【正文】 。現(xiàn)在許多人問我當(dāng)初為什么要參加這個(gè)科研立項(xiàng)，是對它的什么方面感興趣。而我覺得我在大學(xué)期間最好的機(jī)遇就是大二時(shí)我們現(xiàn)在的導(dǎo)師李燕老師非常耐心地指導(dǎo)我們的科研立項(xiàng)，使我們的科研立項(xiàng)能夠在經(jīng)歷重重困難后仍然能如期到達(dá)目的地。我想這樣我們將自己的經(jīng)歷寫出來也就達(dá)到目的了。劉蓉：平凡也能追求卓越我來說說自己在這個(gè)科研過程中的收獲與體會，不是為了炫耀或是什么，只是想讓其他同學(xué)看到有我這樣一種人，僅此而已。我們要跳出先前應(yīng)試教育被動接受的思維，努力走上自主創(chuàng)新的道路。對此，我覺得換位思考很重要，一味地堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，可能會使事情變得更糟，即使有時(shí)你是對的，作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員，我們的身份并不僅僅是一個(gè)個(gè)的個(gè)體，我們都是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的一份子，就算個(gè)人的能力再強(qiáng)，我們也不可能憑借一個(gè)人的力量就將所有的事情做完做好，我想這就是為什么俞敏洪要比李陽成功的原因。激情與耐心互補(bǔ)促進(jìn)，才能碰撞出最美麗的火花，工作才一能做到最好。其實(shí)，不管在哪個(gè)行業(yè)，激情和耐心都是不可或缺的。如果沒有激情，我們不可能心甘情愿的付出精力；如果沒有耐心，我們不可能在工作臺前一呆就是一天，也不可能每獲一個(gè)進(jìn)展都要從頭重新調(diào)試，一遍又一遍。很慶幸，我們堅(jiān)持下來了，并且也并非那么痛苦地”忍受”過來的，而是工作并快樂著。實(shí)驗(yàn)畢竟沒有想象的那么趣味多多，特別是調(diào)試沒進(jìn)展的時(shí)候，我們只能無奈的看著電路板發(fā)呆。相信自己，敢于提出自己的觀點(diǎn)，錯(cuò)了又會怎么樣呢，沒人去責(zé)怪一個(gè)獨(dú)立思考的學(xué)生的，探求真知才是最重要的?？梢赃@么說，如果我們不去懷疑而是始終認(rèn)為前輩的設(shè)計(jì)是正確的話，恐怕這次實(shí)驗(yàn)就很難做成功了。就比如我們這次實(shí)驗(yàn)過程中就發(fā)現(xiàn)了一些前輩們電路設(shè)計(jì)上的疏忽，我們在實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行下去的情況下，提出“設(shè)計(jì)錯(cuò)誤”的結(jié)論，并同時(shí)提出了改進(jìn)意見。我認(rèn)為一個(gè)經(jīng)過獨(dú)立思考而堅(jiān)持錯(cuò)誤觀點(diǎn)的人比一個(gè)不假思索而接受正確觀點(diǎn)的人更值得肯定。其實(shí)，做其他的事情又何嘗不是如此呢？認(rèn)真仔細(xì)是一種習(xí)慣，當(dāng)你養(yǎng)成了這種習(xí)慣的時(shí)候，你會受益匪淺。當(dāng)然再認(rèn)真也有大意的時(shí)候，我們就有些地方犯了一些很低級的錯(cuò)誤導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)卡殼而使實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)展，科研進(jìn)程停滯不前，在那段時(shí)間里，我們或多或少都有些煩躁，不知道問題出在哪兒，但進(jìn)過導(dǎo)師和學(xué)長們的開導(dǎo)與鼓勵(lì)，我們端正了態(tài)度，正視了科研中遇到的苦難，并將其一一克服。說實(shí)話，最開始的時(shí)候我們沒想過能真正做出一個(gè)成品出來，只是抱著那樣的希望懷著試一試的態(tài)度去了。 這次實(shí)驗(yàn)的成功有一個(gè)重要的因素——認(rèn)真。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)充滿了各種不確定因素，而實(shí)際往往與理想相差很遠(yuǎn)。不過我們收獲的不僅僅只是信心和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，還有很多很多... 實(shí)踐讓我們走向科技應(yīng)用,我們?nèi)鄙俚闹饕皇侵R,而是將理論知識應(yīng)用到實(shí)際中去的能力。在這實(shí)實(shí)在在的一年里面，我們很自豪地交出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)成品——模擬太陽能LED路燈控制系統(tǒng)。經(jīng)過這次科研，大家都對我們的工作和生活感慨頗多，它不僅讓我們走向科研，更讓我們走向了社會，在一個(gè)一個(gè)扎實(shí)的腳印中慢慢成長，最終成為一棵頂天立地的大樹。那么這兩年的研究生制度也就真正起到了一定的作用。研究生教育改為兩年制之后，很多導(dǎo)師和研究生都對此提出異議，就是因?yàn)檠芯可谝荒昝τ谡n本，第二年忙于社會，實(shí)際動手能力并沒有比本科生強(qiáng)很多。再者，這種自主性實(shí)驗(yàn)的教育給注重課本知識而導(dǎo)致無法參加大賽的學(xué)生提供一個(gè)動手的平臺，以求在動手能力上更上一層樓；同時(shí)也不會造成電子大賽中學(xué)生做實(shí)驗(yàn)而造成的課本知識的匱乏的狀況。這樣的好處，首先在于符合中國教育要求提高學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的理念，電子設(shè)計(jì)大賽的根本目的不也就在此嗎？國外的一些國家之所以科技發(fā)達(dá)，電子產(chǎn)品更新速度極快，跟大學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)際動手能力是分不開的。因此，我覺得解決這個(gè)問題只有一個(gè)辦法，對大二及大二以上的學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，讓同學(xué)們可以在實(shí)驗(yàn)課程之外，在課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)。其實(shí)無論是導(dǎo)師還是公司都十分看好做過電子設(shè)計(jì)大賽的同學(xué)，就是因?yàn)樗麄兡軌蜃灾鞯卦O(shè)計(jì)和完成一定要求的產(chǎn)品，有一定的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，遇到具體問題時(shí)，可以隨機(jī)應(yīng)變，應(yīng)用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)解決問題。我們不僅要把低頻電子線路、電路分析、數(shù)字電路這幾本書中的知識都靈活地運(yùn)用其中，并且要自己上網(wǎng)找芯片資料，閱讀英文版的資料，參考資料運(yùn)用芯片，并且在實(shí)際調(diào)試中分析芯片可能給電路帶來的影響。這種實(shí)驗(yàn)雖然給了我們一些動手的機(jī)會，但它的作用更多是將我們帶入自主實(shí)驗(yàn)殿堂的一個(gè)引導(dǎo)，而真正自主實(shí)驗(yàn)的能力是這些引導(dǎo)所不能完成的。到了大學(xué)之后，這種情況有所改善，我們開始進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，根據(jù)課本搭建電路，焊接，調(diào)試，對課本上的知識進(jìn)行鞏固和應(yīng)用。而最大的感受莫過于科研中設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試電路給我?guī)淼纳钏剂?。這就需要根據(jù)我們項(xiàng)目完成的進(jìn)度、導(dǎo)師的指導(dǎo)建議，學(xué)長的經(jīng)驗(yàn)意見來進(jìn)行合理調(diào)整。第三，這次實(shí)踐的確也鍛煉了我的應(yīng)變能力。不僅自己平時(shí)需要做好自己份內(nèi)的工作，更重要的是安排好每一階段的日程以及確保工作的進(jìn)度，對每一階段的成果我盡量都做到親自檢查，以確保完成的質(zhì)量，因此責(zé)任心也越來越強(qiáng)。對此，我認(rèn)真地反思過，想想以前或現(xiàn)在的同學(xué)遇到這種情況是如何完美解決的，漸漸的，我考慮事情周到了，紕漏也出得少了，這不僅讓我自己得到了很多鍛煉，同時(shí)也使隊(duì)里的事情變得越來越有條理。 組隊(duì)之后，我就得一直和實(shí)驗(yàn)室的老師及學(xué)長們保持聯(lián)系，隨時(shí)跟進(jìn)前期工作的進(jìn)度，或者讓他們傳給我一些相關(guān)的資料，然后我再傳給隊(duì)員們，并且督促他們進(jìn)行學(xué)習(xí)；或者跟導(dǎo)師及學(xué)長進(jìn)行溝通，了解我們要做項(xiàng)目的狀況。作為一個(gè)隊(duì)長，就要做到考慮事情周全細(xì)密。這個(gè)過程中我們經(jīng)歷得太多磨難，喜悅，憂傷，高興，也學(xué)習(xí)到了太多了以前沒有接觸到的東西。相信這在今后定是我們的一筆無價(jià)的財(cái)富！ 收獲體會袁子晴：團(tuán)隊(duì)合作教會我成長歷時(shí)接近一年的科研立項(xiàng)終于即將宣告結(jié)束。 A/D子程序流程圖 蓄電池電壓檢測電路 此程序我們也曾研究，但究于時(shí)間關(guān)系，沒來得及調(diào)試出來。 按鍵功能 AD轉(zhuǎn)換程序 AD轉(zhuǎn)換中，先使通道有效，AD方可采集到信號，然后AD轉(zhuǎn)換。主流程圖如下： 程序主流程圖 按鍵功能規(guī)劃 鍵盤個(gè)功能如下圖，模擬最常用按鍵方式： 當(dāng)按Set鍵時(shí)開始輸入距離數(shù)據(jù)，0~9分別對應(yīng)十個(gè)數(shù)字輸入Backspace表示退格，Enter鍵輸入距離數(shù)據(jù)并在LCD上顯示，經(jīng)距離判斷，作相應(yīng)響應(yīng)。用定時(shí)器定期檢測負(fù)載是否過流，自動檢測比手動按鍵更方便易行。 程序主流程圖主程序主要完成按鍵判斷及按鍵操作、定時(shí)器自動引發(fā)電流檢測。否則負(fù)載開關(guān)仍然保持?jǐn)嚅_。確定負(fù)載過流、短路后，切斷負(fù)載輸出。要進(jìn)行軟件延時(shí)，一般控制在2～3 min。鍵盤值存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在主程序中讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容，執(zhí)行鍵盤功能散轉(zhuǎn)子程序。其思路可參見按鍵處理流程圖。 軟件編程要點(diǎn)1) 本系統(tǒng)采用較少的按鍵實(shí)現(xiàn)了諸多功能，如負(fù)載工作模式的設(shè)置、負(fù)載工作時(shí)間的設(shè)定、自檢功能等，為防止誤操作采取了一些措施。（6）立項(xiàng)小細(xì)節(jié)收獲——干擾的耦合與本設(shè)計(jì)方案的硬件電路對應(yīng)的軟件程序包括：主程序、定時(shí)中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、外部中斷子程序及鍵盤處理子程序、LCD顯示、負(fù)載管理子程序。 （4）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字 電路。（3）對于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。（2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。模塊與模塊之間的信號用同軸線，可以有效地屏蔽信號，防止信號與外部串?dāng)_。，形成一個(gè)電荷池，有效地抑制了IC對電源的影響。該nH級電感是通過高速數(shù)字邊緣率出現(xiàn)的大阻抗，這樣的阻抗足以使數(shù)字信號在通路上產(chǎn)生噪聲，該噪聲可以耦合至模擬接地，因此在ADC的輸入端產(chǎn)生模擬噪聲。電路系統(tǒng)中不應(yīng)該使用單個(gè)通孔將它們連接至接地板。如果決定使用兩個(gè)接地板，則數(shù)字和模擬接地排針應(yīng)該具有相同的電位。接地電流流經(jīng)低電阻，可能導(dǎo)致在接地中出現(xiàn)一些噪聲變化。盡管使用單個(gè)接地板難以獲得優(yōu)良的設(shè)計(jì)，但可以更容易地把RFI/EMI問題最小化，因此本系統(tǒng)均使用單一接地方法。使用拆分法接地可以很方便的獲得最佳防噪性能。 負(fù)載LED開關(guān)控制 接地問題是電路去噪關(guān)鍵任何一個(gè)電路系統(tǒng)，都會涉及到接地問題，實(shí)際上，接地是極其重要的設(shè)計(jì)考慮。原理同上[21]。根據(jù)時(shí)段不同，有選擇的開啟1組或2組以此滿足功率需求，且在一定時(shí)段可節(jié)省能源。反之，當(dāng)BATswitch1為低電位時(shí)，經(jīng)過非門變?yōu)楦唠娢?，光耦不工作，右?cè)電阻輸入信號為低電位，Q11工作，輸出低電位，Mosfet管關(guān)斷[20]，如圖315所示。低于最低限值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出斷開電池開關(guān)信號。簡化了太陽能路燈控制器維護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全性能【9】。其電阻大大增加，工作電流大大降低，達(dá)到保護(hù)電路目的，響應(yīng)時(shí)間為秒數(shù)量級，過流撤消或短路恢復(fù)后電子保險(xiǎn)絲恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體，無須任何人為更換或維修。設(shè)計(jì)了兩級保護(hù)：第一級采用了由R7( Ω康銅絲)以及運(yùn)放LM35比較器LM393等器件組成的過流、短路檢測電路，配合單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換及外部中斷響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載過流及短路保護(hù)，是一種硬件+軟件的方式，LM358的輸出送A/D轉(zhuǎn)換模擬信號輸入端IN0口，用作過流信號識別，當(dāng)電流超過額定電流20％并維持30 s以上時(shí)，確認(rèn)為過流；短路電流整定為10 A，響應(yīng)時(shí)間為毫秒數(shù)量級。 時(shí)鐘模塊 電源模塊 采集的太陽能儲存在蓄電池，將蓄電池的電壓經(jīng)穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的+5V直流電源【8】。外部方式：可以通過XTAL1和XTAL2接入外部時(shí)鐘【7】。內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體做定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。 串口通信及其電平轉(zhuǎn)換 USB通信模塊USB就是通用串行總線，具有高速傳輸、熱拔插、即插即用、配易于擴(kuò)展及產(chǎn)品成本低等特點(diǎn)。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。由于電腦串口rs232電平是10v+10v，max232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路 [24]。 路燈控制電路 聲光報(bào)警模塊采用聲光報(bào)警外接電路模塊，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)（燈不亮），蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警信號，同時(shí)報(bào)警指示燈也會點(diǎn)亮【5】。鍵盤電路設(shè)計(jì)如下圖所示，為了便于設(shè)定且有直觀的人機(jī)操作界面，按鍵相對偏多【4】。設(shè)計(jì)為8個(gè)按鍵，鍵盤結(jié)構(gòu)如圖321所示。通過矩陣按鍵對系統(tǒng)進(jìn)行一定的設(shè)置。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵共用，各按鍵均影響改鍵所在行和列的電平。列線如果為低，則行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平亦為高。行線通過上拉電阻接到+5V上。 LCD128*64顯示路燈控制模塊 鍵盤電路模塊矩陣鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，一個(gè)4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤比獨(dú)立鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口。利用點(diǎn)陣式液晶顯示器可以實(shí)現(xiàn)中文的操作和提示界面，增強(qiáng)人機(jī)交互性，同時(shí)圖形顯示的引入也對設(shè)備的顯示性能有極大的改善。字符型LCD能夠顯示字母、數(shù)字、符號等192鐘ASCII碼對應(yīng)的字符，而點(diǎn)陣式液晶顯示器除了能夠顯示字符外還能夠顯示中文和圖形。由于現(xiàn)有的液晶顯示器通常都集成了液晶顯示驅(qū)動電路，使用時(shí)直接對液晶顯示驅(qū)動芯片操作即可，這里對于液晶的驅(qū)動方式就不做過多的介紹。 LCD顯示模塊液晶是一種介于液體與固體之間的熱力學(xué)的中間穩(wěn)定相，其特點(diǎn)是在一定的溫度范圍內(nèi)既有液體的流動性和連續(xù)性，又有晶體的各向異性，分子兩頭有極性。光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。環(huán)境明暗檢測模塊：該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，根據(jù)環(huán)境光的明暗進(jìn)行路燈開關(guān)的自動控制。該模塊需要檢測小車的移動，并根據(jù)小車的移動進(jìn)行路燈開關(guān)的自動控制。中斷服務(wù)程序中，產(chǎn)生信號，使OE端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)便讀入到單片機(jī)中。啟動ADC0809的工作過程是：先送通道號地址到ADDA、ADDB、ADDC，由ALE信號鎖存通道號地址，后讓START有效，啟動A/D轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生信號，使ALE、START有效，鎖存通道號并啟動A/D轉(zhuǎn)換。圖213為中斷方式連接的電路圖，由于ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可直接與單片機(jī)接口。當(dāng)ADC0809用于單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，若單片機(jī)采用6MHz的晶振，則ADC0809的時(shí)鐘信號可以由單片機(jī)的ALE經(jīng)過一個(gè)二分頻電路獲取，這時(shí)ADC0809的時(shí)鐘頻率為500KHz，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為130μs[1]。在A/D轉(zhuǎn)換期間，EOC維持低電平，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC變成高電平。單片機(jī)要想讀到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須使ADC0809的允許輸出控制端OE為高電平，打開三態(tài)輸了鎖存器。只有當(dāng)轉(zhuǎn)換啟動信號端START出現(xiàn)下降沿并延遲一段時(shí)間后才啟動芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換， START的上升沿復(fù)位ADC0809。當(dāng)ALE＝0時(shí)，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)，模擬開關(guān)始終與剛才選中的 ADC0809時(shí)序輸入通道接通。在某一時(shí)刻，模擬開關(guān)只能與一路模擬量通道接通，對該通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809是CMOS工藝，采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，28引腳雙列直插式封裝，片內(nèi)除A/D裝換部分外還有多路模擬開關(guān)部分，多路開關(guān)有8路模擬量輸入，最多允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為減小ADC電源的波動，應(yīng)盡量降低ADC輸出端的負(fù)載電容和輸出電流。ADC輸出電路：ADC的模擬輸入與數(shù)據(jù)輸出之間存在少量的寄生電容，ADC數(shù)據(jù)輸出線上的噪聲會通過這些寄生電容耦合到模擬輸出端，導(dǎo)致ADC的SNR和有效位數(shù)ENOB下降。實(shí)際上ADC的誤差表現(xiàn)為靜態(tài)及動態(tài)非線性誤差，并且動態(tài)誤差隨輸入信號壓擺率的增加而變大。對于一個(gè)滿度的正弦波輸入信號，理論上的信噪比（SNR）可表示為式中，N是ADC的位數(shù)，fs是采樣頻率，B是模擬輸入信號的帶寬。對于理想的ADC，在奈奎斯特帶寬內(nèi)的噪聲電壓有效值可表示為。另外，