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集成電路儲存環(huán)境范文第1篇

關(guān)鍵詞：集成電路；電子元件；測量；故障；維修

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

集成電路是將基本的邏輯門以及它們的組合可以完成某種邏輯操作的電路集成在一塊基元的芯片或者電子電路。在電路中用字。IC。表示，即英文Integrated- circuit的縮寫。在實(shí)際使用中，我們需要關(guān)心的是它的主要參數(shù)和引腳分析。參數(shù)是指電參數(shù)和使用時的極限參數(shù)，其中電參數(shù)包括典型工作電壓下的靜態(tài)工作電流、增益、最大輸出功率。極限參數(shù)包括電源電壓、功耗、工作環(huán)境溫度和儲存溫度的極限值。

一、集成電路的檢測

我們在檢測前要了解集成電路及其相關(guān)電路的工作原理，熟悉所用集成電路的功能、內(nèi)部電路、主要電氣參數(shù)、各引腳的作用以及引腳的正常電壓、波形與元件組成電路的工作原理。具體如下：

（一）、確定檢修參數(shù)

檢修集成電路前，除要了解集成塊本身外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電氣性能參數(shù)、各引出腳的功能和正常使用電壓、波形等外，還應(yīng)了解它與元器件組成電路的原理。知道信號從那個引腳輸人到集成電路內(nèi)部， 對于信號在集成電路內(nèi)部的處理知道結(jié)果就可以了; 而輸出是從那個引腳到外電路的， 修理時要人為的輸人一個信號以檢查輸出正確與否，如是放大還是衰減。

（二）、集成電路引腳的識別

集成電路封裝形式多種多樣，引腳識別方法也不一樣。因此，在使用集成電路前，必須認(rèn)真查對識別集成電路的引腳，確認(rèn)電源、地、輸入、輸出、控制等引腳號，以免因接錯而損壞器件。

引腳排列的一般規(guī)律為：圓形集成電路，識別時，面向引腳正視，從定位銷順時針方向依次為1，2，3，4，…。圓形多用于模擬集成電路。扁平和雙列直插型集成電路，識別時，將文字符號標(biāo)記正放(一般集成電路上有一圓點(diǎn)或一缺口，將缺口或圓點(diǎn)置于左方)，由頂部俯視，從左下腳起，按逆時針方向數(shù)，依次為1，2，3，4，…。扁平型多用于集成電路，雙列直插型廣泛應(yīng)用于模擬和數(shù)字集成電路。

（三）、集成電路不在線直流電阻測量法

不在線直流電阻測量法是指集成電路沒有裝在印制電路板上或集成電路未與元件連接時，測量集成電路的各引腳對于地腳的正、反向電阻。具體測量方法是：首先，在集成電路手冊上或技術(shù)資料中找到被測集成電路的型號，查到該集成電路各引腳對地接地腳的正、反向電阻的參考值；其次，用萬用表R*1KΩ 檔，一般不用R*1Ω 檔測試，以防測試電流太大而損壞集成電路。測量前應(yīng)歐姆校零，還要熟悉引腳的功能，正、反向電阻值。用萬用表測量各腳與地之間的電阻值，并與正常值相比較，以判斷不正常的部位。當(dāng)然采用這種方法也必須事先知道正常時的電阻值。

（四）、要選用內(nèi)阻較大的測試儀表

例如測集成電路引腳的直流電壓時， 應(yīng)用表頭內(nèi)阻大于20 KΩ/V周的萬用表， 否則會產(chǎn)生較大的測量誤差。要使功率集成電路散熱良好，不允許在不帶散熱片的情況下，處于大功率工作狀態(tài)。引線要合理， 如要加接元器件來代替其內(nèi)部已經(jīng)要損壞的電路，應(yīng)選用小型元器件，以免造成不必要的寄生禍合。

（五）、測試時按照規(guī)范進(jìn)行

在測試的時候不要因?yàn)闇y試人員的不慎造成引腳間短路，電壓測量或用示波器探頭測試波形時，表筆或探頭不要由于滑動而造成集成電路引腳間短路，可以選用各個端子短接的外接板對等價引腳進(jìn)行測量。因?yàn)樗查g大電流對器件的沖擊會導(dǎo)致集成電路的損害。

（六）、在線直流電壓測量法

這種方法是判斷集成電路好壞的常用方法。它是用萬用表的直流電壓檔，測出各引腳對地的直流電壓值，然后與標(biāo)注的參考電壓進(jìn)行比較，并結(jié)合其內(nèi)部和電路進(jìn)行比較，據(jù)此來判斷集成電路的好壞。采用這種方法，必須事先了解正常時的各腳直流電壓(在強(qiáng)信號和弱信號兩種狀態(tài)下的直流電壓)。實(shí)際檢查時，因?yàn)楦髂_電壓的變化較小，因而有時會錯過不正常的部位；或有幾個管腳的電壓同時改變，使得判斷困難。為此最好能事先了解該集成塊的內(nèi)部電路圖，至少要有內(nèi)部方框圖，了解各腳的電壓是由外部供給的還是內(nèi)部送出的。這樣，會給判斷帶來很大的方便，比較容易判斷出故障的原因是由集成塊內(nèi)部還是其元器件引起的。

二、集成電路的性能檢測

為了保證數(shù)字系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地工作，精心檢測所采用的數(shù)字集成電路器件是必不可少的步驟。這種檢測包括對邏輯功能的檢測和必要時對某些參數(shù)的檢測。不僅在使用元器件前必須確切知道它的邏輯功能是否正常，而且在測試電路的過程中如果發(fā)現(xiàn)某些問題或故障時，還需要檢測其邏輯功能。數(shù)字集成電路器件邏輯功能的檢測分靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩個步驟，應(yīng)當(dāng)遵循的原則是。 先靜態(tài)，后動態(tài)。。

（一）、靜態(tài)測試

靜態(tài)測試的方法是：在規(guī)定的電源電壓范圍內(nèi)，在輸出端不接任何負(fù)載的情況下，將各輸入端分別接入一定的電平。測量輸入、輸出端的高低電平是否符合規(guī)定值，并按真值表判斷邏輯關(guān)系是否正確。靜態(tài)測試可以用數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱、邏輯電平筆、萬用表等完成。

（二）、動態(tài)測試

動態(tài)測試的方法是：在輸入端加入合適的脈沖信號，根據(jù)輸入、輸出波形分析邏輯關(guān)系是否正確。通常用示波器進(jìn)行動態(tài)測試，觀察其輸入、輸出波形與標(biāo)準(zhǔn)波形是否相同。

三、電路故障分析方法

電路故障分析對檢查故障具有決定性指導(dǎo)作用，沒有正確的電路故障分析過程和結(jié)果，就不會獲得檢修的成功，這里說明電路故障分析在檢查過程中運(yùn)用步驟和方法：

有了相對具體的電路部分后，通過電路圖在這些電路中找出測試點(diǎn)，決定是檢測電壓還是檢測電流或其它參數(shù)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，確定這一電路是否正常；檢查故障分析過程中，首先遇到具體故障現(xiàn)象，根據(jù)故障現(xiàn)象先從整體上進(jìn)行電路故障分析，即通過具體的故障現(xiàn)象定位電路出現(xiàn)故障的地方；有了上述分析結(jié)果，再回到電路中對所懷疑元器件進(jìn)行針對性的檢測和確定，最終結(jié)合電路圖定性出現(xiàn)的問題；對于不正常的電路進(jìn)行深層次分析，具體到元器件是否損壞、性能是否惡劣、有否開路或電路故障。

四、具體集成電路檢測和故障分析

集成電路O CL 功放電路圖如下圖所示。檢查分析如下：

檢查這種電路時，將揚(yáng)聲器先與電路斷開，以防檢查過程中的操作不當(dāng)損壞揚(yáng)聲器。注意：當(dāng)測量輸出引腳直流電壓不為0V 時，還應(yīng)該檢查揚(yáng)聲器是否已經(jīng)損壞。首先檢查集成電路的輸出引腳直流電壓，正常時為0V ；若不為0V 再測量正、負(fù)電源引腳上的直流電壓是否相等，不等時間差電源電路或電源引腳上的濾波電容；測量兩個電源引腳上直流電壓正常之后，測量集成電路的其他引腳的直流電壓。如果測量輸出引腳直流電壓為0V ，還要測量正、負(fù)電源引腳上的直流電壓是否有活是否正常。

五、集成電路使用的注意事項(xiàng)

集成電路使用時，電源電壓要符合要求。TTL電路為+5V，CMOS電路為3～18V，電壓要穩(wěn)，濾波要好。集成電路使用時，要考慮系統(tǒng)的工作速度，工作速度較高時，宜用TTL電路(工作頻率>1MHz)；工作速度較低時，應(yīng)用CMOS電路。集成電路使用時，不允許超過其規(guī)定的極限參數(shù)。集成電路插裝時，要注意管腳序號，不能插錯。CMOS集成電路多余的輸入端絕對不能懸空，要根據(jù)邏輯關(guān)系進(jìn)行處理。輸出端不允許與電源或地短路，輸出端不允許并聯(lián)使用。集成電路焊接時，不得使用大于45W的電烙鐵，連續(xù)焊接的時間不能超過10秒。

結(jié)束語

綜上所述，我們即可準(zhǔn)確地檢測出集成電路的有關(guān)性能指標(biāo)，正確地使用集成電路，使電路系統(tǒng)正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 高澤涵.電子電路故障診斷技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000,11.

集成電路儲存環(huán)境范文第2篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件；信息安全；創(chuàng)新技術(shù)

在現(xiàn)階段中，世界已成功步入信息時代、科技時代，我國也不甘落后，我國有關(guān)計(jì)算機(jī)的科技技術(shù)也在迅猛發(fā)展，然而隨著發(fā)展速度的加快計(jì)算機(jī)硬件的問題逐漸顯現(xiàn)出來，相較于計(jì)算機(jī)的發(fā)展來說較為落后，尤其引起人們關(guān)注的就是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題，這是一個很嚴(yán)肅的問題，這個問題會對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人們的信息數(shù)據(jù)造成或大或小的影響，所以，解決計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題勢在必行。

1計(jì)算機(jī)硬件安全的概述

在使用計(jì)算機(jī)的過程中，外部環(huán)境對計(jì)算機(jī)有很大的影響，所以對計(jì)算機(jī)運(yùn)行時外部環(huán)境的要求很苛刻，要求計(jì)算機(jī)外部環(huán)境清潔度較高，計(jì)算機(jī)溫度不能過高要適中，計(jì)算機(jī)四周電壓要保持穩(wěn)定，做到這些并保證外部環(huán)境良好就能夠盡可能確保計(jì)算機(jī)硬件正常運(yùn)行、不出故障。保證計(jì)算機(jī)硬件安全還有一個很重要的技術(shù)，這個技術(shù)叫做加固技術(shù)，計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中使用加固技術(shù)加固后能夠防震、防腐蝕以及防水，這樣的計(jì)算機(jī)能夠一整天在野外工作，所以加固技術(shù)是一個很重要的技術(shù)。計(jì)算機(jī)的硬件除了自身有問題會影響自身安全外也會有其他多方面因素對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成安全影響。例如，計(jì)算機(jī)的中央處理器內(nèi)部都會存在一系列集成保密的指令代碼，雖然說這些指令代碼是保密的，但是到底是否是絕對保密、安全的并不能得知。據(jù)悉，我國的中央處理器或許存在著病毒指令代碼或者陷阱指令代碼，外國能夠通過無線代碼激活中央處理器內(nèi)部的各種指令，使得計(jì)算機(jī)內(nèi)所有的信息、資料泄露，同時也可能會使計(jì)算機(jī)崩潰，并且這一崩潰將是毀滅性的，一旦這一消息是真實(shí)的，那么我國的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將隨時可能會被攻擊，導(dǎo)致硬件泄密、信息泄露，甚至更嚴(yán)重的是硬件泄密還會很大程度上影響電源安全，從而導(dǎo)致產(chǎn)生電源泄密的情況。電源泄密是什么呢？電源泄密是計(jì)算機(jī)所發(fā)出的電磁信號順著市電電線被傳導(dǎo)出去后被人為使用特殊的手段和工具把這一電磁信號攔截下來并加以還原。其實(shí)，計(jì)算機(jī)就像是人的身體，有很多零部件，計(jì)算機(jī)中的零部件每一個皆是能夠控制的，所以又出現(xiàn)了一個專業(yè)名詞就是可編程控制芯片，一旦這一可編程控制芯片的程序被準(zhǔn)確破解，那么就能夠控制計(jì)算機(jī)，所以現(xiàn)在要做的就是保證芯片是不能夠被控制的，因此，要做好計(jì)算機(jī)硬件安全防護(hù)工作，保證計(jì)算機(jī)硬件安全，保證計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全。綜上所述，可以看出，計(jì)算機(jī)硬件的最主要也是最重要的安全問題就是信息安全問題，信息安全重點(diǎn)工作就是保密、集成、實(shí)用，想要保證信息是安全的，就需要工作人員教授計(jì)算機(jī)購買用戶操作計(jì)算機(jī)的方式方法，從而確保計(jì)算機(jī)硬件安全以及整個系統(tǒng)信息的保密安全。計(jì)算機(jī)硬件一直在發(fā)展中，它的發(fā)展過程比較漫長，通過它的發(fā)展過程能夠知道一點(diǎn)，那就是計(jì)算機(jī)硬件安全是什么，它指的就是一個安全系統(tǒng)，這個安全系統(tǒng)是由以下三點(diǎn)結(jié)合在一起產(chǎn)生的，這三點(diǎn)分別是集芯片設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)以及工程設(shè)計(jì)。

2計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全發(fā)展現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有各種各樣的元件，這些構(gòu)件組合起來構(gòu)成了物理部件，也就是所謂的計(jì)算機(jī)硬件。根據(jù)分析調(diào)查得出，現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)硬件發(fā)生的安全問題基本上可以分為三種，相應(yīng)的，產(chǎn)生問題的原因也大概能分為三種，包括輸入設(shè)備、儲存介質(zhì)、輸出設(shè)備。首先，就輸入設(shè)備來說，以它為源頭產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)硬件安全問題大致有兩種，一種是所輸入的信息資料、數(shù)據(jù)資料存在問題引發(fā)安全威脅，一般情況下發(fā)生這種情況是因?yàn)檩斎氲男畔⒋嬖谀抉R病毒，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)安全受到一定程度的威脅。另一種是在輸入過程中沒有依法進(jìn)行運(yùn)作而造成安全問題爆發(fā)，一般情況下發(fā)生這種情況都會導(dǎo)致計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)被破壞與泄露，后果嚴(yán)重。其次，就儲存介質(zhì)來說，以它為源頭產(chǎn)生的安全問題主要是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的儲存介質(zhì)沒有給信息資料、數(shù)據(jù)資料提供安全保障，安全保護(hù)層沒有搭建起來就會導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)在面臨被破壞以及非法拷貝時毫無抵擋之力。最后，就輸出設(shè)備來說，以它為源頭產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)硬件安全問題主要是輸出設(shè)備自身具備的記憶性能會導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)輸出時的操作動作留下痕跡被復(fù)制下來，這在一定程度上使得信息數(shù)據(jù)處于危險狀態(tài)下。

3計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全分析

在信息時代迅猛發(fā)展的潮流下，計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題逐步顯現(xiàn)出來，相應(yīng)解決這些安全問題的方案也逐漸被提出來，其中有一些新興安全方案設(shè)計(jì)精妙，實(shí)用性高，并且成本不高、功耗不高，這類新興安全方案的主要代表有設(shè)計(jì)多樣性以及獨(dú)特數(shù)字簽名等。除此之外，在新興安全方案出現(xiàn)的同時還有一大批新興技術(shù)產(chǎn)生，如納米技術(shù)、光纖技術(shù)、射頻互聯(lián)技術(shù)以及等離子技術(shù)等，新興技術(shù)的出現(xiàn)使得新興安全方案發(fā)揮出更大的作用，但是任何事物都有兩面性，內(nèi)在變異有好的一面也有壞的一面，它能夠使得檢測惡意攻擊行為的復(fù)雜程度大大提升[1]。現(xiàn)階段已普及使用的硬件系統(tǒng)主要有新的安全原語設(shè)置、硬件木馬檢測、新型綜合技術(shù)、物理不可復(fù)制技術(shù)、硬件安全協(xié)議等。

3.1硬件木馬

根據(jù)上述可知硬件木馬檢測已被普遍應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，硬件木馬與病毒相似，都會對計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全造成威脅，是一種較為惡意的程序，這一惡意程序主要針對的是計(jì)算機(jī)原始芯片，它會惡意改變原始芯片。盡管在現(xiàn)階段看來僅有少部分硬件木馬被發(fā)現(xiàn)，但是由于硬件木馬對計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全影響程度很大，所以現(xiàn)階段大部分有關(guān)研究人員都積極對硬件木馬進(jìn)行研究。研究人員在研究過程中選用的研究模型有很多種，所以每個研究人員研究的難易程度不同，普遍情況下，那些過于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的結(jié)構(gòu)以及性能檢測無法有效檢測木馬攻擊。如果將工程變異忽略不計(jì)，那么檢測木馬的工作實(shí)際上就是針對一截輸入序列的有關(guān)功耗進(jìn)行測量，主要測量的功耗有兩個方面，一方面是開關(guān)功耗，另一方面是泄漏功耗，然后將測量結(jié)果與研究所用的模擬模型進(jìn)行對比。但是，之前忽略不計(jì)的工程變異對于硬件木馬的檢測工作來說，使得檢測工作的困難程度以及復(fù)雜程度大幅度加大。若在不是關(guān)鍵的路徑上安放木馬，或者讓已有的門電路和硬件木馬連接在一起并且將其隱藏起來，會使得硬件木馬檢測工作難度、復(fù)雜度加大，這時對硬件結(jié)構(gòu)或者對旁道進(jìn)行的檢測都無法達(dá)到預(yù)期效果。在近期又有新的檢測方法被提出，它們能夠避免前面提到的傳統(tǒng)檢測方法的弊端進(jìn)行木馬檢測，如熱調(diào)節(jié)技術(shù)。硬件木馬檢測方法仍在不斷被提出，這對計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全具有很大的意義。

3.2物理不可復(fù)制技術(shù)

計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全發(fā)展至今普遍被研究的還有一個課題就是物理不可復(fù)制技術(shù)，物理不可復(fù)制技術(shù)是一個新興的比較新的概念，物理不可復(fù)制技術(shù)前景廣闊，它能夠提供一組特殊的映射，該映射與芯片的制造工藝間存在依存關(guān)系，這種映射的方向是從輸入開始到輸出結(jié)束。其實(shí)物理不可復(fù)制技術(shù)采用數(shù)學(xué)或者是統(tǒng)計(jì)的方式實(shí)現(xiàn)逆向工程是很難的，這正是由于物理不可復(fù)制技術(shù)中存在的依存關(guān)系，除此之外，芯片的映射還存在不可預(yù)測的問題，這也使得實(shí)現(xiàn)逆向工程變得更加困難?，F(xiàn)階段，隨著對計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題以及物理不可復(fù)制技術(shù)的研究深入，越來越多的物理不可復(fù)制技術(shù)被研究人員提出，并加以試驗(yàn)，最終成功實(shí)現(xiàn)，然而，在很多現(xiàn)在被提出的物理不可復(fù)制技術(shù)方案里，仍舊存在輸入到輸出的映射數(shù)量有限、芯片結(jié)構(gòu)存在線性或者偏低非線性特性等問題，這些問題使得物理不可復(fù)制技術(shù)的安全水平大幅度降低[2]。通常情況下我們所知道的物理不可復(fù)制技術(shù)的結(jié)構(gòu)都或多或少存在一部分弊端，例如輸入到輸出數(shù)據(jù)庫的指數(shù)級不穩(wěn)定時常變化。物理不可復(fù)制技術(shù)中有一種是公開物理不可復(fù)制技術(shù)，它是一種能夠輕易被反向工程的特殊物理不可復(fù)制技術(shù)，能夠制造出一種剛剛興起的加密系統(tǒng)，這種系統(tǒng)被叫做非對稱加密系統(tǒng)。這種非對稱加密系統(tǒng)里，相應(yīng)的加密和解密密鑰是不一樣的。非對稱加密技術(shù)中，加密密鑰和解密密鑰不相同。在很多種狀態(tài)下，需要像物理不可復(fù)制技術(shù)或者公開物理不可復(fù)制技術(shù)以某種方式集成到設(shè)備電路的安全原語，有很多方式能夠?qū)崿F(xiàn)集成。

4計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全的策略

4.1做好內(nèi)置安全確認(rèn)工作

想要很好保證計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全，第一個需要做的事情就是做好內(nèi)置安全確認(rèn)工作，內(nèi)置安全確認(rèn)工作重點(diǎn)是在測試和制造計(jì)算機(jī)芯片時使用物理不可復(fù)制技術(shù)和外延平面集成電路技術(shù)以電路設(shè)計(jì)形式來保護(hù)硬件網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的協(xié)議也就是IP。那么怎樣來進(jìn)行內(nèi)置安全確認(rèn)工作呢？計(jì)算機(jī)硬件內(nèi)置安全確認(rèn)工作、保護(hù)工作的程序大概是下面的幾步，首先，使用物理不可復(fù)制技術(shù)將最初設(shè)計(jì)好的集成電路在集成電路制造工廠中進(jìn)行制造，在制造后能夠獲得一種發(fā)生變異的公開物理不可復(fù)制技術(shù)序列，再通過電子設(shè)計(jì)自動化工具進(jìn)行編譯工作，從而能夠得到新的產(chǎn)物也就是物理版圖，把前面已獲得的公開物理不可復(fù)制技術(shù)序列和已經(jīng)過加密處理的集成電路信息進(jìn)行合成然后得到校驗(yàn)密鑰，接下來就在剛剛得到的集成電路的物理版圖中挑選關(guān)鍵區(qū)域，把校驗(yàn)密鑰進(jìn)行加密處理后得到驗(yàn)證模塊，隨后把驗(yàn)證模塊加在最初設(shè)計(jì)好的已形成保護(hù)層的集成電路的物理版圖上，最后將其應(yīng)用到集成電路產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中[3]，從而就完成了內(nèi)置安全保護(hù)工作。有關(guān)工作者通過對內(nèi)置安全保護(hù)工作的了解和認(rèn)識能夠更好進(jìn)行內(nèi)置安全確認(rèn)工作，從而更好保障了計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全。

4.2檢測外置輔助安全

想要更好改善現(xiàn)存的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題還需要采取的策略就是做好外置輔助安全檢測工作?，F(xiàn)階段，大多數(shù)都會使用可靠性R、可用性A、可維修性S3個指標(biāo)也就是RAS技術(shù)來進(jìn)行對外置輔助安全的檢測工作，與此同時，外置輔助安全檢測工作還要依賴可以信任的密鑰關(guān)機(jī)部門制造公開密鑰以及私用密鑰，其中公開密鑰一般是被把信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加密然后保存在電路里面，而私用密鑰一般被安置在用于檢測外置輔助安全的密鑰儲存器內(nèi)。

4.3研發(fā)時注重安全設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題是多方面存在的，所以在進(jìn)行計(jì)算機(jī)安全設(shè)計(jì)的整個過程里不僅僅需要加強(qiáng)對技術(shù)領(lǐng)域的監(jiān)管檢測，還需要關(guān)注多方面，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)想法、設(shè)計(jì)工作者以及實(shí)施工作時的重點(diǎn)這些因素產(chǎn)生計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題。除此之外，現(xiàn)階段存在的一個問題是計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)研發(fā)工作者不夠了解計(jì)算機(jī)硬件，認(rèn)識計(jì)算機(jī)硬件的程度不深，所以還需要提高他們對計(jì)算機(jī)硬件的了解與認(rèn)識，與此同時，還需要更加注重計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全功能[4]。總之，在設(shè)計(jì)研發(fā)中要注意內(nèi)置以及外置，搞好設(shè)計(jì)安全，制定計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全檢測制度以及相關(guān)檢測程序，除此之外，還要注意評估輸入設(shè)備、儲存介質(zhì)與輸出設(shè)備，以便發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

4.4注重創(chuàng)新技術(shù)

計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題的出現(xiàn)追根究底還是由于相關(guān)技術(shù)水平還有待提高，在目前來看無法適應(yīng)時代的進(jìn)步，所以，想要解決計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題重點(diǎn)需要注意創(chuàng)新技術(shù)，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)硬件的安全設(shè)計(jì)技術(shù)。

5結(jié)語

綜上所述，計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題需要引起設(shè)計(jì)人員、研究人員、使用人士的廣泛注意，不可以忽略問題、輕視問題，要敢于面對問題并采取正確的方式，研究更為有效的技術(shù)來解決問題，保證計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全，保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾顥.計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2016(4):222.

[2]王科超.計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)安全探究[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(8):135-136.

[3]劉亮.計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)安全問題分析[J].黑龍江科技信息,2015(17):232.

集成電路儲存環(huán)境范文第3篇

關(guān)鍵詞：單片機(jī) PLC通信 研究 應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)社會，PLC通信和單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但是兩者都存在著不可克服的缺陷，由于社會的需要，因此根據(jù)實(shí)際將兩者結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)異的設(shè)計(jì)。譬如在PLC設(shè)備上添加A/D通管所需的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單片機(jī)添加A/D通管的成本，，兩者在許多方面可以進(jìn)行互補(bǔ)，將PLC和單片機(jī)兩者相結(jié)合可以有效的降低成本、節(jié)約空間，兩者的通信在實(shí)際應(yīng)用中具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

1.概述

1.1.單片機(jī)概述

單片機(jī)是計(jì)算機(jī)的一個分支，其由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的五大部分之一CPU集成至單塊集成電路中而產(chǎn)生MPU或ALU，此后MPU朝著兩個方向發(fā)展，產(chǎn)生了多功能的將儲存器和輸入/出接口等全部集成到一塊集成電路的SOC，這就是當(dāng)今廣泛適用的單片機(jī)的雛形。單片機(jī)所具有的功能主要是CPU、儲存器、定時器、接口電路等方面，將這些功能都集中于一塊電路芯片上，而形成的微型計(jì)算機(jī)，別稱微控MPU。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，其中對于通信領(lǐng)域的作用也很突出。因?yàn)槠滟Y源豐富、性能全面并且通用性強(qiáng)，在現(xiàn)今的單片機(jī)領(lǐng)域中，單片機(jī)的種類層出不窮，功能也越來越強(qiáng)。

1.2.PLC概述

PLC是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)裝置。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC這種產(chǎn)品需要控制程序的配合才能發(fā)揮其控制功能，因此在沒有安裝程序前的PLC是不具有適用價值的。PLC對于工業(yè)環(huán)境控制有著重要作用，但是必須借助相應(yīng)的二次開發(fā)即程序安裝才能實(shí)現(xiàn)其功能。

1.3.單片機(jī)與PLC的異同

首先，兩者之間的可比性并不強(qiáng)，PLC可以說是在單片機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而單片機(jī)則是一種集成電路。單片機(jī)可以適用的領(lǐng)域范圍非常廣，而PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個分支，PLC技術(shù)中涉及到單片機(jī)技術(shù)，但是并不是單片機(jī)技術(shù)的簡單延伸，PLC技術(shù)在單片機(jī)技術(shù)上是有很大創(chuàng)新的。單片機(jī)的資源費(fèi)用相比于PLC來的低，對于成本控制是較有效率的。但是兩者之間的技術(shù)含量是不分高下的，并不存在哪一種技術(shù)較為高級的問題，適用單片機(jī)只是可以更節(jié)約成本，減輕浪費(fèi)現(xiàn)象，并且其編寫的程序相對較為合理。

2.單片機(jī)與PLC通信的研究

2.1.單片機(jī)與PLC結(jié)合通信的優(yōu)點(diǎn)

兩種技術(shù)都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，PLC分布較廣、接入方便，并且在接入方面PLC存在費(fèi)用低、成本控制效果好的情況，對于用戶來說是一大福利。單片機(jī)占地面積小、價格普遍較低、使用方便，適合于室內(nèi)辦公、民用建筑電力等核心部位，前者可變成邏輯控制器使用簡單，抗干擾能力強(qiáng)，并且在惡劣環(huán)境下工作抗干擾能力強(qiáng)，這是后者所不具備的。因此將單片機(jī)遇PLC結(jié)合起來，可以做到揚(yáng)長避短，兩者通過通信進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)實(shí)時采集數(shù)據(jù)。

2.2.單片機(jī)與PLC通信的應(yīng)用

PLC是在單片機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是單片機(jī)的一個特殊的應(yīng)用系統(tǒng)，它不具有單片機(jī)那么廣泛的應(yīng)用范圍，兩者相結(jié)合，通常采用單片機(jī)作為的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種功能為基礎(chǔ)的方法，單片機(jī)一般采用c語言、匯編語言等，其安全性能非常強(qiáng)。但是單片機(jī)具有維護(hù)難度大的缺點(diǎn)，因此單項(xiàng)工程上應(yīng)該盡量選用PLC，而對于大量通信配套項(xiàng)目則應(yīng)該采用兩者相結(jié)合的形式，在單片機(jī)中嵌入PLC系統(tǒng)，提高通信的性能。

2.3.通信程序

一般包括單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)通信程序和PLC接收數(shù)據(jù)通信程序。在單片機(jī)的端口安裝數(shù)據(jù)寄存器，如果向數(shù)據(jù)寄存器中寫入數(shù)據(jù)，就會立即發(fā)送數(shù)據(jù)，而如果進(jìn)行讀入操作，就會啟動接收過程。當(dāng)單片機(jī)與plc通過rs―232c串行接口進(jìn)行通信時，發(fā)送過程主要有單片機(jī)向plc發(fā)出命令幀格式，發(fā)送過程結(jié)束之后，plc做出響應(yīng)，同時單片機(jī)接受響應(yīng)幀格式，這種過程稱為接受過程通信過程主要由單片機(jī)進(jìn)行啟動和接受不需要運(yùn)用plc進(jìn)行編制程序。以PIC16F877單機(jī)片和S7-200PLC組合為例，一般單機(jī)片采用定長發(fā)送，報文由五個字節(jié)組成，這種發(fā)送形式對于實(shí)時性要求較低，因此可以加入延時程序，但是要注意單片機(jī)在睡眠狀態(tài)下的異步通信是不可進(jìn)行的。PLC一般采用字符接收完成終端接收數(shù)據(jù)，并且根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)長度設(shè)置數(shù)據(jù)幀的接收完結(jié)狀態(tài)。在接收完數(shù)據(jù)后計(jì)算出相應(yīng)的異和校驗(yàn)碼，并與單機(jī)片傳輸過來的校驗(yàn)碼相對照，不同則舍去，不重復(fù)發(fā)送。

結(jié)語：現(xiàn)代工業(yè)社會對于PLC和單機(jī)片的應(yīng)用越來越廣，PLC和單機(jī)片都是通信領(lǐng)域非常實(shí)用的技術(shù)，但是兩者都存在固有的缺陷和不足，因此在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，將PLC與單機(jī)片技術(shù)相結(jié)合，如串行通信技術(shù)，具有實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，有利于遠(yuǎn)距離傳輸。隨著科技的不斷進(jìn)步，單機(jī)片和PLC也在不斷的更新，進(jìn)一步將兩者有效的結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)，從而創(chuàng)造更高的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]武林俊，劉振灝，朱立新；用可編程序控制器（PLC）控制加速器[J]；電子技術(shù)應(yīng)用；2000年12期

集成電路儲存環(huán)境范文第4篇

摘 要：單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于單片機(jī)來說，溫度和濕度的控制極為重要，溫濕度的控制會對單片機(jī)的正常工作提供充足的保障。該文就單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研究意義、主要電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)論述，希望為我國此行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展做出些許貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 溫濕度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH811 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0022-02

溫濕度控制器是以先進(jìn)的單片機(jī)為控制核心，采用進(jìn)口高性能溫濕度傳感器，可同時對溫度、濕度信號進(jìn)行測量控制，并實(shí)現(xiàn)液晶數(shù)字顯示，還可通過按鍵對溫、濕度分別進(jìn)行上、下限設(shè)置和顯示，從而使儀表可以根據(jù)現(xiàn)場情況，自動啟動風(fēng)扇或加熱器，對被測環(huán)境的實(shí)際溫、濕度自動調(diào)節(jié)的設(shè)備。在大多數(shù)生產(chǎn)過程中，溫度和濕度是非常重要的參數(shù)?，F(xiàn)如今，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，很多工業(yè)生產(chǎn)和制造設(shè)備都采用了全新的自動化技術(shù)，想要在生產(chǎn)過程中使這些自動化設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，溫濕度的控制系統(tǒng)是必不可少的?？梢?，良好的溫濕度控制系統(tǒng)是設(shè)備能夠正常運(yùn)行的基本保障。

1 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究意義

溫度和濕度無疑是最不容易控制的，可是現(xiàn)在很多的工廠都有嚴(yán)格規(guī)定的溫濕度指標(biāo)，在這種背景下，優(yōu)質(zhì)的溫濕度控制系統(tǒng)的使用是非常重要的。

在實(shí)際的生產(chǎn)過程和儲存過程中，溫濕度的控制直接影響著產(chǎn)品的品質(zhì)。為了保障更多的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須要加強(qiáng)對于溫濕度的監(jiān)控，但是傳統(tǒng)的人工監(jiān)控方法又過于費(fèi)時和費(fèi)力，對于時機(jī)的把握也不是那么到位，經(jīng)常容易出現(xiàn)失誤。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫濕度檢測控制技術(shù)也越來越成熟，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。所以，從數(shù)字化的單片機(jī)技術(shù)入手，向著自動化、數(shù)字化、智能化的方向不斷發(fā)展是當(dāng)前的首要任務(wù)。

2 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的主要電路

2.1 溫濕度控制系統(tǒng)的顯示電路

目前，溫濕度控制器顯示設(shè)備一般是LCD1602，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)型液晶模塊。這種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16×02即32個字符（16列2行）。一般是用3.3 V或者5 V特的工作電壓，并且對比度是可以調(diào)整的。其中包括了很多復(fù)位電路，可以提供很多控制指令，例如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。

2.2 繼電器控制電路

繼電器是一種電控制器件，當(dāng)輸入量達(dá)到規(guī)定的數(shù)值以后，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器，具有很強(qiáng)大的控制性。溫濕度控制電路一般由4個繼電器組合而成，當(dāng)溫度達(dá)到一定強(qiáng)度的時候，指定的繼電器就會產(chǎn)生吸合作用來降低溫度。同理，4個繼電器分別對應(yīng)高溫，低溫，高濕度，低濕度等4種現(xiàn)象。

2.3 聲光報警器

聲光報警器，又被稱為聲光警號，可以同時發(fā)出聲、光兩種警示信號。一般設(shè)計(jì)采用的是LED紅綠燈，當(dāng)檢測到的數(shù)據(jù)超過規(guī)定數(shù)值，就會亮起紅燈，并且發(fā)出警示聲來提醒人們。工作電壓可定制，一般采用220 V電壓。聲光報警器可以讓工作人員更加及時地發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行應(yīng)對，有效地降低了由于溫濕度帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 檢測電路

在設(shè)計(jì)過程中，一般采用溫濕度傳感器DHT11作為主要的檢測電路，DHT11是一款有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器。 精度濕度±5%RH，溫度±2℃，量程濕度20%～90%RH， 溫度0 ℃～50 ℃，并且采用了專用的溫濕度傳感器及數(shù)字模塊采集技術(shù)，是一款復(fù)合型傳感器，不需要額外的部件，超低能耗和超遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)使其具有優(yōu)良的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。

3 單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)一般分為兩大部分。

首先，介紹次程序和主程序，次程序主要包括定時器ER的中斷、數(shù)據(jù)的輸入和輸出，溫濕度規(guī)定數(shù)值的規(guī)定和檢測等等，屬于一個類似于輔助的程序。主程序，溫濕度控制系統(tǒng)的主程序也被稱為主函數(shù)，在給主函數(shù)充電后，主函數(shù)可以啟動溫濕度檢測電路，通過檢測來收集數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)接收和處理，之后再向LCD1602液晶顯示器傳輸并且顯示出來加以判斷。如果溫濕度不符合要求，對應(yīng)的繼電器就會通過吸合反應(yīng)來達(dá)成降低溫度、降低濕度或者升溫等目的，反之如果溫濕度沒有超過規(guī)定的數(shù)值，那么再進(jìn)行下一步檢測。通過對子函數(shù)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)定時采樣和及時有效的處理，采用LCD1602來調(diào)控函數(shù)主要是對溫濕度當(dāng)中的LCD顯示加以控制。

其次，此系統(tǒng)中斷與子程序調(diào)用的設(shè)計(jì)過程中，要對程序進(jìn)行初始化處理，然后將脈沖方式的中斷信號輸向外部中斷源，將中斷源進(jìn)行中斷，再進(jìn)行相關(guān)地址的更改，促進(jìn)信號轉(zhuǎn)換硬件的順利使用。經(jīng)過一系列的信號轉(zhuǎn)換，將最終的數(shù)字信號儲存在緩沖區(qū)域內(nèi)。

4 結(jié)語

隨著世界科技的不斷進(jìn)步，單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上發(fā)揮著越來越重要的作用。該次設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中最常用的集成芯片，具有體積小、重量輕、廉價、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。為了讓經(jīng)濟(jì)更好更快地發(fā)展，企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中必須采用單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)，這樣不但可以加快產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，同樣也可以提升產(chǎn)品的品質(zhì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要結(jié)合實(shí)際，根據(jù)企業(yè)需要來設(shè)計(jì)合適的單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)，提升企業(yè)的核心競爭力，推動國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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集成電路儲存環(huán)境范文第5篇

大量試驗(yàn)研究表明，谷物的電阻值與水分值之間存在明顯的函數(shù)關(guān)系。谷物的電阻特性具體表現(xiàn)為:含水率在9%～20%之間時，谷物電阻值的對數(shù)與水分值呈線性關(guān)系，在該范圍內(nèi)，谷物的電阻值變化范圍從1～幾十MΩ不等;此外，不同溫度條件下，同一水分值的谷物電阻值也不一樣。谷物的電阻特性確保了在線式谷物水分測量儀理論上的可行性，而控制溫度對測量精度的影響是提高測量精度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。溫度的影響可分為兩個方面:一是同一水分值的谷物在不同溫度條件下其電阻值不同;二是測量電路在不同的溫度下產(chǎn)生的漂移對測量結(jié)果的影響。溫度對谷物電阻值的影響具有一定的規(guī)律性，通過建立數(shù)學(xué)模型采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒杀苊馄鋵y量精度的影響，而測量電路隨不同溫度產(chǎn)生的漂移難以采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ?。因此，采用測量儀環(huán)境溫度控制系統(tǒng)，對測量儀測量電路的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)控，使其在測量精度最為穩(wěn)定的溫度條件下工作。

2谷物水分測量儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電阻法的谷物水分測量儀主要由電刷、螺旋外殼、電極A、內(nèi)螺旋軸(電極B)、料斗、減速箱體、集成電路殼體、顯示屏、按鍵板、測量控制電路系統(tǒng)以及制冷制熱溫度控制系統(tǒng)等組成。整個測量儀裝在干燥機(jī)箱體上，取樣碾壓測阻機(jī)構(gòu)裝在干燥機(jī)的內(nèi)部;安裝在螺旋外殼內(nèi)的內(nèi)螺旋軸在驅(qū)動電機(jī)的帶動下與螺旋外殼形成螺旋推進(jìn)式碾碎和擠壓;絕緣層使電極A與螺旋外殼絕緣，并與內(nèi)螺旋軸(電極B)形成環(huán)形物料出口。該出口亦是碾碎的谷物阻值測量通道，內(nèi)螺旋軸通過電刷保證其在旋轉(zhuǎn)的過程中將信號可靠地輸送出來。整個測量控制電路置于干燥箱體外面的集成電路殼體中，該密閉容器內(nèi)通過制冷制熱溫度控制系統(tǒng)保持溫度恒定，從而降低溫度對測量電路元件的影響。工作時，干燥機(jī)在干燥的過程中不斷地取樣經(jīng)料斗落料，螺旋機(jī)構(gòu)在電動機(jī)的帶動下一邊將谷物碾碎，一邊不斷地將碾碎的谷物擠出以通過環(huán)形測量通道。該結(jié)構(gòu)可以保證測量結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性，電極A和電極B的信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號與干燥溫度采集信號一同送入單片機(jī)，通過單片機(jī)預(yù)先標(biāo)定的程序可以快速地顯示出谷物的水分值;用戶可以通過按鍵板事先輸入最終水分值，當(dāng)達(dá)到這一水分值時控制系統(tǒng)將控制干燥機(jī)停止干燥。

3谷物水分測量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．1測量控制系統(tǒng)總體規(guī)劃

谷物水分測量控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)、水分值測量模塊、溫度傳感器、電源模塊、按鍵輸入模塊、通信串口、顯示電路、電機(jī)驅(qū)動模塊及控制信號等組成。其中，控制信號包括電路環(huán)境溫度調(diào)整、蜂鳴器控制信號及干燥機(jī)控制信號。

3．2單片機(jī)的選擇

單片機(jī)是谷物水分測量控制系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)涉及到谷物電阻值的測量與干燥溫度的補(bǔ)償、電路環(huán)境溫度的測量與控制、按鍵掃描控制，以及顯示系統(tǒng)顯示等模塊，運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，形成一個集采集、運(yùn)算、存儲、顯示、控制為一體的智能化測量控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)所選用的STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器;擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得能為該測量控制系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

3．3水分值測量模塊設(shè)計(jì)

測阻模塊由環(huán)形測量通道、電極A、電極B及R/V轉(zhuǎn)換電路等部分組成。目前，電阻的測量有很多方法，該測量模塊選擇比例法將電阻量轉(zhuǎn)化為電壓量間接測量。測量時，被碾碎的谷物通過電極A與電極B之間時所測電阻為Rx，與Rx相串聯(lián)一個電阻R0。由分壓原理可知ADC0端的電壓值隨著電阻Rx的變化而變化，ADC0端與單片機(jī)的引腳39相連接，通過單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)化可以讀出電壓值，單片機(jī)根據(jù)預(yù)先儲存的標(biāo)定值就可以快速地測出谷物的水分值。

3．4溫度測量與控制模塊設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的谷物水分在線測量系統(tǒng)溫度測量分為兩塊，一是谷物干燥溫度的測量，一是測量儀電路環(huán)境溫度的測量;前者用于對水分測量值進(jìn)行溫度補(bǔ)償，后者用于控制電路環(huán)境處于最適的恒定溫度條件下。溫度測量選用兩個DS1820單線數(shù)字溫度傳感器分別測量。DS1820在與單片機(jī)連接時只需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通信，在使用過程中不需要任何件，具有低功耗、微型化、高性能、低成本、精度高等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的兩個I/O端口分別與兩個DS1820的信號輸出線相連采集溫度信號。電路環(huán)境溫度控制依靠微處理器根據(jù)測量值智能控制制冷制熱，確保密閉電路環(huán)境的溫度處于一定范圍內(nèi)。

3．5顯示模塊設(shè)計(jì)

顯示模塊用于實(shí)時顯示當(dāng)前燥谷物的水分值及干燥溫度、谷物品種等參數(shù)信息。該顯示模塊選擇1602液晶，能夠提供各種控制命令，如清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能，具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)。1602的7～14引腳與單片機(jī)P0連接;1、16引腳接GND;2、15引腳接VCC;4、5、6不連接;3引腳串聯(lián)一個滑動變阻器，用來控制屏幕的背光亮度。

3．6通信模塊設(shè)計(jì)

通信模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的信號接收與發(fā)送，STC89C52單片機(jī)的串行通信接口是P3．0和P3．1，接口輸出的是TTL電平。由于TTL電平的通訊距離有限，本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片使TTL電平轉(zhuǎn)為RS232電平，通過RS232接口使通訊距離大大提升。電腦上的COM口就是RS232接口，STC單片機(jī)也是通過此COM口燒寫程序的。電路中的MAX232外接電容C31、C32、C33和C34，可將輸出電位差拉高，與接口RS232電平相符合。C35是電源濾波電容，這里只起到穩(wěn)定電源的作用。MAX232的9、10引腳分別于單片機(jī)上的10、11引腳相連接。

4軟件設(shè)計(jì)

在線式谷物水分測量系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)，C語言編寫程序，除主程序外還包括初始化模塊、按鍵輸入模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、溫度采集模塊、水分?jǐn)?shù)據(jù)采集模塊、水分值計(jì)算處理模塊、顯示模塊、電路恒溫環(huán)境控制模塊、干燥機(jī)控制模塊，以及通信模塊等子程序。模塊化程序設(shè)計(jì)方案使得所設(shè)計(jì)的程序清晰，便于后期的修改和維護(hù)。軟件設(shè)計(jì)所要達(dá)到的主要功能分為測量與控制兩大部分，測量分為溫度的測量與谷物水分值的測量。谷物水分值的測量受多重因素的影響，因此采取多次測量求平均值與剔除粗大誤差相結(jié)合的方法并根據(jù)所測谷物干燥溫度進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算出所測谷物水分值?？刂浦饕刂齐娐翻h(huán)境處于恒定的最適溫度狀態(tài)，以及當(dāng)所干燥的谷物達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時可以控制干燥機(jī)停止干燥。

5結(jié)論