基于单片机的多用途定时器的设计分析论文（共7篇）
篇1：基于单片机的多用途定时器的设计分析论文
单片机多用途定时器主要采取了M SP430系列单片机、键盘、钟芯片DS1302以及电源等电子模块而实现的`，由于其性价比比较高，因此其具有广泛的市场应用前景。结合多年的经验，该产品的设计原理主要如下:
2.1 M SP430系列单片机的结构
M SP430系列单片机主要包括CPU、存储器以及外围模块等组成:CPU主要是用来处理程序指令，存储系统的相关数据与程序，并且进行位、字、字节的操作。外围模块主要是将单片机与外围的相关设备进行链接，并且实现通道的采样转换。
2.2单片机多用途定时器的设计原理
该设计主要是将M SP430单片机的各个端口与时钟电路、键盘电路以及显示电路进行连接，通过软件程序实现与硬件电路的连接，进而实现定时器的定时、报警功能。纵观整个单片机定时器设计过程，软件系统中的中断系统程序是设计的关键，在预定设计好定时信息后要注意将各个端口的自动中断处理，键盘的程序设计主要是采取扫描法，通过判断行与列的键盘输入信号来确定键入数字。
篇2：基于单片机的多用途定时器的设计分析论文
一、设计目的
本设计主要是对51单片机的一个方面的扩展，是能实现一般定时闹钟功能的设计。需要实现某一功能时，按对应的按键即可，经过多次验证，此设计灵活简便，可以实现显示、定时、修改定时、定时时间到能发出报警声的功能。
二、设计要求
1、能显示时时—分分—秒秒。
2、能够设定定时时间，并修改定时时间。
3、定时时间到能发出警报声。
目 录
1.绪论..........................................................................................................1 2.方案论证..................................................................................................1 3.方案说明..................................................................................................2 4.硬件方案设计.........................................................................................2 4.1单片机STC89C52.........................................................................2 4.2 时钟电路.......................................................................................4 4.3数码管显示电路............................................................................4 4.4键盘电路........................................................................................6 4.5报警电路........................................................................................7 5.软件方案设计.........................................................................................7 5.1系统软件设计................................................................................7 5.2键盘程序........................................................................................7 5.3 LED.................................................................................................8 5.4音响报警电路................................................................................8 5.5 程序流程图...................................................................................8 6.调试..........................................................................................................9 7.小结........................................................................................................10 8.参考文献................................................................................................11 9.附录：定时闹钟源程序.......................................................................12 1.绪论
系统采用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，在其基础上外围扩展芯片和外围电路，附加时钟电路，复位电路，键盘接口及LED显示器。键盘采用独立连接式。还有定时报警系统，即定时时间到，通过扬声器发出报警声，提示预先设定时间时间到，从而起到定时作用。
外围器件有LED显示驱动器及相应的显示数字电子钟设计与制作可采用单片机来完成。由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机STC89C52,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, STC89C52的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有512B的RAM、32条I/O口线、3个16位定时计数器、4个外部中断、一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构）等。
在LED显示器中，分成静态显示和动态显示两类，在这个设计的最小系统中主要用了它的动态显示功能，动态显示器利用了人视觉的短暂停留，在数据的传输中是一个一个传输的，且先传输低位。
2.方案论证
单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。
本系统采用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，利用两个4位7段共阴LED作为显示器件。接入共阴LED显示器，可显示时，分钟，秒，单片机外围接有定时报警系统，定时时间到，蜂鸣器发出报警声，提示预先设定时间到。
电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示、报警电路，芯片选用STC89C52单片机。
系统基本框图如图2.1所示： 时钟电路数码显示STC89C52键盘电路报警电路
图2.1 系统基本框图
3.方案说明
此设计主要是通过单片机系统，综合运用定时器、中断、数码显示等知识设计一个可定时的电子钟。它包括系统总体方案及硬件设计，软件设计，Proteus软件仿真等部分。
系统总体方案及硬件设计是本设计的重要组成部分，在这部分详细介绍了时钟原理，硬件设计，数码管LED，以及在设计过程中考虑到技术指标，机型的选择，器件的选择等一系列问题。
硬件设计的主要任务是根据总体设计要求，以及在所选机型的基础上，确定系统扩展所要用的存储器，I/O电路及有关外围电路等然后设计出系统的电路原理图。
合理的软件结构是设计出一个性能优良的单片机应用性系统软件的基础，因此必须充分重视。在本设计中采用应用广泛的C语言。用Proteus软件仿真检查设计是否合理。
4.硬件方案设计
4.1单片机STC89C52 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含8KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和512B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的STC89C52提供了高性价比的解决方案。其引脚图如下图4.1所示：
P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST940VCC***2P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119GND20STC89C523***2524232221
图4.1 STS89C52 STC89C52具体介绍如下： 1）主电源引脚（2根）
VCC(40)：电源输入，接＋5V电源
GND(20)：接地线 2）外接晶振引脚（2根）
XTAL1(19)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(18)：片内振荡电路的输出端 3）控制引脚（4根）
RST/VPP(9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(30)：地址锁存允许信号
PSEN(29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。4）可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（39～32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（1～8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（21～28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（10～17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7 4.2 时钟电路
单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。
本系统中STC89C52单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz～12MHz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF～100pF之间取值。STC89C52单片机的时钟电路如图4.2所示。
XTAL230pF12MHzSTC89C5230pFXTAL1
图4.2 时钟电路
4.3数码管显示电路
单片机中通常使用7段LED，LED是发光二极管显示器的缩写。LED显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，颜色鲜艳，配置灵活，与单片机接口方便而得到广泛应用。LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。LED显示器有多种形式，如：“米”字型显示器，点阵显示器和七段数码显示器等，在单片机系统中使用最多的是七段数码显示器。
LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字符，根据内部发光二极管 的连接形式不同，LED有共阴极和共阳极两种，如图4.3.1所示为4为7段共阴数码管的引脚图。
A1afA2A3beddpcgA4
图4.3.1 4段共阴数码管引脚图
采用高亮共阴型s位数码管，为示区别，显示秒的两个数码管个头较小，另外4个较大。共阴数码管连接线路如下：一般用7个发光二极管构成显示数字和符号，另外还用一段发光二极管显示小数点。这种显示器一般分为两种，共阳极显示器和共阴极显示器，共阳极显示器是把每个二极管的正端连在一起，共阴极显示器是把每个二极管的阴极连在一起。一只显示器是有8个发光二极管构成，当把某段加正向电压时，则该段所对应的笔划亮，不加正向电压则暗，为了保护各段不受损坏需要加限流电阻，无论是共阳极显示器还是共阴极显示器，它的8段排列顺序都是一样的：A段、B段、C段、D段、E段、F段、G段和DP段。在单片机中通常使用7段LED。数码管的显示电路如下图4.3.2所示：
图4.3.2 数码管的显示电路 数码管中二极管电流的计算
二极管本身有2V的电压降，一般二极管电流取10mA，则需添加的电阻为
R=（U-ULed）/ILed，代入相关数值，即为300Ω。
本设计中，选用的电阻为470Ω，则电流为
I=（U-ULed）/R´, 代入实际数值，即为6.4mA，能够满足显示效果。
4.4键盘电路
设计方案中使用的是3个开关键组成的键盘电路，如下图4.4所示：
图4.4 键盘电路图 4.5报警电路
设计方案中，采用的是蜂鸣器和PNP型三极管组成的报警电路。如下图4.5所示：
图4.5 报警电路
5.软件方案设计
5.1系统软件设计
该系统软件主要有主程序模块，定时中断服务程序，中断等待服务程序，键盘程序，显示子程序服务程序等六大模块组成，因为C语言容易理解和记忆，所以我们用C语言来写此程序。
5.2键盘程序
键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束后再返回。5.3 LED 七段LED由七个发光二极管按日字排开，所有发光二极管的阳极连在一起成共阳极，阴极连在一块称共阴极接法。当采用芯片驱动时不需要加限流电阻，其他情况下一般应外接限流电阻。动态显示电路有显示块，字形码封锁驱动器，字位锁存驱动器三部分组成。
5.4音响报警电路
在STC89C52外围的一个管口上加蜂鸣器，通过软件与硬件的结合可实现定时闹钟功能。
5.5 程序流程图
开始初始化判断闹钟时间是否到调用显示程序否P1.0是否按下是P1.1和P1.2调节时间和闹钟图5.5 程序流程图
6.调试
设几个按键从左往右为K1,K2,K3。K1与P1.0相连，K2与P1.1相连,K3与P1.2相连。
按一下启动开关，显示为时间显示。按一下K1，进入时间显示的小时设定状态；按两下K1，进入时间显示的分钟设定状态；按三下K1，进入定时的小时设定状态；按四下K1，进入定时的分钟设定状态；按五下K1，退出设定，进入当前时间显示状态；K2和K3分别是对当前设定值的加和减。如下图6.1和6.2所示。
图6.1 调时仿真效果图
图6.2 定时仿真效果图
7.小结
在做课程设计的过程中，我进一步认识到全面专业知识以及逻辑思考方式对研究问题的重要性，同时我也更加具体的掌握了课程设计的基本方法。
经过不断的努力，我终于完成了这次课程设计，总的来说，我学到了不少的东西，知道了理论联系实际的重要性。在设计过程中我遇到了很多的困难，但没放弃，查阅了许多相关的书籍，自己独立思考和借鉴了前人的许多优秀成果，并与所学的知识紧密的结合了起来。我相信这过程对我今后的学习和工作有着积极的影响，并搭好了平台。
通过这次设计，我对这门课有了更好的理解，尤其结合了这几年学的相关的专业知识，对各门课都有了一个较全面的理解。这必将对我以后的学习和工作有很大的帮助。本次课程设计的定时闹钟电路，可以满足人们的基本要求，但因为知识水平有限，此电路中存在一定的问题，虽可以通过增加电路解决，但过于复杂和现有水平有限，本次设计就未深入涉及，想要更好的改进电路，需要进一步的努力，如果有好的意见，希望老师给予支持指导。8.参考文献
[1] 何立民.单片机应用技术选编10.北京：北京航空航天大学出版社 [2] 林立.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社
[3] 沙占友等.单片机外围电路设计.西安：电子工业出版社
[4] 江力.蔡骏.王艳春.董泽芳.单片机原理与应用技术.北京，清华大学出版社 [5] 潘永红.柳殊.单片机原理与应用.西安，西安电子科技大学出版社 9.附录：定时闹钟源程序
#include
9、横杠、全灭 unsigned char a[8];
unsigned char second=0,minute=0,hour=1;unsigned char minute1=0,hour1=0;unsigned char b[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//扫描 unsigned char k=0;unsigned int temp;// 记录毫秒为秒的变量
unsigned char M,S_flag;//M是模式，更新时间的种模式加上正常模式 S_flag闪烁标志 sbit K1=P1^0;sbit K2=P1^1;sbit K3=P1^2;sbit BEEP=P3^3;void delay(unsigned n)//0.2毫秒 { int x,y;for(x=0;x void time1()interrupt 3 //定时器中断函数 { TH1=0xfc; //定时ms TL1=0x18;temp++;if(temp==1000)//配合定时器定时s { temp=0;second++;} if(second==59){ second=0;if(minute<59)minute++;else { minute=0; hour++; hour%=24; } } if(hour1==hour&&minute1==minute&&second<10){ if(M==0)BEEP=!BEEP;} if(temp%250==0)//每ms S_flag=!S_flag;//闪烁标志位取反 if(k==8)k=0;P0=a[k]; P2=b[k++];delay(1); P2=0xff; } void display(){ switch(M){ case 0: { a[0]=led[hour/10]; a[1]=led[hour%10]; a[2]=led[10]; a[3]=led[minute/10]; a[4]=led[minute%10]; a[5]=led[10]; a[6]=led[second/10]; a[7]=led[second%10]; }break;case 1: { if(S_flag==1) { a[0]=led[hour/10]; a[1]=led[hour%10]; } else { //闹钟时间到 a[0]=led[11]; a[1]=led[11]; } a[2]=led[10]; a[3]=led[minute/10]; a[4]=led[minute%10]; a[5]=led[10]; a[6]=led[second/10]; a[7]=led[second%10];}break;case 2: { a[0]=led[hour/10]; a[1]=led[hour%10]; a[2]=led[10]; if(S_flag==1) { a[3]=led[minute/10]; a[4]=led[minute%10]; } else { a[3]=led[11]; a[4]=led[11]; } a[5]=led[10]; a[6]=led[second/10]; a[7]=led[second%10];}break;case 3: { if(S_flag==1) { a[0]=led[hour1/10]; a[1]=led[hour1%10]; } else { a[0]=led[11]; a[1]=led[11]; } a[2]=led[10]; a[3]=led[minute1/10]; a[4]=led[minute1%10]; a[5]=led[11]; a[6]=led[11]; a[7]=led[11]; }break;case 4: { a[0]=led[hour1/10]; a[1]=led[hour1%10]; a[2]=led[10]; if(S_flag==1) { a[3]=led[minute1/10]; a[4]=led[minute1%10]; } else { a[3]=led[11]; a[4]=led[11]; } a[5]=led[11]; a[6]=led[11]; a[7]=led[11]; } } } void key_prc(){ if(K1==0) { delay(10);//延时去抖 if(K1==0)//按K1进行模式切换 { M++; if(M==5)M=0; } while(!K1);//等待按键释放 } if(M!=0){ switch(M){ case 1: //模式--调时 { if(K2==0) { delay(10);//延时去抖 if(K2==0)//加键按下 { if(hour<23)hour++; else hour=0; } while(!K2);//等待按键释放 } if(K3==0) { delay(10); if(K3==0) { if(hour> 0)hour--; else hour=23; } while(!K3); } } break; case 2: //模式--调分 { if(K2==0) { delay(10); if(K2==0) { if(minute<59)minute++; else minute=0; } while(!K2); } if(K3==0) { delay(10); if(K3==0) { if(minute>0)minute--; else minute=59; } while(!K3);} } break;case 3: //模式--闹钟调时 { if(K2==0) { delay(10); if(K2==0) { if(hour1<23) hour1++; else hour1=0; } while(!K2); } if(K3==0) { delay(10); if(K3==0) { if(hour1>0)hour1--; else hour1=23;} while(!K3); } } break; case 4: //模式--闹钟调分 { if(K2==0) { delay(10); if(K2==0) { if(minute1<59) minute1++; else minute1=0; } while(!K2); } if(K3==0) { delay(10);//延时去抖 if(K3==0)//减键按下 { if(minute1>0) minute1--; else minute1=59; } while(!K3); } } break; } } } void main(){ M=0;S_flag=0;//闪烁标志位 TMOD=0x10;//定时器以方式定时 TL1=0x18;EA=1;//打开总中断 ET1=1;//允许定时器中断 TR1=1;//开启定时器(开始定时计数)while(1){ key_prc(); 1 基于单片机的多用途定时器的设计需求 在人们的工作与生活中, 很多时候需要定时。例如, 生活中的早起闹钟定时、食物的烘焙定时, 工作中的零件每隔几秒的打磨加工、铸造、工厂里机器设备的开启定时、体育等各项竞技比赛的定时等等, 这些都需要有一种多功能的定时器来对时间进行提醒。考虑到使用的便捷性与应用性, 基于单片机的多用途定时器还应该具有LED液晶显示功能, 即可以在液晶屏幕上显示当前时间, 与预设定时间还有多少时间等;时间设置可通过按键进行, 报警功能对于多用途时钟也是必不可少的, 例如, 时钟到达设定时间进行的音乐提示, 为更加醒目提醒而设置的LED屏幕闪烁提醒等。该产品设计对于提升人们工作效率与生活品质都有着重要的帮助。 2 单片机结构与定时器设计原理 单片机多用途定时器主要应用了MSP430系列单片机、键盘、电源以及时钟芯片DS1302等电子模块与设备进行实现, 该时钟系统的设计理论基础如下: 2.1 Msp430单片机结构 MSP430系列单片机功耗可以达到微安级别, 耗电极其低, 结构上的设计也较为合理。主要有中央处理器、外围IO端口以及定时器与AD转换部分等。其中, CPU主要用来处理程序指令, 存储单元用于存储数据与程序, 比较器与定时器具有比较和定时作用, IO端口用来连接各种外围设备, ADC模块用来完成通道采样转换。 2.2 定时器设计原理 本设计主要是利用MSP430的IO端口与时钟芯片DS1307和外接键盘相连, 通过软件程序设定与硬件电路的搭建, 让定时器实现定时、报警、显示等多种功能。软件程序中中断程序的设计最为关键, 要注意键盘输入定时信号后的各个端口的中断处理。而键盘的程序设计主要是采用扫描法, 通过判断行与列的键盘输入信号来确定键入数字[1]。 3 基于单片机的多用途定时器的实现 3.1 硬件设计 多用途定时器的设计主要是通过MSP430单片机的各个端口与时钟电路、键盘电路、显示电路等进行连接, 通过电压与电平的变化和转换来实现的硬件电路功能。在电路的设计中要考虑到各个器件引脚的功用、输入输出电平的匹配。不要忽略复位电路、比较电路、电源电路等部分。重要的电路部分要先画出电路原理图反复检查确认后再进行搭建。 其中较为复杂的时钟模块设计主要是通过DS1302时钟里面含有实时时钟和31字节的静态RAM, 通过简单的串行接口与单片机进行通信, 实时时钟电路提供年、月、日、星期、时、分、秒的信息, 时钟操作可通过AM/PM指示采用12/24小时格式[2]。用RES (复位) 、SCLK (串行时钟) 、I/O (数据线) 、三个口线与单片机之间进行同步串行通信[3]。时钟电路部分是整个系统设计的难点, 电路搭建的正确与否直接关系着定时器时钟系统是否能够正常运行。时钟部分硬件电路如图1所示: 其次是键盘模块主要采用扫描方式进行。键盘的工作方式也是分为两种, 编程控制方式和中断控制方式, 一般是采用矩阵式键盘设计。首先设置各个口线为输入模式, 通过中断的方式或者软件查询的方式, 获取信息, 从而知道各个口线是否有键按下, 如果有键按下, 则口线端口为高电平, 否则为低电平[4]。在按下设置键对时间进行调整之前可以通过+、-按键进行调节。扫描键盘一般由行和列组成, 在键盘上的某条行线上输入低电平, 如果键盘中某个键被按下则某个列线变为低电平。键盘输入时需要通过查询方式扫描各条线。如果想调整的时间点为多个的话, 在对其中的一个设置完成后, 系统可以自动的跳到下一个时间点上, 这样就能够对所有的时间的点进行调整了, 调整结束之后返回到调整之后的时间并且显示出来。 3.2 软件设计 在软件程序设计中, 调试与仿真要用到的是IARSystems公司开发的软件, 它是全球领先的嵌入式开发工具, 与服务的供应商, 包含带有C/C++编译器和调试器的集成开发环境, 实时操作系统等许多建模工具, 我们本次设计使用的是IAREW430。软件程序写入前注意打开IAR Embedded Workbench, 注意单击菜单Project、Add file test出现需要的加载源文件界面, 选择相应的界面类型, 编译时注意对430单片机型号进行选择。 程序在运行时要注意对DS1302进行设置, 开始调整时间之前要先对DS1302系统进行初始化, 看看当前系统的时间是否为0, 准确无误后, 对时间进行上传, 将有效的信息存储在EPROM中, 然后上传给信息管理层, 收到命令后对相应的时间进行修改, 然后显示出具体的时间。LED数码管在显示之前, 要对串口的工作方式进行设置, 然后设置对应的地址指针, 然后选择数段码, 通过传送过来的脉冲来显示, 最后知道段位的时间, 然后再次选择段位, 通过下一次传送显示这个段位的时间, 以此类推, 当所有的段位都显示出来后, 取段结束显示时间成功。 4 结语 多用途定时器对于人们日常工作与生活中的定时给予了很大的帮助, 利用单片机进行的多用途定时器经过实践应用, 效果显著, 功能完善, 值得推广应用。 参考文献 [1]王秋爽.单片机开发基础与经典设计实例[M].机械工业出版社.2008:99. [2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社.2010:55-58. [3]周航慈.单片机应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社.2011:61-62. 【关键词】Linux；防火墙；多出口；校园网 一、引言 随着Internet技术的迅速发展，计算机网络已经在远程教育、教务管理、学籍管理、学校行政工作管理等校园网领域得到了广泛的应用和发展，取得了良好的效果[1]。网络的高速发展为学校行政管理人员、学生和教师带来了极大的便利，但是也存在巨大的安全威胁，网络安全已经引起了许多专家和学者的研究[2]。傳统的网络安全防御策略采用的手段包括许多种，比如访问控制、身份认证、数据加密等，以防御系统入侵，阻止病毒、木马等入侵，但是随着校园网应用平台的增多，网络入侵技术也迅速发展，因此必须针对不同的应用设置不同的防御规则，防火墙在这一方面具有先天的优势[3]。 目前，校园网络接入到互联网或者教育网时，在网络出口边界部署多出口防火墙，能够有效提升防火墙的利用价值，但是多出口防火墙造价非常昂贵，并且许多核心技术掌握在部分大公司里，比如思科、迈普等，导致各个学校的网络建设需要承担较大的资金压力，阻碍了学校信息化水平的发展[4]。为了解决上述问题，本文基于笔者多年的校园网络安全防御管理实践经验，基于Linux内置防火墙和路由器等，设计了一种校园网多用途防火墙，能够实现不同的应用连接，价格低，配置灵活，具有较好的普及意义。 二、多用途防火墙功能分析 Linux操作系统作为一个开放式的网络操作系统，其具有较好的稳定性、健壮性，并且价格低廉[5]。Linux操作系统自身拥有强大的防火墙，并且随着互联网技术发展，Linux防火墙也得到了广泛的研究，因此利用Linux防火墙开发、设计多用途防火墙，适应现代校园网络的需求，已经成为校园网络防护的理想选择。 目前，Linux防火墙使用iptables实现防火墙的包过滤功能，可以使用netfilter内核构建的过滤表进行配置实现多出口，其中默认表Filter配置了三个规则链，可以管理外界流入校园网接口数据的INPUT链、负责对网络接口输出的数据进行过滤的OUTPUT链和负责在网络接口之间转发数据过滤的FORWARD链。这些链都可以进行自由灵活的配置，比如连接互联网网卡S1和S2上流入的数据的分析判断工作，可以在INPUT链上完成，发现数据的目标地址是否属于服务器区域网段、内部网络网段等。 另外，多用途防火墙可以配置有效的包过滤规则，实现内网可以访问外网（中国电信或教育网）和服务器区网；外网只能访问服务器区网而不能访问内网；而服务器区网不能访问外网也不能访问内网等功能，同时通过上述防火墙技术，可以隐藏真实的IP，防止IP欺骗现象的发生，能够限制其他网络的用户对网络内主机的访问。 三、多用途防火墙架构设计 防火墙可以阻挡网络的非法访问，主要利用发给内部网的匹配安全规则、指定IP地址段以及数据包过滤等。校园网络多出口防火墙上，可以仅仅开放80、110等必要端口，外网只能对EMAIL服务以及WWW服务进行访问。内部用户对因特网的访问以及对Intemet的服务都有一定的限制。 另外，多出口防火墙主要包括网络层防火墙、应用层防火墙以及数据库防火墙等。网络层防火墙主要运营在底层TCP/IP协议堆栈上，它只允许符合规则的封包通过。应用层防火墙能够阻挡外部的数据流进入到受保护的网络中。通过数据库防火墙，能够实现对数据库的访问控制。 本文设计的多用途防火墙实现架构如图1所示。 本文在进行设计多多用途防火墙的过程中，基于Linux内置防火墙设置了多条规则，主要包括以下5类： （1）校园网络的内部用户在对教育网内容进行访问时，优先从1000M通道（教育网）通过； （2）校园网络的内部用户在对国际网络和国内的其它网络进行访问时，全部优先从1000M通道（电信）通过； （3）外部教育网用户在对校园网络进行访问时，优先从1000M通道（教育网）通过； （4）国际网络用户以及国内其它网络用户在对教育服务器进行访问时，优先从1000M通道（电信）通过； （5）做到了电信和教育网两个通道的热机备份，保证了链路的不间断，使网络可以正常运行。 四、结束语 随着校园网信息化应用平台的增加，智能手机、PC、笔记本等固定、移动终端访问校园网的频次大大地增加，已经呈现出规模化上升。因此，基于Linux技术实现多出口、多用途防火墙可以有效地设置灵活的包过滤规则，加强校园网应用平台的使用，保证校园网络的安全性，确保校园网利用率达到100%。 参考文献： [1]安子强.基于蜜罐技术的校园网安全防护系统的设计与实现[J].新乡学院学报（自然科学版）.2011，27（1）：11-14. [2]张盛，不详.Linux系统中最实用的十大开源防火墙[J].计算机与网络，2014， 24（2）：44-44. [3]吴勇杰.Linux内核防火墙Netfilter架构实现与应用研究[J].电脑编程技巧与维护， 2013，31（14）：21-24. “定时器”一般分为两种类型[1],一种是基于模拟技术的传统产品,这种定时器功能简单,尽管曾被广泛应用过,但已进入淘汰之列。另一种就是基于数字技术的新一代产品,这种产品功能强,是前者的换代之物。随着单片机性能价格比的不断提高,新一代产品的应用越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能,小则可以用于家电控制,甚至能够用来做儿童电子玩具。它功能强大,体积小,重量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品[1]。在现代控制技术中,经常要用到多次定时的情况,市面上普遍存在的定时器若以天为周期,其定时次数只有一两次。所以要实现多点定时,要用到大量的定时器,或者购买现成的智能自动开关,而成品定时器的体积较大且不便于安装,这就给设计带来了诸多不便。基于单片机的可灵活编程特性,利用单片机设计了一种具有多点定时功能的定时器,并给出了其设计思路和部分程序流程。实验证明,该定时器工作性能稳定、可靠,可广泛应用于需要多点定时的无人值守系统中。 1 系统方案设计 AT系列单片机是美国ATMEL公司在Intel MCS-51单片机技术基础上开发出的一种新产品,片内带有4k E2PROM,编程和擦除全部采用电的方式实现(有5V和12V两种模式),既能进行在线编程擦写,亦可采用电话线进行远程编程擦写。可重复性强,使用寿命长,可重复擦写1000次以上,并且擦写速度快,4k编程大约需3s,擦除仅需10ms。程序保存时间可达100年之久,与Intel MCS-51系列单片机完全兼容,且有超强的加密功能,能完全替代Intel MCS-8751/Intel MCS-8752和Intel MCS-87C51/Intel MCS-87C52,低电压,低电流,低功耗,除了有DIP,PLCC,QFP等多种封装形式,还有商用级、工业级、汽车用级、军用级等多种规格。因此,目前它在微计算机产品开发中的应用越来越“火”。 利用MCS-51单片机实现多点定时,不需要复杂的计算,程序代码量不大,4k E2PROM已足够,无须外扩ROM和RAM。 利用单片机设计的时钟,很多文献都已提及,本文不再赘述,这里我们就以普通时钟为基础,结合其硬件电路,给出了多点定时器的软件设计流程。 1.1 数据结构 由于多点定时器使用的定时数据较少,所以可采用线性表或链表这两种较为简单的数据结构给出其定时数据,其中线性表直观,所需存储空间小,但其算法效率较低;链表的算法效率较高,但其所需存储空间较大[3]。考虑到单片机内可用RAM较少,本文采用了线性表进行定时数据的存储。 为了有效提高存储数据的效率,可以利用增量调制(△M)的原理来实现数据的存储[4]。先进行时间存放,然后存放时间的差值(增量△M),如绝对时间可用5位存放时、6位存放分、6位存放秒、3位存放星期,这样存放一个时间共需20位,若需要每小时定时一次,则时间差为1小时,也即增量△M为3600秒,可以用12位进行存储增量,但当前后时间相差大于18小时时,则其增量将需要17位以上的存储空间进行存储。所以定时精度如果是秒级,则考虑到通用性,可采用直接存储的方式,而非压缩方式。当然,如果定时的时间增量相差较小,即定时点数较多的定时系统,采用增量压缩方式更为实用。 1.2 算法 多点定时器的主要算法是针对定时时间的添加、编辑和删除进行设计,在一般算法的基础上,可作如下简化:删除时,给对应单元添加11001000000000000B,可以减少数据移动量,而在添加定时数据时,搜索这一删除标志,将其清除,然后做相应的移动处理,即对其进行编辑。 2 应用实例 下面介绍多点定时器在大屏自动控制系统中的应用。 2.1 背景分析 在大屏播放系统中,尤其是在公众场所的大屏系统,为了给观众提供合适的电视节目,经常要有人值守进行多个时间段的开关机以及电视节目的手动切换等。经常给实际操作带来了不必要的麻烦,如中央电视台的新闻联播和地方电视台之间的节目切换,通常是在人们下班以后进行。为此,需要设计一个大屏节目切换自动控制系统,可实现定时开关机和节目自动切换,实现无人值守。在特殊情况下可通过PSTN或移动网络远程控制开关机和节目切换或改变节目设置。为了不破坏原接收机的电路,本文采用模拟遥控器的方式,实现对电视台节目的切换。 2.2 硬件设计 硬件电路框图如图1所示,其中电话接口用来连接PSTN,通过PSTN接收来自固定电话或者移动电话的控制。红外接口主要用来模拟原接收机的遥控信号,实现对接收机节目的切换。键盘接口用于本地进行设置。扬声器用于实现语音菜单,方便远程控制。 2.3 软件设计 软件设计部分主要分为本地操作和远程控制两部分,本地操作主要是对时钟、开关机时间及节目自动切换时间表进行设置,远程控制主要是实现系统的暂停、节目的自动切换、时钟的调整及其状态查询等,流程图如图2所示。 人机界面采用菜单形式,可以选用的实现方式有显示或语音方式。 为了配合电话远程控制,本文采用语音菜单方式,即通过语音将当前设置的有关内容反馈给相关设置人员,这种方案减少了系统实现的成本(直接用单片语音集成电路实现比直接用相同效果的LCD显示)。 3 结束语 利用单片机编程与硬件相结合方式设计的多点定时器与公众交换电话网相结合,其电路结构简单、成本低、可靠性好、抗干扰能力强,可在控制领域中广泛推广。实践证明,该定时器与PSTN或移动网络结合,用于大屏自动控制系统,可实现远程控制,效果良好,可广泛应用于需要多点定时的无人值守系统中。 参考文献 [1]余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007. [2]Atmel公司.http://www.atmel.com/[Z]. [3]华斌,周建中,董朝霞.调度员培训仿真系统事件功能设计关键技术研究[J].系统仿真学报,2003,15(1):66-68. 关键词：单片机；多参数；控制仪；多路并联分时控制电路 中图分类号：TP368.1 随着现代工业的发展，在工业自动化生产线中，要求控制仪具备精度高、耗能低、可调范围宽以及数字显示直观等特点。基于单片机的控制方式具有机器操作容易、使用简便的性能。于是很多单位便采用了单片机的控制方式，进行了多参数控制仪的研究。该控制仪由控制器、单片机以及多路并联分时控制电路组成，下面本文就从它的设计原理、电路设计方法及实例来分析如何提出多路并联分时控制电路、多路信号控制等电力控制方法。 1 多参数控制仪的设计分析 在目前工程控制中，主要使用PLC可编程多参数控制、电路实现多参数控制以及单片机多参数控制等控制方法。但是，由于PLC可编程多参数控制参数多，更适用于大型的工业自动化系统，电路实现多参数控制方法调试不方便而不容易实现所需控制。因此，对于一般小型系统的控制，基于单片机的多参数控制的方法使用更为广泛、方便，尤其是顺序并联电路控制。 1.1 控制仪的设计指标：（1）控制对象：单路、双路、多路并联式控制或串联式控制。（2）控制信号：方波信号、电压信号。（3）控制时间：0.01s-100min。（4）定时器：高精度的数字式控制器。 1.2 高精度数字式控制器。基于单片机的多参数控制仪的组成有单片机控制器，分析了在控制部分时单片机的定时器运作方式，如图1所示。 1.3 控制仪的功能。为了实现多路分时控制，采用多路并联分时控制电路以单片机MCS-51为例来设计基于单片机的多参数控制仪，根据分析研究，该控制仪所需具备的功能有：（1）多路并联性：多个任务能通过各自的终端达到并联分时控制，以实现可以同时使用一个系统来完成任务。（2）独立性：在整个控制仪系统运行的过程中，当多个任务能同时使用一个CPU完成任务的同时，还能保证各自之间运行操作的独立性，即互不影响，各自完成任务。（3）迅速性：当工作时间开始控制仪给出任务后，系统能够在允许的时间迅速接收到任务，并给出及时的响应和处理。（4）广泛性：能够广泛应用于各个领域，如电力、水力、温度的控制，甚至家用电器、汽车等工业制造的运用中。如基于单片机的控制仪投入到相机的使用，针对仪器使用现场干扰强烈的特点，该控制仪以51单片机为核心来控制主机通讯，实现了相机的远程控制。 2 多参数控制仪的运用 由于多参数控制仪的运用领域广泛，其在不同的地方，原理和功能也不尽相同，本文以动加载试验装置系统为例进行分析说明基于单片机的多参数控制仪的原理及设计方法，如图2所示。（1）多路信号控制系统组成：电源、多路控制器、单片机定时器。（2）控制原理：根据控制工作方式需求，其控制对象可以是单路式、双路式或多路并联式，控制时间在0.01s-100min之间任意确定。控制器为高精度数字式控制器，在输入信号时，也根据实际要求选用，一种为可利用电压信号输入控制，一种为可利用计算及自动程序输出信号。当设定了控制工作时间后，各路工作状态自动关闭，一旦输入信号，就会在控制信号的作用下4路同时接收到信号并开始分别有序工作。（3）运行过程：根据如图2所示设计多路并联控制电路，当接收到控制信号时，第1路充气系统开始工作，当所设定的工作时间t1、t2结束后，第1路工作系统便会自然关闭，第2路稳压控制系统开始工作，当设定的时间t3、t4结束后，第2路系统便会自然关闭，以此顺序，第3路减压系统会接着工作，然后在一定的压强下，第4路稳压系统才会工作，时间结束后，系统自动关闭，停止工作。 通过对动加载试验装置系统工作的研究得出，基于单片机的多参数控制的控制仪操作简单，功能齐全，将其扩展到不同的领域也显得更有意义。 3 多参数控制仪的现状及发展 目前，我国在多参数控制仪的设计虽然有诸多研究，但还尚未成熟，存在以下问题：（1）多参数的建模技术：通过研究可以用敏感度分析技术来控制相互受影响的设计变量，但对于大部分的多参数工程，还存在着复杂的交叉耦合的问题无法解决，导致不能很好地设计变量间的耦合性。（2）多参数的变量多：由于通常参数提取不唯一，导致难以确定模型间的空间对应关系，而降低了优化的效率。（3）设计变量离散：由于参数多、变量离散，导致近似模型的精度降低，以致优化结果的可靠性难以保证。 虽然在多参数控制仪的发展领域还有很多亟需解决的问题，但只要从控制仪的原理加以改进，基于单片机的多参数控制仪将会被应用在各个领域。目前主流的多参数优化策略有敏感度分析、空间缩减技术以及空间映射技术。在设计基于单片机的所参数控制仪时，可通过这些技术对其不足进行改正。 4 结束语 综上所述，基于单片机的多参数控制仪，它具备新颖的电路设计，特别的结构以及齐全的功能；而且具备精度高、功耗低、可调范围宽数字显示直观、时间设定操作简单以及控制时间可调范围宽等特点。在实际的工业设计中，其设计技术指标、稳定性、控制精度、独立性以及迅速性，均满足了现代工业对设备需求的不同使用要求。当然，为增加其控制通道数，扩展其使用功能，该控制仪可以根据工程的需求进行二次开发，在提高自动化设备工作效率、降低控制系统成本等方面发挥巨大作用。因此，研究基于单片机的多参数控制仪是极其有意义的。 参考文献： [1]曹宁翔，李媛华，邓云华，等.基于单片机的相机控制仪研制[J].仪器仪表学报，2006（z1）：257-259. [2]王洪慶.基于微控制器的公交自动报站控制仪[J].制造业自动化，2011（19）：123-126. [3]付伟，高丽.单回路智能数显控制仪的设计及现场应用[J].黑龙江科技信息，2013（05）：47. 作者简介：路士兵（1978-），男，河北南宫人，教师，讲师，硕士学位，研究方向：计算机软件工程。 近年来,卫生部门在参与汶川地震、玉树地震和舟曲泥石流等灾害的医学救援和卫生防病任务过程中,屡次暴露出了卫生部门执行特殊条件的卫生应急任务时机动能力差、自我保障和自我生存能力弱、综合保障能力亟待提高等应急保障准备方面的不足。提高包括现场生活保障能力在内的卫生应急能力,成为卫生部门有效应对各类复杂多变卫生应急任务的必然需求。而随着方舱性能和制造技术的不断完善和提高,其灵活的转移性、良好的气密性和保温性等特点,使其成为生活保障装备的优选载体。为此,我们开展了基于方舱的卫生应急生活保障平台设计和应用。 2 设计需求分析 应急机动的现场生活保障,需满足以下条件: (1)能提供多种主副食加工手段,满足卫生应急现场工作人员对主副食的不同需求。 (2)能够提供相对保护隐私、同时环境较为舒适的洗浴场所,也能对洗浴后的衣物及时进行清洗,满足卫生应急人员个人卫生需求。 (3)具备水处理功能,满足卫生应急队伍在野外地表三类水条件下的安全、充足的饮用水需要。 (4)满足卫生应急队伍机动化和野战化建设要求,能实现快速反应、机动和快速展开、撤收。 (5)可适应高原、寒区和热区等环境作业。 3 设计基本思路 3.1 设计基本原则 (1)技术先进性。充分利用现有的先进、成熟的方舱技术,确保方舱的环境适应性(包括保温隔热等)、性能可靠性及设备维护性。 (2)功能完备性。要充分考虑现场生活保障的需求和条件,确保利用本平台满足特定保障系统完全破坏条件下的完全自我保障功能,极大提高装备效能和应急保障能力。 (3)经济适用性。在保证使用要求和技术可行性的前提下,所有设备均应具有便于操作、管理、实用有效和工作稳定的特性。同时工程设计和整体布局合理,可实现操作的方便、灵活、舒适、稳定。 (4)易于运输性。适用于铁路、公路、水路、航空等多种运输方式,弯角、隧道、限高栏等通过能力符合要求;并可实现机械化装卸。 3.2 需要实现的功能 根据需求分析,在野外机动条件下的生活保障方舱,应具备以下功能: (1)炊事功能。具备一定时间内加工相当数量人员饮食的能力。 (2)洗浴功能。满足多人同时洗浴,并可连续洗浴。 (3)洗衣功能。每次可洗涤一定数量的衣物,并可甩干。 (4)供水功能。能够处理地表三类水达到可饮用标准,设备水处理能力可满足一定数量人员要求。自带水箱和软体水罐,可储存经过净水设备处理后净水。 (5)开水加工能力。提供一定数量人员的饮用开水供应。 3.3 设计的基本方法和技术 3.3.1 标准化设计 按照标准化工作规定进行通用化和系列化的设计。从设备的选型到元器件、紧固件、原材料的选用都首先考虑产品的通用化和系列化要求。选用的牵引车、30 ft集装箱运输半挂车和1B型(30 ft)标准方舱,符合标准尺寸系列要求;选用的设备、元器件、紧固件、原材料都符合相关标准。舱体结构、内外装附件设计大都采用了通用技术和成熟的工艺及工艺装备,较多的零部组件都采用了通用件或借用件,基本达到提高产品质量,缩短设计和生产周期,降低产品成本,保证产品使用可靠性的目的。 3.3.2 组合化设计 由牵引车、挂车、30 ft标准方舱和各分单元模块组合成汽车列车;由炊事设备、洗浴设备、洗衣设备、供水设备等组成各独立的基本单元模块,通过各种组合方式实现综合保障功能。 3.3.3 配套性设计 根据方舱的功能要求,配备必要的辅助设备和设施。如舱内安装的RGD5000E柴油发电机、工作台柜、主食加工设备、供水系统、洗浴设备等;工作环境保障的空调器、暖风机、通风门、采光窗以及电气照明等设施;有效保障了装备的成套性和良好的匹配。 3.3.4 先进性与适用性设计 在满足配备的设备、设施等战技指标要求的基础上,采用先进、可靠、安全及人机工程原理等设计手段,充分考虑整体布局的合理性、美观性和人机工程相互关系。并通过消化吸收国内外的先进技术,对执行的相关标准进行了充分、合理的剪裁,有针对性地进行优化设计,基本实现先进性与适用性的统一。 4 设计方案与实现 4.1 方舱的组成 主要由牵引主车、30 ft尺集装箱运输半挂车、1B型标准方舱舱体、炊事系统、供水系统、淋浴系统、洗衣系统、供暖系统、油路系统、供配电系统及照明系统等组成。 4.2 布局 4.2.1 车内布局 如图1所示,依据方舱系统组成情况、设备操作和载荷分布要求,将方舱内部分为4个空间,从后至前排布,分别为炊事间、设备间、更衣间和淋浴间。 4.2.1. 1 炊事间 炊事间靠后壁下部安装主副食灶具1套,并在灶具旁设置可放调味盒的装置;后壁顶部安装不锈钢排油烟机,能将炊事间的油烟等废气排出车外;左侧从后至前分别是单清洗槽、工作案台(可放面板和菜板)、和面机、分体式储物柜(存放餐具、面板、菜刀、菜板、汤勺、饭勺、菜盆、面盆等炊事工具);前部靠间壁从左至右分别是消毒柜、冰箱(可冷藏和保鲜食品)、微波炉。炊事间左右壁分别设有进出排风扇,为工作区提供新鲜空气。地面中央设有污水排放槽,表面粘贴防滑、易清洗的铝花纹板。炊事间出入门上设干粉和二氧化碳灭火器。炉灶台面和烟道做隔热处理,避免对操作人员造成烫伤。 4.2.1. 2 设备间 设备间安装的主要设备有:暖风机,为各功能间供热;燃油热水锅炉,提供洗浴热水和饮用开水,在适宜位置设置开水出口,供工作人员打取开水;在间壁上部安装混水阀,通过混水阀的冷热水能向淋浴间供应37~42℃可调节出水口水温的洗浴用水;出入门口靠近后间壁处安装水处理设备,能将地表三类水源净化成可饮用水;右壁门后下方设水源进口,安装快速接口,便于随车配备的软质水管快速装卸;右壁门后上方留有电源转接口,可将市电或油机发电接入舱内;电源转接口上方是配电箱,为方舱内4个工作间控配电。 4.2.1. 3 淋浴间 在淋浴间两侧各设有可调节流量和温度的淋浴喷头。在淋浴喷头附近装有肥皂盒(带毛巾架)。沐浴间顶部设置滑轨,加装可移动的防水软帘,可将沐浴区分隔为独立的小区域,并在沐浴间四壁加装系固装置,方便固定软帘。淋浴间设洗漱装备,方便平时洗漱。地面铺设防滑垫,中间留一条排水沟,地面制作成2°的倾斜面,方便洗浴污水快速排出。淋浴间与炊事间壁采用推拉门隔开。门下方留有门槛,防止淋浴间污水流入更衣间,并提供人性化设计,防止人员摔倒。间壁下方开有暖风口,由燃油暖风机提供的热源通过风道输送给淋浴间。淋浴间与设备间间壁固定一台带甩干功能的工业洗衣机,开口在淋浴间。 4.2.2 车外布局 如图2所示,半挂车右前部设有容积145 L并带有油标的柴油箱,为车载燃油设备提供燃料。车厢右侧从后至前分别设有炊事间出入门、设备间出入门和更衣间出入门,对应门下方分别设置U形登车踏板梯挂环,供人员出入各工作舱。炊事间出入门和设备间出入门两门间中上部设电源转接口,内部安装电源转接板,通过该转接板可将市电或油机发电接入车内,为各种设备工作提供电源。炊事间出入门和设备间出入门两门间中下部设两路进水口,一路为饮用水进口,可直接与市政自来水管网连接。另一路为三类地表水进口,与舱内净水装置连接。车厢顶部设3个推拉式通风采光窗,车厢侧面设2个外开式采光窗,既能为车厢内部采光,又能为车厢内部通风。设备间出入门和更衣间出入门中上部设更衣间和淋浴间进风口。炊事间、设备间和淋浴间舱顶分别设置推拉式天窗,为车厢内部提供散热通风口。设备间、炊事间顶部还分别设有暖风机、燃油热水锅炉、主副食灶和排油烟机排烟口。工作时安装上排烟罩;行车不工作时,为确保整车不超高,应摘下排烟罩,用密封盖封严。由于操作人员需要在车顶工作,为保证人员的安全,车顶采取防滑措施。箱体四角竖边装有登舱折叠脚踏板,便于人员登舱取放排烟罩等。 4.3 水路系统设计 如图3所示,地表三类水源由潜水泵(带200 m水管)吸到贮水罐,经短时间沉淀后,进入饮用水处理装置(处理能力500 L/h),净化处理后的饮用水分成3路:第一路直接进入蓄水箱,供炊事和洗衣;第二路进入冷热水自动比例混合阀冷水进水端;第三路进入热水锅炉(发热量50 000 kcal/h)(1 cal=4.184 J)加热(水温在70℃左右)进入冷热水自动比例混合阀热水端,冷热水自动混合阀通过内置的感温元件及调整设定的温度将自动控制流过阀体的冷水量和热水量,并充分混合后产生出设定温度的温水,供人员洗浴使用(一般40℃左右)。市政管网自来水通过舱体进水口可直接向车内储水箱加水。储水箱内设有电加热管,水箱与外部循环水泵相连,遇冬季寒冷天气时对水箱进行加热和强制循环,避免水结冰。各工作间污水(主要是炊事间、淋浴间)排放,在舱下汇集一条管路上,通过软质水管排放到离车5 m以外的空地。水路系统各管路采用符合卫生学要求的不锈钢管,储水箱采用不锈钢板焊接,有水位显示装置,水路系统设计时力求最大利用空间,各管路及控制阀安装便于人员操作及维修。 4.4 油路系统设计 2处配置柴油箱:一处设在舱外运输平台车右下,另一个与主副食灶集成在一起。2个油箱为主副食灶、暖风机、热水锅炉提供燃料,至少满足一日三餐炊事用量或洗浴用量。油箱设油位指示,靠外侧设加油口,方便补加油料。 舱外油箱上部设有供油口和回油口,通过不锈钢软管和燃油设备连接,构成封闭油路系统。 油路系统各管路连接处密封应可靠,各控制阀安装位置应便于人员操作及维修。 4.5 供配电系统设计 配电系统采用市电220 V/50 Hz或发电机220 V/50 Hz2种交流电源供电方式,供配电系统具有避雷、短路、过载、漏电保护功能。 4.5.1 供电电源 方舱内电气设备均为单相交流220 V电源。由外接电源单相交流220 V/380 V或电站车单相交流220 V/380 V供电。应急时,由车载发电机组(单相交流220 V/5 kW)供电。 4.5.2 配电控制 如图4所示,电气配电控制部分将分别在设备间、炊事间设置配电箱,单相交流220 V电源通过电源连接电缆、电源转接口电气接插件输送到设备间配电箱。设备间的配电箱安装在间壁上,供电电源经设备间配电箱合理分配后输送到设备间和淋浴间各个用电设备,以保证设备间和淋浴间的电气设备正常供电。炊事间侧壁上设置配电箱,单相交流220 V电源取至设备间配电箱电源。经炊事间配电箱合理分配后输送到炊事间各个用电系统,以保证炊事间的电气设备正常供电。配电箱具备电源电压的输入和输出、电流的输入和输出监视功能,电源短路、过载、漏电保护,接地保护,外接电源与发电机组电源转换等功能。 4.5.3 电源转接口 电源转接口是外接电源与舱内配电系统连接的通道,可通过电源电缆及接线板上的电源输入插座将外接电源输送到配电箱,经配电箱合理分配后,再供给车内用电设备。电源转接口布置在设备间配电箱附近位置处。外接线板上设有输入连接器、潜水泵输出连接、电源输出插座、铜制接地柱和电源避雷器。电源转接板采用外装式,在车厢内部设有防护罩。 4.5.4 舱内外照明 舱内共安装防雾防爆照明顶灯,照明灯应具有强度高、抗震性好、发热量小、使用寿命长、适合于车载等特点,照明满足80 lx照度,同时具有光线柔和、外形美观、耐高温、耐严寒等优点。舱外侧壁加装照明灯、示廓灯和爆闪警示灯,满足夜间舱外照明及行驶需要。示廓灯和爆闪警示灯采用底盘电源。 4.5.5 应急照明 在每个功能间内均设置应急照明灯,满足在舱内突然断电情况下的应急照明功能。当舱内突然断电时,应急照明灯可自动点亮,恢复供电后自动熄灭;应急照明灯点亮后也可通过开关手动控制其熄灭和点亮。 4.6 监控系统设计 4.6.1 燃油锅炉和燃油暖风机语音报警 在设备间配电箱上方设置语音报警器,用来监测燃油锅炉和燃油暖风机的工作状态。当接通电源控制箱上“燃油锅炉”或“燃油暖风机”开关时,该系统将报警提示烟囱盖是否打开;工作结束断开电源开关后,该系统将报警提示烟囱盖是否关闭。当关闭暖风机控制面板上的电源后,将提示暖风机的电源(电源控制箱上的暖风机开关,电源控制箱上的电源总开关(220 V交流电源)能否断电或何时断电。当电源控制箱上“燃油锅炉”、“燃油暖风机”、“净水装置”开关全部断开后,该系统将循环提示各设备排水,直到存水排空为止。 4.6.2 水位报警 水箱上水过程中,如果水箱水位达到设定高水位时,配电箱上蜂鸣器发出短时声、光警示提醒操作者水箱已满,并停止向净水装置供电,同时关闭由自来水进水处的阀门。如果水箱水位降到设定高度时,配电箱恢复向净水装置供电,自来水进水处的阀门开启,向水箱上水。 4.6.3 水路防冻控制 在水箱上安装加热器及自动检测温度装置,温度较低的情况下,能够设置水箱加热时间及循环泵工作时间。 4.7 解决的主要技术问题 4.7.1 水处理技术 采用国际上最新的RO反渗透技术,装备了小处理量、野外机动的水处理设备,能够将地表三类水直接处理净化成可饮用的水。 4.7.2 热水锅炉的选型与安装 根据需要,选用洗浴、饮用开水两用的热水锅炉。燃油热水锅炉连接底座焊接成形、喷砂、喷锌、喷漆处理后与车厢底板连接,在底座与车厢底板之间做防水密封,同时调整底座上平面水平(必要时加垫调平)。在车厢底板埋铁上钻孔、攻丝,加弹垫、平垫,采用气动扳手拧紧连接螺栓。采用叉车将锅炉搬运到车厢内,保护锅炉上的附件,如燃烧器、复位开关、透视孔、自动控制器、温度计、安全阀等。保持锅炉与水平面垂直,在底座上钻孔、攻丝,加弹垫、平垫,采用气动扳手拧紧连接螺栓,在锅炉顶部安装固定支架与车厢顶板连接,保证锅炉在行驶过程中的稳定性及可靠性。安装烟囱时,在车厢顶壁相应位置处随机开口,采用随机开口专用工具,保证孔口的形位公差,确保烟囱与锅炉垂直度。用隔热材料,保证烟囱与车厢顶板的隔热;在顶壁烟囱口处做密封,保证防雨不漏烟。 4.7.3 舱体密封 由预先制成的各壁板通过内外包边、角件连接而成。舱壁板采用泡沬板粘接形式,内、外蒙皮均为整张铝板,夹层为铝合金筋梁和硬质聚氨酯泡沫板,内、外蒙皮通过胶合剂与泡沫板、铝合金筋梁粘接成一体。在设计过程中,各连接件间均采取了密封措施,以满足整车水、气密封要求。 4.7.4 门、孔口密封 各孔口门与门口框之间均设有水汽密封条,在门体被锁固后均能满足水气密封要求,在门体上方舱壁上还配有雨檐,减少漏雨的可能性。各门锁轴上均安装有O形密封圈,以免雨水由此渗入。对开门门体骨架与门口框均采用迷宫式结构,由拉制铝型材制成,尺寸精度高、平面度高差小、水密封、气密封性能好。电源门的门体骨架和框均为铝型材,门体上安装有专用钥匙开起的不锈钢方轴锁,框条上粘接水密封条。工作状态下,门体两侧设有遮雨支撑板,并采取了防风措施。另外,内、外包边、角件以及舱外各附件在安装时,其与舱体接触面及使用的紧固件都严格按照工艺规范涂密封胶。 5 结束语 本方舱充分考虑了野外条件下展开地域自然条件差、远离后方自我保障等情况,包含了炊事、淋浴、洗衣、净水、蓄水、取暖等功能,是一种保障卫生应急人员饮食、洗浴的生活保障装备。整车可独立使用自身携带燃油,满足野外主副食加工的能源需要;也可利用车载水净化装置,提供充足的饮用水和洗浴用水需求。特别是在洗浴用水系统中,采用了先进的冷热水自动混合技术,通过混合阀混合后的水温变化为±4℃水,完全满足野外条件下对洗浴水温的要求。另外,由于采用了该自动混合技术,省掉了冷热水混合水箱,不但大大地节省了空间,而且很好地解决了洗浴水温自动控制问题。同时,本方舱充分考虑了社会部门在后勤保障能力上的不足,在同类产品中首次完成了对炊事、洗浴和水处理等功能的集成,节约了人力和物资资源,有较强的实用性。另外,本方舱舱体采用高密度聚氨酯保温技术,利用该材料优异的保温隔热、防水阻湿性能的特点,解决了装备工作环境恶劣、保温要求高的问题。总之,本方舱的设计和生产成功,必将进一步提高卫生部门开展卫生应急行动的后勤综合保障能力,有效改善卫生应急人员野外工作条件。 参考文献 [1]秦明华,朱亮.军队医院平战时生活保障探讨[J].解放军医院管理杂志,2009,16(7):692-693. 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