其舒適性和安全性，這就要求對(duì)室內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行量化管理。其中，對(duì)有的參數(shù)（如溫度、濕度和光強(qiáng)等）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，進(jìn)而達(dá)到綜合調(diào)節(jié)控制。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、光照強(qiáng)度、濕度和酒精煙霧四個(gè)參數(shù)的采集、處理及顯示并通過(guò)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制聲光報(bào)警器。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

本設(shè)計(jì)以STC12C5A60S2單片機(jī)為最小系統(tǒng)控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)采集與顯示。數(shù)據(jù)采集模塊主要由LM35溫度傳感器、光敏電阻、同相運(yùn)算放大器、電壓跟隨器以及A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。以內(nèi)部集成8通道10位AD轉(zhuǎn)換功能STC12C5A60S2為數(shù)據(jù)處理、控制核心，LCD顯示模塊顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1、最小系統(tǒng)模塊

使用STC12C5A60S2單片機(jī)，其最小系統(tǒng)電路圖如圖2，包括單片機(jī)芯片、復(fù)位電路以及由外部晶振構(gòu)成的時(shí)鐘振蕩器。外接測(cè)溫電路、液晶顯示電路、測(cè)光電路、酒精濃度測(cè)試電路和濕度測(cè)試電路。

3.2、測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

通過(guò)LM35高精度溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前溫度，將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過(guò)OP07運(yùn)算放大器將輸入信號(hào)放大4倍，輸出送入單片機(jī)模擬檢測(cè)通道P10端口。溫度檢測(cè)及調(diào)理電路如圖3所示。

運(yùn)放的增益為：

此處

3.3、測(cè)光電路設(shè)計(jì)

通過(guò)光敏電阻檢測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度，將對(duì)應(yīng)的電壓通過(guò)一個(gè)電壓跟隨器后送入單片機(jī)模擬檢測(cè)通道P11端口，光強(qiáng)檢測(cè)及調(diào)理電路 3.4、酒精濃度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

MQ-3氣敏元件由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。本設(shè)計(jì)將4、6腳作為數(shù)據(jù)輸出端，通過(guò)R14采樣電阻采取電壓值，輸入LM393電壓比較器負(fù)端口，正向輸入端通過(guò)可變電阻分壓，設(shè)定參考閥值。通過(guò)比較輸出TTL電平，達(dá)到聲光報(bào)警。模擬量輸出端為MQ-3的4、6腳。

3.5、濕度檢測(cè)電路

濕度檢測(cè)電路通過(guò)濕敏電阻阻值變化，采取不同濕度情況下的電壓值。電壓值通過(guò)LM393比較路與設(shè)定比較電壓比較，輸出TTL電平，達(dá)到聲光報(bào)警。

3.6、液晶顯示電路設(shè)計(jì)

字符型液晶顯示屏，考慮本次設(shè)計(jì)有四路信號(hào)需要顯示，通過(guò)74HC595驅(qū)動(dòng)LCD1602，從而只需要三根線連接單片機(jī)，為RS、EN以及595的DS端。串行輸入，并行寫入LCD1602。與單片機(jī)連接電路圖如圖7所示。

5、結(jié)論

本系統(tǒng)以單片機(jī)STC12C5A60S2為核心，最終完成對(duì)0℃～125℃溫度范圍內(nèi)的溫度檢測(cè)，溫度檢測(cè)誤差在1℃以內(nèi)。能對(duì)光照強(qiáng)度，空氣濕度，空氣中酒精濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，酒精濃度超標(biāo)時(shí)蜂鳴器報(bào)警。光照強(qiáng)度檢測(cè)精度為0.5%，空氣濕度檢測(cè)精度為0.5%，采樣頻率為0.5 HZ。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可用于車載溫度、濕度、酒精檢測(cè)，溫室大棚濕度，酒精濃度監(jiān)視。

參考文獻(xiàn)

[1] 梅麗鳳，王艷秋，張軍.單片機(jī)原理及接口技術(shù).清華大學(xué)出版社.1991：9—32

第4篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】ZigBee技術(shù);PIC單片機(jī);糧情測(cè)控

1.引言

糧食作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，當(dāng)前市場(chǎng)上的糧食測(cè)控系統(tǒng)大都基于有線方式布局，成本較高且布局難，測(cè)控機(jī)的控制芯片資源少且處理數(shù)據(jù)能力較弱，不利于后期的功能擴(kuò)展和大數(shù)據(jù)[1]的處理，本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)合ZigBee無(wú)線設(shè)備和PIC24類型單片機(jī)綜合處理數(shù)據(jù)的架構(gòu)[2-5]，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集到穩(wěn)定傳輸?shù)囊幌盗羞^(guò)程，在各中央儲(chǔ)備糧食直屬庫(kù)中的使用效果明顯。

2.電路設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)控系統(tǒng)框架

糧情系統(tǒng)由上位機(jī)（臺(tái)式電腦）、測(cè)控主機(jī)、中繼器、測(cè)控分機(jī)、倉(cāng)內(nèi)溫濕度傳感器、倉(cāng)外溫濕度傳感器、測(cè)溫電纜、線纜等設(shè)備組成。上電后，測(cè)控系統(tǒng)板工作在正常電壓下開始對(duì)糧堆進(jìn)行溫度采集，測(cè)溫電纜使用1-WIRE進(jìn)行連接，所有測(cè)溫傳感器采用寄生電源方式對(duì)其供電，糧堆溫度循環(huán)采集后存入固定緩存內(nèi)供上位機(jī)隨時(shí)調(diào)用。

圖1 1-WIRE搜索算法

圖2 1-WIRE測(cè)溫電路

2.2 硬件設(shè)計(jì)

本測(cè)控系統(tǒng)架構(gòu)包含電源模塊，無(wú)線收發(fā)模塊和系統(tǒng)測(cè)控板三大塊。系統(tǒng)測(cè)控板硬件設(shè)計(jì)由PIC24FJ128DA210芯片電路，電源轉(zhuǎn)換電路，UART通信電路，測(cè)溫端口電路以及外部AD擴(kuò)展端口電路構(gòu)成。本系統(tǒng)采用常見的DS18B20作為測(cè)溫傳感器，其具有唯一的注冊(cè)碼，在1-Wire網(wǎng)絡(luò)中，注冊(cè)碼用于單總線主機(jī)對(duì)從機(jī)器件進(jìn)行逐一尋址，如果1-Wire網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)器件的ROM碼是未知的，可以通過(guò)搜索算法來(lái)找到此碼。搜索算法采用的是二叉樹型結(jié)構(gòu)，搜索過(guò)程沿各分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，直到找到器件的ROM碼（即葉子）為止;后續(xù)的搜索操作沿著節(jié)點(diǎn)上的其它路徑進(jìn)行，按照同樣的方式直到找到總線上的所有器件代碼。搜索算法和1-WIRE電路如圖1、圖2所示。

測(cè)控分機(jī)的具體PCB圖如圖3所示：

圖3 測(cè)控分機(jī)PCB圖

無(wú)線模塊采用如圖4所示。

圖4 無(wú)線收發(fā)模塊

圖5 測(cè)控系統(tǒng)下位機(jī)程序流程圖

該無(wú)線模塊在可視距離下可達(dá)2KM，采用常見的RS485通信方式與糧情測(cè)控系統(tǒng)板連接，使用12V外部電源直接為無(wú)線模塊供電，內(nèi)部則通過(guò)穩(wěn)壓芯片為無(wú)線射頻芯片提供5V電源。

2.3 系統(tǒng)下位機(jī)件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)具體流程圖如圖5所示，系統(tǒng)上電后，電路板電源指示燈常亮，表示系統(tǒng)工作電壓正常，此時(shí)系統(tǒng)完成工作頻率的配置，串口初始化，定時(shí)器的初始化以及I/O口功能的定義。完畢后，系統(tǒng)工作指示燈閃爍表明系統(tǒng)板工作正常，為了縮短從接收命令到上傳數(shù)據(jù)時(shí)間，系統(tǒng)采用循環(huán)采集數(shù)據(jù)方式將當(dāng)前糧堆數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，方便上位機(jī)即時(shí)讀取，接收到命令后，測(cè)控分機(jī)立即發(fā)送命令獲取此時(shí)倉(cāng)外倉(cāng)內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，并將其與糧堆數(shù)據(jù)一起打包通過(guò)ZigBee模塊發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)串口將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)處理。

3.上位機(jī)界面

上位機(jī)界面接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并在主界面三維顯示當(dāng)前采集倉(cāng)的具體數(shù)據(jù)，上位機(jī)界面如下所示。糧情分析是對(duì)上傳糧情的參數(shù)信息進(jìn)行分析處理并顯示在測(cè)控界面上，能夠直觀地反映糧食儲(chǔ)存的基本狀況，便于倉(cāng)庫(kù)管理人員可以隨時(shí)了解掌握糧情參數(shù)的變化，以便及時(shí)地對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行智能化控制。上位機(jī)軟件主要包括糧情檢測(cè)，巡檢巡測(cè)功能，糧情分析，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)打印，糧情控制以及一些拓展功能。

4.結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)通過(guò)利用無(wú)線傳輸模塊與高性能的PIC24系列單片機(jī)相結(jié)合的方式開發(fā)出新型糧食監(jiān)控系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)有線方式布局降低了布線困難，成本高等缺點(diǎn)，在處理速度和資源上都有明顯的提高，滿足當(dāng)前糧情測(cè)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性以及后期可擴(kuò)展性上的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]胡尊芳，黃召杰.基于嵌入式技術(shù)的多參數(shù)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息與電腦，2011.

[2]張明，劉岑俐.基于PIC單片機(jī)和DS18B20的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2010.

[3]王宇.PIC 單片機(jī)入門與提高[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

第5篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

一、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)的特點(diǎn)

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設(shè)計(jì)、電路測(cè)試與驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)、PCB板開發(fā)等各個(gè)不同的應(yīng)用范圍。而當(dāng)前“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程設(shè)置多數(shù)側(cè)重電路設(shè)計(jì)部分，即采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字電路。因此，該課程的教學(xué)具非常突出的特點(diǎn)。

1.既要有廣度，又要有深度

有廣度即在教學(xué)過(guò)程中需要把電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化所包含的各個(gè)不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)都要讓學(xué)生了解，從而使學(xué)生從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，把握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的真正含義，以便于他們建立起一個(gè)全局概念。有深度即在教學(xué)過(guò)程中緊抓電路設(shè)計(jì)這個(gè)重點(diǎn)，著重講解如何使用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)硬件電路，使學(xué)生具備電路設(shè)計(jì)的具體技能，并能夠應(yīng)用于實(shí)踐和工作當(dāng)中。

2.突出硬件電路設(shè)計(jì)的概念

在眾多高校開設(shè)的“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程中，多數(shù)是以硬件描述語(yǔ)言VHDL作為學(xué)習(xí)重點(diǎn)的。而VHDL語(yǔ)言是一門比較特殊的語(yǔ)言，與C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等存在很大的不同。因此，在教學(xué)過(guò)程中首先要讓學(xué)生明白這門語(yǔ)言與前期所學(xué)的其他語(yǔ)言的區(qū)別，并通過(guò)實(shí)例，如CPU的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，讓學(xué)生明白VHDL等硬件描述語(yǔ)言的真正用途，并將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

3.理論與實(shí)踐并重

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學(xué)效果。在理論學(xué)習(xí)中要突顯語(yǔ)法要點(diǎn)和電路設(shè)計(jì)思想，[2]并通過(guò)實(shí)踐將這些語(yǔ)法與設(shè)計(jì)思想得以加強(qiáng)和鞏固，同時(shí)在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程教學(xué)方法總結(jié)

良好的教學(xué)方法能起到事半功倍的效果。因此，針對(duì)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的教學(xué)特點(diǎn)，筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些行之有效的教學(xué)方法。

1.以生動(dòng)的形式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的世界

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念。如何讓他們能夠快速地進(jìn)入到這個(gè)世界中，并了解這個(gè)世界的大概，從而對(duì)這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生興趣，是每個(gè)老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現(xiàn)代化的多媒體授課技術(shù)，讓學(xué)生更直觀地了解電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。由于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是一個(gè)很抽象的概念，因此，可以通過(guò)播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來(lái)讓學(xué)生了解這個(gè)領(lǐng)域。從學(xué)生最熟悉的電腦CPU引入，通過(guò)一段“CPU從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程”的視頻，讓學(xué)生了解集成電路設(shè)計(jì)與制造的流程與方法，并引出集成電路這個(gè)概念。通過(guò)早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對(duì)比，引出EDA的概念，并詳細(xì)講解EDA對(duì)于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻(xiàn)。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)向?qū)W生介紹一些使用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的當(dāng)前比較主流的產(chǎn)品及其應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)EDA的具體認(rèn)識(shí)。這些方法不僅使學(xué)生對(duì)EDA相關(guān)的產(chǎn)業(yè)有了相應(yīng)的了解，更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠踴躍地投入到“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)中。

2.以實(shí)例展開理論教學(xué)

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”的學(xué)習(xí)內(nèi)容包含三大部分：[3]硬件描述語(yǔ)言（以VHDL語(yǔ)言為學(xué)習(xí)對(duì)象）、開發(fā)軟件（以QUARTUSII為學(xué)習(xí)對(duì)象）和實(shí)驗(yàn)用開發(fā)板（以FPGA開發(fā)板為學(xué)習(xí)對(duì)象）。硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)屬于理論學(xué)習(xí)部分，是重中之重。對(duì)于一門編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，語(yǔ)法和編程思想是學(xué)習(xí)要點(diǎn)。在傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通常都是將語(yǔ)法作為主線，結(jié)合語(yǔ)法實(shí)例逐漸形成編程思想。這種學(xué)習(xí)方法會(huì)使學(xué)生陷入到學(xué)編程語(yǔ)言就是學(xué)習(xí)語(yǔ)法的誤區(qū)中，不僅不能學(xué)到精髓，還會(huì)因?yàn)榭菰锓ξ抖a(chǎn)生厭倦感。如何能使學(xué)生既能掌握電路設(shè)計(jì)的方法，又輕松掌握語(yǔ)法規(guī)則是一個(gè)教學(xué)難題。筆者改變傳統(tǒng)觀念，將編程思想的學(xué)習(xí)作為教學(xué)主線，在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中，以具體電路實(shí)例為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的程序語(yǔ)句的過(guò)程，并掌握如何將這些語(yǔ)句按照規(guī)則組織成一個(gè)完整無(wú)誤的程序。在此過(guò)程中，不斷引入新的語(yǔ)法規(guī)則。由于整個(gè)過(guò)程中學(xué)生的思考重點(diǎn)都放在電路功能的實(shí)現(xiàn)上，而語(yǔ)法的學(xué)習(xí)就顯得不那么突兀，也不會(huì)產(chǎn)生厭倦感。由于語(yǔ)法時(shí)刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實(shí)例講解過(guò)程中需要不斷地鞏固之前所學(xué)過(guò)的語(yǔ)法現(xiàn)象，以避免學(xué)生遺忘，以此讓學(xué)生明白，學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的真正目的是為了應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)。通過(guò)一些實(shí)踐，學(xué)生體會(huì)到語(yǔ)言學(xué)習(xí)的成就感，進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)興趣，此方法收到了良好的教學(xué)效果。

3.將硬件電路設(shè)計(jì)的概念貫穿始終

硬件描述語(yǔ)言與軟件語(yǔ)言有本質(zhì)區(qū)別。很多學(xué)生由于不了解硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易將之前所學(xué)的C語(yǔ)言等軟件編程語(yǔ)言的思維慣性的應(yīng)用于VHDL語(yǔ)言的學(xué)習(xí)過(guò)程中，這對(duì)于掌握硬件電路設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)有非常大的阻礙。因此，在教學(xué)過(guò)程中，從最初引入到最后設(shè)計(jì)電路，都要始終將硬件電路設(shè)計(jì)的概念和思維方式貫穿其中。在講述應(yīng)用實(shí)例時(shí)，需要向?qū)W生分析該例中的語(yǔ)句和硬件電路的關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)這些語(yǔ)句與軟件語(yǔ)言的區(qū)別。以if語(yǔ)句為例，在VHDL語(yǔ)言中，if語(yǔ)句的不同應(yīng)用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語(yǔ)句產(chǎn)生純組合電路，不完整的if語(yǔ)句將產(chǎn)生時(shí)序電路，如果應(yīng)用不當(dāng)，會(huì)在電路中引入不必要的存儲(chǔ)單元，增加電路模塊，耗費(fèi)資源。[4]而對(duì)于軟件語(yǔ)言，并沒(méi)有完整if語(yǔ)句與不完整if語(yǔ)句之分。為了讓學(xué)生更深刻地理解不同的if語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，可以通過(guò)一個(gè)小實(shí)例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來(lái)說(shuō)明。如以下兩個(gè)程序：

（1）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsifa<btheny<='0'；endif；endprocess；end；

（2）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsey<='0'；endif；endprocess；end；

（1）（2）兩個(gè)程序唯一的不同點(diǎn)在于：程序（1）中使用的是elsif語(yǔ)句，是一個(gè)不完整的if語(yǔ)句描述，而程序（2）使用的是else語(yǔ)句，是一個(gè)完整的if語(yǔ)句描述。這一條語(yǔ)句的區(qū)別卻決定了兩個(gè)程序的電路結(jié)構(gòu)有很大的不同。（1）綜合的結(jié)果是一個(gè)時(shí)序電路，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖1所示。而（2）綜合的結(jié)果是一個(gè)純組合電路，電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，如圖2所示。通過(guò)綜合后的電路圖比較，學(xué)生更深刻理解這兩類語(yǔ)句的區(qū)別。強(qiáng)化硬件電路設(shè)計(jì)的思想，可以促使學(xué)生逐漸形成一種規(guī)范、高效、資源節(jié)約的設(shè)計(jì)風(fēng)格，培養(yǎng)一個(gè)優(yōu)秀的硬件電路設(shè)計(jì)工程師。

4.通過(guò)實(shí)踐拓展強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力

“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)完該課程后必須具備一定的硬件電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的能力，因此在教學(xué)中需要不斷地用實(shí)踐訓(xùn)練來(lái)強(qiáng)化學(xué)生在課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，并使他們達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)較復(fù)雜硬件電路的能力。筆者在教學(xué)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生將課程實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相結(jié)合的方法，讓學(xué)生強(qiáng)化實(shí)踐能力，收到了良好的效果。學(xué)習(xí)“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”課程的學(xué)生基本上都是即將進(jìn)入大四，此時(shí)他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)開始進(jìn)入選題，開始了初步設(shè)計(jì)的過(guò)程。筆者先在實(shí)驗(yàn)課堂向?qū)W生布置一些常用硬件電路設(shè)計(jì)的題目，比如交通燈、自動(dòng)售貨機(jī)、電梯控制器等，讓學(xué)生體會(huì)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課程的實(shí)用性，激發(fā)他們的思考和學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)上分組組建實(shí)踐小團(tuán)隊(duì)，讓每組學(xué)生共同完成一個(gè)較復(fù)雜的電路系統(tǒng)，比如遙控小車、溫度測(cè)控系統(tǒng)等，鼓勵(lì)他們將所做的內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)接。其中大部分同學(xué)通過(guò)這些訓(xùn)練都可以掌握硬件電路設(shè)計(jì)的基本方法和流程，有一部分同學(xué)還能設(shè)計(jì)出比較出色的作品。此過(guò)程不僅讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)知識(shí)的快樂(lè)，也培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為他們以后的繼續(xù)深造和工作做了鋪墊。

第6篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

    由于C8051F060內(nèi)部集成的外存存儲(chǔ)器容量為4K,無(wú)法滿足測(cè)試系統(tǒng)的要求,所以必須擴(kuò)展外存容量。本方案中,考慮到C8051F060可擴(kuò)展的外存容量為64K,因此選用IDT71V124SA12PH實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。IDT71V124SA12PH是一款3.3V供電的、CMOS靜態(tài)RAM,其存儲(chǔ)容量為128K,完全符合測(cè)試系統(tǒng)的要求。C8051F060通過(guò)專用的EMIF接口配置外存儲(chǔ)器,包括復(fù)用方式與非復(fù)用方式的選擇、存儲(chǔ)模式的選擇以及時(shí)序的設(shè)置。

    2模擬信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

    測(cè)試儀中,模擬量采集模塊分-5V~+5V、0~5V、0V~10V、4~20mA四種,而ADC1和ADC2的輸入信號(hào)范圍為0~VREF(VREF的值為2.5V),因此必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)如圖2所示。在圖2所示的電路中,輸入的±5V信號(hào)首先經(jīng)LT1991降壓后轉(zhuǎn)換為±1.25V,LT1991是一款精準(zhǔn)、增益可選放大器,通過(guò)改變引腳的接法可以獲得不同的增益,當(dāng)按圖示的接法連接電路時(shí),其增益為0.25。輸入信號(hào)經(jīng)LT1991降壓后,再通過(guò)集成運(yùn)算放大器LT1363同1.25V的基準(zhǔn)電壓做反相加法運(yùn)算,將±1.25V的信號(hào)轉(zhuǎn)換為0~-2.5V。最后經(jīng)反相比例運(yùn)算電路調(diào)整為0~2.5V。其中1.25V和2.5V的基準(zhǔn)電壓分別由電壓基準(zhǔn)芯片LT1790-1.25和LT1790-2.5產(chǎn)生。在圖3所示的電路中,輸入的0~5V信號(hào)首先經(jīng)LT1991降壓后轉(zhuǎn)換為0~1.25V。經(jīng)過(guò)降壓的0~1.25V信號(hào)再經(jīng)過(guò)由LT1363組成的放大電路放大為0~2.5V信號(hào)。在圖4所示的電路中,由于LT1991可實(shí)現(xiàn)的最小增益為0.25,因此0~10V的信號(hào)經(jīng)過(guò)LT1991后可直接衰減為0~2.5V。在圖5所示的電路中,4~20mA的電流信號(hào)首先經(jīng)過(guò)專用的芯片RCV420轉(zhuǎn)換為0~5V的電壓信號(hào)。再經(jīng)過(guò)圖5所示的0~5V信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為0~2.5V信號(hào)。數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量主要通過(guò)編碼器實(shí)現(xiàn),考慮到編碼器輸出方式一般為NPN型集電極開路輸出,因此在設(shè)計(jì)信號(hào)接收電路時(shí),必須要在編碼器信號(hào)輸出引腳上加一定的激勵(lì),否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收。編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)激勵(lì)后,接入隔離整形濾波電路,數(shù)字信號(hào)的隔離主要是通過(guò)光耦實(shí)現(xiàn),筆者選用6N137光耦設(shè)計(jì)隔離電路。高速光耦6N137的前級(jí)輸入電流為6.3~15mA,而加在編碼器輸出端口上的電壓為5V,上拉電阻選為4.7k,因此如果直接將激勵(lì)后的信號(hào)接入6N137,則無(wú)法使光耦導(dǎo)通。因此,必須將輸出信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。筆者選用74HC14作為驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào),該芯片內(nèi)部集成六路反相施密特觸發(fā)器,其輸出電流可達(dá)25mA,完全符合系統(tǒng)的要求。編碼器信號(hào)調(diào)理電路見圖6所示。圖6所示的電路中,編碼器輸出的A相信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC14后接入光耦6N137的輸入級(jí),光偶的輸出信號(hào)在經(jīng)過(guò)反相施密特觸發(fā)器74HC14和電阻電容組成的整形濾波電路后送入單片機(jī)。反相施密特觸發(fā)器的作用是將輸入信號(hào)整形,電阻電容組成的濾波電路的作用是去除高頻毛刺信號(hào)?？紤]到輸入信號(hào)的最高頻率為500kHz,因此電阻R4的阻值選為200歐姆,電容C2的容值選為10nF,其信號(hào)截止頻率=109/200×10=500kHz。由于本系統(tǒng)一共有16路模擬信號(hào)輸入,8路數(shù)字量輸入,而單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0和ADC1以及可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA0都只有1個(gè)信號(hào)輸入通道,因此,必須設(shè)計(jì)模擬和數(shù)字多路選擇電路進(jìn)行多路信號(hào)的采集。考慮到單片機(jī)內(nèi)部集成有2個(gè)A/D,因此模擬多路選擇電路選用ADI公司的ADG1607芯片,該芯片內(nèi)部有2個(gè)8選1的多路選擇開關(guān),供電電壓最大可達(dá)18V,其應(yīng)用電路如圖7所示。數(shù)字多路選擇電路以74LS151為核心,其應(yīng)用電路如圖8所示。

    3通信接口電路設(shè)計(jì)

    由于測(cè)試系統(tǒng)全部的數(shù)據(jù)顯示工作都由上位機(jī)完成,因此必須保證下位機(jī)與上位機(jī)的通信功能。本系統(tǒng)采用RS232的通信方式。接口芯片選擇MAXIM公司的MAX3232。MAX3232芯片是一款3.0~5.5V供電、低功耗、1Mbps、真RS232收發(fā)器。在使用時(shí),只需要外接4只0.1μF的電容,就可以完成數(shù)據(jù)傳輸、通信的功能。

    4軟件設(shè)計(jì)

    下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)軟件主要包括:系統(tǒng)初始化程序、讀上位機(jī)命令程序、采樣周期設(shè)置程序、模擬/數(shù)字通道設(shè)置程序、定時(shí)器T2中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)上傳程序。下位機(jī)程序的流程如圖9所示。上位軟件設(shè)計(jì)在測(cè)試系統(tǒng)中,上位機(jī)與下位機(jī)需要進(jìn)行通信。上位機(jī)發(fā)送控制指令給下位機(jī),下位機(jī)采集數(shù)據(jù)結(jié)束后,上傳數(shù)據(jù)給上位機(jī)。上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后,要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,運(yùn)算,并以曲線的形式進(jìn)行顯示。通過(guò)上位機(jī)測(cè)控軟件可以方便實(shí)現(xiàn)上述功能。本測(cè)試系統(tǒng)利用虛擬儀器開發(fā)工具LabWindows/CVI開發(fā)了一套多功能測(cè)試系統(tǒng)上位機(jī)測(cè)控軟件。本上位機(jī)軟件的功能是,通過(guò)串口配置模塊配置串口參數(shù),與下位機(jī)進(jìn)行通信;采集通道、采樣周期等控制參數(shù)設(shè)置;發(fā)送控制指令,接收下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù);對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行物理量值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等運(yùn)算處理以及曲線顯示。為實(shí)現(xiàn)串口配置用到了OpenComConfig()函數(shù),通過(guò)函數(shù)ComRd()與ComWrt()實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。

    5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

    為了驗(yàn)證方案的可行性,制作了采集系統(tǒng)樣機(jī)并進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。圖10所示為使用高速凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示。

第7篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞；土壤濕度；單片機(jī)控制；電磁閥滴灌；盆栽植物

0 引言

目前，盆栽植物越來(lái)越受到城市居民的喜愛，為了克服傳統(tǒng)的人工給盆栽植物澆水帶來(lái)的局限性，本文所介紹的盆栽植物生長(zhǎng)過(guò)程土壤水分測(cè)控系統(tǒng)基于單片機(jī)控制，再配合土壤濕度檢測(cè)電路設(shè)備探測(cè)盆栽植物所在的土壤環(huán)境，電磁閥門和可以根據(jù)不同植物進(jìn)行多種灌溉方式的灌頭，既克服了傳統(tǒng)的人工澆水的不定時(shí)性和不準(zhǔn)確性，又避免了以往水分控制系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性而造成的過(guò)澇等，因此采用土壤濕度監(jiān)測(cè)模塊，單片機(jī)控制模塊，電磁閥門灌水模塊所構(gòu)成的盆栽植物土壤水分測(cè)控系統(tǒng)以降低設(shè)備投入，同時(shí)也不用自己去專門維護(hù)、檢修，是比較理想的選擇。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案主要由土壤濕度檢測(cè)模塊、單片機(jī)采集控制及輸出電路模塊、電磁閥及滴灌設(shè)備模塊等幾部分組成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1系統(tǒng)組成框圖

整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為：土壤濕度檢測(cè)模塊來(lái)完成對(duì)盆栽植物土壤濕度的采集；單片機(jī)采集控制系統(tǒng)將采集到的土壤濕度數(shù)據(jù)與設(shè)定的土壤濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)行實(shí)時(shí)灌水，達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止灌水；電磁閥及滴灌設(shè)備用來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析數(shù)據(jù)后，實(shí)現(xiàn)灌水或者停止灌水；進(jìn)而使土壤濕度處在適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)需求的最佳狀態(tài)。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

由A/D轉(zhuǎn)換電路、STC89C52單片機(jī)和相應(yīng)的振蕩、復(fù)位電路、繼電器控制電路組成單片機(jī)采集控制及信號(hào)輸出模塊是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的核心。通過(guò)采集土壤濕度檢測(cè)模塊傳遞的實(shí)時(shí)土壤濕度信號(hào)，與設(shè)定的土壤濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，然后輸出信號(hào)使繼電器控制電路控制電磁閥門的開關(guān)，從而進(jìn)行對(duì)盆栽植物的實(shí)時(shí)灌水。

2.1 土壤濕度檢測(cè)模塊

土壤濕度檢測(cè)模塊由濕度探頭和信號(hào)放大電路組成。

土壤濕度檢測(cè)模塊的工作原理：為當(dāng)土壤濕度傳感器插入土壤時(shí)，由于土壤含水量的不同，使得土壤濕度傳感器的電阻值也隨之變化，這個(gè)電阻器成為晶體管VT1的基極偏流電阻器。偏流電阻值的不同，使VT1的基極電流也不同，從而改變了VT1的集電極電流，也改變了發(fā)射極上的電流，這一電流流過(guò)電阻器R2時(shí)，在該電阻器上形成的電壓，再經(jīng)電阻器R5和R8分壓以后加至運(yùn)算放大器LM358的③腳(同相信號(hào)輸入端)，經(jīng)放大以后從LM358的①腳輸出，并由VD3將輸出電壓限定在5V之內(nèi)。

2. 2 單片機(jī)采集控制及信號(hào)輸出電路模塊

單片機(jī)采集控制及信號(hào)輸出電路模塊由A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832、STC89C52、繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。

圖2 A/D轉(zhuǎn)換器電路圖

在單片機(jī)采集控制及信號(hào)輸出電路中，土壤濕度檢測(cè)電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的2腳和3腳相連，如圖2所示。A/D轉(zhuǎn)換器的1腳，5腳，6腳，7腳與單片機(jī)的P3口的P34, P37, P36,P35相連，完成相應(yīng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換。輸出時(shí)，單片機(jī)P1口與驅(qū)動(dòng)電路中的ULN2003AN的輸入端相連，ULN2003AN的輸出端與繼電器相連，完成輸出。

2.3 電磁閥滴灌模塊

電磁閥采用常閉電磁閥，其壓力范圍0～0.8Mpa，電壓范圍0～24V。該電磁閥的原理是通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

盆栽植物生長(zhǎng)過(guò)程土壤水分測(cè)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)是基于盆栽植物土壤水分的變化。單片機(jī)采集到土壤濕度信號(hào)數(shù)據(jù)后，與事先設(shè)定的值進(jìn)行比較，以決定是否加濕。本盆栽植物生長(zhǎng)過(guò)程土壤水分測(cè)控系統(tǒng)采用滴灌加濕的方法。為了避免滴灌過(guò)量的情況發(fā)生，在滴灌后的一段時(shí)間內(nèi)，只檢測(cè)濕度，而不對(duì)土壤濕度信號(hào)進(jìn)行處理。

4 結(jié)論

隨著單片機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)園藝上業(yè)務(wù)的不斷拓展，采用土壤濕度監(jiān)測(cè)模塊，單片機(jī)控制模塊，電磁閥門灌水模塊所構(gòu)成的盆栽植物土壤水分測(cè)控系統(tǒng)以降低設(shè)備投入，同時(shí)也不用自己去專門維護(hù)、檢修，既克服了傳統(tǒng)的人工澆水的不定時(shí)性和不準(zhǔn)確性，又避免了以往水分控制系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性而造成的過(guò)澇等是比較理想的選擇。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：紅外熱釋電 開關(guān) 網(wǎng)絡(luò) 485總線

1 引言

傳統(tǒng)的電燈開關(guān)都是依靠手動(dòng)控制，經(jīng)常出現(xiàn)忘記關(guān)燈、人員短時(shí)離開燈光常亮的現(xiàn)象。本文設(shè)計(jì)了一種可以通過(guò)485總線遠(yuǎn)程控制的照明開關(guān)，內(nèi)部集成了人體紅外熱釋電傳感器、環(huán)境光亮度傳感器、交流電流互感器、小型功率繼電器、485總線通信模塊，由單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開關(guān)可以檢測(cè)環(huán)境光亮度與有無(wú)人員進(jìn)入，在環(huán)境光較暗的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)入立即打開開關(guān)，而環(huán)境光線足夠的環(huán)境，則不啟動(dòng)人造光源，有效的節(jié)約了電能。

2 系統(tǒng)概況

網(wǎng)絡(luò)型紅外感應(yīng)控制開關(guān)是由主控IC、人體紅外熱釋電傳感器、可見光強(qiáng)度傳感器、繼電器控制電路、電流檢測(cè)電路、RS-485網(wǎng)絡(luò)接口電路和電源電路組成。主控IC檢測(cè)到各傳感器傳送來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行邏輯判斷，通過(guò)繼電器控制電路控制白織燈或熒光燈動(dòng)作。RS-485網(wǎng)絡(luò)接口為系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)協(xié)同處理能力。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

（1）電源電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)電源部分采用的交流電源變壓器，輸入電壓220V AC輸出電壓12V DC，滿載電流29.1mA。變壓器次級(jí)經(jīng)過(guò)全橋整流，得到穩(wěn)定的直流12V輸出。另外系統(tǒng)還集成了3.3V三端穩(wěn)壓模塊，用于提供給主控IC和紅外熱釋電傳感器部分電路。5V穩(wěn)壓電源用于485通信電路。

（2）主控IC電路設(shè)計(jì)

主控IC采用宏晶科技的STC11L04E，芯片內(nèi)部包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、UART串口、IO接口、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。

STC11L04E內(nèi)部集成了4KB的Flash，用于存儲(chǔ)程序。同時(shí)集成1KB EEPROM，可以將紅外開關(guān)的機(jī)號(hào)、工作模式設(shè)置等信息存儲(chǔ)在EEPROM里，擦寫次數(shù)可達(dá)10萬(wàn)次以上。

芯片內(nèi)部集成硬件看門狗功能，可以在程序崩潰以后提供可靠的復(fù)位。芯片提供ISP/IAP功能，更新程序時(shí)只需要連接一根3芯數(shù)據(jù)線即可。

（3）通信電路設(shè)計(jì)

在TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了485可驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載數(shù)為32[1]，本設(shè)計(jì)中采用的485通信IC選擇德州儀器公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的75HVD3082，最多支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)。用三極管Q2控制發(fā)送/接收狀態(tài)。三極管導(dǎo)通時(shí)，DE/RE被拉高，系統(tǒng)處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)。當(dāng)三極管截止時(shí)，DE/RE被拉低，系統(tǒng)處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。發(fā)光二極管D2指示了系統(tǒng)的發(fā)送/接收狀態(tài)。

為了防止總線空閑時(shí)出現(xiàn)不確定狀態(tài)，增加了R15和R17，用來(lái)在總線空閑時(shí)，給總線上一個(gè)確定的信號(hào)。在RS485總線兩端，會(huì)產(chǎn)生阻抗不連續(xù)的情況，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射的情況。為了降低這種不匹配和不連續(xù)，需要在總線兩端添加終端電阻，典型值為120Ω[2]，在總線的兩端通過(guò)短接J5將此電阻接入總線。

75HVD3082輸出為5V信號(hào)，而主控IC工作電壓為3V，所以在75HVD3082的輸出RO到主控IC引腳間加了兩個(gè)電壓匹配電阻，來(lái)改變主控IC的輸入電壓。而由于主控IC的IO輸出高電平為3.3V，已經(jīng)可以達(dá)到75HVD3082對(duì)輸入高電平的要求，所以輸入端直接與主控IC的IO口連接即可。

（4）人體熱釋電紅外檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

人體熱釋電紅外檢測(cè)控制IC使用了深圳全智芯科技有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的AS081。AS081是一個(gè)CMOS工藝集成的PIR控制芯片，功耗低。內(nèi)部架構(gòu)采用模擬及數(shù)字混合電路的Mixed-mode方式設(shè)計(jì)，各種情況下使用皆十分穩(wěn)定。

為了防止主板上其它數(shù)字電路對(duì)傳感器造成干擾，采用單點(diǎn)接地的方式，用R12和R13將數(shù)字地與模擬地分開。PCB Layout時(shí)，也要充分考慮模擬部分信號(hào)地的鋪銅處理。

（5）繼電器控制電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用了一組常開觸點(diǎn)繼電器，繼電器線圈通電時(shí)觸點(diǎn)吸合，線圈斷電時(shí)觸點(diǎn)斷開。繼電器觸點(diǎn)串連在電燈電源線路上，用來(lái)控制電燈的開關(guān)。繼電器線圈采用NPN型三極管Q3控制。當(dāng)單片機(jī)引腳LIGHT_CONTRL輸出高電平時(shí)，Q3飽和導(dǎo)通，繼電器線圈通電，觸點(diǎn)吸合。當(dāng)單片機(jī)引腳LIGHT_CONTRL輸出低電平時(shí)，Q3截止，繼電器觸點(diǎn)斷開。

（6）電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

檢測(cè)負(fù)載電路中有無(wú)電流通過(guò)，可以初步判斷負(fù)載是否損壞，可及時(shí)通知相關(guān)維修維護(hù)人員進(jìn)行檢修。

4網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議格式

開關(guān)采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)每字節(jié)11位，1位起始位（0），8位數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位，和1位停止位（1）。

通信數(shù)據(jù)流格式為：幀起始符（1 Byte）+機(jī)號(hào)（地址域）（6 Bytes）+幀起始符（1 Byte）+控制碼（1 Byte）+數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（1 Byte）+數(shù)據(jù)域（n Bytes）+數(shù)據(jù)校驗(yàn)（1 Bytes）+結(jié)束符（1Byte）。

幀起始符69H：表示一幀開始，值為69H=01101001B。

地址域A0～A5：地址域由6個(gè)字節(jié)構(gòu)成，用壓縮BCD碼表示12位10進(jìn)制數(shù)。每個(gè)終端有一個(gè)獨(dú)立的通訊地址。通訊地址999999999999為廣播地址，廣播地址僅對(duì)特定的指令進(jìn)行響應(yīng)，在不知道某終端通訊地址時(shí)可以通過(guò)廣播地址查詢。為避免總線堵塞，應(yīng)慎用廣播地址。

控制碼C：控制碼占用一個(gè)字節(jié)，傳輸控制字，終端應(yīng)答消息的控制碼為服務(wù)器發(fā)送的控制碼+80H。

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L：數(shù)據(jù)域所傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。寫數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于50，讀數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)

長(zhǎng)度小于200。

數(shù)據(jù)域DATA：數(shù)據(jù)域包含上位機(jī)下達(dá)的指令與控制參數(shù)或下位機(jī)上傳的狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)的發(fā)送方要按字節(jié)加33H，接收方受到數(shù)據(jù)后，按字節(jié)減33H。

校驗(yàn)碼CS：校驗(yàn)碼為從幀起始符開始到校驗(yàn)碼之前的所有數(shù)據(jù)模256的和。即本幀校驗(yàn)碼前所有數(shù)據(jù)相加的和，不計(jì)超過(guò)256溢出的部分。

結(jié)束符：表示一幀的結(jié)束，值為17H=00010111B。

發(fā)送前導(dǎo)字節(jié)：在發(fā)送信息之前，先發(fā)送1～4個(gè)FEH，以喚醒接收方或告知接收方準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳輸次序：所有數(shù)據(jù)均先發(fā)送低位字節(jié)，后發(fā)送高位字節(jié)。

數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)時(shí)間：服務(wù)器發(fā)送命令到終端，終端接收到數(shù)據(jù)后做出響應(yīng)。收到數(shù)據(jù)后的響應(yīng)時(shí)間Td：20ms≤Td≤500ms。字節(jié)之間停頓時(shí)間Tb：Tb≤500ms。

差錯(cuò)控制：字節(jié)校驗(yàn)為偶校驗(yàn)，幀校驗(yàn)為數(shù)據(jù)累加和校驗(yàn)，接收方無(wú)論檢測(cè)到字節(jié)校驗(yàn)出錯(cuò)還是幀校驗(yàn)出錯(cuò)，均拋棄整幀信息，不予響應(yīng)。

傳輸速率：9600bps

5軟件設(shè)計(jì)

由于紅外熱釋電傳感器需要一個(gè)適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程，整機(jī)上電以后，等待45秒時(shí)間讓紅外熱釋電傳感器適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)光線，穩(wěn)定后開始工作。程序運(yùn)行時(shí)，先接收、處理上位機(jī)發(fā)送來(lái)得指令，再根據(jù)相應(yīng)工作模式設(shè)置開關(guān)的狀態(tài)，最后打開或關(guān)閉開關(guān)。

6總結(jié)

經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用與測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)型紅外感應(yīng)控制開關(guān)能較好的實(shí)現(xiàn)預(yù)想效果，成功安裝應(yīng)用到了學(xué)校教室、機(jī)關(guān)單位走廊等公共場(chǎng)所。設(shè)置為人體感應(yīng)工作模式時(shí)，在無(wú)人的房間，始終保持電燈關(guān)閉。有人進(jìn)入后，馬上點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)區(qū)域的電燈，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約電能的作用。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：測(cè)控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：CAN ；RS485 ；光纖；井下；系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP331    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：

    1．引言

    CAN是是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡(jiǎn)稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開發(fā)了的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。，因?yàn)槠涓呖煽啃院土己玫腻e(cuò)誤檢測(cè)能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動(dòng)大的工業(yè)環(huán)境。比如煤礦井下。

    在井下人員定位系統(tǒng)中，將CAN單獨(dú)作為監(jiān)控系統(tǒng)通信顯然不妥，它常常作為大系統(tǒng)的分支連線。如何實(shí)現(xiàn)CAN總線在井下人員定位系統(tǒng)中的應(yīng)用；對(duì)于大型煤礦，分布式監(jiān)控系統(tǒng)的總線距離較遠(yuǎn)，如何采用光纖傳輸；如何在傳輸中保證信號(hào)穩(wěn)定、安全且線路簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉都是我們值得研究的問(wèn)題。本文只對(duì)CAN總線接口的電路設(shè)計(jì)作介紹。

    2. CAN總線接口的硬件電路設(shè)計(jì)

    2．1 CAN模塊硬件電路設(shè)計(jì)

 

    圖 1 CAN模塊設(shè)計(jì)圖

 

    圖2 CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器

    傳輸接口與井下通信主站以及井下通信主站之間通過(guò)CAN 總線連接, CAN 總線接口電路如圖2 所示。CAN控制器MCP2515是帶有獨(dú)立SPI（Searial Peripheral Interface 標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)）接口的獨(dú)立的CAN控制器，一共18個(gè)引腳。它完全支持CAN V2.0B技術(shù)規(guī)范，能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀以及遠(yuǎn)程幀。自帶的兩個(gè)屏蔽寄存器和六個(gè)驗(yàn)收濾波寄存器可以過(guò)濾掉不想要的報(bào)文。   CAN隔離收發(fā)器CTM8251AT是一款帶隔離的通用CAN收發(fā)器芯片，主要功能是將CAN總線的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線差分電平并且具有DC 2500V的隔離功能。

    高頻信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)傳輸線較短，信號(hào)在傳輸線終端會(huì)形成反射波，干擾原信號(hào)，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號(hào)到達(dá)傳輸線末端后不反射。對(duì)于低頻信號(hào)則不用。本系統(tǒng)CAN總線末端CANLA和CANH之間加上120R的末端電阻。

    2.2 RS485模塊的硬件電路設(shè)計(jì)

                                                                                                      圖 3 RS485模塊設(shè)計(jì)圖

    RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，＋2V～＋6V表示“1”，- 6V～- 2V表示“0”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。

    由于系統(tǒng)的分支在煤礦下面應(yīng)以距離不足1公里，選擇性價(jià)比比較高的485方式組成2級(jí)分支，RS485最大無(wú)中繼傳輸距離可達(dá)1200米。典型的單主機(jī)多從機(jī)結(jié)構(gòu)見圖4所示。

 

    圖4 典型的單主機(jī)多從機(jī)結(jié)構(gòu)

    本系統(tǒng)采用兩線制半雙工通訊方式，采用主機(jī)“輪詢”，從機(jī)“應(yīng)答”的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式；主機(jī)使用廣播地址發(fā)送命令時(shí)，從機(jī)不允許應(yīng)答。理論上總線上可以接32個(gè)設(shè)備，但真正在使用時(shí)因?yàn)榈V用產(chǎn)品的功率限制，總的電流不能大于500mA,所以一個(gè)分站接5個(gè)天線，最遠(yuǎn)的兩個(gè)天線的距離不要超過(guò)1公里。

    485通信電纜中的信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒(méi)有，信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引起反射。信號(hào)這種信號(hào)反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。

    3. 結(jié)束語(yǔ)

    CAN總線應(yīng)用范圍的日趨廣泛，能夠適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的環(huán)境，特別是一些強(qiáng)干擾、遠(yuǎn)距離、地理分布不均、工作環(huán)境惡劣的應(yīng)用場(chǎng)合。在基于RFID的煤礦井下人員定位系統(tǒng)中使用CAN作為傳感網(wǎng)絡(luò)的總線，針對(duì)煤礦的巷道分布復(fù)雜以及基于成本等方面的考慮，支線則采用485傳輸方式，RFID傳感器信息通過(guò)485傳輸至總線。

參考文獻(xiàn)：

[1] 饒運(yùn)濤，鄒維軍，王進(jìn)宏等. 現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2007

[2] 杜尚豐，曹曉鐘，徐津.CAN總線測(cè)控技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社. 2006

[3] 陽(yáng)憲惠. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京.清華大學(xué)出版社.1999

[4] 廉保旺，李勇，張怡.CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).無(wú)線電工程 2001.1