時間：2023-04-25 14:47:43
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【關鍵詞】ARM9 點陣顯示屏 SD卡
LED顯示屏是近幾年全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體，它利用發光二極管構成的點陣模塊或像素組成大面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用 本論文以ARM9高性能單片機來設計電子點陣顯示屏的硬件系統。
一、電子點陣顯示屏的硬件系統框圖如圖1所示
圖1 電子點陣顯示屏硬件系統框圖
二、采用16個LED8*8顯示屏，構成16行*64列點陣顯示
點陣顯示屏由16個8×8點陣LED顯示模塊。16片8×8點陣LED顯示模塊利用總線形組成一個16×64的LED點陣，用于同時顯示4個16×16點陣漢字或8個16×8點陣的字母p字符或數字。單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內容。
三、顯示驅動電路
采用74HC138三-八譯碼器和74HC164移位寄存器。將從ARM里出來的列信號通過8個164級聯而成的64位的信號輸出端連接到16*64的點陣LED的輸入端，作為點陣的行驅動信號。通過164移位這64位的信號，來控制顯示內容的變化。再從ARM輸出三個信號分別輸入到2個級聯的74HC138譯碼器，然后輸出16位行信號，經過16個1K的電阻，再輸入到16個PNP（8550）三極管的B極來進行對行信號的放大，其中所有的三極管的E極相連接+5V的電源，所有的C極接16個470歐姆的電阻，得到的信號作為點陣LED 的行輸入信號。通過對138的三個輸入信號進行控制，改變行信號。由138和164的信號，控制二極管的亮、滅來顯示出所要求的字符、漢字。
行驅動電路：每個LED管亮需要7mA的電流，那么64個同時亮就需要448mA的電流，所以我們要對列進行驅動，我們采用晶體管8550對列信號進行放大。驅動電路如圖2所示：
圖2 點陣顯示屏驅動電路
列驅動電路：此電路是由集成電路74HC164構成的，它具有一個8位串入并出的移位寄存器，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。如圖3所示：
圖3 列驅動電路
四、總結
本論文完成了LED點陣電子顯示屏的主要電路的設計。在系統設計中使用SD卡的擴展，是存儲容量大大的增大，實現了海量存儲，并具有掉電保護功能。通過和PC機的通訊，使顯示的信息能實時的更新。也實現了顯示屏的多字體顯示。整個系統簡潔，可靠性高，性能穩定。
參考文獻：
[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，1995.
關鍵詞：無刷直流電機;DSP;TMS320LF2407A
一、引言
無刷直流電機的特點是結構簡單、運行可靠、維護方便。它又有傳統直流電機控制簡單、調速性能好、功率密度高、輸出轉矩大等特點。因此，無刷直流電機在工業機器人控制、數控設備、紡織、化工等工業控制領域得到了廣泛的應用。所以，對無刷直流電機及其控制方法進行系統、深入的研究有十分重要的意義。
二、無刷直流電機系統的硬件設計
1.硬件系統總體設計。系統的硬件部分主要由主電路、控制電路和輔助電路等構成，其主電路部分包括整流、濾波、逆變電路等。逆變電路是由功率開關管構成的三相橋式結構。逆變電路對整流、濾波后的直流電壓進行斬波，形成電壓、頻率可調的三相交流電，供給無刷直流電機，這樣無刷直流電機就開始運轉起來。控制電路以美國TI公司的TMS320F2407A芯片為核心，構成全數字化控制系統，對系統的控制與保護等負責，系統的控制參數和故障信息等保存在TMS320F2407A的存儲器中。輔助電路由電源電路、驅動電路、檢測與保護電路等組成。無刷直流無刷電機控制系統主要由如下部分組成：（1）逆變主電路;（2）TMS320F2407A控制單元;（3）驅動電路;（4）檢測電路;（5）保護電路 。
2.TMS320F2407A控制單元
（1）控制器的選擇。控制器是無刷直流電機控制器的核心，選用控制器需要考慮的是控制器要可靠，易于維護，可移植性強，效率高。有以下幾種：1）專用芯片;2）單片機;3）數字信號處理器，其中數字信號處理器（DSP）采用了不同的內部結構。傳統的通用微處理器大多采用的是馮?諾依曼結構（Von Neumann Architecture），它片內的程序空間與數據空間共用一個公共的存儲空間。為了提高速度，現代DSP芯片內部一般采用的是哈佛結構（Harvard Architecture）或改進的哈佛結構。而哈佛結構最大特點是計算機具有獨立的數據和程序存儲空間。這樣允許CPU可以同時執行取指令和取數據，提高了數據吞吐率，進而提升了系統的運算速度。流水線技術也可以幫助系統提高效率。硬件乘法器可以使得DSP在單周期內就可以完成取操作數，相乘并把結果放在累加器中。除此之外，特殊的DSP指令也會大大提高系統的性能，DSP有著非常豐富的片內外設。利用DSP來進行電機控制，可以減小系統的成本，另外，DSP還有如下的優勢：1）速度快; 2）存儲容量大;3）軟件編程靈活;由此可見，數字信號處理器比較適合作為電機控制的中央控制單元。基于以上分析，本設計中采用TI公司用于電機控制的2000系列CPU，其型號為TMS320F2407A。
（2）控制板設計。由前面分析可知，系統采用的控制器是TI公司的TMS320F2407A DSP芯片。下面介紹DSP及其最小系統的接口電路。DSP控制板主要由DSP芯片、外擴存儲器、JTAG仿真調試接口和CPLD譯碼電路組成。下面介紹下外擴存儲器電路，JTAG仿真調試接口和CPLD譯碼電路組成。TMS320F2407A內部存儲容量有限，同時考慮到調試過程中可以將程序下載到片外高速SRAM中，系統進行了外部RAM的擴展，系統選用兩片IS61LV6416，用于存儲數據。在DSP存儲器的擴展中，需要注意的是存儲芯片的數據讀寫速度，因為DSP的指令周期都很短，對于速度很慢的存儲器需要插入很多等待周期，以免DSP對它的讀寫發生錯誤。
3.驅動電路設計。由前面的逆變主電路可知，整個系統的核心就是DSP產生6路PWM波，并且控制每個PWM的脈沖寬度和導通時間，PWM信號經過驅動電路來控制MOSFET，MOSFET是IR公司的IRF3205，這是一款電壓型控制器件，其開通電壓為12-15V，但DSP輸出的電壓高電平為3.3V，不能滿足驅動IRF3205的要求。則需要設計一個電平轉換電路來把DSP的3.3V信號，轉化為15V信號，此時就考慮到用一個光電器件。由于PWM頻率為10K，則就需要選擇一個高速的光耦，一般高速光耦有HCPL4504、PC817和東芝系列的TLP250。我們選擇了日本東芝公司的TLP250，光耦TLP250是一種可直接驅動小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，由日本東芝公司生產，其最大驅動能力達1.5A。選用TLP250光耦既保證了功率驅動電路與PWM脈寬調制電路的可靠隔離，又具備了直接驅動MOSFET的能力，使驅動電路特別簡單。
圖1 下橋臂的MOSFET驅動電路
三相逆變主電路中有六個MOSFET需要控制，可以分為三對開關管。V1與V2為一對管。V1與V2兩個不能同時導通，否則會出現電源與地直通情況。六個MOSFET都需要控制。其中下橋臂的三個MOSFET可以共地。采用典型的TLP250應用電路來實現MOSFET的驅動。電路圖如圖1所示：
4.保護電路設計。系統的保護電路分為欠壓、過流保護。欠壓保護就是檢測輸入端直流電壓 ，要是系統發生短路，當采樣電壓低于設定的門限值時，DSP將PWM輸出引腳置為高阻態，封鎖PWM的信號的輸出，達到保護電路電機本體和功率管的目的。
過流保護電路是為了防止電機在過載、起動和運行異常時由于電流過大而對功率開關管和電機本體產生損害而設計的。特別是當電機堵轉的時候，此時電流非常大，DSP一定得做出相應的動作來保護整個系統。
三、結語
無刷直流電機憑其自身的特點使其得到了越來越廣泛的應用，特別是在電機驅動、機器人等領域。無刷直流電機采用電子換向，與傳統的直流電機相比，它提高了系統的可靠性和維護性，同時又保持了直流電機的良好的調速控制性能。并且隨著電力電子技術、計算機控制技術以及DSP技術的飛速發展，使得無刷直流電機控制系統有了很高質量的硬件平臺。本文介紹了無刷直流電機控制系統的硬件實現。首先介紹了整個系統硬件構架。然后詳細介紹了系統的主電路，控制電路，功率驅動電路、檢測與保護電路。對電路的方案選擇以及參數計算做了詳細的闡述，對DSP控制單元及并且設計了控制板的電路，該設計結合算法能夠使無刷直流電機控制系統獲得更快的響應速度，更高的穩態精度，更好的抗干擾性能。
參考文獻：
[1]殷云華. 基于DSP的無刷直流電機控制系統的設計和仿真研究：[碩士論文].中北大學，2007.
邏輯運算繼電器觸點的實現電路：
關鍵詞：電氣論文,邏輯設計法,真值表 1 邏輯關系
（3）真值表
用邏輯變量的真正取值反映邏輯關系的表格成為真值表。
用繼電器接點實現邏輯代數的基本事項。
①邏輯1和繼電器的常開觸頭閉合相對應。
②邏輯0和繼電器的常開觸頭斷開相對應。
③邏輯“非”的實現可以使用常閉接點。
（4）由三種基本運算得出的邏輯代數公理（基本運算規則）
0+0=0 0·0=0 0+1=1 0·1=0
1+0=1 1·0=0 1+1=1 1·1=1
2 應用實例
（1）要求：按下SB1，指示燈HL1點亮；按下SB2，指示燈HL1和HL2點亮；按下SB1和SB2后指示燈HL2點亮。
（2）使用器件：按鈕開關2個，電磁式中間繼電器2個，指示燈2個。
（3）設計步驟
①列出控制元件與執行元件的動作狀態真值表（表4）
②寫出邏輯表達式（與或表達式）
③化簡（使用公式法、卡諾圖法或電路圖法）
（a）公式法：
（b）卡諾圖法，如圖1所示：HL2=KA2
（c）電路圖法：（按下面順序進行化簡，如圖2所示）
④畫電路圖，如圖3所示。
⑤實現電路，驗證電路的正確性。
1.題目：邏輯選擇無環流直流調試系統
2.直流電動機的額定參數:
型號Z2—41
它勵
Pnom=3KW Unom=220V Inom=17.2A nnom=1500rpm Uφnom=220V
Iφnom=0.573A
3.其它的已知參數:
① 折合到電動機軸上的總飛輪慣量GD2=5.6Nm2
② 變流器的內阻 Rrec=1.35Ω
③ 電樞電阻 Ra=1.4Ω
④ 平波電抗器電阻 Rpl=0.5Ω
⑤ 電樞回路總電感 L=40mH
⑥ Ce=(Unom–InomRa)/nnom Vmin/r
⑦ 過載倍數 λ=1.5
⑧ 各調節器限幅值及給定值 Unm*=±10V
Uim*=±10V
電流調節器的限幅值為±8V
速度反饋濾波Tom=10ms
電流反饋濾波Toi=2ms
4.系統的技術性能指標要求:
穩態指標：穩態無靜差
動態指標：δi≤5% δn≤10%
前
言
隨著電力傳動裝置在現代化工業生產中的廣泛應用，以及對其生產工藝、產品質量的要求不斷提高，需要越來越多的生產機械能夠實現制動調速，因此我們就要對這樣的自動調速系統作一些深入的了解和研究。
本設計的課題是邏輯選觸無環流直流調速系統。該系統屬于模擬系統，雖然不是很先進，但仍然在工礦企業中有著廣泛的應用，本設計有較高的集成度，大量采用了LM和CMOS、HTL集成器件，使模擬數字集成電子電路的各種型號的運放. 邏輯單元，時序單元，觸發器，光電器件紛呈在電路版上，同時也大量的使用分立元件等特點。
本文將先分析主回路及計算，論述其工作原理，接著講解各個控制單元，本系統的控制線路采用速度、電流、雙閉環調速系統。此外，為了控制給定信號的加速度，系統中又加入了一個給定積分器，兩個環節的調節器均采用PI調節器
在本論文的最后，對系統進行動態校正和工作過程各階段進行較詳細的圖文討論。本系統采用的是串聯校正。
本設計采用邏輯選觸無環流調速系統，投資少，調整方便，較符合實際需要，并且使用起來也比較的安全和方便，出故障時能及時察覺和排除。
由于作者水平有限，時間倉促，望指導老師，專家同仁多加批評指正。
作者
目
錄
第一章 系統主回路設計 5
§1-1系統主回路的論述、比較及選擇 5
一.三相半波與三相橋式的比較 6
二.電樞反接可逆線路與勵磁反接可逆線路的比較 6
§1-2 主回路的工作原理 7
一．關于三相橋式反并聯 7
二．主回路的工作原理 7
§1-3 主回路各元件的參數的選擇及計算 8
一、整流變壓器額定參數的計算與選擇 8
二、晶閘管和整流管的選擇及計算 9
三、平波電抗器的電感量的選擇及計算 10
四、閘管的保護裝置及其計算 11
第二章 系統控制單元論述 17
§2-1可逆調速系統的方案 17
§2-2邏輯無環流可逆系統 17
§2-3 控制單元的論述 20
第三章 操作回路工作原理 35
第四章 系統的工作過程分析 37
§4-1 雙閉環調速系統的組成 37
§4-2調速系統的工作原理及靜態特性 38
一、系統的組成過程中應注意的兩個問題 38
二、系統的靜態特性 40
§4-3 調速系統的動態特性 40
一、雙閉環調速系統突加給定時的動態響應 40
二．雙閉環調速系統的抗擾性能 44
第五章 系統的動態校正 46
§5-1 二階及三階最佳校正 46
一、二階最佳校正 46
二、三階最佳校正 47
§5-2 電流環的設計 47
§5-3 轉速環的設計 49
附件一 環流直流調速實驗裝置元器件材料明細表 51
主回路，勵磁回路及操作電路部分 51
脈沖功放部分 53
調節大板部分 54
附件二 參考文獻 59
附件三 圖紙 60
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該濾波器幅頻特性自動測試儀的功能是能夠輸出可調頻率的正弦波給被測濾波器,并測量經過濾波電路后的正弦波信號的變化,從而得出被測電路的幅頻特性。下面是幅頻特性檢測的大致步驟即本文安排:第一章是前言,介紹了課題的研究背景,國內外對幅頻特性測試系統的研究現狀,以及論文的選題背景及意義。第二章主要是系統的系統設計部分,首先對濾波器的設計原則與方法進行了介紹,然后設計了一個六階帶通濾波器,對電路原理進行了設計仿真,最后提出了系統設計原理、設計指標與系統結構。第三章主要介紹了硬件電路部分的設計輸入與設計輸出。采用直接數字式頻率合成的方法產生正弦波。選取LM324作為幅度控制電路,矩陣式鍵盤用來完成功能選擇、參數輸入。第四章主要是信號處理部分,單片機與上位機之間進行串口通信,方便進行數據處理、仿真,最后進行繪圖。第五章主要介紹圖形用戶界面GUI,系統測試方法與不同測試方法對比,章末進行了誤差分析。第六章對整篇文章進行總結,最后提出改進措施。
3濾波器幅頻特性自動測試系統硬件電路設計……………………17
3.1正弦掃頻信號發生模塊………………17
3.1.1正弦掃頻信號方案選擇………………17
3.1.2 DDS基本原理………………18
3.1.3 DDS芯片介紹………………19
3.1.4 AD9833芯片波形產生原理 ………………20
3.1.5 DDS硬件設計………………20
3.2數據處理及控制電路………………22
3.3幅度控制模塊………………23
3.3.1芯片簡介………………24
3.3.2幅度控制電路………………24
3.4鍵盤及顯示模塊………………25
4濾波器幅頻特性自動測試系統軟件設計……………… 31
4.1軟件幵發環境………………31
4.2軟件設計方法………………32
4.3系統流程圖………………37
5濾波器幅頻特性自動測試系統測試方法……………… 39
5.1 GUI圖形用戶界面………………39
5.2系統測試………………40
關鍵詞：傳感器，發展，新趨勢
作為模擬人體感官的“電五官”（傳感器）是獵取所研究對象信息的“窗口”，它為系統提供賴以進行處理和決策所必須的對象信息，它是高度自動化系統乃至現代尖端技術必不可少的關鍵組成部分。未來的社會，將是充滿傳感器的世界。有人認為支配了傳感器技術，就能把握住新時代。因此，傳感器技術是21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的一個制高點，各發達國家都將傳感器技術視為現代高新技術發展的關鍵。從20世紀80年代起，日本就將傳感器技術列為優先發展的高新技術之首，美國等西方國家也將此技術列為國家科技和國防技術發展的重點內容，我國從20世紀80年代以來也已將傳感器技術列入國家高新技術發展的重點。21世紀是人類全面進入信息化的時代，作為現代信息技術的三大支柱之一的傳感器技術必將有長足的發展。
“電五官”落后于“電腦”的現狀，已成為新型計算機的進一步開發和應用的一大障礙，傳感器的發展遠遠不能滿足計算機應用和開發的需要；許多有競爭力的新產品開發和卓有成效的技術改造，都離不開傳感器。如：工廠自動化中的柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）、幾十萬千瓦的大型發電機組、連續生產的軋鋼生產線、無人駕駛的自動化汽車、多功能裝備指揮系統、直至宇宙飛船或各種探測器等等，其開發與傳感器密不可分；傳感器的應用提高了機器設備的自動化程度，提高了產量和質量，產生了巨大的經濟效應。同時，推動了科學技術的進步，促進了生產力的發展，產生了巨大的社會效應；傳感器普及于社會各個領域，從茫茫太空到浩瀚海洋、從各種復雜的工程系統到日常生活的衣食住行，將造成良好的銷售前景。這些都是傳感器技術發展的強大動力，隨著現代科學技術，特別是大規模集成電路技術的飛速發展和電腦的普及，傳感器在新的技術革命中的地位和作用將更為突出，一股競相開發和應用傳感器的熱潮已在世界范圍內掀起。
目前的傳感器，無論在數量上、質量上和功能上，遠遠不適應社會多方面發展的需要。當前，人們在充分利用先進的電子技術條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現有傳感器的性能價格比的同時，正在尋求傳感器技術發展的新途徑。特別是電子設計自動化（EDA）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、數字信號處理（DSP）、專用集成電路（ASIC）及表面貼裝技術（SMT）等技術的發展，極大地加速了傳感器技術的發展。下面探討傳感器發展的新趨勢：
1．開發新型傳感器
鑒于傳感器的工作機理是基于物理學、化學等各種效應和定律，由此啟發人們進一步探索具有新效應的敏感材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器，這是發展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。目前發展最迅速的新材料是半導體、陶瓷、光導纖維、磁性材料以及所謂的“智能材料”（如形狀記憶合金，具有自增殖功能的生物體材料等）。如日本夏普公司利用超導技術研制成功高溫超導磁傳感器，是傳感器技術的重大突破。其靈敏度比霍爾器件高，僅次于超導量子干涉器件，而其制造工藝遠比超導量子干涉器件簡單。它可用于磁成像技術，具有廣泛推廣價值。此外，當前控制材料性能的技術已取得長足的進步，不久的將來人們將可按照傳感要求來合成所需的材料。其中，利用量子力學諸效應研制的高靈敏閾傳感器，用來檢測極微信號，是傳感器發展的新方向之一。
2．結構型傳感器的發展
結構型傳感器主要向高穩定性、高可靠性和高精度方向發展。論文參考。目前，結構型傳感器在國防和工業控制等領域還大量使用，但其在原理、材料和結構形式等方面都不斷發生變化，并且向有源化方向發展，即將敏感元件和電路組裝在一起,減小裝置體積,提高信噪比和精度。結構型傳感器由于采用新結構、新材料和新工藝，可大幅提高傳感器的性能。如采用微細加工技術（半導體技術中氧化、光刻、擴散、沉積、平面電子工藝、各向異性腐蝕以及蒸鍍、濺射薄膜等加工工藝），可制造出各式各樣的新型傳感器。
3．傳感器的集成化和多功能化
傳感器的集成化分為傳感器本身的集成化和傳感器與后續電路的集成化。前者是在同一芯片上，或將眾多同一類型的單個傳感器件集成為一維線型、二維陣列（面）型傳感器，使傳感器的檢測參數由點到面到體多維圖像化，甚至能加上時序，變單參數檢測為多參數檢測；后者是將傳感器與調理、補償等電路集成一體化，使傳感器由單一的信號變換功能，擴展為兼有放大、運算、干擾補償等多功能——實現了橫向和縱向的多功能。如日本豐田研究所開發出同時檢測Na+、K+和H+等多種離子的傳感器。這種傳感器的芯片尺寸為2.5mm×0.5mm，僅用一滴液體，如一滴血液，即可同時快速檢測出其中Na+、K+和H+的濃度，對醫院臨床非常方便實用。
目前集成化傳感主要使用硅材料，它可以制作電路，又可制作磁敏、力敏、溫敏、光敏和離子敏器件。在制作敏感元件時要采用單硅的各向同性和各向異性腐蝕、等離子刻蝕 、離子注入等工藝，利用微機械加工技術在單晶硅上加工出各種彈性元件。當今，發達國家正在把傳感器與電路集成在一起進行研究。
4．傳感器的智能化
將傳統的傳感器和微處理器及相關電路組成一體化的結構，就是傳感器的智能化。智能傳感器具有自校準、自補償、自診斷、數據處理、雙向通信、信息存儲和記憶、數字信號輸出等功能。智能傳感器按其結構分為模塊式、混合式和集成式三種。模塊式智能傳感器是初級的，是由許多互相獨立的模塊組成，其集成度不高、體積較大，但比較實用；混合式智能傳感器是將傳感器、微處理器和信號處理電路制作在不同的芯片上。目前，其作為智能傳感器的主要類型而被廣泛應用；集成式智能傳感器是將一個或多個敏感元件與微處理器、信號處理電路集成在同一芯片上，其結構一般是三維器件（立體器件），具有類似于人的五官與大腦相結合的功能，并且智能化程度隨著集成化程度的提高而不斷提高。如美國圖尼爾公司的ST—3000型智能傳感器，采用半導體工藝，在同一芯片上制作CPU，EPROM和靜壓、壓差、溫度等三種敏感元件。論文參考。另外還有MEMS，MEMS通常是由傳感器、信息單元、執行器和通信/接口單元等組成。它可從需要觀測與控制的對象中獲取光、聲、壓力、溫度等信息，轉換成電信號并要求處理、提取信息，通過執行器對目標實施控制或顯示；同時，系統通過通信/接口單元以光、電或磁的形式與其它微系統保持信息聯系。
今后,隨著傳感器技術的發展,還將研制出更高級的集成式智能傳感器,它完全可以做到將檢測、邏輯和記憶等功能集成在一塊半導體芯片上。同時，冷卻部分也可以制作在立體電路中，利用帕耳帖效應使電路進行冷卻。目前，集成式智能傳感技術正在起飛，它勢必在未來的傳感器技術中發揮重要的作用。
5．傳感器的虛擬化和網絡化
5．1虛擬化。自20世紀90年代以來，一種全新概念“虛擬化”正獲得愈來愈廣泛的應用。虛擬傳感器是傳感器、計算機和軟件這三者的有機結合，構成軟硬結合、實虛共體的新一代傳感器。這種傳感器是基于計算機平臺并且完全通過軟件開發而成，利用軟件來建立傳感器模型、標定參數及標定模型，以實現最佳性能指標。如美國B＆K公司最近已開發一種基于軟件設置的TEDS型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有唯一的產品序列號并附帶一張軟盤，軟盤上存儲著該傳感器進行標定的有關數據。使用時，傳感器通過數據采集器接至計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產品序列號，再從軟盤上讀出有關數據，然后自動完成對傳感器的檢查，傳感器參數的讀取、傳感器設置和記錄工作。此外，專供開發虛擬傳感器產品的軟件工具也已面市了。
5．2網絡化。網絡傳感器是包含數字化傳感器、網絡接口和處理單元的新一代智能傳感器。這里講的網絡已不限于傳感器總線，還應包括現場總線、局域網和因特網。數字傳感器首先將被測參數轉換成數字量，再送給微處理器做數據處理，最后將測量結果傳輸給網絡，以便實現各傳感器之間、傳感器與執行器之間，傳感器與系統之間的數據交換及資源共享。
6．研究生物感官，開發仿生傳感器
大自然是生物傳感器的優秀設計師。它通過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類本身，而且還設計了許許多多的功能奇特、性能高超的生物傳感器。如狗的嗅覺（靈敏閾為人的10 倍）；鳥的視覺（視力為人的8～50倍）；蝙蝠、海豚的聽覺（主動型生物雷達——超聲波傳感器）；蛇的接近覺（分辯率達0.001℃的紅外測溫傳感器）等等.這些生物的感官性能,是當今傳感器技術所望塵莫及的.研究它們的機理,開發仿生傳感器（包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺傳感器等）,也是引人注目的方向。目前只有視覺與觸覺傳感器得到了比較好的發展。
傳感器技術在廣泛應用于工業自動化、軍事國防和以宇宙開發為代表的尖端科學與工程等重要領域的同時，正以自己的巨大 力，向著與人們生活密切相關的方面滲透。論文參考。現代科學技術的飛速發展以及社會對高性能、高適用性傳感器的迫切需要，極大地推動了傳感器技術的發展。生物工程、醫療衛生、環境保護、安全防范、家用電器等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發展。我們有理由相信，傳感器這顆璀璨的明珠，必將放射出更加耀眼的光芒。
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關鍵詞 城軌車輛；車門；故障處理
中圖分類號U27 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）122-0162-02
車門控制系統關系到城市軌道交通車輛的運營安全。車門是乘客乘降必須接觸的車輛部件，關系到乘客的人生安全。本論文主要講述了現在主流城軌車輛塞拉門的結構以及邏輯電路控制原理。
1塞拉門的結構與工作原理
城軌車輛一般有四種車門，即客室側門、駕駛室側門、緊急疏散門（逃生門）、駕駛室隔間門。城軌車輛車門組成：車門懸掛及導向機構、車門驅動裝置、左右門頁、緊急解鎖裝置、乘務員鑰匙開關（或稱為緊急入口裝置）、一套安裝在車體上的密封型材（上、左、右）等機械部分，以及門控單元（或氣動控制單元）、電氣連接、負責檢測的各類行程開關、指示燈等電氣或氣動部件。
按照車門結構分類可以分為：內藏門、塞拉門、外掛門。按照車門動力分類可以分為氣動門、電動門。以下主要介紹地鐵車輛塞拉門。
1.1電動門的結構
塞拉門結構：由驅動機構、機械執行機構、門葉、垂直協調桿、制動組件、緊急解鎖機構、車門旁路系統以及電子控制單元等組成。
1.2塞拉門的工作原理
1）平移運動 電動機軸轉動驅動齒輪運動，齒輪帶動齒運動，齒帶的運動通過連接齒帶和門葉的連接件驅動門葉作平移運動；2）塞拉運動 桿件系統連續驅動共同的伸縮導軌兩端，轉動電動機體來驅動車門門葉作塞拉運動；3）門的鎖閉 控制桿件塞拉運動達到驅動機構的死點，桿件鎖定獲得。
1.3門系統的組成
車門系統由驅動電機、傳動裝置、承載導向裝置、鎖閉裝置、解鎖操作裝置、門頁和門控器等組成。
2車門的系統主要功能和邏輯電路控制原理
2.1車門系統的主要功能
開/關門功能：包括開、關門狀態顯示；未關閉好車門的再開閉功能：已關好的車門不再打開；開關車門的二次緩沖功能；防夾人/物功能（障礙物探測再開門功能）；車門故障切除功能；車門內部緊急解鎖功能（每輛車每側兩個車門）；車門旁路功能；乘務員鑰匙開關功能（每輛車每側一個車門）；故障指示和診斷記錄功能并可通過讀出器讀出；自診斷功能；零速保護。
2.2城軌車輛塞拉門電氣邏輯控制原理
列車車門的開關由電子門控器來控制，開門列車線、關門列車線、零速列車線驅動門電機，從而實現左/右側車門的開關功能。關門帶延時功能，即門控得到關門命令后，車門指示燈閃爍后門再動作，延時時間為3.0s，可調整。
如下圖所示列車開關門邏輯圖，開關門信號采用大于500ms的脈沖信號實現，在司機室左側側墻側墻設置一個左側開門帶燈按鈕DOPB_L，關門帶燈按鈕DCPB_L；在司機室右側側墻設置一個右側開門帶燈按鈕DOPB_R，關門帶燈按鈕DCPB_R。在有零速信號和門釋放信號時，具體開關門操作如下：
左側開門帶燈按鈕DOPB_L、右側開門帶燈按鈕DOPB_R在有零速信號和門釋放信號時保持常亮。
當無關門命令時，司機按下開門按鈕并大于500ms時，車門內側指示燈閃爍，車門執行開門指令，車門外側指示燈邏輯同車門內側指示燈。
司機按下關門按鈕并大于500ms時，車門內側指示燈和車門外側指示燈閃爍，延時3秒后，車門執行關門指令，門關閉后車門內外側指示燈熄滅。
3城軌車輛塞拉門主要故障分析及處理對策
3.1電氣故障
1）EDCU故障
故障現象：包括電子門控單元EDCU硬件故障、突然死機等。
查找處理：檢查EDCU中軟件是否為最新版本，若不是，則更換新軟件后重新開關車門試驗，檢查是否正常；檢查EDCU的接線端子等是否異常，若不正常，則重新安裝接線端子，若為EDCU本身故障，則更換該EDCU單元。
2）關門位置檢測開關故障
故障現象：車門打開按下關門按鈕后，單個車門無法關閉，車輛顯示屏顯示該車門故障。該故障的主要原因是開門行程開關DCS在車門打開過程中出現故障或誤動作，在關門過程中，EDCU收不到“門關好”信息，EDCU將向列車診斷系統發出“車門故障”信息。
查找處理：檢查該行程開關是否有故障，若有故障，將其更換；檢查該行程開關的安裝是否過緊，并檢查其調整是否滿足要求，不符合要求則重新調整。
3）車門電機故障
故障現象：車門不動作、車門動作一段距離后停止運動等。
查找處理：檢查車門電動機各接線是否有松動或斷裂的情況；若松動，則重新緊固或更換斷裂的部件；檢查車門電動機的連接件包括電動機皮帶、聯軸器是否異常；若皮帶出現斷裂則更換；以上故障都排除后仍然不能解決該故障，則可能是車門電動機本身的故障，可考慮更換車門電機。
3.2機械故障
1）機械尺寸變化引起的故障
在客流量大而且集中時，由于車體撓度等因素影響，造成車門相關部件與車體等部位干涉，從而引起車門故障。
查找處理：此類故障應檢查車門的尺寸調整是否在規定的范圍內，如V型尺寸、車門對中尺寸等；同時還應該檢查車門的各部件是否存在相互干涉等情況。
2）零部件損壞
零部件損壞通常可以通過更換新零件解決，如果同一類零部件損壞率較大，則應該檢查是否存在系統設計問題或調整上的失誤。
參考文獻
[1]徐麗娟，張瑩.電力電子技術.北京：高等教育出版社，2006.
論文關鍵詞：項目實訓,電子電路,實踐課程,改革
1 電子電路實踐課程改革的內容
1.1 電子技術實踐課程體系的改革
為了體現電子技術實踐課程的自主學習、知識綜合、創新設計、工程實現、研究探索、項目規劃、交流溝通、團隊合作的宗旨，擬把電子電路實踐課程體系劃分為5個模塊20多個實驗項目構成，如圖1所示，每個實驗明確局部目標，每個模塊完成階段目標，可配合理論教學，在二年級分階段性實施教學。實現課程內多知識點融合、跨課程知識體系融合、已學與拓展知識融合與課外研學融合的實踐。使學生盡早綜合運用知識，盡早接觸工程實際，盡早開展探索研究，向前覆蓋已學知識，向后拓展未學知識。
1.2 進行實驗項目內容的改革
項目內容要突出工程背景、方法多樣、綜合應用及研究探索。對學有余力的學生引導其嘗試運用電子新技術。
選擇具有生活和工程背景的內容，讓學生在體驗“學有所用”的樂趣中，激發興趣這一原始動力。著重選擇實現方法具有多樣性，實驗結果具有變化和不確定性，展示科學研究的研究和探索性，盡量設計少有現成方案借鑒的項目。
課程內開展設計性實驗項目的研究，盡量做到從點到面，分層次地擴大知識面覆蓋率。課程之間開展綜合性實驗項目的研究，在模擬電路、數字電路課程都學完后進行綜合電路設計，可以融合模擬電路、數字電路、FPGA、多門課程的知識與技術方法，實現跨課程知識融合，最后完成從單元到系統的綜合。
研究項目既然融合了已學的模擬電路或數字電路等知識，則更需要自學FPGA、PSOC、單片機等拓展技術，實現已有知識與拓展知識融合。電子電路可在咫尺之間產生千變萬化，鼓勵學生學習電子的新器件、新技術與新方法，借助于日臻完善的電子電路及系統設計與實現的軟硬件結合的平臺，激發學生的想象力和創造力，保持課程內容體系的先進性。
課程團隊可以組織指導創新大賽、飛思卡爾大賽、電子設計競賽等課外研學活動，完成理論到工程認知的轉變和創新。
1.3 實驗項目考核要求的竌母？通過綜合設計性、工程實踐性、研究探索性實驗項目的實踐過程，考察學生在觀察分析、設計構思、項目計劃、組織管理、工程實現、總結表達等方面的綜合能力，激勵實踐過程中表現出的思維、應變、研究探索、團隊合作等綜合素質。
考核學生運用基本理論進行項目需求分析的能力，如電路方案的合理性；理論計算和仿真結果是否合理；實驗表格是否完整等。
督促學生建立實踐的觀念，電子電路與系統設計不能紙上談兵，解決好原理—仿真—硬件實現的關系，即考核學生的動手能力，如硬件電路布局是否清晰，連線是否整齊，是否預留測試接口；儀器使用是否熟練、操作是否規范，功能與性能指標的完成程度、完成時長等。
考核學生對項目各功能構思的技巧性、自主思考與獨立解決問題的能力。中學語文論文
考核參數測試方案的合理性（包括各關鍵點的波形及實測數據）。完成設計的基本要求或提高要求程度如何，實驗原始數據必須當堂找老師進行現場驗收并登記，以保證考核的公正和嚴謹性。
通過驗收作品，演講答辯、交流總結等，考核學生實驗總結表達、應變、研究探索及團隊合作等方面的綜合能力。
1.4 實踐模式的改革
教師可以采用多樣化教學形式、層次化任務驅動、過程化考核激勵，引導學生關注實踐過程，做精做透每一個實驗。如專題講座、技術展示、案例分析、主題討論、方案論證、質疑講評等方法教學，鼓勵學生自主選擇任務要求、自主設計方案進程、自主構建實驗平臺、自主展示實踐成果，實現學生自主研學、創新實踐過程。
1.5 綜合優化實踐環境的建設
統籌布局，集成打造建成多學科交融、軟硬件一體、資源豐富、配置合理、充分開放的先進實驗教學環境，滿足學生學習、研究、設計、分析、仿真、實驗、制作、焊接、測試等不同環節的軟硬件需求。
2 課題研究需解決的關鍵問題
課題研究需解決的關鍵問題是精心設計一整套實驗內容、教學模式與考核方式。最重要的是，它應滲透著實驗教學改革的理念，相對做到科學性、基礎性與先進性的有機融合，具有較好的實用性和適用性，對綜合培養學生知識、能力和素質有較顯著效果，有示范性。其中設計的案例應具備的教學思想如下。
2.1 科學性
（1）案例要體現實驗的科學研究目的與實際應用背景。（2）案例是精心設計的。（3）教學內容與要求的定位切合學生實際，服務于培養目標。（4）案例經過教學檢驗證明可行。
2.2 基礎性
（1）突出經典的基本概念、基本方法和基本電路。（2）應始于基礎，循序漸進地提升要求。不能講創新就忽視經典基礎內容，創新始于基礎。（3）要掌握好涉及基本概念、理論和方法的基礎單元電路實驗，應有指標性要求，訓練測量操作與結果分析的規范方法。（4）能激勵學生對經典實驗對象進行適度的探究。
2.3 先進性
（1）反映新技術和教學改革的可行成果。這是開展人才培養模式改革的具體成果。（2）合理地運用了新技術手段。實驗內容反映并運用新技術，實驗手段與時俱進，實驗教學以多種方式輔助開展。（3）強調實驗方法。強化實驗過程中的方案比較、定性與定量分析。（4）采用多元考核。注重實驗過程與效果，有不同于傳統方式的、客觀量化的多元考核方式。
2.4 實用性
（1）應該配合學校辦學定位和人才培養目標。（2）在綜合培養學生的知識、能力和素質上具有可操作性，能體現學科專業培養特色。（3）實驗系統與裝置應實用、完整、正確，是優質實驗教學資源的具體展現。
2.5 互動性
（1）強調師生之間的互動性、交流的生動性，以拓展知識、引發思考。（2）促使學生之間開展探討、合作，在智力與非智力素質培養上能取得一定育人效果。
2.6 適用性
（1）具備分等級的評價系統，能夠提供不同定位的需求。（2）采用模塊分層結構，適于不同專業、不同層次要求的實驗教學需求。（3）具有相應的分級評價標準，考核適用性較強。
2.7 強調特色
（1）案例是精心設計的，培養目標是明確的，能夠實現具體教學目的之達成。（2）案例設計應服務于該校人才培養目標的定位，照搬未必適合該校實際，要有所創新。（3）案例應反映專業培養側重，有自身特色。
3 結語
對電子技術實踐課程的實訓項目內容進行改革和探索，是針對新世紀能力型人才培養的需要， 著力提升學生的工程素養，著力培養學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，引導學生了解電路系統在生活和工程實際中的應用，體驗電路功能實現方法的多樣性及根據工程需求進行技術方案選擇的過程。使學生盡早綜合運用知識、盡早接觸工程實際，熟悉工程實踐中應用必要的技術和現代化工具的方法。鼓勵學生站在基礎、面向未來，關注電子新技術發展，盡早開展探索研究。
參考文獻
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【關鍵詞】伺服系統；永磁同步電機；直流無刷電機
一、概述
從70年代后期到80年代初期，隨著微處理技術，大功率高性能半導體功率器件技術和電機永磁材料制造工藝的發展，其性能價格比的日益提高，交流伺服技術－交流伺服電機和交流伺服控制系統逐漸成為主導產品。目前，高性能的伺服系統大多采用永磁同步型交流伺服電機，永磁同步電機交流伺服系統在技術上已趨于完全成熟，具備了十分優良的低速性能并可實現弱磁高速控制，能快速、準確定位的控制驅動器組成的全數字位置伺服系統。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價格的降低，特別是釹鐵硼永磁的熱穩定性和耐腐蝕性的改善和價格的逐步降低以及電力電子器件的進一步發展，加上永磁電機研究開發經驗的逐步成熟，經大力推廣和應用已有研究成果，其在工業生產領域中的領域也越來越廣泛，正向大功率化（高轉速、高轉矩）、高功能化和微型化方面發展。
二、永磁同步電機伺服系統的基本結構
永磁同步電機伺服系統除電機外，系統主要包括驅動單元、位置控制系統、速度控制器、轉矩和電流控制器、位置反饋單元、電流反饋單元、通訊接口單元等。
1．永磁式交流同步伺服電機。永磁同步電機永磁式同步電機具有結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高的特點。和直流電機相比，它沒有直流電機的換向器和電刷等需要更多維護給應用帶來不便的缺點。相對異步電動機而言則比較簡單，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉子參數可測、控制性能好，但存在最大轉矩受永磁體去磁約束，抗震能力差，高轉速受限制，功率較小，成本高和起動困難等缺點。與普通同步電動機相比，它省去了勵磁裝置，簡化了結構，提高了效率。永磁同步電機矢量控制系統能夠實現高精度、高動態性能、大范圍的調速或定位控制，因此永磁同步電機矢量控制系統引起了國內外學者的廣泛關注。
2．驅動單元。驅動單元采用三相全橋自控整流，三相正弦PWM電壓型逆變器變頻的AC-DC-AC結構。設有軟啟動電路和能耗泄放電路可避免上電時出現過大的瞬時電流以及電機制動時產生很高的泵升電壓。逆變部分采用集驅動電路，保護電路和功率開關于一體的智能功率模塊(IPM)。
3．控制單元。控制單元是整個交流伺服系統的核心， 實現系統位置控制、速度控制、轉矩和電流控制器。具有快速的數據處理能力的數字信號處理器(DSP)被廣泛應用于交流伺服系統，集成了豐富的用于電機控制的專用集成電路，如A/D轉換器、PWM發生器、定時計數器電路、異步通訊電路、CAN總線收發器以及高速的可編程靜態RAM和大容量的程序存儲器等。
4．位置控制系統。對于不同的信號，位置控制系統所表現出的特性是不同的。典型的輸入信號有三種形式:位置輸入（位置階躍輸入）、速度輸入（斜坡輸入）以及加速度輸入（拋物線輸入）。位置傳感器一般采用高分辨率的旋轉變壓器、光電編碼器、磁編碼器等元件。旋轉變壓器輸出兩相正交波形，能輸出轉子的絕對位置，但其解碼電路復雜，價格昂貴。磁編碼器是實現數字反饋控制性價比較高的器件，還可以依靠磁極變化檢測位置，目前正處于研究階段，其分辨率較低。
5．接口通訊單元。接口包括鍵盤/顯示、控制I/O接口、串行通信等。伺服單元內部及對外的I/O接口電路中，有許多數字信號需要隔離。這些數字信號代表的信息不同，更新速度也不同。
三、對當前兩種不同的永磁同步電機伺服系統的分析
由于轉子磁鋼的幾何形狀不同，當轉子旋轉時，在定子上產生的反電動勢波形就有兩種：一種為正弦波；另一種為梯形波。這樣就造成同步電動機在原理、模型及控制方法上有所不同，為了區別由它們組成的永磁同步電動機交流調速系統，習慣上又把正弦波永磁同步電動機組成的調速系統稱為正弦型永磁同步電動機（PMSM）調速系統；而由梯形波（方波）永磁同步電動機組成的調速系統，在原理和控制方法上與直流電動機系統類似，故稱這種系統為無刷直流電動機（BLDCM）調速系統。
PMSM不需要勵磁電流，在逆變器供電的情況下不需要阻尼繞組，效率和功率因素都比較高，體積也較同容量的異步機小。PMSM通常采用矢量控制和直接轉矩兩種控制方式。矢量控制借助與坐標變換，將實際的三相電流變換成等效的力矩電流分量和勵磁電流分量，以實現電機的解耦控制，控制概念明確；而直接轉矩控制技術采用定子磁場定向，借助于離散的兩點是調節，直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態性能，其控制簡單，轉矩響應迅速。PMSM的矢量控制系統能夠實現高精度、高動態性能、大范圍的速度和位置控制，但是它的傳感器則給調速系統帶來了諸如成本較高、抗干擾性和可靠性不強、電動機的軸向尺寸較長等缺陷。另外，PMSM轉子磁路結構不同，則電動機的運行特性、控制系統等也不同。根據永磁體在轉子上的位置的不同，永磁同步電動機主要可分為：表面式和內置式。在表面式永磁同步電動機中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉子鐵心的外表面上，這種電機的重要特點是直、交軸的主電感相等；而內置式永磁同步電機的永磁于轉子內部，永磁體外表面與定子鐵心內圓之間有鐵磁物質制成的極靴，可以保護永磁體。這種永磁電機的重要特點是直、交軸的主電感不相等。
轉貼于
BLDCM組成的伺服系統具有轉速平滑，響應快，易于控制等特點，但若按照常規的控制方法，其轉速直接與電壓相關，易受電源波動和負載波動的影響。BLDCM類似于PMSM轉子上也有永磁磁極，定子電樞需要交變電流以產生恒定轉矩，其主要區別是前者的反電勢為梯形波，而后者的反電勢為正弦波。但由于電磁慣性，BLDCM的定子電流實際上為梯形波，而無法產生方波電流，并由集中繞組供電，所以BLDCM較PMSM脈動力矩大。在高精度伺服驅動中，PMSM有較大競爭力。另一方面，PMSM單位電流產生的力矩較BLDCM單位電流產生的力矩小。在驅動同容量的電動機時，PMSM所需逆變器容量大并且需要控制電流為正弦波，開關損耗也大很多。
PMSM的交軸電抗和直軸電抗隨電機磁路飽和等因素而變化，從而影響輸出力矩的磁阻力矩分量。PMSM對參數的變化較BLDCM敏感，但當PMSM工作于電流控制方式時，磁阻轉矩很小，其矢量控制系統對參數變化的敏感性與BLDCM基本相同。當電機轉速較高，無刷直流電機反電勢與直流母線電壓相同時，反電勢限制了定子電流。而永磁同步電機能夠采用弱磁控制，因此具有較大的調速范圍。
四、永磁同步電機伺服系統的國內外發展現狀
早期對永磁同步電機的研究主要為固定頻率供電的永磁同步電機運行特性的研究，特別是穩態特性和直接起動性能的研究。V.B.Honsinger和M.A.Rahman等人對永磁同步電機的直接起動方面做了大量的研究工作。在上個世紀八十年代國外開始對逆變器供電的永磁同步電機進行了深入的研究，其供電的永磁同步電機與直接起動的永磁同步電機的結構基本相同，但多數情況下無阻尼繞組。并在該時期發表了大量的有關永磁同步電機數學模型、穩態特性、動態特性的研究論文。A.V.Gumaste等研究了電壓型逆變器供電的永磁同步電動機穩態特性及電流型逆變器供電的永磁同步電動機穩態特性。
隨著對永磁同步電機調速系統性能要求的不斷提高，G.R.Slemon等人針對調速系統快速動態性能和高效率的要求，提出了現代永磁同步電機的設計方法。可設計出高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永磁同步電機。
近年來微型計算機技術的發展，永磁同步電動機矢量控制系統的全數字控制也取得了很大的發展。D.Naunin等研制了一種永磁同步電動機矢量控制系統，采用了十六位單片機8097作為控制計算機，實現了高精度、高動態響應的全數字控制。八十年代末，九十年代初B.K.Bose等發表了大量關于永磁同步電動機矢量控制系統全數字控制的論文。
九十年代初期，R.B.Sepe首次在轉速控制器中采用自校正控制。早期自適應控制主要應用于直流電機調速系統。劉天華等也將魯棒控制理論應用于永磁同步電機伺服驅動。自適應控制技術能夠改善控制對象和運行條件發生變化時控制系統的性能，N.Matsui，J.H.Lang等人將自適應控制技術應用于永磁同步電機調速系統。仿真和實驗結果表明，自適應控制技術能夠使調速系統在電機參數發生變化時保持良好的性能。滑模變結構控制 由于其特殊的“切換”控制方式與電機調速系統中逆變器的“開關”模式相似，并且具有良好的魯棒控制特性，因此，在電機控制領域有廣闊的應用前景。
隨著人工智能技術的發展，智能控制已成為現代控制領域中的一個重要分支，電氣傳動控制系統中運用智能控制技術也已成為目前電氣傳動控制的主要發展方向，并且將帶來電氣傳動技術的新紀元。目前，實現智能控制的有效途徑有三條：基于人工智能的專家系統（ExpertSystem）;基于模糊集合理論（FuzzyLogic）的模糊控制；基于人工神經網絡（ArtificialNeuralNetwork）的神經控制。B.K.Bose等人從八十年代后期一直致力于人工智能技術在電氣傳動領域的應用，并取得了可喜的研究成果。
參考文獻
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