航空機(jī)電工程論文大全11篇

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篇（1）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）12-0186-02

一、引言

微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)也Q為微機(jī)械（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System），是融合硅微加工、非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)設(shè)計和制作特征尺寸在微米量級的電子機(jī)械器件。微機(jī)電系統(tǒng)是集傳感、執(zhí)行、信號處理和控制電路、接口等于一體的微型器件或系統(tǒng)。常見的產(chǎn)品包括微加速度計、微流控芯片、微馬達(dá)等。目前，全球制造技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展環(huán)境正發(fā)生深刻變化，中國制造面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，而MEMS技術(shù)能服務(wù)于航空航天等諸多領(lǐng)域，具有巨大的經(jīng)濟(jì)前景和積極社會意義。近年來，針對MEMS領(lǐng)域的巨大人才需求，高等院校陸續(xù)開設(shè)了適合高年級本科生和研究生學(xué)習(xí)的MEMS專業(yè)課程，MEMS設(shè)計教學(xué)是其中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，目標(biāo)是使學(xué)生掌握與MEMS設(shè)計相關(guān)的理論、版圖設(shè)計、有限元計算、數(shù)據(jù)分析等，能應(yīng)用理論與方法獨(dú)立開展設(shè)計工作，培養(yǎng)符合現(xiàn)代MEMS設(shè)計所需的應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

二、問題分析

以往的MEMS課程對相關(guān)設(shè)計理論、方法、技術(shù)亦有一些介紹，但實(shí)踐環(huán)節(jié)較為薄弱。我國僅少數(shù)院校設(shè)有正規(guī)的MEMS專業(yè)，可借鑒的成熟教學(xué)模式少，我們在實(shí)踐中也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些問題：

1.教學(xué)重點(diǎn)確定。MEMS設(shè)計涉及知識點(diǎn)多，例如微流體力學(xué)、有限元等，都可以擴(kuò)展為獨(dú)立課程。如何確定教學(xué)重點(diǎn)，在有限學(xué)時內(nèi)將基本點(diǎn)講透徹，讓學(xué)生能確實(shí)掌握重點(diǎn)知識和有效開展實(shí)踐，是亟待解決的問題。

2.教材選擇。教材是教學(xué)過程中必不可少的工具，也是學(xué)生獲取知識的主要源泉，MEMS設(shè)計既涉及到多領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，同時也具有很強(qiáng)的實(shí)踐特征，需要學(xué)生能借助有限元等將理論應(yīng)用到器件設(shè)計中，而目前國內(nèi)的書籍或偏重概念和原理性的介紹，或是類似軟件使用說明書，難以找到能貫穿符合現(xiàn)代工程需要的由理論至實(shí)踐的設(shè)計類教材。

3.軟件實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體實(shí)施。軟件實(shí)踐是開展MEMS設(shè)計教學(xué)不可或缺的環(huán)節(jié)，由于MEMS設(shè)計中往往涉及到多個物理場的耦合計算，需要選擇合適的教學(xué)軟件和教學(xué)實(shí)例，難度和工作量要適中，便于學(xué)生在短時間內(nèi)熟悉基本操作，同時也要反映MEMS器件設(shè)計的特點(diǎn)，讓學(xué)生感覺到利用教學(xué)軟件逐步探究的樂趣。

三、教學(xué)方法改進(jìn)

1.教學(xué)計劃和教案的構(gòu)建。針對目前缺少合適教材的情況，教研組自行編制了適合高年級本科生和研究生的教案，如圖1所示，從種類繁多的MEMS器件中選擇了具有代表性的撓性微加速度計、微流控芯片、薄膜泵三類器件為對象。以器件的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為牽引，建立科學(xué)的授課體系結(jié)構(gòu)，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，逐步引入理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)、分析方法等。這三類器件的共性特點(diǎn)是：（1）能承載靜電學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)、熱力學(xué)等基本理論；（2）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對簡單，利用不太密集的網(wǎng)格劃分就可以得到相對滿意的結(jié)果，學(xué)生能夠在有限時間內(nèi)切實(shí)體會到多場耦合構(gòu)建、網(wǎng)格劃分、計算格式、后處理等技巧，提高了學(xué)習(xí)效率；（3）便于逐次推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，有助于提高學(xué)生興趣，降低學(xué)習(xí)難度。

2.軟件平臺的選擇。目前，市場上有許多能夠用于MEMS設(shè)計的軟件，其中一些功能非常強(qiáng)大，包括了版圖設(shè)計、工藝仿真與優(yōu)化等前后端模塊。考慮到實(shí)際需求，最終選擇Comsol軟件為工具，與其他軟件相比，雖然它在計算精度上略顯不足，但其具有適合于教學(xué)的獨(dú)有優(yōu)勢：（1）提供靈活便捷的多場耦合平臺，多場耦合是MEMS器件的重要特點(diǎn)，而Comsol在提供了強(qiáng)大的耦合模塊的同時，也提供了從基礎(chǔ)模塊自行構(gòu)建架構(gòu)的方法；（2）軟件運(yùn)行速度快、對硬件平臺要求不高，這使得借用公共機(jī)房就可以開展軟件實(shí)踐，并能在課堂有限時間內(nèi)完成授課―實(shí)踐―答疑―總結(jié)的過程。（3）提供了大量案例庫，為課后學(xué)習(xí)提供了參考。我們還引入了AutoCAD等輔助軟件，以彌補(bǔ)單一軟件的不足。

3.互動的上機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式。以往的授課中，教師在理論分析上耗費(fèi)時間較多，雖然能夠從基礎(chǔ)理論到器件分析的各層面進(jìn)行描繪。但受體裁制約，講授時間冗長，單元之間的前后關(guān)聯(lián)性過強(qiáng)，學(xué)生參與感差，教師則很難營造出活潑的互動教學(xué)氣氛。近年來，我們建立了多媒體互動教學(xué)的條件，以器件分類為根據(jù)，將教學(xué)內(nèi)容聚焦為既有關(guān)聯(lián)又獨(dú)立的若干單元，每單元均包含理論簡介、案例講解、答疑、實(shí)踐操作等，而將冗長的理論推導(dǎo)過程舍棄或留給學(xué)生課下自學(xué)。下面以低濃度物質(zhì)在微流道混合為例說明單元授課的具體實(shí)施方法：首先，簡要介紹微混合的應(yīng)用背景和定量指標(biāo)需求，解讀非穩(wěn)態(tài)對流―擴(kuò)散方程；然后借助Comsol軟件具體講解模型帶入、與流動模型的耦合、高階格式與低階格式的區(qū)別、Pe數(shù)約束條件，以及借助濃度分布圖等來分析結(jié)果等；再給出空白的幾何模型，讓學(xué)生根據(jù)要求獨(dú)立實(shí)踐；最后留出時間對共性問題答疑，并簡要介紹最新動態(tài)，提供文獻(xiàn)給學(xué)生課后擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

四、教學(xué)效果評估

1.通過學(xué)習(xí)后，學(xué)生普遍能夠?qū)⑽锢怼⒒瘜W(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)理論和軟件工具相結(jié)合，獨(dú)立解決MEMS器件耦合問題。以課后作業(yè)之一：“微混合器設(shè)計”為例：研究生經(jīng)學(xué)習(xí)后，能獨(dú)立構(gòu)思微混合器的結(jié)構(gòu)，完成模型設(shè)計和網(wǎng)格劃分，然后將電場―流場―溶質(zhì)分布結(jié)合進(jìn)行耦合計算，實(shí)現(xiàn)性能評估等，最后提交設(shè)計報告，有些設(shè)計體現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膭?chuàng)意。

2.學(xué)生能夠在后續(xù)的畢業(yè)論文或創(chuàng)新實(shí)踐中自覺綜合Comsol軟件及其他工具，解決實(shí)際微機(jī)電工程設(shè)計問題，包括慣性組件散熱、點(diǎn)膠控制、微射流等問題，并在后續(xù)實(shí)踐中與教師保持長期互動。其中部分方案體現(xiàn)出很強(qiáng)的多場耦合特色，教師也能從相關(guān)領(lǐng)域汲取營養(yǎng)，對具體需求有更深入了解。不僅達(dá)到了學(xué)以致用的目標(biāo)，也實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)相長”。

3.課堂氣氛活躍，學(xué)生勇于提問、勤于思考和動手，向教師反映學(xué)習(xí)MEMS設(shè)計“很有趣”、“學(xué)到了知識”、“原來如此！”等，并從自身感受出發(fā)，提出改進(jìn)教學(xué)的意見。

五、結(jié)語

篇（2）

引言

20世紀(jì)70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機(jī)矢量控制理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制電機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對電機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。

在交流電機(jī)矢量控制策略中，相電流采樣性能是一個重要的指標(biāo)。在對成本要求高的應(yīng)用場合，如何低成本地獲得好的電流采樣性能成為關(guān)鍵問題。

電流檢測通常有以下幾種方式：（1）電阻采樣；（2）霍爾電流傳感器；（3）電流互感器。電阻采樣通過測量電阻上的壓降來計算電流大小，適合于被測電流較小的場合。霍爾電流傳感器測量精度高、線性度好、響應(yīng)快、使用簡單，但價格比較昂貴。電流互感器體積較大，造價昂貴，適合于被測電流大的場合。對于小功率的伺服驅(qū)動器適合采用電阻采樣方式，文章以雙電阻電流采樣方式[1]展開分析。

1 雙電阻相電流的采樣原理

雙電阻采樣方式的典型電路如圖1所示，微處理器對某兩相電流通過采樣電阻進(jìn)行采樣，再根據(jù)iu、iv、iw的矢量和為零，即：iu+iv+iw=0的理論推算出第三相電流的值。從采樣電阻上獲取的電壓信號，經(jīng)過電壓偏置和放大[2]后，輸入到微處理器的A/D單元。雙電阻采樣的邏輯如圖2所示，電流采樣時刻是在三相上橋臂都截止的時刻進(jìn)行的，因為只有在這個時刻才能保證采樣電阻上均有反映該相電流的電流流過，只是此時可能采樣得到的電流是續(xù)流電流，不過續(xù)流電流也可以真實(shí)的反映相電流的值。由此可見，雙電阻采樣方法也可以實(shí)現(xiàn)三相定子電流的重構(gòu)。

根據(jù)以上分析，雙電阻采樣方法可以實(shí)現(xiàn)三相定子電流的重構(gòu)，不過由圖2可見該方案也存在電流采樣盲區(qū)問題，就是當(dāng)電流采樣相為電壓最大相時，如果該相占空比比較高的時候，電流可采樣的區(qū)間（電壓最大相下橋臂開通區(qū)間）就變得狹窄，考慮到IGBT剛切換時會有比較大的電流震蕩的問題，使得電流采樣誤差比較大。目前解決的辦法是限制電壓最大占空比，通用限制在95%以下。這里采樣電阻的選取很關(guān)鍵，負(fù)載一定時，如果采樣電阻的阻值小，則壓降小，在電機(jī)回路中不會產(chǎn)生很大的影響；如果采樣電阻的阻值過大，會引起電壓損耗，減小能量效率，且較大的阻值還會使負(fù)載電壓發(fā)生偏移，產(chǎn)生電磁干擾，產(chǎn)生系統(tǒng)對噪聲敏感等問題；此外選取采樣電阻時，還要考慮電阻的穩(wěn)定性能和阻值誤差[3]。

2 相電流的濾波

由于永磁同步電機(jī)的寬范圍調(diào)速及高速特性，在電機(jī)設(shè)計時不易獲得理想的正弦氣隙磁場[4]，同時電力電子裝置的非線性特性，導(dǎo)致在系統(tǒng)控制時采樣的相電流含有不規(guī)則的高次諧波和隨機(jī)干擾。再加上電流采樣電路的穩(wěn)定性及A/D轉(zhuǎn)換單元偏差的存在，更是加大了實(shí)際采樣到的電流波動。另外，在系統(tǒng)電路中采用的開關(guān)電源、大功率電磁鐵等電路，可能還會引起很大干擾。

可見，永磁同步電動機(jī)相電流中，含有各種高次、隨機(jī)的諧波。其中包含PWM斬波引起的高頻諧波，有因電機(jī)非正弦反電勢引起的低次諧波，還有電力電子線路因干擾出現(xiàn)的隨機(jī)脈沖。因此，在系統(tǒng)控制中，需要采用不同的硬件和數(shù)字濾波方法。硬件濾波是在電流采樣電路上增加LC濾波電路，用于去除逆變器的功率開關(guān)斬波引起的干擾。軟件濾波用于去除隨時脈沖干擾和由低次諧波引起的噪聲。

采用550W伺服驅(qū)動器（載波頻率16KHz），配4極15槽永磁同步電機(jī)進(jìn)行測試。在3500rpm輕負(fù)載下，用示波器分時測得U、V相電流如圖3所示，相電流波形除了由于斬波引起的高次諧波外，還由于電機(jī)反電勢、齒槽等影響，使相電流呈現(xiàn)的不是正弦波。

從處理器A/D轉(zhuǎn)換后，獲取的相電流數(shù)值如圖4所示，相電流又增加了由于A/D電路引起的隨機(jī)電流尖峰。

2.1 程序判斷濾波

對于隨機(jī)電流尖峰，通常采用限幅濾波法或限速濾波法[5]來實(shí)現(xiàn)消除。電機(jī)相電流是個動態(tài)的信號，既要考慮采樣值的實(shí)時性，又要顧及采樣值的連續(xù)性。文章實(shí)際采用如下濾波算法：設(shè)順序采樣時刻t1，t2，t3的采樣值分別為Y（1），Y（2），Y（3），ΔY1和ΔY2為根據(jù)現(xiàn)場情況確定的門限值，其中ΔY1

采用程序判斷濾波后，消除了隨機(jī)的電流尖峰，如圖5所示。

2.2 算術(shù)平均值法

圖5所示的相電流波形中還存在著低次諧波，由于它在時間域的頻率是不確定的，這里采用平均值濾波法[7]來處理，具體算法如式（2）所示。

算術(shù)平均值法對信號的平滑濾波程度完全取決于n。

當(dāng)n較大時，平滑度高，但靈敏度低，即外界信號的變化對測量計算結(jié)果Y的影響小；當(dāng)n較小時，平滑度低，但靈敏度高。電機(jī)相電流是個動態(tài)的信號，應(yīng)視具體情況選取n。采用算術(shù)平均值法濾波后，消除了圖5波形中的大部分低次諧波，如圖6所示。經(jīng)過兩次濾波后，相電流的波形得到了顯著的優(yōu)化。

3 系統(tǒng)的實(shí)驗結(jié)果

采用上述550W伺服驅(qū)動器和電機(jī)，在測功機(jī)上進(jìn)行相電流濾波前后的對比測試，結(jié)果如下：（1）電機(jī)3500rpm恒速運(yùn)行，測功機(jī)不加載時：控制器輸入功率由濾波前的73.47W下降到濾波后的55.01W。（2）電機(jī)3500rpm恒速運(yùn)行，測功機(jī)加1.3Nm扭矩進(jìn)行定點(diǎn)測試時：控制器的效率由濾波前的81.35%上升到濾波后的82.51%。

由上述結(jié)果可以看出，采用了相電流濾波的伺服系統(tǒng)，減少了功耗，提升了系統(tǒng)的效率。

4 結(jié)束語

由以上分析及實(shí)驗結(jié)果可以看出，在采用雙電阻相電流采樣的伺服控制系統(tǒng)中，通過復(fù)合數(shù)字濾波方法能夠?qū)⒂蒔WM斬波引起的高頻諧波、電機(jī)非正弦反電勢引起的低次諧波、電力電子線路因干擾出現(xiàn)的隨機(jī)脈沖等因素引起的相電流噪聲得到有效的抑制，提高了電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，有效改善了系統(tǒng)的效率。

參考文獻(xiàn)

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篇（3）

中圖分類號:TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0052-02

三維反求技術(shù)在現(xiàn)代化的加工中應(yīng)用越來越廣泛,但三維反求技術(shù)應(yīng)用方面的文章卻不多,為此本文作了以下介紹。

反求技術(shù)可以在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上解剖、深化設(shè)計和再創(chuàng)造,可有效改善技術(shù)水平,提高生產(chǎn)率,增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力,是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段。據(jù)統(tǒng)計,各國70%以上的技術(shù)源于國外,逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段,使產(chǎn)品研制周期縮短40%以上。研究反求技術(shù),對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,具有重要的意義。

一、三維反求技術(shù)

(一)三維反求技術(shù)的概念

三維反求技術(shù)亦稱為逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年來 CAD/CAM技術(shù)領(lǐng)域研究的―個熱點(diǎn)。簡單地講,如果把傳統(tǒng)的從構(gòu)思-設(shè)計-產(chǎn)品這個過程稱為正向工程的話,那么,產(chǎn)品模型(或?qū)嵨?- CAD信息模型-CAM或快速原型件這個過程就稱為反求工程。

(二)三維反求技術(shù)得原理及工作流程

三維反求技術(shù)包括影像反求、軟件反求及實(shí)物反求等三方面。目前相對最多人研究的是實(shí)物反求技術(shù)。它是研究實(shí)物CAD模型的重建和最終產(chǎn)品的制造。狹義來說,三維反求技術(shù)是將實(shí)物模型數(shù)據(jù)化成設(shè)計、概念模型,并在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行分析、修改及優(yōu)化等技術(shù)。

1.工作原理。三維反求技術(shù)是利用電子儀器去收集物體表面的原始數(shù)據(jù),之后再使用軟件,計算出采集數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo),并得到對應(yīng)的顏色。掃描儀是對物體作全方位的掃描、然后整理數(shù)據(jù)、三維造型、格式轉(zhuǎn)換、輸出結(jié)果。整個操作過程,可以分為四個步驟:(1)物體數(shù)據(jù)化:普遍采用三坐標(biāo)測量機(jī)或激光掃描儀來采集物體表面的空間坐標(biāo)值;(2)從采集的數(shù)據(jù)中分析物體的幾何特征:依據(jù)數(shù)據(jù)的屬性,進(jìn)行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設(shè)計及加工特征;(3)物體三維模型重建:利用CAD軟件,把分割后的三維數(shù)據(jù)作表面模型的擬合,得出實(shí)物的三維模型;(4)檢驗、修正三維模型。

2.工作流程。三維反求的典型工作流程主要是對現(xiàn)有的實(shí)物,使用數(shù)據(jù)化的儀器,準(zhǔn)確、快速地采集表面輪廓的空間坐標(biāo)值,然后構(gòu)建曲面、經(jīng)CAM軟件產(chǎn)生CNC加工刀路,在CNC機(jī)床上把實(shí)物模型制造出來或利用快速原型制造機(jī),把實(shí)物原型制造出來。在產(chǎn)品設(shè)計方面,采集的空間坐標(biāo)值,可對實(shí)體三維模型,作復(fù)雜的修改或再創(chuàng)新。快速原型制造機(jī)可讀取STL格式的文檔,可以由云點(diǎn)直接轉(zhuǎn)換或在建造的曲面、實(shí)體三維模型中轉(zhuǎn)換。

二、三維反求技術(shù)的應(yīng)用綜合

三維反求技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛,一些高技術(shù)含量的航空、航天工業(yè),汽車工業(yè)都采用了此項技術(shù)于產(chǎn)品研發(fā)及制造。在制造工業(yè)中,采集的數(shù)據(jù)用于模具制造,產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā),例如消費(fèi)性的電子產(chǎn)品等。

此外,反求技術(shù)配合快速原型制造技術(shù),更能發(fā)揮快速原型技術(shù)的優(yōu)勢、擴(kuò)大它的應(yīng)用范疇。憑借反求技術(shù)及有關(guān)的軟件,設(shè)計者可以快速制造實(shí)物,同時可以快速對實(shí)物修改、優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計,這樣便可以縮短產(chǎn)品設(shè)計的周期,加速新產(chǎn)品的出現(xiàn),提高公司的競爭力。三維反求技術(shù)的應(yīng)用綜合如下:

1.從概念到快速原型制造。在產(chǎn)品設(shè)計中,有些實(shí)物很難利用CAD軟件來建造CAD模型來表達(dá)設(shè)計概念,但有了三維反求技術(shù)后,便很快從實(shí)物轉(zhuǎn)換成設(shè)計模型。

2.快速制造模具。技術(shù)人員利用反求技術(shù)掃描實(shí)物,然后把采集得到的數(shù)據(jù),通過專門的軟件,如Renishaw公司的Tracecut軟件,直接產(chǎn)生刀路,輸出到數(shù)控加工中心,制造出模具來。這種情況,在汽車的后市場(after market)及電子消費(fèi)品特別普遍。汽車的原廠零部件相對較貴,所以傾向于尋找代替品,價格相對便宜的。由于市場相當(dāng)龐大,所以誘發(fā)一批廠家生產(chǎn)這些代替品。由于沒有原廠產(chǎn)品技術(shù)資料,如實(shí)物的工程圖或CAD模型,他們只好利用反求技術(shù),采集實(shí)物的三維數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化成刀路,直接制造模具。另一種情況是一些停產(chǎn)老產(chǎn)品,現(xiàn)在有需求。由于停產(chǎn)多時,原始數(shù)據(jù)都沒有了,只好把現(xiàn)有的實(shí)物掃描、采集數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)成刀路來制造模具,實(shí)現(xiàn)再次生產(chǎn)。

3.美觀設(shè)計領(lǐng)域。例如汽車外形設(shè)計,廣泛采用真實(shí)比例的木質(zhì)或泥塑模型來評估整體設(shè)計效果,此時需用逆向工程的設(shè)計方法。

4.仿制流線型、形狀復(fù)雜而且無法用人工方法準(zhǔn)確量度的實(shí)物。航空、航天器的有些零部件流線型特別強(qiáng),一般的測量儀器是絕對無法準(zhǔn)確測量其曲面。反求技術(shù)便可以在一個面積細(xì)小表面上采集上百萬、上千萬的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),之后便可以通過軟件建造曲面。在一個相等面積的表面,三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)愈多,建造的曲面便愈準(zhǔn)確。

5.產(chǎn)品復(fù)制、修改、設(shè)計。當(dāng)實(shí)物被數(shù)據(jù)化后,技術(shù)人員便可建造CAD實(shí)體模型、曲面,這樣設(shè)計師便可以迅速在軟件上作有關(guān)的產(chǎn)品修改、創(chuàng)新的設(shè)計。

三、反求技術(shù)未來展望

隨著國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及,更容易獲取資訊,商業(yè)競爭日趨激烈,要取勝就要不斷的有新產(chǎn)品投放到市場,縮短生產(chǎn)周期是競爭一個重點(diǎn)策略。反求技術(shù)在時間方面發(fā)揮了它的作用,所以會廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)。在技術(shù)方面,軟件的快速開發(fā),使數(shù)據(jù)的運(yùn)算更快、掃描后數(shù)據(jù)處理更容易;圖像攝像機(jī)的發(fā)展,使采集的數(shù)據(jù)更多、更快。這樣,掃描速度便可以更快,掃描精度更高。綜上所述,反求技術(shù)將會有更大的發(fā)展空間,應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。

參考文獻(xiàn)

[1]唐榮錫.CAD/CAM技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1994.

[2]王先逵.計算機(jī)輔助制造[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.

[3]許智欽.3D逆向工程技術(shù)[M].北京:中國計量出版社,2002.

篇（4）

后來，我真的走進(jìn)了北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，離“醫(yī)生”和“博士”兩個夢想都非常接近。多少次夢見大學(xué)城秀美的校園，真正走進(jìn)協(xié)和。卻感受到了大學(xué)的另一種內(nèi)涵。協(xié)和醫(yī)學(xué)院的校園很小，幾乎位于北京市中心，在東單三條，距王府井非常近。在這樣的鬧市當(dāng)中，協(xié)和醫(yī)學(xué)院卻算是個非常安靜的地方。在這片不大的校園里，處處可以看見學(xué)生夾著書本匆匆走過的身影。我喜歡走在寧謐的校園里，看著大家奮斗的身影。

協(xié)和醫(yī)學(xué)院有悠久的歷史，由美國洛克菲勒基金會于1917年創(chuàng)辦，是我國最早設(shè)置八年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)和護(hù)理本科教育的重點(diǎn)醫(yī)學(xué)院校。同時，她與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)行院校合一的管理體制，為學(xué)校提供了雄厚的師資力量和科研條件。此外，協(xié)和還與清華保持著緊密的聯(lián)合辦學(xué)關(guān)系，協(xié)和醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生和研究生畢業(yè)證書、學(xué)位證書會蓋上“清華大學(xué)”和“北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院一清華大學(xué)醫(yī)學(xué)部”兩個公章。

回首近百年校史。多位醫(yī)學(xué)大家從協(xié)和走出，成為各個專科領(lǐng)域的棟梁。黃家駟、吳階平、巴德年、林巧稚……一個個輝煌的名字書寫著協(xié)和的歷史，而年輕的我們，將帶上青春的熱忱與醫(yī)者的責(zé)任，在醫(yī)學(xué)史上寫下新的一筆。

中國地質(zhì)大學(xué)　屈霜琳

中國地質(zhì)大學(xué)為教育部和國土資源部共建，以地質(zhì)、資源、環(huán)境、地學(xué)工程技術(shù)為強(qiáng)勢專業(yè)，是一所理、工、文、管、經(jīng)、法多學(xué)科共同發(fā)展的“211工程”重點(diǎn)大學(xué)。

仍然清晰地記得接到地大通知書的那天，喜悅之外，還感到了一種壓力。地質(zhì)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)時普遍被認(rèn)為將從事比較艱苦，常年外出的工作。作為女生，我的壓力尤其大。好在，后來幾年的大學(xué)生活改變了我原有的想法。

其實(shí)，在地大像我這樣的女生并不少，有些在文科院系，當(dāng)然也有典型的工科女。而我們，并沒有太多地去想將要面對怎樣的艱難旅程，更多是抓住現(xiàn)在的夢想。我在大二的時候決定了要考研，并希望將來能從事礦物學(xué)的科研工作。而每年，也都有很多畢業(yè)生去到國內(nèi)外各大科研機(jī)構(gòu)和高校，在地質(zhì)科研領(lǐng)域走得更遠(yuǎn)。

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)成立于建國后的1952年，現(xiàn)有中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)兩個獨(dú)立的辦學(xué)實(shí)體。地大(北京)有博士生導(dǎo)師135名，中國科學(xué)院院士7名，俄羅斯外籍院士4名。他們作為學(xué)科帶頭人，為地質(zhì)事業(yè)培養(yǎng)了大批人才，使得各個實(shí)驗室的實(shí)力日益雄厚。目前，學(xué)校擁有一個國家重點(diǎn)實(shí)驗室――地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源實(shí)驗室。兩個國家級專業(yè)實(shí)驗室――礦物巖石材料開發(fā)與應(yīng)用實(shí)驗、地質(zhì)超深鉆探技術(shù)實(shí)驗室，以及兩個教育部重點(diǎn)實(shí)驗室和四個國土資源部開放實(shí)驗室等，這些并不僅僅是榮譽(yù)的光環(huán)，更體現(xiàn)了學(xué)校雄厚的科研實(shí)力。

轉(zhuǎn)眼，我在地大已經(jīng)度過了四年的時光，未來的三年，我仍然會在地大延續(xù)我的夢想。作為地道的地大人，總理提出的“艱苦樸素，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)將時刻鞭策我們，走向更遠(yuǎn)的未來，更努力地去追求我的夢想。

北京航空航天大學(xué)　陳卓

喜歡在初夏溫暖的早晨，拿上一本外語書，在晨讀園的一個角落里讀課文，陽光灑在身上，那一刻，我是幸福的。喜歡和同學(xué)坐在湖邊，談?wù)劕F(xiàn)在，還有未來，看著眼前秀美的校園，那一刻，你會覺得過去所有的努力都值得。喜歡一個人坐在籃球場邊，看男孩們賣力地打球，汗水浸透了他們的衣服，那些帥氣的臉龐綻放出年輕的光彩，那一刻，恍若回到了中學(xué)時代。

在北航，帥氣的男生是一道風(fēng)景，從圖書館、教學(xué)樓到體育場、航空館，處處都有他們的風(fēng)采。作為國內(nèi)航空航天領(lǐng)域的最高學(xué)府，北航每年都是報考熱門，承載著一代代年輕學(xué)子的夢想。

北航現(xiàn)隸屬于工業(yè)和信息化部。是國家“211工程”和“985工程”建設(shè)的重點(diǎn)高校。自1952年建校以來，北航一直是國家重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)，為國家航空行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)了大批人才。

學(xué)校現(xiàn)有在校本科生1.3萬人，共有26個學(xué)院，54個本科專業(yè)。144個碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。49個博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，研究生教學(xué)質(zhì)量居國內(nèi)前列。為有志于從事學(xué)術(shù)研究的學(xué)生提供了廣闊的發(fā)展空間。

作為以航空航天為特色的大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院、電子信息工程學(xué)院、自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院、能源與動力工程學(xué)院、航空科學(xué)與工程學(xué)院等吸引了無數(shù)學(xué)子的目光，分?jǐn)?shù)線年年居高不下。

如果你有邀游藍(lán)天的夢想，北航一定是你的最佳選擇。1993年，北航飛行學(xué)院成立并第一屆招生。飛行學(xué)院由北航與中國南方航空股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)辦，旨在培養(yǎng)高素質(zhì)民航飛機(jī)駕駛?cè)瞬拧W(xué)生在校期間不僅要參加飛機(jī)構(gòu)造、發(fā)動機(jī)、航空氣象等專業(yè)理論課學(xué)習(xí)，還要赴澳大利亞南航西澳飛行學(xué)院進(jìn)行為期12個月的實(shí)際飛行訓(xùn)練，在高年級返回北航進(jìn)行畢業(yè)論文設(shè)計和理論執(zhí)照考試，之后再到南方航空公司各分公司進(jìn)行實(shí)習(xí)。

作為工科見長的大學(xué)，北航學(xué)生的業(yè)余生活也毫不遜色。我們不僅努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，同時積極參加各種社團(tuán)活動。學(xué)校現(xiàn)有一百余個學(xué)生社團(tuán)，緊張的學(xué)習(xí)之余，我們奔波于各個社團(tuán)之間。不僅充分發(fā)揮自己的特長，還結(jié)識了一群志同道合的朋友。作為曾經(jīng)的文學(xué)小青年。我加入了凌云文學(xué)社，在北航的校報上留下了自己的青春記憶。

這就是我的母校――北京航空航天大學(xué)，在這里，夢想起航。

北京化工大學(xué)　丁健東

仍然記得去年入學(xué)時的興高采烈，是的，我終于來北京了。

走在北化的校園，第一次體會到了真實(shí)的成就感。這一年，我十九歲，考上了夢寐以求的北京化工大學(xué)。聽學(xué)長說，在北化的四年，我們要在兩個校區(qū)生活，大一大二在北校區(qū)，位于昌平東關(guān)，離市里較遠(yuǎn)，這里遠(yuǎn)離都市的喧囂，環(huán)境不錯，交通也比較便利。清靜的環(huán)境非常容易使剛剛進(jìn)人大學(xué)的我們靜下心，開始大學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。大三大四和研究生則住在東校區(qū)，處于東城區(qū)與朝陽區(qū)的交接處，校門口就有地鐵，交通十分便利。

在北化這一年，我對北化人勤奮刻苦的精神有了越來越深的體會。從早上的晨讀，到晚自習(xí)圖書館的奮筆疾書，校園里處處都有我們奮斗的身影。

北京化工大學(xué)建校于1958年，是教育部直屬的“211工程”大學(xué)。學(xué)校的工科實(shí)力十分突出，文、法、管、經(jīng)濟(jì)等人文學(xué)科也獨(dú)具特色。學(xué)校設(shè)有化學(xué)工程學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、機(jī)電工程學(xué)院、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院等11個學(xué)院，涵蓋42個本科專業(yè)。化學(xué)工程與技術(shù)、材料學(xué)和化工過程機(jī)械作為3國家級重點(diǎn)學(xué)科，學(xué)術(shù)水平處于國內(nèi)一流，國際前列。

學(xué)校在人才培養(yǎng)方面。也有人性化與多樣化的特征。考生入學(xué)時按大類招生，方便后期學(xué)生了解自己的興趣，做好專業(yè)選擇。此外。學(xué)校還建立了優(yōu)秀生重點(diǎn)培養(yǎng)模式。優(yōu)秀學(xué)生可自主選擇專業(yè)并實(shí)習(xí)導(dǎo)師制，享受優(yōu)秀生獎學(xué)金。

大學(xué)之大，還在于大師。北化現(xiàn)有博士學(xué)位教師484人，兩院院士9人，他們中的多人從北化走出，如今又將汗水灑在這片熱土。他們書寫了北化的歷史篇章，而未來，還需要我們這代年輕學(xué)子去拼搏。

北京印刷學(xué)院　李薇

如今。國內(nèi)以傳媒見長的大學(xué)并不少，而將印刷作為特色的高校，北京印刷學(xué)院則是唯一一家。這正是我選擇她的原因――地處北京這個文化中心，專業(yè)設(shè)置獨(dú)樹一幟。

篇（5）

現(xiàn)代機(jī)械制造所需要的大量數(shù)控技術(shù)人才主要來自相關(guān)專業(yè)的大中專院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。為滿足實(shí)踐性教學(xué)培訓(xùn)的需求，需要建立專門的機(jī)加工實(shí)訓(xùn)基地投人大量的數(shù)控設(shè)備及場地，其成本非常高昂；并且學(xué)生在操作初學(xué)階段，非常容易發(fā)生刀具與工件、夾具 、機(jī)床的干涉和碰撞現(xiàn)象，既造成 了易耗品的浪費(fèi)，又使實(shí)訓(xùn)教師勞動強(qiáng)度加大，造成人力的浪費(fèi)。因此 ，某職業(yè)技術(shù)學(xué)院對數(shù)控初學(xué)階段的學(xué)生首先安排在數(shù)控仿真室進(jìn) 行學(xué)習(xí)，然后再采 用虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，vn)技術(shù)實(shí)行課堂、實(shí)習(xí)指導(dǎo)一體化化教學(xué)。VR技術(shù)主要利用計算機(jī)對機(jī)械制造的作業(yè)環(huán)境、過程進(jìn)行完全可視化模擬 ，評價各個焦點(diǎn)對象 (機(jī)床、待加工件、刀具等 )的運(yùn)動 ；然后通過數(shù)據(jù)線將 G代碼傳輸?shù)綄?shí)際機(jī)床 ，使傳統(tǒng)的 VR技術(shù)與現(xiàn)實(shí)場景結(jié)合起來 ，形成 “虛擬 +現(xiàn)實(shí)”的模式。

圖 1為 “虛擬 +現(xiàn)實(shí)”示意圖。作者僅從計算機(jī)虛擬動畫技術(shù)來模擬實(shí)際的銑削加工。

1 典型零件結(jié)構(gòu)和 CAXA軟件數(shù)控仿真加工

1．1 典型零件結(jié)構(gòu)

圖2所示為數(shù)控銑削加工零件。該零件長度為120mm，寬度為 100mm，厚度為 20mm，除了需要加工上面的成型面外，還要加工兩個深孔，采用的毛坯材料為45鋼。

1．2 零件的數(shù)控模擬仿真

數(shù)控機(jī)床通過零件程序?qū)ζ浼庸み^程進(jìn)行控制零件程序的正確與否直接決定加工質(zhì)量和效率的高低，而且不正確的加工程序還會導(dǎo)致生產(chǎn)事故。零件程序的檢驗方法有幾種。方法之一是在正式加工前讓機(jī)床空運(yùn)行，空運(yùn)行只能對機(jī)床運(yùn)動是否正確即有無干涉碰撞作粗略的估計；而若用實(shí)物試切的方法，則可對加工過程是否正常及加工結(jié)果是否滿足要求作出較準(zhǔn)確的判斷。但試切是一項費(fèi)時且昂貴的工作，其效率很低而且需要增加生產(chǎn)成本，此外試切過程的安全性也得不到保障。在計算機(jī)上利用三維圖形技術(shù)對數(shù)控加工過程進(jìn)行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序迅速進(jìn)行修改，免除反復(fù)試切過程，降低材料消耗和生產(chǎn)成本，提高工作效率。因此，數(shù)控加工過程中的計算機(jī)仿真是 NC程序高效、安全和有效的檢驗方法。

1．2．1

CAM軟件生成刀具軌跡，輸出 NC程序代碼

毛坯是用來選擇刀具、確定切削用量和計算粗加工刀具軌跡的重要依據(jù)。在完成零件造型設(shè)計之后，選擇加工定義毛坯命令，彈出定義毛坯對話框，在毛坯定義中選擇參照模型方式，則毛坯尺寸調(diào)整 為120mm×100mm X 20mm，如圖 3所示。首先選擇等高線加工的加工方式。然后設(shè)置軟件要求的一些參數(shù)，諸如加工邊界、刀具參數(shù)、走刀方式、切削用量參數(shù)等，再由編程人員在屏幕上拾取要加工的實(shí)體邊界，最后由 CAM軟件自動生成刀具加工軌跡，如圖4所示，再經(jīng)后置處理，生成 NC程序代碼，NC程序代碼如圖5所示。

1．2．2 CAM軟件三維加工仿真

CAM軟件自動生成 NC程序代碼之后，軟件要進(jìn)行語法檢錯與譯碼，轉(zhuǎn)換成仿真模塊所接受的格式，然后刀具軌跡計算模塊計算刀具軌跡，驅(qū)動軟件實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)動。同時控制刀具沿軌跡走刀，對毛坯切削的動態(tài)圖像顯示過程進(jìn)行全方位的模擬仿真，如圖6所示 ，并對代碼進(jìn)行反讀校驗。仿真過程可以隨意放大、縮小和旋轉(zhuǎn)，便于觀察 細(xì)節(jié)；可 以調(diào)節(jié)仿真速度；能顯示多道加工軌跡的加工結(jié)果；仿真過程中可以檢查刀柄 干涉 、快速移動過程(G00)中的干涉、刀具無切削刃部分的干涉情況；可以將切削余量用不同顏色 區(qū)分表示，并把切削仿真結(jié)果與零件理論形狀進(jìn)行比較。靈活、強(qiáng)大的加工仿真將加工的風(fēng)險降為最低。

2 VNUC軟件中的數(shù)控仿真加工

在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，有很多問題需要解決，諸如實(shí)訓(xùn)設(shè)備少，學(xué)生多，設(shè)備無法分配；實(shí)訓(xùn)教學(xué)的安全問題；教師在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的勞動強(qiáng)度太，神經(jīng)高度緊張等。為了解決這些問題，在實(shí)訓(xùn)初級階段，建議在數(shù)控仿真軟件上進(jìn)行操作練習(xí)。

VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計算機(jī)虛擬動畫技術(shù)來模擬實(shí)際機(jī)床的加工過程，用它驗證數(shù)控加工程序的可靠性，預(yù)測切削過程的正確性，減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。VNUC數(shù)控加工仿真軟件是讓學(xué)生在操作真正機(jī)床前先充分掌握安裝了不同類型數(shù)控系統(tǒng)的加工仿真操作，同時通過仿真演示積累一定的數(shù)控加工操作經(jīng)驗，用起來形象、科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)。

選擇華中世紀(jì)星數(shù)控銑床，安裝毛坯和刀具，進(jìn)行機(jī)床回零操作，然后進(jìn)行對刀，并把刀具偏置值輸入到 G54坐標(biāo)系中，最后把 CAXA生成的 NC代碼加載到 VNUC數(shù)控加工仿真軟件里，這時選擇 自動加工方式，再循環(huán)啟動就可以進(jìn)行仿真加工了。圖7為在VNUC數(shù)控加工仿真軟件里進(jìn)行仿真加工。然后把NC程序代碼通過工廠的局域網(wǎng)送到車間進(jìn)行實(shí)際加工，加工之前再校驗 G代碼功能，看一下加工代碼的軌跡形狀，做到加工之前心 中有數(shù)。這樣就形成“虛擬 +現(xiàn)實(shí)”的仿真模式，將虛擬的機(jī)床運(yùn)動與實(shí)際的數(shù)控操作融為一體。

3 結(jié)束語

“虛擬 +現(xiàn)實(shí)”的仿真模式彌補(bǔ)了僅 CAM軟件仿真的不足，將虛擬的機(jī)床運(yùn)動與實(shí)際的數(shù)控操作融為一體，可使用戶既掌握數(shù)控機(jī)床加工的基本原理，又掌握數(shù)控系統(tǒng)操作的基本技能。因此，“虛擬 +現(xiàn)實(shí)”的仿真模式是以計算機(jī)虛擬機(jī)床代替真實(shí)機(jī)床，可以減少培訓(xùn)成本，保證培訓(xùn)質(zhì)量。具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的發(fā)展前途。

參考文獻(xiàn)

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【2】陳樂堯，王興波．一種新的數(shù)控車削仿真系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程技術(shù) ，2005(9)：81—83．

篇（6）

中圖分類號：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-2374（2012）04-0112-02

數(shù)據(jù)記錄儀在航空、車載、船舶等領(lǐng)域已經(jīng)大量應(yīng)用。NAND FLASH作為記錄儀中的存儲介質(zhì)已經(jīng)得到普遍認(rèn)可，如彈載數(shù)據(jù)記錄儀、機(jī)載記錄儀、多通道測試記錄儀等。而記錄儀的數(shù)據(jù)讀取方法，目前普遍采用USB1.1或RS232等低速接口實(shí)現(xiàn)，如嵌入式超載監(jiān)控記錄儀采用CH375 USB1.1模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，采用DSP的串口將數(shù)據(jù)傳至計算機(jī)。上述系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的記錄和讀取都合并到記錄儀中，然而讀取數(shù)據(jù)部分在系統(tǒng)記錄過程中是多余的，完全可將記錄和讀取獨(dú)立開，以減輕記錄系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度。同時，大多系統(tǒng)采用低速通信接口讀取NAND FLASH中的數(shù)據(jù)，然而隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)記錄儀的記錄數(shù)據(jù)量要求越來越高，USB1.1或RS232的通信速率已不能滿足實(shí)際需求。

一、方案框架

方案整體上采用USB2.0、FPGA、SRAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

為了增加系統(tǒng)的靈活性，在FPGA中建立NIOSII 32位處理器。計算機(jī)可以同過USB2.0接口向采集器發(fā)送讀數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)命令。采集器接收到命令后，通過NIOSII 解析命令。SRAM作為NIOSII的程序運(yùn)行存儲器和FLASH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

二、方案實(shí)現(xiàn)

（一）硬件電路設(shè)計

CY7C68013A芯片與FPGA的主要通信接口采用Slave FIFO方式，該模式已有大量論文進(jìn)行過研究6,7,8。IS61LV25616芯片直接與FPGA連接。由于NAND FLASH的接口電平為3.3V，因此可以跟EP2C8Q208 FPGA芯片直接進(jìn)行連接，使用過程中，采集器通過數(shù)據(jù)排線方式連接至數(shù)據(jù)記錄儀。

（二）FPGA硬件程序設(shè)計

1．FPGA與CY7C68013A接口。

FPGA與CY7C68013A接口的高速slave fifo程序模塊如圖2所示。UsbCtrl模塊實(shí)現(xiàn)與CY7C68013A的slave fifo接口通信，UsbFifoIn和UsbFifoOut是FPGA芯片內(nèi)存儲器資源建立的FIFO存儲器，16位寬，1024深度。由于slave fifo模式在USB端是BULK模式，因此必不可少的會出現(xiàn)傳輸?shù)却詾榱吮ＷC數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸過程中不丟失以及提高傳輸速度，系統(tǒng)中加入這兩個FIFO。ExtCtrl模式起到FIFO接口邏輯控制作用。該模塊提供了標(biāo)準(zhǔn)的WR、RD、DIR、WRFULL、RDEMPTY、DATA[15:0]接口。

2．FPGA與CY7C68013A接口的低速命令模塊。

FPGA與CY7C68013A的低速命令接口模塊如圖3所示。ParaCtrl模塊與CY7C68013A的PC[7:0]、PA0、PA1、PA3通信，實(shí)現(xiàn)傳輸計算機(jī)發(fā)送的控制命令和返回采集器的狀態(tài)信息。ParaFifoIn和ParaFifoOut為命令輸入輸出FIFO緩沖區(qū)和返回狀態(tài)信息緩沖區(qū)。UartCtrl模塊實(shí)現(xiàn)上述兩個FIFO的通信轉(zhuǎn)換接口，將USB的低速接口轉(zhuǎn)換成串口通信時序，方便與NIOSII連接。

3．NIOSII 的配置。

在SOPC BUILD 中對NIOSII的配置如圖4所示：

Uart_1模塊用于解析2.2.2節(jié)所述計算機(jī)命令和返回狀態(tài)。Nf_ 等8個模塊實(shí)現(xiàn)FLASH芯片的接口。USB_等7個模塊實(shí)現(xiàn)與高速USB數(shù)據(jù)傳輸模塊接口。Sram模塊控制擴(kuò)展的IS61LV25616芯片。

（三）NIOSII 軟核程序設(shè)計

NIOSII軟核主程序流程圖如圖5所示。采集器接收計算機(jī)發(fā)送的串口命令，如果是0xeb5a，則讀取FLASH芯片中有效數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過高速USB接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)，發(fā)送完畢返回狀態(tài)信息。如果是0xbdce，則擦除整塊FLASH，擦除完畢返回狀態(tài)信息。

（四）計算機(jī)軟件

計算機(jī)軟件由兩部分構(gòu)成，驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，驅(qū)動程序采用CYPRESS公司提供的驅(qū)動。應(yīng)用程序用VC++編寫。程序界面如圖6所示：

三、實(shí)驗驗證

采集器硬件電路板跟板載K9K8G08U0M NAND FLASH芯片的參數(shù)記錄儀連接，NIOSII軟核程序采用NIOSII IDE 的JTAG UART在線調(diào)試，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸測試。讀操作命令測試如圖7所示。圖中，左邊為計算機(jī)應(yīng)用程序，點(diǎn)擊讀取數(shù)據(jù)操作后，采集器讀取NAND FLASH完畢后，返回0x43狀態(tài)字。右邊是在NIOSII IDE在線調(diào)試中顯示的終端結(jié)果。NIOSII軟核程序開始運(yùn)行后，會根據(jù)讀取FLASH的ID來檢測FLASH是否已經(jīng)連接。如果連接正常，則等待計算機(jī)的操作命令。圖中顯示接收到計算機(jī)的讀FLASH命令。

四、結(jié)語

隨著參數(shù)記錄儀的普遍應(yīng)用，對記錄儀數(shù)據(jù)讀取器的需求也日益廣泛。文章提出了一種全新的基于USB2.0和NIOSII的采集器設(shè)計方案。該方案提高了讀取FLASH的數(shù)據(jù)速率。該參數(shù)采集器已經(jīng)在某機(jī)載參數(shù)記錄系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

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篇（7）

2校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺的構(gòu)建

與課堂理論教學(xué)不同，實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)需要依賴于儀器設(shè)備等硬件條件，因此需要結(jié)合學(xué)科的特點(diǎn)來構(gòu)建完成預(yù)定實(shí)踐教育功能的硬件平臺組成。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程一級學(xué)科包含機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械設(shè)計及理論、車輛工程、工業(yè)工程、精密與微納制造和航空宇航制造工程7376個二級學(xué)科，年招收碩士生350人，其中應(yīng)用型碩士研究生和全日制工程碩士240人左右。機(jī)械工程學(xué)科覆蓋的各個二級學(xué)科各具內(nèi)涵，互相獨(dú)立而又互為支撐，形成了各具特色的研究方向。機(jī)械工程領(lǐng)域工程碩士研究生的應(yīng)用能力培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下方面:①大型/復(fù)雜/先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計能力;②各種傳動及其檢測、控制技術(shù)應(yīng)用能力;③先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用能力;④機(jī)電融合應(yīng)用能力;⑤科技協(xié)作能力。這些能力的培養(yǎng)需要一系列超出單個課程的綜合實(shí)踐平臺來提供學(xué)生從實(shí)踐中鍛煉和掌握工程技術(shù)能力的實(shí)踐機(jī)會。依托校內(nèi)實(shí)踐基地，建設(shè)一個獨(dú)立于課程教學(xué)之外，支撐全院研究生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的工程實(shí)踐平臺具有重要意義。對于應(yīng)用型碩士研究生，應(yīng)該在機(jī)械工程一級學(xué)科的框架下，培養(yǎng)其對各相關(guān)研究方向的了解和掌握，培養(yǎng)出知識面廣博、適應(yīng)性廣的交叉復(fù)合型人才，因此，校內(nèi)實(shí)踐基地所建設(shè)的教學(xué)平臺應(yīng)體現(xiàn)出綜合性，并具有一定的輻射性，加強(qiáng)碩士研究生對機(jī)械工程領(lǐng)域相關(guān)研究方向的了解，拓展知識面，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。所建立的校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺的總體結(jié)構(gòu)校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺包括實(shí)驗平臺和實(shí)踐平臺兩個部分，其中實(shí)驗平臺用來支撐培養(yǎng)計劃中的實(shí)踐學(xué)分，由傳感及測試技術(shù)實(shí)驗子平臺、數(shù)字化制造技術(shù)實(shí)驗子平臺、機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗子平臺和微納米測量技術(shù)實(shí)驗子平臺組成;實(shí)踐平臺用來為學(xué)生提供一個實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、自由探索的實(shí)踐環(huán)境，由金屬零件少無切削制造技術(shù)工程實(shí)踐子平臺、空間機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐子平臺、數(shù)控運(yùn)動控制綜合實(shí)踐子平臺和液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應(yīng)用實(shí)踐子平臺組成。

2．1傳感及測試技術(shù)實(shí)驗子平臺傳感及測試技術(shù)是機(jī)械工程學(xué)科研究生必須掌握的一門偏重于基礎(chǔ)的技術(shù)，并且是其它眾多技術(shù)的基礎(chǔ)，因此該實(shí)驗子平臺的建設(shè)側(cè)重訓(xùn)練研究生對常用傳感器的基本原理及其典型應(yīng)用，使學(xué)生不但對傳感技術(shù)中所涉及的各種傳感器的測量原理和性能指標(biāo)有深入具體的認(rèn)識，而且還能夠針對具體的問題，選擇合適的傳感器完成相應(yīng)的檢測任務(wù)，為將來的學(xué)習(xí)和工作奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，提高應(yīng)用型研究生對相關(guān)專業(yè)理論的認(rèn)知、加強(qiáng)對專業(yè)技術(shù)工作適應(yīng)能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2．2數(shù)字化制造技術(shù)實(shí)驗子平臺該實(shí)驗子平臺以對數(shù)字化制造技術(shù)的原理和核心技術(shù)的理解為主，以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計和加工子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)共享一個服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)信息共享。以現(xiàn)有的CAD/CAM軟件和自行開發(fā)的數(shù)控技術(shù)、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配等軟件為基礎(chǔ)，為數(shù)字化設(shè)計、建模和仿真、加工技術(shù)的研究提供基本的實(shí)驗教學(xué)環(huán)境和條件。使學(xué)生掌握數(shù)字化制造技術(shù)在產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造、制造系統(tǒng)規(guī)劃等方面的應(yīng)用。

2．3機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗子平臺該實(shí)驗子平臺是一個具有一定規(guī)模的、模塊化的、可擴(kuò)展的機(jī)器人系統(tǒng)開放實(shí)驗平臺，子平臺的建設(shè)以常規(guī)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)為主，并兼顧機(jī)器人智能運(yùn)動控制和機(jī)構(gòu)空間復(fù)雜軌跡的實(shí)現(xiàn)等相關(guān)教學(xué)實(shí)驗。能夠進(jìn)行14個機(jī)器人技術(shù)方面的教學(xué)實(shí)驗，各實(shí)驗間既可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以聯(lián)合進(jìn)行;能根據(jù)教學(xué)的需求及課程的變化需求進(jìn)行迅速調(diào)整，以適應(yīng)實(shí)驗教學(xué)的需要。這些實(shí)驗要求學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計、編程和實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、分析和動手能力，促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)水平的提高，培養(yǎng)機(jī)械工程學(xué)科研究生的綜合技能和創(chuàng)新能力。

2．4微納米測量技術(shù)實(shí)驗子平臺隨著超精密加工技術(shù)和納米加工技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械加工表面形貌的微觀檢測提出了越來越高的要求。因此微納米檢測技術(shù)成為機(jī)械工程學(xué)科新的研究熱點(diǎn)。通過實(shí)驗教學(xué)，使學(xué)生掌握原子力顯微鏡測量原理、測試參數(shù)的選擇，數(shù)據(jù)處理知識。掌握利用原子力顯微鏡獲得力曲線，根據(jù)納米壓痕法的理論基礎(chǔ)及彈性接觸理論計算材料的機(jī)械力學(xué)特性，分析研究測量儀器的原理、精度、誤差及適用范圍。

2．5金屬零件少無切削制造技術(shù)工程實(shí)踐子平臺本子平臺對學(xué)生進(jìn)行金屬零件少無切削制造技術(shù)的實(shí)踐訓(xùn)練。學(xué)生通過設(shè)計制造零件的實(shí)踐，培養(yǎng)研究生:先進(jìn)綠色制造技術(shù)運(yùn)用能能力;產(chǎn)品制造生產(chǎn)線管理與運(yùn)用能力;數(shù)控等先進(jìn)裝備控制與運(yùn)用能力。

2．6空間機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐子平臺通過先進(jìn)傳動裝置的學(xué)習(xí)和拆裝，使學(xué)生了解、學(xué)習(xí)高性能諧波減速器等國外先進(jìn)傳動裝置的原理、設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)和工藝;由學(xué)生利用基本元部件設(shè)計并構(gòu)建機(jī)械系統(tǒng)，如多自由度關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)等。根據(jù)學(xué)生自己構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)，運(yùn)用機(jī)構(gòu)設(shè)計與動力分析軟件建立虛擬樣機(jī)，進(jìn)行仿真。學(xué)生為自己構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)配備運(yùn)動控制系統(tǒng)，利用計算機(jī)和PID控制來控制交、直流伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)期運(yùn)動目標(biāo)。

2．7數(shù)控運(yùn)動控制綜合實(shí)踐子平臺以機(jī)床運(yùn)動形式為主要控制目標(biāo)，運(yùn)動控制為主，順序控制為輔，訓(xùn)練學(xué)生機(jī)電系統(tǒng)計算機(jī)控制能力。實(shí)踐子平臺以單軸運(yùn)動模塊為基本單元，可搭建一軸、兩軸和三軸運(yùn)動控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)采用PC-Base運(yùn)動控制控制器為核心，交流伺服系統(tǒng)為基礎(chǔ)，形成一個開放式的、學(xué)生可實(shí)際搭建的(包括內(nèi)部控制軟件)實(shí)踐系統(tǒng)。

2．8液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應(yīng)用實(shí)踐子平臺該實(shí)踐子平臺對學(xué)生進(jìn)行流體傳動與控制重要基礎(chǔ)和綜合應(yīng)用的訓(xùn)練。平臺包含豎直液壓伺服搬運(yùn)、水平液壓傳動搬運(yùn)、氣動插拔銷三套子系統(tǒng)，訓(xùn)練學(xué)生:流體傳動與控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計能力、液壓伺服系統(tǒng)(位置和力及其切換)設(shè)計調(diào)試能力、液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試能力、氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

3校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)體系

在校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺構(gòu)建的基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案，構(gòu)建了校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)體系，根據(jù)兩類平臺的特點(diǎn)，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)，依托實(shí)驗平臺下設(shè)的4個子平臺建設(shè)了一門具有特色的實(shí)驗課程“機(jī)械工程學(xué)科應(yīng)用型研究生綜合實(shí)驗”，綜合實(shí)驗課程在內(nèi)容設(shè)置上立足機(jī)械工程學(xué)科的主干課程，從機(jī)械工程一級學(xué)科的角度去組織實(shí)驗教學(xué)的內(nèi)容，規(guī)劃建設(shè)的實(shí)驗項目既是對若干門學(xué)位課程內(nèi)容的深化和提升，又是對某門課程課內(nèi)實(shí)驗的強(qiáng)化，支撐研究生培養(yǎng)計劃中2學(xué)分的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以完成總計66學(xué)時的實(shí)驗教學(xué)，根據(jù)課程的設(shè)置和培養(yǎng)計劃，要求研究生從中選擇22學(xué)時進(jìn)行本門課程的實(shí)驗教學(xué)，以加強(qiáng)碩士研究生現(xiàn)代實(shí)驗方法和技能的訓(xùn)練和提高。在教學(xué)體系的建設(shè)上，實(shí)踐平臺是對實(shí)驗平臺的進(jìn)一步深化和運(yùn)用，目的是注重學(xué)生自主實(shí)踐能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計充分體現(xiàn)出開放性和探索性，學(xué)生利用平臺所提供的基本元件和模塊，根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)，自行搭建系統(tǒng)，獨(dú)立完成相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練項目。結(jié)合實(shí)踐平臺的硬件設(shè)備，建設(shè)了一門面向全院碩士生的實(shí)踐課程“機(jī)械工程綜合實(shí)踐”，以獨(dú)立實(shí)踐課程的形式來實(shí)現(xiàn)校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)功能，使本領(lǐng)域的應(yīng)用型研究生能夠經(jīng)歷一個相對完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計、制造、檢測和控制的工程應(yīng)用過程的基本訓(xùn)練，支撐研究生培養(yǎng)計劃中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)課程的設(shè)置和培養(yǎng)計劃，要求研究生從中選擇若干實(shí)踐項目進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。依托校內(nèi)實(shí)踐基地開設(shè)的兩門實(shí)驗實(shí)踐課程，初步確定了機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用型研究生的實(shí)踐教學(xué)體系。解決了應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱的問題;確立了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主體地位，以獨(dú)立的課程形式來加深課堂理論知識的理解，提高創(chuàng)新實(shí)踐的能力，滿足機(jī)械工程學(xué)科研究生培養(yǎng)方案中實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)計劃，為進(jìn)一步的分類培養(yǎng)模式改革提供實(shí)踐。

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1 引言

電子相冊也叫做數(shù)碼相框，是指可以不借助計算機(jī)能在LCD 液晶屏上顯示圖片的一種電子產(chǎn)品。電子相冊結(jié)合了數(shù)字電視技術(shù)、數(shù)字信號存儲技術(shù)和LCD液晶顯示技術(shù)，即將成為最受歡迎的個性化數(shù)碼產(chǎn)品之一。電子相冊繼承了相框的溫情和數(shù)碼的時尚，給人類的生活帶來了無窮的樂趣。鑒于電子相冊廣泛的用途，電子相冊的開發(fā)具有重要的意義和市場價值。雖然目前電子相冊還沒能普及，但隨著數(shù)碼照相機(jī)的普及，電子相冊將成為必不可少的配套產(chǎn)品，它也將會成為繼電視機(jī)、計算機(jī)之后人們生活中不可或缺的第三類顯示器件！本文提出了一種基于STM32系列單片機(jī) STM32F103RCT6的低功耗、低成本設(shè)計方案，該方案電路簡單，主要依靠軟件實(shí)現(xiàn)各項功能。而STM32 更是具有價格低、自身外設(shè)豐富、實(shí)時性能強(qiáng)、功耗低等特點(diǎn)。因此，進(jìn)行基于STM32平臺的電子相冊的設(shè)計具有重要的實(shí)用價值和理論意義。

2 硬件電路

本系統(tǒng)采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32作為主控制器，外擴(kuò)SD卡、TFT彩屏以及按鍵。STM32主控模塊：主要用來讀取存儲模塊中的數(shù)據(jù)，并且驅(qū)動LCD顯示。液晶顯示模塊：主要用來顯示BMP、JPG等格式的圖片。存儲模塊：主要用來存放BMP、JPG等格式的圖片。按鍵模塊：主要用來對圖片進(jìn)行翻頁。

2.1 STM32主控模塊

本設(shè)計選用的STM32系列單片機(jī) STM32F103RCT6 ，該芯片具有256KB閃存、48KB RAM、8個定時器、3個SPI、5個串口、1個FSMC接口以及64個通用IO口。該芯片是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的嵌入式處理器，其特點(diǎn)是高性能、低功耗、低成本。基于以上優(yōu)點(diǎn)，該設(shè)計采用此單片機(jī)作為主控芯片。

2.2 顯示模塊

本設(shè)計采用2.8英寸TFT-LCD屏作為顯示模塊，TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器，該顯示屏具有亮度好、層次感強(qiáng)、顏色鮮艷、對比度高等特點(diǎn)，在手機(jī)、MP4等產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。該顯示屏采用ILI9341作為控制器，采用16位80并口與外部連接，選用觸摸屏專用芯片XPT2046，可實(shí)現(xiàn)觸摸操作。

2.3 存儲模塊

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于許多電子產(chǎn)品中。例如數(shù)碼相機(jī)、PDA和多媒體播放器等。SD卡體積小、重量輕，但卻有容量大、數(shù)據(jù)傳輸率快、移動靈活以及安全性高等特點(diǎn)。SD卡只能使用3.3V的輸入輸出電平，故控制器一定要能夠支持3.3V電壓。設(shè)計中使用SPI模式，在SD卡收到復(fù)位信號，同時CS為低電平時啟用SPI模式。在SD卡初始化的時候，時鐘周期最大不能超過400KHZ。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

該設(shè)計通過CPU對SD卡中的BMP、JPG等格式圖片進(jìn)行處理、讀取，然后以幻燈片的形式在TFT彩屏上顯示出來，并通過按鍵控制圖片的切換。該設(shè)計的總體流程圖如圖1所示。

3.1 SD卡的讀取

常用的文件系統(tǒng)有FAT12/16/32等，F(xiàn)AT12管理8M左右的空間， FAT16管理2G的空間， FAT32管理2TB的空間。由于FAT32采用了更小的簇，這樣就可以更有效的保存數(shù)據(jù)，不會造成浪費(fèi)。通常SD卡上的數(shù)據(jù)信息由MBR（有的也沒有MBR）、DBR、FAT、FDT和數(shù)據(jù)區(qū)5個部分組成。MBR稱為主引導(dǎo)記錄區(qū)， DBR為操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)，F(xiàn)AT稱為文件分配表，F(xiàn)DT稱為文件根目錄表。

SD卡在進(jìn)行讀寫操作之前都必須首先對SD卡進(jìn)行的初始化。初始化SD卡時，SPI的時鐘不能太快。在初始化之后，再提高SPI的速率。剛開始要先發(fā)送至少74個時鐘信號，隨后就是寫入兩個命令CMD0與CMD1，使SD卡進(jìn)入SPI模式。SD卡的讀寫操作是通過發(fā)送SD卡命令完成的。SPI總線模式支持單塊（CMD24）和多塊（CMD25）寫操作，在需要讀取SD卡中的數(shù)據(jù)時，執(zhí)行命令字CMD17，首先接收到第一個響應(yīng)命令字節(jié)（0xFE），接著接收到512個字節(jié)的SD卡數(shù)據(jù)，最后接收到2個字節(jié)的CRC驗證碼。

3.2 液晶顯示屏的控制

ILI9341液晶控制器的主要使用6個重要的命令：0XD3，是讀ID4指令，用于讀取LCD控制器的ID；0X36，是存儲訪問控制指令，可以控制ILI9341存儲器的讀寫方向；0X2A，是列地址設(shè)置指令，在從左到右，從上到下的掃描方式（默認(rèn)），該指令用于設(shè)置橫坐標(biāo)；0X2B，是頁地址設(shè)置指令，在從左到右，從上到下的掃描方式（默認(rèn)），該指令用于設(shè)置縱坐標(biāo)；0X2C，是寫GRAM指令，在發(fā)送該指令之后，便可以往LCD的GRAM里面寫入顏色數(shù)據(jù)了，該指令支持連續(xù)寫；0X2E，是讀GRAM指令，用于讀取ILI9341的顯存（GRAM）。

3.3 圖片解碼

我們常用的圖片格式有很多，最常用的有三種：JPEG（或JPG）、BMP和GIF。其中JPEG（或JPG）和BMP是靜態(tài)圖片，而GIF則是可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖片。

BMP（全稱Bitmap）是Window操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式。它采用位映射存儲格式，除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，故此，BMP圖片文件占用的空間較大，但是沒有失真。BMP格式文件存儲數(shù)據(jù)時，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。對于BMP格式的圖片，我們采取從SD卡中邊讀取邊解碼顯示的方式進(jìn)行解碼，一般FAT32文件簇的大小都是512字節(jié)，所以我們以簇為單位讀取圖片信息，之后解碼顯示，接著讀取下一簇信息并在液晶上顯示，直到讀完最后一簇，我們的圖片也就解碼顯示完畢

JPEG是Joint Photographic Experts Group（聯(lián)合圖像專家組）的縮寫，同BMP格式不同，JPEG是一種有損壓縮格式，能夠?qū)D像壓縮在很小的儲存空間。JPEG壓縮技術(shù)非常先進(jìn)，它使用有損壓縮方式除去多余的數(shù)據(jù)。而且JPEG是一種靈活的圖像格式，可以調(diào)節(jié)圖像的質(zhì)量，壓縮比率通常可以處于在10∶1到40∶1之間，壓縮率越高，圖像的品質(zhì)越差，反之，圖像品質(zhì)就越高。JPEG格式主要壓縮高頻信息，同時較好的保留了色彩的信息，它可以支持24bit真彩色，主要適用于互聯(lián)網(wǎng)和連續(xù)色調(diào)的圖像。JPEG的解碼是一個很復(fù)雜的過程，該設(shè)計中用到了FATFS的作者提供的一個的JPG/JPEG解碼庫：TjpgDec，只需3.5KB的FLASH和3KB的RAM即可實(shí)現(xiàn)JPG/JPEG解碼。JPEG/JPEG圖像文件解碼過程如下：首先從文件頭開始讀出文件的相關(guān)信息；接著從圖像數(shù)據(jù)流中讀取一個編碼單元（MCU） ，并提取里邊的各個顏色分量；將顏色分量從數(shù)據(jù)流恢復(fù)成矩陣數(shù)據(jù)；接下來對8×8 的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)一步解碼；最后顏色系統(tǒng)YCrCb 向RGB 轉(zhuǎn)換，排列整合各個MCU 的解碼數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

本論文設(shè)計了一款基于STM32單片機(jī)的電子相冊，該設(shè)計的主控芯片具有256KB閃存和48KB RAM，時鐘頻率可達(dá)72MHz，并且集成了豐富的片內(nèi)外設(shè)，功耗低，價格便宜。TFT液晶觸摸屏具有亮度好、對比度高、層次感強(qiáng)、顏色鮮艷等特點(diǎn)。該系統(tǒng)的硬件電路很簡單，主要通過軟件來實(shí)現(xiàn)具體的功能，最終設(shè)計了一款具有價格便宜，功能齊全，顯示效果良好，模塊化結(jié)構(gòu)的電子相冊。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

1引言

從20世紀(jì)70年代以來,以數(shù)控機(jī)床為代表的現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械已成為制造工業(yè)最重要的技術(shù)特征,數(shù)控機(jī)床水平的高低和機(jī)床數(shù)控化率的高低已成為衡量國家工業(yè)化水平高低的重要標(biāo)志。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大腦,是計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的一種典型應(yīng)用,它集計算機(jī)技術(shù)、測量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息處理技術(shù)等多項技術(shù)于一體,是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項高新技術(shù)。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)逐漸朝嵌入式方向發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)是近年發(fā)展最快的技術(shù)之一,它是以應(yīng)用為中心,以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁減,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。本論文主要對嵌入式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計,以期從中找到可行的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)控制方法,并以此和廣大同行分享。

2嵌入式數(shù)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)由幾個不同功能的模塊組成,模塊間通過并行I/O、高速串行協(xié)議或其他方法相互聯(lián)系。主要包括人機(jī)交互裝置、嵌入式數(shù)控操作和管理模塊、嵌入式運(yùn)動控制模塊和I/O及伺服控制器等。

嵌入式數(shù)控操作和管理模塊通過I/O與人機(jī)交互裝置相連,并通過串口與運(yùn)動控制模塊連接,運(yùn)動控制模塊通過I/O模塊與伺服控制器和機(jī)床各開關(guān)量相連。

(l) 人機(jī)交互裝置。包括一個LCD顯示器、一個鍵盤和其他一些按鈕,完成人機(jī)交互任務(wù),例如NC代碼的輸入/編輯顯示、手動操作以及一些機(jī)床狀態(tài)顯示等。

(2) 嵌入式數(shù)控操作和管理模塊。是數(shù)控系統(tǒng)的核心模塊之一,負(fù)責(zé)全部的人機(jī)交互處理,各種機(jī)床參數(shù)的設(shè)置,NC代碼的編輯、編譯、存儲和傳輸,系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷,移動U盤的控制及網(wǎng)絡(luò)通信等。

(3) 嵌入式數(shù)控運(yùn)動控制模塊。機(jī)床邏輯運(yùn)動控制的核心,利用邏輯運(yùn)算能力,負(fù)責(zé)送料機(jī)運(yùn)行軌跡的計算、插補(bǔ)、反向間隙補(bǔ)償、信號采集、主軸及開關(guān)量控制等實(shí)時性強(qiáng)的運(yùn)算和控制。

(4) I/O模塊與伺服控制器。FO模塊的主要任務(wù)是不同電平的轉(zhuǎn)換、隔離及功率放大等。包括3.3V到5V轉(zhuǎn)換、3.3V到24V的轉(zhuǎn)換、采用光電禍合器隔離防止干擾以及增大驅(qū)動功率等。另外還包括單路信號轉(zhuǎn)換成差分信號及差分信號轉(zhuǎn)換成單路信號電路。伺服控制器的作用在于接受來自上位控制裝置的指令信號,驅(qū)動被控對象跟隨指令脈沖運(yùn)動,并保證動作的快速和準(zhǔn)確。

3嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件設(shè)計

本論文所設(shè)計的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成原理圖如下圖所示:

(1)ARM微處理器模塊。ARM處理器是系統(tǒng)的控制核心,負(fù)責(zé)運(yùn)行數(shù)控系統(tǒng)控制軟件。本系統(tǒng)選用SAMSUNG公司的S3C44B0X處理器。本模塊還包括時鐘電路、復(fù)位電路和實(shí)時時鐘RTC(Real Time Counter)電路。

(2)存儲器模塊。存儲器是嵌入式系統(tǒng)中的重要組成部分,它用于存儲程序和數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的存儲器包括EPROM、SDRAM、SRAM和NAND-Flash,其中,EPROM用于存儲系統(tǒng)程序;SDRAM用于存儲系統(tǒng)運(yùn)行時的程序與數(shù)據(jù);SRAM用于存儲突然掉電時的重要實(shí)時數(shù)據(jù);NAND-Flash用于存儲用戶的數(shù)控加工程序。

(3)電源模塊。新型的CPU和FPGA的內(nèi)核電壓一般都是2.5V或以下的,I/O電壓一般都是3.3V。所選擇的開關(guān)電源可以提供5V,±12V,24V電源,其中±12V用于主軸模擬信號模塊電路,24V用于光電隔離電路,因此,需要使用低壓差線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生3.3V和2.5V的電壓,供CPU、FPGA和CPLD使用。為了保證微處理器穩(wěn)定而可靠地運(yùn)行,還需要配置電壓監(jiān)控電路。

(4)人機(jī)交互模塊。人機(jī)交互模塊包括鍵盤及指示燈模塊和液晶顯示模塊。鍵盤及指示燈模塊負(fù)責(zé)鍵盤的掃描并讀取鍵值,同時負(fù)責(zé)LED的顯示控制。液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)用戶界面。

(5)通信接口模塊。通信接口模塊包括JTAG接口、RS-232串行接口和USB接口。JTAG接口與PC通訊,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行程序的仿真調(diào)試;RS-232串行接口與PC通訊,實(shí)現(xiàn)NC文件的上傳與下載;USB接口實(shí)現(xiàn)對U盤NC文件的讀寫。

(6)D/A轉(zhuǎn)換模塊。D/A轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生變頻器所需要的模擬信號,由隔離器件、D/A轉(zhuǎn)換器和集成運(yùn)算放大器組成。

(7)CPLD/FPGA模塊。CPLD模塊包括CPLD、FPGA、CPLD對FPGA的配置電路。CPLD主要是用來對SRAM工藝的FPGA進(jìn)行配置和加密,同時擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)的通用I/O口;FPGA主要負(fù)責(zé)精插補(bǔ),產(chǎn)生軸運(yùn)動所需的脈沖信號以及處理編碼器返回信號,同時負(fù)責(zé)處理手輪輸入和開關(guān)量的輸入輸出。

(8)輸入輸出模塊。本系統(tǒng)的輸入/輸出信號是通過FPGA和CPLD的邏輯控制來實(shí)現(xiàn),以提高系統(tǒng)的工作可靠性和設(shè)計柔性。對于輸出的脈沖信號和輸入的編碼器信號采用差分輸出輸入的方式,這樣不僅提高脈沖傳輸?shù)目垢蓴_能力,也增加了信號傳輸距離;而對于I/O信號則采用光電隔離的方法,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。

3.2 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)采用嵌入式μClinux 操作系統(tǒng)作為嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺,其源代碼開放、內(nèi)核小,非常適合運(yùn)行在嵌入式微處理器上,并且μClinux操作系統(tǒng)也支持TCP/ IP 協(xié)議,具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,同時該操作系統(tǒng)也支持多任務(wù)并發(fā)運(yùn)行,可以采用多任務(wù)編程方法。這樣,數(shù)控系統(tǒng)的每個功能可以作為一個獨(dú)立的任務(wù)來實(shí)現(xiàn),這大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可靠性、穩(wěn)定性,也便于以后的維護(hù)和升級,同時也提供了圖形用戶接口(GUI),結(jié)合鍵盤、LCD 液晶顯示和觸摸屏模塊為用戶提供友好的人機(jī)交互界面。

(1) 調(diào)度任務(wù)的劃分。

軟件平臺設(shè)計中,采用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μClinux對系統(tǒng)多任務(wù)進(jìn)行調(diào)度及管理。基于實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序中,實(shí)時性取決于對任務(wù)及中斷的處理。用戶根據(jù)需要調(diào)用μClinux的任務(wù)調(diào)度函數(shù),調(diào)度函數(shù)從就緒任務(wù)中尋找優(yōu)先級最高的任務(wù),并進(jìn)行任務(wù)切換操作。μClinux把任務(wù)分為各不相同的優(yōu)先級(唯一),已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的高優(yōu)先級的任務(wù)可以剝奪正在運(yùn)行的低優(yōu)先級對CPU的使用權(quán),所以正確的任務(wù)劃分及優(yōu)先級分配可以充分體現(xiàn)嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法的效率,從而提高整個系統(tǒng)的實(shí)時性能。μClinux可以支持64個任務(wù),最多支持56個用戶任務(wù),其余8個是系統(tǒng)任務(wù)。按照任務(wù)劃分原則,結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的具體要求,把應(yīng)用軟件分成以下幾類任務(wù):

① 數(shù)控系統(tǒng)基本功能實(shí)現(xiàn)任務(wù):包括刀具的轉(zhuǎn)換、位置的測量、工件的插補(bǔ)運(yùn)算及補(bǔ)充運(yùn)算、加工工藝設(shè)置等等,該級別的優(yōu)先級最高。

② 保護(hù)功能任務(wù):主要是報警功能。要求盡可能快的完成。

③ 人機(jī)交互功能:鍵盤響應(yīng)、顯示器顯示等。優(yōu)先級最低。

(2) 軟件功能設(shè)計。

由于該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)采用uClinux 操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)的資源,相對于傳統(tǒng)的單片機(jī),更類似一臺微型計算機(jī)系統(tǒng),具有更強(qiáng)的性能和不同于傳統(tǒng)單片機(jī)的軟件設(shè)計方法,其軟件結(jié)構(gòu)包括加載程序、uClinux內(nèi)核、系統(tǒng)調(diào)用接口和應(yīng)用程序。

加載程序負(fù)責(zé)在加電后對微處理器進(jìn)行必要的硬件設(shè)置,初始化內(nèi)存,并把uClinux 內(nèi)核映像從Flash 中復(fù)制到內(nèi)存,把控制權(quán)交給內(nèi)核,使內(nèi)核運(yùn)行,最終使應(yīng)用程序運(yùn)行。uClinux內(nèi)核作為應(yīng)用程序控制系統(tǒng)硬件的接口,提供應(yīng)用程序?qū)τ布拈g接訪問,在具體設(shè)計中,對微處理器中內(nèi)置A/D 轉(zhuǎn)換器的操作、對鍵盤的操作以及對LCD的操作由在uClinux下編寫的設(shè)備驅(qū)動程序完成,這些驅(qū)動被編譯進(jìn)uClinux 的內(nèi)核。

系統(tǒng)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)由兩個不同的進(jìn)程實(shí)現(xiàn):加工程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序,分別用來完成數(shù)控系統(tǒng)的工件加工、計算的功能及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能。

4結(jié)語

數(shù)控系統(tǒng)作為現(xiàn)化制造業(yè)的核心技術(shù),是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一,受到各國的普遍重視,特別是發(fā)達(dá)國家。自20世紀(jì)80年代以來,國際上的數(shù)控技術(shù)和市場基本上被日本、德國和美國等少數(shù)公司所壟斷。考慮到我國機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前的具體情況,研制一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式機(jī)床控制系統(tǒng),對于提高我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)水平具有十分重要的意義。本文從嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺和軟件平臺的總體結(jié)構(gòu)及其功能設(shè)計的角度對嵌入式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計研究,對于我國嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用,是一次有益的嘗試與探索,是值得推廣和借鑒的。

參考文獻(xiàn)

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2.不斷進(jìn)行教學(xué)改革，探索高職人才培養(yǎng)模式

高等職業(yè)教育在我國發(fā)展歷史不長，辦學(xué)的現(xiàn)成經(jīng)驗不多。四年多來，我院以轉(zhuǎn)變教育思想和更新教育觀念為先導(dǎo)，不斷進(jìn)行教學(xué)改革，在探索高職人才培養(yǎng)模式和方法方面做了一些工作.

2.1制定貼近高職教育的培養(yǎng)計劃和教學(xué)計劃

2001年我院去“籌，建校，并經(jīng)教育部定名為正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院后，全院上下通過學(xué)習(xí)，分析國情，逐步認(rèn)識到發(fā)展高等職業(yè)教育是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科教興國的必由之路.雖然我們認(rèn)為，就培養(yǎng)層次來說，高職教育不應(yīng)該僅僅是專科，也應(yīng)該有本科和研究生培養(yǎng)層次，但是當(dāng)前我們必須面對現(xiàn)實(shí)，立足高職，辦好專科層次的高職，把培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才作為學(xué)校的根本任務(wù).就這樣，我們以較快的速度，結(jié)束了“本科壓縮型”的辦學(xué)模式，從大眾化高等教育的質(zhì)量觀和高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，從制定培養(yǎng)計劃和教學(xué)計劃入手，逐步貼近高職教育.經(jīng)過幾年的探索和實(shí)踐，在我院新制仃的培養(yǎng)計劃和教學(xué)計劃中，不以學(xué)科教育為核心，不追求學(xué)科體系的完整性，強(qiáng)調(diào)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所對應(yīng)的職業(yè)崗位群所需要的綜合能力的培養(yǎng)，注重職業(yè)崗位培養(yǎng)的科學(xué)性、系列性和綜合性.改變由普通高校延襲過來的“公共課和基礎(chǔ)課、專業(yè)技術(shù)基擠出課和專業(yè)課”的課程體系，建立比較適合于高職教育的“公共課和基礎(chǔ)課、職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課和職業(yè)技能訓(xùn)練課”的新課程體系。除公共課和基礎(chǔ)課外，要求在職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課和職業(yè)技能訓(xùn)練課中，理論教學(xué)與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時數(shù)之比為1:1。強(qiáng)調(diào)理論教育的實(shí)用性與針對性，以“必需”、“夠用”為原則，不注重公式的論證與推導(dǎo)，重點(diǎn)講清概念和應(yīng)用方法。在整個教學(xué)過程中，突出職業(yè)技術(shù)技能及實(shí)踐性環(huán)節(jié)的培養(yǎng)與訓(xùn)練、實(shí)訓(xùn)教學(xué)貫穿整個教學(xué)的全過程.將課程設(shè)計改為實(shí)訓(xùn)，把畢業(yè)設(shè)計(論文)改為畢業(yè)實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)，學(xué)生完成這些實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)后，結(jié)合實(shí)訓(xùn)(實(shí)習(xí))的內(nèi)容和所學(xué)的知識，寫出畢業(yè)實(shí)習(xí)或?qū)嵱?xùn)報告。

2.2重視提高學(xué)生的素質(zhì)

在每屆學(xué)生的培養(yǎng)計劃中，明確指出了包括政治素質(zhì)、文化素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)、身體心理素質(zhì)在內(nèi)的人才培養(yǎng)的規(guī)格，把軍訓(xùn)、革命傳統(tǒng)和愛國主義教育、社會實(shí)踐活動、人文公共選修課、艱苦創(chuàng)業(yè)、敬業(yè)愛崗教育、法制教育、校園文化建設(shè)等列為綜合素質(zhì)培養(yǎng)的主要內(nèi)容。學(xué)校經(jīng)常舉行各種報告會，組織體育運(yùn)動會、體育比賽、聯(lián)歡會、知識競賽、演講比賽、辯論會、文化月等各類文化體育活動;開設(shè)詩詞鑒賞、音樂欣賞、書法藝術(shù)、攝影藝術(shù)、普通心理學(xué)、公共關(guān)系學(xué)等20多門公共選修課。《正德學(xué)院大學(xué)生詩作二百首》收集了“詩詞鑒賞”課學(xué)生習(xí)作的部分作品，其中有48首分別在省市詩詞刊物上發(fā)表，由于校園詩教成績突出，我院被評為江蘇省校園詩教先進(jìn)集體;與雨花臺烈士陵園、江寧區(qū)人民檢察院、理工大學(xué)等單位共建愛國主義教育基地、法制教育基地和國防教育基地，步行2個小時到雨花臺掃墓已經(jīng)成為每個學(xué)生的必修課;每年假期社會實(shí)踐結(jié)束后，都要將優(yōu)秀論文匯編成專集，交流學(xué)生社會實(shí)踐的心得體會;以上活動，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，建設(shè)優(yōu)良校風(fēng)、學(xué)風(fēng)起到了重要作用。

2.3面向社會需求設(shè)置專業(yè)

我院剛開辦時，只有‘6個專業(yè)。隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大和招生數(shù)量的增加，逐年增加了一些新專業(yè)。在設(shè)置新專業(yè)前，堅持進(jìn)行人才市場和用人單位調(diào)研，按照社會需求和我院自身的辦學(xué)條件(師資和教學(xué)設(shè)施等)設(shè)置專業(yè)。目前，全院共有工、管、經(jīng)、文、藝各類專業(yè)共19個(2004年將增加到23個)，其中工科類專業(yè)占58%，滲透到工科和管理類的信息技術(shù)〔JT)專業(yè)共有9個，學(xué)生數(shù)占全院學(xué)生總數(shù)6既以上。這些專業(yè)，教學(xué)投入大，辦學(xué)成本高，但是，市場需求和就業(yè)出路都比較好，我院不但堅持設(shè)置這些工科和信.息類專業(yè)，同時決心辦出自己的特色。.當(dāng)我們通過調(diào)研了解社會上現(xiàn)代物流管理人才需求量較大時，2003年新增了這一專業(yè)，共錄取新生151人，大大超過了原定的100名招生計劃。在此同時，信息管理系還在三年級現(xiàn)有學(xué)生中分流了86名學(xué)生培養(yǎng)現(xiàn)代物流管理人才，以適應(yīng)市場急需。社會科學(xué)系2003年推出的復(fù)合型專業(yè)一一國際貿(mào)易與國際經(jīng)濟(jì)法專業(yè)受到了考生的歡迎，共錄取新生190名，大大超過了原定的80名招生計劃。對于就業(yè)前景好、但還未被考生和家長看好的一些專業(yè)，如數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用(機(jī)電一體化)、電氣技術(shù)及自動化(建筑電氣技術(shù)，建筑智能化)專業(yè)，學(xué)校仍積極扶持，加大投入，建設(shè)數(shù)控加工、數(shù)控編程和綜合布線等實(shí)驗室。在招生時增加宣傳力度，2003年這兩個專業(yè)錄取的新生數(shù)比往年翻了一番。

2.4從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，因材施教，實(shí)施多元化培養(yǎng)

我院屬于專科第二批錄取的院進(jìn)入正德的多分，考成績達(dá)到5的生的入學(xué)成績?yōu)?00分左右，不少學(xué)生則剛剛達(dá)到省控線(300分或280分)。面對差距如此懸殊的學(xué)生，如何將他們培養(yǎng)成才，這是一件十分困難的事。這幾年我院采取的方針是:從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，因材施教，實(shí)施分級、分班教學(xué)和多元化培養(yǎng)。芍’、又新生入校后，學(xué)校對他們的數(shù)學(xué)和英語能力進(jìn)行摸底測驗，并在此基礎(chǔ)(2/3為普通班，1/3為快班)牛和分行分級班(分成小班)教學(xué)，讓學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生能‘吃飽”、“吃好”;學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)生也能在原有的基礎(chǔ)上有較大的提高，達(dá)到高職的基本要求。爭子務(wù)婦和婦解趁斷悶陽睡書七降_級或者轉(zhuǎn)專業(yè)學(xué)習(xí)，一學(xué)校規(guī)定，學(xué)生在校竹最長學(xué)一習(xí)年限辦介冉從在2002年全省高等數(shù)學(xué)競賽(大專組)中，我院共有23名學(xué)生獲得一、二、三等獎。其中陸亞明同學(xué)名列全省第一。在2003年的全省專科英語應(yīng)用能力考試中，我院94%大二學(xué)生參加A級考試，通過率達(dá)到“.2%，超過全省高職專科院校A級通過率近12個百分點(diǎn)。此外，在2003年的全省專轉(zhuǎn)本統(tǒng)一考試中，有1171人英語上線，占年級總?cè)藬?shù)的“%，即該年級2/3學(xué)生的英語水平達(dá)到江蘇省教育廳專轉(zhuǎn)本英語統(tǒng)考的單科上線要求，這也從另一個側(cè)面反映了我院英語教學(xué)的質(zhì)量。2001年起江蘇省教育廳實(shí)行“專轉(zhuǎn)本”專轉(zhuǎn)本比例(專轉(zhuǎn)本學(xué)生數(shù)與年級學(xué)生總數(shù)之比)分別達(dá)到，8•88%、30•，8%和，6•79%，}、共有852名學(xué)生分別轉(zhuǎn)入南京大學(xué)、南京叫、卒航天大學(xué)、南京師范大學(xué)、中即達(dá)友擬菱州主蘭等高校進(jìn)行本j生縫泰J許多考生積極報考正德學(xué)院，專轉(zhuǎn)本率高是他們的重要選擇理由之一。幾年來，我院的指導(dǎo)思想是，一方面要適應(yīng)考生和家長的需要，搞好專轉(zhuǎn)本工作;另一方面又要堅持面上高職教育不偏離方向。為此，我們采取措施面上教育和專轉(zhuǎn)本輔導(dǎo)兩條線分開抓，僅僅在考前安排周末時間組織專轉(zhuǎn)本輔導(dǎo)，盡量減少專轉(zhuǎn)本對正常教學(xué)的沖擊。事實(shí)證明，專轉(zhuǎn)本率高了，對建設(shè)優(yōu)良校風(fēng)和學(xué)風(fēng)，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)童起到了積極的作用.

2.5高起點(diǎn)、高投入、高水平建設(shè)校內(nèi)實(shí)驗、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地

為了加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，把培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力作為主線貫穿三年教學(xué)的全過程，我院從開辦起，就十分重視校內(nèi)實(shí)驗、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，切實(shí)加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。三年中，學(xué)校先后建成高起點(diǎn)、高水平的計算中心、電工電子實(shí)驗中心、計算機(jī)實(shí)驗中心、信息管理實(shí)驗中心、藝術(shù)設(shè)計中心、機(jī)電實(shí)驗中心、網(wǎng)絡(luò)信.息中心、電教中心等8個校內(nèi)實(shí)驗、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地。全院教學(xué)用計算機(jī)共有850臺(每5名學(xué)生一臺計算機(jī))，多媒體教室23個，多媒體語言學(xué)習(xí)系統(tǒng)3個(座位232個)，為學(xué)生創(chuàng)造了良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。以能力培養(yǎng)為主線進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)改革。不少課程實(shí)行實(shí)驗單獨(dú)設(shè)課、單獨(dú)考核;減少驗證性實(shí)驗，增加應(yīng)用性實(shí)驗;增開實(shí)訓(xùn)課;開展第二課堂活動.在新一輪教學(xué)計劃中，從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，將傳統(tǒng)的課程設(shè)計改為實(shí)訓(xùn)，畢業(yè)設(shè)計改為畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)訓(xùn)。除公共課和公共基礎(chǔ)課外，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)時數(shù)與理論課教學(xué)的時數(shù)比接近電工電子實(shí)驗室于2003年1月通過江蘇省教育廳合格評估，這是我省民辦高校第一個通過省廳評估的基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)驗室。籃球場、6個排球場以及乒乓球、健美健身活動中心.2003年學(xué)校又化400萬元新建塑膠跑道、人工草皮運(yùn)動場，為學(xué)生創(chuàng)造良好的體育運(yùn)動條件。我院五層大樓圖書館建筑面積為4500平方米，館藏各類圖書40.3萬冊。2001年高速寬帶網(wǎng)開通，師生可以方便地上網(wǎng)瀏覽各種信息和資料。

2.6加決雙師型教師隊伍建設(shè)

建校初期，我院教師大部分來自南京地區(qū)高校，他們有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗，但是對高職教育還缺少經(jīng)驗;當(dāng)時招聘的年青教師，大多是剛剛畢業(yè)的本科生，既缺乏教學(xué)經(jīng)驗，又缺少專業(yè)實(shí)踐和實(shí)際工作經(jīng)驗。為此，我們從高職教育培養(yǎng)應(yīng)用性專門人才的要求出發(fā)，努力加快雙師型隊伍建設(shè)。近三年中;先后引進(jìn)了近20名四十歲左右的雙師型人才，他們目前已經(jīng)成為各個專業(yè)的骨干;為青年教師開辦碩士研究生班，提高他們的基礎(chǔ)理論水平;組織青年教師到企業(yè)接受鍛煉和培訓(xùn)，參加全國高職高專師資培訓(xùn)班;為每個剛工作的青年教師安排指導(dǎo)教師，并制定兩年培養(yǎng)計劃;組織青年教師開展科研和教學(xué)研究活動，鼓勵青年教師參加省市和全國的學(xué)術(shù)活動;為青年教師傳授教學(xué)方法，開展青年教師教案、課件和授課競賽等，從各個方面加快雙師型教師隊伍建設(shè)，促使青年教師迅速成長.

2.7加強(qiáng)職業(yè)技能培養(yǎng)

篇（11）

0 引言

課堂教學(xué)是教學(xué)活動的主要形式，是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)能力、個性發(fā)展的主要途徑。在教學(xué)中教師只有善于激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生由被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，這樣才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

1 信捷頂崗培訓(xùn)過程及特點(diǎn)

無錫信捷電氣有限公司作為中國工控市場最早的參與者之一，長期專注于機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)自動化水平的提高。主要產(chǎn)品有可編程控制器（PLC）、人機(jī)界面（HMI）、伺服控制系統(tǒng)、變頻驅(qū)動、智能機(jī)器視覺系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等產(chǎn)品系列及整套自動化裝備。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種自動化領(lǐng)域，包括航空航天、太陽能、風(fēng)電、核電、隧道工程、紡織機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、動力設(shè)備、煤礦設(shè)備、中央空調(diào)、環(huán)保工程等控制相關(guān)的行業(yè)和領(lǐng)域。另外，信捷電氣還與國內(nèi)許多高校、科研院所開展校企合作，舉辦各種類型的學(xué)校頂崗實(shí)習(xí)培訓(xùn)班，而且辦出了自己的特色和水平。作者通過自身參加頂崗培訓(xùn)，對培訓(xùn)過程及特點(diǎn)進(jìn)行了簡單歸納，主要體現(xiàn)在：

1.1 理論講解和實(shí)際動手練習(xí)緊密結(jié)合

以PLC和觸摸屏的應(yīng)用為例。在上課之前，培訓(xùn)工程師給我們每人發(fā)了信捷XC系列PLC、觸摸屏、通訊電纜、電源導(dǎo)線、232/485轉(zhuǎn)換插頭、自備筆記本電腦等實(shí)訓(xùn)設(shè)備，并且指導(dǎo)大家進(jìn)行電腦、PLC、觸摸屏及電源等的連接。在講解觸摸屏的使用時，邊講解邊指導(dǎo)大家同步操作，然后再通過實(shí)際工程案例對大家的使用進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練和指導(dǎo)。

1.2 教、學(xué)、做結(jié)合，學(xué)中做、做中學(xué)

培訓(xùn)工程師講解指令知識后，馬上在PLC編程環(huán)境中進(jìn)行編程和下載調(diào)試，對程序中出現(xiàn)的問題馬上加以修改。接著給出工程案例題，大家自己編程、自己調(diào)試、自己修改，自行不斷修改和優(yōu)化自己的程序。這樣，大家邊學(xué)邊做，不但學(xué)會了指令的使用，而且還學(xué)會了解決工程實(shí)際問題，增強(qiáng)了自己的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

1.3 案例討論式教學(xué)貫穿始終

工程案例穿插在教學(xué)工程中，工程案例的解決通過師生對問題進(jìn)行討論、交流、修改、調(diào)試、優(yōu)化的過程共同解決。這樣不但知識得到了理解，而且知識的實(shí)際運(yùn)行也得到了訓(xùn)練，還增強(qiáng)了大家解決實(shí)際工程問題的能力。

1.4 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際崗位緊密結(jié)合

我們在信捷在不同崗位頂崗時，工程師講授內(nèi)容是與崗位緊密聯(lián)系的。可以說崗位需要什么知識，培訓(xùn)工程師就根據(jù)崗位講解什么知識，而且緊接著就是在崗位上進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練你在崗位上的操作能力、動手能力、解決問題的能力及崗位創(chuàng)新能力。

2 高職PLC教學(xué)存在的問題及改革策略

傳統(tǒng)高職PLC課程教學(xué)以理論為主，實(shí)踐為理論服務(wù)的教學(xué)理念。在高職教育它的缺陷主要表現(xiàn)為：在教學(xué)質(zhì)量上，認(rèn)為講授知識越多、越難，學(xué)生考試成績越高，教學(xué)質(zhì)量就越好；在教學(xué)組織形式上，只強(qiáng)調(diào)課堂講授，忽視動手操作；在教學(xué)內(nèi)容上，重理論知識，輕實(shí)踐和應(yīng)用；在教學(xué)方法上，采取滿堂灌的注入式教學(xué)，學(xué)生思維閉塞，學(xué)習(xí)被動；在教學(xué)過程中，忽視教師教學(xué)方法是否得當(dāng)；在考核方法上，采用單一的試卷理論考試，命題考背功的多，考應(yīng)用的少；在對學(xué)生的評價上，只要分?jǐn)?shù)高，就是好學(xué)生。上述情況暴露了兩大弊端：一是重知識，輕能力，把傳授知識視為惟一的教學(xué)目的，把滿堂灌視為惟一的教學(xué)手段，把記憶當(dāng)作接受知識的惟一途徑；二是重教輕學(xué)，片面強(qiáng)調(diào)以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心，忽視學(xué)生的主體地位。這些不僅不利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓精神和創(chuàng)造、創(chuàng)新能力。因此對PLC課程教學(xué)進(jìn)行改革迫在眉睫。因此，近幾年筆者在從事PLC教學(xué)過程中，進(jìn)行了一些試探性的改革，再加上筆者在信捷頂崗實(shí)習(xí)的啟示，得出了下一步PLC課堂教學(xué)改革的思路。

2.1 以實(shí)踐操作為主導(dǎo)，采用項目驅(qū)動教學(xué)法

傳統(tǒng)PLC課程教學(xué)都是以課堂講授為主，并配合實(shí)驗以加深對理論的理解。改革后的教學(xué)，要以實(shí)踐為主導(dǎo)，理論為實(shí)踐服務(wù)，采用項目驅(qū)動法。以企業(yè)的實(shí)際工程項目為載體，整個教學(xué)圍繞項目實(shí)施、任務(wù)的解決展開，符合理實(shí)一體化的設(shè)計原則，融教-學(xué)-做為一體，突出知識的實(shí)用性和應(yīng)用性。教師講授課程的教學(xué)內(nèi)容，可根據(jù)設(shè)置的各個項目，首先講解基本理論知識，然后給出項目實(shí)施要求，讓學(xué)生分組自己進(jìn)行每個項目實(shí)施中的軟、硬件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試等工作，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決實(shí)際問題的能力，提高自身的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。教師則起輔助作用，幫助學(xué)生解答實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題，對學(xué)生進(jìn)行必要的啟發(fā)和引導(dǎo)。

例如在講解PLC基本應(yīng)用指令時，給出的其中一個項目就是設(shè)計一臺簡易自動售貨機(jī)控制程序。其外形圖如圖1所示。

項目給出的控制要求如下所示：

①投入1元、5元、10元貨幣，相應(yīng)“X0、X1、X2”按鈕導(dǎo)通。按下“可樂”和“雪碧”按鈕分別代表購買“可樂”和“雪碧”。出貨口的閥Y0動作表示“出可樂”、Y1動作表示“出雪碧”表示可樂和雪碧已經(jīng)取出。購買后顯示當(dāng)前余額，按下“找零按鈕”，退幣口退幣。

②該售貨機(jī)可以出賣雪碧和可樂兩種飲料，價格分別為3元/瓶和4元/瓶。當(dāng)投入的貨幣大于等于其售價時，對應(yīng)的可樂指示燈Y2、雪碧指示燈Y3點(diǎn)亮，表示可以購買。

③當(dāng)可以購買時，按下相應(yīng)的“可樂（X3）”或“雪碧（X4）”按鈕，與之對應(yīng)的指示燈閃爍，表示已經(jīng)購買了可樂或雪碧，同時出貨口延時3s吐出可樂或雪碧。

④在購買了可樂或雪碧后，余額指示顯示當(dāng)前的余額，若余額還可以購買飲料，按下“可樂”或“雪碧”選擇按鈕可以繼續(xù)購買，若不想再購買，按下“找零按鈕”后，退幣口退幣。

學(xué)生在前面了解了基本應(yīng)用指令的功能后，可分組自主設(shè)計滿足功能要求的梯形圖。結(jié)果是各組設(shè)計的程序均不同。然后大家將PLC程序下載到PLC中進(jìn)行調(diào)試，修改其中的錯誤，在此基礎(chǔ)上對程序進(jìn)行優(yōu)化。然后，各小組分組答辯，大家對各組的程序進(jìn)行互評、打分，最后老師進(jìn)行綜合評價，并對各小組進(jìn)行打分。最后，在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，老師給出簡練、功能齊全的程序。

2.2 以實(shí)踐操作為動力，采用演講、討論教學(xué)法

在傳統(tǒng)PLC課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生跟著老師的步伐，老師講授多少，學(xué)生便接受多少，很難有創(chuàng)新和突破。而在改革后的教學(xué)中給予學(xué)生足夠的主動性，在項目訓(xùn)練逐步深入后，教師要鼓勵由小組同學(xué)共同進(jìn)行研究和實(shí)驗的方式，并在完成后向全班同學(xué)演講和展示，然后進(jìn)行班級討論。在這樣的演示、討論過程中，學(xué)生的積極性不斷提高，成就感不斷增強(qiáng)，使學(xué)生由原來的變被動接受為完全自主學(xué)習(xí)，成為了教學(xué)的主體。

另外，這種教學(xué)方法也加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。PLC課程的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)十分注重實(shí)際工程操作。通過工程項目實(shí)踐演練，使學(xué)生加深了對理論知識的理解，消除了對實(shí)際工作的陌生感和神秘感，這樣在課程學(xué)習(xí)的同時學(xué)生逐步掌握了專業(yè)技能。學(xué)習(xí)知識要“學(xué)以致用”，“應(yīng)用”是課程學(xué)習(xí)的最終目的和延伸，但也是課程學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，只有不斷加強(qiáng)與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的工程操作訓(xùn)練，才能使學(xué)習(xí)的難點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的源源不斷的動力。

2.3 以實(shí)踐操作為主體，采用過程考核方式

書面考試學(xué)生在考前只要靠死記硬背書本上的相關(guān)內(nèi)容，就會輕松過關(guān)，但考完后，學(xué)生靠強(qiáng)行記憶的內(nèi)容忘記殆盡，這種考試方式很明顯不利于知識的真正獲取和掌握。因此，我們在PLC課程的教學(xué)過程中采用項目過程考核的形式對學(xué)生進(jìn)行考核，學(xué)生完成一系列實(shí)際工程項目，實(shí)際上是學(xué)生對這門課程所學(xué)內(nèi)容的一次次實(shí)際綜合應(yīng)用。教師給出每個項目時，將全班同學(xué)進(jìn)行分組，5-6個同學(xué)為一組，每組同學(xué)獨(dú)立完成該項目，在教師指導(dǎo)下，在規(guī)定的時間內(nèi)，要求學(xué)生協(xié)作完成該項目的所有設(shè)計思路并調(diào)試成功，最后以論文和課件的形式加以演示。各組同學(xué)進(jìn)行互評打分。教師對該組同學(xué)的設(shè)計結(jié)果、答辯表現(xiàn)、語言表達(dá)能力、動手操作能力、創(chuàng)新設(shè)計能力等幾個方面進(jìn)行綜合打分。當(dāng)然，這樣的過程考核，給教師提出了更高的要求，而且加大了教師的工作量，要求教師在課下進(jìn)行充分備課，準(zhǔn)備好各方面的知識，但是換來的是學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的提高。因此，我們應(yīng)該將原來的一張試卷考核轉(zhuǎn)變成全面的實(shí)踐操作能力的過程考核，以達(dá)到更科學(xué)地考核學(xué)生的目的。

2.4 以實(shí)踐能力提升為主線，編寫項目化實(shí)用校本教材

教材建設(shè)和使用要能夠滿足高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求，要根據(jù)各自學(xué)校、專業(yè)、實(shí)驗實(shí)訓(xùn)條件和課程自身的特點(diǎn)，編寫課程校本教材。PLC是一門專業(yè)課程，雖然它的教材有很多，但對于對專業(yè)技能培養(yǎng)的要求很高的高職院校而言，有很多教材是不適合的。因此，各高職院校應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)及其軟硬件條件，再結(jié)合任課教師多年的教學(xué)與實(shí)踐經(jīng)驗，編寫適合本校的校本教材并制作與之匹配的教學(xué)課件是當(dāng)務(wù)之急。教材的內(nèi)容必須與該課程的教學(xué)改革思路密切配合，只有編寫出一套和教學(xué)改革思路相配套的項目化教材和課件，將PLC課程教學(xué)改革的思路和操作方法融匯進(jìn)去，才能使該課程的改革更加完善。

總之，PLC的教學(xué)改革要吸取信捷頂崗培訓(xùn)的方式方法，將教、學(xué)、做緊密結(jié)合，將實(shí)際工程項目的實(shí)施來涵蓋理論知識，訓(xùn)練學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力，要將大量的工程實(shí)際案例融入到教學(xué)中，使大家與實(shí)際的工作崗位充分融合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與崗位的無縫對接。

3 結(jié)束語

教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，除了在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核模式、教學(xué)方法上進(jìn)行改革與探索外，還需更新教育觀念，強(qiáng)調(diào)教學(xué)效果，運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段進(jìn)一步提高教學(xué)內(nèi)容的可視性、交互性、實(shí)用性，要將多媒體課件與模擬軟件相結(jié)合，從而建立一套適應(yīng)PLC課程自身特點(diǎn)的教學(xué)體系。PLC課程是一門應(yīng)用性和操作性很強(qiáng)的課程，因而PLC課程教學(xué)的目的必須以培養(yǎng)PLC應(yīng)用硬件和軟件工程師的要求來培養(yǎng)，培養(yǎng)大家的工程實(shí)踐能力。教學(xué)工作中應(yīng)該進(jìn)一步樹立以實(shí)踐為主導(dǎo)，理論知識夠用即可的原則，要不斷改革，不斷創(chuàng)新，用現(xiàn)代高等職業(yè)的要求，來指導(dǎo)PLC課程教學(xué)改革的進(jìn)一步完善

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