时间：2022-03-03 04:18:59
一、活动主题的确定
从历年农村发生的触电死亡事故来看，不懂用电知识，发生的触电死亡事故占二分之一。因此当前农村安全用电的宣传工作是非常重要的。我们认为安全用电应从学生抓起，因为各家各户都有学生，可以依靠学生宣传安全用电常识。因此我们设计了“安全用电与家庭电路”的综合实践活动。
二、活动目标
通过调查收集资料和讨论，让学生列举家庭用电与农业用电的事实：列举常见的触电现象，并加以归纳分类;寻找农村用电中的安全隐患;总结归纳出当前农村安全用电的注意事项。
教育学生要珍惜生命，培养学生自觉的安全用电的意识和行为习惯。
通过小组活动，培养学生合作、交流的能力，分享学习成果的态度。
鼓励学生利用多种手段、多种途径来获取知识和信息，培养学生收集和处理信息的能力;鼓励学生大胆提出自己的新观点、新方法、新思路，激发他们探究与创新的欲望。
三、活动准备──制订方案
在综合实践活动实施之初，一般由教师设计撰写活动方案，但随着活动的展开，就要指导学生撰写方案、计划。“安全用电与家庭电路”的综合实践活动方案如下：
1.统计自己家及邻居家所用的电器种类
2.调查家庭配电线路结构
3.以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类
4.以小组为单位调查农村安全用电隐患
5.充分利用当地的资源，深入工厂调查各类开关
6.通过多种途径学习安全用电知识
7.通过实验探究为何不能用湿手接触电器
8.学生之间交流，成果共享
9.各组写出调查报告
10.全班集中，各组交流
11.总结出农村安全用电注意事项，给当地政府提出合理化建议
四、活动实施
活动形式为小组活动与班级活动相结合。按照计划开展活动，主要活动过程如下。
1.调查收集资料阶段
利用一周的时间，统计自己家及邻居家所用的电器种类，调查家庭配电线路结构;利用一周的时间，以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类;利用一个月的时间，以小组为单位调查农村安全用电隐患;利用两节课的时间，学生之间交流，成果共享。
如果该课题放在综合实践活动之初，在活动内容方面，可以范围窄一些，问题更具体一些，例如限制在如下三方面。
(1)调查家庭配电线路结构是单回路，还是多回路。
旧的配电线路，负载功率小，所有插座和灯具均接在同一回路中，称为单回路配电线路，在建筑工程图中常用图1表示。这种简单的配电线路常明敷在墙面上。
目前各种家用电器大量涌入家庭，负载功率大增，单回路小负载功率配电线路已不合实用。现已采用较大负载功率的多回路配电线路，如图2所示。图2中有两个分支回路，一个分支回路供照明用电，由一个断路器单独控制;另一个分支回路供插座用电。接插座的用电设备发生故障，不会影响照明用电。还有的空调机和洗手间插座分别单独成一回路，形成多回路(四回路或更多)配电线路，所有户内配电线路已不再采用明敷，而采用钢管或塑料管在墙、地、天花板内暗敷。
可以让学生调查了解自己家里以及邻居、亲友家里的电路属于哪一种。
(2)调查家庭配电线路中的电能表、控制电器和保护电器。
现在家庭电路中用的电能表大体上有三种型式：a.传统的感应式电能表，b.预付费电能表，c.电子式电能表。
控制电器和保护电器有老式的闸刀开关和熔断器(俗称保险盒)，还有新式的小型断路器(空气开关)和漏电保护器。
对以上两项调查还可以做些分析，分析新旧的比例，以及城乡的差异。
(3)充分利用当地资源深人工厂调查生产的各类开关
保定市是有名的生产开关的城市，大小开关厂有许许多多，有生产大型开关的，也有生产小型断路器和漏电保护器的。从调查中可以了解各种开关的结构和原理，从而了解物理知识在其中的应用。
2.通过多种途径学习安全用电知识阶段
通过教师讲解、查阅图书资料、上网查询、请教专家、请教电工师傅等途径学习安全用电知识。初步了解：家庭电路的组成，其中包括电能表，控制电器和保护电器，保护措施，如闸刀开关和断路器(空气开关)、熔断器(保险盒)、漏电保护器;保护接地措施的应用及其作用。(参考人民教育出版社出版，王绍符编著《安全用电与家庭电路》一书)
3.探究阶段
通过实验，探究为何不能用湿手接触电器。
我们可以通过万用表、装有水的茶杯来进行实验探究，首先将万用表拨到R×10k挡，测你手指的电阻(两表笔相距3cm);然后将手指沾水浸湿，稍微擦拭以后，再测手指电阻;最后用万用表测茶杯中水的电阻。边实验边把数据记录在事先设计好的表格中。实验完毕，对数据进行分析，得出结论。
五、总结交流
1.各组写出实验报告和调查报告
2.全班集中，各组交流
3.总结出农村安全用电注意事项，给当地政府提出合理化建议
4.把农村安全用电注意事项印成宣传材料发放给当地农民，并且为村里出一期宣传“安全用电”的板报
六、收获与体会
这次活动，较好地达成了预期的目标，同学们的收获很大，主要表现在：
首先，学生们在活动中通过主动的探索，系统地了解了“家庭电路与农村安全用电”的知识，还培养了学生探索科学知识的兴趣。
其次，通过活动，同学们亲历了查阅文献，上网查询和实地调查，以及数据整理和统计等工作，培养了学生们开展科学研究和从事社会实践活动的能力，提高了学生们从事科技实践活动的兴趣。
最后，通过这次活动让同学们更深刻地了解了“农村安全用电”问题的重要性。活动总结时让同学们谈谈体会，同学们纷纷说：一定要把安全用电问题放在首位，不仅自己注意，而且要做好宣传工作，为提高全民的安全用电意识做出自己的贡献。
七、活动反思
把综合实践活动规定为基础教育的必修课，这是一个“新事物”。如何认识、对待和开展综合实践活动课程，直接关系到新课程的实施质量。我们一定要把综合实践活动课程和学科课程区别开来。综合实践活动并不着眼于使学生获取系统知识，不是追求严密的知识体系，它立足于学生的自身生活和社会实践，让学生利用已有的知识和经验从事有益的活动，研究和解决问题。在上述活动中，教师始终以一个平等的参与者、交流者的身份加以引导。这种课程形态的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，是培养学生创新精神和实践能力、推行素质教育的一种新的尝试和实践。
参考文献
[1]宫建.实践探究性课程设计──课程改革新课例.广州：华南理工大学出版社，2001
（内蒙古自治区特种设备检验院，内蒙古 呼和浩特 010031）
【摘 要】电梯的安全运行离不开安全保护装置有效可靠的保护，而做为电梯重要保护装置的制动器，能够防止电梯发生溜车事故，使电梯能够准确地制动停靠。本文对电梯制动器的结构型式、有效性和可靠性进行了详细的探讨，从而确保电梯制动器的有效性，在一定程度上避免了电梯溜车的发生。
关键词 电梯；制动器；结构型式；检验检测
0 引言
随着经济的迅猛发展以及人们工作条件和生活水平的迅速提高，建筑业发展不断壮大，电梯作为高层建筑物内主要的垂直运输工具，也因此而得到了飞速的发展。目前，电梯已经超过压力容器而成为第一大特种设备。在电梯不断普及的同时，电梯事故也不断的发生，为了确保电梯不发生溜车和坠落事故，电梯必须设有制动系统，而且必须是一个摩擦型的机-电式制动器[1]。制动系统能否有效可靠的动作，关系到整个电梯、使用人员以及维护保养人员的安全，是电梯正常运行必不可少的安全保护装置。
1 电梯制动器的结构型式与工作原理
1.1 电梯制动器的结构型式
电梯最常用的制动器是电磁制动器，俗称抱闸。电磁制动器的结构型式各种各样，通常有机-电摩擦型常闭块式直流电磁制动器、盘式制动器、碟式电磁制动器[2]。但是不论哪一种结构型式，其工作原理是相同的。电梯制动器一般由制动电磁机构、制动臂、带有制动衬瓦、盘车装置、弹簧等组成[3]。其结构型式如图1所示：
图1 电梯制动器结构型式
制动器主要包括以下四部分构成：产生制动力的有导向的压缩弹簧、产生释放力的电磁铁装置、在制动轮上施加制动力的制动瓦和制动带、传动和调整机构。
电梯制动器所有参与向制动轮或盘施加制动力的机械部件应分两组装设。如果一组部件不起作用，应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。电磁线圈的铁心被视为机械部件，而线圈则不属于制动器的机械部件。
1.2 电梯制动器工作原理
制动器的工作原理为当制动器的电磁线圈通电时，将产生电磁吸力，该吸力使铁芯吸合，带动制动臂克服制动弹簧压力而绕支点旋转，带动制动瓦脱离制动轮，制动器实现松闸。当制动器的电磁线圈失电后，在制动弹簧压力作用下，制动瓦紧压制动轮，制动器落下抱闸从而实现制动。
2 电梯制动器的检验
因为电梯制动器的可靠性，密切关系到乘客等人员的生命安全，所以必须对电梯制动器按要求进行检验。对于电梯制动器的检验，其主要依据为TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》及第1号修改单的要求。
首先，参与制动的机械部件应当分两组装设。
其次，当电梯正常运行时，至少应当用两个独立的电气装置来切断制动器的电流，当电梯制停时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应当防止电梯再次启动运行。电梯制动器的电气控制，最为常见的控制方式如图2所示：
图2 电梯制动器电气控制
再次，制动器应当动作灵活，制动时制动闸瓦或制动钳紧密、均匀地贴合在制动轮或制动盘上，电梯运行时制动闸瓦或制动钳与制动轮或制动盘不发生摩擦；并且制动闸瓦或制动钳以及制动轮或制动盘工作面上没有油污[4]。
在检验制动器时，首先应当对照型式试验报告，查看制动器。然后查看电气原理图和控制柜内电气元件，判断制动器是否是由两个独立的电气装置来控制，查看其触头是否串在制动器控制电路中。最后观察电梯运行停止时，是否有两个电气装置是否释放。
如果通过查看电气控制原理图的方法不能判定制动器是否由两个独立的电气装置控制，可通过模拟试验来进一步确认。模拟试验方法为：在电梯运行时按住制动器的一个接触器的主触头不放，在到站停梯后再令其反向运行，此时电梯应不能起动，如果此时出现溜车现象，则说明制动器不是由两个独立的电气装置来控制。
此外，电梯制动器的制动闸瓦与制动轮的工作面上一定不能有油污，否则将会造成制动失效，从而导致溜车事故的发生。尤其是在维护保养给制动销轴加油时，一定不能把油滴到闸瓦和制动轮工作面上。
3 总结
本文对电梯制动器的结构型式以及工作原理做了详细的分析，并对总结了电梯制动器的检验方法，以及模拟实验的方法，从而可以判定电梯制动器是否有效可靠。
参考文献
［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.电梯制造与安装安全规范[S].北京：中国标准出版社，2011,1.
［2］李洪.浅谈电梯制动器的结构型式与检验检测[J].沈阳：电气开关，2012-06-15.
［3］魏孔平，朱蓉.电梯技术[M].北京：化学工业出版社，2006,6.
本文在简要介绍虚拟仪器技术的基础上，阐述了在电子组件自动检测设备中运用虚拟仪器技术实现自动调试及检测的方法，以及在某工程研制项目电子组件自动检测设备的运用效果，实现了测试过程的自动化。
【关键词】电子组件 自动检测 LabView 虚拟仪器技术
1 虚拟仪器简介
1.1 概述
随着现代计算机技术和仪器技术的迅速发展，美国国家仪器公司在20世纪80年代中期提出了虚拟仪器。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助用户创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。虚拟仪器所有测量测试仪器的主要功能可由数据采集、数据测试和分析、结果输出显示三大部分组成，其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成，因此提供一定的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。
1.2 虚拟仪器硬件技术
虚拟仪器体系按总线类别来分，一般可分为以下几种类型：一是PC-DAQ方式，常见的总线产品为PCI总线；二是GBIB总线方式，适合于精确度要求高，但不要求计算机高速传输的应用；三是VXI总线方式，具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，应用广泛；四是PXI总线方式，由具有开放性的PCI总线扩展而来，在机械、电气和软件特性方面充分发挥了PCI总线的全部优点，具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标，符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。经对以上几种虚拟仪器总线比较，可以看出VXI总线和PXI总线的性能较优异，采用这两种总线符合虚拟仪器硬件技术的发展方向。
1.3 虚拟仪器软件技术
软件是虚拟仪器的关键。LabView是实现虚拟仪器软件的软件开发平台，基于数据流的编译型图形编程环境，它把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用简单或图标提示的方法选择功能（图形），并用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式，使得不熟悉编程的工程技术人员都可以按照测试要求和任务快速“画”出自己的程序，“画”出仪器面板、这大大提高了工作效率，减轻了科研和工程技术人员的工作量。
1.4 虚拟仪器具有的特点
虚拟仪器较传统仪器，主要特点有：开发和维护费用低，技术更新周期短（0.5-1年），硬件价格低，软件是关键，开放灵活、可重复配置，可用网络联络周边各仪器，自动、智能化、远距离传输等，即具有技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成等优势。
2 自动检测设备设计与实现
某工程研制项目包括多个复杂电子系统，电子组部件种类、数量、调试检测内容较多，存在所需调试设备繁多，调试工艺复杂，工作效率较低，调试错误率较高等问题，调试和检测方法的落后对电子组件生产的质量和效率造成一定影响。基于虚拟仪器技术，设计、研发一套电子组件自动检测设备，用于电路组、部件性能测试，可简化调试工艺，提高仪器使用效率及电路检测效率。设备设计、研发过程大致分为需求分析、硬件设计、软件设计、样机试制、功能调试、仪器校准等。针对各个电路组、部件等测试对象的功能、性能不同特点，进行供电、测试信号和测试需求分析，将所有需求迭代并集成，再完成硬件电路设计需求、接口适配器设计、测试并形成相应的后台数据流提交测试系统完成电路的实际测试软件设计，最终形成一套电路组、部件的综合测试系统。
2.1 需求分析
需求分析包括供电需求分析、测试信号需求分析、软件设计需求分析等。统计、归纳测试对象的供电电压、精度及功率要求，作为供电需求分析的依据。测试信号需求分析：将测试对象视为黑匣子，按流向分类定义输入、输出信号；根据测试信号的数字信号、模拟信号类型，描述各种测试信号的特征量：
1）通电开关数字信号：表达电压特征的开关量；
2）脉冲序列数字信号：分析确定波特率；
3）直流模拟信号：分析确定电平范围、精确度、负载能力；
4）时域模拟信号：分析确定电平幅值范围、采样频率f、精确度、基波频率；
5）频域模拟信号：分析确定电平幅值范围、频率范围；
统计测试信号：确定测试信号类型的通道需求数；求取k个不同测试信号类型的通道需求最大值；求取测试参数的最值。
2.2 设备设计
根据需求分析，进行硬件设计。选用PXI总线的插卡式仪器来构成自动检测设备，主要由控制器（嵌入式）、PXI机箱、PXI模块、程控电源、程控负载及接口适配器等构成。按照模块化设计的思想进行软件开发，将每个电路组件或部件的测试设计为一个独立的软件模块，便于测试设备的功能扩充；采用LabView开发环境开发PXI总线的各种用户应用程序，调用各类开发包和驱动程序，通过LabView仪器驱动，与各基于PXI总线的仪器进行通信，完成仪器控制及数据采集，检测电路输出的各种数字及模拟信号，同时通过通讯接口提供测试信息，监测电路的输出信息；依据合格判据判定各测试模块的检测结果；通过LabView工具包中的可编程Micosoft Word和Excel报表生成工具打印输出测试数据及结果报表，实现具体的测试目标。测试设备的设计过程中，在硬件接口、软件接口设计中都充分考虑了校准的操作性。LabView的校准执行程序具有可完成校准和报告生成的集成软件环境，通过调用校准软件，可实现测试设备的自动校准。
2.3 设备实现
经设备的设计过程，试制出的测试设备适用于该工程研制项目控制系统所属多个电子组件、20余种电路部件的调试，调试过程简单、快速、可靠、安全，满足研制项目生产使用需求。
3 结束语
运用虚拟仪器技术构建的电子组件自动检测设备，实现了测试过程的自动化，保证了测试的高可靠性，提高了测试速度和精度，使电路组件测试工作质量和效率得到提升，且通过对测试设备软件的升级，扩充其使用功能，具有很强的通用性和扩展性。
作者简介
马琪（1976-），男，云南省人。大学本科学历。现为海军驻昆办事处工程师，主要从事工业自动化专业科研工作。
引言
Triscend A7V是一款完全32位的现场可配置片上系统，整合了广为流行的32位ARM7TDMI处理器内核、编程逻辑、加强的内存子系统和高效专用内部总线。Triscend A7V是从A7家庭上发展而来的。它通过增加众多的硬接线，使其功能扩展到电机驱动、工业网络、仪器仪表、低成本IP电话业务等公共领域。结合多功能的系统开发软件FastChip，Triscend A7V给设计者提供了一个可配置平台，用户以此可以快速开发高度自定义的嵌入式系统。
图1
1 结构特点
Triscend A7V是一款完全高效的用户可编程系统芯片。集成高效、低功耗32位ARM7TDMI RISC处理器，8KB混合指令数据缓存，32KB内部高速暂存RAM，新一代嵌入式可编程逻辑架构，高效专用内部总线，外部内存接口支持Flash、E2PROM、SRAM、SDRAM，先进的实时系统内调试能力，简单外部内存独立操作功能，1.8V内核电压，3.3V I/O电压，支持独立3.3V模拟电压，6路独立高效DMA通道。TA7V05芯片的系统结构如图1所示。
图2
①高效、低功耗32位ARM7 TDMI RISC处理器；
*二进制源代码与其它各种ARM7/ARM7TDMI兼容；
*广范围C/C++编译器，源码级调试，支持RTOS，使用Thumb指令结构的高代码密度；
②集成10/100M以太网，CAN2.0B控制器，USB1.1控制器；
*为Rx & Tx内建2KB FIFO，支持3个以上MAC地址，支持MAC暂停；
*完全支持CAN2.0B协议，信息滤除支持DeviceNet和CanOpen协议；
*5端点控制器，支持全速通用串行总线（12Mb/s）。
③8通道10位ADC，多功能定时器阵列（MFTA），全特生内存接口单元；
*8路模拟通道，10位内部采样保持A/D转换器，转换周期5μs（200kHz采样频率），外部边沿触发或SW命令触发转换，可编程扫描序列发生器；
表1和表2
*4个独立的升降定时器，定时器可由CSL异步复位和计时；
*支持外部Flash、SDRAM内存子系统，SDRAM自动支持自我刷新、自动刷新和初始化。
④嵌入式SRAM基础的可配置系统逻辑（CSL）矩阵；
*超过3800个触发器和300个可编程输入输出（PIOs）；
*针对快速加法器、乘法器、计数器的专门电路；
*支持标准逻辑设计工具，VHDL/Verilog综合和仿真，原理图输入。
表3
⑤高效专用系统总线：
*可配置系统互连（CSI）总线结合CSL矩阵和SoC系统；
*300MB/s的尖峰传递率，32位地址、数据总线，支持可编程等待状态；
*公开定义与CSL矩阵接口的CSL插口总线，12个总线管理器和内建仲裁器。
2 CSL功能介绍
由于TA7V系列内部集成了一个可编程逻辑矩阵，此能够更加灵活地开发使用这款芯片。我们可以通过逻辑设计工具，以VHDL或Verilog语言来设计逻辑电路并实现相应的逻辑功能。这样就可以通过软件在系统硬件范畴内做灵活的设计。前面已经提及了CSL功能模块的特点，下面具体介绍TA7V05的可配置系统逻辑单元（CSL）。
图4
CSL提供灵活的可编程资源，以实现多种数字功能。由于与CSI总线密切连接，CSL矩阵可以理想地CPU所需要的各种CSL逻辑功能。此矩阵由多个CSL堆构成。含有独自CSL单元的堆是一个方形的阵列。A7V05 CsoC上的可编程逻辑包含4个CSL堆，每个堆由列16行共128个CSL单元组成，如力所示，共对应12个CSL单元。垂直和水平断路器将各自CSL堆与CSI总线源分开。
垂直断路器出现在每个CSL堆的上面，分配选择器输入输出信号、断点控制信号、全避缓冲信号和等待控制信号。CSI读数据返回路径也靠直断路器锁定。水平断路器出现在相邻CSL堆列之间，将CSI总线进行信号分配到CSL堆上。断路器包含CSI总线资源。信号通过断路器可以在不同CSL堆间传送。当然，经过断路器时会带来信号延时。
每个CSL单元，由一个触发器和其它功能模块组成，可实现不同的逻辑、算数、存储操作。这些资源的独立或串接操作，取决于特殊功能的使用情况。一个独立的CSL单元有逻辑功能、算术功能、存储功能、总线功能，时序功能供使用。基本的CSL单元结构，包括组合逻辑和时序逻辑，如图3所示。
图5
下面就其实现的不同功能作一下描述。表1为CSL单元中逻辑功能的实现，表2为CSL单元中算术功能的实现，表3为CSL单元中存储功能的实现。
每个CSL单元包含一个D型触发器。该触发器按以下方式控制：
*高电平有效时钟使能输入；
*可翻转边沿触发时钟输入；
*异步输入使触发器置位或清零。
3 TA7V系列的相关应用
典型的由TA7V构成的系统框图如图4所示。静态内存接口单元TA7V与扩展内存Flash，SDRAM的无缝连接。MSSIU（内存接口单元）标准连接含有A7V初始化程序和用户应用代码的扩展Flash内存。MSSIU接口在与别的外部器件连接时可重复使用。
TA7V强大的32位精简指令处理器、高效精悍的指令集、全特性内存扩展、丰富的设置、扩展的联网能力、高性价比低功耗，高稳定性和强抗干扰特性，使得该系列芯片在协同控制工业电机驱动方面可以发挥强大的优势。下面介绍TA7V在电机驱动方面的应用。TA7V构成的PWM脉冲输出系统，可以驱动相应的功率主电路，如IPM、IGBT逆变器等，再加上一些电路和目标电机，就构成了完整的交流电机调速系统。驱动电路结构框图如图5所示。
用TA7V实现控制电机，就是利用其中的CSL的灵活设置特性，通过相关的开发工具软件FastChip配制成先进的电机控制PWM功能。利用芯片中自带的模拟数字转换（ADC）实现外部模拟量检测，多功能定时器阵列（MFTA）实现时间周期检测，产生循环事件，波形生成和作为正交编码器接口（QEI）的计算部分。内建以太网/CAN接口，实现控制联网。电机控制系统软件流程如图6所示。
结语
关键词：CAN总线数据传输，Cortex-M3，PID运动控制算法。
Abstract: Through the present popular and stable CAN bus transmission technology. This paper designs a based on CAN bus and Cortex-M3 using PID control algorithm and cooperate with show circuit movement control system.
Keywords: CAN bus data transmission, Cortex-M3, PID control algorithm movement
(1) CAN总线及其发展
CAN总线【1】，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信局域网络，由于其高性能、高可靠性、实时性好及其独特的设计，已广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备的各检测和执行机构之间的数据通信。CAN 等通信协议的开发，使多种LAN 通过网关进行数据交换得以实现，同时已在工控领域兴起应用热潮。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，同时步进电机具有结构紧凑、控制容易、运行稳定、响应快等优异特性，已在数控机床等重要行业中，得到了普遍的应用【2】。本文所述控制系统是应用于生产现场的分布式实时控制系统中最底层的现场节点系统。通过它可以独立完成步进电机的实时运动控制。通过CAN总线、Cortex M3和驱动电路进行数据传输与控制，使步进电机的性能更加稳定，能更好更灵活地地应用于数控系统中。
驱动电路！
(2)基于CAN总线的步进电机运动控制系统的硬件设计
本系统采用ARM Cortex-M3作为核心控制器。ARM Cortex-M3处理器是一个面向低成本，小管脚数目以及低功耗应用，并且有极高的运算能力和中断响应能力的处理器内核，性能要比8位单片机高很多【3】,并结合硬件电路对步进电机进行控制，其中有12864LCD液晶驱动显示、步进电机驱动电路、按键修改falsh中存储的数据和CAN总线是这个课题的核心。
其硬件体系结构示意图如图一：
(3)系统的整体的软件设计
通过采集键盘的按键修改步进电机的速度以及运行的最终坐标，同时在LCD液晶显示器上显示修改的数据，保存后进过CAN总线同步另一个步进电机，在两个步进电机都准备好了后同时运行，通过PID控制算法【4】和采集电路弥补失步，在运行的同时LCD显示该步进电机的位置,到达时检测另外一个步进电机的状态，等待运动结束。软件流程图如图二：
CAN总线节点的软件设计主要包括3部分：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。初始化程序设计对于CAN总线节点的正常工作相当重要。它主要包括工作方式、时钟输出寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代码寄存器、总线定时器、输出控制寄存器和中断允许寄存器的设置。
LM3S2965及其系列芯片由厂家提供了底层的API，用于访问Stellaris CAN模块的函数集。这些函数用于对CAN控制器、报文对象进行配置，对CAN中断进行管理，大大简化了编程的复杂性，也增强了软件的移植性。
默认时CAN模块被禁止，因此在调用任何其他的CAN函数前，必须要先调用CANInit()函数。这样就能在使能CAN总线上的控制器前把报文对象初始化到一个安全的状态。同样，在使能CAN控制器前，必须对位时序值进行编程。在位时序值被编程为一个适当的值时，应该要调用CAN总线的CANSetBitTiming()函数。一旦调用完这两个函数，就可使用CANEnable()将CAN控制器使能，如有需要，稍后可使用CANDisable()将其关闭。调用CANDisable()并不会重新初始化一个CAN控制器，因此可以使用它来暂时把CAN控制器从总线上移除。
图三是CAN总线节点的软件流程。其中的对象就是数据的信息，包括下面结构体的信息：
CANConfigureNetwork函数要自己编写，代码如下
(4)结论：
通过CAN通信、Cortex-M3、PID运动控制算法、键盘采集和液晶显示电路。设计了基于CAN总线的运动控制系统该系统经实际运行效果良好。CAN总线系统
较传统的串行通信在硬件上可减少走线易于系统扩充或改型，在软件上通信更加灵活、实时性更高、纠错能力更强；特别适合在中小型分布式控制系统中使用。
参考文献:
[1] 邬宽明. CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996
[2] 王志新.步进电动机原理及特性[M].北京:机械工业出版社,2010.
根据紫外线原理，研制出紫外光空气净化系统，其目的就是造成微生物的灭活，从而达到消毒效果；也就是紫外线照射微生物使其发生能量的积累和传递的结果。强烈的破坏了细菌及病毒的DNA和RNA，使细菌、病毒不再繁殖和生存从而达到消灭细菌、病毒的效果，有效地提高了空气质量。本文采用ATM128单片机的智能控制方式，结合各类传感器的收集数据功能，调节并控制系统的电路，并结合现实所需，研发出能够实现紫外光线灭菌与室外内空气流通功能的新型空气净化系统，对我们日常生活环境有重要的促进意义。
一、系统控制总体设计
紫外空气净化控制系统由主控制系统与驱动控制系统两部分组成。空气净化系统原理总框图如图1所示，主控制模块主要由110V的电源通过变压、放大、整流与滤波之后输出的直流电源为5V与9V来供电，而ATM128单片机的工作状态主要由按键指令、红外遥控、红外传感器采集的信号、灯管驱动等功能来决定。驱动控制系统主要由系统电源电路、整流电路、LM7805获取的5V直流电压和LM7809得到的9V直流电压组成。
二、系统硬件设计
系统硬件设计主要由电源控制电路、电机控制电路、灯管控制电路、红外控制电路、显示器控制电路、仿真下载电路、传感器数据采集电路、按键控制电路以及单片机程序下载电路等，硬件设计部分总体结构框图如图2所示。
电源控制电路电源控制电路是整个控制系统的供电核心，其供电类型有三种，传感器、ATM128单片机、液晶显示屏以及控制系统的其它辅助电路由5V直流电压供电，红外遥控接收装置及其放大与保护电路由9V直流电压供电，灯管由110V交流电压供电。
电机控制模块设计采用交流单相异步电动机。由单片机的控制，系统的电机带动微风扇的转动，使室内外空气形成一个循环，调整空气净化系统的工作状态，提升杀菌效果。
灯管驱动控制电机带动微风扇，使室内外空气形成一个循环，保证系统与室内外的通风，当空气经过过滤网时，在紫外光的照射下进行消毒与杀菌。其中系统采用的紫外光灯管是功率为8W紫光灯，额定工作电压为110V，波长范围为254~365nm。
液晶显示器模块设计应用12864液晶显示屏。给系统通电，当系统正常工作时，其显示屏就会显示出各种信息，关于空气净化系统的；其中有定时信息、房间大小、电机转速、工作模式、过滤网状态与灯管状态、当前环境的空气质量等。
红外遥控模块设计红外发射模块和红外接收模块这两部分构成空气净化控制系统的红外控制系统，并用编码器与解码器专用集成电路芯片来进行远处遥控操作。
三、系统软件设计
软件总体结构设计根据系统功能的需求分析与硬件系统的设计，空气净化系统的软件程序设计分为以下几个部分：原始程序、显示屏控制程序、传感器信号收集与检测程序、定时、中断处理、蜂鸣器控制、红外信号处理、灯管检测、电机驱动控制、触摸控制等程序，其控制系统软件总体结构的设计如图3所示。系统主程序流程图根据软件总体结构的设计，主程序的调度并控制各模块处理子程序，由此构成控制系统功能。图4所示为空气净化控制系统程序流程，各种工作参数在屏幕上显示是系统在工作中，启动运行必须在选择模式之后，模式间可相互转换。
四、实验效果与结束语
【关键词】日光灯原理；教学设计；镇流器；启辉器
0 引言
日光灯属于一个日常生活中广泛使用的典型单相用电器，由日光灯灯管、镇流器、启辉器3部分及连接导线和单相电源共同组成。镇流器是一个带有铁芯的电感线圈，日光灯启动时，镇流器产生瞬时高压，结合启辉器的“自动开关”作用使日光灯点燃。
单对上述内容叙述或者讲解，很难达到本次课的教学目的：理解镇流器和启辉器在日光灯点燃过程中所起的作用，熟悉日光灯的点燃过程，掌握日光灯工作原理。作者从自身的教学经验出发，总结出能够达到本次课教学目的的教学设计。首先，从通电自感和断电自感的电路分析让学生了解镇流器是利用线圈的自感现象工作，并恰当地引入启辉器的“自动开关”作用；其次，利用多媒体播放日光灯原理相关视频，让学生熟悉日光灯电路的组成、日光灯发光的条件、日光灯点亮的整个过程；再次，通过实物展示环节，组织学生讨论思考其每一部分在日光灯电路中所起到的作用；最后，通过实验环节，使学生进一步掌握日光灯的工作原理，并熟悉功率因数提高的方法。
1 通电自感和断电自感
这一环节由一个通电自感和断电自感电路图来设计问题。问题1：图1a中开关S闭合，灯泡LA和灯泡LB是如何亮的，是立即变亮还是逐渐变亮？为什么？问题2：图1b中开关S由闭合到断开，灯泡L是如何熄灭的，是立即熄灭还是其他熄灭方法？为什么？组织学生复习感应电动势及楞次定律相关内容，并分小组讨论这两个问题。
1.1 引导学生分析问题
图1a中，闭合开关K，LA立即变亮，LB逐渐变亮。原因分析：与LB串联的是一个电感线圈，开关闭合时，电感线圈上的电流由无到有，由小到大，由于流过电感线圈的电流发生变化而产生电磁感应，根据楞次定律，感应电流的方向总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，I自的方向与I原相反，加到LB上的电流是由0逐渐增大的，因此LB逐渐变亮。
图1b中，断开开关K灯泡L先闪亮一下，再熄灭。原因分析：与RL并联的是一个电感线圈，开关由闭合到断开时，电感线圈上的电流由有到无，由大到小，由于流过电感线圈的电流发生变化而产生的电磁感应，根据楞次定律，感应电流的方向总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，I自的方向与I原相同，I自和I原同时加到RL上，因此，灯泡L先闪亮一下，再熄灭。
1.2 总结自感现象
自感现象：由于电感器本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。I自的方向：I原是增加的，I自的方向与I原相反；I原是减小的，I自的方向与I原方向相同。
由于日光灯工作需要有某种设备在日光灯点燃时能够感应一个高压，让这个高压和市电电压一起同时加在灯管两端，它们所形成的强电场使灯丝溢出的电子形成高速电子流而使灯管导通。图1b断电自感实验电路中的电感线圈就可以充当感应高压设备的角色，它也正是日光灯电路中的镇流器，其作用是在日光灯点燃时感应一个高压，前提是需要一个开关断开的动作，使得通过电感器的电流瞬时减小，而这个开关断开的动作恰恰就是日光灯原理中启辉器所起到的作用。
2 视频演示及实物展示
通过一个时长为4分钟的视频，让学生熟悉日光灯的点燃过程：电路原理图如图2（a）所示。闭合开关，电路仍是断开的图2（b），电压都加在氖泡内两触点间，氖气被220V电压击穿而导电，氖泡发光。氖泡发光并发热，双金属片要膨胀，当动触片与静片接触，电路被接通，氖泡不再发光图2（c），两端的灯丝被加热，氖泡内温度下降，双金属片又收缩，与静片分离，电路被断开，在断电的瞬间，镇流器的自感线圈产生瞬间高压，加在灯管两端，使管内气体开始放电，日光灯正常发光图2（d）。
日光灯点燃的整个过程有三个关键步骤：1.闭合开关，氖泡动触片与静触片接触。2.双金属片收缩，氖泡动触片与静触片分离，电路被断开。3.在断电的瞬间，镇流器的产生自感作用，产生瞬间高压，加在灯管两端，日光灯发光。
展示日光灯灯管、镇流器和启辉器，组织学生讨论思考其每一部分在日光灯电路中所起到的作用。
3 实验环节
带领学生到电工电子实验室，做“日光灯电路及功率因数的提高”实验。进行一系列实验内容设计，使学生进一步掌握日光灯的工作原理，并熟悉功率因数提高的方法。实验内容设计如下：
3.1 启动阶段，电阻是否可以代替镇流器
灯管已点亮，为镇流器并联灯泡即电阻，灯泡发出不太强的光，断开镇流器灯管仍发光，说明此时（在灯管点亮时）电阻可以代替镇流器。
断开开关，使灯管熄灭，再闭合开关，只看到灯泡闪亮，而灯管不亮，说明在启动阶段，电阻不可以替代镇流器。
3.2 启动阶段，自动开关是否可以代替启辉器
在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮。请同学们先思考，再做实验。
灯管点亮后，启动器拆下，灯管可正常工作，但断开开关后，就不能重新启动了，灯管不亮。按下与启辉器并联的按键开关，即（短路）可以看到灯脚处灯丝发光，说明有电流流过，松开按键开关，灯管也可以点亮。说明在启动阶段，按键开关可以代替启辉器。
3.3 为日光灯依次并联电容，观察功率因数变化
日光灯电路并联电容后，总电流减小，但是当电容增大到某一数值时，总电流却又上升，说明，在感性电流两端并联电容可以提高功率因数，但必须并联适当容量的电容器。
4 总结
本文作者从自身的教学经验出发，总结了日光灯原理探究式的教学设计。首先，引入通电自感和断电自感现象，初步引导学生了解日光灯中的镇流器就是利用线圈的自感现象；其次，通过视频和实物展示环节，使学生熟悉日光灯电路的组成、日光灯发光的条件、日光灯点亮的整个过程，理解启辉器所起的“自动开关”作用。最后，通过实验环节，进行一系列实验内容设计，使学生进一步掌握日光灯的工作原理。
【参考文献】
[1]陈显盈，尤爱惠.“日光灯”教学设计[J].技术物理教学，2011（18）.
[2]邓旭学.《日光灯原理》的实验教学设计[J].物理教学探讨，2004（22）.
[3]周纪良.“自感现象 日光灯原理”探究式教学设计[J].物理通报，2006.
[4]张明星.关于“日光灯原理”教学中存在的问题[J].物理教学探讨，2005（23）.
VXI总线系统将计算机技术、测控技术和接口技术等多种高新技术紧密结合起来，具有结构紧凑、数据吞吐能力强、可靠性强等优点，成为自动测试系统的优秀平台。直接数字合成技术（DDS）提供传统频率合成方法难以实现的高分辨率、高频率转换速度及相位的连续性，这使得DDS具有广泛的应用前景。导弹雷达导引头的研制及生产是一个相当复杂和精密的过程。为实现导引头自动测试系统，研制了VXI专用信号源模块。这里采用VXI总线专用接口芯片IT9010与可灵活配置的FPGA器件设计VXI总线接口电路，采用DDS技术直接实现幅度可控的中频信号电路。
一般的雷达中频目标回波信号可以简单描述为：
s（t）＝∑An·rect（αt－β）cos（2πfdt＋φ） （1）
式中，An是回波起伏包络，rect（t）是矩形函数，α、β是目标回波参数，fd、φ是回波多普勒频率及初相。
1 模块设计
VXI专用信号源，模块包括VXI接口电路和功能电路两部分，如图1所示。VXI总线接口电路接收0槽控制器的信息。目标信息数据通过VXI总线下传到信号源模块，通过时序控制电路II控制DDS输出包含多谱勒信息的中频信号，通过时序控制电路I控制DAC输出以控制DDS输出信号幅度，从而获得含有目标参数的雷达和信号、方位差以及俯仰差中频信号三路信号。
VXI总线模块分为四种器件，寄存器基器件、消息基器件、存储器基器件和扩展基器件。寄存器基器件实现简单、成本低，这里采用VXI专用寄存器基器件接口芯片IT9010。它集成了VXI总线寄存器基器件所需的功能，配以简单辅助电路即可实现VXI总线系统初始化、地址译码、中断控制、时序控制等功能。FPGA采用ALTERA公司EP20K100芯片，其灵活的可重新配置特性为设计人员实现接口电路提供了极大的方便，并配合IT9010完成接口初始化等功能。
直接数字频率合成技术是一种先进的频率合成技术，具有简单、灵活的特点。DDS输出频率f0为：f0＝(K/2N)fclk
其中，K为频率控制字，N为DDS相位累加器字长，fclk为DDS时钟。DDS采用美国AD公司的AD9850。DDS工作时钟频率为100MHz?熏频率分辨率大于0．0233Hz，频率转换时间约为270ns。信号发生电路由FPGA构成的时序控制电路I与AD9850电路构成，频率控制字由数学模型产生，通过VXI接口传送到DDS，输出指定频率的中频信号。DDS采用串并行工作方式，频率控制字写入完毕，在更新控制信号的控制下，输出新的频率值信号。如果相位控制位的数据没有改变，则输出频率的相位是连续的，这是DDS的一个突出的优点。
通过改变AD9850配置脚Rset中流过的电流可以直接控制DDS输出幅度，幅度控制电路由FPGA构成的时序控制电路II、DAC和DDS电路构成。幅度控制量由数学模型产生，其符号表示角误差信号相位，通过控制DDS相位控制字来确定DDS输出信号移相＋π／2或－π／2；幅度控制量大小与角误差信号大小成正比，通过VXI接口由DAC电路转换成模拟信号来控制DDS输出信号幅度，从而获得含有目标参数的和、方位差以及俯仰差三路中频信号。幅度控制电路如图2所示。
图3 输出信号频谱及相位噪声图
2 测试结果
本文选取了珠海格力电器股份有限公司的财务数据，运用两种基于现金流量财务分析指标体系进行分项分析和综合分析。验证基于现金流量的财务分析指标体系作为传统体系的补充，能更客观、真实、全面地反映公司的经营状况和财务状况。也只有这样，才能帮助投资者进行正确抉择，尽量避免上述案例再次发生。
一、基于现金流量的财务分析指标体系的构建
新财务分析指标体系的构建：
1.基于现金流量的盈利能力分析
（1）现金净利润比率=
该指标表明每一元净利润中经营活动产生的现金流量所占的比率，反映了企业实现的净利润中有现金流量保障的比例，是企业净利润的真实收现水平。
主营收入现金收益率=
该指标表明每一元主营业务收入获得的现金净流量的比率，反映了该企业主营收入中拥有现金作为保障的比率。该指标数值越大，说明该企业主营业务收入的质量很好；反之，该指标数值较低时，说明该企业利润的现金保障不高，很有可能存在大量的赊账、坏账问题，资金流动性不足。
2.基于现金流量的偿债能力分析
（1）现金负债总额比率=
该指标说明了企业按照当期现金净流量偿还债务需要多久，表明了企业的综合偿债能力。该指标可以从侧面辅助说明企业的长期偿债能力，但是还得和企业的长期发展能力相结合才能更加客观。该指标数值越高，说明企业偿还总债务的能力较高。
（2）现金流动负债比率=
该指标说明了企业利用当期经营活动产生的现金净流量偿还短期债务的能力。该指标的优点在于不受不易变现的应收账款和存货影响，是真实的现金保障程度。
3.基于现金流量的营运能力分析
（1）现金周转率=
该指标反映了该企业一年内现金的周转频率。该指标数值越高，说明企业现金的运用效率和管理水平较好，财务周转安排较为合理。
（2）总资产现金周转率=
该指标从现金流量的角度分析了企业总资产的周转速度。一般而言，在企业销售收入稳定的情况下，该指标和总资产周转率应大致相同。
4.基于现金流量的发展能力分析
（1）每股经营现金净流量增长率
该指标反映了企业股东权益资金的增减状况及趋势。该指标数值大于0，则说明该企业股东权益资金呈现增长态势，企业发展前景较好；该指标数值为0，则说明企业当期股东权益资金与前期持平，前景一般；该指标数值小于0，则说明该企业股东权益资金呈现下降趋势，企业的发展前景不好。
（2）投资适当比率=
该指标反映了企业投资活动的状况是否良好。一般而言，处于发展扩张期的企业投资活动现金净流量为负值。所以企业会用经营活动和筹资活动获得的资金进行投资活动资金支付的一个补充。而该指标可以用来衡量企业进行投资活动，对外部资金和内部资金的依赖程度。
（3）现金流量资本支出比率=
该指标反映了企业利用经营活动产生的现金净流量来维持目前现有资本和扩大生产经营规模的能力。该指标数值越大，说明企业利用资金维持现状并扩大再生产的能力较好，发展前景也较好。反之则反。
二、统计分析――基于现金财务分析指标体系的分析对比及启示
（一）样本的选择及其背景资料
珠海格力电器股份有限公司是目前全球最大的集研发、生产、销售、服务于一体的国有控股家电企业，拥有格力、TOSOT、晶弘三大品牌家电产品，其产品包括家用空调、中央空调、空气能热水器、TOSOT生活电器、晶弘冰箱等。①
（二）运用基于现金流量的财务分析指标体系进行财务分析
根据珠海格力电器股份有限公司2013年、2012年和2011年对外公布的财务报表及所属行业计算得出基于现金流量的财务指标值如下表表3：
（1）基于现金流量的盈利能力分析
传统的财务分析体系中，评价企业的盈利能力主要依靠主营业务利润率、成本费用利润率、总资产报酬率和净资产收益率。然而这些指标均以在权责发生制下的利润核算为依据，反映的是企业的账面利润，却不是实际收入。如前文所说，存在着虚增利润的可能和现状。所以，本文引入现金流量，并在此基础上构建现金净利润比率和主营收入现金收益率。
格力电器2013年的现金净利润比率为1.19，远低于行业平均水平2.31。主营收入现金收益率为11%，同样低于行业平均水平的14.24%。这都表明企业实现利润的质量不高，可能存在赊账、坏账的问题。但在当下这个现金为王的时代，经营现金流量的多少更能很好的反映企业的盈利水平和财务风险。
格力电器经过基于现金流量的新型财务分析指标的检测，发现该企业虽然利润较高，盈利能力较好，但是支撑利润的现金流入不足，盈利质量较差，存在一定的财务风险隐患。而这些通过传统的财务分析是检测不出来的。这都源于引入现金流量后，提出了一些可能存在的杂质。
（2）基于现金流量的偿债能力分析
引入现金流量之后，分析格力电器的偿债能力，发现其现金负债总额比率为13.2%，高于行业平均值12.67%，但低于2012年的23%。结合传统指标，发现格力电器的长期偿债能力确实较为优秀，偿还总债务的现金保障也较高，但是有下降趋势。
但是现金流动负债比率为13.44%，低于行业平均水平15.43%。说明了格力电器短期债务的现金偿还保障能力不高，偿还短期债务存在一定的风险。
总而言之，格力电器利用经营活动产生的现金净流量偿还短期债务，偿债能力较差，存在一定的财务风险。就长期的债务偿还而言，格力电器的偿债能力虽处于行业的中上水平。但是较2012年而言，格力电器的长期偿债能力下降了。所以，如果在以后的经营中，格力电器不进行相关的财务和经营变革的话，其财务风险会变大。
（3）基于现金流量的营运能力分析
根据传统财务分析指标体系的分析结果，格力电器的应收账款周转率、存货周转率高于行业平均水平，但是流动资产周转率和总资产周转率低于行业平均水平。说明格力电器对其全部资产的管理和运用不到位，效率不高，效果不好。
引入现金流量之后，依照新的财务分析指标，发现格力电器现金周转率为0.3844，低于行业水平0.4362。总资产现金周转率为0.12751，高于行业水平的0.1154。但是总资产现金周转率应于总资产周转率大致相同。而格力电器的总资产周转率为0.9834，两者相差很大。这说明在格力电器销售收入中，大部分并不是以现金的形式存在的。这很容易导致呆账、坏账，进而引发更大的财务危机。如果在以后的运营中，格力电器不进行相关的改善，不对经营活动的收入模式进行管理和控制，那么就可能使得财务状况不断恶化，甚至于导致破产。
（4）基于现金流量的发展能力分析
足够的现金流量是公司未来发展必备的资金基础，没有现金净流入的积累，公司的发展计划和战略都是无本之源、无根之木。所以在评价企业的发展能力时，一定要注重企业现金流量的运作情况。
在引入现金流量之后，运用财务分析指标评价格力电器的发展能力，发现每股经营现金净流量增长率为46.15%，低于行业平均水平50.34%。说明格力电器的股东权益资金呈现增长态势，但是处于行业中下水平，发展前景有限。
2013年格力电器的投资适当比率为4.824，说明格力电器确实倾向于投资活动。而且格力电器的投资活动资金主要来源于经营活动产生的资金，对内部资金的依赖较强。
格力电器2013年的现金流量资本支出比率为5.269，低于行业水平的6.195。说明格力电器利用资金维持现状并扩大再生产的能力有待提高，发展前景有限。
总之，从2013年格力电器的经营效果以及现金流量的状况来看，公司发展潜力有限，他必须解决好爱偿债能力和运营能力方面出现的隐患。
（三）基于现金流量财务分析指标体系的综合评价结果及启示
通过对比，很明显地看到传统以利润为核心的财务分析和引入现金流量之后的财务指标分析得到的结果有差别。这一方面说明传统财务分析指标体系已不能全面、客观、真实的评价企业财务状况。另一方面也说明引入现金流量的新财务分析指标体系的构建刻不容缓。
通过对格力电器的财务分析，验证了基于现金流量的财务分析指标体系可以作为传统体系的补充，并且发现新的财务分析指标体系更客观、真实、全面地反映了企业的经营状况和财务状况。
但是，本文在构建基于现金流量的财务分析指标体系时，对指标的选取和计算仍有一些不科学之处。相信，在今后的相关研究中，构建一个完整的、科学的体系并运用在实践中，虽有不易，但已不是不能。
0引言
随着运输的繁忙，公路超载问题越来越严重，如何有效地治超已变得越来越重要，而公路部门却缺乏有效的计量仪器。早期的称重产品以模拟的方案为多，随着计算机处理能力提高和价格下降，采用数字化成为了发展趋势。通过国内外的市场和技术发展情况分析，从发展趋势上看，现有产品都朝着简化结构、方便使用、携带维护方便、无线传输、提高动态测重精度的方向发展，因此，设计了无线动态汽车称重系统。
1系统总体结构
无线动态称重仪系统结构框图如图1所示，系统由2个称重台和1个数据处理仪表组成，称重台和仪表之间通过无线通信传输数据。称重台由承重板、压力传感器阵列、信号调理、AD转换、ARM、无线通信电路组成一个整体，称重台放置于路面上，负责现场信号的采集、处理与传输。数据处理仪表由ARM、无线通信电路、SD卡、键盘与LCD显示、CAN总线接口、微型打印机、DS1302组成，完成对汽车测量数据的通信、存储、显示及打印等任务。系统由前端路面称重台面和后台无线称重仪表2部分组成。A/D采用模拟器件公司生产的12位A/D转换AD754，ARM选择S3C44B0X。系统对汽车每次进行测量都需要显示测量的时间，因此系统选用DS1302芯片实现实时时钟功能。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，通过CE、I/O、SCLK接口与ARM进行通信，可通过按键对时间进行调整［1-4］。在打印数据时，通过对时间的读取，能把测量时间实时打印出来，方便用户使用。
2模块设计
2．1信号调理电路的设计信号调理电路的框图见图2，压力传感器采用美国Freescale公司生产的单片集成硅压力传感器MPX4100A。传感器内部集成有压力信号调节器、压力修正等，压力通过衰减网络进行调整，再通过运算放大器OP07进行放大，接着进行增益调节，再输出给AD转换。增益调节由增益芯片AD624和DAC8512组成，增益芯片AD624具有低噪声程控增益调整功能。量程的控制通过DAC8512的输出电压实现，当超过量程时，通过切换衰减网络实现测量［5-6］。
2．2微型打印机模块的设计微型打印机控制电路的框图见图3，系统使用TPUP-T16系列微型点阵打印机，用于记录每次测量的结果，打印机采用RS-232兼容标准，握手方式采用标志控制。
2．3LCD模块的设计检测的数据需要通过LCD进行显示，系统选用HY12864作为称重数据的显示界面，ARM可以将显示缓存中的数据通过动态扫描的方式传输到LCD液晶显示屏上［7-8］。2．4声音提示模块的设计系统选用扬声器作为发声器件，可以播放语音，扬声器根据不同的振动频率发生不同的声音。系统在SD卡中储存多个音频，称重时，根据测量的结果发出不同的提示音。
2．5无线通信电路模块的设计收、发电路的框图见图4、图5，其中，nRF905是1个集成度很高的无线收发器芯片，具有很强的抗干扰能力，传输距离可达1000m。可通过TRX_CE、TX_EN、PWM_UP的设置实现不同的工作模式，包括活动模式和节电模式。ARM与nRF905的通信通过SPI接口进行［9-11］。
2．6CAN总线的设计
1个由CAN总线构成的网络可以挂接多个节点，这样可以满足1个PC机对多个测量点的监控，见图6。CAN总线使用差分电压传送，由于系统选择的ARM不带CAN总线控制器，因此采用主控制器通过辅助控制器STC89C52和总线控制器SJA1000实现数据的接收和发送等通信活动，为了增强抗干扰能力，选择了高速光电耦合器PCAN-Optoadapter，从而实现高速CAN总线系统电气隔离。CAN收发器选择SN65HVD1050Q，它的传输速度高达1Mb/s，它将2．7系统程序整体设计及外观系统程序整体设计及外观图见图7，8。
关键词：电磁铁 ； 电磁继电器； 说课设计
在当前教育环境下，根据新课标的理念，结合我对探究式课堂教学模式的学习实践，对于本节课的设计，我将从教材分析与学情分析、教学目标设置、教学法运用、教学过程、板书设计、教学特色分析六个方面进行说明.
1 教材
11教材简析
《电磁铁 电磁继电器》是教育部审定2013人教版义务教育教科书九年级第20章第3节的教学内容.用1课时完成教学.本章“电与磁”内容，是学生在已有电学知识的基础上，以磁场为主线，揭示电与磁的相互联系和相互作用：磁体、电流周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用，磁场能使运动的导体产生感应电流.它起着承前启后作用，既是前面电学知识的发展，也是后面两章学习信息传递常识和有关电能知识的基础.本章知识在日常生活、工业生产和科技等方面应用非常广泛，电动机、电磁继电器、扬声器、发动机等对现代社会影响深远.除了这些应用教学之外，教材还从学生在生活中所熟悉的磁现象入手，让学生亲自动手制作指南针、电磁铁、小电动机，使学生认识到物理是有用的，物理就在他们身边，从而进一步提高学生学习物理的兴趣、培养他们解决实际问题的能力. 本章的有关物理概念和规律几乎都是在实验基础上概括得出的，加强了学生的体验与感悟，注重了知识的实际应用.教材在知识深度的要求上，与过去相比有所降低，但在引导学生探索发现，培养学生从实验事实出发归纳总结概念、规律和应用概念、规律解决实际问题的能力训练上，要求提高了.本节很好地体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念.
12教学目标
根据以上对教材的分析，结合学生的实际情况，制定本节课的三维教学目标如下：
（1） 知识与技能
知道什么是电磁铁；理解电磁铁的磁性；了解电磁继电器的结构和工作原理.
（2） 过程与方法
探究电磁铁的特性和工作原理；通过阅读说明书，自己动手实践来了解如何使用电磁继电器.
（3） 情感态度与价值观
通过完成电磁铁的探究实验，并亲自动手实践如何使用电磁继电器，培养学生乐于探索自然界的奥秘兴趣.
13教学重难点
电磁铁的特性和工作原理.
电磁继电器的结构和工作原理.
14教学准备
教师：多媒体课件、螺线管、铁芯、大头针、电源、开关、导线若干.
学生：螺线管、大小和长度以及材料不同的铁芯、大头针、电源、开关、导线若干、滑动变阻器、电流表、电磁铁（匝数可变或两个串联使用）等.
2教法
这节课的知识比较抽象，难理解，依照本节的教学任务，结合学科特点以及学生实际，为了达到培养学生综合素质的目的，我主要采取以启发、实验探究的方法，引导学生观察、分析、讨论、归纳和总结，充分调动学生学习的积极性和主动性，促使学生自主探究、自主学习.
3学法指导
倡导合作学习、探究式学习，让学生通过观察实验现象、分析实验数据等，培养学生的科学探究能力，学生以小组为单位，进行合作探究，让学生在观察、思考后并利用已有的知识和生活经验，来归纳、概括出影响电磁铁磁性强弱的因素.
4学情
九年级学生显著的心理年龄特征主要表现为强烈的求知欲，好奇心强，喜欢动手进行实验.通过前面的学习，学生已具有一定的探究能力和动手能力，对控制变量法有一定的了解，但学生对实验的理论分析不够全面，缺乏计划性和有目的性观察.在全面推行素质教育的今天，我们不仅要教给学生知识，更重要为他们今后继续教育或终身教育打下基础，本节课通过创设问题情境把学生引入到提出问题――探究问题――解决问题的学习过程中，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力.
5说教学程序
51创设情境，引入新课
设置情境：桌上有一堆大头针，请同学们想一想用什么方法能快速的把大头针捡起来放到盒子里而又不扎到手（旁边有一磁铁）？（请一学生上来演示）
然后我用手掌中藏着一个电磁铁同样把大头针吸起来又很轻松的放到盒子里.问：这是怎么回事？（设计意图：通过对比明显的实验现象引出课题，引起学生学兴趣）
下面我们来看插图.电磁起重机.
这个起重机里用的是永磁体吗？为什么？（学生回答）
实际上它用到的就是我们这节课要学的内容――电磁铁 电磁继电器.（显示课题）
52进行新课
在新课教学中，我分三个过程进行.
第一过程是对电磁铁概念以及原理的讲解.
做对比演示实验，介绍电磁铁.用对比通电螺线管不插入铁芯和插入铁芯吸引大头针多少的不同，说明插入铁芯后磁性较强.然后直接引出课题：在一个通电螺线管中插入铁芯，就制成了电磁铁.电磁铁的优点一：有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性. 电磁铁的工作原理是什么？（学生答：）教师归纳.（设计意图：体现从物理到社会的理念.）
第二个过程是探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关.
创设情境，（出示幻灯片）不同的电磁起重机产生的磁场一样强吗？引导学生进行猜想.把学生引入提出问题――探究问题――解决问题的学习过程中.在整个过程中，学生需要完成的是猜想，设计实验方案，进行实验，分析实验现象，得出实验结论，反思与拓展.
教师经过讨论汇总后，总结出电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关.下面就这两个问题进行实验设计.提出问题引发思考并设计实验 ：
1.想研究电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，该如何控制匝数呢？同理要研究磁性的强弱与匝数的关系，该如何控制电流呢？
2. 如何改变线圈的匝数 ？如何改变电流的大小？
3.如何判断电磁铁磁性的强弱？（设计意图：有针对性的启发学生，放手发动学生在得出结论时，一定有条件的限制，培养学生严谨的科学态度）
指导学生按讨论的方案进行实验.
引导学生根据实验现象总结归纳出结论 .（设计意图：培养学生的分析归纳能力）
第三个过程是让学生简单了解电磁继电器.（设计意图：进一步加深对电磁铁的认识）
1.展示高压危险的图片引入电磁继电器.提出问题：许多大型机器需要高压电，但人不能接近，那应该怎样控制电路的通断？（设计意图：由实物再到其原理图能够让问题过渡自然）
2.播放电磁继电器构造图， 提出问题：它的内部有怎样的结构呢？它又是怎样工作的呢？
3.通过简单的动画演示，介绍继电器的基本工作原理.归纳：继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的通断装置.电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，从而实现安全用电.（设计意图：课件的分解演示让学生更容易接受抽象的知识）
4.电磁继电器的应用，要求学生一边看，一边学习描述它的工作原理.（设计意图：一步一步提高要求，让学生认识电磁继电器在生活中的应用，和掌握表述工作原理的方法，加深对继电器工作原理的理解.）
53课堂小结
同学们，通过这节课的学习，你们有哪些收获？（设计意图：培养学生总结意识，养成对所学的内容及时巩固、 梳理的习惯.）
54作业布置及学生自主活动
完成动手动脑学物理1、2、3题（设计意图：及时巩固，加深理解）
6板书设计
电磁铁电磁继电器
一、电磁铁：插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁
利用电流的磁效应来工作
二、特点
1.通电时有磁性，断电时没有磁性
2.磁性弱可以调节
三、决定磁性强弱的因素：线圈匝数、 电流的大小
四、应用：电磁起重机等
五、电磁继电器
1原理：低电压、弱电流电路来控制高电压、强电流电路.
2实质：利用电磁铁来控制电路的一种开关.
7教学特色分析
本节是该章重要的一个探究实验.在中考中经常考查该知识点.我通过生活现象入手，创设情境，让学生从生活中发现物理，引入课题，激发学生学习物理的兴趣.引导学生自己去发现、提出问题，在问题中理解知识.在探究的环节上，更侧重猜想，设计实验来激发学生.让他们谈想法，谈设计，学生会有自己是知识的发现者的感觉.自己得出结论，自己评估、交流且多次讨论，学生是学习的主人，这有利于学生形成自主、主动学习的习惯，有利于科学思维能力的提高和团队精神的培养.在每个环节，让学生充分发表自己的见解，交流自己的看法.充分体现学生的主体地位，教师只起到组织引导的作用.最后，联系实际，探索拓展，激发学生应用物理知识解决生活中的问题，体现从生活走向物理，从物理走向社会的新的课程理念.
宋正怀
在以“传感器的运用”为主题的研究性学习活动中，我力求摆脱教师讲、学生听的旧教学模式，让不同层次的学生独立尝试参与知识形成的全过程。因此，本次“传感器的运用”研究性学习活动以“生活中的控制电路”为主要知识背景，强调了学生学习方式、教师教育观念及学校教学行为这三个方面的价值取向。突出了活动操作的开放性、研究性和实践性，为此，我们把活动过程分为三个阶段分步实施。
一、创设问题情境
为学生创设问题情境，布置课外实践活动的研究任务，成立研究小组。由教师开设了“生活中的控制电路”、“放大电路”和“继电器”专题讲座，再布置学生到学校附近的生活小区、工厂观察有关自动控制情境。任务是开放性的，学生可以有不同的形式进行参观、访问与调查。
参观访问时，个别小组的学生还设计了访问提纲等。另外，教师为了使学生能把实践活动与知识学习有效地结合起来，指导学生设计了以“控制电路在你家中”为主题的研究性学习实践活动调查提纲。提纲如下：
1，我生活的小区楼道内的电灯是怎样实现自动控制的?2，水塔是怎样实现自动控制的?3，路灯又是怎样实现自动控制的?4，通过访问电工、专家、老师，它们的电路有什么共同特点?5，查阅有关资料，完成控制流程图和框图。6，完成状态表和真值表，设计自动通风控制电路。7，组装和调试。8，撰写研究论文或成果报告。
与此同时，教师在“自动通风控制电路”实践活动问题情境的创设过程中。鼓励学生从多角度分析和思考“控制电路”问题，指导学生成立若干个“自动通风控制电路”研究性学习小组，并在小组合作探究的基础上，归纳出几个具体的研究性专题，形成了具体的目标和内容：1，控制电路的一般模式；2，自动通风控制电路的特殊要求；3，电子材料的选择；4，设计完善。针对研究专题，经学习小组讨论和协商，设计出了相应的研究方案和计划。
二、实践活动阶段
各课题小组在确定好课题研究方案与计划后，各小组进行了研究活动的独立实施。本活动阶段完全以学生为中心，要求学生对每一项活动过程做详细规范的记录，学生可以向指导老师咨询、征求意见和寻求帮助，但教师的主要工作是做好对以下几个关键环节的指导。
1，抓好课题小组的成立与选题，即前期指导工作。2，督促学生做好活动计划和活动记录。3，及时了解和掌握各小组的活动情况，并纠正问题与偏差。4，组织好研究活动的总结与答辩工作。
三、总结阶段
1 学生成果汇报。方式：答辩式、辩论式
内容：比较设计的控制电路的完备性、可行性、简约性和可操作性
2 教学内容总结。引导学生将传感器的应用知识进行归纳总结，即把自己探究得出的结论，纳入到自己认知结构中的适当位置，并运用于新的问题情境中，使其得以巩固和深化，形成迁移能力，同时强化电路和传感器、门电路知识。
3 科学探究过程总结
主要任务是对班级科学探究的总体情况进行总结，既要表扬表现突出的学生，又要鼓励研究失败者，对他们探究过程中的亮点给予充分肯定，鼓舞士气，对今后的科学探究提出期望。
