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電路設計的方法范文1
關鍵詞：電子CAD；PCB；教學方法
作者簡介：袁紅星（1980-），男，安徽安慶人，寧波工程學院電子與信息工程學院，高級工程師；吳少群（1981-），女，安徽安慶人，寧波工程學院電子與信息工程學院，講師。（浙江 寧波 315016）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）08-0029-02
“電子CAD”課程的教學目標是要求學生掌握PCB設計軟件的基本功能和應用，包括原理圖設計、繪制、PCB板設計、繪制、集成元件庫制作等內容。國內大多數高校都開設了這門課程，并普遍采用Protel這一軟件工具。勞文薇等人將項目驅動教學法引入“電子CAD”課程，探討了項目選擇、情景設計和教學過程中項目的實施等問題。[1]王鵬探討了Protel軟件在EDA課程中的整合作用。[2]李珍等人從建立設計理念、規范設計操作、抓好上機實踐環節三個方面探討如何提高Protel軟件的教學效果。[3]這些教學方法的探索和實踐有效改善了“電子CAD”的教學效果。但現有研究主要針對這門課程本身，對于“電子CAD”和其他課程間互動和關聯的探討較少?！半娮覥AD”是一門集理論知識與實際技能于一體的實踐課程，讓學生建立正確的設計理念，熟練掌握PCB設計軟件的基本功能，離不開電路設計理論。因而講授這門課程時和電路設計剝離開來只就軟件使用本身講這門課將會導致很多學生不知道學完這門課可以干什么或應該掌握到什么程度。其結果是大部分同學學完這門課之后仍不能獨立進行PCB設計。這門課程是學生后續進行課程設計、畢業設計和電子競賽的基礎，對于學生就業也有很大幫助。如何在短短的一學期內讓學生熟練掌握PCB設計軟件的使用方法，培養學生的設計理念和工程素養是“電子CAD”課程需要探討的課題。為了改革目前“電子CAD”課程的教學方法，下面探索將電路設計引入PCB設計軟件進行講解和實踐的教學方法。
一、內容選擇
電路設計內容廣泛，需要精心選擇適合電子CAD課程的部分?？紤]到這門課程主要面向低年級學生，教師選擇了以STC單片機為核心的應用系統。這是因為STC單片機是以51內核為主的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，具有ISP在線程序下載功能，便于調試，而相關的元器件大多數學校實驗室已配備，不需另行購買。另外，51單片機的設計資料網絡上非常豐富，學習容易入門，學生可獲取海量學習資源，可在較短時間內熟悉和掌握其基本開發方法。
二、內容設計
原理圖的設計、繪制、PCB的設計、繪制以及集成元件庫的制作都緊緊圍繞STC單片機應用系統展開。
對于簡單原理圖設計，下面對STC單片機最小應用系統進行介紹。該系統只包含了電源、復位、串口和LED燈驅動等基本模塊，整個系統便于理解和設計。課程導論時以該系統為藍本，講述如何根據設計任務進行電路設計，再到Protel軟件的原理圖繪制、PCB繪制和廠家制板，直到最后電路板焊接，并要求學生用面包板搭建出該系統，增強學生對實物的認識。在此基礎上要求學生用Protel軟件繪制出該系統的原理圖，并生成PCB板，使學生了解Protel軟件設計電路板的整個流程和基本操作方法。進一步為增強學生將設計文件轉換成實際產品的工程素養，從學生作品中挑選出最好的作為代表，并用教師個人科研經費將該作品送到制板廠進行實物制作。電路板返回后，利用周末時間將學生召集到一起進行焊接培訓，將元器件焊接到電路板上，形成一個實際可用的STC最小應用系統。對51單片機軟件Keil C51使用方法進行簡單介紹，讓學生了解如何在Keil C51中進行程序編寫、編譯、調試，并下載到單片機中。最后，用一個簡單的流水燈實驗在制作的電路板上進行演示。這一完整流程極大激發了學生學習的熱情，并使他們真正懂得自己的設計如何影響到實際產品，如何從工程角度深入學習Protel軟件的原理圖繪制和PCB設計。
后面的課程則逐個向該系統添加功能模塊，如數碼管、鍵盤、EEPROM、繼電器等，逐步開展復雜原理圖繪制、層次原理圖繪制、復雜PCB設計和元件原理圖庫及PCB封裝庫繪制的課程講授。由于結合實物進行軟件講解激發了學生學習這門軟件的熱情，也使得他們認識到這門軟件可以用來干什么，自己需要掌握到什么程度。
三、結合電路板實物進行PCB設計規則和布局、布線的講解
對PCB設計規則的理解以及PCB布局、布線的掌握是學習PCB設計軟件的核心和關鍵。如果脫離實際電路板進行這些內容的傳授，則學生會覺得抽象而難以理解和掌握。為此，下面圍繞前面制作的電路板逐個進行講解。
1.PCB布局
首先，以STC單片機為核心進行布局，使學生掌握“先難后易、先大后小”的布局原則。對于最重要的單元電路和核心元器件要優先進行放置。
其次，對照電路板說明為什么要參照原理圖的信號流向進行主要元器件的布局，使學生理解布局對電路調試、測試的影響。
再次，結合電路板制作成本和可靠性說明布局時要盡量滿足以下原則： 關鍵信號線最短，總的連線盡可能短，模擬信號與數字信號分開。并從單片機工作時序著手，說明在控制器和處理器等數字器件上加上去耦電容的必要性。
最后，從生產和檢驗的角度說明布局需注意的事項。為便于串口調試和程序加載，應該將串口電路放置在靠近電路板邊緣的位置；而為了便于電源端子的插拔，也需要將電源電路放置在電路板邊緣位置。
2.PCB布線
布線是PCB設計中最重要的部分，直接決定了電路板性能的好壞。為此，結合實際電路板，從三個層次上逐步加強學生的設計能力，即：布通、滿足電氣性能和美觀。布通是最基本的要求，這里主要通過Protel軟件的自動布線功能對學生進行實訓。為了使自動布線能夠達到基本要求，結合實際電路板說明為什么在布線前要設置布線寬度規則，對地線和電源線加寬。另外，給學生講解如何根據DRC檢查對布線結果進行檢查，看是否達到預定要求。掌握布通技巧后結合電路板電氣性能、可靠性說明如何對布線進行優化。這部分內容對應教科書的PCB后期設計章節。為保證電氣性能，要求學生在布線時盡量加寬電源線和地線的寬度，滿足的要求是：地線>電源線>信號線；相鄰電路層布線要相互垂直，避免平行的情況發生；時鐘線要盡量短，對關鍵信號點預留測試點，以便系統不能工作時判斷是否因為時鐘信號未能滿足要求；對未布線區域進行敷銅。在掌握滿足電氣性能的基礎上進一步要求學生布線盡可能美觀。
四、通過大學生科創項目爭取經費支持
由于制作實物涉及到費用問題，雖然51應用系統成本很低，但對于學生而言也是一個負擔，完全由授課教師承擔制作費用也不現實?？紤]到這些情況，要積極組織學生申報省級和校級大學生科創項目，爭取經費的支持。并鼓勵學生組建項目組，進行資源共享，并分攤成本。
五、教學效果
通過這些嘗試后明顯激發了學生的學習積極性，提高了學生使用PCB設計軟件的熟練程度。在所授電子科學與技術兩個新生班級76個學生中產生較大影響，一個項目組申報的省級大學生科創項目成功立項，獲4000元經費資助；一個項目組申報的校級大學生科創項目獲2000元經費資助；兩個班有40%的學生主動報名參加學校電子協會，學習焊接工藝。雖然這兩個班是剛入學的新生班，但在這門課的帶動下，他們充分利用課余時間開始自學單片機、C語言編程、數字電路和模擬電路。對于他們后續學習無疑是極大的推動。
六、結束語
“電子CAD”課程是電子類專業重要的基礎課程，其中講授的PCB軟件使用技巧是學生進行后續課程設計、畢業設計和參與電子競賽所必須掌握的基本技能。圍繞該軟件在電路設計中的實際應用逐步進行簡單原理圖、復雜原理圖、層次原理圖、簡單PCB、復雜PCB以及元件集成庫繪制方法的授課。經過近一學期的教學實踐表明，通過這種教學方法學生能很快掌握使用PCB軟件進行電路板設計的技能。同時，這一講授方法對于培養學生的工程素養也有較大幫助。由于授課中挑選出部分優秀作品進行了實物制作，使他們深刻體會到設計對產品的影響以及如何根據產品的要求進行電路設計的規劃和實施。今后，教師們將積極向學校和上級部門申請教改項目，為這一教學方法的實施爭取經費支持。
參考文獻：
[1]勞文薇，劉俊.項目驅動教學法在“電子CAD”課程教學中的應用[J].機械職業教育，2011，（3）.
電路設計的方法范文2
關鍵詞：鉑電阻，測溫電路設計，模擬-數字轉換非線性校正，數據采集
Abstract： A correcting method of non-linear error for Pt resistance temperature measurement based on the principle of A/D conversion is presented. The design principle of Pt resistance linear temperature measurement is analyzed. Practical circuit for interfacing A/D converter 7135 with single chip computer 89c51 and test data are given
Key words: Pt resistance， Temperature measuring circuit， Analog-digital conversion， Non-linear correction， Samples
一、引言
鉑電阻溫度傳感器，因其測量范圍大，復現性好，穩定性強等特點而被廣泛使用。
在精密測量系統中，鉑電阻測溫系統電路結構圖如圖1所示：鉑電阻信號通常通過橋式電路轉換為電壓信號，再經過放大及A/D轉換后送微處理器進行處理。為了能對鉑電阻測溫的非線性進行校正，作者利用雙積分A/D轉換原理，設計了一種高精度的鉑電阻測溫非線性校正方案。實踐證明，該方法不僅性能穩定，結構簡單，而且在0～200℃范圍內準確度可達到0.15%FS±4字。
二、非線性校正原理
1、非線性A/D轉換原理
因為鉑電阻經橋路檢測后，其輸出電壓UM與被測溫度q之間具有函數關系：
因為鉑電阻經橋路檢測后，其輸出電壓UM與被測溫度q之間具有函數關系：
以上是本文闡述的以變量變換的形式實現傳感器非線性校正的設計思想。這里t的量綱為時間，其測量過程是通過雙積分A/D轉換實現的。雙斜率積分轉換表達為：
(1) 式中：Uin—A/D轉換時模擬輸入電壓，
T1—A/D轉換過程中正向積分時間，
T2—A/D轉換過程中反向積分時間，
Uref—A/D轉換時參考輸入電壓。
當Uref為定值時，Uin與T2具有線性關系，因此這種情況下可以認為A/D輸出結果為：
T2 = T1Uin / Uref .
假定Uref(t)為時間t的函數：Uref(t)=M+Nt (2)
其中：M，N為待定常系數。
A/D轉換后的輸出結果若能完全補償鉑電阻溫度非線性，則有：Uin=aq+Bq2 (3)
故將式（2）和式（3）代入式（1），
假設：AT1=M，BT1=N/2，
則有：T2與q在數值上大小相等，即T2=q，可見實現了鉑電阻的溫度與數字量線性轉換。
可以看出，在A/D轉換過程中，模擬電壓輸入與數字量輸出之間不是線性關系，其函數關系剛好與Rq—q關系相反，當其特性實現了相互完全補償時，就能獲得線性q/T2轉換。顯然，利用雙積分A/D轉換實現非線性校正的關鍵是應能滿足式（3）所表征的函數關系。本方案采用RC回路極其簡單地達到了該目的。
轉貼于 2. 高精度 A/D轉換器ICL7135 鉑電阻測溫電路線性化設計的實現采用了4位半雙積分型A/D轉換器ICL7135。ICL7135每一個轉換周期分為三個階段：自動調零階段、被測電壓積分階段、對基準電壓Uref進行反積分階段。下面結合鉑電阻溫度測量分析ICL7135的工作過程：
(1)正向積分階段
ICL7135與89C52接口電路原理圖如圖2所示。在此階段，ICL7135對Uin進行定時積分，固定時間T1=10000T0（T0為時鐘周期）。積分器的輸出電壓為： 式中，UW為 t = 0 時電容C兩端電壓值。
將上式在t = T1 處按馬克勞林公式展開， 若選取適當參數，使 ， 則上式可簡化為：
(6)
(2)反向積分階段：
在此階段，基準電容C兩端電壓又被內部積分電路進行反向積分，在整個T2階段UC(t)可認為是線性的，T2結束時積分器輸出又回到零位，此時有：
(7)
由式（4）、式（6）、式（7）整理可得：
將式（3）代入上式，得：
令等式兩邊常量對應相等，則有：q=T2。
在T2時間內， 對A/D轉換器進行時鐘計數，并以數字量形式輸出，從而定量地將被測溫度值反映出來，實現電路的數字化測量。
三、ICL7135與單片機89C52接口的新方法
以往使用7135是利用它具有多重動態掃描的BCD碼輸出來讀取A/D轉換結果，這樣既費時、又占用較多口線。在測控儀表中，盡量少占用微處理器I/O口線，以最少原器件、完成盡可能多的任務是十分重要的。這里介紹的ICL7135與單片機接口的簡易方法，是利用7135的“BUSY”端，只需占用單片機89C51的一個I/O口和內部的一個定時器，就可以在十幾微秒的中斷服務程序中把ICL7135的A/D轉換值送入單片機內。實踐證明，該方法具有實際應用價值。
在圖2中，若89C51的時鐘采用6MHz晶振，在不執行movx指令的情況下，ALE是穩定的1 MHz頻率，將ALE經過二分頻可得到500 kHz的頻率供給ICL7135時鐘輸入端。T0規定為定時方式1，滿足ICL7135的19999滿量程要求。ICL7135在A/D轉換階段， 狀態輸出引腳BUSY為高電平，指明A/D轉換器正處在信號積分和反積分階段，這個高電平一直持續到消除積分階段結束。在定時器方式寄存器TMOD中，置T0的門控位GATE為1，利用BUSY作為計數器門控信號，T0的計數將受BUSY控制?？刂朴嫈灯髦荒茉贐USY為高電平時計數，那么輸入信號：A/D轉換值=BUSY高電平期間內計數器計數值-10 001
圖2中用ICL 7135的BUSY端接89C52的外部中斷 POL為信號極性輸出端，接89C52的P1.7，高、低電平表示被測信號為正、負極性。
四、實驗結果及誤差分析
在以鉑電阻測溫電路的線性化設計的方案中，誤差來源一方面來自于基準電容放電過程的非線性引起的誤差：當RC取值滿足 時，此項誤差折合成溫度值可小于0.03℃。另一方面誤差來自于A/D轉換準確度。當選用4位半A/D轉換器ICL7135時，其準確度為±0.05%，折合最大溫度誤差為0.10℃，兩項誤差相對獨立，電路總體測溫誤差為±0.104℃。本電路經組裝后，進行了實際性能測試，實驗數據見表1。從測試結果看，樣機最大誤差為-0.18℃，與分析結論基本相近。
表1 （鉑電阻分度號為Pt100） 參考文獻
[1]R.E.貝德福德、T.M.道芬里、H.普雷斯頓.托馬斯合著：袁光富譯，溫度測量，計量出版社，1995
電路設計的方法范文3
關鍵詞 石油測井；高溫電子線路；設計方法
中圖分類號 TM 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0102-01
如何保障電子系統在高溫環境下正常的運作，是本文研究的主要的問題。因為，在石油測井時，儀器通常都是在井下幾千米以上的深井中工作，這種環境通常伴有：劇烈震動、壓力大以及溫度高等特點。電子線路將很難在這種環境下保持正常的運作。
1 溫度對電路的影響
溫度對電子線路的影響最主要還是對電子元件的影響。隨著溫度的變化，使得電子元件的一些特征和性能產生變化，從而影響到電路。
1）溫度半導體元件的影響。設計高溫電路，則必須先解決元件的問題。半導體是現代集成電路元件的主要材料，它一種熱敏材料，隨著溫度升高，它的許多參數也將會隨之變化，特別是本征承載流子的密度還與溫度成正比，從而使得PN結的反向電流增加的很明顯，進而導致功率損耗增加，噪聲增大以及阻抗降低，最后，隨著溫度逐漸的升高，電子元件的內部結構受到破壞，致使電子元件的性能受損。有實驗表明：隨著半導體結溫每10℃的增加，元件無故障時間將縮短一倍。所以，降低對半導體結溫的要求，是設計高溫電路的重點。
2）耐高溫的電子元件。所有電子元件都有其的高溫額制限度，由于元件工作自身也會產生溫度，所以工作時元件的溫度一般都會高于工作環境的溫度。設計時，元件工作最高的溫度不能超過其本身的溫度允許值。所以，在設計時：①元件的選擇上，應盡量額選擇溫度最高允許值大的的元件。在選擇半導體元件時，應該注意不宜選用結溫較低的鍺件，而應該選用結溫較高的硅件；②盡可能的減少電路系統功率的消耗，降低元件散熱性的要求；③在設計上盡可能的增加熱導和減少熱阻，促使降低低功率消耗和最高允許結溫的要求。元件的熱阻是有兩個部分組成的。其分別是，件外熱阻：電子元件外殼到周圍環境的熱阻；件內熱阻：電子芯片內部到外殼之間的熱阻。確定件外熱阻的因素有多種。一般是由：器件引線框材料和結構，半導體芯片的尺寸，壓焊絲材料，芯片粘結材料，表面積的大小和直徑以及器件外殼的材料所決定的。而件內熱阻主要和組裝件的組裝密度、元件、結構材料、功率分布等等有關。
2 設計高溫電路
高溫電路的設計目前有三種方法可以實現。其分別是：傳統、混合電路、HTASIC方法。
1）傳統設計。傳統的設計方法一般只是在設計和制造時將高溫特性考慮進去的依照普通環境進行的系統設計方法。這種設計方法既要使用一些熱設計去調整元件的功率，還得選用耐高溫元件，但要在150℃以上的高溫環境下正常工作還是很難實現的。別的高溫元件也大概如此。不過可以用降溫的方法來降低電路的溫度，促使儀器內溫度保持長時間在150℃以下，完成所需的測量。
傳統的設計方法，對于短期的應用時可行的，甚至一些很復雜的電路也能用到。然而在長期的高溫下應用，可靠性不高。因為，電路的無源與有源部分之間的互聯部分在長期的應用下很容易老化。
2）混合電路設計的方法。我們將同時在一塊基體上應用現成集成芯片和薄厚膜技術的方法稱之為混合電路設計的方法。它是一種介于HTASIC和傳統之間的方法。相對于傳統技術，混合電路的功耗要低；而且，在高溫工作環境下的各種效果都要比傳統電路要好。
3）HTASIC設計方法。相對于傳統電路和混合電路，集成電路技術在高溫條件下應用的效果肯定是最好的。在一些典型的高溫環境系的特性它都有很好的表現。能適應的最高工作環境高達250℃。
應用集成電路的好處：①隨著能夠集成在芯片上的功能的增多，處于外部的電子元件的數量也將逐漸減少；②集成電路相對分離電路其內部元件的尺寸要小的多，所以，大大的降低了功耗，也避免了芯片內部過熱；③由于芯片內所有功耗元件都可以通過物理延伸或調整到避免本地過熱點產生，就使得集成元件在高溫環境下有了更高的保證。
3 低功耗的設計
高溫電路的設計，在于提高電路系統高溫環境下正常工作的時間。上述在采用耐高溫元件、優化電路結構的同時，還應該考慮降低系統的功耗，減少熱量的釋放。
減低集成電路芯片功耗的設計最主要的研究內容是：如何有效的降低芯片功耗和如何通過軟件硬件的優化在保持本來性能的前提下，使得總體功耗在一個較低值上。集成電路芯片所產生的功耗，最主要的是來源于電路邏輯狀態所產生的動態功耗。所以，降低功耗最直接有效的方法是降低供電電壓。只是這樣經常會增加電路輸出延遲。另外一種方法就是降低頻率，有選擇的降低頻率可以再降低功耗的同時，保證系統的性能不受影響。而降低負載容抗的的方法，是實際中降低功耗最有意義的方法。
所以，在電路實際中降低功率消耗，可以從硬、軟件的設計采取
措施。
1）硬件設計。①元件上，盡可能的采用功耗小，可勝任高溫工作要求的高溫低供電集成芯片；②在電路性能得到保證的前提下，進可能的提高電源轉化效率和降低電源工作電壓；③在保證電路性能的情況下盡量的減少元件數量，簡化電路；④如果儀器是智能型的，則可以充分的利用中央處理器的運算、處理功能代替硬件電路。
2）軟件設計。①盡可能的硬件軟件化來實現功能。這樣有利于降低成本，降低功耗，偏于維護和升級，還能提高工作的可靠性；②電源管理功能最好使用微處理器自身所帶的；③采用可用的各種手段減少耗電；④結合實際應用，盡量利用軟件手段減少耗能。例如：石油井下測量采樣時，可以于事先預算好最好的采樣方針，在不影響測量效果的前提下，盡量減少功耗；⑤在應用的過程中應該注意：要仔細檢查各元件，特別是集成電子芯片的工作狀態?？疾炱涫欠衲軌蛘＿\作以及其各種性能是否健全。如果不能，應當及時給予處理。
4 小結
經過對耐高溫電子元件的選擇、電子線路結構的優化和降低電路系統功耗的設計，基于PCB的高溫電路時可以實現的。實踐也證明該電子系統能夠在250℃以下的高溫環境下正常運作。
參考文獻
[1]Akira Matsuzawa. Low-voltage and low-power circuit design for mixed analog/digital systems in portable equipment. IEEE Journal of Solid-State Circuit.1994,29(4).
[2]Moyer, B. Low-power design for embedded processors. Pronceedings of the IEEE Circuits and Systems Magazine,2001,1(1).
[3]童詩白.模擬電子技術基礎(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
電路設計的方法范文4
【關鍵詞】輸電線路；鐵塔基礎；設計；問題；解決方法
隨著我國社會經濟水平的快速提升，我國人們對電力的需求也是與日俱增，各工程企業為了滿足人們對電能的需求，大力開展輸電線路鐵塔基礎建設。然而要順利開展輸電線路鐵塔基礎建設的各項內容，需要一套完善的鐵塔基礎設計方案，它是確保輸電線路鐵塔基礎工程質量的重要依據。
1 輸電線路鐵塔基礎設計問題分析
輸電線路鐵塔基礎設計是鐵塔基礎工程開展的重要依據，可以說鐵塔基礎設計水平在很大程度上能夠確定鐵塔基礎工程質量，由于輸電線路鐵塔基礎設計中涵蓋了諸多方面的內容，一個環節把握不好，就有可能給整個鐵塔基礎工程建設帶來一定的安全隱患。就我國輸電線路鐵塔基礎工程現狀而言該企業的鐵塔基礎設計還有待完善。目前輸電線路鐵塔基礎主要的設計問題有：
1.1 混凝土配比設計問題
混凝土基礎工程出現裂縫現象，在很大程度上就是由于混凝土基礎設計不當造成的。混凝土屬于人工石材，其中所摻入的水泥漿及骨料等施工材料受很多因素的限制，會因為外界及其他因素而發生收縮，從而損壞混凝土表面，嚴重的會直接導致混凝土基礎施工出現裂縫。出現裂縫的原因不具有唯一性，但是混凝土基礎設計是引起裂縫的主要原因，在鐵塔基礎設計中需要根據鐵塔基礎工程實際需求合理進行混凝土材料配比，但是一些鐵塔工程企業為了盡快進行鐵塔施工建設，縮短鐵塔基礎施工工期，在鐵塔基礎設計中草草了事，并沒有對混凝土配比進行嚴格計算與審核，從而導致混凝土配比不當等狀況。
1.2 箍筋位置、綁扎及間距等數值設計不精確
在鐵塔基礎工程施工中的箍筋位置、綁扎及各個鋼筋材料之間的間距都需要準確的定值，然而在鐵塔基礎設計中對這些因素的數據沒有精確計算，其設計中各個因素的取值與鐵塔基礎工程實際數值要求存在較大的差異性，鐵塔基礎施工中的箍筋位置、綁扎及間距等因素往往達不到鐵塔基礎設計要求，從而使鐵塔基礎工程的承載力低于設計值。
1.3 鐵塔基礎設計方法使用不當
輸電線路鐵塔基礎工程是一項較為復雜的系統工程，其中鐵塔基礎設計是鐵塔基礎工程實施的依據。在鐵塔基礎設計工作中首先需要對鐵塔基礎工程各個施工工序及相關數值進行設計與計算，針對不同的鐵塔施工工序特點應選擇與之相應的設計方法。然而在鐵塔基礎設計實際工作中一些設計人員在設計之前對鐵塔基礎工程沒有深入了解，對其特點更是模糊不清，這一狀況嚴重影響了鐵塔基礎設計人員的設計水平，使鐵塔基礎工程質量無法得到保證。其次，部分鐵塔基礎工程企業內部的設計人員在鐵塔基礎設計中依然沿用傳統的安全系數設計方法，不符合現今形勢下的輸電線路鐵塔基礎工程特點。
1.4 軟土質地區鐵塔基礎設計不夠合理
鐵塔基礎設計方法及內容并不是一成不變的，鐵塔選型的不同，那么相應的鐵塔基礎設計方法及內容也是不同的，在設計之前應全面考察鐵塔基礎工程地形地貌及實際情況，只有在全面了解鐵塔基礎工程的基礎上才能夠進行合理化設計，但是一些設計人員責任心不強，在設計中非但沒有考慮鐵塔基礎工程特點，而且還一味照搬其他工程企業的設計模式，背離了鐵塔基礎設計的目的，失去了鐵路工程企業開展鐵塔基礎設計工作意義。
2 優化輸電線路鐵塔基礎設計的方法
輸電線路鐵塔基礎設計直接關系著輸電線路鐵塔基礎施工質量，對鐵塔工程企業具有重要意義，基于鐵路基礎設計工作的重要性及作用，全面貫徹落實輸電線路鐵塔基礎設計工作，只有這樣才能從根本上提高輸電線路鐵塔基礎工程質量。鐵塔工程企業應積極面對鐵路基礎設計中存在的問題，不斷完善鐵塔基礎設計水平。以下是筆者針對上述設計問題提出的優化方法：
2.1 合理配比混凝土材料
在鐵塔基礎設計中需要對混凝土材料配比進行嚴格把控，水泥漿及骨料是混凝土材料中的重要配比材料，在配比之前不僅要對這些材料進行質量檢驗，還要對各種材料的使用量進行精確計算，從而確保混凝土材料配比的合理性，保證混凝土材料的均勻性，只有這樣才能使混凝土基礎施工更加堅固，降低混凝土裂縫現象發生的概率。另外混凝土出現裂縫還有一些自然因素或者其他因素造成的，設計人員在鐵塔基礎設計中應針對一些常見的裂縫現象制定行之有效的預防措施，這一做法能夠大大提高混凝土施工質量。
2.2 精確計算箍筋位置、綁扎及間距等數值
鐵塔基礎工程施工中需要用到箍筋、鋼筋等材料，鐵塔基礎施工對這些材料的施工位置、綁扎方式及間距有嚴格的要求，因此鐵塔基礎設計人員應精確計算箍筋位置、綁扎及間距等數值，增強鐵塔基礎施工的合理性與科學性。一般情況下鐵塔基礎施工中的第一根箍筋與鐵塔基礎頂面的距離應控制在130-450mm，具體取值根據鐵塔基礎施工實際情況進行選擇，應確保鋼筋材料的承載力滿足鐵塔基礎施工的要求，為輸電線路其他施工建設奠定基礎。
2.3 選擇科學合理的鐵塔基礎設計方法
輸電線路鐵塔基礎工程是一項較為復雜的系統工程，在選擇鐵塔基礎設計方法之前設計人員應去鐵路基礎工程現場進行實際勘察，在全面了解鐵塔基礎工程特點及地質狀況的情況下再選擇設計方法，這樣能夠使鐵塔基礎設計方法更加科學合理。之所以在選擇設計方法之間要求設計人員進行實地勘察，是因為不同的地質狀況所采用的設計方法也有所區別，例如對于一些砂土及粘性土等地質，最好在鐵塔基礎施工中運用強夯法，該方法在這種地質狀況中較為適宜，因為它可以對地質中的碎石及塊石等進行有效處理。
2.4 完善軟土質地區鐵塔基礎設計
軟土質地區相對其他施工地區具有一定的復雜性，其鐵塔基礎比較薄弱，所以在軟土質地區鐵塔基礎設計中應大力加強該地區土質的承載力，不然在鐵塔基礎施工中很容易發生塌陷等情況，從而影響鐵塔基礎施工進度。為了避免這種情況的發生，當該地區承載力強度不夠時應及時采取有效的措施。一般情況下鐵塔工程企業都是運用換填土墊層的方式來處理鐵塔基礎薄弱的問題，提高鐵塔基礎的承載力。
3 總結
輸電線路所經過的地質條件十分復雜，不同地質對鐵塔基礎設計及施工要求也不盡相同，那么為了保證輸電線路鐵塔基礎具備較強的承載力，提高鐵塔基礎的穩定性，設計人員應在鐵塔基礎設計工作中不斷優化設計方法，找出影響鐵塔基礎設計的因素，這樣一來就能夠有針對性的開展鐵塔基礎設計工作。與此同時還要全面考慮鐵塔基礎工程地質特點及工程要求，在此基礎上進行合理化設計，只有這樣才能確保后期鐵塔基礎工程施工的順利開展。
參考文獻：
[1]張啟后.高壓輸電線路鐵塔基礎施工質量控制[J].前沿探索，2012 （06）.
電路設計的方法范文5
關鍵詞: 電力線路；檢修；仿真培訓；系統；設計開發
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
為了進步電力線路的可靠性, 日常查看保護和毛病疾速修理是電力修理人員需要熟練掌握的技術。為了保證產業和生命安全, 在檢修進程中還要時刻注意安全問題。在線路檢修中常見的安全問題有: 觸電、高空墜落、物體沖擊、機械損傷等等。形成危險的要素首要是因為作業進程不規范、私行變更作業任務等情況形成的。這就需求參與檢修人員要參與安全規程的學習和訓練。
一、 電力線路檢修仿真培訓系統的特征
電力線路檢修的仿真練習體系即是要模仿500 kV 以下輸、配電線路中的根底工程、桿塔工程、架線工程三大施工技能的操作環境，以完成根據計算機的仿真練習，從而到達進步施工人員操作的規范性，并使他們能了解和把握輸配電線路(架空線路)的典型工藝的要求。輸配電線路施工仿真練習體系為學員提供了一個近似于實在環境的操作環境和操作工況，并可以模仿實踐施工過程中不允許產生的各種毛病。操作人員在模仿仿真機上練習幾個星期就可以閱歷施工的各種環境和實施各種操作，重復練習，即可以在短時間內堆集豐厚的經驗，敏捷進步操作技能和對事端的應變能力。
根據Web 的仿真練習體系，采用了面向對象的軟件開發辦法、Browser/Server 的網絡架構體系和根據Java 言語的J2EE 渠道技能，體系具有以下明顯特征：
（一）易保護性：體系軟件安裝在效勞器上，體系更新晉級只需要在效勞器端進行；
（二）可移動性：根據J2EE 開發渠道構建的仿真體系使用獨立于渠道，能夠擺脫特定的操作體系和硬件渠道的局限，支撐使用Web 瀏覽器，動態地下載仿真使用和履行操作練習；
（三）高效性：體系運行時通過100M 的局域網，加上J2EE的四層構造的使用，使大量的數據在網絡中進行疾速的交流；
（四）操作簡略：由于體系采用了通用的Web HTML 界面，關于大多數經常上彀的人來說十分了解和簡略操作，關于沒有上過網的人來說，學習起來也十分的簡略快捷。
（五）可擴展性：Web 仿真練習體系很簡略跟Web 中的其他信息效勞進行無縫集成，能夠進行靈活多變的、功用愈加強大的仿真練習，而且支撐仿真使用最大極限的重用性。
二、仿真培訓的意義
填補了國內電力設備檢修培訓領域的空白，突出解決了變電檢修知識與相關技術設備紛繁復雜，難以全面開展教學的問題。系統投入使用將提高檢修人員的仿真培訓效果，提高變電檢修人員的綜合業務技能，大幅提高培訓質量和培訓效率，最終實現良好的經濟、社會效益。
三、仿真技術路線
系統采用基于虛擬現實的計算機仿真研究方法，其內容涉及到人工智能、計算機科學、計算機圖形學、智能控制等。通過計算機及數學模型建立變電設備、常見故障、各類檢修過程等模擬環境，實現用戶與環境進行自然交互的技術。根據典型的設備類型、廠家和型號的設備建立變電設備樣本模型庫，還原各種設備的結構、原理、運行機制，同時對各設備的典型故障狀態和推薦檢修策略進行模擬，然后通過檢修仿真算法在計算機上動態模擬變電設備拆轉、檢修過程，實現演示和交互兩種仿真培訓模式。結合數據庫技術和數據分析技術實現故障診斷、過程監控、過程回放、績效考核、統計分析以及檢修流程優化等高級應用。
四、電力線路檢修仿真培訓系統的系統結構
為了實現系統的可擴充性、易維護性，本系統在硬件和軟件系統的設計上都遵循了開放性的原則。
（一）系統硬件結構
電力線路檢修仿真培訓系統主要包括以下幾個部分：
1、教練員站
仿真練習是一個教育進程，為使學員能在短時間內把握練習內容，就不能完全按正常出產時的工況運轉方法進行練習，而需要由教練來操控運轉。經過設置各種事端及正常和非正常工況，記載并評價學員的操作狀況，糾正過錯，重復進行練習，以到達練習的意圖。這時就需要由教練站來完結運轉方法的設定、故障設置、體系維護辦理和對學員的監督等功能。
2、學員站
學員站由多臺計算機組成，進行輸配電線路施工的理論和現場操作的練習。學員站提供對學員練習的登錄辦理、學員練習信息辦理等功能。學員進入練習體系的僅有進口即是學員站。
3、服務器、磁盤陣列柜
本體系的 Web 服務器和數據庫服務器選用DELL 公司的POWERADGE 6850，體系開發的應用服務器選用J2SKD/J2EE RI 1.3，磁盤陣列柜選用IBM 公司的FATT600，此外體系配置中還有音訊服務器SilverStream JBroker MQ 和事務辦理器SilverStream JBroker TM 等，這些硬件設備首要完結體系內部的通訊、體系模型的辦理、體系數據的存儲等功能。
4、防火墻
為了提高系統網絡通信的安全，因此采用防火墻將外部網與內部網隔離起來。
（二） 系統軟件結構
本文開發的系統是一套交互式、分布式的仿真培訓系統，系統采用面向對象的J2EE 的網絡編程技術。 在系統開發過程中采用模塊化思想，將系統分為：基礎工程仿真培訓組件、桿塔工程仿真培訓組件、架線工程仿真培訓組件、接地工程仿真培訓組件、教練員站組件、學員站組件、仿真培訓系統支撐平臺組件RTI（Run Time Infrastructure）、遠程網絡培訓組件等8 個組件，這種開發方法可以保證系統具有“高內聚，低耦合”的特點。
1、仿真培訓系統培訓內容組件
該組件主要包括了：基礎工程仿真培訓組件、桿塔工程仿真培訓組件、架線工程仿真培訓組件、接地工程仿真培訓組件。輸配電線路施工包括基礎工程、桿塔工程、架線工程和接地工程，輸配電線路施工的仿真培訓系統就是要模擬這四大工程施工技術的操作環境，以實現基于計算機的仿真培訓。
2、仿真培訓系統支撐平臺組件RTI
本系統中的RTI 不同與高層體系結構（High LevelArchitecture，HLA）中的RTI，本系統的RTI 是輸配電施工仿真培訓系統的基礎，它為系統提供了透明、高效運行管理環境。作為整個系統的核心，RTI 在每個仿真應用的主機都有駐留程序，是聯系各個仿真應用交互操作的紐帶。在仿真系統運行過程中，各個仿真應用軟件只和其所在計算機中的RTI 駐留軟件進行接口，整個仿真系統內的相互交互任務由RTI 完成。RTI 為各個仿真應用之間的交互提供了通用服務，包括仿真應用管理、聲明管理、所有權管理、時間管理、數據分布管理和應用程序接口。RTI 也是電力線路檢修仿真培訓系統協調工作的管理操作系統組件。它主要包括：管理組件、圖形組件、數據通道處理程序、教練站和學員站的支撐系統組件以及各種功能的處理程序。
3、考試管理功能組件
該組件對當前全部注冊學員的考試過程和結果進行分層次管理。主要功能包括：在學員注冊信息列表中選擇一個學員，查看該學員各次考試的摘要信息；在各次考試的摘要信息中選擇某次考試，查看該學員在此次考試中的評分詳細信息；查看該學員在此次考試中的操作記錄；查看該學員在此次考試中的報警記錄；查看該學員在此次考試結束時輸配電線路施工現場的具體情況。本組件對操作成績的評定主要包括三個部分：輸配電線路施工操作步驟、輸配電線路施工操作質量和輸配電線路施工的操作報警，學員的總分為這三個部分的加權成績和。
五、相關技術
電力線路檢修仿真訓練體系是經過虛擬現實技能開發完結的, 虛擬現實在室內規劃、工業仿真、軍事航天和醫學許多等方面都有著廣泛的使用。虛擬現實在應急推演上有著很大的優勢, 首要體現在開放性、自主性、安全性、仿真性。尤其是安全性, 使參與訓練的人員不會由于操作過錯而發作危險。三維技能是虛擬現實的根底, 經過三維技能樹立的場景能夠讓使用者感受感同身受。體系首要是使用在電力線路的檢修上, 依據需求樹立三維場景和設備, 比方大街、修建、電線桿、變壓器。還有虛擬人物: 運轉人員、搶修人員、安監人員等。除此之外還要有搶修車輛和器件東西等等。三維場景樹立后, 要進行交互規劃, 當虛擬人物進行操作的時分, 對應的設備物體會發作改變, 改變狀況要依據每個設備物體自身的特性。訓練的意圖是讓受訓人員把握正確的操作和過程, 對于每一種故障或許事端, 都有相應的解決方案, 也稱為預案。體系能夠依據預案制造成腳本, 這個和影片腳本有些類似, 不一樣的是影片制造完結后是不能改變的, 而虛擬現實體系在運轉時依據操作人員的選擇會發生不一樣的改變。體系是靠推理機來完結此功用。為了完結多人協同作業, 需求使用網絡渠道, 經過網絡讓不一樣地理位置的人員能夠一起連人體系, 協同完結檢修作業。
六、仿真培訓系統的三維場景建模
輸配電線路施工的虛擬操作環境是構建根據Web 的輸配電線路施工仿真訓練體系的根底。要完成Web 環境下的3D 虛擬輸配電線路施工環境的構建，需求戰勝有限的帶寬和較大的網絡推遲對體系的實時功能的影響等問題。在當前的網絡環境下，如何在確保環境特征的一起盡可能的減少3D 模型的數據巨細對進步實時功能非常要害。在輸配電線路施工中通常需求根據不一樣的地勢采納不一樣的施工手法，例如在根底工程施工中，根底坑的開挖工程就需求根據土質的不一樣，挑選究竟采納人力、機械和爆炸哪一種作業方法。根據上述兩個方面的思考，這篇文章采用了MultiGenCreator 應用軟件來進行3D 模型的建模。MultiGen Creator 是美國Multigen－Paradigm 公司推出的仿真建模軟件，其最大的長處是：在確保較高真實感的一起盡量保持模型簡略緊湊，模型的面片數很少，這對于整個仿真訓練體系訓練的實時性起到了有利的支持。該軟件是僅有一個將多邊形建模、矢量建模和地勢生成集成在一個軟件包中的手動建模東西，這對于模仿輸配電線路施工的不一樣地勢、地貌是很便利的。
七、開發案例
以某供電公司倒桿應急處置方案為例, 介紹系統的設計過程: 首先建立所有三維物體, 虛擬人物,搭建起三維場景。人物要有生產調度、搶修班長、若干組員、配電專責、安全專責等工作人員。然后根據處理流程建立操作步驟, 建立步驟件的銜接和觸發、結束條件, 根據角色需要設置問題。再為所有步驟建立動作腳本。
結語
電力線路檢修仿真訓練體系的規劃開發觸及到了虛擬現實、三維、推理機、腳本規劃等技能, 該體系改變了傳統的訓練方法, 為檢修人員供給了一個學習、訓練和查核的渠道。該體系的完成, 證明了技能的有效性,具有重要的現實意義和廣泛的使用遠景。
參考文獻
[1]李天宇,張楊. 電力線路檢修仿真培訓系統的設計與開發[J]. 信息系統工程,2013,（11）.
電路設計的方法范文6
電子商務是買賣雙方通過Internet的信息流動來實現商品交換的。電子商務圖書交易系統不僅能有效解決傳統圖書交易中存在的客觀條件限制、工作效率低下等問題，也能進一步規范圖書交易活動；另外，網絡技術的發展也為信息系統的規劃、設計和實施提供了全新的技術支撐平臺和解決方案。
本文以系統思想為指導，將圖書交易的商務理論與現代信息技術有機結合，研究并創建了一個適合現代化特征的圖書交易系統，從而有效地解決圖書交易中的信息管理需求。
二、基于Web的商務系統優勢分析
與傳統的圖書交易模式相比，本系統具有以下優勢：
1.擴展了圖書交易范圍。傳統的圖書交易，競爭不夠充分，交易效果也不理想，而利用圖書交易系統，可將圖書交易范圍擴大到全省、全國，既擴大了視野，也增加了經濟效益。
2.提高了工作效率，節省了交易時間。采用本系統實施圖書交易以后，業務流程全部放在網絡上進行，快速有效，經濟效益好。
3.節省大量費用開支。采用本系統以后，可大量減少傳統圖書交易方式中的差旅費、交通費、活動費等一系列費用。
三、系統設計思想及系統結構
1.設計思想
(1)基于大型數據庫的存儲和管理
采用SQL SERVER 2005為后臺數據庫。
(2)采用ASP.NET+Server 2005為開發環境
大部分程序在服務器端執行，當程序執行完畢后，服務器僅將執行結果返回給客戶端，既減輕了客戶端的負擔，也提高了信息交互的速度。
2.系統的概要設計
系統的主要邏輯結構如圖所示。
系統的主要部分包括：
(1)用戶信息管理部分。包括用戶登錄、圖書信息管理、客戶賬單信息管理。
(2)圖書信息管理部分。包括圖書類別管理、圖書交易管理。
客戶成功購物過程如下：
系統的大致流程如下：
四、系統數據庫設計
系統主要數據表如下：
管理員信息表：Admin（編號，用戶名，用戶密碼，權限）
圖書類別信息表：classinformation(類別編號，類別信息，是否在首頁顯示，順序)
送貨方式表：delivery(編號，送貨/匯款方式，價錢，順序)
訂貨信息表:orders(編號，訂單用戶名，訂貨日期，圖書編號，圖書訂購數量，訂單編號，狀態，收貨人，收貨地址，郵編，留言，匯款方式編號，送貨方式編號，性別，總金額，姓名，郵箱，電話，用戶編號)
圖書信息表：（圖書編號，圖書名稱，作者，出版日期，積分，詳注，目錄，市場價格，會員價格，訂購次數，察看次數，折扣，類別編號，添加日期，vip價格，出版社，ISBN，頁數，開本，版本，簡介）
五、系統的主要模塊及實現
系統按使用流程主要分為兩個功能模塊。
用戶信息模塊。包括客戶、系統用戶的信息注冊、查看和更新。
圖書信息模塊。對于客戶，列出圖書的有效信息，以供客戶購買。
具體實現模塊如下：
(1)數據連接公用模塊
數據連接方法：
SqlConnection conn = new SqlConnection("server=localhost\\sqlexpress
;uid=sa;pwd=數據庫密碼;database=DatabaseName");
(2)用戶信息模塊
主要用來實現用戶的注冊、登錄及維護用戶基本信息。
(3)圖書信息模塊
主要是查看圖書信息列表、搜索圖書信息、顯示圖書信息；還能實現在線網絡客戶對圖書的購買、取消和完成結賬等功能。
系統圖書信息搜索中，又分為模糊搜索、高級搜索。
模糊搜索中，客戶可通過圖書大致類別信息查詢圖書信息列表。高級搜索中，客戶可通過選擇或輸入圖書的具體名稱、出版社、出版時間或圖書價格范圍來進行查詢。
(4)系統管理模塊
主要實現圖書基本信息的添加和刪除，客戶訂單信息管理，商品類別管理等。
(5)數據導出導入模塊
主要實現批量圖書信息的導入和圖書銷售信息的導出。
(6)財務管理模塊
主要實現財務信息管理。
六、系統安全性
系統采取了以下措施保證系統安全穩定。
1.身份鑒別和數字簽名。系統采用了身份鑒別和數字簽名技術，既防止收到偽造的信息，還要防止對方事后抵賴等問題。
2.分門別類管理用戶。系統將用戶分為：一般客戶、系統管理員、圖書管理員和財務管理員，不同的用戶擁有不同的權限。
3.系統日志。系統對某些重要的數據和關鍵性操作會自動記錄在系統日志中。
4.數據加密。系統采用了IDEA和MD5相結合的方法對數據進行了加密。
5.防火墻。主要目的是對受保護的網絡實現訪問控制。
七、結束語
基于WEB的圖書交易系統是借助先進管理思想，結合圖書交易實際情況而開發出來的產品化系統，該系統的實施，將使圖書管理、圖書交易、費用結算和財務管理等業務流程得到大幅度優化，工作效益得到提高，經濟效益得到改善，相信該系統有一定的推廣價值。
參考文獻
