時間：2023-03-17 18:09:54
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2基于無線射頻通信技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計
無線通信模塊設(shè)計中采集數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過無線射頻通信技術(shù)，在前文提到通信模塊nRF905，具有單個工作頻段，本系統(tǒng)在設(shè)計中為設(shè)計簡單，采用的是433MHz頻段，為使nRF905能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳播，在設(shè)計中采用了VLSIShockBrust技術(shù)，在設(shè)計中無需采取單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的處理速率也可以依照需要進(jìn)行設(shè)定。芯片在ShockBrust工作模式下可以自動產(chǎn)生導(dǎo)碼和CRC。在本設(shè)計中nRF905模塊采用SPI接口通信，這樣的設(shè)計一方面簡化了設(shè)計同時也能解決成本。nRF905發(fā)射端功耗小，在發(fā)射功率為-10dBm時，接受電流和發(fā)射電流僅僅為12.5mA和11mA，非常節(jié)能省電。nRF905整體設(shè)計降低了成本，同時也極大地節(jié)省了能源。在微處理器模塊設(shè)計中，模塊主要是由LCD12864液晶顯示器、DS1302時鐘和MSP430F149單片機(jī)構(gòu)成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集顯示和時間同步。設(shè)計中采用的是TI公司生產(chǎn)的16位總線的MSP430F169單片機(jī)，此單片機(jī)內(nèi)部置有12位AD轉(zhuǎn)換器，把采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，此單片機(jī)最突出的優(yōu)點是低功耗，方便長期使用。設(shè)計系統(tǒng)采用的hiLCD2864液晶顯示器實現(xiàn)計時，具有耗能低性能高的優(yōu)點，可根據(jù)需要實現(xiàn)自動調(diào)整。傳感器模塊為實現(xiàn)多項氣象數(shù)據(jù)的采集，依照高性能、低能耗以及低成本的原則采用了不同類型傳感器，如DS18B20、BMP085以及DHT21等，依照實際的需求也可增減相應(yīng)的傳感器。DS18B20具有體積小抗干擾的優(yōu)點，測量溫度范圍在-55℃~125℃，采取單線接口方式，在硬件設(shè)計和軟件設(shè)計中都十分方便。DHT21是測量濕度變化的傳感器，同樣也是采取單線串行輸出，節(jié)省I0口，適合于自然環(huán)境濕度的測量。BMP085是一種非常常用的壓力傳感器，內(nèi)部含有AD，單片機(jī)通過IIC總線連接，使用簡單。DSM501A是一個粉塵測量傳感器，能夠檢測1μm以上微塵，在設(shè)計中并不能反映出PM2.5的值，但是能夠比較清晰的反映出空氣粉塵含量，滿足日常需要。在設(shè)計中，還采用了噪音強(qiáng)度傳感器，模塊中采用了LM386設(shè)計的放大電路，輸出的模擬信號通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
3軟件設(shè)計
本系統(tǒng)軟件程度設(shè)計主要分為發(fā)送接受程序、數(shù)據(jù)處理顯示程序和各傳感器測試程序。nRF905發(fā)送接收程序包括發(fā)送和接受兩部分，需要先設(shè)置RF配置寄存器，需要注意兩部分的配置寄存器必須統(tǒng)一，如設(shè)置頻段、地址庫研讀、輸出功率以及CRC模式等都需要相同，系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)長度取10字節(jié)，發(fā)送程序為開始寄存器初始化寫發(fā)送數(shù)據(jù)TRX-CETX-EEN置高發(fā)送完成TRX-CE置低結(jié)束，接收程序為開始寄存器初始化TRX-CETX-EEN置高數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR為高TRX-CE置低MCU讀數(shù)據(jù)DR、AM置低結(jié)束。本設(shè)計系統(tǒng)采用了多種傳感器，在傳感器信息采集中，單片機(jī)對傳感器進(jìn)行掃描控制，把所有數(shù)字信號依照順序存取起來，在依照各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的真實測量數(shù)據(jù)，具體過程為采集個傳感器原始信號模擬信號AD轉(zhuǎn)化多組數(shù)字信號統(tǒng)一編碼nRF905發(fā)送nRF905接受編碼信號轉(zhuǎn)化為實測數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)液晶顯示。
在物流管理過程中，條形碼是商品識別的主要手段，但它有諸多局限性：信息是只讀的；識別是接觸式的；一次只能讀一個；讀取距離近；信息容量小。二維條碼雖然解決了信息標(biāo)識容量問題，但是只適用于流通領(lǐng)域，不能透明地跟蹤和貫穿供應(yīng)鏈過程。
一、射頻技術(shù)原理
射頻識別（RadioFrequencyIdentification，簡稱RFID）是一種利用無線電射頻信號進(jìn)行物體識別的新興技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)一般包括電子標(biāo)簽、閱讀器和其他設(shè)備。射頻識別系統(tǒng)所采用的技術(shù)為微波反射技術(shù)，是基于電子標(biāo)簽內(nèi)微波天線的負(fù)載阻抗隨存儲的電子數(shù)據(jù)變化的特點，實現(xiàn)對電子標(biāo)簽內(nèi)電子數(shù)據(jù)的讀取。標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送某一頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。
射頻技術(shù)可以實現(xiàn)非接觸識讀，識讀距離可從十幾厘米到幾十米；不需要光源；使用壽命長；識讀距離遠(yuǎn)；抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)；安全性高；可同時識別多個對象，數(shù)據(jù)的記憶容量大；可不需人力介入操作。射頻技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品防偽、物品追蹤、自動收費(fèi)，尤其在物流管理系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。
二、物流管理系統(tǒng)
物流是物品在一定時間里的空間運(yùn)動，物流的目標(biāo)在于以最小的費(fèi)用滿足消費(fèi)者的物流需求。2007年中國物流企業(yè)信息化推進(jìn)大會在北京舉行。大會指出，我國目前的物流產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是物流信息化程度低，信息化系統(tǒng)功能欠完善，我國今后物流發(fā)展的主要任務(wù)是鼓勵生產(chǎn)流通企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代物流管理技術(shù)，改善傳統(tǒng)企業(yè)的管理，促進(jìn)流通的現(xiàn)代化。
三、射頻技術(shù)在物流管理中的應(yīng)用
射頻技術(shù)在物流配送中的應(yīng)用可分為商品的入庫、出庫、存儲、運(yùn)輸跟蹤、配送等。RFID技術(shù)可以加快供應(yīng)鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高物流管理的效率。
1.商品出庫與入庫
物資配送中心所派車隊進(jìn)入倉儲中心時通過門禁，閱讀器讀取到射頻標(biāo)簽信息并在倉儲中心系統(tǒng)中顯示此時車隊所載物資為空。車隊裝載物資完畢離開發(fā)物倉庫時再次通過門禁，物流系統(tǒng)將出庫物資信息寫入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中并上報給物資配送中心，這樣就等于射頻標(biāo)簽承載了其所運(yùn)物資的相關(guān)信息，自動完成物資出庫，此時運(yùn)送物資的車輛和物資進(jìn)入在途狀態(tài)。運(yùn)輸車隊到達(dá)收物倉庫時再次通過門禁，閱讀器讀取到射頻標(biāo)簽中的信息后傳輸給倉儲中心系統(tǒng)，系統(tǒng)即顯示待入庫物資的相關(guān)信息并寫入數(shù)據(jù)庫，自動完成物資入庫，并上報給物資配送中心，通知物流配送中心配送任務(wù)已經(jīng)完成。
2.存儲與庫存盤點
在倉庫里，射頻技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是存取貨物與庫存盤點，它能用來實現(xiàn)自動化的商品的登記、存貨和取貨等操作。在倉儲管理中，通過將供應(yīng)計劃系統(tǒng)與射頻識別技術(shù)相結(jié)合，能夠高效地完成各種操作。可增強(qiáng)作業(yè)的準(zhǔn)確性和快捷性，提高服務(wù)質(zhì)量，降低成本，減少物流中由于偷竊、損害、出貨錯誤等造成的損耗，實現(xiàn)快速供貨并最大限度地減少儲存成本。
3.運(yùn)輸跟蹤
在運(yùn)輸管理中，通過在貨物和車輛上貼RFID標(biāo)簽，完成設(shè)備的跟蹤控制。接收裝置收到RFID標(biāo)簽信息后，連同接收地的位置信息上傳至通信衛(wèi)星，再由衛(wèi)星傳送給運(yùn)輸調(diào)度中心，送入數(shù)據(jù)庫中。利用射頻技術(shù)可準(zhǔn)確、迅速地完成配送任務(wù)并實現(xiàn)對在途物資的跟蹤。在物資運(yùn)輸期間，物資配送中心根據(jù)發(fā)/收物倉儲中心上報的數(shù)據(jù)可知在途物資的名稱、品種和數(shù)量等信息，達(dá)到在途物資的可見性。
4.物流配送
在配送環(huán)節(jié)，采用射頻技術(shù)能大大加快配送的速度和提高揀選與分發(fā)過程的效率與準(zhǔn)確率，并能減少人工、降低配送成本。到達(dá)中央配送中心的所有商品都貼有RFID標(biāo)簽，在進(jìn)入中央配送中心時，托盤通過一個門閱讀器，讀取托盤上所有貨箱上的標(biāo)簽內(nèi)容。系統(tǒng)將這些信息與發(fā)貨記錄進(jìn)行核對，以檢測出可能的錯誤，然后將RFID標(biāo)簽更新為最新的商品存放地點和狀態(tài)。這樣就確保了精確的庫存控制，甚至可確切了解目前有多少貨箱處于轉(zhuǎn)運(yùn)途中、轉(zhuǎn)運(yùn)的始發(fā)地和目的地，以及預(yù)期的到達(dá)時間等信息。RFID技術(shù)可以實現(xiàn)合理的產(chǎn)品庫存控制和智能物流技術(shù)。借助電子標(biāo)簽，可以實現(xiàn)商品對原料、半成品、成品、運(yùn)輸、倉儲、配送、上架、最終銷售，甚至退貨處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)控，使整個供應(yīng)鏈管理顯得透明而高效。
四、RFID的發(fā)展方向
RFID與其他新興技術(shù)一樣，仍存在很多問題。缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是制約RFID發(fā)展的重要因素。RFID的成本過高是抑制RFID技術(shù)的關(guān)鍵問題。其成本主要是標(biāo)簽、讀寫設(shè)備及相關(guān)管理軟件的成本。其中，由于標(biāo)簽將貼于單件產(chǎn)品上，數(shù)量巨大，標(biāo)簽成本的降低，將是RFID成本降低的重要部分。采用RFID技術(shù)的最大好處是可以對企業(yè)的供應(yīng)鏈進(jìn)行透明管理，但同時會使個人隱私受到影響。因此，RFID的安全性也非常令人關(guān)注，需要盡快推出增強(qiáng)安全性能的RFID產(chǎn)品。RFID的讀取仍存在錯讀率高的問題。
射頻技術(shù)在物流管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了商品入庫、商品配送和管理的工作效率，減少了人力資源的浪費(fèi)，提高了人員的利用率，射頻技術(shù)作為供應(yīng)鏈下物流管理硬件將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。
引言
射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(shù)(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實現(xiàn)人們對各類物體或設(shè)備(人員、物品)在不同狀態(tài)(移動、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動識別和管理。
目前，應(yīng)用最廣泛的自動識別技術(shù)大致可以分為光學(xué)技術(shù)和無線電技術(shù)兩個方面。本文主要介紹自動識別技術(shù)在無線電技術(shù)方面的應(yīng)用。
1射頻識別技術(shù)簡介
20世紀(jì)80年代，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識別系統(tǒng)的體積大大縮小，使得射頻識別技術(shù)進(jìn)入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術(shù)。
射頻識別技術(shù)是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識別技術(shù)不同。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應(yīng)用。
典型的射頻識別系統(tǒng)包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標(biāo)識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術(shù)相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運(yùn)動目標(biāo)等優(yōu)點。
在多數(shù)RFID系統(tǒng)中，讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁波(區(qū)域大小取決于工作頻率和天線尺寸)?？ㄆ瑑?nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。當(dāng)射頻卡經(jīng)過這個區(qū)域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存。當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到卡的數(shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯誤校驗來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。簡單的RFID產(chǎn)品就是一種非接觸的IC卡，而復(fù)雜的RFID產(chǎn)品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數(shù)，甚至可與GPS系統(tǒng)連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術(shù)的分類
射頻識別技術(shù)主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統(tǒng)。①低頻系統(tǒng)一般指其工作頻率小于30MHz的系統(tǒng)。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強(qiáng)等。低頻系統(tǒng)多用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤。②高頻系統(tǒng)一般指其工作頻率大于400MHz的系統(tǒng)。高頻系統(tǒng)的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大、閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾m~十幾m)、適應(yīng)物體高速運(yùn)動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強(qiáng)的方向性。高頻系統(tǒng)多應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)。
(2)射頻卡
根據(jù)射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時間遠(yuǎn)大于讀取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時間(常規(guī)為改寫所花費(fèi)的時間為s級，閱讀花費(fèi)的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內(nèi)電池的能量、識別距離較長，可達(dá)十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發(fā)射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發(fā)射功率大。
(4)調(diào)制方式
根據(jù)調(diào)制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)。它必須利用讀寫器的載波調(diào)制自己的信號，適宜在門禁或交通的應(yīng)用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。
目前使用的多數(shù)系統(tǒng)中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區(qū)域內(nèi)。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應(yīng)用起來很不方便?，F(xiàn)在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進(jìn)入識別區(qū)域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統(tǒng)可以同時識別進(jìn)入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。
3國際射頻識別技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展得很快。RFID產(chǎn)品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品各有特點，自成系列。射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。如澳大利亞將它的RFID產(chǎn)品用于澳機(jī)場旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實時掌握火車運(yùn)行情況，不僅利于管理，還大大減小了發(fā)生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中等。
據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識別產(chǎn)品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術(shù)具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術(shù)在我國的發(fā)展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛?，F(xiàn)在，射頻識別技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術(shù)在下列幾種應(yīng)用中發(fā)展前景較好。當(dāng)然，這里僅僅羅列了射頻識別技術(shù)應(yīng)用的一部分。任何一種技術(shù)如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經(jīng)濟(jì)增長點。
4.1安全防護(hù)領(lǐng)域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統(tǒng)均可應(yīng)用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護(hù)照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費(fèi)等等。好處是簡化出入手續(xù)、提高工作效率、安全保護(hù)。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進(jìn)出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結(jié)合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護(hù)和跟蹤財產(chǎn)。將射頻卡貼在物品上面，如計算機(jī)、傳真機(jī)、文件、復(fù)印機(jī)或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產(chǎn)，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結(jié)合GPS系統(tǒng)利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進(jìn)行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應(yīng)用。目前已經(jīng)開發(fā)出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當(dāng)中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當(dāng)鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號，汽車的引擎將不會發(fā)動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機(jī)也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統(tǒng)是，司機(jī)自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機(jī)座椅45~55cm以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號時，系統(tǒng)發(fā)出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統(tǒng)還有另一強(qiáng)大功能：倘若司機(jī)離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關(guān)閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機(jī)將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關(guān)閉，同時觸發(fā)報警裝置。
(3)電子物品監(jiān)視系統(tǒng)
電子物品監(jiān)視系統(tǒng)(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統(tǒng)包括貼在物體上的一個內(nèi)存容量僅為1比特(即開或關(guān))的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態(tài)下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統(tǒng)已被廣泛使用。據(jù)估計每年消耗60億套。
4.2商品生產(chǎn)銷售領(lǐng)域
(1)生產(chǎn)線自動化
用RFID技術(shù)在生產(chǎn)流水線上實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進(jìn)生產(chǎn)方式，節(jié)約了成本。舉個例子以說明在生產(chǎn)線上應(yīng)用RFID技術(shù)的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻卡，以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求式樣而生產(chǎn)的。用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng)是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng)，使用可重復(fù)使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細(xì)的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務(wù)。
(2)倉儲管理
將RFID系統(tǒng)用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關(guān)的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監(jiān)視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機(jī)里，與該貨物有關(guān)的信息都能在計算機(jī)里查到。當(dāng)貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經(jīng)生產(chǎn)了多少產(chǎn)品和發(fā)送了多少產(chǎn)品。
(3)產(chǎn)品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢。防偽技術(shù)本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內(nèi)存，可以儲存、修改與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)，利于銷售商使用；體積十分小、便于產(chǎn)品封裝。像電腦、激光打印機(jī)、電視等產(chǎn)品上都可使用。
(4)RFID卡收費(fèi)
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現(xiàn)金交易?，F(xiàn)金交易不方便也不安全，還容易出現(xiàn)稅收的漏洞。目前的收費(fèi)卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據(jù)市場。原因是在一些惡劣的環(huán)境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費(fèi)。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費(fèi)，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環(huán)境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計領(lǐng)域
(1)畜牧管理
該領(lǐng)域的發(fā)展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內(nèi)有一個線圈，約1000圈的細(xì)線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發(fā)展到了標(biāo)識牲畜。牲畜的識別提供了現(xiàn)代化管理牧場的方法。
(2)運(yùn)動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發(fā)的人同最后一個出發(fā)的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現(xiàn)差錯。射頻卡應(yīng)用于馬拉松比賽中，運(yùn)動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當(dāng)運(yùn)動員越過此墊片時，計時系統(tǒng)便會接收運(yùn)動員所帶的射頻卡發(fā)出的ID號，并記錄當(dāng)時的時間。這樣，每個運(yùn)動員都會有自己的起始時間和結(jié)束時間，不會出現(xiàn)不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設(shè)置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運(yùn)動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應(yīng)用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當(dāng)賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機(jī)內(nèi)。這樣到比賽結(jié)束時，每個參賽選手將會有一個準(zhǔn)確的結(jié)果。
4.4交通運(yùn)輸領(lǐng)域
(1)高速公路自動收費(fèi)及交通管理
高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)是射頻識別技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前，中國的高速公路發(fā)展非?？欤咚俟肥召M(fèi)卻存在一些問題：一是在收費(fèi)站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污路費(fèi)，使國家損失了相當(dāng)?shù)呢斦杖?。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動收費(fèi)上，能夠充分體現(xiàn)它非接觸識別的優(yōu)勢——讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時自動完成收費(fèi)，同時可以解決收費(fèi)員貪污路費(fèi)及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術(shù)的不停車高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)是將來的發(fā)展方向；人工收費(fèi)，包括IC卡的停車收費(fèi)方式，終將會被淘汰。預(yù)計在未來10年內(nèi)，高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)將有數(shù)十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強(qiáng)交通的指揮、控制、疏導(dǎo)，提高道路的利用率，深挖現(xiàn)有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術(shù)的交通管理系統(tǒng)可實現(xiàn)自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運(yùn)集裝箱的識別
在火車運(yùn)營中，使用RFID系統(tǒng)很大的優(yōu)勢在于：火車是按既定路線運(yùn)行的，因此肯定要通過設(shè)定的讀寫器的地點。通過讀到的數(shù)據(jù)，能夠得到火車的身份、監(jiān)控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發(fā)生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達(dá)測距系統(tǒng)讀出車廂側(cè)的條碼，現(xiàn)在被RFID系統(tǒng)取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內(nèi)裝的物品信息。
二、影片中場景的美術(shù)設(shè)計
（一）走廊
影片中一家人坐在走廊矮矮的桌凳上吃飯，姐姐在走廊上切西紅柿裝瓶，姐弟兩跪在走廊上受罰，姐姐離婚在走廊上抱著行李穿過……筒子樓見證了人們成長的歲月，那個時代里特殊的建筑，長長的走廊似乎看不到盡頭，人們在走廊里聊天、吃飯、洗衣、玩耍，奏響生活交響曲。以簡潔而有表現(xiàn)力的日常場景表現(xiàn)人物內(nèi)心和時代氛圍。
（二）街道
姐姐在大街上展示自制的降落傘，弟弟奔跑在街道上叫爸爸去救哥哥，姐姐在街道上遇到初戀情人。街道的建筑和行人具有非常強(qiáng)烈的時代感，提醒觀眾在這樣的環(huán)境中，人們的生活狀態(tài)，更多的是一種冷漠和寂寥，摻雜著淡淡的懷念與愁緒。畫面注重色彩和鏡頭的運(yùn)動，例如姐姐帶著降落傘的出現(xiàn)，讓原本平靜一層不變的街道突然明亮起來。
（三）客廳
影片中客廳作為主場景之一，也有許多令人印象深刻的畫面。傍晚一家五口在客廳里各自忙碌，媽媽的錢掉了詢問每個人，媽媽給落選的姐姐打鎮(zhèn)定針，姐姐告訴父母她要結(jié)婚了，父親發(fā)現(xiàn)了弟弟畫的女人。家本是一個溫馨的港灣，在影片中，客廳作為家的核心部分，沒有家庭成員的溝通，更多的是相互的冷漠、猜疑、強(qiáng)迫和不滿。導(dǎo)演注重畫面構(gòu)圖和色彩的把控，把人物分隔在各自的區(qū)域，昏暗的燈光，陳舊的家具，壓抑填滿了整個畫面。
三、影片中故事情節(jié)的美術(shù)設(shè)計
對姐姐這個人有著特別的情愫，似乎是在看一部電影，又似乎是看到真實的自己。片頭有一段描寫姐姐低頭擺弄風(fēng)琴，非常漂亮的畫面。一邊輕輕搖擺著身體，一邊輕輕的彈奏著。她彈得不好，也不是那么熱愛音樂，但是她高興，她享受此刻的年輕，生命仿佛音符一樣緩緩流淌。身旁是一鍋沸騰的水，呼呼沸騰好一會，她雖然看見了，卻并沒有理會。導(dǎo)演用一個非常緩慢的鏡頭來表達(dá)這一刻，讓觀眾隱約感到不安，而這片刻的停留也正是注定了故事里理想與現(xiàn)實的碰撞開始。姐姐制作了一個巨大的降落傘，騎著單車在街上盡情的展示，藍(lán)藍(lán)的降落傘在鏡頭畫面里，從一個點，逐漸放大，逐漸布滿，心里滿滿的都是對理想的追求不顧一切的感動。只是可惜的是，母親緊張的阻止了這一次短暫的追逐。姐姐的性格決定了色彩和畫面的設(shè)計，讓理想和感動充斥了觀眾的視覺和心理。影片在表現(xiàn)原本很殘酷的情景時，選擇了一種平淡的敘述。姐姐和弟弟年少，嫉妒父母更多疼愛的哥哥，他們買來藥老鼠的藥水想毒死哥哥。母親當(dāng)著全家人的面將毒鼠藥放到水杯中，然后把哥哥養(yǎng)的鵝抓來試驗，那只中毒的鵝劇烈的抽搐著，伴隨著母親同樣因痛苦而痛哭和抽搐臉，還有全家人的驚怖眼神，畫面沒有對白，甚至沒有花俏的鏡頭變化，以近乎凝滯的慢速度，伴隨著哀惋傷感的音樂，深刻且清晰的展現(xiàn)了人物的性格及命運(yùn)。
市場在擴(kuò)大的同時也呈現(xiàn)出細(xì)分化的趨勢，消費(fèi)者越來越突出與強(qiáng)調(diào)對個性化或個人特有的風(fēng)格的追求，也就是說當(dāng)前人們對產(chǎn)品的選擇，主要基于個人獨特的感受和所在階層或小團(tuán)體的價值觀，由此導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計正逐漸由尋求“原型”到追求“個性”。而當(dāng)前“原型”與“個性”相互矛盾的傾向并列，造成一種矛盾雙方并列存在的時期。正如TufanOrel所說：一方面，消費(fèi)者們期望變得自然，具有創(chuàng)造性，和成為自己趣味的主人；另一方面，各種模型、趣味或風(fēng)格標(biāo)準(zhǔn)又不斷強(qiáng)加于消費(fèi)者，為的是使他們將自己的生活環(huán)境“個性化”。而如何才能在原型與個性、獨特化與標(biāo)準(zhǔn)化之間找到平衡，以廣博得創(chuàng)新應(yīng)對多變的市場，也是數(shù)碼產(chǎn)品所要面對的問題。而在這一問題上，我們也一直在不斷地思考與嘗試，尋求解決“原型”與“個性”的方法，例如，在手機(jī)產(chǎn)品設(shè)計中由系列產(chǎn)品的組合到單一產(chǎn)品的變異，利用模塊化的設(shè)計進(jìn)行單一手機(jī)的造型形態(tài)的變化，滿足不同消費(fèi)者的需求與審美。像索愛SO703i這款手機(jī)就提供了Style-Up面板更換功能，只要將Style-Up面板與安置在手機(jī)上的“香囊”粘貼在一起，手機(jī)就能夠發(fā)出香味。同時，不同的Style-Up面板具有不同香味的Style-Up面板，比如藍(lán)色的面板和香囊粘貼后可以散發(fā)海洋一樣的香味，因此可讓消費(fèi)者根據(jù)自己的喜好有所選擇。
二、功能的多元化、集成化
數(shù)字技術(shù)在音、視頻傳輸及信息的互動方面存在傳統(tǒng)的模擬技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性，伴隨著數(shù)字技術(shù)的推廣與成熟，現(xiàn)代個人數(shù)碼產(chǎn)品的功能呈現(xiàn)一種由標(biāo)準(zhǔn)化、單一化向靈活化、集成化的轉(zhuǎn)變，多數(shù)產(chǎn)品都集多功能于一身。以手機(jī)為例，現(xiàn)代的手機(jī)除了基本的通訊功能外還集攝像、游戲、音樂、電子閱讀器等為一身，根據(jù)不同的消費(fèi)需求，產(chǎn)生了不同的產(chǎn)品概念，已經(jīng)脫離了傳統(tǒng)的手機(jī)概念。
歐洲一家公司研制出一種名為“SmartBadge”的ID胸卡式手機(jī)（圖1），它將ID胸卡與手機(jī)這兩樣必備物品合二為一，平時可當(dāng)作ID卡，在配上相應(yīng)的耳機(jī)后便可接電話，用于通訊。
三、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、平臺化
隨著網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品的兼容化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺化正逐漸顯現(xiàn)，以家庭為中心的多媒體綜合處理系統(tǒng)正成為未來生活的一大發(fā)展趨勢，網(wǎng)絡(luò)與日常居家生活產(chǎn)品的融合正才成為時尚生活的代表，智能家居生活系統(tǒng)已不再是傳說。例如：微軟和惠普力推的MEDIACENTER多媒體中心操作系統(tǒng)、聯(lián)想大力研發(fā)的關(guān)聯(lián)電腦、海信“DNet-home”數(shù)字家庭系統(tǒng)都是數(shù)字技術(shù)與家電融合的顯著代表。
四、交互的人性化、虛擬化
傳統(tǒng)的“人機(jī)工程學(xué)”僅集中于用戶與產(chǎn)品之間的物理性界面，然而現(xiàn)代更需要研究的是用戶和產(chǎn)品之間的認(rèn)識的和情感的關(guān)系。在信息化時代，信息的交互是數(shù)碼產(chǎn)品設(shè)計的核心，是人機(jī)之間互動的平臺，已經(jīng)成為決定產(chǎn)品功能能否成功實現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一。
當(dāng)前，由于交互的頻繁與產(chǎn)品環(huán)境的復(fù)雜，人機(jī)交互越來越多地考慮人的因素，注重交互方式與交互界面的研究。其中界面設(shè)計是一個多學(xué)科參與的工程，結(jié)合計算機(jī)科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域的行為，了解各類用戶的習(xí)性、技能、知識和經(jīng)驗，執(zhí)行和優(yōu)化信息與通信系統(tǒng)以滿足用戶的需要。加之科技的發(fā)展與高端技術(shù)的運(yùn)用，也為人機(jī)的交互帶來了巨大的靈活性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運(yùn)用就帶來了一種全新的模式，其通過借助于部分特殊虛擬外設(shè)，將交互基礎(chǔ)由“以計算機(jī)為主體”轉(zhuǎn)換成“以人為主體”，向用戶提供一個身臨其境、實時交互、自由構(gòu)想的環(huán)境與平臺，建立和諧、靈活、人性化，以人為中心的交互式系統(tǒng)。
總之，隨著社會的發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品的普及與普遍化，產(chǎn)品的競爭也就由初期的高新技術(shù)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的設(shè)計——市場的開拓、功能的開發(fā)、系統(tǒng)的建立、交互的人性化等等，由此就需要我們對數(shù)碼產(chǎn)品的現(xiàn)狀進(jìn)行分析與研究，以便了解與把握數(shù)碼產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。
【摘要】隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的日益發(fā)展，對于數(shù)碼產(chǎn)品的設(shè)計也已越來越受到人們的關(guān)注，傳統(tǒng)的設(shè)計理念與方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要了。本文對數(shù)碼產(chǎn)品的設(shè)計現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出對于未來數(shù)碼產(chǎn)品的發(fā)展趨勢的相關(guān)看法。
【關(guān)鍵詞】數(shù)碼產(chǎn)品市場功能系統(tǒng)交互
參考文獻(xiàn)：
1計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)精品課程建設(shè)的基礎(chǔ)條件
(1)計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課在人才培養(yǎng)中的地位和作用不斷增強(qiáng)
自1985年以來,計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)理論課和計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)實驗課就被列為大連水產(chǎn)學(xué)院的重要基礎(chǔ)課。十多年來,修讀計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課的學(xué)生由最初的8個本科專業(yè)、5個?？茖I(yè)的372人,發(fā)展到現(xiàn)在的30個本科專業(yè)1800多人。計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課不僅是計算機(jī)科學(xué)教育的前導(dǎo)課程,同時也是培養(yǎng)學(xué)生上機(jī)操作能力的基本途徑。該課程的教學(xué)不僅僅局限于理論知識的傳授,更加注重學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高,培養(yǎng)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)生活工作中必要的計算機(jī)操作技能。今天,計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程已經(jīng)不僅僅是為后續(xù)課程打基礎(chǔ),它已經(jīng)成為一門自然科學(xué)的素質(zhì)教育課,特別是在對大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中起到了其它課程所無法替代的作用,課程教學(xué)的著眼點轉(zhuǎn)到了傳授知識、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)上來,課程體系也由理論課和實驗課兩門,改為兩門必修課和多門選修課的形式。
(2)課程體系和教學(xué)內(nèi)容隨著人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化、國家等級考試的變化、就業(yè)形勢的變化而不斷改革,適應(yīng)了計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)地位和作用的變化
計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教研室多年來一直進(jìn)行教學(xué)研究和學(xué)術(shù)研究活動。自1985年開始組織規(guī)范的教學(xué)研究活動,每月一至二次。課程設(shè)置由原來的Basic語言、Fortrain語言發(fā)展到今天的C語言,由Foxpro發(fā)展到今天的VisualFoxpro。選修課程也由原來的一門單片機(jī)原理發(fā)展到今天的多門課程,如VC、VB、PowerBuilder程序設(shè)計、Java、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用等課程。課程組成員積極進(jìn)行教學(xué)研究課題,“水產(chǎn)院校計算機(jī)教學(xué)模式改革的研究與實踐”2002年獲遼寧省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎?！坝嬎銠C(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的研究與實踐”獲大連水產(chǎn)學(xué)院教學(xué)成果二等獎。教研室現(xiàn)在正在進(jìn)行水院教改項目“計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的改革與實踐”和重點建設(shè)課程“計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)”,通過教學(xué)研究和學(xué)術(shù)研究,不斷改革計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué),適應(yīng)了人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化,提高了課程建設(shè)的水平。
(3)師資是課程建設(shè)的關(guān)鍵
自98年以來,計算機(jī)基礎(chǔ)課程組新進(jìn)教師6人,其中研究生4人,本科2人。課程組8人中有2人在讀博士、正教授1人、副教授2人、講師3人、助教2人。教師隊伍年輕化,適合計算機(jī)發(fā)展日新月異的需要。課程組全體人員,既承擔(dān)理論課教學(xué),又承擔(dān)實驗課教學(xué),人均年教學(xué)工作量300多學(xué)時。旺盛的精力和飽滿的工作熱情,超額完成繁重的工作任務(wù),得到了學(xué)生與老師的贊譽(yù)和好評。
(4)高度重視教材的使用與建設(shè)、保證實現(xiàn)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)的目標(biāo)
計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課使用的是新世紀(jì)計算機(jī)基礎(chǔ)教育優(yōu)秀教材,符合國家教委的白皮書的要求,與國家等級考試緊密接軌。2002年,我們參加了農(nóng)業(yè)出版社組織的十五規(guī)劃教材的教材編寫工作會議,進(jìn)行了有關(guān)教材方面的深入研究與探討。2003年,我們參加了農(nóng)業(yè)出版社組織的十五規(guī)劃教材《計算機(jī)公共基礎(chǔ)》和《計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)》的編寫工作。2006年,我們作為副主編參與了十一五規(guī)劃教材《C語言程序設(shè)計》和《C語言程序設(shè)計實驗指導(dǎo)》的編寫工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實驗教材的內(nèi)容老化逐年顯現(xiàn),尤其計算機(jī)技術(shù)的概念和方法不能得到足夠的反映,不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神,為此我們在多次討論和調(diào)研的基礎(chǔ)上,于2004年自編了《計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)實驗》。
2多方位進(jìn)行計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)精品課程建設(shè)
(1)計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的研究,重新審視水產(chǎn)院校計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程的地位和作用
通過進(jìn)行“計算機(jī)公共基礎(chǔ)教學(xué)改革”教學(xué)研究課題,我們認(rèn)為計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)的作用不僅僅是為后續(xù)課打基礎(chǔ),而且更應(yīng)該在大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中發(fā)揮更重要的作用。在教學(xué)過程中,任課教師能夠有意識地體現(xiàn)這一教學(xué)指導(dǎo)思想,從而提高了全校師生對計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課的認(rèn)識。
(2)計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程體系設(shè)置的研究
多年來,計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)僅開出理論課和實驗課兩門課,已經(jīng)不能滿足教學(xué)內(nèi)容改革的要求。我們在原有課程體系的基礎(chǔ)上,增加了既對各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程有利、又對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計有利的一些選修課程,如C++、PB、JAVA等。我們已申報校教改項目,在這個項目中,我們將對課程體系的設(shè)置進(jìn)行大范圍的整改,這將對各院系學(xué)生的計算機(jī)學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大的影響?，F(xiàn)在已確立了以必修課為主,以若干門2或2.5學(xué)分的選修課為輔,因材施教的新課程體系。
(3)計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容改革的研究
確定了必修加選修的課程體系后,主要的任務(wù)就是必修課中講哪些內(nèi)容、選修課中講哪些內(nèi)容、必修課與選修課之間的“接口”如何設(shè)置。我們認(rèn)真研究了計算機(jī)學(xué)科的發(fā)展歷史與趨勢,結(jié)合各專業(yè)對計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)的要求,配合教學(xué)計劃及教學(xué)時數(shù)的調(diào)整,對計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的調(diào)整及科學(xué)的組合,力求既要符合教學(xué)大綱的基本要求,又具有新時期教學(xué)改革的新特點。同時,介紹學(xué)科發(fā)展的新成果及新動態(tài),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。我們選用了適合國家計算機(jī)等級考試的21世紀(jì)優(yōu)秀教材,將講課內(nèi)容進(jìn)行了改革,對等級考試和學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)有利的內(nèi)容多講、細(xì)講,對教材后面的新增的內(nèi)容進(jìn)行簡單的介紹,為選修課設(shè)置了必要的“接口”。
(4)教學(xué)方法和手段現(xiàn)代化的研究
計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)中蘊(yùn)含著很多科學(xué)的思維方法,而這些方法對學(xué)生學(xué)習(xí)其它學(xué)科的知識也是適用的,所以領(lǐng)會和掌握計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)中科學(xué)的思維方法將使學(xué)生終身受益,這些方法的學(xué)習(xí)就是計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的具體內(nèi)容。為了實現(xiàn)知識——能力——素質(zhì)一體化教學(xué),在教學(xué)過程中我們針對不同的教學(xué)內(nèi)容,選用不同的教學(xué)方法和手段,徹底摒棄“灌輸式”的教學(xué)方法,從傳統(tǒng)的“學(xué)到什么”向“如何學(xué)”轉(zhuǎn)變,從注重知識傳授向注重能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。教學(xué)中運(yùn)用問題教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、討論式教學(xué)法、自學(xué)式教學(xué)法等方式,引導(dǎo)學(xué)生多思考,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力;運(yùn)用發(fā)現(xiàn)法教學(xué),使學(xué)生把自己作為一個發(fā)現(xiàn)者,探索知識的來源,培養(yǎng)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)問題的欲望及思考和解決問題的獨創(chuàng)性。
針對不同專業(yè)、不同基礎(chǔ)的學(xué)生,我們也采用不同的教學(xué)模式和方法?？紤]到土木、船舶、機(jī)械類學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中,往往要進(jìn)行大量的復(fù)雜的科學(xué)計算,我們在教學(xué)中,重點加強(qiáng)了學(xué)生在計算方法與數(shù)值分析中的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生自己動手編寫相應(yīng)的計算工具;對于電子、通信、自動化專業(yè)的學(xué)習(xí),強(qiáng)化了學(xué)生在基本位運(yùn)算、硬件地址等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué),為學(xué)生在將來的電路系統(tǒng)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ);對于海洋、環(huán)境學(xué)科,我們在教學(xué)中增加了統(tǒng)計分析、方差回歸等教學(xué);外語系、經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院側(cè)重數(shù)據(jù)庫理論、圖形設(shè)計等教學(xué)。此外,為了滿足學(xué)生對于更高層次的教學(xué)要求,我們在教學(xué)中還穿行了關(guān)于本課程的提高版本C++以及相關(guān)熱點領(lǐng)域的介紹和講解,深受學(xué)生的關(guān)注和好評。對于部分能力出眾的學(xué)生采取單獨指導(dǎo),讓他們借助參考資料學(xué)習(xí)更深一層的內(nèi)容等。
針對目前課時緊張,教授內(nèi)容較多的情況,我們要求教師充分備課,準(zhǔn)備好電子教案,選擇恰當(dāng)?shù)睦}、習(xí)題進(jìn)行精講;盡量多的采用電子演示文稿、大屏幕多媒體聯(lián)機(jī)演示等先進(jìn)教學(xué)方式,把計算機(jī)課程講得生動活潑、引人入勝,同時可省下大量的教學(xué)時間;在實現(xiàn)多媒體教學(xué)的同時,計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)課件課件已放到校園網(wǎng)上,并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí);向?qū)W生公布主講教師郵箱,利用網(wǎng)絡(luò)資源隨時解答學(xué)生的問題;并即將開通BBS教師論壇供教師們討論交流,以提高學(xué)生的計算機(jī)整體水平。
(5)考試方法的研究
引進(jìn)了考試系統(tǒng),采取靈活多樣的考試方式,利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定期對學(xué)生進(jìn)行模擬考試和期中期末考試。
計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)包括兩部分,一個是理論課,另一個是實驗課。前者是考試課,后者是考察課。由于理論課講授中結(jié)合計算機(jī)等級考試知識,期末試卷測試中采用與二級等級考試相似的題型。成績劃分為平時成績、期中成績與期末考試成績。主要評分依據(jù)為學(xué)生課堂回答問題情況、作業(yè)完成情況及出勤情況等。這樣有效地調(diào)動了學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性,避免了期末突擊學(xué)習(xí)現(xiàn)象的發(fā)生。實驗課考核分平時階段考核和期末考核,均利用考試系統(tǒng)進(jìn)行。同時要求學(xué)生作關(guān)于課程的綜合設(shè)計的大作業(yè),綜合所學(xué)程序設(shè)計的知識,提高學(xué)生對所學(xué)知識的整體運(yùn)用能力。
3教學(xué)效果
近幾年,由于學(xué)校擴(kuò)大招生規(guī)模,教研室老師嚴(yán)重短缺,每位老師承擔(dān)了大量的工作,基本上都處于超負(fù)荷工作。但是,由于教研室采用了先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段,同時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有效的改革,繁重的教學(xué)任務(wù)并沒有降低教學(xué)效果,相反,我們的課程受到了校內(nèi)同事的一致好評和學(xué)生的歡迎。學(xué)生在遼寧省非計算機(jī)專業(yè)二級等級考試水平考試中多次取得較好成績,有些班級的通過率達(dá)100%。課程組全體教師在授課的過程中時時滲透國考的題型,將講課內(nèi)容與國家教育部的白皮書及等級考試緊密結(jié)合在一起。雖然2005年我校等級考點剛剛申請下來,但經(jīng)過短短的一年時間,我校學(xué)生等級考試的通過率提高了17.44個百分點,取得了非常好的效果。
校督導(dǎo)組多次對課題組成員進(jìn)行聽課,給予了充分肯定。在近三年的期中教學(xué)檢查中,學(xué)生對計算機(jī)基礎(chǔ)課堂教師的評價很好,主講教師的學(xué)生打分的優(yōu)秀率達(dá)100%。
兄弟院校的同行們對我校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)能在如此缺少課時的情況下,面對這么多的學(xué)生,超額完成教學(xué)任務(wù),感到非常欽佩。
2斜齒輪精確建模
1)建立各參數(shù)表達(dá)式。需要在菜單的表達(dá)式對話框中添加各參數(shù)，如壓力角，各圓直徑，齒寬，螺旋角，模數(shù)，螺距，倒角半徑，齒數(shù)，漸開線的軸坐標(biāo)X,Y,Z。
2)做漸開線跟分度圓。利用基礎(chǔ)功能模塊，設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得到漸開線跟分度圓。
3)繪制原點與分度圓和漸開線交點的直線，并在變換對話框中操作將其順時針旋轉(zhuǎn)90/，將漸開線對旋轉(zhuǎn)后的直線做鏡像處理。
4)做齒頂圓跟齒根圓，此時的齒頂圓半徑最好輸入值+0.1，它能保證在后面的布爾操作中不至于出現(xiàn)失敗。
5)螺旋線的繪制，并完成單個齒廓。這需要測量直線之間的角度，并運(yùn)用特征命令，此時操縱需謹(jǐn)慎，防止出現(xiàn)錯誤。
6)運(yùn)用倒斜角，選擇齒頂和齒根邊緣曲線，刀具體為整個輪廓，得到單個斜齒。
7)實體特征的圓形陣列命令得到全部整周的齒廓。
8)進(jìn)入草圖，完成輪轂、輪輻的設(shè)計，拉伸并通過求差得到，并對相關(guān)部位進(jìn)行倒圓角跟倒斜角處理，最終得到斜齒輪如圖4斜齒輪的模型參數(shù)化我們在對斜齒輪的設(shè)計過程中，需要通過現(xiàn)有的模型進(jìn)行稍作修改參數(shù)就可得到不同的斜齒輪，其模型可以自動更新，生成新齒輪，這就需要對斜齒輪進(jìn)行各結(jié)構(gòu)的參數(shù)化，在需要時，修改數(shù)據(jù)即可。
2變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用
2.1變頻技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用
采煤機(jī)在一定程度上代表了煤礦設(shè)備向現(xiàn)代化、機(jī)械化發(fā)展的里程碑。因此在煤礦開采中顯得特別重要。由于采礦機(jī)大多是在環(huán)境惡劣的條件下工作的，所以采礦機(jī)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此提高采煤機(jī)的性能便顯得尤其重要。采煤機(jī)在采煤工作中占據(jù)著主力位置，只要一發(fā)生故障就會導(dǎo)致整個采煤環(huán)節(jié)受到嚴(yán)重的影響，使采煤工作難以進(jìn)行下去，對整個煤礦造成不小損失。由于采煤機(jī)的重要位置使得其功能不斷改進(jìn)，變得越來越強(qiáng)大，但是其出現(xiàn)的故障和問題也變得越來越強(qiáng)大，這也增加了維修難度，一旦采煤機(jī)出現(xiàn)問題就會大大降低工作效率。而隨著變頻技術(shù)的產(chǎn)生，將其用在采煤機(jī)中，成就了采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的采煤技術(shù)有了巨大的發(fā)展，變頻器也得到了采煤業(yè)的廣泛應(yīng)用。煤礦企業(yè)大膽嘗試，勇于創(chuàng)新，將能量回饋型四象限變頻器運(yùn)用到了電牽引采煤機(jī)的工作中，這一舉措不僅將采煤機(jī)的科技含量進(jìn)一步提高，同時還減少了采煤機(jī)的損壞，延長了設(shè)備壽命。
2.2變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
在礦井不同的生產(chǎn)時期，礦井通風(fēng)設(shè)計也不盡相同，甚至還會有巨大的差異。一般在礦井生產(chǎn)中期會重復(fù)不斷更換風(fēng)機(jī)來解決通風(fēng)問題，但這種方式操作起來不僅顯得累贅，并且還經(jīng)常發(fā)生設(shè)備故障，增加了不少多余的維修量。與此同時，原來的風(fēng)機(jī)也會被暫時擱置，這樣會產(chǎn)生資源浪費(fèi)，使設(shè)備的利用率大打折扣。但將變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)中就會解決這種困境，重復(fù)的更換任務(wù)也無需再進(jìn)行，操作起來比較方便，不僅提高了設(shè)備性能，使風(fēng)機(jī)資源中的浪費(fèi)現(xiàn)象不斷減少，同時也起到了很好的節(jié)能效果。通風(fēng)問題也輕輕松松地解決了。
2.3變頻技術(shù)在礦井提升運(yùn)輸設(shè)備上的應(yīng)用
2.3．1變頻技術(shù)在膠帶輸送機(jī)上的應(yīng)用
作為煤礦煤流運(yùn)輸系統(tǒng)的主要設(shè)備之一的膠帶運(yùn)輸機(jī)，在以工頻進(jìn)行拖動，液力耦合器進(jìn)行傳動的方式運(yùn)行上一般采用交流電動機(jī)作為動力裝置，但使用交流電動機(jī)會產(chǎn)生傳動效率低、啟動電流大以及機(jī)械沖擊大等問題。同時輸送機(jī)還存在運(yùn)送負(fù)載重、距離長、傾角大的問題，常常發(fā)生帶載或重載啟停的情況，使膠帶斷帶、跑帶等安全生產(chǎn)事故發(fā)生的概率大幅度提升。但是將變頻技術(shù)運(yùn)用到膠帶運(yùn)輸機(jī)之后，可以實現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的軟啟動功能，使設(shè)備及系統(tǒng)平穩(wěn)啟動運(yùn)行。尤其是在變頻控制的軟啟功能之后，徹底消除了之前存在的安全生產(chǎn)隱患，在根本上解決了這個困難。
2.3．2變頻技術(shù)在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用
當(dāng)前，PLC控制系統(tǒng)和高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是礦井提升機(jī)變頻技術(shù)的主要應(yīng)用。在礦井提升機(jī)高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計中，通過對單元串聯(lián)多電平能量回饋型四象限高壓變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用來增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和抗干擾性，從而使提升全過程中的速度控制、位置控制、保護(hù)功能及動態(tài)畫面監(jiān)視等功能變得更加安全可靠，這一措施大大改善了提升機(jī)啟動、運(yùn)行、加速、減速等運(yùn)行階段的性能，使設(shè)備鋼絲繩的機(jī)械沖擊得到減少，提升系統(tǒng)的安全水平也得到大大提升。除此之外，還使高壓回路與低壓控制回路之間的通訊變得更加便捷。
2.4變頻技術(shù)在泵中的應(yīng)用
泵以抽送液體為目的，將機(jī)械能裝換為液體能量。水泵不但能夠用來進(jìn)行輸送液體，而且還可以實現(xiàn)液體增壓，因此在礦區(qū)給液、給水中發(fā)揮著重要作用。在之前的工作運(yùn)轉(zhuǎn)中，泵擁有相對較長的空轉(zhuǎn)時間，在頻繁的起停工作中不僅耗費(fèi)了大量的電能，并且也使相關(guān)的故障經(jīng)常發(fā)生。將變頻技術(shù)運(yùn)用到泵中，可以使設(shè)備運(yùn)行率得到有效提高，設(shè)備發(fā)生故障的情況大量減少，并且還顯現(xiàn)了良好的節(jié)能效果，操作起來也十分容易。由中國礦業(yè)大學(xué)設(shè)計的煤礦井下排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)在水泵性能提高方面具有極好的效果。其原理是把變頻器應(yīng)用到水泵中，水泵的起停減速可以得到有效控制，使井下液位達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減少了泵的空轉(zhuǎn)時間，起到了顯著的節(jié)能效果。
目前，國內(nèi)安裝的可視門鈴多數(shù)是有線的，或是通過類似于電視系統(tǒng)的調(diào)幅或調(diào)頻方式來發(fā)送圖像的。出于成本的考慮，這些可視門鈴系統(tǒng)傳輸距離受限制，信號質(zhì)量不高，抗干擾性差。隨著用戶要求的提高，尤其是在大型別墅中，門鈴和圖像接收端相距較遠(yuǎn)，這就需要將有線變?yōu)闊o線，模擬信號調(diào)幅或調(diào)頻無線傳輸變?yōu)閿?shù)字信號調(diào)制（FSK，QFSK，GFSK）無線傳輸。FSK（FrequencyShiftKeying）即鍵控頻移，QFSK（QuadratureFrequencyShiftKeying）即正交鍵控頻移，GFSK（GuassianFrequencyShiftKeying）即高斯鍵控頻移。通過系統(tǒng)的數(shù)字化，圖像信號質(zhì)量得到提高，抗干擾性得到大大加強(qiáng)；同時，整個系統(tǒng)的體積相比其它的傳輸方式將會減小很多，因此，具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用價值和發(fā)展前景。
由于我們的系統(tǒng)用于別墅單用戶的可視門鈴，因此對圖像的連續(xù)性要求不高。設(shè)想一直，在戶主聽到門鈴響，再到門口查看監(jiān)視器的畫面最少需要3s。只需要傳輸1幀圖像到監(jiān)視終端，讓戶主看到來訪者是誰就可以了。因此由于成本的原因，我們會把采集到的圖像直接傳輸出去而中間不會加上昂貴的圖像壓縮解壓縮芯片。
整個數(shù)字無線視頻通信系統(tǒng)主要由三個模塊構(gòu)成：圖像采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像接收顯示模塊，如圖1所示。
1圖像采集模塊
該模塊的硬件框圖如圖2所示。
攝像頭7620是256色30萬像素的CMOS攝像頭。它輸出并行16位圖像信號，包括8位的色度信號、8位的亮度信號以及場同步與行同步信號。1幀圖像（640×480）的尺寸是640×480×16=4915200（位）
如果以RF發(fā)送模塊nRF2401的最大速度1Mbps來計算，發(fā)送1幀圖像所要的時間為
4915200/1000000=4.9152(s)
這顯然太長了。不過，7620還有一種工作模式就是，通過降低分辨率來減少圖像尺寸。這種模式提供了320×240的圖像。這樣，圖像數(shù)據(jù)不到3s就可以到達(dá)接收端，滿足可視門鈴的要求。
圖3
8位色度信號、8位亮度信號以及場同步與行同步信號先通過FPGA緩存到RAM，同時轉(zhuǎn)換為異步串行數(shù)據(jù)，通過RF模塊發(fā)送。圖3是7620的工作時序。
圖3中，Y信號是8位亮度信號，UV是8位色度信號。VSYNC是場同步信號，HREF是行同步信號。
FPGA的工作是完成圖像數(shù)據(jù)的緩存控制以及啟動RF模塊發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。這里，采用Altera公司的EPF6016。它是一顆16000門的FPGA。圖4為FPGA與攝像頭7260、MCU以及RF模塊的連接示意圖。
圖4中，U1為EPF6016ATC100，J1是FPGA與攝像頭7260的連接插座。Y、UV、VSYNC和HREF的定義如前，READY是MCU對FPGA的控制信號，DATA是FPGA與RF模塊之間的串行數(shù)據(jù)線。
當(dāng)用戶按下門鈴，MCU收到命令開啟照明燈，同時初始化攝像頭7260，并發(fā)送READY信號給FPGA，通知其準(zhǔn)備接收圖像信號。由7260的工作時序可以看到，當(dāng)攝像頭采集到一幀圖像后，VSYNC便發(fā)送1個高電平，F(xiàn)PGA準(zhǔn)備接收信號。1幀圖像由很多行組成。這些行在場同步信號VSYNC的兩個高電平之間傳送。而每一行的信號傳輸現(xiàn)時由HREF同步。當(dāng)HREF的上升沿來到后，F(xiàn)PGA開始接收圖像數(shù)據(jù)。在PCLK的上升沿，每一行的圖像數(shù)據(jù)通過Y口和UV口送出，從時序圖可以看到1行包括640個點。
FPGA需要將收到的圖像緩存到512KB的RAM，需要有20位的地址信號線和8位的數(shù)據(jù)信號線。
FPGA采集到的圖像信號是并長的數(shù)字信號。要將這些信號發(fā)射出去，還需要轉(zhuǎn)化為異步串行數(shù)據(jù)，這個工作由FPGA來完成。我們所規(guī)定的異步串行通信協(xié)議和通用的RS232協(xié)議類似：
沒有信號時，DATA線為高電平；要傳送數(shù)據(jù)的時候，先發(fā)送1個低電平脈沖（起始位），緊接著2個字節(jié)的數(shù)據(jù)（Y[7：0]，UV[7：0]，然后再發(fā)送1個高電平脈沖（停止位）。1幀有效的串行數(shù)據(jù)就由這幾部分構(gòu)成。
微控制器MCU主要完成以下幾個任務(wù)：
①初始化數(shù)字?jǐn)z像頭7620；
②控制其它外設(shè)，接收和處理鍵盤命令，控制照明設(shè)備的開啟等；
③與FPGA協(xié)同工作，并提供人機(jī)接口。
MCU采用常用的AT89C52。圖像采集模塊的工作流程如圖5所示。
2圖像傳輸模塊
圖像傳輸模塊（RFmodule）由一塊單片無線收發(fā)芯片nRF2401完成。NRF2401工作在2.4～2.5GISM頻帶，集成了頻率綜合器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩(wěn)定的頻率合成器，因此頻率漂移很低。電源電壓范圍為2.4～3.6～，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。輸出功率和頻偏可通過外接電阻進(jìn)行編程。輸出信號為調(diào)制的GFSK（高斯鍵控頻率信號），很容易通過8線串行I/O口進(jìn)行收發(fā)。圖6為nRF2401在無線通信中擴(kuò)展的電路。
通過PWR-UP、CE、CS引腳的選擇，nRF2401可以工作在激活/等待/節(jié)能模式。這里，使nRF2401工作在激活的突發(fā)脈沖（shockburst）模式。該模式使用片上FIFO。在不使用MCU控制數(shù)據(jù)操作情況下，能以極低的功耗運(yùn)行數(shù)字部分而又以極快的速度（最高為1Mbps）傳輸數(shù)據(jù)，從而大大減少了電流消耗，降低了系統(tǒng)成本并且減少了傳輸時的“空中沖突”冒險。
FPGA送來的異步串行數(shù)據(jù)經(jīng)過nRF2401內(nèi)部的RF帶通濾波、低噪聲放大、頻率綜合和脈沖放大，被調(diào)制成2.4GHz上的GFSK信號，完成圖像信號的傳輸。
3圖像接收顯示模塊
圖像接收顯示模塊主要由三部分組成：圖像接收、圖像轉(zhuǎn)換和暫存、圖像顯示。如圖7所示。
（1）圖像接收
圖像接收部分也是由無線收發(fā)芯片nRF2401完成。nRF2401可以同時發(fā)射1組、接收2組信號。在突發(fā)脈沖模式下，將RX和CE置高，200μs的建立時間后，nRF2401開始監(jiān)測空中，接收到有效的數(shù)據(jù)包后解調(diào)為原來的數(shù)字信號，送以端頭、地址和CRC位，MCU發(fā)出中斷命令，DR1拉高。MCU也可以置CE為低來中止RF字的接收，同時為載入數(shù)據(jù)輸出適當(dāng)頻率的時鐘。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)載入后，將DR1拉低，準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù)包。
圖6
（2）圖像轉(zhuǎn)換和暫存
nRF2401傳輸給FPGA的異步串行數(shù)據(jù)，經(jīng)過FPGA轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并暫存到緩沖區(qū)（512KB的外部RAM），收到MCU的命令后將RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)送到LCD顯示。當(dāng)整幅圖像都被接收以后，F(xiàn)PGA將存儲的視頻發(fā)送到LCD控制器SED1353。出于安全性的考慮，系統(tǒng)同時還外掛有2MB的內(nèi)存事保存視頻歷史記錄。圖像轉(zhuǎn)換和暫存的過程，其實是前面圖像采集的逆過程。接收部分FPGA的設(shè)計與發(fā)送部分類似，這里不再詳述。
（3）圖像顯示
圖像顯示由LCD控制器SED1353和LCD顯示模塊MCT-G320240DNCW-15N組成。SED1353是一種點陣LCD控制器，支持的分辨率高達(dá)1024×1024（單色顯示），能同多種微控制器接口。圖8為SED1353與LCD顯示模塊和MCU等設(shè)備的連接圖。
精品資源建設(shè)的核心是共享。通過開放精品資源課程網(wǎng)站，實現(xiàn)了不同地域、不同特點優(yōu)秀院校的教育資源共享，加強(qiáng)了交流學(xué)習(xí)，提高了教學(xué)效率。精品課程資源能夠擴(kuò)展教學(xué)空間，使得教學(xué)不受時間、空間、地點限制的自主學(xué)習(xí)成為現(xiàn)實，縮短了師生之間的距離。另一方而，學(xué)生也可以從多種渠道反饋信息、提出問題和要求，豐富各資源庫，達(dá)到師生共建精品課程的良好效果。資源共享平臺，應(yīng)以用戶使用的感受為中心，采用先進(jìn)的組織、管理、表達(dá)、技術(shù)為用戶提供同步直播、異步點播、在線互動、交流討論、協(xié)作搜索、群體學(xué)習(xí)等形式多樣的手段，通過移動終端隨時隨地便利學(xué)習(xí)。從交流這個角度上來講，它拉近了城市與城市之間距離，消除了學(xué)校與學(xué)校之間圍墻，擴(kuò)展了教師與學(xué)生、教師與教師之間交流空間，它是一個很大、很方便的教育平臺。
精品資源建設(shè)離不開網(wǎng)絡(luò)平臺的支持。為全面推進(jìn)信息化進(jìn)程，構(gòu)建具有特色的數(shù)字化校園，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，優(yōu)化管理模式，廣東科技學(xué)院與中國電信東莞分公司合作，已建成網(wǎng)絡(luò)設(shè)施先進(jìn)、功能完善的校園網(wǎng)絡(luò)。校園主干帶寬萬兆互聯(lián)，千兆到樓宇、百兆到桌面，出口帶寬達(dá)2010M，近9000臺計算機(jī)全網(wǎng)接入，采用中國電信與中國教育科研網(wǎng)雙出口，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個校園，可以滿足現(xiàn)有師生同時上網(wǎng)的需要。投資新建了多間多功能機(jī)房，耗資200多萬元用于云平臺建設(shè)；學(xué)院再投資了60萬元新建了電子閱覽室，讓學(xué)生方便享用云平臺的資源，領(lǐng)略云平臺的方便；學(xué)院加快了多媒體教室建設(shè)步伐，已基本實現(xiàn)了多媒體課室全覆蓋。還在“創(chuàng)新強(qiáng)校工程”2014-2016年建設(shè)規(guī)劃中，又把建設(shè)“世界大學(xué)城”云平臺列入“常抓不懈”的重點工程，滿足了教師利用“世界大學(xué)城”云平臺開展教學(xué)的需要，和精品課程資源建設(shè)的需要。
二、《經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)》精品資源課程體系構(gòu)架
明確了精品資源建設(shè)總體框架，各門課程資源體系就不難確定了。以云空間網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)為切入點，著力打造“開放、互動、透明、安全”的教育教學(xué)新模式，通過《經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)》精品資源課程建設(shè)促進(jìn)課程體系的重構(gòu)，依托網(wǎng)絡(luò)平臺促進(jìn)教學(xué)手段和方式轉(zhuǎn)變。
1.結(jié)合學(xué)生實際，確定《經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)》人才培養(yǎng)目標(biāo)立足于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，遵循學(xué)院發(fā)展規(guī)律，堅持“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，以職業(yè)能力為導(dǎo)向，體現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則；實現(xiàn)“培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、專業(yè)精、能力強(qiáng)，有一定的理論水平，掌握行業(yè)的基本技術(shù)和工作流層，為地方和行業(yè)培養(yǎng)各類應(yīng)用型高級專門人才”的培養(yǎng)目標(biāo)；結(jié)合各專業(yè)的教學(xué)實際，以了解理論、重視實踐、突出技能為原則，貫徹“必需”“夠用”為度的教學(xué)方針；側(cè)重“經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)”基礎(chǔ)知識的應(yīng)用、各專業(yè)知識的密切結(jié)合以及數(shù)學(xué)實踐能力的培養(yǎng)；通過教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。
2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式基于專業(yè)課程實際需要,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,在不打破傳統(tǒng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識體系的基礎(chǔ)上,引入專業(yè)案例,如給會計專業(yè)的學(xué)生設(shè)置會計數(shù)學(xué)模塊，為物流專業(yè)的學(xué)生設(shè)計了物流數(shù)學(xué)模塊等,為市場營銷專業(yè)設(shè)計營銷數(shù)學(xué)模塊，使專業(yè)知識和數(shù)學(xué)知識的深度融合。以實際應(yīng)用案例為載體，盡可能多地將數(shù)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域聯(lián)系起來，貼近生活、貼近實際、貼近專業(yè)。根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)找到切入點，這樣既能讓學(xué)生了解到數(shù)學(xué)的作用，又能通過理論聯(lián)系實際,提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生從知識的被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者、積極探索者。激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，倡導(dǎo)研究性學(xué)習(xí)，注重發(fā)揮學(xué)生的個性和特長，處理好一般人才和優(yōu)秀人才的培養(yǎng)關(guān)系。充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，為學(xué)生構(gòu)建一個優(yōu)質(zhì)、精品、豐富、多樣化的課程資源，以學(xué)生為中心的理念正在形成，自主學(xué)習(xí)機(jī)制得以建立。
二、以抽象變形為構(gòu)成原則的藝術(shù)設(shè)計
俄國畫家康定斯基是德國青騎士社的重要代表，也是投身抽象主義藝術(shù)創(chuàng)作的領(lǐng)軍人物。他指出，“點、線、面是造型藝術(shù)最基本的單位和語言，它具有符號和圖形功能，可以表達(dá)不同的性格和豐富的內(nèi)涵，它具有抽象的形式、藝術(shù)的內(nèi)在本質(zhì)和非凡的精神”。點是相對于所存在的空間而言面積和體積都非常小的空間占有實體，形狀對它來說無關(guān)緊要，這就賦予了點以實質(zhì)的抽象性。線既可以是任何物體的運(yùn)動軌跡，也可是視為任何形態(tài)細(xì)長之物的簡約存在，在形式上具有高度的概括性、簡化性和普遍性，因而也是一種典型的抽象元素。面同樣如此，任何一個二維空間，無論形狀如何、尺寸如何，均可歸為此類，相對于點和線而言，是更為直觀的抽象存在。基于其自身的抽象特質(zhì)，點、線、面的藝術(shù)性結(jié)合也是抽象的。在現(xiàn)代繪畫中，藝術(shù)家不再囿于自然事物的本來面貌，而是經(jīng)過自身情感的加工與個性的灌注，通過剖析內(nèi)力的運(yùn)動變化，對事物的外在形態(tài)進(jìn)行抽象變形，著力刻畫物質(zhì)的內(nèi)在本質(zhì)，而這種內(nèi)力的運(yùn)動變化則被藝術(shù)家們視為自然物質(zhì)的生命活力。因此可以認(rèn)為，現(xiàn)代繪畫是通過點、線、面三種藝術(shù)元素的運(yùn)動組合來表現(xiàn)形態(tài)的抽象變化，包括形態(tài)的節(jié)奏、韻律、方向和位置等，繼而展示形態(tài)之下飽滿的生命活力。例如蒙特里安的作品《樹》，通過縱向與橫向的線條來表現(xiàn)樹木的生長規(guī)律與生命特性，位于中心位置的模糊可見的主干，則展示出樹木生長運(yùn)動的主要脈絡(luò)。由此可見，以抽象變形為核心的構(gòu)成原則所強(qiáng)調(diào)的是事物內(nèi)部的氣勢、節(jié)奏和生命力這些共性的存在，而不再是外形這種個性因素。這就說明，盡管抽象變形之后，事物的原本形態(tài)在現(xiàn)代繪畫中不復(fù)存在，但其本質(zhì)的、共性的內(nèi)涵卻清晰可現(xiàn)。又如，在米羅的《繪畫》中，觀者可以發(fā)現(xiàn)其中的很多形象都是由單純的點構(gòu)成，并且這些點是富于思想、蘊(yùn)含表情的，它們藝術(shù)性地連成線、結(jié)成面，令整個畫面充滿動態(tài)美、節(jié)奏感與靈活性，讓觀者產(chǎn)生無限聯(lián)想。
三、以分解組合為形態(tài)要素的藝術(shù)設(shè)計
現(xiàn)代繪畫以分解組合為形態(tài)要素的藝術(shù)設(shè)計主要體現(xiàn)為三個方面，分別是打散構(gòu)成、立體解析和意義合成。打散構(gòu)成是指，在現(xiàn)代繪畫中，藝術(shù)家往往以局部為形態(tài)要素，把單一的自然形或其變形自由分解為部件，這些切斷后的部件可以不再具有自然形，也可以不再具有原本的功能，隨后，藝術(shù)家把這些部件作為繪畫的構(gòu)成要素，使用全部或其中的一部分來構(gòu)成新的形象或畫面。打散構(gòu)成是一種自由的分解組合，具有同一性的部件經(jīng)過重復(fù)組合，便可創(chuàng)造出一定的節(jié)奏和韻律，進(jìn)而產(chǎn)生和諧統(tǒng)一的整體美感。例如，在康定斯基的《幾個圓形，第323號》中，重復(fù)出現(xiàn)了眾多大小各異、顏色不同的圓形色塊，它們在暗夜之中靜靜流淌，相互重疊而又彼此分離，整個畫面展示出一種強(qiáng)烈的節(jié)奏感和運(yùn)動感，還體現(xiàn)出強(qiáng)烈的和諧美和韻律美。立體解析是一種有規(guī)律的分解和組合模式。在這種模式之下，藝術(shù)家把單一的形體分解成為多個立體投影圖，再通過諸多藝術(shù)手段，將這些投影圖組合成為嶄新的畫面形態(tài)。這種分解模式能夠讓畫面產(chǎn)生一種支離破碎的美感，并能營造出一種傳統(tǒng)美術(shù)所不具備的多維空間感受。西方現(xiàn)代立體主義大師畢加索就是立體解析的典型代表，他將愛因斯坦的相對論與繪畫完美融合，把所要描繪的對象分解為多個形態(tài)各異的部分，創(chuàng)造出與眾不同的視覺美感和空間概念。例如，在《拉提琴的人》中，畢加索為觀者提供了多個觀察角度，觀者可以通過不同的視角看到同一對象的不同側(cè)面。美國畫家希勒繼承和發(fā)展了畢加索的立體主義，他的《震教徒的農(nóng)舍》在畫面中同時呈現(xiàn)出正面和側(cè)面效果，左側(cè)似乎是藍(lán)天，但上面點綴著三扇窗戶，又像是農(nóng)舍側(cè)面的墻壁。整個畫面呈現(xiàn)出復(fù)雜的幾何式構(gòu)造，構(gòu)圖嚴(yán)謹(jǐn)穩(wěn)固，視覺效果豐富，既體現(xiàn)出極強(qiáng)的秩序性，又彰顯出透視重疊的效果，源于現(xiàn)實而又超越現(xiàn)實，藝術(shù)色彩濃厚，令觀者產(chǎn)生耳目一新之感。意義合成是指對多個形態(tài)進(jìn)行分解，從中挑選出一部分意象進(jìn)行組合與重構(gòu)，對意象的意義進(jìn)行疊加，繼而擴(kuò)大形象的內(nèi)涵。不過，融為一體的意義相互之間并不能保證是完全肯定和包容的關(guān)系，它們往往與現(xiàn)實不符，是一種偶然的、隨機(jī)的結(jié)合，呈現(xiàn)出超自然和超現(xiàn)實的特征。通過這種藝術(shù)設(shè)計方式所構(gòu)畫的圖像能夠帶給觀者強(qiáng)烈的內(nèi)心沖擊，讓他們產(chǎn)生豐富的聯(lián)想，感受到圖像背后藝術(shù)家深刻的思想與充沛的情感。意義合成方法的運(yùn)用主體是超現(xiàn)實主義畫派。超現(xiàn)實主義藝術(shù)家強(qiáng)調(diào)遠(yuǎn)離或超越現(xiàn)實，潛入人的內(nèi)心世界，其創(chuàng)作靈感大多來自人的潛意識及幻覺。他們結(jié)合弗洛伊德的精神分析學(xué)說，運(yùn)用夸張、變形、分解、種族、錯位、疊印、倒置等藝術(shù)手段，將一些毫不相干的形象拼湊在一起，塑造出近乎荒誕的心理幻境，借此表現(xiàn)人類復(fù)雜多變的精神世界。例如，西班牙超現(xiàn)實主義畫家薩爾瓦多•達(dá)利的《記憶的永恒》，畫面中三塊停止行走的時鐘幾乎完全脫離了現(xiàn)實的形態(tài)，它們像柔軟的面餅一樣，一個軟綿綿地掛在樹枝上，一個呈九十度直角耷拉在像是長著嬰兒臉的怪里怪氣的生物上，還有一個搭在生物旁邊的平臺邊沿上，仿佛就要融化一般。在空洞荒涼的海灣背景之下，三個超越現(xiàn)實的時鐘向觀者呈現(xiàn)出一個時間已經(jīng)絕對停止的絕對安靜的世界。在這幅圖畫中，各個形象細(xì)節(jié)精準(zhǔn)，除卻三個鐘表以外呈現(xiàn)出高度的寫實性，但整個畫面在視覺上卻帶給觀者一種荒誕怪異、不合邏輯、同時又似夢似幻的感受。
