導(dǎo)語：如何才能寫好一篇測控電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞:包裝機(jī);電加熱器;自動(dòng)斷電;斷路故障

中圖分類號:TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1004-373X(2009)21-141-03

Design and Application of Measuring and Control Device of

Open Circuit Fault in Electric Heater

LV Yuming,LIU Yingui

(Tianjin Electronic Information Vocational College,Tianjin,300132,China)

Abstract:In equipments such as automatic packing machine and bagging machines which required the electric heater to package plastic products,it is common that electric heater is often in open circuit fault.To detect the inductive voltage of the circuit by current is to determine whether the electric heater is working properly.Alarm output or host control can be realized by using opto-coupler device to determine whether the normal temperature controller is on/off.Electric heater circuit fault monitoring and control devices can automatically identify whether temperature heater is off and whether the electric heater is in open circuit.After trial on the packaging machine,the device of the performance parameters can meet requirements of packaging equipments and users.It also meets the requirement of packaging machinery equipment.

Keywords:packaging machines;electric heater;automatic power-off;open circuit fault

針對目前全自動(dòng)包裝機(jī)、制袋機(jī)、塑料注塑機(jī)等設(shè)備均需電加熱器進(jìn)行塑料產(chǎn)品的封裝,電加熱器燒斷(斷路)是設(shè)備使用中最常見的故障,一旦電加熱器出現(xiàn)斷路故障,不及時(shí)排除,輕則不能保證塑料成形產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量,重則會(huì)造成原材料浪費(fèi),增加企業(yè)運(yùn)行成本。本技術(shù)及專利產(chǎn)品能正確判斷電加熱器是溫度升高自動(dòng)斷電還是電加熱器斷路故障。

1 該裝置的研究意義

該裝置的研究意義主要來源于相關(guān)設(shè)備廠家(如包裝機(jī)械、制袋機(jī)械、注塑機(jī)械等)及產(chǎn)品的直接應(yīng)用企業(yè),這些企業(yè)的生產(chǎn)過程表明:

(1) 在包裝行業(yè)電加熱設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用市場。

(2) 電加熱器燒斷(斷路)是設(shè)備使用中最常見的故障。

(3) 電加熱器燒斷故障不及時(shí)排除,輕則不能保證塑料成形產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量,重則會(huì)造成原材料浪費(fèi),造成人力、物力資源損失,增加企業(yè)運(yùn)行成本。

針對塑料包裝加工行業(yè)的需求,該裝置應(yīng)達(dá)到下列要求:

(1) 電加熱器斷路檢測裝置能夠自動(dòng)識別溫度升高加熱器斷電和電加熱器斷路故障。

(2) 電加熱器斷路后立即控制加工機(jī)器停止運(yùn)行,給出報(bào)警信號。

2 該裝置提出的背景

中國是世界包裝制造和消費(fèi)大國,在20世紀(jì)90年代后由于包裝制品工業(yè)發(fā)展的需要而出現(xiàn)了高速度發(fā)展,年平均增長率為30%[1],而塑料包裝在包裝產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值中的比例已超過30%,成為包裝產(chǎn)業(yè)中的生力軍,在食品塑料包裝、醫(yī)藥塑料包裝、化妝品塑料包裝、農(nóng)藥塑料包裝及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用[2]。目前國內(nèi)包裝機(jī)、制袋機(jī)、注塑機(jī)等電加熱類機(jī)械設(shè)備產(chǎn)量將大增,但它的電加熱器使用壽命卻僅有2~3個(gè)月,一旦加熱器出現(xiàn)燒斷故障,將造成原材料的浪費(fèi)和使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

包裝機(jī)上電加熱器一般由溫度控制儀表的觸點(diǎn)來控制交流電源通斷。當(dāng)電加熱器溫度低于設(shè)定溫度時(shí),溫度控制儀表的觸點(diǎn)接通,電加熱器溫度上升。當(dāng)電加熱器溫度高于設(shè)定溫度時(shí),溫度控制儀表的觸點(diǎn)斷開,電加熱器溫度下降。溫度控制儀表的觸點(diǎn)通斷,保證電加熱器工作在一定溫度范圍內(nèi)。一旦加熱器出現(xiàn)燒斷故障,操作人員無法判斷是溫度升高加熱器正常斷電還是加熱器斷路故障造成的斷電。由于加熱器的熱慣性,溫度需延遲一段時(shí)間才降下來,這樣當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品不合格后,已造成百上千的產(chǎn)品浪費(fèi),使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。電加熱器斷路檢測裝置應(yīng)能夠自動(dòng)識別溫度升高加熱器斷電和電加熱器斷路故障[3]。

2.2 國內(nèi)外的現(xiàn)有技術(shù)情況

目前,國外智能溫度控制儀表中兼有低溫檢測及報(bào)警功能,而無加熱器斷路故障檢測,如日本富士、歐姆龍公司產(chǎn)品;國內(nèi)某些企業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品體積大、檢測及報(bào)警配置復(fù)雜、可靠性差、不便于安裝維護(hù),不能很好滿足相關(guān)企業(yè)的需求。

2.3 市場需求量大,要求該技術(shù)產(chǎn)品性價(jià)比高、便于安裝

目前國內(nèi)包裝機(jī)、制袋機(jī)、注塑機(jī)等電加熱類機(jī)械設(shè)備產(chǎn)量大增,用戶多為中小型企業(yè)。由于市場競爭激烈,特別是塑料加工機(jī)械成形產(chǎn)品的直接用戶更需要產(chǎn)品價(jià)格低、性能可靠、安裝維護(hù)方便的電加熱器斷路故障測控裝置以保證塑料包裝機(jī)械成形產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 該裝置的工作原理

電加熱器斷路故障測控裝置是串接于加熱器和溫度控制儀表觸點(diǎn)之間,主要用加熱器斷路(燒斷)的電流檢測和儀表觸開關(guān)點(diǎn)K通斷的電壓檢測。若儀表觸點(diǎn)K正常通斷,對本裝置沒有影響,無信號輸出;只有當(dāng)加熱器出現(xiàn)斷路故障,本裝置才有信號輸出,再與其他裝置(顯示、蜂鳴、主機(jī)控制等)配合,實(shí)現(xiàn)控制功能要求。

系統(tǒng)配置示意圖如圖1所示。包裝機(jī)電加熱器斷路測控裝置,由觸點(diǎn)動(dòng)作檢測電路、加熱器故障檢測電路、測控信號輸出電路及直流電源組成;橫封觸點(diǎn)動(dòng)作檢測電路、縱封觸點(diǎn)動(dòng)作檢測電路分別并接于橫封溫度控制儀表觸點(diǎn)開關(guān)(K1)和縱封溫度控制儀表觸點(diǎn)開關(guān)(K2)的兩端,用于對儀表觸點(diǎn)開關(guān)處的電壓檢測。當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)K1和K2斷開時(shí),發(fā)光二極管L1和L2發(fā)光;當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)K1和K2閉合時(shí),發(fā)光二極管L3和L4發(fā)光。橫封(縱封)加熱器故障檢測電路串接于橫封(縱封)加熱器和溫度控制儀表觸點(diǎn)開關(guān)K1(K2)之間,用于對橫封(縱封)加熱器斷路的電流檢測;當(dāng)加熱器正常時(shí),發(fā)光二極管L5(L6)不發(fā)光;當(dāng)橫封(縱封)加熱器斷路時(shí),發(fā)光二極管L5(L6)發(fā)光報(bào)警;同時(shí)繼電器J吸合,對外給出控制信號。如圖2所示[4]。

包裝機(jī)一般都由橫封加熱電路和縱封加熱電路組成,兩電路結(jié)構(gòu)一樣,故只分析橫封加熱電路。橫封觸點(diǎn)動(dòng)作檢測電路包括電阻(R1,R2)、整流二極管(D1)、濾波電容(C1)、光電耦合器件TLP521-1(U1)及LED發(fā)光二極管(L1)。當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)(K1)斷開時(shí),LED發(fā)光二極管(L1)發(fā)光;光電耦合器件(U1)輸出低電平,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)截止;當(dāng)觸點(diǎn)開關(guān)(K1)閉合時(shí),LED發(fā)光二極管(L1)不發(fā)光,光電耦合器件(U1)輸出高電平,二極管(D9)截止,三極管(Q1)導(dǎo)通,LED發(fā)光二極管(L3)發(fā)光,鉗位二極管(D10)導(dǎo)通,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)截止[5]。

由法拉第電磁感應(yīng)定律知道,只要線圈所交鏈的磁通發(fā)生變化,均要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,不管所交鏈的磁通是否是由本線圈的電流產(chǎn)生[6]。所以,橫封加熱器故障檢測電路是由互感電路完成,包括互感器(H1)、整流二極管(D2)、濾波回路電容(C2)、電阻(R4)、三極管(Q1)、LED發(fā)光二極管(L3)及雙路電壓比較器LM393(U3);電阻(R9,R10)組成分壓電路為電壓比較器(U3)提供1 V的基準(zhǔn)電壓;當(dāng)橫封加熱器正常時(shí),LED發(fā)光二極管(L3)發(fā)光,指示橫封觸點(diǎn)開關(guān)K1閉合,電壓比較器(U3)輸出高電平,三極管(Q1)導(dǎo)通,鉗位二極管(D10)導(dǎo)通,橫封加熱回路指示LED發(fā)光二極管(L5)不發(fā)光,輸出驅(qū)動(dòng)電路三極管(Q3,Q5)截止,對外沒有輸出;當(dāng)橫封加熱器斷路時(shí),電流檢測互感器(H1)上沒有感應(yīng)電壓,電壓比較器(U3)輸出低電平,三極管(Q1)截止,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)導(dǎo)通,發(fā)光二極管(L5)發(fā)光報(bào)警;同時(shí)繼電器(J)吸合,對外給出控制信號[7]。

電源模塊采用三端集成穩(wěn)壓器,在三端集成穩(wěn)壓器中包括了串聯(lián)型直流穩(wěn)壓的各個(gè)組成部分,另外加上保護(hù)電路和啟動(dòng)電路。在W7800系列三端集成穩(wěn)壓器中,已將三種保護(hù)電路集成在芯片內(nèi)部,它們是限流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路[8]。

電路直流穩(wěn)壓電路由變壓器(H3)、整流二極管(D5～D8)、濾波電容(C5,C6)及三端穩(wěn)壓器W7812(U4)組成,為斷路測控器提供12 V直流電壓[9]。

在電加熱器斷路故障測控裝置設(shè)計(jì)中主要考慮:

(1) 在實(shí)際的電子電路系統(tǒng)中,不可避免地存在各種各樣的干擾信號,若電路的抗干擾能力差將導(dǎo)致測量、控制準(zhǔn)確性的降低,產(chǎn)生誤動(dòng)作,從而帶來破壞性的后果。若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù),破壞干擾信號進(jìn)入測控系統(tǒng)的途徑,可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。采用隔離技術(shù)是一種簡便目行之有效的方法。隔離技術(shù)是破壞“地”干擾途徑的抗干擾方法,硬件上常用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)電一光一電的隔離,他能有效地破壞干擾源的進(jìn)入,可靠地實(shí)現(xiàn)信號的隔離[10]。因此,在輸入/輸出電路上采用光電隔離技術(shù),保證強(qiáng)弱電間的隔離及干擾的串入。

(2) 獨(dú)立的外觀結(jié)構(gòu),明確的信號輸入/輸出接線端子,保證安裝維護(hù)的安全與快捷。

(3) 電加熱器斷路后使主機(jī)立即停止運(yùn)行。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和調(diào)試,產(chǎn)品如圖3所示。

4 申報(bào)專利轉(zhuǎn)化成果

該裝置已申報(bào)實(shí)用新型專利,專利號為:ZL2007 2 0096249.2,專利名稱:包裝機(jī)加熱器斷路測控器。

由天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院研發(fā)的 “電加熱器斷路故障測控裝置”已由天津市富航儀表新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司組織生產(chǎn),并為包裝機(jī)械行業(yè)的電加熱器控制系統(tǒng)配套使用。

該項(xiàng)目是天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目,項(xiàng)目名稱:電加熱器斷路故障測控裝置,項(xiàng)目號:20060617,已于2008年7月通過專家驗(yàn)收結(jié)題。

5 結(jié) 語

該實(shí)用新型裝置作為相關(guān)設(shè)備的配套部件,具備了加熱器斷路檢測,并且在加熱器斷路后快速報(bào)警輸出,迅速停止主機(jī)運(yùn)行,同時(shí)在故障出現(xiàn)后不浪費(fèi)塑料成形材料,降低工業(yè)生產(chǎn)成本,保證產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過一年來的使用,該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,電路構(gòu)思巧妙、成本低、性能可靠,特別是對于舊包裝機(jī)械的改造安裝方便靈活,取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

創(chuàng)新點(diǎn):該裝置能夠準(zhǔn)確判斷電加熱器是由于溫度升高自動(dòng)斷電還是電加熱器斷路故障,徹底解決了包裝行業(yè)電加熱器斷路故障檢測難題。

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篇2

該設(shè)備供電電壓為三相380VAC，頻率為50HZ，總功率為11KW。

該機(jī)的電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，其電氣技術(shù)水平和自動(dòng)化控制程度已達(dá)到了國內(nèi)同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

自動(dòng)模切機(jī)由五臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主電機(jī)采用的是電磁調(diào)速電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級調(diào)速?？蓪?shí)現(xiàn)在1500張/小時(shí)到7000張/小時(shí)的 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，調(diào)速平穩(wěn)。通過PLC控制整個(gè)過程，在送紙、輸紙、歸紙、壓切、收紙、計(jì)數(shù)中，做到全自動(dòng)化控制，較好的實(shí)現(xiàn)了模切機(jī)的各項(xiàng)功能。

根據(jù)模切機(jī)的工藝過程以及對模切機(jī)的自動(dòng)化程度、精度、速度的要求，模切機(jī)的電氣控制采用PLC控制.利用PLC外部結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)部功能齊全的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模切機(jī)的自動(dòng)控制。模板位置顯示、壓切速度及出紙計(jì)數(shù)均由數(shù)字顯示。檢測部分采用光－電、機(jī)－電為一體的檢測手段。對錯(cuò)誤操作、機(jī)械故障及紙張的送、運(yùn)故障均發(fā)出聲、光報(bào)警。

以上各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，確保了整機(jī)性能的先進(jìn)性、可靠性和安全性。

關(guān)鍵字 自動(dòng)模切機(jī) 可編程控制器 梯形圖

The molding machine is controlled by PLC

Abstract

This paper introduced the molding machine， including of the development of the birth background and the further， also the process of the working. In this paper， it had realized many functions， for example， the main circuit design， power source circuit design， controlling circuit design， monitoring circuit design and the PLC software design and so on.

According to the working process of the molding machine and the need to the automatic， precision and speed， the molding machine makes use of the PLC control. The PLC has some advantages， which needs connecting less wires， the functions is more， complete the automatic control of the molding machine.

The automatic molding machine has five electrical machines. The main electrical machine makes use of electromagnetism to adjust the speed. because of the PLC control， realize the all parts are automatic， including of sending papers， inputting papers， molding slice， accepting papers and counting.

Key words automatic molding machine programmable logic controller ladder-shape figure

目錄

第一章 緒 論………………………………………………………………………………1

1.1 概述 …………………………………………………………………………………1

1.2 課題研究的意義 ……………………………………………………………………1

1.3 模切機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………………………2

1.4 主要技術(shù)參數(shù) ………………………………………………………………………3

第二章 MW640模切機(jī)方案論……………………………………………………………4

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………4

2.2 系統(tǒng)的控制方案 ……………………………………………………………………4

2.3 可編程控制器PLC的選擇 …………………………………………………………9

2.4 方案的確定…………………………………………………………………………10

2.5 PLC的原理與結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………11

第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………17

3.1 主電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………17

3.2 接口控制電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 20

3.3 模切控制電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………30

3.4 溫度控制電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………31

3.5收紙臺(tái)控制電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………32

3.6送紙臺(tái)控制電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………33

3.7電氣原理……………………………………………………………………………35

第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………37

4.1 梯形圖設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………37

4.2 梯形圖參照表 …………………………………………………………………46

第五章 結(jié)束語……………………………………………………………………………49

致 謝 …………………………………………………………………………………50

參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………51

附 錄 A …………………………………………………………………………………52

附 錄 B …………………………………………………………………………………54

第一章 緒論

1．1 概述

自動(dòng)模切機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了一段相當(dāng)長的過程。在模切加工發(fā)展過程中，由原始祖先一手握住鐵制沖模，一手握住錘子，用錘子敲擊沖模頂端，而得到的印刷制品，到現(xiàn)在的專用模切機(jī)，已經(jīng)逐步發(fā)展成熟。但是現(xiàn)在模切機(jī)仍然利用原始加工的原理，形成了整體模式。

現(xiàn)代模切機(jī)用合金鋼制成，其鋒刃與被切的形狀相同。隨著技術(shù)水平的不斷提高，模切機(jī)自動(dòng)化水平提高很快。隨著需求量的日益增加，對模切機(jī)的自動(dòng)化的要求也越來越高，液壓、程控、PLC控制的模切機(jī)已占領(lǐng)越來越多的市場。先進(jìn)的微機(jī)及屏幕直接顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以存儲(chǔ)及其復(fù)雜的模切程度，并且具有簡單的編程方法、多層次的人機(jī)對話系統(tǒng)，配備完善的附加設(shè)備，為包裝業(yè)立下了汗馬功勞。經(jīng)過加工的包裝印刷品可以大幅度地提高檔次，對宣傳產(chǎn)品、吸引顧客、增加產(chǎn)品附加值起著重要作用。

我國加入世貿(mào)組織之后，包裝業(yè)有了很大的發(fā)展空間，包裝品表面整飾成型、加工需求隨之有了更大的增長，模切燙金設(shè)備與技術(shù)市場服務(wù)也加倍引起人們的關(guān)注，我國的包裝印刷工業(yè)開始進(jìn)入發(fā)展繁榮的新時(shí)期。

1.2 課題研究的意義

隨著社會(huì)文明的發(fā)展和生活水平的提高，新產(chǎn)品的不斷問世，銷售量逐漸擴(kuò)大。與國內(nèi)外客戶的進(jìn)一步交流，促使我國包裝工業(yè)迅速發(fā)展，市場急需大量高性能的自動(dòng)化包裝機(jī)械以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的社會(huì)需求。近些年來，由于人們環(huán)保意識的不斷的加強(qiáng)，折疊紙盒由于它具有易回收、無污染等特點(diǎn)，因而受到各國環(huán)保部門的重視，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。在各種包裝材料中，紙包裝容器的應(yīng)用最為廣泛，占總消耗品的45～50%。但是，在要求環(huán)保的同時(shí)，對產(chǎn)品的包裝要求更是越來越高，不僅要求產(chǎn)品外包裝上具有較艷麗的印刷圖案，而且還要求產(chǎn)品外包裝的盒型精美、別致、造型漂亮。

模切機(jī)作為一種模壓折疊紙盒工藝的專用包裝機(jī)械，出現(xiàn)在人們的面前，它利用模切刀，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的圖樣組合成模切板，在壓力作用下，將印刷品或其它板料、坯料軋切成所需形狀和切痕的成型工藝，用以進(jìn)行印品模切壓痕加工，制作出來的包裝品結(jié)實(shí)耐用，而且立體美觀，滿足了人們對美的要求，它的完善發(fā)展顯現(xiàn)出其巨大的市場價(jià)值。

隨著科技水平的提高，模切機(jī)的自動(dòng)化水平提高很快，液壓、程控、PLC控制的模切機(jī)以占領(lǐng)越來越多的市場。很多公司經(jīng)過很多年的發(fā)展已經(jīng)成為品種齊全、覆蓋面很廣的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品大大縮短了與國外先進(jìn)機(jī)器的差距。有些模切機(jī)性能已接近歐洲先進(jìn)水平，但與國外領(lǐng)先的模切機(jī)相比，在穩(wěn)定性、可靠性、新技術(shù)的應(yīng)用、設(shè)備制造水平等方面還存在不少的差距。

因此，我們應(yīng)在如何提高自動(dòng)模切機(jī)的自動(dòng)化程度以及人機(jī)對話等方面努力工作，完善自動(dòng)模切機(jī)的控制系統(tǒng)，改進(jìn)自動(dòng)模切機(jī)的模切工藝，從而與世界先進(jìn)的模切機(jī)技術(shù)接軌。

1.3 模切機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

改革開放的不斷深入，入世的實(shí)現(xiàn)，我國對外貿(mào)易的迅速擴(kuò)大，包裝印刷更加引起人們的重視。不斷擴(kuò)大的市場需求，使得模切壓痕、凹凸壓印技術(shù)及設(shè)備越來越廣泛應(yīng)用于包裝盒、紙箱、商標(biāo)的制作。模切機(jī)尤其是自動(dòng)模切機(jī)獲得了空前的發(fā)展機(jī)遇，國產(chǎn)自動(dòng)模切機(jī)已成為印后加工設(shè)備中發(fā)展最快、技術(shù)含量及自動(dòng)化程度最高，與國外先進(jìn)機(jī)器差距最小的印后加工設(shè)備之一。

十年前，國產(chǎn)模切機(jī)以立式平壓平機(jī)型為主，該機(jī)型自動(dòng)化程度低，模切質(zhì)量不高，但由于價(jià)格低廉、易調(diào)整、適于小批量生產(chǎn)，所以至今應(yīng)用仍相當(dāng)廣泛。近些年來，由于包裝印刷的發(fā)展，需求的急劇增加，通過引進(jìn)、消化、吸收外國先進(jìn)模切技術(shù)及設(shè)備，國產(chǎn)自動(dòng)模切機(jī)，尤其是臥式自動(dòng)平壓平模切機(jī)、模切燙金兩用機(jī)發(fā)展成為主流機(jī)型。國內(nèi)各個(gè)公司生產(chǎn)的模切機(jī)以能滿足絕大多數(shù)的市場需求，有多種模切機(jī)通過了歐洲CE認(rèn)證，產(chǎn)品已銷到歐美的許多國家。MY1050—P自動(dòng)排廢模切機(jī)具有全清廢功能，由PLC可編程控制器控制，實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化，人機(jī)界面可自動(dòng)顯示機(jī)器的速度、加工數(shù)量、運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)，使得操作及故障排除既快捷又方便。電器上采用變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了無級變速，最高模切速度達(dá)7000次/時(shí)，而帶排廢功能速度為5500次/時(shí)，套準(zhǔn)精度±0.15mm，適合于復(fù)雜紙盒、煙包的自動(dòng)排廢模切。

有些國內(nèi)產(chǎn)品已接近國際先進(jìn)水平，令人欣慰。其中MW1050AⅡ自動(dòng)模切機(jī)具有模切速度快、模切精度高自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。由PLC和電子凸輪分度器對全機(jī)運(yùn)行和故障進(jìn)行監(jiān)控，采用LCD觸摸屏顯示人機(jī)對話，使操作直觀而方便。該機(jī)堪稱國產(chǎn)自動(dòng)模切機(jī)先進(jìn)機(jī)型的典型代表。

但就產(chǎn)品的模切精度、速度及精度保持性等方面看，仍存在一定的缺陷，加強(qiáng)此類產(chǎn)品的基礎(chǔ)理論研究，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，完善和建立各類元器件的試驗(yàn)和分析設(shè)備，進(jìn)一步提高工藝手段，從而保證加工、裝配的準(zhǔn)確性、統(tǒng)一性，使整機(jī)水平有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

1.3.2 國外現(xiàn)狀

國外模切機(jī)已有60多年的發(fā)展歷史，模切技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平.而且正進(jìn)一步向智能化、高速化、高精度、多功能、大幅度、高穩(wěn)定性及聯(lián)機(jī)化方向發(fā)展。當(dāng)前，國外自動(dòng)平壓模切機(jī)的工作速度普遍在7500~9000 張/小時(shí)。在DRUPA2000展覽會(huì)上，瑞士BOBST公司生產(chǎn)的SPRINT EPA106PER自動(dòng)模切壓痕機(jī)創(chuàng)造了12000 張/小時(shí)的單機(jī)模切壓痕速度。從模切精度上講，國外自動(dòng)平壓模切機(jī)的模切精度通?？梢钥刂圃?.1mm左右。并帶有清廢裝置。觸摸監(jiān)視器上的圖象符號、控制信號便可通過獨(dú)立的微機(jī)系統(tǒng)立即傳遞到工作裝置。各印刷和模切裝置上的微機(jī)能相互交換信息，精確而簡單地通過觸摸高清晰度彩色顯示屏，達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 主要技術(shù)參數(shù)

1.供電電源:3相，50HZ，380V；

2.模切速度:1500張/小時(shí)到7000張/小時(shí)；

3.有連續(xù)運(yùn)行功能和手動(dòng)運(yùn)行功能；

4.可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送紙、自動(dòng)模切、自動(dòng)收紙功能及自動(dòng)計(jì)數(shù)功能；

5．可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行紙速、模板位置、紙張計(jì)數(shù)顯示；

6．有故障檢測能力及安全保護(hù)裝置；

7．對錯(cuò)誤操作、機(jī)械故障及紙張的送、運(yùn)故障均發(fā)出聲光報(bào)警；

第二章 MW640模切機(jī)方案論證

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用PLC可編程控制器等先進(jìn)技術(shù)，集光、機(jī)、電于一體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給紙、輸紙、模切、收紙、計(jì)數(shù)等功能，并有故障檢測能力及安全保護(hù)裝置。完成主電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、檢測電路設(shè)計(jì)，PLC軟件設(shè)計(jì)，器件選擇等。

2.2 系統(tǒng)的控制方案

2.2.1 單片機(jī)控制方案

單片機(jī)是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器（CPU），存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并行I/O口，串行口，A/D轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器PWM等），這樣一塊集成電路芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。它主要應(yīng)用于測控領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測試和控制功能。

單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，以深入到各個(gè)領(lǐng)域。它有很多特點(diǎn)：

（1）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它能方便地組裝成各種智能測控設(shè)備及各種智能儀器儀表。

（2）可靠性好，適應(yīng)溫度范圍寬。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，分為民品、工業(yè)品、軍品、其中工業(yè)品、軍品具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。

（3）易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能的指令。

（4）可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制系統(tǒng)。

（5）減少硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的周期，因?yàn)閱纹瑱C(jī)、SRAM和FLASH等已經(jīng)集成在一個(gè)核心模塊中。

（6）具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，可以寫幾萬行C語言代碼和存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)

（7）具有競爭力的價(jià)格因素。

篇3

防潮是糧食儲(chǔ)存過程中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對糧食的儲(chǔ)存質(zhì)量有很重要的作用。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)倉庫內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測工作。但傳統(tǒng)的方法是用扦樣式玻璃溫度計(jì)，人工判讀等最原始的測溫方法，工作量大，難以控制，滯后嚴(yán)重，做好日常的糧情檢查工作，可以發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，以保證儲(chǔ)糧的安全。本論文側(cè)重介紹“單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)”的軟、硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi)容包括：采樣、LED顯示，單片機(jī)89C51的開發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)等。作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)綜合運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)碼顯示技術(shù)等諸多方面的知識。

2糧倉濕度檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

糧情測控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件的結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對儲(chǔ)糧的檢測與預(yù)警。系統(tǒng)硬件由控制部分和信號檢測部分組成，其中，控制部分包含五個(gè)模塊：控制器模塊、手動(dòng)按鍵、顯示模塊、通信模塊和報(bào)警模塊；信號檢測部分包含一個(gè)模塊：濕度檢測模塊。

2.1核心單元電路

綜合考慮系統(tǒng)的方便性，可靠性，性價(jià)比等因素，系統(tǒng)主機(jī)芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統(tǒng)常用的單片機(jī)，應(yīng)用在很多領(lǐng)域，利用它完成的報(bào)警系統(tǒng)很多。使用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，而且AT89C51單片機(jī)相對于其它型號的單片機(jī)，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對比較好。

2.2檢測傳感器和檢測電路

濕度檢測采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測控系統(tǒng)中主要是檢測室內(nèi)與室外的濕度，一般一個(gè)糧倉有兩個(gè)濕度檢測點(diǎn)，且精度要求不高。

2.3顯示電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)顯示模塊采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理，清晰的顯示實(shí)時(shí)濕度值

3軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，作為主控的上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)及作為數(shù)據(jù)采樣的單片機(jī)終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實(shí)現(xiàn)，主要的功能子程序有：數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、線性校正、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)值顯示、發(fā)送、接收和部分中斷子程序。

4系統(tǒng)調(diào)試

本次設(shè)計(jì)采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯(lián)調(diào)時(shí)只需要把各模塊進(jìn)行正確的連接就可以實(shí)現(xiàn)仿真，其模塊與電路圖在前面已經(jīng)介紹這里只是給出總體調(diào)試的效果，把軟件調(diào)試的.HEX文件燒入其中的AT89C51中就可以運(yùn)行了。

5結(jié)語

篇4

蒙特卡羅方法是容查分析方法的一種,被大量應(yīng)用于電路防真分析。蒙特卡羅方法的本質(zhì)思想是假定所研究問題是若干已知概率分布的隨機(jī)變量的函數(shù),并據(jù)此建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型;對隨機(jī)變量進(jìn)行反復(fù)抽樣,并根據(jù)模型計(jì)算每次抽樣下的相關(guān)統(tǒng)計(jì)量,當(dāng)抽樣足夠大的時(shí)候,統(tǒng)計(jì)量的平均值可作為問題的近似解,而解的可能覆蓋范圍可用統(tǒng)計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差來計(jì)算。

關(guān)鍵詞:電源可靠性容差分析仿真

容差分析實(shí)例:

以下以一車載電源為例,展開蒙特卡羅分析,蒙特卡羅分析是容差分析的一種具體方法。

如圖是由LM317等構(gòu)成的充電器電路。它是采用LM317的恒流充電電路,其輸入電壓Ui為+17～+30V,輸出電壓U。最大為13.8V,電流為1A。輸出電壓與被充電電池的充電終止電壓一致,由分壓電阻R1和R2進(jìn)行設(shè)定。用R6檢測輸出電流,再通過Q1和Q2自動(dòng)調(diào)整LM317使其輸出電壓與電池端子電壓一致,輸出約0.35A的恒定電流。R6阻值可按下式確定,即R6=UBE/1A=0.7V/0.35A≈2Ω,電路中選用2Ω。

對于電源電路,輸出電壓的穩(wěn)定值是電路設(shè)計(jì)最為關(guān)心的指標(biāo)。輸出電壓的穩(wěn)定值由R1和R2電阻所決定,因此對R1和R2兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析,他們實(shí)際電路取值為240Ω和1.9KΩ,選擇電阻精度為1%,輸出電壓要求為5.0V +/-0.2。如果電阻R1和R2公差精度等級由1%放寬到5%,輸出電壓要求仍然為5.0V +/-0.2。

根據(jù)傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),無法對電路參數(shù)和穩(wěn)定性之間的影響做定量的分析,因此工程師一般就采用低公差高穩(wěn)定性的高成本元器件,雖然對性能沒有影響,穩(wěn)定性也有所保證,但是元器件成本較高,這樣做勢必造成產(chǎn)品成本提高,制造困難。

蒙特卡羅分析利用一種統(tǒng)計(jì)分析方法,分析電路元件的參數(shù)在一定數(shù)值范圍內(nèi)在按照指定的誤差分布變化時(shí)對電路特性的影響。對電路進(jìn)行蒙特卡羅分析時(shí),一般要進(jìn)行多次仿真分析。首先按電路元件標(biāo)稱值進(jìn)行仿真,然后在電路元件參數(shù)標(biāo)稱值基礎(chǔ)上加減一個(gè)δ值進(jìn)行仿真分析,所去的值取決于所選擇的δ概率分布類型。

蒙特卡羅參數(shù)仿真器參數(shù)設(shè)置主要有以下幾個(gè)部分:

1、蒙特卡羅分析次數(shù)。最小值必須大于等于2

2、模型參數(shù)公差設(shè)置。即選擇公差范圍百分比

3、輸出節(jié)點(diǎn)選擇

Multisim 軟件在蒙特卡羅性能參數(shù)設(shè)置:電阻R1和R2為電路中需要進(jìn)行蒙特卡羅仿真的雙參數(shù),電阻值分別為240Ω和1.9KΩ。本例僅以選擇電阻精度等級角度(精度等級由1%放寬到5%)來說明Multisim 仿真方法在定量進(jìn)行容差分析中的蒙特卡羅分析中的應(yīng)用。蒙特卡羅分析精度與仿真次數(shù)(抽樣次數(shù))直接相關(guān),抽樣次數(shù)直接在“分析參數(shù)”中按照需要設(shè)定。假設(shè)本例中30次已經(jīng)能夠滿足統(tǒng)計(jì)精度要求,則在運(yùn)行次數(shù)中設(shè)定30次.在對該電路仿真前同時(shí)按照要求設(shè)定公差,此例中電阻R1和R2公差設(shè)置為5%。

輸出波形是仿真后得到的30條輸出電壓響應(yīng)曲線,如圖(Car Power Supplier Monte Carlo Analysis)所示。

根據(jù)圖示蒙特卡羅分析,可以得出:基于Multisim仿真方法,對電路參數(shù)進(jìn)行定量分析,證明該電路電阻R1和R2公差精度等級由1%放寬到5%完全能夠滿足系統(tǒng)工作的要求。

結(jié)論:

容差分析作為電路系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)與分析的一個(gè)重要環(huán)節(jié),提供了同時(shí)研究多個(gè)變量對一個(gè)輸出變量的效應(yīng)的方法。這些實(shí)驗(yàn)有一系列運(yùn)行或檢驗(yàn)組成,其中對輸入變量進(jìn)行有目的更改,并在每次運(yùn)行后收集數(shù)據(jù)。特別是在開發(fā)階段通過防真軟件(Saber, Multisim)的容差分析技術(shù)和方法的應(yīng)用研究,可以實(shí)現(xiàn)在電路設(shè)計(jì)階段中對元器件公差選擇和最終電路的輸出特性分布做出預(yù)測,并得到批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的系統(tǒng)性能可靠性以及電路參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響,由此為電路可靠性設(shè)計(jì)和研究提供了一種有效的方法。

參考文獻(xiàn):

[1]熊偉、侯傳教、梁青、孟濤. 電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社.

篇5

超聲促滲是指運(yùn)用超聲波對人體皮膚產(chǎn)生的空化作用、熱效應(yīng)等，促進(jìn)藥物透過皮膚進(jìn)入軟組織的過程。本電路設(shè)計(jì)具有頻率、功率可調(diào)，過壓和過流保護(hù)，克服目前超聲透皮儀智能化低、安全性差等缺陷。相關(guān)實(shí)驗(yàn)取得了良好的效果，具有一定實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】超聲促滲 前置放大器 msp430f149

1 引言

經(jīng)皮給藥是指給定的藥物通過皮膚經(jīng)過毛細(xì)血管吸收進(jìn)入體循環(huán)產(chǎn)生藥效的一種給藥方式，它能提供十倍于常規(guī)給藥方法的持續(xù)穩(wěn)定的滲透率。其次，溫度對于經(jīng)皮給藥也有一定的影響，但超聲具有熱效應(yīng)，因此既要保證安全的條件下，盡量提高滲透率；本文采用TI單片機(jī)msp430f149作為控制芯片，具有可調(diào)頻率、功率以及可控恒溫的特點(diǎn)。

2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)核心為mspf430f149，核心電路包括：溫度檢測控制電路、超聲功放電路、過流保護(hù)電路、顯示模塊；總體框圖如圖1。

2.1 溫度檢測控制電路

溫度的檢測采用鉑電阻Pt100，接線方式采用三線制，采樣電路為橋式測量電路，經(jīng)采樣后輸出正電壓，A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字量，然后送入單片機(jī)進(jìn)行分析、處理，經(jīng)過數(shù)字濾波后，在讀入DS18B20測定的數(shù)值，二者先做一個(gè)比較，取較小值，將其溫度與設(shè)定溫度值相比較，然后在單片機(jī)進(jìn)行模糊PID運(yùn)算，輸出通斷控制脈沖信號，通過過零觸發(fā)驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管（MOC3601），控制其導(dǎo)通時(shí)間，控制電阻絲的電源電壓，改變加熱功率，從而控制溫度。

在電路系統(tǒng)中，對生理信號的放大，前置放大器選用儀表放大器INA326，它具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低漂移、低噪聲等特點(diǎn)；它和Pt100構(gòu)成的溫度檢測和前置放大如圖2。

上式表明：該電路可以通過調(diào)節(jié)RG進(jìn)行增益的控制。

在溫度檢測控制電路中，設(shè)計(jì)模糊PID控制器，如圖3所示，它由兩部分構(gòu)成，直接控制器和間接控制器，直接控制器采用PID控制器，間接控制器為模糊推理；通過對測定溫度值與用戶設(shè)定溫度值的偏差|e|和偏差變化率|e'|的分析判斷，而且根據(jù)實(shí)際控制結(jié)果，修正參數(shù)KP，KD，KI，使控制效果達(dá)到最佳。

2.2 超聲功放電路

超聲波功放電路主要是由msp430f149產(chǎn)生脈沖，驅(qū)動(dòng)電路（IR2110）、變壓器耦合電路和阻抗匹配電路四部分組成。

如圖4所示：用單片機(jī)msp430f149作為信號源，產(chǎn)生f=20kHz功率為 的方波；送入IR2110驅(qū)動(dòng)電路，放大后驅(qū)動(dòng)功率管交替導(dǎo)通，產(chǎn)生相應(yīng)的激勵(lì)信號加載到變壓器的副邊；經(jīng)過變壓器的耦合，送入阻抗匹配電路從而驅(qū)動(dòng)超聲換能器；阻抗匹配使超聲換能器負(fù)載實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。而由D1、R3、C4構(gòu)成的回路能吸收功率管開、斷產(chǎn)生的尖峰脈沖，從而有效保護(hù)功率開關(guān)管。為了防止電路系統(tǒng)的不穩(wěn)定而產(chǎn)生大電流，因此加入了過流保護(hù)電路。

3 軟件設(shè)計(jì)

整體程序包括主程序、溫度控制程序、超聲發(fā)生程序、溫度采集與顯示、人機(jī)交互程序等。整體程序如圖5。

4 小結(jié)

本文通過控制溫度、頻率和功率等多種因素來促進(jìn)超聲波經(jīng)皮的滲透性。整個(gè)電路目前在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)測中均表現(xiàn)出顯著的效果和良好的實(shí)測值，但在臨床上的應(yīng)用，還將繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國良，史宗道. 低頻超聲透皮給藥的研究進(jìn)展[J]. 華西藥學(xué)雜志，2001 16（5）：367-368.

[2]楚斌. IR2110功率驅(qū)動(dòng)集成芯片應(yīng)用[J]. 電子工程師，2004，（10）.

[3]楊哲，靳曉東.壓電換能器阻抗匹配研究[J]. 高壓電技術(shù)，2007，33（1）：77-80.

[4]袁燕玲，周紅.單片機(jī)控制的脈寬調(diào)制功率放大器設(shè)計(jì)與研究[J]. 電子元器件應(yīng)用，2008， 10（4）：36-39.

篇6

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)是以硬件描述語言VHDL作為學(xué)習(xí)重點(diǎn)的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學(xué)過程中首先要讓學(xué)生明白這門語言與前期所學(xué)的其他語言的區(qū)別，并通過實(shí)例，如CPU的設(shè)計(jì)及制造過程，讓學(xué)生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，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)中要突顯語法要點(diǎn)和電路設(shè)計(jì)思想，[2]并通過實(shí)踐將這些語法與設(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“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)化對學(xué)生來說是一個(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，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內(nèi)容來讓學(xué)生了解這個(gè)領(lǐng)域。從學(xué)生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設(shè)計(jì)到制造過程”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。通過早期的集成電路與現(xiàn)在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細(xì)講解EDA對于集成電路行業(yè)的發(fā)展所作的巨大貢獻(xiàn)。在教學(xué)過程中，通過向?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EDA的具體認(rèn)識。這些方法不僅使學(xué)生對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]硬件描述語言（以VHDL語言為學(xué)習(xí)對象）、開發(fā)軟件（以QUARTUSII為學(xué)習(xí)對象）和實(shí)驗(yàn)用開發(fā)板（以FPGA開發(fā)板為學(xué)習(xí)對象）。硬件描述語言的學(xué)習(xí)屬于理論學(xué)習(xí)部分，是重中之重。對于一門編程語言的學(xué)習(xí)來說，語法和編程思想是學(xué)習(xí)要點(diǎn)。在傳統(tǒng)的編程語言學(xué)習(xí)的過程中，通常都是將語法作為主線，結(jié)合語法實(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)編程語言就是學(xué)習(xí)語法的誤區(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)的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規(guī)則組織成一個(gè)完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規(guī)則。由于整個(gè)過程中學(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)例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學(xué)過的語法現(xiàn)象，以避免學(xué)生遺忘，以此讓學(xué)生明白，學(xué)習(xí)編程語言的真正目的是為了應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)。通過一些實(shí)踐，學(xué)生體會(huì)到語言學(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言與軟件語言有本質(zhì)區(qū)別。很多學(xué)生由于不了解硬件描述語言的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過程中很容易將之前所學(xué)的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應(yīng)用于VHDL語言的學(xué)習(xí)過程中，這對于掌握硬件電路設(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生分析該例中的語句和硬件電路的關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)這些語句與軟件語言的區(qū)別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應(yīng)用可以產(chǎn)生不同的電路結(jié)構(gòu)。完整的if語句產(chǎn)生純組合電路，不完整的if語句將產(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]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學(xué)生更深刻地理解不同的if語句對應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，可以通過一個(gè)小實(shí)例綜合之后的電路結(jié)構(gòu)圖來說明。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語句，是一個(gè)不完整的if語句描述，而程序（2）使用的是else語句，是一個(gè)完整的if語句描述。這一條語句的區(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)非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學(xué)生更深刻理解這兩類語句的區(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)練來強(qiáng)化學(xué)生在課堂所學(xué)習(xí)的理論知識，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)對接。其中大部分同學(xué)通過這些訓(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。此過程不僅讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)知識的快樂，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。

篇7

關(guān)鍵詞：多媒體課件 電路仿真軟件 三維掃描儀 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)

在課堂教學(xué)中采用多媒體技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的必備手段和方法。與板書的教學(xué)方法相比，不僅課堂的信息量成倍增加，而且利用聲、光、音頻、視頻、動(dòng)畫和仿真等多媒體技術(shù)可以使講授內(nèi)容更加逼真地、全視角、多維地展現(xiàn)在學(xué)生面前，有利于學(xué)生全面、深入地掌握所講授內(nèi)容。測控電路課程為測控技術(shù)與儀器專業(yè)的必修專業(yè)課，其主要講授測控系統(tǒng)中常用的各種單元電路，使學(xué)生熟悉怎樣運(yùn)用電子技術(shù)解決測量與控制中的任務(wù)，在電子學(xué)和實(shí)際測控任務(wù)之間架起一座橋梁[1]。由于此課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，在課堂講授中各種多媒體技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，但目前主要采用靜止的PPT播放方式，多媒體技術(shù)的作用沒有得到充分發(fā)揮。因此，將電路仿真軟件、測量系統(tǒng)工作視頻和數(shù)控機(jī)床仿真加工軟件等技術(shù)用于測控電路課程課件的制作，提高了課件的質(zhì)量和授課效果。

1 課件制作

1.1 自動(dòng)輸送與喂料演示系統(tǒng)

圖1a所示為自動(dòng)輸送與喂料系統(tǒng)組成示意圖。系統(tǒng)機(jī)械部分由輸送單元和加料單元組成，電路系統(tǒng)包括傳感器及其轉(zhuǎn)換電路、輸送電機(jī)控制電路和加料執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路。傳感器類型為光電開關(guān)式位置傳感器和光電計(jì)數(shù)式加料檢測傳感器?？刂齐娐方涌诎ㄕ蜻\(yùn)動(dòng)（Fwd）、反向運(yùn)動(dòng)（Rev）、運(yùn)動(dòng)停止（Stop）、加料控制（Drop）和速度控制（Speed）等信號。

在Multisim[2]軟件環(huán)境下進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)功能所需要的傳感器信號轉(zhuǎn)換電路、處理電路以及驅(qū)動(dòng)電路。在電路仿真調(diào)試過程中，利用Multisim軟件中提供的多路示波器實(shí)時(shí)演示傳感器輸出信號和驅(qū)動(dòng)接口信號。如圖1b所示，當(dāng)容器經(jīng)過位置傳感器1時(shí)，位置傳感器輸出一個(gè)與容器寬度相關(guān)的正脈沖信號，并且控制傳輸帶速度的模擬電壓信號減小，傳輸帶以低速運(yùn)動(dòng)，以便精確控制容器停止位置。當(dāng)位置傳感器2輸出信號變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，表明容器已到達(dá)預(yù)定位置，傳輸帶停止運(yùn)動(dòng)，加樣控制信號開始有效，開始往容器內(nèi)加樣。每加一個(gè)樣品，光電計(jì)數(shù)式加料檢測傳感器就輸出一個(gè)脈沖信號，當(dāng)加到所需要的樣品數(shù)時(shí)，停止加樣，控制電路輸出速度控制信號，傳輸帶載著加滿了樣品的容器又重新開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)容器到達(dá)位置傳感器3時(shí)，位置傳感器輸出高電平，傳輸帶停止運(yùn)動(dòng)，完成自動(dòng)輸送和加樣任務(wù)。

通過傳輸帶運(yùn)動(dòng)過程、樣品加樣過程演示以及和傳感器輸出波形、有關(guān)電路波形的實(shí)時(shí)對比，可以更直觀、形象地了解有關(guān)測控電路的作用。

1.2 三維激光掃描儀掃描視頻

圖2a所示的三維激光掃描儀可以獲取人的足部、鞋楦等被掃描對象三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立三維模型，并且可以同步采集足部負(fù)荷的大小，得到足部三維尺寸隨負(fù)荷變化規(guī)律。通過圖2b所示掃描過程工作視頻、圖2c所示系統(tǒng)電路框圖和原理的講解，了解三維掃描儀中涉及的電路及其在系統(tǒng)中起的作用。如圖2c所示，在一維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中涉及伺服電機(jī)控制電路、光電隔離電路、伺服放大器電路和電源濾波器電路；圖像采集系統(tǒng)中涉及半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路、圖像采集卡電路和多路同步信號發(fā)生器電路；在壓力測量系統(tǒng)中涉及壓力傳感器信號轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路以及RS232接口電路。

1.3 數(shù)控銑床加工仿真

圖3所示為數(shù)控銑床課件組成部分，其中圖3a數(shù)控銑床組成結(jié)構(gòu)圖，通過此圖的介紹可以全面了解數(shù)控銑床的基本組成部分，每一個(gè)模塊在銑床中的位置和作用以及銑床加工工件的大致過程。在數(shù)控銑床加工仿真軟件[3]環(huán)境下，通過編寫加工“測控”兩個(gè)字控制程序，逼真地模擬數(shù)控銑床的工作過程，圖3b為數(shù)控銑床仿真加工“測控”兩個(gè)字的視頻截圖。通過加工仿真過程的演示，可以更深入地了解主軸的運(yùn)動(dòng)以及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過程，了解電路部分所起的作用。圖3c所示為系統(tǒng)電路框圖，通過此圖的介紹，可以掌握數(shù)控銑床包含哪些單元電路，以及每個(gè)單元的作用。圖3d比較詳細(xì)地介紹了其中一個(gè)控制軸的反饋控制系統(tǒng)框圖及所涉及的測控單元電路，例如，在位置檢測部分可能涉及光電轉(zhuǎn)換、放大器、比較器、細(xì)分和辨向電路、可逆計(jì)數(shù)器和調(diào)制解調(diào)等單元電路。反饋控制系統(tǒng)由3個(gè)控制環(huán)組成，最內(nèi)部的為電流控制環(huán)，中間為速度控制環(huán)，最外部為位置控制環(huán)，3個(gè)環(huán)路組成的反饋控制系統(tǒng)根據(jù)工件加工給定路徑對工作臺(tái)在這個(gè)軸的位置進(jìn)行控制。

2 結(jié)束語

介紹了電路仿真軟件、激光三維掃描儀工作視頻和數(shù)控機(jī)床加工仿真軟件等多媒體技術(shù)在測控電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)課件中的應(yīng)用，提高了課件的制作質(zhì)量和授課效果。這些技術(shù)也可以用于智能儀器、測控儀器設(shè)計(jì)等其他專業(yè)課程的課件制作。當(dāng)然，只有各種多媒體技術(shù)和所要講授的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，才能充分發(fā)揮多媒體的作用，否則事倍功半。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國雄.測控電路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

篇8

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；測控儀器設(shè)計(jì)；教學(xué)模式；實(shí)踐

0引言

測控儀器是利用測量和控制的理論，采用機(jī)械、電子、光學(xué)等各種計(jì)量測試原理及控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的一種范圍廣泛的測量儀器。測控儀器設(shè)計(jì)課程是對機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、單片機(jī)、傳感器、測控電路、信號分析、誤差理論等課程內(nèi)容的深化和延伸，實(shí)踐性很高。學(xué)生通過該門課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握測控儀器的開發(fā)、設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識，具有很強(qiáng)的動(dòng)手能力。

1問題的引出

在實(shí)際教學(xué)中，這門課的現(xiàn)有教學(xué)模式存在如下弊端：一是仍然采用傳統(tǒng)的灌輸教育，使學(xué)生產(chǎn)生厭倦情緒，失去對課程的興趣。二是實(shí)踐教學(xué)不具有系統(tǒng)性，因?qū)嵺`教學(xué)課時(shí)的限制，學(xué)生只能對測控儀器設(shè)計(jì)的少數(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。三是缺乏對已學(xué)知識的綜合應(yīng)用，對學(xué)生創(chuàng)造力的訓(xùn)練有限[1]?；诖?，改變測控儀器課程的教學(xué)模式，建立以項(xiàng)目為中心的教學(xué)模式，突出項(xiàng)目在課程教學(xué)中所扮演的角色，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的主線是學(xué)生圍繞項(xiàng)目開展自主學(xué)習(xí)，教師主要起輔導(dǎo)、答疑的作用。

2項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法。這種方法認(rèn)為學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力來自生存環(huán)境的壓力———待解決的問題。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法是實(shí)施探究式教學(xué)方法的一種，以老師為引導(dǎo)、以學(xué)生為主體、以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)。主要目標(biāo)是使學(xué)生置身于探索知識的情景之中，即在真實(shí)世界中應(yīng)用相關(guān)的知識解決特定的項(xiàng)目問題，從而促使學(xué)生主動(dòng)吸收、重組自己的知識結(jié)構(gòu)。從根本上將傳統(tǒng)課堂中老師“滿堂灌”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式。這種教學(xué)的關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、認(rèn)知能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，并使教學(xué)理念的實(shí)施更符合人的認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律[2]。

3項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在測控儀器設(shè)計(jì)課程中的實(shí)施

教學(xué)中選擇的項(xiàng)目應(yīng)盡可能覆蓋測控儀器設(shè)計(jì)課程的所有知識點(diǎn)，項(xiàng)目完成后學(xué)生能理解和掌握測控儀器設(shè)計(jì)課程所涉及的所有理論知識，掌握運(yùn)用這些理論知識的技能。同時(shí)，項(xiàng)目要具有開放性，不同項(xiàng)目小組的學(xué)生可以采用不同的方案、選擇不同的元器件實(shí)現(xiàn)。此為，盡量選擇實(shí)際的工程項(xiàng)目，可以鍛煉學(xué)生從事工程項(xiàng)目開發(fā)能力，從而拓寬學(xué)生畢業(yè)就業(yè)渠道。因此，選擇DGB-5B型電感測微儀的數(shù)字化作為項(xiàng)目開展教學(xué)活動(dòng)。電感測微儀作為本院實(shí)驗(yàn)室的儀器，在精密測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。項(xiàng)目的研究內(nèi)容包含在測控儀器設(shè)計(jì)課程的不同章節(jié)，由不同的理論知識進(jìn)行指導(dǎo)。在總體設(shè)計(jì)這一章的課程上完后，項(xiàng)目小組可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求，討論電感測微儀的數(shù)字化的總體方案（單片機(jī)還是PC機(jī)作為主控單元）。在電路和軟件設(shè)計(jì)這一章的課程上完后，學(xué)生可以完成調(diào)理電路的設(shè)計(jì)（模擬電路還是集成電路設(shè)計(jì)調(diào)理電路），AD采樣電路的設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)采集卡還是獨(dú)立的AD芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換），軟件的開發(fā)（開發(fā)單片機(jī)程序還是PC機(jī)程序）。在儀器的精度理論這一章上完后，學(xué)生可以討論如何對數(shù)字化后的測微儀進(jìn)行標(biāo)定，提高儀器的測量精度。下面以其中一組學(xué)生實(shí)施的方案，簡要說明項(xiàng)目實(shí)施的過程。該組學(xué)生設(shè)計(jì)的總體方案如圖1[3]。線性位移傳感器的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2。AD698信號調(diào)理電路連接及學(xué)生制作的實(shí)物圖如圖3。USB-6002數(shù)據(jù)采集卡外觀如圖4。程序采用LabVIEW開發(fā)，學(xué)生開發(fā)的程序界面如圖5，程序框圖（代碼）略。項(xiàng)目完成后，各項(xiàng)目小組將項(xiàng)目過程中形成的設(shè)計(jì)方案、圖紙、軟硬件整理后，結(jié)合項(xiàng)目的心得體會(huì)撰寫項(xiàng)目報(bào)告，其他小組成員可以對該組的項(xiàng)目展開討論，提出改進(jìn)意見。

4結(jié)論

通過在測控儀器設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，學(xué)生對該課程產(chǎn)生更大的興趣，加強(qiáng)了與教師的交流，學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能得到了系統(tǒng)訓(xùn)練，有助于學(xué)生嘗試創(chuàng)新設(shè)計(jì)和進(jìn)行科研活動(dòng)[4]，同時(shí)，更多的學(xué)生通過課程項(xiàng)目的訓(xùn)練，參與到各類競賽中，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)自信。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴金橋，俞阿龍，孫華軍.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在智能儀器設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（16）：83-85.

[2]劉貴云.《傳感器與自動(dòng)檢測技術(shù)》的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法研究[J].教育教學(xué)論壇，2014（36）：150-151.

[3]蔣彥，侯建偉，黃智，等.DGB-5B型電感測微儀的數(shù)字化設(shè)計(jì)初探[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（8）：150.

篇9

關(guān)鍵詞： 飛機(jī)充氧車 測控系統(tǒng) 單片機(jī)

1.信號檢測與報(bào)警系統(tǒng)的工作原理

飛機(jī)充氧車的單片機(jī)檢測、報(bào)警系統(tǒng)以8031單片機(jī)為核心，對兩個(gè)模擬量、11個(gè)開關(guān)量進(jìn)行循環(huán)檢測。兩個(gè)模擬量包括：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和壓縮機(jī)排氣壓力；11個(gè)數(shù)字量包括：壓縮機(jī)左缸膜片破裂、壓縮機(jī)右缸膜片破裂、壓縮機(jī)左隨動(dòng)閥膜片破裂、壓縮機(jī)右隨動(dòng)閥膜片破裂、壓縮機(jī)滑油壓力低、壓縮機(jī)滑油溫度高、壓縮機(jī)排氣溫度高、壓縮機(jī)艙溫度高、火災(zāi)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力低、汽車水箱溫度高。循環(huán)檢測頻率達(dá)40次/秒。

工作正常期間通過4個(gè)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示工作時(shí)間、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和壓縮機(jī)排氣壓力。當(dāng)檢測的參數(shù)超出正常范圍時(shí)，發(fā)出汽車?yán)萨Q叫報(bào)警，并顯示故障代碼。當(dāng)有嚴(yán)重故障（如火災(zāi)、膜片破裂等）時(shí)，將自動(dòng)停機(jī)。故障代碼與發(fā)生故障的時(shí)刻將記入系統(tǒng)內(nèi)部的EEPROM中，可供查詢。

2.硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的工作電源由汽車自帶的12V直流電源提供，可直接供12V繼電器使用。11個(gè)檢測的開關(guān)量高電平大于10V，低電平小于1V。單片機(jī)、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換芯片的工作電源由12V經(jīng)7805穩(wěn)壓器輸出5V提供。

充氧車的單片機(jī)檢測、報(bào)警系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)包括：8031單片機(jī)及其時(shí)鐘、復(fù)位電路，程序存儲(chǔ)器2764和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2864擴(kuò)展電路，A/D轉(zhuǎn)換0809和檢測信號輸入電路，報(bào)警輸出及控制系統(tǒng)停機(jī)電路，數(shù)碼顯示電路，等等。

2.1 8031單片機(jī)及其時(shí)鐘、復(fù)位電路。

8031的P0口與P2口作為擴(kuò)展系統(tǒng)的數(shù)據(jù)/地址總線。P1口作為開關(guān)量輸入和報(bào)警、停機(jī)信號輸出。P3口作為開關(guān)量輸入、讀/寫信號控制、顯示的串行輸出等。復(fù)位電路能夠完成上電復(fù)位功能。時(shí)鐘電路向單片機(jī)提供6MH時(shí)鐘信號。

2.2程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路。

程序存儲(chǔ)器2764EPROM地址范圍：0000H―1FFFH，存儲(chǔ)控制程序及常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2864EEPROM地址范圍：6000H―7FFFH，記錄工作時(shí)間與故障代碼。

2.3 A/D轉(zhuǎn)換0809和檢測信號輸入電路。

A/D轉(zhuǎn)換接口芯片0809的地址范圍：0000H―0007H，屬于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。由它輸入的量有：兩個(gè)模擬量，四個(gè)開關(guān)量，兩個(gè)按鍵開關(guān)量：單項(xiàng)/循環(huán)顯示開關(guān)――控制三個(gè)顯示量是單項(xiàng)顯示還是循環(huán)顯示，電腦查詢開關(guān)――控制是否查詢并顯示故障。

2.4報(bào)警輸出及控制系統(tǒng)停機(jī)電路。

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由8031的P1.6輸出低電平信號，使繼電器K1吸合，報(bào)警喇叭鳴叫。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，由P1.7輸出低電平信號，使繼電器K2動(dòng)作，繼電器K3自鎖，電磁閥斷開，停機(jī)。

2.5數(shù)碼顯示電路。

利用8031串行口的方式0外接移位寄存器54LS164擴(kuò)展4個(gè)數(shù)碼顯示管，顯示被測參數(shù)和故障代碼。

3.軟件系統(tǒng)流程

下圖是充氧車檢測、報(bào)警系統(tǒng)的軟件流程圖。

4.結(jié)語

本文所介紹的飛機(jī)充氧車的測控系統(tǒng)在檢測信號進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)過計(jì)算比較后發(fā)出相應(yīng)的控制信號，控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能良好，系統(tǒng)能按指定要求工作，在系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)或錯(cuò)誤時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警。

參考文獻(xiàn)：

［1］梁潔婷.單片機(jī)原理與應(yīng)用.高等教育出版社.

［2］王義方.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.

篇10

關(guān)鍵詞 24位A/D轉(zhuǎn)換器；16位單片機(jī)接口

中圖分類號TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674—6708（2012）76—0197—02

0 引言

隨著嵌入式系統(tǒng)在測控領(lǐng)域的不斷發(fā)展，單片微處理器已被廣泛地應(yīng)用于測量系統(tǒng)，利用其處理速度快、集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制功能強(qiáng)、易于模塊化等優(yōu)點(diǎn)，降低了測量系統(tǒng)的制造成本，大幅提升了測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行效率與穩(wěn)定性。在測量系統(tǒng)中，諸如溫度、壓力這些模擬量的采集處理主要靠A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，而要實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)測量，則必須采用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。

AD771X是Analog Devices公司推出的24位A/D轉(zhuǎn)換器系列，采用電荷平衡技術(shù)，可直接測量傳感器輸出的微弱信號，測量精度達(dá)到24位無丟失編碼，適用于寬動(dòng)態(tài)范圍低頻、高精度工業(yè)級的信號測量。80C196是Intel公司推出的一種準(zhǔn)16位單片機(jī)系列，寄存器兼有RAM和累加器的功能，消除了一般累加器結(jié)構(gòu)存在的瓶頸現(xiàn)象，提高了數(shù)據(jù)處理執(zhí)行效率，且中斷源豐富，具有全雙工串行接口和多種功能的并行接口。AD771X與80C196的特點(diǎn)，決定了二者組合非常適合應(yīng)用于高精測量、自動(dòng)化儀表與控制等領(lǐng)域。本文將以AD7710與80C196之間的數(shù)據(jù)通信接口為例，詳細(xì)分析AD771X型A/D轉(zhuǎn)換器與單片微處理器之間接口電路設(shè)計(jì)方法。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 串行口連接電路

單片機(jī)通常都具有全雙工的硬件串行接口，可以方便地利用它與AD771X進(jìn)行串行口通信。在外部時(shí)鐘工作方式下，利用單片機(jī)查詢方式，AD7710可直接與單片機(jī)80C196的硬件串行接口連接。將80C196的P1.5與AD7710的DRDY非直接連接置為輸入端接受查詢信號，串行口的RXD連接SDATA讀寫數(shù)據(jù)，TXD連接SLCK輸出串行時(shí)鐘，其接口電路設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示，此時(shí)，80C196的串行口工作于方式0，查詢方式。

圖1 AD7710與80C196單片機(jī)串行口連接電路

1.2 高速輸入（HSI）口連接電路

AD771X是一種先轉(zhuǎn)換后輸出的串行輸入輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，芯片本身對數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕸]有嚴(yán)格要求?；贏D7710的這一特點(diǎn)，可擴(kuò)展80C196的串行接口，利用高速輸入口進(jìn)行連接，其接口電路設(shè)計(jì)原理圖見圖2。先在80C196的P1.6上通過軟件來產(chǎn)生同步移位脈沖信號SCLK，用P1.7收發(fā)數(shù)據(jù)，用P1.2～P1.4控制AD7710的讀寫狀態(tài)，然后將80C196的HSI.0與相連，利用HSI.0中斷源，在中斷程序中接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。

圖2 AD7710與80C196單片機(jī)高速輸入口連接電路

1.3 普通輸入輸出口連接電路

在高速輸入口連接電路設(shè)計(jì)中，80C196單片機(jī)與AD7710A/D轉(zhuǎn)換器之間是利用了HSI.0中斷源，采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可以采用查詢方式工作，將P1.5與相連，通過查詢P1.5口上的信號即的狀態(tài)來接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，接口電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 AD7710與80C196單片機(jī)普通高速輸入輸出口連接電路

2 軟件設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)

程序設(shè)計(jì)分為主程序和外部中斷兩部分，主程序主要包括程序初始化、讀寫校準(zhǔn)系數(shù)、數(shù)據(jù)處理標(biāo)志判斷以及ADD710讀寫操作等，中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能。讀操作時(shí)，先將SCLK置低，然后檢測SDATA引腳是否處于高電平，保持所有數(shù)據(jù)位在SCLK下降沿至下一個(gè)上升沿期間有效。寫操作時(shí)，發(fā)送SDATA電平后產(chǎn)生時(shí)鐘信號，保持SCLK 高電平有效，且數(shù)據(jù)位先于SCLK 的上升沿。

2.1 程序初始化

AD7710與80C196單片機(jī)串行口連接時(shí)，AD7710必須初始化。首先置P1.5為輸入方式，直接接受查詢信號DRDY非，然后置P1.2～P1.4輸出1使TFS非、RFS非、A0=1，接著P2.0切換為TXD管腳，設(shè)置串行口方式0的波特率，置串行口為方式0，發(fā)送狀態(tài)，置AD7710寫命令字狀態(tài)A0=0，TFS非=0。

2.2 ADD710讀操作子程序

首先，將待接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的串行緩沖器SP1_BUF內(nèi)存空間清零，并置P1.7～P1.5初始化狀態(tài)為高電平“1”；其次，根據(jù)P1口的狀態(tài)查詢數(shù)據(jù)處理標(biāo)志讀取數(shù)據(jù)，讀P1.7腳的電平值移位至SP1_BUF中，并置P1.6狀態(tài)為低電平“0”；最后，按照時(shí)鐘信號SLCK的讀操作時(shí)序，80C196中SP1_BUF中送入AD7710，在SDATA上輸出。由于一字節(jié)數(shù)據(jù)為8位，上述讀數(shù)據(jù)程序需循環(huán)8次，串行緩沖器SP1_BUF才完成一字節(jié)數(shù)據(jù)的接收，并且已接收的數(shù)據(jù)高位排在SP1_BUF高位。實(shí)現(xiàn)讀操作的子程序如下：

SP1_IN： LDB AL+1，#08H

CLRB SP1_BUF；串行緩沖器清零

SP1_L2： LDB BL，P1

ORB BL，#11100000B

STB BL，P1；讀P1口狀態(tài)

LDB AL，P1

SHLB AL，1

ADDCB SP1_BUF，SP1_BUF

LDB BL，P1；緩沖器接收數(shù)據(jù)

ORB BL，#10100000B

ANDB BL，#10111111B；P1.6置低電平

STB BL，P1

DJNZ AL+1，SP1_L2；循環(huán)8次

RET

2.2 ADD710寫操作子程序

ADD710寫操作時(shí)，將串行緩沖器SP1_BUF存儲(chǔ)的字節(jié)，按照從高位至低位的順序依次送入P1.7，其他位狀態(tài)保持不變；其次，改變P1.6狀態(tài)送入一個(gè)上跳脈沖，P1.6=1時(shí)，將數(shù)據(jù)位從P1.7送入AD7710中，在SDATA上輸出。最后，由于一字節(jié)數(shù)據(jù)為8位，其余7位數(shù)據(jù)按照從高位至低位順序依次移位到P1.7上，重復(fù)上述寫操作過程，即完成一個(gè)字節(jié)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送。實(shí)現(xiàn)寫操作功能的子程序如下：

SP1_OUT：LDB AL+1，#08H

SP1_L1：LDB AL，SP1_BUF

ANDB AL，#10000000B

LDB BL，P1

ANDB BL，#01111111B

ORB BL，#00100000B；P1.5輸入

ORB AL，BL

STB AL，P1；待發(fā)字節(jié)高位送到P1.7

SHLB SP1_BUF，1

LDB BL，P1

ORB BL，#01100000B；P1.6輸出上跳脈沖

STB BL，P1

LDB BL，P1

ORB BL，#00100000B

ANDB BL，#10111111B；P1.6置低電平

STB BL，P1

DJNZ AL+1，SP1_L1；循環(huán)8次

RET

3 結(jié)論

以本文設(shè)計(jì)的AD771X與80C196單片機(jī)的接口電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，并模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)表明，幾種接口方式下系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本低、數(shù)據(jù)處理精度高、速度快，產(chǎn)品易于模塊化，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉軍，等.基于AD7710的高精度測溫儀表[J].船海工程，2005，6.