节点设计论文汇总十篇
时间：2022-07-26 22:07:28
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇节点设计论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
引言
LonWorks(LocalOperatingNetworks，局部操作网络)总线是由美国Echelon公司推出的一种现场总线技术。由于LonWorks控制网络的开放性、高速性和互操作性，它已广泛用于工业、楼宇、家庭、办公设备、交通运输、能源等自动化领域。EIARS-232-C/RS-485通信网络在控制系统中应用最为普及，许多设备大都只提供RS-232或RS-485/422接口，不能直接接入LonWorks网络。因此，需要将现场LON网络介质上的信息转换为RS-232-C/RS-485标准的信号，或将RS-232-C/RS-485标准信号转换为包含LonTalk协议的数据，从而实现不同网络间的数据传输，同时也为上位PC机、底层工作站提供转换接口。本文所设计的LonWorks智能通信节点方便地与EIARS-232-C/RS-485标准的串行I/O设备进行通信，轻松实现现场节点与上位PC机或其它RS-232-C/RS-485控制设备之间的可靠、准确、快捷数据传递。
1LonWorks智能通信节点的硬件结构
1.1节点硬件电路设计
智能节点以Neuron神经元处理器芯片为核心，其硬件电路还包括收发器、EEPROM、双口RAM、译码电路和service电路等。以神经元芯片构成网络接口，由它通过LonTalk协议与网上的其它智能节点通信，并通过双口RAM的访问实现与其它网络系统的数据交换。节点中用双口RAM充当不同网络通信过程中现场信息的接收、发送缓冲区，完成最近发送到达的交换数据的存储转发功能，缓解和避免系统缓存紧张和瓶颈的产生。用非易失性存储器EEPROM存放LonTalk网络协议固件、多任务调度程序、网络适配器通信管理程序以及网络配置信息等。节点的硬件组成结构如图1所示。
智能节点的基本结构可分为两部分：以Neuron3150神经元芯片主构成的LonWorks现场总线一侧，其基本功能是实现LON网络上的智能节点功能；另一侧是由单片机系统构成的串行通信接口，其功能是实现EIARS-232-C/RS-485标准的串行通信。在这两部分间采用了双口RAMCY7C130芯片作为数据共享区。CY7C130通信接口电路的左端口与Neuron3150芯片连接，右端口与8051单片机系统连接，如图2所示。双口RAM的两端都有独立的数据线、地址线和控制线，两端都可对双口RAM的任意单元进行操作。只要两端不同时对同一地址单元进行操作就不会发生冲突。BUSY显示本端口想要存取的地址正在被另一个端口操作，发生硬件冲突时，后操作一端的BUSY信号有效。
在应用中分别对双口RAM1KB的存储空间进行定义，即CY7C130的同一存储单元对于Neuron3150芯片及8051单片机系统各有一个地址，这样两个系统均能对其进行存取操作。在智能节点中，Neuron3150芯片对1KB空间的地址为D000H～D3FFH。8051单片机系统对它的定义为0000H～03FFH。值得注意的是，CY7C130芯片3FFH和3FEH两个单元被用作固定用途：当左端Neuron3150芯片向3FFH单元写入数据时，将产生中断信号INTR；同理，当右端8051单片机向3FEH单元写入数据时，将产生中断信号INTL。利用这两个信号，可以将系统设置为中断工作方式，达到节省通信时间的目的。由于双向数据信息的交换，可以这样来划分双口RAM存储区间：000H～01FFH单元存入Neuron3150芯片向8051传送的信息，而200H～3FFH单元存放由8051向Neuron3150发送的信息，并将同类但不同次的信息放在固定的存储单元，每次都以新的数据覆盖上次的数据。这样就不必进行标志的判断，只需要固定单元取数据就可以进行处理，既节省时间，又安全可靠。
1.2硬件的抗干扰
LonWorks设备往往工作在复杂的电磁环境中，其自身各部分与周围其它电子设备之间，都不可避免地存在各种形式的电磁干扰和静电放电。为了保证通信的准确无误，延长硬件使用寿命，该通信节点在设计上结合LonWorks电路自身特点，采用有关接地、屏蔽和滤波的适当处理，有效减小了电磁干扰的影响。针对收发器FTT-10A，设计抗干扰电路时，应主要围绕印刷电路板上星形地结构和火花隙的设计。对于静电放电（ESD），在印刷电路板（PCB）设计中，采用火花放电隙，能够削弱到达收发器和后续缓冲器电路的ESD能量，使用箝位二极管，能大大增强节点承受来自网络连接端的ESD能力。对于电磁干扰，应尽量保证强噪声源（如DC/DC变换器、时钟电路等）远离收发器FTT-10A。
2LonWorks智能通信节点的软件设计
在LON网程序设计中使用NeuronC语言。NeuronC是一种基于ANSIC且带有网络通信和高级硬件设备接口扩展语句的高级不应该。它增加了对I/O、事件处理、消息传递和分散数据目标的支持，扩充了包括软件定时器、网络变量、显示消息、一个多任务调度程序以及其它各具特点的函数等。采用NeuronC语言开发的应用程序，可直接在Lonbuilder神经元仿真器上进行调试，因此应用程序的开发可独立于硬件设计进行。智能节点通信流程如图3所示。
程序中，节点Neuron3150侧使用显示报文通信，能有效实现智能节点与单片机进行双向通信的功能。用NeuronC语言进行节点设计编程时，必须首先查询IO_6和IO_7的内容。定义两个比特类型的输入变量INTL和BUSYL，通过查询这两个变量的内容来确定程序的运行流程。编程如下：
//*****包含文件*****
#include<string.h>
#include<control.h>
//*****公共变量声明*****
#defineTlon_4850xd000//定义从LON网上所接收数据在双口RAM存储单元首址
#definT485_lon0xd0200//定义从单片机侧所接收数据在双口RAM存储单元首址
IO_6inputbitINTL;//定义IO_6,IO_7为比特类型的输入变量
IO_7inputbitBUSYL;
Msg_tagtag_out1;//定义输出消息标签
//****系统主程序********prioritywhen(msg_arrives)//显示网络消息事件
{unsignedint*p;//存储从LON网上接收的数据
inti;
p=(unsignedint*)(Tlon_485);
for(i=0;I<30;i++)
{*p=msg_in.data[i];
p++;
}
}
}
when(io_in(INTL)==0)//当单片机侧有数据时申请中断
{when(io_in(BUSYL)==1)
{unsignedint*u;
intj;
u=(unsignedint*)(T485_lon);
msg_out.code=1;
msg_out.tag=tag_out1;
for(j=0;j<30;j++)
{msg_out.data[j]=*u;
u++;
}
msg_send();//向LON网其它相关节点发送数据
}
}
篇（2）
要先遵循满足建筑物基本功能的节能原则，即需要满足建筑的基本照明亮度、空调温度和建筑内部楼道畅通无阻等日常基本用电需求。另外，还要满足现代化特殊工艺的要求，例如，在一些大型娱乐场所中，需要设计一些独特的照明系统，以提高亮化程度，满足工艺照明的需求，同时还能起到亮化、美化的作用。
1.2充分考虑经济效益
电力节能活动需要根据当前我国的国情科学开展。要充分考虑经济效益，避免盲目性，不能因为过度节能而浪费不必要的资金，增加运行成本。
1.3减少不必要的能源耗费
对一些高层建筑而言，由于楼层较高，内部人口较多，所以，需要消耗大量的能源来维持其正常运行。但是，在这个过程中，往往会出现一些不必要的能源浪费隋况。为了有针对性地解决这个问题，可以有效调查高层建筑中的日常能源使用情况，详细掌握每个环节对能源的使用程度，进而采用先进的节能技术减少无谓的能量消耗，在不影响建筑物内正常使用电能的前提下，减少用电设备，降低不必要的能耗。
2建筑节能在建筑电气设计中的应用
2.1配电系统中的节能技术设计
在设计配电系统时，相关设计人员和施工人员需要结合配电系统的实际容量、配点距离和电气设备的功能、特点等内容合理设计，尽可能地缩短变配电所与负荷中心之间的距离。这样做，不但能够大大节省输电材料，还能够有效降低输电过程中消耗的电能，从而发挥出节能的作用。同时，设计人员还要合理选择电源变压器的数量和容量，改变变压器的结构设计，进而起到一定的节能效果。另外，在完全放电的状态下，电容器才能充电。如果电容器中还有电就充电，会增加电能的耗费。因此，在实际工作中，要防止这种问题出现。
2.2照明系统节能设计
根据我国目前照明系统的实际情况来看，设计理念老旧，不能满足当今建筑对于照明设计的需求，例如建设的工程中灯具选择存在很大的问题，相互之间存在一定的差距，使得光照环境混乱，照明启动器还有照明方式的选择并不适用于当前建筑工程，对于电器线路的分布也十分的混乱，没有相对合理的规划，最终导致照明系统不仅耗能量巨大，同时照明效果和综合服务性能也很差，不能很好地满足人们对于照明系统的正常需求，导致人们生活、工作、学习的质量受到严重的影响。绿色照明理念在新时期被提出来，绿色照明对于整个照明系统有着多方面的要求，不仅仅要求在电能的损耗上大幅度降低，同时不能影响人们对于照明系统使用功能的需求，详细的描述就是绿色照明无论在照明强度还是相应的光色上都要符合相应的标准，保证人们的照明环境健康稳定，从而提高大家在照明环境中的工作效率、学习效率等。避免能源浪费现象，同时要注重减少投资消耗。
篇（3）
随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。在以往接地设计中，接地网的均压导体都按3m，5m，7m，10m等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。本文结合在建工程220kV新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。
1接地网优化设计的合理性
1.1改善导体的泄漏电流密度分布
面积为190m×170m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10m等间距布置和平均10m不等间距布置。沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线。从此可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%)；对于中部导体③、④、⑤，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。
1.2均匀土壤表面的电位分布
由表1的计算结果可知，不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。
表1计算结果比较
布置
最大网孔电位Vmax／kV
最小网孔电位Vmin／kV
最大接触电势Vjmax／kV
接地电阻
R／Ωδ／%
等间距
5.709
5.081
0.799
0.523
12.2
不等间距
5.544
5.506
0.315
0.519
0.7
注：1)δ=(Vmax-Vmin)／Vmin；
2)地网面积为190m×170m；
3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。
1.3节省大量钢材和施工费用
如果按10m等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角网孔，其值为0.799kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%，见表2。
2接地网优化设计的方法
在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10m左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。
表2使用钢材量的比较
表2使用钢材量的比较
布置
n1
n2
Vjmax／kV
钢材长度L／m
等间距
18
20
0.799
6860
不等间距
12
14
0.756
4700
Lik=L.Sik，
式中L——地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m；
Lik——第i段导体长度，m；
Sik——Lik占边长L的百分数。
Sik与i的关系似一负指数曲线，即Sik=b1×e-b2i+b3，
式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：
当7≤k≤14时，当k＞14时，
对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。
3结论
a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。
b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。
c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。
篇（4）
一般使用中要求交流接触器装置结构紧凑，使用方便，动静触头的磁吹装置良好，灭弧效果好，最好达到零飞弧，温升小。按照灭弧方式分为空气式和真空式，按照操动方式分为电磁式、气动式和电磁气动式。
接触器额定电压参数分为高压和低压，低压一般为380V，500V，660V，1140V等。
电流按型式分为交流、直流。电流参数有额定工作电流、约定发热电流、接通电流及分断电流、辅助触头的约定发热电流及接触器的短时耐受电流等。一般接触器型号参数给出的是约定发热电流，约定发热电流对应的额定工作电流有好几个。比如CJ20-63，主触头的额定工作电流分为63A，40A，型号参数中63指的是约定发热电流，它和接触器的外壳绝缘结构有关，而额定工作电流和选定的负载电流、电压等级有关。
交流接触器线圈按照电压分为36、127、220、380V等。接触器的极数分为2、3、4、5极等。辅助触头根据常开常闭各有几对，根据控制需要选择。
其他参数还有接通、分断次数、机械寿命、电寿命、最大允许操作频率、最大允许接线线径以及外形尺寸和安装尺寸等。接触器的分类见表1
表1常用接触器类型
使用类别代号适用典型负载举例典型设备
AC－1无感或微感负载，电阻性负载电阻炉，加热器等
AC－2绕线式感应电动机的启动、分断起重机，压缩机，提升机等
AC－3笼型感应电动机的启动、分断风机，泵等
AC－4笼型感应电动机的启动、反接制动或密接通断电动机风机，泵，机床等
AC－5a放电灯的通断高压气体放电灯如汞灯、卤素灯等
AC－5b白炽灯的通断白炽灯
AC－6a变压器的通断电焊机
AC－6b电容器的通断电容器
AC－7a家用电器和类似用途的低感负载微波炉、烘手机等
AC－7b家用的电动机负载电冰箱、洗衣机等电源通断
AC－8a具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机的电动机压缩机
AC－8b具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机的电动机压缩机
2、交流接触器的选用原则
接触器作为通断负载电源的设备，接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压与被控设备的额定工作电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择的依据。选用原则如下：
（1）交流接触器的电压等级要和负载相同，选用的接触器类型要和负载相适应。
（2）负载的计算电流要符合接触器的容量等级，即计算电流小于等于接触器的额定工作电流。接触器的接通电流大于负载的启动电流，分断电流大于负载运行时分断需要电流，负载的计算电流要考虑实际工作环境和工况，对于启动时间长的负载，半小时峰值电流不能超过约定发热电流。
（3）按短时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器允许的动、热稳定电流，当使用接触器断开短路电流时，还应校验接触器的分断能力。
（4）接触器吸引线圈的额定电压、电流及辅助触头的数量、电流容量应满足控制回路接线要求。要考虑接在接触器控制回路的线路长度，一般推荐的操作电压值，接触器要能够在85～110％的额定电压值下工作。如果线路过长，由于电压降太大，接触器线圈对合闸指令有可能不起反映；由于线路电容太大，可能对跳闸指令不起作用。
（5）根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。如果操作频率超过规定值，额定电流应该加大一倍。
（6）短路保护元件参数应该和接触器参数配合选用。选用时可参见样本手册，样本手册一般给出的是接触器和熔断器的配合表。
接触器和空气断路器的配合要根据空气断路器的过载系数和短路保护电流系数来决定。接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流，接触器的接通、断开电流应小于断路器的短路保护电流，这样断路器才能保护接触器。实际中接触器在一个电压等级下约定发热电流和额定工作电流比值在1～1.38之间，而断路器的反时限过载系数参数比较多，不同类型断路器不一样，所以两者间配合很难有一个标准，不能形成配合表，需要实际核算。
（7）接触器和其它元器件的安装距离要符合相关国标、规范，要考虑维修和走线距离。
3、不同负载下交流接触器的选用
为了使接触器不会发生触头粘连烧蚀，延长接触器寿命，接触器要躲过负载启动最大电流，还要考虑到启动时间的长短等不利因数，因此要对接触器通断运行的负载进行分析，根据负载电气特点和此电力系统的实际情况，对不同的负载启停电流进行计算校合。
3.1控制电热设备用交流接触器的选用
这类设备有电阻炉、调温设备等，其电热元件负载中用的绕线电阻元件，接通电流可达额定电流的1.4倍，如果考虑到电源电压升高等，电流还会变大。此类负载的电流波动范围很小，按使用类别属于AC-1，操作也不频繁，选用接触器时只要按照接触器的额定工作电流Ith等于或大于电热设备的工作电流1.2倍即可。
3.2控制照明设备用的接触器的选用
照明设备的种类很多，不同类型的照明设备、启动电流和启动时间也不一样。此类负载使用类别为AC-5a或AC-5b.如果启动时间很短，可选择其发热电流Ith等于照明设备工作电流1.1倍。启动时间较长以及功率因数较低，可选择其发热电流Ith比照明设备工作电流大一些。表2为不同照明设备用接触器选用原则。
3.3控制电焊变压器用接触器的选用
当接通低压变压器负载时，变压器因为二次侧的电极短路而出现短时的陡峭大电流，在一次侧出现较大电流，可达额定电流的15～20倍，它与变压器的绕组布置及铁心特性有关。当电焊机频繁地产生突发性的强电流，从而使变压器的初级侧的开关承受巨大的应力和电流，所以必须按照变压器的额定功率下电极短路时一次侧的短路电流及焊接频率来选择接触器，即接通电流大于二次侧短路时一次侧电流。此类负载使用类别为AC-6a.
3.4电动机用接触器的选用
电动机用接触器根据电动机使用情况及电动机类别可分别选用AC-2～4，对于启动电流在6倍额定电流，分断电流为额定电流下可选用AC-3，如风机水泵等，可采用查表法及选用曲线法，根据样本及手册选用，不用再计算。
绕线式电动机接通电流及分断电流都是2.5倍额定电流，一般启动时在转子中串入电阻以限制启动电流，增加启动转矩，使用类别AC-2，可选用转动式接触器。
当电动机处于点动、需反向运转及制动时，接通电流为6Ie，使用类别为AC-4，它比AC-3严酷的多。可根据使用类别AC-4下列出电流大小计算电动机的功率。公式如下：
Pe=3UeIeCOS￠η,
Ue：电动机额定电流，Ie：电动机额定电压，COS￠：功率因数，η：电动机效率。
如果允许触头寿命短，AC-4电流可适当加大，在很低的通断频率下改为AC-3类。
根据电动机保护配合的要求，堵转电流以下电流应该由控制电器接通和分断。大多数Y系列电动机的堵转电流≤7Ie，因此选择接触器时要考虑分、合堵转电流。规范规定：电动机运行在AC-3下，接触器额定电流不大于630A时，接触器应当能承受8倍额定电流至少10秒。
对于一般设备用电动机，工作电流小于额定电流，启动电流虽然达到额定电流的4～7倍，但时间短，对接触器的触头损伤不大，接触器在设计时已考虑此因数，一般选用触头容量大于电动机额定容量的1.25倍即可。对于在特殊情况下工作的电动机要根据实际工况考虑。如电动葫芦属于冲击性负载，重载启停频繁，反接制动等，所以计算工作电流要乘以相应倍数，由于重载启停频繁，选用4倍电动机额定电流，通常重载下反接制动电流为启动电流2倍，所以对于此工况要选用8倍额定电流。
3.5电容器用接触器选用
电容器接通时电容器产生瞬态充电过程，出现很大的合闸涌流，同时伴随着很高的电流频率振荡，此电流由电网电压、电容器的容量和电路中的电抗决定（即与此馈电变压器和连接导线有关），因此触头闭合过程中可能烧蚀严重，应当按计算出的电容器电路中最大稳态电流和实际电力系统中接通时可能产生的最大涌流峰值进行选择，这样才能保证正确安全的操作使用。
选用普通型交流接触器要考虑接通电容器组时的涌流倍数、电网容量、变压器、回路及开关设备的阻抗、并联电容器组放电状态以及合闸相角等，一般达到50至100额定电流，计算时比较烦琐，可以参见文献1.
如果电容器组没有放电装置，可选用带强制泄放电阻电路的专用接触器，如ABB公司的B25C、B275C系列。国产的CJ19系列切换电容器接触器专为电容器而设计，也采用了串联电阻抑制涌流的措施。
选用时参见样本，而且还要考虑无功补偿装置标准中的规定。电容器投入瞬间产生的涌流峰值应限制在电容器组额定电流的20倍以下（JB7113－1993低压并联电容器装置规定）；还应考虑最大稳态电流下电容器运行，电容器组运行时的谐波电压加上高达1.1倍额定工作时的工频过电压，会产生较大的电流。电容器组电路中的设备器件应能在额定频率、额定正弦电压所产生的均方根值不超过1.3倍额定电流下连续运行，由于实际电容器的电容值可能达到额定电容值1.1倍，故此电流可达1.43倍额定电流，因此选择接触器的额定发热电流应不小于此最大稳态电流。
4、有特殊要求情况下交流接触器的选用
4.1、防晃电型交流接触器
电力系统由于雷击、短路后重合闸以及单相人为短时故障接地后自动恢复等原因使供电系统晃电，晃电时间一般在几秒以下。
在有连续性生产要求的情况下，工艺上不允许设备在电源短时中断（晃电）就造成设备跳闸停电，可以采用新型电控设备：FS系列防晃电交流接触器。
FS系列防晃电接触器不依赖辅助工作电源，不依赖辅助机械装置，具有体积小、可靠性高，它采用强力吸合装置，双绕组线圈，接触器在吸合释放时无有害抖动，避免了电网失压时触头抖动引起的燃弧熔焊，因此减少了触头磨损。接触器线圈带有储能机构，当晃电发生时，接触器线圈延迟释放，其辅助触点延迟发出断开的控制信号，由此躲开晃电时间，晃电时间由负载性质和断电长短决定，接触器延时时间可调。
4.2、节能型交流接触器
交流接触器的节电是指采用各种节电技术来降低操作电磁系统吸持时所消耗的有功、无功功率。交流接触器的操作电磁系统一般采用交流控制电源，我国现有63A以上交流接触器，在吸持时所消耗的有功功率在数十瓦至几百瓦之间，无功功率在数十乏至几百乏之间，一般所耗有功功率铁芯约占65～75％，短路环约占25～30％，线圈约占3～5％，所以可以将交流吸持电流改为直流吸持，或者采用机械结构吸持、限电流吸持等方法，可以节省铁芯及短路环中所占的大部分功率损耗，还可消除、降低噪声，改善环境。
根据原理一般分为三大类：节电器、节点线圈、节电型交流接触器。
电磁系统采用节电装置，使电磁无噪声及温升低，并解决了使用节电装置有释放延时的缺点，如国产的CJ40系列。
4.3带有附加功能的交流接触器
电子技术的应用可以很方便的在接触器中增添主电路保护功能，如欠、过电压保护，断相保护、漏电保护等。电动机烧毁事故中，接触器一相接触不良的占11％，所以选择带有断相保护的断路器、接触器等电气器件也是十分必要的。
接触器加辅助模块可以满足一些特殊要求。加机械连锁可以构成可逆接触器，实现电动机正反可逆旋转，或者两个接触器加机械连锁实现主电路电气互锁，可用于变频器的变频/工频切换；加气延时头和辅助触头组可以实现电动机星－三角启动；加空气延时头可以构成延时接触器。
可以选用交流接触器的电磁线圈做电动机的低电压保护，其控制回路宜由电动机主回路供电，如由其他电源供电，则主回路失压时，应自动断开控制电源。
5、交流接触器的安装
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2电力隧道结构设计
2．1电力隧道地层荷载研究
当前，作用在隧道结构上的荷载主要为以下三种:主要荷载、特殊荷载和附加荷载。主要荷载指的是一种具有长期作用的荷载，包含地层的压力和自身的重力等，而附加荷载指的是不经常作用的一种荷载，其包含施工荷载等，主要是由一些施工操作过程中出现的问题而造成的。最后是特殊荷载，其指的是一些由于特殊的原因，像自然灾害等造成的荷载。以上所说的荷载是所有的隧道建设过程中都存在的，除此之外，还有像地层的压力等都会对隧道形成一定的荷载。为了能够更好的解决这些问题，人们随着对这些问题认识的深入，逐渐发现这些问题主要是由周边的围岩和支护结构两个部分造成的，两者之间存在着相互作用。而对于周边围岩主要有两个作用:一个是作用在结构上，承担一定的荷载;另一个作用是作为结构的一部分。根据当前国际上比较流行的模型设计，可以将地下结构的设计模型分为以下几种:首先是经验设计法，这种方法主要是利用过去的设计经验，然后比对当前的建筑工程进行相应的隧道建设，另一种是约束法，其主要是根据现场的数据测量，将测量数据作为基础进行地下隧道的设计，第三种是作用和反作用模型，在这种模型中，通过弹性地基圆环计算公式等，对需要进行建设的隧道结构进行计算，得到最佳的设计方案，最后一种是连续介质模型，这种模型中包含了解析法和数值法两种，通过这两种计算方法的结合，得到最佳的隧道设计方案。本文主要介绍的是荷载—结构模型的设计方法，在这种方法中，将支护和围岩分开进行考虑，其中，作为承载主体的是支护结构，而地层仅仅是在地下结构上产生一定的荷载，然后通过一定的计算方法，在荷载作用的基础上，形成一定的内力和变形。在进行设计时，将围岩按照一定的标准进行分级，然后通过弹性支撑实现对支护结构的变形约束，而对于围岩的承载能力，则需要在围岩的压力和弹性支撑约束能力确定后再进行考虑。在这种模型中，围岩所能承载的能力越大，支护结构所需要承担的压力则越小，相应的，弹性约束支护结构的变形反弹力就越大，总的来说，支护结构的作用就显得越小。
2．2电力隧道断面的选择
电力隧道在进行建设时，会涉及到各种各样的地形，因此，会出现各种不同的电力隧道断面，每种断面的用途和优势各有不同，为了选择最合适的隧道断面设计方法，需要对各种电力隧道断面进行数据测量和整合，从而找到最佳的受力情况。电力隧道断面的形式主要分为七种，分别是直墙无仰拱形式和直墙仰拱形式等，为了能够得到不同断面的数据，需要利用AB-SYS14．0软件对电力隧道进行相应的模拟，然后根据荷载的计算方法得到相应的隧道断面图。通过对电力隧道断面进行对比，我们可以找到最佳的断面。根据数据显示发现，圆形断面和上下层断面形式具有更小的弯矩，因此，在建设过程中出现的变形较小，具有较大的安全性，更加适合于浅埋暗挖电力隧道的建设，因此，在进行该种隧道的建设时，需要优先考虑这种断面，能够增加电力隧道运行过程中的安全性。此外，在电力隧道的运行过程中，容易对电缆进行维修工作，在电缆出现故障时，能够更加便捷的进行维护，保障了电力的正常传输。
2．3平面线路的规划
电力隧道线路的规划需要根据中心城区的电网分布情况等进行确定，尤其是对于中心城区的电力隧道受地下建筑等的影响较大，在进行电力隧道的建设时，需要同各个相关部门进行协商，寻找合适的线路走向。在路径规划基础上，隧道内电缆的合理布置也尤为重要。电力隧道在进行选择时，一般会沿着城市中路幅宽且长度较长的主要干道，这样在电力隧道内的电缆出现问题时，能够更加方便的进行维修。如在路电力隧道中，北起新疆路，南至复兴中路的电力隧道，有一段隧道会穿越南京路地下行人通道和苏州河，然后通过一些著名的建筑物，对于顶管轴线的平面直径最小要求在300m以上。通过这些事例可以发现，电力隧道在建设过程中会受到较多的阻碍，这时，可以通过设立一些工作井来减小建设过程中隧道的转弯半径，从而满足线路的走向改变。为了减小建设过程中的难度，需要遵循以下几点原则:首先，在进行线路的选择时，需要将规划的道路网作为基础，然后选择合适的隧道走向，在走向选择完成后，将其进行统一的建设和规划。其次，电力隧道应尽量选择在市政道路的下方一侧，且方向一致，在进行建设时需要距离道路5m～10m，这样能够保证工作井的位置同高层的建筑物之间存在一定距离，保护建筑物的安全。最后，隧道的建设是一项非常耗费财力的工程，因此，在进行线路的选择时，需要选择尽量简短的路径，这样既能保证线路沿着直线进行，同时，还能保证电力隧道周边建筑物的安全，降低建设成本。
2．4电力隧道设计的新技术研究
随着电力隧道的作用被发现，其在建设中的设计受到越来越多的关注，各种新技术层出不穷，当前，双孔电力隧道以其断面的巨大优势，使用越来越广泛。通过对其模拟数据的分析可以发现，其结构更加适合电力设施的运行，在进行开挖过程中，地层的变化和地表的沉降均能满足该技术的应用。其中，整体式的双孔电力隧道能够更加充分的利用进站道路地下空间，从而使地下的建筑物不再需要进行迁改，这样大大节约了工程的投资，也保证了设备运输的安全性。
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二、电子设备结构电磁兼容设计的目的
当今社会中，电子设备的正常运行，是基于电磁兼容的基础上，电磁兼容能够保证电子设备的运行不受电磁的干扰，就能够很大程度上避免电子设备细节部分和个别部位的不良反应，使电子设备的性能达到最大化，提高电子设备的运行效率，提高整个行业的生产率。众所周知，当前社会科学技术的不断发展促进了电子设备应用的广泛性，与各个行业各个领域息息相关，一旦运行的电子设备出现某些一时间不可解决的故障，就会影响整个行业的经济发展，极大地威胁整个行业的安全稳定。因此，电子行业在设计电子设备的时候，首先要考虑到影响电子设备电磁兼容的条件和因素，考虑到电磁不兼容的种种迹象和表现，以尽快采用技术手段进行调整解决，以免电子设备投入使用后出现电磁不兼容的情况，影响电子设备的正常运行。电磁兼容，简而言之就是控制电磁干扰，消除电磁干扰，使电子设备与其他的设备在特定的电磁环境中工作运行时，保证彼此的和谐稳定，保证电子设备各部分性能的正常。一个可以投入广泛使用的电子设备不仅不会辐射有害能量，而且也不会受到不相关的辐射影响。因此，电磁兼容设计的目的是为了电子设备的正常运行和广泛应用，是当今社会电子行业发展的整体走向和目标。
三、电子设备结构设计中保证电磁
兼容的方法和措施在电子设备结构设计中，需要通过采用特定的技术手段保证电子设备的电磁兼容性，以减少甚至消除电磁干扰，避免部件受到不良辐射反应而损坏，降低电子设备的整体性能和运行效率，影响整个行业的发展。新型电子产品研究开发之初，首先要对电磁兼容有一个概念性的把握，并在后期研发的时候充分考虑到电磁兼容的影响因素，进行相适应的电磁兼容开发设计，避免重复开发和资源浪费。在设计之初采取措施保证电磁兼容是最最经济节约的方法，避免了后期维修调整的人力物力的浪费。现实生活中，很多已经投入使用的电子设备如果出现电磁兼容问题维护成本极高，甚至根本没有解决办法，因此，电子设备的结构设计要做到未雨绸缪，减少不必要的麻烦和损失。目前，最常见的电子设备电磁兼容的方法有滤波、屏蔽、接地三种，这是有效消除电磁干扰的重要举措。
1电磁滤波
电磁滤波，是常见的影响电磁兼容性的因素，是压缩信号回路所致，并且会对频谱产生严重干扰，电磁滤波的存在不仅能影响干扰源的发射，而且会有效抑制干扰源频谱分量对其他设备元件如敏感设备、电路、元器件的影响。简单地讲，电磁滤波通过某种特定方式过滤信号中的特定波段频率，这种方式能够有效抑制干扰，因此，在处理电子设备结构设计中的电磁兼容问题时可以考虑在内并加以应用实施。在电子设备的运行过程中，正在运行的电路会产生一些较强的干扰信号，这些干扰信号能够通过电源线、信号线以及控制线等方式对整个电路产生巨大的干扰作用，因此，设置滤波电路已然成为当前公用电源线的发展走向和趋势，这是保证电路安全稳定，减少电路干扰，提高电子设备安全稳定的重要方式。滤波电路的设置需要掌握一定的方法和技巧，铁氧化体磁环\穿心电容、三端电容是最常见的选择器件，是有效改善电路特征的重要元件。在滤波电路设置中，还需要保证所有的电源滤波器外壳与电子设备的接地点连接在一起。只有保证滤波电路设置的合理性，才能提高电磁滤波的效率和质量，提高电磁兼容，保证电子设备正常运行和整个电子行业的发展。
2电磁屏蔽
电磁屏蔽是目前解决电磁兼容问题的最有效方法，电磁屏蔽的优点是有效地将内部电磁辐射控制在一定范围，即限制内部电磁越出既定的领域，与此同时，还能够防止外部电磁辐射的入侵，切断电磁波，减少不必要的损害。当前，电子设备出现的大多数电磁兼容问题都能够通过电磁屏蔽这种技术解决，这种方式还能够保证电路的正常工作。
2.1电磁屏蔽的作用
电磁屏蔽的作用是极大的，通过对两个不同的空间区域进行金属隔离，达到控制整个电场、磁场、电磁波的目的，使一个空间区域对另一个空间区域的辐射和感应控制在可控范围。也就是充分发挥屏蔽物体的作用，将诸如电缆、元部件、电路、组合件甚至整个系统的干扰源包围控制，阻断干扰电磁场的对外扩散；与此同时，还需要充分利用屏蔽物体将系统、电路、电子设备有效包围起来，以防止它们受到外界电磁场的影响。目前，电磁屏蔽技术是当前有效解决电磁辐射的方法，能够有效保证电磁兼容，促进电子设备的正常运行。
2.2电磁屏蔽的注意事项
2.2.1电磁屏蔽的时候，一定要注意电磁屏蔽板的放置，一定要将其尽可能地靠近被屏蔽的机械设备，同时电磁屏蔽板要尽可能地与地面相接，这是有效发挥电磁屏蔽效果的关键，越靠近被屏蔽的器械元件，电磁屏蔽板所分布的电容容量就会相应地越大。
2.2.2电磁屏蔽板的时候，电磁屏蔽板的整体屏蔽效果还会相应地受到屏蔽板本身形状的影响，实践证明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形状是全封闭状态，并且最好是金属盒电场。
2.2.3电磁屏蔽的时候，电磁屏蔽板选择材料的时候要求也很高，经过实践调查研究，良性导体材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常见的有铜、铁、铝等，与此同时，还需要注意屏蔽材料的厚度，这个需要根据实际强度灵活把握，只要屏蔽材料的厚度符合强度要求即可。
3接地技术
电子设备结构设计的电磁兼容，还会充分运用到接地技术，接地，并不是字面上理解的与土地地面相连，而是为电源和信号提供回路和基准电位。接地技术的使用有一定规则和标准，而不是随意的。接地技术的使用必须保证接地的安全性，电子设备所使用的金属质地的外壳一定要与地面相接，这是充分保障生命财产安全的重要举措，还能够确保电子设备的有效性和稳定性，保障电子电路的正常运行，杜绝静电损坏等不良情况的出现。接地技术的使用还包括工作接地，工作接地这种方式相信大家都不陌生，主要指的是单板，母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，这些参考点或参考平台相当于信号回流的安全性通道，原则上认为这个通道的阻抗性是极低的。在使用接地技术的时候，一定要保证工作接地的正常，因为他的好坏直接影响整体的信号质量。因此电子设备结构设计中，熟练掌握工作接地的方法极为必要，不仅能够最大限度地减少电路间的电磁干扰，而且确保了电子设备的电磁兼容，提高了电磁兼容的可能性和稳定性。以下将简单接受接地的主要目的。电子设备接地技术的目的很明晰，就是为了最大程度上减少甚至避免电路之间的彼此干扰。通常我们提到的接地技术的目的有以下三个：
（1）接地技术的使用能够使整个电路系统中的单元电路有一个公共的参考零电位，这是保证电路系统稳定工作必要条件。
（2）接地技术能够有效防止外界电磁场产生的不良干扰。为了避免电荷形成的高压引起电子设备内部起火放电产生不良干扰，可以选用机壳接地，这样可以使大量电荷得以释放，这些积累在机壳上的大量电荷的排放可以减少电磁干扰，保证电子设备的正常运行。此外，要想获得较好的屏蔽效果，还需要根据线路对屏蔽物体进行挑选，并为其选择合适的接地，这样才能保证电子设备的有效运行。
（3）接地技术能够有效保证工作的安全性，如果发生直接雷电的电磁感应，可以有效保护电子设备，避免电子设备的意外毁坏；如果工频交流电源的输入电压由于绝缘不良的原因与机壳直接相通的时候，可以有效保护操作人员的人身安全，以免发生触电事故。因此，接地技术也是有效防止电磁干扰的重要方法，正确使用将会大大减少电子设备使用后的故障发生频率，保证电子设备的正常运行，促进电子行业的发展。
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在变电站接入电网时总会出现各种各样的问题，有时由于工作人员的疏忽，在没全面检查变电站各种基础设施和供电设备时就接入了电网之中，这样不仅是对工作的不负责任，而且也是对自己的生命和其他工作人员生命极其不负责任的现象，一旦接入了电网，那么就会有源源不断的电力输送到变电站当中去，如果变电站中的设备不足以承受住这样的电力，或者变电站中的设备出现问题，这些情况都会导致电力在变电站中发生重大的电力事故，事故对变电站和变电站中工作人员的安全都会产生重大的影响，直接或间接造成的损失不可估量，变电站发生事故也会对用该变电站的用户和企业单位造成影响，要知道当今生活大部分都是需要电力来维持使用的，离开了电力就会全部陷入瘫痪之中，间接的损失那也是相当大的。
1.2变电站接电网时变电站中设备的损坏导致的问题
一般来说，现在的变电站建造时间已久，变电站中的很多设备比较陈旧，经常会出现一些问题。变电站一般会定期检查机器设备，然而有时的一些设备的损坏也是人们不能预想的，变电站中机器设备比较复杂，有时一些问题平时检查很难查出来。在变电站接入电网中时发生了机器设备零件的损坏现象，不仅会直接破坏变电站接入电网的进程，而且还可能导致机器着火等事故，这将直接危险到了电力系统工作人员的安全问题。还有可能会使变电站各个系统的稳定造成威胁。
1.3变电站接电网时出现断电造成的问题
在变电站需要接入新的电网时，可能会出现一定时期的断电现象，但是这段时间不会太久，由于一些用户或者企业未能及时收到通知说明要断电的情况，一些用户或者企业在工作时间段发生断电的现象，对机器和企业的效益造成重大的损失，这些问题追究起来都是变电站未能在断电前让用户和企业都能了解到断电的通知。彭宁宁桂林丰源电力勘察设计有限责任公司
1.4变电站中电力的稳定性影响
变电站对其电力的电流电压和频率的稳定性也是有要求的，一般性的小波动对变电站是没有太大的影响的，然而在通入频率较大的电流时就会对变电站的稳定性造成影响，可能会造成变电站的运行受到影响，出现停运现象，严重的可能会对变电站系统内部的各方面造成损坏，从而会造成变电站系统的瘫痪，造成下路的用户和企业的断电并造成各种经济的损失。总之，稳定安全的变电站系统是经济快速发展的前提和保障。
二、110kV变电站接电网时接地的重要性
变电站接电网时接地的步骤是必不可少的，接地的作用可以在发生走电漏电时起到作用，有了一个良好的接地系统的保护，变电站才能在原有的基础上发挥出更稳定更安全的性能。对于变电站接地设计要满足不同安全规范的要求，使其在变电站中防电防雷接地、保护接地和工作接地三者能够有机的结合起来。接地还可以满足系统电磁兼容的要求，能够有效的提高变电站弱电设备的抗干扰能力，具有很重要的影响。造成变电站接地系统不能正常运行的因素有很多，主要因素是接地网电阻过大，接地网电阻过大可能是由于施工工艺和施工人员焊接的不好造成的。在接地系统完成后，要对挖出的泥土填埋回去并要夯实，因为不同的土质对接地网的阻值会有重大的影响。而且在不同的温度和季节接地的阻值也会大不相同。在变电站接电网之前要对其进行电阻的测量后再进行。
三、变电站接电网的优化措施
针对变电站中工作人员的疏忽问题，应该在检测机器的重视度上在工作人员之间得到重视，在全面检查过后再接入电网之中去，不能有一丝的松懈出现。在机器的检查方面要多做几次检测，在多次检查过后发现没有问题之后再接入电网之中，不要拿自己的生命和其他人的生命开玩笑，所以应最大程度上的避免这一问题的发生。针对变电站中设备的自身损坏的问题，需要相关工作人员在定期检查中对发生问题的机器零部件进行及时的修理或更换，等到发生问题时就已经晚了。在定期检查时也要按时进行检查，不能疏忽大意，要对机器的每一个部件都进行详细的检查。针对变电站接入电网时发生断电的现象，要提前在用户可以见到的地方贴停电的通知，避免居民的担心，并说明原因和情况，特别是在夏天要尽快回复电力。接地在变电站接电网中也是相当重要的，影响接地的阻值也要进行优化，对于泥土的阻值过高的问题可以采取降阻剂或者进行局部的换土，这种方法可降低接电网附近的土地电阻率，并可以尽量的减少接触电阻。在接地效果不理想的情况下，还可以适当的增设接地体，通过增设水平接地体并且加深深埋垂直接地体从而达到降低阻值的效果。
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2无人机载光电平台升降结构的设计思路
由于无人机在飞行过程中容易受到飞行阻力，从而影响到无人机的飞行时间。随着科学技术的发展进步，为了提高无人机的飞行时间，研发出了一种结构简单、易操作的无人机载光电平台升降结构。无人机载光电平台升降结构的工作过程就是：当无人机载光电平台在正常工作的时候，升降结构可以伸出机外；当无人机载光电平台结束工作的时候，升降结构收入机腹，以减小无人机的飞行阻力。无人机载光电平台升降结构的质量问题，也影响着无人机的续航能力，目前，升降结构使用碳纤维铝蜂窝夹层的复合材料代替传统的铝合金材料，质量减轻了几千克，使无人机的续航能力得到了一定程度上的提高。无人机载光电平台的升降结构是无人机工作系统中的一项重要的设备，它的操作简单，却是整个工作系统中必不可少的，假如升降结构出现问题，无人机的工作将会受到严重的影响，甚至无法开展工作。因此，无人机载光电平台升降结构的设计思路是十分重要的。
2.1无人机载光电平台升降结构的工作原理
目前无人机载光电平台升降结构的类型主要有：连杆机构、链轮机构等等，在无人机中使用的光电平台升降结构的设计原理也是特别简单的，只要满足稳定性强、刚度强就可以。升降结构的工作原理就是：当电机轴开始旋转，电机轴上的齿轮也会随之旋转，从而大齿轮和丝杠也开始转动，丝杠上的丝母沿着丝杠的轴做直线运动，升降盘和丝母连接在一起，通过丝母的运动，升降盘也得以升降。无人机载光电平台升降结构的工作原理简单，功能简单，除了工作时间，升降结构只需稳定就行，因此，无人机载光电平台升降结构的设计思路应该满足：稳定性强、坚固等等。
2.2无人机载光电平台升降结构的设计思路
由无人机载光电平台升降结构的工作原理可知，升降结构在设计过程中应该首先满足稳定性强、坚固的要求。此外，由于无人机对质量方面的要求是极其严格的，无人机载光电平台升降结构的质量应该尽可能的轻。这样说来，无人机载光电平台升降结构的自身承重应该尽可能增强，自身质量要尽可能减轻，研究表明升降结构的自身质量约为承重质量的0.17，这就表明升降结构的设计应该采用一种特殊的方法来满足。在升降结构的设计过程中，不应采用传统的设计方法，而是采用了四根丝杠，这样当电机通过齿轮旋转带动丝杠转动时候，也带动另外三根丝杠同步旋转，从而带动升降盘上下运动，四根丝杠的设计思路是每一根丝杠都既可以起到承重的作用，又可以起到导向的作用。四根丝杠的设计方法，不仅仅增强了无人机载光电平台升降结构的稳定性，同时又减轻了升降盘的质量，这样比传统的两根丝杆升降结构更加稳定。丝杠的设计上，采用了梯形的螺旋纹，这样以来可以减小因摩擦造成的缝隙。此外，为了保证丝母的锁定功能，还要采用单头的螺纹。升降盘的设计应该采用一种质量较轻的材料，目前一般是由碳纤维复合材料，这样的材料承重能力强而且自身质量较轻。
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1引言
在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完成，但其实现方式有两种：一种是由MCU力口驱动芯片实现，如键盘显示控制芯片SK5279A，串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219等等，这时显然MCU没有LCD的驱动功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I／O设备访问形式控制键盘和LCD实现人机对话。这里的MCU主要有世界各大单片机生产厂商开发的各种单片机，其中TI公司的MSP430系列因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注，在国内外的发展应用正逐步走向成熟。
2LCD简介
LCD(LiquidCrystalDisplay)，即液晶显示器。液晶显示是通过环境光来显示信息的，它本身并不发光，因而功耗很低，只要求液晶周围有足够的光强。LCD是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT／CathodeRayTube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生。LCD由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险、平面直角显示以
及影像稳定不闪烁等优势，逐渐占据显示的主流地位。
LCD的类型，根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD显示内容的不同可以分为段式LCD和点阵LCD。根据LCD驱动方式的不同可以分为静态驱动和多路驱动。
3MSP430F44X简介
MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集单片机[2]。该系列单片机性价比相当高，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在各种要求极低功率消耗的场合，特别适合用于智能测量仪器、各种医疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。
3.1系统结构
MSP430F44X的系统结构，主要包括：CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器／通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比较器A(精确的模拟比较器，常用于斜边(Slope)A／D转换)、复位电压控制／电源电压管理、基本定时器(BasicTimerl)、定时器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中，具体选择MSP430F449作为人机接口电路的设计具有许多独到的优势。这一点，读者可以根据TI公司相关的数据手册进行比较。
3.2片内外模块特性
MSP430F44X具有丰富的片内模块，其明显的特点是：具有48条I／0口线的6个并行口P1-P6，其中P1、p2具有中断能力，同时具有2个可用于UART/SPI模式选择的串行口(USART0和USARTl)；内含12位的A／D转换器ADCl2，快速执行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到结果的硬件乘法器；多达160段的LCD控制器／比较器，可以实现多种方式的驱动显示；可以实现UART、PWM、斜坡ADC的16位Timer-A和16位Timer-B；非常灵活的时钟系统，既可用32768Hz的钟表晶振产生低频时钟，也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时钟，同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO；多达几十kB的Flash空间，这样数据既可以保存在片内的Flash信息存储器，也可保存在程序的Hash中的剩余空间。
4接口电路设计
4.1接口电路简图及说明
典型应用电路示意图。在该图中，LCD类型和键盘种类及数目的选择、下拉电阻的数值大小都必须认真考虑，硬件设计要满足一定的工作时序关系，复位时预留缓冲时间和悬空部分引脚，晶振的选择要在适当的数值，必须保证交流驱动的频率在30Hz-1000Hz范围内，其具体的情况请详细参考TI公司的相关资料[3]。
4.2段型液晶显示屏EDS820A简介
一般而言，LCD分为笔段型和点阵字符型及点阵图形型。笔段型主要是显示数字，常用于计数、计量和计时；点阵字符型用于显示数字和西文字符；点阵图形型用于显示图形及字符。本设计中用到的EDS820A就是由西安新敏电子科技有限公司生产的笔段型LCD。是该显示屏的各个引脚的逻辑功能表。
显而易见，该产品EDS820A是5位的液晶显示屏，它只有4个DP，用于显示小数点；COM端也只有一个，所以该LCD与MSP430F449的管脚连接应该引起足够重视.
5软件设计
硬件连接电路图为例，编写了键盘控制及显示程序，程序在IAREmbeddedWorkbench编译通过。全部主程序包括详细的发射和接收子程序，及初始化和等待键盘输入转换、显示等等，值得注意的是发射与接收的控制要适当。
该程序是用汇编编写的。程序实现的是等待按键输入，读取键值，最后进行键值处理和显示的功能。
检测是否有键按下是通过KEY是否有高电平信号。平时，KEY为低电平，当有键按下时为高电平，它发送一个脉冲给单片机MSP430F449，当单片机检测到该信号时，判断按键的功能，从而进行相应的处理。
6人机接口电路在体内电刺激器中的应用
医学上，在进行疾病控制时，通常可以通过电极以一定波形(如方波、正弦波等)、频率、幅度、占空比等电信号对神经或肌肉进行刺激，以使其支配相应的功能或肌肉产生收缩／舒张动作，从而有利于症状的减轻。由于不同部位的神经或肌肉对电刺激发生的敏感水平不同，不同强弱和不同性质的电信号所产生的刺激效果是不一样的。我们研制的体内电刺激器，可以产生手术时所需要的具有不同的频率、幅度、占空比的不同波形信号。该仪器幅度、占空比准确，频率稳定，各参数均可以精确的调节。而且，由于使用了LCD显示，它与单片机的连接简单。LCD具有质量轻、体积小、电压低、功耗小、显示内容丰富等优点，其人机界面相当友好。但人机接口电路设计的优劣直接影响到整台仪器的使用效果。
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VXI（VMEbuseXtentionforInstrumentation）总线是一种完全开放的、适用于各仪器生产厂家成为高性能测试系统集成的首选总线。VXI总线器件主要分为：寄存器基器件、消息基器件和存储器基器件。目前寄存器基器件在应用中所占比例最大（约70%），其实现方法在遵守VME协议的前提下，根据实际需要各有不同。VXI接口电路用于实现器件的地址寻址、总线仲裁、中断仲裁和数据交换等。设计VXI接口首先需明确寻址空间和数据线宽度，VXI器件寻址有A16/A24、A16/A32和A16三种。A16/A24寻址支持16M字节空间，A16/A32寻址支持4G字节空间，A16寻址支持64字节地址空间，但不论哪种寻址方式，A16寻址能力是不可缺的。本文设计的VXI寄存器基接口电路是A16寻址的，支持D8和D16数据线传输，有较宽的使用范围。其接口电路原理框图如图1所示。
1DTB及DTB仲裁
DTB（数据传输总线）及DTB仲裁是VXI接口的核心，DTB主要包括：寻址总线、数据总线和控制总线。其主要任务是：①通过地址修改码（AM）决定寻址空间和数据传输方式。②通过DS0*、DS1*、LWORD*、A1控制数据总线的宽度。③通过总线仲裁决定总线优先使用权。
VXI总线器件在A16（16位地址）寻址时，有64字节的地址空间，其呈部分作为器件配置寄存器地址（已具体指定），其余可用作用户电路端口地址。每个器件的寄存器基地址由器件本身唯一的逻辑地址来确定。地址修改线在DTB周期中允许主模块将附加的器件工作模式信息传递给从模块。地址修改码（AM）共有64种，可分为三类：已定义修改码、保留修改码和用户自定义码。在已定义的地址修改码中又分为三种：①短地址AM码，使用A02～A15地址线；②标准地址AM码，使用A02～A23地址线；③扩展地址AM码，使用A02～A31地址线。A16短地址寻址主要是用来寻址器件I/O端口，其地址修改码为：29H、2DH。
图2为VXI器件寻址电路图，其中U1为可编程逻辑器件，其表达式为：VXIENA*=AS*+！IACK*A14+！A15+！AM5+AM4+！AM3+AM1+！AM0；（！IACK*表示系统无中断请求）。寻址过程为：当VXI主模块发出的地址修改码对应为29或2D、总线上地址A6～A13和逻辑地址设置开关K1的设置相同并且地址允许线AS有效时，图2中的MYVXIENA*有效（为低），表示本器件允许被VXI系统寻址。在允许本器件寻址的基础上（即MYVXIENA*有效），再通过MYVXIENA*、A1～A5、LWORD*、DS0*、DS1*译码生成64字节地址，根据VME总线协议可译出单字节地址和双字节地址。协议协定：当单字节读写时，奇地址DS0*为低、DS1*为高，偶地址DS1*为低、DS0*为高，LWORD*为高；双字节读写时，DS0*和DS1*为低、LWODR*为高；四字节读写时，DS0*、DS1*和LWORD*都为低。
DTB数据传输应答主要依赖DTACK*和DS0*之间的互锁性握手关系，而与数据线上有效数据什么时候出现无关，所以单次读写操作的速度完全决定应答过程。为适应不同速度用户端口读写数据的可靠性，本文采用由用户端口数据准备好线（DATREADY*）去同步DTACK*答应速度的方法来保证数据传输的有效性。该方法的优点是电路简单、使用方便，缺点是占用DTB时间长，影响VXI系统性能，且最长延时时间不得超过20μs。通常情况下用户可通过数据暂存的方法实现数据可靠传输，并使用户端口数据准备好线（DATREADY*）接地。由于寄存器基器件在VXI系统中只能作为从模块使用，所以其总线请求只有该器件发生中断请求时才由中断管理模块提出。
2中断请求及仲裁电路
VXI系统设有七级中断，优先中断部迟疑不决包括：①中断请求线IRQ1*～IRQ7*；②中断应答线IACK*；③中断应答输入线IACKIN*；④中断应答输出线IACKOUT*。从系统的角度看，在VXI系统中有一个成链的中断查询系统。当VXI系统中有中断请求时，中怕管理器使中断应答信号IACK*有效（置低），并送往链驱动器，链驱动器使输出IACKOUT*有效，送至相邻的下一个器件。如果相邻器件没有中断请求，则该器件的IACKOUT*输出仍为低，继续向下一个相邻器件传送；当此器件有中断请求时，所以其输出IACKOUT*为高，进入中断过程，并屏蔽后级器件的中断应答。
图2
为实现中断请求和中断仲裁，每个器件的中断仲裁电路应完成的功能为：①产生中断请求；②上传状态/识别码；③屏蔽后级中断应答。本文设计的中断仲裁电路如图3所示。其中TX1～TX3来自中断号选择跳线器，INNER-IRQ为器件内部用户电路中断请求信号，上升沿有效。中断请求过程分如下四步：（1）在系统复位或中断复位（来自控制寄存器）后，IRQOPEN*为“1”使比较电路输出“1”，使中断应答链畅通，且译码电路不工作。（2）当本器件内有中断请求时，使IRQOPEN*为“0”，则译码电路根据中断置位开关的设置输出相应中断请求信号IRQx*。当中断管理器接收中断请求信号后使IACK*有效，并送往中断链驱动器使之输出IACKOUT*有效，同时中断管理器请求DTB总线使用权。（3）当中断管理器获得DTB使用权后，根据接收到的中断请求信号，在地址允许线AS+作用下在地址线上输出相应的A1～A3地址，使比较器输出“0”，从而使IACKOUT*变高，屏蔽后续中断，并清除本器件内部中断请求。（4）中断管理器使数据允许信号DS0*为低，读出器件状态/识别码，响应中断，同时在DS0*的上升沿清除中断请求（使IRQOPEN*为“1”），接通中断应答链，进入中断过程。
3可编程器件实现和调试
为了克服用中小规模集成电路实现VXI接口电路存在的体积大、可靠性差和可调试性差等不足，可采用可编程器件实现接口电路。本文采用的器件是ALTERA公司的MAX系列，采用的器件可编程软件平台的MAX+plusII。MAX+plusII在编程上提供了多种电路描述形式，主要有图形描述、AHDL描述和VHDL描述等。本文采用图形描述和AHDL描述相结合的描述方法。接口电路的主框架结构和能够用标准元件表述的子模块电路用图形描述方法设计，部分功能子模块用AHDL语言描述。这种设计方式的电路原理结构直观、功能描述简洁。VXI接口电路硬件描述子程序模块由地址修改码器件寻址、端口地址译码、中断请求及控制、寄存器配置四部分组成。
在VXI器件中，寄存器配置步骤是必不可少的，VXI寄存器基器件主要配置寄存器有：识别/逻辑地址寄存器、器件类型寄存、状态/控制寄存器。在接口电路的性质特性明确的前提下，寄存器基器件的配置是确定的，所以直接在可编程器件中实现，且更改也很方便。以下列出的是VXI寄存器基接口电路的主要逻辑表达式（用AHDL语言格式）：
VXIENA=AS#！IACK#！A14#！A15#！AM5#AM4#！AM3#AM1#！AM0；
MYVXIENA=VXIENA#（A6$Q0）#（A7$Q1）#(A8$Q2)#(A9$Q3)#(A10$Q4)#(A11$Q5)#(A12$Q6)#(A13$Q7);
ACKED=(TX1$A1)#(TX2$A2)#(TX3$A3)#IACK#!SYSRST#!IRQPEND#AS#IACKIN;
DTACKNODE=!(DS0&DS1#MYVXIENA&ACKED);
DRACK=DFF(DTAKNODE,SYSCLK,VCC,VCC);
IOENA=MYVXIENA#DS0&DS0&DS1#!LWORD;
IACKOUT=AS#IACKIN#!ACK;
