引論：我們?yōu)槟砹?3篇硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
四旋翼飛行器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以飛控板為核心，搭載動(dòng)力設(shè)備、電源模塊與遙控模塊。圖3描述了以ATMEGA644P—AU為核心芯片搭載多傳感器的飛行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖，整體系統(tǒng)利用11．1V鋰電池供電，飛控與無刷電調(diào)以I2C總線數(shù)據(jù)傳輸來調(diào)節(jié)4個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速;在遙控模塊中，2．4MHz的控制信號(hào)通過PPM解碼板與飛控板進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;在多傳感器系統(tǒng)中，大氣壓力感器用行高度檢測，陀螺儀與加速度計(jì)的融合使用用于姿態(tài)解算。
3電源模塊
四旋翼飛行器由2200MAh，11．1V，持續(xù)放電倍率30C鋰電池供電，通過穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)對不同電路進(jìn)行供電，確保各模塊正常穩(wěn)定的工作。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要5，3V兩種電平供電，電壓轉(zhuǎn)換電路如圖4所示。由鋰電池提供的11．1電壓經(jīng)兩塊7805穩(wěn)壓芯片后轉(zhuǎn)為5V電壓，一部分用控板供電，一部分向預(yù)留的外部接口供電。經(jīng)7805輸出的5V電壓經(jīng)過2個(gè)MCP1700T穩(wěn)壓芯片輸出3V電壓，一部分供給控制系統(tǒng)的數(shù)字電路，一部分供給控制系統(tǒng)的模擬電路。330μF/25V電解電容器，10nF/16V鉭電容器，貼片電容器的并聯(lián)使用起到了防止電壓抖動(dòng)與濾波的作用。
4多傳感器控制模塊
為了準(zhǔn)確地控制四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)，需要在控制系統(tǒng)中加入不同的傳感器，加速度傳感器與三個(gè)陀螺儀來測量三軸加速度與角速度，大氣壓力傳感器通過測量起始位置與飛行位置的氣壓差對飛行高度控制，為自主導(dǎo)航功能提供支持。大氣壓力傳感器選擇的是Freescale公司的MPX4250A，在該集成傳感器芯片上，除具有壓阻式壓力傳感器外，還有用作溫度補(bǔ)償?shù)谋∧る娮杈W(wǎng)絡(luò)，測壓范圍為20～250kPa，輸出電壓為0．2～4．9V，工作溫度范圍為－40～+125℃。電路如圖5所示，可以根據(jù)壓力的大小，通過控制P_1和P_2選擇不同的放大倍數(shù)，提高采樣的精度。LIS344ALH是一種低功耗、高性能、高精度的三軸加速度傳感器，通過模擬輸出為外部電路提供直接測量信號(hào)，加速度傳感器的工作電壓為2．2～3．6V，檢測量程可以在±2gn或±4gn間選擇。其中，VREF為通過穩(wěn)壓芯片MCP1700T轉(zhuǎn)換為3V的穩(wěn)定電壓輸入。應(yīng)用電路如圖6所示，選擇100nF的貼片電容器作為VCC端的解耦電容，在輸出端使用1μF的濾波電容減小噪聲。考慮到振動(dòng)誤差無法通過加速度傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，因此，陀螺儀選型的過程中把機(jī)械性能作為重要的考慮因素，選擇了可以在單芯片上實(shí)現(xiàn)完整單軸角速度響應(yīng)的ADXRS610陀螺儀傳感器。3個(gè)ADXRS610陀螺儀分別安裝于垂直于機(jī)體坐標(biāo)系的XYZ軸來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)三軸角速度的測量。
5實(shí)驗(yàn)與仿真
四旋翼飛行器在姿態(tài)解算時(shí)，陀螺儀傳感器直接測量的是角速度，在積分得到角度的過程中隨著時(shí)間的增長會(huì)產(chǎn)生累計(jì)積分誤差，積分誤差產(chǎn)生的原因一方面是積分時(shí)間，另一方面，由于自身的機(jī)械特性會(huì)產(chǎn)生零漂溫漂等現(xiàn)象［8］。在陀螺儀的使用過程中融合加速度傳感器，不僅為陀螺儀提供了絕對參考系，而且使加速度傳感器優(yōu)秀的靜態(tài)性能與陀螺儀良好的動(dòng)態(tài)性能相結(jié)合［9］，較好地抑制了外界干擾。數(shù)據(jù)經(jīng)卡爾曼濾波算法處理后，可有效地降低數(shù)據(jù)噪聲。圖8為加速度傳感器采樣數(shù)據(jù)與卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)比較，可以明顯地看到噪聲信號(hào)減小了，但是仍有少量的擾動(dòng)存在。圖9的曲線表明了陀螺儀采集角速度數(shù)據(jù)存在零漂、溫漂現(xiàn)象，當(dāng)確定零漂為0．05°，靜態(tài)輸出電壓為2．63V時(shí)，從波形圖中可以觀察到通過卡爾曼濾波處理后的積分?jǐn)?shù)據(jù)平滑收斂，不但對零點(diǎn)漂移進(jìn)行了補(bǔ)償，而且對累計(jì)積-10-5051015角度/（°）012345時(shí)間/s卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)加速度計(jì)采集數(shù)據(jù)圖8加速度計(jì)采樣數(shù)據(jù)經(jīng)卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)圖Fig8DatadiagramofsamplingdatasofaccelerometerprocessedbyKalmanfiltering分誤差，溫漂有較好的抑制作用。-10-5051015角度/（°）012345時(shí)間/s卡爾曼濾波后的陀螺儀數(shù)據(jù)陀螺儀積分?jǐn)?shù)據(jù)采集角速度數(shù)據(jù)。
篇2
預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)的構(gòu)建需要結(jié)合地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)，通過吸收科研成果及現(xiàn)有技術(shù)形成極具實(shí)用性的系統(tǒng)。在系統(tǒng)的建設(shè)開發(fā)中要收集環(huán)境質(zhì)量信息、研究該地區(qū)的環(huán)境特征、該區(qū)域突發(fā)性環(huán)境污染事件的特點(diǎn)、危險(xiǎn)事故隱患及社會(huì)經(jīng)濟(jì)基本情況等相關(guān)的背景信息，從而最終建立基于GIS平臺(tái)的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上通過數(shù)學(xué)模型等手段建立起與GIS集成的污染分布時(shí)空模擬系統(tǒng)；此外還可以充分的利用研究區(qū)域已有的環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對事故現(xiàn)場及周邊環(huán)境信息進(jìn)行采集。然后基于此研發(fā)具備自動(dòng)監(jiān)測環(huán)境污染事件地點(diǎn)、時(shí)間、危害程度以及性質(zhì)、范圍的應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)。同時(shí)還可以結(jié)合災(zāi)害專家應(yīng)急對策數(shù)據(jù)庫中的專家系統(tǒng)，得到預(yù)警及應(yīng)急對策建議與應(yīng)急預(yù)案。為此建立突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)控指揮系統(tǒng)是以上操作得以保證實(shí)施的關(guān)鍵。這一系統(tǒng)的構(gòu)建主要基于大量的基礎(chǔ)信息以及研究區(qū)域的GIS平臺(tái)，然后建立起區(qū)域內(nèi)污染的基本環(huán)境情況、環(huán)境危險(xiǎn)隱患、基本環(huán)境質(zhì)量信息、重要敏感目標(biāo)、污染源基本情況以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等信息動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)這一數(shù)據(jù)庫要具備時(shí)空分布表達(dá)、動(dòng)態(tài)模糊查詢、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析等功能。一旦事故發(fā)生后，這一系統(tǒng)就可以準(zhǔn)確的鎖定污染發(fā)生地，然后通過污染分布時(shí)空模擬模塊預(yù)測受影響區(qū)域的范圍，并且利用地理信息顯示模塊提供受污染區(qū)域的救援單位、敏感單位、人口以及輸送人口的最佳路面等信息，從而為應(yīng)急救援以及應(yīng)急監(jiān)測提供決策依據(jù)。
污染分布時(shí)空模擬系統(tǒng)是解決突發(fā)性污染事故的核心組成部分，是一種基于研究區(qū)域，同時(shí)利用GIS的空間數(shù)據(jù)功能及模型分析能力，從而將有關(guān)數(shù)學(xué)模型、環(huán)境質(zhì)量、污染狀況以及地理信息等結(jié)合起來，并使用生動(dòng)的圖像、圖形方式呈獻(xiàn)給管理者、決策者，為處理突發(fā)性環(huán)境污染事故提供支持。該智能決策系統(tǒng)的建立要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，通過對于原來案例的分析以及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的測量，經(jīng)過總結(jié)與分析提出最佳的方案。通過推理機(jī)制對有關(guān)化學(xué)危險(xiǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，然后確定和事故實(shí)際區(qū)域有關(guān)的效應(yīng)，并對提出的各種措施進(jìn)行優(yōu)化選擇，從而科學(xué)的安排人員及設(shè)備。應(yīng)急指揮系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的硬件支持，這一系統(tǒng)通過綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像技術(shù)、電子地圖、無線數(shù)據(jù)通信等高新技術(shù)，并且借助于各種現(xiàn)代化的信息傳輸手段，例如Internet、GSM以及GPRS等，從而可以在電子地圖上顯示污染現(xiàn)場的圖像、調(diào)查小組位置、監(jiān)測點(diǎn)位置、測試數(shù)據(jù)、監(jiān)測點(diǎn)位置、制定污染區(qū)域以及區(qū)域面積等信息。這一系統(tǒng)大體分為三大部分：現(xiàn)場端子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程查詢子系統(tǒng)以及中心端子系統(tǒng)組成。實(shí)際使用中可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇使用移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、公用電話網(wǎng)絡(luò)，從而保證現(xiàn)場與指揮中心的有效連接，實(shí)時(shí)的了解突發(fā)性污染時(shí)間的信息。
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來有關(guān)突發(fā)性環(huán)境污染的事故接連發(fā)生，極大地影響了國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)及國民的生產(chǎn)生活，為此需要迅速建立應(yīng)對突發(fā)性污染事故的預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)。這一系統(tǒng)需要具備對突發(fā)性環(huán)境污染以及生態(tài)破壞的識(shí)別能力，并且可以通過定量與定性手段預(yù)測事故的發(fā)展趨勢及速度，從而預(yù)先對某種長期的預(yù)警模型進(jìn)行警報(bào)。為此當(dāng)下這一系統(tǒng)建立的主要方向集中在基于集成GlS的污染分布時(shí)空模擬系統(tǒng)、GIS平臺(tái)的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)、處置智能決策系統(tǒng)、突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測以及突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)控指揮系統(tǒng)四大系統(tǒng)，從而保證各項(xiàng)功能的有效實(shí)施。
本文作者：李建民段欣榮工作單位：西安市環(huán)保局閻良分局環(huán)境監(jiān)測站
篇3
前言
在進(jìn)行工程施工之時(shí)：首先要仔細(xì)了解施工圖掌握設(shè)計(jì)的全部意圖，緊緊把握空調(diào)安裝工程的施工要點(diǎn)，全面對整個(gè)工程實(shí)行工程管理，從源頭上加強(qiáng)暖通空調(diào)設(shè)備的安裝質(zhì)量，進(jìn)而確保暖通空調(diào)系統(tǒng)能常年正常運(yùn)行。由此可見，暖通工程施工前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是所有工序的基礎(chǔ)，做好前期工作對整個(gè)過程尤其重要。
一、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性
1設(shè)計(jì)方案的可行性
滿足用戶的使用要求是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的根本目的，也是設(shè)計(jì)過程中需要遵循的規(guī)則，設(shè)計(jì)方案的可行性是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中需要注意的一個(gè)重要方面。在滿足設(shè)計(jì)方案符合人們需求的時(shí)候，首要要確認(rèn)其是否滿足國家的相關(guān)法律法規(guī)。環(huán)境變化是影響設(shè)計(jì)方案的一個(gè)重要因素，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)供熱、供冷的時(shí)候要將其考慮進(jìn)去，比如：水源熱泵這類發(fā)熱或者制冷部件的設(shè)計(jì)，就必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍鉁刈兓闆r、城市地下水的使用情況等；對于一些處在惡劣環(huán)境中的建筑物，全年工況分析要在設(shè)計(jì)方案上體現(xiàn)出來，方便施工過程中對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，以滿足復(fù)雜環(huán)境下暖通空調(diào)對溫濕度的要求；在一些有限制的情況下，實(shí)際需要并不能被標(biāo)準(zhǔn)的暖通空調(diào)設(shè)備所滿足，這是應(yīng)該考慮環(huán)境因素選用符合參數(shù)設(shè)置的設(shè)備，以保證暖通設(shè)備的正常運(yùn)行。
2設(shè)計(jì)方案的適應(yīng)性
人們一般是在全年最熱或者最冷的季節(jié)才會(huì)使用暖通空調(diào)，所以為了適應(yīng)一年四季環(huán)境的變化，在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中，必須使暖通空調(diào)系統(tǒng)具備優(yōu)秀的可調(diào)節(jié)性。暖通空調(diào)的可調(diào)節(jié)性應(yīng)該建立在操作簡單、調(diào)節(jié)方便的基礎(chǔ)上，以便使每個(gè)用戶都能輕松地對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。除此之外，為了便于住戶的使用，應(yīng)盡量提高設(shè)計(jì)方案中暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，以達(dá)到大幅度減少操作和管理暖通空調(diào)系統(tǒng)所花費(fèi)的資金，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)性，減輕建筑物用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。一般來說，在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，形態(tài)比較大的設(shè)備和組成部件使用自動(dòng)化的效果和效益會(huì)比較明顯，所以推薦使用，而比較小型的設(shè)備則需要根據(jù)其與其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)程度以及其重要性來考慮是否有使用自動(dòng)化的需要。
二、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)環(huán)保的問題
1設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性
在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對同一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)多套方案，以便從多套不同的設(shè)計(jì)方案選出對合適的一個(gè)，對優(yōu)化建筑物暖通空調(diào)系統(tǒng)工程的經(jīng)濟(jì)性很有幫助。在設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性的比較前要保證每個(gè)設(shè)計(jì)方案的使用需要、設(shè)計(jì)要求、設(shè)備等級(jí)、美觀程度都是一致的，這樣不同設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性的比較才有可比性。在確定使用方案后就可以進(jìn)行工程成本的確定， 工程成本的內(nèi)容主要分為直接成本和間接成本，直接成本有設(shè)計(jì)方案列出的工程施工費(fèi)用、材料設(shè)備費(fèi)用、使用管理費(fèi)、設(shè)備修理費(fèi)用以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)費(fèi)用等，而間接成本則包含環(huán)境的變化使暖通空調(diào)在制冷或供熱時(shí)需要多花費(fèi)的能源開支。暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)備的選用上需要對設(shè)備的售價(jià)、使用壽命以及運(yùn)行費(fèi)用等進(jìn)行綜合考慮，而且最好親自測試每種設(shè)備的參數(shù)，而不是完全相信商家列出的參數(shù)。
2設(shè)計(jì)方案的環(huán)保性
隨著近年地球環(huán)境的日益惡化，人們對環(huán)境保護(hù)就越來越重視了，盡可能做到綠色環(huán)保，而暖通空調(diào)是一個(gè)能耗大戶，所以我們在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中必須注重其綠色環(huán)保和節(jié)能降耗的效果。目前，燃煤鍋爐的氣體排放已經(jīng)成為了我國部分地區(qū)的主要?dú)怏w污染源，因此我們在對燃煤鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造的同時(shí)，也要重視對暖通空調(diào)的環(huán)保改造。 要在暖通空調(diào)系統(tǒng)中達(dá)到綠色環(huán)保，就要從在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇擁有綠色環(huán)保意識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師、選擇合符國家規(guī)定綠色環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和組成部件、在設(shè)計(jì)方案中要體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念等，要保證室內(nèi)的氣體經(jīng)過暖通空調(diào)的通風(fēng)系統(tǒng)排出時(shí)受到一定的過濾凈化作用，以提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)對環(huán)境的保護(hù)性能。除此之外，為了達(dá)到更好的節(jié)能環(huán)保效果，我們在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)可以為系統(tǒng)設(shè)計(jì)合適的新型綠色能源，在綠色能源的選擇時(shí)要確保能源獲取渠道廣闊、高能低耗、對環(huán)境造成的影響盡可能較小。目前，太陽能已經(jīng)被廣泛用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源提供上，太陽能具有取之不盡、隨處可得以及零污染等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)時(shí)新型綠色能源的優(yōu)秀代表。除此之外，還有水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿染G色能源可供暖通空調(diào)系統(tǒng)使用，在綠色能源的選取時(shí)，應(yīng)該結(jié)合能源的供能能力、獲取方式和容易度、相關(guān)設(shè)備和能源運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用等進(jìn)行綜合考慮，選取最為合適的一種進(jìn)行使用。
三、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案安全方面需要注意的問題
在過往的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中都把目光關(guān)注在設(shè)計(jì)方案的使用和花費(fèi)上，而往往疏忽了其安全性，導(dǎo)致由于暖通空調(diào)引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，所以我們必須要對其安全性提起足夠的重視。
暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的安全性需要包括防火性能、用戶生命財(cái)產(chǎn)安全、重要設(shè)施安全、危險(xiǎn)品安全等，在設(shè)計(jì)上處理這些安全問題時(shí)，應(yīng)該同時(shí)從暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選用和研制、技術(shù)的選用以及施工的規(guī)范上入手。根據(jù)建筑物的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境不同時(shí)，需要達(dá)到的安全性也是不同的，例如如果建筑物內(nèi)預(yù)計(jì)會(huì)用作燃?xì)忮仩t房時(shí)，就必須為暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置上有效的通風(fēng)系統(tǒng)和敏銳的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，以確保室內(nèi)人員的人身安全。
四、設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)需要提高
暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)方案能否取得成功，決定權(quán)在設(shè)計(jì)人員身上，設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)以及整體素質(zhì)這些決定了設(shè)計(jì)方案能否滿足用戶的需求。對于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平的提高，暖通設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不間斷的補(bǔ)充自己的專業(yè)知識(shí)，多參加教育培訓(xùn)；在培訓(xùn)的過程中，不僅要注意專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，更新自己的設(shè)計(jì)知識(shí)和技術(shù)，更應(yīng)該注意作為設(shè)計(jì)人員的職業(yè)操守，對于環(huán)保理念和設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行培養(yǎng)，促使設(shè)計(jì)人員成為滿足各項(xiàng)要求的高素質(zhì)人才。
結(jié)語
通過上面的簡單講述，不難發(fā)現(xiàn)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的時(shí)候，需要考慮其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)環(huán)保性以及安全性，最根本的還是要提高設(shè)計(jì)人員的整體素質(zhì)。滿足這些的設(shè)計(jì)方案也不能說已經(jīng)完美無缺了，設(shè)計(jì)方案的根本就是是否滿足了用戶的需求，而不是給施工單位節(jié)省了多少工程成本、使用方增加了多少效益。設(shè)計(jì)人員要從用戶的基本需求出發(fā)，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。
參考文獻(xiàn)
篇4
EDA技術(shù)是以數(shù)字電子技術(shù)課程知識(shí)為基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)實(shí)踐性、工程性的專業(yè)課程。將數(shù)字電路設(shè)計(jì)從簡單元器件單元電路設(shè)計(jì)，EWB軟件仿真提到了更高一級(jí)的可編程操作平臺(tái)上，進(jìn)一步鞏固和提高學(xué)生電子電路綜合設(shè)計(jì)能力。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是將兩門課程分開，先上數(shù)字電路，后上EDA技術(shù)，分兩學(xué)期授課。這樣的教學(xué)模式存在弊端，減弱了課程之間的聯(lián)系，降低了學(xué)生對數(shù)字電路理論的認(rèn)識(shí)程度。通過對EDA技術(shù)課程的教學(xué)改革，以實(shí)訓(xùn)的方式采用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握EDA技術(shù)基礎(chǔ)及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從數(shù)字系統(tǒng)的單元電路，如譯碼器、計(jì)數(shù)器等入手，加深對數(shù)字電路基礎(chǔ)理論的認(rèn)識(shí)，逐漸完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1. EDA技術(shù)及其在教學(xué)中的應(yīng)用
1.1 EDA技術(shù)
EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic DesignAutomation)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果而形成的一門新技術(shù)畢業(yè)論文格式，是一種能夠設(shè)計(jì)和仿真電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設(shè)計(jì)，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實(shí)現(xiàn)，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì)，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標(biāo)器件。圖1為一個(gè)典型的EDA設(shè)計(jì)流程。
圖1 EDA設(shè)計(jì)流程圖
1.2 EDA技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用
在教學(xué)過程中，EDA技術(shù)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關(guān)、按鍵、數(shù)碼管、發(fā)光二極管等)、標(biāo)準(zhǔn)并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴(kuò)展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發(fā)平臺(tái)，使得在電子設(shè)計(jì)的各個(gè)階段、各個(gè)層次可以進(jìn)行模擬驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)過程的正確性。從而使數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)起來更加容易，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的電路離散元件的安裝、焊接、調(diào)試工作中解放出來，將精力集中在電路的設(shè)計(jì)上。同時(shí)，采用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計(jì)，不但提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，方便學(xué)生對電路進(jìn)行修改、升級(jí)，讓實(shí)驗(yàn)不在單調(diào)的局限于幾個(gè)固定的內(nèi)容，使教學(xué)更上一個(gè)臺(tái)階，學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提高。
2.課程教學(xué)改革實(shí)施
2.1課程改革思路
課程改革本著體現(xiàn)鞏固數(shù)字電路基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的原則來處理和安排EDA技術(shù)教學(xué)內(nèi)容。打破傳統(tǒng)的從EDA技術(shù)概述、VHDL語言特點(diǎn)、VHDL語句等入手的按部就班的教學(xué)方法，以設(shè)計(jì)應(yīng)用為基本要求，開發(fā)基于工作過程的項(xiàng)目化課程，以工作任務(wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)。將EDA技術(shù)分為四個(gè)方面的內(nèi)容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發(fā)工具、實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)手段，軟件開發(fā)工具是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化的自動(dòng)設(shè)計(jì)工具,實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的下載工具及硬件驗(yàn)證工具。采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，以實(shí)訓(xùn)的方式展開，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”。
2.2課程改革措施
以電子線路設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，從實(shí)例的介紹中引出VHDL語句語法內(nèi)容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時(shí)給出其綜合后的表現(xiàn)該電路系統(tǒng)功能的時(shí)序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實(shí)例畢業(yè)論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內(nèi)容解釋清楚，使學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)就能有效地掌握VHDL的主干內(nèi)容，并付諸設(shè)計(jì)實(shí)踐。這種教學(xué)方法突破傳統(tǒng)的VHDL語言教學(xué)模式和流程，將語言與EDA工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，同時(shí)大大縮短了授課時(shí)數(shù)。表1為課程具體內(nèi)容及實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)分配。
能力
目標(biāo)
學(xué)習(xí)情境
項(xiàng)目載體
課時(shí)
QuartusⅡ開發(fā)工具使用能力
QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
二選一音頻發(fā)生器設(shè)計(jì)
6
VHDL語言編程能力
VHDL語言基本結(jié)構(gòu)
計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)
6
VHDL語言并行語句
8位加法器設(shè)計(jì)
8
VHDL語言順序語句
7段數(shù)碼顯示譯碼器設(shè)計(jì)
8
VHDL語言綜合運(yùn)用
數(shù)控分頻器的設(shè)計(jì)
8
層次化調(diào)用方法
4位加減法器的設(shè)計(jì)
4
綜合開發(fā)調(diào)試能力
8位16進(jìn)制頻率計(jì)設(shè)計(jì)；
十字路通燈設(shè)計(jì)；
數(shù)字鐘設(shè)計(jì)；
波形信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)，等。
(任選一題)
20
總計(jì)
篇5
Critical Applications
2009
Hardback
ISBN 9781402089787
Sterpone著
隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,信息技術(shù)已經(jīng)深入千家萬戶,人們周圍充斥著各種電子設(shè)備。電子設(shè)備的誤操作或故障時(shí)有發(fā)生,有時(shí)這些會(huì)造成對人員的傷害或者環(huán)境的破壞,為了避免這些,人們提出了安全性苛求系統(tǒng)的概念。這種系統(tǒng)是指通過各種設(shè)計(jì)和制造手段保證在其使用壽命范圍內(nèi),運(yùn)行過程中不出現(xiàn)任何對使用者和環(huán)境造成傷害的錯(cuò)誤。本書便是針對這個(gè)問題編寫的。
本書共分8章。1.介紹了可用于發(fā)射環(huán)境下的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù),主要包括硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可重構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和冗余技術(shù),還介紹了基于sram的FPGA的軟件結(jié)構(gòu)及FPGA線路結(jié)構(gòu);2.首先介紹了輻射效應(yīng)包括單粒子反轉(zhuǎn)和單粒子門鎖。基于單粒子反轉(zhuǎn)的FPGA內(nèi)存優(yōu)化,對SEUS的仿真分析和硬件分析,分析了三重冗余結(jié)構(gòu)及容錯(cuò)系統(tǒng)的約束條件;3.糾錯(cuò)效率分析算法。首先介紹了靜態(tài)分析算法,然后介紹了該算法的基本原則,并分別介紹了用于SEU分析和MCU靜態(tài)分析的新算法;4.介紹了一種新的高可靠性的應(yīng)用于S-RAM FPGA 的算法,該算法從定位和運(yùn)行兩個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化,減小了程序出錯(cuò)的可能性,提高了運(yùn)行可靠性;5.首先介紹了具有容錯(cuò)功能的基于SRAM的FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新流程,然后介紹了容錯(cuò)線路的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了新設(shè)計(jì)的優(yōu)越性;6.基于FPGA內(nèi)部降壓機(jī)制的系統(tǒng)優(yōu)化,介紹了一種可以用于SRAM-FPGA的減壓系統(tǒng),他不需要外部任何器件,可以完成高效率的減壓,該系統(tǒng)在Xilinx SRAM FPGA上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)后結(jié)果良好;7.介紹了一種用于DNA生物芯片的新型硬件結(jié)構(gòu),它采用雙核硬件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了不同單元的多指令操作,并在一種FPGA系統(tǒng)上采用這種結(jié)構(gòu)制備了DNA芯片,顯示出這種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大能力;8.首先介紹了RCF器件,然后介紹了ReCoM結(jié)構(gòu),最后實(shí)驗(yàn)顯示新型的ReCoM結(jié)構(gòu)性能更為優(yōu)越。
本書的作者Luca Sterpone目前任教于都靈理工大學(xué)(意大利),研究方向?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。他2003年畢業(yè)于都靈理工大學(xué),獲得工程學(xué)士學(xué)位,之后在該校讀博士學(xué)位,并于2006年畢業(yè),論文研究方向?yàn)椤半娮酉到y(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的安全關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用”,獲得了2007年度歐洲優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。
本書內(nèi)容新穎,針對性強(qiáng),適合電子工程師、硬件工程師以及計(jì)算機(jī)專業(yè)、電子專業(yè)的學(xué)生閱讀。
劉軍濤,博士生
篇6
在教學(xué)過程中，具備數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐工程能力，涉及相關(guān)數(shù)字系統(tǒng)課程體系教學(xué)與實(shí)踐，在各高校的電氣、電子信息類專業(yè)中，數(shù)字電路是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在后續(xù)專業(yè)課程中，顯而易見，隨著電子產(chǎn)品數(shù)字化部分比重增大，它在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)性地位越來越突出。
因此，培養(yǎng)適合現(xiàn)代電氣、電子、信息技術(shù)發(fā)展的卓越人才，創(chuàng)新數(shù)字電路的課程幾次理論與工程實(shí)踐教學(xué)迫在眉睫。
根據(jù)我校近幾年電氣、電子課堂教學(xué)的實(shí)踐情況，數(shù)字電路課程應(yīng)該以面向應(yīng)用的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為核心，在熟練掌握基本電路教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的課程教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容。
工程實(shí)踐過程中，逐步從自底向上的設(shè)計(jì)方法逐步轉(zhuǎn)變到自頂向下的設(shè)計(jì)方法中來，以教師科研應(yīng)用來拓展，以全面培養(yǎng)優(yōu)秀數(shù)字設(shè)計(jì)卓越技術(shù)人才[1]。
2探索構(gòu)建數(shù)字電路教學(xué)中的多層次的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)
2.1多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)思。
面向卓越人才培養(yǎng)的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，可以分層次進(jìn)行在各個(gè)教學(xué)階段逐步推進(jìn)，包括：面向基礎(chǔ)的數(shù)字設(shè)計(jì)的基本原理與工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)和結(jié)合科研項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)[2][6]。
多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。
2.2數(shù)字設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
數(shù)字電路基礎(chǔ)原理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系的基礎(chǔ)入門階段，是培養(yǎng)數(shù)字邏輯代數(shù)與邏輯電路的重要過程，大類可分為時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時(shí)序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復(fù)用器、比較器、加（減）法器、數(shù)值比較器和算術(shù)邏輯單元等。教學(xué)的目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握組合和時(shí)序邏輯電路堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，不但要注重基本數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的理解，同時(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步了解面向應(yīng)用和現(xiàn)代科技進(jìn)步數(shù)字電路新的設(shè)計(jì)理念[2][3]。
2.3面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。
隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發(fā)展和應(yīng)用，以EDA技術(shù)為主導(dǎo)的數(shù)字系統(tǒng)理念已經(jīng)成為企業(yè)工程技術(shù)的核心。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生利用中小規(guī)模數(shù)字集成電路器件和大規(guī)模可編程器件進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。在卓越工程師培養(yǎng)背景下，結(jié)合前階段數(shù)字電路課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況及EDA技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，適時(shí)進(jìn)行數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)和EDA技術(shù)課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內(nèi)容包括：
2.3.1基于Multisim等相關(guān)軟件的數(shù)字系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。可以構(gòu)建虛擬數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不但較好地模擬實(shí)物外觀外，還可以利用系統(tǒng)提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、仿真，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯驗(yàn)證。
2.3.2基于通用和專用數(shù)字芯片的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是有很好的直觀性和具體性。
2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數(shù)學(xué)系統(tǒng)硬件描述。采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)，基于EDA環(huán)境仿真和驗(yàn)證。可以結(jié)合上述（1）和（2）的優(yōu)點(diǎn)，采用硬件設(shè)計(jì)軟件化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過綜合性實(shí)驗(yàn)的自行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)規(guī)模、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)[5]。
2.4結(jié)合科研項(xiàng)目的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)。
在高等院校，教師即承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)有各自的科學(xué)研究方向，同學(xué)們可以根據(jù)自己的研究興趣，加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，形成教學(xué)與科研互利的良性循環(huán)。面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以借助橫向或縱向科研項(xiàng)目形成綜合教學(xué)體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成數(shù)字電路、電路線路課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件以及集成芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，形成面向數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系[3]。同時(shí)，應(yīng)用高校與知名企業(yè)建立的校企合作平臺(tái)，把企業(yè)界的研究信息和研發(fā)需求引入到教學(xué)平臺(tái)，開拓了學(xué)生的研究思路和視野，提升了學(xué)生設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的能力；目前，我校正在與國際知名的半導(dǎo)體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續(xù)建立卓越人才大學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，利用大學(xué)設(shè)置小學(xué)期，在FPGA和PSoC開發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了面向?qū)嶋H應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)踐平臺(tái)上不僅有學(xué)校的任課教師，還有知名企業(yè)派來的一線工程師指導(dǎo)同學(xué)們的實(shí)踐，相比改革前，取得很好的實(shí)踐效果，同學(xué)們的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平得到了提高，同時(shí)在編程、接口、通信協(xié)議等方面也有了深刻的認(rèn)識(shí)。
對于優(yōu)秀的學(xué)生，借助全國各種形式的大學(xué)生電子（信息）設(shè)計(jì)競賽這個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)，組織他們積極參與，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)研究興趣和創(chuàng)新意識(shí)，綜合所應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)，發(fā)揮競賽團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神。每年，我們都有部分優(yōu)秀學(xué)生通過努力，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作品獲得專業(yè)認(rèn)可，并取得了良好的參賽成績，也使得數(shù)字設(shè)計(jì)課程體系的建設(shè)上了一個(gè)新的臺(tái)階。
3基于創(chuàng)新平臺(tái)的課程體系優(yōu)化與實(shí)踐
卓越工程師培養(yǎng)要求的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系協(xié)調(diào)好相關(guān)電氣、電子類專業(yè)上下游相關(guān)理論課程、實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)同時(shí)得到協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實(shí)踐論文所提到的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)該引進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)理念，重點(diǎn)把EDA軟件、設(shè)計(jì)工具、開發(fā)平臺(tái)與傳統(tǒng)的數(shù)字電路基礎(chǔ)理論教學(xué)相銜接。我們在這幾年對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容等方面的進(jìn)行了改革與探索，取得了一定的成效。經(jīng)過這幾年的實(shí)踐，我們逐步構(gòu)建了面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系[5]，如圖2所示。
4不斷探索數(shù)字電路理論教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐
4.1以數(shù)字電路設(shè)計(jì)為目的強(qiáng)化基本邏輯電路理論教學(xué)。
在進(jìn)行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前應(yīng)該熟練掌握這些常用基本組合和時(shí)序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應(yīng)用場合等。
樹立電路設(shè)計(jì)思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設(shè)計(jì)思想需要理論講解與實(shí)踐相結(jié)合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)采用硬件描述語言來對電路與系統(tǒng)進(jìn)行描述、建模、仿真等[2][3]。
4.2掌握面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。
學(xué)生在掌握數(shù)字電路基本概念和一般電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、途徑和手段。其主要內(nèi)容包括：數(shù)字系統(tǒng)與EDA的相關(guān)概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)以及應(yīng)用實(shí)例的介紹等。這些課程內(nèi)容涉及面較廣，為了提高教與學(xué)的效果，探索總結(jié)了以下的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，并作為教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)切入點(diǎn)[1]。
隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)在方法、對象、規(guī)模等方面已經(jīng)完全不同于傳統(tǒng)的基于固定功能的集成電路設(shè)計(jì)[1][2]。現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實(shí)現(xiàn)高達(dá)千萬門的目標(biāo)系統(tǒng)。這一過程需要也應(yīng)該有先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)用的需要，在教學(xué)過程中闡述了先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。例如：采用基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制器（時(shí)序電路），應(yīng)用或設(shè)計(jì)鎖相環(huán)或延時(shí)鎖相環(huán)來處理時(shí)鐘信號(hào)，應(yīng)用自行設(shè)計(jì)（IPcore）軟核來提高數(shù)據(jù)吞吐量[1][2][3]。
4.3深化數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。
實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，加強(qiáng)學(xué)生工程思維訓(xùn)練、新平臺(tái)工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合的分析能力。在實(shí)踐過程中的提高創(chuàng)新性和綜合性能力，面向應(yīng)用的數(shù)字電路創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，需要不斷提高課程試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程在教學(xué)中的比例，在符合認(rèn)知規(guī)律的同時(shí)，逐步加強(qiáng)來源與實(shí)際需要的綜合性數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
5結(jié)語
數(shù)字電路是電氣、電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，論文針對當(dāng)今卓越工程師培養(yǎng)的要求，以及在教學(xué)過程中遇到的主要問題，探討了面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。提出了多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)和面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系。目的在于，通過課程及相關(guān)課程體系改革與創(chuàng)新，使得學(xué)生更快、更好的適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)發(fā)展的需求。
參考文獻(xiàn)
[1]孔德明.《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)重點(diǎn)的探討，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012.1，173-174.
[2]任愛鋒，孫萬蓉，石光明.EDA實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路相結(jié)合的教學(xué)模式的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009.4，200-202.
[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學(xué)改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.
篇7
3.1正弦掃頻信號(hào)發(fā)生模塊………………17
3.1.1正弦掃頻信號(hào)方案選擇………………17
3.1.2 DDS基本原理………………18
3.1.3 DDS芯片介紹………………19
3.1.4 AD9833芯片波形產(chǎn)生原理 ………………20
3.1.5 DDS硬件設(shè)計(jì)………………20
3.2數(shù)據(jù)處理及控制電路………………22
3.3幅度控制模塊………………23
3.3.1芯片簡介………………24
3.3.2幅度控制電路………………24
3.4鍵盤及顯示模塊………………25
4濾波器幅頻特性自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………… 31
4.1軟件幵發(fā)環(huán)境………………31
4.2軟件設(shè)計(jì)方法………………32
4.3系統(tǒng)流程圖………………37
5濾波器幅頻特性自動(dòng)測試系統(tǒng)測試方法……………… 39
5.1 GUI圖形用戶界面………………39
篇8
Mp3 Player Design Based on SOPC
Xie Huicheng1,Guo Li2
(1.School of Electronic Engineering,Jiujiang University,Jiujiang332005,China;2.Jiujiang University,Information Science and Technology College,Jiujiang332005,China)
Abstract:This paper mainly from the audio playback and the intersection of SOPC technology,this paper proposes the use of technology in Altera's SOPC CyelonII EP2C35 FPGA mp3 player built on the design.The use of IP design reuse,collaboration software and hardware,hardware acceleration and other methods,combined with the experimental characteristics of platform resources to build a soft-core processor based on NiosII mp3 player system. Achieve MPEGⅠ layerⅢ smooth playback audio decoding.The system has a small size,design flexibility,short development cycle and so on.
Keywords:Embedded system;SOPC;MP3 player
一、引言
目前，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)入全面應(yīng)用的階段，己經(jīng)成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在硬件方面，市場上不僅有各大公司生產(chǎn)的各種微處理器芯片，還有用于學(xué)習(xí)和進(jìn)行研發(fā)的各種配套的軟件開發(fā)包和開發(fā)工具。SOPC具有系統(tǒng)集成度高、體積小、功耗低、結(jié)構(gòu)簡潔、可靠性高、開發(fā)快速等特點(diǎn)，很好的滿足了的嵌入式系統(tǒng)在硬件上的需求。SOPC技術(shù)的目標(biāo)是試圖將盡可能大而完整的電子系統(tǒng)，包括嵌入式處理器系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、硬件協(xié)處理器或加速器系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路、DSP系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、以及普通數(shù)字系統(tǒng)等，在單一FPGA中實(shí)現(xiàn)，使得所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)在其規(guī)模、可靠性、體積、功耗、功能、性能指標(biāo)、上市周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護(hù)及其硬件升級(jí)等多方面實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一個(gè)具有基本功能的MP3播放器需要有時(shí)鐘電路、CPU、RAM及RAM控制器、Flash及Flash控制器、SD卡及SD卡控制電路、液晶及液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路、DMA控制器、音頻驅(qū)動(dòng)及音頻控制電路、定時(shí)器等模塊，如圖1所示。
圖1：MP3播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
除顯示驅(qū)動(dòng)模塊、音頻控制模塊和SD卡控制模塊外其他模塊都可以從SOPC Builder中添加IP核構(gòu)建。
其中顯示驅(qū)動(dòng)模塊可以在altera提供的VGA控制器的基礎(chǔ)上添加CLK和BLANK信號(hào)完成；SD卡控制模塊只需要定義幾個(gè)GPIO端口就可以了，不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。
三、音頻播放模塊
采用的MagicSOPC實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)配有AC97音頻解碼模塊，主控制芯片為UCB1400（帶有觸摸屏功能的立體聲音頻編解碼器），它支持可編程抽樣率、輸入/輸出增益和數(shù)字音響處理，包括音量、靜音、低音和高音控制。
音頻控制模塊是CPU與UCB1400間的接口電路，功能為將緩存中的音頻數(shù)據(jù)通過AC-Link總線發(fā)送到UCB1400的DAC輸入端口實(shí)現(xiàn)音樂的播放，以及由AC-Link總線接收UCB1400采集的音頻編碼數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)采用verilog語言來設(shè)計(jì)如下各個(gè)功能模塊。
（一）UCB1400寄存器訪問控制
音頻播放時(shí)主控制器（CPU）需要經(jīng)常讀/寫UCB1400中相關(guān)的寄存器，因?yàn)椴捎肁C-Link串行總線傳輸數(shù)據(jù)，時(shí)序變得非常重要，所以定義了訪問控制模塊。要訪問UCB1400時(shí)，該模塊向UCB1400發(fā)送請求信號(hào)；當(dāng)一次讀取完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，該模塊向CPU發(fā)送反饋信號(hào)。
（二）UCB1400掉電模式控制
UCB1400可以將暫時(shí)不用的模塊關(guān)閉以節(jié)約功率，向UCB1400的Power-down Control/status Register（0x26）寫入相應(yīng)的數(shù)值可以控制UCB1400中各個(gè)模塊的開啟和關(guān)閉。所以設(shè)計(jì)掉電模式控制模塊，該模塊負(fù)責(zé)監(jiān)視UCB1400各模塊的狀態(tài)并將此信息反饋給主控制器。
（三）串行輸入/輸出寄存器
FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)為并行傳輸，而與UCB1400間則功過AC_Link總線串行傳輸，所以應(yīng)設(shè)計(jì)串并轉(zhuǎn)換模塊。
（四）輸入/輸出FIFO
為保證音樂播放的流暢，應(yīng)為每個(gè)聲道配置一定容量的FIFO用來保存已接收到和即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
設(shè)計(jì)完成后的AC97_Controller結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示：
圖2：AC97_Controller結(jié)構(gòu)圖
具有如下功能：
可變比特率支持、雙聲道立體聲輸出支持、雙聲道立體聲輸入支持、單聲道麥克風(fēng)輸入支持、DMA傳送方式支持。
四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
將基于NiosⅡ的SOPC系統(tǒng)進(jìn)行編譯并下載到FPGA中生成硬件系統(tǒng)的同時(shí)，SOPC Builder幫助用戶生成相應(yīng)的SOF文件。在此基礎(chǔ)上，可開始系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。可使用匯編、C、C++來進(jìn)行嵌入式程序設(shè)計(jì)，使用IDE工具進(jìn)行程序的編譯連接以及調(diào)試。MP3播放器的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示：
圖3MP3播放器軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
五、結(jié)語
本系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)在一片F(xiàn)PGA和少數(shù)外設(shè)上實(shí)現(xiàn)了MP3播放器的基本功能。在50MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下實(shí)現(xiàn)了MPEG-Ⅰ layer-Ⅲ解碼，流暢播放MP3格式的音頻文件。
SOPC方案的優(yōu)勢在于系統(tǒng)功能改進(jìn)的靈活性，在不改變硬件平臺(tái)的情況下，可以方便對系統(tǒng)進(jìn)行增刪和優(yōu)化，這是傳統(tǒng)ARM方案無法達(dá)到的。
參考文獻(xiàn)：
篇9
1、引言
幾十年前，人們所做的復(fù)雜數(shù)字邏輯電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模比較小也比較簡單，其中所用到的FPGA或ASIC設(shè)計(jì)工作往往只能采用廠家提供的專用電路圖輸入工具來進(jìn)行。為了滿足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，工程師往往需要花好幾天或更長的時(shí)間進(jìn)行艱苦的手工布線。碩士論文，ITL。工程師還得非常熟悉所選器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引線特點(diǎn)，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種低水平的設(shè)計(jì)方法大大延長了設(shè)計(jì)周期。
近年來，F(xiàn)PGA 和ASIC 的設(shè)計(jì)在規(guī)模和復(fù)雜度方面不斷取得進(jìn)展，而對邏輯電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間要求卻越來越短。碩士論文，ITL。這些因素促使設(shè)計(jì)人員采用高水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)工具，如：硬件描述語言（Verilog HDL 或VHDL）來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
然而，Verilog HDL 硬件描述語言缺乏對于電路邏輯關(guān)系描述和分析的形式化方法，尤其是缺乏基于時(shí)序的邏輯描述。這對于化簡和檢驗(yàn)正確性都帶來了麻煩。而ITL語言描述則提供了另一套基于時(shí)序的形式化解決方法，對Verilog HDL 硬件描述語言起到了很好的補(bǔ)充作用。
2、ITL簡介
區(qū)間時(shí)態(tài)邏輯(interval Temporal logic，ITL)是一種用于描述離散區(qū)間或時(shí)段的邏輯系統(tǒng)，它是時(shí)態(tài)邏輯的一個(gè)分支。我們可以把一個(gè)區(qū)間(interval)看作是一個(gè)有限的狀態(tài)序列;這里的狀態(tài)就是從所有變量到其值的映射。區(qū)間的長度定義為該區(qū)間內(nèi)狀態(tài)數(shù)減 1。因此，只含有一個(gè)狀態(tài)的區(qū)間的長度為0。一個(gè)區(qū)間s0… sn 的長度是n。一個(gè)只有單個(gè)狀態(tài)的區(qū)間的長度是0。
ITL 的基本表達(dá)式和公式的語法如下所示
表達(dá)式：
公式：
其中，μ為一個(gè)整數(shù)值;a 為靜態(tài)變量(在區(qū)間內(nèi)不改變);A 為狀態(tài)變量(在區(qū)間內(nèi)
值可變);g 是函數(shù)符號(hào);p 為謂詞。碩士論文，ITL。下面我們以RS 觸發(fā)器為例來說明ITL的使用：
一個(gè)RS 觸發(fā)器是一個(gè)簡單的儲(chǔ)存和保持一位數(shù)據(jù)的記憶單元。兩個(gè)輸入決定了互補(bǔ)的輸出和。S（Set）為置一，R（Reset）為置零。
圖1 RS 觸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖圖2 RS 觸發(fā)器的真值表
按照傳統(tǒng)的方法，根據(jù)真值表列出輸入輸出變量的邏輯方程，得到：
Qn+1=S+￢R*Qn
S*R=0
而用 ITL描述可以直接把邏輯關(guān)系（動(dòng)作、謂詞）寫出來，再化簡：
把時(shí)間等參數(shù)變量考慮進(jìn)去，我們就可以得到RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)方程：
3、Tempura
用ITL 能夠方便準(zhǔn)確地描述基于時(shí)序的數(shù)字電路，然而缺乏可執(zhí)行能力，運(yùn)算公式不能直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真和驗(yàn)證。Tempura 則是ITL 強(qiáng)有力的可編程可執(zhí)行的工具集，大大增強(qiáng)了ITL 的實(shí)用性。Tempura 是一種可直接執(zhí)行的數(shù)字電路時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)方式，是 ITL 的一個(gè)可執(zhí)行子集。發(fā)展到今天，Tempura 已經(jīng)能夠直接在Windows 環(huán)境下運(yùn)行。碩士論文，ITL。只要熟悉ITL 的語句，對照著Tempura 自帶的指導(dǎo)工具，使語法公式一一對應(yīng)就可以進(jìn)行編程和仿真，十分方便。碩士論文，ITL。
下面我們還是以RS 觸發(fā)器為例來說明
用VerilogHDL采用門級(jí)描述為：
moduleRS_FF(R,S,Q,QB);
input R,S;
output Q,QB;
nor (Q,R,QB);
nor (QB,S,Q);
endmodule
用VerilogHDL采用行為描述為：
moduleRS_FF(R,S,Q,QB);
input R,S;
output Q,QB;
reg Q;
assign QB=~Q;
always@(R or S)
case({R,S})
2'b01:Q<=1;
2'b10:Q<=0;
2'b11:Q<=1'bx;
endcase
endmodule
而根據(jù)前文所述的用 ITL描述的RS觸發(fā)器改寫成Tempura 語言，代碼如下：
為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，需要輸入仿真參量，代碼如下：
(S=0) and (R=0)and (Q=0) and (Qbar=0) and
for lis<<1,0>,<0,0>,<0,1>,<1,0>,<0,0>>
do (len(5)and (Sgets l0) and (R gets l1)
)
and
(S,R)latch(Q,Qbar)
仿真結(jié)果如下，和真值表一樣。
圖3 仿真結(jié)果
傳統(tǒng)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法繁瑣且不嚴(yán)謹(jǐn)，而且往往缺乏時(shí)序邏輯的描述能力。針對這個(gè)問題，HDL的使用為硬件設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)非常好的分析和設(shè)計(jì)數(shù)字硬件的工具，也為溝通軟件和硬件提供了一種方法。然而，這些 HDL 一般是為模擬數(shù)字硬件的功能而設(shè)計(jì)，往往比較適用于較低層級(jí)的設(shè)計(jì)。同時(shí)傳統(tǒng)的HDL 設(shè)計(jì)方法缺乏對數(shù)字硬件推理和證明的機(jī)制；對行為描述的能力較弱，缺乏形式設(shè)計(jì)或驗(yàn)證的支持工具。形式化的設(shè)計(jì)方法則提供另一種強(qiáng)有力的數(shù)字電路描述。在軟件工程中，形式方法已經(jīng)取得一些引人注目的成就。但是在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，形式方法的應(yīng)用研究和成就仍然在起步階段。在國內(nèi)的面向市場的數(shù)字電路設(shè)計(jì)，情況更是這樣，形式方法的使用很是有限。ITL 等形式方法（特別是配以成熟高效的可執(zhí)行工具，如Tempura）， 將有效提高我們描述和設(shè)計(jì)數(shù)字電路。碩士論文，ITL。正如本文開頭所說，在硬件設(shè)計(jì)速度趕不上軟件速度的今天，形式方法將給我們帶來一種新的突破思路，這在未來的電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用和發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
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篇10
智能家居的定義為家庭住宅作為一個(gè)單獨(dú)的平臺(tái)，依托網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等一系列現(xiàn)代化技術(shù)，建設(shè)完成一種能夠遠(yuǎn)程管理家庭事務(wù)的一種管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高了家居的安全性、舒適性以及藝術(shù)性等特征。為人民提供了更加環(huán)保舒適的家居環(huán)境。通俗的說也可以稱之為智能住宅，它的產(chǎn)生主要原因在于人們對居住環(huán)境有了更高的要求，同時(shí)也是當(dāng)前信息化時(shí)代的必然趨勢。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的控制主要采用嵌入式進(jìn)行完成，所謂的嵌入式系統(tǒng)主要是指把相關(guān)應(yīng)用軟件以及操作系統(tǒng)同計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備聯(lián)系起來的系統(tǒng)。近年來嵌入式系統(tǒng)不斷發(fā)展，再不久的將來必會(huì)成為計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后另外一個(gè)十分偉大的發(fā)明。根據(jù)當(dāng)前情況下的我國具體國情，本論文提出了一種新型的基于嵌入式Internet/Intranet的智能家居系統(tǒng)，并詳細(xì)的介紹了其總體結(jié)構(gòu)框架、設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)步驟，并分析了該系統(tǒng)的具體特點(diǎn)。
1 功能需求
根據(jù)當(dāng)前我國的國情，在進(jìn)行該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)遵守以下原則設(shè)計(jì)：使系統(tǒng)具有較高可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)要是系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能具有高效率的特點(diǎn)、使系統(tǒng)的低成本更低，操作更加方便簡單。更加以上設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能一般包含有：第一，住宅內(nèi)部的視頻監(jiān)控，用戶能夠自己定義住宅內(nèi)部的監(jiān)控設(shè)備，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，遠(yuǎn)程打開監(jiān)控設(shè)備，關(guān)閉監(jiān)控設(shè)備，選擇查看某個(gè)監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控信息等；第二，社區(qū)管理，實(shí)現(xiàn)對社區(qū)的管理，包含有社區(qū)內(nèi)部居民管理、居民住宅管理、水電費(fèi)以及物業(yè)費(fèi)的收費(fèi)管理以及安全防護(hù)管理等；第三，社區(qū)信息，實(shí)現(xiàn)向社區(qū)信息的功能，例如社區(qū)新聞、公告或者通知等；第四，社區(qū)服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)上向社區(qū)提供服務(wù)的申請的功能，比如說家政服務(wù)、住宅托管服務(wù)等。
2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)整體框架
智能家居系統(tǒng)中一個(gè)主要的組成部分就是智能家居系統(tǒng)的安全防護(hù)功能，而利用視頻監(jiān)控的來進(jìn)行安全防護(hù)是一個(gè)較為有效的方法。該系統(tǒng)的視頻監(jiān)控利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信和其他智能家居相關(guān)的子系統(tǒng)相互聯(lián)系進(jìn)行管理，來提高智能家居中的安全系數(shù)。從智能家居系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)方面來講，該部分設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括視頻監(jiān)控服務(wù)、客戶端和服務(wù)器端等部分，首先客戶端向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求，服務(wù)器接收到指令以后進(jìn)行接受請求，隨后實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的作用。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本部分主要利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能家居的視頻監(jiān)控功能，在本論文所講的系統(tǒng)中，所使用的主要硬件系統(tǒng)包含有嵌入式系統(tǒng)GX-ARM9-2410EP以及監(jiān)控設(shè)備驅(qū)動(dòng)；使用的軟件系統(tǒng)操作包含了對Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行的整合與移動(dòng)。如果要最終完成視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要把ARM核處理器嵌入到Linux的內(nèi)核中以及該系統(tǒng)的用戶中，用戶可以通過瀏覽器獲取相關(guān)服務(wù)的信息和監(jiān)控，主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如下圖所示：
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
（1）硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)部分主要需要用到的硬件包含有存儲(chǔ)器與傳感器等部分，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用的處理器為S3C241是由三星公司生產(chǎn)的處理器。該硬件的選擇是根據(jù)系統(tǒng)的需求，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠地工作，同時(shí)其可以外接ROM，SRAM存儲(chǔ)器。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用連接DM9000芯片可以轉(zhuǎn)成一個(gè)以太網(wǎng)接口，而且這一芯片就有功耗低、成本低的特點(diǎn)。視頻監(jiān)控采用的攝像頭是采用的V2000攝像頭，利用USB與處理器相連接，具有安裝簡單、使用方便、清晰度高的特點(diǎn)。
（2）軟件設(shè)計(jì)。在我們打開Linux的宿主機(jī)的應(yīng)用程序時(shí)候，需要通過匯編或者鏈接等工具形成一種只可以在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上面使用的二進(jìn)制代碼，同時(shí)對該二進(jìn)制代碼下單，使它可以在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上正常使用，從而完成最初的目的。通過Windows系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的完整安裝，并安裝完成后的虛擬機(jī)上接入RedHat 9.0最終完成環(huán)境的構(gòu)建。
2.3 系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)
該系統(tǒng)實(shí)際上是完成了嵌入式服務(wù)器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上來實(shí)現(xiàn)的，客戶端能夠通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及手機(jī)等實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的整個(gè)過程。而如果要實(shí)現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行監(jiān)控，第一步要采用B/S開發(fā)模式的架構(gòu)，即是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支持CGI功能的服務(wù)器，同時(shí)利用這該服務(wù)器還可以實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)畫面的采集與傳輸，所以要實(shí)現(xiàn)這一過程，要做的就是要在客戶端設(shè)置WEB瀏覽器，便能夠完成對嵌入式設(shè)備進(jìn)行管理。
實(shí)際上，Web服務(wù)器設(shè)置在客戶端用于對服務(wù)器的內(nèi)容進(jìn)行讀取。客戶端與服務(wù)器端的關(guān)系實(shí)際上是一種信息的相互傳遞的關(guān)系本身是一種信息的傳遞的關(guān)系，兩者之間的請求或者應(yīng)答方法都會(huì)在HTTP協(xié)議中有相對應(yīng)的定義。所以，在瀏覽器和服務(wù)器正常連接，在請求傳輸信息之時(shí)，服務(wù)端能夠及時(shí)的將所請求相關(guān)信息發(fā)送到客戶端。其傳遞過程如下圖所示：
圖2 服務(wù)器工作原理
3 結(jié)束語
總的來說，以嵌入式技術(shù)為核心智能家居系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息等網(wǎng)絡(luò)化中的各項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)把嵌入式為核心的智能家居安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?yàn)樾聲r(shí)代的居民提供一種簡單方便的平臺(tái)，他們需要做的只是拿出手機(jī)或者其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，便能夠查看自己住宅內(nèi)部的安全情況。
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篇11
Key words： mobile computing; image retrieval; application of mobile phone
中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）02-0203-02
1問題的提出
目前，基于ARM技術(shù)手持式文字檢索系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于公安部門的身份證移動(dòng)檢索系統(tǒng)中。但基于ARM技術(shù)手持式圖像身份檢索系統(tǒng)，目前在國內(nèi)還很少見，主要原因一方面是由于嵌入式芯片的能力有限，無法對數(shù)據(jù)量很大的圖像進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，另一方面也實(shí)時(shí)對圖像信息進(jìn)行的更新也不方便。但需要圖像檢索識(shí)別的行業(yè)比較多，如公安、海關(guān)、各類考試的考生身份識(shí)別等，一直期待有一種技術(shù)能比較方便的解決圖像檢索問題。本論文描述的就是一個(gè)基于3G移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。
23G移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的基本特點(diǎn)
目前，移動(dòng)通信主要用途是用手機(jī)等掌上設(shè)備進(jìn)行信息交流。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，移動(dòng)計(jì)算變得越來越重要，根據(jù)使用終端可分為可便攜式電腦、PDA和手機(jī)這幾種移動(dòng)計(jì)算模式。便攜式電腦移動(dòng)計(jì)算性能最強(qiáng)，但攜帶方便性和電池續(xù)航能力遠(yuǎn)不及后兩者；相對于手機(jī)來說，可攜帶方便性和電池續(xù)航能力是其主要優(yōu)點(diǎn)，但其計(jì)算能力有限；因此移動(dòng)計(jì)算在我國就大體走了兩條路：計(jì)算能力強(qiáng)而通信能力和攜帶性較弱的可攜帶式電腦計(jì)算和通信能力和攜帶性很強(qiáng)而計(jì)算能力不足的手機(jī)計(jì)算。所以對于較為簡單的移動(dòng)計(jì)算來說，手機(jī)終端更是最為合適的設(shè)備，所以發(fā)展基于手機(jī)的移動(dòng)計(jì)算是十分必要的。隨著3G的普及，通信網(wǎng)絡(luò)在慢速移動(dòng)時(shí)可提供達(dá)2M的傳輸速率，考慮到手機(jī)本身的輸入輸出量有限，如果合理設(shè)計(jì)輸入輸出界面的話完全可以滿足移動(dòng)計(jì)算的要求[1]。
移動(dòng)云計(jì)算主要有以下特點(diǎn)：①終端硬件及終端系統(tǒng)無關(guān)性：由于計(jì)算端在云端，所以對于終端本身的要求基本很低，甚至一些非智能終端都可以實(shí)現(xiàn)“移動(dòng)計(jì)算”，需要的僅僅是一個(gè)類似java的跨系統(tǒng)平臺(tái)。②數(shù)據(jù)分享便捷性：大量數(shù)據(jù)可在云器端存儲(chǔ)的特性，數(shù)據(jù)分享會(huì)十分便捷，僅僅是一個(gè)數(shù)據(jù)指向的問題。③任務(wù)執(zhí)行的高效性：受益于云器端的處理能力，如果輸入輸出界面設(shè)計(jì)合理，就可以通過終端直觀的看到任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果[1]。
3基于3G移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的圖像檢索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
基于移動(dòng)去計(jì)算技術(shù)的圖像檢索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是“重服務(wù)端，輕終端”。將圖像的存儲(chǔ)、檢索和處理放在云端，終端僅需要瀏覽器功能支持，同時(shí)要求終端能通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與云端保持通信，并滿足一定的帶寬要求。整個(gè)圖像檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三部份：手持式終端、管理端和服務(wù)器云端。在云端服務(wù)器通過平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫、PHP搭建一個(gè)基于WAMP技術(shù)的WEB應(yīng)用平臺(tái)，該應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)圖像的存儲(chǔ)、檢索、管理和終端用戶的ID及權(quán)限管理功能。管理端通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器端連接，實(shí)現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理功能和將圖像信息傳輸?shù)椒?wù)器端。手持式終端通過WAP手機(jī)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，訪問服務(wù)器端應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像的檢索功能。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示：
3.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)終端設(shè)備：終端要求支持上網(wǎng)的WAP手機(jī)，最好是3G手機(jī)，更好的滿足帶寬要求。云端設(shè)備：按需求分析要求決定服務(wù)器集群數(shù)量和性能。管理終端：要圖像數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分布，PC機(jī)和相關(guān)圖像采集、處理設(shè)備。
3.2 系統(tǒng)WEB應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)前端平臺(tái)：為手機(jī)登錄用戶提供身份認(rèn)證、多種圖像檢索方式和檢索結(jié)果反饋功能。后端平臺(tái)：為管理員提供圖像上傳、圖像信息管理功能。
4系統(tǒng)應(yīng)用案例
某高校按照基于3G移動(dòng)云計(jì)算的圖像檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，對學(xué)生考試身份圖像檢索系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及應(yīng)用。系統(tǒng)提供了按身份證號(hào)、學(xué)籍號(hào)、姓名等多種考生圖像信息的檢索方式。監(jiān)考教師在監(jiān)考中對考生身份有疑問時(shí)，可通過手機(jī)及時(shí)檢索考生的圖像身份信息及其它信息，有效地減少了代考等舞弊現(xiàn)象。從系統(tǒng)應(yīng)用中可以得出結(jié)論，基于3G移動(dòng)云計(jì)算的圖像檢索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡單、方便地解決身份圖像檢索問題。
5小結(jié)
篇12
2、選子：位置、型號(hào)的選擇
3、土建施工
4、設(shè)備安裝
課題二、小電流接地系統(tǒng)的故障選線的研究
指導(dǎo)老師：戴勝坤 地故障時(shí)，故障特點(diǎn)不是非常明顯，故障選線就顯得很有必要，所以，要求學(xué)生
比較詳細(xì)的了解國內(nèi)外小電流接地系統(tǒng)故障選線的研究現(xiàn)狀和研究方法，對現(xiàn)有
的選線方法進(jìn)行總結(jié)并加以改進(jìn)，找到適合的故障選線的方法；3、 利用ATP的仿真軟件對小電流接地系統(tǒng)進(jìn)行仿真；4、撰寫畢業(yè)論文。
課題三、64點(diǎn)溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：游佳
設(shè)計(jì)內(nèi)容：64點(diǎn)溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)針對室溫環(huán)境下的溫度監(jiān)控，如大型機(jī)組的軸溫，大型變壓器油溫，化學(xué)反應(yīng)過程，環(huán)境測試等。控制核心采用微處理器或單片機(jī)，監(jiān)測64點(diǎn)溫度，溫度范圍0～100℃，采用半導(dǎo)體溫度傳感器AD590，按矩陣方式切換輸入信號(hào)。輸出8路開關(guān)控制信號(hào)和2路PWM模擬信號(hào)（具備PID控制能力）。同時(shí)要求利用微處理器或單片機(jī)的已有通訊接口或其它工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和控制。
設(shè)計(jì)要求：1.總體方案設(shè)計(jì)，需要提出至少兩種切實(shí)可行的方案，并加以比較，選擇一種最優(yōu)方案；
2.根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)硬件電路，需要有理論依據(jù)，有分析計(jì)算過程，選擇的主要元件要有原理和說明，所有元件必須有型號(hào)和參數(shù)；
3.軟件設(shè)計(jì)，使用匯編語言或C語言編成。主要軟件必須能在設(shè)計(jì)制作的硬件電路上正確運(yùn)行 ，且能夠顯示被測試對象的溫度；
4.制作硬件電路，調(diào)試硬件和軟件，完成溫度檢測與測試點(diǎn)切換，實(shí)現(xiàn)溫度上傳并在屏幕上顯示或存盤；
5.撰寫畢業(yè)論文，嚴(yán)格按照畢業(yè)論文標(biāo)準(zhǔn)，論文引用其它文章和相關(guān)技術(shù)資料不得多于40%。
課題四、 用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)一交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：潘紋
一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：
用單片機(jī)8051設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的紅、綠、黃交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，要求如下：
1）用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。考慮到學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)的難度，只考慮一條道路相對的兩個(gè)方向，每個(gè)方向有紅、綠、黃三個(gè)燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，每隔30秒紅綠燈交替變化。在每次由綠燈亮變成紅燈亮或者由紅燈亮變成綠燈亮的交替變化轉(zhuǎn)換時(shí)要求黃燈閃爍5秒，給行駛中的車輛有時(shí)間停靠到禁行線之外。
2）能實(shí)現(xiàn)正常的計(jì)時(shí)顯示功能。用倒計(jì)時(shí)方法顯示紅燈、綠燈、黃燈還需亮的時(shí)間。
3）能實(shí)現(xiàn)控制器總清零功能。 按下某個(gè)鍵后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總清零，計(jì)數(shù)器由初始狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。 二、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：畫出設(shè)計(jì)總電路圖，寫出設(shè)計(jì)程序。
課題五、單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：游佳
設(shè)計(jì)要求:1.用MCS-51單片機(jī),通過軟件編程,設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制器。要求能對步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)及速度控制，同時(shí)能對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位置控制，即能控制步進(jìn)電機(jī)從一個(gè)位置精確地運(yùn)行到另一個(gè)位置。
課題六、傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展的研究
指導(dǎo)老師：周小薇
論文要求：1.了解傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用及地位
2.機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用傳感器的類型、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及用途等
3.如何為機(jī)電一體化系統(tǒng)選擇傳感器（舉例說明）
4.機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用傳感器的發(fā)展
相關(guān)知識(shí)：本課題要求學(xué)生綜合《傳感器技術(shù)》《機(jī)電一體化技術(shù)》《控制電機(jī)》等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行編寫。
課題七、水輪機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：周小薇
設(shè)計(jì)要求：
掌握一定的電氣控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，可以利用PLC進(jìn)行編程，并且對氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)有一定的了解。還要求能夠運(yùn)用基本的繪圖軟件進(jìn)行繪圖。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：
本設(shè)計(jì)共有三個(gè)部分：電氣控制部分、流體控制部分、PLC編程部分。
（一）電氣控制部分設(shè)計(jì)任務(wù)： 2.24點(diǎn)制動(dòng)閘動(dòng)作后向PLC發(fā)出制動(dòng)成功或復(fù)位信號(hào)
3.壓力站氣路壓力數(shù)顯示向PLC發(fā)出4～20mA的模擬信號(hào)
4.根據(jù)PLC傳送來的4～20mA的模擬信號(hào)，顯示相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
（二）流體控制部分設(shè)計(jì)任務(wù)：
采用節(jié)流閥控制流量，水份分離器凈化空氣，兩個(gè)三通換向閥分別控制汽缸的上、下腔；氣液混用三通球閥進(jìn)行氣、油的轉(zhuǎn)換控制，多塊壓力表可直接讀數(shù)等。
（三）PLC編程部分設(shè)計(jì)任務(wù)：
根據(jù)給出的梯形圖進(jìn)行編程。
課題八、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：黃衛(wèi)庭
構(gòu)成：PLC系統(tǒng)、變頻器、檢測保護(hù)電路、轉(zhuǎn)速測量等環(huán)節(jié)
要求：1、采用PWM變頻調(diào)速
2、有具體結(jié)構(gòu)圖及外形圖
3、選用元器件合適
4、有控制電路圖、主電路原理圖、PLC程序框圖和清單
[注意：選題要結(jié)合實(shí)際供水工作。要求寫明本設(shè)計(jì)所涉及的分析方法或技術(shù)手段（如定性、定量分析的方法）；要求有學(xué)生獨(dú)立的見解，設(shè)計(jì)內(nèi)容要詳細(xì)寫明具體步驟]。
課題九、兩種液體混合的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：葉俊 一、控制要求
1．初始狀
此時(shí)各閥門關(guān)閉，容器是空的。 SL1=SL2=SL3=OFF
M＝OFF
二、起動(dòng)操作
按下起動(dòng)按鈕，開始下列操作： (2)液體B流入，液面達(dá)到SL1時(shí)，YV2=OFF，M＝ON，開始攪拌；
(3)混合液體攪拌均勻后（設(shè)時(shí)間為l0s），M＝OFF，YV3＝ON，放出混合液體；
(4)當(dāng)液體下降到名 SL2時(shí)，SL2從ON變?yōu)镺FF，再過20s后容器放空，關(guān)閉YV3，YV3=OFF，完成一個(gè)操作周期；
(5)只要沒按停止按鈕，則自動(dòng)進(jìn)入下一操作周期。·
三、停止操作
按一下停止按鈕，則在當(dāng)前混合操作周期結(jié)束后，才停止操作，使系統(tǒng)停止于初始狀態(tài)。
四、要求：用歐姆龍型PLC技術(shù)設(shè)計(jì)
課題十、機(jī)械手控制的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：葉俊
一、機(jī)械手工作過程，且每次循環(huán)動(dòng)作均從原位開始。
二、控制要求
1．在傳輸帶A端部，安裝了光電開關(guān)PS，用以檢測物品的到來。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品時(shí)為ON狀態(tài)。
2.機(jī)械手在原位時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)起動(dòng)，傳送帶A運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品后，傳送帶A停。
3．傳輸帶A停止后，機(jī)械手進(jìn)行一次循環(huán)動(dòng)作，把物品從傳送帶A上搬到傳送帶B(連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)）上。
4.機(jī)械手返回原位后，自動(dòng)再起動(dòng)傳送帶A運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
5．按下停止按鈕后，應(yīng)等到整個(gè)循環(huán)完成后，才能使機(jī)械手返回原位，停止工作。
6.機(jī)械手的上升／下降和左移／右移的執(zhí)行結(jié)構(gòu)均采用雙線圈的二位電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓裝置實(shí)現(xiàn)，每個(gè)線圈完成一個(gè)動(dòng)作。
7.抓緊／放松由單線圈二位電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓裝置完成，線圈通電時(shí)執(zhí)行抓緊動(dòng)作，線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。
8.機(jī)械手的上升、下降、左移、右移動(dòng)作均由極限開關(guān)控制。
9.抓緊動(dòng)作由壓力繼電器控制，當(dāng)抓緊時(shí)，壓力繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。放松動(dòng)作為時(shí)間控制（設(shè)為2s）。
要求：用歐姆龍型PLC技術(shù)設(shè)計(jì)
課題十一、建立機(jī)械全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作電路模型
指導(dǎo)老師：方瑋
結(jié)構(gòu)：由電動(dòng)程控器、水位開關(guān)、安全開關(guān)（蓋開關(guān)）、排水選擇開關(guān)、 不排水停機(jī)開關(guān)、貯水開關(guān)、漂洗選擇開關(guān)、洗滌選擇開關(guān)等組成。工作原理：通過各種開關(guān)組成控制電路，來控制電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水閥、排水電磁鐵及蜂鳴器的電壓輸出，使洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)程序運(yùn)轉(zhuǎn)。
主要內(nèi)容：進(jìn)水控制電路，電動(dòng)機(jī)控制電路，排水系統(tǒng)電路等。
要求：結(jié)合洗衣機(jī)的工作過程，給出以上電路模型號(hào)并說明原理，論文不少于5000字
課題十二、工廠變配電所的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：居劍文
一、設(shè)計(jì)的要求
根據(jù)設(shè)計(jì)課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件，能夠獨(dú)立而正確地進(jìn)行方案認(rèn)證和設(shè)計(jì)計(jì)算，要求概念清楚，方案合理，方法正確，步驟完整。
要求會(huì)查閱有關(guān)參考資料和手冊等
要求學(xué)會(huì)選擇有關(guān)元件和參數(shù)
要求學(xué)會(huì)編制有關(guān)電氣系統(tǒng)圖和編制元件明細(xì)表
要求學(xué)會(huì)編寫設(shè)計(jì)說明書
二、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容
負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算。
變配電所所址和型式的選擇。
變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及類型的選擇（配電所設(shè)計(jì)不含此內(nèi)容）。
變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)
短路電流的計(jì)算
變配電所一次設(shè)備的選擇
變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定
變電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)
編寫設(shè)計(jì)說明書及主要設(shè)備材料清單
10、繪制變電所主結(jié)線圖、平面圖和必要的剖線圖、二次回路圖及其它的施工圖樣。
課題十三、電纜－架空混合線路的繼電保護(hù)問題的研究
指導(dǎo)老師：方瑋 研究現(xiàn)狀，了解目前電纜－架空混合線路的保護(hù)的配置的方法，優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)
電纜的特點(diǎn)，架空線路的特點(diǎn)，提出適合于混合線路的保護(hù)的方案；
3、 提出適合于電纜－架空混合線路的繼電保護(hù)的方案； 4、撰寫畢業(yè)論文。
課題十四、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析
指導(dǎo)老師：潘紋
設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
1）對鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基
本類型的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。
2）每種類型各舉一個(gè)日常生活中常見的實(shí)例，畫出其基本圖表。對每種
類型要求用falsh或者authorware等做一個(gè)能動(dòng)的形象逼真的例子。如吊起重物的起重機(jī)、運(yùn)動(dòng)的火車的機(jī)輪、橢圓儀、翻箱機(jī)、機(jī)械手爪等。
課題十五、數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品加工工藝設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：倪祥明 課題十六、機(jī)械手直線運(yùn)動(dòng)液壓系統(tǒng)的制作
指導(dǎo)教師：黃國祥
目的：實(shí)現(xiàn)機(jī)械手水平、垂直兩個(gè)方向的機(jī)械運(yùn)動(dòng)
任務(wù)：1、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算；液壓泵、液壓閥等技術(shù)參數(shù)的選擇；液壓輔助部件的選擇與購買。
2、液壓缸的加工制作。
3、液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。
4、電路系統(tǒng)的安裝。
5、技術(shù)資料整理與電子文檔的制作。
要求： 1、分組布置任務(wù)，每組可以是1人以上。
2、電子文檔要求打印，字?jǐn)?shù)不少于5000字。
3、現(xiàn)場展覽制作產(chǎn)品，參加答辯。
課題十七、“中國結(jié)”造型設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：張蓉
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)
著重提高在CAD/CAM軟件應(yīng)用方面的實(shí)踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過創(chuàng)建中國結(jié)造型設(shè)計(jì)、市場推廣、資料整理等環(huán)節(jié)，初步掌握應(yīng)用CAD/CAM進(jìn)行工業(yè)造型設(shè)計(jì)的方法和基本技能。
2.畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐，應(yīng)達(dá)到如下要求：
靈活運(yùn)用所學(xué)Pro/e軟件創(chuàng)建“中國結(jié)”,打印出造型設(shè)計(jì)步驟和造型圖；
對造型出來的“中國結(jié)”進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)。如用Photoshop或3dmax等軟件進(jìn)行包裝，打印出用于市場推廣的效果圖；
寫出500字左右的論文小結(jié)
培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題能力；
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)，并培養(yǎng)自己具有一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全面觀點(diǎn)及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。
3.“中國結(jié)”造型參考圖：
（造形和尺寸自定義）
課題十八、“福娃”造型設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：羅進(jìn)生
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)
著重提高在CAD/CAM軟件應(yīng)用方面的實(shí)踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過創(chuàng)建“福娃”造型設(shè)計(jì)、市場推廣、資料整理等環(huán)節(jié)，初步掌握應(yīng)用CAD/CAM進(jìn)行工業(yè)造型設(shè)計(jì)的方法和基本技能。
2.畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐，應(yīng)達(dá)到如下要求：
靈活運(yùn)用所學(xué)Pro/e軟件創(chuàng)建“福娃”,打印出造型設(shè)計(jì)步驟和造型圖；
對造型出來的“福娃”進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)。如用Photoshop或3dmax等軟件進(jìn)行包裝，打印出用于市場推廣的效果圖；
寫出500字左右的論文小結(jié)；
培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題能力；
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)，并培養(yǎng)自己具有一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全面觀點(diǎn)及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。
3.“福娃”造型參考圖：
課題十九、大功率高頻直流開關(guān)電源的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師： 倪濤
通過該題目的設(shè)計(jì),加強(qiáng)電力電子的學(xué)習(xí)和理解，系統(tǒng)學(xué)習(xí)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法，綜合運(yùn)所學(xué)過的知識(shí),培養(yǎng)獨(dú)立工作，解決實(shí)際問題的能力，為走向工作崗位打一定的基礎(chǔ)
內(nèi)容：
按技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)一臺(tái)直流開關(guān)電源
主要技術(shù)參數(shù)：
輸入電壓：三相交流380V 輸入頻率：50HZ
輸 出：恒流50安 輸出電流變動(dòng)范圍：0---50安連續(xù)可調(diào)
輸出電壓：0—60伏
要求：
1.按要求分階段寫文字材料；
2. 3.論文要按要求格式打印；
4.獨(dú)立完成
設(shè)計(jì)步驟：
1.閱讀國內(nèi)外有關(guān) 2.選定開關(guān)電源集成控制器，學(xué)習(xí)其工作原理、應(yīng)用方法；
3.主電路方案選擇，要有技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；
4.主電路設(shè)計(jì)；
5.元器件的設(shè)計(jì)、計(jì)算、選擇；
6.控制電路、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)；
7.打印論文
課題二十、三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試
指導(dǎo)老師：倪濤
設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、不允許同時(shí)有兩層樓要求停電梯；
2、當(dāng)二層不需要停時(shí)，能越過二層直接到達(dá)所需樓層。
要求：
分階段寫文字材料；
2、 3、論文要按要求格式打印；
4、獨(dú)立完成
步驟：
1、設(shè)計(jì)I/O配線表。
2、設(shè)計(jì)出電梯控制的梯形圖。
3、寫出指令表。
4、用編程器輸入指令。
調(diào)試運(yùn)行。
課題二十一、車輛出入庫管理PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：楊芳
內(nèi)容：編制一個(gè)用PLC控制的車輛出入庫管理梯形圖控制程序,控制要求如下:
1、入庫車輛前進(jìn)時(shí),計(jì)數(shù)器加1,后退則減1.
2、出庫車輛前進(jìn)時(shí)計(jì)數(shù)器減1,后退則加1.
3、要求有顯示屏指示車庫內(nèi)車輛的實(shí)際數(shù)目.
要求：
1.根據(jù)題意設(shè)計(jì)顯示電路，并按圖連接。
2.畫PLCI/O接口連線圖，并按圖連接。
3.編制梯形圖及指令語句表。
4.完成系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)控制要求。
課題二十二、水塔水位控制PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師：楊芳
內(nèi)容：1、保持水池的水位在S3——S4之間，當(dāng)水位低于S3，則打開閥門進(jìn)水，水位到達(dá)S4時(shí)，則關(guān)閉閥門。 水塔水位控制面板
要求：1.根據(jù)題意設(shè)計(jì)顯示電路，并按圖連接。
2.畫PLCI/O接口連線圖，并按圖連接。
3.編制梯形圖及指令語句表。
4.完成系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)控制要求。
課題二十三、用PRO/E軟件進(jìn)行玩具造型設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：羅進(jìn)生
要求：利用軟件進(jìn)行實(shí)體造型，寫出具體造型步驟。步驟清晰合理，造型思路明確。可以自己設(shè)計(jì)玩具形狀，分析所設(shè)計(jì)玩具市場前景。
參考圖樣：
課題二十四、基于PROE軟件的機(jī)械制圖三維模型庫開發(fā)及應(yīng)用
篇13
0.引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。隨著鐵路運(yùn)輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環(huán)境和價(jià)格上的優(yōu)勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動(dòng)故障對公共財(cái)產(chǎn)及人身安全構(gòu)成了前所未有的威脅。
伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發(fā)展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結(jié)果會(huì)造成電機(jī)等吊掛設(shè)備和車內(nèi)設(shè)備的高頻高幅振動(dòng)，引起車體設(shè)備振動(dòng)能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設(shè)備所允許的振動(dòng)強(qiáng)度范圍，未來的工作性能指標(biāo)及使用壽命將會(huì)受到過大的動(dòng)態(tài)載荷和噪聲的嚴(yán)重影響，情況越發(fā)嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致零部件的早期失效。當(dāng)前大量事實(shí)表明，在長期作用的情況下，鐵路振動(dòng)故障可能會(huì)導(dǎo)致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險(xiǎn)情況。為確保鐵路“安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、舒適”的特點(diǎn)和優(yōu)勢，鐵路建設(shè)要不斷發(fā)展完善其各項(xiàng)功能，才能在越發(fā)激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，因此，各國都加強(qiáng)了對鐵路振動(dòng)的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。
今年我國對鐵路振動(dòng)檢測領(lǐng)域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴(kuò)展到眾多方面。以往鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個(gè)鐵路站段及各個(gè)振動(dòng)檢測站點(diǎn)基本都已經(jīng)涉及發(fā)展應(yīng)用到。鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)的重要性越來越被人們所認(rèn)可，近些年又不斷完善各項(xiàng)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了保證鐵路的運(yùn)輸安全、高效舒適的科學(xué)發(fā)展及以人為本的發(fā)展要求，確保鐵路的優(yōu)勢和特點(diǎn)，如何準(zhǔn)確檢測高速鐵路的振動(dòng)并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實(shí)際問題。
1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
如圖1所示，本論文用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測的振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)大的部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)框圖下位機(jī)系統(tǒng)里包含了振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個(gè)單元。
振動(dòng)傳感器把接收到的振動(dòng)信號(hào)數(shù)字化，通過IIC數(shù)字傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析計(jì)算，通過RS-232串口通信，運(yùn)用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片及CH340 RS-232串口轉(zhuǎn)USB芯片，實(shí)現(xiàn)了XYZ三軸振動(dòng)數(shù)值發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行控制顯示。因?yàn)槟壳皞€(gè)人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉(zhuǎn)USB口芯片CH340G，數(shù)據(jù)可以從USB口進(jìn)入PC上位機(jī)。由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的檢測范圍有限，使用多個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)共同檢測則可以擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，提高系統(tǒng)的整體工作性能。整個(gè)鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)是由多個(gè)下位機(jī)節(jié)點(diǎn)互相協(xié)作共同完成系統(tǒng)功能的。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想
本論文的鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)是由振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。
振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對鐵路振動(dòng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集到的數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機(jī)處理器通信，接著單片機(jī)處理器模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及存儲(chǔ)，為鐵路振動(dòng)故障的判斷提供合理依據(jù)。
微處理器中有數(shù)據(jù)處理分析算法的設(shè)計(jì)，完成對采集到的實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷當(dāng)前得到的振動(dòng)數(shù)據(jù)是否在鐵路設(shè)備所能產(chǎn)生的振動(dòng)范圍之內(nèi)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾點(diǎn)剔除，去直流及多項(xiàng)式趨勢項(xiàng)和平滑處理，計(jì)算出與自然坐標(biāo)系夾角的角度，使整個(gè)鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統(tǒng)的錯(cuò)誤上報(bào)率。
2.2 系統(tǒng)介紹
如圖2所示，系y硬件部分可以分為五個(gè)部分：振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。
數(shù)據(jù)采集模塊：由單片機(jī)處理器模塊發(fā)出相應(yīng)的控制指令配置振動(dòng)傳感器的控制寄存器，內(nèi)部控制寄存器來決定信號(hào)的采集速度、通信方式、數(shù)據(jù)輸出格式與帶寬，振動(dòng)傳感器根據(jù)內(nèi)部控制寄存器的值按要求采集振動(dòng)信號(hào)。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊：振動(dòng)傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過IIC傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，為之后的數(shù)據(jù)處理分析奠定了基礎(chǔ)。
微處理器模塊：主要工作是通過系統(tǒng)軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊完成振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數(shù)據(jù)上傳至PC上位機(jī)進(jìn)行顯示及存儲(chǔ)。該模塊是振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和RS-232有線通信模塊進(jìn)行聯(lián)系的核心部分。
RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數(shù)據(jù)，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)會(huì)自動(dòng)顯示及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，供振動(dòng)故障的判斷使用。
電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所使用的3.3V電源。
結(jié)論
本論文設(shè)計(jì)了一套鐵路振動(dòng)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用下位機(jī)整體檢測模塊PC上位機(jī)整體控制數(shù)據(jù)流向，并對上傳的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示保存。從與傳統(tǒng)檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細(xì)致的對鐵路振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測、處理分析及顯示存儲(chǔ)，并為鐵路振動(dòng)故障的判斷提供可靠依據(jù)。
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