时间：2023-10-12 16:12:19
【关键词】计算机 电路设计 辅助 方法
之前在进行电路设计的时候，主要就是靠人工将一些电子元件通过导线然后连接起来，对于一些比较简单的电路，这样的方法还是可行的，但是现在的电路设计越来越复杂，在进行人工连接电路的时候就显得无从下手。所以人们才开始采用印制电路板的方式来进行电路的连接，传统的手工方式制作的话，工作量是比较的大，而且制作的周期也比较的长，往往很小的电路板也需要很长的时间才能够经过很多人制作出来，而且在后期如果要进行修改的话也比较的麻烦。随着计算机技术的应用，就能够很好的去解决这些问题。在通过计算机进行辅助电路设计的时候，往往之前需要很多人才能完成的工作，现在也只需要一个人就可以完成，而且在进行电路设计的时候，时间的周期也缩短了很多。
一、计算机辅助电路设计的一些优点
在采用计算机辅助电路设计的时候，主要就是利用了计算机模拟代替了之前的通过搭接来对电路进行试验的方法，这样的话在电路的设计阶段，就可以减少很多去验证电路的工作量，使得在进行电路设计的过程当中，进程会比之间快了很多。现在很多的专业软件上面都有很多的参数数据库和图形数据库，在设计当中需要用到的电子元件基本上这些数据库当中都能够提供，如果有些电子元件在数据库当中没有的话，那么也可以在设计之间先设计好这样一个电子元件的模型放入到相应的数据库当中，在设计当中如果需要的话那么也就可以很方便的直接拿出来用。同时在进行印刷电路板设计的时候，也可以采用相应的印刷电路板设计的专业软件，而这些专业的软件是可以进行自动布线布局以及后期处理的作用。而在进行图纸的绘制时，也可以采用相应的软件来进行制版。这样的话对于电路设计的周期就可以缩短很多，而且成本的费用也可以节约不少。
二、计算机辅助电路设计的具体方法
（一）设计电路图。在设计一个电路，要想使得它能够去完成一定的作用和功能，就应该先要设计好一个比较完整是电路原理图。在使用计算机复制电路设计的时候，采用计算机技术来设计电路的原理图是非常方便的，而且在设计的过程当中对于一些不合理需要修改的地方进行修改的时候也非常的方便，同时在设计好了电路的原理图之后，在通过相关的专业软件进行自动的布线布局，对于最后制作成线路板的版图也非常的方便。首先就是要在计算机当中打开进行原理图设计的专业软件，在打开了专业的设计软件之后就应该要新建一个文件，然后还要加载一些原理图设计的数据库。如果在这些电子元件库当中没有设计所需要的电子元件，那么就需要使用电子元件的生产软件，制作出相应的电子元件，然后就可以按照之前的电路设计的构思，调用数据库当中的电子元件来进行电路原理图的设计。在设计的当中，对于那些有电气性能连接的电子元件，就应该要用线把这些电子元件的管脚连上，而对于设计当中的总线电路，则可以才有一个总线来进行连接，这样的话就减少在设计当中连接的线条比较多的麻烦。但是如果需要在总线的两端分出很多的线条，那么就需要对这些线条进行相应的标注。而有些的线路上如果是有节点的话，那么就必须要把这些节点连接起来，不然的话计算机系统就会认为这些线路是没有连接在一起的。
在原理图的设计完成了之后，就应该要建立相应的网络表。在原理图和印制线路版图的之间，是需要靠网络表来进行连接的，要想将原理图最终变成相应的线路板版图就需要通过网络表来完成。首先要打开印制线路版图的相关软件，然后加载成功相应的数据库。在禁止布线层当中画好相应的印制线路版图的基本外形，然后就对自动布线的设置进行相应的调整，使得印制线路版图能够很好的达到设计的相关要求。在通过相应的网络表，通过自动布局的命令来摆好那些相应的组件，还应该要通过自动布线的命令来进行布线，这个过程是需要一定的时间才能够完成的。在完成了上述过程之后，在通过人工来对电路图当中一些不合理的地方进行调整，是电路图的设计能够合理。在全部完成电路设计之后，就可以生产电路板。
（二）设计电路板的版图。现在很多电路板厂在生产电路板的时候，基本上都是根据用户自己设计的印制线路版图来进行生产的。如果是那些已经成型了的电路板，还想要多生产一块或者是很多块的话，就可以直接利用计算机来进行辅助的设计，在生成了印制线路版图之后在进行电路板的生产。针对一些线路比较简单的电路，可以采用刻度尺度量的方法来将印制线路版图输入到计算机当中，首先要在线路当中的某一角设置一个原点，然后其他的点则是可以用这点来进行参照，然后来用刻度尺进行度量。针对一些线路比较复杂，电子元件比较多的电路，如果还是采用刻度尺来进行度量输入的话，那么就需要很多的时间，而且精确度也不是很高。这种情况下，就可以采用扫描仪将印制线路版图输入到计算机当中。通过这种方法，就可以省去很多的麻烦，而且还可以减少一些差错，所以采用扫描仪将印制线路版图输入到计算机当中，在提高电路质量的同时还可以提高工作的效率。
三、结束语
在社会的科学技术不断发展的时候，计算机辅助电路设计的方法也在不断的发展和更新，所以电路的设计者也应该要不断的学习新的技术和知识，使自己可以得到相应的提高，才能够更好的满足科学技术的发展需要。
参考文献：
[1]叶勇盛.计算机辅助电路设计教学方法研究与实践[J].职业教育研究，2010，03：90-91.
[2]侯云涛.APFC电路的计算辅助设计与仿真研究[D].西北大学，2003.
[3]张尚韬.计算机辅助电路分析程序设计（CAA）[J].福建信息技术教育，2008，01：25-28.
关键词：PLC；控制系统；软件设计
中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1007—9599 （2012） 14—0000—02
PLC控制系统的设计是一项十分复杂的工作。一个PLC控制系统，经过不同的人设计，会形成不同的控制风格，但是系统设计的优劣最终要由使用者来进行评价。
由于PLC的所有控制功能都是以程序的形式来实现的，因此，PLC控制系统设计的大量工作都集中在软件程序设计上，即体现在梯形图的设计上。根据系统的控制流程图或波形图设计PLC梯形图程序，即所谓的编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步。常用的编程方法有经验设计法、逻辑设计法、波形图设计法和流程图设计法等。下面重点介绍根据继电器的电路原理图设计PLC的梯形图程序与用功能流程图法设计PLC的梯形图。
一、根据继电器的电路原理图设计PLC的梯形图程序
继电器控制系统是典型数字量控制系统。我们可以用设计继电器控制线路的方法来设计比较简单的PLC梯形图程序。这种设计方法没有普遍的规律可循，这种设计方法就是经验设计法，程序设计的质量与设计者的经验和水平关系很大。要设计好梯形图，首先要深入了解控制要求，同时还要有一定的电器设计的实践经验。经验设计法对于简单控制系统的设计是很有效的，并且它是设计复杂控制系统的基础，要很好地掌握。但这种方法主要依靠设计者的经验，所以要求设计者在平常的工作中注意收集与积累各种典型环节程序段，从而不断增加自己的经验。
（一）根据继电器的电路原理图设计PLC的梯形图程序的步骤
首先设计者要了解和熟悉被控设备的机械部分的动作情况和工艺过程，根据继电器线路图分析和掌握控制系统的工作原理。确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位、输出位的地址，画出PLC的外部接线图。确定与继电器线路中的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位（M）和定时器（T）的地址。从而建立起继电器控制线路与PLC的梯形图的位地址之间的对应关系。根据上述关系画出PLC的梯形图程序。在编写程序过程中，可以借鉴现成的标准程序，但必须弄懂这些程序段，否则会给后继工作带来困难。编写程序过程中，要及时对编出的程序进行注释，以免忘记其相互关系，要随编随注。注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。设计时应注意梯形图与继电器电路的区别。梯形图是一种软件，是PLC图形化的一种程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而PLC的CPU是串行工作的，每个时刻CPU只能处理一条指令。
（二）根据继电器电路图设计PLC的接线图和梯形图时应注意的问题
应遵循PLC梯形图的语法规则。在继电器电路中，触点可以放在线圈的左边也可以放在线圈的右边，但在梯形图中必须放在线的右边。设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点的串联、并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置电路的存储器位，它类似于继电器控制线路中的中间继电器。尽量减少PLC的输入输出信号。与继电器线路不同，一般只需一个动合触点给PLC提供输入信号，在梯形图中可以多次使用一个位的动合触点与动断触点。在继电器的控制线路中，如果几个触点的串联、并联电路总是作为一个整体出现，可以把它们作为PLC的一个输入信号，只占用PLC的一个输入点。为了减少PLC的指令条数，在梯形图程序中单个触点与电路块串联时应放在右边，与电路并联时应放在下面。
二、用功能流程图法设计PLC的梯形图
（一）功能流程图控制法
功能流程图控制法是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，对生产过程中的各个执行机构自动有序地进行操作，其基本的指导思想是将系统的每一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段成为一步，并用编程元来代表各步。
（二）功能流程图转换梯形图的基本规则
功能流程图转换梯形图时，转换实现的条件是在功能流程图中，步活动状态的进展是由转移的实现来完成的。转移的实现必须同时满足两个条件：1.该转移的所有前步必须都是活动步。2.相应的转移条件都得到满足。如果转移的前步或后步不止一个时，转移的实现称为同步实现。为了加强同步实现，有向线段的水平部分用双线表示。
（三）转移实现应完成的操作
转换实现时应完成以下两个操作：1.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的后步都变为活动步。2.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的前步都变为不活动步。
以上规则可以用于任意结构的功能流程图中，其区别如下：在顺序结构中，一个转移仅有一个前步和后步；在并行结构中，转移有几个后续步，在转移实现的同时将所有的后续步编程元件置位。在并行结构的合并处转移有几个前步，它们均为活动步时才能实现转移，在转移实现时应将所有前步的对应编程元件复位。在选择结构的分支与合并处，一个转移实际上只有一个前步与后步，但是这一步可以使多个前步或后步中的一步。
（四）根据流程图用启保停电路设计梯形图的方法
2.实习内容：
对典型机床的电气控制设备进行系统设计，制作和调试。包括对元器件的认识，线路图的绘制，线路的连接，系统的调试等。
3.实习地点：
4.工作单位：
5.实习器材：继电–接触器电气控制系统线路板，导线，工具等
6.实习目的：
以典型机床电气控制设备为例，进行系统设计，制作和调试，并在具体的制作过程中在动手能力上得到训练，同时也要进一步培养团队合作精神。
7.前言：
随着计算机技术、电力电子技术、自动控制技术的发展，电气控制技术已由继电–接触器接线的常规控制转向以计算机为核心的软件控制。plc和变频器是典型的现代电气控制装置。但由于继电–接触器电气控制系统线路简单、价格低廉，多年来在各种各样生产机械的电气控制体统领域中仍应用较为广泛。
8.实习过程：
1.熟悉元器件
1)熔断器
熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。主要用作电路或用电设备的短路保护，有时对严重过载也可起到保护作用。熔断器的熔体串联在被保护电路中，当电路正常工作时，熔体中通过的电流不会使其熔断;当电路发生短路或严重过载时，熔体中通过的电流很大，使其发热，当温度达到熔点时熔体瞬间熔断，切断电路，起到保护作用。我们此次实习中使用的是螺旋式熔断器，其图形及文字符号如图1所示。
2)热继电器
利用热继电器可对连续运行的电动机实施过载及断相保护，可防止因过热而损坏电动机的绝缘材料。由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能作瞬时保护，更不能作短路保护，因此，它不同于过电流继电器和熔断器。热继电器中产生热效应的发热元件，应串联在电动机绕组电路中，这样，热继电器便能直接反映电动机的过载电流。其接触点应串联在控制电路中，一般有常开和常闭两种，作过载保护用时常使用其常闭触点串联在控制电路中。热继电器的发热元件、触点的图形符号和文字符号如图2所示。
3)按钮
按钮是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器，在低压控制电路中，用来发出手动指令远距离控制其他电器，再由其他电器去控制主电路或转移各种信号，也可以直接用来转换信号电路和电器连锁电路等。按钮有常开和常闭两种触点，按钮的图形及文字符号如图3。
4)行程开关
行程开关也称为位置开关或限位开关。用于检测工作机械的位置，是一种利用生产机械某些部件的撞击来发出控制信号的主令电器，所以称为行程开关。将行程开关安装于生产机械行程终点处可限制其行程。主要用于改变生产机械的运动方向、行程大小及位置保护等。
5)交流接触器
接触器是一种用来频繁地接通和断开负荷电流的电磁式自动化切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的保护功能，适用于频繁操作和远距离控制，是电力拖动自动控制系统中使用最广泛的电气元器件之一。交流接触器主要由电磁机构、触电系统、灭弧装置和其他辅助部件四大部分组成。当吸引线圈得电后，线圈电流在铁心中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧反力的电磁吸力，使衔铁带动触点动作。触点动作时，常闭触点先断开，常开触点后闭合。当线圈中的电压值降低到某一数值时(无论是正常控制还是欠电压、失电压故障，一般降至线圈额定电压的85%)，铁心中的磁通下降，电磁吸力减小，当减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁在复位弹簧的反力作用下复位，使主、辅触点的常开触点断开，常闭触点恢复闭合。这也是接触器的失压保护功能。接触器的符号如图4。
2.电气控制线路的绘制
电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用于机械设备的电气工程图有3种：电路原理图、接线图、元器件布置图。电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制而成的。
1)电气原理图
电气原理图是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的动作原理，用于分析动作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电气元器件的实际结构和安装情况。通过电路图，详细地了解电路、设备电气控制系统的组成和工作原理，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接线图的重要依据。电气控制线路分主电路和控制电路。主电路用粗线绘出，而控制线路用细线绘出。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。电气控制线路中，同一电器的各导电部分如线圈和出头常常不画在一起，但要用同一文字符号标注。本次实习的电气原理图见附录。
2)电气安装接线图
电气安装接线图也叫电气装配图，它是根据电气设备和电器元件的实际结构、安装情况绘制的，用来表示接线方式、电气设备和电气元器件的位置、接线场所的形状和尺寸等。电气安装接线图只从安装、接线角度出发，而不明显表示电气动作原理，是供电气安装、接线、维修、检查用的。电气安装接线图的特点是：所有的电气设备和电气元器件都按其所在位置绘制在图纸上。本次实习的电气安装接线图见附录。
3.电气控制线路的设计
工业生产中，所用的机电设备很多，但其电气控制系统的设计原则和方法却基本相同。电气控制系统的设计一般包括确定拖动方案，选择电动机容量和设计电气控制线路。电气控制线路的设计又分为主电路设计和控制电路设计，一般情况下电气控制线路指的是控制电路的设计。电气控制线路设计主要采用两种设计方法：经验设计法和逻辑设计法。
1)电气控制线路设计的一般原则
最大限度的满足机电设备对电气控制线路的要求;
在满足生产要求的同时，应尽可能地使线路简单、实用;
保证控制安全，便于操作和维修。
2)电气控制线路设计的内容和步骤
a.确定电气设计的技术条件;
b.选择电气传动形式和控制方案;
c.确定电动机的类型、容量、转速、和型号;
d.设计电气控制原理图;
e.选择电器器件，制定电动机和电器器件明细表;
f.设计电动机、执行电磁铁、电气控制元件，以及检测元件的总布置图;
g.设计电气柜、操作台、器件安装板以及非标准器件专用安装零件;
h.绘制装配图和接线图;
i.编写设计计算说明书和使用操作说明书。
3)设计过程中应注意的问题
a.同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的外部接线，缩短连接导线的数量和长度;
b.在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化电路;
c.在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性;
d.在控制线路中应避免出现寄生电路;
e.避免电器依次动作;
f.在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。
4.电气控制线路的连接
根据接线图的连接，主电路板用粗线连接，控制电路板用细线连接。在连接当中，可以将各导线标号，便于连接，防止导线接错带来不必要的麻烦。
接线时应合理使用工具可以方便接线，导线连接尽量美观。
9.问题分析
此次实习中通过从始到终的一系列操作，我觉得在此过程中应注意以下问题：
1.在绘制接线图时要统一规划，尽量避免线路交叉，为每个节点标好号，线路图要清晰明了;
2.在熟悉元器件时要用万用表测试各器件，看各器件是否完好，另外还要测试其功能，如交流接触器、热继电器的常开、常闭触点，开关的用途等;
3.在下线前要将线给弄直，长短合适，接口处要将线往上拱一下，以便于维修时操作。尽量避免线路交叉、架空，为线路标好号;
4.要注意灯泡的位置是否正确，不要将小瓦数的安放在大瓦数处，以免烧掉;
5.在线路中间尽量避免接口，以防止中电;
6.测试过程中要注意安全，如出现问题可试着用万用表逐点检查。
10.心得体会
通过此次实习，总共有几点认识∶
1.熟悉了各种低压电器的应用和工作原理，并了解接线过程;
【关键词】470MHz；功耗；通信模块
1、引言
随着计算机网络技术、传感器技术及无线通信技术的高速发展，具备以上三种技术的无线传感网络日益引起了人们的高度关注[2]。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景[3]。无线通信模块一般被布置在环境比较恶劣、无人值守区域，因此无线通信模块能量受到限制。因此，低功耗成为了无线传感器网络最重要的设计准则之一。故此，本文提出了以MSP430F5529单片机和CC1200射频芯片分别作为处理器模块和射频通信模块，制作470MHz频段的无线通信模块。
2、470MHz无线通信节点的总体设计
470MHz无线通信模块的总体设计分为硬件总体设计和软件总体设计，其中硬件设计方案为本文重点设计对象。硬件设计方案中重点设计470MHz频段无线射频模块。470MHz无线通信模块的总体设计中的软件设计方案是对470MHz频段无线射频模块底层驱动进行设计。470MHz无线通信节点总体设计方案和实际模块，如下图1，图2。
图1 470MHz无线通信节点总体设计方案
图2 470MHz无线通信节点实物图
2.1470MHz无线通信节点的硬件设计
为解决现有通信模块技术中存在的问题，本文提供一种支持IEEE802.15.4g标准的470MHz无线通信模块。本文主要介绍470MHz无线通信模块的硬件设计，硬件设计总体分为微控制器电路设计、无线射频电路设计、接口调试电路设计以及供电电路设计。
2.1.1微控制器电路和接口调试电路的设计
微控制器电路选用了TI公司生产的MSP430F5529芯片，该芯片是16位超低功耗微处理器，最高工作频率为25MHz，内置128K字节的闪存，同时还具有非常丰富的外设接口等。微控制器电路设计部分，包含外接接口电路设计、复位电路设计和晶振电路设计。微控制器和接口电路，如图3。晶振电路采用的是一个为32.768KHz的外部低速时钟源，另一个为16MHz的高速外部时钟源来稳定系统时钟[4]。MSP430F5529的启动方式为上电复位。主控电路模块和射频电路模块的通信方式是通过SPI来进行的。接口调试电路设计采用一个JTAG接口。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。
图3 470MHz无线通信节点微控制器和接口电路
2.1.2射频电路的设计
射频模块芯片选用采用TI公司的CC1200无线射频收发芯片，CC1200 器件是一款全集成单芯片射频收发器，高性能低功耗芯片，此器件设计用于在成本有效无线系统中实现极低功耗和低压运行的高性能。射频电路的设计是470MHz无线通信节点设计的核心。射频电路设计需要注意的是巴伦电路的设计、微带传输线的设计和射频电路的设计[5]。射频电路设计，如图4。
2.1.3供电电路设计
下面接收供电电路设计，电源模块采用普通的可充电的锂电池。输入电压通过AMS1117稳压芯片将电压转换成3.3V电压，为整个电路提供稳定的电源；当电池电量达不到最低电量要求时，可以通过5V电源接口对电池充电，充电芯片采用的是MCP738332[6]。供电部分电路设计，如图5。
2.2470MHz无线通信模块的软件设计
本章只是大体说下无线通信模块的软件设计，不做具体介绍。首先进行串口通信设计节点接收数据传递给上位机直观显示出数据采用串口通信方式。首先进行串口初始化通信设计。初始化完成后可通过串口给节点发送指令来控制节点的数据通信。还有射频模块主程序设计先要配置射频寄存器参数本设计可以通过配置射频寄存器参数来选择信道，中心频率，发射功率，传输速率等系统参数。在设置发送命令给射频芯片，微控制器芯片将发送命令通过SPI传输给射频芯片可以改变射频芯片的工作模式。射频可以通过一些配置来控制射频芯片工作机制的设置，例如中断设置，模式设置，数据包处理设置等。
图4 470MHz无线通信节点射频电路设计
图5 470MHz无线通信节点供电电路设计
3、实验测试
根据国家标准GB/T 15629.15-2010《信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网》中针对470MHz测试的性能指标要求，提出470MHz无线射频模块射频性能总体测试方案，包括发射功率测试、通信距离测试。
3.1发射功率测试结果
将模块通过连接线连接到设置好的频谱分析仪（N9010A）上，读取数据并截图，如下图
图6 模块功率测试
由上图可知，模块的最大发射功率为14.61dBm，并且基本没有带外杂散辐射，符合标准。
3.2、通信距离测试结果
抽取两个节点，分别下载发送和接收程序，两个模块进行点对点的测试（两点距离为1.2公里处），通过串口助手将数据打印出来并分析，结果如下表
表2 实际通信距离测试
4、结论
本文根据无线传输原理、无线射频电路设计技术及无线传感网技术，重点研究巴伦电路设计、微带传输线设计及PCB设计技等关键设计电路，完成设计470MHz频段无线传感网节点，以MSP430F5529单片机和CC1200射频芯片分别作为微控制器模块和射频通信模块，设计完成模块，使模块能够实现通信模块的通信距离达到1200m和发射功率达到14dBm等方面的一系列技术指标。
参考文献
[1]马祖长，孙怡宁，梅涛.无线传感器网络综述[J].通信学报，2004，04：114-124.
[2]戴莹.无线传感器网络在智能电网中若干关键问题的研究[D].合肥：合肥工业大学，2013.
[3]AkyilidizIF，SuW，Sankarasubrmaniam Y， et al.Wireless sensor networks： a survey[J].Computer Networks，2002，38（4）： 393-422.
[4]刘旭.基于IEEE802.15.4g的无线通信系统开发与研究[D].山东：山东大学，2013.
关键词：电子技术；思维流程图；类；继承
1 思维流程图教学法
所谓思维流程，就是我们平时所说的“思路”。把基于一门课程或其中某一部分内容本身内在逻辑关系的讲课（学习）思路用一张图表示出来，此图即为思维流程图。主要以思维流程图为线索、为工具进行教学的方法，我们称之为思维流程图教学法。
英国学者Tony Buzan的理论，人类大脑的自然思考方式为放射性思考，即每一种进入大脑的资料，都可以成为一个思考中心，每个中心均可继续向外散出成千上万的可成为另一个中心的连结，最终形成大脑资料库。基于上述理论，我们在电子技术的教学中运用了思维流程教学法，即结合人脑的放射性思考方式，把不同电路分析、设计的不同阶段所涉及的问题剥离出来，形成一个个问题域，作为激发学员思维的一个个思考节点，以流程图的方式连接各个问题域，最终使学T头脑中建立起关于不同电路分析与设计的有序的知识库，并培养学员独立分析与设计电子电路的能力。
下面以“放大电路基础”为例，介绍一下我们是怎样将该章主要内容转换成思维流程图并利用流程图实施教学的。
2 思维流程图的提出
根据教学目的，教学内容，从放大电路所涉及的最基本问题入手，按照放大电路分析、设计流程，找到各个阶段的问题域与思考中心，并将所有问题域连接起来，形成思维的主流程。
本章的教学内容是放大电路分析与设计。教学目标是使学员能够分析放大电路的性能指标，并根据不同的实际需要，选择、设计放大电路。为了激发学员的兴趣，驱动学员的思维，我们先提出了如下问题：1）放大电路中的“放大”是何含义？2）在放大电路工作中，如何保持能量守恒？3）如何实现放大？4）放大电路如何构成？5）放大电路如何工作？6）如何衡量放大器的性能？尔后，围绕几个问题，我们展开如下讨论：
模拟电子技术中的放大，是把小电压、小电流或小功率输送到放大电路中，在放大电路的输出端得到一个大电压、大电流或大功率。从小电压、小电流、小功率转化为大电压、大电流、大功率，多余的能量从哪里来呢？这个问题的设置，使得学员从第一个问题转到第二个问题，顺便引出了放大电路工作的外因：外加电源――能量的补充源，而且使同学们明白，放大电路只是一个能量转化器，而并非能源供应者。那么，为什么放大电路可以作为能量转化器呢？据此，引导学员从第二个问题转到第三个问题，并引出放大电路的核心器件――三极管。但是，三极管是一个非线性器件，其输入输出换以为非线性，其输入输出不成正比，而且工作点会发生变化。为了引导学员找出放大电路工作的内因，设计如下问题：小电压、小电流、小功率直接输入到三极管的输入端，直接从三极管的输出端测量输出电压、电流和功率，那么输出量和输入量能严格成正比例吗，会不会产生失真？这样一环一环地设问，我们得到了放大电路工作的内因：放大电路的静态工作点。通过上述分析，我们诱导学员从放大电路最基本的问题，直到放大电路的分析、设计流程，通过对一个又一个问题的思考，懂得：任何放大电路的分析与设计，必须遵循先静态、后动态的顺序，静态是条件，动态是目的。要设计静态偏置电路，以达到动态放大的目的；要设计适当的交流通路形式+不同的直流通路形式=不同组态的电路。此外，对于不同的放大电路，要进行性能的测试与分析，以改进电路的设计。
3 由主流程图到综合图
在笔者的实施过程中，把思维流程图分为主流程图和综合图――详细的思维流程图。主流程图作为整章的知识框架，指明全章所要研究的大问题及其逻辑关系。综合图是在主流程图的基础上，针对具体电路，以电路的分析设计步骤为流程，概括主流程所涉及的基本概念、基本原理、基本方法、基本电路，表达并指出合知识点之间的纵向和横向关系，结点的位置、应用和延伸等。如在放大电路的综合图中，我们以三极管构成的共发射极放大电路为例，以分析和设计所要考虑的步骤和流程，串接了分析和设计放大电路所需要的方法、工具及理论。如果把放大电路看作一个基本的“类”，那么，共射极放大电路、共基极放大电路、共集电极放大电路、场效应管放大电路、多级放大电路，可看做“放大电路类”的特例。由于特例对“类”的属性具有继承性，特例之间的属性具有共性，因此共发射极放大电路的分析方法、手段是从“放大电路类”中继承来的，而其他不同结构的放大电路的分析方法和手段，也应该与共射极放大电路的分析方法和手段大体相同。
在综合图中，由于“类”间属性存在共性，教员重点讲述一种放大电路，其余的放大电路可让学员举一反三，在自学的基础上加以掌握。这样，学员可在自学中“反刍”已有的知识，系统归纳和掌握整章内容，并建立起知识结构的整体框架。
4 运用思维流程图教学法所做的工作
把思维流程图教学法运用于电子电路教学中，教学组进行了大量的工作：
（1）多名任课教员集体备课，绘制思维流程图。一幅科学、严谨的思维流程图往往需要集中多名教员的智慧，深入钻研，反复修改，才能绘制出来。开课前，绘出整个课程的思维流程图；对不同的章（节）的教学内容，提炼出不同的逻辑结构，绘制出相应的主流程图和综合图。
（2）编制教学实施方案，按思维流程图灵活施教，教学中根据学员的接受情况随时调整教学内容和进度。
（3）制作课件，配合动画仿真。思维流程图教学法的运用应与多媒体教学紧密结合。为此，我们制作了与思维流程图教学法相配套的不同层次、不同版本的中英文课件，并纳入相应的教学实施方案，提高思维流程图教学法的教学效果。对难点和重点问题，先采用EWB仿真软件、以动画的形式进行讲解，在进行理论分析。
5 教学效果
（1）培养了学员的逻辑思维能力。思维流程图教学法，突显了课程的系统性和知识的内在联系，培养了学员的逻辑思维能力，使学员能够在较短的时间内，轻松、愉快、高效地掌握模拟电子技术的基本内容。
（2）培养了学员的自学能力。由于思维流程图具有“类”的继承关系，当教员讲清楚关键问题后，即可让学员自学，培养了学员的自学能力。
（3）提高了教学效率。思维流程图思路清晰，一目了然，教员无须花很多时间板书，学员也无须把主要精力花在记笔记上。讲课时教员可根据学员的学习情况随时调节教学内容和教学进度，把省下来的时间用于扩充教学内容（如EDA技术），从而开阔了学员的眼界，提高了教学效率。
思维流程图教学法在“模拟电子技术”课程教学中的运用还刚刚开始，虽然收到了明显的教训效果，但在思维流程图的合理绘制、与其他教学方法的有机融合、教员讲授与学员自学二者关系的处理等方面，还需要进一步深入探索。我们相信，这种教学方法对改进教学方法、提高教学质量具有普遍的应用价值，希望大家共同努力，使之得到广泛运用，并不断臻于完善。
参考文献
plc控制系统的设计是一项十分复杂的工作。一个plc控制系统，经过不同的人设计，会形成不同的控制风格，但是系统设计的优劣最终要由使用者来进行评价。
由于plc的所有控制功能都是以程序的形式来实现的，因此，plc控制系统设计的大量工作都集中在软件程序设计上，即体现在梯形图的设计上。根据系统的控制流程图或波形图设计plc梯形图程序，即所谓的编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步。常用的编程方法有经验设计法、逻辑设计法、波形图设计法和流程图设计法等。下面重点介绍根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序与用功能流程图法设计plc的梯形图。
一、根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序
继电器控制系统是典型数字量控制系统。我们可以用设计继电器控制线路的方法来设计比较简单的plc梯形图程序。这种设计方法没有普遍的规律可循，这种设计方法就是经验设计法，程序设计的质量与设计者的经验和水平关系很大。要设计好梯形图，首先要深入了解控制要求，同时还要有一定的电器设计的实践经验。经验设计法对于简单控制系统的设计是很有效的，并且它是设计复杂控制系统的基础，要很好地掌握。但这种方法主要依靠设计者的经验，所以要求设计者在平常的工作中注意收集与积累各种典型环节程序段，从而不断增加自己的经验。
（一）根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序的步骤
首先设计者要了解和熟悉被控设备的机械部分的动作情况和工艺过程，根据继电器线路图分析和掌握控制系统的工作原理。确定plc的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位、输出位的地址，画出plc的外部接线图。确定与继电器线路中的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位（m）和定时器（t）的地址。从而建立起继电器控制线路与plc的梯形图的位地址之间的对应关系。根据上述关系画出plc的梯形图程序。在编写程序过程中，可以借鉴现成的标准程序，但必须弄懂这些程序段，否则会给后继工作带来困难。编写程序过程中，要及时对编出的程序进行注释，以免忘记其相互关系，要随编随注。注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。设计时应注意梯形图与继电器电路的区别。梯形图是一种软件，是plc图形化的一种程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而plc的cpu是串行工作的，每个时刻cpu只能处理一条指令。
（二）根据继电器电路图设计plc的接线图和梯形图时应注意的问题
应遵循plc梯形图的语法规则。在继电器电路中，触点可以放在线圈的左边也可以放在线圈的右边，但在梯形图中必须放在线的右边。设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点的串联、并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置电路的存储器位，它类似于继电器控制线路中的中间继电器。尽量减少plc的输入输出信号。与继电器线路不同，一般只需一个动合触点给plc提供输入信号，在梯形图中可以多次使用一个位的动合触点与动断触点。在继电器的控制线路中，如果几个触点的串联、并联电路总是作为一个整体出现，可以把它们作为plc的一个输入信号，只占用plc的一个输入点。为了减少plc的指令条数，在梯形图程序中单个触点与电路块串联时应放在右边，与电路并联时应放在下面。
二、用功能流程图法设计plc的梯形图
（一）功能流程图控制法
功能流程图控制法是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，对生产过程中的各个执行机构自动有序地进行操作，其基本的指导思想是将系统的每一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段成为一步，并用编程元来代表各步。
（二）功能流程图转换梯形图的基本规则
功能流程图转换梯形图时，转换实现的条件是在功能流程图中，步活动状态的进展是由转移的实现来完成的。转移的实现必须同时满足两个条件：1.该转移的所有前步必须都是活动步。2.相应的转移条件都得到满足。如果转移的前步或后步不止一个时，转移的实现称为同步实现。为了加强同步实现，有向线段的水平部分用双线表示。
（三）转移实现应完成的操作
转换实现时应完成以下两个操作：1.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的后步都变为活动步。2.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的前步都变为不活动步。
以上规则可以用于任意结构的功能流程图中，其区别如下：在顺序结构中，一个转移仅有一个前步和后步；在并行结构中，转移有几个后续步，在转移实现的同时将所有的后续步编程元件置位。在并行结构的合并处转移有几个前步，它们均为活动步时才能实现转移，在转移实现时应将所有前步的对应编程元件复位。在选择结构的分支与合并处，一个转移实际上只有一个前步与后步，但是这一步可以使多个前步或后步中的一步。
（四）根据流程图用启保停电路设计梯形图的方法
根据功能流程图设计梯形图时，可以用存储器位m来代表步。某一步为活动步时，对应的存储器位为1，某一转移实现时，该转移的后步变为活动步，前步变为非活动步。很多转移条件都是短信号，即它存在的时间比它激活的后步时间短，因此应使用有记忆的电路或指令（如启保停电路和置位、复位指令）来控制代表步的plc内部存储器位。下面先介绍由启保停电路控制代表plc内部位存储器的方法。
启保停电路仅仅使用线圈与触点指令，任何一种plc都有这类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任何类型的plc。设计启保停电路的关键是找出它们的启动条件与停止条件。根据转移实现的基本规则可知，转移实现的条件是它的前步为活动步，并且满足其转移的条件。
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（五）选择序列结构的功能流程图的编程方法
如果某一步的后面有n条分支组成的选择序列，该步在满足转移条件时，可以转移到n步中的任一步中去，其停止条件应为这n步对应的存储器位的动合触点相串联。一般说来，对于选择序列的合并，如果某一步之前有n步转移（即有n条分支进入该步），则代表该步的存储器位的启动电路有n条支路并联组成，各支路由某一前步对应的存储器位的动合触点与相应的转移条件对应的触点串联而成。
任何复杂的功能流程图都是由顺序结构、选择序列结构和并行序列结构等组成的。如果掌握了这些基本结构的编程方法，就可以快速设计出任何复杂的功能流程图对应的梯形图程序。
（六）根据流程图用置位、复位指令设计梯形图的方法
顺序结构功能流程图编程的方法编制的梯形图与功能流程图的对应关系，这种编程方法与装移实现的基本原则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的功能流程图的梯形图时，更能发挥出其优越性。
1.1工业建筑工程电气的初步设计
对工业建筑工程的电气系统进行初步设计。在此阶段，我们需要进行工业建筑电气专业设计，包括设计建筑电气的设计说明书、设计图纸、主要电气设备明细以及建筑电气计算书。区别于普通建筑电气设计，我们应在设计说明书中说明工业设备的排列和用电分配，在设计图纸中标明，由于设备的使用是工业建筑的特点之一，这就要求我们还需做好针对于这些设备的电气计算书。
1.2工业建筑工程电气的深度设计
这个阶段就是对初步设计的深化计算，除了要仔细校核用电方式和线路设置，还好计算好线路的预留量，以在施工过程中遇到问题。在进行设计，校正与修改，使其成为可正常动作的电气系统后，还需整理出相关文件进行备案，以确保在设计过程中遇到故障时有据可寻。
1.3工业建筑工程电气的施工图设计
施工图的设计是指，考虑到在建筑电气的施工过程中，常会遇到一些难以预料的问题，使得施工过程中需及时进行更改，使得最后的竣工图难以与设计相同，为今后的维修带来不便，故须单独考虑出可能出现的施工问题，并结合施工方式，对设计图纸进行改进，使其可以满足施工指导需要，以指导现场施工与日后的维修与维护。便于日后发生索赔时进行处理。
2工业建筑工程的电气使用特点和注意事项
工业建筑工程的电气系统有别于普通电气系统，如在工业建筑工程中，一般采用单层或矮层结构，建筑单层架构较高、单间面积较大，动力负荷较多。工业建筑工程中大多会接触到高压气体放电灯、动力设备配电线路、明敷设线路等问题，这就要求我们认清工业建筑工程的规模、消防等级、工艺流程的特点。并结合实际情况，在设计过程中予以考虑。工业建筑工程的电气设计注意事项有很多，本文以工业建筑电气照明设计、工业线路设计这两方面略举几个例子以进行说明：
2.1工业建筑工程中的电气照明设计
（1）光源和灯具的选择：工业建筑工程的照明可以采用荧光灯照明或都采用气体放电灯具进行照明，由于工业仪器上配有专用的局部照明设备，所以在设计时只需考虑工业建筑内的普通照明，一般工业建筑灯具的选择依照高顶棚、中顶棚、低顶棚三类来进行划分。高顶棚类高度一般在10米以上，应采用250~1000W的高压气体放电灯进行照明；中顶棚类高度一般5~10米，可采用小功率高压气体放电灯，以中照型灯具进行配光为益；低顶棚类高度一般小于5米，主要采用荧光灯或白炽灯进行照明。同时要注意，狭形房间需要选择狭照型灯具进行配光，大面积的照型灯具进行配光。
（2）电压及负荷等级的选择：根据《供配电系统设计规范》以及《建筑照明设计标准》进行建筑工程电气的电源电压和负荷等级的选择，在无特殊要求的情况下，一般会选择380/220V电压，并配三级负荷供电，以确保局部发生问题时不会影响全部设备。同时消防设备采用单独供电回路，以保证消防用电。
（3）线路照明元器件的分配：照明单相分支回路的电流一般不超过16A，同时其所接光源数量不多于25个；在连接建筑组合灯具时，应确保其回路电流不超过25A，同时其光源数不多于60个；连接高强度气体放电灯的单相分支回路的电流不超过30A。
2.2工业建筑工程电气线路的设计
电气线路的绘制与电气回路的划分有关，在工业建筑工程中，在对加工设备连线前需提前确定其回路的划分方式。一般会参照如下原则：
（1）不同用途灯具应划分到不同回路之中。加工车间照明、中央控制照明灯具、楼梯照明灯具、消防专用灯具等均属于不同功能用途的灯具线路，因此要将其回路分开。
（2）在绘制的电气线路时要标明主要示意起止点，其目的是指导施工人员了解线路中设备之间的连接方法，以便其在施工时可以根据现场情况做出适当调整，因此施工图和设计图可能不会完全一致，但以根据施工图进行施工操作为佳。线路绘制完毕后，可根据划分的回路来绘制配电箱的配电系统图了，在绘制配电系统图时要为每个箱体保留20%的回路预留量。
（3）线路图中的线缆选择：室外直埋敷设电缆应能够承受机械外力作用，故常选用铠装电缆YJV22。进线电缆可以根据进线开关电流整定值来进行选取，此时可以依据《建筑电气常用数据》来进行选取。
3总结
关键词:数字电子钟; 层次电路; Multisim 9; 集成电路
中图分类号:TP319;TN79+1 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)09-0184-03
Design and Simulation of the Digital Electronic Clock Based on Multisim 9
LUO Ying-xiang
(School of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)
Abstract:Digital electronic clock is widely used in various public places, the general methods of circuit design make the connection complex, and are difficult to understand construction of the circuit. The digital electronic clock is designed by medium-scale integrated circuits, the hierarchical circuit design method is used to divid various cell-level circuit design into blocks, connect blocks of all levels into the machine circuit. It has artistic connection, and is easy to understand each unit circuit functions.
Keywords: digital electronic clock; hierarchical circuit; Multisim 9; integrated circuit
数字电子钟是用数字集成电路构成并有数字显示特点的一种现代计数器,与传统的机械计时器相比,它具有走时准、显示直观、无机械磨损等,因而广泛应用于车站、码头、商店等公共场所。目前,数字电子钟的设计,主要是采用计数器等集成电路构成,由于所用集成电路多,连线杂乱,不便阅读。本文采用层次电路设计,将各单元电路设计成层次电路,这样每个单元电路和整体电路连线一目了然,既美观也便于阅读,还有利于团队设计,因每一层次电路为一独立电路,便于独立设计和修改。
1 设计任务
(1) 电子钟能显示“时”、“分”、“秒”;
(2) 能够实现对“时”、“分”、“秒”的校时。
2 整机框图
数字电子钟主要由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码显示器、校时电路等组成。秒信号发生器主要由石英晶体振荡器或555振荡器分频后得到;秒、分都是60进制,故由60进制计数器构成;时为24进制,即由24进制计数器构成;显示部分由译码和数码显示构成;校时电路由门电路和开关等构成。整机框图如图1所示。
图1 数字电子钟整机框图
3 各部分电路设计
3.1 秒、分、时计数器
秒、分计数采用60进制计数器,时采用24进制计数器。它们都是8个BCD码输出,1个进位输出,1个时钟脉冲输入。在设计层次电路时,皆可设计为1个输入端,9个输出端。在Multisim仿真软件中,执行Place/New Hierachical Block命令,在file name of Hierachical Block中填入你要设计的电路名称,如“60进制计数器”等,再根据需要在输入、输出端口数中填写所需数字,点“OK”后,即得如图2所示电路层次模块。双击它,得到图3所示窗口,点Edit HB/SC对其内电路进行设计。若要进行修改,同样采用以上步骤。
图2 60进制计数器层次模块
图3 层次块电路设置
由此,采用4518十进制计数器,设计了60进制和24进制的计数器,计数器的内部电路分别如图4、图5所示。
图4 60进制计数器连线图
3.2 校准电路
同样的方法,设计校准电路的层次电路时,设计为6个输入口、3个输出口,其内部电路如图6所示。为便于使用,将校准开关外接。
校时电路工作过程如图7所示,正常工作情况下,J3断开,J1,J2闭合,秒脉冲进入计数器。当需要对秒进行校正时,闭合和断开J3,直到需要的数字为止;需要对分校正时,J3处于闭合的情况下,断开J2,秒脉冲进入到分计时,则分计数器快速计数,直到显示的时间为需要的数字为止,再闭合J2;同理,可以对时进行校正。
图5 24进制计数器连线图
图6 核准电路连线图
图7 数字电子钟连线图
4 整机电路安装调试
在Multisim中,执行Place/Hierachical Block命令,找到已存储的层次块,点打开即可出现在电路模板中,再在元件库中找出信号发生器和数码显示器。本例中采用现成的信号发生器,可以将信号频率设置为较高频率,以便快速调节。数码显示器直接采用16位数码显示管,因本例中不会出现大于9的数码,即使初始可能出现,可以通过校时电路快速调节为所需数字。
为使各电路接线后能顺利工作,对各层次块可以先分别测试其功能。将信号发生器分别接入60进制和24进制计数器层次块,其输出接数码管或示波器看其是否能完成其功能。对其校准电路,只有当整机电路接好后,按校准电路所说工作方式,看是否能起到时、分、秒的校准。本例中各模块皆能完成其功能,接好整机电路后,能完成所需功能,故本例数字电子钟满足设计任务。
5 结 语
采用层次电路设计方法,对数字电子钟进行了设计,较好地完成了该电路的设计任务。整机电路连线美观,各部分电路功能明确,便于理解整体电路的构成、工作原理等。在数字电路及其他更多的课程中都涉及到较复杂的电路设计,若是采用层次电路设计方法,既便于对电路的理解,也便于团队协作,共同完成设计任务,故而层次电路设计方法将会广泛地应用在大型复杂电路系统的设计中。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.
[2]杨志忠.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]聂典.Multisim 9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2007.
[4]周凯.EWB虚拟电子实验室:Multisim 7 & Ultiboard 7电子电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[5]罗映祥.Multisim电路仿真软件在差分电路分析中的应用[J].电脑知识与技术,2008(1):169-173.
[6]罗映祥.Multisim 2001电路仿真软件在负反馈电路教学中的应用[J].现代电子技术,2008,31(7):161-162.
[7]汪建立.基于Multisim 2001软件的数显抢答器设计与仿真[J].鄂州大学学报,2004,11(4):23-26.
关键词：矿山；110KV变电站；施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
随着矿山科学技术和设备的不断应用，110KV变电站工程的施工管理和工艺技术也在逐步的完善，形成了一项综合性的处理和管理措施，主变压器安装和调试是整个施工过程中至关重要的部分，是当前变电站在安装和施工的过程中随着用电量的增加而不断提高的过程，是保证变电站能够正常有序运行的前提，是变电站正常运转的必要条件。
一、工程概况和特性
（一）工程范围及内容
室外高压设备安装：导线安装；避雷针安装；主变压器安装3台；龙门架安装6架及变压器中心点接地隔离开关；中性点避雷器安装。
室内高压设备安装：母线、支柱绝缘子及套管安装；高压成套开关柜安装；电容器电抗器安装；消弧柜、控制柜安装；一次电缆敷设。
低压电气设备安装：母线、支柱绝缘子及套管安装；低压成套配电屏安装。
控制室设备安装：整流装置安装；蓄电池组安装；二次回路结线；二次电缆敷设；控制、保护、信号屏台安装。
接地装置安装：接地装置安装；
站内防火部分：消防设施系统安装；
二、施工方案
（一）施工准备阶段
1、技术准备
1）组织相关的专业技术人员进行施工图会审；
2）编制工程进度计划及材料和设备需用计划，编制加工件的加工计划，提交详细加工图纸；
3）编写主要施工作业指导书并对作业人员进行交底；
4）准备好施工安装技术记录、试验报告、开箱记录等各种记录表格；
5）对工程施工所需的设备、机具、仪器仪表进行全面检测、维修和保养，确保其能正常工作。
2、材料及设备准备
本期工程使用的主要设备均施工方主订购供货，因此根据现场作业程序的安排拟定设备进场的时间计划给建设单位和监理。
3、施工现场准备
做好生活设施安排，准备好临时物资材料场地、工具间等，合理布置施工电源。并对土建前期施工做好的设备基础进行测量校核。
4、施工机械和试验设备配备
对本工程的实际情况，配备较精良的施工器械及实验设备，具体见工程主要机械和试验设备计划表（附表一）
附表一：工程主要施工机械和试验设备表
5、施工工序总体安排
矿山变电站一般地理环境复杂，做好安全防护措施尤为重要，因此各项工作均在防护措施得当、并有专职安全人员监视的情况下进行正确操作，以确保安全生产。并设专人看护工器具及材料。
1）户外一次设备安装工序：一次设备基础调整一次设备安装调整试验一次设备连线主变及辅助设备安装调整试验。
2）6kV 设备安装工序：户内6kV 高压开关柜安装调试试验户外 6kV 母线桥安装。
3）6kV 电力补偿装置安装工序：6kV 电抗器安装、电容器安装调整试验配置连接 6kV 硬母线6kV 高压电缆头安装试验围杆网门安装。
4）二次设备安装工序：二次盘、柜安装电缆敷设二次配线。
5）继电保护调试：保护元件调试查线对线整组模拟试验。
6）高压设备试验：变压器、互感器、断路器、隔离开关、避雷器等设备试验。
7）验收阶段工序：一、二次设备验收施工技术安装调试资料验收试运行移交。
三、电路短路计算及预防
短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。
短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。
图3-1等效电路图
查表知
LGJQ-150X*=0.1989/KM
选基准: =100MVA =
图3-2 等值电路图
当K1点断路时:
Us(1-3)%=10.5 %Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%
X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215
X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125
X6= X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0
Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7 X8
X10=0.38×110×110/600=7.7
X11=0.45×110×110/800=6.8
X9=4%/100×100/0.22=0.18
X12=0.1075
X13=0.0625
X14=0
X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56
图3-3由图3-2得简化电路
图3-4 次后简化电路图3-5最简化电路
X= X12(X13+ X9)X15=0.09
=1/ X=11.1
短路电流有名值:
==5.58KA
冲击电流:
=×1.8×5.58=14.2
最大电流有效值:
=15.58×1.51=8.43
短路容量:
=×5.58×115=1111.4
K2点短路时:
X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56
图3-6 由图3-2得简化电路
图3-7 次后简化电路 图3-8 最简化电路
X17= X15(X9+ X13)=0.72
X= X12+ X17=0.83
=1/ X=1/0.83=1.2
短路电流有名值:
==1.85KA
冲击电流:
=×1.8×1.85=4.7
最大电流有效值:
=1.85×1.51=2.8
短路容量:
=×1.85×37.5=120.2
K3点短路时:
X18=X14 +X15=6.56
X19= X12X18=0.106
图3-9 由图3-2得简化电路
图3-10 次后简化电路图3-11 最简化电路
X= (X19+ X13) X9=0.145
=1/ X=1/0.145=6.9
短路电流有名值:
==38KA
冲击电流:
=×1.8×38=96.7
最大电流有效值:
=38×1.51=57.4
短路容量:
=×38×10.5=691
K4点短路时:
X18=X14 +X15=6.5
X19= X12X18=0.106
图3-12 由图3-2得简化电路
图3-13 次后简化电路 图3-14 最简化电路
X= (X19+ X13) X9=0.145
=1/ X=1/0.145=6.9
短路电流有名值:
==1000KA
冲击电流:
=×1.8×1000=2545
最大电流有效值:
=1000×1.51=1510
短路容量:
=×1000×0.4=692.8
四、工程成本控制措施
1. 项目经理部进行成本管理，贯彻我公司安装工程项目安装，层层落实经济承包责任制，加强调度，合理安排工期，合理使用劳动力，精心组织，均衡施工，提高工效。
2. 编制先进、可靠、经济合理的施工方案，合理组织人力和机具，提高施工效率。积极推广新的施工工艺和施工方法。
3．严格材料管理，做好材料计划，避免浪费，做到工完料尽场地清。并充分利用现有机械设备，提高劳动生产率。
4.加强质量管理，严格质量预控措施，不出质量事故，努力提高施工质量水平。
5. 加强安全管理和监督，严格执行关于安全工作的决定和各种安全规章制度和措施，确保人身和设备安全。
6.建立完善的经营管理制度，按经济规律办事，合理开支。严格定额管理，控制投入产出比，提高管理水平。
参考文献：
[1]龙虎.浅析110kV变电站电阻改良技术和应用[J].黑龙江科技信息.2010年34期
[2]郇磊.浅谈110kV变电站安装的要点[J].科技信息.2010年15期
[3]刘三秀.变电站安装施工质量控制方法分析[J].科技风.2011年11期
【关键词】 PROTEL DXP 2004 原理图 印制电路板 设计 制版
一、电路原理图的设计
原理图设计是整个PCB工程的开始，是PCB文档设计与最后制版的基础。一般设计程序首先要根据实物的大小，电路的难易复杂程度来确定设计图纸的大小，建立工作界面的尺寸；之后从软件提供的元器件库中提取所需要的元器件放置到工作界面中并在提取元器件的时一并设置好元器件的参数，例如编号、元件封装定义等。如果软件所提供的元器件库中没有需要的元器件型号规格，就需要加载元件库亦或自己根据实物的具体大小和规格建立元器件库。在这些都准备妥当后，根据Protel DXP2004 提供的界面，用指令连接各个元器件的电气连接点，并对整个电路进行完整性信号分析，以此来确保整个电路原理图正确无误。1、电路板布局与规划。电路板的布局与规划主要目的就是确定电路板的层次结构，根据电路的复杂程度确定电路板的层数，内部电源层、接地层，信号层，丝印层颜色等。通过执行菜单命令Design＼Board Layers，在打开的对话框中可以控制各层的显示和各层颜色属性的设置。Protel DXP 2004中的PCB生成向导可以快捷的生成电路板文件，在逐步的设置过程中，定义PCB板的外形、尺寸（选择公制单位＼英制单位），最后在PCB项目中将默认生成PCB设计文件。在绘制或修改电路时，需要单击工作窗口底部层标签，在禁止布线层上绘制一个封闭的多边形，大小根据实际印制电路板大小而定。2、元器件选择。元器件的选择要根据设计要求，Protel DXP 2004软件之中的常用软件和连接插件都分布在两个常用的软件安装目录中：Library之下Miscellaneous Device Intlib和Miscellaneous Connectors Intlib两个元件库中。其他的元件按照元器件生产厂商进行了分类并提供丰富的原件集成库。3、元器件的布局。Protel DXP 2004提供了强大的自动布局功能，从原理图直接导进PCB文件的元器件通过放置元件菜单命令中的自动布局命令后，元件会按照分组布局和统计式布局来自动布局。其中统计式布局适用于元器件较多，连接比较复杂的布局式样，自动布局可以较快的将元器件放置到PCB板的合适位置，但从生产工艺来说此类方法并不是最佳的解决方案，大多数仍需要手动来布局。4、元器件之间的布线。PCB上元器件的连线讲究布线原则和技巧，元器件之间的连线应追求短而美观。绘制原理图时尽量做到细致的连接好每一个电气连接点。为了使自动布线时相对位置保持不变，完成布线后需要对原理图布线位置设置锁定，在菜单栏打开编辑栏，找到要锁定对象。5、填充和覆铜。填充具有导线功能和连接焊盘，在任何工作层面放置，填充后增加通过电流，增加焊盘牢固性，对散热量大的元器件可以起到加速散热作用。在菜单栏执行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。经过编辑操作调整填充区域，之后经过覆铜作业，提高电路板抗干扰能力和加强电路板的机械强度。
二、电路的仿真
仿真就是在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作情况，并由此计算出给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真成功与否取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网络表及其仿真设置因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并指定要显示的数据。设置好仿真环境后单机OK按钮，系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析设计者可以对电路进行合理的调整直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出以供制版使用。
三、印制电路板的工艺流程
1、单面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图覆铜板下料表面处理打印电路图热转印补缺腐蚀刻板去膜涂抹助焊剂、防氧化剂打孔焊接元件检查调试检验包装成品。2、双面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图双面覆铜板下料裁剪打孔检验、去毛刺刷洗电镀镀铜检验刷洗网印负性电路图形固化检验修板线路图形电镀电镀锡感光膜腐刻铜褪锡清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿漆清洗干燥网印标记字符图形、固化外形加工清洗电气通断检查检验包装成品。
四、结束语
在集成电路发展的当代，计算机辅助技术CAD突飞猛进，熟练掌握Protel DXP 2004 软件将会极大的提高电子线路的设计效率和质量，要设计出一块优良的印制电路板需要不断学习和掌握软件的使用技巧。
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参 考 文 献
[1]杨旭方.Protel DXP 实训教程.电子工业出版社. 2007
[2]李精华.用P rotel DXP 设计电路板的原理和方法.清华大学出版社.2008
关键词EDA技术;电子工程
1EDA技术的基本概念
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写，是从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，集数据库、图形学、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科最新理论于一体，是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶。
2EDA技术的发展过程
EDA技术的发展过程反映了近代电子产品设计技术的一段历史进程，大致分为3个时期。
1)初级阶段:早期阶段即是CAD(Computer Assist Design)阶段，大致在20世纪70年代，当时中小规模集成电路已经出现，传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法效率低、花费大、制造周期长。人们开始借助于计算机完成印制电路板一PCB设计，将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动如布图布线工作用二维平面图形编辑与分析的CAD工具代替，主要功能是交互图形编辑，设计规则检查，解决晶体管级版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试。
2)发展阶段:20世纪80年代是EDA技术的发展和完善阶段，即进入到CAE(Computer Assist Engineering Design)阶段。由于集成电路规模的逐步扩大和电子系统的日趋复杂，人们进一步开发设计软件，将各个CAD工具集成为系统，从而加强了电路功能设计和结构设计，该时期的EDA技术已经延伸到半导体芯片的设计，生产出可编程半导体芯片。
3)成熟阶段:20世纪90年代以后微电子技术突飞猛进，一个芯片上可以集成几百万、几千万乃至上亿个晶体管，这给EDA技术提出了更高的要求，也促进了EDA技术的大发展。各公司相继开发出了大规模的EDA软件系统，这时出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术。
3EDA技术的特点
EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是采用高级语言描述，即硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)，就是可以描述硬件电路的功能。信号连接关系及定时关系的语言。它比电原理图更有效地表示硬件电路的特性，同时具有系统仿真和综合能力，具体归纳为以下几点:
1)现代化EDA技术大多采用“自顶向下(Top-Down)”的设计程序，从而确保设计方案整体的合理和优化，避免“自底向上(Bottom-up)”设计过程使局部优化，整体结构较差的缺陷。
2)HDL给设计带来很多优点:①语言公开可利用;②语言描述范围宽广;③使设计与工艺无关;④可以系统编程和现场编程，使设计便于交流、保存、修改和重复使用，能够实现在线升级。
3)自动化程度高，设计过程中随时可以进行各级的仿真、纠错和调试，使设计者能早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，同时设计人员可以抛开一些具体细节问题，从而把主要精力集中在系统的开发上，保证设计的高效率、低成本，且产品开发周期短、循环快。
4)可以并行操作，现代EDA技术建立了并行工程框架结构的工作环境。从而保证和支持多人同时并行地进行电子系统的设计和开发。
4EDA技术的作用
EDA技术在电子工程设计中发挥着不可替代的作用，主要表现在以下几个方面:
4.1验证电路设计方案的正确性
设计方案确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证设计方案的可行性，这只要确定系统各个环节的传递函数(数学模型)便可实现。这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统设计，或某种新理论、新构思的设计方案。仿真之后对构成系统的各电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。这种量化分析方法对于提高工程设计水平和产品质量，具有重要的指导意义。
4.2电路特性的优化设计
元器件的容差和工作环境温度将对电路的稳定性产生影响。传统的设计方法很难对这种影响进行全面的分析，也就很难实现整体的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到优化设计。
4.3实现电路特性的模拟测试
电子电路设计过程中，大量的工作是数据测试和特性分析。但是受测试手段和仪器精度所限，测试问题很多。采用EDA技术后，可以方便地实现全功能测试。
5EDA技术的软件
目前EDA技术的软件很多，如EWB、PROTELL等。
1)EWB(Electronics Workbench)软件。EWB是基于PC平台的电子设计软件，由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制开发，该软件具有以下特点:①集成化工具:一体化设计环境可将原理图编辑、SPICE仿真和波形分析、仿真电路的在线修改、选用虚拟仪器、借助14种分析工具输出结果等操作在一个集成系统中完成。②仿真器:交互式32位SPICE强化支持自然方式的模拟、数字和数/模混合元件。自动插入信号转换界面，支持多级层次化元件的嵌套，对电路的大小和复杂没有限制。只有提供原理图网络表和输入信号，打开仿真开关就会在一定的时间内将仿真结果输出。③原理图输入:鼠标点击一拖动界面，点一点自动连线。分层的工作环境，手工调整元器件时自动重排线路，自动分配元器件的参考编号，对元器件尺寸大小没有限制。④分析:虚拟测试设备能提供快捷、简单的分析。主要包括直流工作点、瞬态、交流频率扫描、付立叶、噪声、失真度、参数扫描、零极点、传递函数、直流灵敏度、最差情况、蒙特卡洛法等14种分析工具，可以在线显示图形并具有很大的灵活性。⑤设计文件夹:同时储存所有的设计电路信息，包括电路结构、SHCE参数、所有使用模型的设置和拷贝。全部存放在一个设计文件中，便于设计数据共享以及丢失或损坏的数据恢复。⑥接口:标准的SPICE网表，既可以输入其他CAD生成的SHCE网络连接表并行成原理图供EWB使用，也可以将原理图输出到其他PCS工具中直接制作线路板。
2)PROTEL软件。广泛应用的Protel99主要分为两大部分:用于电路原理图的设计原理图设计系统(Advanced Schematic)和用于印刷电路板设计的印刷电路板设计系统(Advanced PCB)。
关键词：高职 电子设计 电子线路CAD技术 应用
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0186-01
对于高职学生而言，要学习的不仅仅是专业知识，动手能力是在学好专业知识的基础上更高的一个层次，也是他们必须拥有的一种能力。在高职院校中，电子信息工程技术专业的学生经常会遇到电子设计等问题，因此，在进行电子设计的时候需要用到的很多专业知识他们是必须掌握的。而电子线路CAD技术在电路板的制作方面的应用就必不可少了。下面我们将对电子线路CAD技术在电子设计中的应用进行研究与探索，说明电子线路CAD技术与电子设计的关系以及在电子设计中发挥的作用。
1、电子线路CAD技术与电子设计的关系
随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用，电路在设计方面也越来越复杂与集成化，因此，对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求，在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以，就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。
2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用
电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件，然后结合学过的专业知识进行设计，以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面：
2.1 绘制电路图
在进行电子设计的过程中，要实现电路的功能最重要的就是编程，但是只有编程并不能完善整个设计，还需要有一个完善的电路来承载这个程序，让它实现它本该实现的功能。在电子设计中，我们一般运用的软件是PROTEL,绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库，能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度，并且绘制过程也更为方便。比如：我们在画好一个元器件后，觉得它应该放在其他的位置，则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。
2.2 计算机仿真
电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能，检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能，并且能够对一些数据进行仿真，可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言，在它的MULTISIM中有很多种仿真功能，这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候，我们首先要进行一个功能仿真，大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能，然后进行数据仿真，对该电路进行具体的分析，并改正错误的地方。在进行仿真过后，分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。
2.3 PCB板的设计
PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前，首先要将电路原理图导入，而导入的电路原理图必须是通过仿真的，而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后，设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线，设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线，然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。
2.4 三维视图
在将PCB板设计好之后，在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单，只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。
3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术
如上所述，掌握了电子线路CAD技术对于学生而言，可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中，我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本，介绍软件的功能、菜单等，辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆，即在课程中会用，考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。
解决这一问题的方法以，通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是：
(1)先整体后具体：在学习CAD技术时，先期进行总体介绍，让学生有全局的认识，打消畏难的情绪；而后开始进入各项目的的学习实践。
(2)先低频后高频：总体而言学生进入学习后应从简而繁，低频的一些电子产品其电路较之高频的简单，学习应从其中入手。
(3)先规范后异型：突出异型电路板的设计制做，其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力，在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。
(4)先单层后多层，先分立后贴片。此处不再缀言。
最后一点是，对于各个CAD制作的电路，不应仅停留于电脑的设计，在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观，并更有成就感，随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然，这种做法也会使教学的成本大幅上扬，但从人才培养的角度看，这样的投入是值得的。
4、结语
在电子设计中运用电子线路CAD技术，不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时，让学生通过在自主地进行一些电子设计，并在的过程中运用该技术，适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。
参考文献
[1]朱洁.电子线路CAD技术在高职电子信息工程专业毕业设计中的应用[J].中国现代教育装备,2010,(15):55～57.
