時間：2023-01-10 10:16:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇控制設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
CPAC和其中一個客戶端構成的銀行自動化存取控制系統總體結構。控制系統由上位機和下位機兩部分組成。上位機是計算機系統，包含控制中心計算機、客服端計算機及打印機、磁卡閱讀器與密碼鍵盤等配套設備；下位機是CPAC、端子板及存取機械手與取箱口所用的6個伺服電機及驅動器。由于CPAC只能控制8個伺服電機，控制存取機械手與取箱口1已經占用了6個接口，而一個取箱口遠遠不能滿足客戶的需求。當取箱口數量超過一個后，用PLC控制其余出箱口，PLC與CPAC之間通過RS485總線通訊，由CPAC作為主控制器協調PLC實現存取保管箱操作。整個系統工作在由交換機組建的星形局域網中，各部分之間基于TCP／IP協議進行通訊。
2控制系統設計
2.1控制過程安全機制
2.1.1限位
為避免因軟件錯誤或硬件故障導致的執行機構上的運行失控，保護硬件設備與操作人員的安全，在存取機械手與取箱口的每個控制軸上除了在導軌的兩端安裝有硬件限位塊外，還必須使用限位開關來限制各軸的運動范圍。軟限位與硬限位配合使用，可以有效地防止運動部件跑出導軌。
2.1.2報警
當檢測到驅動器報警信號以后，CPAC將關閉該軸的伺服使能，急停該軸的伺服電機，同時該軸報警觸發標志位置。程序中檢測到報警觸發標志位以后，將故障狀態報告控制中心，同時點亮報警燈并開啟蜂鳴器，等待人工處理。
2.2運行速度的規劃
在本控制系統中，CPAC工作采用點位運動模式。在運動控制中，梯形速度曲線以耗能低、速度快、容易實現等優點成為常用的速度控制曲線。其速度與加速度的變化曲線如圖3所示。然而由于梯形速度曲線采用線性加速方式，其對應的加速度曲線不連續，因此存在柔性沖擊，導致執行機構在運動過程中的平穩性能差。為了既獲得平滑的加速度，又不失去梯形速度曲線的優勢，將梯形速度曲線加以改進得到S型速度曲線。S型速度曲線的運動過程由加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段組成。本控制系統采用該速度曲線作為存取機械手各軸的速度控制曲線，避免了柔性沖擊因素。S型速度曲線由CPAC通過設置各軸運動參數中的平滑時間來實現。
2.3控制系統作業方式
在銀行保管箱自動存取系統中，存取機械手執行任務時可以選擇單一作業方式或復合作業方式。單一作業方式是：存取機械手從原點位置出發運行到任務指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，然后返回原點位置。復合作業方式是：存取機械手接收到一批存／取保管箱任務后，從原點位置出發運行到第一個任務指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，之后存取機械手不返回原點，而是直接執行下一個任務，不斷循環直到完成所有任務。
2.4CPAC運動控制
CPAC的運動控制部分是整個軟件系統設計的核心部分。CPAC運動控制軟件主要由系統初始化模塊、用戶界面模塊、運動控制模塊、數據讀寫模塊和網絡通信模塊組成。運動控制程序首先調用系統初始化模塊，然后檢查有無故障，如果系統運行正常，則通過網絡連接控制中心，查詢CPAC的控制方式，如果為手動模式，則進入手動模式運動控制子程序，否則進入自動模式運動控制子程序。用戶界面模塊為客戶提供登錄界面、圖形化的存／取保管箱命令，并顯示系統執行結果。運動控制模塊通過在OtoStudio軟件中調用CPAC運動控制庫GUC－X00－TPX．lib中的運動控制函數執行以下功能：設置伺服電機的速度、加速度、移動距離（脈沖數）；讀取光電開關對應的數字輸入口獲取光電開關的觸發狀態；往數字輸出口寫“1”、“0”來打開、關閉電磁開關。通過控制存取機械手、取箱口的執行機構、拉板以及拉勾的動作，實現保管箱的自動存取操作。數據讀寫模塊通過RS485總線控制激光條形碼閱讀器，讀取條形碼掃描結果。網絡通信模塊使CPAC通過以太連接控制中心，接收控制中心的命令與保管箱在箱架中的位置數據，并返回運行結果與報警信息。
3結束語
關鍵詞：變壓器；冷卻控制系統；硬件
1變壓器冷卻控制系統控制模塊的設計總體思想
本文所進行的就是對變壓器冷卻控制系統控制器模塊進行設計，其中包括了可以對主變壓器風扇投入與切除的溫度范圍進行自行設定，也可以按照用戶的要求而變化。在傳統控制方式中，風扇投切的溫度限制值是不能改變的，此外，風扇電機的啟動和停止溫度有一余量，不像傳統的控制方式中是一個定值，避免了頻繁啟動的缺陷，此外還有運行、故障保護及報警等信號的顯示及其與控制中心或調度中心的通訊，上傳這些信息，如變壓器油溫、風扇運行狀態有無故障等。至于風扇的分組投切設置是為了節約電能，具有一定的經濟意義，但這個分組數不宜過多，以免控制復雜，且散熱效果不佳。
控制器主要由AT89CS1單片機、A/D轉換器、鍵盤控制芯片，輸出模塊、通訊模塊以及自動復位電路等組成，其中單片機是控制器的核心，AID轉換器是把輸入信號轉換為數字信號。
2變壓器風扇控制系統的硬件接線
基于以上的要求，我們設計的風扇控制器的硬件線路圖如下頁圖1所示。變壓器風扇控制中對控制模塊進行改進是本文研究的重點，其中包括主要芯片的選用以及一些抗干擾元件的使用。所以在本章節中，我們重點將要介紹變壓器風扇冷卻控制模塊中的主要硬件芯片的作用、選用以及它們之間的連接力一法。
（1）單片機AT89C51（如圖1）。
AT89C51是Atmel公司生產的一種低功耗，高性能的8位單片機，具有8k的flash可編程只讀存儲器，它采用Atmel公司的高密度不易丟失的存儲器技術，并且和工業標準的80c51和80c52的指令集合插腳引線兼容，其集成的flash允許可編程存儲器可以在系統或者通用的非易失性的存儲器編程中進行重新編程。AT89C51集成了一個8位的CPU，8K的flash。256字節的EDAM，32位的I/0總線。三個16字節的定時器/計數器，兩級六中段結構，一個全雙工的串行口，振蕩器及時鐘電路。AT89C51是完成系統的數據處理和系統控制的核心，所有其它器件都受其控制或為其服務。
在本文中，經過TLC1543A/D轉換器后輸出的數字量輸入到AT89C51單片機中，同時在進行了溫度參數的設置以后，進行它的輸出控制，其中包括了變壓器的溫度顯示、狀態顯示、以及聲音報警設備等等，也就是我們所研究的變壓器冷卻控制系統的核心部分。
（2）變壓器的溫度采集及溫度處理模塊。在變壓器的風扇冷卻自動控制系統中，第一步進行的就是對變壓器上層油溫進行的溫度采集工作。變壓器的溫度采集是由變壓器的溫度控制器來實現的，其中包括鉑電極、傳感器以及變送器。經過溫度控制器輸出的信號進入變送器，變送器送出一個4一20毫安的電流信號，然后將此電流信號通過控制芯片上的電阻元件實現電流電壓信號的轉換，轉換后的電壓是在0.4一2（伏特）之間，然后將此電壓信號輸入到TLC1543數模轉換器，進行信號處理。變送器輸出信號有電流和電壓信號兩種，考慮到變壓器安裝的位置（室外）距本控制裝置（室內）有一定的距離，電流信號不易損失，故選擇了4一20毫安的電流信號。（3）11通道10位串行A/D轉換器丁LC1543。
TLC1543A/D轉換器是美國TI公司生產的眾多串行A/D轉換器中的一種，它具有輸入通道多、轉換精度高、傳輸速度快、使用靈活和價格低廉等優點，是一種高性價的模數轉換器。TLC1543是CMOS，10位開關電容逐次逼近模數轉換器。它有三個輸入端和一個3態輸出端：片選（CS），輸入/輸出時鐘（I/0CLOCK），地址輸入和數據輸出（DATAOUT）。這樣通過一個直接的四線接口與卞處理器或的串行口通訊。片內還有14通道多路選擇器可以選擇11個輸入中的任何一個三個內部自測試（self-test）電壓中的一個。
（4）BC7281128段LED顯示及64鍵鍵盤控制芯片。
BC7281是16位LED數碼管顯示器鍵盤接口專用控制芯片，通過外接移位寄存器（典型芯片如74HC164，74LS595等），最多可以控制16位數碼管顯示或128支獨立的LED。BC7281的驅動輸出極性及輸出時序均為軟件可控，從而可以和各種外部電路配合，適用于任何尺寸的數碼管。
BC7281各位可獨立按不同的譯碼方式譯碼或不譯碼顯示，譯碼方式顯示時小數點不受譯碼影響，使用方便；BC7281內部還有一閃爍速度控制寄存器，使用者可隨時改變閃爍速度。
BC7281芯片可以連接最多64鍵C8*8）的鍵盤矩陣，內部具有去抖動功能。它的鍵盤具有兩種工作模式，BC7281內部共有26個寄存器，包括16個顯示寄存器和10個特殊（控制）寄存器，所有的操作均通過對這26個寄存器的訪問完成。
BC7281采用高速二線接口與MCU進行通訊，只占用很少的I/O資源和主機時間。
BC7281在本系統中主要用于驅動變壓器溫度顯示的LED以及顯示風扇運行狀態的指示燈。
前已提及，BC7281芯片內部共有26個寄存器，包括16個顯示寄存器和10個特殊功能寄存器，共用一段連續的地址，其地址范圍是OOH-19H，其中OOH-OFH為顯示寄存器，其余為特殊寄存器。
（5）使用MAX232實現與PC機的通訊。
①MAX232芯片簡介
MAX232芯片是1VIAX工M公司生產的低功耗、單電源雙RS232發送/接收器，適用于各種E工A-232E和V.28；V.24的通信接口，1VIAX232芯片內部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換成RS-2320輸出電平所需±10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統只要單一的+5V電源就可以。
我們的設計電路中選用其中一路發送/接收，RlOUT接MCS一51的RXD，T1工N接MCS一51的TXD，TlOUT接PC機的RD，Rl工N接PC機的TD1。因為MAX232具有驅動能力，所以不需要外加驅動電路。
系統中使用了此技術之后就實現了變壓器風扇冷卻系統的遠程控制，工作人員可以在控制室對冷卻系統進行控制，可以達到方便、準確、快捷的日的，這也是我們對傳統的風扇冷卻控制系統而做的一個重要的改進。
②串行通訊
在此實現中，我們必須要對MCS-51串行接日和PC機串行接日的串行通訊要有一定的了解，串行通信是指通信的發送方和接收方之間數據信息的傳輸是在單根數據線上，以每次一個二進制位移動的，它的優點是只需一對傳輸線進行傳送信息，囚此其成本低，適用于遠即離通信；它的缺點是傳送速度低；串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方一式，同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復雜；而異步通信應用于傳送速度在50到19200波特之間，是比較常用的傳送方式，本文中使用的就是異步通訊方式。
（6）“看門狗”電路DS1232
在系統運行的過程中，為了避免因干擾或其他意外出現的運行中的死機的情況，“看門狗電路”DS1232會自動進行復位，并且能夠重讀EEPROM中的設置，以保證系統可以安全正常的運行。
美國Dallas公司生產的“看門狗”（WATCHDOG）集成電路DS1232具有性能可靠、使用簡單、價格低廉的特點，應用在單片機產品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力。
DS1232具有以下特點：
①具有8腳DIP封裝和16腳SOIC貼片封裝兩種形式，可以滿足不同設計要求；
②在微處理器失控狀態卜可以停止和重新啟動微處理器；
③微處理器掉電或電源電壓瞬變時可自動復位微處理器；
④精確的5%或10%電源供電監視；
在本變壓器冷卻控制系統中，DS1232作為一定時器來起到自動復位的作用，在DS1232內部集成有看門狗定時器，當DS1232的ST端在設置的周期時間內沒有有效信號到來時，DS1232的RSR端將產生復位信號以強迫微處理器復位。這一功能對于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機是非常有效的，因為看門狗定時器的定時時間由DS1232的TD引腳確定，在本設計中，我們將其TD引腳與地相接，所以定時時間一般取為150ms。
3結論
本裝置實現了通過單片機自動控制冷卻器的各種運行狀態并能精確監測變壓器的油溫和冷卻器的各種運行、故障狀態，顯示了比傳統的控制模式的優越性。（1）能夠對變壓器油溫進行監測與控制；（2）實現了變壓器冷卻器依據不同油溫的分組投切，延長了冷卻器的使用壽命，有較好的經濟意義；（3）實現了冷卻系統的各種狀況，如油溫、風扇投切和故障等信息的上傳，便于值班員、調度員隨時掌握情況。
由于固態繼電器實現了變壓器的無觸點控制，解決了傳統的控制回路的弊端，同時此控制裝置具有電機回路斷相與過載的保護功能。由于使用了單片機，因而具有一定的智能特征，實現了油溫、風扇的投入、退出和故障等信號的顯示以及上傳等。通過實際運行表明，該裝置的研制是比較成功的。但今后，我們還應該對固態繼電器本身的保護進行一些研究，以免主回路因電流過大而造成固態繼電器的損壞，以使變壓器風扇冷卻控制回路更加完善。
參考文獻
關鍵詞：家庭控制器自動監控安全防范
l引言
隨著國民經濟和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網絡技術、控制技術的迅猛發展與提高，促使了家庭實現了生活現代化，居住環境舒適化、安全化。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。
2智能家居控制系統概述
智能家庭控制系統是以HFC、以太網、現場總線、公共電話網、無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術為技術平臺，現場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統。
智能家居控制系統的總體目標是通過采用計算機技術、網絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環境水平。
系統通常由系統服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發器、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等主要部分組成。
3智能家居控制系統功能
智能家庭控制系統的主要功能包括家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范三個方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計算機互聯網、CATV線路、無線局域網等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實現雙向傳輸語音信號和數據信號。
(2)計算機互聯網
通過互聯網實現信息交互、綜合信息查詢、網上教育、醫療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實現VOD點播和多媒體通信。
(4)無線局域網
通過無線收發器、天線、各種無線終端，實現雙向傳輸數據信號。
3．2家庭設備自動監控
家庭設備自動監控包括電器設備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或Internet)的監視、控制及數據采集。
(1)家用電器的監視和控制
按照預先所設定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監視和控制。
(2)熱能表、燃氣表、水表、電度表的數據采集、計量和傳送根據小區物業管理的要求所設置數據采集程序，通過傳感器對熱能表、燃氣表、水表、電度表的用量進行自動數據采集、計量，并將采集結果遠程傳送給小區物業管理系統。
(3)空調機的監視、調節和控制
按照預先所設定的程序，根據時間、溫度、濕度等參數對空調機進行監視、調節和控制。
(4)照明設備的監視、調節和控制按照預先設定的時間程序，分別對各個房間照明設備的開、關進行控制，并可自動調節各個房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預先設定的時間程序，對窗簾的開啟／關閉進行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災報警、可燃氣體泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區的設置、訪客對講等。家庭控制器內按等級預先設置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機電話號碼、尋呼機電話號碼和小區物業管理安全保衛部門電話號碼等)，在有報警發生時，按等級的次序依次不停地撥通上述電話進行報警(可報出家中是哪個系統報警了)。同時，各種報警信號通過控制網絡傳送至小區物業管理中心，并可與其它功能模塊實現可編程的聯動(如可燃氣體泄漏報警后，聯動關閉燃氣管道上的電磁閥)。
(1)防火災發生
通過設置在廚房的感溫探測器和設置在客廳、臥室等的感煙探測器，監視各個房間內有無火災的發生。如有火災發生家庭控制器發出聲光報警信號，通知家人及小區物業管理部門。家庭控制器還可以根據有人在家或無人在家的情況，自動調節感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。
(2)防可燃氣體泄漏
通過設置在廚房的可燃氣體探測器，監視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器發出聲光報警信號，并聯動關閉燃氣管道上的電磁閥，同時通知家人及小區物業管理部門。
(3)防盜報警
防盜報警的防護區域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內區域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內區域防護是指在主要通道、重要的房間內安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)設防，住宅內區域防護的防盜報警設備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)和住宅內區域防護的防盜報警設備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)均設防。當有非法侵入時，家庭控制器發出聲光報警信號，并通知家人及小區物業管理部門。另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
(4)訪客對講
住宅的主人通過訪客對講設備與來訪者進行雙向通話或可視通話，確認是否允許來訪者進人。住宅的主人利用訪客對講設備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進行開啟和關閉控制。
(5)緊急求救
當遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發生時，按動報警按鈕向小區物業管理部門進行緊急求救報警。緊急求救信號在網絡傳輸中具有最高的優先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小。
智能家居控制系統類型
4．1系統類型
智能家庭控制系統可分成采用公共電話網的智能家庭控制系統、HFC的智能家庭控制系統、以太網的智能家庭控制系統、LonWorks的智能家庭控制系統、KS485的智能家庭控制系統、無線網的智能家庭控制系統等類型。
4．2基本特點、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網的智能家庭控制系統采用公共電話網的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集》03X602第14頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了與電話線連接的收發器，利用電話網絡作為信息傳輸網。該系統不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節省布線的投資。
·系統組成：系統由系統服務器、家庭控制器(內置了與電話線連接的收發器)、路由器、收發器、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成。
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統適用于新建、擴建的智能化住宅(小區)工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區)工程，利用原有的電話線就可實現數據信號的共網傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統
采用HFC的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集》03X602第15頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了CableModem，利用有線電視的HFC網絡作為信息傳輸網。該系統不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節省布線的投資。
HFC網絡采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當上網人數較多時，上網的速度會變慢。由于CableModem設備費用較高，用戶網絡的開通費用高。
·系統組成：系統由系統服務器、家庭控制器(內置了CableModem)、路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、有線電視傳輸網絡、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成o
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統適用于新建、擴建的智能化住宅(小區)工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區)工程，僅將原有的有線電視HFC網絡進行雙向改造，就可實現數據和圖像信號的共網傳輸。
(3)采用以太網的智能家庭控制系統
采用以太網的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集》03X602第16、17頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了以太網網卡，利用以太網作為信息傳輸網。以太網同時支持住戶計算機和智能家庭控制系統。該系統不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節省布線的投資。
以太網傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據傳輸距離的要求，由小區物業管理中心至各樓交換機采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。
·系統組成：系統由系統服務器、家庭控制器、路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成。
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統適用于新建、擴建和改造的智能化住宅(小區)工程，用以太網實現數據和圖像信號的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統采用LonWorks的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計《智能家居控制系統設計施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點：采用一個覆蓋全部ISO／OSI標準七層通信協議、開放性的LonWork總線技術，一臺系統服務器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網絡節點，每個網絡節點包括有神經元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發器和與監控設備接口的I／O設備(電路)、存儲器等。
LonWorks直接通信距離可達2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達1．25Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區物業管理中心線路長度超過2700m時，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統組成：由系統服務器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成。
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區)工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統
采用KS485的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集>03X602第18、19、20頁。
·基本特點：KS485串行接口總線為主從式網絡，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質采用雙絞線，它可以高速地進行遠距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術指標如下：傳輸速率為10Mbit／s時，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時，最大傳輸距離是1200m。
·系統組成：由系統服務器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成。
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區)工程。
(6)采用無線網的智能家庭控制系統
采用無線網的智能家庭控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集>03X602第24、25頁。
·基本特點：利用無線作為信息傳輸網，該系統不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統服務器至家庭控制器、家庭控制器至各種現場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區、樓內、戶內無需布線，施工簡單，可以節省施工的投資。
無線網的工作頻率符合IEEE802．11b標準要求。
·系統組成：由系統服務器、家庭控制器、無線收發器、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等組成。
·系統功能：實現家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統適用于新建、擴建的智能化住宅(小區)工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區)工程，不用敷設線路就可實現數據信號的傳輸。
5系統設計及產品選用要點
5．1智能家庭控制系統類型的選用
新建、擴建的智能化住宅(小區)工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統、以太網的智能家庭控制系統或采用RS485的智能家庭控制系統。改造的智能化住宅(小區)工程，宜采用公共電話網的智能家庭控制系統、HFC的智能家庭控制系統或無線網的智能家庭控制系統。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術及模塊化設計、擴展功能、可按用戶的基本要求進行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報警；
·家庭火災報警；
·家庭燃氣泄露報警；
·家庭緊急求助；
·遠程設防與撤防；
·遠程報警；
·訪客對講；
·家用電器監控；
·家用表具數據采集及處理；
·空調機監控；
·接入網接口；
·小區電子公告；
·信息查詢；
·家用設備報修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設計中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術及模塊化設計
·家庭控制器要求采用總線技術，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設計，以便用戶可以根據需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴展功能
家庭控制器要有一定的擴展功能，考慮能適應今后發展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進行配置應能根據用戶提出有哪些被控設備及監視控制要求(功能要求)等因素，來對家庭控制器組成進行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數量的選擇。設備的安裝
6．1交換機、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
2．在住戶內安裝入侵報警探測器。
具有語音對講及控制開啟樓道人口處防盜門功能。
1~2點
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
提高級(2A)
在室內安裝可燃氣體泄
漏自動報警裝置。且能就地
發出聲光報警信號。
1．在住戶內兩處安裝緊急按鈕開關。
2．在住戶內安裝入侵報警探測器，在戶門、及用臺、外窗安裝
人侵報警裝置。
具有語音對講及控鑭開啟樓道人口處防盜門功能。可實
現住戶與安防監控中心的直接聯系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄
收及遠傳、超限爿斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
先進級(3A)
1．在室內安裝可燃氣體泄漏自動報警裝置，當燃氣體泄漏報警后能自動切斷氣源、打開捧氣裝置，且能就地發出聲光報警信號。
2．在住戶內設置火災自動報警裝置。
1．在住戶內不少于兩處安裝緊急按鈕開關。
2．在住戶內安裝入侵報警探測器，在戶門及陽臺門、外窗安裝入侵報警裝置。
具有語音、可視對講及控翻開啟樓道入口處防盜門功能，可實現住戶與安防監控中心的直接聯系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
這些設備均應安裝在電氣豎井內或公共走道的墻上(內)。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應設置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內)，且容易操作(包括設防與撤防)的地方。
6．3可燃氣體探測器
安裝在廚房內的燃氣管道、灶具附近，當住戶使用的是天然氣，燃氣探測器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內的地方；當住戶使用的是液化石油氣，燃氣探測器安裝在距地面300mm以內地方。
6．4感溫探測器設置在廚房內，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測器設置在起居室、臥室等房間內，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關
設置在起居室沙發和主臥室床頭附近的墻上，及衛生間的墻上。緊急按鈕開關暗裝在墻內，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關
安裝在門扇和門框內或窗扇和窗框內。
6．8玻璃破碎探測器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺)附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動紅外侵入探測器和被動紅外／微波雙技術探測器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設備之間沒有遮擋。
7工程設計實例
以二室戶型為例介紹戶內的智能家庭控制系統設計，設計標準采用康居住宅先進級(3A)。采用以太網的家居控制系統，家庭控制器與戶內各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計算機網絡接收控制指令、發出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對講功能。家居控制系統圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集>03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內設備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設置了感煙探測器，廚房設置了感溫探測器、可燃氣體探測器，各房間的窗戶、陽臺推拉門上及附近設置了門(窗)磁開關和玻璃破碎探測器，起居廳設置了被動紅外侵入探測器，起居廳、臥室、衛生間設置了緊急按鈕開關。對電、水、燃氣進行計量；可對餐廳、起居廳、臥室的燈進行控制；當可燃氣體探測器探測到有燃氣泄漏后，聯動控制關閉燃氣管道上電磁閥、開啟排煙風機；當有各種探測器報警后，聯動警報發聲器發出報警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內)、燃氣表、熱能表、可燃氣體探測器、感溫探測器、感煙探測器、緊急按鈕開關、被動紅外侵入探測器、玻璃破碎探測器各1路，水表、門(窗)磁開關各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報發聲器控制1路、燃氣管道上電磁閥控制1路、排煙風機控制1路、照明控制4路。
三室戶型、復式結構、別墅的智能家庭控制平面圖及家庭控制器與室內設備的連接參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統設計施工圖集》03X602。
1.1下位從控機
因為系統中的每一個倉室運行中所承受的負荷都時不同的，所以在系統出現故障的時候，現場控制的時候就需要除塵設備的每一個艙室都能夠獨立的運行，這樣就可以保證一個倉室出現故障的時候，系統還可以維持正常運轉，在對設備進行設置的過程中還要能夠根據運行的需要去更改設備的某些控制參數，同時每一個倉室都應該有一個可以對倉室運行情況進行反饋的裝置，這樣就可以讓每一個倉室都可以獨立完成噴吹操作，這是因為，每個倉室所承受的負荷不同也會使得相應的噴吹參數也產生非常大的變化。每個倉室在系統運行的過程中也應該設置不同的控制模式。為了讓現場的工作人員進行手動除塵的時候可以更加的方便，手動控制器上要設置一個可以控制開關的磁閥，這樣就可以在出現緊急狀況的情況下及時的通過這個閥門對倉室進行控制。當然也可以按照所有倉室之間具體的壓差情況進行倉室的排序，對靠前的倉室要首先除塵，同時也可以按照壓差的具體情況對開閥的時間和噴吹的時間間隔進行更加有效的控制，也可以對倉室的噴吹方式和噴吹的周期進行有效的調整。
1.2上位主控機
上位主控制系統包括工廠中心控制室和值班室控制等。主控機作為分布式數據采集系統的上位機管理層接入CAN網絡中.其主控機的設計功能包括：①遠程監控和設定功能。在使用的過程中，用戶可以憑借這一功能在主控機的工作室完成所有的控制工作，而且，上機位還可以借助網絡的力量對設備運行的情況進行異地監控，在監控的過程中，工作人員可以看到現場發生的一切，同時這一系統中還設置了不同的用戶口令，這樣就很好的劃定了管理的范圍，更加有效的提高了系統運行的安全。②趨勢變化分析功能。在系統運行的過程中，這一功能占據著非常重要的位置，上機位的管理功能就主要體現在了它可以經過一定的程序你會指出除塵過程中設備運行的趨勢曲線和報警記錄等非常重要的內容，同時它還可以用不同的方式展現給相關的人員。③監控功能，在除塵設備的阻力正常變化的情況下。人們通過肉眼也是可以看到煙霧的排放量不斷增加的，無論阻力是上升和還是下降，都證明局部的布袋出現了破損，而想要解決這一問題，最好的方法就是測量倉室內外口的壓力差，這種壓差式的方式可以很好的減少噴吹的頻率，同時也對過濾袋產生了非常有效的保護作用，進而也降低了設備運行過程中的能源消耗，延長了設備運行的時間和壽命。
2各模塊功能簡介
2.1主控制器監控部分
主控制器是系統的主要控制部分，本系統采用ARM芯片做主控芯片。晶振電路，電源電路，復位電路等構成了ARM微處理器的最小系統運行所需要的基本電路。ARM微處理器參與系統工作的全過程，它控制系統各個部分的啟動、停止、控制等工作以及各部分運行的協調。主機模塊是整個控制系統的大腦，它負責向觸摸屏輸入各種數據，還有讀取輸入狀態，并對輸入的數據進行處理，將處理好的數據發給從控機進行操作，它還接收從控機的數據，實現除塵設備狀態的監視，接收下位機采集的數據，數據經處理后通過控制程序，發送有效的控制信號，為適合不同工作環境，調節現場工作參數，并且顯示現場運行狀態。系統功能包括報錯、顯示以及控制等，負責系統運行狀態顯示、設置以及故障提示，初始化完成后系統運行過程的故障提醒，和對數據的查詢等。其中報錯通過蜂鳴聲、LED光和屏幕閃爍報錯，并提供故障信息。假如某一分系統運行故障或程序出錯將在顯示屏上顯示出錯信息，同時通過蜂鳴聲報警和LED光閃爍提示。在數據采集完成后可以通過觸摸屏來查詢處理過的參數數值，并可修改設置。
2.2從控機數據采集與動作執行部分
壓差傳感器用來比較從進風口和出風口兩個地方傳輸過來的氣壓值，進風口的氣壓值一般來說不變，隨著濾袋灰塵加厚出風口的氣壓值會減小，可以設定一個壓差值即在出風口氣壓值和進風口氣壓值相差為多少時，控制系統會發出信號，要求開通電磁閥進行噴吹除塵。可以說壓差采集電路相當于整個系統的觸手，觸手的感覺是否準確，靈敏，決定了控制系統處理信號的準確度和反應速度，因此這部分在系統中極為重要。
2.3CAN總線實現從機與主機的連接
CAN總線是一種串行通信網絡，它能實現分布式與實時控制，可以點對點、一點對多點或者全局廣播的方式通信；CAN總線通信距離非常遠，最遠可達到10km，并且保證速率為5Kb/s以上，在距離為40m時最高速率可以達到1Mb/s，由于目前CAN收發器的驅動能力有限，最多只能掛接110個CAN節點，但已經夠用了。CAN通信方式中，我們主要考慮實時性和抗干擾性。CAN節點的抗干擾設計中需要收發器與控制器之間的光耦隔離、連接線間電容、信號濾波等，對傳輸介質也有一些考慮因素如：線長、波特率、抗外界干擾、有效電阻等。按照CAN總線的長度計算傳輸速率，確定通訊周期，看是否符合性能要求來調整線的長度、連接方式和總線上的節點個數。
3結語
1 減緩城市問題
由于城市過多的鋼筋混凝土構成的建筑物等的建成，城市的固有地形受到較大損壞。城市水循環系統效率降低。通過新型雨洪控制系統可以有效恢復城市的水循環系統，改善生態環境。新型雨洪控制系統在一定程度上可以減輕城市內澇、下游洪水的沖擊、河道侵蝕、水污等城市問題。為城市不可或缺的水循環系統做出重大貢獻。為居民的正常生活和生活質量的提高做出有力促進。
2 增強園林魅力
同時新型雨洪控制系統的構建還應考慮是否能夠對園林進行有效的生態防護和環境美化。這樣不僅能為居民帶來安全便捷的生活條件還可以為居民提供良好舒適的娛樂休憩之處。既能提高人們的興奮性，提高做事效率又可以為城市帶來一定的客流量以增加城市的收入，提高經濟效益。
3 經濟節能
基于新型雨洪控制系統的城市園林設計具有雨水資源節約、節地、經濟節約、節能的特征。通過對城市用地中的雨水進行控制、凈化、調蓄利用，有效地節約了地下水源，避免了地下水資源的污染。從一定程度上節省了對于污染水源的高額治理費用，從城市發展的綜合效益而言具備經濟節約性。此外，由于對雨水的凈化合理調用能達到節水目的。減少了政府供水消耗量，節省了構建、使用供水設備的成本。其經濟效益不容小覷。城市風景園林設計中的新型雨洪控制利用的發展與實踐，縱觀國內外許多城市，新型雨洪控制系統的身影處處可見。在美國的很多地區，如：華盛頓州、馬里蘭州、弗吉尼亞州、俄勒岡州、馬里蘭州等一些城市都運用了新型雨洪控制系統。其雨水塘、雨水濕地、綠色屋頂等成為城市一道亮麗的風景。德國是世界上最早構建雨洪系統的國家。德國柏林廣場的雨水收集利用下凹式綠地、植被滲溝等方式，利用景觀設計收集、調蓄雨水。新西蘭奧克蘭北岸市雨水花園處理道路徑流的實例，就體現了新型雨洪控制系統的美化環境，生物防護的功能。我國的北京、寧波、天津、杭州、成都等地也將城市雨洪控制系統有效納入園林設計體系中。
4 總結
基于城市風景園林設計的新型雨洪控制系統在國內外已得到廣泛利用。其強大的環境保護和美化以及減緩城市問題創造經濟效益的優勢已使他成為城市生活中不可或缺的一部分。新型雨洪控制系統在日益城市化的今天越來越能凸顯其對于居民生活的重大意義。希望人們能越發重視雨洪控制系統的重要性，為我國城市的發展出言獻力！
作者：卜祥海 單位：黑龍江省齊齊哈爾市消防支隊
1．1傳感器信號采集
本系統的傳感器采用電位器(見圖2)，它通過連桿機構和軸承與提升臂相連接，與提升臂旋轉軸線同軸［4］。當耕深改變時，拖拉機的下拉桿隨之上下運動，與下拉桿連接的提升臂也會有一個相應的轉角變化;同時，電位器的轉軸也在連桿機構的作用下隨提升臂同步轉動，根據電位器阻值的變化檢測出提升臂轉動的角度，從而根據對應的幾何關系所建立起的數型間接檢測出此時的耕深［5］;微機接收到反饋信號后，把該信號和預設耕深信號進行分析對比，然后控制步進電機的正反轉，調節耕深。
1．2微機控制
本系統控制模塊采用微芯公司的PIC18F23K20系列單片機作為微機控制單元。該單片機運行速度快、功耗較低，并且其內部集成A/D轉換器模塊、增強型CCP模塊以及單片機通信需要的USART模塊等，從而大大減少了外接的專業電路模塊，簡化了整個控制電路，能夠實時、高效地實現該裝置所需的各種功能的控制［6］。本系統的步進電機驅動芯片是東芝公司生產的TA8435H，其電路簡單、工作可靠。該芯片是單片正選細分二相步進電機驅動專用芯片，具有以下特點:1)工作電壓范圍在10～40V;2)輸出電流平均可達1．5A，峰值可達2．5A;3)運行方式有整步、半步、1/4細分和1/8細分多種選擇;4)采用的是脈寬調試式斬波驅動方式;5)具有正反轉控制功能，帶有復位和時能引腳;6)可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入［7］。微機和步進電機聯合控制的程序流程如圖3所示。系統對PIC18F23K20單片機的各個模塊進行初始化設置，然后通過電位器進行耕深檢測。當提升臂轉動時，電位器轉軸隨著轉動，引起電位器內部阻值變化，進而引起電壓值的變化，通過線路傳給微機處理。微機把反饋信號和預設值進行比較、分析，如果實測值在預設值范圍內，則繼續檢測;如果實測值不在預設值范圍內，且比標準值小，則微機發送控制信號控制步進電機正轉調整實測值大小，直到實測值在預設值范圍內;同理，若實測值比預設值大，則控制步進電機反轉。
1．3執行機構
本系統的執行機構(見圖4)是在原液壓懸掛系統的基礎上經過加裝步進電機實現手動和自動聯合控制。步進電機通過鉸鏈安裝在拖拉機上，可以隨著分配器操縱桿轉動，電機桿上安裝1根絲桿，當微機控制信號控制電機動作時，電機的正反轉可以推動操作手桿移動，實現分配器油液的流量和流向的改變，進而調節農具耕深。聯合控制如圖5所示。當需要手動控制耕深時，斷開步進電機與操縱桿鏈接即可。
2試驗與分析
為了檢測該系統的可靠性和穩定性，在西南大學農機試驗田里進行了田間試驗。試驗工具采用西南大學農機實驗室的福田雷沃M1200－D型拖拉機，配套的農具為西南大學農機實驗室的東方紅1LH－535鏵式犁。根據農藝要求，試驗前預設耕深范圍為0～20cm，安裝好本裝置的拖拉機在實驗田進行直線行駛作業后，通過多點實測耕深，得到試驗數據如表1所示。試驗數據表明，該系統在使用中基本可以反映田間實測耕深，且在預設耕深允許的范圍內。
3結論
【關鍵詞】：單片機;抗干擾;控制狀態;冗余技術
隨著電子技術和微型計算機的迅速發展，促進了微型計算機控制技術的迅速發展和廣泛應用。中小規模的單片機控制系統在工業生產及日常生活中的智能機電一體化產品得到了廣泛的應用。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。
1.系統受到干擾的主要原因和現象
由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。
影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。
（1）數據采集誤差加大。干擾侵入單片機控制系統測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號之上，會使數據采集誤差加大，特別是當傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴重。
（2）控制狀態失靈。微機輸出的控制信號常依賴某些條件的狀態輸入信號和這些信號的邏輯處理結果。若這些輸入的狀態信號受到干擾，引入虛假狀態信號，將導致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。
（3）數據受干擾發生變化。單片機控制系統中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數據有可能被竄改。在單片微機系統中，程序及表格、常數存于程序存儲器中，避免了這些數據受到干擾破壞，但對于內RAM、外擴RAM中的數據都有可能受到外界干擾而變化。根據干擾竄入的途徑、受干擾數據的性質不同，系統受損壞的情況也不同．有的造成數據誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態，有的改變某些部件（如定時器/計數器，串行口等）的工作狀態等。
（4）程序運行失常。單片機控制系統中程序計數器的正常工作，是系統維持程序正常運行的關鍵所在。如果外界干擾導致計數器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入"死循環"，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈。
2.系統可靠性設計的分析和方法
單片機控制系統應用的可靠性技術涉及到生產過程的方方面面，不僅與設計、制造、檢驗、安裝、維護有關，還與生產管理、質量監控體系、使用人員的專業水平與素質有關。這里主要是從技術角度分析提高系統可靠性的最常用方法。
導致系統運行不穩定的內部因素主要有以下三點：
（1）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統的基本單元，其特性好壞與穩定性直接影響整系統性能與可靠性。因此，在可靠性設計當中，首要的工作是精選元器件，使其在長期穩定性、精度等級方面滿足要求。隨著微電子技術的發展，電子元器件的可靠性不斷提高，現在小功率晶體管及中小規模IC芯片的實際故障大約為10×10-9/h。這為提高系統性能與可靠性提供了很好的基礎。
（2）系統結構設計。包括硬件電路結構和運行軟件設計。電路設計中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優化的電路設計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，它是通過增加完成同一功能的并聯或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數目來提高系統可靠性的一種設計方法。當某些元器件發生故障時也不影響整個系統的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統在電磁環境中的適應性，即能保持完成規定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術、去耦電路、屏蔽技術、接地技術等。
軟件是微機系統區別于其它通用電子設備的獨到之處，通過合理編制軟件可以進一步提高系統運行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術，對單片機控制系統應用而言，保持信號信息和重要數據是提高可靠性的主要方面。為防止系統故障等原因而丟失信息，常將重要數據或文件多重化，復制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復制，使信息得以恢復。二是時間冗余技術，為提高單片機控制系統應用的可靠性，可采用重復執行某一操作或某一程序，并將執行結果與前一次結果進行比較對照來確認系統工作是否正常。只有當兩次結果相同時，才被認可，并進行下一步操作。
若兩次結果不相同，可再次重復執行一次，當第三次結果與前兩次之中的一次相同時，則認為另一結果是偶然故障引起的，應剔除。若三次結果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術，也稱為重復檢測技術。三是故障自動檢測與診斷技術，對于復雜系統，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時把有用單元替換上去，就需要對系統進行在線測試與診斷。這樣做的目的有兩個：一是為了判定動作或功能的正常性；二是為了及時指出故障部位，縮短維修時間。四是軟件可靠性技術：單片機控制系統運行軟件是系統要實行的各項功能的具體反映。軟件的可靠性主要標志是軟件是否真實而準確地描述了要實現的各種功能。因此對生產工藝過程的了解程度直接關系到軟件的編寫質量。提高軟件可靠性的前提條件是設計人員對生產工藝過程的深入了解，并且使軟件易讀、易測和易修改。五是失效保險技術：有些重要系統，一但發生故障時希望整個系統應處于安全或保險狀態。此外，還有常見的數字濾波、程序運行監視及故障自動恢復技術等。
（3）安裝與調試。元器件與整個系統的安裝與調試，是保證系統運行與可靠性的重要措施。盡管元器件選擇嚴格，系統整體設計合理，但安裝工藝粗糙，調試不嚴格，仍然達不到預期的效果。
導致系統運行不穩定的外因是指單片機控制系統所處工作環境中的外部設備或空間條件導致系統運行的不可靠因素，主要包括以下幾點：一是外部電氣條件，如電源電壓的穩定性、強電場與磁場等的影響；二是外部空間條件，如溫度、濕度，空氣清潔度等；三是外部機械條件，如振動、沖擊等。
為保證系統可靠工作，必須創造一個良好的外部環境。例如：采取屏蔽措施、遠離產生強電場干擾的設備；加強通風以降低環境溫度；安裝緊固以防振動等。
元器件的選擇是根本，合理安裝調試是基礎，系統設計是手段，外部環境是保證，這是可靠性設計遵循的基本準則，并貫穿于系統設計、安裝、調試、運行的全過程。為實現這些準則，必須采取相應的硬件或軟件方面的措施，這是可靠性設計的根本任務。
中小規模的單片機控制系統在開發過程中，結合實際應用中的工作環境，采用以上的系統抗干擾優化設計的措施與方法，基本能有效地提高單片機系統的工作穩定性，充分地體現單片機控制系統在不增加控制成本的情況提高機電設備的自動化性能與智能性的優越所在。
參考文獻
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[2]徐明龍,王赤虎.利用單片機實現的模擬信號和數字信號單線混合傳輸,電子設計應用,2004,1.
大型機電產品的實用功能應明確，性能須可靠，操作須安全。該類產品在開發設計過程中，機械工程、電氣工程、安全工程等專業技術與知識占主導。由于這些學科更多關注產品的技術層面，因而忽略了工業設計的重要作用。由于大型機電產品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝主要以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等方式為主，造型限制較多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和創新空間較小。
2設計過程中的質量控制要點
產品造型設計主要包含概念設計、形象設計和設計評價3個主要階段。具體過程為：產品調研、設計定位、方案構思、人機分析、材料與工藝分析、產品價值工程分析、結構設計、產品原型（樣品）制作等。大型機電產品造型設計過程與其他產品造型設計過程是一致的，只是更加重視產品的實用性、可靠性、安全性和經濟性。
2．1技術解構及重組
工業設計師必須通過產品調研充分了解形成產品實用功能的技術，實現產品的技術解構。圍繞技術解構的產品調研內容為產品實用功能、工作原理、內部結構、人機交互界面、零部件材料及加工工藝等。技術解構過程中，工業設計師的核心工作是了解技術的輸入和輸出原理，對產品內部結構進行模塊化處理，確定內部結構的最大包容尺寸。在技術解構的基礎上，協同其他知識對產品功能、原理、結構、材料與加工工藝、人機界面等進行集成創新———技術重組，明確產品開發的技術路線，確保產品造型設計的制造可行性和市場成功率。技術重組過程中，工業設計師須清楚重組后內部結構的最小包容尺寸。新產品技術重組后內部結構的最小包容尺寸應大于原產品解構前內部結構的最大包容尺寸。產品調研階段的技術解構和技術重組是大型機電產品概念設計的核心工作，決定產品開發設計的最終成敗。
2．2產品方案的表現形式
建立統一認知平臺不僅便于企業內部圍繞產品設計的各方人員之間進行協同創新，而且便于與產品用戶之間進行有效溝通。從草圖、草模型直到后期的電腦虛擬效果圖，規范展示產品構思方案是設計管理的重要內容，有利于客觀公正地評價設計方案，提高產品開發設計效率。
2．2．1產品方案視角的統一
產品方案展示力求最大限度地詮釋設計師獨到的構思，相同的視角能保證不同方案公平地參與評審。當技術限定的產品長度和寬度接近時，在幅面橫置的圖紙上，將產品與視平面呈45°繪制兩點透視草方案，可較為生動地表達造型效果。當產品長度明顯大于寬度時，將產品與視平面呈30°繪制兩點透視方案，能夠為兩個立面提供較好的展示角度而不顯得單調。
2．2．2產品方案排版的統一
為確保方案評選的科學性和公正性，大型機電產品不僅方案構思要按照統一視角展開，每個方案效果圖的版式也要保持一致。產品方案確定在視覺中心位置，以最佳的視點展示產品。產品方案在畫面中的大小對畫面的影響很大，產品過大，畫面顯得擁擠；產品方案太小，畫面顯得空曠；偏向一端或一角，畫面失去平衡。重要部件和關鍵界面必要時需放大，重點展示說明。效果圖表現力求簡潔大方和整齊劃一。為避免雷同感，必須強調每個方案的表現力，使方案具有準確的信息傳達性，最大限度表達產品形態構成、色彩、肌理，使客戶從效果圖上能讀出產品的工作原理、操作方式等功能信息，有利于企業高層人員進行評價決策。
2．3設計方案細節與整體關系的協調
大型機電產品的人機交互界面是造型設計的重要內容之一。人機界面設計決定產品造型設計的最終效果。產品整體結構確定之后，人機界面細節設計須遵循整體造型風格，通過適當的對比來突出交互界面。有時為突出某些部位的警示功能或避免誤操作，往往采用鮮明的結構和色彩，為確保細節與整體的協調性，在適宜的部位須采用相應的結構和色彩去呼應，以緩解強烈的對比。
2．4設計方案感性與理性關系的協調
大型機電產品在造型設計過程中一般制作等比縮小模型。工業設計人員在進行方案繪制、造型及結構合理性分析、尺寸設計及草模型制作的同時，還需對產品的視覺與觸覺進行感受分析，借助實物模型對設計方案進行反復迭代，確定最優結果。
2．5產品視錯覺的矯正和預防
人類需要依靠眼、耳、鼻、舌、皮膚等器官對外界事物的具體特征進行反應，如所感知的印象沒有反映或不符合外部客觀事物的本來面目，就產生了錯覺。視錯覺是由人類特定的視覺生理特征及生活經驗共同作用產生的。對于大型機電產品，視錯覺的問題是無法回避的。視錯覺主要表現為：（1）構形錯覺，包括長度錯覺、大小錯覺、形狀錯覺、空間錯覺等；（2）色彩錯覺，包括色彩膨脹與收縮的面積錯覺、色彩前進與后退的距離錯覺、色彩輕重的量感錯覺、冷色與暖色的溫度錯覺等。
2．5．1產品視覺構形錯覺的矯正
大型機電產品設計過程中，圖紙或縮比模型與實際產品之間往往存在著一定的誤差。一方面，由于模型較小，為體現產品細節效果，制作過程中，部分細節特征須進行適當的放大或夸張，因而，該模型僅作為方案論證的效果演示。另一方面，大型機電產品縮比模型在人的正常視角和視距范圍內，不會產生視覺構形錯覺。但是，如果將其放大到實際尺寸，就可能產生視覺構形錯覺。因此，大型機電產品設計中應充分意識到視覺構形錯覺對產品造型的影響，根據人的視覺特性對產品造型有目的地進行修正，使其更適合用戶的需要。具體做法是提前對可能出現的視錯覺現象做出判斷，依據規律對變化量進行調整，使錯覺現象復原，確保預期效果實現或保證視覺舒適。龍門加工中心移動刀頭中上部平行線處理和操作平臺圍欄頂部回收處理。
2．5．2產品視覺色彩錯覺的預防和矯正
大型機電產品一般是在縮小比例的狀態下進行方案設計。色彩如擴大到實際尺寸，易產生視覺色彩錯覺。為避免該現象，依據生產和生活常識，結合相關形式美造型法制，正確指導產品的色彩設計。在具體設計活動中，視覺色彩錯覺的預防和矯正密不可分的。
（1）色彩膨脹收縮感覺的合理應用。
暖色具有膨脹感，冷色具有收縮感。色塊并置情況下，色彩的膨脹與收縮感覺尤為明顯。大型機電產品色彩設計中，一般慎用暖色。在人機操作界面中，為突出指示功能不得已運用暖色時，應根據色塊的大小酌情調整暖色的純度和明度。用色面積越大，色彩的純度和明度就得相應地減小。
（2）色彩溫度感覺的合理應用。
低溫工作條件下宜用暖色；高溫工作條件下宜用冷色。考慮到大型機電產品的體積，盡量采用純度較低、明度適中的淺色系列。
（3）色彩輕重感覺的合理應用。
冷色相比暖色更具有沉重感。同一色的純度和明度越低，沉重感越強。由于功能要求及結構原因，大型機電產品形體常有明顯的不均衡感。在色彩設計中，常用色彩的輕重感覺特性來處理產品造型中的均衡與穩定關系。大型機電產品造型設計會明確主體的固定部分與運動部分。對于產品相對固定的大件，宜用純度和明度較低的深色，增強穩定感；對于運動部件，宜采用純度適中、明度較高的淺色，給人以輕盈便捷的感覺，以避免給操作者帶來的沉悶感。
（4）色彩進退感覺的合理應用。
大型機電產品功能繁多，人機操作界面布局復雜。在色彩設計中，常用色彩的進退感覺特性來調節動作的主從關系和形體的虛實關系。人機界面操作件（手柄、手輪、按鍵、開關等）是操作者經常接觸的部位，宜采用與背景色對比較強、有親近感的前進色，提高操作效率，避免誤操作。此外，通過色彩的進退感覺設計，使產品的標志、銘牌及有關指示裝置配色與產品主體色形成鮮明對比，使之有凸出感和較強的關注率。
3結論
OPC作為微軟公司的對象鏈接和嵌入技術應用于過程控制領域，為工業自動化軟件面向對象的開發提供一項統一的標準，解決了應用軟件與各種設備驅動程序之間的通信問題。它把硬件廠商和應用軟件開發商分離開來，為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁，大大提高了雙方的工作效率。應用程序與OPC服務器之間必須有OPC接口，OPC規范提供了兩套標準接口:Custom標準接口和OLE自動化標準接口，通常在系統設計中采用OLE自動化標準接口。OLE自動化標準接口定義了以下3層接口，依次呈包含關系。OPCServer(服務器):OPC啟動服務器，獲得其他對象和服務的起始類，并用于返回OPCGroup類對象。OPCGroup(組):存儲由若干OPCItem組成的Group信息，并返回OPCItem類對象。OPCItem(數據項):存儲具體Item的定義、數據值、狀態值等信息。3層接口的層次關系如圖2所示。
2菇棚溫度控制系統的設計
2．1菇棚的溫度控制原理
寧夏南部山區杏鮑菇生產基地采用大棚式培養方式，作為對杏鮑菇生長起最重要影響的因素，溫度顯得尤為重要［8］。菇棚溫度采用自動記錄儀對溫度進行檢測，利用空調對菇棚溫度進行調節。由于溫度控制系統具有大時變、非線性、滯后性等特點，采用模糊控制非常合適［9－10］。本文對菇棚的溫度進行了控制設計，最終采用模糊PID控制方案，達到對溫度的實時控制，從而將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內。菇棚溫度控制系統的原理如圖3所示。圖3中，虛線框內的部分在工業控制環境中大多由PLC等控制設備完成，而這些設備很難實現模糊PID的控制功能。因此，將虛線框部分在Simulink中實現，把在Simulink中創建的模糊PID控制器直接應用到現場設備中。菇棚實時溫度控制系統原理圖如圖4所示。圖4中，該系統以PCACCESS軟件作為OPC服務器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模塊和OPCRead模塊與Simulink進行數據交換。傳感變送裝置檢測溫度后將電信號傳送給S7－200PLC的模擬量輸入模塊EM231，經過A/D轉換后得出溫度值;PCACCESS軟件從PLC中讀取溫度值，通過OPCRead模塊傳送給Simulink;在Simulink中與設定的溫度值進行比較后，進行模糊PID計算，將結果通過OPCWrite模塊傳送給PCACCESS軟件，經PCACCESS軟件寫入到PLC中，計算分析得出數字量，輸出到模擬量輸出模塊EM232，經D/A轉換為電信號送給溫控裝置(空調)，實現對菇棚溫度的模糊PID控制。
2．2模糊PID控制系統
2．2．1模糊PID控制器的設計菇棚的溫度控制系統是一個復雜的非線性系統，很難建立精確的數學模型，而常規的PID控制則需建立被控對象的精確數學模型，對被控過程的適應性差，算法得不到滿意的控制效果。單純使用模糊控制時，控制精度不高、自適應能力有限，可能存在穩態誤差，引起振蕩［11－12］。因此，本文針對PID控制和模糊控制的各自特點，將兩者結合起來，設計了模糊PID控制器，可以利用模糊控制規則對PID參數進行在線修改，從而實現對菇棚溫度的實時控制，將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內。基于上述分析，將菇棚溫度作為研究對象，E、EC作為模糊控制器的輸入，其中E為設定溫度值與實際溫度值的差值。PID控制器的3個參數KP、KI、KD作為輸出。設輸入變量E、EC和輸出變量的KP、KI、KD語言值的模糊子集均為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，誤差E和誤差變化率EC的論域為{－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的論域為{－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的論域為{－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的論域為{－3，－2，－1，0，1，2，3}。為了論域的覆蓋率和調整方便，均采用三角形隸屬函數。根據對系統運行的分析和工程設計人員的技術知識和實際操作經驗，得出KP、KI、KD的模糊控制規則表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系統的模糊PID控制器的模型，如圖5所示。2．2．2系統的仿真菇棚溫度的傳遞函數采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α為慣性環節時間常數，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，為純滯后時間。設定菇棚溫度值為15℃，常規PID控制器的仿真結果如圖6所示，模糊PID控制器的仿真結果如圖7所示。結果表明，菇棚溫度控制系統采用模糊PID控制器具有超調小、抗干擾能力強等特點，能較好地滿足系統的要求。
3Simulink與S7－200PLC數據交換的實現
PCACCESS軟件是專用于S7－200PLC的OPC服務器軟件，它向作為客戶機的MATLAB/OPC客戶端提供數據信息。在菇棚溫度控制系統中，模糊PID控制器的輸出值和反饋值就是Simulink與S7－200PLC進行交換的數據。實現數據交換的具體步驟如下:1)打開軟件PCACCESSV1．0SP4，在“MicroWin(USB)”下，單擊右鍵設置“PC/PG”接口，本文選用“PC/PPI(cable)”。然后，右鍵單擊“MicroWin(USB)”進入“新PLC”，添加監控S7－200PLC，本文默認名稱為“NewPLC”。右鍵單擊所添加的新PLC的名稱，進入“NewItem”添加變量，本文為輸出值“wendu1”和反饋值“wendu2”，設置完成，如圖8所示。PCACCESS軟件自帶OPC客戶測試端，客戶可以將創建的條目拖入測設中心進行測試，觀察通信質量，如圖9所示。測試后的通信質量為“好”。2)打開MATLAB，在工作空間輸入命令“opctool”后，將彈出OPCTool工具箱的窗口，在該窗口的MAT-LABOPCClients對話框下單擊右鍵，進入“AddClient”添加客戶端，用戶名默認“localhost”，ServerID選擇“S7200．OPCServer”;與PCACCESS軟件連接成功后，在“S7200．OPCServer”中添加組和項，把在PCACCESS軟件中創建的兩個變量“wendu1”和“wendu2”添加到項中，操作完成后結果如圖10所示。3)新建Simulink文件，導入模糊PID控制器模型，調用OPCWrite模塊、OPCRead模塊和OPCConfigura-tion模塊，設置OPCWrite模塊和OPCRead模塊的屬性，把OPC工作組中的變量“wendu1”添加到OPCWrite模塊中，把變量“wendu2”添加到OPCRead模塊中，設置完成后兩個模塊與控制器相連，如圖11所示。這樣，基于Simulink和S7－200PLC的模糊PID實時溫度控制系統的設計就完成了。
4結論
1高速握手
USB2.0設備連接到主機后，主機給設備供電并發送復位信號復位設備，之后設備進入全速模式工作，由圖2所示在fullspeed狀態檢測到SE0(linestate[1:0]=00)持續2.5μs后,高速握手開始，設備控制器進入sendchirp狀態，設備向主機發送一個持續時間大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信號以檢測主機是否支持高速模式。設備進入recvchirp狀態并準備接收來自主機的JK序列。主機支持高速并檢測到K之后，向設備發送JKJKJK序列以檢測設備是否支持高速模式。設備控制器在recvchirp狀態成功檢測到3對JK序列后高速握手成功，進入到highspeed模式工作；否則，設備以全速模式工作。
2設備掛起
根據USB2.0協議，為了減小功耗，當總線3ms沒有動作時，設備需進入掛起（suspend）狀態，設備在掛起狀態只能消耗小于500μA的電流，并且進入掛起后設備需要保留原來的狀態。(1)全速模式掛起:檢測到總線狀態為SE0達到3ms，設備從fullspeed狀態進入suspend狀態。(2)高速模式掛起：設備工作在高速模式時，由于高速復位和高速掛起都是發送一個大于3ms的總線空閑信號，因此設備需要區分這兩個事件。如圖2，處于highspeed狀態時，設備檢測到總線空閑(SE0)3ms，進入hsrevert狀態。之后檢測總線狀態不為SE0，此后設備掛起。假如在hsrevert狀態后還檢測到SE0持續100μs,則判斷為高速復位，clrtimer2=1。設備狀態轉換到sendchirp狀態，開始設備的高速握手。
3掛起恢復
設備處于掛起狀態時，在它的上行口接收到任何非空閑信號時可以使設備恢復工作[5]。(1)全速掛起恢復：設備從掛起狀態起檢測到的不是持續的J，則恢復到fullspeed狀態，以全速模式工作。(2)高速掛起恢復：掛起時保留著高速連接狀態，highspeed=1且hssupport=1,掛起恢復需要判斷是由總線動作引起還是系統復位引起。設備中測到總線狀態為SE0，說明是由復位引起的掛起恢復，設備狀態進入sus-preset，然后檢測到SE0持續2.5μs后，進入高速握手過程sendchirp狀態；反之，檢測到掛起恢復信號K，則設備從掛起恢復到高速模式。
4復位檢測
集線器通過在端口驅動一個SE0狀態向所連接的USB設備發出復位信號。復位操作可以通過USB系統軟件驅動集線器端口發出復位信號,也可以在設備端RE-SET信號置1，進行硬件復位。(1)設備是從掛起狀態復位：在suspend狀態檢測到SE0時，設備跳轉到suspreset狀態，檢測總線狀態為超過2.5μs的SE0后設備啟動高速握手檢測，即進入sendchirp狀態。(2)設備從非掛起的全速狀態復位：設備在檢測到2.5μs<T<3.0ms的SE0狀態后啟動高速握手檢測。硬件縱橫HardwareTechnique(3)設備從非掛起的高速狀態復位：設備在high-speed狀態檢測到總線上持續時間3.0ms的SE0后，設備狀態轉換到hsrevert，以移除高速終端并重連D+的上拉電阻，此時為全速連接狀態；之后設備需要在100μs<T<875μs的時間內采樣總線狀態,檢測到SE0持續2.5μs后，進入sendchirp狀態，開始高速握手過程。
5仿真及驗證
關鍵詞：畢業設計（論文）；指導；因材施教
內蒙古科技大學坐落在“草原鋼城”包頭，1956年建校，1960年更名為包頭鋼鐵學院，隸屬原冶金工業部，1998年劃歸管理，2003 年更名為內蒙古科技大學。它定位于一所教學研究型普通高等學校，以冶金工程、材料工程、礦業工程等優勢學科為依托，形成以工科為主，建設在冶金、材料、礦業、機電、建筑、能源等領域具有優勢的學科專業體系，培養“上手快、留得住、后勁足”，具有實踐能力、創新意識和創業精神的高級應用型專門人才[1]。
我校材料成型與控制工程系始創于建校伊始的1956年，由軋鋼這個具有相當長歷史的老專業發展和演變而來，專業改造后在名義上這一老專業方向不存在了，但新專業傳承了軋鋼這一老專業的特點與內涵。本專業是我校傳統的優勢學科，1996年獲得材料加工工程碩士學位授予權，2004年獲得材料工程領域工程碩士授予權，目前是材料科學與工程博士學位支撐點建設學科。1998年教育部進行高等院校本科專業目錄調整時，設立了材料成形與控制工程這樣一個新的本科專業，從該專業在我校的演變歷史可以看出其專業范圍重點還是傳統的軋鋼專業，以側重于為鋼鐵工業培養專業技術人才為主要目的，畢業生的去向也主要集中在鋼鐵企業[2]。
一、當前畢業設計(論文)中存在的主要問題
（一）設計(論文)的命題
命題是畢業設計(論文)的起航點，立題不當，可能會使整個畢業設計的創新性和目的性黯然失色[3]。實際畢業設計(論文)中選題不當常有發生，其原因各異。
有些命題過于陳舊，這尤其體現在畢業設計的命題上。按照我校本專業的傳統，畢業設計主要是針對鋼鐵企業軋鋼廠的生產車間進行設計。隨著我國的鋼鐵工業近10年來迅猛發展，發生了天翻地覆的變化，新的裝備和控制手段被大量的應用到現代化的鋼鐵生產線上，產品結構發生的更本的變化，很多傳統的觀點和思維被打破[4]。在這種背景下，部分命題仍然按照10年以前的標準來制定，就顯得有些更不上時代，不僅如此，還會造成學生可能存在抄襲現象，影響了對學生的鍛煉效果。
青年教師不能很好的把握畢業設計(論文)題目難度，這一點在筆者身上顯得尤為突出。筆者在博士畢業后，第一次指導學生做畢業設計(論文)，在給部分學生制定畢業論文題目時，沒有考慮到學生本身的知識結構的局限，題目超出了學生所能承受的范圍，在完成畢業論文的過程中遇到了很多問題，影響了畢業論文的順利進行。
（二）學生投入不足
1、就業對學生畢業設計(論文)投入的影響。就業對學生畢業設計投入的影響是本專業近期才出現的問題，是一個新問題。鑒于我校本專業畢業生擁有較強的專業性，在2008年以前我國鋼鐵工業迅速發展期間，本專業大四學生一般在秋季學期就找到了相應的工作。然而近3年來，隨著鋼鐵工業整體的不景氣，我校本專業學生的就業形勢也受到不少影響，很多學生在大四的春季學期即進行畢業設計的學期還沒有能夠確定工作，尤其是女生。由于存在就業的壓力，迫使學生將更多的精力放在聯系工作之上，真正投入到畢業設計中的精力和時間有限，畢業設計時心不在焉，出現懈怠情緒。筆者所帶的學生中就存在這種現象，在整個期間，主要的精力放在聯系工作上，對整個畢業設計進程影響嚴重。
2、考研對畢業設計投入的影響。近些年來，隨著就業壓力的增加，為了緩解這種壓力不少學生選擇考研，一般初試成績約在3月份出來，那些過了初試需要準備復試的學生，在此期間難以全心去做畢業設計，這種狀態一般會持續到5月中旬，在研究生入取基本結束后，這部分學生才可能完全集中精力去準備畢業設計。
此外還有一部分學生是那種本身學習成績較差，在最后一學期不僅有就業壓力而且更重要的是還要疲于應付各種掛科的清考。這一類的學生本身基礎比較差，在理論學習階段就養成了對學習不認真、得過且過的習慣，在就業和清考雙重壓力之下，只能有很少的精力投入到畢業設計中。這類學生在筆者所帶的學生中也存在，也是另筆者最頭疼的學生。
3、學生投入不足，也有部分原因是學生對畢業設計(論文)的重要性認識不夠。部分同學對研究題目認識不足，準備不充分，設計過程往往流于形式，其表現往往是應付了事。這是一種普遍的心態，具有普遍性。
二、相關問題的改進
（一）完善命題
命題是指導教師的最重大的任務，為了保證質量，在命題是筆者認為需要在以下幾個方面把關：首先從專業培養目標出發，設計的內容應與本行業最新的發展趨勢密切相關，這需要指導教師密切關注當下國內外鋼鐵工業的發展趨勢；其次設計(論文)題目難度應適中，尤其是青年教師需要盡量避免這種現象的出現，針對青年教師容易出現這樣的問題，個人認為系主任要對青年教師制定的題目進行審核，對研究和設計的內容進行把關，以確保學生能夠運用所學知識和現有條件在規定的時間內完成畢業設計；最后，還需保證題目的多樣性，不僅要保證學生1人1題，更重要的是要避免題目重復出現。
（二）因材施教
學生經過大學四年的學習，個體存在很大的差異，且新時期的學生每個人所追求的目標亦不相同，自身想法很多，因此在面對畢業設計時，學生心中所想也不盡相同，當然最終的基本目的還是一致的即能夠完成畢業設計，順利畢業。
鑒于不同學生各自擁有不同客觀條件和自身追求，因此作為指導教師在面對學生是不能采用一刀切的方式進行指導，而是需要客觀的面對學生所固有的個體差異，因材施教，以確保每個學生都能完成畢業設計，順利畢業。
為此作為指導教師，首先應該主動了解學生的基本情況。在初見學生的時候，明確學生的就業情況，是否簽約，簽約的意向以及將來擬從事工作的類型；了解學基礎課的學習成績，是否存在補考和最后的清考；學生的考研狀況，報考的學校和專業。
其次在明確學生的相關背景之后，充分考慮到學生的個體化差異，為不同學生量身定做其畢業設計或論文的內容。具體的指導思想是重點培養對本學科有興趣的學生且精力足夠，將來要從事鋼鐵工業生產或者研究領域的學生，按照評優的標準去要求這些學生，激發這類學生的潛力，這類學生以做畢業論文為主，提前培養他們運用所學知識解決問題的能力，讓他們能夠學以致用；對于需要找工作，且將來樂于從事鋼鐵工業的學生要重點幫扶，這類學生以做畢業設計為主，我校本專業的畢業設計以軋鋼車間設計為主，整體套路成熟，但是缺乏創新性。讓這類學生做畢業設計可以讓學生了解軋鋼生產基本流程，設備狀況，了解車間設計的目的和意義，對將來熟悉工作環境打下一個良好的基礎。對于能力有限（主要是那些基礎課程成績很差，還需要參加補考和清考的學生），則需要重點照顧，適當降低對他們的要求，讓需要補考的學生有足夠的時間去準備補考，同時指導教師要花更多的時間去跟蹤指導他們的設計，以避免學生過于放松設計；對于那些完全無意于從事本專業的學生，則不能再專業方面對他們施加過大的壓力，因為學生已經對本專業的學習沒有興趣也就沒有做好畢業設計的動力，對于這樣子的學生，個人認為應該盡量的幫助他們完成最基本的畢業設計內容，確保順利畢業。
（三）嚴格紀律
當然，對待不同的背景的學生采用不同的指導思想，并不是說放松對學生的要求。嚴格紀律仍然是不可或缺的，是畢業設計能夠順利完成是一個重要保障。
指導教師在充分考慮學生個體差異情況下制定研究和設計內容后，在畢業設計的開始就要明確畢業設計的紀律，以嚴格的出勤、過程監控、結果檢查、畢業答辯規章制度以及考核辦法，使學生認識和重視畢業設計，端正畢業設計態度，認真完成畢業設計。
此外，認真做好畢業設計的教育、動員和宣傳工作，使學生充分重視畢業設計在教學中的重要地位，亦是不可缺少的過程。
三、總結
綜上所述，本科畢業設計工作是高等學校人才培養的重要環節，在面對新的環境下出現的系列問題，指導教師一方面需要加強在命題科學性，前瞻性以及合理性方面的探索，另一方面要充分考慮學生自身的背景以及興趣愛好，在指導學生時因材施教，充分發揮每個學生的積極性，并輔之以嚴格的紀律，使學生順利完成畢業設計，提高能力，為將來的工作和進一步深造打下堅實的基礎。
參考文獻：
[1]李保衛.內蒙古科技大學本科教學水平評估自評報告[j].包頭:內蒙古科技大學,2008.
[2]李振亮,陳林,包喜榮,郭瑞華,劉永珍.材料成型控制工程基礎課程建設與教學改革探索[j].中國冶金教育,2009,(2):30-33.
1如何激發學生參與畢業設計的熱情
目前學生普遍存在對畢業設計環節積極性不高的問題，通過調查分析，一部分學生對本專業不感興趣，將來也不愿意從事本專業方面的工作，另一部分打算將來考公務員或考特崗教師，所以，對畢業設計只是參與而沒有積極性，特別是在民族學生中這種現象普遍存在。針對這些問題，指導教師應該從新疆大化工大石油的角度，特別是我國的能源建設，從政策、資金等方面已向新疆傾斜的現實出發，向學生講明本專業在新疆經濟建設中的重要性，鼓勵學生去化工企業就業，并向學生介紹新疆的化工企業，從思想上轉變學生的就業觀，從而激發學生對本專業感興趣，進而提高對本專業畢業設計的重視。如果條件允許，應該請化工企業的技術人員到學校向學生做專業方面的宣講，讓學生聽一聽來自生產一線的最新信息。目前，在新疆境內只有新疆大學開設有過程設備與控制工程本科專業，每年畢業一個民族班一個漢族約60名學生，而新疆境內的化工、石油、煤化工等國有及民營企業正不斷發展壯大，人才應該是供不應求。2014年新疆大學過程裝備與控制工程專業被評為新疆緊缺專業，投入400萬元資金作為專業建設經費，因此，不論從外部環境，還是從學校內部環境，本專業的發展都有廣闊的前景。作為畢業設計教師應該把這些優勢向學生講清楚，教師本人也應該身體力行，積極主動尋找有實踐背景的設計題目，使學生畢業后能迅速適應企業的工作環境。
2校企聯合指導畢業生的構想
在實踐教學基礎上，應該聘請企業工程人員與學校教師共同指導畢業生，使理論與實踐有機結合起來，課堂知識與實踐知識不至于產生脫節，使學生的理論水平與實踐技能得到同步提高。如果畢業設計題目是源于生產實際的題目，企業指導教師提供的資料和文件都是企業經過多方調研或從生產實踐總結的內部資料，學生知道題目的真實性又與今后的工作有密切聯系，則會使學生更加熱愛真刀真槍地鍛煉，通過畢業設計可以深入企業調研和實踐，可大大提高學生的工程實踐能力。
3指導教師言行對學生選擇畢業設計的影響
我校過程裝備與控制工程專業，每年由指導教師出畢業題目，再由學生選擇題目和指導教師，平時給學生印象較好的教師，比較容易得到學生的青睞，學生比較跟這類教師做畢業設計，相反，學生不太喜歡平時講課平淡或對學生要求及其嚴格的教師，學生的這種心理是可以理解的，學生就怕設計不過關，拿不上畢業證。因此指導教師應該不斷提高自己的業務水平和改善自己的管理水平，做到為人師表，人性化管理，充分參與到學生的畢業設計工作中，不能認為為難學生，特別是民族學生，由于漢語水平較低，普遍存在懼怕畢業設計的心理狀態。
4指導教師職稱職務對學生選擇畢業設計的影響
學生中普遍存在愿意選擇職稱高、學歷高的教師做為自己的指導教師的現象，我校化學與化工學院過程裝備與控制工程專業目前有9名教師，其中副教授3名，講師4名，實驗員1名，學歷均為本科及碩士，總體來說，本教研室教師學歷和職稱偏低，所以，教師應有一種緊迫感，爭取盡快晉升職稱，才能取得學生的進一步認可和信任，更好地為教學服務。
5總結
通過對新疆大學化學與化工學院過程裝備與控制工程專業畢業生選擇畢業題目的分析，可以得出以下結論和建議：(1)好的畢業設計課題能滿足社會的需求，能反映專業的最新技術進步，能激發學生的興趣，精心編制的畢業設計題目，在滿足本科畢業設計目的的前提下，將學生的畢業去向、用人單位現階段的任務、指導教師的科研項目及學生的興趣有機結合，充分體現課題的綜合性，實際性，前沿性，這樣才能引起學生的興趣，興趣是成功之母，學生有了興趣，才能保質保量完成設計任務。(2)教師的業務水平要隨著時代技術的發展而提高，教師應不斷提高自己的講課水平和自己的管理教育水平，因材施教，做學生的知心朋友，在學生中樹立良好形象。(3)教師應有上進心和緊迫感，多爭取科研課題，多與企業聯系，并盡快晉升職稱，職稱是衡量教師水平的重要指標。
作者：孫紅梅 努蘭·蘇力坦汗 單位：新疆大學化學與化工學院
