電子設計論文范文

導語：如何才能寫好一篇電子設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

傳統的電子設計方法多采用自底向上的設計方法，自頂向下的的設計方法是一種低效、低可靠性、費時費力且成本高昂的設計手段。隨著微電子技術發展，借助于DEA設計工具，可以自動地實現從高層次到低層次的轉換，使自頂向下的設計過程得以實現。

2傳統電子設計方法設計十二進制加法計數器

2.1設計框圖在本設計中，十二進制同步加法計數器用四個CP下降沿觸發的JK觸發器實現，其中有相應的跳變，即跳過了1011110011101111四個狀態，這在狀態轉換圖1中可以清晰地顯示出來。選擇四個時鐘脈沖下降沿觸發的JK觸發器，因要使用同步電路，所以時鐘方程應該為。

2.2求狀態方程由所示狀態圖可直接根據電路次態的卡諾圖得到相應的狀態方程。

2.3求驅動方程用狀態方程與特性方程做比較，可得對應驅動方程。

2.4畫邏輯電路圖根據所選用的觸發器,便可以畫出由四個JK觸發器構成的簡易邏輯電路圖，如圖2。

3EDA電子設計

十二進加法制計數器十二進制加法計數器的工作原理是指當時鐘信號升沿到來時，且復位信號clr低電平有效時，就把計數器的狀態清0。在clr復位信號無效（即此時高電平有效）的前提下，當clk的上升沿到來時，如果計數器原態是11，計數器回到0態，否則計數器的狀態將加1。通過VHDL語言編寫源程序，并對程序在QuartusII6.0進行仿真得到圖3所示結果。從上面所舉的例子可以得到以下的結論：若以傳統的方法來設計，需要用一塊萬能板將芯片固定，在布線的時候用線將各個引腳連起來。如果出現錯誤，還得將原來的設計拆掉再次焊接測試，再檢查，如此反反復復的進行，這樣就增長了設計的時間周期。這樣既花費了大量的時間，也耗費了大量的勞動力。若以QuartusII軟件設計，完成設計描述后用VHDL來編寫代碼十二進制計數器的代碼，通過編譯器進行排錯編譯。若出現錯誤，只須在計算機上檢查代碼是否有誤，或邏輯關系是否正確。可以很容易地對它進行修改，來適應不同規模的應用。并且這些設計只是在電腦上進行，如果調試時出現錯誤，只需要在電腦上進行改動。這樣就可以避免在板上進行測試不對又拆而造成器件損壞的浪費。采用EDA軟件的優點是其與工藝的無關性。這使得工程師在功能設計、邏輯驗證階段，可以不必過多考慮門級邏輯實現的具體細節，只需要利用系統設計時對芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設計出實際電路。

4結束語

篇2

（一）暑期賽前培訓階段經過中期培訓以后，按照比賽要求讓學生自愿組隊。在隊內，隊員按負責單片機和EDA程序設計、硬件設計和報告撰寫進行分工。指導教師根據我校在競賽中擅長儀器儀表和通信兩個方向，對學生進行系統電路設計培訓。在培訓的過程中著重培養學生檢索資料的能力、系統設計能力、分析排除故障能力、設計報告撰寫能力等。賽前培訓每個題目一般安排8天左右時間，分資料查找、方案認證、單元電路設計、系統電路調試和測試這幾個階段。為了讓學生適應比賽現場氛圍，賽前半月進行模擬比賽演練，嚴格按照比賽時間和規則要求學生完成規定的任務。在競賽組委會下達了競賽所需儀器設備和器件后，準備好相關的儀器和器件，并讓學生進行有針對性的準備。

（二）賽后工作在學生完成參賽作品測試后，召集指導老師和參賽學生召開專門會議，對本屆比賽的作賽后總結，總結本次比賽題目涉及的知識點，完成項目時的不足之處，以及今后努力的方向。最后，并把所有訓練時和競賽的技術資料歸檔保存，傳承給下一屆的學生作為參考。

二、大學生電子設計競賽促進了我校電子信息類專業課程體系和教學內容的改革

通過組織學生參加大學生電子設計競賽，發現我校電子信息類學生存在理論基礎較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養不足等現象。這說明現有的教學內容和課程體系急需改革，如：在平時實驗課中，驗證性實驗多而自主設計的實驗少，單科性實驗多而綜合性實驗少，采用傳統的方法多而應用最新的技術少。針對這些問題，我們對現有的電子信息類課程體系進行了一些調整和改革。

（一）理論和實踐并重，不斷完善課程體系和教學內容根據專業人才培養目標和大學生電子設計競賽內容，我們對課程體系和教學內容進行了調整，調整主要內容有三個方面，第一，理順各門課之間的銜接關系，做到教學內容知識寬但不重復。些外，為了讓學生了解電子信息領域的新知識和新技術，我們在選修課中開設了《前沿技術講座》課程，分別講述各自研究方向的新知識、新技術和新應用。第二，在重視理論教學的同時，加強了實踐教學。除了增加了實驗學時和綜合實驗課程外，還在選修課中增加了《電子線路設計制作》、《電子系統綜合設計》等兩門綜合設計性選修課，在實習環節增加了《綜合設計》實踐環節，讓學生有更多的時間參與實踐,提高了他們的實踐動手能力和工程應用能力。第三，由于可編程器件的不斷發展和應用，對電子信息類的程序設計能力提出了更高的要求。在課程體系中，我們增加《數據結構》等程序設計類課程，以加強對學生程序設計能力的培養。

（二）實踐教學體系改革根據大學生電子競賽對學生實踐能力、創新能力的要求。通過研究與探索，我們優化了實踐教學體系,按照學生認識———訓練———創新能力形成規律,整合實踐教學內容,構建由專業認知、專業技能訓練、課程實驗、開放式實驗、課程設計、電子系統綜合設計、中期實驗、畢業實習、畢業設計、科技競賽組成的實踐教學體系，實踐教學的比例占總學時的27%左右。實踐教學體系整合課程實驗內容,按照基本實驗、設計性實驗、綜合性實驗創新性實驗四個層次設計實驗內容。在實驗教學內容設計方面，對于基礎性和設計性實驗，我們規定了必做內容和選做內容；對綜合性和創新性實驗，我規定了系統設計的基本要求和擴展要求。這樣，對學生即達到某一實驗目的的共性訓練，又實現了對學生的個性化培養。

（三）不斷豐富教學方法和教學手段，提高了教學的質量和效率除了采用傳統的板書和多媒體技術教學手段之外，我們盡可能將各種EDA仿真軟件應用到理論教學和實驗教學中。讓學生很直觀地認識到各種理論知識在實際中的應用及應用效果。在實驗教學中，對于安裝電路和焊接電路等一些技能性工作，我們要求學生在課外學時完成。采用這些教學方法和手段，不僅提高了教學質量和效率，而且節約實驗成本和實驗室的有效利用率。

三、電子設計競賽促進了創新實驗室的建設

大學生電子設計競賽對實驗儀器的功能、性能、類型及實驗室的管理模式提出了更高的要求，原來實驗室常規實驗教學儀器和管理模式不能滿足大學生電子設計競賽、工程應用型人才以及創新型人才培養的要求。為了給學生創新型的實驗項目和教師的科研創造一個良好的平臺，我們建成了電子創新實驗室。實驗室建設以建設先進、實用、開放的現代化實驗室為目標，建成了7個實驗平臺：高頻電路實驗平臺、EDA實驗平臺、單片機實驗平臺、電子測量、綜合電路實驗平臺、DSP實驗平臺和通信工程實驗平臺。電子創新實驗室能滿足綜合課程設計、學生畢業設計、電子設計競賽、教師科研和創新實踐活動的需要。電子創新實驗室以開放性建設模式為基礎建立了較為完善的開放制度，為最大限度地發揮實驗室的效能，除實驗教學所安排的時間段外，其他時間段面向所有學生開放，這種管理方式，保障了多元化實踐教學模式的正常運行。

四、大學生電子設計競賽促進師資隊伍的建設

大學生電子設計競賽題目有類型較多，涉及的知識幾乎涵蓋到電子信息類專業的專業必修課和專業選修課的所有知識。在指導大學生電子設計競賽的過程中，教師會接觸到各種各樣的知識和技術，在指導競賽過程中，教師和教師、教師和學生之間的交流會更加拓寬教師的學術和專業視野，每一屆比賽結束之后留下的技術資料更是教師最寶貴的資料。經過歷屆指導，教師在參與實踐的過程中，不斷積累經驗，吸收前沿知識和技術。這不僅對他們提高教學水平有很大幫助，而且也會慢慢找到自己的研究方向，并充分運用以往的研究經驗，形成清晰的學術觀念，逐漸地提高自己的科研能力。因此，競賽的指導過程也是中青年教師提高教學能力和增強科研能力的過程。

五、結語

篇3

論文摘要:介紹了電子設計自動化(EDA)實驗環境的建設與管理的經驗,簡要分析了由此給教學產生的實際影響。

由于集成電路技術和計算機技術的高度發展,設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中,始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實驗)中心,旨在負責全校EDA實驗教學,EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設,EDA中心已初具規模,為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境,促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

中國-2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

參考文獻:

篇4

論文摘要:介紹了電子設計自動化(EDA)實驗環境的建設與管理的經驗,簡要分析了由此給教學產生的實際影響。

由于集成電路技術和計算機技術的高度發展,設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中,始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實驗)中心,旨在負責全校EDA實驗教學,EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設,EDA中心已初具規模,為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境,促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

中國-2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

參考文獻:

篇5

EDA技術是機械電子工程設計當中重要的技術，其主要載體可以進行大規模編程的邏輯器件，在編程過程當中，使用的表達方式是硬件描述語言。EDA技術在應用的過程中要使用計算機、編程邏輯器件等科技工具，應用的最終目標是對特定的目標新平進行適配編譯和邏輯映射，形成電子系統或是成為專用集成芯片。EDA技術是在電子電路技術之上發展起來的，EDA技術要編譯器、綜合器、下載器、適配器等部件共同構成。其中，綜合器能夠對設計者的設計文件進行轉換，使其成為系統內門級電路描述。適配器可以生產最終的下載文件，并安排到制定的器件中。EDA技術是機械電子工程設計中的核心技術，EDA技術使用的HDL語言可以公開利用，其描述范圍廣泛，可以機械電子工程設計帶來諸多的幫助。在后期進行交流、修改、保存等工序時也可以十分方便的進行。另外，EDA技術擁有較高的自動化，一些常規的糾錯、調整等工作可以快速完成。

2電子工程中存在的問題

機械電子工程快速發展，但是到目前為止，世界各國對于機械電子工程都沒有明確的定義和統一的認識，出現這種問題的原因，一方面是機械電子工程發展速度太快，所涉獵的領域越來越多，另一方面是因為設立明確的定義必定會對其發展產生一定的限制作用，不利于機械電子工程繼續快速發展。電子工程在發展的過程中產生了一些難以解決的問題，電子產品的發展方向是具有更高集成和大容量，同時體積也越來越小，這就需要技術的不斷升級來實現發展目標。電子工程設計方案需要獲得科學的檢驗，要對其進行仿真分析。電子元件所處的工作環境是設計人員應該考慮的問題，要對設計方案進行有效優化，最后要對電路特性進行分析。另外電子工程在運行中要避免靜電的危害。為了實現電子工程取得進步獲得發展，需要在電子工程設計中采用EDA技術。

3電子工程設計要點

3.1仿真分析

機械電子工程設計方案需要通過科學的系統仿真或是結構模擬來說對其可行性、科學性進行驗證和分析。通過仿真分析來確保設計方案在后續實踐中能夠順利應用。在仿真分析過程中，使用EDA技術可以為仿真分析提供良好的支持。EDA技術能夠通過各個環節當中的傳遞函數來進行數學建模并對其進行仿真分析，這樣構建和仿真系統能夠準確驗證設計方案的實踐性，并能夠對電子系統工最后程設計方案進行推廣和使用。這種仿真分析對于提高我國電子工程設計的整體水平和產品質量有積極的指導意義。

3.2優化設計

對設計方案進行優化的目的是盡可能確保電子元件在應用過程中具備穩定性與可靠性，保證其擁有最佳的容差和工作環境。在實際工作條件下，使用傳統的電子工程設計方法，難以對實際容差及電子工程元件工作環境進行全面的檢查和分析。不能對電子元件環境進行全面勘測，就容易導致設計方案在此方面出現漏洞，這樣一來電子元件的容差及其工作環境溫度就很難得到有效的保障。利用EDA技術則能對設計方案進行良好的優化，因為EDA技術可以對電子方案環境進分析計算，獲得電子元件在實際工作中所處的環境溫度等相關數值。在分析獲得的數值基礎上，來對電子工程設計方案進行優化，保證方案在實施后，可以穩定工作，具有可靠安全保障。

3.3預防機械結構中的靜電

機械結構是根據設計方案來工作并應用于事物成為滿足功能需求的結構。在科技快速發展的大環境下，集成電路設計愈來愈復雜，這對靜電的防治也提出了更高的要求。靜電對電子元件的破壞巨大，靜電電場能夠對周邊電荷有吸引力會破壞絕緣體，使電子元件敏感度降低，甚至是引發集成電路燒毀，使電子產品直接報廢。這要求工作人員做好靜電防護，對防靜電工作區域進行劃分，保持操作空間的清潔，降低靜電發生的概率。在電子工程故障檢測方面，要將傳統的電子工程故障檢測和智能故障檢測方法結合，相互驗證，在電子技術投入方面加強，提升電子工程檢測技術的能力，增強電子元件、電路對環境的適應能力。

3.4電路特性的有效分析

對電特性進行有效分析是EDA技術中的重要內容，在電子工程設計的過程中，理論分析都是在數據分析和特性分析的基礎之上進行。因此，數據分析和特性分析方面的數據必須準確及時，使用傳統的電子工程設計方法會受到多方面的限制，難以保證數值的準確性，電力測試的實際精度會受到較大的影響，不利于后期穩定性的建立。EDA技術就能夠對整個系統進行全面的測試，并保證測試的精確性與科學性，避免設計方案出現結構性的差異確保設計方案的整體性以及合理性。

4結論

篇6

關鍵詞：數字信號處理器；三電平；PWM整流器；功率因數校正

引言

三電平（ThreeLevel，TL）整流器是一種可用于高壓大功率的PWM整流器，具有功率因數接近1，且開關電壓應力比兩電平減小一半的優點。文獻[1]及[2]提到一種三電平Boost電路，用于對整流橋進行功率因數校正，但由于二極管整流電路的不可逆性，無法實現功率流的雙向流動。文獻[3]，[4]及[5]提到了幾種三電平PWM整流器，盡管實現了三電平，但開關管上電壓應力減少一半的優點沒有實現。三電平整流器盡管比兩電平整流器開關數量多，控制復雜，但?具有兩電平整流器所不具備的特點：

1）電平數的增加使之具有更小的直流側電壓脈動和更佳的動態性能，在開關頻率很低時，如300～500Hz就能滿足對電流諧波的要求；

2）電平數的增加也使電源側電流比兩電平中的電流更接近正弦，且隨著電平數的增加，正弦性越好，功率因數更高；

3）開關的增加也有利于降低開關管上的電壓壓應力，提高裝置工作的穩定性，適用于對電壓要求較高的場合。

1TL整流器工作原理

TL整流器主電路如圖1所示，由8個開關管V11～V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2，則每只開關管將承擔直流側電壓的一半。

以左半橋臂為例，1態時，當電流is為正值時，電流從A點流經VD11及VD12到輸出端；當is為負值時，電流從A點流經V11及V12到輸出端，因此，無論is為何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理，在0態時，有uAG=0；在－1態時，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。

右半橋臂原理類似，因此A及B端電壓波形如圖2所示，從而在交流側電壓uAB上產生五個電平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。

每個半橋均有三種工作狀態，整個TL橋共有32=9個狀態。分別如下：

狀態0(1,1)開關管V11，V12，V31，V32開通，變換器交流側電壓uAB等于0，電容通過直流側負載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。

狀態1(1,0)開關管V11，V12，V32，V41開通，交流側輸入電壓uAB等于ud/2，輸入端電感電壓等于us－u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us，或放電us<u1)，C2通過直流側負載放電。

狀態2(1,－1)開關管V11，V12，V41，V42開通，輸入電壓uAB=ud，正向(或反向)電流對電容C1及C2充電(或放電)，由于輸入電感電壓反向，電流is逐漸減小。

狀態3(0,1)開關管V12，V21，V31，V32開通，交流側輸入電壓uAB等于－ud/2，輸入電感上電壓等于us＋u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。

狀態4(0,0)開關管V12，V21，V32，V41開通，輸入端電壓為0，電容通過直流側負載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。

狀態5(0,－1)開關管V12，V21，V41，V42開通，交流側電壓為ud/2，正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電)，電容C1通過負載電流放電。

狀態6(－1,1)開關管V21，V22，V31，V32開通，uAB=－ud，正向(或反向)線電流對兩個電容C1及C2充電(或放電)，由于升壓電感電壓正向，線電流將逐漸增加。

狀態7(－1,0)開關管V21，V22，V32，V41開通，交流側電壓電平為－ud/2，正向(或反向)電流對電容C2充電(或放電)，電容C1通過負載電流放電。

狀態8(－1,－1)開關管V21，V22，V41，V42開通，輸入端電壓為0，升壓電感電壓等于us，兩個電容C1及C2均通過負載電流放電。電流is根據電壓us的變化而增加(或減小)。

2硬件電路設計

從圖2可以看出，在輸入電壓頻率恒定的情況下，要在變換器交流側產生一個三電平電壓波形，輸入電壓一個周期內應定義兩個操作范圍：區域1和區域2，如圖3所示。

在區域1，電壓大于－ud/2，并且小于ud/2，在電壓uAB上產生三個電平：－ud/2，0，ud/2。同理，在區域2，電壓絕對值大于ud/2，并小于直流側電壓ud，在電壓正半周期(或負半周期)上產生兩個電平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相應電平的工作區域如表1所列。

表1相應電平的工作區域

工作區域

1

2

1

2

us>0

us<0

us>0

us<0

高電平

ud/2

ud

－ud/2

低電平

－ud/2

ud/2

－ud

為方便控制，這里定義兩個控制變量SA及SB，其中

根據表1可以設計一個開關查詢表，如表2所列，將其存儲在DSP中，當進行實時控制時，便可根據輸入電壓、電流信號，從表中查詢所需采取的開關策略。

表2查詢表

SA

SB

V11

V12

V21

V22

V31

V32

V41

V42

uAB

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

ud/2

1

－1

1

1

1

1

ud

1

1

1

1

1

－ud/2

1

1

1

1

－1

1

1

1

1

ud/2

－1

1

1

1

1

1

－ud

－1

1

1

1

1

－ud/2

－1

－1

1

1

1

1

整個控制系統以一片DSP為核心，控制框圖如圖4所示。

鎖相環電路產生一個與電源電壓同相位的單位正弦波形，ud的采樣信號通過低速電壓外環調節器進行調節，電流is的采樣信號通過高速電流內環G1進行調節，電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過兩個PI調節器進行調節，補償環G2用于補償兩只電容電壓的不平衡。

檢測的線電流命令is與參考電流is＊比較，產生的電流誤差信號送至電流內環G1，以跟蹤電源電流變化，產生的線電流波形將與主電壓同相位。

3軟件設計

系統采用兩個通用定時器GPT1及GPT2來產生周期性的CPU中斷，其中GPT1用于PWM信號產生、ADC采樣和高頻電流環控制(20kHz)，GPT2用于低頻電壓環的控制(10kHz)，兩者均采用連續升/降計數模式。低速電壓環的采樣時間為100μs，高速電流環采樣時間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產生中斷，GPT2則僅在下降沿產生中斷。

整個程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環計算模塊、電壓控制環計算模塊、PWM信號產生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。

4仿真結果及實驗

仿真參數如下：輸入電壓us交流220V，50Hz，輸出功率1kW，開關管GTO，開關頻率500Hz。整流狀態和逆變狀態下電源電壓us、電源電流is、交流側電壓uAB波形分別如圖6及圖7所示。實驗結果也證實了設計的正確性，在采用GTO管、開關頻率較低（500Hz）時，輸入側電流波形仍然非常接近正弦，裝置得到了接近1的功率因數，同時開關上的電壓應力減少了一半。

篇7

目前，在數字電視機頂盒的設計過程中，對軟件部分的需求變化日益增高。這些變化集中體現在用戶界面、數字電視協議、業務功能、系統平臺這四個方面。一般的業務功能除了搜臺、播放、節目電子指南基本功能之外，還需要節目預約、前端檢測等特定功能。每種功能的實現不僅需要基于特定的數字電視協議，包括歐洲的DVB、美國的ATSC、日本的ISDB等，也需要依賴特定的系統平臺，根據客戶的需求來設計不同的數據呈現方式和交互方式。為了迅速地應對這種需求變化，一般采用敏捷式開發模型，通過階段性的迭代式開發，進行功能的擴展。在每個迭代過程中，為了實現軟件的可修改性和軟件模塊的復用，提高軟件開發效率，減少出錯，本文綜合地應用了幾種基本的軟件設計模式，針對用戶交互、業務組織和數據解析等常見需求變化，實現了一種軟件架構設計。

2軟件架構總體設計

如圖1所示，軟件架構中所涉及的靜態類包括幾個類別，分別是：視圖類(View)、控制器類(Controller)、模型類（DVBFilter)、業務類（DVBEpg)、工廠類（DVBFactory）、消息中心類（Noti?caction)和算法類（ConcreteStrategy)。這幾種類的具體職能體現了以下基本設計模式的綜合運用。

3MVC模式

MVC是一種復合設計模式，可以由幾種基本設計模式組成，實現方式因應用場景各異，例如WEB應用、APP應用等。它的設計原則是將應用程序劃分為三個層次：視圖層、控制器層和模型層，并規定層次之間通信的方式，將數據從視圖中分離出來，使得界面和數據可以單獨開發，讓表現不依賴數據。在架構設計中View會響應輸入設備的操作，并描畫自身(Draw())。由于某些視圖類對描畫性能有要求，所以可以直接緩存需要的數據(CacheViewData)；DVBFilter響應數據設備的請求，對得到的設備數據進行處理；Controller可以直接管理視圖類和模型類，控制它們的生命周期和通信，也可以通過工廠類和業務類間接維護。由于視圖類和模型類需要響應系統事件，所以對平臺的依賴較大。因此，盡可能將邏輯處理放在控制類，便于重用。

4觀察者模式

MVC模式的設計重點之一就是三種類之間的信息交互。控制類觀察視圖、模型的狀態，對感興趣的數據、狀態變化進行處理。借鑒觀察者模式的特點，本文提出一種更為靈活的消息驅動方式。消息中心可以分為兩大類：應用層消息中心(Notifaction)和系統層消息中心(OSNotifaction)。后者又可以細分為兩個子類：輸入設備消息中心(InputNotifaction)和數據設備消息中心(DemuxNotifaction)。系統層消息中心依附于獨立線程(threadID)，獲取系統的事件(GetInfoFromOS())。視圖類依據自身的特點需要關心某些外部輸入設備的狀態，例如鼠標或者觸摸屏的點擊；模型類則一般需要關心外部數據設備的狀態，例如媒體流設備數據的就緒。因此，二者分別需要將自己作為觀察者注冊到對應的消息中心(Observer())。當有系統事件發生的時候，消息中心分別通過(NotifyWithEventType())和(NotifyWithTableType())進行通知，使得View可以執行(InputEventProcess())，DVBFilter可以執行(DataEventProcess())。在處理事件的過程中，如果需要對行為進行擴展，則需要向應用層消息中心發送特定消息(NotifyWithMessage())，讓其觀察者即控制類進行處理(BehaviourFunctionForView())、(BehaviourFunctionForModel())，完成視圖類和模型類之間的通信；通過（DataSourceFromModel())完成其間的數據轉化。

5抽象工廠模式

控制類負責對業務進行建模，根據不同的協議創建不同的功能模塊，它屬于兩個維度的變化。可以選擇抽象工廠模式構建業務對象層次。抽象工廠模式用于創建兩個維度的產品線。抽象工廠代表了特定的協議類型，(DVBabstractFactory)制定具體工廠(DVBFactory)可以生產的DVB協議產品類型。(DemuxNotifaction())創建該協議的數據設備消息中心(DVBDemuxNotifaction)，(Epg())創建該協議的EPG業務類(DVBEpg)。業務類則負責各種模型類的建立和維護。控制類根據應用對協議的選擇，創建具體工廠，一種協議只有一個工廠，遵循單例模式。具體工廠實現每個具體產品的創建。產品的創建細節和工廠方法綁定。具體產品的協議特性由抽象產品決定(DVBabstractProduct)。這種設計讓具體工廠和具體產品緊耦合，工廠方法的個數和具體產品數目相同，但是為了遵循開閉原則，一般適用于產品類型固定的情況。

6模板模式和策略模式

工廠類完成業務功能的創建。業務功能的創建過程中指定需要收取哪些數據，即創建哪些模型。由于機頂盒廠商對應用的需求不同，即使在同一種協議標準下，對數據的格式定義也不盡相同，例如某些自定義私有數據，自定義私有描述符。為了解決上述問題，提供良好的擴展性，將模板模式和策略模式相結合，達到在統一的解析架構之中對可變的部分進行分離的效果。模型類DVBFilter由業務類DVBEpg創建并維護，負責數據的收集和解析。一種業務類可以包括多個模型類，去收集數據格式特定的表。模型類通過(ProcessData())對數據中心獲取的原生表數據(TableData)進行解析，形成視圖類需要的數據(ViewNeedData)。解析的過程包括解析頭部(ParseHead())和描述符(DescriptorProcess())兩個固定部分，是一個算法模板函數。不同的模型類由于數據格式的迥異，對這兩個部分的實現可能都不一樣，所以具體模型可以根據需要重載這些方法。(Filter4e)就是解析DVB協議中數據格式為4e的EIT表。對于同一種模型類，頭部解析是固定的，描述符的解析是可變的。這種變化體現在描述符的種類和數目不同，但是解析的骨架結構固定。因此，可以設計有限個策略算法(StrategyA和StrategyB)，每個策略都會解析一定類型的描述符(DescriptorProcess())。如果表1：架構對需求的變化表變化類型變化內容架構修改內容架構修改層次視圖樣式組成視圖的元素以及布局視圖對觸點位置的計算方式InputEventProcess視圖行為視圖對事件的響應方式，對數據格式的轉化方式重寫控制器的響應方式1.BehaviourFunctionForView2.DataSourceFromModel協議增加業務功能添加增加協議工廠類，包括工廠的產品結構層次1.工廠類2.業務類業務邏輯改變業務處理流程需要的表的類型，表的收取策略、以及表之間的關系1.業務類2.DataEventProcess3.BehaviourFunctionForModel數據描述符增加1.私有描述符的添加2.業務處理內容變化業務處理過程中需要對新增加的數據進行處理1.業務類2.數據類解析的類型需要改變，可以通過具體策略算法重載(ConcreteStrategy)。7架構對需求變化的處理由于軟件需求變化的要求不同，對架構的修改程度也不同。表1是對需求變化的假設和架構相應做出的修改方案。從修改結果可以看出，按照對架構內容的修改程度的不同，由低到高可以分為函數和類兩個層次。不難看出這種軟件架構可以讓因需求變化而作出的修改盡可能遵循開閉原則，所修改的內容耦合性底，使得功能擴展具備插件化，降低每次修改對整個軟件維護的影響，提高了迭代開發的效率。

7結語

篇8

簡而言之，電子信息工程就是借助信息電子化技術，不斷獲取信息、處理信息的一種手段。近些年來，隨著我國現代技術的逐步完善，電子信息工程在一定程度上取得了較大的成果，其高效性、便利性、準確性也常被人津津樂道。但是，不得不承認的是，我國的電子信息工程設計還存在著諸多弊端，例如：核心技術和長遠發展戰略的缺乏。一方面，由于我國電子信息工程設計起步較慢，因此在發展過程中對于國外技術的依賴較大，這是無法忽視的隱患之一，我們必須及時有效的研發新技術來擺脫這一現狀。另一方面，電子信息工程設計的發展受到企業經濟情況和對外認知的影響，我國的企業普遍缺乏創新性和可持續發展的觀念，因此，無法制定有效優質的可持續發展戰略。總而言之，自動化技術在電子信息工程領域的應用，是符合時展要求的。

2自動化技術在電子信息工程設計中的逐步應用

自動化技術，是一種綜合了信息技術、控制技術、電子技術等一系列高新科技的混合體，其在一定程度上，代表著尖端高新領域的發展。自動化技術由于其在控制領域的巨大創新，受到了現代工業的廣泛應用和追捧。因此，將自動化技術引入電子信息工程設計中進行應用，獲得了業界的一致認可。

2.1引領電子信息工程設計朝著機械化和一體化的方向不斷發展

自動化技術中最突出的特點就是，能在最大程度上用機械代替人力進行一系列工業生產和發展。因此，自動化技術的應用，在一定程度上能夠直接體現項目、工程的機械化程度，這也正是其受到廣泛應用和追捧的主要原因。而電子信息工程單純是由計算機技術和電力電子技術等高新科技支撐、發展的，電子信息工程設計在一定程度上缺乏相應的機械一體化能力。因此，兩者之間存在著諸多不可避免的聯系，與此同時，將兩者進行有機的結合在一定程度上是一個發展的契機，一方面，可以促進電子信息工程設計朝著機械化方向大力發展；另一方面，還能在一定程度上提高電子信息工程設計的效率。因此，在電子信息工程設計中逐步應用自動化技術是一個不可多得的明智之舉，是工業發展的必然要求。

2.2進一步提高電子信息工程設計的智能控制能力

眾所周知，電子信息工程設計是通過對電子設備的研究、設計及其開發等手段，進而對電子信息進行一系列有效的控制和處理。總而言之，電力信息工程設計是基于信息，進行一系列操作運行的。而自動化技術在信息的儲存和處理上有著引人注目的驕人成績，因此，在電子信息工程設計中引入自動化技術能在根本上改善提高其對于信息的智能化操作水平。換而言之，自動化技術和電子信息工程技術的融入能在最大程度上改善、提高對于信息的智能控制能力。

2.3在電子信息工程控制方面的提高

對于電子信息工程設計而言，電路分析和計算機控制這兩部分尤為關鍵。而自動化技術在電路分析和設計方面有著不可忽視的主導地位，例如：三相電力、互感電路以及雙口網絡。也就是說，一旦自動化技術開始應用于電子信息工程設計，自動化技術在各方面電路的高超本領也將注入電子新型工程設計。而計算機控制本來就和自動化技術有著密不可分的聯系，因此，自動化技術的全力支持對于計算機控制的提高是不可或缺的。總而言之，自動化技術在電子信息工程設計中的應用，能夠電子信息工程控制方面帶來極大幅度的提高。

2.4輔助電子信息工程的具體設計

自動化技術的應用，對于計算機設計效率的提高而言，存在著關鍵性作用。自動化技術能夠從根本上改善原本效率低、準確性低的陳舊計算機制圖方法。因此，在計算機制圖方面，一旦應用了自動化技術，設計者只需在固定程序中輸入所采用的數據和規模，計算機就能自動輸出設計。并且，其對于制圖方面的應用涵蓋了建筑、紡織、電子等方方面面，這能給我們帶來極大的便利。因此，自動化技術在電子信息工程設計中的應用，能夠在最大程度上提高其工作準確度和工作效率。

2.5引領電子信息工程設計走向更好的明天

自動化技術所涵蓋的技術領域和其技術能力，是迄今為止最廣和最高的。這也能從側面說明，在電子信息工程領域大面積應用自動化技術是時代要求，是大勢所趨。例如，在信息處理方面，現階段除了自動化技術之外，沒有任何技術能對信息處理的如此全面和高效。在智能操控方面，也沒有任何技術能夠超越自動化技術的完美操控。與此同時，在計算機處理方面，自動化技術對于制圖的輔助能力也是其他技術所無法匹敵的。而信息的高效操作能力，工程的智能操控手段以及對于計算的制圖的輔助，對于電子信息工程設計而言都是必不可少的一部分。因此，在電子信息工程設計中大力推廣及應用自動化技術是大勢所趨，是社會發展的必要進程。

3結束語

總而言之，無論是電子信息工程的設計，抑或是自動化技術，兩者對于我國工業的發展都存在著至關重要的作用。任何一方的缺失都可能會，造成工業發展的滯后甚至停滯。因此，只有在電子信息工程設計中全面應用自動化技術，在最大程度上將兩者進行一個有機結合，才能使兩者完好的發揮出各中高效作用，進而才能推動著我國工業的快速進步。

作者:王玲 單位:西安鐵路職業技術學院

引用：

[1]尹坤任.自動化技術在電子信息工程設計中的應用[J].電子技術與軟件工程,2014,01:253.

篇9

電子式多功能電能表主要針對國內市場三相用電的工業用戶。隨著電力行業改革深入,工業三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內多功能表種類少、價格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區的特定要求開發,缺乏通用性,某些產品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應這種市場需求而設計的。

這是一款智能型高科技電能計量產品,該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能,還具有多費率控制,負荷曲線記錄,各相失壓、過壓、頻率超限記錄,數據LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫,編碼效率高,可維護性好,便于實現模塊化設計,可根據用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經過優化,其生成的目標代碼大小和執行效率已與匯編代碼相差無幾。該產品的技術指標全面符合GB/T17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規約》的要求。

多功能電能表的總體結構和硬件設計

多功能表總體結構

電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器,它負責按鍵輸入掃描、工作狀態檢測,計量數據的讀入、計算和存儲、電表參數的現場配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計量模塊、紅外和RS—485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲陣列等;其他輔助模塊主要有:時鐘日歷電路、工作異常報警電路、按鍵輸入電路、復位和看門狗電路、開關電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結構框圖如圖1所示。

高性能主控制器單元

主控制器采用NEC公司8位單片機中的高檔產品uPD78P0338。該款單片機為120腳QFP封裝,單片集成有60KBFlash、一個異步通信串行口、40x4段LCD驅動器、高達10MHz的總線時鐘和10路10位精度的ADC,并可通過簡單的接口進行在系統編程,極大地方便在線調試和軟件升級。并且支持高級語言,較好地滿足了多功能表任務繁多、數據量龐大、算法較復雜的功能要求。

串口復用通信單元

通信電路模塊主要包括TSOPl838紅外接收頭、紅外發射二極管、載波電路、MAX487專用485收發電路、驅動/開關二極管和其他元件。

本電能表為便于用戶抄表,設計有紅外本地抄表和RS-485集中抄表兩種串行抄表方式,因為uPD78F0338僅有一個串口,故通信電路設計時采用串口復用技術。由9012、9014和若干電阻等器件組成互補開關,由MCU的一個I/O口來控制紅外和RS-485通信方式的切換,如圖2所示。

高精度電量計量模塊

計量模塊由高精度專用電能計量芯片SA9904,電流互感器和其他電路元件組成。SA9904是Sames公司生產的一款三相雙向功率/電能計量芯片,可以計量有功/無功功率、電壓、頻率、相序異常等,可以單獨計量每一相的用電信息,符合IEC521/1036標準,可達到1級交流電能表的精度要求,各數據寄存器具有24位精度,可通過三線SPI接口與CPU交換數據。從而可以較好地適應多功能表需要計量多種電量數據的要求。SA9904引腳及其電路圖如圖3所示。

其中,CLK、DO、DI構成與MCU控制器的接口,用于傳輸控制命令和測得的電量數據,IIps、IIPt、IIPr用來對電流取樣,IVPl、IVP2、IVP3用來對電壓取樣。

時鐘日歷模塊

時鐘電路采用EPSON生產的RTC-4553實時時鐘芯片。內部集成了32.768kHz的石英晶體振蕩器,簡化電路,并可以根據需要進行自由設置以得到較高的頻率;同時集成有時鐘和日歷計數器,可選擇24或12小時顯示模式,時鐘可通過軟件方式進行間隔30秒的調整,并提供0.1Hz或1024Hz的定時脈沖輸出,以便于在電能表的外部對時鐘精度進行定期檢查。RTC-4553引腳及其電路圖如圖4所示。

其中,SCK、Sin、Sout與主處理器接口,用于發送控制指令或者傳輸日期時間數據,本系統日歷時鐘模塊采用電池作后備電源,以確保在停電狀態下,日期時間的準確無誤。

多功能電能表的軟件設計

數據結構設計

多功能電能表涉及的數據類型種類繁多。按字節分包括單字節、雙字節、三字節、四字節和六字節等,按表征的意義分有時間、時刻、電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、次數、功率因數、門限、狀態字、系數、表號等。復雜的數據類型對數據結構的設計提出了較高的要求,本實現方案通過采用多種數據尋址方式和多種類型存儲器較好地解決了這一問題。

數據結構設計要點

系統的數據存放方式有:內部ROM、RAM和外掛EEPROM。

內部ROM用來存放大量的常數表格,RAM用于存放臨時變量和堆棧,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM則存儲各種用戶電量數據和設表參數,通過12C總線與CPU交換數據,電能表按設計需求的最大要求大約需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通過級聯來實現。

數據尋址方式

EEPROM數據訪問采用兩種方式;直接地址訪問,通過數據的EEPROM地址直接讀寫數據;數據ID尋址,通過數據的編碼讀寫數據。

通信口復用功能設計

紅外通信和RS-485共用一個串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信開始都有一低電平位(0),因此將紅外接收端(與485接收端用一三極管隔開)引到一中斷引腳INTP1,通過其引發的中斷可判斷串行口數據是否來自紅外。發送時按時應方式發送,使其不互相干擾。由于紅外通信和遙控接收用同一接收管,因此在判斷紅外來源的中斷中啟動定時器INTTM4檢測紅外接收端,如果檢測到脈沖寬度為9ms或0.56ms,則判斷為紅外遙控,并根據定時檢測遙控編碼;否則判斷為紅外產生的串行口接收中斷,并將定時檢測關閉。

紅外38.4kHz調制信號由CPU內部分頻輸出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因紅外發送字節之間可選有15～20ms的延時,而485通信則不需要延時。數據發送在發送中斷中進行,紅外通信在發送操作后立即關閉發送中斷允許,待延時時間到后再允許發送中斷。

多功能表程序流程圖

篇10

1.1基帶預失真技術基帶預失真技術作為數字電視發射機技術中的關鍵性技術，因為有時發射機的功率放大器會出現問題，從而造成發射機的非線性失真，那么基帶預失真技術就能夠提高發射機功率放大器的使用效率。與此同時，還可以通過校正多工器的幅度和末級帶的通濾波器來提高調制發射機的誤差比。因為數字電視的信號是一種寬頻譜的信號，所以在實際的使用過程中，在非線性的區域中使用功率放大器時就會產生干擾，導致較差的輸出信號，甚至不能正常地接受輸出信號。而如果功率放大器只是在A類線性區使用，那么數字電視發射機就會出現較大的功率消耗，而且運轉的效率不高。這種情況會嚴重影響到數字電視發射機的可靠性，而且運行的成本也會增加。

以FPGA硬件為基礎的基帶預失真技術就會在基帶的數字區域中進行預校正，這樣就能夠補償數字電視發射機可能出現的非線性失真。而且這種預校正是與頻率有關的，這樣將對高功率的功能放大器有非常明顯的校正作用。這一技術還可以通過PC機上具備的工具軟件，對現行和非線性的預校正特性進行調節。

1.2低相噪捷變頻技術在信道編碼的調制過程中，對本振信號相位噪聲有較高的要求，要求必須保持絕對低的相位噪聲和寬頻帶捷變頻，不然就有可能造成調制誤差比降低，使信號不能被正確地接收。要有效地解決以上問題那么使用高中頻變頻技術以及高穩定的參考源是一個好的辦法。新型的數字電視激勵器就采用了2次變頻的方案，滿足了對于捷變頻功能的需求。

1.3功率檢測技術數字電視發射機的輸出射頻功率是控制整機的主要參數，所以及時地獲得輸出射頻功率尤為重要，可以通過檢波器對該功率進行檢測。新型的數字電視激勵器采用了數字采樣的技術，從而讓有效地解決了輸出射頻功率檢測中的精確性的問題，其中所具備的新的檢測系統能夠對數字電視發射機的輸出射頻功率進行精確地檢測，從而對數字電視發射機能夠進行準確的控制。

2比較國外數字電視發射機和國內數字電視發射機各自的優勢

數字電視發射機在國外的研究和生產已經有多年的歷史了，不管是在技術上還是在制造上各方面都趨向了成熟。就目前來看，國外的數字電視發射機主要具備了以下幾種優勢：水冷發射機、數字激勵器以及縫隙的填充器。數字電視發射機在我國的開發是從2002年開始的，但是當時因為國外封鎖了數字電視發射機的核心技術，而單頻網適配器以及數字激勵器等數字電視發射機的關鍵部件只能夠依靠進口，嚴重影響了我國數字電視的開發和研究。但是因為有多年的模擬發射機的生產技術的積累，所以我國的數字電視發射機的生產技術也發展迅速，在上述的關鍵技術被突破的基礎上，我國的數字電視發射機進入了產業化發展，目前而言我國的設備在技術水平方面已經與國外相當。

國產的設備因為配合了我國的國標，所以在推廣時占有相當明顯的優勢，而且發射機的生產廠家由于與國標的相關單位進行合作和實驗，所以已經掌握了覆蓋測試參數、單頻網技術等最新的技術。可以想見，數字電視的覆蓋在進行前期的設計和規劃時因為要結合地區的實際情況和條件來進行，所以這個系統工程并不存在統一的模式，那么運用國外的產品就無法更好地施行“因地制宜”，而且在技術支持方面和售后的服務方面國外的數字電視發射機由于存在的空間和地區差異，所以并不占優勢。相反，國內的數字電視發射機由于技術的進步目前占有較大的優勢。

3結束語