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集成电路设计方案

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集成电路设计方案范文第1篇

硅通孔技术(TSV)是三维集成电路设计关键技术之一,本文从其制备、应用于系统中的性能参数及其意义、具体设计主要思路三个方面,对TSV在三维集成电路设计中的基础概况进行分析探讨。

【关键词】硅通孔技术 三维集成电路 设计原则

三维集成电路是指多层面构建集成电路,可进一步扩展布局空间,减少线路相互之间的干扰,解决信号拥堵问题,扩大频宽,降低功耗,最终提高系统性能。3D封装是三维集成电路关键技术,主要包括裸片堆叠封装、叠层封装与封装内堆叠三种具体实现形式,各有优劣。贯穿硅通孔技术(TSV)是一种系统级架构技术,可实现层级间裸片互联,是目前最先进、应用最广泛的互联方式之一。本次研究就基于硅通孔技术的三维集成电路基本设计进行概述与分析。

1 TSV制备

TSV制备工艺据通孔制作工艺顺序可分为先通孔与后通孔两种,先通孔是指在制备IC时同时通孔,后者是指在制备IC后通孔。

前通孔主要特征包括:(1)工艺在CMOS或BEOL制备前应用;(2)在元件设计阶段即介入应用;(3)需严格的CD控制;(4)通孔宽度为5-20μm;(5)深宽比AR3:1-10:1。而后通孔主要特征为:(1)工艺在BEOL或TSV键合(Bonding)制备后应用;(2)在设计阶段后期介入;(3)CD控制较宽松;(4)通孔宽度20-50μm;(5)深宽比AR3:1-15:1。

通孔刻蚀技术是TSV技术的核心,强调通孔尺寸一致性,无残渣,形成需达到一定速度,规格设计具有一定灵活性,目前仅有IBM及其部分代工厂掌握该核心技术。通孔刻蚀技术主要可分为博世工艺技术、激光刻蚀技术,两者各有优劣。博士工艺孔径大小、数目、深度无特殊要求,但孔径侧面较粗糙,材料成本高,需要光刻。激光刻蚀仅适用于>10μm孔径通孔,孔径数目也受吞吐量影响,但通孔侧壁表明光滑,耗材低,无需光刻。

通孔后,TSV需进行填充,涉及通孔绝缘、淀积与电镀多个工艺步骤,使用材料包括硅烷、正硅酸丁酯等。填充时需要考虑填充绝缘、沉积温度等多个方面因素,一个细节的疏忽都可能影响通孔性能,进而影响系统稳定性与功效。目前,主要填充技术包括溅射沉积、均匀淀积,但考虑到成本因素,电镀铜是目前应用最广泛的硅通孔填充方式。

最后为实现晶体TSV互联,需应用TSV键合技术,目前最常用的键合技术包括金属-金属键合、氧化物共熔键合与高分子黏结键合。三种键合技术各有优劣,应用均十分广泛,但均只适用于满足电学特性的光滑键合表面,不能进行机械表面与电学特性表面键合,金属-金属键合有望打破这种限制。

2 反映TSV性能的参数及其意义

2.1 互联延时

全局互联普遍被认为是集成系统性能提升的设计瓶颈,全局互联产生的连线延时决定系统时钟频率与速度传输限,创造一种更有效的互联策略已成为当今电路设计中研究热点。缓冲器插入式目前应用最广泛的一种缩短全局互联延时的设计,使用灵活,有助于减少硅通孔数目与集成密度,进而降低互联延时效应,提高系统性能,降低误差。

2.2 互联功耗

互联功耗与系统电路规模与集成密度有关,目前,互联电容已取代门电路成为片上功耗与动态功耗主导因素,插入缓冲器后功耗与全局互联规模有关。应用硅通孔三维互联构架,可减少互联需要,但却需要更多的缓冲器,增加片上功耗,在设计PSV时,需充分考虑PSV功耗。

3 TSV三维集成具体设计主要思路

3.1 阻抗特性差异

三维集成虽然可缓解不同材料、工艺差异所产生的串扰噪声,降低混合技术同化复杂度与电路模块电磁干扰,最终降低成本,提高效效能,但与此同时,三维设计也增加了阻抗差异。阻抗差异后是源层互联固有缺陷,应用TSV技术互联则增加了阻抗差异,进一步放大了这种缺陷。因此将TSV应用三维集成系统构架中,需综合考虑阻抗差异,尽力减少阻抗差异对互联信号的影响,避免信号发生反射或失真。

3.2 热管理与优化

电路工作之中不可避免的发散热量,热效应已成为影响集成电路功效、元件可靠性的重要因素之一。三维集成技术增加了芯片物理层数,顶端物理层与散热片距离显著增加;三维集成技术缩短了物理尺寸,芯片功耗密度显著增加,热效应增加,芯片内温度上升,可能造成元件性能下降,电迁移失败,甚至可能造成物理损毁。应用TSV技术,可能影响整个芯片热扩散效果、途径,因此在设计TSV系统构架时,需对热扩散进行预测,分析芯片内外温度分布,并提出热优化技术与策略,降低消热阻。目前常采用的热优化技术策略为减薄衬底厚度,降低散热片等效热阻,热驱动优化,布局优化,热通孔插入,等。

4 碳纳米管TSV设计

碳纳米管具有优良的电热传输特性,平均自由程较长,耐高温,是一种较理想的互联材料,具有较大的发展潜力。碳纳米管电流承载密度极限远高于铜,电子迁移稳定,有助于克服承载不稳定性TSV技术这一固有缺陷。碳纳米管具有一维导体特性,热特性较高,热传导率极高,可达到3000~8000W/m-K,将碳纳米管应用于TSV集成可极大的提高系统散热能力。

5 小结

硅通孔技术是三维集成电路制造核心技术之一,其技术水平直接影响系统性能、稳定性。电路设计工作者,在应用TSV技术过程中,应尽量采用时下成熟的TSV制备技术,把握具体设计思路,从提升系统整体性能出发,提升设计水平。同时,应具有创新、探索精神,积极尝试引入新材料、技术与理念,大胆尝试,开阔设计思路,以探索更优的设计方案

参考文献

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[3]王高峰,赵文生.三维集成电路中的关键技术问题综述[J].杭州电子科技大学学报,2014,34(2):1-5.

作者简介

祝竹(1983-),女,安徽省宣城市人。2006年毕业于合肥学院,电子信息工程专业。现为宣城职业技术学院电工与电子技术专业教师。研究方向为电工技术与汽车电子类。

集成电路设计方案范文第2篇

于家堡“智慧低碳金融区”

上世纪90年代,上海浦东“陆家嘴”带动了长三角地区的经济腾飞乃至中国经济的快速发展。今天,天津滨海新区抛出了“于家堡”,旨在加快天津滨海新区开发开放,以带动环渤海地区乃至北方地区的发展,成为中国经济发展的新引擎。作为国际商务中心区(CBD)的后来者,于家堡金融区面临着来自国内外同行的竞争压力,但是,他们以一份超前的规划设计,让人们看到了一个可以在高度紧张工作状态下尽情享受自然、舒适生活的低碳城市。

自行车存放处无缝对接公交站点,甚至可以带自行车上公交车;要去坐地铁,骑上自行车可通过专用自行车道直达地下空间……这听起来有些不太现实,但这就是天津于家堡“低碳交通”的设计方案,也是未来的“现实”。天津于家堡也成为APEC首例低碳示范城镇,将为其他低碳城镇建设树立样板。

坐落于天津滨海新区的于家堡金融区定位高端产业聚集地,因其世界领先的生态建设理念受到APEC的关注。2010年,为应对全球气候变化,创建低碳社会,APEC第九届能源部长会议确定于家堡金融区为首例低碳示范城镇。为把于家堡金融区规划建成集商业、办公、娱乐等为一体的低碳示范城镇,天津市将联合国内外顶尖研发机构全方位打造于家堡金融区低碳指标体系。

该体系将对于家堡金融区进行全方位的低碳布局,涵盖土地利用、建筑、交通、能源供应、基础设施等领域,深化指标具体到立体城市、绿色信贷、智慧城市、低碳激励监督机制等内容。在于家堡金融区低碳指标体系中,绿色生态建筑建设内容包括雨水最佳管理系统、区域蓄能空调系统、节能幕墙系统、可再生能源策略和种植屋面等,该区的城镇绿化率目标是30%;计划实现建筑与地下通道和地下空间直接相连,地下轨道交通将串联全区。

作为该体系的落地企业,霍尼韦尔将以智慧低碳城市的设计理念,为于家堡金融区建设研发并实施包括技术、投资及运营管理在内的低碳城镇整体解决方案。其中包括能源系统、绿色智慧低碳楼宇、区域交通综合解决方案、智慧低碳城镇综合管理系统、城市安防等等。霍尼韦尔中国董事长盛伟立对记者表示,将利用其在智慧低碳城市领域拥有全方位的技术和经验,致力于打造更加低碳、更加舒适、更加高效和安全的环境,协助于家堡金融区设计并实施一套完整的可持续、可复制的智慧低碳模板。

于家堡金融区将与法国合作建设“能源中心”,商务区建交局局长郝沛涛对记者介绍,“能源中心”是于家堡探索低碳示范城镇建设的一个亮点,它取代了在单体建筑物内设置供冷供热机房的传统模式,采取“冰蓄冷”的技术,在夜晚峰谷电价的时候进行制冰,在日间利用冰进行制冷。既节约成本,又充分利用电网能源,达到节能减排的目的。目前,于家堡金融区已和法国苏伊士能源服务公司签署协议,正式启动了能源中心的规划建设工作。

在金融区建设过程中,天津与北京、香港、上海、深圳等城市存在或多或少的竞争,因此在这样的背景下,仅仅靠高楼大厦来招商引资特别是吸引知名国际金融机构显然是不够,而从硬环境到软环境都保持吸引力无疑更加重要。据了解,目前洛克菲勒家族、罗斯柴尔德家族、托马斯-李(THL)投资集团,美国铁狮门集团,厚朴投资等纷纷造访于家堡,部分投资巨头已达成投资意向。

与新兴产业的融合

按照国务院《推进天津滨海新区开发开放有关问题的意见》,将积极鼓励天津滨海新区进行金融改革和创新,天津的金融改革成为城市创新引擎之一,其路径是以现代实体经济为基础,探索产业与金融的融合。近年来,滨海新区更是提出了《天津市滨海新区信息化“十二五”规划》,到2013年,基本实现电子政务高效便民、城市管理精细智能、信息化与工业化深度融合、金融与新型信息产业聚集发展的格局。

天津滨海新区股权投资行业发展较早,由于注册门槛低、鼓励扶持及税收优惠政策丰富,滨海新区过去几年吸引了大批股权投资机构前来注册。但是自2013年1月1日起,《天津市促进现代服务业发展财税优惠政策》和《天津市促进股权投资基金业发展办法》中优惠补贴措施失效,相较其他高新区而言对投资机构的吸引力自然有所下降。

集成电路设计方案范文第3篇

关键词:温度控制 单片机 硬件设计 检测技术

中图分类号:TP368.11 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)02-0021-02

1 引言

随着电子技术的飞速发展和超大规模集成电路设计以及制造工艺的进一步提高,单片机技术已被被广泛的运用到国防、工业、农业及日常生活中的各个领域。单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。

2 工作原理及系统结构

用单片机系统对温度进行实时采集与控制,即用温度传感器AD590对外界温度进行实时采集,采集回来的实际温度与设定的两个温度进行比较来控制风扇和加热器的工作,同时要在数码管上显示出温度。而且我们可以通过按键随意的设定两个温度值(在0℃—99℃)。主要解决的是要对传感器AD590采集回来电流信号首先要转换为电压信号接着要对它进行调理,调理后的模拟量要通过A/D转换TLC2543转换为数字信号再送给单片机处理。

系统的结构框图如图1所示:

3 系统硬件设计

3.1 电压基准电路

由于模数转换需要的参考电压VREF比较精确,一般的稳压电源可能无法满足要求,故采用TL431精密稳压源来提供, 如图2所示,调整电位器R5可获得2.5V——5V的输出电压VREF。经过运放组成的二倍放大器为AD590提供电压基准,这样做可抵消一部分TL431因为温漂带来的误差。

Vref =(1+R5/R4)V3 V3=2.5V

Vref(max)=2×2.5=5V VTREF=(1+R9/R10)Vref=2×5V=10V

3.2 电压调理电路

温度测量部分采用集成温度传感器AD590。它的非线性为0.8℃,测温精度为0.3℃,其测温重复性优于0.1℃。预算放大器用OP07超低漂移高精度运算,其共模抑制比达120dB,增益达104 dB,温漂仅为0.7Mv/℃,并且还具有小偏置电流,失调电流等特性,对于保证小信号的低噪音起到决定性的作用。经过调整的采集信号送给A/D转换器进行A/D转换后由单片机进行处理。

AD590的输出电流凯式温度(°K)成正比,0°K时输出0A,每°K电流增加1微安。简单实用的AD590接口是串接一个10KΩ电阻再接地,即可产生10*(273.2+T℃)毫伏,这个电压先经一个运算放大器所组成的缓冲器,以避免负载效应。当0℃时,VA=10*273.2mV =2.732V、100℃时,VA=10*3.732mV=3.732V,不是很人性化,如果将VA减去2.732,则0℃时VA为0V、100℃时VA为1V,温度每增加1℃,VA增加0.01V,这样比较容易被接受!我们利用一个运算放大器构成减法器,以进行减法功能。用数字万用表测VB,调整电位器VR56,让VB为1.366V,则VC=-(VA-2.732)。在使用TLC2543将此电压转换成数字信号时,若TLC2543的参考电压为5V的话,其Vlsb为50mV,则还需将VC再放大-5倍,使温度增加1℃时,VC增加0.05V,如图3所示。

3.3 风扇驱动电路

风扇驱动电路前级采用用光电耦合器进行强弱电路隔离,有效的降低了后级强电流对前级控制系统的干扰。后级采用两级放大电路,以满足功率要求,如图4所示。

3.4 加热驱动电路

加热驱动电路采用了光电耦合器件和大功率场效应管组成的固态继电器,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,如图5所示。

前级采用光电耦合器进行强弱电路隔离,有效的降低了后级强电流对前级控制系统的干扰。后级我们使用了动态内阻小,功耗低的N沟道MOSFET管,IRF3710极限ID为40A,完全能够满足条件。

3.5 显示电路

同时使用多个7段LED数码管时,可采用扫描式显示,即将每个7段LED数码管的a,b,c,d,e,f,g都连接在一起,再使用7448及74LS49输出高电平来推动共阴极7段LED数码管晶体管分别驱动每个7段LED数码管的共同引脚com,如图6所示。

4 结语

本文讨论了基于单片机的多路温度控制器硬件设计方案,由单片机系统对温度进行实时采集与控制,将实际温度与设定的两个温度进行比较来控制风扇和加热器的工作。本文重点介绍了多路温度控制的整体框架结构、硬件组成和电路设计。

参考文献

[1]彭秋红,沈占彬.基于单片机温度控制系统的硬件设计[J].机电产品开发与创新,2009,23(5).

[2]彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精解[M].电子工业出版社,2005.

集成电路设计方案范文第4篇

随着微电子技术和设计制造技术的发展,集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成,现在又发展到IP(Intellectual Property)的集成,即片上系统SOC(System-On-Chip)[4-6]。与单功能芯片相比,SOC芯片具有集成度高、体积小、印制电路板(PCB)空间占用少、功耗低、抗电磁干扰能力强、可靠性高、成本低等优势。同时,可以有效地降低电子、信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力[7]。

1 RN8316(SOC)简介

图1 RN8316系统框图

RN8316是深圳锐能微公司提供的一款低功耗、高性能、宽电压、高集成度、高精度的三相MCU芯片,产品系统框图如图1所示。该产品内嵌32位ARM Cortex-M0核,最高运行频率可达29.4812MHz,最大支持224Kbytes FLASH存储器、16Kbytes SRAM和16Kbytes EEPROM,内置单cycle乘法器(32bit*专业提供论文写作和写作服务,欢迎您的光临lunwen.   1KEJI AN.  C OM32bit)、CM0内嵌系统定时器、2个DMA控制器,支持外部中断等多种唤醒方式,提供完善的集成开发软硬件环境。该芯片支持高速GPIO,可与不同电压外设器件连接,最大支持10位ADC,8*32位的LCD,支持芯片电源电压及外部电压检测。通信接口最大支持6路UART,2个7816口,1路I2C和1路SPI。同时,RN8316还集成了RTC、看门狗和加密处理器。

2 硬件电路设计

电力能效监测终端主要由电源模块、计量单元、存储单元、载波模块、通信模块、直流模拟量采集等部分组成。系统的结构框图如图2所示。

图2 电力能效监测终端设计框图

2.1 电源模块设计

为保证终端能够稳定工作,并具有良好的电磁兼容特性,电源模块采用三路电源供电,分别为主电源8 V、两路12 V辅助电源,之间相互隔离。主电源VDD8V通过LDO降为VDD5V和VDD3.3V电源,主电源5 V为SOC、红外、电能质量监测模块供电,主电源3.3V给计量芯片供电。一路ZB12V辅助电源用于载波电路供电;另一路AUX12V辅助电源为遥信电路供电,同时通过LDO降为AUX5V,为RS485、直流模拟量电路供电。电源电路设计如图3所示。

2.2 采样计量单元

采样计量单元是电力能效监测终端的重要单元,设计中采用锐能微公司的RN8302计量芯片来实现对电压、电流、功率、功率因数、谐波等数据的计量,并输出有功、无功脉冲。RN8302占用SOC一路SPI,同时SOC配置中断、复位口从而能够实现对计量芯片的控制和通信。RN8302管脚资源配置如图4所示。

图4 RN8302管脚资源配置

采样电路中,考虑到生产成本和计量精度,电压采样采用电阻分压采样的方式,UA/UAN,UB/UBN,UC/UCN为采样信号,而电流采样采用电流互感器采样的方式,IAP/IAN,IBP/IBN,ICP/ICN为采样信号,电路图分别如图5和图6所示,电压采样电路中的1K电阻和电流采样电路中的5R电阻采用精度1%的精密电阻,电容用于去耦和滤波,以保障采样精度。同时电压采样信号可用于电能质量的监测,扩展电力能效监测终端的功能配置。

图5 电压采样电路

图6 电流采样电路

2.3 遥信电路

电力能效监测终端配置两路遥信端口,使用光耦LVT-816同SOC进行隔离。遥信电路原理图如图7所示。

图7 遥信电路

2.4 RS485电路

在实际工程运用中,由于受到工程人员操作能力,经验等因素的影响,RS485的A、B端子常常接反,导致不能够正常抄表。因此,在电力能效监测终端RS485电路的设计中,采用了无极性485芯片ECH485NE专业提供论文写作和写作服务,欢迎您的光临lunwen.   1KEJI AN.  C OM,A、B端子正反接都能够正常通信。终端配置两路RS485电路,分别用于抄表和维护,占用SOC两路UART端口,485芯片用光耦同SOC进行隔离。RS485电路如图8所示。

2.5 直流模拟量电路

直流模拟量电路主要针对非电气量的采集,该能效终端采用瑞萨电子的RL78/G13系列单片机进行控制,SOC通过一路UART端口进行通信,并配置复位脚进行控制。直流模拟量电路通过光耦同主电路进行隔离,终端配置了两路信号的采集,拓展了数据的采集范围,实现了采集和能效监测的多样化。直流模拟量采集电路图如图9所示。

2.6 载波电路

电力能效监测终端的载波用于同能效采集服务器进行通信,载波电路占用SOC一路UART端口用于收发数据,占用一路7816口实现载波的设置、复位、事件输出等功能,并通过光耦同SOC进行隔离,接口标准符合最新国网三相电表规范,可方便插拔和替换多个厂家的载波模块,提升了产品的兼容性。载波电路如图10所示。

3 结束语

本文在智能用电及能效管理的基础上,根据电力能效监测终端技术标准,采用SOC芯片RN8316,进行了硬件的设计。相对于传统的基于独立功能芯片的用电终端,基于SOC的电力能效监测终端在功耗,稳定性,可靠性等方面表现更加优异,并且体积小,所用元器件少,生产成本较低,具有良好的市场前景。

参考文专业提供论文写作和写作服务,欢迎您的光临lunwen.   1KEJI AN.  C OM献

[1]余贻鑫.面向21世纪的智能配电网[J].南方电网技术研究,2006,2(6):14-16.

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作者简介

集成电路设计方案范文第5篇

关键词:教学改革;计算机仿真;电路分析

《电路分析》是电工类的专业基础课,适用于普通高等院校强、弱电专业本科教学使用,内容涵盖了电阻电路分析、交流稳态电路分析、三相电路、耦合与谐振、动态电路的瞬态分析等。在人才培养方案中,安排72课时的理论课授课时间,以及对应的电路实验环节。实验是教学过程中的重要环节,做实验可以增加教学直观性,帮助学生巩固和掌握课堂理论知识,培养学生的动手能力、提高学生的兴趣,激发他们的求知欲,从而帮助学生更好地理解和巩固理论知识、掌握实验的基本操作和技能,达到全面提高学生观察问题、分析问题、解决问题的综合能力。

但在传统的课堂教学中,还存在一些问题,首先:理论和动手是分开的,一般教师先讲理论知识,然后做实验,这种理论和实践的不同步,导致学生无法将理论和实践很好的结合起来。其次:理论课讲授本身枯燥乏味,大多是公式推导、讲解定理,学生感觉很抽象,无法与实际相结合,知识点串联不起来,逐渐丧失兴趣。最后:实验课一般是验证性实验,学生在实验过程中,根据实验步骤机械的连电路、验证结果,缺乏思考。鉴于传统教学模式中存在的问题,结合目前的仿真工具,提出引入Multisim解决在电路分析课程中遇到的问题。

Multisim是加拿大IIT公司推出的一套仿真工具,主要应用于电路仿真,包括电路原理图的原型输入、电路硬件的语言描述输入、仿真分析、产生设计报告,具有直观性,可以轻松设计电路,通过工具链,无缝的实现集成电路设计。

本课题利用“Multisim仿真软件”和“项目教学法”相结合的方式,克服实验室条件的不足带来的限制,激发学生的主观能动性,让学生将所学知识与项目挂钩,体会理论知识在实际生活中的应用,激发学生进一步学习的兴趣,增强学生合作能力、沟通能力和解决实际问题的能力,提高学生的综合能力[1]。

一、Multisim在《电路分析》课程教学中的应用

在电路的教学过程中,往往需要推导很多定理,教师需要花费很长时间画电路图、列方程式、计算推导,过程既枯燥又冗长,不能达到预想效果。如何提高学生主动思考问题、独立解决问题的能力,是目前传统教学所面临的一个严峻问题。为了解决这个问题,在课堂上引入电路仿真,让学生通过仿真实验,先观察到实验现象,然后思考为什么会产生这样的现象。激发学生探索的热情,更好地理解推导过程。如此直观生动的环节,无疑是一个很好的开始[2]。

下面以叠加定理为例[3],介绍Multisim在课堂教学中的应用。

图1叠加定理的验证电路

图1是由两个独立电源作用的简单电路,其中直流电压源V1为5V,V2为10V,利用万用变显示电阻R1两端的电压。运行仿真,当两个电源同时作用于该电路时,得到电阻R1两端的电压如图2所示,当两个电源单独作用时,电阻R1两端的电压分别为图3和图4,观察两者之间的关系[4]。

图2 V1和V2同时作用 图3 V1单独作用

图4 V2单独作用

通过万用表显示的电压数值,得到3.75=-0.833+4.58,验证了叠加定理。

二、Multisim在《电路分析》教学中的综合应用

学习了《电路分析》这门课之后,结合所学理论知识,让学生做一次课程设计,要求设计一个波形发生器,可以输出方波、三角波和正弦波三种波形,幅值在-10 ~ 10V,频率范围为1Hz ~ 100KHz即可[5]。分组进行,每组5人,拟定设计方案,绘出电路图,实现仿真,并撰写设计报告[6]。

采用先产生方波,然后将方波转换为三角波,再将三角波转换为正弦波的方法[7]。由比较器和积分器组成方波到三角波的转换,由差分放大器完成三角波到正弦波的转换[8]。

运行仿真,双击XSC1图标,观察示波器显示窗口。显然,可以实现三种波形的输出,channelA输出的是方波,幅值为3.156V,频率为2KHz,channelB输出的是三角波,幅度为-0.354V,频率为2KHz,channelC输出的是正弦波,幅值为-0.249V,频率为2KHz[9]。满足设计要求。

三、结论

将Multisim引入课堂教学和课程设计,可以直观的显示电路动态变化,使抽象的电路图变成形象的图像显示,通过对参数的改变,方便的得到所需要的结果,增加了学习乐趣,达到事半功倍的效果。通过自己动手设计实物,激发学生的创新性,提高学生的动手操作能力,使学生充分运用所学知识,发挥主观能动性,达到良好的教学效果。实践证明,仿真平台的引入是提高教学质量的一种有效措施。

参考文献:

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[2]李娟娟,高友福,谢宗林.Multisim在“电路分析”项目教学中的探索与实践[J].中国电力教育,2014,30:39 ?40.

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集成电路设计方案范文第6篇

【关键词】 智能电表 运用 问题 改进措施

随着我国经济的不断发展,电表也在不断的更新换代。从最初的只能读取用电度数的普通电表,到后来能够在用电出现故障时及时切断电源的升级电表,到现如今能够兼具多项功能且能节约用电的智能电表,可以见出,我国的电表也有了飞速的提升。但是,智能化电表在使用过程中出现的电压不稳、电流异常预警失误、电表不明原因私自跳闸、用电计量不准等问题也引起了相关部门的重视。除此之外,智能电表由于是新兴的发展行业,导致其生产的产品定价虚高且质量达不到相应的行业标准等问题也触发了我们的思考。因而本文将主要从智能电表的推广与运用中存在的问题着手,针对这些问题提出改进的措施及意见,以求智能电表能够在我国得到更好的发展,能够更好的保障人们的生命财产安全,能够更好的为各行各业的生产经营活动服务。

1 智能电表的分类

目前,我国智能电度表从结构上大致可分为两类:即机电一体式和全电子式。若按抄表方式进行分类,从现行技术来看又主要有IC卡式、远传抄表式等。以下主要按电表结构向大家进行介绍:

机电一体式的电度表,就是在原机械式电度表的基础上增加了一些增强型部件,使其不仅能够更有效的完成所需工作,更能进一步的的对数据进行处理,除此之外,价格低廉、易于安装使其得到了广大消费者的认可。一般而言机电一体式智能电表其设计方案,是在不破坏计量表原有机械结构以及使其符合国家相关计量标准的基础上,加装传感装置,使其成为在进行物理计度的同时兼具电脉冲输出功能的智能表。如此便可实现电子记数与机械记数的同步,并且其计量精度一般要高于机械式计量表。

全电子式的电度表,与机电一体化电度表相比,电表体积更小,所测数据可靠性更强,数据更加精确,并且耗电降低。因为其采用以集成电路为核心的电子器件对数据的收集与分析进行全程监控,取消了电表上长期使用的机械部件,这使得该电表的生产工艺大幅提升。这样更加精确、全面、可靠的集成电路电表,相信在不久的未来会取代原有的机械部件的计量表而成为电费收取的计量依据。

2 智能电表的原理

智能电表是近年来我国电表行业发展、面世的高科技产品。它的物理构件、工作原理、价格、消费人群定位等方面,都与传统的机械式电度表有着很大的差别。原来的传统感电表主要是由电流电压线圈、永磁铁、铝盘等元件构成。其工作原理主要是:通过电流线圈所形成的电流磁场的交替变化与可动铅盘中的感应涡流进行相互作用,从而对用电的多少进行计量。而如今的智能电表主要是由电子元器件(如电路板)构成,其工作原理是:先通过对用户所需使用的电度表提供供电电压和电流,并对其产生数据进行实时采样,再把采样的数据通过专用的电能表集成电路进行分析、处理,然后把电信号转换成与电能成正比的脉冲并输出,最后通过单片机对脉冲进行处理控制,并把脉冲在电表上输出,以使用户读出用电数值。

3 智能电表的优势

由于采用了集成电路的设计,使其与传统电表相比,无论是在远距离传输通信上,还是与电脑联网操作上,都占尽优势。以下将主要从智能电表的物理性能以及操作功能上对智能电表的优势进行阐述:

功耗。由于智能电表采用集成电路的设计方式,因此大大降低了功耗。与传统电表相比,每块智能电表仅有0.6w~0.7w左右的功耗,使其在耗电上降低了一半还多。

精度。智能电表由于其更加复杂的工作流程与机制,使得其对于数据的采集与分析更加的准确。这就大大缩小了误差的范围。

过载范围。与传统电表过载倍数一般仅为4倍相比,智能电表的过载倍数大大提高。一般能达到6~8倍,甚至20倍。这使得智能电表成为越来越多用户的选择。

功能。智能电表由于采用了电子表技术,可以通过相关的通信协议与计算机进行联网,使得实时数据能够得到及时的分析与处理。这就使得更多的编程软件能够实现对硬件的控制管理,。并且能将数据进行远距离传输,实现异地的远程抄表、远程断送电功能。

除此之外,智能电表还具有体积小、安装方便、及时识别恶性负载、反窃电、预付费用等功能,这些对于传统的机械式电表来说都是很难或不可能实现的。

4 智能电表推广运用中存在的问题

由于智能电表的推广与运用,使得大量的一线工作人员从抄电表等工作中解放出来,可是越来越多的问题的出现也使得人们对智能电表提出了质疑。总结人们对于智能电表的疑问如下:

(1)使用后电费增加。许多老的小区的用户反映,其家里的电表出现转的飞快的情况。在使用了智能电表后,不少用户都认为其电费与以往相比有明显上涨。这使得消费者对该计量仪器的准确性提出了质疑。这与电表本身的设计元件并无太大关系,主要是由于电表灵敏度提升,导致了其测到更加微小的电流所致。(2)经常停电。有些用户在使用过程中遇到了经常停电的情况。由于才用了集成电路设计,因而导致仪器灵敏度增强,对于一些意外电流的敏锐性提高,因而经常出现断电情况。(3)精确度。有于其技术还处于磨合阶段,因而理论的精确度与实际的精确度还有所差距,应该在对于电流的分析上进行提高,然后把电信号转换成与电能成正比的脉冲并准确输出,最后通过高质量的单片机对脉冲进行处理控制,最后把脉冲在电表上精确输出。(4)软件更新不够。智能电表虽然已经迈入了寻常百姓的生活,可是其应用还处于初期,因而与其硬件设施相配套的优化软件开发相对还是不足的,所以导致了许多电流信息无法得到及时的处理。

5 智能电表改进措施

针对智能电网表的普及中存在的种种问题,相关部门以及企业自身,对于智能电表提出了一些改进意见。

(1)完善功能。智能电表与传统电表最大的不同不是在其物理构成上,而是其多元化的应用上。这就要求智能电表不仅必须具备极其过硬的质量,作为智能电网建设的重要设施,智能电表还应具有较强的可扩性,譬如:提高其可靠性,保证其在漏电时或电流异常时能够及时起到保护作用;提升其准确性,减少用户关于用电度数超过以往的投诉,并且对于小电流更加灵敏;完善其功能的发展,包括集中抄表、多费率、预付费、防窃电、满足互联网接人服务要求、远程缴费、远程供断电等;提高性价比,这不仅体现在仪器应相应降低价位,还表现在可预留扩展功能,受原材料涨价影响小等。(2)健全产业链。产业链对于智能电表的支撑体现在:前期通过设计师的研发设计,设计好智能电表的构成、定位;在制造过程中,各零部件标准化生产;在推广过程中有统一的营销公司为其量身定做营销策略;在仪器维护上,健全售后服务部门的建设,及时收集产品使用信息;在后续开发上,加强配套软件的开发以及仪器本身可扩性研究。这样便能整合相关产业,使得更多的资源得到更合理的优化配置,并且使更多的行业共同作用,支撑起智能电表的产业发展。(3)提高生产、供应。智能电网一旦进入建设阶段,在极短的时期内,就会对智能电表产生巨大的市场需求。我这就要求我们生产企业要加强仪器的模块化设计,建立统一、高效的流水线,并且分岗位设立质量检测小组,以确保智能电表的高效生产。在电表的设计、生产、安装上实行标准流程制,使得工作更加规范,并且减少其中不必要的时间损耗。(4)加强法律法规的引导与保障。在智能电网也得到快速的发展之后,这样一个快速发展的起步阶段光靠企业的努力是不够的,这也就要求相关部门应加大对于智能电表的扶持力度。譬如,对于智能电表的销售工作给予一定的税收减免,为了鼓励用户在用电高峰期减少用电,而分时段设立不同用电价位,以及对于在智能电表研发领域有突出贡献的个人和单位及时给予相应的物质、精神的奖励等。

6 结语

智能电表的发展确实还处于初步探索阶段,因而不可避免的会存在许多问题。这就要求有关部门加大对智能电表开发的投资力度,加强对其质量的监管力度;相关企业严把质量大关,合理定价;用户不应完全依赖智能电表的作用,自身也要更加注意用电安全,并且针对智能电表存在的问题及时向有关部门反映,只有这样,才能使智能电表在我国得到更好的推广与运用。

参考文献:

[1]Keith Odland.智能电表带来智能化、互联互通和有效数据保护[J].中国电子商情(基础电子),2011,(07).

[2]朱巾国.长春市民不需花钱到2012年底都能用上智能电表——访省人大代表辛国良[J].吉林人大,2011,(02).

[3]Rudye McGlothlin. CMOS数字隔离器为智能电表提供数据保护[J].世界电子元器件, 2011,(06).

[4]王莹,于寅虎.智能电网/电表芯片成创新热点[J].电子产品世界,2010,(Z1).

集成电路设计方案范文第7篇

关键词: 数字日历; VHDL; FPGA; Quartus Ⅱ

中图分类号: TN710?34; TP391 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)03?0137?04

Design of digital calendar based on FPGA

LIU Juan?hua, LI Jin

(Faculty of Electronic Information, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048, China)

Abstract: A design scheme of digital calendar based on FPGA is introduced. VHDL programming language is used to design the digital calendar, which has functions of displaying the year, month, day, week, hour, minute, second, time adjustment and the Hourly chime. The input method of the scheme is in combination VHDL and block diagram. The design, compiling and simulation are completed under Quartus Ⅱ development environment. The designed file is accomplished and downloaded into FPGA chip EP1C3T144?3 to verify the results. The experiment results verify that the design scheme is workable, and can provide references for the application of FPGA and the design of digital calendar.

Keywords: digital calendar; VHDL; FPGA; Quartus Ⅱ

0 引 言

电子技术的发展日新月异,其应用无处不在,它正在不断地改变着我们的生活,改变着我们的世界。在这信息化快速发展的年代,时间对人们来说是越来越宝贵,快节奏的生活往往致使人们忘记了时间,一旦遇到重要的事情而忘记了时间,这将会带来很大的损失。因此需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人,数字日历的出现能够解决掉这个问题。虽然目前市场上有各式各样的数字日历,但多数只是针对时间显示,功能比较单一,实现方法上多基于单片机方案来实现,不能很好地满足人们日常生活需求。随着FPGA技术的发展,基于FPGA设计数字日历可以实现以软件方式设计硬件的目的,无需购买专用数字芯片,从而克服了传统利用多片数字集成电路设计数字日历存在焊接麻烦、调试繁琐、成本较高等问题。而且,基于FPGA的数字日历与传统系统相比,在设计灵活、开发速度、降低成本、计时精度、功能实现上都得到大幅度提升,能够更好地满足人们日常生活的需要。

本文介绍如何利用VHDL硬件描述语言设计一个具有年、月、日、星期、时、分、秒计时显示功能,时间调整功能和整点报时功能的数字日历。在Quartus Ⅱ开发环境下,采用自顶向下的设计方法,建立各个基本模块,再构建成一个完整的基于FPGA设计的数字日历的顶层模块,然后对其进行编译、仿真、引脚锁定,最终下载到可编程逻辑器件上进行结果验证。

1 数字日历整体设计方案

基于FPGA的数字日历设计分为硬件设计和软件设计两大部分。其原理框图如图1所示。

整个数字日历由六个部分组成:显示控制部分,时分秒部分,年月日部分,定时与整点报时部分,星期部分,调整控制部分。秒、分、时分别由两个60进制的计数器和一个24进制的计数器组成。当个计数器达到进位的条件时向下一计数器进位。同样日、月、年也是由不同的计数器组成,当达到所需进位的条件时向下一计数器进位,各计数器在进位的同时分别把各自的结果输出给显示部分进行实时显示。

图1 数字日历原理框图

2 数字日历的工作原理

首先由外部振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字日历的时间基准,然后经过分频器输出标准秒脉冲,输入到FPGA的CLOCK端,实现计数。当秒计数器满60后向分计数器进位,分计数器满60后向小时计数器进位,小时计数器按照“24进1”规律计数。计满后各计数器清零,重新计数。日部分由于日有28天、29天、30天、31天4种情况,故日由年和月共同判断其天数,日计满后向月进位,月满后向年进位。计数器的输出分别经译码器送数码管显示。计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分、校秒和校年、校月、校日。

设计中用到了6个按键K1,K2,K3,K4,ZHENG,NAO。其中K1用于切换显示,刚开始时显示日期,按两次K1显示星期+时间,再按两次K1显示定时时间,再按两次重新显示日期,以此循环。K2、K3和K4配合进行调节:开始正常显示不进行调节;当按两下K2键切换到对分钟进行调节,此时每按两下K3键分钟加1;再按两下K2键切换到对小时进行调节,此时每按两下K3键小时加1;依照分钟小时星期天月年定时正常分钟的次序循环调节,每按两下K2键切换到调节相应显示,此时每按下K3键两次,对应显示加1;当切换到定时调节时,每按两下K3键,定时的分钟加1,此时按两下K4键,切换到定时小时调节,每按两下K3键,定时的小时加1。按键ZHENG和NAO为整点报时和定时闹钟的使能端(低电平有效)。

3 软件设计

软件设计分为秒分时、年月日、按键调整、控制显示、闹钟等几大模块。设计好各子模块,然后在原理图编辑窗口创建顶层原理图文件shuzirili.bdf,将各子模块按照逻辑关系连接起来得到数字日历电路核心部分的原理图。下面对各子模块设计及仿真进行介绍。

3.1 时分秒模块

分和秒都是60进制的计数器,小时则是24进制的计数器,先对各个子模块进行设计编译,验证无误后再将其组织到一起。外部时钟信号通过秒模块的clk输入,产生的进位信号输送到分模块的clk,分模块产生的进位信号输送到小时模块的clk,构成时分秒模块。其结构图如图2所示。

图2 时分秒原理图

3.2 星期模块

星期模块为七进制计数器。其计数时钟信号来自于调时电路产生的星期进位脉冲信号,计数至6 瞬间,计星期模块返回0 重新开始计数。

3.3 年月日模块

年月日模块有daycounter模块、days?control模块、monthcounter模块、yearcounter模块组成,具有大小月判断和闰年判断功能,其结构图如图3所示。

图3 年月日连接框图

下面以年月日模块为例,连接好之后进行编译并仿真,闰/平年的2月仿真结果如图4,图5所示,年进位如图6所示。

图4 仿真结果(2008年2月)

图5 仿真结果(2005年2月)

图6 仿真结果(2004年12月)

年月日模块计数设定为2000年~2999年,从图4中可以看出2008年2月,计数到29天;从图5得到2005年2月计数到28天;从图6看出2004年12月计数到31天,设计正确。

3.4 定时模块

定时模块通过按键K4来切换调节定时的分钟和小时,调整功能由调时模块的按键K3来完成,每按两下K3对应的显示加1。

3.5 调时模块

调时模块设计思想是:通过把整个设计中的上一个模块(比如:分的上一个模块是秒;年的上一个模块是月,等等)的进位输出接到本模块的输入in,out接到下一个模块的时钟输入。正常状态下sout=fin,fout=hin,hout=din,dout=min,mout=yin ,win=hout;当每按下两次K2键,产生一个上升沿分别对 fin,hin,win,din,min,yin,dingshi调节,调节信号由K3给出。其中定义一个信号w,计数到7返0,对应正常状态,fin,hin,win,din,min,yin,dingshi 7个状态。

当K2每来一个上升沿时,分别对分,时,星期,天,月,年以及定时调整,调整信号由K3给出,经仿真调时模块结果与系统设计要求符合。

3.6 控制模块

控制模块通过K1按键进行切换显示调整,起初显示年月日,按下2次K1显示时间,再按下2次显示定时时间。

若仿真参数设置数值为:2013年05月15日,星期三,15:28(33 s),定时为07:19。仿真后结果如图7所示。

从图7可以看出,通过K1按键控制显示,开始显示年月日:20130515,当按下K1两下,显示星期+时间:03152833;再按两下显示定时时间:00000719。仿真结果与预期设计一致,设计正确。

图7 仿真结果

3.7 闹钟模块

闹钟模块设计为当定时时间到或者整点时闹铃响,分别有ZHENG,NAO两个控制端子控制,低电平有效。经验证,定时和整点报时仿真结果均符合设计要求。

3.8 顶层模块

将各个子模块设计好之后,并创建各自文件的图元,以供原理图设计文件中调用。然后在原理图编辑窗口创建顶层原理图文件shuzirili.bdf,即将各图元的引线端子按照逻辑关系连接起来,得到如图8所示的完整原理图,也即顶层模块。

对顶层文件分别进行时间、日期、闹铃功能的波形仿真,得到的仿真结果和预想设计一致,表明设计正确。

4 硬件验证

在Quartus Ⅱ开发环境中完成上述软件设计及仿真后,最后还需将程序下载到FPGA器件中进行硬件测试,以进一步验证所设计程序是否正确。硬件验证时,还需对顶层文件进行管脚分配、并编译,然后将编译好的目标文件通过下载电缆下载到FPGA开发板中进行验证和调试[1?2]。

采用GW48?SPOC/EDA实验开发系统并设置在工作模式0来验证设计结果。下面仅给出部分验证结果。

刚完成下载,数码管显示20000000,按两下K1切换到时间显示,才刚刚开始计数,同时扬声器发出“滴答滴答”的频率为1 Hz的响声(为整点报时)60 s,然后通过按键8(K1)、键7(K2)、键6(K3)、键5(K4)对各个功能进行验证。首先调整时间,按两下K2键切换到分的调整,此时每按两下K3键,分钟加1,验证过程中看到加到59就变为00;再按两下K2键切换到小时的调整,此时每按两下K3键,分钟加1;用同样的方法调整星期,天,月,年以及定时的分钟和小时。

调整日期为2013年7月31号,当再调整天时,就变为2013年7月1号,结果如图9所示。其他月份实验结果也符合生活规律,与设计要求一致。

其他的测试结果,数码管能够正确显示计时时间,定时验证及时间调节、整点报时均能够正常工作,实验结果符合设计要求。

图9 实际电路验证

5 结 语

本文基于FPGA 环境设计了一个具有年、月、日、星期、时、分、秒计时显示功能,时间调整功能和整点报时功能的数字日历系统,并将之下载到FPGA芯片EP1C3T144?3上进行结果验证,实验验证表明:数码管能够正确显示计时时间,能够通过按键调整时间,能够设定时间并调整,整点报时能够正常工作,实验结果符合设计要求。由于设计中利用硬件描述语言和FPGA芯片相结合进行数字日历的研究,即利用EDA技术在一定程度上实现了硬件设计软件化,使设计过程变得相对简单,易于修改。

另外,随着电子技术的发展,数字日历的功能会更加多样化,诸如增加农历显示;加入温度采集系统,能够显示每时每刻的环境温度;加入节气、节日提醒及显示功能,提醒人们农耕及休息时间;还可以加入语音识别,方便人们不动手实现对数字日历的调节等等。相信功能日趋完善多样化的数字日历将能更好地满足人们的各种需要,为人类服务。

参考文献

[1] 纪欣然,丁一,梁致源.基于FPGA的多功能数字钟设计[J].电子设计工程,2012,20(16):177?179.

[2] 刘艳昌,王娜.基于FPGA的多功能数字钟设计[J].河南科技学院学报,2013,41(2):89?94.

[3] 李慧.基于FPGA的电子万年历设计[J].微计算机信息,2010,26(20):175?176.

[4] 樊永宁,张晓丽.基于VHDL的多功能数字钟的设计[J].工矿自动化,2006(3):92?94.

集成电路设计方案范文第8篇

【关键词】DAB;多功能接收终端;广播接收终端

1.引言

DAB是继调幅AM和调频FM之后的第三代无线广播技术[1]。目前,国内DAB接收终端市场已经出现多款DAB接收终端,这些接收终端主要接收和播放音频广播节目,功能较单一,应用较简单[2]。本文从接收终端的功能多样性出发,设计了一款多功能DAB接收终端。该接收终端在设计时,根据欧洲电信标准协会(ETSI)提出的ETSI EN 300 401标准协议的特点,拓展和扩充了部分协议内容,修改了部分DAB传输帧的数据结构。新拓展的数据传输协议使发射端和接收终端建立了一条自定义数据和指令的传输通道。

本文以这条独有的通道作为基础,对DAB接收终端的功能进行了多种扩展。它除了音频播放功能,还可以进行图片、文字信息接收和显示,新增了远程控制,终端识别,信息屏蔽,发射源识别等功能。下面本文将从接收终端设计原理开始,具体阐述数据协议的拓展过程和多功能实现方式,然后根据DAB接收终端的系统设计特点,详细介绍了接收终端的硬件设计和软件程序设计过程。

2.多功能DAB接收终端设计原理

2.1 DAB数据传输协议拓展

标准ETSI EN 300 401协议定义一个FIB(快速信息块)有256比特[3]。它是由一个FIB数据字段和一

2.2 终端多功能设计

2.2.1 终端身份识别

本文提出的终端识别是一种接收终端的主动识别。在这种主动识别机制里面,每个接收终端会得到一个9位二进制ID号,这个ID号即是身份识别码。FIG3_6和FIG3_7每个信息组可容纳200bit数据,因此我们定义数据区域里面每一个Bit代表一个终端,总共400个ID号码。在发射端添加指定接收终端的ID号后(将对应的Bit置1或置0),ID信息会和其他一些数据信息一起,被合成到FIC中的FIG类型3的数据字段中,接收终端收到广播信息后,对FIC中的FIG类型3进行解码,获得ID信息。如果接收终端获得ID信息里面包含自身ID,则匹配成功;反之,则匹配失败。

2.2.2 信息筛选和屏蔽

DAB信道拥有1.536M的数据带宽,一个频点里面可同时包含一套视频节目,多套音频节目和数据节目。当接收终端ID匹配成功后,接收终端将FIG3中包含的指令信息,选择相应的节目信息进行播放,同时屏蔽其他无关节目信息。

2.2.3 发射源识别

接收终端在进行终端识别时,同时会按照图1所示数据结构,判断FIG3中数据结构是否符合定义,引导头信息是否正确,ID信息是否合法,CRC校验是否通过等。由于这个结构是经过我们自己拓展和重新定义的,故具有唯一性。如果这些信息准确无误,接收终端判定当前信息发射正确;反之,接收终端判定信息发射源错误,取消接收当前发射源的信息。

2.2.4 发射台远程控接收制终端

当终端身份匹配成功后,发射台和接收终端之间便建立起一条可靠的信息传输通道。通过这条通道,发射端可以准确及时的将指令信息传输到接收终端。接收终端根据各条指令的意义执行相应功能,比如关机,时间同步,信息播放或关闭等,实现了终端的无人值守,发射端的远程控制。

2.2.5 图片显示

2.2.6 文字显示

当终端身份匹配成功后,接收终端将对接收到的指令信息进行判断。如果接受到文字显示命令,接收终端将会对FIC信息中的文字信息区域进行解码,解码完成后,文字信息数据被传输到LED控制驱动模块。接收终端通过LED驱动模块,驱动LED单元板进行文字显示。

3.接收终端硬件设计

3.1 接收终端硬件结构

本文设计的多媒体广播接收终端主要核心硬件由以下几部分组成:RF接收模块,A/D模数转换模块,基带解码模块,MCU控制模块,音频D/A解码模块,LED显示驱动模块,VGA驱动模块。其结构流程图如图2所示。

由图2可知,RF模块主要负责将输入的载波信号进行解调,通过中频滤波和频率变换,得到中心频率为2.048 MHz的基带信号。这个信号经过ADC转换,成为一个8位的数字信号,传给基带进行信道解码和信源解码。最后,基带芯片将解码后的数据传给MCU,MCU根据数据内容中的指令信息,执行对应的功能。

3.2 接收终端接口

4.接收终端嵌入式程序设计

本文设计的接收终端是无人值守的,因此终端程序的设计需要考虑没有人机交互时,接收终端能够自动实现预定的功能。这使得程序设计的难度增加了,同时对于整个程序设计的逻辑性和健壮性都提出更高的要求。

本文设计的整个程序执行步骤主要分为三个阶段:

第一个阶段,接收终端系统初始化。当接收终端上电开机后,MCU将检测与各硬件模块通信是否正常,并分别对其进行初始化设置。

5.测试

本文中使用了10个终端进行测试。这10个终端分别标号1-10,作为它们的身份识别码。

5.1 ID识别测试

首先,发射端控制软件添加第1-5号接收终端ID,第1-5号接收终端成功获取广播信息,第6-10号接收终端未能获取广播信息。

其次,发射端软件添加第1-10号接收终端ID,第1-10号接收终端全部获取了广播信息。

5.2 信息屏蔽测试

测试中,发射源向外广播了5套音频节目,2套数据节目。同时,选择1号接收终端播放第1套音频节目,以此类推,5号接收终端播放第5套音频节目。然后,让6-8号接收终端接收第1套数据节目,9-10号接收终端接收第2套数据节目。测得结果,所有接收终端均按照上述设置正确播放节目。

5.3 发射源识别测试

测试时,第一次采用严格按照本文设计的数据结构的发射编码软件,所有接收终端正确识别了发射源;第二次采用普通编码的发射编码软件,所有接收终端未响应,发射源未被识别。

5.4 远程控制测试

测试时,发射端软件依次发出了信息播放/关闭、音量大小调节、时间同步、关机等命令,所有接收终端同时依次响应,并完成功能执行。

6.结论

本文提出了一种采用DAB技术的多功能数字广播接收终端设计方案,并已经形成样机。经过实践测试,成功实现了远程控制、多接口集成、终端识别、信息屏蔽、信息发射源识别等功能。随着广播客户群体对多功能接收终端的需求不断增加,多功能接收终端的市场前景将越来越广阔。

参考文献

[1]Hongsheng Zhang,Guoyu Wang,Mingying Lu,Y ongfei Chen,Zidong Li.“A DAB Data Forwarding System Based on Bluetooth Technology”[J].International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery(FSKD 2012).2012.9.

[2]Hongsheng Zhang,Guoyu Wang,Mingying Lu.“A High Performance and Low Power Consumption USB DMB Receiver”[C].Computer Science and Service System(CSSS),2011 International Conference on.2011,Page(s):1931-1934.

[3]B.R.Vinod and S.Srikanth.A Null Symbol Detection Algorithm for DAB Receivers.IEEE-ICSCN 2007,MIT Campus,Anna University,Chennai,India.Feb.22-24,2007.pp.312-315.

[4]ETSI EN 300 401 v1.3.3,Radio Broadcasting Systems, Digital Audio Broadcasting(DAB)to mobile,portable and fixed receivers[S].2001.

[5]王国裕,严铮,张红升.基于StarRFT500的DMB数字广播接收机的设计[J].数字通信,2009,36(1):69-71.

作者简介:

王国裕,男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向:SOC设计以及DAB/DMB、DVB系统开发和核心芯片设计。