時間：2022-08-24 18:11:47
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關鍵詞：PL3105直接序列擴頻載波通信軟件設計
引言
隨著嵌入式系統及集成電路技術的飛速發展，針對智能儀表應用而設計的專用芯片獲得了長足發展。智能儀表一般要具備CPU單元、顯示單元、標準工業總線接口、A/D信號轉換、實時鐘、看門狗等功能。傳統的智能儀表設備在選定了CPU后，需要配置復雜的功能芯片及接口芯片，完成顯示驅動、外部程序存儲、數據存儲及其它要求功能。眾多的接口芯片導致儀表的體積大、成本高、功耗增加、可靠性降低；同時調試、維護困難。
為適應智能儀表的應用需要，針對某類產品的專用單芯片上系統SoC(SystemonChip)解決方案獲得了巨大的發展機遇。國內外各IC設計公司都針對不同領域、不同應用需求推出了各自的SoC產品。具有8051指令兼容高速微處理器的SoC產品PL3105，采用最新的CMOS數/模混合工藝制造，是針對智能儀表行業應用而推出的低成本、高性能的解決方案。
1PL3105的主要特點
采用8051指令兼容的高速微處理器，軟件易于開發；具有8/16位雙模式ALU、8倍速于標準51，運行速度快，數據處理能力強。圖1為PL3105的基本功能結構方框圖。
針對智能儀表的應用，PL3105內部集成了2通道16位精度的∑—Δ調制A/D，LED（8×8筆劃式）/LCD（24×4筆劃式）顯示驅動模塊，2個UART，內置1KB的RAM和16KB的E2PROM程序存儲器（采用ISP方式編程）；內置低功耗實時鐘。同時集成了完善的電壓監測，上電、掉電復位，看門狗電路，確保了工業環境下運行時系統的可靠性。
內嵌的載波通信控制單元，使產品具備了在低壓電力線上組網、遠程通信的強大功能；最低壓電力線載波通信接口專用芯片PL2101的升級，具有強抗帶內同頻干擾能力，靈敏度高的優點。內嵌的CPU通過配置寄存器來實現對載波通信的控制，比PL2101芯片的接口方便，可靠性更高。
2載波通信的工作原理
載波通信采用直接序列擴頻的BPSK（BipolarPhaseShiftKeying）調制解調方式：將要發送的信息用偽隨機碼序列擴展到較這的頻帶上，在接收端用同樣的偽隨機碼序列來進行同步接收，恢復信息。接收的過程包括載波信號的捕獲和同步。
捕獲是接收模塊在擴頻序列精確同步前，搜索接收信號，使接收信號的擴頻序列與本地擴頻序列在相位上進入可同步保持的范圍之內，即二者的相位在一個擴頻序列碼元之內。采用每次滑動步長為半個位的串行積分搜索方式，理論上最大捕獲時間需要29個數據位（15位PN碼時）。捕獲完成后進入跟蹤階段，動態地高速本地偽碼產生器的時鐘速率，使本地偽碼能夠自動地和接收到信號的偽碼保持精確同步。擴頻序列的跟蹤電路采用全數字基帶延遲鎖定環（delaylockedloop）電路。
解擴過程為保證捕獲和同步均能完成，發送模塊在每次傳送有效數據前至少發送40個位全“1”，用作捕獲和同上訓練（15位PN碼）。
由于所選用的擴頻偽碼具有很強的自相關性，所以通過比較本地偽碼和接收序列之間的相關性與設定閾值的高低，來判定是否停止偽碼的滑動、完成捕獲。500bps時，默認的捕獲門限值為30H。載波通信的擴頻、解擴工作完全由SoC內部的硬件電路實現，簡單可靠，解擴閾值可以軟件調節。
圖2（a）、（b）為PL3105內部的載波通信發送/接收工作時序圖，收發數據位在芯片內部連接到P3.7，芯片未做封裝引出。
載波通信控制器采用幀同步方式的串行移位通信，半雙工方式，速率500bps/250bps可選；中心頻率為120kHz，帶寬為±7.5kHz。內嵌的CPU使用外部中斷2（INT2），同步收發中斷，載波通信配置流程如圖3所示。
①使能INT2中斷（EX2=1），且為下降沿觸發方式（IT2=0）。
②使能載波通信控制位PLM_SSC(EXT_CFG.0=1,INT2作為載波通信同步信號的中斷。
③載波收發控制位PLM_RS(EXT_CTRL.0)=1時，載波控制器處于發送狀態；PLM_RS(EXT_CTRL.0)=0時，載波控制器處于接收狀態。
④載波發送復位寄存器：用于避免載波通信模塊長時間處于發送狀態，使整個通信系統處于失控狀態而設置。它是一個13位計數器，發送狀態時，計數器速減，遞減到0后，載波發送模式被強制返回接收態；接收態時，計數器停止工作。長時間發送數據時，需要向PLM_RST寄存器寫入“A2H”，寫入后計數器自動復位，保持發送。
低壓電力線載波通信的原理結構框圖如圖4所示。需要配合的功率放大、接收回路工作，載波通信的距離與電路設計優劣、功率大小等密切相關。
3接收和發送的軟件設計
載波通信為總線方式通信，所以載波模塊的常態必須設置為接收態、不同的載波模塊必須分配不同的通信地址。模塊接收到校驗正確的命令后，只有地址相同的模塊才允許按規約進行應答。由于載波通信速率相對主頻低很多，為提高CPU效率，接收和發送一般均設計為外部中斷方式處理；每次進入中斷，完成對1位數據的接收或發送處理。
按圖3所示流程對模塊進行配置、選擇速率為500bps后，內部自動選擇為15位PN碼。載波通信控制器即進入接收態，進行載波信號的捕獲和同步。
接收時，捕獲和同步過程由載波通信控制單元的硬件電路自動完成，不需要軟件部分參與。由于電力線的哭聲一直存在，所以有效數據前必須增加同步幀頭，依據相關性標準選擇為0x09、0xAF，后續為通信的有效數據體及校驗字節。
圖5為載波通信接收過程框圖。載波通信控制單元解擴出1位數據后，產生一次中斷。接收時，首先采用16位接收窗口、1位滑動方式來接收通信的同步幀頭0x09、0xAF。幀頭接收成功后，后續數據按每8位一個字節的方式進行截取，得到傳送的有效數據。接收過程中，按有關的通信協議進行地址判別、長度接收、校驗計算。地址相同的模塊對符合通信協議的數據進行應答，轉入發送態。
圖6為載波通信發送過程框圖。用于載波通信的主叫方發出命令或接收方的應答。置為載波發送態時，載波通信控制單元發送完1位的擴頻數據，自動產生一次中斷，允許下一次數據發送。根據捕獲和同步過程需要，首先發送至少40位的全“1”；然后按位發送同步幀頭0x09、0xAF；之后根據用戶的有關通信協議按位發送通信地址、數據長度、數據體、校驗等字節。
數據全部發送完成后，載波模塊即可轉入接收態。但為確保待發送數據的最后一個位發送成功，必須在發送完最后一位數據后等到下一次發送中斷到來后，才可以轉換載波發送態到接收態。
載波發送未，將全部數據發送完成前，CPU必須及時向PLM_RST寄存器寫入“A2H”，使計數器復位，避免自動復位提前進入載波接收態。發送中斷程序如下：
voidPLM_int(void)interrupt7//載波收發中斷
{if(PLM_RS==1)zb_tx();//載波發送中斷服務程序
elsezb_rx()；//載波接收程序服務程序，略
}
voidzb_tx(void)//載波發送程序
{if(len8==0)s_byte=buf_send[zbs_count];//取待發送字節到位發送緩沖
ACC=s_byte;
P3.7=ACC^7;//位發送，最高位在前
s_byte=s_byte<<1;//左移
len8++;//移位計數計算
if(len8>7)//8位發送完畢
{zbs_count++;//下一字節
len8=0;//移位計數清零
}
PLM_RS=1;//載波發送允許
PLM_RST=0xA2；//載波發送復位寄存器清空
}
福建電大學生學籍管理系統軟件是以學籍管理為中心，面向學校領導、教務管理人員、以及其他有關工作人員以及學生的一體化的學籍管理系統軟件，可實現包括學生成績打印、學歷證明打印、相關信息查詢、學生成績統計、后臺數據管理和維護以及數據庫備份等功能。按照系統需要完成的功能可分為：（1）教學計劃管理：教務管理人員選擇不同的分校（教學點）、年級、專業，輸入教學計劃包括課程名稱，課程學分，選修必修等信息。（2）學生信息管理：包括學生修過的課程成績和畢業情況，還包括課程成績錄入：選擇不同的分校（教學點），學生的年級專業，在輸入學生基本信息的同時系統根據學生的年級，專業等基本信息自動查詢生成學生應修的學科，并在同一個頁面中顯示學生所有課程的成績。（3）查詢學生信息：普通用戶通過輸入學生的姓名、年級、分校（教學點）、學號其中的若干個模糊信息來查詢到該學生的所修課程成績和畢業情況。（4）學籍數據統計：教務管理人員可根據分校工作站、年份、專業等關鍵字統計對應的學籍檔案數據，還包括各種數據的分布圖如某課程的成績分布情況等信息。（5）權限日志功能：由超級管理員進行創建各用戶，并給相關用戶授權分配管理權限。查看日志，日志中對學籍檔案數據的特殊操作如修改刪除等操作記入日志，并說明操作的原因以便查對。（6）系統管理：由超級管理員進行包括分校、教學點、專業類型、課程形式等基本信息的維護。還包括整個系統得環境變量，數據庫備份等內容。（7）開具成績證明：教務管理人員通過學生的姓名、年級、分校（教學點）、學號其中的若干個模糊信息查詢到該學生的信息后，自動打印出學生的成績表，同時記下成績證明開具時間和教務管理人員的打印記錄。（8）開具學歷證明：教務管理人員通過學生的姓名、年級、分校（教學點）、學號其中的若干個模糊信息查詢到該學生的信息后，自動打印出學生的學歷證明，同時記下學歷證明開具時間和教務管理人員的打印記錄[4]。
2、驗證和顯示控件的實現過程
為了解釋驗證和顯示控件的實現過程選用系統用戶登陸模塊為例。該模塊為系統軟件初始頁面用來驗證用戶信息。用戶通過輸入用戶名、密碼和驗證碼來登陸本系統。驗證碼使用系統隨機生成的圖片來完成，驗證碼保存在用戶的SESSION當中，當用戶的信息和數據庫中數據完全對應的情況下，運行用戶跳轉到主頁面，同時用戶的各個信息也保存在該用戶的SES－SION中。為了用戶密碼的安全性，密碼的保存形式使用MD5加密方式。同時輸入信息的三個文本框使用AJAX技術實現了用戶輸入信息的提示工作。該模塊的功能有：系統用戶登陸與系統用戶驗證的功能。系統用戶登錄頁面代碼：為。其中CS文件中引用了系統的幾個必要的命名空間。登錄部分通過控件建立面板，通過作為用戶名、密碼和驗證碼的輸入框同時設置AJAX事件，實現輸入不能為空等基本客戶端驗證。驗證碼的圖片通過控件引用來顯示隨機的驗證碼圖片信息。為了解釋頁面布局框架的實現過程選用系統主界面模塊為例。該模塊工作主界面如圖1-2所示，各模塊主要功能包括：學籍信息查詢模塊，主要實現學生成績查詢和學生學歷查詢兩個子模塊功能；學籍信息輸入模塊，主要實現教學計劃的輸入和學生信息的輸入兩個子模塊功能；系統管理模塊，主要系統用戶管理和系統預設兩個子模塊功能。
3、總結
關鍵詞：模擬I2C總線多主機系統通用軟件包
引言
I2C是由Philips公司推出的芯片間串行傳輸總線。它以規范嚴謹、使用簡單靈活、支持的器件繁多等特點而被廣泛應用。對于不具備I2C接口的主器件（通常指MCU），可利用普通的I/O口來模擬I2C總線，但由于無法解決多主競爭問題而只能應用在單主機系統中。本文提供了一種解決方案，可將模擬I2C總線應用在多主機系統中，實現模擬I2C的多主通信。
1模擬I2C多主通信的設計原理
在I2C總線系統中，可以有多個主器件節點。當多個主器件節點都企圖控制總線時，就會出現多主競爭。這時就需要進行仲裁，裁決的結果只允許其中一個主器件節點成為主控器。而硬件I2C系統之所以支持多主系統，是因為其具有的三個特性：①接口的線“與”邏輯功能；②內部沖突檢測電路；③I2C中斷和狀態處理程序。這使其能夠自動完成多主競爭時的時鐘同步與總線仲裁，無須用戶介入。而在模擬I2C系統中，如果能通過軟硬件設計模擬出上述的三個特性，就等于解決了競爭仲裁與同步問題，那么模擬I2C總線就完全可以應用于多主機系統中。
首先，經過理論分析與實驗驗證，得知并聯在一起的MCU的普通I/O口線本身就具有線“與”特性。其次，為了避免主節點在總線繁忙時啟動總線而引起的沖突，需要增加一條握手線，即BUSY線來代表總線的忙/閑狀態。因為數據線（SDA）和時鐘線（SCL）上的信號是變化的，所以不能用它們充當BUSY線。另外，當多個MCU都檢測到總線空閑，同時企圖控制總線時，將形成多主競爭狀態，同樣會引起沖突。這時就需要引入時間片，用劃分的時間片來決定競爭時各MCU占用I2C總線的優先次序。結合SDA的線“與”特性，檢測SDA上是否已經存在啟動信號（即SDA是否為0），如果直到相應的時間片結束都沒有檢測到SDA上的啟動信號，自己就可以控制總線。最后，由于模擬系統中沒有硬件I2C中斷，MCU作為從器件時不知何時開始接收總線上的數據，所以，需要提供一根I2C中斷信號線，使MCU在中斷程序中處于從接收狀態，中斷線可以與BUSY線合用。
通過上述分析，利用三根信號線就能模擬出硬件I2C的競爭仲裁過程，實現模擬I2C的多主通信。
2系統連接示意圖
三線模擬I2C總線系統的連接框圖如圖1所示。
模擬I2C多主系統中，要參與競爭的主器件節點采用三級連接方式，如MCU（A）、MCU（B）、MCU（C）；對于器件節點如24C64等，因不具備主動控制I2C總線的能力，不會參與總線的競爭，所以仍可采用通用的兩線連接方式。三線模擬I2C總線中的時鐘線SCL和數據線SDA可由MCU的任意兩個I/O口線模擬；BUSY線因還要充當中斷信號線，則必須與MCU的外部中斷引腳INT0或INT1連接。
3時序分析及流程設計
在檢測到BUSY=0（忙）時，不會出現競爭；但當檢測到BUSY=1（閑）到將BUSY設為0，需要的典型時間為3個機器周期。在這段時間內，別的MCU仍會檢測到BUSY=1，也認為總線空閑到企圖占用，這時就出現了競爭與沖突。競爭的時間范圍為2×3個機器周期。仲裁的方法是為每一個MCU分配一個仲裁時間片，在規定的時間片內MCU反復檢測總線中的數據線SDA是否有信號，直到時間片結束。如果沒有信號就可馬上占用I2C總線，發送起始信號；如果有信號則表示有別的高優先級的MCU要占用，該MCU退出競爭。仲裁時序圖如圖2所示。
將BUSY設為0后的一段時間規定為仲裁時間。仲裁時間長度為（N-1）×Δt。N為I2C總線上參與競爭的MCU個數；Δt為一個時間片的長度，典型值為4個機器周期。按優先級順序給MCU分配不同個數的時間片。仲裁時序如圖2所示：假設MCU（A）優先級最高，它不必進行時間片測試，在檢測到總線空閑時直接發送起始位；MCU（B）優先級為次高，在檢測到總線空閑后，它需要等待檢測一個時間片周期Δt，在Δt期間內SDA線上沒有變化，即等待確認比它高優先級的MCU（A）不使用總線后，MCU（B）才能占用總線，發送起始信號；MCU（C）優先級最低，它需要測試等待周期2Δt，只有當MCU（A）、MCU（B）都不占用總線時（SDA一直保持為1），MCU（C）才能占用總線發送起始信號。
在實際應用中，還要注意BUSY線所用的中斷腳INT0/INT1需初始化為開中斷，并設定為下跳沿觸發。當各MCU需控制總線進行主發送或主接收時，需先關掉INT0/INT1需初始化為開中斷，并設定為下跳沿觸發。當各MCU要控制總線進行主發送或主接收時，需先關掉INT0/INT1中斷，再檢測BUSY線是否為空閑（=1）。若是空閑就將BUSY設為0，進行競爭仲裁，流程圖如圖3所示。如果在仲裁時間片內SDA始終為1，說明沒有高優先級的MCU要占據總線，自己可以發動起始信號控制總線，直到通信結束后，再釋放BUSY線將其置為1。此時其它的MCU就只能作為從器件。如果在仲裁時間片內檢測到SDA=0，則表明I2C總線已被占用，立刻將自己的BUSY設為1，并打開中斷轉為從接收，其流程圖如圖4所示。在中斷程序中接收尋址字節，以判明是否呼叫自己。若是，就進行相應的讀寫操作；若不是，就放棄退出中斷程序。注意：為了使總線上的MCU都能檢測到I2C上的起始信號，并使從器件能夠同步接收，SDA=0的時間要維持一定的寬度，至少應大于9個機器周期。
[關鍵詞]信息孤島EAI面向服務體系結構SOA信息融合
一、企業信息化的概念
企業信息化是將信息技術應用于企業生產、經營和管理，旨在提高企業的生產、經營和管理效率，降低成本，提高顧客的滿意度，最終增強企業競爭力。
企業在信息化過程中構建和使用的應用系統可大致分為兩類。一類是涉及到大量業務處理和數據處理的企業級應用系統，例如ERP系統、CRM系統、財務管理系統等。另一類是提供簡單功能的供單個員工使用的桌面應用系統，例如用來進行文字處理、報表制作的辦公應用系統等。
二、企業信息化中的問題
傳統的企業由于缺少不同系統相互集成的技術，導致很多關鍵的信息被封閉在相互獨立的系統中，部門間重復著冗余的工作，這直接導致了企業工作效率的降低和運營成本的上升。
在一個單位的各個部門之間由于種種原因造成部門與部門之間完全孤立，各種信息(如財務信息、各種計劃信息等)無法或者無法順暢地在部門與部門之間流動，這樣就會形成信息孤島。“信息孤島”從在技術上帶來的不良影響大致可以分為以下幾個方面：數據的一致性無法保證，信息及時共享、反饋難，企業數據中存在很大的冗余、大量的垃圾信息，信息需要重復多次的輸入。
目前我國企業信息化工作中還存在很多的問題和困難，“重實施、輕規劃，重技術、輕管理”的認識誤區使得企業信息化缺乏清晰的主線，造成“有一個需求建一個系統”的直接需求式驅動的信息化建設模式，直接導致了企業“信息孤島”的加劇、多種異構系統的同時運行。無論是從企業的現實需求，還是企業信息化的長遠發展來看，如何實現異構系統的協同工作，實現企業資源整合，消除“信息孤島”是企業信息化過程中必須要解決的關鍵問題。
三、EAI
EAI是將基于各種不同平臺、用不同方案建立的異構應用集成的一種方法和技術。EAI通過建立底層結構，來聯系橫貫整個企業的異構系統、應用、數據源等，完成在企業內部的ERP、CRM、SCM、數據庫、數據倉庫，以及其他重要的內部系統之間無縫地共享和交換數據的需要。有了EAI，企業就可以將企業核心應用和新的Internet解決方案結合在一起。
隨著企業各種應用的迅速增加以及更多地把自己的業務轉向電子商務，EAI方案對企業的重要性也日益顯現。越來越多的企業開始采用EAI解決方案將企業內部的應用軟件與外部客戶和供應商的應用軟件進行鏈接，實現數據流和業務運作的自動化，從而令業務更實時與快速。
傳統的EAI并不能夠滿足企業最根本的需要——快速構建IT系統以支撐企業業務的發展。當今的企業級分布式IT系統都在向共享服務方向發展，企業對傳統EAI的需求僅限于將已經構建但并不支持服務共享的IT系統變成能夠共享服務的IT系統，但是這一過程不應以放棄與未來的新應用共享服務為代價。
四、面向服務體系結構（SOA）
SOA是指為了解決在Internet環境下業務集成的需要，通過連接能完成特定任務的獨立功能實體實現的一種軟件系統架構。SOA是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。
SOA憑借其松耦合的特性，使得企業可以按照模塊化的方式來添加新服務或更新現有服務，以解決新的業務需要，提供選擇從而可以通過不同的渠道提供服務，并可以把企業現有的或已有的應用作為服務，從而保護了現有的IT基礎建設投資。
傳統的Web技術有效的解決了人與信息系統的交互和溝通問題。WEB服務技術則是要有效的解決信息系統之間的交互和溝通問題，促進B2B/EAI/CB2C的發展。SOA則是采用面向服務的商業建模技術和WEB服務技術，實現系統之間的松耦合，實現系統之間的整合與協同。WEB服務和SOA的本質思路在于使得信息系統個體在能夠溝通的基礎上形成協同工作。
對于面向同步和異步應用的，基于請求/響應模式的分布式計算來說，SOA是一場革命。一個應用程序的業務邏輯或某些單獨的功能被模塊化并作為服務呈現給消費者或客戶端。這些服務的關鍵是他們的松耦合特性。例如，服務的接口和實現相獨立。
五、信息融合技術
信息融合技術研究如何加工、聯合來自眾多信息源的信息，并使不同形式的信息相互補充，為各種模型方法和各領域的專家服務，使其信息量得到最大限度地發揮。按信息抽象程度不同，融合可分為三個層次：原始數據融合、目標級融合和決策級融合。
1.原始數據融合是在采集到的原始信息層次上進行融合，在各種信息源的原始數據未經預處理之前，就進行信息的綜合和分析。它的優點是保持了盡可能多的信息，缺點是處理的信息量大，所需的處理時間長，實時性差。
電信工程管理系統主要包括電信工程項目的基本信息管理、電信工程項目的計劃信息管理、電信工程項目的統計信息管理和電信工程管理系統的維護四個部分。電信工程項目的基本信息管理是基礎部分，囊括了電信工程項目的基本情況。電信工程項目的計劃信息管理和電信工程項目的統計信息管理是電信工程項目調整的依據。電信工程管理系統的維護是要定期對系統的安全和使用進行測試和維護，有效的提高數據和信息的安全，保證整個電信工程管理系統的平穩運行。
軟件工程在電信工程管理系統中的應用是系統的重要特點。因為就軟件工程本身而言，它主要研究的是用工程化方法構建和維護有效的、實用的和高質量的計算機軟件，與電信工程管理系統密切相關。軟件工程涉及到程序設計語言、數據庫、軟件開發工具、系統平臺、等方面，它的目標是：在給定成本、進度的情況下，開發出具有較高適用性、有效性、可調整性、可靠性、可維護性、可利用性、可追蹤性、可操作性和滿足需求的軟件產品。因而將軟件工程應用于電信工程管理系統中，利用計算機軟件產品可以將電信工程管理系統的質量和開發效率有效提高，減少系統維護困難的問題。總而言之，軟件工程在電信工程管理系統中應用價值極高。
2電信工程管理系統應用價值
工程管理系統利用軟件工程技術，將電信工程項目的全部信息和數據在開發的軟件中進行處理和分析，使電信工程建設項目的管理人員得以從難度較大和較為繁重的工作任務中解放，避免了由于管理人員的失誤造成的損失，將電信工程管理中信息和數據的處理和分析的效率大大提高，與此同時也降低了管理成本，提高了電信工程項目管理工作效率的極大提高。
電信工程管理系統的應用不僅發揮了軟件工程的巨大效用，還逐步推動電信工程管理走向規范化和科學化，為我國通信事業的發展和信息化建設水平的提高奠定了較為堅實的基礎。總而言之，電信工程管理系統以其的安全性和效用性值得行業內的大力普及和應用。
MATLAB是一種交互式的、以矩陣為基礎的軟件開發環境，它用于科學和工程的計算與可視化。MATLAB的編程功能簡單，并且很容易擴展和創造新的命令與函數。MATLAB具有強大的Simulink動態仿真環境，可以實現可視化建模和多工作環境間文件互用和數據交換。另外，MATLAB的圖形界面功能GUI（GraphicalUserInterface）能為仿真系統生成一個人機交互界面，便于仿真系統的操作。因此，MATLAB在通信系統仿真中得到了廣泛應用。基于Matlab平臺開發的仿真實驗能很好的彌補實驗箱的驗證性實驗的不足，在通信原理實驗箱的硬件實驗中，主要實驗目的是配合理論教學，通過驗證掌握通信系統的基本原理和基本技術。而在Matlab仿真平臺上可以靈活設計通信系統結構，完成系統搭建，仿真系統性能等問題，這些方面往往是通信原理實驗箱的硬件實驗達不到的，同時也是學生知識的掌握必不可少的。例如，在MATLAB仿真平臺上實現MSK調制，如圖1和圖2，可以靈活設計系統結構，完成系統搭建，仿真系統性能，觀察仿真波形和頻譜特點。在實驗過程中可以通過對重要參數的改變，讓學生完成實驗單元的搭建、仿真實現和對結果的討論以及對實驗中出現問題的探討。
2SystemView在通信原理實驗中的實例
SystemView[4]是ELANIX公司推出的一個完整的動態系統設計、分析和仿真的可視化環境。它是信號級的系統仿真軟件，主要用于電路與通信系統的設計、仿真，是一個強有力的動態系統分析工具，能滿足從數字信號處理、濾波器設計、直到復雜的通信系統等不同層次的設計、仿真要求。基于SystemView的實驗能很好的幫助學生加深對理論知識的掌握，如DQPSK調制，圖3所示，用SystemView仿真，可以直接看到調制后輸出波形。要對系統模型進行分析，在SystemView中必不可少的工具就是接收計算器，這個工具也是SystemView中的一個獨特的區別于其它仿真軟件的功能之一。利用接收計算器可以繪制信號的功率譜、覆蓋圖、星座圖等。圖4為已調DQPSK信號的功率譜。綜上，軟件仿真用于通信原理實驗教學方便靈活，既可以在實驗室也可以在學生宿舍進行，且在仿真器上可以任意作參數調整，體現了仿真實驗的靈活性；拓展了學生的思維，有利于引導學生進行更復雜的系統分析，使以往不敢觸及的問題得到擴展和深入，提高了學生實際解決問題的能力。
3結束語
摘要：當今是高速的信息時代，社會對公路交通信息的精確、快速和多方位應用的要求，使得我們現有的技術方式難以適應，開發新的公路交通信息技術勢在必行。目前國內已有一些新的車輛信息采集設備開發并成熟，開發新的公路交通信息系統軟件技術上可行。
關鍵詞：公路交通；自動檢測；信息技術
1.概述
公路交通量調查是一項十分重要的基礎工作，其調查所得的數據資料是公路規劃、設計、大中修和養護管理的不可替代的第一手資料，是評估、決策公路交通發展戰略和總體布局的科學依據，也是經濟發展的一個重要窗口，在規劃一個經濟區域時，往往離不開交通資料。
我省是交通量調查和數據計算機處理在全國走得較早的省份之一。目前，我省有干線公路連續式交通量觀測站15個，間隙式交通量觀測站241個，縣鄉道間隙式交通量觀測站1746個，總觀測里程27677.4公里，其中，國道1779.3公里，省道5095.5公里。二十年來，公路部門為收集公路交通量資料投入了大量的人力和財力，為國民經濟的發展，發揮了重要作用，特別是為公路交通網的建設，做出了重要貢獻。其觀測手段從原始的手工記數到機械計數器，發展到目前的自動觀測儀器。
2.公路交通信息技術的第一次飛躍
我省公路交通量調查是從82年開始的，當時車流量不大，國道上日平均最多不過1300~1400輛。改革開放以來，國民經濟的蓬勃發展，公路交通流量逐年快速上升，使得人工記數難以招架。有資料表明，我省的幾條國道從1982年到2000年交通流量增長了7~9倍，如果當初的車流量用人工記數不會有問題，那么，上了5000~6000單個人記數就比較困難了（除了記數，還得整理每小時的合計數）。上了1萬輛就得兩人一個班，一天24小時分三班要6個人，注意力高度集中，工作非常辛苦。每一個連續式觀測站是常年累月天天如此，由此可見投入人力財力之多。90年代中期我省引進北京有線電廠率先開發的TAM自動觀測設備，并開發和完善了交通量數據處理軟件，這就是我們走出困境的第一次飛躍。TAM自動觀測儀器的使用和數據計算機處理，解放了煩瑣、枯燥的人工勞作方式，也使得交通量數據處理真正走上計算機化。這是一種采用電磁感應原理的裝置，路面下埋設探頭，當汽車從探頭上駛過，切割磁力線，產出感應電流，經放大后輸入觸發器記數并保存。它的工作過程如下：
這在當時是比較先進的設備，到目前為止，我省干線公路上的交通量觀測站基本上安裝了這種儀器。如今，車流量繼續上升，社會對公路交通信息精確、快速和多方位應用的要求，使得我們現有的技術相形見劣。具體來說，有以下不足：
1.精度不夠高，不能分車型，難以滿足2個95%精度要求（數量精度和車型分類精度）
2.穩定性差（受氣候影響較大）
3.路面深開挖也是一大不足，況且經常出故障經常挖
4.不能檢測軸載
5.數據難以迅速匯總
綜上所述，我們又一次陷入困境、面臨危機，開發新的信息技術勢在必行。
3.公路交通信息技術一定要有新的飛躍
發展大交通，要有大信息。筆者以為，公路交通信息的內容要更豐富，應用的范圍應拓寬，手段要計算機化。公路交通信息的綜合應用，除原有交通流量數據統計外，至少，應包括超限運輸管理，養護管理（包括大中修），規劃、預測等。就車輛數據收集來講，目前，國內已有一些新的技術開發并趨于成熟，這是十分可喜的，使得我們開發新的信息系統在技術上完全可能。有一種壓電感應設備，具有高靈敏度和精確度，穩定性也好，檢測車輛的工作原理如下：
設壓電板a、b，它們之間距離為s，當車前右輪觸a時，打開計時器并設時間為t1，當車前左輪觸b時，記下時間為t2，這時可求得車速為V=S/（t2—t1）；同理，當車后左輪觸b時，記時間為t2‘，這時，可測得車輛前后軸距L=V*（t2’—t2）；對于多軸車輛或帶掛車輛，可分別測得各軸與第一軸之間軸距，然后給予一一保存。由于車型的軸距是限定的，它的軸載也是有限制的，根據這些規定可編制一張信號對照表，存入處理器內部，當車輪壓板時，產生電流信號，電流的大小與軸載重量成正比，與車速有關（可以通過試驗測定）。記錄車輛的左、右、前、后各軸的壓電信號，經A/D轉換和放大，并與對照表進行對比，車輛的總軸載為各軸載的總和，還可換算成標準軸載。車輛經過這樣處理后可得到一張檢測報告單：
這些信息保存在處理器內存，通過電纜隨時可傳送到中心計算機。在此技術上開發公路交通信息系統，可采用Windows操作平臺，MSSQLSERVER.7.0數據庫，保持歷年數據便于查詢、對比。其優勢：
1.全自動檢測，無須人員值守
2.自動分車型，自動檢測軸載
3.不需路面深開挖
4.精度高、穩定性好5.數據匯總迅速
系統流程圖：
數據流程圖：
系統功能層次圖
這個系統應當留有擴展功能的空間。
4.超限運輸管理簡述
與發達國家相比，我國公路和橋梁數量少，承載能力較低，國家尚缺資金進行大規摸新建和改建。近年來，汽車工業的發展和社會對公路運輸需求的推動，大噸位汽車逐年增多。由于大型車以及貨車超載導致的高軸載質量的破壞作用，一些地區的水泥路面破損相當嚴重，油路嚴重龜裂網裂，一些橋梁嚴重損壞，公路、橋梁的使用壽命大大縮短，這種現象越演越烈。運輸部門由于超載所取得的經濟效益遠遠不能補償公路管理部門在公路、橋梁養護和改造方面多支出的費用，這種偏面追求運輸效益，反而損壞了社會的總體效益，同時嚴重制約了經濟發展。
超限運輸對路面的影響主要通過軸載來反映，許多國家的公路部門，對汽車軸載質量與路面強度及使用壽命的關系，作了許多專門研究和試驗，提出了著名的“四次方法則”，用公式表示K=（P/P.）
4式中：P任一軸載質量
P.標準軸載質量（100KN或60KN）
KP對路面的作用次數換算成P.對路面的作用次數，也可稱為破壞系數
根據交通部2號令、《公路法》和有關對超限運輸的處罰規定，自2000年4月起，在全省范圍主要公路干線上設點，對超限車輛進行卸貨、收取賠（補）償費等，對情節惡劣的進行罰款處理。目前使用的是一種人工操作的稱重的儀器，整個工作流程如下：
其特點：
1.干預公路正常通行較多
2.動用人員多，效率低
3.慢速稱重（小于5公里/小時）
采用新的壓電感應設備后，自動判定超限和測定超限數額，對于超限車輛，系統自動打開攝像機，攝入超限車輛圖像并通知前方做好超限處理準備。工作流程如下：
該系統優勢：
1.不干預公路車輛正常行駛
2.稱重迅速、準確
3.人工介入少，效率高
5.交通流量統計簡述
本功能對公路交通量的日報、月報、年報、車型分類、混合折算、高峰小時排列等等進行統計處理，內容與現在使用的軟件處理報表相似，這些報表報送交通部或提供給有關部門做進一步分析研究。
6.公路養護簡述
公路養護計劃、經費安排的主要依據是在現有道路條件下交通流量的狀況，特別是汽車軸載量，汽車流量大、噸位大的道路，要求更多的經費用于養護。
7.規劃預測簡述
通過對歷年交通量的對比，可以得出它的增長率，以此，又可預測幾年后的交通流量。它的數學模型：
xn＝x1（1＋a）n
a=n√xn/x1—1
式中：a某階段年平均交通量增長率
xn某階段最末年年平均日交通量（輛/d）
x1某階段第一年年平均日交通量（輛/d）
