单元电路论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇单元电路论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词：单片机，I2C总线，红外遥控

 

引 言

红外遥控器的特点是使用方便、功耗低、抗干扰能力强，因此它的应用前景是不可估量。论文参考，I2C总线。市场上的各种家电的红外遥控系统技术成熟、成本低廉，但是，为了避免不同品牌、不同型号的设备之间产生误操作，人们在不同的设备中使用不同的传输规则或者识别码，这就使得各个型号的遥控器都只适用于各自的遥控对象，容易造成实际使用中遥控器多而杂，经常搞混的结果。论文参考，I2C总线。本设计本着解决这一矛盾的目的，提出了一种学习型红外遥控器的实现方案。

1 研究内容及目标

本设计首先分析了红外线遥控编解码原理，结合市场上出售的通用型遥控器进行比较，使用单片机对接收到的红外信号进行处理，把经过解码后产生的高低电平以二进制信号1和0的形式进行存储，随后经过调制产生38KHz载波，还原并发射红外线信号，从而达到控制多种家用电器的功能。文中给出了红外线接收发射，以及存储的基本原理及设计思路。

2 学习型红外遥控器硬件电路的设计

2.1系统整体设计

学习型红外遥控器是由单片机（AT89S52）、一体化红外接收头、振荡器（74F132）、红外发射二极管、存储器及行列式键盘组成的。论文参考，I2C总线。论文参考，I2C总线。学习型遥控器分为学习和控制两种状态。在学习状态下，主要完成红外信号的接收及存储功能。首先一体化红外接收头可以完成对其它遥控器发出的红外信号的接收并对其进行解调、整形、放大，然后把信号送入单片机AT89S52中，单片机定时采集一体化红外接收头发出的红外线信号，根据高低电平形成一系列0，1二进制码，并以8位为单位存放到存储器AT24C16以及指定键盘的数据区，从而完成对一个键的学习。如果再学习其它键的功能，方法相同。在控制状态下，单片机对存储器AT24C16和键盘进行寻址，依次读出这些数据，然后单片机以位为定时单位输出给振荡器74F132，调制频率为38KHz，送入放大器，驱动红外发射二极管进行发射，以实现对设备某一功能的控制。系统组成方框图2.1所示。

图2.1系统组成框图

2.2各单元电路设计

2.2.1 红外接收单元

红外接收单元是由红外线接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。当红外接收器件收到遥控器发射二极管的红外光信号时，它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大，再经解调器后，由指令信号检出电路将指令信号检出，最后由记忆和驱动电路驱动执行电路，实现各种操作。

红外接收电路一般要做成一个独立的整体，称为红外接收头，这主要是因为它对外界干扰十分敏感，为了保证可靠的接收，必须对其严格屏蔽，只留出一个接收红外光的小孔，以防止干扰信号进入。

2.2.2红外发射单元

本设计在发射电路中使用了一片高速CMOS型四重二输入带施密特触发器的与非门74F132芯片。其中“与非”门U7A和U7B组成载波振荡器，振荡频率在38kHz左右。

调制电路是由74F123的两个单稳态触发器U7A和U7B级联构成的可控振荡器。论文参考，I2C总线。当P1.4为高电平时，U7A、U7B 处于稳态，74F132的1脚、4脚为低电平，不驱动红外发射管发射红外载波信号。当P1.4跳变为低电平时，触发U7A并使之进入暂稳态，1脚变为高电平；U7A暂稳态结束时，1脚跳变为低电平，触发U7B进入暂稳态，4脚变为高电平；U7B 暂稳态结束时，4脚跳变为低电平， 变为高电平并触发U7A的上升沿触发端1B，使U7A再次进入暂稳态，从而形成自激振荡，在6脚输出一系列的脉冲信号，经Q1三极管大后送红外发射管，发送红外光信号。

红外发送电路中采用的红外发射器件是塑封的TSAL6200 红外发射二极管，它将周期的电信号转变成一定频率的红外光信号。它是一种高频红外脉冲信号，但脉冲串时间长度是恒定的，根据脉冲串之间的间隔大小，表示传输的是数据“0”还是“1”。红外发射二极管TSAL6200 向空间发射载频为38kHz 的指令码。

2.2.3键盘单元

本设计因为遥控按键较多的原因，采用行列式键盘。

键盘识别采用行扫描法（逐行扫描查询法），这是一种最常用的按键识别方法，其按键识别过程如下：

将全部行线P0.2～P0.4置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，而且闭合的键位于低电平线与3根行线相交叉的3个按键之中。若所有列线均为高电平，则无按键按下。在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平后，然后逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

2.2.4存储单元

为了保证系统意外断电时数据不丢失，本系统采用EEPROM将各种编码数据存放起来。基本原理是利用了单片机与存储器AT24C16的I2C通信过程。存储单元主要采用了AT24C16芯片，该芯片是带有2K字节的加电可擦除，可编程的只读存储器，通过单片机的P0.0和P0.1与AT24C16的SDA和SCL相连，进行读写操作。主要用来存放8位的二进制红外线码。

3 结束语

由于系统中所使用的存储器（AT24C16）的存储空间有限，因而系统目前只能对8个遥控按键进行学习与转发。论文参考，I2C总线。但只要更换一片存储容量更大的存储芯片，并且修改相关读写程序就可以实现对更多遥控按键的学习与转发，除此之外，系统的软、硬件都无须做太大的改动。

在遥控器中，遥控信号之所以要经过调制后再发射出去，主要是为了减小发射功耗并增大发射距离。因而改用更加准确的载波和增大发射驱动电路可以增大该系统的遥控距离。将单片机与计算机通过RS-485进行总线通信，则可通过互联网实现红外遥控对设备的远程控制。

参考文献:

[1]郝建国.家用电器遥控系统集成电路大全[M].北京：人民邮电出版社，1996

[2]王俊峰,薛鸿德.现代遥控技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2005:91-98

[3]严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.10-36

[4]周云霞,潘红玉.红外遥控编码在单片机系统中的处理[J].湖南师范大学自然科学学报,2002,9

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【关键词】流水线;加法器;布局布线

1.引言

加法运算是一种最基本的运算形式，乘法、除法甚至开方等运算都可以分化为基本的加法运算，提高加法器的运行速度可以有效地提高运算单元的速度，目前，超前进位加法器可以有效地提高加法器的运算速度，但是对于很高位数的加法运算，超前进位加法器对运算速度的提高有限[1-4]。对于高位的加法器采用流水线结构是一种很好的选择，论文以一种采用三级流水线实现的12位加法器为例，阐述了流水线加法器的设计思想，并最终对加法器进行硬件综合和布局布线。

2.流水线加法器结构

三级流水线加法器架构如图1，输入的12位数字先通过寄存器暂存，低4位通过加法器先进行计算，输出的进位与求和信号通过寄存器暂存，高8位也暂存在第一级流水线寄存器中。在第二级流水线中，将两个操作数的中4位以及低4位加法的进位输出一起做加法运算，并且将求和结果以及进位输出暂存到第二级流水线寄存器，在第一级流水线完成的低4位相加的求和结果继续暂存在第二级流水线寄存器中。第三级流水线完成相似的操作，直到输出运算结果（见图1）。

3.电路仿真与综合

利用上述架构，利用Verilog-HDL对电路进行描述，在ModelSim工具下对系统进行仿真，得到的三级流水线加法器的仿真结果如图2，从图中可以看出，三级流水线加法器功能正确。在Candence工作环境下，基于CSMC0.5μm工艺，利用DC综合工具对三级流水线加法器进行综合，得到的电路如图3所示，通过硬件综合，说明设计的可实现性。

图2 三级流水线加法器仿真

4.布局布线

在Candence工作环境下，采用Mentor公司的Encounter工具，对三级流水线加法器进行布局布线：建立并进入工作目录，输入命令encounter启动Encounter界面，调用DC生成的，sdc文件和工艺库文件等。然后对电源环，时钟树等进行布局，最后通过DRC，LVS检查，最终对电路进行寄生参数提取。整体电路版图布局如图4所示。

5.结论

论文对三级流水线加法器进行设计，并进行硬件语言描述，最终对电路进行综合和布局布线，通过研究表明，本流水线加法器设计方案合理，具有可实现性。

参考文献

[1]王仁平，何明华.64位超前进位对数加法器的设计与优化[J].半导体技术，2010，35（11）：1116-1121.

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1 总体设计方案   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT

本设计采用CAN总线作为数据采集与系统控制的通信方式，以ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片为主控单元，结合A/D转换技术、故障诊断专家系统实现某型火箭炮随动系统的故障检测。总体设计框图如图1所示。

数据采集单元由信号调理模块和A/D转换模块组成，其中信号调理模块用于模拟信号的放大、滤波和提高电路负载能力，A/D转换器完成模拟信号向数字信号的转换，ARM主控单元实现系统控制与故障诊断，数据采集单元与ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN 总线的方式进行通信，工作人员通过操作触摸屏显示界面完成故障检测。

2 系统硬件设计

2.1 数据采集单元

数据采集单元由信号调理电路和A/D转换模块组成，用于采集某型号火箭炮随动系统液压泵、高平机等被测部件的液压或气压的状态信号，其结构图如图2所示。

信号调理电路如图3所示，采用OP27运算放大器进行设计，它的作用是把传感器输入的信号进行放大，同时利用其输入阻抗高、输出阻抗小的特点以满足A/D转换芯片对驱动源阻抗的要求。

A/D转换电路将经过信号调理模块调理后的模拟信号转换为数字信号，文中选用TLC2543CN和STC89C52分别作为A/D采样芯片和微控制器[3]，其设计如图4所示。TLC2543CN是TI公司生产的12位串行模/数转换器，使用电容开关逐次逼近技术，12位分辨率，10 μs的转换时间，11路模拟输入，输出数据长度可通过编程调整[4]。A/D转换模块与51单片机之间以I2C总线的方式进行通信，只需要一条串行数据线SDA（DATA_OUT）和一条串行时钟线SCL（CLOCK），具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。　经信号调理后的11路模拟量数据分别通过端口NO0?NO10进入TLC2543CN进行A/D转换，TLC2543CN通过[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK这5个引脚与STC89C52单片机进行通信。为了减小外界环境及器件本身引入的噪声和扰动，提高系统的稳定性，在这5个信号与单片机之间进行光电耦合隔离处理。由于光信号的传送不需要共地，所以可将光耦器件两侧的地加以隔离，达到提高系统信噪比的作用，光耦隔离器件选用Avago Technologies 生产的6N137，电路如图5所示。需要注意的是，电路板中6N137两端的电源不能共用，否则起不到隔离的作用。

2.2 CAN总线通信模块

数据采集单元和ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN总线的方式进行数据通信和控制。CAN总线具有可靠性高、实时性强、较强的抗电磁干扰能力、传输距离远等特点，尤其适用于随动系统传感器多、各检测点信息交换频繁和干扰源复杂的情况。CAN总线通信模块的实现有2种解决方案[5]：一类是采用带有片上CAN的微处理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一类是采用独立的CAN控制器，如Philips的SJA1000。考虑到应用的灵活性，本文采用独立的CAN控制器SJA1000。CAN总线通信模块结构框图如图6所示，选用STC89C52单片机作为CAN总线通信模块的微控制器，CAN总线控制器和收发器分别选用Philips公司生产的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN总线规范采用三层结构模型，STC89C52单片机用以实现应用层的功能，SJA1000和PCA82C250则分别对应于数据链路层和物理层。为了增强CAN总线通信模块的抗干扰能力，在CAN控制器与CAN收发器之间进行光电耦合隔离处理，与数据采集单元一样，本文也选用6N137进行处理。

CAN总线通信模块接口电路主要由4部分组成：微控制器STC89C52、独立CAN控制器SJA1000、光电隔离器件6N137和CAN总线收发器PCA82C250。微控制器STC89C52用于数据处理、实现对SJA1000的初始化、通过对SJA1000的控制实现数据接收和发送等通信任务；独立CAN控制器SJA1000和收发器PCA82C250经过简单总线连接可实现数据链路层和物理层的全部功能。STC89C52通过DATA_INPUT向TLC2543CN发送一定格式的指令，在DATA_OUT引脚可获取到A/D转换的数据；由于SJA1000的数据线与地址线是共用的，所以将STC89C52的P0口与AD0?AD7直接连接的同时，还要将地址锁存信号线ALE进行连接，以便区分在同一时刻AD线上传递的是地址还是数据；SJA1000的中断管脚INT连接单片机的外部中断INT0；MODE管脚与高电平VCC连接以选择Intel模式；为了保证上电复位的可靠，复位电路采用IMP708芯片进行智能控制，IMP708芯片集看门狗定时器、掉电检测电路、电源监控电路等于一体，保证SJA1000芯片的可靠运行；RX0和TX0是数据的收发管脚，经光电耦合器件6N137后连接到CAN收发器上，用以电气隔离；PCA82C250有3种工作模式：高速、斜率控制和待机，本文选择斜率控制模式，通过在Rs引脚与地之间接一个100 kΩ的电阻来实现；为了消除在通信电缆中的信号反射，提高网络节点的拓扑能力，需要在CAN总线两端接入两个120 Ω的终端电阻[5]。

2.3 系统控制与故障诊断模块

数据处理与系统控制模块采用ATMEL公司生产的AT91SAM9263 ARM芯片作为主控单元，以触摸屏作为人机交互方式完成系统控制和故障诊断。AT91SAM9263主频 200 MHz；内置CAN总线控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B协议；内置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可达2 048×2 048。考虑到系统的可扩展性，本文将系统控制与故障诊断模块单独成板。技术保障人员可以通过操作触摸屏上显示的人机交互界面完成对随动系统的故障检测。

3 系统软件设计

系统软件设计主要分为A/D转换模块、数据 处理模块、CAN总线通信模块和系统控制与故障诊断模块4部分。主流程图如图7所示，首先对STC89C52单片机进行初始化，包括CAN总线工作方式的选择、验收滤波方式的设置、验收屏蔽寄存器和验收代码寄存器的设置、波特率参数设置、中断允许寄存器的设置以及A/D转换模块的初始化等；当单片机接收到故障检测命令时，进行A/D采样，然后由单片机对采集到的数据进行处理，通过量值转换得到实际的工况数据；最后由CAN总线通信模块将数据传输到系统控制与故障诊断模块进行故障检测，诊断结果由触摸屏显示以指导维修人员进行现场维修。

3.1 A/D转换模块软件设计

A/D转换模块程序设计流程图如图8所示。

3.2 数据处理模块软件设计

数据采集过程中难免受到噪声的影响，为了保证采到数据的准确性，可以对其进行一定的算法处理。本文在故障检测时，对同一采样点进行5次采样，然后用快速排序算法对这5个数据进行排序，取中值作为故障检测的有效数据，以减小误差带来的影响。采集到的数据与实际值之间成严格的线性关系，将采集到的数据值乘以系数K即可获得实际的工况数据，其流程图如图9所示。

3.3 CAN总线通信模块软件设计

CAN总线通信模块的程序设计主要分为初始化、数据发送和数据接收3个部分：

（1） 初始化。CAN总线初始化主要是对通信参数进行设置，通过对时钟分频寄存器、验收码寄存器、验收屏蔽寄存器、总线定时寄存器和输出控制寄存器的配置实现对CAN总线工作模式、接收报文的验收码、验收屏蔽码、波特率和输出模式的配置和定义[7]。值得注意的是，这些寄存器的配置需要在复位模式下进行，因此在初始化前应确保系统已进入复位状态。　（2） 数据发送。本文采用查询方式，进行CAN总线的数据发送，首先应将CAN总线的发送中断禁能。发送数据前，主控制器轮询SJA1000状态寄存器的发送缓冲器状态位TBS以检查发送缓冲器是否被锁定，若发送缓冲器被锁定，则CPU等待，直到发送缓冲器被释放，然后将从现场采集到的数据发送到发送缓冲区并置位命令寄存器的发送请求位TR，此时SJA1000将向总线发送数据。数据发送流程图如图10所示。

（3） 数据接收。同数据发送一样，本文采用查询方式进行数据的接收，也应将CAN总线的发送中断禁能。主控制器轮询SJA1000状态寄存器接收缓冲状态标志RBS以检查接收缓冲器是否已满，若未满则主控制器继续当前的任务直到检查到接收缓冲器已满，读出缓冲区中的报文，然后通过置位命令寄存器的RRB位释放接收缓冲器内存空间。数据接收流程图如图11所示。

3.4 系统控制与故障诊断模块软件设计

系统控制与故障诊断模块是在Linux平台下利用Qt SDK开发完成的，数据库采用嵌入式系统中广泛采用关系型数据库SQLite[8]。软件采用模块化设计思想，包括显示界面、系统控制、检测数据库和故障诊断等4部分。系统界面基于QT/GUI开发，用于故障检测结果显示、调取数据库辅助人工诊断等人机交互；系统控制模块用于系统启动与关闭、初始化及多线程处理；检测数据库用于对专家系统中经验知识、故障诊断规则集进行组织、检索和维护，及用于存储系统采集的工况参数；故障诊断模块是该检测装置核心，本文利用故障诊断专家系统对随动系统进行故障诊断，给出诊断结果。考虑到故障诊断的实时性要求，程序采用多线程编程来实现。

图10 CAN总线数据发送程序设计流程图

图11 CAN总线数据接收程序设计流程图

4 结 语

为了测试随动系统故障检测装置在各种情况下的故障检测能力， 本文通过人为制造故障的方式对该系统进行了大量实验。在反复的实验中，该系统均能正确定位故障，充分验证系统的可靠性和稳定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片为核心基于CAN总线随动系统故障检测装置，可实现对随动系统液压、气压、电压等工况参数的测量，经故障诊断专家系统的推理，实现以自动故障诊断为主、人工诊断为辅的故障检测。文中采用的CAN总线通信方式使整个系统简洁紧凑、具有较强的抗干扰能力和实时性，这种CAN总线通信方案不但可用于随动系统故障检测装置的研发，还可推广至其他模拟量信号的机电设备故障检测，尤其是多机组的分布式状态监测与故障诊断中，具有非常实用的应用前景。

参考文献   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT

. Industrial Electronics， 2000， 47（4） ： 951? 963.

[2] 张立云，宋爱国，钱夔，等.基于CAN总线的侦察机器人控制系统设计[J].测控技术，2013，32（1）：65?68.

[3] 姚远，王赛，凌毓涛.TLC2543在89C51单片机数据采集系统中的应用[J].电子技术应用，2003，29（9）：37?38.

. Texas： Texas Instruments Incorporated， 1997.

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关键词：凌阳单片机，电视机，语音识别，声控选台

 

1 、引言

随着科技的发展和社会文化事业的进步，电视机可供观众选择的频道数目日益增多。但是传统的电视遥控方法需要观众记忆每个电视台对应的频道序号，否则就无法快捷地将频道切换到所需位置。这显然给用户带来了很大的不方便。本文利用凌阳科技有限公司专门为语音处理而设计研制出的16位单片机SPCE061A设计了一个彩电智能声控选台系统。该系统无需对电视机做任何改动。在保留原有遥控功能的基础上，实现语音控制选台，较好地解决了记忆频道这个难题。

2 、系统总体方案设计

系统总体方案如图1所示。

图1　系统总体方案

3、各功能模块设计

3.1 语音命令提取单元

语音命令提取单元（如图2所示）在电视话音和其它噪音背景下，完成提取出操作者语音命令功能，其示意图如图3所示。

图2　语音命令提取单元

MIC选用驻极体送话器， 它具有结构简单、重量、体积小、频率响应宽、保真度好等优点，但灵敏度低， 必须再加放大器才行。由于输出阻抗可高达 10

数量级，所以必须进行阻抗变换后才能与放大配合使用。放大器采用差分放大电路，一个驻极体话器面对送话者， 其输出接放大器正向输入端；另个驻极体送话器背对送话者，其输出接放大器负向入端。由于两个送话器相对于电视机和其它噪声源位置基本一样远，可以近似认为通过二者输入的干是一样的。但考虑到送话器具有方向性，前者送入的操作者语音命令远远大于后者，适当选择各电阻值可以抵消掉各种干扰。论文参考网。

3.2 语音命令识别单元

语音命令识别单元采用凌阳公司的SPCE061A单片机，这是一种语音识别系统级芯片，实际上是一个DSP+MCU，并将A/D、D/A、RAM、ROM以及预放、功放等电路集成在一个芯片上的系统，拥有强大的语音数据处理能力并具有良好的接口功能。

语音识别控制系统结构图3所示

图3　语音识别控制系统结构图

3.3 语音识别算法

消费类电子产品中的语音识别主要为孤立词识别，它有两种实现方案：一种是基于隐含马尔科夫统计模型（HMM）框架的非特定人识别；另一种是基于动态规划（DP）原理的特定人识别。它们在应用上各有优缺点。DP特定人识别的优点是方法简单，对硬件资源要求较低；此外，这一方法中的训练过程也很简单，不需预先采集过多的样本，不仅降低了前期成本，而且可以根据用户习惯，由用户任意定义控制项目的具体命令语句，因而适合大多数家电遥控器的应用。

3.3.1 端点检测方法

影响孤立词识别性能的一个重要因素是端点检测准确性。在10个英语数字的识别测试中，60毫秒的端点误差就使识别率下降2%。对于面向消费类应用的语音识别芯片系统，各种干扰因素更加复杂，使精确检测端点问题更加困难。为此，李虎生等在参考文献5中提出了称为FRED(Frame-based Real-time EndpointDetection)算法的两级端点检测方案，提高端点检测的精度。第一级对输入语音信号，根据其能量和过零率的变化，进行一次简单的实时端点检测，以便去掉静音得到输入语音的时域范围，并且在此基础上进行频谱特征提取工作。第二级根据输入语音频谱的FFT分析结果，分别计算出高频、中频和低频段的能量分布特性，用来判别轻辅音、浊辅音和元音；在确定了元音、浊音段后，再向前后两端扩展搜索包含语音端点的帧。FRED端点检测算法根据语音的本质特征进行端点检测，可以更好地适应环境的干扰和变化，提高端点检测的精度。

3.3.2 模板匹配算法

DTW是典型的DP特定人算法， 为了克服自然语速的差异，用动态时间规整方法将模板特征序列和语音特征序列进行匹配，比较两者之间的失真，得出识别判决的依据。

为了提高DTW识别算法的识别性能和模板的稳健性，采用了双模板策略，第一次输入的训练词条存储为第一个模板，第二次输入的相同训练词条存储为第二个模板，希望每个词条通过两个较稳健的模板来保持较高的识别性能。

综上所述，本语音识别系统采用了改进端点检测性能的FRED算法，12阶Mel频标倒谱参数（MFCC）作为特征参数，使用双模板训练识别策略。通过一系列测试，证明该系统对特定人的识别达到了很好的识别效果。

3.4 控制面板

为了能输入字段号， 以便建立语音样本，SPCE061A单片机扩展了一个行列矩阵式非编码键盘。键盘共有12个按键， 其中十个定义为：0～9 数字键，一个定义为：语音样本建立键（TRN），一个定义为：语音样本清除键（CLR ）。由于控制面板只在建立语音样本时使用，为防止误操作，应将这12个按键用塑料外壳封闭起来。论文参考网。

3.5 操作指示电路

采用两片数码管和译码驱动电路CC4558组成操作指示电路。在本系统中，操作指示电路的作用是：建立语音命令样本时，用于显示存入的字段号；语音命令识别时用于显示识别结果及芯片识别结果的处理报告。

3.6 逻辑控制电路

整个逻辑控制电路如图4 所示。SPCE061A单片机通过并行接口输出识别结果，经过逻辑控制电路进行必要的译码后，用来控制后面的红外发射装置。

图4　逻辑控制电路如图4

3.7 遥控发射电路

红外遥控发射器主要由三大部分组成：一是键盘矩阵，二是发射专用集成电路，三是放大驱动和红外线发射部分。该电路与电视机的特定型号有关，可以根据电视机品牌选用适当的专用红外发射电路。论文参考网。需要说明的是：由于不同品牌电视机的红外发射、接收电路各不相同，因此它只对兼容电视有效。

4、结束语

该系统不对彩电做任何改动。在保留原有遥控功能的基础上，实现语音控制选台，主要功能有：

开关电视：电视接通电源处于待命状态，操作者发出“开机”命令，则打开电视机；操作者发出“关机”命令，则关掉电视机。

选台功能：操作者想看某某电视台的节目，只要发出“某某台”的命令，电视机就自动跳转到该台。

识别主人功能：为防止误操作，该系统只对事先录入命令样本的操作者语音敏感，其他人发出的命令包括电视伴音均无效。

其它功能：具有电视音量、画面亮度调节等适合语音控制的功能。

由于采用了高性价比的SPCE061A这种语音识别系统级芯片，并设计了科学的算法，本系统可靠性高，价格低廉，使用方便，具有较好的市场前景。

参考文献

[1] 赵力．语音信号处理[M] ．北京: 机械工业出版社，2003

[2] 李晶皎．嵌入式语音技术及凌阳l6位单片机应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003

[3] 李虎生等. 高性能汉语数码语音识别算法[J] ．北京：清华大学学报（ 自然科学版），2000；40：( 1)

[4] 孙景琪. 遥控彩色电视机集成电路及应用[M]．北京：人民邮电出版社，1995

[5] 胡延平等. 电视机智能声控选台系统设计与实现[J] ．通讯与电视，2001( 1)

[6] 周季华等. 语音识别在家电遥控器中的应用 [J] ．计算机应用，2002( 8)

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关键词 模拟集成电路 CAD 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1002—7661（2012）21—0006—01

在当今信息时代，微电子学的应用已经渗透到国民经济的各个领域。集成电路（ Integrated Circuit， IC）作为微电子技术的核心，是整个信息产业和信息社会最根本的技术基础。发展IC产业对提高技术的创新基础和竞争能力具有非常重要的作用，对国民经济发展、国防建设和人民文化生活等各方面都发挥着巨大的作用，也是一个国家参与国际化政治、经济竞争的战略产业。模拟集成电路是现实世界和数字化系统之间的桥梁，是现代信息化系统的关键技术之一。发展电子信息化，必须发展模拟IC技术。为了提高我国模拟IC电路的水平，不但要在产业化方面做出巨大的努力，还需培养出更多的高质量人才。事实上，模拟集成电路设计是一个实践性较强、实践内容多的微电子学专业的专业方向，因而在教学课程设置时不仅要努力加强理论教学，还需加强实践教学，提高学生的实践动手能力。《模拟集成电路CAD》课程作为模拟集成电路设计方向的核心基础课程，其教学的好坏关系到学生在模拟集成电路设计方面的发展前景。在此背景下，根据重庆邮电大学光电工程学院微电子学专业的实际情况，结合笔者多年集成电路实际工程经验以及多年教学实践，拟从以下几个方面对《模拟集成电路CAD》课程的教学改革进行探索。

一、理论教学，以培养学生分析设计能力为目标

《模拟集成电路CAD》是模拟集成电路设计方向的一门核心基础课，与其他电路基础课一样，具有承上启下的作用。而模拟集成电路具有概念细节多、理论较抽象、工程特征突出、电路结构多样等特点，在学习中学生普遍反映较难学习。在设置授课内容时，不仅要夯实专业基础和培养学生的分析与设计能力，还要尽量避免与《模拟CMOS集成电路》等课程的知识重复的问题。

根据教学大纲以及课程内容设置原则，《模拟集成电路CAD》理论教学定为32学时，并将讲授内容分为以下几部分：第一部分，MOS仿真模型及CMOS模拟集成电路CAD；第二部分，单元电路设计、仿真及分析；第三部分，偏置电路设计、仿真及分析；第四部，跨导放大器设计。在授课过程中，以简单CMOS模拟集成电路基本单元分析为主，复杂CMOS模拟集成电路分析为辅；以分析能力培养为主，设计能力培养为辅；激励学生CMOS模拟集成电路设计的兴趣。

二、实验教学，以培养学生实践动手能力为目标

实验教学的目的在于培养学生建立起CMOS模拟集成电路设计流程的概念、熟练掌握各个环境的工具使用，能解决模拟集成电路设计仿真过程出现的问题，促使理论知识的理解和深化，因而设置合理的实验体系具有重要意义。同时，Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成电路设计工具厂商提供的EDA工具是目前集成电路设计公司最广泛使用的工具。为了使学生在毕业后能很快适应岗位、能尽快进入角色，有必要使学生学习使用这类先进的EDA工具，从而真正帮助学生掌握CMOS模拟集成电路设计技术。根据这一原则，《模拟集成电路CAD》实验教学定为32学时，并开设如下几个实验：实验一，IC设计工具—Cadence的ADE与版图大师等的使用；实验二，CMOS两级运算放大器的设计、版图绘制与验证；实验三，CMOS带隙基准参考的设计、版图绘制与验证。在实验过程中，一人为一组，有利于培养学生的独立思考问题、解决问题的能力。

三、改革教学方法，丰富教学手段

教学内容体系确定后，采用什么样的教学方法与教学手段是非常重要的。采用有效的教学方法并结合先进的教学手段，不仅有利于培养学生获取知识的能动性，而且有利于培养学生独立发现问题、分析问题以及解决问题的能力，实现以教为中心到以学为中心的转换，突出学生在学习过程中的主动性，从而获得好的教学成果。

针对CMOS模拟集成电路具有概念细节多、理论较抽象、工程特征突出、电路结构多样等特点，在（下转第10页）（上接第6页）教学手段上以多媒体教学为主，传统黑板板书为辅，同时在课堂上以动画的形式展现当前CMOS模拟集成电路设计趋势及其技术特点，从而达到提高课堂教学质量的目的。

四、考核方式的改革

考核是对学习的结果做出评估，是反映教学效果的手段。而课程开设能否达到既定的教学目标，课程的考核方式有着比较重要的作用。传统的考核方式为试卷笔试与平时成绩结合的方式。针对《模拟CMOS集成电路》课程特点，考核方式作如下尝试：结合课程的专业特点，采用提交论文和现场答辩相结合的考核方式。针对课程的重点知识点，设计几个课外小题目，让学生通过查阅相关文献资料，完成电路设计并撰写小论文，从而增强学生独立思考与实践动手能力。在每个题目完成后，教师要求学生在提交论文时做好答辩ppt，并利用专门时间进行5分钟左右的答辩，并接受教师和同学的提问。这样可以引导学生更加重视实践性环节，强化技能水平的提高。

教学过程是一个不断探索、总结与创新的过程。要实现《模拟集成电路CAD》这门课的全面深入的改革，还有待与同仁一道共同努力。在今后的教学实践中，笔者将加强与同行交流学习，进一步完善教学内容、教学实践、教学方法、教学手段以及考核方式等，以期改善教学效果。

参考文献：

[1]徐世六.军用微电子技术发展战略思考[J].微电子学，2004，34（1）：l—6.

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关键词：异步转移模式，用户-网络信令，适配

 

1．ATM介绍

ATM是一种基于信元的快速分组交换技术，CCITT指定ATM作为实现B-ISDN的技术基础，ATM以信元为单位对各种信息进行多路复用、传输、交换、处理，它不仅综合了以往电路交换方式和分组交换方式的优点，同时也克服了电路交换方式网络资源利用率低，分组交换方式信息时延大和抖动的缺点。它可以把包括语音、数据、图像（包括运动图像）在内的多媒体信息，进行一元化的处理、加工、传递和交换，可大大提高网络效率[1]。通过ATM，所有的业务类型都可以在同一网络上传送，因为ATM可以把各种应用适配成信元传送，它被认为是目前已知的一种最适合于宽带综合业务数字网（B-ISDN）的交换方式。

2．ATM的用户－网络（UNI）信令

UNI信令运行于信令AAL（SAAL）之上，SAAL把高层的信令协议所定义的用于ATM网络呼叫/连接控制的消息处理成ATM信元并可靠的传输到UNI两侧。SAAL是AAL5公共汇聚部分（CPCS）和分段重组（SAR）子层加上包括SSCOP和SSCF的业务特定部分（SSCS）所构成。Q.2931协议通过业务接入点（SAAL-SAP）可以访问SAAL的所有功能。论文大全。SSCF完成AAL原语到SSCF与SSCOP之间交换信号的映射，起着协调Q.2931信令所需请求与SSCOP所提供服务的作用。论文大全。ATM的UNI信令协议层如图1所示[2-4]。

图1：ATM的UNI信令协议层

SSCOP将从Q.2931层接收到可变长度的信令消息，形成协议数据单元（PDU），将其传送到对等层SSCOP。SSCOP层的功能包括序列完整性保证、重传校错、流量控制、保持激活、链接管理、数据传输、协议控制信息（PCI）差错检测、状态报告等。

CPCS将SSCOP协议数据单元（PDU）作为其PDU净荷加上8字节的CPCS-PDU尾形成CPCS-PDU。SAR子层仅将CPCS-PDU划分成48字节长的SAR-PDU，在ATM层将48字节的SAR-PDU作为ATM-SDU加上5字节的ATM信元头形成53字节的ATM信元。论文大全。

3. 硬件器件选择及功能

硬件平台的中央处理器采用嵌入式PC104模块，集成了486以上的低功耗CPU，模块上设置了以太网网卡，用于连接网管中心计算机，CPU上的操作系统为以VxWorks为核心的实时多任务操作系统Tornado。

此硬件平台的AAL5适配规范由TranSwitch公司的SARA-S和SARA-R完成，SARA-S将信息数据分段成AAL5的ATM信元，SARA-R完成逆过程，即将AAL5信元重新组装成信息数据。总线交换芯片为Cubit-Pro，根据信元头的VPI和VCI实现信元的交换，完成CellBus总线的仲裁和信元的复接/分接功能，通过控制口发送信令和网管的控制信元。两片SARA芯片与Cubit的连接都是通过UTOPIA接口实现的，由于SARA芯片没有提供标准的UTOPIA接口，还需要借助FPGA实现SARA一侧的UTOPIA接口连接。

图2：ATM信令及网管硬件平台总体框图

4．工作流程描述

CPU要发送信令信息或者发送网管中心的网管信息时，需要先将此信息放在待分段数据缓存双端口RAM中排队，并建立与数据相关的队列指针列表，用于指示数据的读取状态。SARA-S将根据指针队列读取待分段的数据，进行AAL5的分段，同时更新指针队列，将已经读取分段的数据标记为已经完成以释放缓存空间给CPU侧，分段后的AAL5信元通过UTOPIA接给Cubit-Pro芯片，Cubit-Pro根据信元头通过CellBus总线转发给其它的交换节点单元模块。

反过来，当其它交换节点单元模块需要报告网管信息或者发送信令时，需要将网管或者信令数据以信元的格式放在CellBus总线上，Cubit以控制口接收，然后通过UTOPIA接口传给SARA-R重装恢复成原始的数据，SARA-R每重装完成一个信元都要将数据放在重装完成数据缓存双端口RAM中进行排队，同时填写与数据相关的队列指针列表，CPU根据指针读取已经重装的数据同时更新指针队列，将已经读取的数据标记以释放缓存空间给SARA-R侧[5-6]。

整个硬件平台的总体框图和工作流程如图2所示。

5．结论

本硬件平台可以作为ATM交换机的中央控制板，接收来自网管的命令，并向网管中心报告信息，同时在CPU上运行信令程序，在ATM交换机中处于核心地位。

参考文献

[1]张宏科，裘正定，ATM网络技术，电子工业出版社，1996年9月

[2]ITU-Trecommendation I.321(1991),B-ISDN protocolreference model and its application[S].

[3]ITU-Trecommendation I.732(1996),Functionalcharacteristics of ATM equipment[S].

[4]The ATM Form. ATM User-network InterfaceSpecification V3.1.May 1995.

[5]TranSwitch Corporation. SARA Chipset TechnicalManual.1995

[6]TranSwitch Corporation.CUBIT Device CellBusSwitch Data Sheet.Edition 4.1996

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关键词：散热结构设计 SVG

引言：

SVG是当今最先进的无功补偿装置，能对动态无功负荷的功率因数校正；改善电压调整；提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡；降低过电压；减少电压闪烁；减少电压和电流的不平衡。

SVG装置作为电力电子综合应用的大型设备，拥有复杂的电气、电子、控制系统，同时其结构设计的质量直接影响设备性能的好坏。大功率、小型化、轻型化是未来SVG的发展方向。在拓扑结构相似的情况下，产品结构设计将成为SVG生产商提高竞争力的主要因素。国内厂商在结构设计方面的研究与在电力电子应用、控制策略、主电路拓扑结构等方面的研究，相比之下，前者比后者相对滞后。虽然各厂家也致力于产品的结构优化设计，但未引起足够重视，缺乏相关的理论研究。针对这种现状，论文着重介绍了SVG功率器件的散热结构设计的常规思路和案例介绍。

论文以SVG结构设计案例为主线，首先介绍了SVG的一次工作原理以及主要器件；

接着对SVG主要发热器件的功率模块部分通过软件进行热分析及损耗的确定；最后对SVG的功率单元部分的散热结构设计步骤和方法进行介绍。

一、SVG工作原理

SVG(静止无功发生器)又称静止同步补偿器（STATCOM/DSTATCOM），SVG的基本原理就是将自换相的桥式电路通过电抗器并联在电网上，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

由于SVG通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，就像一个电压型逆变器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。因此SVG可以等效地被视为幅值和相位均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器接到电网上。

SVG一次工作原理图

二、热分析和散热设计

1).SVG的发热部件主要是两部分：

一是连接电抗器，二是功率单元模块。本次文章主要就功率模块部分的散热设计来展开介绍。IGBT是功率单元模块的主要发热器件，通常其PN 结不得超过25℃，封装外壳不得超过85℃。有研究表明，当元器件的温度波动超过±20℃的时候，其失效率会增加8 倍。所以功率器件的散热设计关乎到整个设备的运行安全。

2).以下以650A功率单元的散热设计为例：

功率模块单元的发热量计算：IGBT损耗包括通态损耗和开关损耗。根据IGBT厂家提供的损耗计算软件以及人工公式计算综合比较得出单个模块损耗约为3.3Kw。受结构尺寸要求散热器尺寸不能超过265mmx285mmx110mm，这样的尺寸要求散热器如果还是采用常规的工艺是很难满足散热要求的。为提高散散热器的均温性以及整体的散热效率，散热器设计如下图在散热器的基板上埋设了12根热管。按散热器表面模仿提供恒定2.8Kw热源，进风风速以3.5m/s;4m/s;4.5m/s; 5m/s 为输入条件进行了风洞试验。测试数据如下：

按环境温度为40℃，IGBT允许最高壳温85℃所以以上三种风速情况下均能满足运行要求。

根据以上功率单元的散热要求来进行柜体的整体散热设计。功率单元柜包含了36个功率单元即每相为12级串联方式。我司柜体均采用的是抽风的方式对功率模块的散热器进行散热，常用的几种柜体结构方式分别为前进风顶部出风；后进风顶部出风以及前后进风柜顶出风的方式。

而此次650A功率单元考虑到总体空间尺寸的要求柜体采用了结构更紧凑的前、后进风方式，即柜前柜后均安装功率单元模块而在柜体的中部形成风腔，柜顶安装风机整体抽风的方式。整个650A功率模块柜分为6个小柜体，每个小柜安装6个功率单元，每个小柜都做到结构一致可以完全互换。而每个小柜的散热风机选择则是根据功率模块散热的风量要求以及散热器的压降情况，同时结合柜体整体风压损失整体考虑选择风机。考虑到长期稳定运行我司最后选择了德国进口施乐百风机（RH50E-4DK.6K.1R.1R）具体建模及仿真结果如下图：

柜体截面各处风速情况仿真

柜体截面各处风压情况仿真

结合仿真结果与我司实际的测试情况，每个功率模块的进风风速均能达到5.0m/s以上，略低于软件的仿真结果。（这与柜体的装配工艺导致的柜体漏风情况有很大关系）通过实验验证该650A功率模块散热完全满足要求，能保证长期稳定运行。