【正文】 Protel99 系統(tǒng)針對(duì) Windows NT4/9X 作了純 32 位代碼優(yōu)化，使 Protel99設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定而且高效。 (7) 繼承的 PCB 自動(dòng)布線(xiàn)系統(tǒng)最新的使用了人工智能技術(shù)，如人 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊理論和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，即使對(duì)于很復(fù)雜的電路板其布線(xiàn)結(jié)果也能達(dá)到專(zhuān)家級(jí)的水平。 (13) 廣泛的集成向?qū)Чδ芤龑?dǎo)設(shè)計(jì)人員完成復(fù)雜的工作。 (21) Protel99 開(kāi)放的文檔功能使得用戶(hù)通過(guò) API 調(diào)用方式進(jìn)行三次開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí)，第 (7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為 200ms，高電平有效，復(fù)位門(mén)限的典型值為 。第 (7)腳接單片機(jī)的復(fù)位腳（ AT89C51 的第 (9)腳）；第 (6)腳與單片機(jī)制 相連。它所提供的復(fù)位信號(hào)為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號(hào)為高電平場(chǎng)合的單片機(jī)系統(tǒng)的理想芯片。 2 引腳之間的電流記作 IF， 4 引腳之間和 6 引腳之間的電流分別記作IPD1 和 IPD2。 2， SHDN：關(guān)閉輸入。為穩(wěn)定工作，在 OUT 和 GND 之間加旁路 用一個(gè) 10微法，低阻（ 歐姆）電容。 圖 49 AT89C51 芯片引腳圖 AD7705 芯片 AD7705 是 AD 公司新推出的 16 位 Σ ΔA/D 轉(zhuǎn)換器 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1。20 mV 至 0～177。 需要指出器件產(chǎn)生的噪聲源主要來(lái)自半導(dǎo)體噪聲和量化噪聲， PGA 放大量和濾波器第一凹口頻率越低，則輸出的半導(dǎo)體噪聲和量化噪聲越小， A/D 轉(zhuǎn)換器的實(shí)際分辨率越高。 數(shù)字接口 AD7705 的串行數(shù)據(jù)接口包括 5 個(gè)接口，其中片選輸入 CS、串行時(shí)鐘輸入 SCLK、數(shù)據(jù)輸入 DIN、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出口 DOUT 用于傳輸數(shù)據(jù)，狀態(tài)信號(hào)輸出口用于指示什么時(shí)候輸出數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒。它的寄存器選擇位 RS2～ RS0 確定下次操作訪(fǎng)問(wèn)哪一個(gè)寄存器，而輸入通道選擇位 CH1， CH0 則決定對(duì)哪一個(gè)輸入通道進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換或訪(fǎng)問(wèn)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。而自身工作電路狀態(tài)不穩(wěn)定，比如說(shuō)電壓波動(dòng)等，都可能造成通信的失敗，輕者會(huì)使采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，重者可能造成電路器件的損壞，或者失火事 件的發(fā)生，這給設(shè)計(jì)工作和維護(hù)造成很大不便，所以對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化，是 我們必須解決的問(wèn)題。 選用的繼電 器可以是小型直流繼電器也可以是一種小型號(hào)的脈沖繼電器，額第 17 頁(yè) 共 23 頁(yè) 定電壓值在 5V 左右，吸收電壓在 左右，釋放電壓在 左右，這樣即能滿(mǎn)足電路要求也可以最大限度的降低功耗。 第 19 頁(yè) 共 23 頁(yè) 元件布線(xiàn) 當(dāng)我們把所有的元?dú)饧季植己靡院螅?我們就可以開(kāi)始我們的布線(xiàn)工作了，如果你想你制作的 PCB 板子能夠最穩(wěn)定、最快速、最好的服務(wù)，那么你 的布線(xiàn)工作就尤其重要了。我們現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室 測(cè)試，如果在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試功能良 好，那么我們?cè)俚阶匀画h(huán)境中去測(cè)試。 小結(jié)：到此我們所研究的課題全部結(jié)束，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)中， 從最開(kāi)始的分析設(shè)計(jì) ,從電子電路的設(shè)計(jì) ,電子元?dú)饧倪x擇 ,原理圖的繪制 ,封裝形式的整理 ,元件布局 ,到最后的元件布線(xiàn) ,最后完成了 PCB 的制作。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所有細(xì)小的問(wèn)題我們都應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待，并加以解決，這樣我們才能保證整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，養(yǎng)成開(kāi)發(fā)工作者良好的習(xí)慣。 [8] 谷樹(shù)忠 編著 . Protel 2021 實(shí)用教程 —— 原理圖與 PCB 設(shè)計(jì) .機(jī)械工業(yè)出版社 . 第 22 頁(yè) 共 23 頁(yè) 致 謝 本文是在李中志老師的熱情關(guān)心和指導(dǎo)下完成的，他淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)使我受益匪淺，對(duì)順利完成本課題起到了極大的作用。 （ 5）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。 （ 3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈(zèng)送和交換學(xué)位論文。 [6] 曾峰等編著 . PowerPCB 高速電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社 ,2021。否則開(kāi)發(fā)工作一旦進(jìn)行到后期，無(wú)論怎樣通過(guò)測(cè)試和補(bǔ)漏洞， 都會(huì)無(wú)濟(jì)于事。我們找了一個(gè)自然環(huán)境比較惡劣的水電站，采用我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且我們也在雷雨多的季節(jié)下，通過(guò)三個(gè)月的實(shí)踐考驗(yàn)，我們的系統(tǒng) 不僅能準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)，還能在自然環(huán)境這么惡劣的條件下，長(zhǎng)時(shí)間、正常的工作，說(shuō)明我么的系統(tǒng)是成功的。 生成的 PCB 圖 圖 4－ 14 生成的 PCB圖 通過(guò)以上步驟，我們最終看到了一個(gè)成品?，F(xiàn)在我們就可以把元?dú)饧砑舆M(jìn)來(lái)了， Protel99 有元件自動(dòng)布局功能，但是自動(dòng)布局的效果不是很好，所以我們最好還是手動(dòng)布局。當(dāng)我們需要數(shù)據(jù)時(shí)，讓 C51 芯片產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，可讓繼電器把電路連接，這樣就可以收集數(shù)據(jù)了。 新特性防雷設(shè)計(jì)介紹 工作原理 ： 水壓傳感器把 采集的模擬信號(hào)通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò) C51 芯片處理后，把數(shù)據(jù)存貯起來(lái)，當(dāng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出指令，得到所需的信號(hào)。所有與器件的通信都必須先寫(xiě)通信寄存器。在選定的增益下，先后在外部給 AIN(+)端施加零標(biāo)度電壓和滿(mǎn)標(biāo)度電壓，先校準(zhǔn)零標(biāo)度點(diǎn)，然后校準(zhǔn)滿(mǎn)標(biāo)度點(diǎn)。 圖 410 AD7705 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字濾波和輸出更新速率模擬信號(hào)由 Σ Δ 調(diào)制器變換為占空比被模擬電壓調(diào)制 (調(diào)寬 )的數(shù)字脈沖串，然后在片內(nèi)使用低通數(shù)字濾波器將其解釋成 16 位二進(jìn)制數(shù)碼并濾去噪聲，以完成 A/D 轉(zhuǎn)換。片內(nèi)的增益可編程放大器 PGA 可選擇 1 3 6 128 八種增益之一，能將不同第 14 頁(yè) 共 23 頁(yè) 擺幅范圍的各類(lèi)輸入信號(hào)放大到接近 A/D 轉(zhuǎn)換器的滿(mǎn)標(biāo)度電壓再進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，這樣有利于提高轉(zhuǎn)換質(zhì)量。 3V 電壓時(shí)，最大功耗為 1 mW， 等 待模式下電源電流僅為 8μA ?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。輸出固定 （ 1658）、 5V（ 1659），或調(diào)壓從 到 16V。A Max Shutdown Current HighPower () 8Pin SO Package 熱過(guò)載保護(hù)（ Thermal Overload Protection） 限流保護(hù)（ CurrentLimit Protection） 反向電壓保護(hù)（ Reverse Battery Protection） 引腳： 第 12 頁(yè) 共 23 頁(yè) 圖 47 MAX1659 引腳圖 1， SET：外電壓輸入。 Vout 一般用作 8～ 12bit 的 D/A 芯片的基準(zhǔn)電壓。把分壓接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對(duì)電源故障告警。 MAX813L 的典型應(yīng)用電路如圖 4 中的圖 3 所示。 圖 42 MAX813L 芯片 結(jié)構(gòu)圖 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖 4 中的圖 1 所示，引腳功能如下：第 (1)腳為手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效；第 (2)、 (3)腳分別為電源和地；第 (4)腳為電源故障輸入；第 (5)腳為電源故障輸出；第 (6)腳為看門(mén)狗輸入，第 (7)腳為復(fù)位輸出，第 (8)腳為看門(mén)狗輸出。 (19) 通過(guò)完整的 SPICE 3f5 仿真系統(tǒng)可以在原理圖中直接進(jìn)行信號(hào)仿真。 Signal Integrity 標(biāo)簽頁(yè)也是在 Protel99 中新增加的，用來(lái)進(jìn)行信號(hào)完整性的有關(guān)規(guī)則設(shè)計(jì)。 (5) PCB 自動(dòng)布線(xiàn)規(guī)則條件的復(fù)合選項(xiàng)極大的方便了布線(xiàn)規(guī)則的設(shè)計(jì)。 Protel99 主要特色 Protel99 是基于 Win95/Win NT/Win98/Win2021 的純 32 位電路設(shè)計(jì)制版系統(tǒng)。 小結(jié)：以一個(gè)水利部門(mén)為分析對(duì)象，確定該部門(mén)的組織結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能特點(diǎn)后，擬確定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能，以確定系統(tǒng)的主要 模塊，也簡(jiǎn)單介紹了該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行條件。 3 需求分析 需求調(diào)研 假設(shè)以某某水利部門(mén)為例。所以 ， “ 數(shù)字 水利 ” 只能是發(fā)展戰(zhàn)略，是多方面高度關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)工程，而不是單一的工程建設(shè)。近年來(lái)，在國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)中，均優(yōu)先考慮了水情等信息采 集系統(tǒng)的建設(shè)，并將極其有限的資金主要投入到水情采集示范區(qū)的建設(shè)中，說(shuō)明數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)第 2 頁(yè) 共 23 頁(yè) 地位已經(jīng)在水利行業(yè)得到應(yīng)有的認(rèn)識(shí)和足夠的重視。 無(wú)論如何理解 “ 數(shù)字 水利 ” ，數(shù)據(jù)采集都是 “ 數(shù)字 水利 ” 得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。為進(jìn)一步提高防汛抗洪決策的有效性和可靠性，實(shí)施防汛遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，可及時(shí)對(duì)可能或正在發(fā)生的汛情、險(xiǎn)情 、災(zāi)情進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，以便采取相應(yīng)的預(yù)防和補(bǔ)救措施確保水庫(kù)安全運(yùn)行。 通過(guò)反復(fù)的測(cè)試，我們得出結(jié)果，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是成功的，可以應(yīng)用到所有的水利行業(yè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)，也 是 為了 響應(yīng)國(guó)家提出的數(shù)字水利這樣一個(gè)大背景下，把水利信息化盡快的實(shí)現(xiàn)、完善、壯大起來(lái)。 electronic circuit。水利信息化是水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志。另外，流域內(nèi)信 息種類(lèi)繁多，必須弄清相互關(guān)系，分清采集責(zé)任，進(jìn)行多行業(yè)協(xié)作。因此，不能用傳統(tǒng)水利工程建設(shè)的方法來(lái)規(guī) 劃和設(shè)計(jì) “ 數(shù)字 水利 ” 。 如果不站 在發(fā)展戰(zhàn)略和系統(tǒng)工程的高度來(lái)理解和建設(shè) “ 數(shù)字 水利 ” ，必然將“ 數(shù)字 水利 ” 等同于基于目前信息技術(shù)的各類(lèi)水利信息系統(tǒng)建設(shè)的組合，難免陷入難以把握、難以推進(jìn)、難以協(xié)調(diào)，從而難以持續(xù)發(fā)展的境地。 組織結(jié)構(gòu)的分析 下圖是水電站需完成任務(wù)組成結(jié)構(gòu)： 水利部門(mén)（中心站） Inter 水電站 1 水電站 2 水電站 N ???? 水情 工情 水情 工情 水情 工情 第 4 頁(yè) 共 23 頁(yè) 圖 32 水電站組織圖 系統(tǒng)功能特點(diǎn) 分為以下幾個(gè)方面： ? 采用 485 總線(xiàn)可同時(shí)支持兩路水位信號(hào)（或其他信號(hào)）的采集， 每路信號(hào)可單獨(dú)控制 ? 可支持雨量信號(hào)的采集 ? 采用 12 4 大屏幕中文液晶顯示屏，中文菜單，獨(dú)特背光設(shè)計(jì)，直觀易讀，操著方便 ? 可就地和遠(yuǎn)程修正 /設(shè)置水位－流量對(duì)應(yīng)關(guān)系、起始高程、采數(shù)間隔、北京時(shí)間等，并可顯示包括電池電壓在內(nèi)的上述各種參數(shù) ? 市電 (或