發(fā)布時(shí)間：2023-04-17 17:24:59
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的信號(hào)與通信論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：文獻(xiàn)綜述；研究生學(xué)位論文；繼承與創(chuàng)新
文獻(xiàn)綜述是指在全面掌握、分析某一學(xué)術(shù)問題（或研究領(lǐng)域）相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)該學(xué)術(shù)問題（或研究領(lǐng)域）在一定時(shí)期內(nèi)已有研究成果、存在問題進(jìn)行分析、歸納、整理和評(píng)述而形成的論文，一般要對(duì)研究現(xiàn)狀進(jìn)行客觀的敘述和評(píng)論，以便預(yù)測(cè)發(fā)展、研究的趨勢(shì)或?qū)で笮碌难芯客黄泣c(diǎn)。
一、文獻(xiàn)綜述在研究生學(xué)位論文中的作用和意義
文獻(xiàn)綜述作為研究生學(xué)位論文的重要環(huán)節(jié)，其作用在于介紹研究的現(xiàn)狀，闡明選題設(shè)計(jì)的依據(jù)、研究的目的和意義，提出選題的創(chuàng)新之處。這樣，既能反映研究生學(xué)位論文選題的科學(xué)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性，又可以使評(píng)審專家充分了解論文研究的價(jià)值，判斷研究生掌握知識(shí)面的深度和廣度。
（一）為學(xué)位論文的選題尋求切入點(diǎn)和突破點(diǎn)
對(duì)撰寫學(xué)位論文的研究生而言，綜述研究的直接目的在于分析掌握研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，確定學(xué)位論文的選題。研究生通過撰寫綜述，對(duì)不同研究角度、方法，不同研究設(shè)計(jì)，特別是不同觀點(diǎn)進(jìn)行分析、比較、批判與反思，可以深入了解各種研究的思路、優(yōu)點(diǎn)和不足，在掌握研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上尋找論文選題的切入點(diǎn)和突破點(diǎn)。首先，從對(duì)現(xiàn)有研究缺陷的分析中尋找問題；其次，可以通過對(duì)不同甚至是矛盾觀點(diǎn)的比較尋找問題；再次，研究生可以結(jié)合自己的思考或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)尋找那些尚未引起研究者注意的問題；最后，可以嘗試運(yùn)用其他學(xué)科的理論或方法研究問題。
（二）為課題的研究尋求新的研究方法和有力的論證依據(jù)
文獻(xiàn)綜述是跟蹤和吸收國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)思想和研究的最新成就，了解科學(xué)研究前沿動(dòng)向并獲得新情報(bào)信息的有效途徑，有助于我們掌握國(guó)內(nèi)外最新的理論、手段和研究方法。從已有的研究中得到的啟發(fā)，不僅可以幫助我們找到論文深入研究的新方法、新線索，使相關(guān)的概念、理論具體化，而且可以為科學(xué)地論證自己的觀點(diǎn)提供豐富的、有說服力的事實(shí)和數(shù)據(jù)資料，使研究結(jié)論建立在可靠的材料基礎(chǔ)上。
（三）避免重復(fù)研究，提高研究的意義和價(jià)值
有專家估計(jì)，我國(guó)有40%的科研項(xiàng)目在研究前其實(shí)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了相關(guān)成果。重復(fù)研究不僅浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，還將導(dǎo)致科研本身長(zhǎng)期處于低水平的狀態(tài)。文獻(xiàn)綜述的作用就在于充分占有已有的研究材料，避免重提前人已經(jīng)解決的問題，重做前人已有的研究，重犯前人已經(jīng)犯過的錯(cuò)誤。
二、文獻(xiàn)綜述對(duì)論文研究繼承性與創(chuàng)新性的體現(xiàn)
（一）研究生學(xué)位論文應(yīng)具有繼承性與創(chuàng)新性
學(xué)術(shù)研究本質(zhì)上是一種創(chuàng)新活動(dòng)：創(chuàng)新是對(duì)現(xiàn)有研究不足的彌補(bǔ)或突破。任何研究課題的確立，都要充分考慮到現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)、存在的問題和不足、研究的趨勢(shì)以及在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入的可能性。但創(chuàng)新不是空穴來風(fēng)，創(chuàng)新是在已有的知識(shí)基礎(chǔ)之上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，每一種創(chuàng)新都是在其獨(dú)有的遺產(chǎn)繼承基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造。因此，學(xué)術(shù)研究的創(chuàng)新具有歷史繼承性。
（二）文獻(xiàn)綜述對(duì)論文研究繼承性與創(chuàng)新性的具體體現(xiàn)
就某項(xiàng)具體的研究而言，文獻(xiàn)綜述起碼要解決以下基本問題：一是要體現(xiàn)哪些人做了微觀研究，哪些人做了中觀研究，哪些人又做了宏觀研究。這三個(gè)層次的研究是齊頭并進(jìn)的，還是分階段依次遞進(jìn)的；彼此是相互孤立的，還是藕合關(guān)聯(lián)的。二是要體現(xiàn)哪些人做了原理性研究，哪些人做了原則性研究，哪些人做了制度性和政策性研究，哪些人做了技能性與技巧性研究。如果說，以往的研究只是聚焦或局限在某類研究或某些研究上，沒有完成從原理到技巧的系統(tǒng)探索，那么還有哪些區(qū)域的研究是缺位的，這些區(qū)域是否函待研究或值得研究。三是要體現(xiàn)以往的研究整體上可以劃分為哪幾個(gè)階段，不同階段之研究各自具有哪些特點(diǎn)，彼此之間存在怎樣的關(guān)聯(lián)性；后期研究是如何繼承、突破和超越前期研究的；繼續(xù)研究的起點(diǎn)或制高點(diǎn)在哪里，未來的研究空間如何拓展。四是要體現(xiàn)以往的研究有哪些優(yōu)點(diǎn)或取得了哪些可資借鑒的成果，整體上還存在哪些不足，我們?nèi)绾螐浹a(bǔ)這些不足。
（三）怎樣通過文獻(xiàn)綜述實(shí)現(xiàn)研究論文的繼承與創(chuàng)新
文獻(xiàn)綜述是為了明了過去研究的狀貌，把握或占領(lǐng)當(dāng)下研究的制高點(diǎn)，最終形成創(chuàng)新的研究成果。在撰寫綜述前一定要全面搜集資料，充分理解已有的研究觀點(diǎn)，并用合理的邏輯將它們準(zhǔn)確地表述出來，并梳理相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)，理清研究現(xiàn)狀進(jìn)展與困境，為后續(xù)的研究提供參考。成功的文獻(xiàn)綜述是批判性的或解釋性的，是描述與解釋、欣賞與批判、繼承與發(fā)展創(chuàng)新的有機(jī)統(tǒng)一。
研究生應(yīng)當(dāng)通過對(duì)當(dāng)前已取得的研究成果或研究文獻(xiàn)進(jìn)行“再研究”，全面掌握某一研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，找出某一問題的發(fā)展趨勢(shì)，并通過文獻(xiàn)綜述體現(xiàn)某研究在該研究領(lǐng)域的繼承及發(fā)展，進(jìn)而通過對(duì)該問題的研究，實(shí)現(xiàn)在某領(lǐng)域研究基礎(chǔ)之上的創(chuàng)新，明確研究成果的創(chuàng)新性。
三、結(jié)束語
研究生學(xué)位論文研究應(yīng)通過文獻(xiàn)綜述找到研究的起點(diǎn)，但要力避過度依賴別人的研究成果。如果過分地依賴于以往的研究抑或某種理論與觀點(diǎn)，最終將難以實(shí)現(xiàn)突破和超越，取得更大的創(chuàng)新性成果。然而，不少研究者尤其是碩士研究生，撰寫文獻(xiàn)綜述之后，很難走出別人的思維框架，總是不自覺地重復(fù)別人已做過的研究，復(fù)述已有的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)或思想。另外，還有不少研究生喜歡或習(xí)慣于在別人做過大量研究的領(lǐng)域選擇學(xué)位論文主題。在這些人看來，在已有相當(dāng)研究基礎(chǔ)的研究領(lǐng)域選題，可借鑒的研究成果多，研究起來相對(duì)比較容易。如此種種，無疑都是對(duì)以往的研究過度依賴的表現(xiàn)，不利于學(xué)術(shù)創(chuàng)新和研究領(lǐng)域的拓展。
參考文獻(xiàn)：
[1]王琦.撰寫文獻(xiàn)綜述的意義、步驟與常見問題[J]，學(xué)位與研究生教育，2010.11
關(guān)鍵詞：綠色通信，LTE，F(xiàn)emtocell，WiGig
隨著人們對(duì)無線業(yè)務(wù)的需求越來越高，無線通信技術(shù)的發(fā)展也變得更加日新月異。未來無線通信正朝著低碳、健康、高效的綠色通信方向演進(jìn)。在這種背景下，我們介紹了目前三類較為重要的綠色無線新技術(shù)，即LTE、Femtocell和WiGig，并從技術(shù)層面逐一分析了其相關(guān)的特點(diǎn)。
LTE技術(shù)
LTE (Long Term Evolution)是3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)，代表著未來移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向，通常被看作未來的準(zhǔn)4G技術(shù)。在3GPP技術(shù)規(guī)范中，LTE系統(tǒng)的主要性能目標(biāo)包括[1-2]：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，改善小區(qū)邊緣用戶的性能，小區(qū)容量的提高以及系統(tǒng)延遲的降低，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，小區(qū)從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms，可滿足100Km半徑的小區(qū)覆蓋，并為350Km/h高速移動(dòng)用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)。在頻譜利用率上，支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，可自適應(yīng)配置1.25 MHz到20MHz的多種帶寬。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
從傳輸技術(shù)上看，LTE系統(tǒng)在空中接口方面采用了正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)，這一技術(shù)可將寬帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路在平坦信道中傳輸?shù)恼瓗盘?hào)，有效適應(yīng)未來的多媒體業(yè)務(wù)。為了降低實(shí)際系統(tǒng)的復(fù)雜程度，LTE在下行鏈路采用多載波的OFDMA技術(shù)，而在上行鏈路則采用單載波的頻分多址（SC-FDMA）接入技術(shù)[3]。
此外，多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)也被LTE系統(tǒng)廣泛采用，以提高數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)性能。LTE系統(tǒng)在下行鏈路通常采用多址MIMO技術(shù)，以擴(kuò)大小區(qū)覆蓋，增大小區(qū)容量。與此同時(shí)，LTE系統(tǒng)還支持波束賦形技術(shù)，使得信號(hào)可進(jìn)行空間復(fù)用，進(jìn)一步提高傳輸效率。
在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，LTE系統(tǒng)采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，摒棄了3G網(wǎng)絡(luò)中的無線控制器RNC節(jié)點(diǎn)，這樣不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而且降低了傳輸?shù)难舆t，使得用戶可在盡可能短的時(shí)間內(nèi)入核心網(wǎng)，極大地提高了傳輸速率。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
目前LTE正朝著增強(qiáng)型的方向不斷演進(jìn)，出現(xiàn)了LTE-Advanced技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，傳輸效率方面提出了更高的要求。
Femtocell技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的無縫覆蓋，業(yè)界推出了Femtocell的技術(shù)概念。Femtocell也稱為毫微微蜂窩基站或家庭基站，具有即插即用、功耗低、有限覆蓋、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，并且可與宏蜂窩基站兼容，改善邊緣用戶信號(hào)質(zhì)量，是未來有效解決室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋的有效技術(shù)之一。Femtocell在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的主要問題主要有以下幾方面[4-6]：
首先是Femtocell與宏蜂窩之間的干擾問題。由于Femtocell與宏蜂窩在覆蓋的區(qū)域上存在一定程度上的重疊，使得相互間同頻干擾受到廣泛的關(guān)注。碩士論文，F(xiàn)emtocell。就技術(shù)而言，可通過規(guī)劃宏蜂窩基站的位置，對(duì)Femtocell的功率進(jìn)行控制，以及將同頻信號(hào)的傳輸時(shí)隙相互錯(cuò)開等策略有效解決Femtocell的干擾問題。
其次當(dāng)用戶在Femtocell與宏蜂窩基站間進(jìn)行切換時(shí)，如何保證無縫切換，最大限度的降低切換延遲也是一個(gè)亟待解決的問題。Femtocell設(shè)備因制式的差異以及分布的不確定性，使得其在宏蜂窩基站鄰小區(qū)列表中難以配置，進(jìn)而造成用戶在Femtocell和宏蜂窩基站間越區(qū)切換較困難，具體表現(xiàn)為切換時(shí)延和目標(biāo)基站搜索時(shí)間的增大、業(yè)務(wù)質(zhì)量QoS指標(biāo)的下降等。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
WiGig技術(shù)
為了推動(dòng)在全球范圍內(nèi)采用和使用60GHz無線技術(shù)，近來國(guó)際上成立了吉比特聯(lián)盟(WiGig, Wireless Gigabit)。WiGig聯(lián)盟主要任務(wù)是負(fù)責(zé)制定并統(tǒng)一的60GHz無線規(guī)范，開發(fā)和提供Multi-Gigabit傳輸速率的無線產(chǎn)品。很多國(guó)際知名的ICT制造商紛紛加入WiGig聯(lián)盟，如思科、三星等公司。WiGig的三個(gè)重要技術(shù)目標(biāo)包括：
①融合（Convergence）：快捷的文件傳輸，降低無線延遲，高質(zhì)量流媒體業(yè)務(wù)。
②普適（Universal）：引領(lǐng)眾多廠商共同創(chuàng)造滿足無線設(shè)備應(yīng)用的60Ghz傳輸規(guī)范。
③速度（Speed）：下一代的娛樂，計(jì)算以及通信設(shè)備傳輸速率高于當(dāng)前的WLAN 技術(shù)10倍以上。
WiGig技術(shù)要求支持高達(dá)7Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，該目標(biāo)速率高于802.11n的最高傳輸速率十倍之多，并且WiGig技術(shù)向后兼容IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上可視作為802.11系列標(biāo)準(zhǔn)（如Wi-Fi）介質(zhì)訪問控制層的補(bǔ)充和延伸[7]。WiGig技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)低功耗高品質(zhì)的綠色通信要求，對(duì)物理層的技術(shù)參數(shù)更加苛刻，以確保實(shí)現(xiàn)吉比特的傳輸速率。在WiGig的網(wǎng)絡(luò)層，增加了協(xié)議適應(yīng)層技術(shù)以支持各類多媒體業(yè)務(wù)的系統(tǒng)接口，如投影儀、HDTV等外圍設(shè)備。碩士論文，F(xiàn)emtocell。與此同時(shí)，為了擴(kuò)大服務(wù)的領(lǐng)域，WiGig技術(shù)可采用波束賦形技術(shù)，并可在中短距離上提供較高品質(zhì)的業(yè)務(wù)。WiGig通過與Wi-Fi的互補(bǔ)以及多吉比特傳輸速率的實(shí)現(xiàn)，將娛樂、計(jì)算和通信設(shè)備無縫的連結(jié)在一起，成為未來無線局域網(wǎng)的重要發(fā)展方向。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
結(jié)束語
在未來的無線通信新技術(shù)中，LTE、Femtocell以及WiGig代表了最新的發(fā)展方向。從設(shè)計(jì)理念、技術(shù)規(guī)范以及市場(chǎng)需求都體現(xiàn)了綠色通信的內(nèi)涵。隨著通信技術(shù)的不斷推陳出新，上述系統(tǒng)將會(huì)在人們的生活中扮演著更加重要的角色。
參考文獻(xiàn)
[1]3GPP TR25.814, Physical layer aspects forevolved UTRA, 2006.
[2]沈嘉.3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì), 人民郵電出版社, 2008.
[3]沈嘉.OFDM系統(tǒng)的小區(qū)間干擾抑制技術(shù)研究, 電信科學(xué), 2006(7): 10-13.
[4]V. Chandrasekhar, J. Andrews and A. Gatherer.Femtocell Networks: A Survey, IEEE Communications Magazine, 2008, 46(9): 59-67.
[5]徐霞艷.3GPP 3G家庭基站標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展. 電信科學(xué), 2009(4): 1-5.
[6]Douglas N.Knisely, Takahito Yoshizawa,Frank Fevichia. Standardization of Femtocells in 3GPP. IEEE CommunicationsMagazine, 2009(9): 68-75.
[7]WiGig Specifications, v1.0. wirelessgigabitalliance.org/specifications/
關(guān)鍵詞：搶答器,中央控制單元USB通信
傳統(tǒng)的搶答器一般利用數(shù)字邏輯電路做成，功能單一，已不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合已廣泛應(yīng)用到各個(gè)電子系統(tǒng)。本文是基于單片機(jī)為核心的搶答系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過串口通信動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、操作方便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。特別是搶答系統(tǒng)與PC通信相聯(lián)系，使整個(gè)搶答系統(tǒng)功能更完善。
1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)搶答器功能過于單一，因此，可將其功能進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出以單片機(jī)為核心的搶答器系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。
搶答系統(tǒng)由控制開關(guān)、搶答開關(guān)、加/減分電路、計(jì)時(shí)電路、顯示電路、報(bào)警電路、PC通信等幾部分構(gòu)成，如圖1所示。
圖1、總體方案電路圖
完成功能如下：
a、搶答開始時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，最先按動(dòng)搶答按鈕的選手應(yīng)具優(yōu)先權(quán)，搶答系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確迅速地判斷出第一搶答者并將其信號(hào)鎖存，同時(shí)將輸入端關(guān)閉而使其它搶答信號(hào)無效。選手編號(hào)/得分情況能夠在顯示屏上顯示。此功能由中央控制單元,譯碼、顯示電路完成。
b、問題回答完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答的準(zhǔn)確性給予不同分值的加/減。此功能由加/減分電路完成。
c、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)若有人搶答，搶答有效，終止定時(shí)，若無人搶答，此次無效。此功能由計(jì)時(shí)，中央控制單元完成。
d、每次問題回答結(jié)束，主持人應(yīng)通過復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，各種程序又回到初始狀態(tài)。為進(jìn)行下一輪的搶答工作做準(zhǔn)備。
搶答開始之前，賦予選手一定的初始分，若選手違例搶答，報(bào)警電路工作，提醒有人違例搶答，同時(shí)編號(hào)牌顯示違例選手號(hào)碼，該違例選手會(huì)被自動(dòng)扣分。搶答開始時(shí)，記分牌顯示選手初始值，此時(shí)，主持人根據(jù)需要，選定不同分值的題目讓選手回答。當(dāng)主持人宣布搶答開始，同時(shí)按下開始鍵的時(shí)候，選手搶答，編號(hào)牌顯示選手編號(hào)。這時(shí)只能有第一位選手優(yōu)先搶答成功，其他搶答無效。與此同時(shí)，倒計(jì)時(shí)就開始計(jì)時(shí)，在剩下最后幾秒的時(shí)候，報(bào)警電路工作，提醒選手。搶答時(shí)間結(jié)束，本題搶答無效。選手回答問題完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答問題的情況，對(duì)選手成績(jī)做出相應(yīng)的處理。每一題搶答結(jié)束后，主持人進(jìn)行電路復(fù)位功能，為下一題做準(zhǔn)備。而每一題的搶答過程中，編號(hào)顯示牌和各選手的得分情況會(huì)自動(dòng)的送到PC機(jī)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。科技論文。
1.1 硬件電路設(shè)計(jì)
1.1.1、中央控制單元
中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)的信息處理部分，鍵盤開關(guān)，控制開關(guān)等發(fā)出信號(hào)，中央控制單元收到信號(hào)后做出分析、響應(yīng)，完成電路功能的執(zhí)行?？萍颊撐摹?/p>
系統(tǒng)選用ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252，它是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，它可向輸出單元輸出控制信號(hào)。
1.1.2、鍵盤輸入及加/減分電路
選手通過按鍵進(jìn)行搶答，單片機(jī)識(shí)別到有按鍵按下時(shí)，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序，控制譯碼顯示器顯示選手的編號(hào)或分?jǐn)?shù)。而開始鍵，加/減分鍵也是通過鍵盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)功能。
鍵盤作為輸入設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過程序可實(shí)現(xiàn)很多功能。搶答器按如圖2所示的矩陣結(jié)構(gòu)連接，可有效減少單片機(jī)的I/O口。用單片機(jī)位處理指令來判斷是否有鍵按下，若有鍵按下，則有電平輸入。轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序，顯示有效選手的號(hào)碼，而其他選手再按“搶答鍵”也無效。若無人搶答，報(bào)警電路工作，表示本次搶答無效。若選手違例提前搶答，報(bào)警電路提醒選手注意，顯示牌顯示違例選手號(hào)碼，單片機(jī)通過程序指令讓該違例選手減去一定分值。
加/減分電路與搶答鍵工作原理一樣，當(dāng)按下加/減分按鍵，單片機(jī)控制程序指令，給選手加/減相應(yīng)的分值，每一題只能給與搶答選手一次的加減分機(jī)會(huì)，若有特殊情況，主持人可在控制臺(tái)進(jìn)行操作。
若搶答鍵太少，可通過增加I/O口數(shù)量或者在中央處理單元外再外擴(kuò)一片可編程I/O接口芯片。
圖2、鍵盤結(jié)構(gòu)圖
1.1.3、選手編號(hào)/分?jǐn)?shù)顯示電路
譯碼顯示：利用單片機(jī)串行口加外圍芯片74LS164，構(gòu)成多個(gè)并行輸出口，用于串－并轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)CD4511鎖存-譯碼器進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示?？萍颊撐?。數(shù)據(jù)從單片機(jī)輸出經(jīng)74LS04反相器進(jìn)入74LS164的輸入端，而時(shí)鐘脈沖經(jīng)74LS04反相器連接到74LS164的CLK脈沖信號(hào)端，在LED顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字，從而完成選手編號(hào)的顯示。
選手得分顯示電路與編號(hào)顯示電路原理一樣，可將多片74LS164芯片相連，增加其顯示位數(shù)。
1.1.4計(jì)時(shí)、報(bào)警等電路
倒計(jì)時(shí)器電路中，選用四位十進(jìn)制減法定時(shí)/計(jì)數(shù)專用集成電路EC9410和7448TTLBCD--7段譯碼器組成可預(yù)置數(shù)的十進(jìn)制減法器。在時(shí)鐘脈沖的作用下，倒計(jì)時(shí)開始。若某組搶答有效，計(jì)時(shí)停止并顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)刻。若一直無人搶答.則倒計(jì)時(shí)到“00”自然停止。
報(bào)警輸出單元如圖3所示，數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)相連，電路由三極管外加揚(yáng)聲器等外圍電路構(gòu)成，當(dāng)中央控制單元通過分析確定存在違例搶答或是倒計(jì)時(shí)停止，便通過指令給報(bào)警電路數(shù)據(jù)輸入端一個(gè)高電平，三極管就導(dǎo)通，產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，從而形成一個(gè)報(bào)警電路，可通過調(diào)節(jié)報(bào)警聲長(zhǎng)短來判斷是倒計(jì)時(shí)停止報(bào)警還是違例搶答報(bào)警。
圖3、報(bào)警電路
1.2單片機(jī)與PC機(jī)的通信
搶答過程中，顯示數(shù)據(jù)需要傳入PC機(jī)內(nèi)。單片機(jī)與PC機(jī)間的通信選用USB串口通
信，將單片機(jī)采集的信息傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作為USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系統(tǒng)并與微控制器通過高速通用接口進(jìn)行通信，也支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器，性能較好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口線DATA0至DATA7具有可控的三態(tài)門電路，故而PDIUSBD12芯片可以直接與AT89S8252的數(shù)據(jù)總線相連，掛在系統(tǒng)總線上。當(dāng)系統(tǒng)將采樣得到的信息通過USB總線上傳給PC時(shí)，AT89S8252選通PDIUSBD12芯片，將單片機(jī)內(nèi)的采樣信息通過系統(tǒng)總線傳給USB接口芯片，繼而傳給上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)的傳輸。
USB串口通信可采用控制傳輸模式，塊傳輸模式，同步傳輸模式，中斷傳輸模式等4種傳輸模式，根據(jù)本設(shè)計(jì)電路特點(diǎn)，采用中斷傳輸模式。其傳輸模式圖如圖4、圖5所示。
圖4、中斷輸入事務(wù)
圖5、中斷輸出事務(wù)
中斷服務(wù)子程序處理由PDIUSBD12產(chǎn)生，在中斷服務(wù)子程序中把數(shù)據(jù)從PDIUSBD12芯片的緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)移到單片機(jī)環(huán)形緩沖區(qū)中，并清除該芯片內(nèi)部緩沖區(qū)的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的數(shù)據(jù)包。而后建立正確的時(shí)間標(biāo)志，通知主程序進(jìn)行正確的處理。
2、結(jié)束語
文章創(chuàng)新點(diǎn)在于（1）以ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252為核心的搶答器功能強(qiáng)大，（2）采用USB串口通信，使功能進(jìn)一步得以完善。整個(gè)方案較好地完成了搶答器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此外，還需考慮需報(bào)警，增加語音報(bào)警等情況，功能強(qiáng)大的AT89S8252中央控制單元配合USB串口通信，使整個(gè)搶答器反映快，功能齊全，使用性強(qiáng)，可靠運(yùn)行。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 楊文顯，現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社[M]，2006。
[2] 尹羅生；吉吟東；孫新亞等， 一種USB外設(shè)的實(shí)現(xiàn)方法[J]，計(jì)算機(jī)工程，2002，7-28：207-209。
關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)；微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；構(gòu)建
信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是鐵路上非常關(guān)鍵的設(shè)備，他能夠維護(hù)車廂運(yùn)行安全、對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)督，提高信號(hào)管理質(zhì)量，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形成體現(xiàn)出鐵路信號(hào)技術(shù)的進(jìn)步、完善與發(fā)展。這一系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：通過微機(jī)系統(tǒng)來迅速處理信息，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)督，加強(qiáng)故障問題的判斷、分析和處理，憑借微機(jī)系統(tǒng)信息高容量、高速處理能力來加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、記錄、分析與總結(jié)，這一信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了同網(wǎng)絡(luò)世界的鏈接，利用網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)功能來提高管理效率。
一、鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
作為鐵路系統(tǒng)運(yùn)行過程中最關(guān)鍵的交通安全設(shè)施，能夠有效支持信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)檢修，利用這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠有效確保信號(hào)設(shè)備的安全度，提高接合部管理水平，積極維護(hù)鐵路系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的修理。鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)﹁F路系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行跟蹤、記錄與管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全問題的監(jiān)測(cè)、對(duì)事故故障的事后分析，達(dá)到維護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行的良好效果。
以往的信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單純局限于通過微機(jī)技術(shù)來對(duì)信息進(jìn)行處理、監(jiān)督與監(jiān)測(cè)等等，從中判斷、診治故障問題，對(duì)相關(guān)信息自動(dòng)加以儲(chǔ)存、分析、總結(jié)與反饋等等。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了同網(wǎng)絡(luò)世界的鏈接，朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，在已有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上利用廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，把來自于火車站、電力等等同上層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相鏈接，打造出一個(gè)健全完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
這個(gè)廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸體系發(fā)揮著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ芎妥饔?，他能夠支持信息在不同?jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的傳播與輸送，例如：路由器、集線器等等，達(dá)到對(duì)整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)督和控制，無需過多的人員監(jiān)控，有效節(jié)省了人力成本，能夠更加高速、快捷地找到各項(xiàng)設(shè)備故障問題，從而確保了鐵路交通系統(tǒng)的工作效率。
二、信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)分析
因?yàn)殍F路交通系統(tǒng)的特點(diǎn)就是路線長(zhǎng)、站點(diǎn)多、站與站距離較遠(yuǎn)，因此，要想確保整個(gè)鐵路交通系統(tǒng)的各個(gè)站點(diǎn)、線路有效聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳輸與交流，達(dá)到整個(gè)鐵路系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)鏈接就要引入計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。
1、微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型
信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要發(fā)揮著遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制功能，通常是對(duì)鐵路線路上各個(gè)站點(diǎn)間、信息裝置以及鐵路交通線路間信息傳播與傳遞情況的監(jiān)控，能夠?qū)φ麄€(gè)鐵路系統(tǒng)中的故障、問題等進(jìn)行及時(shí)捕捉、提前預(yù)測(cè)、發(fā)出警報(bào)等等，從而確?；疖嚢踩\(yùn)行。
根據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)中的規(guī)定，信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常包括三個(gè)層面，具體如下圖所示：
在這三個(gè)監(jiān)測(cè)層中，電務(wù)段層發(fā)揮著同上級(jí)部門網(wǎng)絡(luò)鏈接的作用，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為樹形。
2、廣域網(wǎng)
廣域網(wǎng)通常的覆蓋范圍較廣，最短距離在幾十千米，最長(zhǎng)能夠達(dá)到幾千千米，線路通常選擇公共交換的形式。因?yàn)殍F路交通系統(tǒng)線路長(zhǎng)、站點(diǎn)多，基于這樣的特點(diǎn)，在電務(wù)段層通常選擇廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模式，通過這一網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)不同站點(diǎn)、不同方位的數(shù)據(jù)鏈接與信息聯(lián)系。
在空間結(jié)構(gòu)上，廣域網(wǎng)需要選擇星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)選擇環(huán)網(wǎng)的鏈接方式，從而確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。通過這種方式即使網(wǎng)絡(luò)通道發(fā)生了切斷，也依然能夠維持不同網(wǎng)點(diǎn)間正常通信，實(shí)際工作過程中，也能夠有效確保通信效率，帶來良好的通信效果。在環(huán)網(wǎng)鏈接模式下，需要在各個(gè)車站中配置一個(gè)路由器，并在網(wǎng)絡(luò)中心處設(shè)置一個(gè)多口路由器，這樣就實(shí)現(xiàn)了不同站點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)流量，達(dá)到了彼此間信息有效溝通、交流的功效。
3、信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理
這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)管理的作用，在各個(gè)端口，都能夠憑借形狀、符號(hào)、線路圖等方式來呈現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的鏈接情況，也能夠呈現(xiàn)出監(jiān)測(cè)程序的鏈接情況。
其中選擇曲折、迂回的網(wǎng)絡(luò)通道來構(gòu)成回路，因?yàn)檫@樣能夠有效克服由于各別站點(diǎn)出現(xiàn)故障或其他意外問題時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被切斷的風(fēng)險(xiǎn)。
在這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器，在路由器這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)媒介的幫助下，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了同各個(gè)站機(jī)的鏈接，具體鏈接方式為：迂回通道串行，這樣就能夠打造一個(gè)良好的廣域網(wǎng)，而且這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的任何一個(gè)站機(jī)、信息處理器等都配置了一套屬于自己的站碼、IP地址、電報(bào)碼等等，這些配置具體的作用如下表：
（1）站機(jī)
主要包括微機(jī)主機(jī)、電源、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、廣域網(wǎng)路由器、CAN網(wǎng)等等。整個(gè)系統(tǒng)承擔(dān)著采集信息、歸類數(shù)據(jù)、分析與處理信息等等，同時(shí)會(huì)把所搜集到的信息里有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來輸送至服務(wù)器。
（2）服務(wù)器
服務(wù)器是整個(gè)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，發(fā)揮著信息管理中心的職能和功效，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息通訊。
具體的功能和作用體現(xiàn)為：對(duì)站機(jī)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行接收與儲(chǔ)存，向站機(jī)輸送命令，并負(fù)責(zé)執(zhí)行相關(guān)操作，向終端機(jī)輸送信息數(shù)據(jù)并供其查詢等等。
（3）監(jiān)測(cè)終端
監(jiān)測(cè)終端主要由人工進(jìn)行運(yùn)行，負(fù)責(zé)對(duì)管理范圍內(nèi)車站相關(guān)數(shù)據(jù)信息的查詢與管理，形成報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯報(bào)并總結(jié)。具體的數(shù)據(jù)累計(jì)、模型以及圖形等都能夠被真實(shí)、清晰地打印出來，而且監(jiān)測(cè)終端也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D、實(shí)際的通信狀況等信息明顯地呈現(xiàn)出來，從而開展科學(xué)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、分析與管理，為大眾用戶帶來一個(gè)便捷、自由又易于觀察和操作的交互環(huán)境。
4、TCP/IP
鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，形成一種約束，其中對(duì)通信規(guī)律做出了詳細(xì)規(guī)定，在這一協(xié)議的規(guī)定與約束下，鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠發(fā)揮良好的通信功能，確保通信安全、穩(wěn)定，而且這一協(xié)議具有廣泛的適用性，能夠適應(yīng)不同類型的網(wǎng)絡(luò)通道和現(xiàn)實(shí)的物理通道，同時(shí)能夠隨著通道的優(yōu)化來不斷提高自身性能?！?/p>
總結(jié)：
鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建與形成是鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)與發(fā)展的體現(xiàn)，必須加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化管理，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)功能，確保其有力支持鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展，維護(hù)期功能與作用的積極發(fā)揮?！?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]魏艷.羅永康. 基于C/S和B/S模式結(jié)合的鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[期刊論文]-鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)2011，4（3）
[2]王偉峰.王強(qiáng).嵌入式網(wǎng)關(guān)在鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文]-鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)2011，5（1）
[3]尹春雷.關(guān)于鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)未來發(fā)展的探索[期刊論文]-鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)2009，6（5）
【關(guān)鍵詞】 射頻指標(biāo) 儀器通信 自動(dòng)化測(cè)試
一、引言
隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品系列的多樣化，組網(wǎng)的復(fù)雜性，以及用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備測(cè)試的重要性愈發(fā)凸顯。
傳統(tǒng)射頻指標(biāo)測(cè)試，質(zhì)檢和測(cè)試人員對(duì)系統(tǒng)（設(shè)備）的測(cè)試只能使用頻譜儀、信號(hào)源及輔助工具進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果的判斷完全憑借肉眼讀取儀表上的顯示結(jié)果，對(duì)設(shè)備參數(shù)的調(diào)整往往是使用設(shè)備軟件工具手動(dòng)調(diào)整。在設(shè)備量產(chǎn)時(shí)需要進(jìn)行大量的重復(fù)性工作，測(cè)試結(jié)果也僅憑借手工記錄，工作壓力陡增。
測(cè)試速度慢、精度差、效率低，而且對(duì)于儀表的占用率非常高，在一定程度上造成儀表資源的相對(duì)缺乏，人力投入的增加。
射頻指標(biāo)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)對(duì)通信覆蓋系統(tǒng)（產(chǎn)品）和模塊射頻指標(biāo)進(jìn)行全面的測(cè)試，提高測(cè)試效率、節(jié)約測(cè)試設(shè)備和人力資源的投入、規(guī)范了測(cè)試流程、提高測(cè)試效率和測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
該系統(tǒng)將測(cè)試過程中大量重復(fù)、復(fù)雜性高的人工操作集合提取出來由程序模擬，在PC端使用VISA儀器控制驅(qū)動(dòng)及SCPI命令控制儀器，來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)源、頻譜儀的遠(yuǎn)程控制以及對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控。
二、通信設(shè)備現(xiàn)狀
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜
現(xiàn)代移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景靈活組網(wǎng)，往往采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。比較常見的移動(dòng)通信覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括信號(hào)接入單元、組網(wǎng)交換單元及覆蓋單元。在人工測(cè)試的時(shí)，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各種射頻參數(shù)，操作復(fù)雜，工序繁瑣且準(zhǔn)確性差。
2.2 產(chǎn)品質(zhì)量控制難
通常，為了保證設(shè)備能夠正常入網(wǎng)，通信設(shè)備生產(chǎn)商在交付產(chǎn)品之前，都必須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)。
通信系統(tǒng)射頻指標(biāo)項(xiàng)目繁多，一般涉及系統(tǒng)輸出功率、增益、衰減、ALC、帶內(nèi)波動(dòng)、帶外抑制、雜散等幾十種測(cè)試項(xiàng)目。每個(gè)射頻指標(biāo)參數(shù)的優(yōu)劣會(huì)影響整個(gè)通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，往往需要多次調(diào)節(jié)參數(shù)信息來保證產(chǎn)品在系統(tǒng)應(yīng)用中達(dá)到最佳狀態(tài)。
在質(zhì)量檢測(cè)過程中，如此龐大的工作量，精細(xì)的調(diào)節(jié)工作倘若只依靠人工來完成將很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
本文結(jié)合通信覆蓋類產(chǎn)品射頻指標(biāo)測(cè)試的實(shí)際需求，搭建自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，其物理結(jié)構(gòu)如下圖1所示。射頻自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、頻譜儀、信號(hào)源、設(shè)備（被測(cè)系統(tǒng)）、路由器（或交換機(jī)）、網(wǎng)線、射頻線纜組成。
通過LAN口、串口以及RF接口將PC、儀器（頻譜儀和信號(hào)源被測(cè)設(shè)備（或模塊）組成三維一體的物理結(jié)構(gòu)。其中，信號(hào)源實(shí)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)信源信號(hào)的輸入；頻譜儀完成進(jìn)由被測(cè)設(shè)備輸出信號(hào)的測(cè)量工作，并將測(cè)量數(shù)據(jù)交由PC機(jī)處理，PC機(jī)提供用戶操作平臺(tái)，完成測(cè)試數(shù)據(jù)分析判斷和被測(cè)設(shè)備的參數(shù)調(diào)整、結(jié)果保存等工作。
3.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
射頻指標(biāo)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)圖如下圖2所示。系統(tǒng)由表示層、控制層、數(shù)據(jù)層、及通信層四部分組成。表示層實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，控制層進(jìn)行具體運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和命令打包，數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通信層則實(shí)現(xiàn)PC機(jī)（自動(dòng)化測(cè)試軟件運(yùn)行平臺(tái)）與儀器設(shè)備之間的信息傳輸。
自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用軟件是唯一人機(jī)交互接口，考慮到界面的可操作性，信息顯示的直觀性，設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用了JavaFX客戶端開發(fā)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。自動(dòng)化測(cè)試軟件主要包括設(shè)備參數(shù)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)和執(zhí)行測(cè)試模塊兩部分組成。其中設(shè)備參數(shù)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)主要包括測(cè)試指標(biāo)顯示與定制，結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)導(dǎo)出，設(shè)備校正，系統(tǒng)設(shè)置及PF先衰減補(bǔ)償?shù)裙δ?；?zhí)行測(cè)試模塊主要包括數(shù)據(jù)獲取和分析、設(shè)備參數(shù)校準(zhǔn)，儀器命令組包、設(shè)備參數(shù)組包等功能。
數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，供應(yīng)用程序調(diào)用。由于產(chǎn)品調(diào)試過程中系統(tǒng)參數(shù)修改頻繁，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)調(diào)用的便捷，數(shù)據(jù)庫(kù)采用XML數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)信息查詢和修改，以及承載用例標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源、測(cè)試結(jié)果、SCPI指令集、系統(tǒng)配置參數(shù)等應(yīng)用數(shù)據(jù)。
通信層主要由路由器（或者交換機(jī)）及各種線纜為系統(tǒng)與儀表設(shè)備之間通信提供物理鏈路， VISA（Virtual Instrument System Architecture，虛擬儀器系統(tǒng)框架）驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)也屬于通信層，它是基于可編程儀器設(shè)備的I/o接口庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了儀器控制命令開發(fā)，使得測(cè)試設(shè)備可與PC機(jī)可通過SCPI控制指令實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。
3.3 系統(tǒng)執(zhí)行流程
1、系統(tǒng)功能
射頻指標(biāo)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)為用戶提供了友好操作界面。操作界面實(shí)現(xiàn)功能有：配置管理、儀器校準(zhǔn)、上下行指標(biāo)自動(dòng)化測(cè)試、測(cè)試結(jié)果處理、設(shè)備出廠參數(shù)的導(dǎo)出備份。配置信息主要包括串口波特率的選擇、頻譜儀和信號(hào)源的IP地址、被測(cè)系統(tǒng)（設(shè)備）的測(cè)試項(xiàng)目配置。RF線校準(zhǔn)完成信號(hào)源信號(hào)輸出射頻線衰減補(bǔ)償和頻譜儀信號(hào)輸入射頻線衰減補(bǔ)償。
2、操作流程
自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)在本地計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制、測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)化分析、設(shè)備參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)整。具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖3所示。
在PC機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，用戶在窗口界面中設(shè)置串口、波特率、儀器及設(shè)備IP后，選擇待測(cè)試設(shè)備所屬通信制式并加載該制式的測(cè)試用例。PC機(jī)根據(jù)用戶設(shè)置參數(shù)發(fā)出SCPI指令來設(shè)置信號(hào)源，信號(hào)源將相應(yīng)信號(hào)傳送到待測(cè)設(shè)備。待信號(hào)源加載射頻信號(hào)完成后，頻譜儀截取待測(cè)設(shè)備輸出信號(hào)并將數(shù)據(jù)回傳給PC機(jī)，PC機(jī)對(duì)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷測(cè)試值是否滿足相應(yīng)指標(biāo)要求，若不滿足，則通過與產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)和模塊通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整，并循環(huán)進(jìn)行判斷、調(diào)整，直到符合相應(yīng)要求。若待測(cè)項(xiàng)目在可控范圍內(nèi)不能調(diào)整到正確的值，說明是非軟件設(shè)置導(dǎo)致射頻指標(biāo)參數(shù)錯(cuò)誤，需要檢查該產(chǎn)品的硬件模塊或電路元器件。
3.4 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
射頻指標(biāo)自動(dòng)化測(cè)試系通過簡(jiǎn)化設(shè)備測(cè)試操作工序，用智能化的檢測(cè)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工作測(cè)試，有效地縮短人工勞作時(shí)長(zhǎng)，降低設(shè)備制造成本。此外，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，質(zhì)檢和測(cè)試人員容易上手，且自動(dòng)化測(cè)試軟件提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)參數(shù)，能夠有效的減少人為誤差，能夠保證測(cè)試準(zhǔn)確度、效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
四、結(jié)束語
射頻指標(biāo)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的引入大大提高了測(cè)試效率，測(cè)試時(shí)間大幅度縮短，并減少了人為引入的誤差。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路具有一定的代表性，同樣適用于其它通信設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵字：試驗(yàn)平臺(tái)；OFDM；耦合器；放大器
中圖分類號(hào)：TN914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2009）01-0112-03
已有的研究表明，電力線是一種復(fù)雜的通信媒體――無處不在的噪聲、負(fù)荷變化及一些不可預(yù)測(cè)的干擾都會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。要保證通信質(zhì)量，提高通信速率，選擇合適的調(diào)制方式是一個(gè)關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的單載波調(diào)制系統(tǒng)不適用于高速數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)樾枰獙?duì)信道進(jìn)行多級(jí)均衡，設(shè)備復(fù)雜且收斂性差。多載波頻分復(fù)用（OFDM―Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術(shù)，以其抗干擾能力強(qiáng)、帶寬利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)高速低壓電力線載波通信提供了一個(gè)有效的解決方案。
一、OFDM定義
正交頻分復(fù)用是一種正交多載波調(diào)制技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號(hào)序列被調(diào)制到一個(gè)載波上進(jìn)行串行傳輸，每個(gè)符號(hào)的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM調(diào)制方式是將可用的頻譜分成N個(gè)頻帶較窄、相對(duì)低速率傳輸?shù)淖虞d波，子載波的幅頻響應(yīng)相互重疊和正交。串行傳輸?shù)姆?hào)序列也被分成長(zhǎng)度為N的段，每段內(nèi)的N個(gè)符號(hào)分別調(diào)制到N個(gè)子載波上一起發(fā)送。也就是說，OFDM是把一組高速傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流化為低速的并行數(shù)據(jù)流，再將這些并行數(shù)據(jù)調(diào)制在相互正交的子載波上，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。雖然每個(gè)子載波的傳輸速率并不高，但是所有的子信道加在一起可以獲得很高的傳輸速率。
二、OFDM系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
采用OFDM實(shí)現(xiàn)高速低壓電力線載波通信主要有以下的技術(shù)優(yōu)勢(shì):
（一）OFDM的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低
與一般均衡器相比，利用離散傅立葉變換（DFT）對(duì)并行數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)，大大降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的不斷進(jìn)步，用DFT實(shí)現(xiàn)OFDM已付諸實(shí)用。
（二）能夠有效地消除ISI及子載波間的串?dāng)_
正交頻分復(fù)用OFDM本質(zhì)上是一種通過延長(zhǎng)傳輸符號(hào)的周期來克服多徑干擾的并行數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它將高速串行數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的低速數(shù)據(jù)，這樣每路數(shù)據(jù)碼元寬度加長(zhǎng)，從而減少了ISI的影響。例如，一個(gè)10Mbps的BPSK碼元的長(zhǎng)度只有100ns，而一般電力線中的時(shí)延擴(kuò)展為1μs，這樣接收到碼元會(huì)受到10個(gè)延時(shí)碼元的干擾；OFDM將信道頻帶劃分為100個(gè)子載波，每個(gè)子載波的單位碼元的長(zhǎng)度為10μs，從而大大提高了抗ISI的能力。
（三）有效地降低電力線的衰減特性對(duì)載波通信的影響
作為一種信息傳輸媒介，低壓電力線亦具有射頻信道的多徑效應(yīng)，從而帶來信號(hào)的頻率選擇性衰減。OFDM將頻率選擇性衰減引起的突發(fā)性誤碼分散到不相關(guān)的子信道上，從而變?yōu)殡S機(jī)性誤碼。這樣可利用一般的前向糾錯(cuò)(ECE)有效地恢復(fù)所傳信息。然而，OFDM本身并不能抑制衰減，各子載波在頻域內(nèi)的位置不同，受到不同程度的衰減影響。OFDM可以根據(jù)信道特性進(jìn)行子信道分配，這樣就能夠保證信號(hào)只在誤碼率能夠滿足通信要求的頻帶范圍內(nèi)傳輸。
（四）頻譜利用率高
OFDM使用正交函數(shù)系列作為子載波，子載波的頻譜正交且相互重疊，可使載波間隔達(dá)到最小，從而提高了頻帶的利用率。如圖1所示，OFDM信號(hào)的頻譜非常接近矩形，因此頻帶利用率可接近香農(nóng)信息論的極限。在低壓電力線載波通信中，單載波系統(tǒng)的頻帶利用率很少超過80%，而OFDM系統(tǒng)的效率則可接近100%。
三、低壓電力線OFDM 通信系統(tǒng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)
在低壓電力線載波通信中，將OFDM 技術(shù)與信道編碼、均衡、同步、解碼等技術(shù)相結(jié)合，可以組建一個(gè)比較穩(wěn)定可靠的高速通信系統(tǒng)。為了建成一個(gè)基于OFDM 的低壓電力線載波通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，考慮軟件模塊和硬件模塊相結(jié)合的總體方案。采用軟件模塊在PC 機(jī)上實(shí)現(xiàn)發(fā)送信息的編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼過程，由硬件模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大耦合以及信號(hào)的上下變頻。發(fā)送信號(hào)經(jīng)過寬頻帶功率放大器后由耦合器耦合到低壓電力線中進(jìn)行傳遞。本文中設(shè)計(jì)的低壓電力線OFDM 系統(tǒng)平臺(tái)如圖2所示，主要由兩大模塊組成，軟件模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，硬件模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳遞。
（一）OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)
從信源發(fā)出的信號(hào)首先經(jīng)過級(jí)聯(lián)編碼，在本系統(tǒng)中，級(jí)聯(lián)編碼由卷積碼和RS碼級(jí)聯(lián)而成。經(jīng)過編碼的信號(hào)進(jìn)入映射模塊，采用DQPSK將信號(hào)調(diào)制成復(fù)信號(hào)。將這些復(fù)信號(hào)送入串并轉(zhuǎn)換模塊后變成N個(gè)子數(shù)據(jù)流進(jìn)入到IFFT模塊進(jìn)入OFDM調(diào)制，得到OFDM碼元。為了進(jìn)一步抑制由信道的多徑性引起的ISI，我們?cè)诘玫絆FDM碼元之后在OFDM碼元中插入保護(hù)間隔，實(shí)際的做法通常是將OFDM碼元中最后的數(shù)據(jù)復(fù)制到OFDM碼元前，然后形成一個(gè)新的OFDM碼元濾波成形，最后發(fā)送到模擬前端。
將接收到的信號(hào)變成為數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過同步模塊，得到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步和頻率同步后得到正確的OFDM碼元組，將這些OFDM碼元組中的循環(huán)前綴去除，然后送入FFT模塊進(jìn)行OFDM解調(diào)。然后將通過發(fā)射端插入的已知的導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和均衡，然后進(jìn)行解映射和解碼的步驟，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。
為了達(dá)到高速數(shù)字通信的要求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為2M，電力線信道的延時(shí)為2μs，則一般考慮取整個(gè)OFDM碼元符號(hào)的保護(hù)間隔為6μs，取整個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)間為30μs，則每個(gè)OFDM符號(hào)所攜帶的bit數(shù)為數(shù)據(jù)速率和符號(hào)的有效時(shí)間之積，即2M*24μs =48bit。由于采用的卷積碼的編碼效率為1/2，則經(jīng)過編碼之后每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)了96bit，而系統(tǒng)采用QPSK的調(diào)制方式，也就是2bit調(diào)制成一個(gè)復(fù)數(shù)信號(hào)，則每個(gè)OFDM符號(hào)必須攜帶48路復(fù)數(shù)信號(hào)，也就是在進(jìn)行OFDM調(diào)制時(shí)需要將信號(hào)串并轉(zhuǎn)換為48路并行的子數(shù)據(jù)流分別加載到48個(gè)子載波上，子載波的間隔為1/（30-6）μs =41.7kHz。系統(tǒng)除使用48個(gè)子載波加載數(shù)據(jù)之外，還使用8個(gè)子載波插入導(dǎo)頻符號(hào)，作為信道估計(jì)和頻率跟蹤用，同時(shí)在兩端流出8個(gè)子載波，一共使用64個(gè)子載波，則所使用的帶寬為41.7k*64，約為2.67M的帶寬。
（二）高頻寬帶功率放大器的設(shè)計(jì)
由于低壓電力線網(wǎng)絡(luò)是為了傳送50Hz 工頻電功率而設(shè)計(jì)的，它對(duì)于1MHz 以上的信號(hào)的輸入阻抗很小。這意味著發(fā)送器需要提高發(fā)送功率，或者設(shè)計(jì)輸出阻抗很小的放大器，才能達(dá)到將一定功率水平的信號(hào)發(fā)送到電力網(wǎng)絡(luò)中去的目的。已有的試驗(yàn)結(jié)果表明，低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗在幾歐至幾十歐之間。因此設(shè)計(jì)的放大器輸出阻抗必須盡可能的小。
為了實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，設(shè)計(jì)輸入匹配變壓器；使用耦合電容來傳輸高頻信號(hào)，阻隔工頻電流；采用MOSFET 管芯片 BLF177 實(shí)現(xiàn)寬帶功率放大，通過直流電源電路來驅(qū)動(dòng) BLF177，同時(shí)采用去耦阻隔器阻隔來自電源的高頻信號(hào)干擾，由于是高頻信號(hào)，因此在設(shè)計(jì)中除了排除外來頻率信號(hào)干擾外，還要考慮電路本身各個(gè)元件的高頻特性的影響。
（三）低壓電力線OFDM 系統(tǒng)的耦合電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一個(gè)有效的低壓電力線高速通信耦合電路，主要應(yīng)該解決以下幾個(gè)問題：
1.能夠適應(yīng)低壓電力網(wǎng)開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)多變的網(wǎng)絡(luò)特性，保證以較低的介入損耗傳輸高頻信號(hào)，同時(shí)阻止電力線50Hz 的工頻電流進(jìn)入通信終端。
2.提供足夠?qū)挼膸?，以及良好的阻抗特性和較小的工作衰減。
3.應(yīng)考慮到實(shí)際應(yīng)用，裝置應(yīng)盡量簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)，便于現(xiàn)場(chǎng)的安裝使用。
低壓電力線載波通信系統(tǒng)中，載波信號(hào)耦合方式主要有電容耦合和電感耦合。本文選用電容耦合，屬于直接耦合，電路簡(jiǎn)單，傳輸特性較電感耦合更理想，工作衰減小。電容耦合采用耦合電容器為主要元件，其電路圖如圖4所示。該耦合電路將高頻載波信號(hào)直接注入到電網(wǎng)，同時(shí)從電力線上接收高頻載波信號(hào)。
高頻電容C00一端接入低壓電力線，另一端與耦合變壓器相連。C00采用高壓電容，其耐壓值大于275 V。C00一方面用來耦合高頻載波信號(hào)，另一方面起到高壓工頻隔離的作用，這里建議耦合電容C00選用0.0047F。
耦合變壓器T00不僅具有隔離作用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了信號(hào)線平衡D不平衡的變換及其阻抗的變換作用。T00的初級(jí)線圈與C00組成高通濾波電路，阻止了50 Hz的工頻電流，并盡可能削弱低頻的電力線電壓信號(hào)，減少衰減低頻噪聲及干擾信號(hào)；同時(shí)保證高頻信號(hào)的通過，并為其提供盡可能小的衰減及線性幅頻、相頻特性。
四、結(jié)語
本章給出了低壓電力線OFDM 載波通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，分別描述了試驗(yàn)平臺(tái)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法以及具體實(shí)現(xiàn)方法；具體闡述了模塊中寬頻帶功率放大器、耦合器的設(shè)計(jì)，給出了詳細(xì)的原理說明、實(shí)現(xiàn)方法等。論文對(duì)基于 OFDM 技術(shù)的低壓電力線載波通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)方案給予了說明。整套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的成功研制表明將OFDM 技術(shù)應(yīng)用于低壓電力線載波通信，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信是可行的。
參考文獻(xiàn)
[1]虞華艷，毛德樣．基于正交頻分復(fù)用調(diào)制的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信[J]．電子技術(shù)，2003，(3).
[2]佟學(xué)儉，羅濤．OFDM 移動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M]．北京:人民郵電出版社，2003．
[3]劉華玲，張保會(huì)，劉海濤．?dāng)U頻通信、OFDM 調(diào)制技術(shù)及其在電力線通信中的應(yīng)用分析[J]．繼電器，2001，29(11).
[4]熊蘭．低壓電力線OFDM 通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及其均衡與同步技術(shù)的研究．碩士學(xué)位論文．武漢：華中科技大學(xué)，2004．
[5]張有兵．低壓電力線多載波通信系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)研究：博士學(xué)位論文．武漢：華中科技大學(xué)，2003．
[6]T．M．Schmidl，D．C．Cox．Low-complexity burst synchronization for OFDM．IEEE International Conference on Communications．1996．Vol．3，1301-1306．
結(jié)合鐵路基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，從硬件和軟件兩個(gè)方面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；首先，分析振動(dòng)傳感器的選用原則和輸出信號(hào)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；然后，提出利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的模擬，詳細(xì)論述各個(gè)模擬模塊的建立過程；最后利用所屬方法建立用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，系統(tǒng)的建立為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)理論研究提供了方法，為同類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：
鐵路基礎(chǔ)設(shè)施；監(jiān)測(cè)；振動(dòng)傳感器；數(shù)據(jù)采集
0.引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。隨著鐵路運(yùn)輸速度的迅速提升，再加上其相對(duì)方便舒適的環(huán)境和價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動(dòng)故障對(duì)公共財(cái)產(chǎn)及人身安全構(gòu)成了前所未有的威脅。伴隨著我國(guó)鐵路立體跨越式的迅猛發(fā)展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結(jié)果會(huì)造成電機(jī)等吊掛設(shè)備和車內(nèi)設(shè)備的高頻高幅振動(dòng)，引起車體設(shè)備振動(dòng)能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設(shè)備所允許的振動(dòng)強(qiáng)度范圍，未來的工作性能指標(biāo)及使用壽命將會(huì)受到過大的動(dòng)態(tài)載荷和噪聲的嚴(yán)重影響，情況越發(fā)嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致零部件的早期失效。當(dāng)前大量事實(shí)表明，在長(zhǎng)期作用的情況下，鐵路振動(dòng)故障可能會(huì)導(dǎo)致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險(xiǎn)情況。為確保鐵路“安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、舒適”的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，鐵路建設(shè)要不斷發(fā)展完善其各項(xiàng)功能，才能在越發(fā)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，因此，各國(guó)都加強(qiáng)了對(duì)鐵路振動(dòng)的檢測(cè)及分析，也增加了對(duì)其的投入力度。今年我國(guó)對(duì)鐵路振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴(kuò)展到眾多方面。以往鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個(gè)鐵路站段及各個(gè)振動(dòng)檢測(cè)站點(diǎn)基本都已經(jīng)涉及發(fā)展應(yīng)用到。鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的重要性越來越被人們所認(rèn)可，近些年又不斷完善各項(xiàng)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了保證鐵路的運(yùn)輸安全、高效舒適的科學(xué)發(fā)展及以人為本的發(fā)展要求，確保鐵路的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，如何準(zhǔn)確檢測(cè)高速鐵路的振動(dòng)并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實(shí)際問題。
1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
本論文用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)的振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)大的部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)框圖下位機(jī)系統(tǒng)里包含了振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個(gè)單元。振動(dòng)傳感器把接收到的振動(dòng)信號(hào)數(shù)字化，通過IIC數(shù)字傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析計(jì)算，通過RS-232串口通信，運(yùn)用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片及CH340RS-232串口轉(zhuǎn)USB芯片，實(shí)現(xiàn)了XYZ三軸振動(dòng)數(shù)值發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行控制顯示。因?yàn)槟壳皞€(gè)人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉(zhuǎn)USB口芯片CH340G，數(shù)據(jù)可以從USB口進(jìn)入PC上位機(jī)。由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)范圍有限，使用多個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)共同檢測(cè)則可以擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍，提高系統(tǒng)的整體工作性能。整個(gè)鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是由多個(gè)下位機(jī)節(jié)點(diǎn)互相協(xié)作共同完成系統(tǒng)功能的。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想
本論文的鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是由振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)鐵路振動(dòng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集到的數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機(jī)處理器通信，接著單片機(jī)處理器模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及存儲(chǔ)，為鐵路振動(dòng)故障的判斷提供合理依據(jù)。微處理器中有數(shù)據(jù)處理分析算法的設(shè)計(jì)，完成對(duì)采集到的實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷當(dāng)前得到的振動(dòng)數(shù)據(jù)是否在鐵路設(shè)備所能產(chǎn)生的振動(dòng)范圍之內(nèi)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾點(diǎn)剔除，去直流及多項(xiàng)式趨勢(shì)項(xiàng)和平滑處理，計(jì)算出與自然坐標(biāo)系夾角的角度，使整個(gè)鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統(tǒng)的錯(cuò)誤上報(bào)率。
2.2系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)硬件部分可以分為五個(gè)部分：振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數(shù)據(jù)采集模塊：由單片機(jī)處理器模塊發(fā)出相應(yīng)的控制指令配置振動(dòng)傳感器的控制寄存器，內(nèi)部控制寄存器來決定信號(hào)的采集速度、通信方式、數(shù)據(jù)輸出格式與帶寬，振動(dòng)傳感器根據(jù)內(nèi)部控制寄存器的值按要求采集振動(dòng)信號(hào)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊：振動(dòng)傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過IIC傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，為之后的數(shù)據(jù)處理分析奠定了基礎(chǔ)。微處理器模塊：主要工作是通過系統(tǒng)軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊完成振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數(shù)據(jù)上傳至PC上位機(jī)進(jìn)行顯示及存儲(chǔ)。該模塊是振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和RS-232有線通信模塊進(jìn)行聯(lián)系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數(shù)據(jù)，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)會(huì)自動(dòng)顯示及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，供振動(dòng)故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所使用的3.3V電源。
結(jié)論
本論文設(shè)計(jì)了一套鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用下位機(jī)整體檢測(cè)模塊PC上位機(jī)整體控制數(shù)據(jù)流向，并對(duì)上傳的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示保存。從與傳統(tǒng)檢測(cè)方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細(xì)致的對(duì)鐵路振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、處理分析及顯示存儲(chǔ)，并為鐵路振動(dòng)故障的判斷提供可靠依據(jù)。
作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院 西華大學(xué)西華學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]馮曉芳.中國(guó)高速鐵路的發(fā)展與展望[J].科技資訊，2009（1）：129-130.
[2]段合朋.鐵道車輛振動(dòng)特性及平穩(wěn)性研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2010.
[3]柴東明.鐵路實(shí)用微型振動(dòng)測(cè)試儀研究[J].設(shè)備管理與維修，1994（11）：18-21.
關(guān)鍵詞：天線對(duì)準(zhǔn) 微波通信 Bootloader 嵌入式系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TM929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1007-9416（2013）06-0150-02
微波通信作為重要的現(xiàn)代化通信方式，因其傳輸速率高、信息容量大、保密性好和抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于通信領(lǐng)域。目前。國(guó)際上的微波通信裝備為了提高通信距離和傳輸保密性能。常設(shè)計(jì)出較窄波束的天線，這些天線具有較強(qiáng)的方向性，只有在波束以一定的精度相互對(duì)準(zhǔn)時(shí)，雙方才能實(shí)現(xiàn)通信鏈路的閉合。因此，通信雙方往往需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的搜索調(diào)整才能將兩天線對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)正常通訊。顯然，單憑操作人員的感官手動(dòng)操作會(huì)使得天線指向調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。難以實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)。為了保證通信鏈路建立的快速性與可靠性，研究自動(dòng)化程度高、對(duì)準(zhǔn)速度快、精度高的微波天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)具有非常重要的意義。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
微波天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括低頻設(shè)備、高頻設(shè)備、定向天線、全向天線和全方位直流變速云臺(tái)等。其中全向天線、云臺(tái)用于輔助自動(dòng)天線對(duì)準(zhǔn)，定向天線在天線對(duì)準(zhǔn)完成后系統(tǒng)正常工作時(shí)使用。
天線對(duì)準(zhǔn)軟件分為低頻控制軟件和高頻控制軟件兩個(gè)部分，分別工作在低頻設(shè)備硬件平臺(tái)和高頻設(shè)備硬件平臺(tái)上。低頻控制軟件主要完成對(duì)信道及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的工作參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，以及天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過程控制。高頻控制軟件主要完成對(duì)高頻設(shè)備工作狀態(tài)的采集和設(shè)置、天線控制、云臺(tái)控制和對(duì)準(zhǔn)信號(hào)采樣。
通過低頻設(shè)備發(fā)出指令控制其它設(shè)備及接收其它設(shè)備數(shù)據(jù)，協(xié)同完成天線對(duì)準(zhǔn)功能。
1.1 處理器選擇
低頻設(shè)備內(nèi)部控制單元選用的是ATMEL公司的一款基于ARM7TDMI內(nèi)核的ARM微控制器，具有高性能32位RISC架構(gòu)與高密度的16位指令集和優(yōu)良的性能功耗比，是實(shí)時(shí)控制應(yīng)用的理想選擇處理能力強(qiáng)，滿足系統(tǒng)需求。
ARM微控制器提供2個(gè)串口，一個(gè)用于低頻設(shè)備和高頻設(shè)備間的信息交互，另一個(gè)用于與對(duì)端通信設(shè)備傳遞對(duì)控信息。
高頻設(shè)備內(nèi)部控制單元采用WINBOND公司的單片機(jī)W77E058為核心，W77E058內(nèi)置8位中央處理器單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、32K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、1KRAM、2個(gè)全雙工串行通信口。其中串口0采用直接方式與室內(nèi)監(jiān)控相連，串口1使用Maxim 公司生產(chǎn)的MAX3082完成電平轉(zhuǎn)換與云臺(tái)相連。
1.2 天線的設(shè)計(jì)
在微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中通常使用的都是高增益的定向天線，這種天線發(fā)出的微波信號(hào)波束窄，副瓣低，必須在兩束波的主瓣基本重合時(shí)才能穩(wěn)定通信。微波天線對(duì)準(zhǔn)非常困難。若發(fā)射端采用固定安裝的全向天線，則可先調(diào)節(jié)接收端的定向通信天線找到發(fā)射端的大概位置。這種設(shè)計(jì)可以使對(duì)準(zhǔn)難度大大降低。微波天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)配置了全向天線和定向天線，通過云臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。全向天線只能用于發(fā)射，不能用于接收，定向天線可同時(shí)發(fā)射與接收。
1.3 對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的設(shè)計(jì)
粗對(duì)準(zhǔn)時(shí)采用全向天線發(fā)射，定向天線接收。因?yàn)槎ㄏ蛱炀€的增益高，而全向天線的天線增益低，為了滿足接收端的接收門限，如果保持系統(tǒng)的發(fā)射功率不變，就必須采用降低傳輸速率，以彌補(bǔ)天線增益的不足，即使用專用的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。對(duì)準(zhǔn)信號(hào)不同于正常的通信信號(hào)，它的主要作用是導(dǎo)引對(duì)站天線和進(jìn)行簡(jiǎn)單通信。由于相同的發(fā)射功率下傳輸速率越低，信號(hào)傳輸損耗越小，傳輸距離越長(zhǎng)，顯然采用滿足對(duì)準(zhǔn)所需的最低傳輸速率最好。
精對(duì)準(zhǔn)時(shí)改用定向天線發(fā)射，定向天線接收。傳輸速率改為正常工作速率。
2 Bootloader設(shè)計(jì)
啟動(dòng)程序（BootLoader）就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段程序，相當(dāng)于PC機(jī)的BIOS。對(duì)于PC機(jī)，其開機(jī)后的初始化處理器配置、硬件初始化等操作是由BIOS完成的，但對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說，出于經(jīng)濟(jì)性、價(jià)格方面的考慮一般不配置BIOS，因此我們必須自行編寫完成這些工作的程序，這就是所需要的開機(jī)程序。啟動(dòng)時(shí)用于完成初始化操作的這段代碼被稱為BootLoader 程序，簡(jiǎn)單地說，通過這段程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設(shè)定在一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)行用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。
這里設(shè)計(jì)的BootLoader初始化程序，它主要完成以下的一些功能：
（1）設(shè)置入口指針：?jiǎn)?dòng)程序首先必須定義入口指針，而且整個(gè)應(yīng)用程序只有一個(gè)入口指針。
（2）設(shè)置中斷和異常向量：ARM7要求中斷向量表必須設(shè)置在從0 地址開始，連續(xù)8×4字節(jié)的空間，分別是復(fù)位、未定義指令、軟件中斷、預(yù)取指令錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)存取錯(cuò)誤、IRQ、FIQ和一個(gè)保留的中斷向量。
（4）初始化堆棧和寄存器：堆棧設(shè)置在AT91R40807的片內(nèi)RAM中，可以提高運(yùn)行速度。系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯(cuò)誤類型。一般來說管理者堆棧必須設(shè)置，如果使用了IRQ中斷，則IRQ堆棧也必須設(shè)置。進(jìn)入相應(yīng)的處理器模式，直接設(shè)置堆棧指針即可。
（5）改變處理器模式、狀態(tài)：對(duì)于不帶操作系統(tǒng)的用戶程序，系統(tǒng)可以處在USER模式下；對(duì)于帶操作系統(tǒng)的用戶程序，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)工作在SVC模式下，否則無法完成任務(wù)的切換。
3 天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過程設(shè)計(jì)
3.1 粗對(duì)準(zhǔn)過程
粗對(duì)準(zhǔn)階段采用全向天線發(fā)射信號(hào)定向天線接收信號(hào)的方式，采用這種方式對(duì)準(zhǔn)雙方可以同時(shí)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)椴捎萌蛱炀€發(fā)射信號(hào)需要降低傳輸速率，獲得低門限以彌補(bǔ)全向天線增益的降低。定向天線在水平和垂直方向進(jìn)行全范圍的掃描，尋找接收電平超過門限值的峰值點(diǎn)，將找到的峰值點(diǎn)的位置和接收電平值記錄下來。分析記錄下來的峰值點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，并將峰值點(diǎn)的位置按信號(hào)強(qiáng)度的大小進(jìn)行排序。排序完成后，按照順序先將天線轉(zhuǎn)動(dòng)到獲得峰值點(diǎn)的位置，通過對(duì)控信道進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)雙方的握手，握手成功則開始進(jìn)行精對(duì)準(zhǔn)，如果粗對(duì)準(zhǔn)不成功則返回等待開始自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)界面。
3.2 精對(duì)準(zhǔn)過程
關(guān)閉全向天線轉(zhuǎn)為定向天線收發(fā)，傳輸速率改為為正常通信速率，此時(shí)因雙方均采用定向天線收發(fā)，如果兩端天線同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行搜索，必然會(huì)導(dǎo)致雙方接收信號(hào)電平的雜亂無章而無法進(jìn)行分析找到正確方位，所以采用通信雙方交替進(jìn)行搜索的控制算法，接收信號(hào)電平和誤碼率都滿足后，天線對(duì)準(zhǔn)完成。
4 結(jié)語
提出了一種適用于機(jī)動(dòng)微波通信的、完全擺脫其他通信輔助設(shè)備的全自動(dòng)天線對(duì)準(zhǔn)方案，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的有效性和可行性。此設(shè)計(jì)方法操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、工作可靠，對(duì)其它類似的天線對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)有一定的參考作用。
參考文獻(xiàn)
[1]譚穎琦.微波天線對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士士論文，2006.
[2]李海濤，李燕，張建忠.微波定向天線對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法.電磁場(chǎng)與微波，2011，第3期，44-46.
[3]顧瑞龍，沈民意.微波技術(shù)與天線.國(guó)防工業(yè)出版社，1984.
