發布時間：2023-03-22 17:40:01
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的單片機理論論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：單片開關電源快速設計
TOPSwithⅡ
TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.
Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ
在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。
下面重點介紹利用TOPSwitch－II系列單片開關電源的功率損耗（PD）與電源效率（η）、輸出功率（PO）關系曲線，快速選擇芯片的方法，可圓滿解決上述難題。在設計前，只要根據預期的輸出功率和電源效率值，即可從曲線上查出最合適的單片開關電源型號及功率損耗值，這不僅簡化了設計，還為選擇散熱器提
η/％(Uimin=85V)
中圖法分類號：TN86文獻標識碼：A文章編碼：02192713(2000)0948805
PO/W
圖1寬范圍輸入且輸出為5V時PD與η，PO的關系曲線
圖2寬范圍輸入且輸出為12V時PD與η，PO的關系曲線
圖3固定輸入且輸出為5V時PD與η，PO的關系曲線
供了依據。
1TOPSwitch－II的PD與η、PO關系曲線
TOPSwitch－II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入（亦稱通用輸入），固定輸入（也叫單一電壓輸入）兩種情況。二者的交流輸入電壓分別為Ui=85V～265V，230V±15％。
1．1寬范圍輸入時PD與η，PO的關系曲線
TOP221～TOP227系列單片開關電源在寬范圍輸入（85V～265V）的條件下，當UO=＋5V或者＋12V時，PD與η、PO的關系曲線分別如圖1、圖2所示。這里假定交流輸入電壓最小值Uimin=85V，最高
η/％(Uimin=85V)
η/％(Uimin=195V)
交流輸入電壓Uimax=265V。圖中的橫坐標代表輸出功率PO，縱坐標表示電源效率η。所畫出的7條實線分別對應于TOP221～TOP227的電源效率，而15條虛線均為芯片功耗的等值線（下同）。
1．2固定輸入時PD與η、PO的關系曲線
TOP221～TOP227系列在固定交流輸入（230V±15％）條件下，當UO=＋5V或＋12V時，PD與η、PO的關系曲線分別如圖3、圖4所示。這兩個曲線族對于208V、220V、240V也同樣適用。現假定Uimin=195V,Uimax=265V。
2正確選擇TOPSwitch－II芯片的方法
利用上述關系曲線迅速確定TOPSwitch－II芯片型號的設計程序如下：
（1）首先確定哪一幅曲線圖適用。例如，當Ui=85V～265V，UO=＋5V時，應選擇圖1。而當Ui=220V(即230V－230V×4.3％)，UO=＋12V時，就只能選圖4；
（2）然后在橫坐標上找出欲設計的輸出功率點位置（PO）；
（3）從輸出功率點垂直向上移動，直到選中合適芯片所指的那條實曲線。如不適用，可繼續向上查找另一條實線；
（4）再從等值線（虛線）上讀出芯片的功耗PD。進而還可求出芯片的結溫（Tj）以確定散熱片的大小；
（5）最后轉入電路設計階段，包括高頻變壓器設計，元器件參數的選擇等。
下面將通過3個典型設計實例加以說明。
例1：設計輸出為5V、300W的通用開關電源
通用開關電源就意味著交流輸入電壓范圍是85V～265V。又因UO=＋5V，故必須查圖1所示的曲線。首先從橫坐標上找到PO=30W的輸出功率點，然后垂直上移與TOP224的實線相交于一點，由縱坐標上查出該點的η=71.2％，最后從經過這點的那條等值線上查得PD=2.5W。這表明，選擇TOP224就能輸出30W功率，并且預期的電源效率為71.2％,芯片功耗為2.5W。
若覺得η=71.2％的效率指標偏低，還可繼續往上查找TOP225的實線。同理，選擇TOP225也能輸出30W功率，而預期的電源效率將提高到75％，芯片功耗降至1.7W。
根據所得到的PD值，進而可完成散熱片設計。這是因為在設計前對所用芯片功耗做出的估計是完全可信的。
例2：設計交流固定輸入230V±15％，輸出為直流12V、30W開關電源。
圖4固定輸入且輸出為12V時PD與η，PO的關系曲線
η/％(Uimin=195V)
圖5寬范圍輸入時K與Uimin′的關系
圖6固定輸入時K與Uimin′的關系
根據已知條件，從圖4中可以查出，TOP223是最佳選擇，此時PO=30W，η=85.2％，PD=0.8W。
例3：計算TOPswitch－II的結溫
這里講的結溫是指管芯溫度Tj。假定已知從結到器件表面的熱阻為RθA(它包括TOPSwitch－II管芯到外殼的熱阻Rθ1和外殼到散熱片的熱阻Rθ2)、環境溫度為TA。再從相關曲線圖中查出PD值，即可用下式求出芯片的結溫：
Tj=PD·RθA＋TA(1)
舉例說明，TOP225的設計功耗為1.7W，RθA=20℃/W，TA=40℃，代入式（1）中得到Tj=74℃。設計時必須保證，在最高環境溫度TAM下，芯片結溫Tj低于100℃，才能使開關電源長期正常工作。
3根據輸出功率比來修正等效輸出功率等參數
3．1修正方法
如上所述，PD與η，PO的關系曲線均對交流輸入電壓最小值作了限制。圖1和圖2規定的Uimin=85V，而圖3與圖4規定Uimin=195V（即230V－230V×15％）。若交流輸入電壓最小值不符合上述規定，就會直接影響芯片的正確選擇。此時須將實際的交流輸入電壓最小值Uimin′所對應的輸入功率PO′，折算成Uimin為規定值時的等效功率PO，才能使用上述4圖。折算系數亦稱輸出功率比（PO′/PO）用K表示。TOPSwitch－II在寬范圍輸入、固定輸入兩種情況下，K與U′min的特性曲線分別如圖5、圖6中的實線所示。需要說明幾點：
（1）圖5和圖6的額定交流輸入電壓最小值Uimin依次為85V，195V，圖中的橫坐標僅標出Ui在低端的電壓范圍。
（2）當Uimin′>Uimin時K>1，即PO′>PO，這表明原來選中的芯片此時已具有更大的可用功率，必要時可選輸出功率略低的芯片。當Uimin′（3）設初級電壓為UOR，其典型值為135V。但在Uimin′<85V時，受TOPSwitch－II調節占空比能力的限制，UOR會按線性規律降低UOR′。此時折算系數K="UOR′"/UOR<1。圖5和圖6中的虛線表示UOR′/UOR與Uimin′的特性曲線，利用它可以修正初級感應電壓值。
現將對輸出功率進行修正的工作程序歸納如下：
（1）首先從圖5、圖6中選擇適用的特性曲線，然后根據已知的Uimin′值查出折算系數K。
（2）將PO′折算成Uimin為規定值時的等效功率PO，有公式
PO=PO′/K（2）
（3）最后從圖1～圖4中選取適用的關系曲線，并根據PO值查出合適的芯片型號以及η、PD參數值。
下面通過一個典型的實例來說明修正方法。
例4：設計12V，35W的通用開關電源
已知Uimin=85V，假定Uimin′=90％×115V=103.5V。從圖5中查出K=1.15。將PO′=35W、K=1.15一并代入式（2）中，計算出PO=30.4W。再根據PO值，從圖2上查出最佳選擇應是TOP224型芯片，此時η=81.6％，PD=2W。
若選TOP223，則η降至73.5％,PD增加到5W，顯然不合適。倘若選TOP225型，就會造成資源浪費，因為它比TOP224的價格要高一些，且適合輸出40W～60W的更大功率。
3．2相關參數的修正及選擇
（1）修正初級電感量
在使用TOPSwitch－II系列設計開關電源時，高頻變壓器以及相關元件參數的典型情況見表1，這些數值可做為初選值。當Uimin′LP′=KLP（3）
查表1可知，使用TOP224時，LP=1475μH。當K=1.15時，LP′=1.15×1475=1696μH。
表2光耦合器參數隨Uimin′的變化
最低交流輸入電壓Uimin(V)85195
LED的工作電流IF（mA）3.55.0
光敏三極管的發射極電流IE（mA）3.55.0
（2）對其他參數的影響
關鍵詞：單片機；一體化；教學模式
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568(2012)08-0041-02
目前，計算機硬件技術向巨型化、微型化和單片化三個方向高速發展。自1975年第一塊單片微型計算機芯片問世以來，在短短的三十多年間，單片機技術已發展成為計算機技術一個非常有前途的分支，它具有體積小、性能優越、價格低廉等優點。一方面，單片機芯片是自動控制系統的核心部件，廣泛應用于工業控制、智能化儀器儀表、通信終端設備、家用電器、高檔電子玩具等領域；另一方面，單片機也是電子技術數字化的核心部件之一，在數字化電子產品中承擔著數字信號處理的重任。鑒于單片機技術在實踐中的廣泛應用，很多高職院校電類專業均開設了《單片機技術》課程，但是院校之間的教學模式及教學效果存在著一定的差別，為了找到此類課程的理想教學方法，有必要對單片機課程的教學模式進行研究。
一、傳統的單片機教學模式
傳統的高職院校《單片機技術》課程存在一些比較普遍的問題，主要體現在適合高職學生的優質單片機教材較少，很多教材偏重于理論，相應的教學計劃針對性不強，傳統教學方法因過多體現“講授式”特點，缺乏對學生主動學習與實踐創新能力的關注。傳統的“單片機技術”課程教學模式往往是“理論課+實驗課”。理論課在教室采用多媒體或“粉筆+黑板”的方式，以逐個知識點的講授為主。實驗課在實驗室環境下練習，且實驗內容多為驗證性實驗。這種教學模式的缺點是教學中以教師為中心，理論與實踐相脫節，學生被動地接受知識，學習過后不易理解和掌握。因此，開展《單片機技術》課程教學方法改革，探索適應新形勢要求的教學方法已是必然。
二、單片機一體化教學模式
《單片機技術》自身就是一項實踐性非常強的技術，光靠理論講授和后續的實驗驗證根本不可能使學生很好的掌握這項高新技術，為了改變現狀使學生掌握這項受之有用的技術，唯有在教學過程中加大實踐的力度，使得學生能夠在做中學，學中做，通過自己動手做而獲得成就感，通過自己動手做而找到學習的樂趣，進而自主的學習。基于此，本文對單片機一體化教學模式進行探究，采用“教學做一體化”的教學方式，以項目情景和工作過程為導向，突出學生的主體地位，在做的過程中由教師教和學生學來共同完成教學活動。
三、單片機一體化教學具體實施
整個課程教學過程的實施按照“理論引導普通項目實訓典型項目實訓綜合(創新)項目實訓競賽”的系列步驟展開。
1 實施方案。每個教學過程均安排在實訓室采用“理論講解－分析設計－學生編程－仿真－實訓－設疑－再編程－再仿真－再實訓”的方式進行，邊講邊動手，有目的、有計劃地帶領學生先完成普通項目實訓，再完成典型項目實訓，然后完成綜合(創新)項目實訓。例如，要完成“8個發光二極管輪流點亮”的任務，教師先講解完成這個實例需要掌握的相關電路原理和指令規則，接著引導學生一起來分析思考如何實現任務功能，待學生發現指令和任務之間的聯系之后，讓學生動手寫程序，并仿真看結果對不對。如果仿真正確。再嘗試將程序代碼下載到實驗板看結果是否正確。接下來再適當改變任務要求，讓學生動手完成新任務。通過這樣的過程，調動學生的主觀能動性，提高學生學習興趣，真正將“學－思－知－行”統一起來。
2 實施方法。本課程實踐教學環節的實施按照“普通項目實訓典型項目實訓綜合(創新)項目實訓競賽”的步驟循序漸進地展開，其組織形式也有相應的區別。
(1)普通實訓項目。普通實訓項目采用集中進行，統一指導和個別輔導相結合的方式進行。實訓后學生必須根據要求，寫出項目實訓報告。實訓過程中，教師的作用是導向、糾偏、督促、檢查。重在培養學生自主創新地完成：資料查找、方案構思、電路設計與制作、編程及調試等工作，注重講練結合，教師一般先有統一的入門指導，講解實訓的原理、方法、步驟、注意事項，根據需要作必要的現場操作演示，然后巡回指導。通過普通項目的實訓使學生掌握單片機開發工具、單片機仿真軟件、應用軟件的使用方法，獲得基本實訓技能。掌握單片機指令應用、程序設計基本方法和技巧，提高了動手能力。
(2)典型實訓項目。教師下達典型實訓項目任務，提供參考資料書目，學生自己查閱資料，確定設計方案。在教師對設計方案檢查無誤后開始進行硬件原理圖的設計和軟件程序編制，調試硬件電路、調試設計程序直至成功，整個過程由老師提供技術支持。學生根據任務書的時間內容要求完成設計任務。典型實訓項目采用相對集中、任務分散，小組討論，個別輔導相結合的方式進行。通過典型實訓項目的實訓使學生進一步理解單片機的組成及工作原理，掌握接口電路的工作原理，理解接口技術、中斷、定時／計數器等功能部件的基本原理和設計應用方法，培養學生的單片機應用與開發能力以及團隊協作的能力。
(3)綜合(創新)項目實踐。綜合(創新)項目實踐采用課題組形式，每組學生進行任務分工，共同完成一個相對完整的設計任務：審題、查閱資料、方案構思、繪制原理圖、電路板設計與制作、編程及調試、論文撰寫等工作。教師采用相對集中、任務分散，小組討論，個別輔導相結合的方式進行。教師在實訓全過程中起技術指導作用。要真正提高學生單片機實際應用能力，單靠課堂(理論、實驗)教學是不夠的。為了鞏固、提高學生單片機理論教學的效果，單片機應用設計綜合項目，旨在繼續強化學生單片機應用能力的培養，要求學生完成一個比較全面的單片機綜合應用項目，對學生進行全面綜合的訓練，有效地提高學生的創造性思維和獨立分析、解決問題的能力。
(4)競賽。競賽主要采用學生自由創作的形式，教師只對作品進行評價，通過學生獨立對整個作品的設計制作、設計報告的撰寫及答辯，使學生真正達到能夠獨立面對實際問題，獨立分析及解決問題。
通過以上實施步驟有效地解決了傳統理論課加實驗課的單片機教學中遇到的問題，增強了學生的參與感，提高了學生的學習興趣和動手能力，使理論教學與實際應用相結合，實現了一體化教學，對教學產生了積極的影響，增強了學生的創新意識和實踐能力，具有一定的理論價值和實際意義。
參考文獻：
關鍵詞： 《單片機應用技術》課程教學 課程改革 具體思路
1.引言
《單片機應用技術》是電氣工程及自動化類專業的核心專業課程，也是一門硬件與軟件相結合的實踐應用性極強的綜合性課程。這門課程涉及數字電路、微機原理、匯編語言程序設計等相關知識，邏輯嚴謹、內容抽象，不容易理解。教好《單片機應用技術》這門課程，是對教師在學識、能力、技巧諸方面的一種嚴峻考驗。目前，我校電專業《單片機應用技術》課程教學普遍存在的問題是，大部分學生在掌握基本理論的基礎上，只能看懂教師寫的程序，自己動手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學改革的目標是讓學生能積極動手，將所學的知識運用到單片機產品的設計開發上，能獨立設計制作一般的單片機控制電子產品，使這門課程成為學生所感興趣的課程。筆者以“培養學生分析問題、解決問題的能力，提高實踐動手能力”為目標，在《單片機應用技術》教學中從課程教學內容、教學方法、考核方法三個方面作了一些探討。
2.教學內容的探討
在單片機課程教學過程中，將單片機應用系統作為教學主線貫穿始終。在講授第一堂課時，首先向學生展示并演示單片機應用系統在日常生活中的典型應用實例，如電子時鐘系統、音樂電子琴系統等。通過演示學生建立了單片機應用系統的初步概念，直觀地感受到了單片機應用系統的實際應用，從而明確了本課程學習的目標。
改革教學內容，最重要的是對教學內容進行精選，突出實踐性環節。在教學中，教師應力求做到縱觀全書，抓住關鍵，突出重點，解決難點；把主要時間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點，分析并引導學生掌握課程內容的內在關聯性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。
《單片機應用技術》課程體系包括理論知識講授、實驗和課程設計三大部分，理論知識64課時，實驗12課時，課程設計2周。在理論課教學中，按照“理論教學以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學內容。單片機理論講授涵蓋的內容包括以下幾個方面的內容：
（1）單片機概念、發展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應用。
（2）MCS-51單片機的邏輯結構，信號引腳，以及內部存儲器；單片機的I/O口的功能，以及時鐘電路與時序、復位方式和復位電路。
（3）單片機的尋址方式、指令系統和偽指令。
（4）程序設計的基本方法，要求學生能獨立編寫一些簡單的程序。
（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應過程；定時/計數器的功能、控制寄存器及工作方式的應用。
（6）串行通信的基礎知識；MCS-51單片機串行口的UART結構及串行通信控制、MCS-51單片機串行口通信工作方式及其應用。
（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術和I/O控制方式、簡單I/O擴展及用8155可編程接口芯片實現I/O擴展。
（8）鍵盤的接口設計和程序設計、LED顯示器的接口設計和程序設計。
（9）存儲器擴展機構及其實現、程序存儲器和數據存儲器的擴展及其地址映像范圍。
（10）單片機與A/D、D/A轉換器的接口及其應用。
在設計實驗教學時，針對教學要點設計實驗內容，引導學生用不同的方法實現同一個任務，讓枯燥的理論知識融會貫通到實踐中去。具體實驗安排為：單片機實驗箱、仿真系統的認識；廣告燈實驗；定時/計數器實驗；中斷系統實驗；數碼管顯示實驗；串并口實驗六個實驗。
兩周的課程設計是學生進行單片機應用能力的綜合訓練，是建立在學生已學完理論課程及實驗教學和相關課程之后所進行的綜合實訓。可給出若干題目，學生按照長處、性格，采取自愿的原則，組織若干個小組。在實施過程中，要求嚴格按照軟件工程的要求，完成實物的制作。要求給出具體的階段計劃、人員分工、設計說明書、原理圖、PCB圖、程序、測試計劃、測試方案、測試結果等。學生通過設計初步了解項目立項、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設計、軟件設計、系統調試等全過程，充分發掘學生的潛能和創新意識。另外，組織學生到實習基地實習，通過多種形式的實踐環節，著重培養學生對于單片機系統的綜合分析能力和實際應用能力。
3.教學方法的探討
在教學方法上，教師不僅要向學生傳授知識，更要教會學生學習的方法，培養學生的知識處理及知識轉換能力和分析問題、解決問題能力及創新能力。
（1）在講解一個新的理論時，強調以實際應用引入理論體系。以一個具體的項目實例為主線，理論教學和實踐教學均圍繞如何實現這個項目進行。
比如在講MCS－5l單片機匯編語言程序設計時，通過具體的課題提出問題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時計數器時，給學生提出“電子鐘如何實現”的課題。每一章節圍繞“提出問題，思考問題，解決問題”的思路，使學生達到理解和靈活應用知識的目的，引導學生在不同的設計方案中尋求設計程序的最佳方案，激發學生的學習興趣和成就感。學生在學習單片機知識的同時學會解決實際工程應用問題的思路和手段，通過采用“教”“學”“做”合一的方法，筆者不僅向學生傳授了知識，而且教會了學生學習的方法，鍛煉了學生動手能力。
（2）在教學手段上，多媒體教學和板書教學相結合，教學內容中涉及邏輯圖、原理圖、結構圖等圖、表之類的知識時，采用多媒體教學更加直觀，比如單片機內部邏輯結構、中斷控制系統等內容采用多媒體教學。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對程序進行運行調試、與理論配套的相關器件的演示等。基本的重要的概念反復強調，貫穿整個教學活動。
（3）硬件和軟件結合緊密是《單片機應用技術》課程的特點之一。在教學上筆者采取了一些教學方法，比如直觀教學法。在介紹“什么是單片機”時，將單片機芯片實物展示給學生，使學生了解到在這樣一個小小的集成電路芯片中集成了微型計算機的主要部件，用這種方法給學生建立起單片機的感性認識。在硬件知識的講解上，力求教學內容的條理性。比如，在講授“單片機中斷系統”時，畫出中斷過程結構圖，將中斷系統所有的知識點全部標識在結構圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統，使學生有一個明確的學習思路。
在講解“程序設計”這一章時筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環三種結構的程序中各舉一個例子，重點放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設計的內容放在習題課中進行講解。這樣使得學生能夠及時將所學的理論應用于實踐，使前面提到的教學規劃得以實施。
（4）在組織課堂教學時，注意調動學生的主觀能動性，啟發學生，多用提問的方式，讓學生自己動腦筋解決問題。在每一章節中為幾個知識點設計提問和討論，使學生不是完全被動地聽課，而是邊學邊想、邊學邊問。另外，交互式教學方法在實踐中也是切實可行的。以學生為中心，進行分組教學，這樣既可以提高學生的自主性學好知識，又可以因材施教，更可以提高學生的團結與協作能力，而這種能力在產品開發過程中更是不可缺少的。
4.考核方法的探討
目前的考試形式尚存在諸多問題：
（1）考試內容不合理。考試內容局限于教材，每到期末復習時給學生劃范圍、定重點，這樣助長了一部分學生的惰性，有些學生會認為平時可以不來聽課，只要最后一節復習課來了劃好范圍就能過關，造成了學生實際掌握知識的程度和卷面成績不相一致的后果，嚴重降低了教學質量和教學意義。
（2）考試方式單一。考試閉卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實踐能力考查少；一次考試定結論多，數次考試綜合評價少。
（3）考試題型不合理。客觀性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學生思維、分析、綜合能力的培養和創新精神的形成。
針對以上幾點問題，筆者對《單片機應用技術》課程的考核方法的改革提出以下幾點思考：
（1）豐富考試方法。根據《單片機原理及應用》課程的特點，我們可以采用筆試、口試、做設計、寫論文、進行實際操作，以及開卷、閉卷等多種方式。考試如果能夠強調能力，必然會引導教學走上“打好基礎、培養能力、發展智力”的正確軌道。
（2）改革考試成績評定分布。考前不劃重點，嚴肅考場紀律。堅持集體閱卷，閱卷后對試卷進行分析。平時成績占40%，包括出勤、作業、課堂回答問題的能力；實驗占30%，包括實驗報告成績及實驗考試成績。這些在課程開始即告之學生。由于平時成績占比例較高，學生從一開始就會注意避免重理論、輕實際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學結束后，教師根據學生的專業，以及學習情況讓學生按要求完成一個綜合設計實驗，作為學生本門課程總成績的加分項。
（3）合理分配考試題型。針對大綱的要求，教師應合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學生熟悉運用知識的能力。
（4）建立考試結果分析制度，不斷總結教學經驗。當發現問題時，教師應及時糾正，拓寬、疏通教學質量的有效反饋渠道，建立健全溝通機制。
5.結語
《單片機應用技術》是高職電專業學生一門重要的技術課程，學好該課程不但要掌握硬件知識，還要掌握軟件知識，是學生感到最難學的一門技術課之一。筆者本著激發學生的學習興趣，擴大學生的知識面，培養學生的創新精神的原則，提出了《單片機應用技術》課程改革的具體思路，所探討的教學的內容、方式和考核方法已經部分在實際教學過程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機應用技術》發展極快，要講好該門課程，教師要具有相當的實踐經驗和科研能力，并且要不斷地學習充實自己。教學是一門藝術，教學過程是一項復雜的系統工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學體系，我們還需要不斷地進行探索和實踐。
參考文獻：
［1］謝敏.單片機應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2008.
關鍵詞； 傾角；傳感器；太陽能；跟蹤系統；應用；
中圖分類號： TP212.9 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著經濟的高速發展，對于能源的需求和由之帶來的高污染問題日趨突出。太陽能作為一種新型、清潔能源，發展前景相當廣闊，目前已成為各國競相研究和開發的熱點，而如何高效地獲得太陽能資源是當前一個重要的課題。傳統的太陽能接收板大部分采用固定安裝形式，而太陽的方位角度和高度是隨時間變化的，所以這種固定安裝的電池接收板的轉換效率較低。經理論分析，光伏發電系統是否采用對太陽的自動跟蹤方式，能量的接收效率相差達40%～50%之多，而采用雙軸跟蹤可增加發電量35%～40%，因此，開展對太陽光線自動跟蹤方面的研究，對于光伏發電系統的發展有著積極的實際意義。
一、傾角傳感器原理
傾角傳感器經常用于系統的水平測量，從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”三種傾角傳感器，下面就它們的工作原理進行介紹。
1、“固體擺”式慣性器件固體擺在設計中廣泛采用力平衡式伺服系統，由擺錘、擺線、支架組成， 擺錘受重力G 和擺拉力T 的作用，其合外力F 為：
F＝G sinq = mg sinq （1）
其中，θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度范圍內測量時，可以認為F 與θ成線性關系。如應變式傾角傳感器就是基于此原理。
圖 1 液體擺原理示意圖
2、“液體擺”式慣性器件液體擺的結構原理是在玻璃殼體內裝有導電液，并有三根鉑電極和外部相連接，三根電極相互平行且間距相等，如圖1所示。當殼體水平時，電極插入導電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻RI 和RIII。若液體擺水平時，則RI＝RIII。當玻璃殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變。如圖2 所示，左邊電極浸入深度小，則導電液減少，導電的離子數減少，電阻RI增大，相對極則導電液增加，導電的離子數增加，而使電阻RIII減少，即 RI＞RIII。反之，若傾斜方向相反，則RI＜RIII。在液體擺的應用中也有根據液置變化引起應變片的變化，從而引起輸出電信號變化感知傾角的變化。在實用中除此類型外，還有在電解質溶液中留下一氣泡，當裝置傾斜時氣泡會運動使電容發生變化而感應出傾角的“液體擺”。
圖 2 傾角為α時液體擺原理簡圖
3 “氣體擺”式慣性器件氣體在受熱時受到浮升力的作用，如同固體擺和液體擺也具有的敏感質量一樣，熱氣流總是力圖保持在鉛垂方向上，因此也具有擺的特性。“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成。當腔體所在平面相對水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時，熱線的阻值發生變化，并且熱線阻值的變化是角度q或加速度的函數，因而也具有擺的效應。其中熱線阻值的變化是氣體與熱線之間的能量交換引起的。“氣體擺”式慣性器件的敏感機理基于密閉腔體中的能量傳遞，在密閉腔體中有氣體和熱線，熱線是唯一的熱源。當裝置通電時，對氣體加熱。在熱線能量交換中對流是主要形式。
二、太陽能跟蹤控制系統方案
本文研究的太陽能跟蹤系統由監控中心、太陽能跟蹤控制兩大部分組成。監控中心主要完成太陽能板的狀態監測與控制，而太陽能跟蹤控制則是本系統的核心部分，由水平方向與俯仰方向(即傾角)上的兩個電機驅動，完成電池板的自動跟蹤功能，其機械示意圖如圖3所示。
圖3 雙軸支架機械結構圖
實際系統控制中，根據GPS輸出的時間信息、經緯度信息，可以得到太陽的實時方位角和高度角，通過控制電機來調整雙軸支架，完成對太陽的跟蹤。系統采用步進式視日跟蹤，即雙軸支架的運轉并非連續性的，而是給定一個閾值，如果當前太陽角度與太陽能電池板角度的差值超過設定的閾值時，再啟動兩個電機完成角度的調整，這樣既降低了支架轉動而消耗的能量，又提高了太陽能轉換效率。
三、傾角檢測模塊設計
3.1 硬件電路設計
傾角傳感器模塊安裝在太陽能電池板的下表面，完成支架傾角的采集。工作狀態下，SCA60C的模擬電壓輸出信號輸入到單片機的A/D采集端口，轉換后的數字量信號通過串口與主控箱中的單片機通信，完成角度反饋，其硬件電路設計如圖4所示。
圖4 傾角檢測模塊系統結構圖
3.2 軟件設計
單片機的8路A/D口需要通過對ADC_CONTR 寄存器中CHS0\CHS1\CHS2三位的設置來選擇使用的模擬輸入通道，并且必須將其設置為開漏模式或高阻模式，即需要對P1M0(0～7)，P1M1(0～7)中相應位進行設置，如本例中選擇P1.2為SCA60C的電壓信號采集端，為開漏模式，則設置為：
ADC_CONTR |= 0x02；// 選擇P1.2為A/D的轉換端口
P1M0 |= 0x40； // 設置轉換端口為開漏模式
P1M1 |= 0x40；
第一次啟動A/D轉換時，需給適當延時以確保內部模擬電源的穩定；轉換結束后，結束標志位需要由軟件清零。該傾角模塊軟件流程圖如圖5所示。
圖5軟件設計流程圖
四、傾角傳感器數據采集與濾波處理
本文中，每隔300 ms采集一次傾角傳感器輸出電壓，電池板從0°勻速轉到90°后得到的數據如圖6所示。圖中x軸表示電池板轉動90°所用的時間，y軸為對應時間下傳感器輸出的電壓值。
圖6中所示的傳感器輸出電壓信號顯然不能作為電池板的角度信號反饋給MCU，否則可能會導致俯仰方向上驅動電機的誤動作，產生意想不到的后果，因此需要進行濾波，去除毛刺信號。
圖6 傾角傳感器輸出的原始信號
設傾角傳感器輸出電壓值為xi，則每N組數據進行平均后，得到平滑后的輸出值為：
yi=1N(x1+x2+…+xN)=1N∑Ni=1xi
如果N取值很大，輸出信號的平滑度則很高，但是會降低靈敏度，且還受到本文中所選擇單片機RAM的大小的限制；N取值很小則又達不到濾波效果。實驗驗證，本應用中N取20可得到很好的濾波效果。
由圖6可以看出，輸出信號脈沖干擾信號很多，所以必須要做限幅處理。限幅濾波設置一個閾值，如果前后兩次輸出值的差值小于等于這個閾值時，本次值有效；相反則舍棄本次值，同時用上次值代替本次值。本文依據太陽初升及落山時刻，電池板初始對準及回收動作下的電壓變化最大幅值設置閾值。可算得其最大轉動速度為0.75°/s，則對應的輸出電壓最大差值應該為25 mV。
本方法有效地結合了限幅濾波和算術平均濾波各自的優點，先利用限幅濾波算法去除了超出閾值的無效脈沖數據，再使用算術平均濾波平滑輸出信號，輸出信號效果圖如圖7所示。
圖7聯合濾波后的數據圖
可以看出，其平滑度有了很大的改善，滿足了控制系統的要求，表明了此聯合濾波算法的應用是有效的。
結束語
研究傾角傳感器在太陽能跟蹤發電系統中的應用，可以設計模塊的硬件電路，根據本應用環境的因素，利用兩種濾波方法的優點對輸出信號進行處理，達到理想的輸出效果，精確地反饋太陽能電池板俯仰角度，使得對太陽的跟蹤實時有效，提高太陽能電池板的接收效率。
參考文獻
[1]張維勝，自動調平系統設計[D].研究生論文，2010.
[2]吳道悌，非電量測量[M].西安交通大學出版社，2011.
一、引言
信息安全學科是在信息技術及其應用的快速發展中逐漸形成的，它針對信息生成、存儲、傳輸、處理和交互的各個環節，用數學方法刻畫和描述其變換的過程和狀態，建立安全控制與管理模型，進而保障信息及信息系統的高安全性、高可信性和高可用性。在當前信息化和經濟全球化的時代背景下，做好民族高校信息安全領域的教學研究工作，為國家儲備適應全球形勢變化的復合型信息安全人才越發重要。
中南民族大學在信息安全人才培養方面做了很多工作。其計算機科學學院、數學與統計學學院在本科階段開設了信息安全方面的課程，計算機科學學院的信息安全專業碩士點于2012年開始招生。其中計算機科學學院從2006年開設《信息安全》雙語課程。信息安全教學研究方面還有長足的發展提升空間。
針對信息安全課程的特點，結合我們雙語教學的經驗和體會，就《信息安全》雙語課程教學提出幾點新的和若干建議，其中關于教材的論述等課程相關情況見孟博老師的論文[1]。
二、信息安全課程特點
《信息安全》難教，學生難懂，實驗難做。我們組成員以信息安全專業領域為教學內容，進行教學模式與教學方法的研究與實踐。
《信息安全》課程特點[1-3]：
1.信息安全學科基礎涉及面廣。信息安全是一門新興的學科，也是一門綜合性很強的交叉學科，涉及密碼學、通信、數學、計算機等諸多學科。
2.信息安全專業基礎課程要求多。要想較好地掌握這門課程，需要學習數學基礎課程、電路基礎課程、密碼學基礎課程、計算機理論基礎課程、網絡通信基礎課程等。
3.信息安全專業前沿性強，知識更新快。信息安全專業是圍繞攻防、對抗策略和技術展開研究的，隨著科學技術的發展，該研究領域的知識創新多且快。
我們在信息安全課程傳授的過程中面臨的困難如下所示：
(1)民族院校的學生專業素質和英語素質高低不齊;
(2)信息安全相關的資源分散;
(3)英語語言的教學與專業教育的脫節;
(4)理論知識和實踐知識結合不緊密。
根據信息安全課程的特點，只有保持信息安全傳授內容理論與實踐知識的先進性，及時了解該學科最新研究發展動態和前沿，才能培養出具有實踐和創新能力的高層次高素質人才。結合我們面臨的困難，考慮到兩個因素：(1)信息安全相關的前沿知識的語言載體是主要英語;(2)在課堂上嘗試將理論知識和實踐知識有機的結合起來，我們研究并實踐將虛擬仿真實驗和CLIL雙語教學應用到信息安全課程傳授中的模式。
三、虛擬仿真實驗的概念及模式
虛擬仿真實驗教學是學科專業與信息技術深度融合的產物，運用虛擬現實技術模擬實物實驗的計算機輔助教學軟件。目前的國內外模擬仿真軟件總結如下。
PSPICE[4]是由SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)發展而來的用于微機系列的通用電子電路功能的仿真，是一個多功能的電路模擬試驗平臺;Tina Pro[5]是歐洲DesignSoft公司研發的一個電子設計自動化軟件，它用于模擬與數字電路的仿真分析和設計研究，分析結果可以很好地展現在圖表或虛擬設備中;CircuitMaker[6]軟件用于電子電路仿真實驗，是一種用于電路描述與仿真的語言與仿真器軟件，用于檢測電路的連接和功能的完整性;Proteus[7]軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA軟件，提供仿真單片機及外圍器件的工具，該軟件將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺;Boson NetSim[8]模擬Cisco路由器、交換機，可自定義網絡拓撲結構及連接。
根據《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》，教育部于2013年開始啟動了開展了國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作。北京郵電大學建設了國家級北郵電子信息虛擬仿真實驗教學中心，開發了“開放式虛擬仿真實驗教學管理平臺”[9，10]。我們嘗試將該平臺作為信息安全課堂的輔助教學，其中一個教學內容使用虛擬仿真平臺進行的網絡構建，如圖1所示。
四、CLIL雙語教學的概念及模式
雙語教學是在教學過程中使用除母語以外的一種外語，通過兩種語言作為教學媒介，并在教學過程中提高學生的專業能力和外語水平。關于雙語教學的模式，有多種不同的分類，如美國的“過渡式”、加拿大等“法語浸入式”等模式。20世紀20年代，CLIL(Content and Language IntegratedLeaning)[11-13]廣泛應用于歐洲的雙語教學領域。CLIL中文譯為內容和語言的融合學習，是指將一門或多門外語作為非語言學科的教學語言，在此過程中，語言和學科將共同發揮作用。以學科內容為核心，使用真實的語言及語言材料，在課堂教學中注重學生的語言、認知和情感等因素。CLIL是歐盟在“培養多語言能力公民、促進語言教學的發展和多樣化”的決議框架下推動歐盟各國開展的一種雙語教學模式。這種模式相對于源于北美被全球普遍采納的浸入式雙語教學，為雙語教學的理論研究和實踐教學都做出了具有革新意義的貢獻。
選擇英語作為學習信息安全學科知識的語言媒介，是因為英語是當今國際各種領域的交流合作中使用頻率最高的語言種類。為了使學生適應國際化教育、產業的發展趨勢，有效獲得更多、更新的學科知識和科技信息，并能夠把我們的科技成果推向世界，高等教育承擔起培養具有國際視野、具備國際競爭能力的創新型、復合型高級專門人才的責任，而雙語教學可以說是承擔責任的前提或必要條件。特別是CLIL雙語教學模式對于中國的雙語教學更具有實際的借鑒意義。CLIL雙語教學模式可分為三個方面的內容，如圖2所示。
1.內容相關的學習(Content-related learning)。在課堂上使用的全英語教學材料，該材料是否合適教學，主要看以下幾個方面：通過本教學材料的學習，學生可否掌握兩個以上的知識點;量化掌握知識的目標;通過什么策略讓學生來掌握這些知識點，比如在學生已有知識的層面上通過視覺、或頭腦風暴活動、以更友好的方式展示知識點、通過不同的學習方式如游戲或者視頻支持、安排有挑戰性的任務給學生來完成;
2.語言相關的學習(Language-related learning)。解釋可能影響學生理解文章的單詞;量化和語言相關的學習掌握指標;寫出讓學習者完成目標需要用到的策略，如盡量將英文材料通俗易懂、將關鍵詞標下劃線、英文材料提供詞匯表等;
3.學習技能相關的學習(Learning skills-related learning)。標出技能相關的目標;量化這些目標;設計好的策略幫助學習者完成這些目標，比如重新組織知識點、通過圖表等分析知識點等。
CLIL雙語教學模式認為人的認知過程可分為5個漸進過程，即記憶、理解、運用、分析、評價、創造(Remember，Understand，Apply，Analyse，Evaluate，Create)。其中記憶、理解、運用是低層次的思維能力因為他們更具體，而分析、評價、創造是高層次的思維能力因為他們更抽象。
五、課程設置教學實踐方案
通過對現有理論和實踐經驗的研究和探索，采用虛擬仿真實驗和CLIL雙語教學方法應用到信息安全的課程教學實踐中。課程設置方案氛圍準備階段、CLIL教學階段、虛擬仿真實驗階段，各階段描述如下：
1.準備階段：配發講義，其內容主要與《Cryptography and Network Security Principles and Practice，Fifth Edition》(密碼編碼學與網絡安全-原理與實踐)課程內容接近，補充專業詞匯和常見表達方式。該階段按照教學進度安排學生自學并熟悉專業詞匯，同時利用CLIL教學中針對詞匯測試的有趣方法對學生進行詞匯量的教學和測試。
2.CLIL教學階段。教學過程中給出不同的和密碼算法相關的英文版本供學生閱讀、參考和討論。在此基礎上，針對不同的密碼算法設計有特色的相關的簡單的任務，教師講解，學生組成團隊合作，在給定的時間內呈現設計方案并且陳述其方案，交流的過程主要使用英語完成。
3.虛擬仿真實驗階段。在教學過程中，在算法很抽象或者熟悉相關密碼算法后，老師通過虛擬仿真實驗平臺展示該算法的原理或實際應用，將抽象內容形象化和具體化。安排學生組成團隊利用虛擬仿真實驗平臺設計網絡安全實驗，進一步鞏固、實踐其所學習的密碼理論知識。
六、信息安全雙語課程教學的心得與體會
將虛擬仿真實驗和基于CLIL的雙語教學引入到信息安全的課堂教學中，使得教學模式和方法多樣化、智能化、規范化、國際化，旨在提高學生專業英語聽說寫能力;加強創新精神和實踐能力的培養;更生動形象傳達不易理解的知識。具體意義如圖3描述，總結如下：
1.引入CLIL雙語教學理論，將語言和學科融合進教學。學習探討國際上主流的被大家認可的雙語教學理論如CLIL，在此基礎上探索適合民族院校學生特點的教學方式方法，在《信息安全》專業課程的講授過程中將英語的語言能力培養與信息安全的專業內容融合起來一起學習，在此過程中，語言和學科將共同發揮作用。旨在提高學生的專業英語能力、擴大學生的知識面，為國家培養高素質復合型專業人才隊伍。
2.搭建虛擬仿真實驗平臺，將理論和實踐融合進教學。在課堂教學過程將動畫模擬、虛擬仿真、遠程實驗和實物實驗優化組合，探索各類案例的優勢互補，旨在調動學生學習積極性、啟迪思維、激發潛能。通過虛擬仿真實驗平臺，整合信息安全的相關資源，提供智能化的教學服務同時，培養學生的創新能力和動手能力。
本論文的探索方法將是鼓勵課前預習、課程參與、課后實踐。講授方式的選擇將會優化組合教學模式，激發學生學習熱情，提高學習的主動性，提高學生的上課注意力。通過CLIL模式中各類學習技巧，逐步提高學生的英語能力和專業素質。
七、總結
本論文探索將CLIL雙語教學模式和虛擬仿真實驗應用到信息安全的課程教學過程中。學習探討適合信息安全課程特點和民族院校教學特點的雙語教學理論如CLIL雙語教學模式，在《信息安全》專業課程的講授過程中將英語的語言能力培養與信息安全的專業內容融合起來一起學習，語言和學科將共同發揮作用;同時運用虛擬仿真實驗等輔助手段，將信息安全的理論知識和實踐知識結合起來，提高學生對信息安全專業的認知程度。我們所做的努力最終的目標是讓學生從記憶、理解、運用知識到能分析、評價、創造知識的轉變，為社會培養大量既有豐富的專業知識又精通英語的高素質復合型人才。
關鍵詞：自動檢測設備 絕緣檢測 損耗補償
中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號：
前言自動測試設備(ATE)中包含了非常復雜的集成電路,專門用于驅動設備的每個引腳。而各個測試設備供應商為了降低成本,采用了質量較差的電纜來連接各個引腳,從而產生了一定的電纜損耗。為了補償這種損耗,文章采用小尺寸引腳電子器件(PE)來驅動電纜,通過適當的電子電路來補償電纜損耗,使ATE系統性能接近PE所能提供的性能指標,達到無需考慮電纜損耗問題的目的。
目前有許多測試公司設計、制造并銷售引腳數眾多的自動測試設備(ATE)。這些測試設備具有非常復雜的集成電路，用于驅動設備的每個引腳。一臺測試設備的引腳數可能多達4096個。每個引腳通常都有一個相應的驅動器、比較器、負載，有時甚至需要參數測試單元(PMU)。這些電路通過電纜連接到測試引腳。為了降低成本，供應商可能會選用質量比較差的電纜。而任何電纜，尤其是質量較差的電纜，都會產生損耗，從而降低了測試設備的最終性能。
電纜損耗
ATE中的電纜損耗類型
在ATE中，每個引腳通常連接一個相應的驅動器，比較器，負載，有時需要參數測試單元，而這些電路通過電纜連接到測試引腳。而質量較差的電纜產生的電纜損耗和介電損耗。其中趨膚效應損耗是指高頻信號沿著導體內測表面傳輸而產生的損耗。試驗表明，趨膚效應損耗導致導線每單位長度上的電阻和電感隨頻率的平方根面成比例增長。除了趨膚效應損耗外，由于電子介質絕緣體會影響電纜電容，電介質絕緣體同樣會產生與頻率相關的電纜損耗，即介電損耗。
在自動測試設備中，趨膚效應損耗對于低頻損耗起主導作用，介電損耗對于高頻損耗起主導作用，具體損耗大小取決于電纜的質量和規格。
對于運行在200MBPS范圍的測試設備，電纜的損耗不大；而在500MBPS時，就需要對整個信號路徑，電路，電纜以及引腳的性能進行仔細分析，以保證每個引腳得到正確的指標。其中，影響測試設備的主要參數指標包括，波形的直流電精度，上升和下降時間，最大的觸發率，最小的脈寬，邊沿的傳輸延時精度和匹配和傳輸偏差。
由于不同電纜的價格差異較大，高速測試設備大多選用損耗較大的劣質電纜。當速率接近或超過1GBPS，必須充分考慮電纜損耗。
電纜損耗補償
損耗是由電纜結構或相關連接部分中的阻抗變化所引起的信號衰減。這些變化導致信號反射 ( 返回 ) 到源端。在低頻段回波損耗影響相對較小�在 50 MHz 以上頻段�回波損耗會造成顯著的影響。
電纜上信號反射涉及到兩種類型的測量。一種是回波損耗 RL �另一種是結構回波損耗 SRL �類似于回波損耗 RL �但測量方式不同。在 SRL測量情況下�測試儀器匹配于平均電纜阻抗來測量所反射的信號。使用 RL測量時�測試儀器設定為額定電纜阻抗 ( 例如 75 歐姆 ) 來測量所反射的信號。回波損耗 RL 是一種更為準確的測量反射的方法。在實際應用中�人們不能調節設備的輸入或輸出阻抗。結構化回波損耗 SRL 測量忽視了電纜輸入阻抗的不匹配�并非實際的測量。回波損耗 RL 是更為適合的�不管電纜或設備的實際阻抗而設定為指定的阻抗值 ( 此處為 75 歐姆 )來測量信號反射情況。
中心導體
如果中心導體尺寸有誤差�或尺寸隨機變化�將影響阻抗和回波損耗。如果在中心導體以外的位置存在上述情況也將產生同樣的影響。由輪子不圓所導致的尺寸變化將如前所述周期性地變化。
絕緣
當擠壓中心導體周圍的絕緣層時�很多因素都影響到阻抗和回波損耗�諸如對指定阻抗來說不合適的空間和速率變化。
可以發泡出具有理想電介質值的發泡材料�但是如果該材料太軟�彎曲電纜都有可能導致中心導體穿透發泡材料。電纜將不具有理想的阻抗而且將產生回波損耗。
屏蔽
電纜的屏蔽層專為高頻而設計�通常使用箔 - 編織組合屏蔽。編織屏蔽從 100kHz 到 10MHz 都有效。箔層屏蔽對于 10MHz 到 GHz 范圍有效。然而�如果編織覆蓋不足�則可能牽制不住箔。這種效果稱為氣球效應 并將影響阻抗和回波損耗。編織覆蓋維持至少在 90% �才會將氣球效應最小化。此外�電纜廠使用多臺編織機�其包括多個輪子和齒輪�因此是周期性間斷和隨機“毛刺”變化的明顯的來源。
護套
護套外面印有電纜標識�它沿著電纜標記信息。印刷輪沿電纜一邊施加壓力�潛在地使內部尺寸變形。在高保真音視頻的高端電纜應用中尤為重要�打印標識的質量是關鍵因素。
可以使用噴墨打印來標記電纜�將小墨滴噴射到電纜上。該過程非常迅速�而且印刷設備甚至不接觸電纜�噴墨還允許使用相鄰數或更改標識信息�但電纜必須通過滾筒和輪子以便準確地測量。相鄰數通常是準確的長度測量�諸如每英尺或每米標記。因此�標記的準確性直接與輪子上的壓力有關�通過它可以進行測量。
采用高質量，昂貴的電纜可以避免產生電纜高損耗，并且這種電纜對系統性能的負面影響小，但是，高昂的成本嚴重制約了這類電纜的使用，只有一些特殊的高端系統才可能使用這種高質量電纜。另外，電纜線徑也會制約系統中能夠使用的電纜數量，即使高質量電纜也會產生顯著的損耗。
采取特定的電子電路設計方法，不僅用于區別電纜，而且能夠均衡電纜消耗。這種續時較短的峰值電平，補償過充值電壓。輸入電壓控制持續時間較長的峰值，補償過充電壓。較短或較長持續時間的過沖信號都限制在10%過沖范圍內。
同尺寸，不同種類的補償性能。電平轉換率的降低和延長的上升時間是導致電纜損耗的關鍵，從沒有補償的通道更容易看到這一現象。所產生的損耗取決于使用電纜的長度和質量，實際應用中，電纜本身造成的損耗就有可能超過50%。
采用小尺寸的電子引腳器件驅動電纜，從而允許使用線徑較細的成本較低的高損耗電纜。器件還可以補償PCB引線，繼電器和；連接器造成的損耗。另外，該方案使系統性能接近PE所提供的性能指標，無需考慮電纜損耗問題。
補償方案
電纜損耗導致波形邊沿變得平滑，而真是這些平滑的信號邊沿降低了系統的有效帶寬。為了優化系統性能，必須恢復有效的系統帶寬。為了修正信號的磨損，恢復帶寬，必須找到一種方法將波形邊沿恢復到直接來自驅動器的陡峭，無噪聲方波。這種修正必須利用驅動電器的PE實現，其中驅動器和比較器通路均需修正。從電纜到被測試件整個驅動連路的波形的修正情況，一個附加電路模塊波形整形，通過增加可控制的過沖幅度，有效地修復信號的邊沿。邊沿修復不是通過簡單的過沖電路實現，簡單的過沖電路會對邊沿產生負面影響，造成幅度波動，過沖量取決于具體加入的過沖。這些不良影響會造成時序，信號偏移等誤差，且這些誤差隨頻率，幅度的變化而變化。電纜損耗補償電路在信號中加入兩個一階時間常數衰減的峰值信號。嚴格的PE電纜補償設計能夠保持真實的信號邊沿，甚至可以減小幅度波動，從而維持正確的瞬變電平，使系統在任何頻率和幅度下獲得最佳的性能。沒有電纜補償電路，系統將無法達到與PE同等的性能指標，同樣，在PE中設計電纜補償，可以獲得幾乎100%性能指標，非常接近PE所能支持的最高速率。
結束語：
電子驅動器內設計電纜補償電路，使系統能夠使用低成本，高損耗電纜，同時保證整體性能。在驅動器中加入此補償器功能會增加每一個引腳的成本，然而，性能的提高和低成本電纜的使用，無疑可以彌補引腳成本的挺高，最終降低整體成本。
