控制設(shè)計(jì)論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。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(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇控制設(shè)計(jì)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(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：小水電控制電路二次設(shè)計(jì)

1變電站聯(lián)絡(luò)線路的油斷路器控制回路改進(jìn)

1.1典型合閘回路及缺陷

中小型變電站的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都裝設(shè)油斷路器。對于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設(shè)計(jì)是在電站側(cè)裝設(shè)同期裝置，在變電站側(cè)只設(shè)普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開

關(guān)SA，其②-④觸點(diǎn)接通，經(jīng)過防跳繼電器的常閉觸點(diǎn)KM2和斷路器的常閉觸點(diǎn)DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設(shè)計(jì)簡潔，常為工程設(shè)計(jì)人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側(cè)斷路器、再合對側(cè)斷路器的操作順序進(jìn)行。但在小水電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因受地形、容量等技術(shù)條件的限制，建設(shè)不甚規(guī)范，特別是有些聯(lián)絡(luò)線路上還接有負(fù)載，當(dāng)出現(xiàn)某種故障造成變電站側(cè)油斷路器跳閘，此時的對側(cè)斷路器可能還在合閘位置，如要對聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行合閘，因不知對側(cè)是否有電，必須等到調(diào)度命令或接到匯報后才能進(jìn)行操作，加至有些地段通訊不暢，經(jīng)常耽誤時間，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規(guī)范操作的技術(shù)措施，如果誤操作SA發(fā)出合閘命令，就會造成非同期合閘事故，給人們生命財產(chǎn)帶來重大損失。

1.2改正后的合閘回路

為了防止事故的發(fā)生，對原典型合閘回路進(jìn)行了如下改進(jìn)（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側(cè)增設(shè)一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點(diǎn)KV1串入本站油開關(guān)合閘回路中。當(dāng)線路有電壓時，就是誤操作SA發(fā)出了合閘命令，因KV1觸點(diǎn)斷開了合閘操作回路，無法啟動合閘接觸器，達(dá)到了防止非同期合閘的目的。同時，考慮到聯(lián)絡(luò)線路的可靠性，在KV1觸點(diǎn)兩端設(shè)計(jì)并聯(lián)一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負(fù)荷時好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。

還將電壓繼電器的常開觸點(diǎn)KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點(diǎn)（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點(diǎn)）串聯(lián)，以接通“線路有電壓”光字牌的信號回路，當(dāng)斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運(yùn)行人員不得進(jìn)行合閘操作。在信號回路中，串聯(lián)跳（合）閘位置繼電器觸點(diǎn)的作用是為了在該線路運(yùn)行時斷開光字牌，以免光字牌長期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型，繼電器校驗(yàn)方法與其他電壓繼電器相同。

2水電站壓力裝置的控制回路改進(jìn)

2.1典型油壓裝置自動回路及缺陷

調(diào)速器、高低壓氣機(jī)等是水電站中常見的壓力設(shè)備，在油（氣）裝置的自動回路中，一般采用電接點(diǎn)壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進(jìn)而控制油（氣）泵電機(jī)。壓力表上可設(shè)置上、下兩個值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實(shí)際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動投入的動作過程如圖2所示：

當(dāng)壓力罐油壓降到壓力下限時，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點(diǎn)YLJ1

閉合，使中間繼電器1KA動作并自保持，因轉(zhuǎn)換開關(guān)SA在自動位置，其②-④觸點(diǎn)接通，啟動接觸器KM，使電機(jī)接通電源，帶動油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當(dāng)?shù)焦ぷ鲏毫χ瞪舷迺r，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點(diǎn)YLJ2接通，使中間繼電器2KA動作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機(jī)自動停止工作。對于這種典型設(shè)計(jì)，壓力表的上、下限觸點(diǎn)一直串在控制回路中，并帶有相應(yīng)負(fù)載，特別是在啟動和停止過程中，壓力變化呈波動狀態(tài)，使觸頭抖動不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補(bǔ)壓（氣）是通過自動回路完成的經(jīng)常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應(yīng)頻繁，從開始的產(chǎn)生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2改進(jìn)后的控制回路

為了克服上述設(shè)計(jì)中存在的問題,對典型電路進(jìn)行了如下改動(見圖2中虛線所示):即在壓力下限回路中串聯(lián)一個接觸器KM的常閉輔助觸點(diǎn)KM1,當(dāng)壓力罐壓力下降到壓力下限時,壓力表下限觸頭YLJ1閉合,通過常閉輔助觸頭KM1起動1KA并自保持,使接觸器動作,啟動油泵打油;盡管在油泵電機(jī)啟動之初,壓力出現(xiàn)波動,YLJ1觸頭發(fā)生抖動,但由于在此回路中已串入了接觸器常閉觸頭KM1,接觸器動作后立即斷開了此回路,此時的下限觸頭無需承擔(dān)任何負(fù)載,避免了觸頭的燒壞;又在壓力上限回路中串聯(lián)了接觸器的常開輔助觸頭KM2,當(dāng)油壓力達(dá)到上限值時,隨著2KA的啟動,使接觸器失電返回,其常開輔助觸點(diǎn)KM2立即斷開壓力上限回路。不管在這個過程中壓力如何變化，壓力表的上、下限觸點(diǎn)YLJ1、YLJ2總在回路不帶負(fù)載的情況下抖動，避免了負(fù)載過程中電火花對觸頭的損壞，提高了安全運(yùn)行的可靠性，同時也減少了因油壓裝置失壓而造成的運(yùn)行成本。

篇(2)

裝置總體設(shè)計(jì)

鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價和將來的實(shí)時電價政策，文中設(shè)計(jì)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(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動終端，互動終端實(shí)時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)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(jìn)行計(jì)量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù)，將所需數(shù)據(jù)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(fā)的控制指令，對家用電器執(zhí)行通斷電操作，在家電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時切斷電源，達(dá)到消除待機(jī)能耗、節(jié)能省電的目的。

2智能插座硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)智能插座的功能，硬件結(jié)構(gòu)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(jì)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(shù)量較多，因此在設(shè)計(jì)時經(jīng)濟(jì)實(shí)用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計(jì)量模塊

用于監(jiān)測電器當(dāng)前的工作狀態(tài)，如實(shí)際功率、電壓、電流等，可采用計(jì)量芯片ATT7022B。

3）開關(guān)模塊

智能插座內(nèi)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(shù)，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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)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(nèi)用電信息，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整?；咏K端根據(jù)用電方案對各用電器進(jìn)行控制，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實(shí)時電價數(shù)據(jù)，以及上述數(shù)據(jù)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(guān)信息。3）用戶設(shè)定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達(dá)的條件并處理后將控制指令發(fā)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(guān)狀態(tài)。對信息家電的調(diào)控可以不只是簡單地開、關(guān)控制，設(shè)定的調(diào)控選項(xiàng)包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等，能夠達(dá)到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)家庭互動終端的功能，硬件結(jié)構(gòu)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(jì)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(yōu)異的芯片才能保證其高效穩(wěn)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(qū)動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實(shí)時電價經(jīng)過處理以圖表的形式展現(xiàn)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(fù)責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)存儲模塊

互動終端的數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)

1初始化設(shè)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(wǎng)的發(fā)展，還會采用實(shí)時電價政策。根據(jù)不同的電價政策，設(shè)計(jì)的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù)，用戶在使用裝置時可以根據(jù)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(shù)的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價電費(fèi)、峰谷時段輸入到互動終端?；咏K端LCD提供界面，用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值；對于實(shí)時電價，用戶只需選定后互動終端便進(jìn)入工作狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時電價的采集。實(shí)現(xiàn)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(jù)用戶的初始化輸入統(tǒng)計(jì)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(tǒng)計(jì)的信息。家庭互動終端采集每天的實(shí)時電價并進(jìn)行存儲，以時段及相應(yīng)電價的形式存儲；互動終端LCD提供實(shí)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(shí)時電價，實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

篇(3)

關(guān)鍵詞：PWM控制電路CPLDVHDL

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

1PWM控制電路基本原理

為了實(shí)現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產(chǎn)生四路驅(qū)動信號來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換控制。當(dāng)PWM控制電路工作時，其中H橋一側(cè)的兩路驅(qū)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(cè)上臂為低電平，下臂為高電平。另外，為防止橋路同側(cè)對管的導(dǎo)通，還應(yīng)當(dāng)配有延時電路。設(shè)計(jì)的整體模塊見圖1所示。其中，d[7:0]矢量用于為微機(jī)提供調(diào)節(jié)占空比的控制信號，cs為微機(jī)提供控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)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(nèi)部原理圖如圖2所示。

該設(shè)計(jì)可得到脈沖周期固定（用軟件設(shè)置分頻器I9可改變PWM開關(guān)頻率，但一旦設(shè)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(shí)現(xiàn)對來自微機(jī)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(jīng)I9分頻模塊分頻后可為PWM控制電路中I12計(jì)數(shù)器模塊和I11延時模塊提供內(nèi)部時鐘。I12計(jì)數(shù)器在每個脈沖的上升沿到來時加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的數(shù)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(fā)器模塊的置位端，I7模塊輸出一直保持高電平。當(dāng)I8鎖存器的值與I12計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)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(fù)位端，以使I7模塊輸出低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器再次溢出時，又重復(fù)上述過程。I7為RS觸發(fā)器，經(jīng)過它可得到兩路相位相反的脈寬調(diào)制波，并可實(shí)現(xiàn)互鎖。I11為延時模塊，可防止橋路同側(cè)對管的導(dǎo)通，I10模塊為脈沖分配電路，用于輸出四路滿足設(shè)計(jì)要求的信號。CS為I10模塊的控制信號，用于控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

2電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的是Lattice半導(dǎo)體公司推出的is-plever開發(fā)平臺，該開發(fā)平臺定位于復(fù)雜設(shè)計(jì)的簡單工具。它采用簡明的設(shè)計(jì)流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL綜合工具和ispVMTM系統(tǒng)，因此，無須第三方設(shè)計(jì)工具便可完成整個設(shè)計(jì)流程。在原理設(shè)計(jì)方面，本設(shè)計(jì)采用自頂向下、層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)是符合人們先抽象后具體，先整體后局部的思維習(xí)慣。其設(shè)計(jì)出的模塊修改方便，不影響其它模塊，且可重復(fù)使用，利用率高。本文僅就原理圖中的I12計(jì)數(shù)器模塊和I11延遲模塊進(jìn)行討論。

計(jì)數(shù)器模塊的VHDL程序設(shè)計(jì)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(jìn)行延時，而不影響下降沿，從而確保橋路同側(cè)不會發(fā)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(4)

（1）誤差方程式的組成

控制網(wǎng)中的觀測值一般有邊長、方向（角度觀測值因定權(quán)問題一般采用方向值進(jìn)行平差）、方位角，可以發(fā)現(xiàn)，這些觀測值的誤差方程式的非零項(xiàng)一般最多為4個，即在兩個點(diǎn)均為待定點(diǎn)的情況下。消除定向角后的“和誤差方程”的非零系數(shù)為2n＋2個（n為測站方向觀測個數(shù)）。若按照誤差方程的格式，其系數(shù)矩陣為n行和2＊dd列（dd為網(wǎng)中未知點(diǎn)個數(shù)），這樣，系數(shù)矩陣將會有很多零元素存在，浪費(fèi)了大量的存儲空間并影響計(jì)算效率，所以，誤差方程系數(shù)矩陣應(yīng)采用壓縮格式進(jìn)行存儲［3］?？刹捎靡韵路椒ǎ篈（m，n）－A（m，9）其中，m為觀測值個數(shù)，n為未知點(diǎn)個數(shù)的兩倍。改進(jìn)后的A陣格式為：AI＝（編號1，系數(shù)1，編號2，系數(shù)2，…，編號4，系數(shù)4，常數(shù)項(xiàng)）共9列。這樣，就得到了改進(jìn)后的誤差方程系數(shù)和權(quán)陣。

（2）平差值計(jì)算與精度評定

該程序是平面控制網(wǎng)平差計(jì)算的主程序，通過迭代計(jì)算，達(dá)到獲得精確平差結(jié)果的目的。該程序調(diào)用了誤差方程與法方程的組成、求逆、坐標(biāo)改正數(shù)計(jì)算、觀測值平差值計(jì)算以及精度評定等函數(shù)3］。

（3）點(diǎn)位誤差橢圓和相對點(diǎn)位誤差橢圓

誤差橢圓表示了網(wǎng)中點(diǎn)或選點(diǎn)之間的分布情況。在測量工作中，常用誤差橢圓對布網(wǎng)方案作精度分析。繪制誤差橢圓只需三個數(shù)據(jù)：橢圓的長半軸a、短半軸b和主軸方向。

2平面控制網(wǎng)近似坐標(biāo)推算

討論平面控制網(wǎng)平差計(jì)算過程中重要的一環(huán)———近似坐標(biāo)的推算，介紹算法及簡單介紹一下整個近似坐標(biāo)計(jì)算的程序框架。

（1）計(jì)算參數(shù)近似值的必要性

對間接平差（又稱參數(shù)平差）而言，一般都需要計(jì)算參數(shù)的近似值。但并不是說在任何情況下都必須計(jì)算參數(shù)的近似值，倘若觀測值與所設(shè)參數(shù)之間建立的是一種線形的函數(shù)關(guān)系，則不給出參數(shù)近似值也可平差，只是給出參數(shù)近似值后，在列誤差方程或是解算法方程的過程中會使得計(jì)算變得更加簡便和方便［4］。當(dāng)觀測值和參數(shù)之間建立的關(guān)系為線形函數(shù)時，平差前可以不給參數(shù)的近似值。但對于測角網(wǎng)、邊角網(wǎng)和側(cè)邊網(wǎng)等平面控制網(wǎng)，觀測的是方向值、角度值或是邊長，選取的參數(shù)又通常為待定點(diǎn)的坐標(biāo)，觀測值與參數(shù)之間的建立的關(guān)系均為非線性函數(shù)，如果不給出近似坐標(biāo)，誤差方程就無法列出，因?yàn)檎`差方程的系數(shù)均由近似坐標(biāo)求得，故計(jì)算近似坐標(biāo)對平面控制網(wǎng)而言是十分重要的一步。由于實(shí)際觀測數(shù)據(jù)的個數(shù)多于必要觀測的個數(shù)，近似值中還含有誤差，因此還需近一步對觀測值進(jìn)行平差，以對近似值加以改正，得到最或然坐標(biāo)值［5］。

（2）計(jì)算近似坐標(biāo)程序的總體框架及具體算法

根據(jù)計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)常用的方法，編寫了相應(yīng)的近似坐標(biāo)推算程序。該程序的目的就是讓用戶盡量不提供不需提供的信息，盡可能自動完成所有待定點(diǎn)近似坐標(biāo)的計(jì)算。本節(jié)先從總體上介紹整個程序的思路，然后針對幾種常見的觀測條件介紹極坐標(biāo)的計(jì)算方法，并詳細(xì)說明該方法在程序中實(shí)現(xiàn)的思路。程序的總體框架如圖1所示，框架中用到的變量和函數(shù)說明如下：Xyknow———已知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組；xyun－know———未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組；Point———總點(diǎn)號數(shù)組；ed———已知點(diǎn)個數(shù)；Dd———未知點(diǎn)個數(shù)；length———MATLAB內(nèi)部函數(shù)，對數(shù)組求長度。該程序總體上采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，直到所有未知點(diǎn)的近似坐標(biāo)計(jì)算完畢，程序終止循環(huán)。如果所有方法都采用過，但仍有部分點(diǎn)的近似坐標(biāo)無法計(jì)算出，程序亦會自動中止，退出程序，以避免死循環(huán)的產(chǎn)生，程序中考慮的方法是極坐標(biāo)法。基本思路是：最外層采用while循環(huán)，當(dāng)未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組長度大于零，即還存在未知點(diǎn)未解算出來時循環(huán)運(yùn)行，里層在采用FOR循環(huán)逐一對每一個未知點(diǎn)進(jìn)行搜索，搜索到某一個未知點(diǎn)滿足某一種條件后即時解算出來，接著馬上退出for循環(huán)并對已知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組和未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組進(jìn)行更新，再由while判斷未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組的長度，進(jìn)入對未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組的下一輪for循環(huán)，如此反復(fù)，直到未知點(diǎn)點(diǎn)號數(shù)組為空。

（3）極坐標(biāo)計(jì)算

這是所有方法中最簡單的一種，適合于求附和導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、支導(dǎo)線及邊角網(wǎng)。它要求具備兩個已知點(diǎn)或是一個點(diǎn)的坐標(biāo)和一個已知方位角且改點(diǎn)是方位角的起點(diǎn)。本程序采用的是極坐標(biāo)的方法進(jìn)行編寫，其基本思路是：如果存在已知方位角，首先判斷該方位角的起點(diǎn)是否是已知點(diǎn)A，重點(diǎn)是否是所求的待定點(diǎn)P，如果是，搜索邊長AP即可按極坐標(biāo)公式計(jì)算坐標(biāo)；若沒有一直方位角或其終點(diǎn)不是P，則搜索與P有方向觀測的已知點(diǎn)A，再由A搜索到另一個已知點(diǎn)B，且A和B有方向觀測值，于是可求出AP的方位角，再搜索AP的邊長觀測值，由極坐標(biāo)公式即可計(jì)算P的坐標(biāo)。點(diǎn)的坐標(biāo)按此方法求出后，設(shè)置way的值為1，P點(diǎn)就變成了已知點(diǎn)。其他待定點(diǎn)只要滿足此類條件，便可由這種方法求出。其程序框圖見圖2。

3水準(zhǔn)網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

水準(zhǔn)網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)一共有三種方法，一維壓縮存儲法方程平差程序、上三角存儲法方程平差程序、利用MATLAB矩陣運(yùn)算平差程序以及利用平差結(jié)果的相互轉(zhuǎn)換變換基準(zhǔn)的程序［6］。（1）觀測數(shù)據(jù)的組織與近似高程計(jì)算數(shù)據(jù)文件的組織下面給出一個水準(zhǔn)網(wǎng)輸入數(shù)據(jù)文件的例子：336（已知點(diǎn)個數(shù)、未知點(diǎn)個數(shù)、觀測值個數(shù)）101102103104105106（點(diǎn)號）34．78835．25937．825（已知點(diǎn)高程）1041011．6524．5（起點(diǎn)點(diǎn)號、終點(diǎn)點(diǎn)號、高差觀測值、距離觀測值）其中編號數(shù)組未知點(diǎn)在前，已知點(diǎn)在后。（2）數(shù)據(jù)讀入與近似高程計(jì)算程序程序中包含了近似高程計(jì)算，即進(jìn)行循環(huán)，程序中設(shè)置了一個變量ie，每計(jì)算出一個點(diǎn)的高程，其值加1，當(dāng)其值等于未知點(diǎn)的個數(shù)時停止循環(huán)。

4結(jié)論（程序界面）

篇(5)

1.1電力工程設(shè)計(jì)階段決定項(xiàng)目投資效益

在電力工程施工前的設(shè)計(jì)階段，要對貫穿整個項(xiàng)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(dāng)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)階段決定了電力工程項(xiàng)目是否經(jīng)濟(jì)高效。因此，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設(shè)計(jì)階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)費(fèi)用在整個工程費(fèi)用中占不到1%，但其是決定整個工程項(xiàng)目是否合理、經(jīng)濟(jì)、高效益的關(guān)鍵階段。

2.電力工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)單位與部門都對相關(guān)設(shè)計(jì)的技術(shù)、速度以及產(chǎn)值高度重視，對產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)行不夠重視。但是，由于工程設(shè)計(jì)階段的造價控制對整個工程項(xiàng)目的實(shí)施有重要影響，如果設(shè)計(jì)初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴(yán)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(xiàn)階段許多技術(shù)人員盡管工作能力和技術(shù)水平很高，但缺乏經(jīng)濟(jì)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(jìn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)合理兩者之間的關(guān)系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運(yùn)用價值工程理論優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員存在設(shè)計(jì)思想保守，過分加大安全系數(shù)的思想，導(dǎo)致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎(chǔ)等問題的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)初期多方案經(jīng)濟(jì)比較多為只畫草圖，不管經(jīng)濟(jì)賬，很少從造價方面認(rèn)真考慮，使得造價難以控制，造成浪費(fèi)。

(2)限額設(shè)計(jì)未得到充分運(yùn)用

限額設(shè)計(jì)即指，按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書及造價估算控制初步設(shè)計(jì)及概算情況，按照批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)要求，按各專業(yè)分配的造價限額進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證估算。限額設(shè)計(jì)的目的是控制項(xiàng)目的建設(shè)資金和投資支出，緩解工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的對立關(guān)系。但目前來看，我國電力工程項(xiàng)目目前設(shè)計(jì)變更管理不完善，難以實(shí)現(xiàn)限額設(shè)計(jì)。并且，由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)收費(fèi)與限額設(shè)計(jì)矛盾，導(dǎo)致設(shè)計(jì)費(fèi)低與付出勞動不匹配，所以設(shè)計(jì)人員總會主動提高造價以保證經(jīng)濟(jì)利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經(jīng)濟(jì)分析采用定額計(jì)算方法，需要較為完善的設(shè)計(jì)資料與圖紙，以計(jì)算相應(yīng)的工程量與造價。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(xiàn)階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統(tǒng)，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)，對工程造價信息進(jìn)行搜集、加工、作業(yè)、與處理。舊的方法與體制已不適合發(fā)展如此迅速的信息時代，唯有使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程造價的動態(tài)管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機(jī)制方面

現(xiàn)階段的工程設(shè)計(jì)體制功能單一，專業(yè)分工不合理。設(shè)計(jì)體制將工作機(jī)械分塊，導(dǎo)致不能全局控制和把握造價，只能靜態(tài)控制造價，主要表現(xiàn)為：

(1)工程設(shè)計(jì)前期，項(xiàng)目的可行性研究及造價估算不夠細(xì)致，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制不嚴(yán)，導(dǎo)致限額設(shè)計(jì)失去依據(jù)；

(2)整個工程項(xiàng)目缺乏合理的設(shè)計(jì)周期，方案選擇太過于形式化，工程設(shè)計(jì)的各階段工作和論證不夠細(xì)致，與工程項(xiàng)目管理的周期不能很好地協(xié)調(diào)配合；

(3)設(shè)計(jì)分工中各專業(yè)各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協(xié)作的意識，導(dǎo)致不能全局把握和進(jìn)行造價控制；

(4)概預(yù)算流于形式，缺乏準(zhǔn)確性。預(yù)算人員只是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行計(jì)算，沒有主動影響設(shè)計(jì)和施工。

(5)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想落后，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S和方法，實(shí)際中多以經(jīng)驗(yàn)型管理為主，隨分析人員的不同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果差別很大。

3.電力工程設(shè)計(jì)階段造價控制的內(nèi)容

根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，可將設(shè)計(jì)階段分為三個階段：方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、以及施工設(shè)計(jì)。對于電力工程項(xiàng)目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設(shè)計(jì)階段其工作程序?yàn)椋合冗M(jìn)行可行性分析研究，再根據(jù)研究報告做初步設(shè)計(jì)，按照初步設(shè)計(jì)確定概算實(shí)施施工圖的設(shè)計(jì)，最后完成整個設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格按照程序保證設(shè)計(jì)工作順利有序進(jìn)行。電力工程項(xiàng)目的各個設(shè)計(jì)階段，造價控制的具體內(nèi)容如下：

(1)方案設(shè)計(jì)階段

方案設(shè)計(jì)階段主要根據(jù)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的說明書和圖紙、以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進(jìn)行可行性分析，對項(xiàng)目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設(shè)施的情況、產(chǎn)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(shè)計(jì)階段要確定投資目標(biāo)，編制項(xiàng)目的總投資分配、分解規(guī)劃。

(2)初步設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)即為根據(jù)可行性報告所做的具體實(shí)施方案。根據(jù)設(shè)計(jì)說明書和圖紙，對工程項(xiàng)目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)總概算。初步設(shè)計(jì)不能更改可行性報告中的建設(shè)規(guī)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(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段

根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細(xì)的建筑安裝圖紙，包括建設(shè)項(xiàng)目工程的詳圖、零部件結(jié)構(gòu)的明細(xì)表、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法等。

4.結(jié)語

篇(6)

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制雙音多頻網(wǎng)絡(luò)通訊無線通訊家庭自動化

21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進(jìn)步。數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時候、任意地點(diǎn)對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是輕輕的點(diǎn)幾下鼠標(biāo)，或者打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、數(shù)字留言等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和110可以在第一時間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。

1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作過程

智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、系統(tǒng)分機(jī)、Internet服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)接口等部分組成。其中系統(tǒng)主機(jī)通過服務(wù)器（個人計(jì)算機(jī)）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網(wǎng)接口電路連入PSTN。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主機(jī)與分機(jī)通過無線傳輸組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主機(jī)通過本地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)同系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。

該系統(tǒng)正常工作時，用戶可以通過Internet和PSTN兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，當(dāng)通過Internet訪問時，本系統(tǒng)可提供一個界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運(yùn)行在家中的服務(wù)器即可對家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；當(dāng)通過PSTN訪問時，本系統(tǒng)將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。

2系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)的硬件主要有系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)兩大部分。系統(tǒng)主機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統(tǒng)分機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備，具體硬件組成框圖如圖4所示。

通過系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路可將主機(jī)CPU從繁忙的計(jì)算中解脫出來，以便把主要精力運(yùn)用在控制和信息傳遞上。系統(tǒng)主機(jī)主要依照各個功能電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統(tǒng)分機(jī)的各種接口電路和主機(jī)相似，只是根據(jù)設(shè)備的不同（傳感器單元）有著細(xì)節(jié)上的變化。下面主要介紹系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路。

2．1nRF401無線數(shù)據(jù)傳輸電路

無線數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其電路構(gòu)成。nRF401采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其工作效率可達(dá)20kbit／s，且有兩個頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機(jī)模式。它不用對數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，其天線接口設(shè)計(jì)為差分天線，因而很容易用PCB來實(shí)現(xiàn)。

2．2看門狗電路

看門狗電路由MAX813L及其元件組成。通常，在單片機(jī)的工作現(xiàn)場，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導(dǎo)致程序跑飛、造成死機(jī)或者程序不能正常運(yùn)行。如果不及時恢復(fù)或使系統(tǒng)復(fù)位，就容易造成損失?？撮T狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機(jī)時，能有效地使系統(tǒng)復(fù)位以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號，就可以保證在程序運(yùn)行異常時，由MAX813L使單片機(jī)復(fù)位。

2．3DS1307時鐘接口電路

DS1307時鐘芯片是美國DALLAS公司生產(chǎn)的I2C總線接口實(shí)時時鐘芯片。DS1307可以獨(dú)立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計(jì)時準(zhǔn)確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時鐘保護(hù)功能，可自動切換到后備電源供電。同時還具有閏年自動調(diào)整功能，可以產(chǎn)生秒、分、時、日、月、年等數(shù)據(jù)，并將其保存在具有掉電保護(hù)功能的時間寄存器內(nèi)，以便CPU根據(jù)需要對其進(jìn)行讀出或?qū)懭搿Ｓ捎趩纹瑱C(jī)AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅(qū)動DS1307，就必須采用單主機(jī)方式下的I2C總線虛擬技術(shù)。在此方式下，以單片機(jī)為主節(jié)點(diǎn)（主器件），主器件永遠(yuǎn)占有總線而不出現(xiàn)總線競爭，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機(jī)）可在時鐘線（SDL）上產(chǎn)生時鐘脈沖，在數(shù)據(jù)線（SDA）上產(chǎn)生尋址信號、開始條件、停止條件以及建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷Ｈ魏伪贿x中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此，需加上拉電阻。

2．4MT8880C雙音頻編解碼電路

由于單片機(jī)是通過MT8880C芯片得到PSTN網(wǎng)絡(luò)的雙音頻信號解碼輸出，也就是說，單片機(jī)可以識別來自PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識別與遠(yuǎn)程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統(tǒng)可以在緊急時刻將用戶預(yù)置的緊急電話打到PSTN網(wǎng)絡(luò)，從而把損失減少到最低。

2．5ISD4004語音錄放電路

ISD4004是美國ISD公司生產(chǎn)的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號。該芯片可提供SPI標(biāo)準(zhǔn)接口和單片機(jī)進(jìn)行接口，其語音的錄放控制均通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。該芯片的一個最大特點(diǎn)是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機(jī)編程控制來構(gòu)成本系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)絡(luò)用戶的語音平臺。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此需要加上拉電阻。

2．6MAX202串行通訊電路

通訊電路可由串行通訊專用芯片MAX202組成，通過此電路可以方便地與PC機(jī)進(jìn)行串行通訊。

2．7鈴流檢測與摘掛機(jī)控制電路

當(dāng)系統(tǒng)被呼叫時，電話交換機(jī)發(fā)出鈴流信號。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號電壓比較高，所以先要通過高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光耦。再經(jīng)光耦隔離轉(zhuǎn)換后，從光耦輸出時通時斷的正弦波，最后經(jīng)RC回路進(jìn)行濾波以輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波。該方波信號可以直接輸出至單片機(jī)的定時器1進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對鈴流的檢測。

由于程控電話交換機(jī)在電話摘機(jī)時電話線回路電流會突然變大（約30mA），因此，交換機(jī)檢測到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)的P1．7來控制一個固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的控制端應(yīng)連接一個大約300Ω的電阻后再接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。

3系統(tǒng)軟件編制

本系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)分機(jī)的C51程序和系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序組成。

3．1系統(tǒng)主機(jī)程序的編制

系統(tǒng)主機(jī)程序主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。包括無線數(shù)據(jù)傳輸程序、看門狗程序、時間戳程序、雙音頻編解碼程序、語音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測與摘掛機(jī)控制程序、系統(tǒng)初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅(qū)動為主導(dǎo)思想。消息由計(jì)數(shù)器中斷1、外部中斷0和串行中斷產(chǎn)生，在中斷服務(wù)程序中，應(yīng)將相應(yīng)的狀態(tài)位置位，而在消息循環(huán)中則應(yīng)按相應(yīng)的狀態(tài)位調(diào)用功能函數(shù)，然后由功能函數(shù)將相應(yīng)的狀態(tài)位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環(huán)中。其程序流程如圖5所示。該系統(tǒng)的分機(jī)程序和主機(jī)類似，故此不再詳述。

3．2系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序的編制

這部分通訊程序分為服務(wù)器和客戶端兩個程序，主要通過Internet網(wǎng)絡(luò)完成用戶的控制功能。

服務(wù)器程序主要完成客戶端與系統(tǒng)主機(jī)通訊的中轉(zhuǎn)，即將客戶端發(fā)來的控制或者查詢命令翻譯成系統(tǒng)主機(jī)能識別的格式，或者將系統(tǒng)主機(jī)收到的報警等信息上傳到客戶端。服務(wù)器程序使用Socket與客戶端進(jìn)行Internet通訊。

客戶端程序是運(yùn)行在遠(yuǎn)端用戶的控制界面，主要用于完成家居內(nèi)狀態(tài)的顯示以及對家居內(nèi)電器的遠(yuǎn)程控制，同時使客戶端直接連接到服務(wù)器。

篇(7)

【關(guān)鍵詞】：單片機(jī);抗干擾;控制狀態(tài);冗余技術(shù)

隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

1.系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象

由于單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。

（1）數(shù)據(jù)采集誤差加大。干擾侵入單片機(jī)控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是當(dāng)傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴(yán)重。

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

（3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。單片機(jī)控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)有可能被竄改。在單片微機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、常數(shù)存于程序存儲器中，避免了這些數(shù)據(jù)受到干擾破壞，但對于內(nèi)RAM、外擴(kuò)RAM中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。根據(jù)干擾竄入的途徑、受干擾數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，系統(tǒng)受損壞的情況也不同．有的造成數(shù)據(jù)誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時器/計(jì)數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。

（4）程序運(yùn)行失常。單片機(jī)控制系統(tǒng)中程序計(jì)數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。如果外界干擾導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運(yùn)行。由于受到干擾后計(jì)數(shù)器的值是隨機(jī)的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進(jìn)入"死循環(huán)"，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。

2.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的分析和方法

單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性技術(shù)涉及到生產(chǎn)過程的方方面面，不僅與設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、維護(hù)有關(guān)，還與生產(chǎn)管理、質(zhì)量監(jiān)控體系、使用人員的專業(yè)水平與素質(zhì)有關(guān)。這里主要是從技術(shù)角度分析提高系統(tǒng)可靠性的最常用方法。

導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的內(nèi)部因素主要有以下三點(diǎn)：

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

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括硬件電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)行軟件設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)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(yōu)化的電路設(shè)計(jì)也可以消除或削弱外部干擾對整個系統(tǒng)的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結(jié)構(gòu)，也稱容錯技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，它是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。當(dāng)某些元器件發(fā)生故障時也不影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設(shè)計(jì)，目的是提高單片機(jī)系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術(shù)、去耦電路、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)等。

軟件是微機(jī)系統(tǒng)區(qū)別于其它通用電子設(shè)備的獨(dú)到之處，通過合理編制軟件可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術(shù)，對單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用而言，保持信號信息和重要數(shù)據(jù)是提高可靠性的主要方面。為防止系統(tǒng)故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)或文件多重化，復(fù)制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區(qū)間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復(fù)制，使信息得以恢復(fù)。二是時間冗余技術(shù)，為提高單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，可采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將執(zhí)行結(jié)果與前一次結(jié)果進(jìn)行比較對照來確認(rèn)系統(tǒng)工作是否正常。只有當(dāng)兩次結(jié)果相同時，才被認(rèn)可，并進(jìn)行下一步操作。

若兩次結(jié)果不相同，可再次重復(fù)執(zhí)行一次，當(dāng)?shù)谌谓Y(jié)果與前兩次之中的一次相同時，則認(rèn)為另一結(jié)果是偶然故障引起的，應(yīng)剔除。若三次結(jié)果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進(jìn)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(shù)，也稱為重復(fù)檢測技術(shù)。三是故障自動檢測與診斷技術(shù)，對于復(fù)雜系統(tǒng)，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(tǒng)進(jìn)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(shù)：單片機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行軟件是系統(tǒng)要實(shí)行的各項(xiàng)功能的具體反映。軟件的可靠性主要標(biāo)志是軟件是否真實(shí)而準(zhǔn)確地描述了要實(shí)現(xiàn)的各種功能。因此對生產(chǎn)工藝過程的了解程度直接關(guān)系到軟件的編寫質(zhì)量。提高軟件可靠性的前提條件是設(shè)計(jì)人員對生產(chǎn)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(shù)：有些重要系統(tǒng)，一但發(fā)生故障時希望整個系統(tǒng)應(yīng)處于安全或保險狀態(tài)。此外，還有常見的數(shù)字濾波、程序運(yùn)行監(jiān)視及故障自動恢復(fù)技術(shù)等。

（3）安裝與調(diào)試。元器件與整個系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，是保證系統(tǒng)運(yùn)行與可靠性的重要措施。盡管元器件選擇嚴(yán)格，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)合理，但安裝工藝粗糙，調(diào)試不嚴(yán)格，仍然達(dá)不到預(yù)期的效果。

導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的外因是指單片機(jī)控制系統(tǒng)所處工作環(huán)境中的外部設(shè)備或空間條件導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的不可靠因素，主要包括以下幾點(diǎn)：一是外部電氣條件，如電源電壓的穩(wěn)定性、強(qiáng)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(jī)械條件，如振動、沖擊等。

為保證系統(tǒng)可靠工作，必須創(chuàng)造一個良好的外部環(huán)境。例如：采取屏蔽措施、遠(yuǎn)離產(chǎn)生強(qiáng)電場干擾的設(shè)備；加強(qiáng)通風(fēng)以降低環(huán)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(diào)試是基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是手段，外部環(huán)境是保證，這是可靠性設(shè)計(jì)遵循的基本準(zhǔn)則，并貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行的全過程。為實(shí)現(xiàn)這些準(zhǔn)則，必須采取相應(yīng)的硬件或軟件方面的措施，這是可靠性設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。

中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在開發(fā)過程中，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的工作環(huán)境，采用以上的系統(tǒng)抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施與方法，基本能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，充分地體現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)在不增加控制成本的情況提高機(jī)電設(shè)備的自動化性能與智能性的優(yōu)越所在。

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