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第1篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

【關(guān)鍵詞】電氣控制系統(tǒng);自動(dòng)化;設(shè)計(jì)思想;設(shè)計(jì)思路

一、電氣控制系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中可以利用最流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件，主要包括Unix操作系統(tǒng)、X窗口人機(jī)接口、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)約等。通過(guò)對(duì)此類軟件進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，可以促使電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，更好地滿足開(kāi)放系統(tǒng)發(fā)展的需要。開(kāi)放系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中通常需要對(duì)可攜性軟件進(jìn)行綜合分析，從而能夠滿足硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的具體要求。保證整個(gè)電氣控制系統(tǒng)具有很高的兼容性。

2、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。電氣系統(tǒng)在自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)電氣控制和單機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，從而能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器組的電氣系統(tǒng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，最終能鞏固納入ECS監(jiān)控范圍內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器組出口需要220kV/500kV斷路器，從而能夠?qū)Ω綦x開(kāi)關(guān)進(jìn)行有效性控制，最終能夠?qū)浖M(jìn)行科學(xué)化操作。通過(guò)廠高變保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)、勵(lì)磁變壓器保護(hù)控制達(dá)到自動(dòng)控制的根本目標(biāo)。

二、電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思想

完整電氣自動(dòng)系統(tǒng)需要綜合考慮其系統(tǒng)功能，對(duì)各種控制單元進(jìn)行保護(hù)，建立完整的緊急

手動(dòng)操作系統(tǒng)，擁有完善跳、合閘手段，能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、報(bào)警、測(cè)量，此類工作可以通過(guò)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成。

從分布式角度看，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要按照模塊化的思想，按照分布式開(kāi)放結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，各個(gè)控制保護(hù)功能能夠均勻分布在開(kāi)關(guān)柜上，并且能夠盡量完成開(kāi)關(guān)的控制保護(hù)功能，同時(shí)有效控制保護(hù)單元。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要把所有的保護(hù)、控制、測(cè)量、報(bào)警等信號(hào)均勻的分布在單元模塊內(nèi)，從而能夠按照數(shù)據(jù)信號(hào)通信的要求進(jìn)行工作，通過(guò)光纖總線進(jìn)行主要控制，提高系統(tǒng)監(jiān)控性能，為自動(dòng)化控制奠定重要的基礎(chǔ)。電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中需要建立完善的報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)保證各個(gè)單元模塊之間相互不影響，協(xié)調(diào)工作。

從集中式自動(dòng)控制設(shè)計(jì)角度看，需要建立集中立柜結(jié)構(gòu)，各個(gè)控制模塊都要集中在專用柜中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制和保護(hù)，最終能夠完成保護(hù)、測(cè)量、控制、報(bào)警等信號(hào)采集功能，保證電氣系統(tǒng)能夠在保護(hù)柜內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)主控總線監(jiān)控，最終能夠把信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而能夠保證傳輸信號(hào)的集中控制。電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠體現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠的基本原理，采用多功能繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器，可以簡(jiǎn)化二次接線。電氣系統(tǒng)分布式設(shè)計(jì)過(guò)程中需要在主控室和開(kāi)關(guān)柜之間接線，從而能夠按照集中式接線設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)關(guān)柜與主控制之間綜合控制，達(dá)到協(xié)調(diào)通信的最終目標(biāo)。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以把開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接線系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，從而能夠達(dá)到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化的根本目標(biāo)。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要突出可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中用戶數(shù)量會(huì)越來(lái)越多，因此系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中主要考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，保證電氣系統(tǒng)控制更加有效，從而能夠滿足功能擴(kuò)充的總體需要。兼容性問(wèn)題一直是電氣控制系統(tǒng)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，通過(guò)對(duì)其兼容性進(jìn)行分析，可以保證用戶的規(guī)模和功能的擴(kuò)展，通過(guò)對(duì)串行通信接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，從而能夠設(shè)計(jì)出合理的I/O接口，按照用戶自己的需要靈活配置，保證系統(tǒng)軟件能夠更科學(xué)合理地運(yùn)行。

三.電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思路

1、電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到電氣控制系統(tǒng)，對(duì)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化水平提高產(chǎn)生了重要的作用。電氣總線監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中更具有針對(duì)性，因此在不同的間隔時(shí)間范圍內(nèi)可以采取不同的功能，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中可以按照時(shí)間間隔模式進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。此種方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能外，還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備隔離，提高系統(tǒng)整體自動(dòng)化程度，對(duì)電氣系統(tǒng)整體技術(shù)提升具有十分重要的意義。電氣設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)I/O卡件、端子柜、隔離設(shè)備、模擬量變送器等進(jìn)行分析，智能設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中需要按照就地安裝的基本原則，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行綜合通信連接，從而能夠節(jié)省大量的控制時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中節(jié)約了很多投資，同時(shí)系統(tǒng)的整體維護(hù)量也下降了，從而節(jié)約了系統(tǒng)的成本。電氣監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要保證各個(gè)監(jiān)控設(shè)備功能相對(duì)獨(dú)立，設(shè)備之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互連接，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活的特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性有了很大的提高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中如果某一個(gè)裝置故障會(huì)影響系統(tǒng)的元件，但不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式已經(jīng)成為電氣監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的方向。電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化處理過(guò)程中可以按照集成方式不同選擇不同的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同的集成模式。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和顯示技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，達(dá)到自動(dòng)化控制的根本目標(biāo)。

2、集中監(jiān)控方式設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中需要突出監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)，從而能夠更好地完成系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)功能。集中式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成中可以把各個(gè)系統(tǒng)功能集中到一個(gè)處理器中進(jìn)行處理，因此處理器的任務(wù)比較繁重，但是處理速度也會(huì)在這樣的環(huán)境下受到一定程度的影響。但是電氣設(shè)備需要進(jìn)行全面的監(jiān)控，從而能夠更好地控制監(jiān)控對(duì)象，監(jiān)控對(duì)象增加的時(shí)候系統(tǒng)主機(jī)的冗余會(huì)下降，因此電纜的數(shù)量也會(huì)增加，整個(gè)項(xiàng)目投資會(huì)增加，如果是長(zhǎng)距離電纜設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾方面的問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生一定的影響。斷路器的聯(lián)鎖和隔離刀閘的操作閉鎖主要是通過(guò)硬接線，在此情況下輔助接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)不到位的問(wèn)題，造成設(shè)備無(wú)法進(jìn)行全面操作。如果采取二次接線的方式，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，那么系統(tǒng)查線不方便，從而能夠增加系統(tǒng)的維護(hù)量，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化控制會(huì)產(chǎn)生一定的影響。電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中查線和傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)因?yàn)榻泳€復(fù)雜造成錯(cuò)誤操作，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮多方面的因素，提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度。

3、電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控模式。電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中需要采取遠(yuǎn)程控制的方法，能夠節(jié)約大量電纜、節(jié)約大量安裝費(fèi)用、提高可靠性、增加材料利用率，整個(gè)系統(tǒng)變得更加靈活，對(duì)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制會(huì)產(chǎn)生積極的作用。目前電氣系統(tǒng)采取的多種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊速度都不是很高，因此需要程監(jiān)控模式提高系統(tǒng)的訪問(wèn)速度，電廠電氣部分通訊量相對(duì)比較大，因此此種方式更加適合于中小系統(tǒng)監(jiān)控，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

四、結(jié)束語(yǔ)

電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，按照電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則開(kāi)展有效的工作，提高系統(tǒng)的綜合管理水平，為電氣系統(tǒng)完成相應(yīng)功能奠定重要基礎(chǔ)，能夠更好地提高電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，促使電氣系統(tǒng)功能更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧秀浩.試論電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的測(cè)試[J].才智，2011（13）.

第2篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

關(guān)鍵詞：CATIA 豎向設(shè)計(jì) 優(yōu)化

一、CATIA軟件介紹

CATIA是法國(guó)Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，主要應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、造船工業(yè)、廠房設(shè)計(jì)等方面。目前，CATIA在豎向設(shè)計(jì)中可進(jìn)行空間距離的測(cè)量、土石方的計(jì)算和工程量的計(jì)算等工作。由于CATIA在水電移民安置點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用起步較晚，仍有許多問(wèn)題需要克服。

傳統(tǒng)三維設(shè)計(jì)軟件的功能主要體現(xiàn)在展示已完成豎向設(shè)計(jì)的安置點(diǎn)進(jìn)行空間布局，而不能利用實(shí)際測(cè)繪的地形地貌圖與設(shè)計(jì)的場(chǎng)地豎向進(jìn)行計(jì)算。CATIA不僅具有傳統(tǒng)軟件的功能，而且能通過(guò)調(diào)整場(chǎng)地的設(shè)計(jì)高程，計(jì)算出調(diào)整后的挖填數(shù)據(jù)和三維模型，從而通過(guò)挖填數(shù)據(jù)的比較得出最優(yōu)豎向設(shè)計(jì)方案[1]。

三、優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

傳統(tǒng)三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)方法是一種正向的過(guò)程，從特定的地形和特定的豎向設(shè)計(jì)出發(fā)，得出挖填等工程量。即將測(cè)繪地形圖轉(zhuǎn)換成地形面，再生成地形體，然后用設(shè)計(jì)場(chǎng)地面與地形體做切割和填補(bǔ)運(yùn)算，從而得出挖填量[2]。

本文闡述的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種逆向的過(guò)程，即根據(jù)特定的地形和規(guī)劃平面布局，以及一系列優(yōu)化原則，得到最佳的豎向設(shè)計(jì)。

1、優(yōu)化目標(biāo)

得到挖填與投資均合理的豎向設(shè)計(jì)方案。

2、優(yōu)化基礎(chǔ)

原地形和規(guī)劃平面布局。

3、建模原則

為了利用catia中參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，建模前首先應(yīng)分析自由變量和約束變量。自由變量是指在一定范圍內(nèi)可以自由變化，不受其他因素約束限制的變量，即為需要優(yōu)化的參數(shù)。約束變量是指根據(jù)自由變量，由catia一系列繪圖規(guī)則可以確定的其他變量，該變量雖然也具有一定不確定性，但可以定義繪圖運(yùn)算規(guī)則，使其成為自由變量的函數(shù)。根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)，在建模過(guò)程中需要把有關(guān)豎向設(shè)計(jì)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)高程作為自由變量，然后通過(guò)繪圖運(yùn)算規(guī)則建模，使整個(gè)場(chǎng)地豎向在與實(shí)際大致相近的情況下成為自由變量的函數(shù)[3]。

具體建模有不分臺(tái)地和分臺(tái)地的兩種情況。不分臺(tái)地情況下，建模主要以道路變坡點(diǎn)為控制節(jié)點(diǎn)，場(chǎng)地高程根據(jù)道路高程來(lái)約束（一般比道路高15～30cm），這樣整個(gè)場(chǎng)地的豎向可以表達(dá)為幾個(gè)變坡點(diǎn)高程的函數(shù)。分臺(tái)地時(shí)，因設(shè)了擋墻而參數(shù)增多。首先考慮道路變坡點(diǎn)，然后與道路相鄰的場(chǎng)地通過(guò)道路來(lái)控制。與道路無(wú)關(guān)的臺(tái)地，因擋墻高度不能確定，其高程也是需要優(yōu)化的一個(gè)參數(shù)，因而將其作為一個(gè)獨(dú)立的自由變量（每個(gè)臺(tái)地考慮為一個(gè)斜面，有兩個(gè)自由變量），此時(shí)，整個(gè)場(chǎng)地豎向就可以表達(dá)為道路變坡點(diǎn)高程和臺(tái)地高程的函數(shù)。

4、評(píng)價(jià)體系

評(píng)價(jià)體系要解決的問(wèn)題是從數(shù)學(xué)上判定怎樣的場(chǎng)地豎向?yàn)樽顑?yōu)。這里主要考慮三個(gè)因素：挖填方、臺(tái)地間擋墻和場(chǎng)地邊界邊坡。

4.1挖填方

挖填方是反應(yīng)豎向設(shè)計(jì)較為重要的一個(gè)因素，一般來(lái)說(shuō)，挖填越少，挖填越平衡，場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)越經(jīng)濟(jì)合理。因此，在評(píng)價(jià)場(chǎng)地豎向時(shí)，挖填方為一個(gè)必要的控制指標(biāo)。

在catia中，挖填方可由場(chǎng)地豎向和地形體相切，直接運(yùn)算而來(lái)，記挖方為V1，填為V2。

4.2臺(tái)地間擋墻

當(dāng)場(chǎng)地豎向?yàn)榉峙_(tái)的情況時(shí)，臺(tái)地之間為了節(jié)約用地，一般是通過(guò)擋墻來(lái)銜接的。擋墻為場(chǎng)平投資中比重比較大的一部分，因?yàn)樵u(píng)價(jià)豎向時(shí)考慮擋墻是非常必要的。

根據(jù)建模設(shè)定，各臺(tái)地的高程要么為自由變量，要么與道路變坡點(diǎn)直接關(guān)聯(lián)，可直接得出相鄰臺(tái)地直接的高差，記為h1,h2等。然后從平面布局上可以讀出相鄰臺(tái)地的銜接長(zhǎng)度（即為擋墻長(zhǎng)度），記為L(zhǎng)1,L2等。令L為擋墻總長(zhǎng)度（即L=L1+L2+…），h=（L1*h1+ L2*h2+…）/L，則h表示場(chǎng)地?fù)鯄Φ钠骄叨取?/p>

4.3.場(chǎng)地邊界邊坡

場(chǎng)地不僅要內(nèi)部合理，其邊界處與原地面的銜接也是反映豎向設(shè)計(jì)合理性的一個(gè)重要因素，若為了節(jié)約挖填，形成高邊坡則得不償失，因此將場(chǎng)地邊界邊坡納入場(chǎng)地豎向評(píng)價(jià)體系。

在catia中，從場(chǎng)地邊界作一個(gè)豎直面與地形面相交，可直接測(cè)量側(cè)面的面積S，用S來(lái)除以場(chǎng)地邊界總長(zhǎng)度C得到場(chǎng)地邊坡平均高度,記為H。

以上三種評(píng)價(jià)指標(biāo)，各因素互相關(guān)聯(lián)，相互制約，共同反應(yīng)著場(chǎng)地豎向的優(yōu)劣，上面僅從定性的角度對(duì)其進(jìn)行了分析，然而要解決優(yōu)化問(wèn)題，必須對(duì)其進(jìn)行量化。

考慮到場(chǎng)地豎向合理不合理，最終最重要的反應(yīng)在于經(jīng)濟(jì)上的合理性（當(dāng)然還有環(huán)境影響等合理性，因?yàn)閮H從豎向上優(yōu)化，差別不大，在此忽略），因此以上三種指標(biāo)的評(píng)價(jià)權(quán)重參照其對(duì)場(chǎng)平投資的權(quán)重來(lái)確定。

W=n1*V1+ n2*V1+n3*n4*L+n5*C

其中，n1為單位挖方的造價(jià)；n2為單位填方的造價(jià)；n3為單位體積擋墻的造價(jià)（分擋墻材料為漿砌塊石和混凝土兩種情況）；n4為根據(jù)地質(zhì)條件，高度為h的擋墻的典型截面積（此值可估計(jì)）；n5為高度為H的邊坡單位長(zhǎng)度的平均造價(jià)（此值可估計(jì)）。

以上對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了權(quán)重的分配，整合為最終的參數(shù)W，雖然相比實(shí)際的投資計(jì)算有一定簡(jiǎn)化，但對(duì)于工程精度要求來(lái)說(shuō)是可以滿足要求的。這樣我們就得到一個(gè)最終的優(yōu)化目標(biāo)W，W越小，豎向越優(yōu)，優(yōu)化目標(biāo)轉(zhuǎn)化為尋找最小W的情況下的豎向。

5、算法

以上通過(guò)建模設(shè)定了優(yōu)化參數(shù)，通過(guò)分析得出了優(yōu)化目標(biāo)的數(shù)學(xué)問(wèn)題?，F(xiàn)通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)根據(jù)優(yōu)化參數(shù)和優(yōu)化目標(biāo)得到的最優(yōu)豎向。

5.1 傳統(tǒng)枚舉法

通過(guò)列舉所有參數(shù)的組合情況，比較判定得出最優(yōu)豎向。此算法適用于參數(shù)比較少的情況。程序計(jì)算步驟如下：首先明確要優(yōu)化的參數(shù)（即為各控制點(diǎn)高程），設(shè)定其步長(zhǎng)和上下限（步長(zhǎng)越小，優(yōu)化越精確，但計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)），給定各參數(shù)的初始值計(jì)算出當(dāng)前的W1值，然后變化參數(shù)，計(jì)算W2值，若W2

此種方法思路簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果可靠，但若參數(shù)增多，組合情況呈幾何遞增，計(jì)算耗時(shí)將大大增加。

5.2 遺傳算法

遺傳算法基本機(jī)理是對(duì)生物進(jìn)化論的數(shù)學(xué)模擬，通過(guò)“定向選擇”，使參數(shù)朝著“最優(yōu)”的方向不斷“進(jìn)化”，最終得到近似最優(yōu)解。其優(yōu)勢(shì)在于由于計(jì)算機(jī)理的不同，可以大大節(jié)約計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，適用于優(yōu)化多參數(shù)情況，但其算法具有一定得隨即性，只能得到近似最優(yōu)解。由于場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)對(duì)精度的要求不是很高，因而遺傳算法的應(yīng)用是非?？尚械?。

四、結(jié) 語(yǔ)

本文從CATIA軟件本身的功能特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)其在參數(shù)化設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，探索將其應(yīng)用于移民安置點(diǎn)豎向設(shè)計(jì)的優(yōu)化思路。

本文在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)定義自由變量和特定的繪圖規(guī)則，使整個(gè)場(chǎng)地的豎向成為自由變量的函數(shù)，這是進(jìn)行優(yōu)化的前提；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)考慮挖填方、臺(tái)地間擋墻以及場(chǎng)地邊界邊坡三大因素建立了豎向設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)體系，明確了優(yōu)化的方向；最后通過(guò)對(duì)算法的分析，認(rèn)為傳統(tǒng)枚舉法和遺傳算法各具優(yōu)勢(shì)，明確了優(yōu)化手段，為優(yōu)化程序的二次開(kāi)發(fā)打好了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 房穎，CATIA軟件在水利水電工程中的應(yīng)用[J]。吉林水利，2009，1009－2846。

第3篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

【關(guān)鍵詞】地鐵；超小間距；隧道設(shè)計(jì)；施工方法

近年來(lái)，在城市地鐵、鐵路和公路建設(shè)中，越來(lái)越多地遇到小間距或小間距隧道工程[1-4]，城市地鐵小間距隧道工程，除兩隧道間距超小外，一般還和淺埋、隧道圍巖性質(zhì)軟弱、地下水影響等問(wèn)題交織在一起，工程難度和風(fēng)險(xiǎn)大，同時(shí)小間距隧道工程有偏壓顯著、隧道圍巖變形量大、地表沉降大和中間土體穩(wěn)定性差等特點(diǎn)和難點(diǎn)，解決這些難點(diǎn)成為應(yīng)用小間距隧道工法的技術(shù)關(guān)鍵，也是小間距隧道設(shè)計(jì)和施工必須重視的問(wèn)題。

1、工程概況

二期工程起點(diǎn)～物資學(xué)院站出入段線呈南北走向。出入段線明挖段位于線路北側(cè)地鐵六號(hào)線一期五里橋車輛段內(nèi)，線路從左線K31+201.24開(kāi)始，至車輛段出地面。出入段線起始里程為DZCK0～DZCK0+650，全長(zhǎng) 650m，其中DZCK0～DZCK0+375為暗挖法施工，DZCK375～DZCK0+650為明挖法施工，區(qū)間埋深不大于12.6m。區(qū)間沿線地勢(shì)平緩，略有起伏。

隧道穿越范圍內(nèi)圍巖主要為新近沉積土，本段線路土層修正后圍巖分級(jí)為Ⅵ級(jí)，土石可挖性分級(jí)為I～I(xiàn)I級(jí)，土體自穩(wěn)能力很差，很難形成自然拱，地基土主要為粉質(zhì)粘土層、粉細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層、粉土層、細(xì)中砂層。

根據(jù)整體工籌安排，再確保結(jié)構(gòu)和施工安全的前提下，區(qū)間盾構(gòu)隧道先行施工，后施工出入段線隧道，線路平面見(jiàn)圖1

2、小間距隧道的設(shè)計(jì)方法

小間距隧道工程有偏壓顯著、隧道圍巖變形量大、地表沉降大和中間土體穩(wěn)定性差等特點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)中必須全面考慮這些的問(wèn)題，根據(jù)隧道斷面、線間距、圍巖條件、埋深、水文地質(zhì)、周邊環(huán)境、施工方法等，在兩隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、單個(gè)隧道支護(hù)設(shè)計(jì)和中間土體的加固三個(gè)方面采用合理的設(shè)計(jì)方案和參數(shù)。

2.1隧道斷面形式設(shè)計(jì)

小間距隧道斷面設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)兩隧道線間距大小，綜合考慮左、右線隧道斷面形式，確定隧道斷面的整體設(shè)計(jì)。對(duì)單個(gè)隧道斷面來(lái)講，曲邊墻顯然優(yōu)于直邊墻。因此，在線間距容許的條件下，兩單個(gè)隧道斷面一般都應(yīng)設(shè)計(jì)成有仰拱、曲邊墻拱形斷面，單線隧道為馬蹄形，雙線隧道為蛋形形狀，避免采用直墻斷面或單側(cè)直墻斷面。

2.2單個(gè)隧道支護(hù)設(shè)計(jì)

單個(gè)隧道支護(hù)設(shè)計(jì)包括超前支護(hù)、初期支護(hù)和二次襯砌三部分，小間距隧道客觀存在的偏壓、地表沉降量大和中間土體穩(wěn)定性差等事實(shí)，需要辨證考慮三部分支護(hù)之間關(guān)系，并考慮三部分支護(hù)在時(shí)間上的銜接和空間結(jié)構(gòu)上的連接，以達(dá)到支護(hù)整體的預(yù)期效果。支護(hù)要達(dá)到抗偏壓、控制圍巖變形和地表沉降的目標(biāo)，應(yīng)遵循下列原則。第一，強(qiáng)化超前支護(hù)；第二，初期支護(hù)要高強(qiáng)且剛度大；第三，二襯要及時(shí)封閉。

支護(hù)設(shè)計(jì)。與普通單洞隧道支護(hù)相比，小間距隧道支護(hù)主要在以下幾方面加強(qiáng)：（1）超前預(yù)支護(hù)；（2）格柵鋼架加密；（3）中間土體一側(cè)加固

遵照以上原則，出入段線隧道支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)圖2.

2.3中間土體的加固方法

盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過(guò)程中，周圍土體在盾構(gòu)區(qū)間隧道開(kāi)挖過(guò)程中引起擾動(dòng)，隧道周圍的圍巖壓力重新分布。出入段線隧道開(kāi)挖再次引起隧道間的土體擾動(dòng)，這樣容易在開(kāi)挖的過(guò)程中導(dǎo)致塌方，會(huì)對(duì)盾構(gòu)隧道產(chǎn)生不利因素。因此，在出入段線施工時(shí)，必須對(duì)隧道間土體進(jìn)行加固。

根據(jù)隧道開(kāi)挖引起的圍巖變形規(guī)律，一般采用錨桿、注漿等支護(hù)手段進(jìn)行加固。首先，圍巖變形最顯著的松弛區(qū)是加固的重點(diǎn)，注漿對(duì)這些部位的圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)十分重要，同時(shí)采用系統(tǒng)錨桿對(duì)中間土體的地層進(jìn)行整體加固，錨桿的長(zhǎng)度、角度和間排距可根據(jù)圍巖變形特征確定；其次，支護(hù)與圍巖間和兩隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)問(wèn)須充填密實(shí)，因此注漿加固成為必然選擇，加固范圍及方式詳見(jiàn)圖3、4。

2.4開(kāi)挖方法

出入段線隧道采用上下臺(tái)階法施工，均采用人工開(kāi)挖，為控制超挖（特別是相鄰隧道一側(cè)），在開(kāi)挖輪廓線內(nèi)預(yù)留20cm-40cm土體，用風(fēng)鎬挖除。后開(kāi)挖隧道與相鄰隧道一側(cè)，隧道開(kāi)挖嚴(yán)格控制每循環(huán)進(jìn)尺，控制在每循環(huán)進(jìn)尺小于1m。隧道開(kāi)挖完成后初噴3cm厚混凝土，及時(shí)封閉?，F(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)管理及施工組織，減少每個(gè)工序的作業(yè)時(shí)間，用最短的時(shí)間完成初期支護(hù)，使初期支護(hù)盡快承力，減少圍巖的變形。

3、結(jié)束語(yǔ)

1）圍巖變形量大、地表沉降大和中間土體穩(wěn)定性差等難點(diǎn)需要在小間距隧道工程設(shè)計(jì)中全面、充分地進(jìn)行考慮，采取相應(yīng)的對(duì)策和技術(shù)措施。

2）小間距隧道施工要將中間土體的穩(wěn)定與加固作為設(shè)計(jì)、施工的重點(diǎn)。

3）根據(jù)隧道斷面等采用合理的施工方法，控制循環(huán)進(jìn)尺，開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)，保護(hù)土體自身強(qiáng)度，充分利用圍巖自承能力。

參考文獻(xiàn)

[1]周罡.孔少波，楊新安，廖立堅(jiān).崗石區(qū)間小間距隧道施工技術(shù)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24 （6）：864―866.

[2]劉偉，靳曉光，陳少華.高速公路小凈距隧道合理凈距的探討[J].地下空間，2004，24（3）：380―385.

[3]中華人民共和國(guó)交通部.公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD70-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]北京城建設(shè)計(jì)研究總院.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157―2013）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

第4篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

【關(guān)鍵詞】競(jìng)賽；集成電路；教學(xué)改革

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成電路在社會(huì)發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開(kāi)發(fā)中心正逐步向我國(guó)轉(zhuǎn)移。我們肩負(fù)重大的歷史使命，是要把我國(guó)建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國(guó)進(jìn)而成為集成電路強(qiáng)國(guó)[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計(jì)人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計(jì)生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計(jì)人才提供了很好的軟件平臺(tái)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動(dòng)各方面的參與積極性。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，競(jìng)賽為他們提供了一個(gè)開(kāi)闊眼界、互相學(xué)習(xí)和交流的好機(jī)會(huì)，這是任何課堂教學(xué)都無(wú)法替代的；對(duì)指導(dǎo)老師來(lái)說(shuō)，競(jìng)賽可以促進(jìn)他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)理念，改進(jìn)落后的課程體系，積極尋求新的教學(xué)模式，真正做到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與時(shí)俱進(jìn)，切實(shí)達(dá)到面向應(yīng)用、面向市場(chǎng)、面向社會(huì)并最終為社會(huì)提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學(xué)目標(biāo)[2]。實(shí)踐表明，開(kāi)展大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競(jìng)賽，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實(shí)踐結(jié)合能力、解決問(wèn)題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感等方面具有重要意義，同時(shí)也對(duì)高校的集成電路設(shè)計(jì)課程和實(shí)踐教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用，極大的強(qiáng)化了學(xué)生繪制版圖和電路設(shè)計(jì)能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。

1.立足現(xiàn)實(shí)，拓寬應(yīng)用

本次大賽的活動(dòng)宗旨是豐富微電子學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考和操作能力，鞏固和加深所學(xué)專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，推動(dòng)京津地區(qū)高校微電子學(xué)專業(yè)的交流和發(fā)展，并對(duì)國(guó)產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動(dòng)作用。

2011年北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽分成大學(xué)本科和研究生兩個(gè)級(jí)別（本科生組33個(gè)組；研究生33個(gè)組），每組3人，進(jìn)行筆試和上機(jī)操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊(duì)員獨(dú)立完成，最終成績(jī)計(jì)入小組總分；上機(jī)操作，以小組形式參加。

2.正確的指導(dǎo)思想

電子學(xué)會(huì)組織的此次大學(xué)生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實(shí)踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導(dǎo)思想。

“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和我校學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)、老師及每個(gè)參賽隊(duì)員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導(dǎo)思想是：參賽獲獎(jiǎng)不是最終目的，深人持久地開(kāi)展教育教學(xué)改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，吸引更多的學(xué)生參加各類競(jìng)賽和科技活動(dòng)，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來(lái)了眾多企業(yè)，他們對(duì)參賽學(xué)生的青睞，對(duì)于與學(xué)校合作的重視，也正是我們學(xué)校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學(xué)校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場(chǎng)對(duì)優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進(jìn)而能明確培養(yǎng)目標(biāo)，并在平時(shí)的課程教學(xué)中加以滲透，在教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗(yàn)，不斷學(xué)習(xí)別人的長(zhǎng)處，分析參賽中暴露的共性問(wèn)題，在教育教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中提高教師的指導(dǎo)水平和改進(jìn)教育教學(xué)方法；在參賽中提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競(jìng)賽的最終目的。

3.準(zhǔn)備認(rèn)真，重在過(guò)程

承辦方北方工業(yè)大學(xué)周密的準(zhǔn)備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學(xué)和華大九天公司組織的集訓(xùn)為成功參賽奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)和各位老師的努力下，在實(shí)驗(yàn)室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓(xùn)人員的大力支持下，我們組織了兩個(gè)階段的集中培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了有針對(duì)性的輔導(dǎo)練習(xí)，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生和老師起到了很好的引導(dǎo)和督促作用，保證了良好的訓(xùn)練環(huán)境，營(yíng)造了積極向上的參賽氛圍。

在電子競(jìng)賽的準(zhǔn)備過(guò)程中，適逢暑假，假期長(zhǎng)，學(xué)生們可以充分利用暑假時(shí)間認(rèn)真復(fù)習(xí)電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計(jì)等課程的理論知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生們還學(xué)習(xí)華大EDA軟件，進(jìn)行實(shí)際電路和版圖繪制上機(jī)練習(xí)，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)風(fēng)。通過(guò)競(jìng)賽準(zhǔn)備，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決競(jìng)賽中遇到的各種問(wèn)題，提高了運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)競(jìng)賽準(zhǔn)備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進(jìn)了師生情誼，提高了團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)能力。通過(guò)競(jìng)賽準(zhǔn)備，找出了自己在知識(shí)上的不足，明確了社會(huì)的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標(biāo)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新的動(dòng)力。

4.參賽對(duì)嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)改革的啟示

北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生參加實(shí)踐的積極性、理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)有著重要作用，競(jìng)賽給學(xué)生提供了一個(gè)施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。并對(duì)高校集成電路設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系改革和學(xué)生今后工作起到一定的引導(dǎo)作用。

4.1 知識(shí)整合的系統(tǒng)教學(xué)思想

自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測(cè)飛速發(fā)展。面對(duì)集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢(shì)，教學(xué)工作也要與時(shí)俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新。我承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計(jì)》課程，深深體會(huì)到微電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因?yàn)樾酒脑O(shè)計(jì)方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學(xué)生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時(shí)需要對(duì)典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計(jì)SOC芯片時(shí)才會(huì)有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想[5]，又會(huì)對(duì)處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對(duì)微電子專業(yè)的學(xué)生講授嵌入式系統(tǒng)時(shí)，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計(jì)、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學(xué)生不僅對(duì)處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲(chǔ)器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來(lái)進(jìn)行芯片的設(shè)計(jì)，既是使用者，又是設(shè)計(jì)者。學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)的課程時(shí)，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)概念，整合學(xué)生對(duì)各個(gè)課程的分離的知識(shí)內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決系統(tǒng)問(wèn)題。通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)和上機(jī)課時(shí)，提高學(xué)生將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式

我國(guó)的大學(xué)課堂教學(xué)模式長(zhǎng)期以來(lái)被德國(guó)教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標(biāo)下，他們所倡導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和施教程序越來(lái)越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學(xué)”的陳腐教學(xué)思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學(xué)方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學(xué)，決定了學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所處的被動(dòng)地位，很大程度地禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙[2]。

現(xiàn)代教育理論指出：指導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐和探索中通過(guò)思考獲取知識(shí)，又在解決問(wèn)題的探索活動(dòng)中，運(yùn)用已獲得的知識(shí)和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。

本次競(jìng)賽上午閉卷完成理論知識(shí)的考試。本科生的上機(jī)操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器電路，然后進(jìn)行原理圖的繪制，再次進(jìn)行版圖繪制，進(jìn)而進(jìn)行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗(yàn)證，并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生需要利用數(shù)字電路中所學(xué)的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運(yùn)用卡諾圖化簡(jiǎn)得到最簡(jiǎn)電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計(jì)出具體的CMOS電路和版圖，并進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)還需要構(gòu)造出計(jì)數(shù)器所需的時(shí)鐘電路。在上機(jī)的開(kāi)始一個(gè)半小時(shí)中，指導(dǎo)老師可以參與指導(dǎo)，這樣增加了比賽中老師對(duì)學(xué)生的限時(shí)指導(dǎo)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的競(jìng)賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。

學(xué)生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計(jì)、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗(yàn)證到撰寫報(bào)告等環(huán)節(jié)。通過(guò)競(jìng)賽，使學(xué)生能親自感受一個(gè)簡(jiǎn)單的集成電路設(shè)計(jì)流程，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念。學(xué)生從早晨9點(diǎn)一直進(jìn)行到下午六點(diǎn)，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個(gè)小時(shí)的上機(jī)電路繪制和驗(yàn)證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，保持堅(jiān)韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)精神，鍛煉了學(xué)生的毅力和體力。

施教之功，貴在引導(dǎo)。可以看出，競(jìng)賽在很大程度上符合現(xiàn)代教育理論的要求，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式正是以傳授知識(shí)為前提，以形成技能為基點(diǎn)，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，增大課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生帶著問(wèn)題，進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)行思考、小組討論，經(jīng)老師點(diǎn)撥，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用所學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，又完成了教學(xué)任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。

施教之旨，在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學(xué)生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，引導(dǎo)他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進(jìn)行報(bào)告或?qū)嶒?yàn)演示。學(xué)生反映效果很好，獲取了知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和主動(dòng)獲取知識(shí)的方法。

5.引導(dǎo)學(xué)生參與科研，撰寫學(xué)術(shù)論文

通過(guò)大賽引導(dǎo)大學(xué)生形成一股扎扎實(shí)實(shí)的學(xué)習(xí)和研究的風(fēng)氣。激發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，參與到老師平時(shí)的科研中，增加動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。并在科研中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對(duì)于取得的研究成果，可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫論文，并能在廣大同學(xué)中起到表率作用。

6.結(jié)束語(yǔ)

培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計(jì)人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動(dòng)各方面的參與積極性。正確的指導(dǎo)思想、科學(xué)的組織程序、踏實(shí)認(rèn)真的準(zhǔn)備工作以及大賽對(duì)校企合作、對(duì)教學(xué)改革將產(chǎn)生重要的影響。實(shí)踐表明，開(kāi)展大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競(jìng)賽，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實(shí)踐結(jié)合能力、解決問(wèn)題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感等方面具有重要意義，同時(shí)也對(duì)高校的集成電路設(shè)計(jì)課程和實(shí)踐教學(xué)改革起一定的引導(dǎo)作用，極大的強(qiáng)化了學(xué)生繪制版圖、電路設(shè)計(jì)能力和集成電路設(shè)計(jì)思想。

參考文獻(xiàn)

[1]甘學(xué)溫,趙寶瑛等.集成電路原理與設(shè)計(jì)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2007.

[2]陳建英,李濤,撒曉英.抓住競(jìng)賽契機(jī) 深化計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版,2010,36(9):75-77.

[3]Ahmet Bindal,Sandeep Mann,Billal N.Ahmed.An Undergraduate System-on-Chip

(SoC)Course for Computer Engineering Students[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,2005,48(2)：P279-289.

[4]Lei Jing,Zixue Cheng,Junbo Wang.A Spiral Step-by-Step Educational Method for Cultivating Competent Embedded System Engineers to Meet Industry Demands[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,1-10.

[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,

2569-2663.

致謝：競(jìng)賽工作是由國(guó)家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業(yè)大學(xué)博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020

第5篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

關(guān)鍵詞：AT89C2051；74LS164；按鍵；設(shè)計(jì)；I/O接口

中圖分類號(hào)：TP368文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)27-2094-05

AT89C2051 Save Limited Resources to Conduct I/O Interfaces Expand Several Designs

LIU Jin-ping, YE Sai-feng

(Fujian Electric Power Occupation Technical College,Quanzhou 362000, China)

Abstract: AT89C2051 is a streamlining of Singlechip, is limited because of it's I/O port,must carry out expansion when applying. the article passes 5 designs specification , how to import in the button consuming with being as far as possible more than stopping coming true under I/O resource.

Key words: AT89C2051; 74LS164; button; design; I/O port

1 引言

AT89C2051是一種精簡(jiǎn)型單片機(jī)芯片，20腳封裝，體積小。它的價(jià)格比同類產(chǎn)品便宜一半。 AT89C2051的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，P1和P3上可以有20mA左右驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)一般數(shù)字電路芯片等器件，這樣驅(qū)動(dòng)電流足夠了。這些是AT89C2051的優(yōu)點(diǎn)，但它只有兩個(gè)并行接口，并行口線只有15根，可利用資源有限。

輸入和顯示是單片機(jī)的電路，同時(shí)也是人機(jī)交互的重要接口。在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎離不開(kāi)這兩個(gè)部分，其中輸入主要是按鍵、鍵盤等器件，顯示主要為數(shù)碼管和發(fā)光二極管。

隨著智能電子產(chǎn)品的功能越來(lái)越強(qiáng)，按鍵個(gè)數(shù)也越來(lái)越多。AT89C2051要應(yīng)用于這些產(chǎn)品，就必須進(jìn)行I/O接口擴(kuò)展。擴(kuò)展I/O的途徑較多，這里就不一一敘述。按照減少成本的原則以及在不動(dòng)用P3口（具有第二功能）的前提下，有沒(méi)有什么辦法在耗用P1口較少資源的情況下，實(shí)現(xiàn)盡可能多的按鍵輸入？下面5個(gè)設(shè)計(jì)回答了這個(gè)問(wèn)題。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)

2.1 占用5條I/O線，實(shí)現(xiàn)9個(gè)按鍵輸入

2.1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本電路由AT89C2051單片機(jī)、移位寄存器74LS164、LED及9個(gè)按鍵等組成，電路原理圖如圖1所示。這個(gè)電路比起單片機(jī)教科書中所介紹的矩陣按鍵知識(shí)――5條口線，可實(shí)現(xiàn)3行2列的6鍵――多了3 個(gè)鍵。

2.1.2 程序設(shè)計(jì)思想與程序代碼

首先檢查P1.0～P1.2是否出現(xiàn)低電平，若出現(xiàn)，則說(shuō)明＃6,＃7,＃8中有一鍵按下，這時(shí)只要分別對(duì)P1.0、P1.1、P1.2進(jìn)行判零，就可以具體確定哪個(gè)按鍵；若都沒(méi)有低電平出現(xiàn)，則進(jìn)行以下操作：先在P1.0上輸出低電平，分別判斷P1.3及P1.4是否出現(xiàn)低電平，若有，就可以分別確定為＃0和＃1鍵；若沒(méi)有，接著在P1.1上輸出低電平，然后分別判斷P1.3及P1.4，若出現(xiàn)，則不是＃2就是＃3鍵；若還是沒(méi)有，就在P1.2上輸出低電平，然后分別判斷P1.3及P1.4，若有，則分別為＃4及＃5鍵，循環(huán)往復(fù)。

LED顯示采用P1.5及P1.6分別外接串入并出轉(zhuǎn)換芯片164的數(shù)據(jù)輸入端及移位脈沖輸入端。

程序代碼如下：

ORG 0

BEGIN: MOV P1,#0FFH

MOV A,P1

XRL A,#0FFH

JZ START

JB P1.0,ABC

MOV R2,#6

ACALL DSP

SJMP BEGIN

ABC:P1.1,ABC1

MOV R2,#7

ACALL DSP

SJMP BEGIN

ABC1: MOV R2,#8

ACALL DSP

SJMP BEGIN

START: MOV R7,#3

MOV DPTR,#TABLE

CLR A

LOOP: MOV 30H,A

MOV B,#2

MUL AB

MOV 40H,A

MOV A,30H

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

JB P1.3,NEXT

MOV R2,40H

ACALL DSP

SJMP DONE

NEXT:P1.4,DONE

MOV R2,40H

INC R2

ACALL DSP

DONE: MOV A,30H

INC A

DJNZ R7,LOOP

SJMP BEGIN

DSP: PUSH DPH

PUSH DPL

MOV A,R2

MOV DPTR,#TABLE1

MOVC A,@A+DPTR

MOV R6,#8

LP: RRC A

MOV P1.5,C

CLR P1.6

SETB P1.6

DJNZ R6,LP

MOV R5,#80H

LP1: MOV R6,#0

DJNZ R6,$

DJNZ R5,LP1

POP DPL

POP DPH

RET

TABLE: DB 0FEH,0FDH,0FBH

TABLE1: DB 3FH,06H,5BH,4FH

DB 66H,6DH,7DH,07H,7FH

END

2.1.3 性能分析

本設(shè)計(jì)電路不復(fù)雜，程序執(zhí)行時(shí)間也較短，適合按鍵不太多的場(chǎng)合，如應(yīng)用于電飯煲、早期的電磁爐等家電。

2.2 占用5條I/O線，實(shí)現(xiàn)10個(gè)按鍵輸入

2.2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本電路由AT89C2051單片機(jī)、移位寄存器74LS164、LED及10個(gè)按鍵等組成，電路原理圖如圖2所示。這個(gè)電路比起上一個(gè)設(shè)計(jì)，10個(gè)按鍵排列采用數(shù)學(xué)中的上三角矩陣排列。

2.2.2 程序設(shè)計(jì)思想與程序代碼

在P1.0上輸出低電平（其它為高電平，以下相同），若P1.1，P1.2，P1.3及P1.4有一為低電平，則可以確定按鍵為＃0，＃1，＃2，＃3中的一個(gè)。同樣，在P1.1上輸出低電平，分別對(duì)P1.2，P1.3及P1.4判零，則可以確定按鍵為＃4，＃5，＃6中的一個(gè)。接著在P1.2上輸出低電平，分別對(duì)P1.3及P1.4判零，則可以確定按鍵為＃7，＃8中的一個(gè)。最后在P1.3上輸出低電平，對(duì)P1.4進(jìn)行判零，就能確定按鍵＃9是否按下，循環(huán)反復(fù)。LED顯示同上。

程序代碼如下：

ORG 0

BEGIN: MOV P1,#0FFH

MOV P1,#11111110B

JB P1.1,L1

MOV R2,#0

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L1:P1.2,L2

MOV R2,#1

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L2:P1.3,L3

MOV R2,#2

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L3:P1.4,L4

MOV R2,#3

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L4: MOV P1,#11111101B

JB P1.2,L5

MOV R2,#4

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L5:P1.3,L6

MOV R2,#5

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L6:P1.4,L7

MOV R2,#6

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L7: MOV P1,#11111011B

JB P1.3,L8

MOV R2,#7

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L8:P1.4,L9

MOV R2,#8

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L9: MOV P1,#11110111B

JB P1.4,BEGIN

MOV R2,#9

ACALL DSP

SJMP BEGIN

DSP: MOV A,R2

MOV DPTR,#TABLE1

MOVC A,@A+DPTR

MOV R6,#8

LP: RRC A

MOV P1.5,C

CLR P1.6

SETB P1.6

DJNZ R6,LP

MOV R5,#80H

LP1: MOV R6,#0

DJNZ R6,$

DJNZ R5,LP1

RET

TABLE1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB 6DH ,7DH,07H,7FH,6FH

END

2.2.3 性能分析

本設(shè)計(jì)性能與上一個(gè)差不多，但憑巧妙的設(shè)計(jì)，硬是多了一個(gè)按鍵。

2.3 占用4條I/O線，實(shí)現(xiàn)12個(gè)按鍵輸入

2.3.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本電路由AT89C2051單片機(jī)、移位寄存器74LS164、LED、12個(gè)按鍵、4個(gè)常用的廉價(jià)二極管，以及對(duì)P1.0及P1.1的上拉電阻，還有一個(gè)12V電源等組成，電路原理圖如圖3所示。

2.3.2 程序設(shè)計(jì)思想與程序代碼

在一條口線上（如P1.0）輸出高電平，其它為低電平（這一點(diǎn)與前兩個(gè)設(shè)計(jì)不同，所以電路中上拉電阻必不可少），然后對(duì)其它口線（P1.1～P1.3）進(jìn)行高電平的判斷，若在某一線上出現(xiàn)高電平，則對(duì)應(yīng)按鍵（＃3、＃6、＃9）按下。依次類推，分別在P1.1、P1.2、P1.3上輸出高電平，就可以分別判斷＃0，＃7，＃A一組鍵、＃1，＃4，＃B一組鍵、＃2，＃5，＃8一組鍵是否有鍵按下。

程序代碼如下：

ORG 0

BEGIN: ORL P1,#0FH

MOV P1,#01H

JNB P1.1,L1

MOV R2,#3

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L1: JNB P1.2,L2

MOV R2,#6

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L2: JNB P1.3,L3

MOV R2,#9

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L3: ORL P1,#0FH

MOV P1,#02H

JNB P1.0,L4

MOV R2,#0

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L4: JNB P1.2,L5

MOV R2,#7

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L5: JNB P1.3,L6

MOV R2,#10

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L6: ORL P1,#0FH

MOV P1,#04H

JNB P1.0,L7

MOV R2,#1

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L7: JNB P1.1,L8

MOV R2,#4

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L8: JNB P1.3,L9

MOV R2,#11

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L9: ORL P1,#0FH

MOV P1,#08H

JNB P1.0,L10

MOV R2,#2

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L10: JNB P1.1,L11

MOV R2,#5

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L11: JNB P1.2,BEGIN

MOV R2,#8

ACALL DSP

AJMP BEGIN

DSP: MOV A,R2

MOV DPTR,#TABLE1

MOVC A,@A+DPTR

MOV R6,#8

LP: RRC A

MOV P1.4,C

CLR P1.5

SETB P1.5

DJNZ R6,LP

ACALL DELAY

RET

DELAY: MOV R4,#08H

MOV R5,#9AH

MOV R6,#7FH

AA: DJNZ R6,AA

DJNZ R5,AA

DJNZ R4,AA

RET

TABLE1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

END

2.3.3 性能分析

這一設(shè)計(jì)增加電路的復(fù)雜性，增大電路板的面積，但12個(gè)按鍵比較適合大多數(shù)微電腦控制的家電的應(yīng)用。

2.4 占用4條I/O線，實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵輸入

2.4.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本電路由AT89C2051單片機(jī)、移位寄存器74LS164、LED、16個(gè)按鍵、4個(gè)二極管，以及4個(gè)上拉電阻，還有一個(gè)12V電源等組成，電路原理圖如圖4所示。

2.4.2 程序設(shè)計(jì)思想與程序代碼

在一條口線上（如P1.0）輸出高電平，其它為低電平，立刻對(duì)該口線進(jìn)行判零，若為低電平，則＃C鍵按下；然后對(duì)其它口線（P1.1～P1.3）進(jìn)行高電平的判斷，若在某一線上出現(xiàn)高電平，則對(duì)應(yīng)按鍵（＃3、＃6、＃9）按下。依次類推。

本設(shè)計(jì)與上一個(gè)設(shè)計(jì)類似，只是多了判零這一操作，就增加了4 個(gè)按鍵。

程序代碼如下：

ORG 0

BEGIN: ORL P1,#0FH

MOV P1,#01H

JB P1.0,NEX1

MOV R2,#0CH

ACALL DSP

SJMP BEGIN

NEX1: JNB P1.1,L1

MOV R2,#3

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L1: JNB P1.2,L2

MOV R2,#6

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L2: JNB P1.3,L3

MOV R2,#9

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L3: ORL P1,#0FH

MOV P1,#02H

JB P1.1,NEX2

MOV R2,#0DH

ACALL DSP

SJMP BEGIN

NEX2: JNB P1.0,L4

MOV R2,#0

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L4: JNB P1.2,L5

MOV R2,#7

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L5: JNB P1.3,L6

MOV R2,#10

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L6: ORL P1,#0FH

MOV P1,#04H

JB P1.2,NEX3

MOV R2,#0EH

ACALL DSP

AJMP BEGIN

NEX3: JNB P1.0,L7

MOV R2,#1

ACALL DSP

SJMP BEGIN

L7: JNB P1.1,L8

MOV R2,#4

ACALL DSP

AJMP BEGIN

L8: JNB P1.3,L9

MOV R2,#11

ACALL DSP

AJMP BEGIN

L9: ORL P1,#0FH

MOV P1,#08H

JB P1.3,NEX4

MOV R2,#0FH

ACALL DSP

AJMP BEGIN

NEX4: JNB P1.0,L10

MOV R2,#2

ACALL DSP

AJMP BEGIN

L10: JNB P1.1,L11

MOV R2,#5

ACALL DSP

AJMP BEGIN

L11: JNB P1.2,DONE

MOV R2,#8

ACALL DSP

DONE: AJMP BEGIN

DSP: MOV A,R2

MOV DPTR,#TABLE1

MOVC A,@A+DPTR

MOV R6,#8

LP: RRC A

MOV P1.4,C

CLR P1.5

SETB P1.5

DJNZ R6,LP

ACALL DELAY

RET

DELAY: MOV R4,#08H

MOV R5,#9AH

MOV R6,#7FH

AA: DJNZ R6,AA

DJNZ R5,AA

DJNZ R4,AA

RET

TABLE1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH

DB 07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

END

2.4.3 性能分析

本設(shè)計(jì)給電路增加一定復(fù)雜程度，生產(chǎn)成本有所增大。但16按鍵已經(jīng)適合于絕大多數(shù)的智能家用電器。

2.5 占用4條I/O線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵輸入及LED輸出

2.5.1 硬件電路設(shè)計(jì)

本電路由AT89C2051單片機(jī)、兩片移位寄存器74LS164、LED、16個(gè)按鍵以及三極管等組成，電路原理圖如圖5所示。該電路特點(diǎn)是移位寄存器74LS164既控制按鍵的輸入，又控制顯示的輸出。由于共有16個(gè)按鍵，所以需要2片74LS164。

2.5.2 程序設(shè)計(jì)思想與程序代碼

由P1.6控制LED是否顯示。將雙字節(jié)數(shù)FFFEH逐位移入74LS164，對(duì)P1.7判零，若為低電平，則按下#0鍵；否則，將FFFEH左移一位，轉(zhuǎn)換后為FFFDH并逐位移入74LS164，然后對(duì)P1.7判零，若為低電平，則是#1鍵按下，依此類推，共進(jìn)行進(jìn)行16次，就可以判斷16個(gè)是否按下。

程序代碼如下：

ORG 0

MOV DPTR,#TABLE

LOOP: MOV R2,#0

MOV R3,#16

MOV 20H,#0FEH

MOV 21H,#0FFH

LOOP2: ACALL SUB

JNB P1.7,NEXT

INC R2

ACALL LEFT

DJNZ R3,LOOP2

SJMP LOOP

NEXT: MOV A,R2

MOVC A,@A+DPTR

ACALL SUB1

CLR P1.6

ACALL DELAY

SETB P1.6

SJMP LOOP

LEFT: MOV C,0FH

MOV A,20H

RLC A

MOV 20H,A

MOV A,21H

RLC A

MOV 21H,A

RET

SUB: MOV R7,#8

MOV A,21H

LP1: RLC A

MOV P1.5,C

CLR P1.4

SETB P1.4

DJNZ R7,LP1

MOV R7,#8

MOV A,20H

LP2: RLC A

MOV P1.5,C

CLR P1.4

SETB P1.4

DJNZ R7,LP2

RET

SUB1: MOV R7,#8

LOOP1: RLC A

MOV P1.5,C

CLR P1.4

SETB P1.4

DJNZ R7，LOOP1

RET

DELAY: MOV R5,#40

D2: MOV R6,#40

D1: MOV R7,#248

DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1

DJNZ R5,D2

RET

TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

END

2.5.3 性能分析

本設(shè)計(jì)從原理上講，每增加一片74LS164就可以增多8個(gè)按鍵，但是以緩長(zhǎng)程序執(zhí)行時(shí)間為代價(jià)的，所以，雖然在這幾個(gè)設(shè)計(jì)中最節(jié)省I/O資源，但只能適合實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上5個(gè)設(shè)計(jì)，可以看出，盡管AT89C2051單片機(jī)的I/O口很緊張，但我們可以通過(guò)巧妙的軟件設(shè)計(jì)和添加常用廉價(jià)的器件，占用較少的I/O資源，實(shí)現(xiàn)盡可能多的按鍵輸入。在這些設(shè)計(jì)中，作者為了顯示設(shè)計(jì)的結(jié)果，在用PROPTEUS軟件仿真時(shí)采用LED顯示鍵值。由于每個(gè)程序設(shè)計(jì)中鍵值都保存在R2中，所以完全可以根據(jù)具體功能的設(shè)計(jì)的需求，將顯示七段代碼部分改為以下程序段就可以了。

MOV A ,R2

MOV B, #2

MUL AB

MOV DPTR, #SUBTABLE

JMP @A+DPTR

…

SUBTABLE: ACALL SUB1

ACALL SUB2

…

以上5個(gè)設(shè)計(jì)為AT89C2051更廣泛地應(yīng)用于智能家用電器、工業(yè)生產(chǎn)控制等開(kāi)發(fā)提供一些設(shè)計(jì)思想。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高衛(wèi)東.51單片機(jī)原理與實(shí)踐[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2008.

第6篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

【關(guān)鍵詞】Cyclone Ⅳ Qsys NiosII EP4CE22F17C8

Cyclone Ⅳ系列的FPGA以最低成本、最低功耗理念的基礎(chǔ)上推出的低成本、高容量的FPGAs，以滿足帶寬成本敏感性的市場(chǎng)需求。該系列有兩類芯片：Cyclone Ⅳ E和Cyclone Ⅳ GX，前者提供核電壓為1.0V和1.2V。Cyclone Ⅳ系列FPGA擁有6K-150K邏輯單元、最高至6.3Mb的內(nèi)部存儲(chǔ)容量，其18*18乘法器數(shù)量最多可達(dá)360個(gè)；M9K存儲(chǔ)模塊可提供9kbit的嵌入式SRAM，并可配置為多個(gè)數(shù)據(jù)寬度的存儲(chǔ)模塊，如真實(shí)雙端口的×1、×2、×4、×8/9、×16/18；全局時(shí)鐘高達(dá)30個(gè)，8個(gè)PLLs連接5個(gè)輸出時(shí)鐘；該系列芯片支持SDR、DDR、DDR2 SDRAM、和QDRII SRAM，可以利用Memory Controller MegaCore function完成存儲(chǔ)器界面的設(shè)計(jì)。

封裝形式為FBGA的EP4CE22F17C8是Cyclone Ⅳ E系列的FPGAs嵌入式處理器，支持Rs OCT或單端口的Rs，可實(shí)現(xiàn)可編程的總線保持、上拉電阻、時(shí)延、速率轉(zhuǎn)換控制以優(yōu)化信號(hào)完整性；其配置方式包括AS、AP、PS、FPP和JTAG，通過(guò)選擇EPCS和并行FLASH采取相應(yīng)的配置數(shù)據(jù)方式，以實(shí)現(xiàn)上電數(shù)據(jù)自動(dòng)加載；該芯片支持速率等級(jí)8。本文采用CycloneⅣ E系列的EP4CE22F17C8來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線輸液監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)多位輸液病人的監(jiān)測(cè)與最低液位自動(dòng)報(bào)警，以最大限度地實(shí)現(xiàn)輸液安全防護(hù)。

1 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，主要包括液位監(jiān)測(cè)、無(wú)線收發(fā)、編解碼電路和處理器及電路。當(dāng)液位低于某個(gè)位置時(shí)，輸液監(jiān)測(cè)電路驅(qū)動(dòng)編碼器啟動(dòng)無(wú)線發(fā)射器發(fā)射液位報(bào)警信號(hào)，接收端譯碼后送入處理器判斷輸液患者編號(hào)，啟動(dòng)聲光報(bào)警。

2 基于EP4CE22F17C8 的IP CORE設(shè)計(jì)

2.1 基于NiosII/f的EP4CE22F17C8嵌入式處理器

本系統(tǒng)采用的處理器是Altera 公司提供的Cyclone IV E系列的EP4CE22F17C8，處理器模式為NiosII/f。該芯片具有22320個(gè)邏輯單元；擁有154個(gè)I/O接口和256個(gè)管腳，工作溫度0°C - 85°C；嵌入132個(gè)9 bit單元乘法器，擁有4個(gè)PLL和20個(gè)全局時(shí)鐘，其核工作電壓為1.2伏；擁有608256 bits存儲(chǔ)容量，packed mode的M9K存儲(chǔ)模塊可設(shè)計(jì)為最大數(shù)據(jù)寬度為18bits、單時(shí)鐘模式的兩個(gè)4.5K單端口模塊，其初始化方式為上電清零后再加載利用RAM MegaWizard Plug-In Manager設(shè)計(jì)完成的.mif文件以例化存儲(chǔ)模塊。

2.2 基于EP4CE22F17C8 IP CORE的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)需要添加以下IP Core：on-chip memory（RAM）、epcs serial flash controller、JTAG UART、system id、DDR SDRAM Controller with ALTMEMPHY、PIO等。

本系統(tǒng)所采用存儲(chǔ)器為DDR2 SDRAM，利用Qsys添加Avalon-MM slave Agent和Avalon-MM slave Translator構(gòu)成slave網(wǎng)絡(luò)接口；利用MegaWizard Plug-in Manager完成DDR2 SDRAM Controller with ALTMEMPHY的接口設(shè)計(jì)以節(jié)省全局時(shí)鐘，并將存儲(chǔ)器DQS與控制接口的DQS相連。該設(shè)計(jì)采用的每個(gè)DQS為8比特DQ，DQ寬度為32比特，讀取頻率為133MHz，tRRD與tRTP設(shè)置為9ns，存儲(chǔ)器類型為JEDEC DDR2-533 512Mb x8，其原理圖如圖2所示。

3 基于EP4CE22F17C8實(shí)現(xiàn)輸液監(jiān)測(cè)無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)主要電路的設(shè)計(jì)

3.1 液位監(jiān)測(cè)及無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文采用利用TLV1701、SC5262和TDK5110F完成液位監(jiān)測(cè)和無(wú)線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以輸液編號(hào)為第15位說(shuō)明硬件電路原理圖的設(shè)計(jì)，如圖3所示。當(dāng)液位低于設(shè)定值時(shí)，紅外對(duì)管產(chǎn)生報(bào)警電壓經(jīng)電壓比較器處理后，依據(jù)輸液病人編號(hào)借助SC5262進(jìn)行編碼，通過(guò)TDK5100F調(diào)頻后發(fā)出射頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液位監(jiān)測(cè)報(bào)警。

3.2 液位監(jiān)測(cè)無(wú)線解碼及報(bào)警電路設(shè)計(jì)

液位監(jiān)測(cè)無(wú)線解碼及報(bào)警硬件電路設(shè)計(jì)基本原理圖如4所示，所采用的集成芯片為TDA5210和SC5272，其中TDA5210能與ASK接收器TDA5200兼容。其基本原理為：TDA5210將接受的射頻信號(hào)解調(diào)后送至SC5272，與EP4CE22F17C8處理器定時(shí)發(fā)送至SC5272地址入口的輸液編號(hào)對(duì)比，一致時(shí)，處理器針對(duì)該輸液編號(hào)發(fā)出液位報(bào)警提示信號(hào)。

4 結(jié)論

本文利用Cyclone Ⅳ E系列的FPGAs嵌入式處理器EP4CE22F17C8、以quartus13.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)、結(jié)合Qsys設(shè)計(jì)NIOSII及IP核、altium designer summer 9.0實(shí)現(xiàn)輸液監(jiān)測(cè)無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。該電路將無(wú)線編解碼及無(wú)線射頻的設(shè)計(jì)思想與Cyclone嵌入式處理器完美結(jié)合，充分發(fā)揮了該處理器芯片的強(qiáng)大處理能力和靈活性，為其在智能領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)闊了設(shè)計(jì)思路。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

【關(guān)鍵詞】雙CCD；脫絨棉種；線陣CCD；光電檢測(cè)系統(tǒng)

1.引言

色選機(jī)是指利用物料的光學(xué)信息將劣物料剔除的集光、電、氣、機(jī)于一體的高科技設(shè)備，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、工業(yè)、礦業(yè)等，可以提高物料的品質(zhì)，增加附加值，保障食用、使用時(shí)的安全性[1][3][4]。在棉種分選方面，傳統(tǒng)的分選技術(shù)：種子風(fēng)篩選、幾何特征篩選、密度重力選種、介電式分選、顏色分選法、機(jī)器視覺(jué)分選[1][3][4][7]。雖然這些方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)，但沒(méi)有同時(shí)判斷顏色、破損棉種、或者是算法高深、采集靜態(tài)圖片信息等缺點(diǎn)。本文在顏色分選基礎(chǔ)上利用雙CCD加入破損判別，能夠區(qū)分脫絨成熟棉種（黑褐色）、未熟棉種（紅棕色）、破損棉種和雜質(zhì)[3][4]。

2.總體結(jié)構(gòu)

基于雙CCD的脫絨棉種色選機(jī)光電檢測(cè)系統(tǒng)是色選機(jī)的關(guān)鍵部分，其作用主要是對(duì)物料（脫絨棉種）進(jìn)行檢測(cè)，采集物料特征信息。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，主要包括光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)。

圖1 總體框圖

3.功能簡(jiǎn)介

物料進(jìn)入光電檢測(cè)系統(tǒng)之前，要經(jīng)供料系統(tǒng)相關(guān)處理后才能精確地在光電檢測(cè)系統(tǒng)和分選系統(tǒng)區(qū)內(nèi)。供料系統(tǒng)主要包括進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器、滑槽等。在處不詳細(xì)簡(jiǎn)紹供料系統(tǒng)具體工作過(guò)程，主要簡(jiǎn)紹光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)相關(guān)功能。

（1）光學(xué)系統(tǒng)

光學(xué)系統(tǒng)主要是有光源、背景板、光電傳感器、成像系統(tǒng)等相關(guān)部分組成[4]。光學(xué)系統(tǒng)主要作用是通過(guò)光路設(shè)計(jì)使CCD能夠覆蓋每組棉種流的視場(chǎng)區(qū)域，使得所有目標(biāo)圖像都能夠被CCD捕獲。光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方式、光電傳感器種類等，將直接影響色選機(jī)的質(zhì)量與效率[3]。

（2）信號(hào)采集系統(tǒng)

信號(hào)采集系統(tǒng)采用TCD2566BFG和TCD1209作為光電傳感器，對(duì)物料進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。CCD常用驅(qū)動(dòng)方式有EPROM驅(qū)動(dòng)法、IC驅(qū)動(dòng)法、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)法以及可編程邏輯器件驅(qū)動(dòng)法[5]。本文是基于FPGA設(shè)計(jì)的可再編程驅(qū)動(dòng)電路，該方法優(yōu)點(diǎn)是集成度高、速度快、可靠性好。需改變驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)序、增減功能時(shí)，僅需對(duì)器件重新編程，無(wú)需更改硬件條件[5]。

（3）處理系統(tǒng)

處理系統(tǒng)是以ALTERA公司cyclone III系列EP3C16Q240C8作為驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)以及后期處理的主要芯片。主要設(shè)計(jì)思想是：EP3C16Q240C8生成CCD工作所需的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，由于FPGA輸出電壓與CCD驅(qū)動(dòng)電壓之間差異，故驅(qū)動(dòng)時(shí)序需反相升壓器件處理，物料棉種采集信號(hào)經(jīng)放大濾波電路輸出，輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換以后輸入FPGA進(jìn)行后續(xù)處理[2][6]。

4.采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)如下圖2所示。利用光學(xué)采集系統(tǒng)原理，將TCD2566BFG作為彩色信號(hào)采集板A，TCD1209作為黑白信號(hào)采集板B。因兩個(gè)CCD工作電壓不同，采用LM2731X典型電路設(shè)計(jì)10V和12V，利用計(jì)算方法可以實(shí)現(xiàn)。至于處理板電源是利用LD1085D2M50、LD1085D2M33、AMS1117-2.5、AMS1117-1.2等電源轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)電路所需的5V、3.3V、2.5V、1.2V等工作電壓。在解決完電路工作所需電源之后，對(duì)于CCD驅(qū)動(dòng)電路、采集信號(hào)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及EP3C16Q240C8芯片工作電路均按照技術(shù)手冊(cè)等信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不再贅述。

圖2 硬件電路框圖

（2）軟件設(shè)計(jì)

該部分是在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，能夠使CCD正常工作的關(guān)鍵部分。設(shè)計(jì)思想主要是利用TCD2566BFG和TCD1209的工作原理以及工作模式來(lái)設(shè)計(jì)工作時(shí)序。TCD2566BFG選擇彩色模式下TDI=ON模式工作，工作需要時(shí)鐘脈沖、、、、，復(fù)位脈沖RS、緩沖控制脈沖CP，轉(zhuǎn)移脈沖SH、存儲(chǔ)清晰脈沖SCG、開(kāi)關(guān)脈沖SW1、SW2，另需48個(gè)虛設(shè)單元輸出（dummy outputs）信號(hào)。TCD1209工作需時(shí)鐘脈沖、、，復(fù)位脈沖RS、緩沖控制脈沖CP，轉(zhuǎn)移脈沖SH，另需40虛設(shè)單元輸出信號(hào)。因此，軟件編寫時(shí)需要注意虛設(shè)單元輸出信號(hào)。

軟件編碼：TCD1209和TCD2566BFG關(guān)鍵代碼

parameter TAGH=16，TAGL=2117，TAGHF=21，TAGLF=2112；

parameter SCGBA=0，SCGEA=30，SHBA=40，SHEA=70，TGFBA=80，TGFEA=5468，SCGBB=5478；

通過(guò)Verilog VHDL編程生成模塊如圖3所示，其中clk_sys系統(tǒng)時(shí)鐘64MHZ，通過(guò)PLL（鎖相環(huán)）和分頻電路生產(chǎn)工作所需時(shí)鐘信號(hào)，其中ad_in[11：0]為TCD1209經(jīng)濾波放大電路及A/D轉(zhuǎn)換后的采集輸入信號(hào)，clk_out_0[5：0]為TCD1209工作所需的驅(qū)動(dòng)頻率以及A/D轉(zhuǎn)換芯片時(shí)鐘頻率，ad_out[11：0]是經(jīng)過(guò)處理后的棉種采集破損信息；ad_r_in[11：0]、ad_b_in[11：0]、ad_g_in[11：0]為TCD2566BFG經(jīng)濾波放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換后的采集RBG信號(hào)，clk_out[11：0]和sw[1：0]為TCD2566BFG工作驅(qū)動(dòng)頻率、A/D轉(zhuǎn)換芯片時(shí)鐘頻率及模式選擇信號(hào)，ad_r_out[11：0]、ad_b_out[11：0]、ad_g_out[11：0]是經(jīng)處理后棉種采集顏色信息。

圖3 軟件生成模塊

（3）設(shè)計(jì)與仿真檢測(cè)

通過(guò)Quartus II9.0中SignalTap II Logic Analyzer進(jìn)行在線仿真，得到圖4所示圖形。

圖4 FPGA在線仿真圖

通過(guò)圖4（b）、（c）所知，TCD2566BFG和TCD1209的時(shí)序與實(shí)際工作時(shí)序圖是有所差別的，主要是器件驅(qū)動(dòng)電壓?jiǎn)栴}，導(dǎo)致FPGA輸出的時(shí)序要經(jīng)反相升壓器才能給CCD提供驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，為此，F(xiàn)PGA生成時(shí)序也有相應(yīng)處理。通過(guò)圖4（d）可知CCD在不同物料時(shí)輸出的差別，這也是我們后期處理的依據(jù)。

5.結(jié)論

本論文通過(guò)雙CCD對(duì)脫絨棉種色選機(jī)光電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，方案采用TCD2566BFG和TCD1209作為檢測(cè)器件，EP3C16Q240C8以及反相器TC74ACT240和SN74AHCT14N設(shè)計(jì)CCD驅(qū)動(dòng)電路，OPA357設(shè)計(jì)濾波放大電路、AD9224設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路，同時(shí)利用光學(xué)系統(tǒng)知識(shí)構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)，使兩CCD能夠正常地工作，滿足脫絨棉種色選機(jī)所需要求，光電檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定正常工作。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

摘要：Multisim 是一款穩(wěn)定性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單的電子設(shè)計(jì)軟件。本文利用該軟件，與若干門電路，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)檢測(cè)交通燈是否正常工作的簡(jiǎn)易檢測(cè)電路。通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真，說(shuō)明利用Multisim 軟件可以設(shè)計(jì)出這種檢測(cè)電路。

關(guān)鍵詞 ：門電路Multisim 交通燈檢測(cè)

1 Multisim 軟件簡(jiǎn)介

Multisim 作為一款專門的軟件，主要用于電子線路的仿真與設(shè)計(jì)，為Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。Multisim 計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決計(jì)算機(jī)因配置低端而不能解決實(shí)際工作這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。用戶可以將理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，同時(shí)可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正的儀表。

2 交通燈檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

2.1 邏輯轉(zhuǎn)換器

Multisim 對(duì)EWB 的元器件庫(kù)進(jìn)行了擴(kuò)充，主要包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、DAC、ADC 及其他各種部件，并且通過(guò)元件編輯器，用戶可以自行創(chuàng)建、修改所需的元件模型，通過(guò)網(wǎng)站或其商進(jìn)一步獲得元件模型的擴(kuò)充，以及更新服務(wù)等。本文利用邏輯轉(zhuǎn)換器進(jìn)行邏輯分析，最終將分析好的真值表轉(zhuǎn)換成邏輯表達(dá)式。利用邏輯轉(zhuǎn)換器，可以大幅度地減少設(shè)計(jì)人員的工作量，并且可以任意調(diào)整邏輯值，如圖1。

打開(kāi)邏輯轉(zhuǎn)換器之后，激活A(yù)、B、C 三個(gè)按鈕，點(diǎn)擊之后，邏輯轉(zhuǎn)換器自動(dòng)把二進(jìn)制的0-7 顯示出來(lái)，按照交通燈檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)思想，將輸出部分調(diào)整到合適的邏輯，如圖2 所示。

設(shè)計(jì)好真值表之后，點(diǎn)擊右側(cè)菜單里面的第三個(gè)選項(xiàng)，邏輯轉(zhuǎn)換器會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)好的真值表自動(dòng)填充邏輯表達(dá)式，如圖3 所示。

同樣的，也可以選擇右側(cè)的第四個(gè)選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)是根據(jù)真值表自動(dòng)生成化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式，也可以設(shè)計(jì)出交通燈檢測(cè)電路。本文采用自動(dòng)生成最簡(jiǎn)化的邏輯表達(dá)式的辦法。

2.2 電路設(shè)計(jì)與仿真

Multisim 的分析手段比較完備，除了EWB 提供的直流工作點(diǎn)分析、交流分析等分析外，Multisim 新增了直流掃描分析、批處理分析等，使得一般電子電路的分析設(shè)計(jì)要求，在一定程度上都能夠得到滿足。Multisim 的仿真能力同樣非常強(qiáng)大，對(duì)于Multisim 來(lái)說(shuō)，一方面可以對(duì)電路、數(shù)字電路的仿真進(jìn)行模擬，另一方面可以對(duì)數(shù)?；旌戏抡孢M(jìn)行模擬，尤其是可以模擬射頻(RF)電路。如果仿真失敗，在這種情況下，會(huì)顯示相應(yīng)的出錯(cuò)信息，同時(shí)提示出錯(cuò)的原因，并且可以隨時(shí)儲(chǔ)存、打印仿真結(jié)果。

本文除了使用門電路外，采用三個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，用來(lái)表示交通燈的紅、黃、綠三種顏色是否正常工作，本文設(shè)定邏輯“0”為三種顏色正常工作，邏輯“1”為三種顏色異常工作；顯示部分使用一枚發(fā)出藍(lán)光的燈泡，當(dāng)交通燈的三種顏色出現(xiàn)異常工作時(shí)，燈泡發(fā)光；反之，如果燈泡不亮，表示正常工作；使用+12V 的供電電源用來(lái)驅(qū)動(dòng)輸入端。

所設(shè)計(jì)電路圖如圖4。

3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)Multisim 軟件若干門電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，該電路能順利地實(shí)現(xiàn)交通燈的檢測(cè)功能，在日常工作中可以利用該電路實(shí)現(xiàn)十字路口位置功能較復(fù)雜的交通燈檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟鳳果.電子測(cè)量技術(shù)（第2 版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.1.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5 版）[M].高等教育出版社，2006.5.

第9篇：電路設(shè)計(jì)思想范文

1.1傳統(tǒng)斜坡補(bǔ)償設(shè)計(jì)思想從斜坡補(bǔ)償基本原理可知，在占空比D最大時(shí)，需要的補(bǔ)償電流斜率m最大。因此，若將補(bǔ)償電流斜率m固定設(shè)置在占空比最大的對(duì)應(yīng)值，保證在最大占空比時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則在全占空比范圍內(nèi)，斜坡補(bǔ)償均可使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。給出線性斜坡補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償斜率隨占空比變化的關(guān)系如圖3所示。線性補(bǔ)償具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償斜坡可以從系統(tǒng)內(nèi)部的振蕩器中得到。由振蕩電路對(duì)電容C進(jìn)行充放電即可實(shí)現(xiàn)。但振蕩電路一旦確定，其所產(chǎn)生的斜坡將不再變化，由于它在任何占空比下都采用最大補(bǔ)償斜率，所以就會(huì)造成小占空比情況下的過(guò)補(bǔ)償問(wèn)題，致使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，同時(shí)也降低了系統(tǒng)的帶載能力，因此只適用于補(bǔ)償精度要求不高的電路。

1.2斜坡補(bǔ)償?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)圖4是本文提出的斜坡補(bǔ)償具體電路。本文的斜坡補(bǔ)償方法是采用分段線性斜坡補(bǔ)償，當(dāng)占空比＜30%時(shí)，不進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，以消除在小占空比工作時(shí)，斜坡補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)帶載能力的影響;當(dāng)占空比＞30%時(shí)，在采樣電壓上疊加斜坡電壓，以消除大占空比工作情況下，電流環(huán)路固有的不穩(wěn)定現(xiàn)象，避免亞諧波震蕩的發(fā)生。圖中，Rsense是采樣電阻，Isense是采樣電感電流，gate信號(hào)是功率管的導(dǎo)通信號(hào)，虛線框內(nèi)是一個(gè)取上升沿電路，對(duì)功率管的導(dǎo)通信號(hào)取一個(gè)上升沿。在功率管剛導(dǎo)通的時(shí)候，取沿窄脈沖信號(hào)打開(kāi)開(kāi)關(guān)管M1、M2，對(duì)電容C1、C2兩端電壓置0。比較器comp以及電容C1用于設(shè)定分段線性區(qū)間，文中設(shè)定為30%。由電容特性IT=CU知在T時(shí)間范圍內(nèi)，由于電容C1端電壓＜Vref，比較器comp輸出為高，通過(guò)邏輯控制，開(kāi)關(guān)管M2導(dǎo)通，M5關(guān)斷，電容C2兩端被短路，電容C2上極板開(kāi)路，電容C2端電壓為0，不進(jìn)行斜坡補(bǔ)償。在固定開(kāi)關(guān)工作頻率下，通過(guò)設(shè)置合適的電壓Vref、電流Iref1以及電容C1的容值，可將時(shí)間T設(shè)定在開(kāi)關(guān)周期的30%，則在時(shí)間T內(nèi)不進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，從而消除了小占空比下造成的過(guò)補(bǔ)償問(wèn)題。當(dāng)占空比＞30%時(shí)，需進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，此時(shí)開(kāi)關(guān)管M2關(guān)斷，M5導(dǎo)通，Iref2給電容C2充電，產(chǎn)生斜坡電壓，補(bǔ)償?shù)男逼码妷嚎捎?jì)算。當(dāng)占空比＞30%時(shí)，通過(guò)設(shè)置電流Iref2以及電容C2的容值，采用最大占空比對(duì)應(yīng)的斜率進(jìn)行補(bǔ)償，可保證在任意占空比下系統(tǒng)電流環(huán)路的穩(wěn)定性。

2仿真驗(yàn)證

圖5是本文提出的斜坡補(bǔ)償電路仿真波形圖。圖5中，上圖是功率管的導(dǎo)通信號(hào)gate，高電平功率管導(dǎo)通，低電平功率管關(guān)斷;下圖是電容C2兩端的電壓，即是補(bǔ)償?shù)男逼码妷骸Ｓ蓤D可知，在功率管導(dǎo)通期間，在占空比＜30%時(shí)，沒(méi)有補(bǔ)償斜坡電壓，當(dāng)占空比＞30%時(shí)，有斜坡補(bǔ)償電壓。仿真結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

3結(jié)束語(yǔ)