电路设计开发流程

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电路设计开发流程范文第1篇

关键词：微课；高职院校；《电子技术》课程教学；应用

当前，随着信息技术的发展，人与人之间的交流和学习变得越来越高效便捷，“微理念”已深入人心。［1］在这样的时代背景下，一种新的教学模式“微课”应运而生并迅速兴起。

一、微课的概念及特点

在国内，“微课”最早由佛山教育局胡铁生提出。胡铁生认为“微课”是以教学视频为主要载体、反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合。各种教学资源以一定的结构关系和呈现方式共同营造了一个半结构化、主题突出的资源单元应用“生态环境”。［2］本研究认为：“微课”是一种学习资源，它以微视频为核心，讲解或分析某一单个知识点或技能点，可以是知识介绍或习题讲解，也可以是技能操作等。“微课”是针对传统单一资源类型的局限性而发展起来的一种新的教学资源建设和应用模式，它的主要特点有：主题突出，针对性强；资源丰富，情境真实；短小精悍，使用便捷；半结构化，扩充容易。［3］

二、高职《电子技术》课程教学中采用微课的必要性和可行性

《电子技术》作为高职院校电类专业的一门重要专业基础课，知识面广，实践性强，地位重要。《电子技术》课程中学到的很多基本能力也被越来越多的用人单位和企业列为招聘人才的重要指标，比如电子线路的识图能力、电子电路的故障检修等。由此可见，高职《电子技术》课程教学同时肩负着“为学习专业课打基础，为今后就业作保障”的双重任务。但目前，一些院校《电子技术》课程的教学存在问题，教学效果不佳。很多院校还是采用知识本位的以讲授为主的教学方法，实践课的设置还多以验证性实验为主、综合应用性实验较少，缺乏以任务为驱动的引导，学生被动地听课、参与度不高，学生的实际需求容易被忽视，学习主动性差，这样不能很好地培养学生的综合应用能力和创新能力。因此，如何结合高职《电子技术》课程特点，并针对当前教学中出现的问题进行教学改革，显得十分紧迫。“微课”具有学习时间短、授课内容灵活、主题性针对性强、课程资源构成多样、情景真实等特点，［4］将“微课”运用到高职高专《电子技术》课程教学中，将很好地解决传统授课方式中存在的问题。“微课”还可以满足不同学生的个性化需求，学生可以根据自己在本课程中知识和技能的掌握情况，利用“微课”多遍着重学习个人掌握的薄弱环节。并且，在《电子技术》课程中引入“微课”，使学生处于主动探究问题、解决问题的情境中，还有助于锻炼学生的高阶思维能力。［5］

三、高职《电子技术》微课设计开发与应用

（一）《电子技术》微课内容设计与开发

1.素材的选择与分析

本研究“微课”设计主要依据教材是《电子技术项目教程》（北京大学出版社，2014年7月第2版，徐超明、李珍主编），该教材是“十二五职业教育国家规划教材”。该教材的特点是“以项目为载体，将知识融入工作任务；做中带学，实现职业能力培养；结合实验与仿真，提高教学质量”，这和本文的微课研究思想不谋而合。全书共7个项目，分别是：直流稳压电源的设计与制作、扩音机的制作与调试、信号产生电路的设计与制作、加法器的测试与设计、抢答器的设计与制作、数字钟的设计与制作、电子电路综合训练，每一个项目中又有多个任务。其中，项目1—项目3属于模拟电子技术部分，是对二极管和三极管常用电路、集成运放等知识的运用；项目4—项目6是对组合逻辑电路和时序逻辑电路知识的应用，属于数字电子技术部分；项目7选取最基本、最普及的通信终端设备之一电话机作为综合实训内容。本研究选定《电子技术项目教程》教材中的重点知识点和技能点作为微课开发素材，最终确定了6个有代表性的重点任务来作为“微课”设计的案例。包括：“二极管应用电路制作”“基本放大电路分析测试”“比例运算放大电路制作”“三人表决电路设计制作”“数据选择器应用电路设计”和“计数器的设计”。

2.微课开发的工具与环境

CamtasiaStudio是本文开发“微课”主要用到的软件工具，辅助工具软件是MicrosoftOfficePow⁃erPoint2007（该软件我们都很熟悉，这里不再赘述）。下面介绍制作微课视频非常好用的Camta⁃siaStudio软件。CamtasiaStudio软件是TechSmith公司研发的、集屏幕录影和视频编辑于一体的软件套餐。该软件功能非常强大，除了能进行屏幕录影外，还能进行视频的剪辑、编辑、个性化制作，还具有视频播放与视频剧场功能。在此软件环境下，用户能非常方便地进行屏幕录像的配声，还可以添加字幕、剪辑视频，还有动画转场等功能。CamtasiaStudio软件的运行主界面见图1。

3.微视频案例

如前所述，本研究选取《电子技术》课程中具有代表性的6个重要任务（其中模拟电子技术部分3个，数字电子技术部分3个）进行“微课”设计开发。以《三人表决电路设计制作》的微课视频制作为例来说明微视频设计制作的过程。《三人表决电路设计制作》是《电子技术》课程数字电子技术部分的一个设计性案例，属于组合逻辑电路设计的典型案例。该案例涉及的知识点和技能点包括：基本逻辑门电路逻辑功能、常用中规模集成芯片管脚图的识图方法、组合逻辑电路的设计方法、会根据逻辑电路图正确地搭建电路等。在对该案例微视频的制作进行了设计、规划后，录制了该案例的微视频。该案例是借助Cam⁃tasiaStudio软件制作完成的，它在CamtasiaStudio环境中的界面如图2所示。做好PPT课件后，打开PPT课件，在MicrosoftOfficePowerPoint2007下录制完成，经过降噪等一系列后期处理后，最终生成了格式为MP4的播放视频。该案例的微课视频播放截图如图3所示。

（二）《电子技术》微课的教学过程设计与应用

本研究在制作完成6段微视频后，进入了“微课”的教学应用阶段。6段微课均在本校15电气自动化专业1班使用。本研究进行“微课”设计开发时，学生们已基本学完课程知识，即将进入复习阶段，所以，本研究选定该教材中的重点知识点和技能点作为微课开发素材，提供给正处于复习阶段的15级电气自动化专业学生，帮助学生有针对性地复习重点，提高学习效率。15电气自动化专业1班共51人，均有智能手机，任课教师在课前把本节课要复习内容对应的微视频通过QQ群或微信提前发送到每个学生的智能手机和电脑上，方便学生上课时在老师的指导下通过微视频来复习本节重点。

1.基本教学流程设计

《电子技术》课程的“微课”应用流程如图4所示。图5为本研究的“微课”应用教学模式。首先，在教师的深入引导下，学生使用智能手机等移动设备通过“微课”进行自主学习，当然也可以是小组形式的自主学习，这也是学生建构知识的过程。同时，学生会在具体的情境下提出问题，再通过小组分工协作探究来实现其知识能力的构建。然后是评价总结，教师检查学生任务的完成情况或者通过学生小组自检或互检，对学生的学习成果进行点评，这期间，教师要注意引导学生进行反思并给出优化建议。整个过程完成后，学生增加了知识、锻炼了技能，也提高了发现、探究、解决问题的能力和学习能力；另一方面，教师通过思考、构思、搜集资料设计与制作“微课”并组织课堂学习活动，指导学生进行“微课”学习后，自身专业素养和教学能力也得到了提升。［6］

2.具体教学流程设计

本文研究的基于“微课”的具体教学流程设计如图6所示。

（三）《电子技术》“微课”应用效果与评价

1.考核成绩分析

考核成绩分析是基于“微课”应用前和“微课”应用后两次考核的结果对比来进行的。第一次考核是在课程内容学完之后还未进行“微课”应用时进行。第二次考核是在将“微课”应用到15电气自动化专业的复习课中辅助教学，在“微课”应用结束后进行的。两次考核项目都是在题库中随机抽取1个综合应用项目，类型相同，分值相同，时间相同（都是满分100分、时间100分钟）。考核完成后对15级电气自动化1班51名学生的考核结果进行统计。忽略试题细微的难度差别和学生知识掌握熟练程度的差别，15电气自动化1班的平均成绩为79.6分，比前一次考核（在“微课”应用之前）的平均分72.8分提升了大约9.3%。其中，最高分提升约9.0%，最低分提升约7.2%。由此可见，在复习课中应用“微课”能明显提升学生知识和技能的掌握程度。

2.对学习者的问卷调查分析

在“微课”应用结束后，对51名学生进行了调查，问卷调查主要包括以下3个方面：是否喜欢利用微课学习；使用微课后的效果感受；对微课设计和微视频制作的满意程度。问卷调查的目的是为了了解《电子技术》“微课”的应用效果，及时发现其中的不足，以便总结经验教训。调查问卷共发出51份，回收有效问卷48份，有效回收率为94.1%。调查结果显示，80%以上的学生喜欢利用微课进行学习；77.1%的学生认为微课能提高自己对该课程的学习兴趣；81.1%的学生认同微课提高了自己的自学能力；85.5%的学生认为微课能帮助自己更好地掌握知识点和技能点；77.8%的学生认为微视频内容简洁、针对性强；76.1%的学生认为微视频中的知识点、技能点划分合理；81.3%的学生认为微视频中关于知识点和技能点的讲解清晰、全面；95%以上的学生认为微视频的画面质量好、声音清晰。通过考核成绩分析和调查问卷分析结果可见，微课在提高学生学习兴趣、学习效果以及提升学生自学能力等方面都有显著效果。

四、总结

高职《电子技术》“微课”开发不仅是教育教学理念的革新，也是学习方式的变革。“微课”以一个个小的知识点、技能点为单位，和传统的以课时或单元章节为单位的教学资源相比，更容易被学生吸收、消化，更能适应学生个性化的学习需求和当今时代教育信息化的要求，并能切实提高学生学习的有效性。“微课”在高职《电子技术》课程教学中的实践探索研究对促进该课程的教学改革、促进教学有效性的实现有着重要意义。本研究的建设成果也能为其它专业、其它课程的“微课”应用提供有价值的参考。目前本研究中“微课”使用是将微视频和其它“微课”资源通过QQ、微信的方式共享给学生，还缺乏“微课”学习网站等“微课”平台建设，下一步要加快“微课”学习网站建设，不断完善《电子技术》“微课”研究设计和开发。

参考文献：

［1］张静然.微课程之综述［J］.中国信息技术教育，2012（11）.

［2］胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势［J］.电化教育研究，2011（10）.

［3］胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究［J］.现代教育技术，2014（2）.

［4］李玉平.微课程——走向简单的学习［J］.中国信息教育技术，2012（11）.

［5］张艳艳.微项目学习在高职《计算机应用基础》课程教学中的应用研究［D］.西安：陕西师范大学，2013.

电路设计开发流程范文第2篇

1利用PDM平台实现图文档和设计过程管理

PDM系统是企业进行项目管理、流程管理和产品数据管理的核心系统，主要有：电子图文档管理、工作流管理（电子审签）、设计变更管理、产品结构管理（BOM管理）、项目管理、ECAD和MCAD设计工具集成等功能。电路设计的原理图、PCB等设计数据、元器件汇总表、装配图、电路图等图文档，需按照要求进行PDM系统中进行流程签署和归档。

2构建电子元器件数据库

电子元器件数据库建设包括两部分内容：（1）电子元器件数据库平台建设，主要包括物料编码、生产厂家、技术参数、器件手册等元器件信息。（2）EDA图库建设，包括与相关ECAD工具密切相关的部分，比如原理图符号库、PCB封装库等。建立电子元器件数据库信息平台，具有电子元器件信息查询、检索、使用、维护等功能。按照优选目录建立电子元器件数据库，主要包括：物料编码、生产厂家、技术参数、器件手册和EDA图库（原理图符号库、PCB封装库）等。元器件信息库建设的基础是结合企业实际制订各类标准和规范，以及管理流程实现建库规范化，减小出错率，保证电路符号与封装图的绘制过程有序可控，保证建库使用的元器件信息准确无误且为最新资料，确保电路符号与封装符号库的正确对应关系。EDA图库建设是电子元器件数据库建设的重点，首先是制定立足于设计要求、符合国标、行业标准和企业标准的建库规范，第二步是依照规范制作原理图符号库、PCB封装库等信息。原理图符号库符合规范性、统一性、属性的可继承性等特点。PCB封装库要符合统一分类、规范焊盘设计等要求。元器件信息库建设，要考虑ECAD工具的要求、平台管理继承的要求进行整合，通过电子元器件数据库与ECAD设计工具的集成，设计人员可直接查询、使用元器件信息和EDA图库。

3实现PDM和电子元器件数据库的集成应用

集成应用的思路是：设计师运用ECAD设计工具进行电子线路设计，直接从电子元器件数据库中获取元器件的基本信息、原理图符号、PCB封装进行电路设计和PCB布线设计，设计完成后将设计结果输出到PDM数据库，PDM根据电子元器件数据库元器件种类的信息进行规格化检查。主要流程是：（1）元器件新增和更改流程在PDM系统内发起和执行审批。在PDM系统中提供元器件数据库操作的入口管理，可设置、定义元器件数据增加、变更的业务流程。（2）申请批准后，PDM系统向元器件库新增元器件信息；选择元器件的符号、封装文件由元器件管理员在EDA电子元器件库创建和维护。EDA电子元器件库管理元器件完整属性信息、符号、封装。（3）线路设计时，ECAD设计工具AltiumDesigner（或Mentor等）直接调用EDA库内的电子元器件进行设计。线路图纸设计完成后，通过集成检入图纸到PDM系统时，解析原理图并调用PDM系统的电子元器件部件，创建出原理图的元器件BOM。设计师通过Altium选用电子元器件必须经过规格化审查，如果选用了电子元器件库中不存在的元器件，PDM系统将阻止设计输出。

4结束语

电路设计开发流程范文第3篇

关键词：机电一体化 教学 仿真 PROTEUS

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（a）-0135-02

“机电一体化技术”课程是机械制造及其自动化和机械电子工程等专业的一门专业必修课，因此，学好该课程能为学生毕业后择业打下良好基础。而该课程的微机控制部分和检测部分是以单片微机（MCU）接口技术为核心的实践性很强的学习环节，因此，本课程需重点强化人机、机电、计测等环节的实践教学内容，结合仿真软件能够使学生充分掌握单片微机接口系统的电路设计和仿真方法，是提高机电专业教学质量和培养机电工程开发型人才的一个重要内容。

1 课程教学环节中存在的问题

目前，涉及“机电一体化技术”课程中微机接口控制方面的核心教学环节是接口电路设计与程序设计，微机控制系统设计内容贯穿于课堂教学、课程实验、课程设计及毕业设计等教学环节中。而在这几个方面都不同程度存在一些问题。

1.1 课堂理论教学

在课堂教学中，主要介绍微机系统中的片内资源及典型接口电路。传统教学中，机电专业学生一开始接触这些知识点时，知识体系抽象，学习起来不好理解、费力，而且单片微机内部资源的应用、接口和程序运行过程等没有有效直观的展示和表现，仍然停留在云里雾里的阶段，甚至有些学生在学习完该内容后，还不知道各类中断服务程序是如何被执行，其主要原因是缺乏有效的演示方法。

1.2 课程实验与课程设计

在课程实验和课程设计中实践环节，大多数学校都会采用单片机实验箱（台）来完成实验内容，并且主要完成一些验证性实验，实验过程单一，主要的硬件连接以及主程序都是现成的，学生要完成的任务就是：上电后做一些简单连线，下载固件程序，记录实现结果。学生完成若干实验后，对电路实验中所使用的硬件电路，芯片间的关系以及程序流程内容并不怎么了解，并没深入掌握其本质内容，所以当学生初次接触实验箱（台）时，一旦接错线或电路出现问题时，非常容易造成实验设备的损坏。另外，在使用单片机实验箱（台）时，一旦出现不能远行的实验问题，原因查找更为困难。由于实验箱（台）系统比较复杂，维护也很困难，难以对损坏的部件维修，只能更换设备，会带来费用上的增加。

1.3 毕业设计

常规的毕业设计流程是：对机电系统进行总体规划和设计，并按照自己的设计方向（如机械结构部分、电控系统部分、系统控制软件部分）细化设计内容。对于电控系统设计方向题目，一般根据机电系统的各个功能模块，首先设计出整体理论电路原理图，并以该电路为参考，购买元器件；其次，按照电路原理图在面包板上进行电路搭建，最后，把写好的程序用编程器下载到单片微机实验板上运行调试。在实际操作过程中，由于学生电路设计和实践经验很少，会出现各种各样的问题，如电路设计的缺陷、电路搭建过程中出现的漏焊、错焊以及元器件的故障问题，都会给设计过程带来很大的麻烦，因此，有必要寻找一种简单有效的工具来解决这些问题，PROTEUS仿真软件的出现能够为毕业设计过程带来有效的帮助。

2 PROTEUS仿真软件

伴随着计算机软、硬件技术的发展，各种仿真系统为实际应用系统的设计与开发提供了有力的保证，极大的节约了人力和物力。在以往的MCS51系列、PIC系列、ARM系列单片微机学习、单片微机系统的设计开发中，常用的软件主要有Keil C51、Wave 等相应的专用开发软件。对于Keil C51软件来说，主要是进行MCS51单片微机控制软件的编译调试，Wave可以进行软件仿真，也可以在系统板上调试，并需要有相应的仿真器而且需要先设计出系统目标板才行。而能仿真微处理器的软件PROTEUS，是目前能够很好的进行单片微机及器件仿真的工具。

PROTEUS仿真软件的功能特点如下：

（1）符合单片微机软件仿真系统的标准，可以仿真的单片微机包括目前常见的MCS51系列、MicroChip PIC系列、AVR系列和ARM7等。并支持微机系统开发过程中所使用的大量存储器件和和接口芯片。

（2）仿真基于PROTEUS，能进行模拟电路分析、数字电路仿真、混合信号分析及频率信号分析等电路分析。

（3）提供虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表及虚拟终端等虚拟仪器仪表供选用，方便对仿真电路的虚拟测试分析。

（4）利用该软件还可以方便的进行电路原理图（SCH）的绘制和印刷电路板（PCB）的设计。

（5）PROTEUS能和Keil C51无缝集成，实现直接联调，在程序设计的过程中将程序虚拟下载到仿真电路中进行运行状态的测试和结果分析。

3 PROTEUS在单片微机教学中的应用[2]

3.1 仿真工具在机电一体化课程微机控制教学环节的意义

针对以往教学环节中的各类问题，仿真工具为实践教学提供了一个有效的辅助手段。借助PROTEUS可以对MCU和其电路进行有效的功能及过程仿真，并带有丰富的资源库，学生可以实现更多的实验项目，改变传统实验项目的局限性。并且PROTEUS能够替代硬件实验板和仿真器实现“软硬件联机”调试，到仿真结果与预期设计结果一致时，便可以购置硬件，进行硬件电路搭建调试。采用这种设计和开发方式效率高，控制电路调整便捷，不需要购置额外大量的实验材料，就能够完成前期大量的预实验过程和测试过程，可以极大的拓展学生的设计创新能力。

3.2 PROTEUS虚拟实验室引入机电课程的课堂教学

在机电一体化技术课程的接口设计环节中：

第一，应先采用PROTEUS进行实例演示，增强教学生动性和直观性。教师可以提前制作好一些典型的应用系统，如流水灯电路（对应户外建筑物的霓虹灯控制电路）、交通信号灯控制电路及户外LED显示屏控制电路、LCD显示电路（对应各类智能仪器仪表中的显示控制电路）、步进电机控制电路等，并进行现场实验演示。让学生对微机及接口系统有一个直观认识，明白局部系统和完整的控制系统的含义，清楚微机在机电系统中的作用和应用情况。

第二，利用PROTEUS快速明确微机系统中的基本概念，并掌握微机系统控制体系的难点，例如：MCS51系列单片微机中的P3口作为准双向口的概念，如何应用是较难掌握的一个问题；中断如何产生并进行终端响应的概念；八段LED显示器的位选和线选如何区别；串行通信如何实现等接口设计过程中的重点和难点，均可借助PROTEUS进行演示，并且在演示过程中，可以用不同（红蓝）颜色显示芯片引脚状态变化的功能，可以通过单步调试的方法观察微机接口各引脚电平变化情况，通过改变程序内容或指令，观察运行效果，从而掌握各程序语句含义，最终实现学生的有效快速掌握。

第三，实验过程中也可借助信号发生器、波形发生器、虚拟示波器、虚拟分析仪、发光管、电压电流表、LCD与LED显示器、虚拟串口、虚拟计数器对实验进行控制信号的输入、运行过程中的实时检测和状态显示，很直观判断和了解不同电路的作用。

第四，在机电一体化课程接口设计的实验环节，借助PROTEUS仿真软件提供的丰富仿真器件资源，打破学生每次实验时只能用到实验箱（台）的固定模块、实验项目简单、实验过程单调且实验内容少的局面，使学生深入了解接口电路的硬件原理及设计步骤，创造了更多的分析问题、解决问题的机会，提高了学生做实验的兴趣，并且学生的机电一体化系统控制系统设计能力得到很好的锻炼。

3.3 机电专业学生的课程设计和毕业设计环节综合能力提升

学生的课程设计环节，学生应根据实验室现有硬件实验条件，利用PROTEUS进行电路原理图的设计与仿真，并在相应的硬件电路上进行进一步实验，仿真程序在现有实验环境下运行，验证实物效果；借助此环节，系统和熟练掌握PROTEUS各个功能。在进行毕业设计时，导师可以让学生根据毕业设计题目，规划和设计机电系统或微机控制的总体结构，在师生之间共同讨论方案可行性之后，由学生进行后期的详细设计，这将最大限度的培养学生的自主创新意识。在详细设计环节，学生采用PROTEUS进行电路原理图设计，编制测试程序、系统控制程序并调试，等各项仿真目标实现后再购置器件进行电路焊接和系统调试。采用这种形式可以降低因方案不正确或电路搭接错误而造成硬件投入，提高学生实验能力和开发能力。

4 结语

将PROTEUS软件引入机电一体化技术课程的各个实践教学环节中，提高了学生的实验兴趣和创新能力，提高了教学效率，对学生实践能力的培养具有现实意义。而且由于其仿真过程直观，操作灵活，必将收到良好的教学效果，为机电一体化技术接口设计教学环节提供了良好的实验平台。

参考文献

[1] 代启化.基于PROTEUS的电路设计与仿真[J].现代电子技术，2006，234（19）：82-84.

电路设计开发流程范文第4篇

关键词：低压小管径 燃烧机 负压燃烧 电路设计

柳钢医院是下属于柳钢（集团）公司的一所大型国家二级甲等综合医院，担负着整个柳北片的近十万人的卫生保健工作，近年来在集团公司的大力扶持下，医疗业务飞速的发展，医院原有的一台1吨手动炉，医院的食堂、洗衣房、消毒等医疗用气无法供应，经常出现供汽不足的现象，严重影响医疗业务的正常开展，为此医院决定购买一台三吨的燃气锅炉解决现存的问题，招标湘潭锅炉产品WNS-3到货后在现场小管径低压民用煤气条件下厂家虽做了改进仍无法正常运行。主要原因是国产WNS系列燃油燃气锅炉为正压燃烧状态，以3吨炉为例，每小时燃气量大约在300至500立方米，压力要求5-15KPa左右，供气管径150mm。对于工业区或生产区域不论压力或管径都不存在问题，但现城市煤气压力考虑安全因素设计在1Kpa。分布到各商业和生活区终端用户的支管直径是50-80mm。而医院基本分布在商业和生活区，必须使用3吨以上锅炉才能达到要求。经咨询多家知名国内外品牌燃烧机供应商均无法提供可用的燃烧机，后供销双方经友好协商达成共同设计开发低压煤气工业锅炉的协议，要进一步改造才能达到要求。

1、燃烧风压系统的设计与改造

原炉膛压为正压燃烧，采用前鼓风方式，喷嘴火焰长约0.2m，焰色为亮蓝色，烟道温为120℃，测前风压1KPa。

2、电路改造设计及说明

2.1 启动电路

启动电路由基本自锁启动电路组成，整个电路的供电由空开引自炉体控制电路，当启动钮按下信号经启动开关J2点火阀常闭点送到启动继电器线圈J启得电，J启常开点自锁，燃烧机启动。本电路设计要点是引入了由J2点火阀继电器常闭点及风门调节阀零位信号微动开关组成的风门零位检测电路，因为在燃气炉点火瞬间如果风门与主调节阀处于非零位状态会导致大量的煤气涌入炉膛发生爆炸，所以点火瞬间必须保证主阀和风门的零位，从电路上看如果点火时，J2常闭点打开，如果阀位不在零位，则整个启动电路失锁保护，实践证明，现场曾发生多次电动阀故障该电路均灵敏的进行了保护，当点火过程完成，J2闭合，电动阀可以切入调节功能。

压力控制电路设计到蒸汽压力控制和风压的控制。蒸汽压力控制电路设计在风机主回路中，原机是利用炉体上的压力控制器控制，现改为在J启启动继电器常开点后串入，到压值为0.8MPa，重启炉值为0.7MPa，利用了智能数字式蒸汽表的AL2上上限触点，优点是每次到压停止后，回压0.7MPa再启动可以完成所有风机重要保护点的测试。风压是燃烧机正常燃烧的重要保障，如果负风压不够，导致燃烧不完全，如果无风压则会导致无氧熄火后煤气进入炉膛引起爆炸；或在燃烧机喷嘴处燃烧造成燃烧机烧毁的故障。但风压开关本身的故障和引压管道的堵塞造成虚风压信号是常见问题，因此必须设计一个简单且能实现风压检测开关是否正常的自诊电路，附加功能要包含在风压的正常保护电路中，该电路的附图如上，原理如下：风压检测开关正常的工作过程是启动信号经AL2到风压开关3号中点，经开关L低位送至CJ线线圈，CJ得电自锁风机启动，炉膛产生风压传导至风压开关，风压开关跳至H位，启动信号经风压开关的H位、CJ的闭合触点送到SJ1延时吹扫继电器，燃烧机进入吹扫程序。假设风压引压系统或风压开关故障时的情况，如果风压回路堵塞或风压开关故障，风压开关不能跳到H位则不能启动延时吹电路。同样因堵塞或风压开关故障造成的风压开关在H位不回跳形成的虚假信号，因CJ线圈不能得电自锁，风机电路不能启动，间接的完成了风压传导管路和风压开关的自诊断功能。

煤气调节阀与风门为联动阀，有两个基本功能需要重新设计，一是吹扫时风门最大，小于0.3MPa时与点火时风门关闭到最小，大于0.3MPa时由智能表PID控制风门和负荷，功能的实现是以各条件继电信号的互锁实现的。按流程分析：第一种状态，启炉后由蒸汽压力为零，智能表输出20mA电流，经J2未点火常闭点，至CJ闭合点再到J4常闭点汇到调节阀，调节阀全开，完成全风压吹扫；第二种状态，吹扫结束J4常闭点打开，下支路J3未检到火处于打开状态，调节阀无信号回路，回到零位；第三种状态，点火时刻J2常闭点断开，信号与调节阀断开，调节阀处于零位；第四种状态，点火结束，J4断开，蒸汽压力AL1小于0.3MPa断开，上下支路无电流，调节阀处于零位全炉小火工作；第五种状态，燃烧机正常工作到蒸汽压力大于0.3MPa，AL1闭合电流信号经J2点、CJ点、AL1点、J3点进入调节阀，调节阀受控调节风门及负荷；J3的设立是为了在蒸汽压力大于0.3MPa的状态下，锅炉重启吹扫状态下强迫阀位归零的继电信号。

燃气锅炉最核心的安全保障是一套双冗余的气动双推90度角阀，锅炉的心脏是燃烧机，但燃烧机的心脏是气动主阀，选用气动阀是基于燃气锅炉的多方面要求考虑的，气动阀优点是切断速度快、防爆性能好、结构简单、故障率低、断电时能可靠复位归零。为保证阀门泄漏而导致的爆炸事故，煤气主阀还担负了检漏阀的任务。

（2）加入两路喷嘴温度监测，一路为数字仪表，一路为温度开关，当燃烧机产生爆燃、缺氧燃烧等不正常的燃烧状态时以温度升高的表现形式在喷嘴处体现。当异常状况瞬间主气阀切断阻止事故发生。

（3）炉前位风量监测：本炉原设计为前鼓风机正压燃烧，改为后引风机负压燃烧方式后会出现一个新的问题，就是当炉膛、风门阻塞时，实际炉膛负压值很高，产生虚假信风压号，解决的办法是在燃烧机进风口加一风流量检测器，原风压开关作为冗余设计和风机反相识别使用。

电路设计开发流程范文第5篇

关键词： SIM900A； 基站； 无线监控； AT89S52

中图分类号： TN92?34； TM13 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）03?0051?04

SIM900A?based wireless monitoring system for base station

SUI Junjie， XIAO Shiman， SHAO Weiheng， WU Shangquan

（The Fifth Electronics Research Institute， Ministry of Industry and Information Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract： To reduce the cost of daily operation management， improve the efficiency of operation management， and realize the real?time monitoring and maintenance of the key equipments inside the base station， a SIM900A?based wireless monitoring system for base station was designed. The SCM AT89S52 and SIM900A module are adopted in the system to conduct wireless data transmission. The real?time monitoring experiment for the air conditioning equipment in the base station was conducted and the ideal test results were obtained from it. The system has the advantages of stable operation， strong anti?interference ability， easy installation and low cost， and has a certain practical value and broad market prospect.

Keywords： SIM900A； base station； wireless monitoring； AT89S52

0 引 言

随着我国通信行业的迅猛发展，移动通信基站的数量也急剧上涨，尤其是4G网络推广以来，4G基站的建设速度更是惊人，仅2014年中国4G基站数量就由近30万座增至多达100万，约占全世界新建4G基站市场的60%，根据粗略估计，我国目前通信基站数量已接近300万座[1]。

移动通信基站是支持通信网络安全运营的主体设施，也是确保通信网络环境质量的重要因素， 因而对该部分的管理与维护十分关键且非常必要。面对如此数量巨大的基站，我国的电信运营商目前的运营维护手段多是采用为每个基站配备专人进行看管维护，其日常的运营管理成本巨大，实时性也难以达到要求[2]。因此，设计一款基站无线监控系统来替代原有的人工看护，可以在很大程度上降低成本、节省劳动力，具有重要的实用价值。

本文设计的基站无线监控系统，可以有效地监控基站内的设备运行状态，及时对基站发生的故障产生报警信号，将相关故障信息传递至控制中心，通知相关技术人员进行故障排除。

1 方案设计

本文设计开发了一款基于SIM900A的基站无线监控系统，该系统可以实时采集基站内部相关设备的运行信息，并将这些信息通过无线电传输的方式，发送到控制中心或者相应的移动终端。该基站无线监控系统的总体框图如图1所示，AT89S52单片机通过外部设备（比如空调设备、电源设备和其他相关设备）的数据输入来判断和监测基站内部的工作情况，并将基站的工作情况用RS 232串口通信的方式发送给SIM900A模块，通过SIM900A模块将相关信息发送到控制中心。同时系统可以通过外部按键输入的方式设置需要接收基站运行状态信息的移动终端（比如相关工程师的手机）。

2 硬件设计与实现

系统中根据用户需要仅设计了空调设备的硬件监控电路和数据接口，对于其他设备的监控需要设计相应的数据接口和硬件驱动电路。

2.1 空调设备的硬件接口电路设计

对基站内空调的开启状态进行监测，本文选用手持式风速仪的分体式风轮探头采集相关信息并进行判定。

手持式风速仪的分体式风轮探头的工作原理是基于把机械转动信号转换成电信号，先经过一个临近感应探头，对转轮的转动进行“计数”，并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值[3]。在本文中，手持式风速仪的分体式风轮探头产生的脉冲系列直接输送到AT89S52单片机的计数器引脚，对该脉冲进行计数处理，判断空调设备是否开启。空调设备的硬件接口设计电路图如图2所示。

在图2中，P1为风速仪输入接口，当空调设备开启，风速仪将输出一定频率的脉冲信号，该脉冲信号通过该接口，经过[R4]和[C18]的上拉和滤波处理，在经过74HC04非门的整形之后，将会得到比较干净的脉冲波形，便于AT89S52单片机进行计数处理，整形之后的风速仪脉冲波形仿真图如图3所示。

从图3中可以看出，风速仪输出的脉冲信号频率大概为230 Hz，因此通过计数便可以知道空调设备是否正常运行。

2.2 AT89S52单片机电路设计

AT89S52是一款经典的51系列单片机，在工业控制中应用十分广泛，它具有以下标准功能：8 KB FLASH，256 B RAM，32位I/O引脚，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，1个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路等[4]。由于其电路设计简单，程序编写调试方便，工作稳定，抗干扰性强等优点，使其在工业控制中倍受青睐，AT89S52单片机的最小系统电路图，如图4所示。

从图4中可以看出：AT89S52单片机最小系统的电路设计非常简单，仅需要下载电路和时钟电路（[R1]和D1为电路设计中的工作状态指示灯，不属于最小系统必须的电路设计）。

2.3 E2PROM存储器电路设计

AT89S52的内部FLASH存在断电或者系统复位数据丢失的缺点，而该基站无线监控系统要求系统能够记录相关的设备信息和控制中心或者相关技术工程师移动终端的号码，要求断电或者复位后，相应的信息不会丢失，因此本文选用了93C46这款E2PROM存储器进行相应信息的存储和读取。

93C46产品采用Microware串行总线接口，读写、擦除速度快，寿命可达100万次以上擦写，掉电保存数据长达200年以上，可配置8位或16位存储结构，是使用很广泛的E2PROM芯片[5]，其硬件设计电路如图5所示。

Microware串行总线接口是由美国国家半导体公司提出，总线采用3根信号线：时钟线、数据输入线和数据输出线，所以也叫“三线制串行总线”。由于AT89S52单片机本身不带三线制串行总线接口，所以在图5中采用软件模拟三线制串行总线来读写93C46芯片。

2.4 RS 232通信接口电路设计

AT89S52与SIM900A间的数据传输是通过RS 232接口进行的，其接口设计电路图如图6所示。

2.5 温度传感器采样电路设计

为了能够准确监控基站内的工作温度，系统采用DS18B20温度传感器对基站内的温度进行监控，其硬件设计电路图如图7所示。

3 软件设计与实现

本文给出系统简单的程序设计流程图，如图8所示。

在程序控制方面主要通过AT89S52单片机和SIM900A模块的通信，将基站设备信息发送到相应的终端[6?8]。对于SIM900A模块的调试是该系统的调试重点，其主要包括了：变量的声明和定义、系统初始化、数据发送和数据接收几个部分。以下给出了部分SIM900A模块的驱动调试示例程序。

变量声明和定义：

unsigned int counttime，count；

unsigned char code sms_text[14] = {"AT+CMGF=1＼r＼n"}；

unsigned char code tabal_1[28]={"AT+CMGS=＼"15124537343＼ "＼r＼n"}；

unsigned char code no[4]={"no "}；

unsigned char code yes[5]={"yes "}；

unsigned char code num[11]={"0123456789"}；

unsigned char displaynum[3]；

系统初始化：

void init_51（void）

{

TMOD=0x21； //设置串口和定时器工作方式

TH1=0xfd；

TL1=0xfd；

TR1=1；

SCON=0x50；

PCON=0x00；

TH0=0xb1； //设定定时器初值

TL0=0xe0；

ET0=1； //开总中断

TR0=1； //选择定时器0

EX0=1；

IT0=1； //外部中断0下降沿触发，IT0=0； 为低电平触发

ES=1；

EA=1；

}

发送SIM900A控制指令"AT+CMGF=1＼r＼n"：

for（t=0；t

{

ES=0；

SBUF=sms_text[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

DelaySec（3）；

发送指令AT+CMGS=＼"15124537343＼"＼r＼n设定接收信息的移动终端号码：

for（t=0；t

{

ES=0；

SBUF=tabal_1[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

DelaySec（3）；

发送当前基站内空调设备运行状态指示"no"：

for（t=0；t

{

ES=0；

SBUF=no[t]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

发送当前基站内温度值：

for（t=0；t

{

ES=0；

SBUF=displaynum[2?t]+0x30； SBUF=num[displaynum[2?t]]；

while（！TI）；

TI=0；

ES=1；

}

4 结 论

本文通过采用AT89S52单片机、SIM900A模块和相应的传感器件设计了一款简单的基站无线监测系统，并用该系统对基站内的空调设备和温度信息进行了无线监控，得到了较理想的实验效果。该系统具有成本低廉、运行稳定和安装简单等优点，节省了基站管理维护的成本，提高了管理效率，具有一定的实用价值和广阔的市场前景。

参考文献

[1] 景龙刚.移动通信基站维护研究[J].信息通信，2014（11）：185.

[2] 袁江，曹金伟，邱自学，等.基于WSN的粮库温湿度无线监测系统[J].测控技术，2012，31（4）：77?81.

[3] 文香桂.基于无线传感器网络的煤矿监测系统研发[D].湘潭：湘潭大学，2013.

[4] 付永庆.电路基础[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.

[5] 张庆双.电子技术[M].北京：科学出版社，2006.

[6] 高吉祥.模拟电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2011.