序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇控制設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：小水電控制電路二次設計

1變電站聯絡線路的油斷路器控制回路改進

1.1典型合閘回路及缺陷

中小型變電站的聯絡線路兩側都裝設油斷路器。對于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設計是在電站側裝設同期裝置，在變電站側只設普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開

關SA，其②-④觸點接通，經過防跳繼電器的常閉觸點KM2和斷路器的常閉觸點DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設計簡潔，常為工程設計人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側斷路器、再合對側斷路器的操作順序進行。但在小水電系統網絡中，因受地形、容量等技術條件的限制，建設不甚規范，特別是有些聯絡線路上還接有負載，當出現某種故障造成變電站側油斷路器跳閘，此時的對側斷路器可能還在合閘位置，如要對聯絡線路進行合閘，因不知對側是否有電，必須等到調度命令或接到匯報后才能進行操作，加至有些地段通訊不暢，經常耽誤時間，影響工農業生產用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規范操作的技術措施，如果誤操作SA發出合閘命令，就會造成非同期合閘事故，給人們生命財產帶來重大損失。

1.2改正后的合閘回路

為了防止事故的發生，對原典型合閘回路進行了如下改進（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側增設一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點KV1串入本站油開關合閘回路中。當線路有電壓時，就是誤操作SA發出了合閘命令，因KV1觸點斷開了合閘操作回路，無法啟動合閘接觸器，達到了防止非同期合閘的目的。同時，考慮到聯絡線路的可靠性，在KV1觸點兩端設計并聯一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負荷時好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。

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

2水電站壓力裝置的控制回路改進

2.1典型油壓裝置自動回路及缺陷

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

當壓力罐油壓降到壓力下限時，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點YLJ1

閉合，使中間繼電器1KA動作并自保持，因轉換開關SA在自動位置，其②-④觸點接通，啟動接觸器KM，使電機接通電源，帶動油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當到工作壓力值上限時，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點YLJ2接通，使中間繼電器2KA動作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機自動停止工作。對于這種典型設計，壓力表的上、下限觸點一直串在控制回路中，并帶有相應負載，特別是在啟動和停止過程中，壓力變化呈波動狀態，使觸頭抖動不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補壓（氣）是通過自動回路完成的經常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應頻繁，從開始的產生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴重影響了機組的安全運行。

2.2改進后的控制回路

為了克服上述設計中存在的問題,對典型電路進行了如下改動(見圖2中虛線所示):即在壓力下限回路中串聯一個接觸器KM的常閉輔助觸點KM1,當壓力罐壓力下降到壓力下限時,壓力表下限觸頭YLJ1閉合,通過常閉輔助觸頭KM1起動1KA并自保持,使接觸器動作,啟動油泵打油;盡管在油泵電機啟動之初,壓力出現波動,YLJ1觸頭發生抖動,但由于在此回路中已串入了接觸器常閉觸頭KM1,接觸器動作后立即斷開了此回路,此時的下限觸頭無需承擔任何負載,避免了觸頭的燒壞;又在壓力上限回路中串聯了接觸器的常開輔助觸頭KM2,當油壓力達到上限值時,隨著2KA的啟動,使接觸器失電返回,其常開輔助觸點KM2立即斷開壓力上限回路。不管在這個過程中壓力如何變化，壓力表的上、下限觸點YLJ1、YLJ2總在回路不帶負載的情況下抖動，避免了負載過程中電火花對觸頭的損壞，提高了安全運行的可靠性，同時也減少了因油壓裝置失壓而造成的運行成本。

篇(2)

裝置總體設計

鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構成一套家庭用電系統網絡，如圖1所示。智能插座將采集用電數據發送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內各電器工作屬性，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設備，實現家庭內部異構傳感網絡，對家庭用電設備進行統一監控與管理，在執行通斷電操作、獲得家電狀態信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進行計量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數，將所需數據上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發的控制指令，對家用電器執行通斷電操作，在家電進入待機狀態時切斷電源，達到消除待機能耗、節能省電的目的。

2智能插座硬件設計

根據智能插座的功能，硬件結構框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數量較多，因此在設計時經濟實用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計量模塊

用于監測電器當前的工作狀態，如實際功率、電壓、電流等，可采用計量芯片ATT7022B。

3）開關模塊

智能插座內部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強大的網絡節點，負責向控制器發送數據和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內用電信息，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整。互動終端根據用電方案對各用電器進行控制，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發送的電器用電數據、實時電價數據，以及上述數據的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關信息。3）用戶設定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達的條件并處理后將控制指令發送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關狀態。對信息家電的調控可以不只是簡單地開、關控制，設定的調控選項包括開關的控制、溫度的設置、風速和模式的設置等，能夠達到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設計

根據家庭互動終端的功能，硬件結構框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優異的芯片才能保證其高效穩定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD與按鍵模塊

該模塊包括按鍵、LCD及其驅動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實時電價經過處理以圖表的形式展現給用戶。

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負責向智能插座發送控制指令和接收智能插座采集的數據。

4）數據存儲模塊

互動終端的數據存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設計

1初始化設置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網的發展，還會采用實時電價政策。根據不同的電價政策，設計的裝置為用戶提供不同的能效服務，用戶在使用裝置時可以根據具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調價電費、峰谷時段輸入到互動終端。互動終端LCD提供界面，用戶根據界面提示通過按鍵依次輸入各參數值；對于實時電價，用戶只需選定后互動終端便進入工作狀態并進行實時電價的采集。實現流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

在家庭正常用電時互動終端根據用戶的初始化輸入統計每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統計的信息。家庭互動終端采集每天的實時電價并進行存儲，以時段及相應電價的形式存儲；互動終端LCD提供實時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實時電價，實現流程如圖5所示。

篇(3)

關鍵詞：PWM控制電路CPLDVHDL

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

1PWM控制電路基本原理

為了實現直流伺服系統的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產生四路驅動信號來實現電機的正反轉切換控制。當PWM控制電路工作時，其中H橋一側的兩路驅動信號的占空比相同但相位相反，同時隨控制信號改變并具有互鎖功能；而另一側上臂為低電平，下臂為高電平。另外，為防止橋路同側對管的導通，還應當配有延時電路。設計的整體模塊見圖1所示。其中，d[7:0]矢量用于為微機提供調節占空比的控制信號，cs為微機提供控制電機正反轉的控制信號，clk為本地晶振頻率，qout[3:0]矢量為四路信號輸出。其內部原理圖如圖2所示。

該設計可得到脈沖周期固定（用軟件設置分頻器I9可改變PWM開關頻率，但一旦設置完畢，則其脈沖周期將固定）、占空比決定于控制信號、分辨力為1／256的PWM信號。I8模塊為脈寬鎖存器，可實現對來自微機的控制信號d[7：0]的鎖存,d[7：0]的向量值用于決定PWM信號的占空比。clk本地晶振在經I9分頻模塊分頻后可為PWM控制電路中I12計數器模塊和I11延時模塊提供內部時鐘。I12計數器在每個脈沖的上升沿到來時加1，當計數器的數值為00H或由0FFH溢出時，它將跳到00H時，cao輸出高電平至I7觸發器模塊的置位端，I7模塊輸出一直保持高電平。當I8鎖存器的值與I12計數器中的計數值相同時，信號將通過I13比較器模塊比較并輸出高電平至I7模塊的復位端，以使I7模塊輸出低電平。當計數器再次溢出時，又重復上述過程。I7為RS觸發器，經過它可得到兩路相位相反的脈寬調制波，并可實現互鎖。I11為延時模塊，可防止橋路同側對管的導通，I10模塊為脈沖分配電路，用于輸出四路滿足設計要求的信號。CS為I10模塊的控制信號，用于控制電機的正反轉。

2電路設計

本設計采用的是Lattice半導體公司推出的is-plever開發平臺，該開發平臺定位于復雜設計的簡單工具。它采用簡明的設計流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL綜合工具和ispVMTM系統，因此，無須第三方設計工具便可完成整個設計流程。在原理設計方面，本設計采用自頂向下、層次化、模塊化的設計思想，這種設計思想的優點是符合人們先抽象后具體，先整體后局部的思維習慣。其設計出的模塊修改方便，不影響其它模塊，且可重復使用，利用率高。本文僅就原理圖中的I12計數器模塊和I11延遲模塊進行討論。

計數器模塊的VHDL程序設計如下：

entitycounteris

port(clk:instdlogic;

Q:outstdlogicvector(7downto0);

cao:outstd_logic);

endcounter;

architecturea_counterofcounteris

signalQs:std_logic_vector(7downto0);

signalreset:std_logic;

signalcaolock:std_logic;

begin

process(clk,reset)

begin

if(reset＝‘1＇)then

Qs＜＝“00000000”;

elsifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Qs＜＝Qs＋‘1＇;

endif;

endprocess;

reset＜＝‘1＇whenQs＝255else

‘0＇;

caolock＜＝‘1＇whenQs＝0else

‘0＇;

Q＜＝Qs;

cao＜＝resetorcaolock;

enda_counter;

圖2PWM可逆控制電路原理圖

在原理圖中，延遲模塊必不可少，其功能是對PWM波形的上升沿進行延時，而不影響下降沿，從而確保橋路同側不會發生短路。其模塊的VHDL程序如下：

entitydelayis

port(clk:instd_logic;

input:instd_logic_vector(1downto0);

output:outstd_logic_vector(1downto0)

enddelay;

architecturea_delayofdelayis

signalQ1,Q2,Q3,Q4:std_logic;

begin

process(clk)

begin

ifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Q3＜＝Q2;

Q2＜＝Q1;

Q1＜＝input(1);

endif;

endprocess;

Q4＜＝notQ3;

output(1)＜＝input(1)andQ3;

output(0)＜＝input(0)andQ4;

enda_delay;

圖3為原理圖中的若干信號的波形仿真圖。

篇(4)

（1）誤差方程式的組成

控制網中的觀測值一般有邊長、方向（角度觀測值因定權問題一般采用方向值進行平差）、方位角，可以發現，這些觀測值的誤差方程式的非零項一般最多為4個，即在兩個點均為待定點的情況下。消除定向角后的“和誤差方程”的非零系數為2n＋2個（n為測站方向觀測個數）。若按照誤差方程的格式，其系數矩陣為n行和2＊dd列（dd為網中未知點個數），這樣，系數矩陣將會有很多零元素存在，浪費了大量的存儲空間并影響計算效率，所以，誤差方程系數矩陣應采用壓縮格式進行存儲［3］。可采用以下方法：A（m，n）－A（m，9）其中，m為觀測值個數，n為未知點個數的兩倍。改進后的A陣格式為：AI＝（編號1，系數1，編號2，系數2，…，編號4，系數4，常數項）共9列。這樣，就得到了改進后的誤差方程系數和權陣。

（2）平差值計算與精度評定

該程序是平面控制網平差計算的主程序，通過迭代計算，達到獲得精確平差結果的目的。該程序調用了誤差方程與法方程的組成、求逆、坐標改正數計算、觀測值平差值計算以及精度評定等函數3］。

（3）點位誤差橢圓和相對點位誤差橢圓

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

2平面控制網近似坐標推算

討論平面控制網平差計算過程中重要的一環———近似坐標的推算，介紹算法及簡單介紹一下整個近似坐標計算的程序框架。

（1）計算參數近似值的必要性

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

（2）計算近似坐標程序的總體框架及具體算法

根據計算待定點坐標常用的方法，編寫了相應的近似坐標推算程序。該程序的目的就是讓用戶盡量不提供不需提供的信息，盡可能自動完成所有待定點近似坐標的計算。本節先從總體上介紹整個程序的思路，然后針對幾種常見的觀測條件介紹極坐標的計算方法，并詳細說明該方法在程序中實現的思路。程序的總體框架如圖1所示，框架中用到的變量和函數說明如下：Xyknow———已知點點號數組；xyun－know———未知點點號數組；Point———總點號數組；ed———已知點個數；Dd———未知點個數；length———MATLAB內部函數，對數組求長度。該程序總體上采用循環結構，直到所有未知點的近似坐標計算完畢，程序終止循環。如果所有方法都采用過，但仍有部分點的近似坐標無法計算出，程序亦會自動中止，退出程序，以避免死循環的產生，程序中考慮的方法是極坐標法。基本思路是：最外層采用while循環，當未知點點號數組長度大于零，即還存在未知點未解算出來時循環運行，里層在采用FOR循環逐一對每一個未知點進行搜索，搜索到某一個未知點滿足某一種條件后即時解算出來，接著馬上退出for循環并對已知點點號數組和未知點點號數組進行更新，再由while判斷未知點點號數組的長度，進入對未知點點號數組的下一輪for循環，如此反復，直到未知點點號數組為空。

（3）極坐標計算

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

3水準網平差程序設計

水準網平差程序設計一共有三種方法，一維壓縮存儲法方程平差程序、上三角存儲法方程平差程序、利用MATLAB矩陣運算平差程序以及利用平差結果的相互轉換變換基準的程序［6］。（1）觀測數據的組織與近似高程計算數據文件的組織下面給出一個水準網輸入數據文件的例子：336（已知點個數、未知點個數、觀測值個數）101102103104105106（點號）34．78835．25937．825（已知點高程）1041011．6524．5（起點點號、終點點號、高差觀測值、距離觀測值）其中編號數組未知點在前，已知點在后。（2）數據讀入與近似高程計算程序程序中包含了近似高程計算，即進行循環，程序中設置了一個變量ie，每計算出一個點的高程，其值加1，當其值等于未知點的個數時停止循環。

4結論（程序界面）

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1.1電力工程設計階段決定項目投資效益

在電力工程施工前的設計階段，要對貫穿整個項目全程的造價控制予以高度重視，主要有兩方面原因：一方面，當設計階段設計方案確定后，后期投資方案則也基本成型；另一方面，“筆下一條線，投資千千萬”，工程設計階段決定了電力工程項目是否經濟高效。因此，設計階段對整個電力工程的造價控制十分重要。

1.2電力工程設計階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設計階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設計階段對造價的影響為25%-35%，施工階段對造價的影響為10%。雖然設計費用在整個工程費用中占不到1%，但其是決定整個工程項目是否合理、經濟、高效益的關鍵階段。

2.電力工程設計階段的造價控制存在的問題分析

2.1造價控制意識方面

長期以來，電力工程設計單位與部門都對相關設計的技術、速度以及產值高度重視，對產品的經濟行不夠重視。但是，由于工程設計階段的造價控制對整個工程項目的實施有重要影響，如果設計初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴格地控制成本，也無法改變整個工程不良的造價效果。但是，現階段許多技術人員盡管工作能力和技術水平很高，但缺乏經濟觀念，很少考慮如何降低造價，缺乏造價控制意識，不能正常處理先進技術與經濟合理兩者之間的關系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運用價值工程理論優化設計

在工程設計過程中，設計人員存在設計思想保守，過分加大安全系數的思想，導致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎等問題的產生。設計初期多方案經濟比較多為只畫草圖，不管經濟賬，很少從造價方面認真考慮，使得造價難以控制，造成浪費。

(2)限額設計未得到充分運用

限額設計即指，按照批準的設計任務書及造價估算控制初步設計及概算情況，按照批準的初步設計要求，按各專業分配的造價限額進行設計，保證估算。限額設計的目的是控制項目的建設資金和投資支出，緩解工程項目經濟與技術的對立關系。但目前來看，我國電力工程項目目前設計變更管理不完善，難以實現限額設計。并且，由于現行設計收費與限額設計矛盾，導致設計費低與付出勞動不匹配，所以設計人員總會主動提高造價以保證經濟利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經濟分析采用定額計算方法，需要較為完善的設計資料與圖紙，以計算相應的工程量與造價。但隨著經濟的快速發展，居民用電量迅速增加，這種方法耗時耗力，難以滿足市場需求。但現階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統，可以運用計算機及通信技術，對工程造價信息進行搜集、加工、作業、與處理。舊的方法與體制已不適合發展如此迅速的信息時代，唯有使用計算機進行工程造價的動態管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機制方面

現階段的工程設計體制功能單一，專業分工不合理。設計體制將工作機械分塊，導致不能全局控制和把握造價，只能靜態控制造價，主要表現為：

(1)工程設計前期，項目的可行性研究及造價估算不夠細致，經濟指標控制不嚴，導致限額設計失去依據；

(2)整個工程項目缺乏合理的設計周期，方案選擇太過于形式化，工程設計的各階段工作和論證不夠細致，與工程項目管理的周期不能很好地協調配合；

(3)設計分工中各專業各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協作的意識，導致不能全局把握和進行造價控制；

(4)概預算流于形式，缺乏準確性。預算人員只是根據設計圖紙進行計算，沒有主動影響設計和施工。

(5)工程項目的設計思想落后，缺乏嚴謹的思維和方法，實際中多以經驗型管理為主，隨分析人員的不同，技術經濟分析的結果差別很大。

3.電力工程設計階段造價控制的內容

根據工程項目的實際情況，可將設計階段分為三個階段：方案設計、初步設計、以及施工設計。對于電力工程項目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設計階段其工作程序為：先進行可行性分析研究，再根據研究報告做初步設計，按照初步設計確定概算實施施工圖的設計，最后完成整個設計。設計相關人員應嚴格按照程序保證設計工作順利有序進行。電力工程項目的各個設計階段，造價控制的具體內容如下：

(1)方案設計階段

方案設計階段主要根據相關專業設計的說明書和圖紙、以及技術經濟指標，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進行可行性分析，對項目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設施的情況、產品方案的比較、投資估算和資金籌措方式說明，同時編制造價估算。方案設計階段要確定投資目標，編制項目的總投資分配、分解規劃。

(2)初步設計階段

初步設計即為根據可行性報告所做的具體實施方案。根據設計說明書和圖紙，對工程項目進行初步設計總概算。初步設計不能更改可行性報告中的建設規模、總投資額等。如果超過可行性報告的投資估算，需要說明原因并重新進行設計。

(3)施工圖設計階段

根據批準的初步設計投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細的建筑安裝圖紙，包括建設項目工程的詳圖、零部件結構的明細表、驗收標準及方法等。

4.結語

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關鍵詞：遠程控制雙音多頻網絡通訊無線通訊家庭自動化

21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。數字化家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者互聯網在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進行遠程控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實現都僅僅是輕輕的點幾下鼠標，或者打一個簡單的電話。此外，該系統還可使家庭具有多途徑報警、遠程監聽、數字留言等多種功能，如果不幸出現某種險情，您和110可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居系統能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。

1系統的總體結構及工作過程

智能家居系統由系統主機、系統分機、Internet服務器和網絡接口等部分組成。其中系統主機通過服務器（個人計算機）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網接口電路連入PSTN。其結構圖如圖1所示。主機與分機通過無線傳輸組成星形拓撲結構。系統主機通過本地無線傳輸網絡同系統分機進行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。

該系統正常工作時，用戶可以通過Internet和PSTN兩種網絡進行訪問，當通過Internet訪問時，本系統可提供一個界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運行在家中的服務器即可對家中的設備進行遠程控制；當通過PSTN訪問時，本系統將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。

2系統的硬件構成

本系統的硬件主要有系統主機與系統分機兩大部分。系統主機由單片機AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統分機由單片機AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態繼電器控制電路組成，并由固態繼電器控制具體設備，具體硬件組成框圖如圖4所示。

通過系統主機的各種接口電路可將主機CPU從繁忙的計算中解脫出來，以便把主要精力運用在控制和信息傳遞上。系統主機主要依照各個功能電路的輸出結果進行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統分機的各種接口電路和主機相似，只是根據設備的不同（傳感器單元）有著細節上的變化。下面主要介紹系統主機的各種接口電路。

2．1nRF401無線數據傳輸電路

無線數據傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數據收發芯片nRF401及其電路構成。nRF401采用FSK調制解調技術，其工作效率可達20kbit／s，且有兩個頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機模式。它不用對數據進行曼徹斯特編碼，其天線接口設計為差分天線，因而很容易用PCB來實現。

2．2看門狗電路

看門狗電路由MAX813L及其元件組成。通常，在單片機的工作現場，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導致程序跑飛、造成死機或者程序不能正常運行。如果不及時恢復或使系統復位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機時，能有效地使系統復位以使系統恢復正常運轉。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號，就可以保證在程序運行異常時，由MAX813L使單片機復位。

2．3DS1307時鐘接口電路

DS1307時鐘芯片是美國DALLAS公司生產的I2C總線接口實時時鐘芯片。DS1307可以獨立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計時準確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時鐘保護功能，可自動切換到后備電源供電。同時還具有閏年自動調整功能，可以產生秒、分、時、日、月、年等數據，并將其保存在具有掉電保護功能的時間寄存器內，以便CPU根據需要對其進行讀出或寫入。由于單片機AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅動DS1307，就必須采用單主機方式下的I2C總線虛擬技術。在此方式下，以單片機為主節點（主器件），主器件永遠占有總線而不出現總線競爭，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機）可在時鐘線（SDL）上產生時鐘脈沖，在數據線（SDA）上產生尋址信號、開始條件、停止條件以及建立數據傳輸的器件。任何被選中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數據傳輸總線，其內部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結構，因此，需加上拉電阻。

2．4MT8880C雙音頻編解碼電路

由于單片機是通過MT8880C芯片得到PSTN網絡的雙音頻信號解碼輸出，也就是說，單片機可以識別來自PSTN網絡的控制信號，用戶可以根據系統的語音提示進行按鍵選擇以實現用戶身份的識別與遠程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統可以在緊急時刻將用戶預置的緊急電話打到PSTN網絡，從而把損失減少到最低。

2．5ISD4004語音錄放電路

ISD4004是美國ISD公司生產的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號。該芯片可提供SPI標準接口和單片機進行接口，其語音的錄放控制均通過單片機來實現。該芯片的一個最大特點是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機編程控制來構成本系統與PSTN網絡用戶的語音平臺。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結構，因此需要加上拉電阻。

2．6MAX202串行通訊電路

通訊電路可由串行通訊專用芯片MAX202組成，通過此電路可以方便地與PC機進行串行通訊。

2．7鈴流檢測與摘掛機控制電路

當系統被呼叫時，電話交換機發出鈴流信號。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號電壓比較高，所以先要通過高壓穩壓二極管進行降壓，然后輸入至光耦。再經光耦隔離轉換后，從光耦輸出時通時斷的正弦波，最后經RC回路進行濾波以輸出標準的方波。該方波信號可以直接輸出至單片機的定時器1進行計數，以實現對鈴流的檢測。

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

3系統軟件編制

本系統軟件主要由系統主機和系統分機的C51程序和系統與Internet網絡通訊程序組成。

3．1系統主機程序的編制

系統主機程序主要用于實現系統的總體功能。包括無線數據傳輸程序、看門狗程序、時間戳程序、雙音頻編解碼程序、語音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測與摘掛機控制程序、系統初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅動為主導思想。消息由計數器中斷1、外部中斷0和串行中斷產生，在中斷服務程序中，應將相應的狀態位置位，而在消息循環中則應按相應的狀態位調用功能函數，然后由功能函數將相應的狀態位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環中。其程序流程如圖5所示。該系統的分機程序和主機類似，故此不再詳述。

3．2系統與Internet網絡通訊程序的編制

這部分通訊程序分為服務器和客戶端兩個程序，主要通過Internet網絡完成用戶的控制功能。

服務器程序主要完成客戶端與系統主機通訊的中轉，即將客戶端發來的控制或者查詢命令翻譯成系統主機能識別的格式，或者將系統主機收到的報警等信息上傳到客戶端。服務器程序使用Socket與客戶端進行Internet通訊。

客戶端程序是運行在遠端用戶的控制界面，主要用于完成家居內狀態的顯示以及對家居內電器的遠程控制，同時使客戶端直接連接到服務器。

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【關鍵詞】：單片機;抗干擾;控制狀態;冗余技術

隨著電子技術和微型計算機的迅速發展，促進了微型計算機控制技術的迅速發展和廣泛應用。中小規模的單片機控制系統在工業生產及日常生活中的智能機電一體化產品得到了廣泛的應用。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。

1.系統受到干擾的主要原因和現象

由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。

（1）數據采集誤差加大。干擾侵入單片機控制系統測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號之上，會使數據采集誤差加大，特別是當傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴重。

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

（3）數據受干擾發生變化。單片機控制系統中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數據有可能被竄改。在單片微機系統中，程序及表格、常數存于程序存儲器中，避免了這些數據受到干擾破壞，但對于內RAM、外擴RAM中的數據都有可能受到外界干擾而變化。根據干擾竄入的途徑、受干擾數據的性質不同，系統受損壞的情況也不同．有的造成數據誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態，有的改變某些部件（如定時器/計數器，串行口等）的工作狀態等。

（4）程序運行失常。單片機控制系統中程序計數器的正常工作，是系統維持程序正常運行的關鍵所在。如果外界干擾導致計數器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入"死循環"，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。

2.系統可靠性設計的分析和方法

單片機控制系統應用的可靠性技術涉及到生產過程的方方面面，不僅與設計、制造、檢驗、安裝、維護有關，還與生產管理、質量監控體系、使用人員的專業水平與素質有關。這里主要是從技術角度分析提高系統可靠性的最常用方法。

導致系統運行不穩定的內部因素主要有以下三點：

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

（2）系統結構設計。包括硬件電路結構和運行軟件設計。電路設計中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優化的電路設計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，它是通過增加完成同一功能的并聯或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數目來提高系統可靠性的一種設計方法。當某些元器件發生故障時也不影響整個系統的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統在電磁環境中的適應性，即能保持完成規定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術、去耦電路、屏蔽技術、接地技術等。

軟件是微機系統區別于其它通用電子設備的獨到之處，通過合理編制軟件可以進一步提高系統運行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術，對單片機控制系統應用而言，保持信號信息和重要數據是提高可靠性的主要方面。為防止系統故障等原因而丟失信息，常將重要數據或文件多重化，復制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復制，使信息得以恢復。二是時間冗余技術，為提高單片機控制系統應用的可靠性，可采用重復執行某一操作或某一程序，并將執行結果與前一次結果進行比較對照來確認系統工作是否正常。只有當兩次結果相同時，才被認可，并進行下一步操作。

若兩次結果不相同，可再次重復執行一次，當第三次結果與前兩次之中的一次相同時，則認為另一結果是偶然故障引起的，應剔除。若三次結果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術，也稱為重復檢測技術。三是故障自動檢測與診斷技術，對于復雜系統，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時把有用單元替換上去，就需要對系統進行在線測試與診斷。這樣做的目的有兩個：一是為了判定動作或功能的正常性；二是為了及時指出故障部位，縮短維修時間。四是軟件可靠性技術：單片機控制系統運行軟件是系統要實行的各項功能的具體反映。軟件的可靠性主要標志是軟件是否真實而準確地描述了要實現的各種功能。因此對生產工藝過程的了解程度直接關系到軟件的編寫質量。提高軟件可靠性的前提條件是設計人員對生產工藝過程的深入了解，并且使軟件易讀、易測和易修改。五是失效保險技術：有些重要系統，一但發生故障時希望整個系統應處于安全或保險狀態。此外，還有常見的數字濾波、程序運行監視及故障自動恢復技術等。

（3）安裝與調試。元器件與整個系統的安裝與調試，是保證系統運行與可靠性的重要措施。盡管元器件選擇嚴格，系統整體設計合理，但安裝工藝粗糙，調試不嚴格，仍然達不到預期的效果。

導致系統運行不穩定的外因是指單片機控制系統所處工作環境中的外部設備或空間條件導致系統運行的不可靠因素，主要包括以下幾點：一是外部電氣條件，如電源電壓的穩定性、強電場與磁場等的影響；二是外部空間條件，如溫度、濕度，空氣清潔度等；三是外部機械條件，如振動、沖擊等。

為保證系統可靠工作，必須創造一個良好的外部環境。例如：采取屏蔽措施、遠離產生強電場干擾的設備；加強通風以降低環境溫度；安裝緊固以防振動等。

元器件的選擇是根本，合理安裝調試是基礎，系統設計是手段，外部環境是保證，這是可靠性設計遵循的基本準則，并貫穿于系統設計、安裝、調試、運行的全過程。為實現這些準則，必須采取相應的硬件或軟件方面的措施，這是可靠性設計的根本任務。

中小規模的單片機控制系統在開發過程中，結合實際應用中的工作環境，采用以上的系統抗干擾優化設計的措施與方法，基本能有效地提高單片機系統的工作穩定性，充分地體現單片機控制系統在不增加控制成本的情況提高機電設備的自動化性能與智能性的優越所在。

參考文獻

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