電路設計開發流程范文

導語：如何才能寫好一篇電路設計開發流程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：集成電路設計；版圖；CMOS

作者簡介：毛劍波（1970-），男，江蘇句容人，合肥工業大學電子科學與應用物理學院，副教授；汪濤（1981-），男，河南商城人，合肥工業大學電子科學與應用物理學院，講師。（安徽?合肥?230009）

基金項目：本文系安徽省高校教研項目（項目編號：20100115）、省級特色專業項目（項目編號：20100062）的研究成果。

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）23-0052-02

集成電路（Integrated Circuit）產業是典型的知識密集型、技術密集型、資本密集和人才密集型的高科技產業，是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業，是新一代信息技術產業發展的核心和關鍵，對其他產業的發展具有巨大的支撐作用。經過30多年的發展，我國集成電路產業已初步形成了設計、芯片制造和封測三業并舉的發展格局，產業鏈基本形成。但與國際先進水平相比，我國集成電路產業還存在發展基礎較為薄弱、企業科技創新和自我發展能力不強、應用開發水平急待提高、產業鏈有待完善等問題。在集成電路產業中，集成電路設計是整個產業的龍頭和靈魂。而我國集成電路設計產業的發展遠滯后于計算機與通信產業，集成電路設計人才嚴重匱乏，已成為制約行業發展的瓶頸。因此，培養大量高水平的集成電路設計人才，是當前集成電路產業發展中一個亟待解決的問題，也是高校微電子等相關專業改革和發展的機遇和挑戰。[1-4]

一、集成電路版圖設計軟件平臺

為了滿足新形勢下集成電路人才培養和科學研究的需要，合肥工業大學（以下簡稱“我校”）從2005年起借助于大學計劃，和美國Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、華大電子等公司合作建立了EDA實驗室，配備了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni設計系統等EDA軟件。我校相繼開設了與集成電路設計密切相關的本科課程，如集成電路設計基礎、模擬集成電路設計、集成電路版圖設計與驗證、超大規模集成電路設計、ASIC設計方法、硬件描述語言等。同時對課程體系進行了修訂，注意相關課程之間相互銜接，關鍵內容不遺漏，突出集成電路設計能力的培養，通過對課程內容的精選、重組和充實，結合實驗教學環節的開展，構成了系統的集成電路設計教學過程。[5，6]

集成電路設計從實現方法上可以分為三種：全定制（full custom）、半定制（Semi-custom）和基于FPGA/CPLD可編程器件設計。全定制集成電路設計，特別是其后端的版圖設計，涵蓋了微電子學、電路理論、計算機圖形學等諸多學科的基礎理論，這是微電子學專業的辦學重要特色和人才培養重點方向，目的是給本科專業學生打下堅實的設計理論基礎。

在集成電路版圖設計的教學中，采用的是中電華大電子設計公司設計開發的九天EDA軟件系統（Zeni EDA System），這是中國唯一的具有自主知識產權的EDA工具軟件。該軟件與國際上流行的EDA系統兼容，支持百萬門級的集成電路設計規模，可進行國際通用的標準數據格式轉換，它的某些功能如版圖編輯、驗證等已經與國際產品相當甚至更優，已經在商業化的集成電路設計公司以及東南大學等國內二十多所高校中得到了應用，特別是在模擬和高速集成電路的設計中發揮了強大的功能，并成功開發出了許多實用的集成電路芯片。

九天EDA軟件系統包括ZeniDM（Design Management）設計管理器，ZeniSE（Schematic Editor）原理圖編輯器，ZeniPDT（physical design tool）版圖編輯工具，ZeniVERI（Physical Design Verification Tools）版圖驗證工具，ZeniHDRC（Hierarchical Design Rules Check）層次版圖設計規則檢查工具，ZeniPE（Parasitic Parameter Extraction）寄生參數提取工具，ZeniSI（Signal Integrity）信號完整性分析工具等幾個主要模塊，實現了從集成電路電路原理圖到版圖的整個設計流程。

二、集成電路版圖設計的教學目標

根據培養目標結合九天EDA軟件的功能特點，在本科生三年級下半學期開設了為期一周的以九天EDA軟件為工具的集成電路版圖設計課程。

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文文介紹了單片機控制的電動機Y-啟動電路設計，該設計是一個以弱電控制強電的設計，有多方面的功能，為智能控制和精確控制電動機的啟動提供了合理有效的解決方案。本文對系統的各個環節進行了詳細的闡述，并論述了各環節中的硬件電路設計，針對軟件設計與硬件的綜合調試進行了全面的分析，以實現弱點控制強電為目的，并通過獨立式鍵盤對電動機的啟動進行調控，該設計經過調試和檢測，實現了設計任務的各種指標。

【關鍵詞】單片機 電動機啟動 電路設計

在我們生活中的各個領域隨處可見單機片的蹤跡：計算機網絡通信與數據傳輸、各種智能IC卡、轎車的安全系統、攝影機、飛機上的各種控制儀表，甚至電子寵物和程控玩具，都離不開單片機的應用。在工業中，電動機的星三角啟動的應用十分廣泛，隨著技術自動化的普及，工業中也出現了很多自動機器，人們將原本需要人來控制的電動機啟動的工作交給了單片機，不僅防止了很多意外的發生，同時也提高了電動機的生產效率。

1 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路的總體設計任務和選擇

首先要設計一個單片機控制的電動機Y-Δ啟動，設置3秒鐘的啟動時間，并通過按鍵設置電動機Y-Δ進行操作運行和終止。該設計的基本要求和主要內容有：控制器要采用STC89C52RC單機片；電動機的選擇要用三相異步電動機；正5V電源需要選用LM7805三端不可調節的穩壓集成器來實現；在弱電控制強電模塊中選用DC5V繼電器；在電動機運行模塊中要采用220V的交流接觸器；顯示模塊要用兩位級聯共陰數碼管；設置模塊需要通過獨立式鍵盤來進行設置和調控；指示模塊需選用不同顏色的發光二極管進行指示操控。

根據上述任務設計的要求，經分析探討，基于單片機定時器系統的設計中包括的內容有：電源模塊、定時模塊、控制器模塊、顯示模塊、設置模塊以及指示模塊。

2 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路中系統各環節的硬件電路設計

2.1 電源模塊電路

該設計通過+5V直流電壓來供電，一般來說，直流穩壓電源的組成部分有電源變壓器、整流濾波電路和穩壓電路。電源變壓器是把交流電網中220V的電壓轉換成為比所需要的值，交流電壓經過整流電路變為脈動的直流電壓，因為脈動的直流電壓中含有大幅度的紋波，當電網電壓波動、溫度和負載發生變化時穩壓電路能夠繼續保持直流電壓的穩定，選用輸出電壓為+5V的三端集成穩壓器LM7805，變壓器會將電網220V的電壓轉為+9V，通過發光二極管橋式整流之后，送入LM7805的輸入端。

2.2 復位和晶振電路

單片機在平時復位端電平是0，單片機復位主要通過按鍵高電平復位，該設計中的復位電路既能用于操作復位，也能實現上電復位。通電時，電極兩端可看做短路，RESET端電壓逐漸下降，也就是低電平，此時單片機開始工作。LED發光二極管在復位電路中主要用來指示電路電源是否安全接通，晶振電路采用的是外部無源晶振，晶振值選用12MHz，兩個諧振電容取值為30PF。

2.3 弱電控制強電電路

電氣觸頭可通過電流，可以把強電接觸器的線圈直接接在弱電繼電器觸頭上，如果弱電繼電器觸頭可通過電流，可在其上加一個中間繼電器以控制強電。

2.4 電動機運行模塊電路

電動機的電源通斷可以通過單片機控制的接觸器主觸頭加以控制，同時電機的星型啟動三角運行的效果可由單片機的定時來轉換。

2.5 電路設置

設置電路的過程中，電路可通過獨立式鍵盤的設置和調控加以控制，采用P2口作為獨立式鍵盤的行線，在這里不必加上拉電阻。

2.6 電路指示

此設計主要采用發光二極管作為指示燈，將發光二極管接在接口處，當兩端的電壓差超出自身導通壓降時就會開始工作，此時的電流要滿足電流和電壓的要求，并與發光二極管的電流相適應，二極管才可以正常發光。在發光二極管的連接處接入一個電阻，此電阻能夠通過對二極管圖電流的限制以減小耗損。該設計在+5V的電壓作用下采用510歐對電阻進行限流，二極管會在不超出單片機的最大限流的前提下正常工作。

3 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路中的軟件設計

3.1 系統主程序流程

系統設計的整個過程在系統主程序流程中的具體表現如下：

首先，可以對系統進行初始化，包括地址的常量定義、初始化單片機各端口、資源分配、初始化電動機的啟動時間和定時器、設置推棧指針等。其次，能夠調用啟動時間處理程序，電動機的啟動時間為十六進制數，存儲在數據緩沖區中，如果要顯示出數碼管，就要進行十進制進行區分，并且每一位都存在不同的單元。最后，可以調用啟動時間以顯示程序，在顯示程序當中，要對顯示的數值進行滅0處理，當啟動的時間十位是0的話，將不顯示該位，以降低閱讀差錯。先控制數碼管的位碼，選中要點亮的數碼管，此時將顯示出段碼。

3.2 程序設計和軟件調試

程序流程圖設計好之后就可以根據流程圖編寫程序了，該設計采用匯編語言編寫，經調試，能夠實現設計任務的要求。軟件的調試通過應用KEIL軟件和ISIS軟件仿真電路進行操作和控制，應用KEIL軟件調試后會生成HEX文件，先對設計中的各個環節進行調試，再對主程序進行調試，最后將各部分程序連接起來進行整體調試。

4 結論

綜上所述，本設計開發了一種適用于人們的生產生活的，在單片機的基礎上控制電動機星三角啟動的定時裝置。同時，對系統的各個環節進行了詳細的闡述和分析，論述了各環節中的硬件電路設計，針對軟件設計與硬件的綜合調試進行了全面的分析，以實現弱點控制強電為目的，并通過獨立式鍵盤對電動機的啟動進行調控，該設計經過調試和檢測，實現了設計任務的各種指標。

參考文獻

[1]陸闖.一體化便攜式高頻逆變空氣等離子切割機的研制[D].北京：北京工業大學，2013.

[2]郭慶.異步電動機直接轉矩開環控制研究[D].陜西：西安科技大學，2013.

[3]黃開.基于AVR單片機的柜式空氣凈化器控制系統設計與研究[D].安徽：合肥工業大學，2013.

[4]孫愛如.基于單片機控制的三級式恒功率金鹵燈電子鎮流器[D].廣東：華南理工大學，2012.

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關鍵詞：汽車；自動空調控制系統；設計分析

引言

近年來，汽車市場消費呈現逐漸增長的趨勢，消費者也越來越看重汽車的整體性能，要求盡可能的改善汽車的駕駛環境，提高駕車體驗。汽車空調，作為汽車的一個關鍵舒適功能件，其當前的主要調控方式為手動控制和少量自動控制，總體上檢測性不高，控制效果較差。針對這一問題，必須要強化對汽車自動空調控制系統的設計和開發力度，實現汽車自動空調控制系統性能的最優化。

1 汽車自動空調控制系統的基本構成分析

本研究中汽車自動空調控制系統的控制核心為PIC單片機，包括人機交互、執行驅動、傳感器及控制芯片四個單元，在控制芯片和CAN總線的作用下，控制系統的執行驅動單元、傳感器能夠有效的聯系起來。

同傳統的汽車空調控制系統相比，研制的汽車自動空調控制系統一方面具有手動控制的功能，另一方面還應該具備良好的自動調控性能。當汽車自動空調控制系統處在自動調控的情況下，系統內部的傳感器能夠對汽車內/外部溫度、光照強度、車內濕度、蒸發器及發動機水溫等狀況進行實時性的監測，綜合把握多方面的狀況，根據周圍環境各項參數，對汽車內部的溫度環境進行優化調整[1]。此外，當汽車內含有較多的有害物質或人工設置的溫度狀況與實際狀況不統一時，在控制系統芯片的作用下，借助驅動單元能夠使各個機構高效的運行，將相關參數一一呈現在汽車自動空調控制系統的顯示面板中，便于更好的了解和掌握自動空調控制系統的實際狀況。

2 汽車自動空調控制系統的硬件設計

2.1 溫度檢測電路設計

本研究中汽車自動空調控制系統的溫度傳感器動包括五路，分別發揮對車內部、外部溫度進行實時性的采集，對發動機溫度進行采集，對蒸發器溫度進行采集的功能，除了發動機溫度采集電路系統之外，其他的溫度傳感器電路相一致。由瑞士盛思銳企業所提供的SHT11系列貼片型溫濕度傳感器是溫度監測電路的關鍵構成，該電路中設置的溫濕度傳感器為建立在CMOSensTM技術基礎上的單片全校準溫濕度傳感器。汽車自動空調控制系統的溫度檢測電路可以將數字量通過直接的方式輸出，聚合體濕度敏感、溫度敏感兩大元件共同構成了溫度檢測電路的芯片，前者為電容式，能夠使濕度轉變為電信號，而后者應用的原料為能帶隙材料，電信號通過溫度轉化而來[2]。

在設計控制系統溫度檢測電路的過程中，在微弱電荷信號放大器的作用下，可以對電信號進行放大處理，之后利用模數轉換器（14位）進行進一步的操作，最后到達單片機同步串口。

2.2 控制芯片設計

汽車自動空調控制系統中的控制芯片為pic18f2480-iso單片機，在接收由傳感器傳送的信號后，對其進行處理和有效的轉化，生成操控系統部件的控制信號，對系統執行機構進行相應的控制，例如：新風、混合或模式風門，為系統控制功能的實現奠定堅實的基礎[3]。自動空調控制電路中使用的單片機主要涵蓋模數轉換通道（分辨率為10位，共十三路）、可編程定時器/計數器（8位一個，16位3個）及輸入捕捉/輸出比較/脈寬調制模塊（兩路）。

2.3 鼓風機控制電路設計

鼓風機控制電路也是汽車自動空調控制系統設計的重要部分，該電路中使用的是直流鼓風電機，在實際調控風量的過程中，需要通過調節直流電機轉速的方式來實現。本研究對電機運行轉速進行控制的主要途徑就是脈寬調制，脈寬調制信號能夠從芯片脈沖寬度調制端口獲取，該信號具有占空比可調的特點，直流電機正反轉和調速軍利用L298N進行調控，將電機的風速控制在有效的范圍內。

2.4 空氣質量檢測電路設計

設計空氣質量檢測電路時，為了最大限度的降低車內有害物質對用戶健康的損害，需要嚴格的監測有害氣體的含量是否超出了標準的規定，并及時性的通風，增大空氣的更換率[4]。可以應用新型的三電極體系電化學氣體傳感器，根據相應電阻數值的大小對二氧化碳、一氧化碳及碳氫化合物、氮氧化物等氣體含量進行測試，提高空氣的質量。

2.5 風門驅動控制電路設計

在系統風門驅動控制電路中，可以通過開關調節混合風門的方式，實現冷、熱風比例的最優化，從而使用戶設置的溫度參數與實際狀況相符，保證輸出合理的溫度。直流電機是混合風門的主要運行動力，該執行機構包括除霜、吹腳除霜、吹腳/頭等多個檔位，能夠調整成內/外循環、百分之三十新風等新風風門檔。電機位置信號信息可以被芯片所獲得，如果電機實際狀況同設置規定不符，會通過SH-2043芯片的控制指令做出相應的調整。

3 汽車自動空調控制系統的軟件設計及測試結果

通過C語言編寫程序對汽車自動空調控制系統進行開發設計，使得系統軟件的后期升級操作簡便化，方便進行調試，且可讀性良好。汽車自動空調控制系統的關鍵控制程序分為以下幾個部分：控制鼓風機、控制風門、檢測參數/按鍵和初始化等。完成初始化操作后，系統要先對車內部和外部的溫度進行檢測，得到有關風門、蒸發器等部件的溫度信息，對按鍵值進行掃描操作[5]。如果用戶與實際的參數數據不同，需要應用到鼓風機、風門的調節子程序，使執行機構進行有效的運行。在制冷情況下，對控制系統進行測試，表明本研究中的控制系統能夠對汽車內部的溫度進行高效的調控。

綜上所述，基于PIC單片機基礎上的汽車自動空調控制系統具有良好的性能，通過相應的設計開發方案，可以保障系統的實用性，有效的提高了系統的整體可靠性，能夠實現精細化的調控和管理，提高用戶的滿意度，獲得了較大的效益。

參考文獻

[1]周翼翔.基于P87C522單片機的汽車空調控制系統[J].制造業自動化，2009（8）：151-153.

[2]吳健，侯文，鄭賓.基于STC89C52單片機的溫度控制系統[J].電腦知識與技術，2011，7（2）：902-903.

[3]寧成軍，張江霞.基于Proteus和Keil接口的單片機硬件電路仿真[J].現代電子技術，2006，29（18）：142-143.

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在系列產品開發過程中與企業進行項目合作,同行業一線專家一起進行技術開發,并共同進行課程開發和實驗室建設,建立工廠化的專業實習實訓基地;借助項目合作企業的連鎖經營或者特許經營,所有學生自己制作的產品經檢驗合格后,都可以通過合作企業正式對外銷售,達到產學合作的目的。從系統論角度研究,將人才培養系統設計分為頂層設計、中間層設計、底層設計三個部分。

1.1頂層設計—系統的結構設計

系統的結構設計可以設計為:信息采集、信息統計和人才培養方案設計的組織和實施部門為教務處,而實施部門為教學系部;課程標準設計的組織部門為教學系部,實施部門為相應教研室;課程教案設計與執行的組織部門為教研室,實施部門為教師,共同組成了教學系統。

1.2中間層設計—人才培養方案與課程體系設計

課程體系設計采用目標模式的任務分解的設計方法。基于目標模式的任務分解課程體系設計方法,目標分解然后具體化為任務,任務分解然后具體化為核心課程。這樣來實現由宏觀到微觀,由抽象到具體的人才培養方案或課程體系設計過程。目標的實現要體現在具體任務的完成中,所以任務是目標的具體化。而任務的實現要體現到具體課程實現中,所以課程又是任務的具體化,如此完成課程體系的構造。實現目標的任務可以是不同的,這體現了異曲同工之效,因此就可在不同學校的同一個專業,通過任務設計的不同而體現各自的特色。人才培養方案設計中,總目標是提高運用知識解決實際問題的能力。該目標分解為基礎能力目標、專業能力目標和社會能力目標。通過“系列產品(項目)驅動”、“校企合作、訂單培養”等方式著重培養學生的專業能力;將社團、勤工助學、創業孵化基地等活動融入到社會能力課程模塊,引導學生把情商相關理論知識用于實際過程,實現學生情商的提升,促進社會能力的培養;通過組織基礎能力課程競賽,將競賽項目融入到課程教學全過程的方式,提高學生基礎能力。這里的系列產品(項目)在具體設計時應該具有如下五個特點:①是在相關專業領域具有知識的綜合性、可持續的技術先進性和一定競爭力的產品或項目;②具有完整的服務和使用功能且在關鍵部件上最好有自主知識產權;③通過一定的努力、協同和教師的指導,學生可以在三年內完成;④在設計、制作或開發上不需要投入過多資金;⑤在一定時間內具有良好的商業價值和市場前景。

1.3底層設計—課程標準設計

其主要的設計思路是:課程目標是教學生完成一個與課程相關的實際項目或任務。課程的組織是按照實際的項目或任務完成時的操作過程進行逐層的任務分解,以此構成有任務分解邏輯關系的實踐系統,在此基礎上,確定完成每個最底層的子項目或子任務需要的知識。這種設計保證了實踐內容的系統性和完整性,而知識是根據最底層的子項目或子任務的需要確定的,它可能是不完整的或不系統的。

2產品或項目驅動描述

基于“無線傳感網絡控制模塊系列產品”的開發流程,按照工程實際工作過程將開發流程分解成需求分析與系統設計、模塊電路設計、PCB設計與制作、模塊焊接安裝調試、通信建模、模塊控制與調試、開發應用等工序。然后將完成每一道工序的任務所需的技術和相關理論,設計一門或兩門核心課程,并根據教育的規律,從基礎到高級技能、從模塊到綜合系統安排教學內容。

2.1產品或項目的使用說明

1)系列產品概述。“無線傳感網絡控制模塊”主要分為三個部分:控制模塊、RF無線電發射模塊和RF無線電接收模塊,通過USB接口從計算機下載控制程序,利用串、并行的方式來發送數據信息、機器人控制信息及其他信息,從而實現遠程無線遙控。

2)使用說明。以機器人為例,“無線傳感網絡控制模塊”可以直接連接在控制板部分,機器人通過接口與RF無線模塊通訊,使用RF無線模塊發送數據就像通過串口發送數據一樣,在一個簡單的通信協議下可以實現多個機器人間的數據通信,組成無線傳輸網絡。這樣兩個或更多的機器人在一起可以共享數據信息,如傳感器信息,位置信息等,可以使多個機器人協同工作。RF信號的覆蓋范圍可達150米,這樣便可通過無線傳輸網絡實現遠程機器人的控制。

2.2產品或項目的設計開發流程

“無線傳感網絡控制模塊”系列產品,運用電路分析與設計技術、單片機技術、接口技術、傳感與檢測技術、通信技術、C語言編程技術、電子制板技術、生產工藝與品質管理技術,在通信技術專業生產領域具有知識的綜合性,在技術上具有可持續的先進性和一定競爭力,有著良好的商業價值和市場前景。需求與功能分析,系統概要設計階段:根據市場調研進行需求分析,產生需求規格說明書;根據需求分析進行可行性分析,產生可行性分析報告;由此進行確定產品的主要功能,根據產品功能需求對產品進行系統概要設計,建立系統的體系結構、進行模塊劃分,產生系統概要設計說明書;編寫項目進度,進行項目管理。主要技術及相關理論知識:資料搜集與分析、項目管理技術、技術文檔編輯規范等。模塊電路設計階段需對模塊功能進行可行 性分析,據此設計電路,再根據工程計算結果、工程經驗以及參考文獻與技術手冊選用合適的元器件,最后利用常用電子線路仿真軟件對電路進行仿真,直至仿真結果滿足功能需求。該階段所需的技術與理論知識有:功能與可行性分析、元器件識別與選用、電路設計與仿真、文獻查閱技術、電子線路知識、工程計算知識、電機控制知識。PCB設計與制作階段需使用CAD軟件進行電路的原理圖繪制與PCB版圖設計,若仿真結果正確,則輸出PCB文件,根據PCB文件進行印制電路板的制作。該階段所需的技術與理論知識有:CAD軟件安裝與使用、印制電路板制作設備的使用、計算機輔助設計方法與常用元器件庫相關知識。模塊焊接按照調試階段需根據電路需要選購元器件,再進行電路的焊接,最后進行電路的硬件調試。該階段所需的技術與理論知識有:電子產品制造技術、電子產品測量技術、電子產品調試技術、電子產品生產工藝知識、常用電子儀器儀表與電子產品焊裝基本知識。模塊控制與調試階段需要對做好的模塊電路進行控制程序的編寫、編譯、下載與調試。該階段所需的技術與理論知識包括:單片機的C語言編程技術、編譯與下載軟件使用、軟件調試工具的使用、單片機與接口技術等相關知識。通信建模主要構建無線通信傳輸模型,根據協議確定傳輸模式,進行編碼算法設計。該階段所需的技術與理論知識包括:信號與系統、通信協議、傳輸模式、軟件調試工具的使用等相關知識。模塊開發應用階段需對整機電路功能進行分析,再根據功能進行編碼算法設計、最后進行整機裝配與調試,具體要求如下:(1)整機功能分析:根據需求規格說明書進行可行性分析,系統

架構設計、功能模塊設計,并完成各部分相應文檔的編寫。該部分主要包括整機電路功能可行性分析、整機電路設計等方面的內容。(2)源代碼開發與下載:是對系統功能的實現,主要進行程序的編碼、算法實現、功能測試。為實現系統的功能此階段所需的知識為:C語言程序設計、單片機應用技術、傳感與檢測技術等。(3)整機裝配與調試:系統測試階段主要是針對前段編碼設計階段模塊單元測試和集成測試。測試所需的理論知識和技術為:測試計劃、測試工具、整機電路裝配與調試測試文檔的編寫、測試過程管理等。

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關鍵詞：雨水井清掏機;STC89C52;遙控器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.101

1 引言

國內雨水井的疏通一直沿用人工清掏的方式，一般應用大鐵勺、鐵鏟等手工工具，也有采用一些較先進的手工清掏工具，如污泥鏟、污泥鉗等，但人工清掏工作效率低、勞動強度大。本文在清掏機械手機械設計及主控制器的基礎上，進一步研究一種遙控裝置，解決雨水井場地狹小，人員操作效率低和質量差等問題，提高使用的方便性。

2 機械手整體結構與控制方案

本文設計的清掏機機械結構采用鉸鏈式方案，通過液壓缸控制桿式鉸鏈結構動作，以提高工作效率，它將清掏機安裝于可轉動的底座上，其轉動的控制可以通過手動進行，也可使用液壓缸對底座進行控制;由升降缸、伸縮缸組合控制抓斗的位置，抓斗升降缸控制抓取裝置延井口上下移動，夾緊放松缸控制抓取機構動作，以實現清掏作業。因此，該設備至少需要使用5個電磁液壓閥才可完成對各動作進行液動控制?？刂品桨钢校ㄎ?、轉動等采用手動助力控制，抓斗升降與抓取動作可采用手動和自動兩種控制模式。

操作人員采用無線遙控方式，通過手持遙控器對機械手的動作進行控制，其中，抓取機構的上下運動和抓取動作需要配有點動或自動運行模式，其他為點動控制。遙控器上電后與主控部分進行通信對接，如果對接成功則相應的指示燈亮，遙控器的數碼管上顯示初始值，此時，可對設備進行相應的控制，也可對設備的相關參數進行設置。遙控器控制系統結構框圖如圖1所示：

3 控制器無線通信方式與協議

手持器采用帶有休眠功能的JZ891微功率無線數傳模塊進行手持機與主機之間的數據傳輸，這樣可有效延長工作時間;主控機采用不帶休眠功能的數傳模塊。

JZ881數傳模塊是高集成度的微功率半雙工的無線數傳模塊，其采用高性能射頻芯片及高速單片機，模塊提供8個頻道，工作頻率470-510MHz、傳輸距離1500米（1200bps）、GFSK 的調制方式、透明傳輸方式、內置看門狗，以保長期可靠運行、UART/TTL、RS232、RS485接口、方便、靈活的軟件編程、超大的512bytes數據緩沖區、適合內置式的安裝。本設計采用休眠模式的3V供電模塊，電壓為直流2.7-3.3V，通上電源，模塊處于休眠狀態，必須由用戶控制模塊的喚醒腳，模塊才可進行收發數據。在軟件設計時還增加校驗校驗檢錯模式，以便對錯誤資料重發，提高數據傳輸的安全性與可靠性。協議為兩字節數據。

4 控制系統的硬件設計

4.1 CPU及存儲器的確定

采用了STC公司生產的型號STC89LE54RD的單片機為搖控制設備的控制核心，工作電壓3V。沿用了經典的MCS-51內核，較于傳統的51單片機綜合性能高，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。本系統選用11.0592MHz的晶體振蕩器、12分頻時，機器周期為1us。由于STC89C52芯片內部無能夠在關電后繼續存儲數據的存儲器，本文選用了能夠在1.8V～6V范圍進行擦寫的存儲器24C02作為設置與運行過程數據的存儲。

4.2 數傳模塊引腳定義及硬件聯接

JZ881 模塊有J1 接口座，共有6 個引腳，與單片機聯接關系定義如表1：

4.3 顯示電路設計

選用了4位共陽LED數碼管作為顯示設備，采用動態顯示方式驅動LED數碼管。數碼管的A-G引腳經過限流電阻與P0端口相連接。P0端口的功能是輸出顯示數據。P1端口的任務是選擇數碼管，具體由P1.0、P1.1、P1.2和P1.3控制。由于位控制的電流消耗較大，每位需選用一個PNP三極管驅動連接在數碼管的兩個公共端。當某位引腳為低電位，相對應的數碼管會顯示出端口的數據。

4.4 按鍵電路設計

遙控器按鍵需要有下降，上升，夾緊，放松，臂升，臂降六個操鍵，保存，+1，-1三個設置鍵和取消，設置，單周，自動四個功能鍵;本設計中，采用復用鍵模式，將電路設計為六個控制鍵和三個功能鍵共九個鍵，使用P3.2、P3.3、P3.4與P3.5、P3.6、P3.7組成矩陣鍵盤電路，用以檢測，自帶上拉電阻。

5 手持器的軟件設計

5.1 手持器工作要求

打開電源開關，如控制板上電，測可實現與手持板握手，正常發送燈亮，否則錯誤發送燈亮;復位按鍵使程序初始化，并發出停止命令;上電后默認在控制狀態，即下降，上升，夾緊，放松，臂升，臂降均處于手動點動控制狀態，即按對應按鍵，控制板上的對應繼電器動作;如在控制狀態下按單周自動，則設備動作順序為：下降-放松-下降-夾緊-提升-放松-夾緊;按設置鍵，設備進入單周自動運行的各時間段的時間設置模式。從1-4分別為：下降時間，上升時間，夾緊時間，移動時間依次增循環選擇，按一次設置增1，到4后回1，在設置過程中，按下取消鍵，直接返回到控制狀態;例如下降時間的設置：按設置鍵，尾數為7時為下降時間設置，此時讀出原來的下降時間值，在此基礎上，通過+1，-1鍵增減到所設定的值（差值為1秒）。此時，如按保存鍵則保存設置值并進入下一個參數，直到4個參數設置完成，即在顯示6時，按下保存后進入控制狀態，結束設置過程;如按取消鍵則不保存直接進入控制狀態，結束設置過程;在設置狀態下，被設置的那個參數通過數碼管和下方的指示燈均有顯示;開關接通后兩分鐘內沒有操作，設備進入休眠狀態，此時電源燈亮，如需操作，需先按一下復位鍵讓設備重新開始運行。

5.2 手持器主程序流程

手持器主程序流程為上電后，首先對器件進行初始化操作，即完成寄存器初始值設定、部件初始化等系統配置;讀取存儲器的的設置數據，并配置。隨后發送全停命令，以便與主機握手;隨后可進行設制與控制，并將數據值轉換為相應BCD碼送至顯示模塊，在LED數碼顯示管上完成對數值的顯示;采用查詢方式對鍵盤進行掃描，通過按鍵控制向主控制器發送命令控制主機動作。

6 控制系統調試

系統調試包括硬件、軟件調試兩大部分，其目的是為了及時發現系統設計中的錯誤和不完善的地方，對其加以修改，以實現系統的正常運作。兩臺或多臺881模塊要進行通訊，則各臺模塊的頻率和空中速率必須一致。模塊與用戶設備要進行通訊，則模塊和用戶設定的串口參數必須一致。在本設計的軟件的編程過程，先使用調試助手對控制器的簡單功能進行測試，完成后與主控制器聯機調試，并對設備的性能進行進一步的改進，直到成功。

參考文獻：

[1]梁景凱，蓋玉先.機電一體化技術與設計[M].機械工業出版社，2014.

[2]李夢紅，李捍東.基于STC89C52單片機的無線遙控小車設計[J].自動化與儀器儀表，2015（06）.

篇6

關鍵詞：數模一體機；中頻解調；模塊化設計

引言

數模一體機可以同時接收模擬和數字廣播電視信號。筆者參與研發的數模一體機采用晨星半導體公司解碼芯片MSD209為核心，不需要外接機頂盒，只需要一條電視天線輸入就可以同時接收數字和模擬電視信號。由于解碼芯片內部包括對模擬和數字信號的解碼，解碼芯片的集成度比較高，元件比較少，機器操作界面簡單明了。下面介紹該一體機的整機結構設計思路，希望對今后設計數模一體化液晶電視機有一定借鑒。

整機電路結構設計

整機電路設計

整機電路結構如圖1所示。整機具有高清Full HD超薄LED背光顯示屏，能夠實現4：3和16：9信號自動識別功能；符合節能標準，待機功率小于1W；感應按鍵，自由操控，科技時尚；動態Gamma控制、膚色調整、黑電平延伸等，使圖像層次分明、色彩鮮艷、時刻保持清晰視像：能夠接收模擬信號制式和數字信號制式；內置數字多媒體播放器，可支持H.264、MPEG4等多種音視頻格式。該機型具有3路AV輸入，2路YPbPr輸入，1路VGA輸入，3路HDMI輸入，2路USB輸入，1路AV輸出，1路耳機輸出。伴音功放采用晨星半導體公司MSH9000，伴音功率8W×2：DDR采用512Mbit 2片：FLASH采用4Mbit；HDMI切換IC采用3選l通道設計的IC。

中頻解調設計

模擬中頻解調設計

電視機接收到模擬電視信號經過數模一體化高頻頭將模擬高頻信號轉換為模擬中頻信號，再分別經過圖像和伴音聲表面波濾波器后，將信號輸入模擬中頻解調芯片，進行圖像和伴音解調，經中頻放大器分離出模擬CVBS全電視信號。

對于不同地區的模擬信號，通過數模一體化高頻頭轉換為模擬中頻信號頻率也不相同，PAL／SECAM制式的模擬中頻信號頻率為38／38.9MHz，NTSC制式的模擬中頻信號頻率為45.75MHz。設計不同地區的數模一體機時，將圖像和伴音聲表面波濾波器，以及模擬中頻解調芯片更換成與PAL／SECAM／NTSC制式相對應的元件，這大大減少了開發時間，提高了工作效率。

數字中頻解調設計

電視機接收到數字信號經過數模一體化高頻頭將數字高頻信號轉換為數字中頻信號，輸入到數字中頻解調芯片內，進行子帶解調、取樣率變換、整形和校正后，輸出并行TS數字碼流，如圖2、圖3所示。

對于不同地區的數字信號，通過數模一體化高頻頭轉換為數字中頻信號頻率也不相同、ATSC制式的數字中頻信號頻率為44MHz，DVB-T制式的數字中頻信號頻率為45.75MHz。設計不同地區的數模一體機時，將數字中頻解調芯片更換成與ATSC／DVB-T制式相對應的解調芯片。

解碼模塊設計

數字中頻信號TS流經過視頻緩存控制器后，通過解量化器、運動矢量算法設計，數字解碼，最終得到10bit數字RGB信號。數字解碼部分，由于數字信號的不同，解碼方式也不相同，數字解碼形式有MPGE2、MPEG4、H.264、AC3等，通過軟件切換調用，實現不同數字信號的解碼，如圖4、圖5所示。

為了支持PC和視頻兩路輸入，芯片內設有一個3路10bit高精密視頻ADC，上限可達165MHz；支持HDMI1.3的高速信號輸入；多制式3D視頻解碼器，用于NTSC、PAL、SECAM制式；HDTV同步分離器、運動自適應解交織引擎：用以消除抖動效應的新型掃描變換裝置SRC；內設USB單端主控器，適應USB2.0版本格式；另外，最終實現10bit LVDS全高清信號輸出到LED液晶顯示屏。

伴音模塊設計

從MSD209輸出1V音頻信號，經過AZ4558音頻放大器提升3.3倍后，輸出給MSH9000，再經過功放放大，經過喇叭產生聲音，如圖6。

其中R1／R2=3.3、R3／R4=3.3，是左右聲道音頻放大器的放大倍數，MSH9000的放大倍數通過軟件(軟件接口為G0，G1)調節，從15db到31db，分四級。

MSH9000有兩個音頻聲道，每個通道均可提供10w輸出功率，芯片內的音頻功放運行在D類工作狀態，所以功放的功率很高，即使在播放音樂時，也不必使用散熱器，其輸出能與80hm阻抗的揚聲器匹配。MSH9000還能有效抑制咔咔聲和劈啪聲，即使在低功率1W輸出的條件下，也能播放高品質的音樂，其失真度THD小于1％。

整機軟件設計

整機軟件開發是基于8051內嵌MCU硬件架構體系，利用PC開發平臺進行設計和開發。為了使系統軟件更易于為人們所理解、設計、開發、測試和維護，整個軟件開發采用模塊化思想進行設計開發。整個軟件的運行基于時間驅動，調用相應模塊函數、實現各種電視接收、圖像和聲音處理以及顯示等功能、架構見圖7，流程見圖8。

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關鍵詞：軌道車輛裝備；控制系統；綜合實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）12-0122-03

2012年國家基于提高工程技術人才競爭力的需求，提出了《卓越工程師》培養體系，本校軌道車輛專業由于之前的悠久歷史、行業領先的業績有幸首批入選該體系中。

綜合實踐課程是培養卓越工程師的非常重要的環節與手段，故此軌道車輛專業在教學培養計劃上增加了軌道車輛裝備綜合實踐、軌道車輛控制系統綜合實踐、軌道車輛測試技術綜合實踐、軌道車輛設計綜合實踐、軌道車輛制造與修理綜合實踐等實踐性教學環節。軌道車輛技術的發展在近些年突飛猛進，技術更新非?？?，以前的實驗設備、實驗規程均不能很好地滿足綜合實踐的要求，因此_發適用的綜合實踐課程內容、研發適用的綜合實踐設備是擺在軌道車輛實驗室面前的非常重要而緊迫的任務[1]。2015年學院自行開發的一套完整的、在最大程度上保證實驗原理高度一致的基于網絡控制技術的現代軌道車輛綜合實驗平臺系統已經投入使用，并已經完成了2012級軌道車輛專業學生《軌道車輛裝備綜合實踐》（16學時）、《軌道車輛控制綜合實踐》（16學時）的教學任務，通過實踐教學，學生的動手能力、編程能力、對元器件及設備的認知都有了很大的提高[2]。

一、軌道車輛裝備與控制系統綜合實踐的目的

在此實踐訓練中需要綜合應用課堂所學基本理論和技術，應用平時實驗已掌握的軟硬件的基本設計、調試的方法，完成一個綜合了多種設計技術、具有一定實用背景的應用系統的設計。通過這一設計過程，使學生熟悉和掌握軌道車輛裝備與控制系統應用系統設計的基本方法，加深對課堂所學理論知識的理解，進一步提高學生的實踐動手能力。

二、軌道車輛裝備與控制系統綜合實踐的要求

1.基本要求。學生應在實踐環節中完成一個軌道車輛裝備應用系統的方案設計、軟硬件系統設計與制作，系統功能綜合調試，提交設計報告并完成系統功能演示。

2.階段任務與要求。（1）選題。學生自由組合成設計小組，選擇本實踐環節中給出的基本題目作為小組設計題目。（2）方案設計。學生圍繞小組的題目檢索收集資料，進行調研，提出系統總體方案設計，選擇最優方案。（3）軟硬件系統設計與調試?？傮w方案確定后，設計完成硬件電路原理圖，設計并連接好硬件系統。設計完成軟件程序流程，并編寫出相應的程序。完成軟硬件系統的聯機調試，實現選題的設計功能。（4）設計報告的編寫。學生根據本小組的題目及設計過程撰寫綜合實踐報告，陳述設計思想和系統工作原理，剖析解決問題的方案、方法，畫出系統電路原理圖、程序流程圖；寫出調試結果及分析；附參考文獻。（5）答辯及演示。答辯內容應包括所設計題目的基本任務要求，系統總體方案設計，軟硬件系統綜合設計與調試，系統功能演示、總結。

三、備選的工作任務

根據軌道車輛裝備與控制系統的基本組成模塊，設計了五項任務，并制作綜合試驗箱，準備了相關的元器件、PC機及開發環境、數據采集卡等，學生可以自行選擇任一任務來完成。

1.空調器致冷/致熱轉換控制實踐[3]。（1）實踐目的。①掌握半導體致冷器、電磁繼電器、固態繼電器的工作原理及應用方法。②掌握PLC或通用數據采集器數字I/O輸出程序設計原理及半導體致冷器的致冷/致熱轉換控制實驗編程。（2）配備設備。①PC機一臺。②實驗用到的半導體致冷器、散熱片、散熱風扇、電磁繼電器、固態繼電器、接線端子、面包板、導線。③PLC或通用數據采集器一個。（3）綜合實踐要求。本綜合實踐的內容為設計、搭建一能夠根據用戶操作進行空調器致冷/致熱功能轉換的控制裝置。該控制裝置要求如下[4]：①打開空調器的同時，必須打開通風機的開關，如通風機未打開，則空調器不能運行。②打開通風機時可以不必使空調器投入運行。③設置一轉換開關，可由用戶進行操作進行空調器致冷/致熱/通風功能轉換，根據空調器性能的要求，在從致冷工況向致熱工況或致熱工況向致冷工況轉換時在兩個工況之間必須自動加入若干時間的延時，以保護設備。④根據空調致冷/致熱轉換控制系統要求設計相關的控制電路圖。（4）步驟。①仔細閱讀實踐要求，并依照要求進行電路設計。②按照已經完成的電路圖對電路板進行聯接。③編寫程序，按照實驗要求對系統進行調試。（5）實踐報告。①寫出實踐內容及要求；②畫出程序流程圖；③寫出程序清單，并加以注釋；④寫出程序執行結果及調試過程。（6）系統電路圖（參考）。

2.供電網缺相故障檢測斷電控制實踐。（1）實踐目的。①掌握三相供電網缺相檢測工作原理及對應處理方法；②掌握PLC或通用數據采集器數字I/O輸入、輸出程序設計原理及缺相檢測編程。（2）配備設備。①PC機一臺。②PLC或通用數據采集器一個、課程設計實驗電路板一塊。③三相變壓器（無中性線）、整流模塊、濾波電容、手動開關等。（3）實踐要求。本實踐的內容為設計一個能夠在三相供電系統中有某一相掉電時辨識缺失的相位信息并同步斷電的裝置。該裝置要求如下：①在三相供電系統中無中性線，任意相掉電，檢測裝置應能夠檢測出掉電的相位信息并同步斷電。②根據缺相檢測控制系統要求設計相關的控制電路圖。（4）系統電路圖（參考）。

3.設備供電線路接地故障檢測實踐。（1）實踐目的。①掌握設備供電線路接地故障檢測工作原理及對應處理方法。②掌握PLC或通用數據采集器數字I/O輸入、輸出程序設計原理及電路電流平衡檢測控制實驗編程。（2）配備設備。①PC機一臺。②PLC或通用數據采集器。③三相變壓器（無中性線）、整流模塊、濾波電容、手動開關、直流漏電流傳感器。（3）實踐要求。①本實踐的內容為設計一個能夠在三相供電系統中有某一相供電線路故障接地時實時檢測信息并同步斷電的裝置。該裝置要求如下：能夠在無漏電的情況下，無論電流多大，漏電指示裝置無動作，用電設備的供電線路出現大于10mA漏電的情況下，迅速給出漏電信息并切斷供電線路的裝置。②根據供電線路故障接地檢測控制系統要求設計相關的控制電路圖。（4）系統電路圖（參考）。

4.直流電動機調速控制實踐。（1）實踐目的。①掌握直流電動機調速控制工作原理。②掌握PLC或通用數據采集器模擬輸出程序設計原理與實驗編程。（2）配備設備。①PC機一臺。②PLC或通用數據采集器。③直流電源與PWM調壓電源模塊/變頻器、直流電機、測速電機、繼電器。（3）實踐要求。①本實踐的內容為設計、搭建一個能夠通過控制軟件與相關硬件組成的調速控制系統來對直流電動機進行開環調速控制[5]。該裝置要求如下：通過軟/硬操作面板上的控制開關可對電動機進行起停進行控制，通過軟/硬操作面板上的{速旋鈕可對電動機的轉速進行控制。②根據電機調速控制系統要求設計相關的控制電路圖。

5.軌道車輛溫度自動測試系統綜合實踐。（1）實踐目的。①掌握溫度測試系統工作原理。②掌握PLC或通用數據采集器采集模擬輸入程序設計原理與實驗編程。（2）配備設備。①PC機一臺。②PLC或通用數據采集器。③24V穩壓電源、PT-100溫度傳感器、溫度變送器（4―20mA恒流輸出）、終端電阻，控制器（PLC或通用數據采集器）、半導體變溫系統、標準溫度表。（3）實踐要求。①本實踐的內容為設計、搭建一以PT-100溫度傳感器為基礎的自動溫度測試系統。系統要求如下：軸承的溫度測量范圍設定在0℃―100℃之間，車內溫度的測量范圍設定在0℃―50℃之間，車外溫度測量范圍設定在-50℃―50℃之間，在顯示界面上顯示當前測量溫度，測量數據以每5秒鐘的間隔存入硬盤，數據格式包括通道號（位置）、測量時間、測量數據（數據格式為電子報表格式，需對原始數據進行修正）。②根據溫度測試系統要求設計相關的測試電路圖。

2014、2015年完成的綜合實踐課程已取得了良好的效果，學生對于系統的構建、軟硬件知識和應用都有了很大的提高，一部分學生對應用系統的開發產生了濃厚的興趣，綜合實踐課程取得了良好的效果。

在總結經驗的基礎上，2016年對綜合實踐的硬件準備又進行了系統化的改進，設計開發并制作了更為完善的綜合實訓設備作為實踐課程的基礎，學生可根據自己所選任務方向、小組所確定的方案設計自行選擇硬件模塊和備選元器件，來搭建自己的硬件環境。2016年14級軌道車輛在校生將會使用更為完善的教學設備完成綜合實踐課程，綜合實踐會成為培養卓越工程師的有效而有趣的課程。

參考文獻：

[1]宋瑞剛，楊檢，方宇.城市軌道車輛電力牽引實驗臺測控系統設計[J].傳感器與微系統，2012，31（9）：90-95.

[2]劉志明.霍凱軌道車輛控制實驗與實踐教程[M].北京：科學出版社，2016.

[3]楊琳.列車空調實驗臺監控系統[J].工業控制計算機，2004，17（4）：23-24.

篇8

【關鍵詞】信號完整性 傳輸線 反射 串擾 仿真

隨著材料、制作工藝等技術的飛速發展，應用處理器的運行速度越來越高，信號上升時間也是越來越快，這導致傳輸線的一些特性對電路的影響越來越突出，引發了反射、串擾、同步切換噪聲、延遲等信號完整性問題。確保信號完整成為高速電路設計成功的關鍵，因此對高速電路進行有效的、準確的信號完整性分析與仿真變得至關重要。

1 信號完整性問題及解決措施

1.1 信號完整性概述

反射和串擾是引起信號完整性問題主要的兩個方面，而它們都與傳輸線的特征阻抗密切相關，下面先從傳輸線概念及其特征阻抗展開討論。

1.2 傳輸線及其特征阻抗

傳輸線是指電路中具有一定長度并組成電路回路的兩個導體連接線，這兩個導體，一個用來發送信號，另一個用來接收信號，或稱為信號返回路徑。

傳輸線的特征阻抗可通過下式（1）計算：

因為電容和電導的阻抗很大，式中電流I可以忽略不計，所以式（1）可以簡化為：

（2）

如果頻率比較低，可以省去上式虛部，那么特征阻抗可簡化為：

（3）

如果頻率比較高，可以省去式（2）中的實部，則特征阻抗簡化為：

（4）

所以從式（3）和（4）可以看出特征阻抗如果在頻率很低的情況下，就相當于導體的電阻，頻率很高的情況下要考慮導體的電感和電容，所以這是為什么我們一般在高速電路中才會去考慮阻抗匹配的問題，在高速電路中阻抗的作用才會特別突出的表現出來，由上面分析可知，特征阻抗與信號工作頻率、傳輸線上電阻、電感、電容、電導等參數有關，而與信號大小和傳輸線長度無關。傳輸線的重點之處是于在整個線路中要保持其特征阻抗連續或為一恒定值，這樣的傳輸線才符合高速電路的要求。

在PCB中，常見的傳輸線有兩種：一種是微帶線，另一種是帶狀線。微帶線和帶狀線的特征阻抗分別可用式（5）和式（6）計算：

（5）

（6）

其中，w代表傳輸信號導體的寬度，t代表傳輸信號導體的厚度，h傳輸信號導體與信號返回路徑之間絕緣介質材料的厚度，εr表示該材料的介電常數。

2 信號完整性問題及其分類

信號完整性表現為電路中實際測得的信號波形與想象中的波形不一樣，存在一些差異或失真，具體是指信號從驅動端出發沿著傳輸線傳輸到達接收端后其波形的完整程度。如果信號到達接收端后其波形在大小幅度上，在時序上，在保持時間上都符合要求，那就說明信號比較完整，反過來就說明電路可能存在信號完整性問題。信號完整性的主要問題表現在反射、串擾、同步切換噪聲、延遲等幾個方面，下面重點介紹反射和串擾。

2.1 反射（Reflection）

反射是指信號在傳輸線上傳輸時，當遇到的傳輸線特征阻抗有變化，比如：不連續，或者其與信號的源端阻抗、負載阻抗不匹配，信號就會在這個變化節點處產生反彈現象，從而導致信號波形變形，超過或達不到標準電平的情況發生，這一情況包括：過沖、下沖及振鈴等現象。這種情況發生以后很容易造成器件的損壞，降低信號的噪聲容限，增加了信號的穩定時間，影響系統時序。

為更好的說明反射原理，在傳輸線模型中加入信號源和負載，如圖1所示，信號源自身含有內阻R0，傳輸線L的特征阻抗用Z0表示，RL代表負載，A點是傳輸線的源端，B點是傳輸線的負載端，VA是源端電壓，VB是負載端電壓。

如圖1所示，如果RL≠Z0，即負載阻抗與傳輸線特征阻抗不相等時，那么信號在B點將會產生反射現象，這里用ρL表示反射的程度，它是反射電壓與入射電壓的比值，見下式（7）：

（7）

很明顯，-1≤ρL≤+1。如果負載RL等于傳輸線特征阻抗Z0，那么ρL=0，這就表示沒有反射現象產生。如果負載RL小于傳輸線特征阻抗Z0，那么ρL0，反射形成的反彈回波方向與源信號方向相同，也就是源信號中的一部分能量不能完全被傳遞或吸收，會反彈回源端，信號的幅度比源信號的大，出現過沖現象。

2.2 串擾（Cross Talk）

串擾是指信號在傳輸線上傳播時，因由電磁耦合對臨近傳輸線產生的不期望的電壓噪聲干擾。理論上，一個電路板中的任意兩條線之間在有信號傳輸的情況下都會有這種串擾發生，但實際上還要看兩者的距離以及相互位置關系，距離越遠，串擾越小，一般重點考察相鄰的信號線。兩條相鄰信號線，一條是信號源驅動線，把它叫做干擾線（Aggressor），另外一條是擾的信號線，把它叫做受害線（Victim）。因為信號源是從源端驅動到負載端，這里把距離源端較近的受害線的一端叫做近端，并把其所受的串擾值稱作NEXT，把距離源端較遠的受害線的一端叫做遠端，并把其所受的串擾值稱作FEXT。傳輸線間的電磁耦合分為兩種，一種是感性耦合，另一種是容性耦合。

近端串擾系數NEXT取決于互感和互容，由下式決定：

（8）

遠端串擾系數FEXT表示遠端噪聲電壓與信號電壓的比值，如式（9）：

（9）

式（8）和式（9）中， Vb為受害線后向電壓噪聲，Va為干擾線信號電壓，kb是近端耦合系數CmL、LmL為單位長度的互容和互感，CL、LL為單位長度的電容和電感，Vf為受害線上的遠端電壓，Len是耦合的長度，RT為信號上升時間，kf是遠端耦合系數，v為信號傳播的速率。

2.3 信號完整性問題的解決方法

（1）反射的抑制方法。抑制反射一是要針對不同元器件的特點及其信號頻率屬性等因素選擇合適的拓撲結構，另外一個是在布線時采用相應的端接匹配方式，常用的阻抗端接匹配根據端接位置可分為兩種：一種是源端匹配，另一種是終端匹配。源端匹配包括串聯匹配，終端匹配包括并聯匹配，戴維南匹配，并行RC匹配和肖特基二極管匹配等，但究竟哪些拓撲結構和端接匹配方式是最優的？這需要進行實際仿真分析得到。

（2）串擾的減小方法。串擾的影響與信號線之間的間距成反比，與耦合長度成正比，即間距越小，串擾值越大，耦合長度越大，串擾值越大，所以要減小串擾可以擴大信號線之間的間距，以及縮短信號線之間的耦合長度。

相鄰信號線之間的信號流向也是影響串擾的一個重要因素，方向相同時的串擾值要遠遠大于電流方向相反的串擾值。因此，在設計過程中，應避免高速信號在相鄰疊層走線的方向平行，在同一層盡量避免相鄰信號流向相同。

3 基于i.MX51的仿真與分析

3.1 硬件平臺介紹

本文所采用的硬件平臺是一款多媒體控制終端的核心部分。本核心板CPU采用的是基于ARM Cortex-A8內核的Freescale i.MX51，主頻800MHz，內存芯片采用日本ELPIDA公司所產的EDE1116AE8G-6E-F，單片容量為1Gbits，規格是64M×16bits。因為i.MX51應用處理器支持標準的DDR2，位寬為32位，時鐘為200MHz，工作電壓為1.8V，所以本核心板采用4片，組成128M×32bits存儲系統，即總512MB內存。此板屬于一款典型的高速電路，其PCB設計方法與設計流程對于高速PCB板的設計實現具有一定的代表性。

本核心板框圖如圖2所示。

雖然i.MX51主頻為800MHz，但這只是在CPU內部，而在CPU外部的最高頻率是i.MX51到DDR2的時鐘頻率200MHz，這是由i.MX51所決定的，所以在仿真分析時要以200MHz的頻率為準。

3.2 仿真環境和模型

SpecctraQuest/SigXplorer是Cadence公司為高速系統設計開發的仿真分析工具。開發工程師可以運用它以及相應的IBIS模型在布線前和布線后提取PCB中信號拓撲結構，對信號的時序，完整性，EMI等相關內容進行優化設計，在參數設置環境中，可以根據不同要求，調整如線寬，線距，信號延時，阻抗，耦合長度，過孔等物理及電氣特性參數。

IBIS（Input/Output Buffer Information Specification）模型是一種定義輸入/輸出緩沖器I-V和V-T響應的一種模型，目的是提供一種集成電路制造商到EDA軟件廠商再到設計工程師之間相互交換電子元件仿真數據的標準格式。IBIS模型不僅是某個特定的輸入、輸出緩沖器而是以元件為中心，它允許模擬整個元件。

3.3仿真設計與分析

3.3.1反射分析

以DDR2的時鐘信號DRAM_SCLK為例進行反射分析，圖3是DRAM_SCLK的拓撲結構。

圖4是源端匹配電阻為0歐和33歐時，U15（DDR2）引腳J8的波形圖。

如圖4所示，紅色線表示信號源端U10（CPU）引腳T3上的波形，即DRAM_SCLK信號，藍色線表示負載端U15引腳J8上的波形，可以看出不加匹配電阻，即匹配電阻為0時，信號源端和負載端的波形很不好，有比較嚴重的振鈴現象，但加入匹配電阻33Ω以后源端和負載端的波形明顯改善很多，較之沒有匹配時波形單調而且平滑。隨著匹配電阻阻值的增加，波形越來越平滑，但由于受到端接電阻的影響，不可避免有些損耗以及分壓作用，所以輸出端信號的噪聲容限有所降低。在綜合考慮波形與噪聲容限的情況下，選擇33歐的電阻既可以減少反射現象，噪聲容限也不低。

3.3.2 串擾分析

如圖5是CPU與DDR2之間的數據線串擾模型，耦合的線長設定為1000mil，中間的一條TRACE2是受害線，上面和下面的TRACEl和TRACE3是干擾線。

輸出端IO1和受害線輸入端U15（DDR2）引腳C2的仿真波形見圖6右邊，可以看出U15的C2引腳上串擾值有331.362mV。顯然這是不符合要求的。

信號線之間的間距以及耦合的長度是影響串擾的兩個大的因素，由于板子空間和CPU、DDR2封裝上的限制，不可能讓間距很大，板子預設線間距為6mil，因此只能從耦合長度上考慮去尋找解決辦法。

將耦合長度設定為400mil，仿真后得到的串擾波形如圖6左邊所示?？梢钥闯?，U15的C2引腳上的串擾值為172.378mV，已低于最高電平1.8V的10%，滿足電平判斷的要求。這就是表示在布線時，線間距為6mil的耦合線其耦合長度應小于400mil。當然在布線空間允許的區域，仍然要保證線間距足夠寬，一般為2倍于線寬，這時的串擾影響將非常小。

4 結束語

通過對i.MX51核心板的仿真分析與設計，對比了采用和未采用信號完整性分析設計的情況，發現在成本和所耗費時間上，未采用信號完整性分析設計是采用信號完整性分析設計的3-4倍。本文所完成的工作對于基于信號完整性分析的高速PCB設計方法具有較好的借鑒作用，通過這種方法可以有效提高設計效率，加快開發周期，節省產品成本，具有一定的社會價值與實際意義。

參考文獻

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[2]Douglas Brooks著， 劉雷波，趙巖譯，信號完整性問題和印制電路板設計[M].北京機械工業出版社，2005.

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[5]周博遠，于立新，褚軍艦，IBIS建模和PCB信號完整性分析[J].微電子學與計算機，2010.

篇9

關鍵詞：溫濕度檢測；單片機；串行顯示；

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

引言

溫濕度控制儀作為電力變電裝置內部環境的監控儀器，它通過與電氣柜內部的接口電路相連，能夠對其溫濕度進行檢測并且發出控制命令，避免發生異常情況。由于它的保護功能，使得許多電力企業間接的避免了不少損失。并且溫濕度控制儀具有警戒值可調功能，這讓維護人員可以根據自己對溫濕度的使用要求，隨時修改警戒值，在溫濕度超出用戶的設定值時，控制儀可以自動進行加熱或排風控制。電力變電裝置一般都是用在高壓室內，工作危險，條件艱苦。在采用溫濕度控制儀以前，值班人員需不斷的對電力裝置的狀態進行監控，并記下相關數據，工作強度大，而且還有很強的噪音，很容易使值班人員疲勞。采用溫濕度控制儀使得“無人值守”變成可能，既提高了工作效率，又減少了人力物力資源。

一、總體方案設計

溫濕度控制儀主要由溫度信號采集電路、濕度信號采集電路、A/D轉換電路、鍵盤控制電路、數碼管顯示電路、看門狗復位電路、加熱和排風電路、開關電源等組成。工作原理：首先由傳感器對溫度和濕度進行檢測，再經過A/D轉換將采樣到的數據送到微控制器內部處理，根據算法得到相應的控制量，當欠溫度或過濕度時，啟動加熱元件；當過溫度或欠濕度，啟動排風元件。原理圖如圖1所示。

圖1溫濕度控制儀原理圖

二、各單元方案的設計

1、傳感器的選擇

采用智能型溫濕度傳感器SHT10,它是一款含有已校準數字信號輸出的復合式傳感器。它不需要外部A/D轉換電路，內部已集成了一個14位的A/D轉換器，供電電源僅需要單片機的+5V電源，溫度測量范圍：-40℃～123.8℃，測量精度：±0.5℃。測濕范圍：0%～100%RH，測量精度：±4.5%RH,它采用兩線制串行接口和內部基準電壓，超低功耗，工作起來穩定可靠，操作方便。

2、微處理器的選擇

微處理器采用美國ATMEL公司推出的MCS-51系列單片機AT89S52作為主要器件，它是目前市場上的主流芯片，擁有價格低廉、低功耗、高性能等優點。AT89S52內部資源如下：8K字節在系統可編程Flash，256字節RAM,32個可編程I/O口線，看門狗定時器，3個16位定時器/計數器，8個中斷源，一個向量2級中斷結構，一個全雙工異步串行口。

3、數碼管顯示模塊的設計

在溫濕度控制儀設計中，顯示部分需要及時的把電力變電裝置內部的溫濕度信息直觀的反映給工作人員，工作人員便可以根據自己的需要來進行相關的操作。考慮到以上因素，在設計時采用MAX7219串行驅動數碼管，相對于并行驅動，節省了許多I/O引腳資源，便于以后拓展功能。

4、按鍵控制模塊的設計

本系統的按鍵總共有4個，分別為溫度＋1鍵，溫度－1鍵，濕度＋1鍵，濕度－1鍵，因此鍵盤電路采用獨立式按鍵設計，每個按鍵相互獨立，一條輸入線上的按鍵工作狀態不會影響其他輸入線上的工作狀態，適用于按鍵較少的系統。程序設計有中斷法和查詢法兩種方法，本設計采用查詢法，低電平有效。按鍵直接和AT89S52的I/O相連，通過讀I/O口，來判定I/O的電平狀態即可識別出按下的鍵。

5、加熱與排風驅動控制模塊的設計

采用開關量控制，如繼電器、晶閘管雙向可控硅等，控溫快速，但是雙向可控硅驅動電路比較麻煩，調試也麻煩。若用固態繼電器（就是把雙向可控硅和驅動電路做在一起）價格十分昂貴。本設計采用繼電器來控制加熱與排風電路，為了避免電感的反向電動勢和開關觸點對電源的影響，接了一個反向二極管來阻止擾動。

三、溫濕度控制儀的硬件設計

1、傳感器的接口電路設計

SHT10溫濕度傳感器采用兩線制數字接口，輸出的為標準電壓信號，可直接跟單片機直接相連。但是在使用過程中，為了避免信號沖突，在單片機把DATA拉低后，需要一個外部的上拉電阻（例如10K歐）將信號拉至高電平。其典型連接圖如圖2。

圖2 傳感器連接圖

2、按鍵的接口電路設計

本設計用到4個按鍵分別鏈接到單片機的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3，按鍵程序采用查詢法，即檢測是否有鍵按下，若有鍵按下，則去除按鍵抖動判斷按鍵號并轉入相應的鍵處理。

4個鍵定義如下：

P1.0：濕度＋鍵，按此鍵濕度警戒值加1。

P1.1：濕度－鍵，按此鍵濕度警戒值減1。

P1.2：溫度＋鍵，按此鍵溫度警戒值加1。

P1.3：溫度－鍵，按此鍵溫度警戒值減1。

3、數碼管顯示電路

采用MAX7219與單片機的P2.3、P2.4、P2.5相連，顯示采用兩個4位共陰極數碼管，分別顯示溫度的十位和個位、濕度的十位和個位。

4、加熱和排風電路的接口設計

繼電器在這個設計中作為單片機與加熱和排風器件的中轉站。當電力變電裝置內部溫濕度超過警戒值時，單片機發出低電平，控制繼電器驅動加熱和排風器件。

四、溫濕度控制儀的軟件設計

1、系統主程序流程圖設計

程序啟動后，首先對單片機和MAX7219初始化，然后設置溫濕度警戒值，在單片機讀取傳感器發送的溫濕度信息后，檢測是否有鍵按下，判斷當前的溫濕度值是否超過警戒值，若是則單片機控制加熱或排風；若不是則將溫濕度值顯示在數碼管上。結束后再返回到讀取溫濕度子程序，進行下一輪檢測，如此程序這樣不斷地循環下去。流程圖如圖3。

圖3 系統主程序流程圖

2、溫濕度信號的檢測與處理

程序首先由單片機給SHT10發送一個啟動信號，SHT10開始采集當前溫濕度信息，然后經過A/D轉換和溫濕度補償處理，轉換為精確數值發送給單片機。本溫濕度控制儀采用默認A/D分辨率（溫度14位，濕度12位），為了補償溫度傳感器的精度以獲取準確數值，還需使用如下公式（1）來修正讀數。

Temperature=d1+d2.Sot(此為實際溫度值) 公式（1）

其中d1參數根據電壓進行選擇，本設計中給傳感器的供電電壓5V,所以d1在此選擇-40。Sot參數：為采樣A/D數據值，溫度采樣分辨率使用14位d2在此選擇0.01。

為了補償濕度傳感器的精度，采用以下公式（2）、公式（3）來修正讀數。

RHlinear=C1+C2*SORH+SO2RH公式（2）

RHtrue=(temperature-25)*(T1+T2*SORH)+RHlinear 公式（3）

其中濕度分辨率使用12位在此選擇-4，C2選擇為0.0405，C3選擇-2.8*10-6。

3、按鍵的檢測與處理程序設計

定義4個按鍵S1、S2、S3和S4的功能分別為濕度+1、濕度-1、溫度+1和溫度-1。4個按鍵采用獨立鍵盤，一端連接地，另一端連接單片機，檢測按鍵時，首先把P1端口拉為高電平，當按鍵按下時，單片機端口返回值為低電平，判斷為按鍵閉合。在該程序的設計中要注意按鍵的去抖動程序，按鍵本身是機械開關，由于機械觸點的不穩定和電壓突變等原因，在觸點閉合或者是斷開的瞬間會出現電壓抖動的情況，所以本設計采用軟件延時來躲過抖動時間，待信號穩定后在進行鍵掃描。

4、數碼管顯示程序設計

采用MAX7219串行輸入驅動數碼管顯示，顯示為溫度值，濕度值，溫度警戒值，濕度警戒值，只顯示十位數據和個位數據，共用8個數碼管。

MAX7219的編程主要分為3部分：芯片初始化、數據傳送以及送顯子程序。初始化程序主要是對MAX7219的顯示模式、顯示亮度、顯示位數等進行初始化；數據傳送子程序是根據器件的傳送時序編寫的子程序，其主要功能是串行傳送數據。送顯程序的功能是將顯示的數值送到MAX7219的數據寄存器里使其顯示出來。

5、加熱與排風驅動控制程序的設計

首先由單片機來判定溫濕度是否越過警戒值，若越過單片機的P2.0、P2.1端口則會發出低電平，繼電器常開觸點閉合，加熱、排風控制電路啟動。

6、系統的抗干擾設計

單片機系統的主要干擾源是來自于電源，在工作現場中，由電源而產生的噪聲、電壓突變、瞬時斷電都會對單片機系統產生很大的干擾，為了解決此問題，本設計采用MAX813L看門狗芯片，專門用來對+5V電壓進行檢測,當+5V電源正常時，RESET為低電平，單片機正常運行；當電源電壓降到+4.65V以下時，RESET輸出高電平，對單片機進行復位。在程序運行時，CPU不能在1.6s內給出“喂狗”信號，/WDO則由高電平跳變為低電平，二極管導通，RESET輸出復位脈沖，單片機復位。

五、結束語

本課題的設計開發工作經過3個月的堅持不懈努力，目前已基本達到規定的技術要求，也通過了最后的硬件和軟件調試，得到結論如下：

1、系統的總體設計方案是正確的、可行的。所設計的智能型溫濕度控制儀從硬件和軟件上都已實現基本功能。從總體設計上分為微處理器模塊、溫濕度信號采集處理模塊、按鍵控制模塊、數碼管顯示模塊和加熱與排風驅動控制模塊5個部分是合理的。

2、軟硬件設計均采用模塊化思想，硬件采用“模板連接”方式，每個模板能夠執行各自的功能，相互獨立互不干擾；軟件是把每一個功能子程序做成一模塊，硬件中加入了哪個模版，主程序會自動檢測新硬件并調用相應的子程序?？梢姡K化的設計為系統以后擴張功能提供了方便。

3、系統具有良好的人機界面功能，可讓工作人員隨時進行方便的操作和修改溫濕度的警戒值。

4、智能化控制。當溫濕度越過警戒值，系統能夠自發進行加熱和排風控制，讓溫濕度趨于正常值。

[1] 冀捐灶，石軍勇，楊寶強.一種實用型溫濕度控制儀的設計[J]，計算機測量與控制，2004，Vol 7：695～697.

[2] 徐武雄.溫箱的溫濕度控制系統設計[J]，農機化研究，2007，Vol 12：158～159.

[3] 郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2009.

篇10

【關鍵詞】旅行箱單片機GSM RFID

隨著社會經濟和科學技術的發展，以智能化控制技術為基礎的智能家居系統已經成為近年來各國在智能領域研究的重點，但是在智能化如此普及的今天，旅行箱的智能化設計卻很少，傳統的旅行箱已不能滿足我們更高層次的需求，因此一款智能的旅行箱應運而生。本旅行箱是基于RFID和GSM無線通信模塊，并由手機端軟件控制，可實現人機交互。該系統具有以下兩種功能：一、及時提醒用戶遺漏的物品，例如行李整理完畢后，該系統進行清單核實發現有物品遺漏后，它會通過手機短信對用戶進行提醒;二、可進行遠端查詢，如在用戶不能或不方便打開行李箱的情況下，可通過手機終端對該系統發送一條查詢指令，箱內物品的清單便會立刻顯示在手機上。該系統具有低功耗、實用性好、適用范圍性廣等特點。此外，該系統可移植性強，可應用于智能家居產品中，具有極大的擴展性和發展前景。

一、系統功能原理

該系統由射頻讀卡器、GSM通信模塊、單片機和電源組成。射頻讀卡器的作用是讀取電子標簽的序列碼，GSM通信模塊的作用是收發信息，單片機則控制其它各模塊協調工作，處理信息。其工作流程是：先在手機終端的應用軟件中設定所帶物品信息，每件物品都對應一個電子標簽的序列號，待衣物都放入箱內后，射頻讀卡器讀取放入箱內的電子標簽序列號并傳送給單片機，然后通過GSM模塊，以短信形式發送到手機終端，應用程序自動調取短信內的電子標簽信息，并與預設物品對應的序列號進行核對，如能完全匹配則無衣物遺漏，否則有物品遺漏，并提示。當用手機發出查詢指令時，箱內的GSM通信模塊接收到指令后會將指令傳給單片機，然后單片機再調用相關程序和射頻讀卡器，然后將讀卡器讀出的電子標簽序列碼再通過GSM模塊發送給手機，然后手機端應用軟件會將電子標簽序列碼對應的物品以清單的形式顯示出來。

二、硬件電路設計

硬件部分主要包括射頻讀卡器、單片機和GSM通信模塊GTM900B，其中射頻讀卡器將讀出的電子標簽的序列碼通過相關接口傳至單片機，再經由GSM模塊發送至手機終端。

射頻讀卡器經過USB轉TTL串口引出4個引腳，分別為RXD/TXD/VCC/GND，其中RXD/TXD引腳分別與單片機的對應引腳相連，以串行通信方式進行數據的傳輸。

單片機的p3.0/p3.1腳分別與GTM900的18/19腳（RXDO/TXDO）相連進行數據的傳輸，高電平有效。GTM900B的數據接口采用串行異步收發，其接口提供標準的UART接口，UART接口的信號除了RXDO/TXDO為高電平有效外，其余均為低電平有效，而且UART接口提供512byte的發送和接收FIFO，支持可編程的數據寬度，數據停止位，奇/偶校驗或無校驗，UART接口的最大支持速率為115.2kbps，GTM900的1-5腳與電源VCC相連，支持3.3-4.8 V，6-10腳與GND相連，24-29腳與SIM卡相連，此外GTM900可使用AT指令集，并且短消息模式支持TEXT和PDU模式，通過UART接口與外部CPU通信，實現無線傳輸，并且支持800/900/1800MHZ三頻自動選擇。具有體積小，質量輕，耗電少等優點。

三、控制電路的軟件設計

3.1硬件控制程序工作流程

系統開機，等待短信指令，當接收到來自手機的查詢或提醒指令時，單片機會給射頻讀卡器發送讀取指令，讀取電子標簽的序列碼，然后再調取短信發送程序，將返回的序列碼通過GSM發送到手機終端

3.2射頻數據讀取指令

讀寫器與STC89C52串行通訊，通訊過程由單片機發送命令及參數給讀寫器，讀寫器將命令執行結果狀態和電子標簽UII數據返回給單片機。

3.2.1詢問狀態

發送十六進制aa020055若成功連接返回aa03000055

若連接失敗無返回可能是端口設置不一樣或者波特率不一樣，模塊默認的波特率為57600

3.2.2停止操作

發送十六進制：aa021255確認停止返回aa03120055失敗無返回

3.2.3單標簽循環識別：

發送十六進制：aa021055返回數據1模塊確認收到指令：aa03100155

3.2.4多標簽循環識別

發送十六進制：aa03110355返回確認指令aa03110155

3.3 GSM短信發送子程序

在該部分程序中，由主函數調用發送子函數send（），單片機通過串口依次發送相關的AT指令及要發送的信息內容到GSM通信模塊，然后由GSM模塊發送到指定的手機終端，從而實現信息的傳輸，部分指令如下

Serial_Init（）;pwon=O;Delay_ms （1000）; pwon=l; Send_command（”AT”）;Send_command（”AT+CMGF=1”）;Send_command（”AT+CMGS=手機號碼”）;Send_command（”123”）;Send_Hex（Oxla）;

四、手機應用軟件設計

4.1開發及運行環境

JDK7.0.250.17， Eclipse， Android Development Toolkit，Android 2.4及以上

4.2數據庫設計

在本地建立Goods.db的數據庫，用于存儲物品信息，包括物品名稱，物品編號及對應的序列碼，提示信息等。

4.3軟件功能及工作原理

原理：先在手機軟件上預先選定箱內需帶物品，然后放人物品，物品放入過程結束后，在軟件上點擊“檢查”，軟件自動給旅行箱的GSM模塊發送檢查指令，進入物品核查過程，并對旅行箱的GSM模塊返回短信進行提取與解析，讀出其中的電子標簽序列碼，與事先選定的物品所對應的序列碼進行核對，檢查有無遺漏。若有預選物品沒有放入箱內，則會在手機上給出提醒。若需查詢箱內物品，則點擊“查詢”，便自動給旅行箱發送查詢指令，并將GSM返回的序列碼所對應的物品以清單形式顯示出來。

軟件主要功能：物品預設、短信指令發送、短信內容提取與解析、數據對比。

五、結束語