導(dǎo)語：如何才能寫好一篇信號通信論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

城市軌道交通信號系統(tǒng)的DCS網(wǎng)絡(luò)包含有線部分和無線部分。有線網(wǎng)絡(luò)部分是指軌旁設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，為信號系統(tǒng)提供專用有線信息傳輸，為控制中心、車站、場段之間提供有線傳輸通道，建立局域網(wǎng)連接。無線部分主要是列車上的移動無線設(shè)備和地面軌旁無線單元之間建立的車地雙向通信。如上所述，在信號系統(tǒng)的DCS網(wǎng)絡(luò)中，可以根據(jù)不同的組網(wǎng)方式，構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成連接信號系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的通信網(wǎng)。而在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，傳遞的信息就包含大量的管理信息、行車數(shù)據(jù)信息、ATS信息、維護(hù)信息、數(shù)據(jù)記錄信息等。DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備一般連接方式需要說明的是DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是多樣的，隨著實際地鐵線路情況、所連接的設(shè)備情況、以及技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用情況有不同變化。從圖1中可以看出，信號系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)具有連接設(shè)備類型多、數(shù)量大，信息傳輸種類繁多的特點。如果在DCS網(wǎng)絡(luò)中信息沒有合理的傳輸定義，使網(wǎng)絡(luò)中任何一個數(shù)據(jù)幀的傳輸都要遍及整個網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致所有與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備都接收到，這樣就會嚴(yán)重的消耗掉網(wǎng)絡(luò)整體帶寬。因此，在DCS網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量較大時（如早、晚運行高峰時等），如不對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理設(shè)置，就可能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生時，與網(wǎng)絡(luò)連接的部分設(shè)備也可能會由于無法應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)流量的大幅波動導(dǎo)致故障，進(jìn)而引發(fā)故障面擴(kuò)大的情況發(fā)生，對運營產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這就需要對網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸進(jìn)行合理優(yōu)化。

2VLAN技術(shù)特點及在DCS網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

VLAN技術(shù)是將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組數(shù)據(jù)交換。由于VLAN設(shè)置是在交換機(jī)上按邏輯來劃分，而不是傳統(tǒng)上的只能從物理上劃分，因此VLAN技術(shù)的出現(xiàn)，可以滿足根據(jù)實際應(yīng)用情況，將同一物理局域網(wǎng)內(nèi)不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域需求。在設(shè)計VLAN并實現(xiàn)應(yīng)用時，首先要確定如何劃分VLAN。較為常見的VLAN劃分方式包括：按照端口劃分，按照MAC地址劃分、基于網(wǎng)絡(luò)層劃分、以及基于IP廣播和基于規(guī)則等方式。其中應(yīng)用最為廣泛、也是最有效的，是按照端口劃分的方式，這種劃分方式是根據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)的交換端口來劃分的，將交換機(jī)上的物理端口分為若干個組，每個組構(gòu)成一個虛擬網(wǎng)。由于基于端口劃分VLAN的優(yōu)點是定義VLAN成員非常簡單，只要在接入交換機(jī)上進(jìn)行相關(guān)設(shè)置即可，操作相對簡單，適合任何大小的網(wǎng)絡(luò)。同時，這種配置方式適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較固定的情況，與DCS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建后即在運營中不會輕易改變的實際情況較為符合，因此在地鐵信號系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的配置中，一般都可以使用按照端口劃分VLAN的配置方式。以赫斯曼交換機(jī)為例，按照端口劃分VLAN，為不同端口賦予不同ID后的界面顯示情況綜上所述，為了有效避免信號系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的發(fā)生，可以將交換機(jī)端口劃分到不同VLAN中。其原理為：在不同端口發(fā)出的所有數(shù)據(jù)幀上增加一個代表所屬VLAN編號的ID，各個交換機(jī)端口只有在接收到所屬VLANID的信息時，才會對該信息進(jìn)行拆分處理，而在收到標(biāo)有其他VLANID信息時，只會將該信息按照目的地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就實現(xiàn)了通過在DCS網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上應(yīng)用VLAN技術(shù)，有效控制網(wǎng)絡(luò)流量、降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生概率的目標(biāo)。并且通過在交換機(jī)上進(jìn)行VLAN的劃分，可以起到減少項目建設(shè)的設(shè)備投資成本、簡化DCS網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)安全性的作用。這里需要提出的是，有必要找到適合于信號DCS網(wǎng)絡(luò)的劃分原則，結(jié)合實際應(yīng)用情況，將不同級別的信息進(jìn)行合理區(qū)分。

3適用于DCS的VLAN劃分原則

由于地鐵信號系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)具有連接設(shè)備數(shù)量、類型較多，信息傳輸種類繁多的特點，在按照端口劃分的VLAN配置方法對信號DCS網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等進(jìn)行配置時，需要尋找到合適的原則，將信號系統(tǒng)DCS網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備、不同信息類型進(jìn)行全網(wǎng)的統(tǒng)一配置，既能有效避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，又有利于維護(hù)人員進(jìn)行維修檢查。這就需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)端口是否有用、該端口在網(wǎng)絡(luò)中的作用、所傳輸?shù)男畔?nèi)容和特點等特征，將網(wǎng)絡(luò)端口有序劃分。例如，在網(wǎng)絡(luò)的列車自動控制（ATC）信息、列車自動監(jiān)控（ATS）信息、維護(hù)管理信息等帶有不同功能及目地的信息，劃分到不同的VLAN中。在信息有效傳輸?shù)耐瑫r，也可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性能。建議按照以下原則進(jìn)行層層劃分。

1）由于信號系統(tǒng)涉及列車行車安全，因此可先將交換機(jī)上多余端口統(tǒng)一劃入“無用端口”的VLAN中，這樣即使有其他設(shè)備接入到該端口上，也不會對有用端口間的網(wǎng)絡(luò)通信造成影響。

2）進(jìn)一步將有用端口進(jìn)行分類，如該端口在信號DCS網(wǎng)絡(luò)中只做收發(fā)，不對信息進(jìn)行拆分和處理，即可將其劃入“管理類”的VLAN中。

3）在DCS網(wǎng)絡(luò)中，與“管理類”信息對應(yīng)的是“業(yè)務(wù)類”信息，在此類信息中，建議先將涉及到列車控制安全的ATC信息獨立劃分出來，同時由于此類信息較為重要，需設(shè)計兩路，可以劃分至兩個不同的VLAN中。

4）另外，“業(yè)務(wù)類”信息還包含其他非ATC信息，也就是非安全信息。對這類信息的劃分，首先將其中的ATS信息獨立劃分出來，同樣建議為兩路。

5）同時，非安全類的信息也包含維護(hù)管理類信息，如維護(hù)支持、電源監(jiān)控類等信息也需要劃分到單獨一個VLAN中，此類信息可以不進(jìn)行冗余設(shè)置。

6）其他非安全類信息也可以通過實際情況進(jìn)行VLAN設(shè)置，可以獨立VLAN，也可統(tǒng)一劃入一個VLAN，根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)置即可。建議的VLAN劃分原則，以及該原則對應(yīng)在信號系統(tǒng)中的傳輸內(nèi)容示意。

4總結(jié)

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關(guān)鍵詞：鐵路信號測試系統(tǒng)安全

引言

鐵路信號系統(tǒng)，通常是由多種機(jī)電設(shè)備組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著重要作用。為了更好的發(fā)現(xiàn)和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開發(fā)一種新型鐵路信號測試系統(tǒng)是十分必要的。信號設(shè)備是鐵路運輸?shù)亩浚瑢π熊嚢踩P(guān)系很大。它分為信號、聯(lián)鎖設(shè)備和閉塞設(shè)備三類。為了保證設(shè)備質(zhì)量，鐵路信號設(shè)備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)變更設(shè)備結(jié)構(gòu)時，須經(jīng)鐵道部批準(zhǔn)。

一、對各類信號設(shè)備安全的共同要求

各種信號均須符合下列各項要求：①除與機(jī)車車輛發(fā)生直接相互作用的設(shè)備如車輛減速器、限界檢查器等以外，信號設(shè)備的任何部門不得侵入現(xiàn)行國標(biāo)GB146-59規(guī)定的建筑接近限界（包括曲線部分的加寬）。②所有信號設(shè)備的安裝，均須符合批準(zhǔn)的安裝標(biāo)準(zhǔn)圖和設(shè)計圖的要求。③信號設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系，必須與批準(zhǔn)的聯(lián)鎖圖表一致，并滿足《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的要求。④各種基礎(chǔ)或支持物不應(yīng)有影響強(qiáng)度的裂紋，安裝穩(wěn)固，其傾斜限度不得超過10mm。信號機(jī)柱應(yīng)垂直安裝，其傾斜限度不應(yīng)超過36mm。⑤各種信號設(shè)備的機(jī)械部分和電氣特性，都應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。⑥對設(shè)有加鎖、加封的信號設(shè)備，均應(yīng)加鎖、加封或裝設(shè)計數(shù)器。⑦鐵路信號設(shè)備及其電路，應(yīng)保護(hù)在發(fā)生故障時導(dǎo)向安全，以免出現(xiàn)危及行車安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線（包括架空線電纜接入）及軌道電路等外線連接的信號設(shè)備，必須設(shè)置外部防護(hù)設(shè)施（雷電防護(hù)、安全地線等）。⑨在交流電力牽引區(qū)段的防護(hù)要求：a為了保證人身安全，信號設(shè)備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網(wǎng)帶電部分5m范圍內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)如信號機(jī)構(gòu)、梯子、安全柵網(wǎng)以及繼電器箱箱體、轉(zhuǎn)轍握柄等均須接地。c同一設(shè)備接地時，嚴(yán)禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點，又接向?qū)Ｓ玫鼐€。

二、對各類信號設(shè)備的具體安全要求

2.1對信號（裝置或顯示）的安全要求：①對信號的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當(dāng)發(fā)生故障時能給出最大限制的顯示，保證行車安全。②信號機(jī)（含表示器，下同）的顯示方向，應(yīng)使接近的列車或車列容易辯認(rèn)信號顯示，并不致被誤認(rèn)為鄰線的信號機(jī)。信號機(jī)的顯示，均應(yīng)使其達(dá)到最遠(yuǎn)。曲線上的信號機(jī)，應(yīng)使接近的列車能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號機(jī)及表示器的顯示距離，在正常情況下應(yīng)符合下列規(guī)定：a.進(jìn)站、通過、遮斷、防護(hù)信號機(jī)，不得少于100m；b.出站、進(jìn)路、預(yù)告、駝峰、駝峰輔助信號機(jī)，不得少于400m；c.調(diào)車、矮型出站、復(fù)示信號機(jī)，容許、引導(dǎo)信號機(jī)及各種表示器，不得少于200m；在地形、地物影響視線的地方，進(jìn)站、通過、預(yù)告、遮斷、防護(hù)信號機(jī)的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號機(jī)開放后，均應(yīng)按《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定的條件，在列車或車列運行的適當(dāng)時期及時關(guān)閉，若恢復(fù)定位狀態(tài)。⑤進(jìn)站、出站、進(jìn)路、通過和防護(hù)信號機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時，均應(yīng)視為停車信號。⑥色燈信號機(jī)的機(jī)構(gòu)及燈光配列形式，應(yīng)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。以兩個基本燈光組成一種信號顯示時，應(yīng)在一條垂直線上，并應(yīng)有一定的間隔。由兩個同色燈光組成的一種信號顯示時，其顏色一致。⑦同一機(jī)柱上有幾塊臂板時，各臂板的顯示方向應(yīng)一致，動作角度互相偏差不得超過5°。在關(guān)閉狀態(tài)時，主臂板和通過臂板應(yīng)水平，上下誤差均不得超過2°角。開放信號時，臂板開放角度為40~70°。2.2對聯(lián)鎖設(shè)備的安全要求：為保證站內(nèi)的列車運行、調(diào)車作業(yè)安全，站內(nèi)正線、到發(fā)線上的道岔，及聯(lián)鎖區(qū)范圍內(nèi)的道岔，均須與有關(guān)信號機(jī)聯(lián)鎖。區(qū)間內(nèi)正線上的道岔，也必須與有關(guān)信號機(jī)或閉塞設(shè)備聯(lián)鎖。①各種聯(lián)鎖設(shè)備均須滿足下列安全、要求：a.當(dāng)進(jìn)路上的道岔開通位置不正確、或敵對信號機(jī)未關(guān)閉時，防護(hù)該進(jìn)路的信號機(jī)不能開放；信號機(jī)開放后，該進(jìn)路上的有關(guān)道岔不能扳動，其敵對信號機(jī)不能開放。b.正線上的出站信號機(jī)未開放時，進(jìn)站信號機(jī)不能開放為通過信號；主體信號機(jī)未開放時，其預(yù)告信號機(jī)不能開放；色燈復(fù)示信號機(jī)應(yīng)保證不間斷地檢查主體信號機(jī)的開放條件。c.裝有轉(zhuǎn)換鎖閉器、電動或電空轉(zhuǎn)轍機(jī)的道岔，當(dāng)?shù)谝贿B接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時，不能鎖閉或開放信號機(jī)。②電氣集中聯(lián)鎖設(shè)備還應(yīng)保證下列要求：a.當(dāng)機(jī)車車輛通過道岔時，該道岔不能轉(zhuǎn)換。b.向有車占用的線路排列列車進(jìn)路時，有關(guān)信號機(jī)不能開放。c.能監(jiān)督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時，使防護(hù)該進(jìn)路的信號機(jī)自動關(guān)閉。d.在控制臺上應(yīng)能監(jiān)督線路和道岔區(qū)段是否占用、進(jìn)路的開通與鎖閉狀態(tài)，復(fù)示有關(guān)信號機(jī)的顯示等。③電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)保證：車站值班員能控制與監(jiān)督接、發(fā)車進(jìn)路的排列、信號機(jī)的開放與關(guān)閉等。

三、對閉塞設(shè)備的安全要求①區(qū)間內(nèi)正線上的道岔必須與閉塞設(shè)備聯(lián)鎖

當(dāng)區(qū)間道岔未開通正線時，兩端站不得開放有關(guān)信號機(jī)。②當(dāng)列車或后部補(bǔ)機(jī)需由區(qū)間返回原發(fā)車站時，自動閉塞或半自動閉塞應(yīng)設(shè)鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設(shè)備以前，摻有鑰匙路簽的列車或后部補(bǔ)機(jī)占用的區(qū)間，不得解除閉塞，出站信號機(jī)不得開放。③自動閉塞設(shè)備應(yīng)保證：當(dāng)閉塞分區(qū)被占用或軌道電路失效時，防護(hù)該分區(qū)的信號機(jī)自動關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)站及通過信號機(jī)紅燈滅燈時，其前一個信號機(jī)應(yīng)自動顯示紅燈；當(dāng)閉塞設(shè)備中任何元件或部件發(fā)生故障時，不得出現(xiàn)信號的升級顯示；在站內(nèi)控制臺上應(yīng)有相應(yīng)的區(qū)間情況的表示。④繼電半自動閉塞設(shè)備應(yīng)滿足下列要求：①出站（或通過）信號機(jī)開放的條件是，單線區(qū)間在得到對方站的同意接車信號后，雙線區(qū)間在得到對方站的列車到達(dá)信號后。②電鎖器聯(lián)鎖的車站，操縱發(fā)車手柄（或按鈕）后，電氣集中聯(lián)鎖的車站，出站信號機(jī)開放后，均不能按正常辦法取消閉塞。③列車從發(fā)車站進(jìn)入?yún)^(qū)間后，出站信號機(jī)應(yīng)自動關(guān)閉，并使雙方站閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)，在列車到達(dá)接車站以前不能解除，有關(guān)出站信號機(jī)，不能開放。

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1.1電壓監(jiān)視模塊的硬件設(shè)計

電壓監(jiān)視模塊主要負(fù)責(zé)顯示以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)分析單元的電壓值，從而便于控制每次與知識庫傳遞數(shù)據(jù)時電壓的相似穩(wěn)定性，進(jìn)而提高實驗數(shù)據(jù)的可靠性。Fig.1Voltagemonitoringmodulecircuitdiagram

1.2數(shù)據(jù)挖掘模塊的硬件設(shè)計

在本文設(shè)計的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)通過分析移動通信網(wǎng)絡(luò)中的有用數(shù)據(jù)，尋找其中隱含的尋呼接收機(jī)微弱信號的特征規(guī)律，為專家系統(tǒng)提供推理證據(jù)，主要分為5個步驟：確定挖掘?qū)ο蟆⑹占瘮?shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、處理結(jié)果信息的解釋表達(dá)與可視化操作。

2軟件設(shè)計

2.1知識庫和推理機(jī)模塊的軟件設(shè)計

專家系統(tǒng)知識庫主要用來存放尋呼接收機(jī)診斷專家所有的檢測和診斷尋呼接收機(jī)的知識，推理機(jī)利用知識庫中的知識推理解決問題，得出合理正確的結(jié)論。知識庫中的知識并非提供給系統(tǒng)客戶的信息，而是專家系統(tǒng)自身推理所需要的信息，由尋呼接收機(jī)診斷專家和工程師提供，在知識庫中使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲，為推理機(jī)提供信息支撐。推理機(jī)按照一定的策略進(jìn)行推理得出符合實際情況的結(jié)果。微弱信號診斷開始，首先輸入微弱信號任務(wù)信息進(jìn)行基于規(guī)則的推理，要是能從知識庫中搜索到相同或相似的規(guī)則，輸出診斷結(jié)果。否則采用基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的推理機(jī)制進(jìn)行精確診斷，將微弱信號任務(wù)信息與微弱信號樹知識庫中的微弱信號征兆進(jìn)行匹配，若兩者存在匹配，輸出診斷結(jié)果。若兩者不匹配，采用專家會診后輸出診斷結(jié)果。然后利用診斷結(jié)果進(jìn)行微弱信號檢測。當(dāng)維修人員對診斷結(jié)果不滿意后，啟動系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)機(jī)制，向系統(tǒng)輸入對診斷結(jié)果的評價；當(dāng)維修人員對評價診斷結(jié)果滿意時，由系統(tǒng)管理員聯(lián)系工程師依據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)知識進(jìn)行人為排查尋呼接收機(jī)原因，并將相關(guān)知識添加到知識庫中，把這個結(jié)果存入知識庫，使系統(tǒng)知識庫不斷完善，作為下一次檢測時的對比規(guī)則來使用。Fig.3Reasoningmachinesoftwaredesignflowchart

2.2信號數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的軟件實現(xiàn)

信號數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)綜合了抽樣技術(shù)和PAM問題分析法的優(yōu)點，在每一時段內(nèi)不是局限在某一樣本，而是在搜索的過程中進(jìn)行隨機(jī)性的抽樣。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)嘗試在數(shù)據(jù)集中選取幾個作為中心點，每個中心點代表一個類，其余的點與距離最近的中心點分配在一個類中，算法的準(zhǔn)則就是使非中心點到所屬類的中心點的代價的總和最小，這種代價一般用歐氏距離來衡量。由數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)流程圖可以看出，其算法過程相當(dāng)于一種搜索過程，每次選擇一個鄰居點進(jìn)行比較，若代價更小，那么將該鄰居結(jié)點選為中心點，再次尋找鄰居結(jié)點進(jìn)行比較。隨著數(shù)據(jù)容量變大，算法運行多次后，最佳相異度的比重越來越小，呈逐漸減小的態(tài)勢。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)每次運算只比較一個鄰居節(jié)點，效率不高，對大數(shù)據(jù)集的效果不好。一種改進(jìn)算法是每次選取多個節(jié)點進(jìn)行運算，使得找到最佳鄰居節(jié)點的概率大增，在提高運算效率的同時也改良了聚類效果，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其改進(jìn)算法搜索過程。在每代對數(shù)量為N的個體運算，實際上運算了約O(n3)個模式，并行性良好，搜索效率高，這種優(yōu)點與圖3所示的系統(tǒng)相像，因而可以用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提高聚類效率。微弱信號檢測系統(tǒng)是在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)搜索時使用遺傳技術(shù)，每一代群體只能是該節(jié)點的鄰居節(jié)點，由于這些鄰居節(jié)點之間的相異位不超過2個，可采用絕對變異的系統(tǒng)，不使用交叉算子，以此保持群體的多樣性，保證微弱信號檢測系統(tǒng)兼具遺傳技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的優(yōu)點。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)首先以各中心點為基因位構(gòu)造染色體，計算總代價差，選擇其中累積概率符合要求的算子，再對染色體進(jìn)行絕對變異操作，將對應(yīng)的中心節(jié)點變異，然后計算代價差作為適應(yīng)值，擇優(yōu)輸出。

3實驗與分析

采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從預(yù)測誤差中提取微弱信號能力較梳狀濾波器有明顯的提高。實驗還對其他微弱信號檢測系統(tǒng)進(jìn)行了相同的實驗，均取得了與上述實驗相近的結(jié)果。

4結(jié)論

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從這么多年從事通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計工作的經(jīng)驗中，筆者了解到傳統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，不僅一二級核心網(wǎng)絡(luò)層次多，而且大量的網(wǎng)元導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，整網(wǎng)能耗偏高。以筆者設(shè)計的機(jī)房為例：機(jī)房空間有限，服務(wù)器的能耗非常高，導(dǎo)致散熱程度差，而且需要加裝空調(diào)，再加上每年擴(kuò)容的需要，交換機(jī)走線和設(shè)備布局的不合理，使機(jī)房無法實施更進(jìn)一步的節(jié)能降耗措施。因此建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)勢在必行。建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)該優(yōu)化核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實行網(wǎng)絡(luò)的扁平化管理，減少核心網(wǎng)中網(wǎng)元的數(shù)量，使核心設(shè)備上移，逐步使用集成度高，電信級別的平臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的服務(wù)器，同時建立專業(yè)的機(jī)房散熱管理方案，如采用自下而上的回風(fēng)流方式提高冷風(fēng)的利用率，尤其是在北方城市，這樣就可以有效減少機(jī)房空調(diào)的使用。

筆者還要強(qiáng)調(diào)一下，在工程前期調(diào)研及初設(shè)階段首先考慮選擇擁有綠色基站技術(shù)的供應(yīng)商和運營商，例如華為和Vodafone。他們擁有IP組網(wǎng)、分布式基站、先進(jìn)功放、智能電源管理、多載頻技術(shù)、統(tǒng)一架構(gòu)等關(guān)鍵綠色技術(shù)。這樣設(shè)計的基站穩(wěn)定性、可靠性高，功耗能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化，而且更有利于網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)升級。

二、充分利用軟件技術(shù)降低能耗

除提高設(shè)計水平和利用硬件升級等手段降低能耗以外，充分利用軟件技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能降耗也越來越重要。隨著軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，大到網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，小到CPU超頻。以筆者所在單位為例，通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他單位基礎(chǔ)設(shè)施的更新?lián)Q代，如果頻繁地對網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，將造成大量在線設(shè)備的退網(wǎng)淘汰以及更多的資源消耗，那么利用軟件技術(shù)提高現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作效率，從而降低能耗也是非常重要的手段。通過對上網(wǎng)用戶在線時間的統(tǒng)計分析，全網(wǎng)在忙時和閑時網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變換最大，那么就可以通過軟件調(diào)整核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主頻，讓它隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變化，在閑時自動將設(shè)備處理能力降低，減少電能的消耗。

三、提高空間利用率降低設(shè)備冗余度

隨著通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，每年入網(wǎng)用戶日益增多，基站和設(shè)備間能夠利用的空間越來越小，設(shè)備密度也越來越大，電力消耗明顯提高，因此采用高集成度或分布式設(shè)計方案來減少基站和設(shè)備間的空間占用，使用體積更小，重量更輕，支持端口更多的設(shè)備來有效降低設(shè)備冗余度，對于降低能耗也是重要的綠色手段。對于高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來講，性能和功能無疑是最重要的，功耗降低會以性能的降低為代價。一般的情況下，為保證功能、性能、業(yè)務(wù)卡的數(shù)量和運行可靠，設(shè)備的功耗也會較大。這類設(shè)備數(shù)量較少，放置位置的環(huán)境情況也比較好。因此，在選擇高端設(shè)備方面我們只是把功耗指標(biāo)作為一個輔助的參考指標(biāo)。

對于低端的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如數(shù)量巨大的接入層交換機(jī)，雖然他們的功能都很強(qiáng)大，但是我們實際應(yīng)用時只會用到它的部分功能，完全可以通過犧牲一些我們不需要的性能來換取設(shè)備的功耗降低?，F(xiàn)在有一些接入層交換機(jī)因為自身功耗小，已經(jīng)實現(xiàn)了設(shè)備內(nèi)部無風(fēng)扇，這類產(chǎn)品就能很好地降低設(shè)備的功耗。對于低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說，采購過程中會把功耗作為一個比較重要的指標(biāo)來考慮

四、推崇綠色環(huán)保能源的使用

利用太陽能和風(fēng)能等混合能源，可更好地保護(hù)環(huán)境，減少污染物排放。在有條件的地區(qū)充分利用太陽能、風(fēng)能作為輔助能源，降低電能消耗，分解能源問題。在北方城市，利用季節(jié)明顯，冬季日夜溫差較大的特點，優(yōu)化基站、核心機(jī)房、設(shè)備間的通風(fēng)設(shè)計方案和溫度控制方案，充分利用自然環(huán)境溫度實現(xiàn)溫控的目的，減少冷卻系統(tǒng)和大功率空調(diào)的使用，降低能耗，建立更多能源使用的綠色通道，使能源利用率更高。

為了使通信產(chǎn)業(yè)向著更加綠色的方向發(fā)展，節(jié)能降耗勢在必行，讓我們共同努力，打造出更多的綠色通道，從技術(shù)上提高設(shè)備、能源的使用效率，減少不必要的損耗，以實際行動來保護(hù)環(huán)境，推動通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；信號發(fā)生器；語音信息；語音信號

引言

由于數(shù)字化信息處理和集成電路的不斷進(jìn)步，各種語音合成芯片應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。其中有大部分都是采用PC機(jī)或微控制器的方法，這種方法的控制手段不但需要硬件的支持，同時也需要對軟件系統(tǒng)和各種指令進(jìn)行嚴(yán)肅處理。伴隨著目前社會技術(shù)的不斷發(fā)展，語音信息采集與處理措施要求不斷增加，在處理之中，是通過將模擬語音信號通過相應(yīng)軟件和系統(tǒng)轉(zhuǎn)變形成數(shù)字信號，再由單片機(jī)控制儲存在存儲器中，形成一套系統(tǒng)的工作流程。

一、信號發(fā)生器概述

1.1　信號發(fā)生器的發(fā)展

信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于各科學(xué)實驗領(lǐng)域。它是一種常用的信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。六十年代以來，信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器、程控信號發(fā)生器等新種類。各類信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)也都有了大幅度的提高，同時在簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進(jìn)展。

1.2單片機(jī)原理

單片機(jī)是一種集成在電路芯片，具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU　隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O　口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)具有集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、實現(xiàn)模塊化等特點，應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。

二、硬件電路設(shè)計與分析

2.1　工作原理

當(dāng)按鍵按下時，通過程序判斷哪個鍵按下，選好按鍵后，利用D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，再經(jīng)過濾波放大，由示波器顯示出所需的波形，此時LED顯示器也會顯示其各自的類型以及頻率。復(fù)位電路則是用于單片機(jī)的復(fù)位，使單片機(jī)接口初始化。

2.2　實現(xiàn)功能

（1）所使用的8位LED顯示器，采用共陰極接法，輸入段選碼低電平有效，顯示輸出信號的類型和頻率。

（2）通過P1.0和P1.1口控制信號的輸入類型。當(dāng)P1.0=0，P1.1=0輸出正弦波；當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波；當(dāng)P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波。

（3）輸出信號幅度：0～5V。

（4）信號頻率范圍要求：1—1KHZ。

2.3.硬件電路設(shè)計與分析

好的硬件電路既能簡化繁瑣的程序，又能提高實驗的成功率，是設(shè)計實驗不可或缺的重要部分，必須高度重視。

2.3.1主控電路

本電路主要采用AT89C52型單片機(jī)，它具有如下特點：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內(nèi)部存儲器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。用89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可。其中，在設(shè)計時鐘電路時，采用12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1　和XTAL2，電容C1，C2　均選擇為30pF。由于頻率較大時，三角波、正弦波、方波等波中每一點延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間即可得到指定頻率的波形。在設(shè)計復(fù)位電路時，復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，作用是用來抑制噪聲。在每個機(jī)器周期的S5P2，其輸出電平由復(fù)位電路采用一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。

2.3.2鍵盤接口電路

本設(shè)計采用一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號。具體為：P1.0、P1.1波形選擇，其中當(dāng)P1.0=0，P1.1=0　輸出正弦波，當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波，當(dāng)P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波；當(dāng)P1.0=1，P1.1=1　輸出方波。P1.2、P1.3、P1.4　頻率由個位，十位，百位調(diào)節(jié)；P1.5頻率加減控制；P1.6跳出循環(huán)。

2.3.3　DAC0832芯片與單片機(jī)硬件接口設(shè)計

由于用示波器顯示波形，所以需要一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，將單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。此設(shè)計采用DAC0832轉(zhuǎn)換器。由于此芯片是電流輸出，為了變成電壓輸出，我們在其后加上一個運算放大器OP07。

2.3.4　LED顯示電路

設(shè)計采用LED共陰極數(shù)碼管顯示電路。當(dāng)某個驅(qū)動電路輸出端為低電平時，相應(yīng)的那位點亮，從而顯示出波形的種類和信號的頻率，在按鍵時顯示出相關(guān)信息。添加74LHC573鎖存器是為了增加顯示的準(zhǔn)確性。

三、語音信息系統(tǒng)主要芯片介紹

單片機(jī)作為一種集成電路芯片，是通過采用各種超大規(guī)模的集成電路技術(shù)將具有各種數(shù)據(jù)處理和函數(shù)計算能力的中央處理器、隨機(jī)處理器以及定時器等終端系統(tǒng)和功能集成到一個完整的硅片之中形成一個完善而又系統(tǒng)化的微型計算機(jī)系統(tǒng)措施，這種電路芯片在目前被廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)和控制領(lǐng)域之中。伴隨著社會的進(jìn)步，單片機(jī)呈現(xiàn)出其頑強(qiáng)的生命力，以高速發(fā)展的優(yōu)勢迅速的應(yīng)用在各個信息處理之中。

3.1　ISD4OO4芯片介紹

ISD4OO4語音芯片采用C14OS技術(shù)，通過在內(nèi)部裝置韓警惕的振蕩器和防混疊過濾器等方式來擴(kuò)大存儲器容量，增加計算效率和準(zhǔn)確度，因此只需要很少的器件就可以在其中構(gòu)成一套完整的聲音錄入系統(tǒng)和回放體系，這在系統(tǒng)設(shè)計中不但能夠節(jié)約設(shè)計消耗時間，同時能夠避免設(shè)計中其他元件的增多。

在目前ISD公司的單片機(jī)構(gòu)成中主要是通過信號輸入系統(tǒng)、信號輸出部分、存儲系統(tǒng)、采樣時鐘部分和SPI部分六部分構(gòu)成。其在構(gòu)成中信號輸入部分—音頻信號放大器和五極點抗混疊濾波器：而信號輸出部分在控制的過程中是通過平滑過濾器和自動靜噪處理器來實現(xiàn)的。存儲部—非易失性多電平模擬存儲陣列；采樣時鐘部分一內(nèi)部時鐘振蕩器和調(diào)節(jié)器：SPI—錄、放、快進(jìn)等操作的SPI接口；電源接口部分。

3.2　AT89C52芯片介紹

AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS　8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k　bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256　bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。芯片內(nèi)含有8KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與8OC31引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。

四、語音信息系統(tǒng)設(shè)計方案

ISD器件在錄音存儲操作之前，要對信號作調(diào)整。首先將輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍要求的最佳電平，這主要由內(nèi)部放大器來完成。放大后的信號進(jìn)入五級抗混疊濾波器進(jìn)行調(diào)整。模擬信號的存儲采用采樣技術(shù)，利用抗混疊濾波器可以去掉采樣頻率I/2以上的輸入頻率分量，使所有采樣數(shù)據(jù)都滿足奈奎斯特定理，濾波器是一個連接時間五極點的低通濾波器。錄音時，輸入信號通過模擬收發(fā)器寫入模擬多電平存儲陣列中。將采樣信號經(jīng)過電平移位生成非易失性寫入過程所需要的電壓。采樣時鐘同時用于存儲陣列的地址譯碼，以便將采樣信號順序地寫入存儲陣列中。放音時，錄入的模擬電壓在同一采樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，重構(gòu)原來的采樣波形，輸出通路上的平滑濾波器去掉采樣頻率分量，并恢復(fù)原始波形，ISD器件的采樣頻率通過內(nèi)部溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)振蕩器來控制，這個振蕩器不需要外接元件，采樣頻率取自內(nèi)部振蕩電路之后的一組分頻器。平滑濾波后的信號經(jīng)過自動靜噪處理傳送入放大器作為輸出音頻功放的輸入信號，推動揚聲器。

4.1語音輸出電路

LW386是一種集成音頻功放，同時其中具有著自身功能消耗低，電壓的增長穩(wěn)定，對電源電壓的控制范圍較為合理，單片機(jī)在應(yīng)用的時候失真效率和要求較低。盡管LM386的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產(chǎn)生噪聲。

4.2錄音電路

ISD器件采用錄音時間為8分鐘的ISD4OO4-8器件，以單片機(jī)AT89C52為微控制器，外接語音段錄放控制鍵盤和LED顯示器，外部存儲器24CO2用于保存各語音段首地址及總語音段數(shù)，為了改善語音量，要提高輸入端信噪比，因此在ISD語音輸入端采用放大電路單端輸入。

4.3放音電路

此系統(tǒng)分為三部分：單片機(jī)的控制部分、放音部分和顯示部分。本文的控制部分主要由單片機(jī)89C52構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)位電路和看門狗電路等電路，放音部分主要由ISD4OO4構(gòu)成。

4.4程序工作順序

程序工作思想電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)。如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序?qū)⑹紫扰袛嗍侨ミ€是回，并點亮相應(yīng)的指示燈。自動讀出第一段的放音內(nèi)容。如果不是首次按下，程序則首先判斷當(dāng)前位置，并以該位置為依據(jù)獲得存放該站放音內(nèi)容的首地址。調(diào)用放音子程序，讀入前面獲得的本次放音內(nèi)容首地址，開始放音。

五、結(jié)束語

本文信號發(fā)生器只是一種可能實現(xiàn)的方法。此法的頻率控制和幅度控制分辨率高，且硬件集成度高，整機(jī)自動化程度高，性能優(yōu)良，具有很高的實用價值。

在傳統(tǒng)的語音錄放過程中，語音信號要經(jīng)過設(shè)備豹接受后再轉(zhuǎn)化為模擬電信號，遙過前置放大器把語音信號放大，通過帶通濾波之后。去掉多余的干擾，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，控制器對其進(jìn)行處理和存儲。之后再由D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號，達(dá)到放音的目的。使用這種方法既復(fù)雜又容易使聲音失真。所以，本文介紹了一種單片語音處理芯片ISD4OO4。通過對ISD4OO4語音芯片的簡單介紹，熟悉了ISD4OO4的基本應(yīng)用。通過對基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了語音的錄入和播放。并闡述了系統(tǒng)工作各部件的性能特性，基于微處理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了錄音和放音。此系統(tǒng)設(shè)計靈活，成本低，語音器件抗干擾性強(qiáng)，應(yīng)用效果良好。

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篇6

論文關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信原理特點發(fā)展應(yīng)用

論文摘要：擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點、及其發(fā)展應(yīng)用。

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。可見，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

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1 總體設(shè)計方案   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT

本設(shè)計采用CAN總線作為數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制的通信方式，以ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、故障診斷專家系統(tǒng)實現(xiàn)某型火箭炮隨動系統(tǒng)的故障檢測?？傮w設(shè)計框圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，其中信號調(diào)理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負(fù)載能力，A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ARM主控單元實現(xiàn)系統(tǒng)控制與故障診斷，數(shù)據(jù)采集單元與ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進(jìn)行通信，工作人員通過操作觸摸屏顯示界面完成故障檢測。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，用于采集某型號火箭炮隨動系統(tǒng)液壓泵、高平機(jī)等被測部件的液壓或氣壓的狀態(tài)信號，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

信號調(diào)理電路如圖3所示，采用OP27運算放大器進(jìn)行設(shè)計，它的作用是把傳感器輸入的信號進(jìn)行放大，同時利用其輸入阻抗高、輸出阻抗小的特點以滿足A/D轉(zhuǎn)換芯片對驅(qū)動源阻抗的要求。

A/D轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，文中選用TLC2543CN和STC89C52分別作為A/D采樣芯片和微控制器[3]，其設(shè)計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產(chǎn)的12位串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用電容開關(guān)逐次逼近技術(shù)，12位分辨率，10 μs的轉(zhuǎn)換時間，11路模擬輸入，輸出數(shù)據(jù)長度可通過編程調(diào)整[4]。A/D轉(zhuǎn)換模塊與51單片機(jī)之間以I2C總線的方式進(jìn)行通信，只需要一條串行數(shù)據(jù)線SDA（DATA_OUT）和一條串行時鐘線SCL（CLOCK），具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。　經(jīng)信號調(diào)理后的11路模擬量數(shù)據(jù)分別通過端口NO0?NO10進(jìn)入TLC2543CN進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，TLC2543CN通過[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機(jī)進(jìn)行通信。為了減小外界環(huán)境及器件本身引入的噪聲和擾動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在這5個信號與單片機(jī)之間進(jìn)行光電耦合隔離處理。由于光信號的傳送不需要共地，所以可將光耦器件兩側(cè)的地加以隔離，達(dá)到提高系統(tǒng)信噪比的作用，光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產(chǎn)的6N137，電路如圖5所示。需要注意的是，電路板中6N137兩端的電源不能共用，否則起不到隔離的作用。

2.2 CAN總線通信模塊

數(shù)據(jù)采集單元和ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和控制。CAN總線具有可靠性高、實時性強(qiáng)、較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、傳輸距離遠(yuǎn)等特點，尤其適用于隨動系統(tǒng)傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復(fù)雜的情況。CAN總線通信模塊的實現(xiàn)有2種解決方案[5]：一類是采用帶有片上CAN的微處理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一類是采用獨立的CAN控制器，如Philips的SJA1000?？紤]到應(yīng)用的靈活性，本文采用獨立的CAN控制器SJA1000。CAN總線通信模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，選用STC89C52單片機(jī)作為CAN總線通信模塊的微控制器，CAN總線控制器和收發(fā)器分別選用Philips公司生產(chǎn)的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規(guī)范采用三層結(jié)構(gòu)模型，STC89C52單片機(jī)用以實現(xiàn)應(yīng)用層的功能，SJA1000和PCA82C250則分別對應(yīng)于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。為了增強(qiáng)CAN總線通信模塊的抗干擾能力，在CAN控制器與CAN收發(fā)器之間進(jìn)行光電耦合隔離處理，與數(shù)據(jù)采集單元一樣，本文也選用6N137進(jìn)行處理。

CAN總線通信模塊接口電路主要由4部分組成：微控制器STC89C52、獨立CAN控制器SJA1000、光電隔離器件6N137和CAN總線收發(fā)器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數(shù)據(jù)處理、實現(xiàn)對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送等通信任務(wù)；獨立CAN控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250經(jīng)過簡單總線連接可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發(fā)送一定格式的指令，在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；由于SJA1000的數(shù)據(jù)線與地址線是共用的，所以將STC89C52的P0口與AD0?AD7直接連接的同時，還要將地址鎖存信號線ALE進(jìn)行連接，以便區(qū)分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數(shù)據(jù)；SJA1000的中斷管腳INT連接單片機(jī)的外部中斷INT0；MODE管腳與高電平VCC連接以選擇Intel模式；為了保證上電復(fù)位的可靠，復(fù)位電路采用IMP708芯片進(jìn)行智能控制，IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監(jiān)控電路等于一體，保證SJA1000芯片的可靠運行；RX0和TX0是數(shù)據(jù)的收發(fā)管腳，經(jīng)光電耦合器件6N137后連接到CAN收發(fā)器上，用以電氣隔離；PCA82C250有3種工作模式：高速、斜率控制和待機(jī)，本文選擇斜率控制模式，通過在Rs引腳與地之間接一個100 kΩ的電阻來實現(xiàn)；為了消除在通信電纜中的信號反射，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的拓?fù)淠芰Γ枰贑AN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。

2.3 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊

數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制模塊采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元，以觸摸屏作為人機(jī)交互方式完成系統(tǒng)控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz；內(nèi)置CAN總線控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議；內(nèi)置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可達(dá)2 048×2 048?？紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，本文將系統(tǒng)控制與故障診斷模塊單獨成板。技術(shù)保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機(jī)交互界面完成對隨動系統(tǒng)的故障檢測。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù) 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統(tǒng)控制與故障診斷模塊4部分。主流程圖如圖7所示，首先對STC89C52單片機(jī)進(jìn)行初始化，包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設(shè)置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置、中斷允許寄存器的設(shè)置以及A/D轉(zhuǎn)換模塊的初始化等；當(dāng)單片機(jī)接收到故障檢測命令時，進(jìn)行A/D采樣，然后由單片機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過量值轉(zhuǎn)換得到實際的工況數(shù)據(jù)；最后由CAN總線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與故障診斷模塊進(jìn)行故障檢測，診斷結(jié)果由觸摸屏顯示以指導(dǎo)維修人員進(jìn)行現(xiàn)場維修。

3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計

A/D轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計流程圖如圖8所示。

3.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集過程中難免受到噪聲的影響，為了保證采到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以對其進(jìn)行一定的算法處理。本文在故障檢測時，對同一采樣點進(jìn)行5次采樣，然后用快速排序算法對這5個數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，取中值作為故障檢測的有效數(shù)據(jù)，以減小誤差帶來的影響。采集到的數(shù)據(jù)與實際值之間成嚴(yán)格的線性關(guān)系，將采集到的數(shù)據(jù)值乘以系數(shù)K即可獲得實際的工況數(shù)據(jù)，其流程圖如圖9所示。

3.3 CAN總線通信模塊軟件設(shè)計

CAN總線通信模塊的程序設(shè)計主要分為初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收3個部分：

（1） 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過對時鐘分頻寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器和輸出控制寄存器的配置實現(xiàn)對CAN總線工作模式、接收報文的驗收碼、驗收屏蔽碼、波特率和輸出模式的配置和定義[7]。值得注意的是，這些寄存器的配置需要在復(fù)位模式下進(jìn)行，因此在初始化前應(yīng)確保系統(tǒng)已進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。?。?） 數(shù)據(jù)發(fā)送。本文采用查詢方式，進(jìn)行CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送，首先應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。發(fā)送數(shù)據(jù)前，主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器狀態(tài)位TBS以檢查發(fā)送緩沖器是否被鎖定，若發(fā)送緩沖器被鎖定，則CPU等待，直到發(fā)送緩沖器被釋放，然后將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)并置位命令寄存器的發(fā)送請求位TR，此時SJA1000將向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖10所示。

（3） 數(shù)據(jù)接收。同數(shù)據(jù)發(fā)送一樣，本文采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，也應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器接收緩沖狀態(tài)標(biāo)志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿，若未滿則主控制器繼續(xù)當(dāng)前的任務(wù)直到檢查到接收緩沖器已滿，讀出緩沖區(qū)中的報文，然后通過置位命令寄存器的RRB位釋放接收緩沖器內(nèi)存空間。數(shù)據(jù)接收流程圖如圖11所示。

3.4 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊軟件設(shè)計

系統(tǒng)控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發(fā)完成的，數(shù)據(jù)庫采用嵌入式系統(tǒng)中廣泛采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設(shè)計思想，包括顯示界面、系統(tǒng)控制、檢測數(shù)據(jù)庫和故障診斷等4部分。系統(tǒng)界面基于QT/GUI開發(fā)，用于故障檢測結(jié)果顯示、調(diào)取數(shù)據(jù)庫輔助人工診斷等人機(jī)交互；系統(tǒng)控制模塊用于系統(tǒng)啟動與關(guān)閉、初始化及多線程處理；檢測數(shù)據(jù)庫用于對專家系統(tǒng)中經(jīng)驗知識、故障診斷規(guī)則集進(jìn)行組織、檢索和維護(hù)，及用于存儲系統(tǒng)采集的工況參數(shù)；故障診斷模塊是該檢測裝置核心，本文利用故障診斷專家系統(tǒng)對隨動系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，給出診斷結(jié)果?？紤]到故障診斷的實時性要求，程序采用多線程編程來實現(xiàn)。

圖10 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計流程圖

圖11 CAN總線數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計流程圖

4 結(jié) 語

為了測試隨動系統(tǒng)故障檢測裝置在各種情況下的故障檢測能力， 本文通過人為制造故障的方式對該系統(tǒng)進(jìn)行了大量實驗。在反復(fù)的實驗中，該系統(tǒng)均能正確定位故障，充分驗證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統(tǒng)故障檢測裝置，可實現(xiàn)對隨動系統(tǒng)液壓、氣壓、電壓等工況參數(shù)的測量，經(jīng)故障診斷專家系統(tǒng)的推理，實現(xiàn)以自動故障診斷為主、人工診斷為輔的故障檢測。文中采用的CAN總線通信方式使整個系統(tǒng)簡潔緊湊、具有較強(qiáng)的抗干擾能力和實時性，這種CAN總線通信方案不但可用于隨動系統(tǒng)故障檢測裝置的研發(fā)，還可推廣至其他模擬量信號的機(jī)電設(shè)備故障檢測，尤其是多機(jī)組的分布式狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，具有非常實用的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT

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[3] 姚遠(yuǎn)，王賽，凌毓?jié)?TLC2543在89C51單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003，29（9）：37?38.

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篇8

關(guān)鍵詞：虛擬儀器，地磁場監(jiān)測，分布式測量，電子郵件

 

1、前言

地磁場的異常波動是發(fā)生地震的重要征兆，對地磁場異常的監(jiān)測可以為地震預(yù)報研究提供重要的數(shù)據(jù)資料 [1]。

虛擬儀器技術(shù)是利用編程軟件，按照測量原理,采用適當(dāng)?shù)男盘柗治雠c處理技術(shù),編制具有測量功能的程序就可以構(gòu)成相應(yīng)的測試儀器[2],降低了儀器的開發(fā)和維護(hù)費用,縮短了技術(shù)更新周期，顯著提高了儀器的柔性和性價比[3]。

2、硬件結(jié)構(gòu)

分布式地磁場異常監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。磁場傳感器通過RS232串口將計算出的地磁場方位值前期數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦1，電腦1上的虛擬儀器軟件完成對信號的讀取、計算、分析、顯示、存儲等并通過電子郵件將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)端的電腦2。

3、軟件設(shè)計

3.1、軟件的總體功能

如圖2所示，監(jiān)測系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、磁場異常報警模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、電子郵件發(fā)送模塊等組成。

3.2、軟件前面板

前面板如圖3所示,主要分為3個模塊:通信參數(shù)設(shè)置模塊、監(jiān)測結(jié)果顯示及保存模塊、異常報警模塊等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。設(shè)置的通信參數(shù)主要有與傳感器通信時的波特率、數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)文件保存的位置、軟件異常及地磁異常時發(fā)送電郵的收發(fā)件人電子信箱地址等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖2 軟件總體功能框圖

圖3 軟件前面板

3.3、地磁場方位值的計算

地磁場方位值計算模塊如圖4所示，將VISA讀取控件緩沖區(qū)中的字符串?dāng)?shù)組讀出，截取其中第9和第10個元素，進(jìn)行數(shù)制、進(jìn)制轉(zhuǎn)換得到地磁場方位值，接到前面板進(jìn)行顯示。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖4 方位值計算模塊

3.4異常報警

將當(dāng)前時刻的方位值與正常方位值相比較，如果相差5度，即認(rèn)為是地磁場的異常波動，報警指示燈亮，發(fā)出報警音，同時啟動郵件發(fā)送模塊。

3.5 數(shù)據(jù)保存模塊

調(diào)用日期/時間字符串控件，讀取windows日期時間，和地磁場方位值一起寫入指定目錄的txt文件中。當(dāng)?shù)卮艌霎惓r，觸發(fā)磁場異常邏輯為真，寫入文件控件將從此時刻開始5秒內(nèi)的時間值、地磁場方位值寫入txt文件中。

圖5 郵件發(fā)送第一幀

圖6 郵件發(fā)送第二幀

3.6 郵件發(fā)送

4.實驗

如圖7所示，實驗方法為:將傳感器與電腦1串口相連，通過虛擬儀器軟件監(jiān)測地磁場的異常情況，當(dāng)?shù)卮虐l(fā)生異常或接收傳感器數(shù)據(jù)異常時，電腦1上的監(jiān)測軟件報警，并把異常數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)文件中，同時通過電子郵件模塊向指定信箱發(fā)送指定格式郵件，監(jiān)測者在電腦2上查看相關(guān)異常郵件。做法是轉(zhuǎn)動傳感器使其與地磁場磁北指向夾角為200°，用一塊磁鐵沿著與傳感器指向垂直的方向自遠(yuǎn)及近靠近后又自近及遠(yuǎn)離開傳感器，記錄下整個過程磁鐵與傳感器距離、地磁場方位值、異常情況及郵件接收情況。實驗結(jié)果如表1所示。

反復(fù)實驗表明，監(jiān)測軟件準(zhǔn)確地記錄下了磁鐵靠近傳感器的過程中該處磁場的變化情況，且當(dāng)?shù)卮女惓r電腦2及時地接收到了相關(guān)異常數(shù)據(jù)郵件。

表 1模擬干擾地磁場實驗

篇9

Abstract: The article measures the time using three timing circuit of the three time/counters of the single chip 89C52,communicates using the serial interface standard RS-232 and CMOS chip MAX232,and transmits the time to PC through the serial device of single chip . It inaugurates new area to exploiture the system source of single chip. Especially it establishes the foundation for the agility usage of time/counters of single chip 89C52.At the same time, it will promote the application of the single chip system in the military affairs area.

關(guān)鍵詞:89C52;定時/計數(shù)器;串行通信

Key words: 89C52; time/counter; serial communication

中圖分類號:TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0100-02

0引言

根據(jù)紅外密集度立靶測試系統(tǒng)原理,要準(zhǔn)確的測量彈丸通過不同光幕的時間間隔,可以用多種方法實現(xiàn),如CPLD器件,單片機(jī)等。在本論文中選用的是用單片機(jī)89c52來實現(xiàn)計時功能。89c52一般有可靠性高,易擴(kuò)展,控制能力強(qiáng),體積小,開發(fā)周期短,成本低等優(yōu)點。在許多領(lǐng)域中,單片機(jī)以其體積小,指令豐富,控制技術(shù)成熟,修改方便,適應(yīng)性強(qiáng)等特點,在現(xiàn)場得到廣泛的應(yīng)用。鑒于這些優(yōu)點,本文的測時電路系統(tǒng)的實現(xiàn),以89c52為主[1]。

1紅外密集度立靶測試系統(tǒng)原理

紅外密集度立靶測試系統(tǒng)是利用四光幕交匯原理研制而成。紅外密集度立靶測試系統(tǒng)測量原理圖如圖1所示:當(dāng)彈丸依次通過1,2,3,4光幕時,系統(tǒng)中的計時部分分別記錄相應(yīng)的飛行時間,再加上光幕1和4之間的靶距、光幕2與光幕3的夾角、光幕3與光幕4的夾角等已知量,根據(jù)速度V即可以求出彈丸的著靶坐標(biāo)。

2系統(tǒng)方案

本論文的測時電路系統(tǒng)的控制方案如圖2所示。系統(tǒng)前續(xù)電路把四個脈沖信號送入單片機(jī),第一個脈沖信號將成為三路測時電路的啟動信號;第二個脈沖信號將終止第一路測時電路;第三個脈沖信號來到時,第二路測時電路停止工作;同樣的,第四個脈沖信號將停止第三路測時電路。這三路測時電路即測得了時間,單片機(jī)通過串行接口把時間發(fā)送給PC機(jī),完成與PC機(jī)的通信。根據(jù)設(shè)計要求,此測時電路系統(tǒng)需要三路計時功能。

3測時電路硬件設(shè)計

測時電路硬件原理圖如圖2所示。時鐘電路由一個12MHZ的石英晶振和兩個30pf的電容組成;復(fù)位電路由一個30uf的電解電容、兩個電阻、一個復(fù)位鍵接至5v電壓組成。設(shè)彈丸通過第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脈沖信號分別為第一脈沖,第二脈沖,第三脈沖,第四脈沖。把第一脈沖連接一個非門74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引腳,此時對于定時/計數(shù)器T0來說,上升沿有效。把第二,三,四脈沖分別接至P2.0,P2.1,P2.2引腳。[2]

4通信電路硬件設(shè)計

在本文中,測時電路得到的時間要傳送給PC機(jī),必須有單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信電路。本文中采用串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232來實現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)間的通信;用MAX232芯片實現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口通信電路。

5測時電路軟件設(shè)計

設(shè)置T0以計數(shù)方式工作在模式2,賦初值TL0,TH0都為0XFF,啟動T0,用查詢方式查詢,當(dāng)?shù)谝幻}沖到來時,其上升沿將使T0產(chǎn)生溢出中斷,TF0將置1,同時用軟件清TF0位為0,停止T0,同時再設(shè)置T0以定時方式工作在模式3,賦初值TL0,TH0都為0X00,啟動T0;設(shè)置T2作為一個16位二進(jìn)制的定時器工作,啟動T2。三路計時電路開始工作后等待第二,三,四脈沖的到來就會停止工作。在脈沖還沒有到來時,由于TL0,TH0是8位的定時器,在定時達(dá)到256us時會溢出,所以我們定義兩個靜態(tài)無符號長整型變量overflow-count1和overflow-count2,定時器一旦溢出,即TFX(X=0,1)為1時相應(yīng)的變量就加1。用查詢方式查詢,當(dāng)P2.0引腳的由0變?yōu)?時,說明第二脈沖到來,此時終止TL0;當(dāng)P2.1引腳的由0變?yōu)?時,說明第三脈沖到來,此時終止TH0;當(dāng)P2.2引腳的由0變?yōu)?時,說明第四脈沖到來,此時終止T2。測時電路的流程圖,如圖3所示。

6通信電路軟件設(shè)計

通信協(xié)議約定:①PC機(jī)與單片機(jī)都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù);②設(shè)置PC機(jī)與單片機(jī)通信的波特率,為9600bit/s③設(shè)定幀格式:因為串行通信,單片機(jī)的串行口方式1真正用于串行發(fā)送和接收,所以幀格式為:一位起始位,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位。④數(shù)據(jù)校驗:采用累加和校驗,每傳送10個數(shù)據(jù)就進(jìn)行一次累加和校驗。⑤通信方式:查詢方式⑥為了保證數(shù)據(jù)可靠、有效,單片機(jī)開始發(fā)送時,先送一個AA信號,PC機(jī)收到后,回答一個BB信號,表示同意接收。當(dāng)單片機(jī)收到BB信號后,開始發(fā)送數(shù)據(jù),每發(fā)送一次便求校驗和。假定數(shù)據(jù)塊長度為16字節(jié),數(shù)據(jù)緩沖區(qū)為buf,數(shù)據(jù)塊發(fā)送完后馬上發(fā)送校驗和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,據(jù)此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根據(jù)通信協(xié)議約定,幀格式為10位,串行口工作方式為1,允許接收,所以SCON寄存器初始值應(yīng)該設(shè)為01010000B=050H。因為采用的是查詢方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù),所以發(fā)送一幀數(shù)據(jù),應(yīng)該在TI位為低電平時,將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF,即自動開始發(fā)送,當(dāng)檢測到TI位由0變?yōu)?時,說明此幀數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢,此時軟件清零TI,為發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。在接收一幀數(shù)據(jù)時,先置REN=1,RI=0,當(dāng)檢測到RI由0變到1時,說明可以從接收緩沖器SBUF中讀取數(shù)據(jù)了,此時軟件應(yīng)清0RI,為下一次接收做好準(zhǔn)備。在本次設(shè)計中,測時電路測得時間后,將與PC機(jī)進(jìn)行通信,把時間傳送給PC機(jī)。因為測時部分得到的時間為整型十進(jìn)制,我們把時間統(tǒng)一都化為二進(jìn)制,把這個過程稱為二進(jìn)制轉(zhuǎn)化過程。在把十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制后,單片機(jī)串行口初始化,然后開始進(jìn)入通信流程,通信流程圖如圖4。

7結(jié)論

本論文給出了紅外密集度立靶系統(tǒng)測時電路設(shè)計的具體設(shè)計過程,通過理論與實踐的結(jié)合,我們得出結(jié)論:利用單片機(jī)89c52實現(xiàn)測時電路系統(tǒng)的設(shè)計是完全可行。

參考文獻(xiàn):

[1]李朝青編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999.

篇10

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出?？梢?，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

四、結(jié)語

擴(kuò)頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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