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单元电路论文范文1
关键词：抢答器,中央控制单元USB通信
传统的抢答器一般利用数字逻辑电路做成，功能单一，已不适应社会发展需要。随着科学技术的进步，单片机与串口通信的结合已广泛应用到各个电子系统。本文是基于单片机为核心的抢答系统设计，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统具有电路简单、操作方便、功能强大等特点。特别是抢答系统与PC通信相联系，使整个抢答系统功能更完善。
1、系统总体方案设计
传统抢答器功能过于单一，因此，可将其功能进行扩展，设计出以单片机为核心的抢答器系统，总体框图如图1所示。
抢答系统由控制开关、抢答开关、加/减分电路、计时电路、显示电路、报警电路、PC通信等几部分构成，如图1所示。
图1、总体方案电路图
完成功能如下：
a、抢答开始时，在规定的时间内，最先按动抢答按钮的选手应具优先权，抢答系统应能准确迅速地判断出第一抢答者并将其信号锁存，同时将输入端关闭而使其它抢答信号无效。选手编号/得分情况能够在显示屏上显示。此功能由中央控制单元,译码、显示电路完成。
b、问题回答完毕，主持人应根据回答的准确性给予不同分值的加/减。此功能由加/减分电路完成。
c、在规定的时间内若有人抢答，抢答有效，终止定时，若无人抢答，此次无效。此功能由计时，中央控制单元完成。
d、每次问题回答结束，主持人应通过复位按钮进行复位，各种程序又回到初始状态。为进行下一轮的抢答工作做准备。
抢答开始之前，赋予选手一定的初始分，若选手违例抢答，报警电路工作，提醒有人违例抢答，同时编号牌显示违例选手号码，该违例选手会被自动扣分。抢答开始时，记分牌显示选手初始值，此时，主持人根据需要，选定不同分值的题目让选手回答。当主持人宣布抢答开始，同时按下开始键的时候，选手抢答，编号牌显示选手编号。这时只能有第一位选手优先抢答成功，其他抢答无效。与此同时，倒计时就开始计时，在剩下最后几秒的时候，报警电路工作，提醒选手。抢答时间结束，本题抢答无效。选手回答问题完毕，主持人应根据回答问题的情况，对选手成绩做出相应的处理。每一题抢答结束后，主持人进行电路复位功能，为下一题做准备。而每一题的抢答过程中，编号显示牌和各选手的得分情况会自动的送到PC机上进行动态显示。科技论文。
1.1 硬件电路设计
1.1.1、中央控制单元
中央控制单元是控制系统的中枢，是系统的信息处理部分，键盘开关，控制开关等发出信号，中央控制单元收到信号后做出分析、响应，完成电路功能的执行。科技论文。
系统选用ISP-Flash系列单片机AT89S8252，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，兼容标准MCS-51指令系统，功能强大，它可向输出单元输出控制信号。
1.1.2、键盘输入及加/减分电路
选手通过按键进行抢答，单片机识别到有按键按下时，转到相应的程序，控制译码显示器显示选手的编号或分数。而开始键，加/减分键也是通过键盘转到相应的程序实现功能。
键盘作为输入设备，结构简单，通过程序可实现很多功能。抢答器按如图2所示的矩阵结构连接，可有效减少单片机的I/O口。用单片机位处理指令来判断是否有键按下，若有键按下，则有电平输入。转到相应程序，显示有效选手的号码，而其他选手再按“抢答键”也无效。若无人抢答，报警电路工作，表示本次抢答无效。若选手违例提前抢答，报警电路提醒选手注意，显示牌显示违例选手号码，单片机通过程序指令让该违例选手减去一定分值。
加/减分电路与抢答键工作原理一样，当按下加/减分按键，单片机控制程序指令，给选手加/减相应的分值，每一题只能给与抢答选手一次的加减分机会，若有特殊情况，主持人可在控制台进行操作。
若抢答键太少，可通过增加I/O口数量或者在中央处理单元外再外扩一片可编程I/O接口芯片。
图2、键盘结构图
1.1.3、选手编号/分数显示电路
译码显示：利用单片机串行口加外围芯片74LS164，构成多个并行输出口，用于串－并转换，驱动CD4511锁存-译码器进行LED数码管显示。科技论文。数据从单片机输出经74LS04反相器进入74LS164的输入端，而时钟脉冲经74LS04反相器连接到74LS164的CLK脉冲信号端，在LED显示相应的十进制数字，从而完成选手编号的显示。
选手得分显示电路与编号显示电路原理一样，可将多片74LS164芯片相连，增加其显示位数。
1.1.4计时、报警等电路
倒计时器电路中，选用四位十进制减法定时/计数专用集成电路EC9410和7448TTLBCD--7段译码器组成可预置数的十进制减法器。在时钟脉冲的作用下，倒计时开始。若某组抢答有效，计时停止并显示倒计时时刻。若一直无人抢答.则倒计时到“00”自然停止。
报警输出单元如图3所示，数据输入端与单片机相连，电路由三极管外加扬声器等外围电路构成，当中央控制单元通过分析确定存在违例抢答或是倒计时停止，便通过指令给报警电路数据输入端一个高电平，三极管就导通，产生信号驱动扬声器发出警报，从而形成一个报警电路，可通过调节报警声长短来判断是倒计时停止报警还是违例抢答报警。
图3、报警电路
1.2单片机与PC机的通信
抢答过程中，显示数据需要传入PC机内。单片机与PC机间的通信选用USB串口通
信，将单片机采集的信息传送到PC机中，由PC机进行处理。该系统使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系统并与微控制器通过高速通用接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器，性能较好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口线DATA0至DATA7具有可控的三态门电路，故而PDIUSBD12芯片可以直接与AT89S8252的数据总线相连，挂在系统总线上。当系统将采样得到的信息通过USB总线上传给PC时，AT89S8252选通PDIUSBD12芯片，将单片机内的采样信息通过系统总线传给USB接口芯片，继而传给上位机，完成数据的传输。
USB串口通信可采用控制传输模式，块传输模式，同步传输模式，中断传输模式等4种传输模式，根据本设计电路特点，采用中断传输模式。其传输模式图如图4、图5所示。
图4、中断输入事务
图5、中断输出事务
中断服务子程序处理由PDIUSBD12产生，在中断服务子程序中把数据从PDIUSBD12芯片的缓冲区中转移到单片机环形缓冲区中，并清除该芯片内部缓冲区的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的数据包。而后建立正确的时间标志，通知主程序进行正确的处理。
2、结束语
文章创新点在于（1）以ISP-Flash系列单片机AT89S8252为核心的抢答器功能强大，（2）采用USB串口通信，使功能进一步得以完善。整个方案较好地完成了抢答器系统的设计，此外，还需考虑需报警，增加语音报警等情况，功能强大的AT89S8252中央控制单元配合USB串口通信，使整个抢答器反映快，功能齐全，使用性强，可靠运行。
参 考 文 献
[1] 杨文显，现代微型计算机原理与接口技术教程.清华大学出版社[M]，2006。
[2] 尹罗生；吉吟东；孙新亚等， 一种USB外设的实现方法[J]，计算机工程，2002，7-28：207-209。
单元电路论文范文2
【关键词】断路器;A/D;单片机
1.引言
在低压配电系统中，低压断路器是应用最为广泛保护装置之一，主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流，而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路，从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合，能够避免非故障区域的停电，减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图：
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括：三段电流保护（过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护）和单相接地保护，用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示，本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块，因此必须外接ADC芯片，这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道，高性价比，采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式，片内集成系统时钟，固有的采样和保持功能，具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，与单片机接线简单，引线很少，能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端，一旦断路器跳闸，控制单元就将失去电压，所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作，电源电路设计较为复杂。因此，我们采用电压源供电的方式，即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后，采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电，只要馈电线路不失去电压，即使断路器跳闸，也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正，可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时，通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会（EIA）正式公布的通信标准总线包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，应用最广泛的标准总线是RS-485，其通信距离约为1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间，以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢，它不仅指挥着程序流程，而且将各功能子模块有效地连接起来，因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后，首先进行系统自检，判断硬、软件有无故障，如果有故障则报警，然后开中断，判断是否需要设定整定值，随后进行信号采样，一周期采样完成后计算有效值，所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较，判断有无故障或不正常工作状态发生，随即判断是否需要脱扣，如果系统发出脱扣信号则系统推出，如果无故障发生或不需要脱扣，则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数，而且还具有时间显示的功能，由于1602是显示字符的液晶显示屏，一共能显示2行，每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中，我们采用一个继电器代替脱扣电路，当仿真开始时，继电器闭合。当系统出现故障时，继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求，系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护，保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明，该系统不仅实现了较好的保护功能，还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高，实时性好，特别是实现了现场通信，应用前景广阔。
参考文献
[1]卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测，2007（4）：5-6，40.
[2]傅启国.低压断路器智能控制器设计与研究[D].硕士学位论文.南京：南京理工大学，2008.
单元电路论文范文3
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
单元电路论文范文4
论文关键词：GPRS，SIM300模块，短消息，AT指令，S3C44B0，GPS
1 引言
随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们对各种场所的安全越来越关注并提出了更高的要求。但是传统的安防设备成本比较高、实时性不强、集中管理控制困难等情况。本文基于ARM7、GPRS无线网络和GPS全球定位系统技术开发出一种实时、无线、便于管理、成本低廉的主动性全球性定位监控报警系统。该系统体积小，灵活性好，性价比高，空间扩展功能强。
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的英文简称，目的是为GSM用户提供分组形式的无线数据传输业务，实现数据分组收发，用户永远在线，保证数据传输的实时性，接入速度快，并按流量计费，有效的降低服务成本。
2系统总体结构
全球定位监控报警系统主要由S3C44B0作为主控器，GPRS、GPS、图像叠加模块、人机接口模块、传感器模块作为硬件与S3C44B0进行通信，由S3C44B0对各个部分进行统一管理控制，从而实现各项功能。本文主要研究GPRS与处理器协调工作这方面，全球定位监控报警系统组成框图如下图l所示。
系统工作流程如下：首先通过人机接口模块按照实际报警监控要求对系统进行初始设置，并开放相应的端口进行监控。系统在运行过程中如果遇到异常情况将通过传感器模块感应传送给S3C44B0处理器，处理器收到感应信息后，将信号进行采集并进行初步的处理，再通过GPS模块接收来自卫星的导航电文，并对电文摘要可通过GPRS对系统进行反馈控制，实现实时监控。
图l 全球定位监控报警系统组成框图
3系统硬件组成和功能
3．1 S3C44B0处理器模块
S3C44B0是Samsung公司推出的一款高性能、低功耗的16/32位RISC内核ARM7TDMI微处理器。为了降低系统成本及外围器件数目，S3C44B0在ARM7TDMI核的基础上，扩展了一系列的外围器件，主要包括CPU单元、系统时钟管理单元、存储单元和系统功能接口单元。片上集成具体的功能部件有8KB的cache、外部扩充存储器控制器、LCD控制器、带有1个LCD专用DMA通道、2个通用DMA通道，2个带外部请求引脚的DMA、2个带有握手协议的UART、1个同步SIO接口、1个I2C总线控制器、5个PWM定时器、1个内部定时器、1个看门狗定时器、71个通用可编程I/O口、8个外部中断源、8路10位ADC、具有日历功能的RTC、PLL倍频器、功耗控制模式有正常、低、休眠和停止等。
3.2 SIM300模块
SIM300模块是SIMCOM公司研制的GSM／GPRS通信产品，SIM300模块体积小，性能可靠,内嵌有强大的TCP/IP协议，集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口，适合于开发一些GSM／GPRS的无线应用产品。SIM300提供标准的RS232串行接口，实现了语音、SMS、数据和传真信息的高速传输，本设计使用SIM300全串口通信。
3.2.1 SIM300模块电源电路
电源对模块非常重要，一旦在电源上产生扰动、干扰，都可能造成SIM300模块的死机，模块在发送的时候电流约2A，因此在电源电路设计时模块的供电电流应该有大于2A 的裕量，功率应大于8W的裕量，电源线应该尽量宽、走线尽量短以便减小线路阻抗增强电源的稳定性。
为了提高模块的抗干扰能力，最好在PCB板与模块金属屏蔽罩相接触的地方大面积铺地并露铜，并使模块屏蔽罩与PCB露铜部分接触良好；在外部输入电源与模块系统间串入感性器件以达到更好的干扰抑制效果，而在电池与模块系统间不要串接任何器件，以避免对电池供电系统造成影响；如果采用多层板，电源走线最好走外层，以利于PCB板的散热。电源电路设计如下图2所示：
图2 电源电路
3.2.2 SIM300模块SIM卡连接电路
SIM300模块的SIM卡接口电路支持外部SIM卡，可直接与1.8 V和3.0 V的SIM卡连接，采用I2C总线结构，通过串行时钟线和串行数据线完成串口数据传输，其时钟线时钟频率为13MHz/4；串行数据线接一个10K电阻上拉到SIM卡电源上，以保证数据传输的正确性,为了对静电的抑制，在SIMRST、SIMCLK、SIMDAT三线上分别串入的10K电阻进行抗传导型干扰。SIM卡连接电路设计如下图3所示：
图3 SIM卡连接电路
3.2.3SIM300模块启动电路
SIM300模块的启动方式是通过控制PWRKEY管脚，在该管脚上产生一个一段时间的低电平，然后在PWRKEY引脚产生高阻态或高电平进行启动，模块启动后将发送RDY信号通知模块已经启动。启动电路设计如下图4所示：
图4 启动电路
3.2.4 SIM300模块指示电路
SIM300模块的指示电路主要包括网络状态指示电路和模块来电指示电路。指示电路的设计如下图5所示：
图5 网络状态指示电路来电指示电路
4系统软件设计与实现
GSM\GPRS在全球定位监控报警系统中软件设计主要是通过ARM7对SIM300模块发送AT指令进行控制和传送信息，AT指令的执行过程需要ARM7与模块交互应答完成，每一次发送或接收的字节有严格的规定。
收发短信模式主要Text模式和PDU二种模式，Text模式主要是以纯文本方式发送信息，在国内很少被采用。PDU模式编码的短消息不仅可以发送英文短消息，也可以发送中文短消息，被普遍采用。当ARM7通过SIM300发送中文短消息时应注意以下几个问题：(1)ARM7是以ASCII编码的形式发送所有AT指令的指令符号、常数、指令结束符、PDU数据包符号等；(2)在ARM7控制SIM300模块工作时，必须通过AT指令“AT+CMGF=0”把模块的短信息工作模式设置为PDU模式，以PDU编码方式发送短消息；(3)ARM7发送每一条AT指令后，必须立即发送回车符的ASCII码0DH，如果缺少回车符，模块将不能识别指令；(4)ARM7发送中文短信息时，发送的是汉字的Unicode编码，可以通过Unicode编码表查出要发送汉字的Unicode码进行发送，适用于发送汉字信息较少且固定的情况；也可以借助汉字GB-2312码与Unicode码转换表，利用函数在ARM编译系统生成的GB-2312码转换成汉字的Unicode码进行发送。
GSM\GPRS在全球定位监控报警系统中软件设计，软件采用C语言编写，在ADS下调试编译，软件流程如下图6所示：
图6 软件流程框图
5结束语
SIM300模块在全球定位监控报警系统能够方便、快速地完成各种有效传感信息的传送，经过多次实际使用验证表明，SIM300模块在全球定位监控报警系统中应用具有优良的稳定性、可靠性和性价比，是当前改善监控报警系统的广泛性和智能性的有效途径。本系统可广泛应用在工业、农业等多种远程监控领域中，具有较大的市场价值。
参考文献
[1]马洪伟,盛翊智.GPRS技术在无线传输数据中的应用[J].微机发展.2005.
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[3]钟章队,蒋文怡.GPRS通用分组无线业务[M].北京:人民邮电出版社.2001.
[4]王磊,冯占军.基于GPRS网络的嵌入式无线数据采集系统设计[J].测控技术,2007.
[5]蔡锐丹,许少云,甘义成.GPRS无线数据传输系统的设计与应用[J].电子质量,2004.
[6]陈赜.ARM嵌入式技术实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
单元电路论文范文5
【关键词】语音同传;FPGA;数字锁相
引言
DSL是一种数字用户线路技术，针对该技术的研究及应用，在上世纪90年代初开始，当时的DSL为HDSL（高速数字用户线），传输速率一般为2M，解决交换机之间数字中继的传输，传输距离比较近，为3Km左右，用户主要为电信局[1]。本论文研究正是基于DSL、高速数据复分接、FPGA数据处理、模拟驱动前端、话音编解码等技术，构建一个在通信容量、实时性、抗干扰能力、可靠性和低功耗等方面比传统通信网有明显的提高的有线语音同传系统的设计与实现。
1.系统工作原理及组成
1.1 系统原理分析
PCM（脉冲编码调制）通信系统模型在发送端通过抽样、量化、编码将模拟信号变换成数字信号，经信道传输到达接收端，在接收端先由译码器恢复抽样值序列，然后经低通滤波器滤出模拟基带信号[2]。PCM时分多路复用系统模型在各路PCM通信系统模型的基础上增加了利用FPGA作为数据处理器的复用器和分路器。
1.2 系统结构
数话同传设备电路主要是由主处理器模块、数据复分解模块、用户接口模块、显示模块、收发器模块、电源变换模块、工作模式设置模块和网络接口模块等组成。主处理器模块主要是用FPGA芯片和ARM芯片来实现的。采用Altera公司的FPGA芯片EP1C3T144C8N为处理器，主要完成收发器模块的初始化管理和控制、工作模式的设置和控制、工作状态的显示等。ARM芯片主要是处理视频文件的播放，采用SAMSUNG公司的S3C2440作为为核心处理器来处理视频播放文件。数据复分接单元主要由串口数据、网络接口单元、用户接口单元，控制信令、数据复分接单元和收发器单元组成的。收发器单元由曼彻斯特编码器模块、曼彻斯特解码器模块、发送缓冲器、接收缓冲器、配置寄存器、通讯存储器控制单元和主控制单元FPGA等部分组成。用户接口电路主要是完成与子机终端的接口，主要是由安全保护电路、用户馈电电路和话音编解码电路组成。电源电路主要采用DC/DC，主要实现12v直流电源到+5v、-5v、+9v、+1.8v和+3.3v的变换。显示模块分为两部分，主机通过液晶屏来显示当前的播放模式和图像的播放，子机通过数码管来显示当前语音通道的选择和音量的大小。
2.系统硬件组成
系统分成主机部分和从机部分，传输线采用常用的5类以太网双绞线，各子机模块通过分路器并联连接在总线上，且总线上带有12V的直流馈电，各子机供电均来自总线上。
主机可最大输入30路的语音信号，语音信号通过前级的300Hz～3400Hz带通并放大后，送入到脉冲编码（PCM）芯片进行模拟信号数字化过程，转换成8位串行信号，输入到FPGA芯片，FPGA将30路的串行信号进行复接并插入帧同步码元和控制码得到码元速率为2Mbit/s的码元流。为了提高信号在信道中的传输距离，FPGA对2Mbit/s的码元流进行编码，从而得到4Mbit/s的CMI码元流，并把CMI编码进行单极性码到双极性码的变换，经过隔离变压器后送入双绞线进行传输。考虑到子机的供电问题，双绞线采用常用的5类以太网网络线，包含了4对双绞线，其中1对用于传送码元，1对用来传送12V直流馈电，另外2对为地线。子机可以通过按键任意切换30个来自主机的语音信号进行接收，子机首先通过在双绞线上取得直流馈电，并从将总线上的双极性信号转换成单极性信号送入FPGA进行数据的分接处理，分接后得到当前时隙的串行语音数据，送入PCM译码芯片进行数模转换，将音频信号进行数字音量的控制和放大后输出。
3.系统软件组成
帧复接与分接部分软件。该系统软件主要由FPGA复接和分接软件组成，FPGA编译器采用ALTERA公司的Quatrst II9.0，该编译器编译界面友好，生成代码效率高，占用资源空间小，使得控制起来更为实时、方便、高效，也使得程序可读性和可维护性更强。
为了能够保证在子机具有很好的同步性，分接软件中核心部分为位同步信号的提取。位同步的方法有插入导频法（外同步法）和直接法（自同步法）2种[3]，直接法又分为滤波法和锁相法2种，本系统选用数字通信中常使用的数字锁相法进行位同步信号的提取。
系统采用了改进型的30/32路PCM的帧结构，一帧由32个时隙组成;一个时隙为8位码组。时隙1～30共30个时隙用来传送30路语音信号;时隙0（TS0）是“帧定位码组”，用于发/收端同步，固定内容为00011111;时隙31（TS31）用于传送主机到子机的控制指令。
FPGA数字锁相法提取位同步信号过程主要包括：本地高速时钟源、位同步基准提取、相位比较器和分频器等构成。
总线上传输数据为差分的双极性码元，通过变换后输入到FPGA的码元是不归零的随机二进制序列，不包含同步信息，进入FPGA后需要将该码元进行微分、整流，使之成为归零脉冲，才能从中提取位同步信息。信号提取的过程：利用FPGA芯片EP1C3T100C8N中的内置锁相环（PLL）将本地的32.768MHz时钟6倍频后得到196.608MHz的高速时钟，然后以这个高速的时钟为基准对输入的2Mbit/S的码元进行微分整流得到位同步基准，并将他送入相位比较器，相位比较器将他和分频计数器的输出进行比较，并判断是同步、滞后还是超前，然后输出相应的控制信号给控制器，控制器再对分频值进行相应的调整，直到输入和输出同步为止，最终锁相输出256KHz的位同步信号。
在总线帧结构中，一共包含了32个时隙，其中的TS32时隙用于传送数据指令，也就是说可以通过主机下达除语音信号以外的广播控制指令。主机广播下达的八位二进制值0000，0000代表所有子机关机;八位二进制值0100，0000代表所有子机开机;八位二进制值10XX，XXXX代表主机广播子机音量控制（6Bit）;八位二进制值1100，0000为预留位。
4.结论
本系统很好的利用了PCM时分复用结构，以FPGA为核心实现了将多路语音信号和数据指令同时按照时分复用的方式复接在传输线上，到达接收端后，子机可以通过按键任意选取通道进行语音数据的接收，所有子机也可以通过主机进行广播控制。由于本系统采用全数字方式进行传输，传输过程中语音信号清晰、无杂音，可以很好的运用在国际会议上的同声传译、飞机和旅游巴士中的音频同传等系统当中，具有很好的实用价值。
参考文献
[1]许博.高速有线数话同传技术研究[M].北京：北京邮电大学，2010.
单元电路论文范文6
【关键词】输液点滴 HT66FU50 监控 步进电机
1引言
目前我国几乎所有医院采取的都是传统的输液方式，护士和医生只能根据经验和病人的反馈来控制墨菲式管的轮夹，输液速度不能精确控制。显然，这是不方便的，并有可能造成不必要的伤害。如果有液体点滴速度监控装置，将会大受欢迎。目前的输液监控报警器体积较大，价格较高，并不适合它的应用以及普及。针对这一情况，本文设计了一种由单片机控制的输液监控报警系统。
该系统包括红外发射接受装置，HT66FU50单片机，步进电机，LED显示屏等。其中红外检测电路和单片机共同实现滴液速度的红外检测功能，用于将液滴滴下一滴的信息转换为电信号传入单片机，经过单片机计算其液滴滴速，并用LED显示。通过电机控制储液袋的高度来达到控速的目的。在实际应用中，系统还分为主站和从站两部分，以便医护人员同时对多床位进行远程监控。监控中心（主站）显示各床位的输液情况。当输液结束或出现异常时，从站向主站发送报警信号，等待护士前来处理。整个装置简单实用，操作简单，安装方便，成本低，十分有意义。
2方案的总体结构
本设计基于HT66FU50的输液监控系统主要有三大部分组成，主站，从站，以及主从站之间的通信线路。其中，主站根据需要可以简单设计为输液现场信息显示以及声光报警。而从站包含的主要模块有：输液信号采集单元、声光报警单元、电动机单元、按键显示单元、通信单元和单片机电路等。输液信号采集单元将采集到的信号经过整形后发送给单片机，经单片机处理后在键盘上显示计算所得的液滴滴速并将其与所设定的值进行比较来控制电动机的正反转。同时，从站的单片机要将所采集的数据发送给主站，如果发生意外，则从站还要发出报警信号并将信号发送给主站。从站系统框图如图1所示。
3系统硬件设计
系统从站主要有5个单元构成，分别是HT66FU50单片机最小系统、红外线检测单元、步进电机单元、声光报警单元、键盘及显示单元。该设计以HT66FU50单片机最小系为中心。红外传感检测单元传感器采用红外对射器，基本原理是以光电效应为基础，将被测量的变化转换为光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转化成电信号。当有液滴滴落要经过光源和光电接受器件之间时，光线会发生折射和散射，导致光电接收器件接收不到光信号，这时光电器件输出一个电平跳变。然后送到HT66FU50单片机进行处理。声光报警采用一个蜂鸣器与一个发光二极管实现。当传感器检测到液位低于预设值或传感器检测不到有液滴滴落时，从站单片机控制蜂鸣器和报警灯工作，在发出声光报警的同时向主站发出报警信息。步进电机单元由单片机产生脉冲，经驱动电路变换、放大后输入步进电机。控制电路每发一个脉冲，驱动电路则驱动步进电机走一步，进而去控制储液袋的高度来达到控速的目的。
4 系统软件结构
主程序功能：它对一系列寄存器进行初始化，中断寄存器，内部振荡器控制寄存器，计数器/定时器控制寄存器，端口I/O交叉开关控制寄存器。在其循环程序中主要进行显示滴速（实际滴速与设置滴速），键盘查询，判断与设置滴速与实际滴速之间的关系从而控制电动机正反转，另外循环程序中还要判断是否有报警信号，如果有则要使发光二极管发光，驱动蜂鸣器发声，停止电动机工作。主程序的功能流程图如图2。
5结语
输液点滴监控器能够准确地反应输液瓶的中的液滴滴速，并能够在120秒内及时平稳地调整输液瓶的高度，使实际的输液速度达到医疗人员设定的值，并且在出现异常情况或者输液完成及时发出声光报警信息，有效的将病人的输液信息发送到医护中心。
最近几十年来，随着计算机技术、网络通讯技术、微电子技术和自动控制技术的发展和互联网+的应用，国内外远程医疗监控技术的水平也在不断提高，然而医疗监护技术的设备发展仍不能满足医院，病人，人身健康等各方面的要求，因此，更加方便、智能的监控设备已具有迫切的市场需求和广阔的市场前景。
【参考文献】
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