序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇控制設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

將電感線圈串入控制儀中如圖3所示的串聯諧振回路中，對于這個回路，其輸出電壓USC隨傳感器電感線圈電感量L變化的關系曲線可用圖4來表示。

2主動測量控制儀的工作電路設計

2.1振蕩器電路的設計振蕩器電路的設計見圖6。由于在設計時始終使L0在整個工作區域內大于3.6mH，故實際工作時，選用了右半邊曲線，即隨著工件內孔的磨削，L0逐漸地增大，而USC則逐漸地減小，至此，被加工工件尺寸的變化就轉變為電壓的變化而輸出了。1.3電信號的處理電信號的處理可用圖5所示的框圖來表示。振蕩器作為LC串聯諧振回路的交流電源，產生幅度(有效值)為1.1V，頻率為20kHz的正弦波，采用的是LC回路選頻振蕩。整個振蕩器分三級:第一級由晶體管BG101及選頻回路(振蕩線圈T1的初級及電容C104)構成;第二級由晶體管BG102、BG103構成的復合管所組成的功率放大級組成，這樣可以提高振蕩器的帶負載能力;第三級是由大功率晶體管BG104所組成的輸出級。開機后，+12V電壓經過電阻R101限流，使穩壓管產生6V的穩定電壓，流過穩壓管D101的電流。這一穩定的6V電壓作為振蕩管BG101集電極的電源，C101的作用是消除穩壓管工作時的噪聲。這一6V的電壓經過電阻R102的作用使BG101基極電位升高，基極電位的升高使發射極的電位也升高，發射極通過發射極電阻R103使選頻回路得電，于是，LC選頻回路就開始產生電磁振蕩，產生各種高次諧波。而其他頻率的振蕩則被抑制掉了。由于振蕩線圈的初級是在同一個磁芯上相同方向連續繞制而成的，所以任何瞬間點B的電壓都比點A的電壓高。正反饋電容C103的作用是使BG101的基極電壓繼續上升，這樣就形成了正反饋的作用，故振蕩器得以工作。電容C102與電阻R103的作用均是負反饋，用以改善正弦波的波形。正弦波經振蕩線圈耦合到次級，送到后級功率放大，電阻R104與電阻R105構成BG102的直流偏置電路，BG102的基極電壓:由于BG103發射極電位為5.14V，而正弦波的最大值為槡1.12=1.56V，故二極管D102始終處于導通狀態，其作用是隔離，使信號無法倒流，電容C110將輸出波形中的直流分量隔去，使送到傳感器中去的為不含直流成分的正弦波。另外，電容C108、電位器W102組成基準點取樣電路，基準點的大小可調整W102得到，基準點的大小決定了傳感器的前行程量(前行程量為控制儀電表示值，為0μm時二測點之間的距離與傳感器為自由狀態時二測點之間距離差的絕對值)。傳感器電壓線圈的信號經耦合線圈T2，由信號取樣電位器W104的中心抽頭輸出。輸出信號也是純凈的正弦波，其幅度隨被加工工件尺寸的變化而變化。

2.2振蕩器輸出信號的整流濾波振蕩器輸出信號的整流濾波電路見圖9。由于輸出指示電表采用的是直流電流表，故需把電位器Wl04中心抽頭輸出的正弦波整流成直流信號，才能去電表指示，二極管D201A與二極管D202A及電容C204、C205就組成了整流濾波電路，三極管BG201、BG202組成的復合管如前所述一樣是功率放大器，信號經電容C201耦合至BG201的基極，基極電位。信號由BG202的發射極輸出，該點的直流電位為7.2－1.4=5.8V。電容C203為隔直電容，將純凈的正弦波信號電壓送到二極管D201A、D202A去整流，電阻R204與R205組成整流二極管D202A的偏置電路，使D202A與D201A始終處于導通狀，導通后，D202A的正極電位為1.4V(直流)，這樣可提高檢波的靈敏度。信號電壓由電容C204取出后，由電阻R206、R207送到相加器IC201的反相端，振蕩板上的基準電壓經過另外一路反向極性的整流濾波電路，由電容C210取出后經電阻R216、R208也送到相加放大器的反相端，與信號電壓相加后經運算放大器IC201作反相放大后由運算放大器的6腳輸出。

2.3直流輸出信號的再處理振蕩器的輸出信號經整流濾波后，由運算放大器IC201的6腳輸出，其輸出信號分4路，分別為高低精度量程轉換電路、指示電路、線性補償電路及發訊電路。運算放大器IC201的6腳輸出的一路進行高低精度量程的電平比較轉換，該控制儀采用單電表來代替雙電表指示，故電表指針的二次回程中，電表滿刻度所代表的量程是不同的(相差10倍)，第一次回程時，電表滿刻度為500μm(每小格刻度為10μm)，第二次回程時，電表滿刻度為50μm(每小格刻度為1μm)，指針在50μm處實現量程的轉換。指示電路用發光二極管指示，指示高低量程擋位，指示磨削尺寸等。線性補償電路帶可調電位器，安裝在儀表板上供操作者調節。

發訊電路共有4擋，粗磨、精磨、光磨及到尺寸發訊，由于其發訊電路完全一樣，故只需取其中1路發訊為例，其余3路類推。由電阻R301、電位W301及電阻R302組成了發訊點的取樣電路，調節W301，可使該路的發訊點隨之而變。當調節好W301中心抽頭的電位以后，運放IC301的同相輸入端3腳的電位也就同時確定了，由于磨削開始時，IC201的輸出端6腳的電壓總是高于IC301的3腳電平，故IC301的輸出端6腳為低電平(－12V)，此時三極管BG301的發射結處于反偏，BG301不導通，J1不吸合，隨著磨加工的進行，IC201的輸出端6腳(即IC301的反相輸入端2腳)的電壓逐漸下降，當下降至IC301的2腳電壓低于3腳電壓時，IC301的輸出端6腳由原來的－12V變為+12V，此時，一方面使BG301的發射極處于正偏而導通，使繼電器J1動作，另一方面使正反饋回路中的二極管D301導通，而使同相輸入端3腳的電位高于原設定值約0.23V(可通過計算得到)，從而使輸出端6腳的電位更加穩定，這樣可使機械執行機構的動作穩定。此電路中，二極管D305為保護二極管，當IC301輸出端6腳為負時，D305導通，使三極管BG301的發射結的反偏電壓箝在0.7V，從而使BG301不至于因反偏電壓過大而損壞，二極管D309為泄放二極管，為繼電器線圈提供放電回路。

3主動測量控制儀的應用及性能指標

篇(2)

裝置總體設計

鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構成一套家庭用電系統網絡，如圖1所示。智能插座將采集用電數據發送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內各電器工作屬性，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設備，實現家庭內部異構傳感網絡，對家庭用電設備進行統一監控與管理，在執行通斷電操作、獲得家電狀態信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進行計量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數，將所需數據上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發的控制指令，對家用電器執行通斷電操作，在家電進入待機狀態時切斷電源，達到消除待機能耗、節能省電的目的。

2智能插座硬件設計

根據智能插座的功能，硬件結構框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數量較多，因此在設計時經濟實用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計量模塊

用于監測電器當前的工作狀態，如實際功率、電壓、電流等，可采用計量芯片ATT7022B。

3）開關模塊

智能插座內部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強大的網絡節點，負責向控制器發送數據和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內用電信息，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整?；咏K端根據用電方案對各用電器進行控制，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發送的電器用電數據、實時電價數據，以及上述數據的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關信息。3）用戶設定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達的條件并處理后將控制指令發送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關狀態。對信息家電的調控可以不只是簡單地開、關控制，設定的調控選項包括開關的控制、溫度的設置、風速和模式的設置等，能夠達到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設計

根據家庭互動終端的功能，硬件結構框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優異的芯片才能保證其高效穩定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD與按鍵模塊

該模塊包括按鍵、LCD及其驅動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實時電價經過處理以圖表的形式展現給用戶。

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負責向智能插座發送控制指令和接收智能插座采集的數據。

4）數據存儲模塊

互動終端的數據存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設計

1初始化設置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網的發展，還會采用實時電價政策。根據不同的電價政策，設計的裝置為用戶提供不同的能效服務，用戶在使用裝置時可以根據具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調價電費、峰谷時段輸入到互動終端?；咏K端LCD提供界面，用戶根據界面提示通過按鍵依次輸入各參數值；對于實時電價，用戶只需選定后互動終端便進入工作狀態并進行實時電價的采集。實現流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

在家庭正常用電時互動終端根據用戶的初始化輸入統計每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統計的信息。家庭互動終端采集每天的實時電價并進行存儲，以時段及相應電價的形式存儲；互動終端LCD提供實時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實時電價，實現流程如圖5所示。

篇(3)

1國內外成功應用案例研究

1.1國內應用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路網里程數穩定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地區快速路88個入口匝道中有70多個實施了匝道控制，除了武寧路實施了匝道調節控制，其他都為匝道開關控制，其中部分入口預留了匯入控制功能。浦東中環8個匝道及A1的11個匝道實施匝道控制，其中17個入口匝道為開關控制，并預留遠期匯入控制功能，1個入口匝道實施自適應匯入控制，1個出口匝道實施可變車道控制。近期，在楊高路上匝道，匯入南浦大橋的入口處，浦東張揚路上匝道與進入楊浦大橋的主線，設置了挑桿信號燈控制。上述匝道控制在關聯道路上布設“固定文字+可變文字”可變信息標志，在匝道入口及高架路段上設置了交通流情報信息板，目前系統運行良好。上海市快速路出入口控制系統開關控制較多，有交通引導信息/交通監控設備，電子警察設備。2005年上?？焖俾吩训缹嵤┛刂葡到y后，交通量和平均車速均有一定程度的提升，特別是在內環高架內圈武夷路入口匝道實施自適應匯入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分體現了匯入控制的優越性。試驗區域主線流量提高了1.1%~23.2%；主線平均車速提高了11.1%~84.6%，主線擁堵時間減小了22.8%~76.5%，縮短了主線車輛排隊長度，改善了快速路主線的交通狀態。上海快速路出入口控制系統改善了快速路主線的交通狀態，同時，快速路控制系統的交通信息和誘導設施均衡了交通需求，提高了快速路系統和區域路網的服務水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五環和11條聯絡線組成，長達360km，承擔著全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均間距僅為318m，是世界上最復雜、控制難度最大的快速路。北京快速路與呼市類似，即為地面快速路，兩側設置地面輔路，快速路出入口加減速車道較短，從輔路匯入分流。針對這一結構和特點，北京市公安交管局自主研發了快速路出入通流特性分析、快速路多節點OD建模技術和給予主輔路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技術?；谏鲜黾夹g建成的快速路交通控制系統，利用設置在快速路主要出入口的信號燈，依據對快速路主輔路流量信息的檢測實施占有率控制，智能控制快速路出入口的開啟和關閉。北京的地面快速路+輔路形式使得其匝道控制與上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口開關控制、入口匯入控制、出口輔路信號控制，配有交通監控系統。北京快速路出入口控制系統有效提高了北京快速路網的承載能力、交通管控能力和城市抗風險能力，快速路網日均時速提高6.92%。

1.2國外應用

（1）美國美國采用“stop-and-go”（停-走）交通信號，控制進入高速公路主線車輛的頻率。華盛頓大多數的快速路出入口匝道調節允許每次綠燈通過1輛車，最多不超過3輛，調節率大概在4~15s之間，這樣的間隔可以保障進口匝道的匯入交通受到一定的阻滯，減少高速匯入時容易產生的刮擦、碰撞等事故。美國亞特蘭實行固定周期式匝道調節，但是如果排隊檢測器檢測到預設的排隊長度極限值，匝道調節的速度將會被提高，周期縮短，以盡快地減少排隊。在美國快速路控制系統采用需求-容量控制策略較為廣泛。需求-容量控制策略是以交通量為控制參量，通過調節進入快速路的交通量，使得進入快速路的交通量與上游交通量之和不超過匝道下游的通行能力，保證主路下游交通量維持在其通行能力之內，最大限度利用快速路。華盛頓實施匝道調節后，該地區高速公路全范圍內事故發生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道調節使得平均行程時間減少了3~16min，匝道調節是一種比較有效地緩解交通擁擠的控制手段。（2）歐洲歐洲的高快速路出入口匝道控制一般是車隊放行，每次綠燈信號放行匝道車輛數不確定，但每次最多放行的車輛數有限制，一般不超過9輛，控制策略中的紅燈時長和綠燈時長都是變化的。歐洲的快速路系統大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法屬于線性狀態調節，由Papageorgiou在1991年提出。它通過調整匝道調節率使得其下游主線的占有率盡量維持在理想狀態，是經典控制理論的應用，現在歐洲很多國家在該算法的基礎之上進行了許多不同的改進，在實際應用中也得到了很好的效果。

1.3應用小結

通過國內外的快速路出入口控制系統，可以看到出入口匝道控制是比較常用的控制方法。它通過限制入口匝道匯入主線的車流量，達到減少主線交通擁堵的目的，通過控制出口匯出輔路的交通流，使主線的交通流可以更快地離開主線。快速路匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸。為達到此目的，在進行匝道信號控制時應從城市快速路的交通特性、控制策略、配時方法及協調效果幾方面加以考慮。在出入口控制算法方面，對于在美國得到廣泛應用的需求-容量差額控制方法，還存在著一些不足。由于該方法僅僅檢測交通量的值，所以不能夠判斷快速路主線是擁擠還是自由流的狀態，并且算法采用開環控制，不能把控制后的微小變化再反饋給系統進行優化，因此，往往無法達到理想的控制效果。歐洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范圍內變動，系統也能保持一個良好的性能，說明ALINEA算法的穩健性較好。此外，ALINEA算法的可移植性強，如果外部交通條件變化，只需要調整目標占有率的值，而且控制算法簡單，易于實現。目前它成為實際應用中非常成功的一種單點動態控制方法，在實際中還有許多的應用對該方法進行了改進。

總之，快速路出入口控制方法的效果取決于多種因素，交通特性、道路條件、匝道分布等多種因素都會影響到控制算法的適用性。即使是同樣的控制算法，其控制參數的取值往往也會在很大程度上影響控制的效果。從本質上講，入口匝道控制是對主線交通與入口匝道交通進行調節，方案的可行性與當地道路交通條件緊密相關。呼市快速路系統和國內外其他城市的快速路相比，有自身的特點和情況，主要表現為：（1）以主輔路布置形式為主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路塹形式；（2）快速路網少，承載的交通流量大，主線交通流量、匝道需求將常處于飽和運行狀態；（3）匝道布置間距較小，主輔路之間的合流、分流成為影響主線運行狀況的一個重要因素；（4）周邊路網發達，匝道車輛的可行替代路徑較多。所以應該在總結國內外其他城市快速路出入口控制系統的前提下，結合呼市自身的實際情況，選擇符合需求的快速路出入口的控制系統。

2快速路出入通管理控制系統設計

2.1系統目標

目前呼市快速路正在建設，出入口的現狀道路基礎條件、線形較好，存在著出入口控制系統實施可行性較好的地點。通過綜合考慮各方面因素（科學性及實用性），應用比較成熟的技術，吸取北京上海經驗，可以在呼市快速路出入口實現出入口控制，體現出入口控制的效果、優勢。經過對呼市快速路網的布局和交通控制系統現狀的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系統，可實現以下目標：（1）保證主路基本暢通、輔路不至于產生嚴重的交通擁堵；（2）改善出入口匝道車輛的行駛秩序，確保車輛行駛安全；（3）對快速路及其關聯區域進行協調控制，有效使用地面道路的容量；（4）保證大型活動、緊急事件等非常態的快速路骨架路網作用；（5）與其他系統協同，提高對道路交通的誘導能力和綜合調控水平。

2.2系統功能需求

目前呼市二環線以內路網密度較大，但高峰時間交通擁堵嚴重，其中一個重要原因是呼市交通信息管理系統不完善，出行者無法及時查詢或獲取路況信息，導致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理與控制系統功能主要集中在幾個方面：中心控制、出入口多級調控、出入口信號協調、快速路交通信息采集、快速路信息、系統關聯、快速路信息查詢。呼市快速路出入通管理控制系統可分為三個層次：策略層、管控層、執行層。三個層次相互協調，實現系統信息采集、多級調控、日常管理和系統關聯的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分為硬件設備和軟件設備兩大部分。其中，硬件部分按功能分為數據庫服務器、管理端設備、以太網傳輸網絡設備和不間斷電源（UPS）等幾個部分；軟件部分分為系統軟件、數據庫軟件、數據處理軟件、管理平臺軟件等[4]?？焖俾烦鋈肟诳刂浦行木钟蚓W系統是系統集成和管理協調系統的基礎平臺，是一個分布式計算機平臺，包括基礎平臺服務、分布式計算和對象服務、公共設施、共享領域服務以及應用，可以讓不同的軟件對象跨網絡、跨操作系統進行互操作，滿通信息的與查詢、訪問。

2.4系統控制方法和算法

根據以往研究，快速路控制系統匝道進出口的主要控制方法包括單點信號燈控制、單點開關控制、多匝道協調控制、快速路干線控制、區域控制、路由控制和不同控制方式的協調控制等[3]。目前呼市二環線快速路匝道相距較近，主線為雙向六車道，沿線相交道路高峰時間交通流量大，擁堵嚴重。因此，針對呼市快速路交通瓶頸形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，平峰時間采用單點控制，高峰時間采用整體協調控制方法，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸，并有效利用輔路容量。建議呼市快速路與常規道路信號控制綜合考慮，形成快速路、區域信號控制協調控制系統，提高快速路的抗風險能力和消散阻塞的能力。進一步確?？焖俾废到y的高速、高效、安全和舒適性。根據呼市快速路道路網設計和出入口布置形式，建議呼市快速路出入口控制算法可以結合采用改進型的ALINEA控制算法、需求-容量差額控制算法、占有率控制算法和定時控制算法。針對呼市快速路道路網不同的道路條件、交通狀況，采用不同的快速路出入口控制算法，將幾種控制算法相互結合，針對不同的適用條件和系統實際運行狀況選擇合適的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信號協調控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制條件，對于不同的路段和車流量，出入口控制的效果也會有很大差異。其中對出入口控制影響最大的還是出入口是否有較多的道路空間資源可以儲存出入口控制造成的排隊。對于呼市部分快速路出入口間距較小的路段，將快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制結合起來，實行協調控制?？焖俾烦鋈肟趨f調控制從區域路網的角度上，將快速路和普通道路進行銜接和整合，制定協調控制的策略和方法，將快速路出入口和上下游交叉口控制作為一個整體控制系統，從整體路網的角度出發，制定統一的協調控制目標。從而更好地提高整個道路系統的運輸效率[6]。

2.6誘導信息系統

用于快速路出入通信息，對交通流進行有效地引導分流。入口控制信息情報板能夠接受匝道控制器的指令，在可變文字顯示部分以不同顏色顯示“匝道開放”、“匝道關閉”、“匯入調節”等匝道控制內容，以及“主線暢通”、“主線擁擠”、“主線堵塞”等交通狀態信息[7]。目前呼市尚缺少交通誘導信息系統，導致交通高峰期間部分路段和區域非常擁擠，而有些道路上車流量很少，道路資源未得到有效利用。

3結語

篇(4)

關鍵詞：PWM控制電路CPLDVHDL

在直流伺服控制系統中，通過專用集成芯片或中小規模的數字集成電路構成的傳統PWM控制電路往往存在電路設計復雜，體積大，抗干擾能力差以及設計困難、設計周期長等缺點因此PWM控制電路的模塊化、集成化已成為發展趨勢。它不僅可以使系統體積減小、重量減輕且功耗降低，同時可使系統的可靠性大大提高。隨著電子技術的發展，特別是專用集成電路（ASIC）設計技術的日趨完善，數字化的電子自動化設計（EDA）工具給電子設計帶來了巨大變革，尤其是硬件描述語言的出現，解決了傳統電路原理圖設計系統工程的諸多不便。針對以上情況，本文給出一種基于復雜可編程邏輯器件（CPLD）的PWM控制電路設計和它的仿真波形。

1PWM控制電路基本原理

為了實現直流伺服系統的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產生四路驅動信號來實現電機的正反轉切換控制。當PWM控制電路工作時，其中H橋一側的兩路驅動信號的占空比相同但相位相反，同時隨控制信號改變并具有互鎖功能；而另一側上臂為低電平，下臂為高電平。另外，為防止橋路同側對管的導通，還應當配有延時電路。設計的整體模塊見圖1所示。其中，d[7:0]矢量用于為微機提供調節占空比的控制信號，cs為微機提供控制電機正反轉的控制信號，clk為本地晶振頻率，qout[3:0]矢量為四路信號輸出。其內部原理圖如圖2所示。

該設計可得到脈沖周期固定（用軟件設置分頻器I9可改變PWM開關頻率，但一旦設置完畢，則其脈沖周期將固定）、占空比決定于控制信號、分辨力為1／256的PWM信號。I8模塊為脈寬鎖存器，可實現對來自微機的控制信號d[7：0]的鎖存,d[7：0]的向量值用于決定PWM信號的占空比。clk本地晶振在經I9分頻模塊分頻后可為PWM控制電路中I12計數器模塊和I11延時模塊提供內部時鐘。I12計數器在每個脈沖的上升沿到來時加1，當計數器的數值為00H或由0FFH溢出時，它將跳到00H時，cao輸出高電平至I7觸發器模塊的置位端，I7模塊輸出一直保持高電平。當I8鎖存器的值與I12計數器中的計數值相同時，信號將通過I13比較器模塊比較并輸出高電平至I7模塊的復位端，以使I7模塊輸出低電平。當計數器再次溢出時，又重復上述過程。I7為RS觸發器，經過它可得到兩路相位相反的脈寬調制波，并可實現互鎖。I11為延時模塊，可防止橋路同側對管的導通，I10模塊為脈沖分配電路，用于輸出四路滿足設計要求的信號。CS為I10模塊的控制信號，用于控制電機的正反轉。

2電路設計

本設計采用的是Lattice半導體公司推出的is-plever開發平臺，該開發平臺定位于復雜設計的簡單工具。它采用簡明的設計流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL綜合工具和ispVMTM系統，因此，無須第三方設計工具便可完成整個設計流程。在原理設計方面，本設計采用自頂向下、層次化、模塊化的設計思想，這種設計思想的優點是符合人們先抽象后具體，先整體后局部的思維習慣。其設計出的模塊修改方便，不影響其它模塊，且可重復使用，利用率高。本文僅就原理圖中的I12計數器模塊和I11延遲模塊進行討論。

計數器模塊的VHDL程序設計如下：

entitycounteris

port(clk:instdlogic;

Q:outstdlogicvector(7downto0);

cao:outstd_logic);

endcounter;

architecturea_counterofcounteris

signalQs:std_logic_vector(7downto0);

signalreset:std_logic;

signalcaolock:std_logic;

begin

process(clk,reset)

begin

if(reset＝‘1＇)then

Qs＜＝“00000000”;

elsifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Qs＜＝Qs＋‘1＇;

endif;

endprocess;

reset＜＝‘1＇whenQs＝255else

‘0＇;

caolock＜＝‘1＇whenQs＝0else

‘0＇;

Q＜＝Qs;

cao＜＝resetorcaolock;

enda_counter;

圖2PWM可逆控制電路原理圖

在原理圖中，延遲模塊必不可少，其功能是對PWM波形的上升沿進行延時，而不影響下降沿，從而確保橋路同側不會發生短路。其模塊的VHDL程序如下：

entitydelayis

port(clk:instd_logic;

input:instd_logic_vector(1downto0);

output:outstd_logic_vector(1downto0)

enddelay;

architecturea_delayofdelayis

signalQ1,Q2,Q3,Q4:std_logic;

begin

process(clk)

begin

ifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Q3＜＝Q2;

Q2＜＝Q1;

Q1＜＝input(1);

endif;

endprocess;

Q4＜＝notQ3;

output(1)＜＝input(1)andQ3;

output(0)＜＝input(0)andQ4;

enda_delay;

圖3為原理圖中的若干信號的波形仿真圖。

篇(5)

1.1電力工程設計階段決定項目投資效益

在電力工程施工前的設計階段，要對貫穿整個項目全程的造價控制予以高度重視，主要有兩方面原因：一方面，當設計階段設計方案確定后，后期投資方案則也基本成型；另一方面，“筆下一條線，投資千千萬”，工程設計階段決定了電力工程項目是否經濟高效。因此，設計階段對整個電力工程的造價控制十分重要。

1.2電力工程設計階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設計階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設計階段對造價的影響為25%-35%，施工階段對造價的影響為10%。雖然設計費用在整個工程費用中占不到1%，但其是決定整個工程項目是否合理、經濟、高效益的關鍵階段。

2.電力工程設計階段的造價控制存在的問題分析

2.1造價控制意識方面

長期以來，電力工程設計單位與部門都對相關設計的技術、速度以及產值高度重視，對產品的經濟行不夠重視。但是，由于工程設計階段的造價控制對整個工程項目的實施有重要影響，如果設計初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴格地控制成本，也無法改變整個工程不良的造價效果。但是，現階段許多技術人員盡管工作能力和技術水平很高，但缺乏經濟觀念，很少考慮如何降低造價，缺乏造價控制意識，不能正常處理先進技術與經濟合理兩者之間的關系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運用價值工程理論優化設計

在工程設計過程中，設計人員存在設計思想保守，過分加大安全系數的思想，導致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎等問題的產生。設計初期多方案經濟比較多為只畫草圖，不管經濟賬，很少從造價方面認真考慮，使得造價難以控制，造成浪費。

(2)限額設計未得到充分運用

限額設計即指，按照批準的設計任務書及造價估算控制初步設計及概算情況，按照批準的初步設計要求，按各專業分配的造價限額進行設計，保證估算。限額設計的目的是控制項目的建設資金和投資支出，緩解工程項目經濟與技術的對立關系。但目前來看，我國電力工程項目目前設計變更管理不完善，難以實現限額設計。并且，由于現行設計收費與限額設計矛盾，導致設計費低與付出勞動不匹配，所以設計人員總會主動提高造價以保證經濟利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經濟分析采用定額計算方法，需要較為完善的設計資料與圖紙，以計算相應的工程量與造價。但隨著經濟的快速發展，居民用電量迅速增加，這種方法耗時耗力，難以滿足市場需求。但現階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統，可以運用計算機及通信技術，對工程造價信息進行搜集、加工、作業、與處理。舊的方法與體制已不適合發展如此迅速的信息時代，唯有使用計算機進行工程造價的動態管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機制方面

現階段的工程設計體制功能單一，專業分工不合理。設計體制將工作機械分塊，導致不能全局控制和把握造價，只能靜態控制造價，主要表現為：

(1)工程設計前期，項目的可行性研究及造價估算不夠細致，經濟指標控制不嚴，導致限額設計失去依據；

(2)整個工程項目缺乏合理的設計周期，方案選擇太過于形式化，工程設計的各階段工作和論證不夠細致，與工程項目管理的周期不能很好地協調配合；

(3)設計分工中各專業各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協作的意識，導致不能全局把握和進行造價控制；

(4)概預算流于形式，缺乏準確性。預算人員只是根據設計圖紙進行計算，沒有主動影響設計和施工。

(5)工程項目的設計思想落后，缺乏嚴謹的思維和方法，實際中多以經驗型管理為主，隨分析人員的不同，技術經濟分析的結果差別很大。

3.電力工程設計階段造價控制的內容

根據工程項目的實際情況，可將設計階段分為三個階段：方案設計、初步設計、以及施工設計。對于電力工程項目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設計階段其工作程序為：先進行可行性分析研究，再根據研究報告做初步設計，按照初步設計確定概算實施施工圖的設計，最后完成整個設計。設計相關人員應嚴格按照程序保證設計工作順利有序進行。電力工程項目的各個設計階段，造價控制的具體內容如下：

(1)方案設計階段

方案設計階段主要根據相關專業設計的說明書和圖紙、以及技術經濟指標，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進行可行性分析，對項目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設施的情況、產品方案的比較、投資估算和資金籌措方式說明，同時編制造價估算。方案設計階段要確定投資目標，編制項目的總投資分配、分解規劃。

(2)初步設計階段

初步設計即為根據可行性報告所做的具體實施方案。根據設計說明書和圖紙，對工程項目進行初步設計總概算。初步設計不能更改可行性報告中的建設規模、總投資額等。如果超過可行性報告的投資估算，需要說明原因并重新進行設計。

(3)施工圖設計階段

根據批準的初步設計投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細的建筑安裝圖紙，包括建設項目工程的詳圖、零部件結構的明細表、驗收標準及方法等。

4.結語

篇(6)

可編程控制器課程單元，是對于在電子電器以及拖動設備中設置的邏輯控制單元原理和應用方式進項簡潔介紹的課程單元，早期的PLC只能做些開關量的邏輯控制，因而叫PLC。近年來，PLC采用微處理器作為中央處理單元，不僅有邏輯控制功能，還有算術運算、模擬量處理甚至通信聯網功能，正確應稱為PC。但為了與個人計算機有所區別，仍稱其為PLC。盡管功能在逐步強大，但是由于該技術是依托于成熟的儲存模塊，通過寫入讀出進行控制過程設置的一項實用性技術，其現實應用雖是集通信技術、計算機技術以及自動化技術為一體的新型自動控制裝置，但組裝方便，編程簡單，適合大規模格式化應用，因此對學習者的基礎要求和編程能力沒有特殊要求，可以作為一種實用性技術作為教學目標。尤其是對于學習電力自動化和電子電器的學生，學好可編程自動化課程對于熟悉自動化控制原理以及將來在工作實踐中，能夠得心應手的處理電器問題以及簡單設計一些控制單元有著決定性的作用，因此對于中等職業學校的可編程控制器教學單元課程設計的好壞，不僅決定了學校自動化控制專業的水平，也同時決定了學校的畢業生是否能夠順應社會，成為社會上可造之材的關鍵課程，不得不引起電子電器以及自動化控制專業的專業課程所重視，并花大力氣解決教學課程設計等工作。

2可編程控制器教學的主要課程目標

可編程控制器技術，是現代工業自動化三大支柱之一，其目標就是實現設計意圖和設備運行的即時通信。隨著教育的發展，教會學生了解可編程控制器的原理，以及工作特點是課程的首要任務，也是教育要面向未來的最基本要求，這是現代工業對對課程設計的主要現實要求。而對課程目標而言，就是要順應這一時代要求，把這一體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強的實用技術方法傳授給學生，使得學生能夠按照從業需求掌握相關知識和技能。

3教學課程的設計重點選擇

課程設計的基礎來源于所教授單元的結構體系，對于可編程控制器技術而言，它是設備電氣系統的心臟和交互傳輸中心，可編程控制器就是這一完整單元的承載者和實現者，而對于中等職業學校的學生而言，控制原理主要作為了解，而控制輸入單元的設計和運行原理就需要加大力度去了解，并加以熟練掌握，達到能夠簡單設計和故障排除的職業需求。同時對于中等職業學校的學生而言，執行機構由控制元件和開關系統指揮各類機械的運行對于這類學生是主要的學習目標，因此重中之重應該安排這部分的教學設計。

4課程設計的主要方法和教學途徑分析

4.1入門教育

可編程控制器科目的學習，對于中等職業技術學校的學生而言，很容易產生畏難情緒，以為像計算機編程語言一樣晦澀難懂，從而產生畏難情緒。因此初始教案的設計就應當有針對性的進行設計，從學生的興趣愛好入手，充分利用學生對知識的渴望和新鮮感，加以正確有效的引導。從身邊的PLC應用入手，講解相應專業同可編程控制器應用的關系，給學生描繪可編程控制器在城市便捷交通控制、生活設施，以及市場上流行的數控加工中心、機械手，甚至3D打印機應用的廣泛實例，激發學生獲取知識的欲望和好奇心，覺得它就在我們身邊。同時教師還可以配合激勵機制聯系就業市場的需求（有較多單位提出“懂得PLC者優先”），從而激發了學生的學習欲望。

4.2課程進度設計要素

根據學生素質參次不齊的現狀，中等職業教育可控制編程器課程單元應當是從簡單應用入手，增加學生學習的信心和勇于探索的內在需求。在現代科技飛速發展的今天，信息的來源層出不窮，充分發揮校園信息平臺，利用互聯網和各類科學技術講座，不斷灌輸自動化對生活的改變，讓學生身處可編程控制器帶來的驚喜改變中，把課程設計融入學生的個人生活中去，循序漸進讓學生從內心里接受知識，接受不斷進取、不斷獲取新知識新技能的內在動力。在享受科技發展帶來的便利和科技進步之余，也將自己融入科技進步的洪流中去，真正成為知識的主人。

4.3把課堂教學變成互動參與的知識殿堂

教學的主體最終還是學生自身，因此在課程設計上需要著重增加學生的主動性和參與度，可以采用老師下課題，分組收集相關知識點的方式，讓學生對所學內容進行外延和內涵的擴展活動，從學生收集的圖片資料和其他應用范例中獲取營養，在獲取知識的同時培養同學之間的合作意識和競爭意識，增添了學生學習的信心和對課程的濃厚興趣。對于可編程控制器這一實用但略顯枯燥的課程而言，直觀教學的方法無疑可以帶來良好的課程效果，在增加感性認識的同時，可以拓寬學生的知識視野，同時可以培養學生的觀察能力，同時也可以采用互動環節，讓同學們自助設計和制作示教板和器具以及簡易控制單元，從而使學生對理論知識，學生在感性直觀教學中易于理解、掌握。

4.4充分利用多媒體教學手段

中等職業技術學校的生源一般都來自城市周邊，對于工業化的理解并不直觀，尤其對于大型設備，大型流水線以及數控加工中心的認識一般都缺乏必要的認識。在實習和學習之前，充分利用多媒體輔助教學，就可以解決這一難題，充分利用多媒體技術制作教案，用豐富的設備設施充分體現可編程控制器的應用。同時對于晦澀難懂的理論也可以直觀的分化出來，把編程輸入和控制流程，直到各種控制動作的實現都一一展現在學生的面前，達到控制過程直觀呈現的效果，充分理解可編程控制器的控制原理，細化程序的設計理念和操作方法，摒棄枯燥的填鴨教學以避免給學生帶來畏難情緒。

4.5利用好實驗手段，展示課程魅力，提高學生學習興趣

眾所周知，實驗課是電子電器類課程最能吸引學生好奇心和創造性的科目，不但可以起到理論課的補充作用，更是強化學習效果的重要手段，在現代教學理念中還把實驗課作為檢驗學生學習能力和動手能力的主要考察方向，因此做為一個良好的課程設計，可謂不能不加以充分認識和利用。通過實驗，學生們充分的動手實驗，觀察現象和結論，不僅可以加深理解所學的基礎知識，同時通過實際的模擬實驗，可以直接了解將來工作中手動編程器的使用情況，是學生們走上社會后直接面對工作的捷徑，從而提高學生的社會適應性，增強學生的就業競爭力；而不單單是一種學習知識了解技能的工具。因此對于以造就實用型復合人才為培養目標的中等職業學校，充分利用好實驗手段，是教學課程設計的關鍵命題。

5結語

篇(7)

【關鍵詞】：單片機;抗干擾;控制狀態;冗余技術

隨著電子技術和微型計算機的迅速發展，促進了微型計算機控制技術的迅速發展和廣泛應用。中小規模的單片機控制系統在工業生產及日常生活中的智能機電一體化產品得到了廣泛的應用。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。

1.系統受到干擾的主要原因和現象

由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。

（1）數據采集誤差加大。干擾侵入單片機控制系統測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號之上，會使數據采集誤差加大，特別是當傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴重。

（2）控制狀態失靈。微機輸出的控制信號常依賴某些條件的狀態輸入信號和這些信號的邏輯處理結果。若這些輸入的狀態信號受到干擾，引入虛假狀態信號，將導致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。

（3）數據受干擾發生變化。單片機控制系統中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數據有可能被竄改。在單片微機系統中，程序及表格、常數存于程序存儲器中，避免了這些數據受到干擾破壞，但對于內RAM、外擴RAM中的數據都有可能受到外界干擾而變化。根據干擾竄入的途徑、受干擾數據的性質不同，系統受損壞的情況也不同．有的造成數據誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態，有的改變某些部件（如定時器/計數器，串行口等）的工作狀態等。

（4）程序運行失常。單片機控制系統中程序計數器的正常工作，是系統維持程序正常運行的關鍵所在。如果外界干擾導致計數器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入"死循環"，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。

2.系統可靠性設計的分析和方法

單片機控制系統應用的可靠性技術涉及到生產過程的方方面面，不僅與設計、制造、檢驗、安裝、維護有關，還與生產管理、質量監控體系、使用人員的專業水平與素質有關。這里主要是從技術角度分析提高系統可靠性的最常用方法。

導致系統運行不穩定的內部因素主要有以下三點：

（1）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統的基本單元，其特性好壞與穩定性直接影響整系統性能與可靠性。因此，在可靠性設計當中，首要的工作是精選元器件，使其在長期穩定性、精度等級方面滿足要求。隨著微電子技術的發展，電子元器件的可靠性不斷提高，現在小功率晶體管及中小規模IC芯片的實際故障大約為10×10-9/h。這為提高系統性能與可靠性提供了很好的基礎。

（2）系統結構設計。包括硬件電路結構和運行軟件設計。電路設計中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優化的電路設計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，它是通過增加完成同一功能的并聯或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數目來提高系統可靠性的一種設計方法。當某些元器件發生故障時也不影響整個系統的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統在電磁環境中的適應性，即能保持完成規定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術、去耦電路、屏蔽技術、接地技術等。

軟件是微機系統區別于其它通用電子設備的獨到之處，通過合理編制軟件可以進一步提高系統運行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術，對單片機控制系統應用而言，保持信號信息和重要數據是提高可靠性的主要方面。為防止系統故障等原因而丟失信息，常將重要數據或文件多重化，復制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復制，使信息得以恢復。二是時間冗余技術，為提高單片機控制系統應用的可靠性，可采用重復執行某一操作或某一程序，并將執行結果與前一次結果進行比較對照來確認系統工作是否正常。只有當兩次結果相同時，才被認可，并進行下一步操作。

若兩次結果不相同，可再次重復執行一次，當第三次結果與前兩次之中的一次相同時，則認為另一結果是偶然故障引起的，應剔除。若三次結果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術，也稱為重復檢測技術。三是故障自動檢測與診斷技術，對于復雜系統，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時把有用單元替換上去，就需要對系統進行在線測試與診斷。這樣做的目的有兩個：一是為了判定動作或功能的正常性；二是為了及時指出故障部位，縮短維修時間。四是軟件可靠性技術：單片機控制系統運行軟件是系統要實行的各項功能的具體反映。軟件的可靠性主要標志是軟件是否真實而準確地描述了要實現的各種功能。因此對生產工藝過程的了解程度直接關系到軟件的編寫質量。提高軟件可靠性的前提條件是設計人員對生產工藝過程的深入了解，并且使軟件易讀、易測和易修改。五是失效保險技術：有些重要系統，一但發生故障時希望整個系統應處于安全或保險狀態。此外，還有常見的數字濾波、程序運行監視及故障自動恢復技術等。

（3）安裝與調試。元器件與整個系統的安裝與調試，是保證系統運行與可靠性的重要措施。盡管元器件選擇嚴格，系統整體設計合理，但安裝工藝粗糙，調試不嚴格，仍然達不到預期的效果。

導致系統運行不穩定的外因是指單片機控制系統所處工作環境中的外部設備或空間條件導致系統運行的不可靠因素，主要包括以下幾點：一是外部電氣條件，如電源電壓的穩定性、強電場與磁場等的影響；二是外部空間條件，如溫度、濕度，空氣清潔度等；三是外部機械條件，如振動、沖擊等。

為保證系統可靠工作，必須創造一個良好的外部環境。例如：采取屏蔽措施、遠離產生強電場干擾的設備；加強通風以降低環境溫度；安裝緊固以防振動等。

元器件的選擇是根本，合理安裝調試是基礎，系統設計是手段，外部環境是保證，這是可靠性設計遵循的基本準則，并貫穿于系統設計、安裝、調試、運行的全過程。為實現這些準則，必須采取相應的硬件或軟件方面的措施，這是可靠性設計的根本任務。

中小規模的單片機控制系統在開發過程中，結合實際應用中的工作環境，采用以上的系統抗干擾優化設計的措施與方法，基本能有效地提高單片機系統的工作穩定性，充分地體現單片機控制系統在不增加控制成本的情況提高機電設備的自動化性能與智能性的優越所在。

參考文獻

[1]胡連柱,姜寶山.簡析單片機軟硬件的抗干擾設計技術,安徽電子信息職業技術學院學報,2005，01.

[2]徐明龍,王赤虎.利用單片機實現的模擬信號和數字信號單線混合傳輸,電子設計應用,2004,1.