電器自動化畢業(yè)論文范文

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電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文(一)

摘要：我國自動化技術(shù)發(fā)展非常迅速，在冶金業(yè)中的應(yīng)用我國已經(jīng)自主開發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平的核心控制軟件。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)學(xué)模型、自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新以及能源管控一體化對冶金工業(yè)自動化技術(shù)作了更深入的分析。

近些年我國自動化專業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到了很大的成就，已經(jīng)被推廣至制造業(yè)的應(yīng)用中。并且基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的自動化技術(shù)應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)效益和社會效益中有很顯著的成果。本文主要以冶金工業(yè)自動化技術(shù)為主進(jìn)行分析。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冶金企業(yè)中的應(yīng)用

繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，其具有廣闊的發(fā)展前景。但是目前對物聯(lián)網(wǎng)的研究也僅僅停留在概念階段，物聯(lián)網(wǎng)在冶金工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

(1)研制生產(chǎn)關(guān)鍵特殊傳感器――工業(yè)用傳感器。工業(yè)傳感器能夠?qū)ξ矬w的狀態(tài)和變化進(jìn)行測量或者感知，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠處理的電子信號。工業(yè)自動檢測和自動控制實(shí)現(xiàn)的首要環(huán)節(jié)就是研制生產(chǎn)工業(yè)用傳感器。在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中，必須注重自動化生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)的監(jiān)視和控制，從而確保設(shè)備能夠正常工作，并且使產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到最佳效果，而對各個參數(shù)的監(jiān)視和控制就是通過各種傳感器來實(shí)現(xiàn)的。因此，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉工業(yè)傳感器有助于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)體系的構(gòu)建。

(2)通過工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)布局和建設(shè)工廠傳感網(wǎng)。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等結(jié)合起來，它是一種由大量隨機(jī)分布的、具有實(shí)時(shí)感知和自組織能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。繼現(xiàn)場總線之后，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域又一熱點(diǎn)技術(shù)，它能夠使工業(yè)測控系統(tǒng)成本得以降低并且能夠使工業(yè)測控系統(tǒng)應(yīng)用范圍得以提高電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引起許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。

過程控制數(shù)學(xué)模型在冶金自動化中的應(yīng)用

冶金自動化的不斷突破是離不開數(shù)學(xué)模型的。如果把數(shù)學(xué)模型這項(xiàng)技術(shù)掌握了，就拿到了自動化的主動權(quán)和話語權(quán)。因此，要想生產(chǎn)國家急需的鋼鐵產(chǎn)品，就需要高水平的自動化技術(shù)做支持，而發(fā)達(dá)國家在自動化技術(shù)發(fā)展上比較成熟，他們?yōu)榱四撤N目的是不會將其高端技術(shù)轉(zhuǎn)讓出去的，他們所轉(zhuǎn)讓的技術(shù)基本上都是過時(shí)的要不就是有條件限制的技術(shù)。到目前為止，我國的冶金自動化已經(jīng)發(fā)展到一定的水平，開展高端冶金自動化領(lǐng)域數(shù)學(xué)模型的自主創(chuàng)新條件基本成熟，能夠滿足市場的廣泛需求。另外，我國已經(jīng)構(gòu)建了一個富有技術(shù)創(chuàng)新能力的團(tuán)隊(duì)，為數(shù)學(xué)模型的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。數(shù)學(xué)模型是對象表征的控制，是對象可執(zhí)行的表述，數(shù)學(xué)模型與信息技術(shù)、工藝能力以及自動化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而使得數(shù)學(xué)模型的優(yōu)勢更能充分的發(fā)揮出來，因此，數(shù)學(xué)模型通常被稱為自動化與信息化的核心技術(shù)。我國鋼鐵工業(yè)要想生產(chǎn)出國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的鋼材品種，就需要建立高可用性和高精度的數(shù)學(xué)模型。高可用性和高精度的數(shù)學(xué)模型能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量以及節(jié)能效果，促進(jìn)產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展。

過程控制數(shù)學(xué)模型在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，目前還剛剛起步，方興未艾，隨著需求的發(fā)展，未來的數(shù)學(xué)模型還有著極大的發(fā)展空間。從現(xiàn)在起，形成社會的關(guān)注，這對數(shù)學(xué)模型的未來發(fā)展，會起到一定的積極作用。打破數(shù)學(xué)模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型應(yīng)用從低級向高級逐步發(fā)展，不斷積累技術(shù)，不斷培養(yǎng)人才，踏下心來，抓上幾個項(xiàng)目，就一定能搞出名堂來，收到明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。發(fā)展以數(shù)學(xué)模型為核心的自動化技術(shù)，是落實(shí)科技創(chuàng)造未來的具體體現(xiàn)，也是我國鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)新的騰飛的助推器。在過程控制數(shù)學(xué)模型的研發(fā)與應(yīng)用上，要實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，開發(fā)出有中國特色的數(shù)學(xué)模型產(chǎn)品與技術(shù)，走出一條研制一批，儲備一批，生產(chǎn)一批以科研促生產(chǎn)、以生產(chǎn)出產(chǎn)品、以產(chǎn)品保應(yīng)用的新的可持續(xù)發(fā)展之路來。

以國產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新

目前，我國冶金工業(yè)自動化系統(tǒng)的建設(shè)，許多都處于開環(huán)控制或局部閉環(huán)控制階段。而要實(shí)現(xiàn)真正意義的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新就要在全過程方面實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)。當(dāng)然，這還要涉及到有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測單元等方面的支持與配合。其核心是國產(chǎn)化的技術(shù)與產(chǎn)品，并廣泛采用國內(nèi)外其他先進(jìn)技術(shù)做支持，以保證整套系統(tǒng)的品質(zhì)與質(zhì)量。如果仍然還是停留在實(shí)現(xiàn)局部閉環(huán)控制上，就不能真正稱之為系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新。以國產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新是在控制系統(tǒng)、控制工程設(shè)計(jì)和組態(tài)軟件、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、制造管理和執(zhí)行軟件等多方面的基礎(chǔ)上，通過集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的生產(chǎn)管控一體化和生產(chǎn)過程控制智能化。

能源管控一體化建設(shè)

冶金工業(yè)是耗能大戶，能耗將制約冶金工業(yè)的發(fā)展，我國冶金工業(yè)也正面臨著由粗放型向精細(xì)化轉(zhuǎn)型電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文工作報(bào)告。以耗能來核定產(chǎn)能，或許將成為可能。所以整個冶金工業(yè)的節(jié)能降耗、低碳減排工作十分繁重，利用自動化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)降低能耗，是冶金工業(yè)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)綠色工廠的重要手段之一

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冶金企業(yè)能源管控一體化建設(shè)，如果只停留在數(shù)據(jù)采集階段，那么意義不大。這也是目前已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)的事實(shí)。針對冶金工業(yè)能源管控的特點(diǎn)，一是耗能大戶，二是在冶金生產(chǎn)過程中，又伴生出大量的可燃性氣體，如焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的優(yōu)化、二次能源的安全合理使用、多種能源介質(zhì)統(tǒng)一平臺操作、改變傳統(tǒng)的能源計(jì)量方式以及能源安全管理預(yù)警等。能源管控中心建設(shè)的特點(diǎn)是控制模型和管理模型的融合。

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電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文(二)

摘要：企業(yè)行政管理效率的高低將直接影響企業(yè)的各項(xiàng)工作的開展。行政管理工作涉及面廣，綜合性強(qiáng)，行政管理人員必須把學(xué)習(xí)作為一項(xiàng)重要任務(wù)，做到理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中增長才干，同時(shí)發(fā)揚(yáng)務(wù)實(shí)求實(shí)，注重實(shí)效的作風(fēng)。努力健全企業(yè)規(guī)章制度，不斷提高企業(yè)行政管理效率，進(jìn)而為企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本文探討了企業(yè)的行政管理工作方法電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文。

做好現(xiàn)代企業(yè)的行政管理工作，有利于合理分配人力物力資源，提高員工工作積極性，降低企業(yè)的資源浪費(fèi)，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)的高速發(fā)展，擴(kuò)大企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，對企業(yè)的意義極大，要合理解決這一問題，就需要我們從各方面出發(fā)，對管理人員、管理部門、管理制度進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而提高整個行政管理的效率。

企業(yè)行政管理的意義

有利于增強(qiáng)企業(yè)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力

各企業(yè)的順利發(fā)展都會為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，在改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)取得了迅猛發(fā)展，這為企業(yè)的發(fā)展既帶來了機(jī)遇也帶來了挑戰(zhàn)。目前，每個企業(yè)都在加強(qiáng)與有效落實(shí)我國各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略思想與戰(zhàn)略任務(wù)，而這些思想與任務(wù)都要通過企業(yè)的行政管理來推動。各企業(yè)只有合理設(shè)置行政管理制度、結(jié)構(gòu)體制，有效加強(qiáng)行政管理工作，才能改變以往企業(yè)行政管理部門無章可循的現(xiàn)象，才能激發(fā)行政管理部門的工作人員的工作熱情，使他們深入基層，了解各部門的工作流程與業(yè)務(wù)范圍，從而制定出符合企業(yè)發(fā)展需要的各項(xiàng)管理方法與規(guī)章制度

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企業(yè)各部門在行政管理部門的溝通與協(xié)調(diào)下，也會始終處于良性的運(yùn)作狀態(tài)，這樣可以使企業(yè)更好地適應(yīng)形勢發(fā)展的需要，推動企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

有助于促進(jìn)企業(yè)自身的發(fā)展和我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給企業(yè)行政管理帶來諸多的問題與困難，這些問題與困難都在一定程度上阻礙企業(yè)的發(fā)展電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文工作報(bào)告。為了使企業(yè)更好地適應(yīng)現(xiàn)階段新形勢的發(fā)展，各企業(yè)都會加強(qiáng)行政管理行，以增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。企業(yè)加強(qiáng)行政管理，努力同相關(guān)部門及協(xié)作單位建立良好的溝通合作關(guān)系，給企業(yè)自身提供良好的發(fā)展空間和穩(wěn)定的內(nèi)外部環(huán)境，擴(kuò)大企業(yè)的發(fā)展模，使企業(yè)做強(qiáng)做大。此外，加強(qiáng)行政管理通過各種方法解決企業(yè)員工在工作上遇到的一些難題和生活中遇到的困難，通過人性關(guān)愛，使員工感受到單位的溫暖，從而提升他們的奉獻(xiàn)精神，使他們快樂的融入到企業(yè)這個大家庭中，并自覺為企業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量，從而保障企業(yè)健康和諧的發(fā)展，也推動了我國社會經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展。

提高企業(yè)的行政管理工作的方法

建立有效的行政管理模式

企業(yè)良好運(yùn)行的關(guān)鍵是保持行政管理工作的合理性。所以，選擇和設(shè)計(jì)符合企業(yè)內(nèi)外特點(diǎn)的組織機(jī)構(gòu)是保證行政命令貫徹的重要前提。因此，合理選擇與設(shè)計(jì)行政組織機(jī)構(gòu)與行政管理科學(xué)化密不可分，實(shí)施企業(yè)的規(guī)范化管理，必須堅(jiān)持科學(xué)性和實(shí)用性的原則，合理建構(gòu)企業(yè)的行政管理部門，強(qiáng)化企業(yè)的內(nèi)部管理職能，將行政與管理合理有效的進(jìn)行結(jié)合，建立有效的行政管理模式。

堅(jiān)持科學(xué)合理的企業(yè)管理方法

企業(yè)的行政管理部門要根據(jù)企業(yè)自身的實(shí)際情況建立和完善企業(yè)的績效評估、目標(biāo)管理和成本核算等制度。同時(shí)在企業(yè)運(yùn)行的過程中，建立完善的績效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，形成公平、競爭的平臺。這個平臺上充滿競爭、激勵、開放、交流的特征，管理者不完全控制員工做事情的方式，而去衡量做事情的結(jié)果。對于企業(yè)項(xiàng)目建設(shè)，進(jìn)行科學(xué)化的管理和監(jiān)督。高度重視成本預(yù)算，合理進(jìn)行預(yù)測。科學(xué)地對管理人員和員工的工作業(yè)績進(jìn)行衡量，充分提高企業(yè)的運(yùn)行效率。

加強(qiáng)企業(yè)行政管理的溝通與協(xié)作

在企業(yè)運(yùn)行過程中，加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)之間的溝通非常重要。溝通包括縱向溝通和橫向溝通。縱向溝通分為與上級領(lǐng)導(dǎo)、下屬、部門溝通。與上級溝通，要充分領(lǐng)悟上級領(lǐng)導(dǎo)的表述或潛在的含義，明確問題的實(shí)質(zhì)，同時(shí)要將自己和下級部門的觀點(diǎn)清晰地傳達(dá)給上級領(lǐng)導(dǎo)。要有較好的觀察分析能力和表達(dá)能力，方能與上級領(lǐng)導(dǎo)步調(diào)一致，行之有效地開展工作電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文。與下級溝通，主要是執(zhí)行上級領(lǐng)導(dǎo)的決議以及收集下級部門各項(xiàng)信息，需要有較強(qiáng)的組織能力和靈活的變通能力，緩解可能出現(xiàn)的矛盾和分歧。橫向溝通包括與企業(yè)內(nèi)部相關(guān)職能部門、與關(guān)系企業(yè)的窗口部門和外界媒體及政府機(jī)關(guān)的溝通等，務(wù)必真誠、謙虛、謹(jǐn)慎，為企業(yè)爭取良好的外部環(huán)境。在管理實(shí)踐中堅(jiān)持以溝通協(xié)調(diào)為紐帶堅(jiān)持以人為本，營造融洽的人際關(guān)系，協(xié)調(diào)各方面的利益，加強(qiáng)協(xié)作，提高經(jīng)濟(jì)效益。

創(chuàng)新企業(yè)行政管理體制機(jī)制

當(dāng)前，要想更好地應(yīng)對企業(yè)之間的激烈競爭，創(chuàng)新企業(yè)行政管理體制機(jī)制非常重要。由于受到傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制的影響，我國企業(yè)行政管理制度還不夠完善。要想適應(yīng)當(dāng)前社會的發(fā)展，就必須進(jìn)行行政管理制度改革，制定出適合當(dāng)前運(yùn)營狀態(tài)，且能夠提高員工工作效率的行政管理制度。首先，要積極健全企業(yè)行政管理領(lǐng)導(dǎo)體制。一個企業(yè)要想獲得發(fā)展，就必須擁有完善的行政管理領(lǐng)導(dǎo)體制制定一套符合企業(yè)自身實(shí)際情況的監(jiān)督體制，以確保監(jiān)督各部門的實(shí)際工作情況，使得各部門各司其職，各負(fù)其責(zé)；其次，積極完善企業(yè)行政管理中的其他規(guī)章制度。良好的企業(yè)管理制度一定會保證企業(yè)健康有效的發(fā)展。企業(yè)要想取得發(fā)展就必須重視企業(yè)行政管理制度的建設(shè)。通過制成為企業(yè)員工明確遵守的信條，從而保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升。

提高企業(yè)行政管理部門的人員素質(zhì)

行政管理部門擁有優(yōu)秀的有素質(zhì)的人才是企業(yè)健康發(fā)展的需要，是企業(yè)提高競爭能力的基石。企業(yè)中的行政管理人員一定要具備較高的素質(zhì)和熟練的業(yè)務(wù)水平，因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)完善行政管理人員的招聘機(jī)制，盡可能的選拔一批優(yōu)秀的行政管理人才來企業(yè)工作。加大對現(xiàn)有行政管理人員的培訓(xùn)力度，以提升行政管理人員的整體素質(zhì)。首先，提高企業(yè)員工的服務(wù)意識。企業(yè)行政管理部門的意義就是服務(wù)于企業(yè)，行政管理部門是否能夠與企業(yè)的企業(yè)部門密切的合作。因此，要不斷提高企業(yè)行政管理人員的服務(wù)職責(zé)，保證企業(yè)行政管理工作的順利開展；其次，加強(qiáng)對企業(yè)行政管理人員的培訓(xùn)。企業(yè)可以根據(jù)自身的條件讓企業(yè)行政管理人員到兄弟企業(yè)或者國外企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，提高自身的能力；再次，企業(yè)行政管理團(tuán)隊(duì)的建立務(wù)必要選用德才兼?zhèn)涞墓芾砣瞬牛谶x取過程中要務(wù)必保證過程透明化，這樣才能保證管理隊(duì)伍的整體素質(zhì)。

加快企業(yè)行政管理工作信息化的進(jìn)程

企業(yè)行政管理工作應(yīng)著眼企業(yè)信息化的發(fā)展的需求和趨勢，推進(jìn)信息化建設(shè)，使其成為企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大推動力。首先，通過辦公自動化、ERP等軟件逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上辦公，借助于無線上網(wǎng)的筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等隨身攜帶的終端設(shè)備，只要在網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的任何地方、任何時(shí)間均可上網(wǎng)辦公、處理事物電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文工作報(bào)告。也就是說，辦公地點(diǎn)不固定在辦公室，而是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地方。這種改變將使企業(yè)行政管理人員的工作方式更為方便、工作效率得到極大提高

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其次，引入可視電話、可視聊天等網(wǎng)絡(luò)工具辦公。可視、語音等網(wǎng)絡(luò)工具可以使上級公司與下級公司、上級與下屬可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上會議，既節(jié)約時(shí)間，彼此之間又實(shí)現(xiàn)了廣泛的互動。另外，網(wǎng)上點(diǎn)播電視、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子圖書館、電子博物館等也可逐步引入企業(yè)行政管理領(lǐng)域，成為企業(yè)行政管理工作的一部分。

總之，企業(yè)行政管理效率的高低將直接影響企業(yè)的各項(xiàng)工作的開展。行政管理人員要有豐富的理論水平、業(yè)務(wù)水平，必須把學(xué)習(xí)作為一項(xiàng)重要任務(wù)，并緊密同工作結(jié)合起來，這樣企業(yè)的行政管理工作才能雜而不亂，有序的進(jìn)行。

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電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文(三)

供應(yīng)鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題研究

隨著經(jīng)濟(jì)全球化和知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，無國界化企業(yè)經(jīng)營的趨勢越來越明顯，整個市場競爭呈現(xiàn)明顯的國際化和一體化。競爭也不再是企業(yè)與企業(yè)之間的競爭，而是供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之問的競爭，為了使企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地，必須對供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)與選擇，從而保證整條供應(yīng)鏈的效率和穩(wěn)定性，使企業(yè)在激烈的競爭中保持自己的競爭優(yōu)勢。

為了提高市場競爭力，保持不敗之地，企業(yè)積極尋求新的管理模式，供應(yīng)鏈管理下戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系應(yīng)運(yùn)而生。處于競爭日益激烈的商業(yè)環(huán)境，為降低生產(chǎn)成本，降低庫存，改善產(chǎn)品的質(zhì)量，戰(zhàn)略合作伙伴的選擇尤為重要。本文通過對對供應(yīng)鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇中潛在的問題分析，提出戰(zhàn)略合作伙伴選擇相應(yīng)的對策及方法，進(jìn)而更好的選擇供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴。

Abstract

Withthecomingofeconomicglobalizationandtheeraofknowledgeeconomy，enterpriseoperationwithoutnationalboundariesisbecomingmoreandmoreapparent.Thewholemarketcompetitionalsopresentsobviousinternationalizationandintegration.It'samongthesupplytrainswherethecompetitionlies，notjustamongtheenterprise.Inordertokeepintheinvinciblepositioninthecompetition，theenterprisemustselectandevaluatethestrategicpartnersscientifically，consequentlykeepingthesupplychainstableandefficient，alsoholdingtheadvantageoftheenterpriseinthefiercecompetition.

Inordertoimprovethemarketcompetitivepower，keeptheinvincibleposition，theenterprisestoactivelyseeknewmanagementmode，supplychainmanagementstrategypartnerrelationsarisesatthehistoricmoment.Intheincreasinglycompetitivebusinessenvironment，toreducetheproductioncost，reduceinventory，improvethequalityoftheproducts，strategicpartnerselectionisparticularlyimportant.Thisarticlethroughover-indulgenceinsupplychainmanagementstrategicpartnersinthechoiceofapotentialproblemanalysis，proposedthestrategiccooperationpartnerschoosecorrespondingcountermeasuresandmethods，andthenbetterchoicesupplychainstrategiccooperationpartners.

Keywords：SupplyChain；Supplychainmanagement；Supplychainstrategypartnerselection；Supplier；Competition

緒論

本文的選題背景

世紀(jì)90年代以來，由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、全球化信息網(wǎng)絡(luò)和全球化市場的形成，圍繞新產(chǎn)品的市場競爭日趨激烈。技術(shù)進(jìn)步和需求多樣化使得產(chǎn)品周期不斷縮短，企業(yè)面臨著開發(fā)新產(chǎn)品、縮短交貨期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和改進(jìn)客戶服務(wù)的壓力。這些壓力歸根到底是要求企業(yè)對市場做出快速反應(yīng)，源源不斷地開發(fā)出消費(fèi)者需要的個性化產(chǎn)品去占領(lǐng)市場以贏得競爭。

世紀(jì)全球競爭主要有以下幾個特點(diǎn)：(1)信息技術(shù)飛速發(fā)展和信息資源利用要求的提高；(2)產(chǎn)品研發(fā)提升到企業(yè)競爭的重要地位；(3)全球化市場的建立和無國界競爭的加劇；(4)用戶個性化、多樣化需求的出現(xiàn)；(5)全球化技術(shù)支持和售后服務(wù)。而企業(yè)也面臨著挑戰(zhàn)：(1)縮短產(chǎn)品研發(fā)周期；(2)降低庫存水平；(3)縮短交貨期；(4)全球性技術(shù)支持和售后服務(wù)；(5)可持續(xù)發(fā)展的要求；(6)用戶的要求越來越苛刻。在這科技迅速發(fā)展、世界競爭日趨激烈、客戶需求不斷變化、企業(yè)面臨的壓力日益增加的形勢下，傳統(tǒng)的縱向一體化的模式暴露出了許多缺陷，它增加了企業(yè)的投資負(fù)擔(dān)，迫使企業(yè)從事自己并不擅長的業(yè)務(wù)，導(dǎo)致了在每個業(yè)務(wù)領(lǐng)域都直接面臨著眾多的競爭對手，增加了企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

在這種情況下，一種全新的管理模式橫向一體化的管理模式應(yīng)運(yùn)而生，它使企業(yè)集中自己的核心優(yōu)勢，就是利用企業(yè)外部資源迅速響應(yīng)市場需要，只抓企業(yè)發(fā)展中最核心的東西：產(chǎn)品方向和市場。至于生產(chǎn)，只抓關(guān)鍵零部件的制造，甚至全部委托其它企業(yè)加工。例如，福特汽車公司的Festival車就是由美國人設(shè)計(jì)，在日本馬自達(dá)工廠生產(chǎn)發(fā)動機(jī)，由韓國的制造廠生產(chǎn)其他零件和裝配，最后在美國市場上銷售。制造商把零部件生產(chǎn)和整車裝配都放在了企業(yè)的外部，這樣做的目的是利用了其他企業(yè)的資源促使產(chǎn)品快速上馬，避免自己投資帶來的基建周期長等問題。贏得了產(chǎn)品在低成本、高質(zhì)量、早上市等諸方面的競爭優(yōu)勢電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文。如何選擇與自己企業(yè)最合適的戰(zhàn)略合作伙伴也說成了一個新的、炙手可熱的研究課題。

本文研究的重大意義

供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系形成于供應(yīng)鏈中為了特定的目標(biāo)和利益的企業(yè)之問。形成的原因通常是為了降低供應(yīng)鏈的總成本、降低庫存水平、增強(qiáng)信息共享、改善相互之問的交流、保持戰(zhàn)略合作伙伴相互之間操作的一貫性、產(chǎn)生更大的競爭優(yōu)勢，以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)的財(cái)務(wù)狀況、質(zhì)量、產(chǎn)量、交貨期、用戶滿意度和業(yè)績的改善和提高。顯然，選擇了合適的戰(zhàn)略合作伙伴必然將使核心企業(yè)在很多方面產(chǎn)生一系列在傳統(tǒng)的縱向一體化管理模式申所無法比擬的巨大優(yōu)勢，從而提高了整個供應(yīng)鏈的競爭能力電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文文章電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文出自http：//gkstk.com/article/wk-4474847554091.html，轉(zhuǎn)載請保留此鏈接！。然而，如果選擇了不合適的供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴，所帶來的破壞性也是十分巨大的。因此，對供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴的選擇問題進(jìn)行深入的研究和探討是具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義的。

本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)

本文以現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理理論為基礎(chǔ)，使我們更清晰的了解供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系選擇的重要性，選擇合適的戰(zhàn)略合作伙伴能夠提高整個供應(yīng)鏈的競爭能力。通過分析來看供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系建立的益處與風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步了解供應(yīng)鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題的現(xiàn)狀，進(jìn)而更好的進(jìn)行供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴的選擇，挑選出最合適的供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴。

從結(jié)構(gòu)上看本文分成五章。

第一章：緒論

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介紹選題的背景和意義以及本文的主要工作電氣自動化畢業(yè)論文開題報(bào)告范文工作報(bào)告。

第二章：簡單介紹供應(yīng)鏈管理的相關(guān)的理論知識。

第三章：供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題的意義及必要性。

第三章：研究分析供應(yīng)鏈管理中戰(zhàn)略合作伙伴選擇問題中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

篇2

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；課程；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）01-0033-02

電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展給電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不斷注入了新的活力，提出新的要求。現(xiàn)代電力系統(tǒng)是高度數(shù)字化、信息化和自動化的超大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是對其安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要的一門技術(shù)[1]。21世紀(jì)繼電保護(hù)的未來發(fā)展趨勢是計(jì)算機(jī)化；網(wǎng)絡(luò)化；保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化；智能化[2]。以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我校”）為例，在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上，本文探討繼電保護(hù)課程教學(xué)中提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的方法，為將學(xué)生培養(yǎng)成具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的人才而努力，為該課程的教學(xué)改革提供理論支持和智力保證。

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程的特點(diǎn)

我校“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程理論教學(xué)36

學(xué)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)6學(xué)時(shí)，總計(jì)42學(xué)時(shí)，作為電氣工程及自動化及農(nóng)業(yè)電氣化與自動化的專業(yè)必修課，設(shè)置在大四上學(xué)期初；“微機(jī)繼電保護(hù)”課程共26學(xué)時(shí)，均為課堂理論教學(xué)學(xué)時(shí)，作為專業(yè)選修課安排在“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”結(jié)束后的大四上學(xué)期末開設(shè)，目的是順應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度數(shù)字化的趨勢，讓學(xué)生了解現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)硬軟件的知識，內(nèi)容涉及到原理、保護(hù)算法、硬軟件設(shè)計(jì)方法等；“繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)”為期一周，與“微機(jī)繼電保護(hù)”同時(shí)安排在大四上學(xué)期期末，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識分析與解決電力系統(tǒng)中的實(shí)際問題的能力[3]。

二、繼電保護(hù)課程教學(xué)存在的問題

為適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的新發(fā)展，目前我校繼電保護(hù)的教學(xué)內(nèi)容已加入“微機(jī)繼電保護(hù)”，作為少學(xué)時(shí)內(nèi)容與“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”共同設(shè)置在大四上學(xué)期，同時(shí)開設(shè)的其它幾門專業(yè)課使得學(xué)生大四上學(xué)期課程較為集中，學(xué)習(xí)任務(wù)量較大。此時(shí)學(xué)生即將面臨畢業(yè)設(shè)計(jì)開題、復(fù)習(xí)考研或找工作，第一學(xué)期過高的學(xué)習(xí)任務(wù)和課程的相對集中對其學(xué)習(xí)效果有一定影響；在課程教學(xué)上，基本停留在傳統(tǒng)模式：即利用板書或者多媒體課件形式，將繼電保護(hù)原理及其實(shí)現(xiàn)方法按照教材的章節(jié)和順序進(jìn)行課堂講授，這主要存在以下幾個問題。

（一）重理論，輕實(shí)踐，無法提高學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神

對教師而言，繼電保護(hù)原理單純靠板書或多媒體課件較難講透；對學(xué)生而言，繼電保護(hù)內(nèi)容比較抽象且實(shí)踐性強(qiáng)，知識描述更需要形象化演示去理解，配合學(xué)生自主實(shí)踐學(xué)習(xí)才會有好的效果。比如，“零序過電流保護(hù)原則上是按照躲開在下級線路出口處相間短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定”，若單純由教師口頭講授原理，學(xué)生難以理解； “微機(jī)繼電保護(hù)”課程主要分析現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)軟硬件相關(guān)知識，內(nèi)容涉及原理、保護(hù)算法、硬軟件設(shè)計(jì)方法等。若單純講解微機(jī)繼電保護(hù)算法，使學(xué)生難以消化，從而會削弱其學(xué)習(xí)的積極性。

（二）教學(xué)理念不夠強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容需要優(yōu)化

繼電保護(hù)課程組與“單片機(jī)技術(shù)”、“數(shù)字信號處

理”、“電力系統(tǒng)自動化”、“高低壓電氣設(shè)備”等課程有很多聯(lián)系，但教學(xué)上往往孤立、脫節(jié)，缺乏全局梳理，使學(xué)生對繼電保護(hù)完整系統(tǒng)缺乏全面認(rèn)識。課堂上，教師若能將繼電保護(hù)教學(xué)作為一個整體，以實(shí)例聯(lián)系相關(guān)課程內(nèi)容，緊跟行業(yè)發(fā)展前沿并且結(jié)合實(shí)踐，教學(xué)效果會更好；此外，目前繼電保護(hù)教科書內(nèi)容繁多，與其他專業(yè)課程也有所重復(fù)，需要對課程內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。

（三） 學(xué)生自主選擇力不強(qiáng)

學(xué)生對繼電保護(hù)內(nèi)容的興趣點(diǎn)各有不同，部分學(xué)生未來并不從事繼電保護(hù)工作，或考研方向與此關(guān)系不大。目前情況是，繼電保護(hù)課程組教學(xué)課時(shí)相對較多，內(nèi)容較為寬泛，對于上述內(nèi)容部分學(xué)生顯得索然無味，學(xué)生根據(jù)自己情況自主選擇的能力不夠強(qiáng)。為此，以學(xué)生為本，可以在課程形式上稍做一些調(diào)整。

三、教學(xué)模式的探索及實(shí)踐

針對繼電保護(hù)課程教學(xué)存在的問題，本文探討了幾種改進(jìn)模式和方法，且部分已開始具體實(shí)施，取得了一定的教學(xué)效果。

（一）優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃

將原本設(shè)置在大四上學(xué)期分開教學(xué)的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”和“微機(jī)繼電保護(hù)”兩門課整合為一門，設(shè)置在大三下學(xué)期。“繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)”可設(shè)置在大四上半學(xué)期。這樣設(shè)置有兩方面考慮：內(nèi)容上，減少學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)量，突出重點(diǎn)，使教學(xué)有針對性。比如，可縮減“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”教材中電磁型繼電器、斷路器等與“高低壓電氣設(shè)備”教材有所重復(fù)的內(nèi)容，減少或者刪除“微機(jī)繼電保護(hù)”教材中與“微機(jī)原理與應(yīng)用”、“單片機(jī)技術(shù)”“數(shù)字信號處理”等相關(guān)課程的重復(fù)內(nèi)容；時(shí)間上，我校電氣專業(yè)學(xué)生于大三至大四暑假期間設(shè)置了為期5周的發(fā)電廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)前對繼電保護(hù)內(nèi)容的理論學(xué)習(xí)，為生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間學(xué)生對繼電保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)設(shè)備等內(nèi)容建立感性認(rèn)識打下基礎(chǔ)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

（二）改進(jìn)教學(xué)手段與教學(xué)方法

教師可采用多樣化的教學(xué)手段和方法進(jìn)行教學(xué)。以傳統(tǒng)教學(xué)手段為輔，以現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)媒體、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方式為主。以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及其實(shí)踐創(chuàng)新能力為目的，建立學(xué)生對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整體概念，使學(xué)科前沿知識與教材內(nèi)容相結(jié)合，課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。

1.網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。利用學(xué)校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺，上傳電子教案、視頻，演示動畫等資源，并建立一套自測系統(tǒng)，使學(xué)生可以主動借助網(wǎng)絡(luò)課程平臺觀看和使用這些資源。教案、課件既可以作為學(xué)生的預(yù)習(xí)資源以及彌補(bǔ)疏漏的課后復(fù)習(xí)資料，也可以作為教師選擇的教學(xué)資源庫；視頻資源以聲、像集合的形式使學(xué)生直觀了解繼電保護(hù)的動作過程及原理；具有交互性的演示動畫可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，比如，利用FLASH將繼電保護(hù)動作過程制作成SWF動畫，或用Visual C++開發(fā)保護(hù)動作演示模塊[4]；自測系統(tǒng)可以使學(xué)生在正式考試前自我檢測，彌補(bǔ)疏漏的知識點(diǎn)。利用網(wǎng)絡(luò)交互平臺有助于增強(qiáng)課后教師與學(xué)生之間的互動性，使教師及時(shí)了解學(xué)生遇到的問題并展開網(wǎng)上討論，以提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的主動性。因此，網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)需要教師有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容，或利用專業(yè)軟件開發(fā)演示模塊，并及時(shí)更新資源。目前，我校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)已取得初步成果。

2.實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)。微機(jī)保護(hù)已成為當(dāng)前繼電保護(hù)的主要形式。華北電力大學(xué)、湖南大學(xué)等高校先后自主開發(fā)了微機(jī)型線路保護(hù)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)思路為面向?qū)嵺`平臺的建設(shè)，使學(xué)生能夠?qū)Ρ緦I(yè)內(nèi)容形成完整的知識鏈[5]。我校可采用引進(jìn)設(shè)備或者利用現(xiàn)有教師隊(duì)伍和資源對微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行開發(fā)。目前，我校基于TMS320F28335+PC機(jī)的繼電保護(hù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的研制正在進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)平臺可作為本專業(yè)教學(xué)科研平臺，不僅方便用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，也可以作為教師的科研平臺。該平臺能夠使學(xué)生直觀了解微機(jī)繼電保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)，并且通過配置不同的軟件模塊實(shí)現(xiàn)不同原理、不同對象的繼電保護(hù)功能；開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性選做實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生的積極性及實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)能力，有助于開闊學(xué)生的視野、發(fā)揮創(chuàng)新能力。

3.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容優(yōu)化，加強(qiáng)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的重要環(huán)節(jié)[6]，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容基礎(chǔ)上可以充分利用實(shí)驗(yàn)平臺，先進(jìn)行整定計(jì)算，后在平臺上模擬故障時(shí)繼電保護(hù)動作；建立以任務(wù)驅(qū)動，由教師引導(dǎo)、學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)的框架。根據(jù)繼電保護(hù)原理建立主題，比如，電流保護(hù)、距離保護(hù)、縱差保護(hù)等；也可以根據(jù)繼電保護(hù)對象形成“主題”，比如，電力變壓器保護(hù)、輸電線路保護(hù)等。

課程設(shè)計(jì)可以在大三下學(xué)期上課期間布置下去，使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，并結(jié)合大三暑假為期五周的“發(fā)電廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)”，使課程設(shè)計(jì)更具針對性、實(shí)踐性，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。此外，通過畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)強(qiáng)化為工作打下基礎(chǔ)。

4.完善評價(jià)體系。適應(yīng)新的教學(xué)方法與手段，改進(jìn)傳統(tǒng)課程考核評價(jià)方式。繼電保護(hù)理論課成績應(yīng)綜合考勤、課堂表現(xiàn)、小組討論、平時(shí)作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)自測、綜合實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行考評。將平時(shí)成績比例增大，有利于激發(fā)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性；課程設(shè)計(jì)可以對每個學(xué)生進(jìn)行公開答辯及嚴(yán)格書面考核；畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績評定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力為目的，綜合文獻(xiàn)綜述、論文質(zhì)量、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度等因素進(jìn)行考評。

本文以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)為例，對繼電保護(hù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索與實(shí)踐，重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的主動性，使其能夠掌握必要的工程技術(shù)、測試方法以及先進(jìn)設(shè)備的研究方法。若能將每個環(huán)節(jié)都做好做實(shí)，師生就能在一整套良好有序的教學(xué)體系中受益，從而培養(yǎng)出適應(yīng)智能電網(wǎng)時(shí)代、具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的人才。

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篇3

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學(xué)研合作；畢業(yè)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新能力

作者簡介：許鋼（1972-），男，安徽蕪湖人，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，副教授；俞曉峰（1978-），男，安徽淮南人，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師。（安徽 蕪湖 241000）

基金項(xiàng)目：本文系2010年度安徽省教育廳質(zhì)量工程一般項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20100733）、安徽高校省級自然科學(xué)研究產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：KJ2011A035）的研究成果。

中圖分類號：G642.477 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0145-02

畢業(yè)設(shè)計(jì)是普通高等院校“應(yīng)用型人才”培養(yǎng)計(jì)劃的重要組成部分，學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以接受全面的專業(yè)訓(xùn)練，其創(chuàng)新能力、動手能力、綜合分析能力、解決實(shí)際工程問題的能力會得到較大提升。近年來，高等院校特別是一些地方性高等院校的規(guī)模不斷壯大，但高等教育的投入?yún)s滯后于學(xué)生規(guī)模的增長，儀器設(shè)備和實(shí)習(xí)基地的配備也略顯不足，同時(shí)學(xué)生面臨著日趨嚴(yán)峻的就業(yè)壓力，這些情況對畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成和指導(dǎo)工作造成了很大的影響。如何利用現(xiàn)有資源提升畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)精神和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，是值得每一位教學(xué)工作者思索和探討的問題。

一、產(chǎn)學(xué)研合作教育構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的新模式

安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院深度融合地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，與企業(yè)開展科技合作，簽訂人才培養(yǎng)合作協(xié)議，聯(lián)合開辦相關(guān)本科專業(yè)，以產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目為切入點(diǎn)，逐步探索和建立了產(chǎn)學(xué)研合作的應(yīng)用型人才培養(yǎng)新模式，總結(jié)了一條產(chǎn)學(xué)研結(jié)合提升本科畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的新道路。

1.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合構(gòu)建畢業(yè)設(shè)計(jì)選題模式

選題對畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方向進(jìn)行了規(guī)劃，是決定設(shè)計(jì)質(zhì)量的首要條件。從近年畢業(yè)設(shè)計(jì)選題情況來看，存在著題目雷同、內(nèi)容陳舊、理論性課題偏多、部分選題脫離專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)等問題，導(dǎo)致學(xué)生缺乏熱情和動力，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。新模式下，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題工作提前至第三學(xué)年的第二學(xué)期初開展。指導(dǎo)教師可根據(jù)承擔(dān)的研究項(xiàng)目，提煉出若干子課題，供學(xué)生選擇；也可由教師參考安徽產(chǎn)學(xué)研合作網(wǎng)的企業(yè)需求，根據(jù)企業(yè)提出的技術(shù)參數(shù)擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題；對于學(xué)院下屬電子協(xié)會中部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)生，鼓勵其結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際自行選題。畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題應(yīng)堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，要使學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)掌握專業(yè)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，務(wù)求做到“真題真做”。另外，選題也可由指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)不同的實(shí)現(xiàn)方案，即“相同選題，不同方案”，這樣不僅可以滿足“一人一題”的要求，而且有利于強(qiáng)化學(xué)生間的交流和探討，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。畢業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)學(xué)研選題工作結(jié)束后，課題統(tǒng)一上報(bào)至學(xué)院教學(xué)工作委員會，委員會對課題的深度、廣度、創(chuàng)新性及相關(guān)工作量進(jìn)行審核后，在學(xué)期末和普通畢業(yè)設(shè)計(jì)選題時(shí)同時(shí)下發(fā)，供學(xué)生選擇。

2.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)和職責(zé)

在學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，教師的指導(dǎo)對設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高起著關(guān)鍵作用。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，鼓勵校企合作，課題的指導(dǎo)工作由校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師共同承擔(dān)。校內(nèi)指導(dǎo)教師長期工作于教學(xué)第一線，理論水平高，知識體系完備；企業(yè)指導(dǎo)教師長期工作于生產(chǎn)第一線，業(yè)務(wù)水平高，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。兩者在共同指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中會產(chǎn)生交集，可以取長補(bǔ)短，便于學(xué)校和企業(yè)建立長期的合作關(guān)系，也有利于打造產(chǎn)學(xué)研一體化的良好環(huán)境。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的不同階段，教師承擔(dān)的任務(wù)和職責(zé)也會發(fā)生變化。

（1）在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始階段，學(xué)生初次接觸綜合性課題的實(shí)際開展工作，多少都會有些茫然和不適應(yīng)。在這一階段，校內(nèi)指導(dǎo)教師要向?qū)W生提供一定數(shù)量的參考資料，指導(dǎo)和督促學(xué)生進(jìn)行閱讀與消化，并引導(dǎo)學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源查閱所需文獻(xiàn)。在充分理解和掌握課題要求之后，教師要協(xié)助學(xué)生制訂工作計(jì)劃和設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告。制訂設(shè)計(jì)方案時(shí)需要與企業(yè)指導(dǎo)教師溝通，并依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行完善和修改。在這一階段，校內(nèi)指導(dǎo)教師發(fā)揮主要作用，企業(yè)指導(dǎo)教師作為輔助。

（2）在畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行階段，校內(nèi)指導(dǎo)教師要對學(xué)生的工作進(jìn)行有效監(jiān)督，保證每周不少于2次，每次不少于1學(xué)時(shí)的一對一指導(dǎo)時(shí)間。教師要帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)研，了解企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀和工藝流程，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，調(diào)動學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性。對于設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，教師要帶領(lǐng)學(xué)生親自參與研發(fā)，并聯(lián)合企業(yè)指導(dǎo)教師進(jìn)行攻關(guān)。企業(yè)指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用性進(jìn)行把關(guān)，主要進(jìn)行可行性和可靠性等方面的指導(dǎo)，并對設(shè)計(jì)的階段性成果進(jìn)行驗(yàn)收。在這一階段，校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師要同時(shí)參與畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作。

（3）在畢業(yè)設(shè)計(jì)收尾階段，學(xué)生需要對畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行綜合性調(diào)試。調(diào)試是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，降低運(yùn)行成本不可或缺的一環(huán)，也是強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力、提升分析和解決問題能力的主要方法。在以往的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，調(diào)試環(huán)節(jié)通常流于形式、紙上談兵，有時(shí)候甚至被忽略。產(chǎn)學(xué)研畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“真題真做”，調(diào)試通常分成兩個步驟進(jìn)行：首先是在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行功能驗(yàn)證性調(diào)試，其次是進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場調(diào)試。驗(yàn)證性調(diào)試由校內(nèi)指導(dǎo)教師協(xié)助學(xué)生完成，工業(yè)現(xiàn)場的調(diào)試由校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師同時(shí)參與指導(dǎo)。工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、干擾較多、參數(shù)變化較快，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)可能難以發(fā)現(xiàn)和解決問題，這種情況下教師可直接參與調(diào)試，學(xué)生在協(xié)助教師的過程中，同樣會接受一次生動的理論聯(lián)系實(shí)際的教育。在這一階段，校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師要同時(shí)參與對畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作。

3.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫和成績評定模式

在論文的撰寫階段，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生制定和完善論文提綱，并對論文進(jìn)行審核，確保學(xué)生論文格式符合學(xué)校的相關(guān)規(guī)定。論文撰寫緊密圍繞設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行，對于涉及到的基本理論、概念、芯片介紹一筆帶過，將重心放在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和調(diào)試上，在降低工作量的同時(shí)很好地保證了論文質(zhì)量。同時(shí)安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院還實(shí)行了靈活多樣的畢業(yè)論文替代機(jī)制，對于已在中文核心期刊上發(fā)表了與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的論文的學(xué)生，或畢業(yè)設(shè)計(jì)成果獲得了省級以上獎勵的學(xué)生，或畢業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)通過相關(guān)企業(yè)的驗(yàn)收并投入實(shí)際應(yīng)用的學(xué)生，經(jīng)學(xué)院教學(xué)委員會審核后，可以將其論文、報(bào)獎材料、設(shè)計(jì)報(bào)告作為畢業(yè)論文進(jìn)行提交。

畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績參考學(xué)生的考勤情況、論文撰寫的規(guī)范程度、答辯中的表現(xiàn)等方面進(jìn)行評定，由校內(nèi)指導(dǎo)教師、企業(yè)指導(dǎo)教師、論文評閱教師和答辯小組共同確定，其中校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師給出的成績各占30%，論文評閱教師和答辯小組給出的成績各占20%。

4.加強(qiáng)制度建設(shè)，保證產(chǎn)學(xué)研結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行

在產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下，畢業(yè)設(shè)計(jì)需要在學(xué)校、企業(yè)間交替進(jìn)行，其指導(dǎo)工作由校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師共同承擔(dān)，整個過程涉及學(xué)校、企業(yè)、科研院所、教師、學(xué)生等多個方面，因此如何對新模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范管理顯得更為重要，為此安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院建立了一套完整的質(zhì)量保障體系，對畢業(yè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行全程管理和過程監(jiān)控。

指導(dǎo)教師要結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容幫助學(xué)生明確各階段目標(biāo)、督促工作進(jìn)度、協(xié)調(diào)學(xué)生團(tuán)隊(duì)之間的銜接等，督促每一位學(xué)生都按時(shí)完成課題任務(wù)，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)按步驟、按計(jì)劃進(jìn)行，從而保證課題的設(shè)計(jì)進(jìn)度。

學(xué)院要成立畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組，強(qiáng)化過程管理，除開題、中期、后期三個不同階段的常規(guī)檢查之外，院系兩級的教學(xué)工作委員會不定期對畢業(yè)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行抽查，并由學(xué)院的教學(xué)工作委員會對各階段檢查情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與分析，形成書面的“畢業(yè)設(shè)計(jì)完成情況匯總表”提交至畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題。學(xué)院同時(shí)構(gòu)建了完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)評價(jià)體系，包括學(xué)生和指導(dǎo)教師之間的相互評價(jià)、教學(xué)工作委員會對畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作的評價(jià)、畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組對教學(xué)工作委員會監(jiān)察工作的評價(jià)，以此理順關(guān)系，確保責(zé)任到人。

二、產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐

從2009年開始，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院與鑫龍電器、海螺集團(tuán)、鑫科材料等企業(yè)聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)難題進(jìn)行選題，直接參與了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)和技術(shù)改造，與企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。學(xué)校和奇瑞集團(tuán)成立了應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作小組，聯(lián)合申報(bào)了“人才培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)”，按照校企全程合作培養(yǎng)的新模式，推動了工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)參與設(shè)計(jì)的“網(wǎng)絡(luò)化車用儀表機(jī)芯電路”和“汽車儀表液晶顯示屏”已裝備于奇瑞汽車。2011年，電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依托產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目“電動叉車停車行車電磁離合制動器的研發(fā)”，由大中機(jī)電制造有限公司的相關(guān)人員和安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院教師共同指導(dǎo)完成了“制動器力矩的數(shù)字化控制”、“電磁離合制動器的設(shè)計(jì)”、“高壓吸合低壓保持電路的設(shè)計(jì)”、“電磁失電啟動器的設(shè)計(jì)”等多項(xiàng)課題，有8名學(xué)生依托該項(xiàng)目完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，取得了良好的成績，其中有2名學(xué)生和企業(yè)簽訂了就業(yè)協(xié)議，就職于企業(yè)的研發(fā)部門。2012年，自動化專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中與所在企業(yè)簽訂就業(yè)協(xié)議的達(dá)18人，電子信息工程專業(yè)達(dá)11人，電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)達(dá)12人，通信工程專業(yè)達(dá)6人。

在產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)真正做到了“在產(chǎn)品上寫論文，在工程中做設(shè)計(jì)”，學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、崗位適應(yīng)能力、創(chuàng)新能力有了較大提高，就業(yè)競爭能力也得到了明顯增強(qiáng)，學(xué)生參加工作后，用人單位的反饋良好。

三、結(jié)語

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式順應(yīng)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是校企聯(lián)合、互補(bǔ)雙贏，確保應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要措施，同時(shí)也形成了安徽工程大學(xué)“深度融合地方經(jīng)濟(jì)”的辦學(xué)特色。產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)，依托相關(guān)企業(yè)，充分利用了企業(yè)、高等院校和科研院所的優(yōu)勢資源，以企業(yè)的需求為自主創(chuàng)新的導(dǎo)向，豐富了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)了教學(xué)水平的提高，形成了人才培養(yǎng)的凝聚力，有利于強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力。實(shí)踐表明，產(chǎn)學(xué)研合作教育模式可以有效提升地方性高等院校工科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

[關(guān)鍵詞]供用電 安全性 可靠性 解決措施

[中圖分類號] F407.61 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-212-1

隨著電力企業(yè)深化革新、新的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的大調(diào)整，供用電的管理要適應(yīng)新形勢的要求，提高供用電的安全性與可靠性，是非常必要和迫切的。供用電的兩個重要特點(diǎn)就是安全性與可靠性。供用電的安全性直接影響著供用電的可靠性，而其可靠性又是安全性的一個保障。因此，應(yīng)將其放在一起進(jìn)行淺析碩士論文和討論。安全用電包括用電時(shí)的人身安全和設(shè)備安全。安全用電就是預(yù)防電氣事故，而電氣事故有其特殊的嚴(yán)重性：當(dāng)發(fā)生人身觸電時(shí)，輕則燒傷.重則死亡；當(dāng)發(fā)生設(shè)備事故時(shí)，輕則損壞電器設(shè)備，重則引起火災(zāi)或爆炸。由于我們經(jīng)常接觸各種電氣設(shè)備，因此必須十分重視安全用電不足，防止電氣事故的發(fā)生。供電可靠性就是指供電系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電的能力，它是電力可靠性管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，直接體現(xiàn)供電系統(tǒng)對用戶的供電能力。

1安全用電

安全用電就是要降低和預(yù)防各類電氣事故。常見的電氣事故有：觸電造成的人員傷亡，雷擊事故，短路和過載造成的電路系統(tǒng)火災(zāi)、設(shè)備損壞，缺相、欠壓、過壓造成的設(shè)備不能正常運(yùn)行，電氣設(shè)備失爆造成的可燃物的爆炸，以及絕緣受損、保護(hù)失效、誤操作造成的各種事故。

1.1觸電及其預(yù)防

對于人來說.安全用電就是要預(yù)防觸電。電對人身的傷害就是指電流對人身的傷害。而決定觸電危險(xiǎn)性的關(guān)鍵兇素是觸電電壓，但觸電電壓叉與觸電方式有關(guān)。觸電方式一般有：兩相觸電、中性點(diǎn)接地的單相觸電、供電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接的單相觸電。不同的觸電方式造成的危害程度是不一樣的。防止觸電的保護(hù)措施有：一是使用安全電壓；二是采用絕緣保護(hù)，方式有外殼絕緣、場地絕緣和變壓器隔離等；三是采用保護(hù)接地和保護(hù)接零：四是安裝漏電保護(hù)器；五是將帶電導(dǎo)體、電氣元件和電纜接頭等，都封閉在堅(jiān)同的外殼內(nèi)，并在電氣設(shè)備的外殼與蓋子之間設(shè)有可靠的機(jī)械閉鎖裝置，以保證在接通電源之后不能打開外蓋。而在未合上外蓋之前不接通電源，可有效防止發(fā)生觸電事故；六是對可能造成意外觸電的區(qū)域加裝隔離、懸掛標(biāo)志等醒目提示，還可以設(shè)置語音提示等輔助設(shè)施。

1.2雷擊及其預(yù)防措施

雷擊事故，固然與雷擊線路這客觀理由有較大關(guān)系，而設(shè)備缺陷也有莫大關(guān)系，設(shè)備理由主要有：

（1）絕緣子質(zhì)量不過關(guān)。尤其是P-15、P-20針式絕緣子質(zhì)量存在缺陷，近一、兩年來，本地區(qū)頻頻發(fā)生雷擊針式絕緣子爆裂事故，引起10kV線路接地或相間短路；

（2）10kV線路防雷措施不足。1998年底開始，很多地區(qū)的配電變壓器都更換了氧化鋅避雷器，但一些較長的10kV架空線路卻沒有安裝線路型氧化鋅避雷器；

（3）導(dǎo)線連接器接觸不良。很多地區(qū)以前都習(xí)慣使用并溝線夾作為10kV線路的連接器，甚至連并溝線夾都不用而纏繞接線，并溝線夾連接或纏繞接線都不是的最佳連接，導(dǎo)線連接不良，會經(jīng)受不住強(qiáng)大雷擊電流的沖擊；

（4）避雷器接地裝置不合格。不合格的接地裝置，接地電阻大于10歐，卸流能力低，雷擊電流不能快速流入大地。

防雷擊預(yù)防措施：

（1）更換、安裝支柱式絕緣子或瓷橫擔(dān)。

（2）安裝氧化鋅避雷器。

（3）選用安普線夾。在今后的10kV線路改造和檢修中，逐步淘汰并溝線夾作導(dǎo)線連接器，并嚴(yán)禁不用線夾而纏繞接線，應(yīng)選用連接性能較好的安普線夾；

（4）檢查、整改接地裝置。

1.3防止誤操作的有關(guān)措施

一是進(jìn)行專門培訓(xùn)，使操作員熟悉操作流程；二是操作地點(diǎn)有操作順序的明顯標(biāo)志；三是可設(shè)置閉鎖裝置，如誤操作則閉鎖不會打開而不能進(jìn)行操作；四是操作時(shí)可一人操作一人監(jiān)護(hù)。

1.4電氣設(shè)備的防爆

具有揮發(fā)性可燃?xì)怏w場所、可能產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)的粉塵場所的電氣設(shè)備應(yīng)具有防爆性能。對于以上場所。電氣設(shè)備的失爆極有可能引起爆炸，所以這樣的場所的電氣設(shè)備必須具有防爆性。電氣設(shè)備的防爆措施有：采用本質(zhì)安全技術(shù)；采片間隙隔爆技術(shù)；采用增加安全程度的措施；采用快速斷電技術(shù)。

1.5引進(jìn)新技術(shù)及使用新材料

（1）保證供用電安全必須有必要的保護(hù)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)使用的都是磁力機(jī)構(gòu).保護(hù)的動作主要反映在脫扣線圈帶動的彈簧機(jī)構(gòu)是否能夠按整定要求動作，斷開電氣回路。而彈簧都會產(chǎn)生疲勞，會造成動作與設(shè)計(jì)不符或誤動作與拒動作，兇此我們應(yīng)該不斷研究開發(fā)新的動作機(jī)構(gòu)，克服這個缺陷。現(xiàn)在新一代電子保護(hù)脫扣器功能豐富。對電流的真實(shí)值反應(yīng)靈敏，我們應(yīng)該引進(jìn)使用。

（2）絕緣理由造成的電氣事故也很多，所以絕緣新材料的研究也是一個很大的課題。同時(shí)，還可以對設(shè)備設(shè)置雙重絕緣結(jié)構(gòu)，將主帶電體與操作制約部分隔離，保證操作者在正常操作裝置期間的安全。

（3）逐步引進(jìn)自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，開發(fā)各類軟件，對電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控、故障預(yù)警、故障淺析碩士論文判斷、設(shè)備缺陷在線監(jiān)測，以保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。同時(shí)，還可以考慮一些線路相間采井完全的隔離.避開操作時(shí)造成相閾短路事故。

（4）在一些特殊場所或高壓Ⅸ域操作電氣設(shè)備時(shí)可采用遙控技術(shù)，可避開誤操作或其他失誤造成的人員傷產(chǎn)。

（5）電網(wǎng)的越級跳閘也是常見的一類事故.越級跳閘就是下一級的電網(wǎng)事故越級頂了上一級的供電設(shè)備。這類事故一般是下一級客戶設(shè)備拒動作或動作時(shí)間沒有設(shè)置好。而現(xiàn)在已有軟件能夠解決這一不足。

（6）完善和增加保護(hù)單元，可設(shè)置多重保護(hù)，提高保護(hù)性能，保證設(shè)備動作是在事故發(fā)生前，以最大限度地保護(hù)人與設(shè)備的安全。

篇5

0引言

建筑節(jié)能是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要國策。建筑給水排水的節(jié)能就是在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建(改建、擴(kuò)建)、改造和使用過程中，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型的建筑技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高系統(tǒng)效率和保溫隔熱性能，本畢業(yè)論文由整理加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證建筑物給排水功能和環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少給水排水系統(tǒng)的能耗。建筑給水排水的能耗雖然在建筑能耗中所占的比例不大，但降低其使用能耗、提高能源利用效率，有利于節(jié)約用水、改善設(shè)計(jì)系統(tǒng)的效率、保護(hù)環(huán)境。因此，重視建筑給水排水節(jié)能的途徑，對研究建筑節(jié)能將有積極的意義。

1建筑給水排水節(jié)能的依據(jù)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是建設(shè)節(jié)能建筑的基本技術(shù)依據(jù)，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的基本要求，其中強(qiáng)制性條文規(guī)定了主要節(jié)能措施、熱工性能指標(biāo)、能耗指標(biāo)限值，考慮了經(jīng)濟(jì)和社會效益等方面的要求，必須嚴(yán)格執(zhí)行。建筑給排水專業(yè)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中主要所依據(jù)的法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)有：《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國可再生能源法》、建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ01-621-2005(北京地方標(biāo)準(zhǔn))、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ08-107-2004(上海地方標(biāo)準(zhǔn))、《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26-95、《住宅建筑規(guī)范》GB50368-2005、《住宅建筑節(jié)能檢測評估標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08-801-2004（上海地方標(biāo)準(zhǔn)）、《住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ08-20-2007(上海地方標(biāo)準(zhǔn))、《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003、《建筑給水排水與采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》GB50242-2002、《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50364-2005、《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50335-2002、《建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50336-2002、《城市污水回用設(shè)計(jì)規(guī)范》CECS61-1994、《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB50400-2006、《節(jié)水型生活用水器具》CJ164-2002、《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2006等。目前涉及建筑給水排水方面的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)并不多，但隨著節(jié)能要求的提高，建筑給水排水的節(jié)能將逐步得到提高，標(biāo)準(zhǔn)也將不斷完善。

2建筑給水排水節(jié)能的主要途徑

2.1給水

合理確定用水量(包括冷水、熱水及其他等用水)的定額。嚴(yán)格執(zhí)行《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中的生活用水量定額標(biāo)準(zhǔn)，并非用水量越高越好。理設(shè)計(jì)建筑給水系統(tǒng)。主要可通過下列方法實(shí)現(xiàn)：充分利用市政管網(wǎng)的壓力，直接供水；合理進(jìn)行豎向分區(qū)，平衡用水點(diǎn)的水壓；采用并聯(lián)給水泵分區(qū)，盡量減少減壓閥的設(shè)置；推薦支管減壓作為節(jié)能節(jié)水的措施，減小用水點(diǎn)的出水壓力；合理設(shè)置生活水池的位置，盡量減小設(shè)置深度，以減少水泵的提升高度；優(yōu)先考慮水池-水泵-水箱的供水方式。推廣采用節(jié)水的衛(wèi)生器具。如限制衛(wèi)生器具的流出水頭、紅外線感應(yīng)龍頭和便器等，不應(yīng)采用無控制花管、長流水的小便槽。合理采納變頻調(diào)速泵組供水。當(dāng)采用變頻泵供水時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用變頻變壓變流量的給水方式，其節(jié)能效果要優(yōu)于變頻恒壓變流量的給水方式；當(dāng)采用變頻恒壓變流量時(shí)，工作壓力的設(shè)定應(yīng)接近水泵工頻運(yùn)行時(shí)高效段揚(yáng)程的下限；工作水泵應(yīng)選用2臺或2臺以上，不同級配工作泵的流量宜以1/2的流量梯變，宜采用大小水泵搭配的形式，并設(shè)氣壓罐小流量給水。當(dāng)市政條件允許時(shí)，宜采用疊壓供水設(shè)備。具備條件的，應(yīng)當(dāng)至少選擇一種可再生能源(指風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿确腔茉?，用于建筑物的熱水供應(yīng)。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術(shù)。在采用水源熱泵、地源熱泵技術(shù)時(shí)，不得對水體和土壤造成污染和浪費(fèi)。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統(tǒng)，就是通過表層地下水為載體，或?qū)⒈P管埋在土壤中以盤管內(nèi)流動的介質(zhì)為載體，將這些地溫?zé)嵩摧斔偷剿礋岜眠M(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，冬季輸出45～65℃的熱水。在太陽能的利用上，有條件的可采用太陽能蓄熱技術(shù)，太陽熱水系統(tǒng)的工程參數(shù)應(yīng)結(jié)合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環(huán)可采用強(qiáng)迫式、自然式循環(huán)太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應(yīng)有溫控裝置，并應(yīng)合理控制和設(shè)定熱水的溫度。太陽能熱水系統(tǒng)的熱能再利用與節(jié)水技術(shù)還應(yīng)相互結(jié)合。太陽能熱水器可作為熱水供應(yīng)的預(yù)加熱措施，可設(shè)在其他熱交換器的前端。熱水系統(tǒng)宜機(jī)械循環(huán)以滿足用水點(diǎn)的節(jié)水要求。合理設(shè)計(jì)熱水供應(yīng)系統(tǒng)。加強(qiáng)余熱的回收和利用(包括工業(yè)余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結(jié)水、熱風(fēng)能量的回收和梯級利用)，有條件的地區(qū)可采用城市熱網(wǎng)或區(qū)域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源。可采用專用的蒸氣或熱水鍋爐制備熱源，也可采用燃油、燃?xì)鉄崴畽C(jī)組制備熱源或直接供應(yīng)生活熱水。當(dāng)?shù)仉娏?yīng)較富裕的地區(qū)或鼓勵夜間使用低谷電的政策時(shí)，可采用電能作為熱源或直接制備熱水。從技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用的角度出發(fā)，應(yīng)合理配置組合各種不同熱源的比例關(guān)系。對集中熱水系統(tǒng)遠(yuǎn)距離的少量供熱點(diǎn)可采用局部加熱方式；對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應(yīng)系統(tǒng)儲水溫度宜控制在55～60℃。應(yīng)合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質(zhì)等熱水系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)。熱水供應(yīng)管網(wǎng)宜采用同程回水的給水方式。當(dāng)采用電作為熱源時(shí)，宜采用儲熱式電熱水器，以降低耗電功率。熱水供應(yīng)系統(tǒng)宜縮短熱水的給水時(shí)間，增加機(jī)械循環(huán)，并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯(lián)供技術(shù)的工程，應(yīng)優(yōu)先考慮。

2.2排水和雨水

①排水應(yīng)盡量采用重力排水的方式。本畢業(yè)論文由整理②污廢水管道的敷設(shè)應(yīng)就近排放，并應(yīng)避免壓力提升。③中水的利用。④利用空調(diào)凝結(jié)水排水。⑤蒸汽凝結(jié)水的回收利用。⑥雨水的收集和綜合利用。

2.3冷卻水和消防給排水

冷卻水宜循環(huán)利用，提高水的重復(fù)利用率。在水源條件許可的情況下，可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作為循環(huán)冷卻水。合理選擇冷卻塔。在空氣濕球溫度較低的干燥地區(qū)，可通過設(shè)計(jì)計(jì)算來適當(dāng)提高冷卻水進(jìn)出水溫差，以減少循環(huán)水量和循環(huán)水泵的能耗，縮小循環(huán)管道的管徑。合本理布置冷卻塔。保證冷卻塔之間的距離，有良好的氣流組織條件，避免影響冷卻塔的散熱效果。針對不同的循環(huán)冷卻水水質(zhì)應(yīng)采取化學(xué)(殺菌、滅藻等)、物理(過濾)的水處理方法，具有緩蝕、阻垢的水處理功能，減少管道和機(jī)組內(nèi)的結(jié)垢、腐蝕。在一定的條件下，設(shè)置合用消防水箱，以減少消防水箱的清洗用水。利用消防試驗(yàn)排水，將消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水處理設(shè)備。

2.4自動控制和計(jì)量

建筑中宜設(shè)置建筑給排水自動化的監(jiān)控系統(tǒng)(溫度設(shè)定與控制、水池、水箱的報(bào)警和監(jiān)控)。變頻泵供水方式宜采用管網(wǎng)末端壓力表控制水泵轉(zhuǎn)速的運(yùn)行方式。針對不同需要場所及使用條件，應(yīng)加強(qiáng)給水用水量計(jì)量。住宅應(yīng)設(shè)分戶水表計(jì)量用水。居住建筑節(jié)能改造應(yīng)當(dāng)安設(shè)分棟用熱計(jì)量和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置。公共建筑應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)并安裝用熱計(jì)量、室內(nèi)溫度調(diào)控、多表遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置。冷卻水補(bǔ)充水、鍋爐補(bǔ)充水、綠化用水、水景補(bǔ)充水、游泳池補(bǔ)充水、蒸汽應(yīng)分別設(shè)置水表計(jì)量。其他需要獨(dú)立計(jì)量的管道系統(tǒng)(如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等)宜設(shè)水表計(jì)量。企事業(yè)單位、學(xué)生宿舍的公共浴室、淋浴間等宜刷卡(或采用紅外線、腳踏開關(guān))來用水。

2.5其他

在設(shè)備、材料的選用中，應(yīng)選用節(jié)能型、節(jié)水型等節(jié)能高效的產(chǎn)品，應(yīng)禁用淘汰產(chǎn)品。宜推廣化學(xué)建材，并執(zhí)行國務(wù)院建設(shè)行政主管部門制定并公布的建筑節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新產(chǎn)品推廣目錄以及限制或者禁止使用能耗高的技術(shù)、設(shè)備、材料和產(chǎn)品的目錄。節(jié)水、節(jié)能型產(chǎn)品如：噴射式和壓力流沖擊式的節(jié)水大便器(沖水量≤6L/次)、免水沖小便器、陶瓷片密封水嘴、紅外線感應(yīng)節(jié)水裝置、自力式平衡壓力恒溫混水閥、節(jié)能型熱交換器、飄水量小省電型冷卻塔、太陽能熱水器、高效率的水泵等；淘汰產(chǎn)品如：多層住宅、多層公共建筑的生活給水管道禁止設(shè)計(jì)、使用鍍鋅鋼管；小區(qū)建設(shè)工程中禁止設(shè)計(jì)、使用埋地鑄鐵排水管和水泥排水管；城鎮(zhèn)新建住宅中淘汰砂模鑄造排水鑄鐵管。在工業(yè)建筑中，應(yīng)采用節(jié)水、節(jié)能的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。注意加強(qiáng)設(shè)備與管道的保溫，應(yīng)選用理化性能優(yōu)良的保溫材料，并確保有效的絕熱層厚度。生活熱水管管道的經(jīng)濟(jì)絕熱層厚度可參考表1。對于管內(nèi)介質(zhì)溫度在7℃常溫時(shí)，采用柔性泡沫橡塑的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)按防結(jié)露要求計(jì)算確定；對于管內(nèi)介質(zhì)溫度0～95℃的熱水管道不適宜采用柔性泡沫橡塑材料保溫。

在水泵的設(shè)計(jì)選擇中，運(yùn)行工況點(diǎn)應(yīng)落在Q-H水泵曲線的高效端中，變頻泵的選用工況點(diǎn)宜落在高效端的右側(cè)。熱水鍋爐、熱水器、熱交換器等設(shè)備應(yīng)高效率、節(jié)能，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的閥門、浮球閥等配件。在綠化用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水；盡量利用室外管道內(nèi)水的余壓供水；綠化用水宜采用滴灌、噴霧等節(jié)水技術(shù)。在道路澆灑用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，盡量利用室外管道內(nèi)水余壓的供水方式。在汽車沖洗、地面沖洗用水中，盡量采用非生活飲用水，可采用雨水、中水等雜排水，并對沖洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中，盡量循環(huán)使用，設(shè)置水處理裝置。

3建筑給排水節(jié)能與功能、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

3.1節(jié)能與功能

建筑給排水節(jié)能應(yīng)用技術(shù)是綜合應(yīng)用的工程技術(shù)。在追求節(jié)能的同時(shí)，需要滿足建筑給排水設(shè)計(jì)的基本功能要求，不能顧此失彼，失去功能要求的節(jié)能是沒有意義的。不要出現(xiàn)以節(jié)約能源和節(jié)約用水的名義做出一些既不節(jié)能、節(jié)水，也不環(huán)保的措施。問題解決的根本還在于節(jié)能價(jià)值觀的調(diào)整，設(shè)計(jì)應(yīng)該樹立一種全面的系統(tǒng)價(jià)值觀念。建筑給排水節(jié)能的關(guān)鍵是從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)抓起。合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要既滿足使用功能又滿足節(jié)能要求。節(jié)能需要多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，結(jié)合建筑的特點(diǎn)、地區(qū)的具體情況采取不同節(jié)能方式的組合。雨水收集與砂基滲水磚應(yīng)用技術(shù)、生態(tài)污水處理系統(tǒng)與中水回用應(yīng)用技術(shù)就是建筑給排水節(jié)能與功能處理得較好的方式之一。同時(shí)，也需對因節(jié)能引起設(shè)計(jì)功能變化的問題進(jìn)行處理。變頻調(diào)速技術(shù)(如變頻增壓給水設(shè)備等)節(jié)省了建筑所耗電能，但由此產(chǎn)生的高頻諧波，對內(nèi)壓較低的電器易產(chǎn)生沖擊而造成損壞，其節(jié)省能耗產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可能還不足以彌補(bǔ)損失。

3.2節(jié)能與節(jié)水

建筑給水排水的節(jié)能技術(shù)也是綜合節(jié)水技術(shù)，建筑給水排水的節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水和節(jié)材潛力很大。建筑給排水的節(jié)能和節(jié)水是相互聯(lián)系的，在節(jié)水的同時(shí)往往也能達(dá)到節(jié)能的目的。建筑給水排水的節(jié)能是重點(diǎn)降低長期使用時(shí)的總能耗，節(jié)水是重點(diǎn)考慮水資源的循環(huán)利用，節(jié)材是重點(diǎn)研究新型工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化道路。對生活水池的大小盡量按經(jīng)濟(jì)、節(jié)地、節(jié)能的原則設(shè)計(jì)，從節(jié)水的角度出發(fā)，生活水池內(nèi)采用釉磁涂料涂刷或采用不銹鋼材料，確保衛(wèi)生、減少水箱的污染和換水次數(shù)，以達(dá)到減少水資源的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的目的。采用新型給水管道，如塑料管、不銹鋼管、襯(涂)塑鋼復(fù)合管等，同樣是在節(jié)約用水的同時(shí)，也節(jié)約了材料和能源。在居住區(qū)排水中應(yīng)用塑料檢查井技術(shù)，還可達(dá)到節(jié)地的目的。超級秘書網(wǎng)

3.3節(jié)能與經(jīng)濟(jì)

建筑給水排水的節(jié)能是需要經(jīng)濟(jì)的投入，特別是建設(shè)初期。節(jié)能應(yīng)強(qiáng)調(diào)建筑整體的效益，根據(jù)功能目標(biāo)、使用性能、經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到預(yù)期的目的。事實(shí)上，節(jié)能是一個相對的概念，經(jīng)濟(jì)問題也是需要考慮的，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)性可以通過一定時(shí)期的運(yùn)行來得到經(jīng)濟(jì)回報(bào)。本畢業(yè)論文由整理對于工程項(xiàng)目中建筑給排水有明顯節(jié)能效果的技術(shù)措施，應(yīng)進(jìn)行節(jié)能量、投資額和投資回收期進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。設(shè)計(jì)在考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還應(yīng)該充分考慮節(jié)能的先進(jìn)性。

篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用; 裝配規(guī)劃; 綜述; 虛擬現(xiàn)實(shí); 軟計(jì)算; 協(xié)同裝配

裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的主要過程。畢業(yè)論文 裝配成本占產(chǎn)品制造成本40%～50%，裝配自動化一直是制造自動化中的瓶頸問題。裝配規(guī)劃是在給定產(chǎn)品與相關(guān)制造資源的完整描述前提下，得到產(chǎn)品詳細(xì)的裝配方案的過程，對指導(dǎo)產(chǎn)品可裝配性設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量和降低裝配成本具有重要意義。產(chǎn)品的裝配規(guī)劃通常需要得到零部件的裝配序列、裝配路徑、使用的工裝夾具和裝配時(shí)間等內(nèi)容[1]~[3]。

較早的傳統(tǒng)裝配規(guī)劃采用人工方式，工藝人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文檔，通過分析產(chǎn)品裝配圖中零件的幾何形狀和位置關(guān)系，必要時(shí)再和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行討論，進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)者的真正意圖，利用自己的經(jīng)驗(yàn)和知識規(guī)劃出產(chǎn)品的裝配方案。這種方法工作量大、效率低，且難于保證裝配方案的經(jīng)濟(jì)性。

隨著計(jì)算機(jī)集成制造CIMS 和并行工程CE技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，一方面對裝配相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)提出了計(jì)算機(jī)化的要求，以提高和產(chǎn)品開發(fā)過程中其他環(huán)節(jié)的集成化程度。另一方面要求裝配方案的優(yōu)化以降低成本和縮短規(guī)劃時(shí)間以加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程。受“需求牽引”和“技術(shù)推動”兩方面的影響，80 年代初，出現(xiàn)了對計(jì)算機(jī)輔助裝配規(guī)劃(Computer Aided Assembly Planning，CAAP)技術(shù)的研究。到目前為止，CAAP 經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段，出現(xiàn)了4 種代表性的方法，按照出現(xiàn)的時(shí)間順序及方法的特點(diǎn)，筆者將其歸結(jié)為經(jīng)典裝配規(guī)劃方法、虛擬裝配規(guī)劃方法、裝配規(guī)劃軟計(jì)算方法和協(xié)同裝配規(guī)劃方法。

1 經(jīng)典裝配規(guī)劃方法

早期CAAP 的研究側(cè)重于裝配序列的規(guī)劃，以產(chǎn)品CAD 裝配模型為基礎(chǔ)，碩士論文 一般采用幾何推理的方法，通過產(chǎn)品裝配建模、裝配序列推理和表達(dá)以及裝配序列評價(jià)和選擇為產(chǎn)品面向裝配的設(shè)計(jì)和裝配工藝規(guī)劃提供指導(dǎo)和支持，其過程通常如圖1 所示。

1.1產(chǎn)品裝配建模

產(chǎn)品裝配模型是裝配規(guī)劃的基礎(chǔ)，為裝配規(guī)劃提供裝配體和零部件的相關(guān)信息。常用的裝配信息表達(dá)模型可分為圖模型和矩陣模型。法國學(xué)者Bourjauct 提出了聯(lián)系圖模型[4]，將零件之間的物理接觸關(guān)系定義為聯(lián)系即裝配關(guān)系，圖中的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)零件，邊表示所連接的零件間至少有一種裝配關(guān)系。關(guān)系模型[5]進(jìn)一步區(qū)分了零件之間的接觸關(guān)系和聯(lián)接關(guān)系，圖中包含3 種實(shí)體類型：零件、接觸和聯(lián)接，邊表達(dá)了實(shí)體間的關(guān)系。產(chǎn)品等級裝配模型[6]將裝配體看成具有層次結(jié)構(gòu)性，即裝配體可以分解為子裝配體，子裝配體又可分解為下級子裝配體和零件的集合，以此表達(dá)產(chǎn)品的裝配組成。

矩陣比圖易于計(jì)算機(jī)表達(dá)和實(shí)現(xiàn)。Dini 和Santochi[7]利用干涉矩陣、接觸矩陣和連接矩陣表達(dá)產(chǎn)品，干涉矩陣描述了零部件間沿坐標(biāo)軸方向裝配時(shí)相互間的干涉情況，接觸矩陣描述了零部件間的物理接觸狀態(tài)，連接矩陣描述了零部件間的連接類型。為減少矩陣的數(shù)量，Huang[8]等把6個干涉矩陣合并為一個拆卸矩陣，集成的表達(dá)零部件間沿坐標(biāo)軸方向的干涉情況。

1.2裝配序列推理和表達(dá)

基于聯(lián)系圖模型，Bourjauct 采用人機(jī)交互“問答式”方法獲取裝配優(yōu)先約束關(guān)系[4]，醫(yī)學(xué)論文 隨后De Fazio 和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作進(jìn)一步較少了需要由用戶回答問題的數(shù)量，然后通過對裝配優(yōu)約束關(guān)系進(jìn)行推理得到聯(lián)絡(luò)建立優(yōu)先關(guān)系的層次模型表達(dá)產(chǎn)品的裝配序列。

“割集”法是基于拆卸策略的裝配規(guī)劃中通常采用的圖論算法。Homem de Mell 和Sanderson[5]通過對產(chǎn)品聯(lián)接圖進(jìn)行縮并，利用“割集”算法對聯(lián)接圖進(jìn)行循環(huán)分解，生成所有可能的子裝配體，直到不可再分。并提出了裝配序列的AND/OR 圖表達(dá)方法，圖中的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)裝配過程中的子裝配體或零件，超弧表達(dá)將子裝配體或零件聯(lián)接在一起形成更大子裝配體的裝配操作。因?yàn)椤案罴彼惴ǖ挠?jì)算復(fù)雜性為O(3N) (N為零件個數(shù))，因此，對于復(fù)雜產(chǎn)品的裝配順序規(guī)劃存在指數(shù)爆炸問題，這是難以讓人接受的。

1.3裝配序列評價(jià)和選擇

裝配序列的選擇對裝配線設(shè)計(jì)、裝配成本、裝配設(shè)備選擇有很大影響，職稱論文 而評價(jià)是選擇的基礎(chǔ)。裝配序列的評價(jià)可分為定性和定量兩方面因素[11]~[13]，定性因素主要考慮的有裝配方向換向的頻度、子裝配體的穩(wěn)定性和安全性、裝配操作任務(wù)間的并行性、子裝配體的結(jié)合性和模塊性、緊固件的裝配、零件的聚合等。定量因素主要考慮的有整個裝配時(shí)間 (包括子裝配體的操作時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間等 )、整個裝配成本 (包括勞動成本、夾緊和加工成本 )、產(chǎn)品在裝配中再定位的次數(shù)、夾具的數(shù)目、操作者的數(shù)目、機(jī)器人手爪的數(shù)目、工作臺的數(shù)目等。

更多的經(jīng)典裝配規(guī)劃方法研究文獻(xiàn)可以參見Texas A&M 大學(xué)Wolter 教授的“Assembly Planning Bibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15 年經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的相關(guān)研究。經(jīng)典方法一般表達(dá)出全部的序列解空間，這使它可能從中找出最優(yōu)的裝配序列，但隨著產(chǎn)品中零件數(shù)量的增加，解空間的組合爆炸給序列的存儲、選優(yōu)帶來極大困難；且序列的幾何推理方法不易融入人類的裝配知識，難免產(chǎn)生眾多幾何可行但工藝不可行的序列結(jié)果。

2虛擬裝配規(guī)劃方法

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為裝配規(guī)劃的“人－機(jī)”協(xié)同工作提供了契機(jī)。虛擬裝配是指由操作者通過數(shù)據(jù)手套和三維立體顯示設(shè)備直接三維操作虛擬零部件來模擬裝配/拆卸過程，無需產(chǎn)品或支撐過程的物理實(shí)現(xiàn)，通過分析、先驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒖梢暬蛿?shù)據(jù)表達(dá)等手段，利用計(jì)算機(jī)工具來安排或輔助與裝配有關(guān)的工程決策[15]。虛擬裝配過程中，人機(jī)可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，即人通過直覺/裝配經(jīng)驗(yàn)和知識決定產(chǎn)品的裝配過程，但不能精確地判斷當(dāng)前所有可能裝配的零件，也不太可能準(zhǔn)確判定裝配某一零件后裝配體的穩(wěn)定性等因素，而通過一定算法和規(guī)則實(shí)現(xiàn)的機(jī)器智能剛好彌補(bǔ)人的不足。虛擬裝配方法得到的不僅僅是零件的順序，還可以包括零件路徑、裝配工具、夾具和工作臺等信息。圖2 為虛擬裝配規(guī)劃的工作步驟。

國外虛擬裝配規(guī)劃的研究以沉浸式虛擬裝配環(huán)境VADE[16]， [17](Virtual Assembly DesignEnvironment)為代表，英語論文 通過建立一個裝配規(guī)劃和評價(jià)的虛擬環(huán)境來探索運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的潛在技術(shù)可能性，為機(jī)械系統(tǒng)裝配體的規(guī)劃、評價(jià)和驗(yàn)證提供支持。在虛擬環(huán)境中，利用提取并導(dǎo)入的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的裝配約束信息引導(dǎo)裝配過程；通過引入了質(zhì)量、慣性和加速度等物理屬性，基于物理特性進(jìn)行裝配建模，逼真地模擬真實(shí)裝配環(huán)境；支持雙手的靈活裝配和操作；記錄虛擬裝配過程中產(chǎn)生的掃體積和路徑信息并可進(jìn)行編輯；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持裝配工具在虛擬裝配環(huán)境中的運(yùn)用。

國內(nèi)管強(qiáng)等[18]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與面向裝配設(shè)計(jì)的理論相結(jié)合，建立了一個虛擬環(huán)境下的面

向裝配設(shè)計(jì)系統(tǒng)（VirDFA）。萬華根等[19]建立了一個具有多通道界面的虛擬設(shè)計(jì)與虛擬裝配系統(tǒng)（VDVAS），通過直接三維操作和語音命令方便地對零件進(jìn)行交互拆裝以建立零件的裝配順序和裝配路徑等裝配信息。在面向過程與歷史的虛擬設(shè)計(jì)與裝配環(huán)境（VIRDAS）中，張樹有等[20]通過識別裝配關(guān)系進(jìn)行裝配運(yùn)動的導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)虛擬拆卸/裝配順序規(guī)劃、虛擬裝配分析。從集成的觀點(diǎn)出發(fā)，姚珺等[21]提出面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程的虛擬裝配體系結(jié)構(gòu)，從方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配工藝設(shè)計(jì)3 個層次上分階段地對產(chǎn)品可裝配性進(jìn)行分析與評價(jià)。田豐等[22]提出一個面向虛擬裝配的三維交互平臺（VAT），簡化了虛擬裝配應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)造，便于應(yīng)用的快速生成。

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境開展裝配規(guī)劃，提供了一種新的思路和工具。但是，虛擬環(huán)境的構(gòu)建需要較大資金的軟硬件投入，另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身（如圖形的高速刷新）及其相關(guān)硬件技術(shù)（如力觸覺設(shè)備）的不成熟使得虛擬裝配的研究仍處于探索階段。

3 裝配規(guī)劃軟計(jì)算方法

1994 年，Zadeh 教授將模糊邏輯與智能技術(shù)結(jié)合起來，提出了軟計(jì)算方法（soft computing）[23]。軟計(jì)算以模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和概率推理為基礎(chǔ)，不追求問題的精確解，以近似性和不確定性為主要特征，所得到的是精確或不精確問題的近似解。為避免組合爆炸同時(shí)又能得到較優(yōu)的裝配規(guī)劃方案，近來，基于建模、表達(dá)和尋優(yōu)一體化的裝配規(guī)劃軟計(jì)算方法得到廣泛關(guān)注。

3.1 裝配規(guī)劃神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人類形象思維的一種人工智能方法，它是由大量神經(jīng)元廣泛互連而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，留學(xué)生論文 單一神經(jīng)元可以有許多輸入、輸出，神經(jīng)元之間的相互作用通過連接的權(quán)值體現(xiàn)，神經(jīng)元的輸出是其輸入的函數(shù)。若將優(yōu)化計(jì)算問題的目標(biāo)函數(shù)與網(wǎng)絡(luò)某種狀態(tài)函數(shù)(通常稱網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù))對應(yīng)起來，網(wǎng)絡(luò)動態(tài)向能量函數(shù)極小值方向移動的過程就可視作優(yōu)化問題的求解過程，穩(wěn)態(tài)點(diǎn)則是優(yōu)化問題的局部或全局最優(yōu)解。

轉(zhuǎn)貼于 Hong 和Cho[24]用于機(jī)器人裝配順序優(yōu)化的Hopfiled 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，考慮裝配約束、子裝配體穩(wěn)定性和裝配方向改變等因素建立網(wǎng)絡(luò)的能量方程，基于優(yōu)先約束推理和專家系統(tǒng)提供的裝配成本驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化方程得到優(yōu)化的序列。但由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)缺乏全局搜索能力，計(jì)算結(jié)果顯示，該方法容易產(chǎn)生不優(yōu)化的裝配順序，且常常只能得到一個局部最優(yōu)的裝配序列。另外，參數(shù)選擇和初始條件對網(wǎng)絡(luò)的靈敏度影響大；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用前須進(jìn)行訓(xùn)練，而訓(xùn)練時(shí)要由專家提供較多可行的順序作為樣本。而樣本可能是針對某種類型的產(chǎn)品，對其它類型的產(chǎn)品則不一定適用，該方法的應(yīng)用范圍窄。

3.2 裝配規(guī)劃模擬退火算法

模擬退火算法源于固體退火思想，將一個優(yōu)化問題比擬成一個熱力學(xué)系統(tǒng)，將目標(biāo)函數(shù)比擬為系統(tǒng)的能量，將優(yōu)化求解過程比擬成系統(tǒng)逐步降溫以達(dá)到最低能量狀態(tài)的退火過程，通過模擬固體的退火過程獲得優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。

Saeid 等[25]利用模擬退火算法進(jìn)行裝配序列規(guī)劃時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品裝配模型獲得裝配優(yōu)先關(guān)系，將裝配過程總裝配時(shí)間和重定向次數(shù)運(yùn)用多屬性應(yīng)用理論組合成單一目標(biāo)函數(shù)，作為裝配序列優(yōu)化的評價(jià)函數(shù)。Hong 和Cho[26]將裝配約束和裝配過程的成本映射為裝配序列能量函數(shù)，利用模擬退火算法使裝配序列能量函數(shù)擾動地逐步減小，經(jīng)過多次迭代，直到能量函數(shù)不再變化為止，最后得到具有最小裝配成本的裝配序列。作者將該方法應(yīng)用到一個電子繼電器裝配體上，并將其性能與利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[24]的裝配規(guī)劃方法進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示基于模擬退火的裝配序列優(yōu)化方法可以產(chǎn)生較好的裝配序列并且在運(yùn)算時(shí)間上優(yōu)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

模擬退火算法具有較強(qiáng)的局部搜索能力，并能使搜索過程避免陷入局部最優(yōu)，但模擬退火算法對整個搜索空間的狀況了解不多，不能使搜索過程進(jìn)入最有希望的搜索區(qū)域，從而使得算法的運(yùn)算效率不高。

3.3 裝配規(guī)劃遺傳算法

在眾多軟計(jì)算方法中，遺傳算法得到了眾多研究者的重視。工作總結(jié) 遺傳算法是模仿生物自然選擇和遺傳機(jī)制的隨機(jī)搜索算法，它將問題的可能解組成種群，將每一個可能的解看作種群的個體，從一組隨機(jī)給定的初始種群開始，持續(xù)在整個種群空間內(nèi)隨機(jī)搜索，按照一定的評估策略即適應(yīng)度函數(shù)對每一個體進(jìn)行評價(jià)，不斷通過復(fù)制、交叉、變異等遺傳算子的作用，使種群在適應(yīng)度函數(shù)的約束下不斷進(jìn)化，算法終止時(shí)得到最優(yōu)/次最優(yōu)的問題解。圖3 為裝配規(guī)劃遺傳算法的一般流程。

裝配規(guī)劃遺傳算法的研究重點(diǎn)集中于設(shè)計(jì)裝配序列的基因編碼方式以包含更多的裝配過程信息、設(shè)計(jì)基因操作的形式和改進(jìn)遺傳算法的局部搜索能力上。Lazzerini 等[27]的分段編碼遺傳算法中，將染色體分為3 段編碼，第1 段表示參與裝配的零件編號，第2 段表示零件的可行裝配方向，第3 段表示裝配工具，從而使染色體包含了部分工藝信息。為了提高算法的性能，文中將裝配體分解為子裝配體進(jìn)行裝配，減少了參加裝配序列規(guī)劃的零件數(shù)目；Guan 等[28]采用基因團(tuán)編碼方式，一個基因團(tuán)表達(dá)一個零件的裝配操作，由被裝配零件號裝配元、裝配工具裝配元、裝配方向裝配元和裝配類型裝配元組成。在擴(kuò)大采樣空間選擇下一代種群的基礎(chǔ)上，通過交叉和多層次變異實(shí)現(xiàn)裝配序列并行優(yōu)化。廖小云和陳湘鳳[29]在裝配序列規(guī)劃遺傳算法中設(shè)計(jì)了復(fù)制、交叉、變異、剪貼和斷連5 種遺傳算子尋找裝配序列優(yōu)化解。在Smith 等[30]的增強(qiáng)型遺傳算法中，選擇下一代個體并不完全依靠適應(yīng)度，而是先把一定數(shù)量較優(yōu)的個體復(fù)制到下一代，將適應(yīng)度低但幾何可行的序列用于繼續(xù)產(chǎn)生序列，直到滿足下一代種群中序列個數(shù)的需求，從而使算法能跳出局部最優(yōu)點(diǎn)，在全局范圍內(nèi)搜索最優(yōu)解。

理論上，找到全局最優(yōu)裝配序列要求參加演化計(jì)算的種群規(guī)模要足夠大，迭代次數(shù)要無限

多，但在計(jì)算資源和時(shí)間限制下是達(dá)不到要求的。因此，遺傳算法求解裝配規(guī)劃問題的效率和結(jié)果依賴于初始種群規(guī)模及其質(zhì)量、遺傳算子及其操作概率等因素。

4 協(xié)同裝配規(guī)劃方法

裝配體作為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的載體，零部件可能由不同的企業(yè)設(shè)計(jì)，零部件和產(chǎn)品可能在不同的裝配工廠完成裝配過程，因此需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作和決策以保證裝配質(zhì)量和降低裝配成本。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展縮短了異地人員在時(shí)間和空間上的距離，為實(shí)時(shí)的“人－機(jī)－人”協(xié)同裝配工作提供了可能。

Wisconsin-Madison 大學(xué)[31]提出網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的電子化裝配（ e-Assembly ），探討在Internet/Intranet 上利用3D 模型進(jìn)行協(xié)同虛擬裝配和拆卸的方法論和工具，擬實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括3D 交互可視化、協(xié)同裝配/拆卸/維護(hù)/回收等。目前已開發(fā)了Motive3D 系統(tǒng)，利用Synthesizer模塊可以交互/自動進(jìn)行產(chǎn)品的裝配建模和規(guī)劃，Visualizer 模塊為用戶在Web 平臺上提供裝配序列規(guī)劃結(jié)果的可視化仿真，但缺少交互修改、調(diào)整功能。在ATS 項(xiàng)目[32]實(shí)施中，為了向異地的開發(fā)人員展示裝配設(shè)計(jì)和裝配規(guī)劃結(jié)果，嘗試?yán)肰RML 作為可視化工具，一方面供設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)瀏覽零部件設(shè)計(jì)，另外將裝配模型用文本編輯軟件進(jìn)行編輯，生成裝配序列的VRML 仿真文件，供異地的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)進(jìn)行評價(jià)和提出修改意見。但手工編輯文件不但花費(fèi)的時(shí)間長達(dá)一周，而且每次設(shè)計(jì)修改后都必須重新編輯；同時(shí)，仿真文件僅具有瀏覽功能，不能進(jìn)行交互修改。

Web 環(huán)境下的協(xié)同裝配規(guī)劃方法[33]采用協(xié)同工作環(huán)境下的裝配建模、裝配規(guī)劃任務(wù)分配和裝配序列合成等技術(shù)，通過對復(fù)雜產(chǎn)品裝配規(guī)劃問題的分解，即降低了單機(jī)規(guī)劃工作模式的復(fù)雜度，又便于集中不同地域多專家的裝配知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行裝配規(guī)劃方案的協(xié)同決策。面向協(xié)同廣義裝配[34]通過確定裝配子任務(wù)編碼方法、裝配人員評價(jià)指數(shù)和制定協(xié)同裝配協(xié)議，以VRML 為產(chǎn)品模型載體實(shí)現(xiàn)協(xié)同裝配系統(tǒng)。在裝配知識和規(guī)則的支撐下，支持局域網(wǎng)內(nèi)多用戶實(shí)施產(chǎn)品預(yù)裝配、驗(yàn)證零部件可裝配性，相關(guān)的裝配人員能夠協(xié)同討論裝配方案。Web 環(huán)境下3D 交互裝配可視化仿真結(jié)構(gòu)是一個符合開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可視化裝配系統(tǒng)[35]，它基于VRML-Java 實(shí)現(xiàn)裝配場景的動態(tài)生成、裝配控制、碰撞檢測以及裝配過程的動畫回放等功能，目前完成了基于“堆疊”思路的裝配驗(yàn)證方式。但該系統(tǒng)屬于單用戶系統(tǒng)，不能支持多用戶的實(shí)時(shí)協(xié)同裝配工作。

5 結(jié)論與展望

CAAP 的研究在理論上取得了一定的成果，在工業(yè)界也得到了一定的應(yīng)用，但相對而言還很少，這說明該技術(shù)距離工業(yè)實(shí)用還存在較大差距。裝配規(guī)劃是一個經(jīng)驗(yàn)和知識密集型的工作，同時(shí)又與具體行業(yè)和產(chǎn)品有緊密的關(guān)系。經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的精確推理在保證序列的幾何可行性方面具有優(yōu)勢，而軟計(jì)算技術(shù)能夠?qū)⑷说哪：R融入規(guī)劃過程中，使得結(jié)果具有更好的工藝可行性，兩者的適當(dāng)結(jié)合將有利于模仿人類裝配專家的實(shí)際裝配規(guī)劃過程，從而得到合理的裝配方案。

跨地域、跨國家的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造新模式的形成使產(chǎn)品裝配成為一個需要協(xié)同工作和決策的問題。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，建立基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同裝配決策平臺和虛擬環(huán)境，支持異地多人員協(xié)同裝配方案決策將是新形勢下裝配規(guī)劃研究的新趨勢。 參考文獻(xiàn)

[1] 蘇強(qiáng)， 林志航. 計(jì)算機(jī)輔助裝配順序規(guī)劃研究綜述[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)， 1999， 18(6): 1006~1012.

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篇7

1.1 選題研究背景、目的及意義

1.1.1 課題研究背景

本課題屬于設(shè)計(jì)性課題。21世紀(jì)人類已進(jìn)入信息社會，汽車及交通也已邁入信息時(shí)代。當(dāng)前信息技術(shù)在汽車及交通領(lǐng)域中的應(yīng)用項(xiàng)目相當(dāng)多，發(fā)展速度可以說是“日新月異”,各種媒體多有報(bào)道。

可大致歸納為4個方面，即車輛安全系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)、通訊及導(dǎo)航系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)和移動多媒體系統(tǒng)。隨著汽車的日益普及, 停車場越來越擁擠, 車輛常常需要在停車場穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛與其它車輛非常接近, 駕駛員的視野頗受限制, 碰撞和拖掛的事故時(shí)有發(fā)生, 在夜間時(shí)則更顯突出。車輛安全系統(tǒng)通過應(yīng)用電子信息技術(shù)，使車輛實(shí)現(xiàn)高智能化，極大地改善車輛人機(jī)系統(tǒng)的安全性，以避免事故的發(fā)生和減少傷害程度。

1.1.2 選題的目的及意義

本課題把硬件電路和電路軟件有機(jī)的結(jié)合起來，完成汽車倒車報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠了解單片機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀，而且通過對電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程，形成完善的設(shè)計(jì)思路以及思想，并通過對汽車倒車超聲波報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)的過程，鍛煉應(yīng)用C以及相關(guān)匯編語言等軟件設(shè)計(jì)電路程序的能力為以后參與實(shí)際工作奠定良好的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

本課題要求使用現(xiàn)在應(yīng)用非常廣泛的計(jì)算機(jī)軟件PROTEL，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛， Protel是人們熟悉的常用EDA軟件。作為電路設(shè)計(jì)自動化（EDA）的一種工具，Protel應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)等，它基于Windows環(huán)境，功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設(shè)計(jì)上的品質(zhì)和效率。本課題將要求Protel在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，包括電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和解決方法。這樣使學(xué)生也能將所學(xué)與所用有機(jī)結(jié)合起來，在步入工作崗位之前得到全方位的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練。

通過對汽車倒車報(bào)警電路的設(shè)計(jì)能初步具有用PROTEL軟件設(shè)計(jì)電路原理圖以及電路版圖的能力。與實(shí)際電路相結(jié)合，通過理論聯(lián)系實(shí)際的方法，使所學(xué)的知識通過自己設(shè)計(jì)思考真正應(yīng)用到實(shí)踐中。

微波探測技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域里的廣泛使用，使得通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所學(xué)到的此方面的知識將會有很強(qiáng)的實(shí)用性。本設(shè)計(jì)要求對汽車倒車超聲波報(bào)警器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，可以通過完成本次設(shè)計(jì)，練習(xí)PROTEL軟件的使用，增加硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。

隨著社會進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，擁有汽車的家庭逐漸增多，交通問題也同時(shí)出現(xiàn)了：交通擁擠，各種不同的場合停車、倒車?yán)щy。許多非職業(yè)汽車駕駛員更是希望能有一種汽車倒車報(bào)警器，在倒車時(shí)不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，并隨時(shí)顯示其距離，在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的報(bào)警信號，以提高汽車倒車時(shí)的安全性。

汽車倒車超聲波報(bào)警器設(shè)計(jì)就是為了確保駕駛員和汽車的安全，使駕駛員在倒車時(shí)能明確與后面車輛、建筑的距離，確保倒車的安全。它具有顯示功能，能夠客觀顯示車后物體與車尾之間的距離。它可望成為新手駕駛員，以及后視不良車輛如大貨車、公共汽車、集裝箱車等車輛駕駛員倒車的好幫手，也可用于夜間輔助倒車及倒車入庫。

1.2 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀以及存在的問題

1.2.1 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測距、激光測距及超聲波測距。前2種方法由于技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測距則由于其技術(shù)難度相對較低，且成本低廉，適于民用推廣。這項(xiàng)技術(shù)也可用于工業(yè)測量領(lǐng)域。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著自動測量和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，超聲波測距的理論已經(jīng)成熟，超聲波測距的應(yīng)用也非常廣泛。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此在液位測量、機(jī)械手控制、車輛自動導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高；而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)也是利用超聲波來測量距離。

1.2.2 探測盲區(qū)問題

超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔是由控制器內(nèi)部的定時(shí)器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串?dāng)_問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時(shí)間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

1.3 論文的主要內(nèi)容

論文將介紹超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案選擇與硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試。全文共分為五章，本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀和本課題的選題目的與意義；第二章介紹超聲波測距系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并對每個模塊進(jìn)行了方案論證與選擇；第三章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的原理；第四章介紹了各單元模塊的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；第五章介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果，最后總結(jié)了整個設(shè)計(jì)中有待改進(jìn)的地方。

 

第二章 超聲波測距系統(tǒng)的原理

2.1 超聲波的測距原理

2.1.1 測距的電路原理框圖

構(gòu)成超聲測距系統(tǒng)的電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機(jī)控制器及一些輔助電路。

采取收發(fā)分離方式有兩個好處：一是收發(fā)信號不會混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘枺欢菍⒔邮仗筋^放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時(shí)造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，選擇了西安立宇電子科技有限公司的超聲波測距傳感器TCT40－16T/R（T表示發(fā)射傳感器，R表示接收傳感器），最大探測距離為6m，發(fā)射擴(kuò)散角為60度。同時(shí)，采用單片機(jī)作 為主控制器，用動態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機(jī)的定時(shí)器完成，超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖2-1所示。

圖2-1 測距的電路原理框圖

通過單片機(jī)的I/O口控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出40kHz的超聲波，與此同時(shí)單片機(jī)內(nèi)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)；經(jīng)過延遲后開啟超聲波接收電路，當(dāng)接收電路收到經(jīng)障礙物反射的回波后，計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)結(jié)束。通過單片機(jī)計(jì)算出即時(shí)距離，在顯示電路顯示出來，若低于警戒距離則開啟報(bào)警。

2.1.2 工作原理

人能聽到的聲音頻率為：20Hz~20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為低頻聲波，20kHz以上的聲音稱為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物（如蝙蝠、海豚）才能感覺的機(jī)械波，其頻率在20kHz以上，波長短，繞射小、能定向傳播。

超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。

本設(shè)計(jì)采用的超聲波是40kHz。超聲波的縱向分辨率較高，對色彩和光照度不敏感，對外界光線和電磁場不敏感，可以用于測量較近目標(biāo)的距離。本設(shè)計(jì)采用的超聲波傳感器往返距離為15m，在有灰塵、煙霧、強(qiáng)磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于共振法的應(yīng)用要求復(fù)雜。在這里使用脈沖反射式。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為C，而根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差 就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離L。超聲波測距的算法原理如圖2-2所示：

 

圖2-2  超聲波測距的算法原理圖

計(jì)算公式為：

 C= 331. 5 + 0. 607 T                  （2-1）

式中：C為超聲波在空氣中傳播速度；T為環(huán)境溫度。

        L=                     （2-2）

式中：C為被測距離； 為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時(shí)間差； 為超聲回波接收時(shí)刻； 為超聲脈沖發(fā)射時(shí)刻。用單片機(jī)可以很方便地測量 時(shí)刻和 時(shí)刻，根據(jù)以上公式，用軟件編程即可得到被測距離L。

這就是所謂的時(shí)間差測距法。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，表2-1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?/p>

表2-1  聲速與溫度關(guān)系表

溫度(℃)  30

 20

 10

0 10 20 30 100

聲速(米／秒) 313 319 325 323 338 344 349 386

聲速確定后，只要測得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。這就是超聲波測距系統(tǒng)的機(jī)理。本設(shè)計(jì)認(rèn)為在實(shí)際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認(rèn)為是不變的常數(shù)。

另一種補(bǔ)償方法就是用查表法，查上面溫度與聲速的對應(yīng)表，再適當(dāng)插值補(bǔ)償。這種方法精確度較高。在這里考慮到設(shè)計(jì)上的簡易性，沒有進(jìn)行補(bǔ)償，能達(dá)到簡單應(yīng)用的基本要求。

該系統(tǒng)的工作原理：由微機(jī)編程送出40kHz頻率的方波信號至信號處理器，信號處理器通過兩級放大，再經(jīng)過壓電換能器將信號發(fā)射出去，該信號遇到障礙物反射回來在此稱為回波。同時(shí)，壓電換能器將接收的回波，通過信號處理的檢波放大、積分整形及一系列常見電路的處理，送至微機(jī)處理。顯示器的聲音告警頻率、發(fā)光二極管方位指示及障礙物距超聲波探頭的距離顯示均由單片機(jī)控制。

2.1.3 超聲波測距的工作方式

利用超聲波測距的工作，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測量距離的作用。其主要有三種測距方法：

•相位檢測法，相位檢測法雖然精度高,但檢測范圍有限。

•聲波幅值檢測法，聲波幅值檢測法易受反射波的影響。

•渡越時(shí)間檢測法，渡越時(shí)間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都非常容易實(shí)現(xiàn)。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間，這個時(shí)間就是渡越時(shí)間。

本設(shè)計(jì)的超聲波測距就是使用了渡越時(shí)間檢測法。在移動車輛中應(yīng)用的超聲波傳感器，是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性（縱波），通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時(shí)間差和傳播速度，計(jì)算傳播距離，從而得到障礙物到車輛的距離。

2.1.4 信號處理技術(shù)

測量過程是由單片機(jī)部分和超聲波信號處理電路共同完成的，一次測量的全過程為40ms。發(fā)射時(shí)，將40kHz的超聲波信號和一個同步脈沖信號加到與門，同步脈沖信號通過與門控制發(fā)射超聲波。單片機(jī)將同步脈沖的起始時(shí)刻定為 ， 超聲波接收電路將接收到的信號加到單片機(jī)中，若檢測到信號，則記下該時(shí)刻 ，由時(shí)間差  =    ，即可算得障礙物與超聲探頭之間的距離。若單片機(jī)系統(tǒng)接收不到超聲波回波信號，則到40 ms時(shí)重復(fù)上述過程開始下一輪的循環(huán)。

在超聲波發(fā)出后，如果直接進(jìn)入檢測狀態(tài)，則勢必浪費(fèi)時(shí)間，因?yàn)榇讼到y(tǒng)有最小測量距離，當(dāng)距離最小時(shí)，即為時(shí)間差 最小，記為  ，所以此時(shí)間可以用來處理別的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中計(jì)算子程序就是在此時(shí)間里完成的，這樣就節(jié)省了一些時(shí)間。

2.2 超聲波探頭的主要作用

•探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；

•控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當(dāng)改變探頭入射角或改變超聲波的擴(kuò)散角時(shí)，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；

•實(shí)現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；

•控制工作頻率，適用于不同的工作條件。

2.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的測距原理、超聲波測距的工作方式以及測距中如何進(jìn)行信號處理優(yōu)化，并闡述了超聲波測距的基本概念理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)計(jì)算的主要方法和內(nèi)容

第三章 汽車倒車超聲波報(bào)警器設(shè)計(jì)方案比較與選擇

3.1 汽車倒車超聲波報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì)

3.1.1 方案的擬定條件

本設(shè)計(jì)首先要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求（最大測距6m，最小測距0.20m，顯示分辨率0.02m，實(shí)時(shí)數(shù)字顯示測得的距離；在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的聲光報(bào)警信號；駕駛員可根據(jù)個人需要調(diào)整設(shè)置報(bào)警距離．本報(bào)警器與其它報(bào)警器相比具有功能多、電路簡單、操作簡便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)）來進(jìn)行器件選擇，如諧振頻率是多少，帶寬為多少，Q值、聲壓輸出、波束指向性、電容、驅(qū)動電壓、功率是多少才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在什么樣的 環(huán)境特性下才能正常工作，市場上是否容易找到，便宜且應(yīng)用較廣否，這些都是需要考慮的問題。只有在這樣的條件下，方案才能順利確定，設(shè)計(jì)才能順利展開。

3.1.2 模型的建立

汽車倒車?yán)走_(dá)是利用超聲波測距原理，不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，在一定距離范圍內(nèi)給駕駛者以警示，同時(shí)由高亮度數(shù)碼管顯示出所測的距離值，提高汽車在倒車時(shí)的安全性。超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，可由單片機(jī)測出從發(fā)射到接收到回波的時(shí)間，計(jì)算出障礙物到汽車尾部的距離S=CT/2，式中C為超聲波波速。盡管超聲波波速與環(huán)境溫度有關(guān)，但汽車倒車?yán)走_(dá)在實(shí)際使用中的環(huán)境溫度變化不大，對距離檢測精度要求也不高，將超聲波波速C認(rèn)為是不變的常數(shù)。

測距系統(tǒng)模型應(yīng)如圖3-1所示。

3.2 超聲波測距系統(tǒng)的器件選擇

3.2.1 微控制器的選擇

單片機(jī)是本檢測系統(tǒng)的核心，它完成系統(tǒng)的功能設(shè)定、測量對象選擇、信號處理存儲、驅(qū)動LED顯示等功能。起初對于是選擇AT89S51芯片，還是AT89C51芯片舉棋不定，覺得二者區(qū)別不大，后來查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)AT89S51相對于AT89C51增加了很多新功能，性能有了較大提升，價(jià)格卻基本不變，甚至比89C51更低。

     圖3-1 測距模型

•AT89S51支持ISP在線編程功能，串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V 即可。這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個強(qiáng)大易用的功能。而AT89C51只支持并行寫入，同時(shí)需要VPP燒寫高壓。

•最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。

•燒寫壽命更長：89S5*標(biāo)稱的1000次，實(shí)際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學(xué)者反復(fù)燒寫，減低學(xué)習(xí)成本。綜合上面的一些區(qū)別，個人認(rèn)為89C51的停止使用只是時(shí)間問題而已，就象當(dāng)年的8031。

•內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。

•雙數(shù)據(jù)指示器。

•電源關(guān)閉標(biāo)識及電源范圍：89S5*電源范圍寬達(dá)4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V 的時(shí)候則無法正常工作。

•全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。

•兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。

此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。

比較結(jié)果：就如同INTEL的P3向P4升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。從AT89C51升級到AT89S51，也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實(shí)際應(yīng)用市場方面技術(shù)的進(jìn)步是永遠(yuǎn)向前的。

3.2.2 顯示模塊器件的選擇

在單片機(jī)小系統(tǒng)中，顯示模塊可以反映系統(tǒng)工作和運(yùn)行結(jié)果，在系統(tǒng)中占有相當(dāng)重要地位。常用的顯示有：LED顯示和LCD顯示。

•LED顯示的硬件電路設(shè)計(jì)簡單、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是顯示消耗的電流較高，體積大，在低功耗手持式儀器中很少使用。

•LCD顯示具有低功耗、體積小特點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用于以單片機(jī)為核心的便攜式儀表和測試儀中。采用LCD來顯示檢測到的溫濕度參數(shù)，降低系統(tǒng)功耗。

本設(shè)計(jì)顯示部分采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼驅(qū)動用74LS245集成電路，位碼用S8550（也可用9012）三極管驅(qū)動。

3.2.3 超聲波傳感器的選擇

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。

    以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器，或者超聲波探頭。

    超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。

    超聲波探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：

•工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

•工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲波探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。

•靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。

本次設(shè)計(jì)就選用壓電式超聲波發(fā)生器，壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會 發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。

圖3-2  超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志（一般器件上有標(biāo)明是T還是R，T：發(fā)射換能器，R：接受換能器）。超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。

 

圖3-3  超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)

每個傳感器的中心頻率都存在一定的誤差，在40kHz左右波動。而且超聲波傳感器發(fā)射波束時(shí)存在發(fā)散角問題，一般發(fā)散角都比較大，從而導(dǎo)致了方向性較差。同時(shí)，隨著傳播距離的增大，在不同的發(fā)散角上信號衰減的程度也有變化。它在空氣中的發(fā)散角及耗散性如圖3-4所示。

 

圖3-4  發(fā)散角與耗散性

3.3 小結(jié)

本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的工作原理和超聲波測距系統(tǒng)微控制器的特點(diǎn)，提出了超聲波測距設(shè)計(jì)的總體方案，對各功能模塊的方案進(jìn)行了比較，分析了常用的傳感器，選定了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的器件。

第四章 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

4.1 硬件設(shè)計(jì)工具平臺簡介

電路及PCB設(shè)計(jì)是EDA技術(shù)中的一個重要內(nèi)容，而EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，它提供了基于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。Protel是其中比較杰出的一個軟件，在國內(nèi)流行最早、應(yīng)用面最寬。Protel DXP是Altium（Protel Technology前身）公司在2002年8月推出的一套最新Protel DXP電路板設(shè)計(jì)軟件平臺。該平臺運(yùn)行與Windows XP/2000操作系統(tǒng)。Protel DXP不僅繼承了Protel系列產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是將所有設(shè)計(jì)工具集成于設(shè)計(jì)系統(tǒng)一身。通過把設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制仿真、拓?fù)渥詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為用戶提供了全程的設(shè)計(jì)解決方案，使用戶可以輕松的進(jìn)行各種復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)。

使用Protel DXP設(shè)計(jì)印刷電路板的第一步就是要設(shè)計(jì)電路原理圖，只有正確設(shè)計(jì)電路原理圖，生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表之后才能生成PCB文件。在設(shè)計(jì)時(shí)，先分析系統(tǒng)，在進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，將各部分電路分別設(shè)計(jì)，得到個模塊電路，在通過融合，實(shí)現(xiàn)整體電路的設(shè)計(jì)，還可以將所有模塊在一張比較大的圖紙上全部畫出來，但在同一張紙以模塊的形式分別設(shè)計(jì)電路圖，這樣在設(shè)計(jì)過程中思維比較清晰，設(shè)計(jì)過程比較簡單，而且更容易檢查錯誤。原理圖的設(shè)計(jì)相對簡單，在設(shè)計(jì)完成后要先通過編譯無誤后才生成網(wǎng)絡(luò)表，原理圖常見錯誤有：

•管腳沒有接入信號；

•放置導(dǎo)線時(shí)Wire與繪圖工具中Line混用，Wire具有電氣特性而Line不具有；

•元件放到圖紙界外；

•創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入PCB：生成netlist時(shí)沒有選擇為global；

在設(shè)計(jì)好原理圖，通過編譯檢查，生成了網(wǎng)絡(luò)表之后的工作就是繪制PCB板圖了。在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表之前，要確定原理圖中的元件都有PCB封裝。如果使用的器件在Protel DXP軟件的PCB庫中是沒有封裝的，那就要求自己按照器件的技術(shù)手冊封裝所需元件了。在封裝PCB元件是應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

•原理圖中所填元件的封裝要與PCB元件庫中的名稱一致。

•原理圖中元件的引腳名稱要與PCB元件庫中的引腳名稱一致。

•直插式元件封裝的孔要比元件的實(shí)際尺寸稍微大些，貼片元件的引腳封裝應(yīng)在條件允許的范圍內(nèi)盡量加寬、加長，這樣才有利于焊接。

完成以上幾步后，將網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入到PCB文件中，生成PCB板圖。在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的時(shí)候通常會出現(xiàn)以下的錯誤：

•原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝。

•原理圖中的元件使用了PCB庫中pin number不一致的封裝。

網(wǎng)絡(luò)表成功導(dǎo)入PCB文件之后對器件進(jìn)行布局，元件的布局有自動布局和手工布局兩中方式，由于自動布局的效果往往不能令人滿意，所以一般都需要進(jìn)行手工調(diào)整。良好的布局可以降低PCB布線的難度。布局應(yīng)遵循以下一般原則：

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。

在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則：

①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

③重量超過15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。

⑤應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列，這樣，不但美觀，而且裝焊容易，也易于批量生產(chǎn)。

④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200×150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。

布線的方式也有兩種：自動布線及手工布線，自動布線效率高，但有時(shí)布線的結(jié)果不盡如人意，這是因?yàn)樽詣硬季€的功能主要是實(shí)現(xiàn)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的連接。在自動布線的實(shí)施過程中，很少考慮到特殊的電氣、物理和散熱等要求，因此必須通過手工來進(jìn)行調(diào)整，使電路板既能實(shí)現(xiàn)正確的電氣連接，又能滿足用戶的設(shè)計(jì)要求。手工調(diào)整布線的最簡便的方法是對不合 理的布線，采取先拆線，后手工布線。在布線的過程中應(yīng)注意的問題有：

•輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。

•盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的寬度關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。

焊盤時(shí)，焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

此外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

•在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流，一般R取1~2K，C取2.2~47uF。

•CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對不用端要接地或接正電源。

4.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

51系列單片機(jī)中典型芯片(如AT89S51) 采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，4kB的ROM，256B的RAM，2個16b的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，4個8b的I/O端口P0、P1、P2、P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器( PROM )，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途, 在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機(jī)引腳圖如圖4-1所示，同時(shí)也為了對下面超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行更清楚的敘述，對其引腳標(biāo)了號。

51系列單片機(jī)提供以下功能: 4kB存儲器；256BRAM；32條I/O 線；2個16b定時(shí)/計(jì)數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。

空閑方式: CPU 停止工作，而讓RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。

掉電方式: 保存RAM的內(nèi)容, 振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。

51系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。

 

圖4-1  AT89S51引腳圖

4.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)

超聲波發(fā)射電路原理圖如圖4-2所示。

設(shè)計(jì)原理：發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器T構(gòu)成，AT89S51單片機(jī)P1.0端口輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。

輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上拉電阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。

在實(shí)驗(yàn)制作和電路改進(jìn)中，為了增加測量效果，可以考慮提高接收的靈敏度，但是靈敏度也并不是越高就越好。接收靈敏度過高，容易引起自激，結(jié)果反而不好，其實(shí)可以從增加發(fā)射功率方面著手，只要在發(fā)射頭兩端加個線圈。線圈可以用0.01mm的銅絲在小磁環(huán)繞成大致初級10匝，次級40匝左右。

  

圖4-2  超聲波發(fā)射電路

4.2.2 超聲波檢測接收電路的設(shè)計(jì)

本超聲波測距儀的接收電路采用集成塊CX20106A，其總放大增益為80db 以保證7腳輸出的控制脈沖序列信號幅度在3.5-5V以內(nèi)。超聲接收換能器UCM-40R接收到的信號經(jīng)C9電容耦合至輸入端1腳，總增益大小由2腳接收器R、C決定。R越小，C越大增益越高，C9選值過大將造成頻率響應(yīng)變差，為了兼顧總增益和頻率特性R14取4.7 ，C17取3.3μF，3 腳C為檢波電容，選3.3μF，當(dāng)其容量減小時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)，靈敏度會有所提高，但檢波輸出脈沖寬度變動也較大。帶通濾波特性，可由5腳R15電阻決定其值在210K-220K間調(diào)整，本設(shè)計(jì)R15定為200K。用金屬膜電阻調(diào)試，若其阻值偏差過大，中心頻率也將相對偏移。所以當(dāng)信號經(jīng)過帶通濾波器時(shí)，增益將大大降低，6腳C6電容為比較積分電容，7腳R16為輸出負(fù)載電阻，104pF電容C11為電源濾波元件，當(dāng)電容容量減小或失效時(shí)，將造成濾波不良，可能干擾接收輸入端。超聲波接收電路如圖4-3所示。

CX20106是紅外遙控接收前置放大雙極性電路，引腳意義如下：

1 IN    遙控信號輸入端(此腳與地之間接紅外線接收二極管

2      前置放大器頻率特性和增益設(shè)定(此腳與地之間接RC串連電路)

3     接檢波電容

4 GND   接地

5      設(shè)定帶通濾波器的中心頻率(此腳與電源間接電阻)

6      外接積分電容

7 OUT   遙控指令輸出端

8      外接電源

典型電壓5V，典型功耗9mW。帶通濾波器的中心頻率可由電阻調(diào)節(jié)，范圍30－60kHz。配套使用型號為M50462AP。

 

圖4-3  超聲波接收電路

4.2.3 超聲波蜂鳴報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

蜂鳴報(bào)警電路是采用揚(yáng)聲器來對所設(shè)置的報(bào)警距離實(shí)施報(bào)警，以向駕駛員提出警示。

本系統(tǒng)可以設(shè)定距離值，當(dāng)大于或小于設(shè)定值時(shí)將發(fā)出控制信號。當(dāng)小于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入蜂鳴報(bào)警狀態(tài)，通過一個NPN晶體管來驅(qū)動蜂鳴器，不需要復(fù)雜的濾波和放大電路，具有自動平滑功能，蜂鳴器鳴響。

超聲波蜂鳴報(bào)警電路如圖4-4所示。

 

圖4-4  超聲波蜂鳴報(bào)警電路

4.2.4 超聲波系統(tǒng)鍵盤電路的設(shè)計(jì)

鍵盤電路是用來對最大測距、最小測距以及有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

鍵盤輸入：開啟值30-1000厘米，關(guān)閉值30-1000厘米（在該范圍內(nèi)任意設(shè)置）。本系統(tǒng)由一個按鍵 啟動/停止系統(tǒng)，由三個按鍵設(shè)定距離值： 的作用是進(jìn)入和退出設(shè)定， 和 ：分別是向上加值和向下減值，每按一次加或減一厘米，由數(shù)碼管輸出顯示。超聲波系統(tǒng)鍵盤電路如圖4-5示。

 

圖4-5  超聲波系統(tǒng)鍵盤電路

4.2.5 超聲波濾波整流電路的設(shè)計(jì)

超聲波濾波整流電路如圖4-6所示。該電路是用來把反射信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電平信號，通過整形把檢波后得到的不標(biāo)準(zhǔn)的脈沖波整形為標(biāo)準(zhǔn)脈沖波。

信號整形電路：當(dāng)接收到的信號從信號篩選電路中出來之后是一個很不規(guī)則的方波信號，希望最好得到一脈沖信號，經(jīng)過此部分電路處理過后再送進(jìn)單片機(jī)中進(jìn)行處理運(yùn)算。

因?yàn)槎嘀C振蕩器中有高頻分量噪聲，所以通過低通濾波器將高頻噪聲濾掉。本信號篩選電路在整個電路中可以說起到非常重要的作用，通過對它的適當(dāng)調(diào)整，可以有效地濾除由于外界干擾帶來的非超聲波信號進(jìn)入超聲波接收系統(tǒng)，從而大 大提高了本電路的抗干擾性。

 

圖4-6  超聲波濾波整流電路

4.2.6 時(shí)鐘和復(fù)位電路設(shè)計(jì)

（1）復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。

（2）時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)

時(shí)鐘振蕩器：

AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。

外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。對外接電容C20，C25雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF 10pF ,而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 10pF。

可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。

由于外部時(shí)鐘信號是通過一個二分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有特殊的要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。時(shí)鐘復(fù)位電路如圖4-7所示：

 

圖4-7  時(shí)鐘和復(fù)位電路

4.2.7 擴(kuò)展顯示電路的設(shè)計(jì)

回波經(jīng)過AT89S51對接收到的信息進(jìn)行處理后，被測的距離在LED上顯示。

顯示電路采用簡單實(shí)用的四位一體共陽極LED數(shù)碼管顯示所測距離值，顯示電平使用低電平有效。段碼用74LS245驅(qū)動，外接升壓電阻。位碼用PNP三極管8550（可用9012替代）驅(qū)動。顯示電路如圖4-8所示。

數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，動態(tài)掃描顯示的好處是對CPU的I/O口要求較少，但對電路的干擾較大，注意PCB板的布線和對接收放大電源的穩(wěn)定性要進(jìn)行補(bǔ)償處理，否則對其影響很大。

74LS245雙向總線接收器簡要說明：74LS245為三態(tài)輸出的八組總線收發(fā)器，其主要電器特性的典型值如表4-1所示(不同廠家具體值有差別)。

表4-1  74LS245電器特性

 

 

 

 

74LS245 8ns 8ns 275mW

引出端符號：A     A總線端

B     B總線端

      三態(tài)允許端(低電平有效)

DIR   方向控制端

極限值：電源電壓 …………………………………………. 7V

輸入電壓 …………………………………………. 7V

輸出高阻態(tài)時(shí)高電平電壓 ……………………… 5.5V

工作環(huán)境溫度：74LS245 ………………………………….……… 0~70℃

存儲溫度 ………………………………………-65~150℃

 

圖4-8  顯示電路

4.3 小結(jié)

本章首先介紹了做設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)工具Protel DXP，然后對超聲波測距系統(tǒng)的硬件各電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機(jī)控制器及一些輔助電路進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，給出了詳細(xì)的原理圖。

本系統(tǒng)利用AT89S51產(chǎn)生40kHz的頻率驅(qū)動超聲波換能器的發(fā)射頭，接收頭收到信號后，經(jīng)CX20106A芯片進(jìn)行放大、限幅、濾波、整形、比較后輸出低電平送到單片機(jī)的外部中斷0申請中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷請求，取得定時(shí)器內(nèi)的時(shí)間進(jìn)行距離計(jì)算，用四位一體的數(shù)碼管顯示測出的距離，并可根據(jù)設(shè)定報(bào)警距離進(jìn)行報(bào)警。

 

第五章 超聲波測距系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試與結(jié)論

5.1 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試與分析

5.1.1 調(diào)試儀器和內(nèi)容

（1）測試試驗(yàn)方法：可通過顯示電路實(shí)驗(yàn)、超聲波發(fā)射接收以及測距試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試。

測試儀器：示波器，多功能穩(wěn)壓電源，電壓表，秒表。

（2）調(diào)試內(nèi)容

超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，安裝時(shí)探頭時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。

系統(tǒng)調(diào)試完后對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。

5.1.2 調(diào)試過程

系統(tǒng)采用模塊化電路設(shè)計(jì), 采用較低的外部晶振和中周電路固化的超聲波探頭，數(shù)字和模擬部分電路分開供電，以提高系統(tǒng)抗干擾能力，但由于實(shí)際應(yīng)用中仍存在較多電磁干擾，而回波信號為小信號輸入, 系統(tǒng)調(diào)試中通過硬件補(bǔ)償?shù)姆绞綄﹄娐愤M(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整，使系統(tǒng)達(dá)到了較高的可靠性。

測距系統(tǒng)經(jīng)過檢波等硬件處理后的波形如圖5-1所示：

在檢測時(shí)，發(fā)送完檢測脈沖后立刻進(jìn)行判斷負(fù)脈沖的長短，從而確定是否有障礙物存在。無障礙物時(shí)負(fù)脈沖寬度固定為t1，有障礙物時(shí)負(fù)脈沖固定為t1+t2，t3為超聲波回波檢測負(fù)脈沖。t1、t2的寬度與發(fā)送的脈沖周期數(shù)有關(guān)。周波數(shù)越多，t1越寬，檢測距離越遠(yuǎn)，反之亦然。T3與T4之間的長度會隨障礙物的距離而先行變化。因此，只要檢測出t1、t2及T3與T4之間的長度即可判斷障礙物距離。

（1）7段數(shù)碼管的測試

LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點(diǎn)）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時(shí)這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。

    首先，找個電源（3到5伏）和1個1K（幾百的也歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那就是共陽的了。

（2）發(fā)射器探頭對接收器探頭的影響

超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間 間隔是由控制器內(nèi)部的定時(shí)器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串?dāng)_問題。這一干擾問題可通過軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時(shí)間段里的信號。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小，對本系統(tǒng)沒有影響。

（3）調(diào)試注意事項(xiàng)

•超聲波探頭表面嚴(yán)禁用手及其它物體觸摸以免產(chǎn)生信號滯后性及損壞。

•在測距中應(yīng)保證測距儀與被測物體距離為定值，要和被測物體成一條直線，使測得距離讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

5.1.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析計(jì)算

傳感器工作電壓：超聲波傳感器5V

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：簡單搭建電路板并調(diào)試后，對一500mm寬的距離測試，所測數(shù)據(jù)如表5-1所示（單位:mm）。

表5-1  500mm寬的距離測試數(shù)據(jù)

次數(shù) 1 2 3 4 5 平均

測值 500.3 499.8 499.9 500.1 500.0 500.03

該測距系統(tǒng)使用方便、精度高，在一些惡劣環(huán)境，如極易被腐蝕、電解，失去靈敏性等工礦業(yè)現(xiàn)場將大有用武之地。

（1）測試結(jié)果與分析

超聲波測距系統(tǒng)調(diào)試完成后，對系統(tǒng)進(jìn)行了測試。在超聲波換能器與較大平面(如墻壁面)法線方向一致時(shí)，量程為0.07~5.50m，測距盲區(qū)控制在20cm內(nèi)，分辨率為0.01m，實(shí)驗(yàn)中對測量范圍0.07~2.50m內(nèi)的平面物體做了多次測試，測距器的最大誤差不超過1cm，重復(fù)一致性很好。因?yàn)槌暡ň哂幸欢òl(fā)散角，所以當(dāng)在正前方和斜前方都有物體時(shí)，會以距發(fā)射器最近的物體作為探測目標(biāo)。目前此設(shè)計(jì)可提交于應(yīng)用于一些動機(jī)器人、安全線提示，銀行及取款機(jī)的一米線提示等場合。

（2）誤差分析

對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5米范圍內(nèi)，最大誤差在5cm以內(nèi)，且距離越近，誤差越小，限制該系統(tǒng)最大可測距離的因素包括：超聲波的幅度、反射面的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。

測距誤差主要來源于以下幾個方面：

①氣溫度變化等引起的聲速變化造成的誤差，溫度在-30℃-40℃范圍變化時(shí)，傳播速度v的變化范圍為313米/秒-356米/秒，由測距公式可計(jì)算出距離值有一定影響，采用聲速預(yù)置和傳播介質(zhì)溫度測量結(jié)合的方法對聲速進(jìn)行修正，可有效地降低溫度變化產(chǎn)生的誤差。

②發(fā)射與脈沖計(jì)數(shù)由于響應(yīng)快慢差異開啟不同步引起的誤差，對此在調(diào)試中通過脈沖計(jì)數(shù)值補(bǔ)償進(jìn)行修正。

③超聲波在傳播過程由于受衍射、散射和吸收等影響衰減導(dǎo)致的誤差，近距離誤差不明顯，距離越遠(yuǎn)產(chǎn)生的誤差越大，可適當(dāng)增大超聲波的發(fā)射功率等來改善。

④發(fā)射和接受前置電路延遲的時(shí)間誤差等，發(fā)射前置電路和接收前置電路中采用集成芯片都有時(shí)間延遲。對此采取時(shí)間增益控制，來減少誤差，由于本裝置對于厘米級的精度已經(jīng)足夠，電路延遲都是納秒數(shù)量級，記數(shù)頻率是40kHz，所以減少一個記數(shù)單位完全可以矯正。針對誤差原因在程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試中做了相應(yīng)處理后，收到一定的效果，精度得到一定的提高。

⑤超聲波波束對探測目標(biāo)的入射角的影響。

⑥超聲波回波聲強(qiáng)與待測距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系。

⑦超聲波傳播速度對測距是有影響的。穩(wěn)定準(zhǔn)確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件，傳播媒質(zhì)的特性，如溫度、壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生影響。因此，為了準(zhǔn)確地計(jì)算距離，應(yīng)對聲速加以修正，系統(tǒng)程序中采用了軟件補(bǔ)償措施。

（3）誤差改進(jìn)

由于考慮到體積、成本等因素，本裝置在性能上、功能上還存在不足，有待于進(jìn)一步提高：

•增加幾路不同方向的超聲波探測或紅外探測器以及溫度補(bǔ)償電路等，可以提高裝置的靈敏度和精度,同時(shí)提高可靠性。

•可在裝置中增加一個語音芯片，將蜂鳴報(bào)警改為語音說明指示，根據(jù)探測結(jié)果直接報(bào)出距離、方位，更便于使用。

•由于受發(fā)射功率及回波檢測靈敏度的限制，探測范圍較小，可增加發(fā)射功率調(diào)節(jié)等電路，以便增大探測范圍，可用于夜間探路、井下探索等。

（4）溫度的補(bǔ)償

由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。

所以，在超聲波的兩個探頭旁邊可放置溫度傳感器，測出環(huán)境溫度T，由單片機(jī)控制器進(jìn)行軟件修正。

5.2 系統(tǒng)源程序的調(diào)試過程

5.2.1 軟件仿真驗(yàn)證

本設(shè)計(jì)采用51匯編語言編寫，用Keil C51編譯和調(diào)試。這里采用光電二極管和光電三極管來代替超聲波發(fā)送探頭和超聲波接收探頭，且空中傳播過程略去仿真。聯(lián)調(diào)仿真后，可見數(shù)字電路的延遲效果比較明顯，所以需要軟件矯正。

由于超聲波探頭存在余震效應(yīng), 為避免余震產(chǎn)生的“虛假反射波”超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理錯誤申請中斷，超聲波脈沖發(fā)射后軟件中設(shè)置了一段時(shí)間的延時(shí)，稱為“死區(qū)”時(shí)間，“死區(qū)”形成了距離測量中的“盲區(qū)”，由于探頭的性能誤差，運(yùn)行后要不斷調(diào)整探頭的“死區(qū)”。經(jīng)過應(yīng)用過程的調(diào)試，本系統(tǒng)的測量“盲區(qū)”控制在20cm內(nèi)，“死區(qū)”時(shí)間為115ms，測量誤差為±1cm。

結(jié)  論

本文所設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng)，通過超聲波探頭發(fā)出超聲波，使用高速單片機(jī)計(jì)算距離，還可加入了溫度補(bǔ)償電路，提高了距離計(jì)算的精度。系統(tǒng)安裝的LED可以直觀的顯示溫度和距離，給駕駛員提供了方便。倒車時(shí)當(dāng)汽車與障礙物的距離小于所設(shè)定的安全距離時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提醒駕駛員，防止汽車的碰撞或擦傷，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

整個報(bào)警器系統(tǒng)由汽車倒車擋控制，當(dāng)汽車置于倒車擋時(shí)，報(bào)警器工作；置于其它擋時(shí)，報(bào)警器不工作。在環(huán)境溫度為-20～50℃的范圍內(nèi)，測量誤差為幾個厘米，這個誤差能滿足正常倒車的需要。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所采用的超聲波傳感器的輻射范圍是   60°，所以在安裝時(shí)，需在車尾裝3～4個超聲波傳感器，這樣才能覆蓋整個范圍。

利用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。經(jīng)實(shí)際測試證明, 該類測距儀工作穩(wěn)定, 能滿足一般近距離測距的要求, 且成本較低、有良好的性價(jià)比。

本超聲波測距系統(tǒng)可應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān) 控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合，覺得這次的設(shè)計(jì)實(shí)用性極強(qiáng)。

通過一學(xué)期的努力，完成了超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)滿足了任務(wù)書中的基本要求和擴(kuò)展要求，軟、硬件設(shè)計(jì)已達(dá)到預(yù)期效果。主要完成的工作有：

①學(xué)會了使用Protel軟件繪制原理圖和PCB板圖。

②完成了超聲波測距系統(tǒng)的各個功能模塊的硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試。

③已經(jīng)通過系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，距離通過LED顯示出來。

由于時(shí)間和能力有限，本次設(shè)計(jì)還有一些不足之處，主要有以下幾方面：

①由于經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)超聲波測距系統(tǒng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)原理圖與PCB板圖的時(shí)候出現(xiàn)了一些問題。

②在調(diào)試時(shí)，顯示的延遲性較大，超聲波探頭太敏感。

本文創(chuàng)新點(diǎn)：

①測試結(jié)果分析可知，本裝置采用較低成本的器件設(shè)計(jì)制作，且誤差較小，完全滿足汽車倒車的指引作用，具有較高的性價(jià)比。

②裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能穩(wěn)定，操作容易、使用方便，可以安裝在不同的載體上，制作成不同的用具，如導(dǎo)盲眼鏡、位移儀、深度儀等，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。

致  謝

感謝西南科技大學(xué)。在這里，我開闊了見識，增長了知識，鍛煉了能力。大學(xué)四年的親身體驗(yàn)讓我更增加了對學(xué)校的熱愛。

感謝我的指導(dǎo)老師曾毅對我的辛勤培育。從論文的立題到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及論文的撰寫整個過程無不浸透著老師的心血。他廣博的學(xué)識，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，靈活的思維方式，耐心細(xì)致的言傳身教深深感染激勵著我，將使我終身受益。導(dǎo)師不但在學(xué)習(xí)上給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在生活中也給了我莫大的關(guān)懷，在這里向曾老師表示衷心的感謝。

    感謝大學(xué)四年所有指導(dǎo)過的老師。在學(xué)習(xí)的過程中給了我很多的指導(dǎo)，讓我在理論知識和動手能力上都有很大的提高。

在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文的過程中，我們寢室的同學(xué)給了我很大的幫助，在此向他們表示深深的感謝。

感謝父母二十多年來的養(yǎng)育之恩，讓我順利的完成了四年的大學(xué)學(xué)業(yè)，并讓我獲取了一定的知識并最終走向社會，為社會貢獻(xiàn)自己!

最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝

參考文獻(xiàn)

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附  錄

附錄1：系統(tǒng)總原理圖

 

附錄2：AT89S51引腳功能

Vcc：電源電壓；GND：地

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。

P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對斷口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。

在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。

在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)。而在程序檢驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。

P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸出口使用時(shí)，因?yàn)榇嬖谏侠娮瑁硞€引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個電流（ ）。

Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1口接受低8位地址。

P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸出口使用時(shí)，因?yàn)榇嬖谏侠娮瑁硞€引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個電流（ ）。

在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問八位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能存儲器（SFR）區(qū)中R2寄存器）。在整個訪問期間不改變。

FLASH編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接受地址和其它控制信號

P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的八位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時(shí)。它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（I ）。

P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表③-2所示。P3口還接受一些用于FLASH閃速存儲器和程序校驗(yàn)的控制信號。

表1  P3口的分配

端口引腳 第二功能

P3.0 RXD（串性輸入口）

P3.1 TXD(串行輸出口)

P3.2  （外中段0）

P3.3  （外中段1）

P3.4  （定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）

P3.5  （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）

P3.6  （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7  （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

ALE：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出 固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。

 ：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個機(jī)器周期兩次 有效，即輸出兩個脈沖。在次期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 信號不出現(xiàn)。

EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。

XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。

XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端