基站设备论文参考文献

移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文

摘要： 本文论述了移动基站防雷接地系统经常出现的问题，介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，并结合多年运维经验提出根据实际情况设计移动通信基站防雷接地系统的设计思想。

关键词： 移动通信;基站;防雷;接地

简介由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，还有一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多。通信设备损坏，耗费了大量人力财力。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢?几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。

1认清移动基站雷害的主要原因

移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论[1]，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏[2]。是防雷器不好吗?不，防雷器都是检测合格的入网产品。原因是没有按照基站的实际情况设计防雷系统。经调查统计了黑龙江省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据;基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低[3]，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。

2防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题

当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压[5]。当超过设备绝缘耐压的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。

若把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感(可忽略不计)、线路负载(如传感器、BTS、空调、灯具等)、终端对远端地寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电r为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=1×r=4kV，可见负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。

3因地制宜消减反击电压

怎样才能避免地电压反击造成的`损失呢?一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器;在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。除此之外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高。将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网;条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，补设接地桩;只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别在对角塔基上安装。

对于山项基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。

降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危险的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑，最好选择阴暗潮湿的地方，制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。

4适当地选用电源线路保护空开

防止雷电波侵入避雷的响应特性有远近软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线中电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性;属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且恢复电压基本不变。硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。

5实现分级防雷

防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设备。避雷器的直流1mAA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。

实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离(>1m)，这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这是无距离要求。

参考文献

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[5]张农.关于基站防雷接地的问题[J].邮电设计技术，2004(4).

铁路应急系统中无线通信技术的应用论文

【摘要】 铁路应急系统对抢险救援工作起着重要作用。当紧急状况发生时，铁路应急系统应具备基本的无线通话能力，现阶段接入设备采用Wi-Fi和无线PBX技术，可满足应急系统最基本的要求。分析Wi-Fi和无线PBX技术的特点，比较其优缺点，总结其在应急系统中的应用。

【关键词】 铁路应急系统；无线通信技术；应用

引言

随着我国铁路建设规模的日益扩大，列车速度及密度得到了很大的提高，因此对运输安全及应急通信保障能力的要求相应也越来越严格。一旦出现行车事故或者遇到破坏程度大的自然灾害时，铁路应急通信系统必须立即做出反应，把现场信息发送到应急指挥中心，是上级部门能够切实了解现场的实际状况，并采取应对措施，同时将指令及时传达给现场的抢险救援人员。

1铁路应急系统的概述

1.1铁路应急中心通信设备

应急中心通信设备是铁路应急系统中的核心部分，其所具备的功能主要是对事故现场与应急中心进行有效连接，以此实现语音、视频及数据信息的实时交互，以此使应急指挥中心采取相应的解决措施。主设备利用外部接口和自动电话网、调度通信网之间进行通信，由此一方面完成综合视频系统的接入，另一方面完成静图系统图像信息的接入，同时为图像显示系统提供真实可靠的信息数据。

1.2铁路应急通信接入设备

在铁路应急系统中，应急通信接入设备是其不可或缺的组成部分，通过各种通信技术，将事故现场的语音、数据及视频等信息经由传输网络接入至各级应急救援指挥中心。通常情况下，应急通信接入设备主要包括：现场终端设备、GSM-R基站应急接入设备以及和事故现场相邻的车站或区间的接入点。其中，应急现场终端设备又分为三大类型，即移动影音采集设备、数据终端设备及话音终端。

2铁路应急系统建设的原则

（1）先进性。在应急系统建设中，网络通过无线、光纤、数据网等方式实现传输功能。

（2）便捷性。应急系统现场部署应便捷、简单，接入方式灵活，保证在短时间内开通业务。

（3）经济实用性。充分利用现有的`数据网和光纤资源。

（4）集成性。通过光纤、AV、Z等接口搭建光纤与数据网的联通，实现图像、电话等设备的接入，系统设备应兼容。

（5）可扩展性。通过无线通信技术，将语音、图像等业务拓展至区间，与既有自动电话、调度电话网、动静图互联互通。我国铁路应急系统站点与应急中心之间，可利用既有的光纤与数据网，对其进行优化整合，提高传输稳定性，解决传输带宽窄的问题，而且降低建设投资。应急电话、动静图等业务采用无线平台承载，可接入铁路区间通信业务，接入形式应多样。

3接入方案

在救灾抢险现场，首先要解决无线话音的接入。一般情况下，应急现场配备的专用手机数量不得低于4部，现场基站设备可以轻松挪移，无线网络搭建要快捷。虽然通用的3G/4G系统及GSM-R手机可实现话音接入，但事故区域的移动通信网络可能并未覆盖，若是地震、洪水等自然灾害导致的铁路事故，通用网络往往不能发挥作用，所以有必要引进专用无线网络与专用手机。专用无线网络，若选择GSM或CDMA，涉及设备多，组网复杂。尽管一些厂家已将移动交换中心、基站控制器等重要设备集成于一体，但其重量和体积也难以满足应急通信快捷、便利的需要，而且成本费用极高。为了满足铁路应急事故现场无线话音通信需求，目前最佳的技术方案：①Wi-Fi手机；②无线PBX手机方案。这两种技术均具有着良好的优越性，不但在体积、重量因素上适应铁路应急现场的工作，便于携带，并且成本投入较少，实现起来不存在难度。

3.1Wi-Fi技术

在无线局域网络接入的Wi-Fi手机，采取直接接入和增加中继的形式，能够实现无线话音通信功能。在应急系统中，Wi-Fi手机的注册服务器一般由事故现场或应急指挥中心提供，将注册服务器和AP接入点连接，Wi-Fi手机利用AP注册到服务器，实现手机之间以及手机和固定电话之间的通话。当前，在全球范围内Wi-Fi使用的2.4GHz频段属于免费频段，用户在Wi-Fi覆盖区域内可随意拨打或接听电话，不用考虑时间、地点因素。基于WLAN的宽带数据应用完全可以和Wi-Fi一并使用。Wi-Fi传输速度高，有效距离达到300m以上，如果在合适的地点加设AP装置，能够满足铁路应急系统语音通话功能。Wi-Fi使用的频率属于自由频段，AP模块能够实现话音、数据通信的兼容，而且Wi-Fi手机是通用产品，投入费用较少。然而AP和Wi-Fi手机功率不高，通常在400MW以内，如果要满足铁路应急系统规定的500m距离，需在合适地点加设中继设备；另外，Wi-Fi使用频段的波长为12.5cm，绕射能力不高，当处于隧道、山区等环境复杂境地时，通话质量很难保障。

3.2PBX技术

无线PBX设备的组成部分是主机，每个主机可配备1~90部手机，采用跳频技术，每秒在100个频道内采用伪随机方式跳变100次。此外，无线PBX技术的寻址采用码分多址方式，每一个手机与主机均被授予一个单独的编码，编码容量众多，最多达6万以上，具有良好的安全性及保密性。整个无线PBX系统覆盖面积比较大，在开阔地域能够超过1000m。手机能够设置群组，在脱离主机的情况下，手机之间仍然能够通话，同时具有单呼、组呼及群呼等功能。利用和铁路应急指挥中心通信主设备之间的有效连接，通过应急指挥台，在中心与事故现场之间实现二级调度通信功能及电话会议功能。无线PBX技术的优点：①非视距通信覆盖范围达到1000m以上；②无线PBX模式使用的频段为900MHz，波长较长绕射能力较强；③能够实现全双工双向呼叫、半双工多路通信功能；④能够实现群组呼叫功能；⑤手机具有良好的防尘及防雨功能。无线PBX技术的缺点：①无线PBX技术不属于自由频段，使用时需到国家相关部门进行备案；②主机与手机非通用设备，购买途径具有一定的特殊性，投入成本较高。

4结束语

在铁路应急通信系统中，应用Wi-Fi和无线PBX技术，两者均可以满足铁道应急系统的需求，然而在具体使用Wi-Fi模式时，需要加设中继设备。根据当前的铁路应急现场的使用情况的相关调查，从专业性、便利性、无线覆盖范围及绕射能力的角度来说，无线PBX专用手机所具备的优越性比较显著，所以其在铁路应急系统中得到了良好的推广与应用。对于Wi-Fi而言，其主要的优越性表现在能够充分发挥出IP技术的作用，紧密结合基于IP技术的各种数据、视频业务，无需占用抢险救援现场接入设备的话音通道即可实现无线通信功能。从整体层面来看，Wi-Fi的实现较集中紧凑，投入费用也不高，当事故现场的环境因素不太复杂，对其绕射能力、距离要求不高时，Wi-Fi技术具有一定的应用价值。在日后我国铁路实现光通话主方案后，因为预留IP接口，因此Wi-Fi技术的应用会更加便捷。反之，因为光通话柱内所预留的模拟用户有限，不能和无线PBX设备进行直接对接，还需利用VoIP模拟网关转接，所以日后在铁路通信系统中应用无线PBX会受到一定的制约。

参考文献

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关于TD-SCDMA基站相关的详细资料 单片机系统的低功耗设计策略 作 者：清华大学 陈萌萌 邵贝贝 摘要：嵌入式系统的低功耗设计需要全面分析各方面因素，统筹规划。在设计之初，各个因素往往是相互制约、相互影响的，一个降低系统功耗的措施有时会带来其他方面的“负效应”。因此，降低系统整体功耗，需要仔细分析和计算。本文从硬件和应用软件设计两个方面，阐述一个以单片机为核心的嵌入式系统低功耗设计时所需考虑的一些问题。 关键词：低功耗设计 硬件设计 应用软件设计 低功耗模式 在嵌入式应用中，系统的功耗越来越受到人们的重视，这一点对于需要电池供电的便携式系统尤其明显。降低系统功耗，延长电池的寿命，就是降低系统的运行成本。对于以单片机为核心的嵌入式应用，系统功耗的最小化需要从软、硬件设计两方面入手。 随着越来越多的嵌入式应用使用了实时操作系统，如何在操作系统层面上降低系统功耗也成为一个值得关注的问题。限于篇幅，本文仅从硬件设计和应用软件设计两个方面讨论。 1 硬件设计 选用具有低功耗特性的单片机可以大大降低系统功耗。可以从供电电压、单片机内部结构设计、系统时钟设计和低功耗模式等几方面考察一款单片机的低功耗特性。 1.1 选用尽量简单的CPU内核 在选择CPU内核时切忌一味追求性能。8位机够用，就没有必要选用16位机，选择的原则应该是“够用就好”。现在单片机的运行速度越来越快，但性能的提升往往带来功耗的增加。一个复杂的CPU集成度高、功能强，但片内晶体管多，总漏电流大，即使进入STOP状态，漏电流也变得不可忽视；而简单的CPU内核不仅功耗低，成本也低。 1.2 选择低电压供电的系统 降低单片机的供电电压可以有效地降低其功耗。当前，单片机从与TTL兼容的5 V供电降低到3.3 V、3 V、2 V乃至1.8 V供电。供电电压降下来，要归功于半导体工艺的发展。从原来的3 μm工艺到现在的0.25、0.18、0.13 μm工艺， CMOS电路的门限电平阈值不断降低。低电压供电可以大大降低系统的工作电流，但是由于晶体管的尺寸不断减小，管子的漏电流有增大的趋势，这也是对降低功耗不利的一个方面。 目前，单片机系统的电源电压仍以5 V为主，而过去5年中，3 V供电的单片机系统数量增加了1倍，2 V供电的系统也在不断增加。再过五年，低电压供电的单片机数量可能会超过5 V电压供电的单片机。如此看来，供电电压降低将是未来单片机发展的一个重要趋势。 1.3 选择带有低功耗模式的系统 低功耗模式指的是系统的等待和停止模式。处于这类模式下的单片机功耗将大大小于运行模式下的功耗。过去传统的单片机，在运行模式下有wait和stop两条指令，可以使单片机进入等待或停止状态，以达到省电的目的。 等待模式下，CPU停止工作，但系统时钟并不停止，单片机的外围I/O模块也不停止工作；系统功耗一般降低有限，相当于工作模式的50%～70%。 停止模式下，系统时钟也将停止，由外部事件中断重新启动时钟系统时钟，进而唤醒CPU继续工作，CPU消耗电流可降到μA级。在停止模式下，CPU本身实际上已经不消耗什么电流，要想进一步减小系统功耗，就要尽量将单片机的各个I/O模块关掉。随着I/O模块的逐个关闭，系统的功耗越来越小，进入停止模式的深度也越来越深。进入深度停止模式无异于关机，这时的单片机耗电可以小于20 nA。其中特别要提示的是，片内RAM停止供电后，RAM中存储的数据会丢失，也就是说，唤醒CPU后要重新对系统作初始化。因此在让系统进入深度停止状态前，要将重要系统参数保存在非易失性存储器中，如EEPROM中。深度停止模式关掉了所有的I/O，可能的唤醒方式也很有限，一般只能是复位或IRQ中断等。 保留的I/O模块越多，系统允许的唤醒中断源也就越多。单片机的功耗将根据保留唤醒方式的不同，降至1μA至几十μA之间。例如，用户可以保留外部键盘中断，保留异步串行口（SCI）接收数据中断等来唤醒CPU。保留的唤醒方式越多，系统耗电也就会多一些。其他可能的唤醒方式还有实时钟唤醒、看门狗唤醒等。停机状态较浅的情况下，外部晶振电路还是工作的。 图1以Freescale的HCS08单片机为例，给出不同运行模式下的系统功耗。HCS08是8位单片机，有多个系列，各系列I/O模块数目有所不同，但低功耗模式下的电流消耗大致相同。 图1HCS08单片机各模式下的耗电 以R系列单片机为例：在室温（25℃）下，不包括I/O口的负载，以2 V供电，将可编程锁相环时钟设为16 MHz（总线时钟8 MHz），典型电流值为2.6 mA，当温度升高到85℃时，供电电流也升高到3.6 mA；而采用3 V供电，这一组数据升高至3.8 mA和4.8 mA。用2 V供电，直接使用外部晶振2 MHz（总线时钟1 MHz）时，典型运行电流降至450 μA。在等待状态下，因时钟并没有停止，耗电情况和时钟频率有很大关系，节省的功耗有限；而进入轻度停止（stop3），以外部中断唤醒，电流消耗在0. 5 μA左右。在中度停止态（stop2），功耗可进一步降低。使用内部1 kHz的时钟，保持1个运行的时钟，周期性唤醒CPU，所增加的电流约为0.3 μA。在深度停止态（stop1），RAM的数据也不再保留，只能通过外部复位重启系统，此时的电流消耗可降到20 nA。以上数据都是在室温下测量所得。当环境温度升高到85℃时，电流消耗可能增加3～5倍。 1.4选择合适的时钟方案 时钟的选择对于系统功耗相当敏感，设计者需要注意两个方面的问题： 第一是系统总线频率应当尽量低。单片机内部的总电流消耗可分为两部分——运行电流和漏电流。理想的CMOS开关电路，在保持输出状态不变时，是不消耗功率的。例如，典型的CMOS反相器电路，如图2所示，当输入端为零时，输出端为1，P晶体管导通，N晶体管截止，没有电流流过。而实际上，由于N晶体管存在一定漏电流，且随集成度提高，管基越薄，漏电流会加大。温度升高，CMOS翻转阈电压会降低，而漏电流则随环境温度的增高变大。在单片机运行时，开关电路不断由“1”变“0”、由“0”变“1”，消耗的功率是由单片机运行引起的，我们称之为“运行电流”。如图2所示，在两只晶体管互相变换导通、截止状态时，由于两只管子的开关延迟时间不可能完全一致，在某一瞬间会有两只管子同时导通的情况，此时电源到地之间会有一个瞬间较大的电流，这是单片机运行电流的主要来源。可以看出，运行电流几乎是和单片机的时钟频率成正比的，因此尽量降低系统时钟的运行频率可以有效地降低系统功耗。 图2典型的CMOS反相器 第二是时钟方案，也就是是否使用锁相环、使用外部晶振还是内部晶振等问题。新一代的单片机，如飞思卡尔的HCS08系列单片机，片内带有内部晶振，可以直接作为时钟源。使用片内晶振的优点是可以省掉片外晶振，降低系统的硬件成本；缺点是片内晶振的精度不高（误差一般在25%左右，即使校准之后也可能有2%的相对误差），而且会增加系统的功耗。 现代单片机普遍采用锁相环技术，使单片机的时钟频率可由程序控制。锁相环允许用户在片外使用频率较低的晶振，可以很大地减小板级噪声；而且，由于时钟频率可由程序控制，系统时钟可以在一个很宽的范围内调整，总线频率往往能升得很高。但是，使用锁相环也会带来额外的功率消耗。 单就时钟方案来讲，使用外部晶振且不使用锁相环是功率消耗最小的一种。 2 应用软件方面的考虑 之所以使用“应用软件”的说法，是为了区分于“系统软件”或者“实时操作系统”。软件对于一个低功耗系统的重要性常常被人们忽略。一个重要的原因是，软件上的缺陷并不像硬件那样容易发现，同时也没有一个严格的标准来判断一个软件的低功耗特性。尽管如此，设计者仍需尽量将应用的低功耗特性反映在软件中，以避免那些“看不见”的功耗损失。 2.1 用“中断”代替“查询” 一个程序使用中断方式还是查询方式对于一些简单的应用并不那么重要，但在其低功耗特性上却相去甚远。使用中断方式，CPU可以什么都不做，甚至可以进入等待模式或停止模式；而查询方式下，CPU必须不停地访问I/O寄存器，这会带来很多额外的功耗。 2.2 用“宏”代替“子程序” 程序员必须清楚，读RAM会比读Flash带来更大的功耗。正是因为如此，低功耗性能突出的ARM在CPU设计上仅允许一次子程序调用。因为CPU进入子程序时，会首先将当前CPU寄存器推入堆栈（RAM），在离开时又将CPU寄存器弹出堆栈，这样至少带来两次对RAM的操作。因此，程序员可以考虑用宏定义来代替子程序调用。对于程序员，调用一个子程序还是一个宏在程序写法上并没有什么不同，但宏会在编译时展开，CPU只是顺序执行指令，避免了调用子程序。唯一的问题似乎是代码量的增加。目前，单片机的片内Flash越来越大，对于一些不在乎程序代码量大一些的应用，这种做法无疑会降低系统的功耗。 2.3 尽量减少CPU的运算量 减少CPU运算的工作可以从很多方面入手：将一些运算的结果预先算好，放在Flash中，用查表的方法替代实时的计算，减少CPU的运算工作量，可以有效地降低CPU的功耗（很多单片机都有快速有效的查表指令和寻址方式，用以优化查表算法）；不可避免的实时计算，算到精度够了就结束，避免“过度”的计算；尽量使用短的数据类型，例如，尽量使用字符型的8位数据替代16位的整型数据，尽量使用分数运算而避免浮点数运算等。 2.4 让I/O模块间歇运行 不用的I/O模块或间歇使用的I/O模块要及时关掉，以节省电能。RS232的驱动需要相当的功率，可以用单片机的一个I/O引脚来控制，在不需要通信时，将驱动关掉。不用的I/O引脚要设置成输出或设置成输入，用上拉电阻拉高。因为如果引脚没有初始化，可能会增大单片机的漏电流。特别要注意有些简单封装的单片机没有把个别I/O引脚引出来，对这些看不见的I/O引脚也不应忘记初始化。 3 结论 一个成功的低功耗设计应该是硬件设计和软件设计的结合。从硬件设计开始，就应该充分意识到一个低功耗应用的特性，选择一款合适的单片机，通过对其特性的了解，设计系统方案；在软件设计上，要考虑到低功耗编程的特殊性，并尽量使用单片机的低功耗模式。 限于篇幅，仅仅讨论了低功耗设计中的一些常见问题，更多的问题只能靠设计者去实际分析和解决了。 参考文献 1 刘慧银，等. Motorola微控制器MC68HC08原理及其嵌入式应用，北京：清华大学出版社，2001 2 邵贝贝. 单片机嵌入式应用的在线开发方法. 北京：清华大学出版社，2004 3 Donnie Garcia, Scott Pape. MC9S08GB/GT Low�Power Modes. Freescale Semiconductor, Rev2. 2004 4 MC9S08GB/GT Data Sheet. Freescale Semiconductor, Rev.2.2, 2004 5 HCS08 Family Reference Manual. Freescale Semiconductor, 2003 6 Scott Pape. HC08 to HCS08 Transition. Freescale Semiconductor, 2004 7 Bill Lucas, Scott Pape. Configuring the System and Peripheral Clocks in the MC9S08GB/GT. Freescale Semiconductor, 2003 8 Scott Pape. S08 in Low Power Devices. Freescale Technology Forum, 2005 （收稿日期：2005-09-26） 2006.3.23 14:39作者:森 【引用：0 】【收藏】【评论：0】 LRE技术在数据通信组网中的应用 分类:技术文摘 LRE技术在数据通信组网中的应用 LRE技术简介 长距离以太网(LRE) 是Analogix自主创新的一项以太网革新技术。该技术在保证传输速率的前提下，将传统以太网的最大传输距离由标准的100米提高到1000米 (10M)或者300米(100M)。ANX58xx系列芯片是Analogix推出的长距离以太网PHY或者Converter，芯片全面兼容 IEEE802.3以太网标准，可以作为常规的10Base-T，100Base-TX和100Base-FX的以太网PHY使用；同时，芯片在完全兼容 IEEE802.3标准自协商协议的基础上，扩充了长距离模式，使以太网的传输距离突破了1000米，传输介质可适用于5类线、3类线、市话音频电缆等。 LRE芯片与普通PHY相比，具有传输距离长，抗干扰能力强等明显的优点，具有更广泛的应用。本文将重点描述LRE技术在数据通信领域的各种应用。 LRE技术在“最后一公里”接入中的应用 宽带用户的迅猛发展，主要得益于以太网技术的广泛应用和网络设备成本的不断降低，以太网交换设备的应用已不仅仅局限在“局域网”，在“城域网”领域也得到规模应用。目前以太网已经成为企事业用户的主导接入方式，全球企事业用户的80％以上都采用以太网接入技术。在“最后一公里”接入技术中，以太网技术通常应用在居民小区、高档住宅楼和商业大厦，采用FTTx+LAN的接入方式，即将光纤建设到小区或大楼，再通过快速以太网连接到用户。用户侧的接入设备(如以太网交换机，宽窄带综合接入设备等)一般位于小区或商业大楼内，向用户提供业务接口，实现宽带的接入。 在小区内或者商业区内，如何将光纤接入点与住宅和楼宇连接起来，是网络提供商非常关注的部分，因为这个区域的网络布局，布线拓扑结构，设备选型直接影响到整个网络运行的性能和成本以及项目的布线施工等。通常这个区域在网络规划时是以接入点为中心，尽量将网络连接的距离设计到100米内，以减少网络中光纤互连的数量。重要原因是：传统的铜线以太网标准传输有一个最大距离限制100米。LRE技术可以大大延长这个距离，最大程度上取代小区或者商业区内之间互连的光纤，从而在大大降低了网络系统的投资和施工周期，为网络提供商提供性价比很高的组网方案。图1主要说明了LRE在“最后一公里”接入中的应用。 据统计，95％的小区住宅楼之间或楼宇之间的网络互连距离在200米内，98％的楼道之间或楼宇单元之间的网络互连距离在100米之内。也就是说95％的小区住宅之间或楼宇之间的光纤可以由5类铜线替代。图2是某小区接入的网络拓扑图实例。图中的连线和数字表示的是小区内住宅楼之间以及楼道之间的连接方式以及距离。红线代表超过100米的5类线缆布线部分，采用4对5类双绞线，白线代表100米内的5类线缆布线部分，采用25对5类双绞线。综合节约的设备成本，布线施工成本，整个项目节省总费用的30％以上。 LRE技术在楼宇宽带接入中的应用 通常在商业楼宇中，以太网接入是首选方式。对于比较高的楼宇，网络连接距离超过100米时，则必须使用Switch/Repeater等设备延长。LRE可以应用于类似布线的楼宇内，以减少多级Repeat，简化网络结构，减少故障点，降低成本，同时大大提高网络的可靠性(图3)。 LER技术在综合接入中的应用 IAD (Integrated Access Device，综合接入设备)在软交换体系中位于接入层，其主要功能是将各种网络终端统一接入，能同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合接入功能。网络终端与IAD接口业务中，通常支持POTS，ISDN，DDN等窄带业务和ADSL， VDSL，SHDSL，以太网等宽带业务。其中宽带业务中以太网接入虽然拥有接口通用，高宽带等众多优点，但由于铜线传输距离的约束，这种方式没有像 xDSL等接入方式那样广泛地使用。LRE技术的采用，可以大大延长以太网的传输距离，简化网络结构，拓广IAD接入的范围。LRE技术可以极大地简化综合接入的布线，可以将PSTN等窄带业务与以太网宽带业务捆绑在一起，只通过一根5类线，完成范围在1000米范围内的语音和10M带宽的综合接入。图4 是LRE在综合接入应用网络示意图。 AT89C52的智能无线安防报警器 分类:技术文摘 AT89C52的智能无线安防报警器 摘 要： 以MCS-51系列单片机AT89C52为核心，结合外围无线编码接收电路、DTMF发送接收电路、数字语音录放电路、通话电路，以及其他的外围辅助电路，构成了一款高性能的智能无线安防报警器。配合各种无线传感器，可实现防盗、防火等安防功能。它能智能地区分各种警情、自动数字语音电话报警，可接收远端的电话遥控指令，有大功率继电输出口。 关键词： 安防；报警器；AT89C52；电话报警 引言 现在安防报警系统越来越受到人们的重视，人们对报警器功能和性能方面的要求也越来越高。本文提出一种基于AT89C52的智能无线安防报警器： ·能与标准保安探头进行无线连接，实现大范围安防监控，并可随意扩展。 ·多防区功能。能够区分各种警情，并能够用语音播出警情类别。 ·自动电话报警，向远方用户提供警情语音和现场声响，并接收用户指令进行相应操作。 ·多功能自由切换，低误报率，高可靠性。 ·使用方便，有较高的性价比。 本报警器串接在外线和用户的普通电话机中间。报警号码的输入、报警语音的录制、无线传感器的录入及其他主机参数的设定都是通过电话机完成，平时不影响电话机的工作，用户用遥控器对主机进行布防或撤防。当主机接收到来自无线探头发过来的编码信号时，主机将编码与原来存入的编码进行对照，并查询系统参数，决定是否报警和采取何种方式报警。它可以自动拨出用户设置的报警电话，通过语音告知警情，用户可监听现场声响，还可通过电话指令启动警号和其他执行机构(如防煤气泄露，可启动排风扇)，并决定主机进入布防还是撤防状态。用户还可以主动从异地打电话到主机，对主机布防或撤防。 参考资料：关于TD-SCDMA基站相关的详细资料 回答者：mxy6511777 - 举人 五级 4-21 17:45在嵌入式应用中，系统的功耗越来越受到人们的重视，这一点对于需要电池供电的便携式系统尤其明显。降低系统功耗，延长电池的寿命，就是降低系统的运行成本。对于以单片机为核心的嵌入式应用，系统功耗的最小化需要从软、硬件设计两方面入手。 随着越来越多的嵌入式应用使用了实时操作系统，如何在操作系统层面上降低系统功耗也成为一个值得关注的问题。限于篇幅，本文仅从硬件设计和应用软件设计两个方面讨论。 1 硬件设计 选用具有低功耗特性的单片机可以大大降低系统功耗。可以从供电电压、单片机内部结构设计、系统时钟设计和低功耗模式等几方面考察一款单片机的低功耗特性。 1.1 选用尽量简单的CPU内核 在选择CPU内核时切忌一味追求性能。8位机够用，就没有必要选用16位机，选择的原则应该是“够用就好”。现在单片机的运行速度越来越快，但性能的提升往往带来功耗的增加。一个复杂的CPU集成度高、功能强，但片内晶体管多，总漏电流大，即使进入STOP状态，漏电流也变得不可忽视；而简单的CPU内核不仅功耗低，成本也低。 1.2 选择低电压供电的系统 降低单片机的供电电压可以有效地降低其功耗。当前，单片机从与TTL兼容的5 V供电降低到3.3 V、3 V、2 V乃至1.8 V供电。供电电压降下来，要归功于半导体工艺的发展。从原来的3 μm工艺到现在的0.25、0.18、0.13 μm工艺， CMOS电路的门限电平阈值不断降低。低电压供电可以大大降低系统的工作电流，但是由于晶体管的尺寸不断减小，管子的漏电流有增大的趋势，这也是对降低功耗不利的一个方面。 目前，单片机系统的电源电压仍以5 V为主，而过去5年中，3 V供电的单片机系统数量增加了1倍，2 V供电的系统也在不断增加。再过五年，低电压供电的单片机数量可能会超过5 V电压供电的单片机。如此看来，供电电压降低将是未来单片机发展的一个重要趋势。 1.3 选择带有低功耗模式的系统 低功耗模式指的是系统的等待和停止模式。处于这类模式下的单片机功耗将大大小于运行模式下的功耗。过去传统的单片机，在运行模式下有wait和stop两条指令，可以使单片机进入等待或停止状态，以达到省电的目的。 等待模式下，CPU停止工作，但系统时钟并不停止，单片机的外围I/O模块也不停止工作；系统功耗一般降低有限，相当于工作模式的50%～70%。 停止模式下，系统时钟也将停止，由外部事件中断重新启动时钟系统时钟，进而唤醒CPU继续工作，CPU消耗电流可降到μA级。在停止模式下，CPU本身实际上已经不消耗什么电流，要想进一步减小系统功耗，就要尽量将单片机的各个I/O模块关掉。随着I/O模块的逐个关闭，系统的功耗越来越小，进入停止模式的深度也越来越深。进入深度停止模式无异于关机，这时的单片机耗电可以小于20 nA。其中特别要提示的是，片内RAM停止供电后，RAM中存储的数据会丢失，也就是说，唤醒CPU后要重新对系统作初始化。因此在让系统进入深度停止状态前，要将重要系统参数保存在非易失性存储器中，如EEPROM中。深度停止模式关掉了所有的I/O，可能的唤醒方式也很有限，一般只能是复位或IRQ中断等。 保留的I/O模块越多，系统允许的唤醒中断源也就越多。单片机的功耗将根据保留唤醒方式的不同，降至1μA至几十μA之间。例如，用户可以保留外部键盘中断，保留异步串行口（SCI）接收数据中断等来唤醒CPU。保留的唤醒方式越多，系统耗电也就会多一些。其他可能的唤醒方式还有实时钟唤醒、看门狗唤醒等。停机状态较浅的情况下，外部晶振电路还是工作的。 图1以Freescale的HCS08单片机为例，给出不同运行模式下的系统功耗。HCS08是8位单片机，有多个系列，各系列I/O模块数目有所不同，但低功耗模式下的电流消耗大致相同。 以R系列单片机为例：在室温（25℃）下，不包括I/O口的负载，以2 V供电，将可编程锁相环时钟设为16 MHz（总线时钟8 MHz），典型电流值为2.6 mA，当温度升高到85℃时，供电电流也升高到3.6 mA；而采用3 V供电，这一组数据升高至3.8 mA和4.8 mA。用2 V供电，直接使用外部晶振2 MHz（总线时钟1 MHz）时，典型运行电流降至450 μA。在等待状态下，因时钟并没有停止，耗电情况和时钟频率有很大关系，节省的功耗有限；而进入轻度停止（stop3），以外部中断唤醒，电流消耗在0. 5 μA左右。在中度停止态（stop2），功耗可进一步降低。使用内部1 kHz的时钟，保持1个运行的时钟，周期性唤醒CPU，所增加的电流约为0.3 μA。在深度停止态（stop1），RAM的数据也不再保留，只能通过外部复位重启系统，此时的电流消耗可降到20 nA。以上数据都是在室温下测量所得。当环境温度升高到85℃时，电流消耗可能增加3～5倍。 1.4选择合适的时钟方案 时钟的选择对于系统功耗相当敏感，设计者需要注意两个方面的问题： 第一是系统总线频率应当尽量低。单片机内部的总电流消耗可分为两部分——运行电流和漏电流。理想的CMOS开关电路，在保持输出状态不变时，是不消耗功率的。例如，典型的CMOS反相器电路，如图2所示，当输入端为零时，输出端为1，P晶体管导通，N晶体管截止，没有电流流过。而实际上，由于N晶体管存在一定漏电流，且随集成度提高，管基越薄，漏电流会加大。温度升高，CMOS翻转阈电压会降低，而漏电流则随环境温度的增高变大。在单片机运行时，开关电路不断由“1”变“0”、由“0”变“1”，消耗的功率是由单片机运行引起的，我们称之为“运行电流”。如图2所示，在两只晶体管互相变换导通、截止状态时，由于两只管子的开关延迟时间不可能完全一致，在某一瞬间会有两只管子同时导通的情况，此时电源到地之间会有一个瞬间较大的电流，这是单片机运行电流的主要来源。可以看出，运行电流几乎是和单片机的时钟频率成正比的，因此尽量降低系统时钟的运行频率可以有效地降低系统功耗。 第二是时钟方案，也就是是否使用锁相环、使用外部晶振还是内部晶振等问题。新一代的单片机，如飞思卡尔的HCS08系列单片机，片内带有内部晶振，可以直接作为时钟源。使用片内晶振的优点是可以省掉片外晶振，降低系统的硬件成本；缺点是片内晶振的精度不高（误差一般在25%左右，即使校准之后也可能有2%的相对误差），而且会增加系统的功耗。 现代单片机普遍采用锁相环技术，使单片机的时钟频率可由程序控制。锁相环允许用户在片外使用频率较低的晶振，可以很大地减小板级噪声；而且，由于时钟频率可由程序控制，系统时钟可以在一个很宽的范围内调整，总线频率往往能升得很高。但是，使用锁相环也会带来额外的功率消耗。 单就时钟方案来讲，使用外部晶振且不使用锁相环是功率消耗最小的一种。 2 应用软件方面的考虑 之所以使用“应用软件”的说法，是为了区分于“系统软件”或者“实时操作系统”。软件对于一个低功耗系统的重要性常常被人们忽略。一个重要的原因是，软件上的缺陷并不像硬件那样容易发现，同时也没有一个严格的标准来判断一个软件的低功耗特性。尽管如此，设计者仍需尽量将应用的低功耗特性反映在软件中，以避免那些“看不见”的功耗损失。 2.1 用“中断”代替“查询” 一个程序使用中断方式还是查询方式对于一些简单的应用并不那么重要，但在其低功耗特性上却相去甚远。使用中断方式，CPU可以什么都不做，甚至可以进入等待模式或停止模式；而查询方式下，CPU必须不停地访问I/O寄存器，这会带来很多额外的功耗。 2.2 用“宏”代替“子程序” 程序员必须清楚，读RAM会比读Flash带来更大的功耗。正是因为如此，低功耗性能突出的ARM在CPU设计上仅允许一次子程序调用。因为CPU进入子程序时，会首先将当前CPU寄存器推入堆栈（RAM），在离开时又将CPU寄存器弹出堆栈，这

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