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時(shí)間：2023-03-17 18:11:17
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1.2監(jiān)控部分：數(shù)字電視的監(jiān)控系統(tǒng)由五部分構(gòu)成，主要包括傳感器、微處理器和PC機(jī)等。它的主要作用就是對(duì)發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)、信號(hào)傳輸、電視機(jī)故障處理等進(jìn)行監(jiān)控，以此保證發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作。
2數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的技術(shù)與應(yīng)用
2.1數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)與模擬電視發(fā)射機(jī)技術(shù)。數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)和模擬電視發(fā)射技術(shù)都是全固態(tài)、單通道發(fā)射，兩者在大功率合成、供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制單元等技術(shù)上存在互通的關(guān)系，在設(shè)計(jì)理念上，兩者都實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的模塊化、智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，綜上所述，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)與模擬發(fā)射機(jī)存在很多相似之處。但是數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)與模擬技術(shù)又存在著一定的差異性。數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)在激勵(lì)器方面采用了信道編碼，這項(xiàng)技術(shù)是國(guó)標(biāo)規(guī)定的內(nèi)容，頒布國(guó)標(biāo)之后，信道編碼已經(jīng)順利解決了國(guó)標(biāo)部分的問題，伴隨著我國(guó)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)廠商在發(fā)射機(jī)產(chǎn)品制造中解決了基帶預(yù)矯正、平均功率、低相噪本振和單頻網(wǎng)等技術(shù)難題，這些關(guān)鍵性技術(shù)難題的克服都離不開數(shù)字化技術(shù)水平的提高。
2.2調(diào)頻廣播發(fā)射的數(shù)字技術(shù)特點(diǎn)。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展使得調(diào)頻廣播的發(fā)射具備了以下特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)穩(wěn)定、電臺(tái)頻道變寬。調(diào)頻廣播的信號(hào)傳播受到自然環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、家用電器干擾等等因素的影響，諸多因素在信號(hào)傳播過程中一旦一起參與進(jìn)來就難以被分辨出來，調(diào)頻收音機(jī)卻可以通過限幅變化切除掉干擾信號(hào)。數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器的引入，使得調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)改進(jìn)了同步指標(biāo)，降低了傳播過程中的噪音影響，使人們獲得了更好的音頻質(zhì)量。數(shù)字音頻信號(hào)傳輸節(jié)約了系統(tǒng)同步性用時(shí)，提高了系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的工作強(qiáng)度。調(diào)頻廣播系統(tǒng)是一個(gè)全方位的信息傳播平臺(tái)，具有較大的社會(huì)實(shí)用性。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)還會(huì)不斷更新，數(shù)字化廣播也會(huì)有更長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。
(1)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性;
(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強(qiáng)化對(duì)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與研究。具體而言,主要在于以下幾點(diǎn)內(nèi)容:
1.1高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)
在高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)中,最主要的研究要點(diǎn)在于兩個(gè)方面:一是不同電路信號(hào)網(wǎng)傳輸信號(hào)的干擾情況;二是不同信號(hào)在電路信號(hào)網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說,在電路信號(hào)的完整性中,信號(hào)干擾是最為關(guān)鍵的因素,無論是對(duì)于干擾問題,還是對(duì)于反射問題,都是高速數(shù)字電路信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的研究要點(diǎn)。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計(jì)的過程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過小(過大)都會(huì)對(duì)線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號(hào)干擾問題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強(qiáng)調(diào),高速數(shù)字電路信號(hào)系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號(hào)質(zhì)量。
1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)
高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)于高速數(shù)字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應(yīng)用,以更好地確保設(shè)計(jì)的需求。但是,低壓元器件的應(yīng)用,帶來了一個(gè)問題,即電源穩(wěn)定性受到一定的影響,造成電源設(shè)計(jì)問題的出現(xiàn)。因此,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中,需要對(duì)高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì)作充分的考慮。在電源設(shè)計(jì)中“,電源完整性”是主要的關(guān)鍵因素,是指電源波形的質(zhì)量。這一因素的影響主要表現(xiàn)為:
(1)瞬間電流產(chǎn)生過大,即在高速開關(guān)狀態(tài)下,線路器件極易產(chǎn)生過大的瞬間電流;
(2)信號(hào)回路阻抗變大,即在電路之中,過多的電感以至于回路阻抗變大,進(jìn)而產(chǎn)生一定影響。因此,在高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)中,最為理想的狀態(tài)的設(shè)計(jì)就是在高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來,不僅不存在阻抗所帶來的損耗,而且確保了系統(tǒng)中各電位的恒定,當(dāng)然,在實(shí)際之中,理想狀態(tài)的設(shè)計(jì)是不存在,電源系統(tǒng)所形成的干擾噪聲,對(duì)高速數(shù)字電路系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大影響。于是乎,電路設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)電源的電阻及電感做充分的設(shè)計(jì)考慮,提高高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的有效性。
以FPGA硬件為基礎(chǔ)的基帶預(yù)失真技術(shù)就會(huì)在基帶的數(shù)字區(qū)域中進(jìn)行預(yù)校正，這樣就能夠補(bǔ)償數(shù)字電視發(fā)射機(jī)可能出現(xiàn)的非線性失真。而且這種預(yù)校正是與頻率有關(guān)的，這樣將對(duì)高功率的功能放大器有非常明顯的校正作用。這一技術(shù)還可以通過PC機(jī)上具備的工具軟件，對(duì)現(xiàn)行和非線性的預(yù)校正特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。
1.2低相噪捷變頻技術(shù)在信道編碼的調(diào)制過程中，對(duì)本振信號(hào)相位噪聲有較高的要求，要求必須保持絕對(duì)低的相位噪聲和寬頻帶捷變頻，不然就有可能造成調(diào)制誤差比降低，使信號(hào)不能被正確地接收。要有效地解決以上問題那么使用高中頻變頻技術(shù)以及高穩(wěn)定的參考源是一個(gè)好的辦法。新型的數(shù)字電視激勵(lì)器就采用了2次變頻的方案，滿足了對(duì)于捷變頻功能的需求。
1.3功率檢測(cè)技術(shù)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸出射頻功率是控制整機(jī)的主要參數(shù)，所以及時(shí)地獲得輸出射頻功率尤為重要，可以通過檢波器對(duì)該功率進(jìn)行檢測(cè)。新型的數(shù)字電視激勵(lì)器采用了數(shù)字采樣的技術(shù)，從而讓有效地解決了輸出射頻功率檢測(cè)中的精確性的問題，其中所具備的新的檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)?shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸出射頻功率進(jìn)行精確地檢測(cè)，從而對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。
2比較國(guó)外數(shù)字電視發(fā)射機(jī)和國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)
數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在國(guó)外的研究和生產(chǎn)已經(jīng)有多年的歷史了，不管是在技術(shù)上還是在制造上各方面都趨向了成熟。就目前來看，國(guó)外的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)主要具備了以下幾種優(yōu)勢(shì)：水冷發(fā)射機(jī)、數(shù)字激勵(lì)器以及縫隙的填充器。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在我國(guó)的開發(fā)是從2002年開始的，但是當(dāng)時(shí)因?yàn)閲?guó)外封鎖了數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的核心技術(shù)，而單頻網(wǎng)適配器以及數(shù)字激勵(lì)器等數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵部件只能夠依靠進(jìn)口，嚴(yán)重影響了我國(guó)數(shù)字電視的開發(fā)和研究。但是因?yàn)橛卸嗄甑哪M發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)的積累，所以我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)也發(fā)展迅速，在上述的關(guān)鍵技術(shù)被突破的基礎(chǔ)上，我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，目前而言我國(guó)的設(shè)備在技術(shù)水平方面已經(jīng)與國(guó)外相當(dāng)。
國(guó)產(chǎn)的設(shè)備因?yàn)榕浜狭宋覈?guó)的國(guó)標(biāo)，所以在推廣時(shí)占有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)，而且發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)廠家由于與國(guó)標(biāo)的相關(guān)單位進(jìn)行合作和實(shí)驗(yàn)，所以已經(jīng)掌握了覆蓋測(cè)試參數(shù)、單頻網(wǎng)技術(shù)等最新的技術(shù)?？梢韵胍姡瑪?shù)字電視的覆蓋在進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)因?yàn)橐Y(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況和條件來進(jìn)行，所以這個(gè)系統(tǒng)工程并不存在統(tǒng)一的模式，那么運(yùn)用國(guó)外的產(chǎn)品就無法更好地施行“因地制宜”，而且在技術(shù)支持方面和售后的服務(wù)方面國(guó)外的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由于存在的空間和地區(qū)差異，所以并不占優(yōu)勢(shì)。相反，國(guó)內(nèi)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由于技術(shù)的進(jìn)步目前占有較大的優(yōu)勢(shì)。
2自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的逐步應(yīng)用
自動(dòng)化技術(shù)，是一種綜合了信息技術(shù)、控制技術(shù)、電子技術(shù)等一系列高新科技的混合體，其在一定程度上，代表著尖端高新領(lǐng)域的發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)由于其在控制領(lǐng)域的巨大創(chuàng)新，受到了現(xiàn)代工業(yè)的廣泛應(yīng)用和追捧。因此，將自動(dòng)化技術(shù)引入電子信息工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用，獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。
2.1引領(lǐng)電子信息工程設(shè)計(jì)朝著機(jī)械化和一體化的方向不斷發(fā)展
自動(dòng)化技術(shù)中最突出的特點(diǎn)就是，能在最大程度上用機(jī)械代替人力進(jìn)行一系列工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。因此，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上能夠直接體現(xiàn)項(xiàng)目、工程的機(jī)械化程度，這也正是其受到廣泛應(yīng)用和追捧的主要原因。而電子信息工程單純是由計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)等高新科技支撐、發(fā)展的，電子信息工程設(shè)計(jì)在一定程度上缺乏相應(yīng)的機(jī)械一體化能力。因此，兩者之間存在著諸多不可避免的聯(lián)系，與此同時(shí)，將兩者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合在一定程度上是一個(gè)發(fā)展的契機(jī)，一方面，可以促進(jìn)電子信息工程設(shè)計(jì)朝著機(jī)械化方向大力發(fā)展；另一方面，還能在一定程度上提高電子信息工程設(shè)計(jì)的效率。因此，在電子信息工程設(shè)計(jì)中逐步應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)不可多得的明智之舉，是工業(yè)發(fā)展的必然要求。
2.2進(jìn)一步提高電子信息工程設(shè)計(jì)的智能控制能力
眾所周知，電子信息工程設(shè)計(jì)是通過對(duì)電子設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)及其開發(fā)等手段，進(jìn)而對(duì)電子信息進(jìn)行一系列有效的控制和處理。總而言之，電力信息工程設(shè)計(jì)是基于信息，進(jìn)行一系列操作運(yùn)行的。而自動(dòng)化技術(shù)在信息的儲(chǔ)存和處理上有著引人注目的驕人成績(jī)，因此，在電子信息工程設(shè)計(jì)中引入自動(dòng)化技術(shù)能在根本上改善提高其對(duì)于信息的智能化操作水平。換而言之，自動(dòng)化技術(shù)和電子信息工程技術(shù)的融入能在最大程度上改善、提高對(duì)于信息的智能控制能力。
2.3在電子信息工程控制方面的提高
對(duì)于電子信息工程設(shè)計(jì)而言，電路分析和計(jì)算機(jī)控制這兩部分尤為關(guān)鍵。而自動(dòng)化技術(shù)在電路分析和設(shè)計(jì)方面有著不可忽視的主導(dǎo)地位，例如：三相電力、互感電路以及雙口網(wǎng)絡(luò)。也就是說，一旦自動(dòng)化技術(shù)開始應(yīng)用于電子信息工程設(shè)計(jì)，自動(dòng)化技術(shù)在各方面電路的高超本領(lǐng)也將注入電子新型工程設(shè)計(jì)。而計(jì)算機(jī)控制本來就和自動(dòng)化技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系，因此，自動(dòng)化技術(shù)的全力支持對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的提高是不可或缺的?？偠灾?，自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠電子信息工程控制方面帶來極大幅度的提高。
2.4輔助電子信息工程的具體設(shè)計(jì)
自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)效率的提高而言，存在著關(guān)鍵性作用。自動(dòng)化技術(shù)能夠從根本上改善原本效率低、準(zhǔn)確性低的陳舊計(jì)算機(jī)制圖方法。因此，在計(jì)算機(jī)制圖方面，一旦應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)，設(shè)計(jì)者只需在固定程序中輸入所采用的數(shù)據(jù)和規(guī)模，計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)輸出設(shè)計(jì)。并且，其對(duì)于制圖方面的應(yīng)用涵蓋了建筑、紡織、電子等方方面面，這能給我們帶來極大的便利。因此，自動(dòng)化技術(shù)在電子信息工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠在最大程度上提高其工作準(zhǔn)確度和工作效率。
2.5引領(lǐng)電子信息工程設(shè)計(jì)走向更好的明天
自動(dòng)化技術(shù)所涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域和其技術(shù)能力，是迄今為止最廣和最高的。這也能從側(cè)面說明，在電子信息工程領(lǐng)域大面積應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是時(shí)代要求，是大勢(shì)所趨。例如，在信息處理方面，現(xiàn)階段除了自動(dòng)化技術(shù)之外，沒有任何技術(shù)能對(duì)信息處理的如此全面和高效。在智能操控方面，也沒有任何技術(shù)能夠超越自動(dòng)化技術(shù)的完美操控。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)處理方面，自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于制圖的輔助能力也是其他技術(shù)所無法匹敵的。而信息的高效操作能力，工程的智能操控手段以及對(duì)于計(jì)算的制圖的輔助，對(duì)于電子信息工程設(shè)計(jì)而言都是必不可少的一部分。因此，在電子信息工程設(shè)計(jì)中大力推廣及應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)是大勢(shì)所趨，是社會(huì)發(fā)展的必要進(jìn)程。
3結(jié)束語
總而言之，無論是電子信息工程的設(shè)計(jì)，抑或是自動(dòng)化技術(shù)，兩者對(duì)于我國(guó)工業(yè)的發(fā)展都存在著至關(guān)重要的作用。任何一方的缺失都可能會(huì)，造成工業(yè)發(fā)展的滯后甚至停滯。因此，只有在電子信息工程設(shè)計(jì)中全面應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，在最大程度上將兩者進(jìn)行一個(gè)有機(jī)結(jié)合，才能使兩者完好的發(fā)揮出各中高效作用，進(jìn)而才能推動(dòng)著我國(guó)工業(yè)的快速進(jìn)步。
作者:王玲 單位:西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院
引用：
縱觀手機(jī)發(fā)展史，1876年貝爾發(fā)明了電話，從此人類的通訊方式發(fā)生了翻天覆地的變化。1983年摩托羅拉推向市場(chǎng)的第一臺(tái)“磚塊”手機(jī)，開創(chuàng)了移動(dòng)通信的歷史，這款手機(jī)的體積為920cm3，重1100克；1995年摩托羅拉推出了世界第一部翻蓋手機(jī)摩托羅拉8900，其整體尺寸和重量大大縮??；1998年，西門子SL1088是世界首部滑蓋手機(jī)，這款手機(jī)的體積只有167.7cm3，凈重185克；2002年摩托羅拉V70是第一款旋蓋手機(jī)；體積只有56cm3，凈重79克；1997年，諾基亞公司的NOKIA9000，集手機(jī)、電腦為一體的全能個(gè)人通信設(shè)備，這款手機(jī)使用LCD屏幕以及QWERTY鍵盤；2007年蘋果公司推出iphone手機(jī)，引入多觸點(diǎn)顯示屏和全新用戶界面，讓用戶手指即可控制iPhone；2013的iPhone5S體積僅為55cm3，重量為115克。由此可見，手機(jī)體積的壓縮變化可以說是日新月異。
1.2人機(jī)界面的平面化
人機(jī)界面的定義是：一般把機(jī)器上實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器互相交流溝通的顯示器、控制器稱為人機(jī)界面、機(jī)器上與人的操作有關(guān)的實(shí)體部分，也是機(jī)器的人機(jī)界面。手機(jī)顯示屏幕的發(fā)展呈現(xiàn)出平面擴(kuò)大化趨勢(shì)。摩托羅拉的第一臺(tái)“磚塊”手機(jī)是沒有顯示屏幕的，在之后的十幾年時(shí)間里，手機(jī)的顯示屏幕一直是以黑白兩色為主，屏幕的厚度較大；2001年誕生了第一臺(tái)單色顯示手機(jī)：諾基亞8250；2000年第一臺(tái)觸屏手機(jī)誕生，當(dāng)時(shí)的觸屏還是黑白屏幕的模式；2003年，三星S300采用了雙屏顯示的方式；2007年的第一代蘋果iphone手機(jī)采用led的多點(diǎn)觸控屏幕，手機(jī)的屏幕增大至3.5英寸；當(dāng)今的三星手機(jī)的屏幕則增大到5.3英寸甚至更大，市場(chǎng)反應(yīng)良好。目前的OLED技術(shù)研究日漸成熟，手機(jī)的屏幕可能實(shí)現(xiàn)卷曲、折疊等特性。隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)的顯示效果逼真。當(dāng)前的智能手機(jī)基本都是液晶顯示屏（LCD），顯示的色彩范圍也大大增加，屏幕的亮度也趨于自然，人眼注視手機(jī)屏幕的視覺效果與觀看印刷雜志的效果并無太大差異，對(duì)于人眼睛的傷害大大降低。手機(jī)操作界面與顯示界面呈現(xiàn)一體化趨勢(shì)。傳統(tǒng)的手機(jī)鍵盤是以9個(gè)數(shù)字為主的模式排列的，之后黑莓手機(jī)的全鍵盤模式引入了電腦的QWERTY鍵盤大大提高了輸入信息的速度。到了現(xiàn)在，虛擬多點(diǎn)觸控鍵盤已經(jīng)成為主流產(chǎn)品，至此手機(jī)的屏幕和操作鍵盤合二為一了。語音識(shí)別、體感控制等新的交互技術(shù)正在豐富著手機(jī)產(chǎn)品的操作界面。
1.3電源的平面化
手機(jī)的電源主要由電池和充電器兩個(gè)部分組成。隨著技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)電源由厚變薄，容量由小變大，重量由重變輕。一直以來，手機(jī)電池的體積成為制約手機(jī)造型的關(guān)鍵因素，手機(jī)電池經(jīng)歷了鎳鎘電池到鎳氫電池再到鋰電池，以及今天的聚合物鋰離子電池，電池的發(fā)展一直都在向著續(xù)航能力更強(qiáng)、更加環(huán)保的路線前進(jìn)著。當(dāng)今的智能手機(jī)的應(yīng)用軟件繁多，需要容量更大的電池。一般來說，容量越大，體積就越大，這與手機(jī)平面化趨勢(shì)相矛盾。在黑白屏手機(jī)時(shí)代，接打電話是主要功能，一塊電池可以待機(jī)一個(gè)星期；在智能手機(jī)時(shí)代，一天一充電是不可避免的。就目前來說，手機(jī)日益增加的應(yīng)用軟件功能與有限的電池容量是手機(jī)發(fā)展的一個(gè)主要矛盾，近些年興起的移動(dòng)電源技術(shù)彌補(bǔ)了手機(jī)電池容量不足的問題。手機(jī)的充電器部分屬于外置部件，通過USB接口連接充電，無論是充電器還是移動(dòng)充電設(shè)備，雖然沒有增加手機(jī)本身的體積，但是增加了人們攜帶的負(fù)擔(dān)和使用的復(fù)雜性。正在發(fā)展的無線充電技術(shù)必將簡(jiǎn)化手機(jī)的電源部件，無線充電技術(shù)主要有電磁感應(yīng)、無線電波和電磁共振三種方式。電磁感應(yīng)是比較有前景的技術(shù)，其充電原理是：將電流轉(zhuǎn)化為電磁能發(fā)射出來，而手機(jī)端接收并把磁能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲝亩玫椒€(wěn)定的直流為手機(jī)充電。
2電子技術(shù)的智能化帶來的手機(jī)操作方式的革命
2.1人們行為的改變
設(shè)計(jì)是為了改變?nèi)藗兊纳罘绞健Ｈ绻f盛田昭夫的walkman隨身聽改變了人們聽音樂的方式，那么智能手機(jī)對(duì)于人們生活方式的改變太多太多了，無論你是在公共汽車上、地鐵上，還是在會(huì)議室、休閑娛樂場(chǎng)所，幾乎所有人都在低頭擺弄自己的手機(jī)。人們花費(fèi)了一天當(dāng)中的大量時(shí)間在手機(jī)上，發(fā)微博、看視頻、讀書、處理文件等工作在4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下，變得輕松自如。智能手機(jī)，正在一步步的改變?nèi)藗兊男袨楹蜕睢?/p>
2.2人機(jī)交互方式的改變
傳統(tǒng)的按鍵式鍵盤需要手指去適應(yīng)鍵盤的布局，在多點(diǎn)觸控技術(shù)發(fā)展完善的今天，手機(jī)的操作方式從單手操作到兩手并用，從按鍵操作到滑動(dòng)手指。手機(jī)的操作方式越來越自然化，更加接近人的本能動(dòng)作，在下意識(shí)中就完成了命令的輸入。人與手機(jī)的交互方式正朝著“人機(jī)合二為一”的方向發(fā)展，使用者只需輕輕一點(diǎn)就能得到自己想要的信息，一改往日手機(jī)命令層層進(jìn)入的煩瑣步驟。從操作的反饋來看，美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家唐納德•諾曼認(rèn)為：好用型產(chǎn)品需要良好的信息反饋。“反饋原則”其含義為：向用戶提供信息，使用戶知道某一操作是否已經(jīng)完成以及操作所產(chǎn)生的結(jié)果。智能手機(jī)簡(jiǎn)化了按鍵的操作，但是也增加了操作反饋的不準(zhǔn)確性，導(dǎo)致誤操作的可能性。對(duì)于操縱反饋問題的解決，智能手機(jī)通過虛擬按鈕的震動(dòng)、按鍵形狀色彩的變化以及按鍵的聲音來提高反饋的準(zhǔn)確性。為了防止誤操作的發(fā)生，通常的做法是增加操作的復(fù)雜程度，如增加鎖屏按鈕，組合式的解鎖動(dòng)作，或者輸入密碼來解決。近年來，智能手機(jī)的體感與語音識(shí)別技術(shù)不斷完善，操作的方式逐漸符合“自然匹配”的原則“。自然匹配”是指利用物理環(huán)境類比和文化標(biāo)準(zhǔn)理念，設(shè)計(jì)出讓用戶一看就明白如何使用的產(chǎn)品。智能手機(jī)的體感操作技術(shù)，是通過人肢體的動(dòng)作傳達(dá)特定的語義，用戶使用簡(jiǎn)單的動(dòng)作就可以完成相應(yīng)的操作。例如，三星note系列運(yùn)用了豐富的體感操作，利用手勢(shì)左右搖擺實(shí)現(xiàn)翻頁的操作；將手機(jī)扣在桌面上可以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉鬧鈴或拒接來電的操作；選中欲播出的電話號(hào)碼，只要將其放置耳邊即可自動(dòng)撥打電話；在接打電話的過程中屏幕自動(dòng)黑屏，當(dāng)把手機(jī)移至眼前屏幕自動(dòng)亮起；在閱讀或長(zhǎng)時(shí)間注視屏幕的時(shí)候，手機(jī)前置攝像頭可以感知人的眼睛以防止頻繁鎖屏帶來的閱讀上的不便。早在2009年的TED演講中，麻省理工學(xué)院的博士生展示了他的產(chǎn)品“第六感”。“第六感”是以智能手機(jī)為載體，綜合互動(dòng)投影、多點(diǎn)觸控、體感控制等多種新型技術(shù)的裝置，用戶只需要佩戴小型的外置投影設(shè)備便可以將手機(jī)的操作和顯示界面投影到任何能夠反光的表面上進(jìn)行操作。此外“，第六感”運(yùn)用體感控制技術(shù)，通過簡(jiǎn)單的手勢(shì)即可完成對(duì)手機(jī)某些功能的操作“。第六感”標(biāo)志著智能手機(jī)新的設(shè)計(jì)理念——計(jì)算部分和操作部分的分離，利用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行操作，手機(jī)的造型設(shè)計(jì)將趨向于“無”。
2.3多種功能的整合
“手機(jī)”顧名思義，指手上的機(jī)器，這一命名完全符合當(dāng)前的手機(jī)特征。起初手機(jī)是用來通訊的，基本的功能是接打電話、發(fā)送信息，那時(shí)候叫做“移動(dòng)電話”。隨著手機(jī)Cpu計(jì)算功能的強(qiáng)大，智能手機(jī)整合了電話、音樂和視頻播放、電子商務(wù)、銀行終端、數(shù)碼相機(jī)、照明、數(shù)碼掃描可以說是萬能機(jī)器了，如圖2所示。傳統(tǒng)的產(chǎn)品整合設(shè)計(jì)是指將不同功能的部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，然后將這些模塊整合在一起，從而創(chuàng)造出多功能的整合產(chǎn)品，關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)體的整合。在智能手機(jī)時(shí)代，手機(jī)的運(yùn)行依托的是計(jì)算能力愈來愈強(qiáng)的CPU，智能手機(jī)的多功能設(shè)計(jì)不再是實(shí)體的整合設(shè)計(jì)，而是應(yīng)用軟件“APP”的設(shè)計(jì)。手機(jī)強(qiáng)大取決于應(yīng)用軟件的開發(fā)。例如，現(xiàn)在的“條形碼、二維碼掃描”軟件可以提供購(gòu)物時(shí)比質(zhì)比價(jià)的服務(wù)。
3電子技術(shù)推動(dòng)下手機(jī)造型設(shè)計(jì)方法的變革
CMF（Color，Materiaj&Finishing），是指產(chǎn)品的色彩、材質(zhì)與加工工藝設(shè)計(jì)，CMF將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三要素統(tǒng)一起來，通過深入的研究對(duì)產(chǎn)品的細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，從而提升產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)。在電子技術(shù)的推動(dòng)下，造型的簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)是目前手機(jī)的主要風(fēng)格，由蘋果公司推出的“極簡(jiǎn)主義”設(shè)計(jì)風(fēng)格近年來已風(fēng)靡全球，成為各大手機(jī)企業(yè)學(xué)習(xí)和模仿的對(duì)象?？v觀國(guó)內(nèi)手機(jī)市場(chǎng)，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象愈演愈烈，在眾多手機(jī)品牌中，如果去掉其標(biāo)志，一般很難區(qū)分出各個(gè)品牌產(chǎn)品造型上的差異。產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象是設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新的表現(xiàn)，加之山寨手機(jī)層出不窮，擾亂了正常的手機(jī)市場(chǎng)。因此，CMF設(shè)計(jì)越來越受到國(guó)內(nèi)企業(yè)的重視。傳統(tǒng)的手機(jī)造型往往可以從結(jié)構(gòu)出發(fā)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如滑蓋結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)翻蓋結(jié)構(gòu)、全鍵盤結(jié)構(gòu)等。在智能手機(jī)時(shí)代，單單外觀形態(tài)的變化已經(jīng)不足以打動(dòng)消費(fèi)者。時(shí)尚的色彩和豐富的表面機(jī)理足以吸引消費(fèi)者的眼球，良好的材質(zhì)觸感賦予產(chǎn)品生命力，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的加工工藝使產(chǎn)品的表面無可挑剔。CMF設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者首先研究當(dāng)前的流行色、新的材料和前沿的加工工藝，然后結(jié)合消費(fèi)者的情感需求。從細(xì)節(jié)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，如蘋果手機(jī)按鈕的造型設(shè)計(jì)，做到讓人一看就有“想去舔一下”的程度。
1引言
隨著石河子大學(xué)人才培養(yǎng)模式的不斷改革，以及社會(huì)對(duì)高等教育培養(yǎng)具備實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維人才目標(biāo)要求的提出，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的重要組成部分[1]，成為當(dāng)下大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)類課程，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長(zhǎng)的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行制作和自行調(diào)試電子電路，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握綜合模擬、數(shù)字、高頻電路知識(shí)，解決電子信息方面常見實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生電子電路設(shè)計(jì)與EDA（ElectronicDesignAutomation）調(diào)試工具的使用方法，以及開展項(xiàng)目管理的基本方法。
2現(xiàn)狀
以往的教學(xué)安排中主要側(cè)重電子電路的設(shè)計(jì)和仿真，留給學(xué)生自己用于思考和設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，設(shè)計(jì)基本停留在紙上和計(jì)算機(jī)上。因此，教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。雖然學(xué)生在參加接下來的相關(guān)課程的課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)理論分析能力得到提高，但實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)卻出現(xiàn)大量問題很難得到快速解決的現(xiàn)象。所以，這種教學(xué)模式不再適應(yīng)目前新的人才培養(yǎng)方案對(duì)于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
3課程改革探索與實(shí)踐
電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程的改革與探索主要從課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)實(shí)施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等幾個(gè)方面進(jìn)行。課程目標(biāo)電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)將學(xué)生已學(xué)過的電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路以及高頻電路等課程的知識(shí)綜合運(yùn)用在該課程中[2]，從而培養(yǎng)學(xué)生具備電子元器件的識(shí)別和選擇，電子電路仿真和電路設(shè)計(jì)軟件的使用，電子電路的分析和設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用電路項(xiàng)目的開發(fā)、管理等綜合能力，使學(xué)生切實(shí)經(jīng)歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實(shí)際看得到、摸得著的電路的實(shí)現(xiàn)過程。該課程是對(duì)現(xiàn)有課程體系的完善和補(bǔ)充[3]，幫助學(xué)生拓展視野，提升學(xué)生參加課外科技活動(dòng)、校級(jí)SRP（StudentResearchProject）活動(dòng)、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃以及全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等專業(yè)競(jìng)賽的興趣和畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平。教學(xué)內(nèi)容課程的主要內(nèi)容按照基本知識(shí)驗(yàn)證、專業(yè)知識(shí)綜合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的原則進(jìn)行安排，主要包括：常用電子元器件基礎(chǔ)知識(shí)；常用電子測(cè)量?jī)x表的使用；電路仿真軟件的使用；印刷電路板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出、論證、設(shè)計(jì)、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試；撰寫總結(jié)報(bào)告、答辯等。1）常用電子元器件基礎(chǔ)知識(shí)：主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區(qū)分，還包括一些電子常用術(shù)語，比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。2）常用電子測(cè)量?jī)x表的使用：包括萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本使用方法。3）電路仿真軟件的使用：主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。4）印刷電路板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：AltiumDesigner軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。5）電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出、論證、設(shè)計(jì)、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試：對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組，四個(gè)人一組，每組一個(gè)設(shè)計(jì)題目，每組經(jīng)過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設(shè)計(jì)出電路仿真圖，仿真沒有問題后設(shè)計(jì)PCB圖，然后制成單面板進(jìn)行元件焊接、調(diào)試。6）撰寫總結(jié)報(bào)告、答辯：系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，每組撰寫總結(jié)報(bào)告，提出系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)不足，以及設(shè)計(jì)過程中自己的心得體會(huì)，最后制作幻燈片進(jìn)行課程匯報(bào)答辯。教學(xué)實(shí)施在完成各個(gè)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)踐能力也得到不同程度的提高。整個(gè)教學(xué)過程分為4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行，通過項(xiàng)目的完成，學(xué)生逐步完成課程的學(xué)習(xí)，綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。1）基本元件及電路測(cè)試項(xiàng)目。教學(xué)內(nèi)容的前兩部分講解完成后，要求每個(gè)學(xué)生進(jìn)行基本元件參數(shù)的測(cè)試、電路虛焊、雙面板線路測(cè)試等。通過該項(xiàng)目，學(xué)生掌握電子元件與電路測(cè)試的基本方法和常用測(cè)量?jī)x器的使用方法。2）電子電路設(shè)計(jì)和仿真項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數(shù)的選取、放大倍數(shù)的計(jì)算、系統(tǒng)測(cè)試和修改等方面給學(xué)生進(jìn)行講解。講解完成后，學(xué)生參考實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)不同的晶體管放大電路作為練習(xí)。練習(xí)完成后，全體學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生電路用來產(chǎn)生方波、三角波信號(hào)。學(xué)生設(shè)計(jì)過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。該項(xiàng)目完成后，學(xué)生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設(shè)計(jì)的基本原則。3）電子電路制板與焊接調(diào)試項(xiàng)目。前兩階段的項(xiàng)目完成后，教師講解電路制板軟件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程，講解和制作過程以上一個(gè)項(xiàng)目中的兩級(jí)晶體管放大電路為例，講解的過程中學(xué)生如果有問題可隨時(shí)提出，教師進(jìn)行解答。最終要求學(xué)生自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)兩級(jí)晶體管放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調(diào)試。通過該項(xiàng)目，學(xué)生掌握了電子電路從書本的理論知識(shí)到實(shí)物實(shí)現(xiàn)的過程。4）綜合設(shè)計(jì)與總結(jié)項(xiàng)目。學(xué)生按學(xué)號(hào)進(jìn)行隨機(jī)選題，題目?jī)?nèi)容涵蓋模擬電路（如連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源）、數(shù)字電路（如循環(huán)彩燈控制器）、高頻電路（如小信號(hào)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì)）。題目選定后，題目相同的學(xué)生分成一組，組建項(xiàng)目小組。項(xiàng)目組成員提出設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過理論論證，設(shè)計(jì)完成仿真電路和PCB電路，然后采用手工腐蝕法實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的板面布線，最后進(jìn)行元件焊接和調(diào)試。系統(tǒng)完成后，整個(gè)課程基本接近尾聲，每組學(xué)生要對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行匯報(bào)答辯。通過該項(xiàng)目，學(xué)生掌握了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及團(tuán)隊(duì)合作完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)、管理、總結(jié)的過程。教學(xué)方法課程的教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實(shí)驗(yàn)課程以學(xué)生動(dòng)手為主的模式，采用教師講授、項(xiàng)目訓(xùn)練、學(xué)生參與設(shè)計(jì)和討論、分析講解和答辯的形式。學(xué)生有機(jī)會(huì)表達(dá)自己的觀點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路，充分調(diào)動(dòng)積極參與的興趣?？己朔椒ㄕn程的總評(píng)成績(jī)由5個(gè)部分組成：考勤10%+課程表現(xiàn)10%+項(xiàng)目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報(bào)告30%。新的考核標(biāo)準(zhǔn)打破原來課程總評(píng)成績(jī)主要由平時(shí)成績(jī)、設(shè)計(jì)成績(jī)兩部分組成的模式，主要以學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中的參與度和完成度作為考量，注重學(xué)生實(shí)踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。教學(xué)效果經(jīng)過兩周的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練和實(shí)踐環(huán)節(jié)的總結(jié)，學(xué)生對(duì)于測(cè)量?jī)x器的使用更加熟練，對(duì)常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚，對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加有信心，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。
4結(jié)論
課程改革和實(shí)踐在石河子大學(xué)電子信息工程2012級(jí)、2013級(jí)和2014級(jí)為期兩周的電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行，學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容安排和各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)比較歡迎，加大了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程實(shí)施的整個(gè)過程側(cè)重基礎(chǔ)能力培養(yǎng)，將項(xiàng)目管理理念貫穿整個(gè)課程的始終，加大創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和課外科技活動(dòng)中凸顯了較強(qiáng)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。
作者:周濤 張銳敏 劉巧 李栓明 鐘福如 單位:石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
二、基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)
在模電課程中，除了布置與理論教學(xué)同步的習(xí)題作業(yè)外，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度擬定若干專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)題目，專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)與理論教學(xué)同步，并注意這兩方面在教學(xué)進(jìn)度上的配合。本文以2013學(xué)年模電課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為例，介紹該實(shí)踐教學(xué)方法的基本內(nèi)容和教學(xué)體會(huì)。
1.電路仿真專題作業(yè)模電課程的第一次課用1學(xué)時(shí)左右介紹電子電路仿真軟件的使用。目前很多電路仿真軟件提供了大量虛擬儀器，有一般實(shí)驗(yàn)室配備的電壓表、電流表、萬用表、雙通道示波器、信號(hào)源等，此外還提供一些虛擬儀器，如波特儀等，學(xué)生在使用該軟件的同時(shí)也對(duì)電子測(cè)量?jī)x器有了全面的了解，擴(kuò)展了知識(shí)面。教師可以現(xiàn)場(chǎng)演示，完成一個(gè)簡(jiǎn)單電路的原理圖繪制、仿真和結(jié)果輸出。模電課程有較多結(jié)論可由仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入電阻、輸出電阻、電壓增益等。在課程前期，講解了二極管應(yīng)用電路之后，布置一個(gè)電路仿真專題作業(yè)，將書內(nèi)的內(nèi)容用軟件進(jìn)行驗(yàn)證。要求學(xué)生上交電路原理圖，以及電路仿真輸出和結(jié)果分析。經(jīng)過這個(gè)專題作業(yè)的訓(xùn)練，學(xué)生們基本掌握了仿真軟件的使用，并可以用于之后的課程學(xué)習(xí)中。
2.單元電路分析與設(shè)計(jì)在期中階段，學(xué)生已經(jīng)掌握了多級(jí)放大電路、功率放大電路等理論知識(shí)，但書本知識(shí)限于篇幅，主要講解直流分析、交流分析及各種參數(shù)，以分析為主，這時(shí)布置一個(gè)單元電路分析與設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)題目，如設(shè)計(jì)一個(gè)多級(jí)電壓放大器，滿足電壓增益、輸入阻抗、最大輸出電壓、截止頻率等指標(biāo)，要求學(xué)生提交設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生們先進(jìn)行電腦仿真設(shè)計(jì)，然后在模電實(shí)驗(yàn)箱上搭建電路，確定無誤后選擇電子元器件和萬用電路板，然后進(jìn)行調(diào)試和修改，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。這個(gè)課程設(shè)計(jì)可由幾名學(xué)生組成小組合作完成，在相互交流中得到知識(shí)理解和動(dòng)手能力的提升。
3.功能電路設(shè)計(jì)及制作在模電課程的后半期，布置一個(gè)綜合性的功能電路設(shè)計(jì)與制作題目，包含模電課程的重要知識(shí)點(diǎn)（放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生和處理電路、穩(wěn)壓電源），給出一些題目供學(xué)生選擇，如變調(diào)門鈴、直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表、音樂彩燈“模擬電子技術(shù)”課程實(shí)踐性教學(xué)改革探索控制器，要求學(xué)生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，將該設(shè)計(jì)與制作作為一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。該項(xiàng)目完成后，安排時(shí)間讓各位同學(xué)以小組為單位上臺(tái)展示自己的設(shè)計(jì)和實(shí)物作品，總結(jié)在設(shè)計(jì)制作過程中遇到的問題以及解決辦法，鼓勵(lì)同學(xué)對(duì)演講的同學(xué)進(jìn)行提問，教師負(fù)責(zé)掌控課堂秩序和提出問題，把學(xué)生解決問題的思路和方法進(jìn)行歸納總結(jié)，把敘述不充分的部分從理論的高度進(jìn)行闡述完整。在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生完成了電路仿真設(shè)計(jì)、制作、撰寫報(bào)告、答辯等一系列內(nèi)容。
三、需要注意的問題
1.學(xué)時(shí)安排問題在總學(xué)時(shí)不變的情況下，增加實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容必然會(huì)占用理論教學(xué)學(xué)時(shí)，如果處理不好會(huì)顧此失彼。在理論教學(xué)中，應(yīng)以理論夠用為度。對(duì)于一門課程，總是可以分出主干部分和細(xì)枝末節(jié)部分。對(duì)主干部分應(yīng)詳細(xì)講解，對(duì)枝節(jié)部分則引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，在實(shí)踐中鞏固理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
2.傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體設(shè)備的合理運(yùn)用對(duì)于理論難度大而需要詳細(xì)講解的部分，應(yīng)采用傳統(tǒng)的板書方式，教師和學(xué)生一起努力，完成數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)、難點(diǎn)的理解，使學(xué)生聽后印象深刻，思維節(jié)奏也容易跟上老師的節(jié)奏；而對(duì)于難度較小的內(nèi)容，可以充分利用多媒體課件講授，使用課件可以使講課內(nèi)容形象生動(dòng)，并且可以提高授課的效率。傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體課件各有所長(zhǎng)，二者合理搭配可以解決教學(xué)信息量大、課時(shí)有限的矛盾，并可以收到良好的教學(xué)效果。
3.專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題由于教學(xué)時(shí)間有限，在專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題方面應(yīng)緊貼理論教學(xué)內(nèi)容，注意控制題目的難度。由于學(xué)生處于大二階段，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)較少，選題除了要緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容外，還要注意趣味性，難度以學(xué)生們適當(dāng)擴(kuò)展知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)為度。否則不僅難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，反而會(huì)起到相反的作用。
在設(shè)計(jì)階段，土木工程設(shè)計(jì)的概念直接影響著土木工程的大致雛形。因此，當(dāng)土木工程設(shè)計(jì)的概念確定時(shí)，無論如何調(diào)整具體操作步驟，其最終結(jié)果不會(huì)有太大變化。目前的設(shè)計(jì)步驟已經(jīng)演變?yōu)椋涸O(shè)計(jì)師利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出土木工程的大致雛形借助于設(shè)計(jì)草案建構(gòu)出建筑物的大體框架進(jìn)行具體細(xì)節(jié)的處理和改進(jìn)。例如，具體的樓層設(shè)計(jì)，橋梁設(shè)計(jì)、匝道設(shè)計(jì)、設(shè)施設(shè)備等裝置的設(shè)置等，在施工之前，在系統(tǒng)中輸入設(shè)計(jì)的整體方案，利用計(jì)算機(jī)龐大的數(shù)據(jù)信息處理能力等，對(duì)工程項(xiàng)目的可行性和合理性進(jìn)行分析，給土木工程的建設(shè)方、施工方、監(jiān)理方提出具體的建議，提供合理的方案和計(jì)劃。
2電子技術(shù)應(yīng)用于土木工程設(shè)計(jì)的招投標(biāo)分析
利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信息處理能力，在招投標(biāo)過程中，對(duì)工程項(xiàng)目的可行性和合理性進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，可以避免決策上的重大失誤。
3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖及出圖計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展
應(yīng)用最為廣泛的是計(jì)算機(jī)輔助繪圖，簡(jiǎn)稱CAD（如天正CAD、Auto-CAD等）。其中CAD系統(tǒng)如同一個(gè)“圖形數(shù)據(jù)庫(kù)”，它能幫助土建類工程設(shè)計(jì)師直接從圖紙中提取設(shè)計(jì)信息，并與其他的應(yīng)用程序進(jìn)行連接，易于使用，設(shè)計(jì)周期短。為避免重復(fù)操作，可利用CAD預(yù)先定義的符號(hào)，在制圖過程中自動(dòng)遵守國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)。還可利用繪圖軟件、圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備等組成的計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)進(jìn)行制圖和出圖，可做到隨時(shí)需要，隨時(shí)制圖和出圖。如果出圖后或會(huì)審后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，可利用系統(tǒng)中保留的圖紙中各個(gè)元件的數(shù)據(jù)庫(kù)，使用計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件，把要設(shè)計(jì)的圖形再顯示在屏幕上，然后利用輸入設(shè)備（如光標(biāo)）對(duì)設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行編輯和修改。為方便土建類工程設(shè)計(jì)師做造價(jià)、編制工程量清單、編材料清單，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息是可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用的，也可送到其他的程序之中。目前，還可結(jié)合CAD與GPS全球定位系統(tǒng)，大大提升土木工程施工和開挖過程的工作效率。
4BIM技術(shù)的應(yīng)用
BIM是指建筑信息模型（BuildingInformationMolding），主要源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）理念和基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM與STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。BIM具有模型信息的完備性、關(guān)聯(lián)性和一致性的特點(diǎn)。
4.1解決了當(dāng)前建筑領(lǐng)域信息化的瓶頸問題建立單一工程數(shù)據(jù)源，推動(dòng)現(xiàn)代CAD技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)建筑生命期管理，實(shí)現(xiàn)建筑生命期各階段的工程性能、質(zhì)量、安全、進(jìn)度和成本的集成化管理，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目生命期總成本、能源消耗、環(huán)境影響等進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和控制。
4.2用于土木工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)之間的信息共享；實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)和智能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)碰撞檢測(cè)、能耗分析、成本預(yù)測(cè)等。實(shí)現(xiàn)虛擬施工：在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過程，虛擬模型可在實(shí)際建造之前對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過程模擬等，為工程優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)。
4.3用于施工及管理實(shí)現(xiàn)集成項(xiàng)目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理；實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D施工管理：將建筑物及施工現(xiàn)場(chǎng)3D模型與施工進(jìn)度相鏈接，并與施工資源和場(chǎng)地布置信息集成一體，建立4D施工信息模型。實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理及施工過程的可視化模擬。
4.4實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作項(xiàng)目各參與方信息共享，基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)文檔、圖檔和視檔的提交、審核、審批及利用。項(xiàng)目各參與方通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，進(jìn)行工程洽商、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量、安全、成本和進(jìn)度的管理和監(jiān)控。
高爾基曾經(jīng)說過：“書籍是人類進(jìn)步的階梯”。對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)卻不僅僅只局限于“書本”這一種形式載體。石頭、樹皮竹板、動(dòng)物的皮毛、紡織品、紙質(zhì)等等都是人類逐步對(duì)知識(shí)載體的改造。這種改造必然與當(dāng)時(shí)的社會(huì)文化及環(huán)境有較大的關(guān)聯(lián)，與當(dāng)時(shí)人類文化的認(rèn)知程度和方式相適應(yīng)。而現(xiàn)代的電子圖書閱覽形式就是受到了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的影響。多媒體計(jì)算機(jī)的推廣，促進(jìn)了學(xué)多新興化的科學(xué)技術(shù)。電子圖書是一種現(xiàn)代科技背景下因運(yùn)而生的知識(shí)閱讀的產(chǎn)物。它蘊(yùn)藏于多個(gè)現(xiàn)代電子產(chǎn)品之中，如手機(jī)、電腦及專業(yè)的電子閱讀器等，以PDF、TXT、CHM、EXE等多種形式出現(xiàn)，以其信息量大、內(nèi)容形式多樣、交流分享便捷、檢索快正在逐步成為代替紙質(zhì)書本的新式的知識(shí)載體。這是對(duì)人類長(zhǎng)久以來習(xí)慣于紙質(zhì)書本的一次重大改革，盡管現(xiàn)在紙質(zhì)書本仍舊是大多數(shù)人對(duì)于知識(shí)記錄和了解的媒介，但是電子圖書的份額也在一天天的擴(kuò)大，各社會(huì)群體如圖書館、高校等都會(huì)購(gòu)買相當(dāng)大數(shù)量的電子圖書、期刊作為學(xué)習(xí)的工具?？傮w來說，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與人的密切交往情形來看，電子圖書的發(fā)展有著不可否認(rèn)的前景。
（二）與界面設(shè)計(jì)聯(lián)系
從1998年開始，國(guó)外就不停的對(duì)電子閱覽器進(jìn)行研究開發(fā)，LIBRLE、Readius、Kindle等電子閱覽器陸續(xù)的出現(xiàn)在人們的視野中來，電子圖書隨著科技的進(jìn)步迅速開進(jìn)了現(xiàn)代人的視線中。發(fā)展至今，電子圖書已存在于人類日常生活中的各個(gè)部分，傳播的范圍和速度都有驚人的發(fā)展?，F(xiàn)市面上有多款電子閱讀器及相關(guān)的閱讀設(shè)備軟件提供給現(xiàn)代人，它迅速發(fā)展不僅是跟隨著科學(xué)步伐，其中也包含著現(xiàn)代審美對(duì)其的改造。電子圖書界面藝術(shù)設(shè)計(jì)就是平面設(shè)計(jì)師們對(duì)電子閱覽器的功能與形象美化設(shè)計(jì)。
二、電子圖書界面設(shè)計(jì)視覺傳達(dá)與應(yīng)用
（一）色彩的搭配
色彩的搭配是電子圖書界面設(shè)計(jì)在與人的視覺信息傳遞中比較重要的部分。給人以鮮明的視覺體驗(yàn)，通過一些習(xí)以為常的認(rèn)知想法，向人傳遞著想要表達(dá)的訊息。它不僅代表了現(xiàn)代人對(duì)于色彩搭配的審美情趣的欣賞，在功能上也是為傳遞不同信息的一種重要途徑。首先，電子圖書界面設(shè)計(jì)在色彩的選擇上必須要考慮到這幾個(gè)方面的因素：是否與傳遞的內(nèi)容相符、是否會(huì)造成人眼部的不適、是否適應(yīng)界面的布局等情況。電子圖書種類多樣，包羅萬象，對(duì)市面上所存在的紙質(zhì)書都有相應(yīng)的收錄，這就對(duì)不同類型的圖書、期刊、報(bào)紙有大不相同的色彩視覺要求。如對(duì)于一些中國(guó)古代傳統(tǒng)國(guó)學(xué)文化的書籍，在設(shè)計(jì)其電子圖書界面時(shí)，就要考慮到該類書籍的讀者群體，不能運(yùn)用太過鮮明艷麗的顏色來搭配文字與圖片，造成觀者產(chǎn)生觀看此書時(shí)的違和之感，而采用傳統(tǒng)的黑白色或者古樸的黃色作為界面顏色，則會(huì)減少讀者不適應(yīng)，增加一份紙質(zhì)書本的親切感，也比較符合書中所描述的內(nèi)容。反之，在對(duì)于一些比較年輕一代的書籍或娛樂性較強(qiáng)的雜志期刊，則可以根據(jù)現(xiàn)代色彩搭配的審美情趣來選擇相對(duì)大膽跳躍的顏色，展開視覺上的風(fēng)暴體驗(yàn)。此外，追求眼部的舒適度也是色彩搭配中應(yīng)該注意的問題?，F(xiàn)代人因長(zhǎng)期使用手機(jī)、電腦等高科技產(chǎn)品，近視的人數(shù)普遍的增多，是現(xiàn)代使用高科技產(chǎn)品的一個(gè)弊端。所以在電子圖書界面設(shè)計(jì)的色彩選擇上，當(dāng)觀看一般的書籍時(shí)應(yīng)當(dāng)有一個(gè)相對(duì)保護(hù)視力的色彩搭配，作為電子圖書界面色彩搭配中的常用配色，文字的大小也要進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量，讓眼睛隨時(shí)保持在一個(gè)柔和、輕松的閱讀狀態(tài)。
（二）人性化切換方式
盡管電子圖書儼然成為現(xiàn)代人日常生活中用來“讀書、看報(bào)”的新型工具，特別是在倡導(dǎo)“終生學(xué)習(xí)”觀念的現(xiàn)代社會(huì)中，在生活的各個(gè)角落里都不乏看到有人拿著手機(jī)、平板觀看電子圖書的場(chǎng)景。但是仍然無法改變的是人們長(zhǎng)久以來對(duì)于紙質(zhì)書本的習(xí)慣性閱讀方式，這就使得現(xiàn)代電子圖書界面在設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮人們?cè)跉v史的長(zhǎng)河中所保留下來的閱讀習(xí)慣，提供人性化的界面藝術(shù)設(shè)計(jì)為其服務(wù)。如人在閱讀時(shí)都會(huì)有對(duì)信息分層次接受的概念，且多習(xí)慣于從左往右的觀看方式，對(duì)知識(shí)的接收有個(gè)先后的次序。且這樣一種模式已經(jīng)成為了人們一種約定俗成的閱讀方式，也就是人類在漫長(zhǎng)歲月中所總結(jié)出來相對(duì)比較合理的視覺流程，已經(jīng)經(jīng)過了幾個(gè)世紀(jì)的磨合修正。書上說：“合理的視覺流程應(yīng)該是在人們認(rèn)識(shí)過程的心理順序和思維發(fā)展邏輯一致的基礎(chǔ)上，根據(jù)信息的主次來確定各元素的順序，并通過精心的安排引導(dǎo)讀者”。所以在設(shè)計(jì)電子圖書界面時(shí)，保持視覺走向的自然、舒適很重要，這不僅關(guān)乎到讀者個(gè)人的生理感受，也對(duì)其心理方面有一定傾向的思維暗示。平面設(shè)計(jì)師在進(jìn)行界面設(shè)計(jì)時(shí)，遵從這樣一種視覺規(guī)律，選擇書頁翻動(dòng)、上下滑動(dòng)等方式來進(jìn)行電子圖書的換頁，就是想要試著去尊重長(zhǎng)久以來養(yǎng)成的視覺流程，這樣才能激起人對(duì)電子圖書產(chǎn)生莫名的親切感、熟悉感，打破人在使用機(jī)器時(shí)的冷冰、距離。書頁翻動(dòng)的動(dòng)作更貼近紙質(zhì)書籍，帶給人親切、懷舊之感，上下滑動(dòng)則使得觀看電子圖書時(shí)眼部不會(huì)造成太大的不適應(yīng)，充分的考慮到了電子圖書在閱讀時(shí)的視覺切換感。
（三）版面布局創(chuàng)新
相對(duì)比與紙質(zhì)書籍存在功能只存在與傳遞信息的局限，電子圖書功能要強(qiáng)大許多。首先在空間上一張700MB的光盤可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三億字的紙質(zhì)圖書，這就為我們節(jié)約了很大一部分的紙張與空間，減少了關(guān)于木材的砍伐，有益于環(huán)境的維護(hù)。再者，電子圖書在排版布局上也比紙質(zhì)書籍擁有更多的選擇。如現(xiàn)在電子圖書界面中常用的網(wǎng)塊狀的布局構(gòu)圖方式，能充分的將文字、圖像、動(dòng)畫、音樂等多個(gè)板塊結(jié)合起來，采用相對(duì)比較容易更換和變動(dòng)的排版模式，對(duì)電子書的視覺表達(dá)上體現(xiàn)更加新穎、靈活的感覺，并符合時(shí)展的氣息。在對(duì)界面的布局上也要充分遵守人眼的視覺習(xí)慣，調(diào)整適合閱讀的布局模式。人在閱讀書籍時(shí)，會(huì)有一個(gè)有趣的視覺變化，當(dāng)人眼觀看至?xí)械纳喜糠趾妥蟛糠謺?huì)產(chǎn)生輕松之感，而下半部分與右面部分則產(chǎn)生一種壓抑的感覺。所以在對(duì)電子圖書界面設(shè)計(jì)中，要綜合考慮心理與生理各方面的問題，發(fā)掘合理的安排上下的距離的方式，適當(dāng)?shù)牧舭?，不要造成人眼的壓迫，調(diào)整最佳的視覺布局。
新型數(shù)字電壓表的整機(jī)設(shè)計(jì)
該新型數(shù)字電壓表測(cè)量電壓類型是直流,測(cè)量范圍是-5～+5V。整機(jī)電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機(jī)最小化設(shè)計(jì)、單片機(jī)與PC接口電路、單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。下位機(jī)采用AT89S51芯片,A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進(jìn)行通信,傳送所測(cè)量的直流電壓數(shù)據(jù)。整機(jī)系統(tǒng)電路如圖1所示。
數(shù)據(jù)采集電路的原理
在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)中,做到了電路設(shè)計(jì)的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。
AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時(shí)鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。
在電路應(yīng)用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時(shí)序關(guān)系,在芯片選擇/CS=0時(shí),轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次,即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個(gè)A/D操作大致如此,在實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。
由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計(jì)算出所測(cè)電壓Vx值的大小。式中Dx為被測(cè)直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。
RS232接口電路的設(shè)計(jì)
AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2個(gè)驅(qū)動(dòng)器、2個(gè)接收器和1個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機(jī)的TTL電平與PC的RS232電平達(dá)到匹配。
串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn):同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連。在實(shí)驗(yàn)中,用定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器,其計(jì)數(shù)初值X按以下公式計(jì)算:
串行通信波特率設(shè)置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計(jì)算得到計(jì)數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。
為了便于觀察,當(dāng)每次測(cè)量電壓采集數(shù)據(jù)時(shí),單片機(jī)有端口輸出時(shí),用發(fā)光二極管LED指示。
軟件編程
軟件程序主要包括:下位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序、上位機(jī)可視化界面程序、單片機(jī)與PC串口通信程序。單片機(jī)采用C51語言編程,上位機(jī)的操作顯示界面采用VC++6.0進(jìn)行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中,借助“串口調(diào)試助手”工具,有效利用這個(gè)工具為整個(gè)系統(tǒng)提高效率。
單片機(jī)編程
下位機(jī)單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機(jī)的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器,本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。
在采集程序中,單片機(jī)的編程操作要完全符合AD678的時(shí)序規(guī)范要求,在實(shí)際開發(fā)中,要不斷加以調(diào)試。最后將下位機(jī)調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。
人機(jī)界面編程
打開VC++6.0,建立一個(gè)基于對(duì)話框的MFC應(yīng)用程序,串口通信采用MSComm控件來實(shí)現(xiàn)。其他操作此處不贅述,編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)良好的人機(jī)界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運(yùn)行VC++6.0編程實(shí)現(xiàn)的Windows程序,整個(gè)樣機(jī)功能得以實(shí)現(xiàn)。
新型數(shù)字電壓表的整機(jī)設(shè)計(jì)
該新型數(shù)字電壓表測(cè)量電壓類型是直流,測(cè)量范圍是-5～+5V。整機(jī)電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機(jī)最小化設(shè)計(jì)、單片機(jī)與PC接口電路、單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。下位機(jī)采用AT89S51芯片,A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進(jìn)行通信,傳送所測(cè)量的直流電壓數(shù)據(jù)。整機(jī)系統(tǒng)電路如圖1所示。
數(shù)據(jù)采集電路的原理
在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)中,做到了電路設(shè)計(jì)的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。
AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時(shí)鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。
在電路應(yīng)用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時(shí)序關(guān)系,在芯片選擇/CS=0時(shí),轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次,即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個(gè)A/D操作大致如此,在實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。
由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計(jì)算出所測(cè)電壓Vx值的大小。式中Dx為被測(cè)直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。
RS232接口電路的設(shè)計(jì)
AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2個(gè)驅(qū)動(dòng)器、2個(gè)接收器和1個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機(jī)的TTL電平與PC的RS232電平達(dá)到匹配。
串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn):同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連。在實(shí)驗(yàn)中,用定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器,其計(jì)數(shù)初值X按以下公式計(jì)算:
串行通信波特率設(shè)置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計(jì)算得到計(jì)數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。
為了便于觀察,當(dāng)每次測(cè)量電壓采集數(shù)據(jù)時(shí),單片機(jī)有端口輸出時(shí),用發(fā)光二極管LED指示。
軟件編程
軟件程序主要包括:下位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序、上位機(jī)可視化界面程序、單片機(jī)與PC串口通信程序。單片機(jī)采用C51語言編程,上位機(jī)的操作顯示界面采用VC++6.0進(jìn)行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中,借助“串口調(diào)試助手”工具,有效利用這個(gè)工具為整個(gè)系統(tǒng)提高效率。單片機(jī)編程
下位機(jī)單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機(jī)的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器,本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。
在采集程序中,單片機(jī)的編程操作要完全符合AD678的時(shí)序規(guī)范要求,在實(shí)際開發(fā)中,要不斷加以調(diào)試。最后將下位機(jī)調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。
人機(jī)界面編程
打開VC++6.0,建立一個(gè)基于對(duì)話框的MFC應(yīng)用程序,串口通信采用MSComm控件來實(shí)現(xiàn)。其他操作此處不贅述,編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)良好的人機(jī)界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運(yùn)行VC++6.0編程實(shí)現(xiàn)的Windows程序,整個(gè)樣機(jī)功能得以實(shí)現(xiàn)。
