集成電路儲(chǔ)存環(huán)境大全11篇

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篇（1）

1 電流模技術(shù)的概念

電流模電路也叫做電流型電路，它將電流當(dāng)作主要參量來對模擬信號(hào)進(jìn)行處理。從嚴(yán)格意義上來看，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)都屬于電流。整個(gè)電路只含有晶體管結(jié)電壓，并沒有別的電壓參量，所以它被稱作電流模電路。電流模電路具有以下幾種特點(diǎn)：頻帶比較寬，速度比較快，動(dòng)態(tài)范圍相對較大，容易實(shí)現(xiàn)對電流的春出以及運(yùn)輸。利用這個(gè)方法對模擬信號(hào)進(jìn)行處理，或者進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)，是近幾年比較常見的方法。在進(jìn)行高速寬帶線性模擬集成電路以及非線性模擬集成電路的制作時(shí)，其最重要的基礎(chǔ)就是電流模方法以及相關(guān)原理。所以，可以說電流模電路的廣泛使用是一個(gè)重要的里程碑。

在傳統(tǒng)的對模擬集成電路的探究中，學(xué)界常常將電壓當(dāng)作輸入?yún)⒘恳约拜敵鰠⒘浚虼嗽趯δM信號(hào)進(jìn)行處理的時(shí)候，常常將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。電路以及系統(tǒng)都是利用電壓來進(jìn)行標(biāo)記的。

相較于電壓模電路，電流模處理電路的方法在阻抗方面存在著明顯的不同。比如，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的各種類型的電路里，內(nèi)阻比較小的信號(hào)源通常會(huì)被當(dāng)作電壓源；內(nèi)阻相對比較大的信號(hào)源常常被看作電流源。理想環(huán)境下，電壓放大電路應(yīng)該有著趨向于無限大的輸入抗阻，而且它的輸出抗阻應(yīng)該是0；同樣在理想環(huán)境下，電流放大電路的輸入抗阻應(yīng)該是0，而輸出抗阻則趨向于無限大。在非常低的阻抗節(jié)點(diǎn)之上，各個(gè)電量間的電流量存在相加減的關(guān)系。

事實(shí)上，對于電流模電路，人們還是比較熟悉的，在實(shí)際應(yīng)用中有非常多的電流模電路，比如，集成運(yùn)放中進(jìn)行分析的電流鏡電路，甲乙類輸出電路等等。

2 電流模電路的特點(diǎn)

2.1 非線性失真小

電流模電路主要的傳輸對象為電流。通常情況下，晶體管器件本身的指數(shù)伏安特性并不會(huì)對電流傳輸?shù)木€性度產(chǎn)生影響。因此，相較于電壓模電路，電流模電路的非線性失真出現(xiàn)的概率要小很多，它能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行更為精細(xì)的處理。

2.2 方便電流的存儲(chǔ)以及轉(zhuǎn)移

動(dòng)態(tài)電流模電路對電流的儲(chǔ)存功能以及轉(zhuǎn)移功能具有其他電路不具備的優(yōu)勢。需要強(qiáng)調(diào)的是，電流模電路的這個(gè)特性并未在模擬集成電路以及相關(guān)應(yīng)用中得到發(fā)揮。其限制性因素為支撐電路的不足。支撐電路影響了該系統(tǒng)的高速寬帶，限制了其精度。

3 電流模單元電路的應(yīng)用

所有的模擬功能的線性電流模集成電路以及非線性電流模集成電路的基本組成都是電流模單元。其常見的應(yīng)用情況如下。

3.1 跨導(dǎo)線性電路（Trans Liner Circuits）

如圖1所示，TL回路構(gòu)成能夠改變并增加電流放大單元電路。圖1顯示的T1與T4均為順時(shí)針方向的發(fā)射結(jié)。而T2和T3則均為逆時(shí)針方向。所以，T1-T4的發(fā)射結(jié)共同后成了TL回路。其信號(hào)則由T3與T4的集電極以及基極進(jìn)行輸入，通過放大之后再由T1和T2進(jìn)行輸出。

該圖是由基本電流放大單元級(jí)聯(lián)構(gòu)成的電流放大電路，它主要包括四級(jí)。其中第一級(jí)的T1，T2，T3，T4都是TL回路的主要組成部分，T3和T4是輸入管，他們的偏置電流是（IO-IE），T1和T2則是差動(dòng)管，它的偏執(zhí)電流則是IE。所以這個(gè)單機(jī)電流的增益如下：

通常情況下，T1，T2，T3，T4的典型值是100，各個(gè)組的增益取值應(yīng)該為β/10、

這個(gè)電路具備以下特點(diǎn)：通過對電流源本身的偏壓進(jìn)行改變能夠?qū)o態(tài)電流產(chǎn)生影響。所以利用這個(gè)方法能夠提高增益調(diào)節(jié)的方便性，幫助增益控制提高自動(dòng)化水平，盡可能大的降低功耗。

3.2 電流鏡（Current Mirrors）

電流鏡，也常常被稱作CM電路。這種電路既能被當(dāng)作電路的直流偏置以及有源負(fù)載，還能將電流量依據(jù)一定的比例進(jìn)行傳輸。它在很多的電流模電路中都有比較廣泛的運(yùn)用。

常見的電流鏡主要包括的結(jié)構(gòu)有：基本鏡像電流源，精密鏡像電流源，高輸出阻抗串接鏡像電流源，閉環(huán)負(fù)反饋鏡像電流源（威爾遜電流源），比例電流源，微電流源以及跨導(dǎo)線性甲乙類電流放大單元等。

3.3 電流傳輸器（Current Conveyors）

電流傳輸器也被叫做CC電路，它是一種三端器件。其本身是一種常見的電流模電路，組成部分為：電流鏡和電流鏡，電流鏡和TL回路或電流鏡和運(yùn)放。電流運(yùn)輸器是構(gòu)建寬帶，運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，精度比較高的模擬功能電路的基本電路之一。喜愛你在常見的電流傳輸器主要包括第一代電流傳輸器以及第二代電流傳輸器。

3.4 開關(guān)電流電路（Switched Current Circuits）

開關(guān)電流電路主要運(yùn)用MOS器件柵極電容本身的存儲(chǔ)能力來存儲(chǔ)電流，轉(zhuǎn)移電流。電管電流電路的別名又叫做動(dòng)態(tài)電流鏡，它主要被用于開關(guān)電流濾波器，開關(guān)電流以及電流轉(zhuǎn)換器等方面。

4 小結(jié)

電流模電路的應(yīng)用最早開始于上世紀(jì)八十年代末，近幾年發(fā)展勢頭正旺，已經(jīng)變?yōu)橐活愔匾碾娐妨恕Ｆ鋺?yīng)用形式正在逐漸豐富。而在學(xué)術(shù)界，對電流模電路及其應(yīng)用的研究正在變得越來越為人們所重視。本文對各種電流模電路和電流模電路的相關(guān)原理進(jìn)行了分析，闡述了新的電子電路分析方法。這個(gè)方法主要運(yùn)用跨導(dǎo)線性電路，電流鏡，電流傳輸器等等對常用的電子電路進(jìn)行了分析。本文主要包括三大部分，它們是：電流模技術(shù)的概念，電流模電路的特點(diǎn)，電流模單元電路的應(yīng)用。其中電流模單元電路的應(yīng)用主要包括以下幾大部分：跨導(dǎo)線性電路；電流鏡；電流傳輸器；開關(guān)電流電路等。目前國內(nèi)對電流模電路的應(yīng)用還存在著不充分的問題，這需要學(xué)界對其相關(guān)領(lǐng)域不斷深入研究，提供良好的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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[2]張鵬，趙惟莽，高清運(yùn)，電流模電路的通用單元電路[J].半導(dǎo)體雜志，2000（12）：20.

篇（2）

如今，全球各地對集成電路的需求支撐起了每年2500億美元產(chǎn)值的產(chǎn)業(yè)，它已經(jīng)成為因特網(wǎng)、PC、手機(jī)乃至整個(gè)世界的靈魂和源動(dòng)力。因此，我們必須感謝Jack Kilby和Robert Noyce和其他很多不知名的科學(xué)研究員在發(fā)明、改善集成電路所做出的杰出貢獻(xiàn)，以及那些將他們的發(fā)明成果轉(zhuǎn)化為商用的公司，比如德州儀器、英特爾、貝爾實(shí)驗(yàn)室等等。

初創(chuàng)與追逐

20世紀(jì)50年代，電子產(chǎn)業(yè)剛剛開始使用晶體管、二極管、電阻器等其他配件來代替真空管，但當(dāng)時(shí)電子制造商通常采用的方法是：工程師們需要手工組裝和連接各種晶體管和電阻器以及其他零件，由于人工的靈活性有限，使得組件看起來體積很大。另一方面，由于晶體管數(shù)量會(huì)隨應(yīng)用的復(fù)雜度而大幅增加，這限制了電路在機(jī)器上的數(shù)量，并且效率低下，花費(fèi)昂貴。

在1958年加入德州儀器之前，沒有人知道Jack Kilby所隱藏的巨大潛力，和那些明星工程師比起來，他是如此默默無聞：麻省理工大學(xué)的落榜生，后來在美國伊利諾斯大學(xué)拿到了一個(gè)二流的學(xué)位，但因入伍參加二戰(zhàn)而中斷學(xué)業(yè)。1947年，在密爾沃基的Centralab公司開始了他的工程師生涯，而這也是當(dāng)時(shí)唯一一個(gè)愿意接納他的公司。1958年，Jack Kilby加入德州儀器，是為了微型模塊計(jì)劃。在德州儀器公司工作后不久，Jack Kilby就意識(shí)到，由于公司制造晶體管、電阻器和電容器，對其產(chǎn)品進(jìn)行重新組裝可能會(huì)提供出更有效的微型模塊產(chǎn)品。在那年夏季，當(dāng)其他同事和領(lǐng)導(dǎo)正在休假的時(shí)候，Jack Kilby獨(dú)自留了下來，對IF放大器的試驗(yàn)效果進(jìn)行思考。

“半導(dǎo)體車間唯一可以以高成本效益方式制造的產(chǎn)品就是半導(dǎo)體。經(jīng)過進(jìn)一步思考，我得出這樣的結(jié)論，真正需要的實(shí)際上就是半導(dǎo)體：電阻器和電容器，具體說來，可以用與有源設(shè)備相同的材料來制造。我還認(rèn)識(shí)到，由于所有的部件都可以用一種材料制造，那么可以先在一塊材料上將它們做出來，然后將它們進(jìn)行互連而形成一條完整的電路。”Jack Kilby回憶當(dāng)時(shí)的經(jīng)過時(shí)說。Jack Kilby發(fā)明的第一枚集成電路，是將晶體管、數(shù)個(gè)電阻、以及一個(gè)電容整合在一個(gè)約0.5英寸長的鍺基板上，創(chuàng)建了一種更適合機(jī)器的理念，從而為機(jī)器同時(shí)可以兼容三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：精密、輕薄和價(jià)格低廉。

這個(gè)看似不起眼的小小發(fā)明卻掀起了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全新變革。1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標(biāo)志著世界從此進(jìn)入到了集成電路的時(shí)代。

從iPod到互聯(lián)網(wǎng)，建立在Kilby發(fā)明之上的成就比比皆是，但同樣振奮人心的是Kilby看待自己發(fā)明時(shí)的謙遜態(tài)度。他曾經(jīng)引用1964年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者Charles Townes的一句名言：當(dāng)我聽到諸如此類事情的時(shí)候，我想起了站在胡佛水壩邊上，海貍對水兔所說的話：“不，這不是我獨(dú)自建造的，這不過是建立在我的一個(gè)想法之上。”他似乎始終將這樣的觀念銘記于心――當(dāng)你創(chuàng)造了一項(xiàng)發(fā)明的時(shí)候，后來者的不斷完善，有時(shí)候比你自己的貢獻(xiàn)更為重要。

的確，當(dāng)時(shí)的Kilby并非集成電路上孤獨(dú)探索的前行者。1958年，就在Jack Kilby發(fā)明了集成電路的基本模式的6個(gè)月后，當(dāng)時(shí)的美國仙童公司聯(lián)合創(chuàng)始人、后來的英特爾的開山鼻祖Robert Noyce(羅伯特?諾伊斯)提出了一種“半導(dǎo)體設(shè)備與鉛結(jié)構(gòu)”模型，在前者的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改善，第一次真正將芯片上的所有部件集成到一片單獨(dú)的硅上面。Robert Noyce的方案最終成為集成電路大規(guī)模生產(chǎn)中的實(shí)用技術(shù)。今天，人們對Kilby和Noyce各自的榮譽(yù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)：Kilby創(chuàng)建了基本的模式，開了先河，對集成電路進(jìn)行了初次加工；而Noyce的發(fā)明則在Kilby的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了改善，并且，無可爭議的，第一次真正將芯片上的所有部件集成到一片單獨(dú)的硅上面。Kilby和Robert Noyce都被授予“美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆薄Ｋ麄儽还J(rèn)為集成電路的共同發(fā)明者。

英特爾公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一Gordon Moore(戈登?摩爾)也在集成電路的早期發(fā)展進(jìn)程中扮演著重要的角色。除此之外，還有很多卓越的科學(xué)家同樣對現(xiàn)代芯片產(chǎn)業(yè)做出了杰出貢獻(xiàn)，包括來自貝爾實(shí)驗(yàn)室的晶體管發(fā)明者William Shockley(威廉?肖克利)、John Bardeen(約翰?巴丁)、 Walter Brattain(沃特?布拉頓)，他們因此而獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，以及后來的索尼公司的研究員Leo Esaki(江崎玲于奈)，他1973年因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的穿隧效應(yīng)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

展望與遠(yuǎn)景

芯片產(chǎn)業(yè)之父Carver Mead(卡福?米德)曾經(jīng)在一本關(guān)于芯片設(shè)計(jì)的教科書中如此評(píng)價(jià)：“集成電路創(chuàng)建了一個(gè)新的時(shí)代。過去我們處在工業(yè)時(shí)代，現(xiàn)在我們處在信息時(shí)代。集成電路發(fā)明做到了這點(diǎn)，他們的發(fā)明使得我們從工業(yè)時(shí)代跨越到信息時(shí)代。”

不過，這些都是老生常談了。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本上在芯片的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的，這是否意味著芯片技術(shù)探索之路已經(jīng)走到了盡頭?我們每一代人似乎都在擔(dān)心最好的東西已經(jīng)被前輩發(fā)明了，但Mea d以及其他很多觀察者都堅(jiān)信，雖然不能達(dá)到半導(dǎo)體行業(yè)早期那種瘋狂增長的速度，集成電路的使用仍將大幅攀升。根據(jù)SIA數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體芯片的銷售額已從1976年的34億美元增長到去年的2560億美元。Gartner預(yù)測，今年芯片的銷售額將達(dá)到2850億美元，到2012年將有望增長到3530億美元。

展望未來50年，對速度的追求，低能耗的要求和對環(huán)境污染的擔(dān)憂都意味著小小的芯片必須繼續(xù)做出新的改變。事實(shí)上，從單核到雙核，再到四核、六核，芯片廠商們的多核競賽如火如荼，他們的興趣也從提高時(shí)鐘速度轉(zhuǎn)移到增加單一芯片上面的核心元件數(shù)量，而摩爾定律在多核時(shí)代也獲得了新生。

芯片產(chǎn)業(yè)的巨頭們在推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)新創(chuàng)造方面依然不余遺力：2008年9月17日，就在集成電路問世50周年當(dāng)天，德州儀器宣布成立Kilby實(shí)驗(yàn)室(Kilby Labs)，以致力研發(fā)突破性半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新知識(shí)。Kilby Labs座落于的達(dá)拉斯北分區(qū)，設(shè)立這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)想來自早期的德儀實(shí)驗(yàn)室。也就是當(dāng)年Kilby設(shè)計(jì)出首顆芯片，并從此開啟通往3G手機(jī)、便攜式超聲波設(shè)備等科技的起源地。

“我們對Kilby Labs的愿景，”德州儀器高級(jí)副總裁Gregg Lowe強(qiáng)調(diào)，“是將德州儀器在芯片新技術(shù)研發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)，以及對消費(fèi)者的理解，與新一代創(chuàng)造者的夢想結(jié)合起來。”“這項(xiàng)發(fā)明起始于1958年，但并沒有就此終止。一切才剛剛開始。”德州儀器全球戰(zhàn)略市場副總裁Mark Denissen說，“通過對諸如能源節(jié)約領(lǐng)域的突破性改善，我們希望在Kilby Labs的努力下，幫助所有的新用戶享受到Jack多年前的發(fā)明的基礎(chǔ)技術(shù)所帶來的成果。”

篇（3）

一、引言

航空航天、軍工、電子、通訊行業(yè)等領(lǐng)域?qū)呻娐返墓ぷ鞣€(wěn)定性要求相當(dāng)高，生產(chǎn)企業(yè)在將集成電路、分列器件投放生產(chǎn)時(shí)，必須進(jìn)行高、低溫老化、測試、篩選及可靠性試驗(yàn)，以確保集成電路的可靠性。集成電路生產(chǎn)廠家常常要根據(jù)不同要求環(huán)境的集成電路進(jìn)行不同測試。主要針對集成的高低溫老化測試而進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂老化測試，就是保證被測試的芯片的可靠性，即在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行持續(xù)性周期性的測試，使有問題的芯片在這段時(shí)間內(nèi)就失效。

基于以上的因素考慮，既要準(zhǔn)確采集集成器件老化程度的溫度數(shù)據(jù)，又要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存并且有效地降低測試成本。可借助單片機(jī)作為下位機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場溫度采集，利用LabVIEW作為測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測與控制，這樣的上下位配合，實(shí)用性高，靈活度高，成本低且穩(wěn)定可靠。

二、總體設(shè)計(jì)方案

為了實(shí)現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)提出的各項(xiàng)具體功能，將整個(gè)系統(tǒng)分解為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分：上位機(jī)為裝有LabVIEW2014軟件的PC機(jī)，利用LabVIEW開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)上位機(jī)的監(jiān)控界面，上位機(jī)部分完成對硬件的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)顯示、處理與存儲(chǔ)及人機(jī)交互操作界面的生成。通過USB轉(zhuǎn)RS232串行口與STC89C52單片機(jī)通信，讀取溫度傳感器DS18B20的溫度測量數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集。

三、硬件接口電路設(shè)計(jì)

1.LabView平臺(tái)與單片機(jī)串口通信硬件接口電路設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，作為下位機(jī)的單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和通信，而上位機(jī)以PC機(jī)為操作平臺(tái)，接收數(shù)據(jù)和保存數(shù)據(jù)，二者之間的核心在于數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)與PC機(jī)通信是通過單片機(jī)的串口和PC機(jī)的串口之間的硬件連接實(shí)現(xiàn)的。

由于單片機(jī)的TTL邏輯電平與RS-232的電氣特性完全不同，RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)功能都做了規(guī)定，在TXD和RXD數(shù)據(jù)線上：邏輯1為-3V～-15V的電壓，邏輯0為3V～15V的電壓。由此可見，RS-232C是用正負(fù)電壓表示邏輯狀態(tài)，與晶體管-晶體管邏輯集成電路（TTL）以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定正好相反。因此，在將PC機(jī)和單片機(jī)通信之前必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與串行口的電平轉(zhuǎn)換。

上位機(jī)操作以PC機(jī)上的LabView虛擬儀器系統(tǒng)作為操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信。因?yàn)楝F(xiàn)在大部分電腦都有USB接口，因此我們采用USB總線作為系統(tǒng)的通信方式。為了實(shí)現(xiàn)USB與單片機(jī)的串口連接，采用Prolific公司生產(chǎn)的PL2303接口轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

2.下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

下位機(jī)數(shù)據(jù)主要由單片機(jī)與DS18B20數(shù)字溫度傳感器測得，由單片機(jī)組成的小系統(tǒng)對溫度信號(hào)進(jìn)行采集，然后通過USB轉(zhuǎn)RS-232串口將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的LabVIEW程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將結(jié)果由計(jì)算機(jī)顯示出來，并且保存測量數(shù)據(jù)。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.串口異步通信的數(shù)據(jù)格式

在串行通信中，常用的兩種基本串行通信方式包括同步通信和異步通信。本設(shè)計(jì)中，主要采用的異步通信方式，在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)為了實(shí)現(xiàn)正常的通信，必須對端口號(hào)進(jìn)行選擇，設(shè)置合適的波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位及停止位等參數(shù)。兩臺(tái)通信機(jī)的參數(shù)必須一致才能實(shí)現(xiàn)通信，否則無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.上位機(jī)LabVIEW程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)LabVIEW對單片機(jī)的串口通信主要是通過VISA實(shí)現(xiàn)的，本機(jī)安裝的是VISA5.3，VISA實(shí)質(zhì)上是一個(gè)I/O接口軟件庫及其規(guī)范的總稱。

I/O接口軟件存在于儀器和儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，完成對儀器內(nèi)部寄存器進(jìn)行直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作，并且為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件。應(yīng)用LabVIEW里的visa庫對串口通信進(jìn)行設(shè)置。本設(shè)計(jì)串口的設(shè)置參數(shù)為（波特率9600bps 8 位數(shù)據(jù)，1位停止，1位起始，無校驗(yàn)），下位機(jī)的串口設(shè)置與上位機(jī)一致。需要注意的是系統(tǒng)從串口讀來的數(shù)據(jù)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換為ASCII字符，要得到數(shù)據(jù)并顯示，還要編寫相應(yīng)的子程序vi。

3.下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

程序是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，硬件電路只有通過程序的驅(qū)動(dòng)才能正常工作，因此程序?qū)τ谙到y(tǒng)來說非常重要。程序中出現(xiàn)一個(gè)小的錯(cuò)誤可能使系統(tǒng)無法正常工作。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：串口初始化，接收上位機(jī)發(fā)過來的下位機(jī)啟動(dòng)指令，控制單片機(jī)從溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，通過讀取溫度值程序?qū)⒉杉降臏囟戎邓腿肷衔粰C(jī)系統(tǒng)中。系統(tǒng)初始化階段，令單片機(jī)的定時(shí)器T1工作于方式2，用于產(chǎn)生串行通信所需的波特率，然后單片機(jī)開始等待PC上位機(jī)的指令，當(dāng)單片機(jī)得到啟動(dòng)指令時(shí)，單片機(jī)開始采集溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)將采集到的溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在緩沖區(qū)中，然后單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)分為四個(gè)字節(jié)，送入上位機(jī)進(jìn)行分析。

五、系統(tǒng)調(diào)試

LabVIEW程序的調(diào)試與其他計(jì)算機(jī)語言的編寫調(diào)試類似，都需要找出語法錯(cuò)誤，但LabVIEW的圖形化編程方式就相對簡單得多，大大提高編程的效率。如果一個(gè)VI程序存在語法錯(cuò)誤，則在面板工具條上的運(yùn)行按鈕將會(huì)變成一個(gè)折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行，這時(shí)這個(gè)按鈕被稱作錯(cuò)誤列表，點(diǎn)擊它，則LabVIEW彈出錯(cuò)誤清單窗口，點(diǎn)擊其中任何一個(gè)列出的錯(cuò)誤，選用FIND功能，則出錯(cuò)的對象或端口會(huì)變成高亮。

在LabVIEW的工具條上有一個(gè)畫著燈泡的按鈕，這個(gè)按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕。點(diǎn)擊這個(gè)按鈕或使該按鈕圖標(biāo)變成高亮形式，再點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，VI程序就以較慢的速度運(yùn)行，沒有被執(zhí)行的部分以灰色顯示，執(zhí)行后的部分以高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，這樣，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動(dòng)狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。

六、結(jié)語

本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于LabVIEW的溫度檢測系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信，能及時(shí)地將溫度數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)，并將在上位機(jī)界面顯示溫度曲線，直觀地表現(xiàn)溫度變化。本設(shè)計(jì)的三個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)有：

1.串口通信的參數(shù)設(shè)置，以MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與串行口的電平轉(zhuǎn)換，采用Prolific公司生產(chǎn)的PL2303接口轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換，與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與LabView的串口通信。

2.采用LabView軟件的圖形化界面設(shè)計(jì)出測量儀器，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸和處理。

3.硬件方面采用單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行現(xiàn)場溫度的處理與傳輸。

參考文獻(xiàn)：

篇（4）

一、IC卡概述

IC卡是集成電路卡（Integrated Circuit Card）的簡稱，是鑲嵌集成電路芯片（該芯片可用于編程設(shè)計(jì)開發(fā)）的塑料卡片或者PVC卡片，其外形和尺寸都遵循國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。芯片一般采用不易揮發(fā)性的存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器EEPROM）、保護(hù)

非加密存儲(chǔ)器卡：即普通存儲(chǔ)器卡，通常簡稱為存儲(chǔ)卡。卡內(nèi)的集成電路芯片主要是EEPROM，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，不具有數(shù)據(jù)處理功能和硬件加密功能。

邏輯加密存儲(chǔ)器卡：通常簡稱為加密卡。在非加密存儲(chǔ)器卡的基礎(chǔ)上增加了安全加密邏輯電路，該加密邏輯電路通過校驗(yàn)密碼方式來保護(hù)卡內(nèi)的數(shù)據(jù)對于外部訪問是否開放。

CPU卡：也稱智能卡，卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器MPU、存儲(chǔ)單元（包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM/FLASH、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器RAM）以及芯片操作系統(tǒng)COS。裝有COS的CPU卡相當(dāng)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，不僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，同時(shí)具有命令處理和數(shù)據(jù)安全保護(hù)等功能。

二、IC卡接觸方式

接觸式IC卡

接觸式IC卡首先它的安全性比磁卡高得多，它的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后不可復(fù)制，安全密碼核對錯(cuò)誤有自毀功能，而磁卡容易被復(fù)制，數(shù)據(jù)也不安全。所以接觸式IC卡在我們的生活發(fā)揮了不可替代的作用。主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)存容量大；重量輕、體積小，抗干擾能力強(qiáng)，便于攜帶、易于使用；安全性能高；網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)。

但是從中也暴露出其不可避免的弱點(diǎn)：

因惡劣的使用環(huán)境造成接觸式智能卡與卡機(jī)實(shí)踐性的磨損，導(dǎo)致誤讀、錯(cuò)讀率提高；由于接觸不良導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出錯(cuò)；在單位時(shí)間內(nèi)使用接觸式智能卡頻率高的場所，由于插拔卡速度低，造成長時(shí)間等待。

2.2非接觸式IC卡

非接觸式智能卡又稱射頻卡，它將芯片和天線完全封裝在卡片內(nèi)部，此種卡的的表面沒有觸點(diǎn)，通過電磁感應(yīng)方式與讀寫器進(jìn)行通信。與接觸式智能卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高；操作方便、快捷；加密性能好

2.3 雙界面CPU卡

“一卡多用”是IC卡應(yīng)用所追求的目標(biāo)，所以為發(fā)揮這2種卡各自的優(yōu)勢，既支持接觸式通訊、又支持非接觸式通訊的雙界面IC卡――接觸式智能卡與非接觸式智能卡接口功能于一個(gè)芯片的組合智能卡便成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。

雙界面卡有以下三種：

1.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)僅僅是物理的組合到一張卡片中，兩個(gè)EEPROM，兩套系統(tǒng)互相獨(dú)立。

2.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)彼此操作獨(dú)立，但共享卡內(nèi)部分存儲(chǔ)空間。

3.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)完全融合，接觸式與非接觸式運(yùn)行狀態(tài)相同，共用一個(gè)CPU管理。

三種雙界面IC卡中，只有最后一種雙界面IC卡才是真正意義上的非接觸式雙界面CPU卡。

三、雙界面CPU卡的技術(shù)難點(diǎn)

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)雙界面CPU卡的設(shè)計(jì)和制作過程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)。這些關(guān)鍵技術(shù)包括：

1.電力來源

雙界面IC卡是射頻技術(shù)和接觸卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。非接觸應(yīng)用時(shí)，由于卡的尺寸限制，使雙界面CPU卡的內(nèi)部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過無線方式供電，經(jīng)過卡內(nèi)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓；卡內(nèi)的天線也需要特殊設(shè)計(jì)。接觸式應(yīng)用時(shí)，要采用接觸式讀寫器端口提供的電源。

2.非接觸信號(hào)轉(zhuǎn)換

卡內(nèi)天線接收到射頻信號(hào)后，通過集成到微處理器中的OTI可編程天線接口，對射頻信號(hào)解碼，轉(zhuǎn)換成可以被微處理器識(shí)別的信號(hào)。天線接口再將處理器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，把射頻信號(hào)傳遞給讀寫設(shè)備。

3.抗沖突（自動(dòng)分辨功能）

在非接觸式應(yīng)用時(shí)，當(dāng)多張卡同時(shí)進(jìn)入操作區(qū)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)誤讀現(xiàn)象。只能允許一張卡進(jìn)入或者休眠其它，并逐一喚醒處理。當(dāng)一張卡完成操作未離開操作區(qū)或另一張卡進(jìn)入時(shí)，都不會(huì)對已進(jìn)入操作區(qū)的其它卡有影響。

4.低功耗

卡內(nèi)芯片采用低壓低耗CMOS工藝技術(shù)和休眠模式等多種技術(shù)以降低功耗。

5.封裝

由于雙界面卡中需要封裝天線、芯片和片外電容等部件，為確保卡片的大小、厚度、柔韌性和可靠性，需要采用獨(dú)特的封裝技術(shù)。

6.安全

雙界面卡以芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù)和卡的通信安全技術(shù)這三個(gè)方面共同形成卡的安全體系，保證卡片從生產(chǎn)到使用的安全。

四、雙界面CPU卡的現(xiàn)狀

目前使用最多的就是非接觸式邏輯加密卡與雙界面CPU卡。

在現(xiàn)階段，國內(nèi)IC卡應(yīng)用領(lǐng)域并沒有廣泛使用雙界面CPU卡，這主要由于以下幾個(gè)原因：

1.卡片造價(jià)高

單就卡片本身的成本來說，每張雙界面CPU卡的成本在50元以上，少量訂購一般在80元左右。

2.壞卡率高

雙界面CPU卡的部分非常容易損壞，壞卡率遠(yuǎn)高于非接觸式邏輯加密卡。高壞卡率增加了卡片使用者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。造成壞卡有多種原因，很難區(qū)分使用者、讀卡設(shè)備和卡片本身的責(zé)任，無形中增加了很多糾紛。3.供貨周期長

雙界面CPU卡的芯片全部在國外生產(chǎn)，封裝也大多數(shù)在國外，國內(nèi)只有少數(shù)幾家公司能夠封裝，但技術(shù)不過關(guān)造價(jià)很高，現(xiàn)在已經(jīng)基本不再自己封裝了（雖然對外還選稱能夠自己封裝）。國外生產(chǎn)的直接后果是供貨周期長，不能滿足用戶的緊急需要。

4.反應(yīng)時(shí)間長

雙界面CPU卡對供電的要求高，算法復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長，在使用頻繁的場所，用戶會(huì)感覺不方便。

五、結(jié)論

篇（5）

1EDA技術(shù)的基本概念

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫，是從CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAT(計(jì)算機(jī)輔助測試)和CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具，集數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論與拓?fù)溥壿嫛⒂?jì)算數(shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科最新理論于一體，是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號(hào)處理的結(jié)晶。

2EDA技術(shù)的發(fā)展過程

EDA技術(shù)的發(fā)展過程反映了近代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的一段歷史進(jìn)程，大致分為3個(gè)時(shí)期。

1)初級(jí)階段:早期階段即是CAD(Computer Assist Design)階段，大致在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn)，傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計(jì)印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費(fèi)大、制造周期長。人們開始借助于計(jì)算機(jī)完成印制電路板一PCB設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中高重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替，主要功能是交互圖形編輯，設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，解決晶體管級(jí)版圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、門級(jí)電路模擬和測試。

2)發(fā)展階段:20世紀(jì)80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段，即進(jìn)入到CAE(Computer Assist Engineering Design)階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，人們進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)軟件，將各個(gè)CAD工具集成為系統(tǒng)，從而加強(qiáng)了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該時(shí)期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。

3)成熟階段:20世紀(jì)90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，一個(gè)芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個(gè)晶體管，這給EDA技術(shù)提出了更高的要求，也促進(jìn)了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng)，這時(shí)出現(xiàn)了以高級(jí)語言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。

3EDA技術(shù)的特點(diǎn)

EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向，它的基本特征是采用高級(jí)語言描述，即硬件描述語言HDL(Hardware Description Language)，就是可以描述硬件電路的功能。信號(hào)連接關(guān)系及定時(shí)關(guān)系的語言。它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性，同時(shí)具有系統(tǒng)仿真和綜合能力，具體歸納為以下幾點(diǎn):

1)現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設(shè)計(jì)程序，從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化，避免“自底向上(Bottom-up)”設(shè)計(jì)過程使局部優(yōu)化，整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。

2)HDL給設(shè)計(jì)帶來很多優(yōu)點(diǎn):①語言公開可利用;②語言描述范圍寬廣;③使設(shè)計(jì)與工藝無關(guān);④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程，使設(shè)計(jì)便于交流、保存、修改和重復(fù)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級(jí)。

3)自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)可以進(jìn)行各級(jí)的仿真、糾錯(cuò)和調(diào)試，使設(shè)計(jì)者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以拋開一些具體細(xì)節(jié)問題，從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上，保證設(shè)計(jì)的高效率、低成本，且產(chǎn)品開發(fā)周期短、循環(huán)快。

4)可以并行操作，現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

4EDA技術(shù)的作用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

4.1驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性

設(shè)計(jì)方案確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，這只要確定系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。這種量化分析方法對于提高工程設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的指導(dǎo)意義。

4.2電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對這種影響進(jìn)行全面的分析，也就很難實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計(jì)分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性，便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.3實(shí)現(xiàn)電路特性的模擬測試

電子電路設(shè)計(jì)過程中，大量的工作是數(shù)據(jù)測試和特性分析。但是受測試手段和儀器精度所限，測試問題很多。采用EDA技術(shù)后，可以方便地實(shí)現(xiàn)全功能測試。

5EDA技術(shù)的軟件

目前EDA技術(shù)的軟件很多，如EWB、PROTELL等。

1)EWB(Electronics Workbench)軟件。EWB是基于PC平臺(tái)的電子設(shè)計(jì)軟件，由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制開發(fā)，該軟件具有以下特點(diǎn):①集成化工具:一體化設(shè)計(jì)環(huán)境可將原理圖編輯、SPICE仿真和波形分析、仿真電路的在線修改、選用虛擬儀器、借助14種分析工具輸出結(jié)果等操作在一個(gè)集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強(qiáng)化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)/模混合元件。自動(dòng)插入信號(hào)轉(zhuǎn)換界面，支持多級(jí)層次化元件的嵌套，對電路的大小和復(fù)雜沒有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號(hào)，打開仿真開關(guān)就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標(biāo)點(diǎn)擊一拖動(dòng)界面，點(diǎn)一點(diǎn)自動(dòng)連線。分層的工作環(huán)境，手工調(diào)整元器件時(shí)自動(dòng)重排線路，自動(dòng)分配元器件的參考編號(hào)，對元器件尺寸大小沒有限制。④分析:虛擬測試設(shè)備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點(diǎn)、瞬態(tài)、交流頻率掃描、付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。⑤設(shè)計(jì)文件夾:同時(shí)儲(chǔ)存所有的設(shè)計(jì)電路信息，包括電路結(jié)構(gòu)、SHCE參數(shù)、所有使用模型的設(shè)置和拷貝。全部存放在一個(gè)設(shè)計(jì)文件中，便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標(biāo)準(zhǔn)的SPICE網(wǎng)表，既可以輸入其他CAD生成的SHCE網(wǎng)絡(luò)連接表并行成原理圖供EWB使用，也可以將原理圖輸出到其他PCS工具中直接制作線路板。

篇（6）

2EDA技術(shù)的發(fā)展過程

EDA技術(shù)的發(fā)展過程反映了近代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的一段歷史進(jìn)程,大致分為3個(gè)時(shí)期。

1)初級(jí)階段:早期階段即是CAD(ComputerAssistDesign)階段,大致在20世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí)中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn),傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計(jì)印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費(fèi)大、制造周期長。

人們開始借助于計(jì)算機(jī)完成印制電路板一PCB設(shè)計(jì),將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中高重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替,主要功能是交互圖形編輯,設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,解決晶體管級(jí)版圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、門級(jí)電路模擬和測試。

2)發(fā)展階段:20世紀(jì)80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段,即進(jìn)入到CAE(ComputerAssistEngineeringDesign)階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜,人們進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)軟件,將各個(gè)CAD工具集成為系統(tǒng),從而加強(qiáng)了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),該時(shí)期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì),生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。

3)成熟階段:20世紀(jì)90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進(jìn),一個(gè)芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個(gè)晶體管,這給EDA技術(shù)提出了更高的要求,也促進(jìn)了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng),這時(shí)出現(xiàn)了以高級(jí)語言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。

3EDA技術(shù)的特點(diǎn)

EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向,它的基本特征是采用高級(jí)語言描述,即硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage),就是可以描述硬件電路的功能。信號(hào)連接關(guān)系及定時(shí)關(guān)系的語言。它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性,同時(shí)具有系統(tǒng)仿真和綜合能力,具體歸納為以下幾點(diǎn):

1)現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設(shè)計(jì)程序,從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化,避免“自底向上(Bottom-up)”設(shè)計(jì)過程使局部優(yōu)化,整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。

2)HDL給設(shè)計(jì)帶來很多優(yōu)點(diǎn):①語言公開可利用;②語言描述范圍寬廣;③使設(shè)計(jì)與工藝無關(guān);④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程,使設(shè)計(jì)便于交流、保存、修改和重復(fù)使用,能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級(jí)。

3)自動(dòng)化程度高,設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)可以進(jìn)行各級(jí)的仿真、糾錯(cuò)和調(diào)試,使設(shè)計(jì)者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi),同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以拋開一些具體細(xì)節(jié)問題,從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上,保證設(shè)計(jì)的高效率、低成本,且產(chǎn)品開發(fā)周期短、循環(huán)快。

4)可以并行操作,現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

4EDA技術(shù)的作用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

4.1驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性

設(shè)計(jì)方案確定之后,首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性,這只要確定系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。這種量化分析方法對于提高工程設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量,具有重要的指導(dǎo)意義。

4.2電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對這種影響進(jìn)行全面的分析,也就很難實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計(jì)分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度,真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.3實(shí)現(xiàn)電路特性的模擬測試

電子電路設(shè)計(jì)過程中,大量的工作是數(shù)據(jù)測試和特性分析。但是受測試手段和儀器精度所限,測試問題很多。采用EDA技術(shù)后,可以方便地實(shí)現(xiàn)全功能測試。

5EDA技術(shù)的軟件

目前EDA技術(shù)的軟件很多,如EWB、PROTELL等。

1)EWB(ElectronicsWorkbench)軟件。EWB是基于PC平臺(tái)的電子設(shè)計(jì)軟件,由加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd.公司研制開發(fā),該軟件具有以下特點(diǎn):①集成化工具:一體化設(shè)計(jì)環(huán)境可將原理圖編輯、SPICE仿真和波形分析、仿真電路的在線修改、選用虛擬儀器、借助14種分析工具輸出結(jié)果等操作在一個(gè)集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強(qiáng)化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)/模混合元件。自動(dòng)插入信號(hào)轉(zhuǎn)換界面,支持多級(jí)層次化元件的嵌套,對電路的大小和復(fù)雜沒有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號(hào),打開仿真開關(guān)就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標(biāo)點(diǎn)擊一拖動(dòng)界面,點(diǎn)一點(diǎn)自動(dòng)連線。分層的工作環(huán)境,手工調(diào)整元器件時(shí)自動(dòng)重排線路,自動(dòng)分配元器件的參考編號(hào),對元器件尺寸大小沒有限制。④分析:虛擬測試設(shè)備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點(diǎn)、瞬態(tài)、交流頻率掃描、付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具,可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。⑤設(shè)計(jì)文件夾:同時(shí)儲(chǔ)存所有的設(shè)計(jì)電路信息,包括電路結(jié)構(gòu)、SHCE參數(shù)、所有使用模型的設(shè)置和拷貝。全部存放在一個(gè)設(shè)計(jì)文件中,便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標(biāo)準(zhǔn)的SPICE網(wǎng)表,既可以輸入其他CAD生成的SHCE網(wǎng)絡(luò)連接表并行成原理圖供EWB使用,也可以將原理圖輸出到其他PCS工具中直接制作線路板。

篇（7）

任何物質(zhì)都是由原子組合而成的，而原子的基本結(jié)構(gòu)包括質(zhì)子、中子和電子，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，電子的帶電性與質(zhì)子相反，帶負(fù)電。在正常情況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，正負(fù)平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞與原子核周圍運(yùn)動(dòng)，一經(jīng)受外力（這外力包括各種能量，如動(dòng)能、勢能、熱能、化學(xué)能等）作用，就會(huì)造成電子分布的不平衡，因而形成了靜電。

（二）靜電的物理現(xiàn)象

正負(fù)電荷有異性相吸、同性想斥的特性，其力量大小可有庫侖定律得出：（其中F：力Q：電荷r：距離）所以靜電的第一現(xiàn)象即吸附異性電荷。日常生活中，吸附塵埃即為常見情況，因電荷存在，在周圍空間必形成電場。靜電與大地之間因有電位存在，如果觸及電路時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，這個(gè)放電電流常會(huì)將電路導(dǎo)體燒毀。

（其中I：電流V：電壓R：電阻）

（三）靜電荷產(chǎn)生的基本途徑

1.接觸和分離；

2.摩擦；

3.鄰近電場的感應(yīng)。

（四）靜電荷產(chǎn)生的基本原因

1.因不同材料的原子核對其最電子的吸引力不同，故當(dāng)兩種不同材料接觸或摩擦?xí)r，其上的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到吸引力較強(qiáng)的一方，導(dǎo)致一材料帶正荷，而另一材料帶負(fù)電荷。

2.在導(dǎo)體表面電子能自由移動(dòng)。當(dāng)一帶電導(dǎo)體和一中性導(dǎo)體接觸時(shí)，電子會(huì)從帶電導(dǎo)體流向中性導(dǎo)體，導(dǎo)致二者電荷平衡。

3.鄰近電場極化中性物體內(nèi)的電子分布。當(dāng)中性物體接地時(shí)，與電場相同的電子會(huì)被排斥走。若接地突然中斷，然后把物體離開電場，則該物體會(huì)因之前的電場感應(yīng)而帶電。

二、靜電問題的重要性

在國際電子工業(yè)經(jīng)驗(yàn)中，除生產(chǎn)工序控制和產(chǎn)品設(shè)計(jì)不完善外，已證實(shí)靜電是造成產(chǎn)品質(zhì)量問題的主要原因之一。其典型事例如下：

第一，在上世紀(jì)80年代初，一國外集成電路制造商在制造集成電路時(shí)，通過加入靜電控制程序把產(chǎn)品質(zhì)量提高了50﹪，再通過在電路板組裝工序上加入靜電控制程序，又把產(chǎn)品質(zhì)量提高了50﹪。

第二，景德鎮(zhèn)郵電通信設(shè)備廠在裝焊流水生產(chǎn)時(shí)，由于某工序失去了靜電控制程序，結(jié)果引起了集成塊的爆炸。

由此可以看出，只有從靜電控制方面著手，才能把產(chǎn)品的質(zhì)量合格率進(jìn)一步提高。

三、靜電對電子產(chǎn)品的危害

晶片制造：微污染污染晶片，并隔斷晶片上的幼細(xì)線路。靜電放電產(chǎn)生電磁干擾，影響自動(dòng)機(jī)的操作。

集成電路的主裝和測試：積聚的靜電向未封裝的晶片因腳放電，破壞集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

線路板組裝：微污染污染線路板，可做成假焊。靜電放電會(huì)破壞板上的集成電路，破壞整塊線路板的功能。

產(chǎn)品組裝：微污染污染外殼，影響產(chǎn)品外觀。微塵吸附或掉在產(chǎn)品內(nèi)部，會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。由靜電放電做成的軟破壞，也會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，使產(chǎn)品無故失效。

硬盤磁頭工業(yè)：靜電放電破壞磁極，微污染阻礙磁頭運(yùn)作。

薄膜電晶體液晶片工業(yè)：靜電放電破壞細(xì)小的晶體，作成整體失效。微污染污染細(xì)的電子線路，破壞線路的完整性。

微電機(jī)工業(yè)：微污染使微部件之間的活動(dòng)受阻。靜電放電的電磁干擾令微電機(jī)操作失效。

四、靜電控制的基本目標(biāo)

第一，人體安全，避免因靜電放電的而導(dǎo)致身體受損。不同靜電電壓對人體的影響如表1：

第二，產(chǎn)品免除靜電的威脅：各種普通集成電路的靜電放電耐電壓可被測知（如下表），對于更先進(jìn)的導(dǎo)體元件，相信及靜電放電耐電壓會(huì)更低，更容易受靜電放電的影響。

表2普通集成電路的靜電放電耐電壓

五、避免靜電在電子工業(yè)中的影響方法

方法1：最理想的方法是在電子元件內(nèi)加入保護(hù)性電路。但這種方法并非完全可行，尤其是在微小而高密度的集成電路中，其有限空間并不能容納，另外，保護(hù)線路對某些集成電路會(huì)造成影響或干擾。

方法2：減除工作桌上絕緣材料物件，或不能接地的導(dǎo)體材料物件。此方法亦非完全可行，有時(shí)，絕緣材料物件如塑膠瓶，或不能接地的導(dǎo)體材料物件如鉗子等，皆是工作桌上的必需品。

方法3：安裝靜電控制設(shè)備，實(shí)施靜電防控程序。（此方法被廣泛采納）

六、靜電控制方案

（一）接地

1.接地是人體防靜電的措施之一，它的目的是是物體與大地之間構(gòu)成電氣上的泄露電路，將人體產(chǎn)生的靜電泄露于大地，同時(shí)，防止位于人體附近某物體或接觸該物體的另一物體受到人體的靜電感應(yīng)，此外，可以限制人體的電位上升，或限制由此產(chǎn)生的靜電放電。導(dǎo)體接地是解決導(dǎo)體靜電問題的最佳方案，但由于絕緣體上的靜電問題完全無用，由于人體為導(dǎo)體，故我們使用接地的方法是把人體上的靜電放走（手腕帶，導(dǎo)電鞋和地墊，防靜電工作服）。但由于人體接地時(shí)，又把人體與其他電氣設(shè)備連接起來，為避免設(shè)備漏電時(shí)傷害人體，故于手腕內(nèi)藏有1000，000歐姆的電阻，以確保漏電電流不傷害人體。

2.接地是電子工業(yè)廠房靜電防護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵措施之一，其可靠程度直接影響著靜電防護(hù)效果的可靠性和安全性。電子工業(yè)廠房的接地主要有以下幾種：電磁屏蔽接地；防雷接地（接零線）；建筑構(gòu)件接地；防靜電接地。前幾種接地主要在廠房設(shè)計(jì)時(shí)，由建筑設(shè)計(jì)部門完成，而防靜電接地則主要由工廠工藝技術(shù)管理部門提出設(shè)計(jì)或要求。

（二）典型的防靜電接地圖

為了保證防靜電和電源供電的安全可靠，必須將防靜電接地和電源零線接地嚴(yán)格分開，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一般采用“一點(diǎn)引出電阻隔離”的接地方法：即從電源主配電箱地線處（該點(diǎn)至大地的接地電阻小于4Ω）直接引出電源零線的同時(shí)，在同一點(diǎn)經(jīng)過1MΩ電阻隔離后引出防靜電接地的主干線。該主干線應(yīng)采用截面積為5mm2以上的銅芯橡皮軟線。然后從主干線出發(fā)防靜電接地的設(shè)計(jì)。防靜電地線與電源零線在整個(gè)接地系統(tǒng)中必須嚴(yán)格分開，各走其道，中途不允許并接或混接，即采用三線五線制供電系統(tǒng)，典型防靜電接地線路如下圖：

（三）工作環(huán)境方面

環(huán)境對靜電的產(chǎn)生也有很大的影響。以電子裝配車間為例，要有一套完整的防靜電操作系統(tǒng)，如防靜電工作臺(tái)、臺(tái)墊、包裝盒、元件盒、防靜電烙鐵等。操作間地面應(yīng)鋪設(shè)放靜電地坪，屋頂按裝離子風(fēng)消電器等。對于操作人員應(yīng)統(tǒng)一穿戴防靜電工作服、防靜電鞋、戴防靜電腕帶，并盡量減少人員走動(dòng)。整個(gè)操作間濕度應(yīng)大于65﹪，并適當(dāng)提高室內(nèi)溫度。

（四）建立相應(yīng)的防靜電操作規(guī)程

靜電防護(hù)是一項(xiàng)綜合性的工程，它涉及到生產(chǎn)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)審查、定貨、如庫檢驗(yàn)、老練篩選、庫房儲(chǔ)存、裝聯(lián)、調(diào)試、維修、包裝、發(fā)貨等方面。在電子產(chǎn)品制造中，應(yīng)制定出一套完整的靜電防護(hù)安全操作規(guī)程，同時(shí)可參考中國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T10533—94《電子設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求》，并嚴(yán)格執(zhí)行，采取有效的防護(hù)措施。

七、結(jié)語

篇（8）

Abstract: in this paper, according to the writer's experience on Application of electronic equipment in railway locomotives were presented in simple analysis.

Keywords: electronic equipment; railway vehicles; application

中圖分類號(hào)：F407.472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、電子設(shè)備的可靠性

電子器件可靠性高，這就意味著其故障率很低。故障率即為工作每小時(shí)的故障數(shù)。例如晶體管的基本故障率為5×10-8次/小時(shí)，其倒數(shù)為故障間隔的平均時(shí)間（MTBF），約為4000年。單個(gè)電子器件的可靠性非常高，而電位器和繼電器由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)件存在，所以其可靠性低。與采用單個(gè)工作電路可靠性相比，采用集成電路（IC）可靠性得到了提高。由大量元件和連線組成的大規(guī)模的電路可以由一塊集成電路代替。而在集成電路中，數(shù)字集成電路的可靠性更好。隨著集成電路功能不斷的強(qiáng)化，其故障率也僅略為增加。因此，在機(jī)車中采用集成化電路可以大大提高其工作可靠性，降低故障率。

每種元器件都有其固定的故障率及MTBF時(shí)間。由于負(fù)載、壁壘層溫度和工作方法及使用的環(huán)境條件等對元器件可靠性影響很大，所以這些數(shù)值的變化范圍很廣。一個(gè)系統(tǒng)的故障率，不能按其組成部件的故障率簡單地相加或相乘而求得。在實(shí)際工作中，采用冗余技術(shù)可顯著提高機(jī)車工作可靠性，這是因?yàn)闄C(jī)車同時(shí)發(fā)生很多故障的情況極少，這樣系統(tǒng)的功能可以全部或部分得到保持而不受到破壞。因此，冗余電子系統(tǒng)大的實(shí)用價(jià)值很高，所以在機(jī)車車輛上運(yùn)用十分普遍。

考察機(jī)車故障率可以得知，改善機(jī)車車輛運(yùn)行的不利環(huán)境條件和減少元器件數(shù)量是研制機(jī)車車輛電子設(shè)備的兩種大趨勢。

二、變流器功率器件

采用大功率半導(dǎo)體元件是變流器功率器件的發(fā)展趨勢，并且盡量減少可控硅元件的數(shù)量。對于近郊機(jī)車，這個(gè)目標(biāo)已基本達(dá)到。機(jī)車每個(gè)功能僅采用一個(gè)元件來控制實(shí)現(xiàn)。在功率范圍為1000千瓦以下時(shí)，沒有必要串聯(lián)或并聯(lián)可控硅元件。對于地鐵和動(dòng)車，是通過交流傳動(dòng)的，各有一個(gè)可控硅元件和二極管安置在相序逆變器的臂上，所以總共有六個(gè)二極管和六個(gè)可控硅元件。

對于大功率機(jī)車，必須增加半導(dǎo)體元件數(shù)。當(dāng)大功率機(jī)車功率超過1000千瓦時(shí)，必須將可控硅元件和二級(jí)管串聯(lián)或并聯(lián)，或者在某些情況下，必須在一臺(tái)機(jī)車上設(shè)置多個(gè)變流器系統(tǒng)，從而提高大功率機(jī)車元件的使用率，并將半導(dǎo)體元件的數(shù)目控制在較小的范圍內(nèi)，采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，組成對環(huán)境影響不敏感和無需維護(hù)的變流器。在空氣冷卻方面，將冷卻空氣導(dǎo)入僅放置有散熱器的風(fēng)筒內(nèi)皆可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。可控硅元件安裝于散熱器之間冷卻氣流之外，目的是為了防止灰塵積聚附加有塑料環(huán)。采用這種結(jié)構(gòu)的變流器不需要維護(hù)，適當(dāng)?shù)呐渲粕崞骱屯L(fēng)設(shè)備，可以使半導(dǎo)體元件具有良好的散熱效率。

采用油冷卻可以使變流器結(jié)構(gòu)緊湊，從而更好地將集中在可控硅元件內(nèi)部的熱量排出。因此，每個(gè)半導(dǎo)體元件的功率都可以單獨(dú)增大。為了排除熱量，必需采用一個(gè)沒有中冷器的循環(huán)油路。

機(jī)車的蒸發(fā)冷卻可以利用流體的汽化熱，流體蒸發(fā)時(shí)吸熱，冷卻時(shí)又將放熱。正因?yàn)檫@樣，熱量可由半導(dǎo)體元件的散熱器傳送至中冷器而不存在溫度梯度。機(jī)車上半導(dǎo)體元壁壘層至環(huán)境空氣的溫度路可用于傳送少許熱量；而熱阻減小又使得從可控硅元件排出的熱里增加。因此，即使是大功率可控硅元件，其散熱效率也很高，每個(gè)半導(dǎo)體元件都能傳送最大的功率。

三、控制裝置

隨著機(jī)車車輛上變流器功能的多樣化，其負(fù)荷效率已接近容許負(fù)荷的極限。因此，要求其具有更完善的監(jiān)控和控制功能。此外，從實(shí)際使用情況出發(fā)，對機(jī)車控制裝置的信息傳遞和處理也提出了更高的要求。雖然模擬調(diào)節(jié)裝置的集成運(yùn)算放大器和數(shù)字控制裝置的集成電路的功能范圍均較寬，但依然令整個(gè)電子集成裝置的體積達(dá)到了極限。電流型三相逆變裝置的傳動(dòng)調(diào)節(jié)部分僅有兩層，并裝有LUB電網(wǎng)側(cè)整流器和相序逆變器。根據(jù)機(jī)車和變流器的調(diào)節(jié)和控制功能來專門研制印刷電路板，可減少其相應(yīng)的投資。這樣，機(jī)車電子裝置就滿足了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高要求。

通過采用微型計(jì)算機(jī)，控制裝置可以得到進(jìn)一步的發(fā)展。它可以進(jìn)行簡單的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，幾乎可以滿足所有必需的調(diào)節(jié)、控制功能的計(jì)算需要。

專門應(yīng)用于機(jī)車上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已由某電氣制造商研制成功。它將具有數(shù)據(jù)處理功能的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)和程序的儲(chǔ)存器以及將計(jì)算機(jī)與機(jī)車相連接的模擬量與數(shù)字量的接口集成為一個(gè)整體。它可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上依次實(shí)現(xiàn)所有的控制功能，并且具有處理速度快、功能多等優(yōu)點(diǎn)。因此可利用其基本部件，實(shí)現(xiàn)減小復(fù)雜控制裝置電子設(shè)備的目的，處理大量的控制信號(hào)，如交流傳動(dòng)機(jī)車的控制裝置。

通過提高微型計(jì)算機(jī)部件的可靠性，或者減少部件的數(shù)量，可以改善微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的使用可靠性。由于設(shè)置有足夠多的監(jiān)控以及故障檢測系統(tǒng)，使得發(fā)生故障情況時(shí)的中斷時(shí)間很短。甚至可以用其檢測瞬時(shí)故障，幫助分析和查找偶然故障出現(xiàn)的原因。

大量的控制功能可以集成到電子裝置上。因此，需要有功能強(qiáng)大的信息傳輸裝置將這些電子裝置相聯(lián)接。微型計(jì)算機(jī)的總線系統(tǒng)和串行數(shù)據(jù)處理過程可采用多路數(shù)據(jù)傳輸裝置。此方法與集中式機(jī)車可逆控制裝置相集成（接于機(jī)車的UIC電纜上），已應(yīng)用于魯爾市內(nèi)的鐵路上。由于機(jī)車和動(dòng)車上的功率電子裝置和控制電子裝置的電纜線緊密排列，會(huì)產(chǎn)生互相干擾的現(xiàn)象。且由于光導(dǎo)纖維可傳輸大量信息而沒有電位，也不存在電磁兼容性的問題。若在機(jī)車上采用光導(dǎo)纖維可提高裝置的可靠性。

四、電磁屏蔽技術(shù)

電磁干擾現(xiàn)象在機(jī)車上是普遍存在的，其可以造成受干擾設(shè)備的功能降低甚至喪失，甚至造成設(shè)備的部件或軟件不可恢復(fù)性的損壞。因此，應(yīng)根據(jù)電磁兼容的原理，在進(jìn)行電子裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用有效的屏蔽方法來避免電子設(shè)備由于電磁干擾造成的部件損壞或數(shù)據(jù)丟失。

電磁干擾是以“場”的方式沿空間進(jìn)行傳播的。因此，可以通過提高電子裝置機(jī)箱對周圍電磁場的反射損耗，降低吸收損耗，來減弱或消除電磁干擾對系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的干擾。為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，采取的屏蔽措施按照屏蔽級(jí)別的不同進(jìn)行分級(jí)，包括有PCB板屏蔽、插箱/子架屏蔽、機(jī)柜屏蔽、元器件屏蔽、模塊屏蔽等。下面對模塊屏蔽、插箱/子架屏蔽和機(jī)柜屏蔽進(jìn)行簡要的說明。

模塊屏蔽是指將某些輻射大或抗干擾能力差的模塊或單板，在屏蔽盒中單獨(dú)安裝。通常情況下，電抗器、變壓器等可通過在繞組線圈和鐵芯環(huán)路外包一層或多層金屬短路來減少漏磁通量；電源板、IGBT等功率模塊可用金屬網(wǎng)罩進(jìn)行屏蔽。

機(jī)柜屏蔽是通過金屬殼體將整個(gè)系統(tǒng)屏蔽起來，利用金屬外殼對電磁場干擾的吸收和反射損耗，來切斷機(jī)箱內(nèi)干擾信號(hào)的傳播。

相對于機(jī)柜屏蔽，插箱/子架屏蔽方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在出線的接插件上面采取屏蔽措施，如SS7E型機(jī)車的逆變電源采用插箱把逆變、整流部分和控制部分隔離開來，通過屏蔽轉(zhuǎn)接插座控制部分、電磁兼容連接器、電纜與功率模塊之間的信號(hào)傳輸，從而避免相互干擾。插箱/子架屏蔽與模塊屏蔽類似，只是屏蔽體為插箱/子架。

五、結(jié)束語

隨著電子器件的發(fā)展，不斷將功率電子設(shè)備和控制電子設(shè)備應(yīng)用到鐵路機(jī)車上，使其電氣設(shè)備達(dá)到了很高的水平。由于機(jī)車車輛的特殊性，實(shí)現(xiàn)這種可能性及經(jīng)濟(jì)性的前提是工業(yè)與運(yùn)輸部門在設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過程中的不斷努力。

參考文獻(xiàn)：

篇（9）

嵌入式程序是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以應(yīng)用為核心，硬件軟件可剪裁，滿足應(yīng)用程序?qū)Τ杀尽⒖煽啃浴⒐δ堋⒐暮腕w積的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的一套專用計(jì)算機(jī)程序。這也是一套將現(xiàn)代電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等各行業(yè)的具體應(yīng)用統(tǒng)一整合而產(chǎn)生的資金和技術(shù)密集型產(chǎn)物。

一、單片機(jī)和嵌入式操作系統(tǒng)的定義

單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)程序的主控單元。其大部分軟件都是針對某種應(yīng)用來專門設(shè)計(jì)的，且往往只是其中一個(gè)微觀實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)程序擁有實(shí)時(shí)信息處理或?qū)崟r(shí)過程控制能力，同時(shí)要求能對外部發(fā)生的即時(shí)事件作出響應(yīng)并能快速解決。

實(shí)時(shí)嵌入式程序的操作系統(tǒng)則是針對應(yīng)用系統(tǒng)的需求提出的。通常所說的單片機(jī)即是微控制器，是一個(gè)將那些程序端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及相關(guān)系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)需要的外設(shè)集成在一張芯片上的單片集成系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)在硬件上無法和以分時(shí)操作系統(tǒng)為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比擬。但在軟件設(shè)計(jì)上，單片機(jī)系統(tǒng)的具體應(yīng)用以及使用環(huán)境卻相對單一而固定，這一點(diǎn)使得單片機(jī)嵌入式程序的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開發(fā)有了可實(shí)現(xiàn)性。

嵌入式操作系統(tǒng)主管任務(wù)的控制、調(diào)度、任務(wù)間的同步與通信、存儲(chǔ)和資源管理，在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中起靈魂性中心作用。對比其他的操作系統(tǒng)它不僅沒有圖形用戶接口和shell，甚至其他某些功能也不具備，而只有一個(gè)微內(nèi)核。同時(shí)鑒于嵌入性和專用性，應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)緊密聯(lián)系而共同運(yùn)行在同一個(gè)空間內(nèi)，兩者幾乎無法有明確的分類，甚而能將操作系統(tǒng)視為應(yīng)用程序的組成部分。但因嵌入式系統(tǒng)其較小的內(nèi)存容量，往往使用其實(shí)際物理地址，所以存儲(chǔ)管理的模塊也十分簡單。如此一來將大大減小內(nèi)核體積，使之成為名副其實(shí)的微內(nèi)核。

二、單片機(jī)嵌入式程序的軟件編碼

嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程，也是經(jīng)歷了分析需求、設(shè)計(jì)功能、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、具體設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)編碼和集成測試的過程，但有一點(diǎn)與普通的臺(tái)式機(jī)軟件開發(fā)相區(qū)別，嵌入式軟件的開發(fā)與制作幾乎都屬于跨平臺(tái)開發(fā)，同時(shí)多數(shù)的代碼要對硬件設(shè)備進(jìn)行直接控制，因此其對硬件有很強(qiáng)的依賴性，對時(shí)序也有十分苛刻的要求，甚至其運(yùn)行狀態(tài)在多數(shù)情況之下都具備不可再現(xiàn)性。

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中的亮點(diǎn)是擁有可使用的工具包，同時(shí)，工具包也因不同設(shè)計(jì)階段的需求差異而內(nèi)容不同。例如在軟件設(shè)計(jì)的早期，首先使用內(nèi)部電路模擬器，將其插入微處理器與總線間的電路時(shí)，設(shè)計(jì)者能夠通過它來控制全部輸入輸出和微處理器的動(dòng)作。但又容易因?yàn)槟M器是異體而引發(fā)不穩(wěn)定情況。但設(shè)計(jì)者能夠清楚地對系統(tǒng)底層上所有的活動(dòng)進(jìn)行觀察，從而無需僅靠經(jīng)驗(yàn)來對底層的軟硬件進(jìn)行猜測。

如今，嵌入式操作系統(tǒng)已日趨成熟，各類開發(fā)板功能和集成開發(fā)環(huán)境也將逐步得到優(yōu)化升級(jí)，因此嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)也較以往簡單得多。同時(shí)，各類集成開發(fā)環(huán)境也集成代碼編輯器、連接器、編譯器、模擬器、調(diào)試器等等，這使設(shè)計(jì)者能夠在擺脫了目標(biāo)硬件環(huán)境之后迅速開發(fā)出相應(yīng)應(yīng)用軟件的原型。而硬件開發(fā)板也為設(shè)計(jì)者提供了即使處于與目標(biāo)硬件不相兼容的環(huán)境下也能調(diào)試相關(guān)應(yīng)用程序的能力。

一般說來，大多數(shù)廠家在生產(chǎn)開發(fā)板時(shí)都駐留了與微機(jī)通信的相應(yīng)控制程序，這可以使主機(jī)和開發(fā)板能夠通過以太網(wǎng)口或串口來通信，同時(shí)主機(jī)中的應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件的原型可執(zhí)行映像也能直接被下載入開發(fā)板。代碼會(huì)在主調(diào)試中主開發(fā)板的硬件上執(zhí)行，此時(shí)的用戶界面可以等同于微機(jī)室內(nèi)集成開發(fā)環(huán)境。這一切讓設(shè)計(jì)者能更多關(guān)心如何更好地實(shí)現(xiàn)軟件功能。

三、單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)程序的引導(dǎo)裝入設(shè)計(jì)

（一）工作過程。引導(dǎo)裝入程序具體的工作過程：當(dāng)嵌入式設(shè)備的單片機(jī)系統(tǒng)主復(fù)位或收到命令時(shí)，主系統(tǒng)的引導(dǎo)裝入程序在接受到相當(dāng)于“允許引導(dǎo)裝入”的信號(hào)之后，立刻把單片機(jī)配置成為接受代碼的狀態(tài)，此時(shí)的信號(hào)便會(huì)從指定的主機(jī)上下載相對應(yīng)的程序代碼，并把代碼數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)的FLASH儲(chǔ)存器內(nèi)，將單片機(jī)的內(nèi)部程序中的儲(chǔ)存器主系統(tǒng)進(jìn)行重新編程。當(dāng)引導(dǎo)裝入程序主下載成功之后便自動(dòng)轉(zhuǎn)入執(zhí)行新系統(tǒng)程序的操作中。

（二）硬件設(shè)計(jì)。在主機(jī)同單片機(jī)的通信外設(shè)之間成功建立連接后，便使單片機(jī)開始設(shè)計(jì)引導(dǎo)裝入程序。

1、引腳分配。數(shù)字交叉開關(guān)被單片機(jī)用來為數(shù)字外設(shè)配置作為外設(shè)接口處的端口引腳。一般來說，交叉開關(guān)可以是數(shù)字外設(shè)任意的組合，但必須滿足軟件可以更改器件中的引腳分配問題。為了便于分配，引導(dǎo)裝入程序一般會(huì)使用和最終應(yīng)用一致的引腳來分配。

2、引導(dǎo)裝入允許。系統(tǒng)為了能在復(fù)位或者其余條件中均能順利完成在系統(tǒng)中的編程任務(wù)，通常會(huì)先將一個(gè)引腳作為輸入信號(hào)，然后通知系統(tǒng)開始下載并向引導(dǎo)裝入傳輸允許信號(hào)。最后將讀取當(dāng)作是引導(dǎo)裝入信號(hào)的1/0引腳，讓主機(jī)或者其它硬件可以通知單片機(jī)啟動(dòng)裝入過程。

（三）軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)接收到允許命令后，系統(tǒng)中的引導(dǎo)裝入程序應(yīng)當(dāng)讓單片機(jī)做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。第一步，系統(tǒng)中的引導(dǎo)裝入程序需要配置有用的通信外設(shè)。第二步，引導(dǎo)裝入程序要擦除用來下載的系統(tǒng)存儲(chǔ)器，并同意對其寫入。為了將通信鏈路建立起來，引導(dǎo)裝入程序?qū)⒗米詣?dòng)波特率來檢測明確位速率。第三步，主機(jī)與MCU器件均使用預(yù)定好的波特率，當(dāng)器件做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備后，主機(jī)便能收到通知，隨之主機(jī)發(fā)送出數(shù)據(jù)，并將在有關(guān)數(shù)據(jù)中附上與下載內(nèi)容相關(guān)的信息。

四、單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)程序的低功耗設(shè)計(jì)

通常以單片機(jī)為主要程序的嵌入式系統(tǒng)會(huì)有很多使用環(huán)境處于供電困難的狀態(tài)，例如空中、井下或者野外。此時(shí)還需要電池為小型便攜式儀表儀器提供電源。所以，很有必要為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)低功耗使用。從實(shí)質(zhì)上來說，CMOS器件使得低功耗嵌入式系統(tǒng)比普通系統(tǒng)功耗更低。因此，我們先來分析CMOS器件的數(shù)字集成電路特點(diǎn)：首先，低功耗CMOS電路在工作時(shí)的所有功耗是由靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的功耗總量組成。動(dòng)態(tài)功耗不單只受負(fù)載的影響，在電路內(nèi)部，實(shí)質(zhì)上也與工作頻率、輸出電平、集成度及電源電壓等聯(lián)系密切；其次，當(dāng)電壓值范圍大時(shí)，CMOS電路正常工作需要3—18V的供電值，邏輯電平又緊密聯(lián)系著供電電壓Vdd。當(dāng)所輸出的邏輯電平擺幅越大，高邏輯的電平就越與電源電壓相接近，低邏輯的電平則越與OV相接近。

（一）硬件的設(shè)計(jì)

通過以上總結(jié)，可以分析出設(shè)計(jì)低功耗系統(tǒng)的原則：重點(diǎn)控制動(dòng)態(tài)功耗、時(shí)鐘頻率以及電源電壓。歸納起來即是三相宜原則：時(shí)鐘宜慢不宜快、器件（系統(tǒng)）宜靜不宜動(dòng)、電壓宜低不宜高。

（二）軟件的設(shè)計(jì)

1、用中斷替代查詢。雖然在程序中無論是查詢方式還是中斷方式均能應(yīng)對那些較為簡單的應(yīng)用，但卻在低功耗特性的結(jié)果上相差甚遠(yuǎn)。使用查詢方式的CPU會(huì)因需要對1/0寄存器不斷地進(jìn)行訪問而損失額外的功耗。而如果是使用中斷方式的CPU，則不需要做任何事，甚至可以直接轉(zhuǎn)入等待或停止模式。

2、用定時(shí)器定時(shí)代替延時(shí)子程序定時(shí)。系統(tǒng)中的延時(shí)子程序定時(shí)是通過CPU不間斷地進(jìn)行毫無實(shí)際意義的空操作指令，并結(jié)合減一非零的轉(zhuǎn)移指令來實(shí)現(xiàn)的。這樣的結(jié)果卻是，因?yàn)榧哟罅薈PU的工作量而浪費(fèi)了功耗。所以要克服這個(gè)問題，就必須用定時(shí)器來結(jié)合中斷。

3、間歇運(yùn)行1/0模塊。即通過關(guān)掉間歇性工作的1/0模塊或不工作的1/0模塊來降低功耗。例如，RS232的驅(qū)動(dòng)只需要用單機(jī)片中的一個(gè)1/0引腳去控制，當(dāng)不需要通信工作時(shí)則關(guān)掉驅(qū)動(dòng)。將其余不使用的1/0引腳設(shè)置為輸入或輸出，并通過上拉電阻來拉高。如果不初始化引腳，將可能增加單機(jī)片操作時(shí)的漏電流。

4、工作時(shí)序的合理安排。空閑或者掉電的工作方式能讓CPU遇到不執(zhí)行程序的情況后能自動(dòng)停止工作，如此，就毋須不停地按照空操作指令執(zhí)行或一直處于等待狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到了降低功耗的目的。因?yàn)橄到y(tǒng)的功耗會(huì)因?yàn)镃PU的長時(shí)間運(yùn)行而浪費(fèi)極大，所以要盡量減少CPU的運(yùn)作時(shí)間，使單片機(jī)系統(tǒng)處于長時(shí)間的空閑狀態(tài)或者掉電狀態(tài)，這樣才是在設(shè)計(jì)軟件中使得系統(tǒng)功耗降至更低的不二法門。系統(tǒng)上電將在初始化操作完成后，立即轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)，只有在接收到發(fā)出的中斷信息后，才會(huì)將單片機(jī)喚醒而繼續(xù)工作。同時(shí)它將以最快的速度處理完數(shù)據(jù)或信息，然后立即恢復(fù)低功耗狀態(tài)，直到下一個(gè)中斷。

5.更改實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算的方式。諸如浮點(diǎn)乘除、指數(shù)運(yùn)算之類的復(fù)雜運(yùn)算會(huì)因占用很多系統(tǒng)的時(shí)序而減少相應(yīng)休眠的時(shí)間。所以，需要用查表方式，即利用大容量表格去替代現(xiàn)場計(jì)算，從而節(jié)省了單片機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。

五、單片機(jī)嵌入式程序系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

在工業(yè)環(huán)境中，以脈沖的形式進(jìn)入系統(tǒng)的干擾主要有三種形式：空間干擾、過程通道干擾以及供電系統(tǒng)干擾。單片機(jī)系統(tǒng)擾之后會(huì)出現(xiàn)例如控制操作故障，采集數(shù)據(jù)時(shí)的誤差相對增大等系統(tǒng)狀態(tài)失靈的現(xiàn)象。因此，需要對硬件和軟件同時(shí)著手來應(yīng)對干擾。

（一）硬件的抗干擾措施

1、電源干擾控制。采用雙隔離方式改進(jìn)電源變壓器，將壓敏電阻并聯(lián)于電源的初次級(jí)中，來抑制浪涌、尖峰型的電壓。同時(shí)利用低道濾波器來過濾掉干擾所攜帶的高次諧波，以改善電源的波形。

2、隔離技術(shù)。用光電耦合器切斷單片機(jī)與前后向以及其余控制器的電路聯(lián)系。也可用隔離變壓器切斷環(huán)境，進(jìn)行電磁隔離。

3、屏蔽技術(shù)。用金屬箱體套于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)外部，金屬便會(huì)將外部干擾電磁削弱或消除。

4、去耦技術(shù)。在所有集成電路電源與地之間均安裝去耦電容。既能蓄儲(chǔ)所在集成電路上的電容，提供并吸收從該電路中由開關(guān)門瞬間發(fā)出的充放電能量，又能將高頻噪聲旁路掉。

（二）軟件的抗干擾措施

1、指令冗余技術(shù)。NOP指令的使用及重要指令冗余是兩種常用的技術(shù)。在雙字節(jié)和三字節(jié)指令中加入兩個(gè)單字節(jié)的NOP指令，可以避免因程序“跑飛”到操作數(shù)上而造成的指令操作錯(cuò)誤，從而保證了程序的正軌運(yùn)行。

2、軟件陷阱技術(shù)。將一些攔截程序設(shè)置在非程序區(qū)內(nèi)，將失控的“跑區(qū)”程序引到處理錯(cuò)誤程序的入口地址ERR或復(fù)位入口地址OOOOH，并利用LJMP指令讓程序恢復(fù)正軌運(yùn)行。

六、結(jié)束語

嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的核心是單片機(jī)嵌入式操作系統(tǒng)以及嵌入式軟件的設(shè)計(jì)技術(shù)。兩者更是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)，因此在信息家電手持設(shè)備等領(lǐng)域?qū)?huì)有越來越廣泛的應(yīng)用。雖然目前有關(guān)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)仍處于起步階段，但隨著研發(fā)的不斷深入，將對嵌入式軟件設(shè)計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展有重要的實(shí)踐和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]胡新.基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].科技資訊,2008(09).

篇（10）

一、電子信息技術(shù)的內(nèi)涵

信息，指音訊和消息，也指通信系統(tǒng)傳輸和處理的對象，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容，我們也可以將其科學(xué)化地概述為對客觀世界中各種食物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化的反映，是客觀事物之間相互聯(lián)系、相互作用的表征，表現(xiàn)的是客觀事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。

電子信息技術(shù)，一般來說主要是指采用電子學(xué)的方法與手段來研究信息科學(xué)與技術(shù)，概括而言，就是說電子信息技術(shù)是研究信息的獲取、傳輸、儲(chǔ)存于利用等方面的內(nèi)容。電子信息技術(shù)包括傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)等許多內(nèi)容，電子信息產(chǎn)業(yè)則包括通信設(shè)備制造業(yè)、軟件業(yè)以及信息服務(wù)業(yè)等多方面的產(chǎn)業(yè)。信息技術(shù)的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)水平的提高、國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)都具有重要的意義。

二、電子信息技術(shù)的應(yīng)用方向

當(dāng)前隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國在電子信息技術(shù)方面的研究也日益增多，尤其是近些年來隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和信息技術(shù)的快速發(fā)展，再加上人們對于信息的需求日益加大，電子信息技術(shù)的應(yīng)用范圍也日益拓寬。當(dāng)前我國電子信息技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（一）智能化與自動(dòng)化

在當(dāng)前科技和社會(huì)背景下，電子信息智能化和自動(dòng)化是其重要特點(diǎn)。這就是指通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來適當(dāng)?shù)啬M人類的相關(guān)思維活動(dòng)和感覺行為，并對其搜集的信息進(jìn)行分析和處理。通過電子信息技術(shù)的智能化與自動(dòng)化能夠節(jié)省獲取信息的時(shí)間，更加高效便捷地獲得所需要的信息，并能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行甄別，同時(shí)電子信息技術(shù)的智能化與自動(dòng)化還能夠保護(hù)信息的安全，是當(dāng)前電子信息技術(shù)的重要應(yīng)用方向。

（二）數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要方向，對于電子信息技術(shù)來說也不例外，通過在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的過程中運(yùn)用數(shù)字化的技術(shù)，在這一網(wǎng)絡(luò)數(shù)字結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再對一些高端科技，如光纖通信、無線通信技術(shù)進(jìn)行整合運(yùn)用，就形成了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的電子信息技術(shù)。這種信息技術(shù)能夠加快電子信息技術(shù)的發(fā)展水平并進(jìn)一步提升其發(fā)展的層次與水平。同時(shí)，在電子信息技術(shù)的數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化能夠大大提升信息的保存水平，無論是在數(shù)量上還是在時(shí)間上，而且安全性比普通的電子信息技術(shù)要高，是當(dāng)前一種比較理想的電子信息技術(shù)發(fā)展方向。

（三）高效化與快捷化

高效化與快捷化是當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。通過使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行采集和處理，能夠更加快捷地實(shí)現(xiàn)信息的整合和利用。電子信息技術(shù)一方面能夠節(jié)約大量的人力和物力，另一方面能夠節(jié)約時(shí)間實(shí)現(xiàn)信心的利用，這就實(shí)現(xiàn)了電子信息技術(shù)的高效化和快捷化。

三、當(dāng)前我國電子信息技術(shù)存在的問題

（一）技術(shù)力量薄弱

雖然經(jīng)過多年的發(fā)展我國的科學(xué)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，但是在當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展的過程中技術(shù)力量薄弱、技術(shù)人才不足仍然是制約其進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。主要是因?yàn)楫?dāng)前我國培養(yǎng)的人才主要以單一型為主，所掌握的知識(shí)和技術(shù)比較單一，不能滿足當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展對于復(fù)合型人才的需求，導(dǎo)致具有多種知識(shí)和能力的高端電子信息技術(shù)人才在市場上比較短缺，制約了當(dāng)前電子信息技術(shù)的發(fā)展。

（二）發(fā)展環(huán)境不健康

發(fā)展環(huán)境不健康是制約我國點(diǎn)在信息技術(shù)發(fā)展的又一重要因素。這主要體現(xiàn)在當(dāng)前我國市場的混亂上，我國電子信息產(chǎn)品市場上假冒偽劣產(chǎn)品盛行，產(chǎn)權(quán)意識(shí)不強(qiáng)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵權(quán)行為也非常普遍，這種市場環(huán)境導(dǎo)致電子信息產(chǎn)品的發(fā)展缺乏刺激，沒有動(dòng)力，不利于電子信息技術(shù)的發(fā)展。

（三）產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)不合理

當(dāng)前我國電子信息技術(shù)的發(fā)展具有非常好的前景，市場也非常廣闊，但是當(dāng)前我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，因此在發(fā)展的過程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對其造成了相當(dāng)大的阻礙，制約了我國電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展。

四、未來我國電子信息技術(shù)發(fā)展的方向

未來電子信息技術(shù)發(fā)展的方向主要有以下三個(gè)：首先，系統(tǒng)集成技術(shù)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。系統(tǒng)集成電路的制造技術(shù)是電子信息技術(shù)發(fā)展中的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，是電子信息硬件產(chǎn)品中的核心，集成電路的應(yīng)用范圍非常廣闊，從計(jì)算機(jī)的CPU到IC卡的應(yīng)用，都離不開集成電路。集成電路是當(dāng)前微電子技術(shù)的時(shí)展特征，芯片面積越來越大，集成度越來越高，而尺寸卻越來越小，這是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

其次，光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的核心方向。科學(xué)家認(rèn)為，現(xiàn)代信息技術(shù)即將進(jìn)入光子學(xué)的新階段，光電子技術(shù)在本世紀(jì)將會(huì)得到飛躍的發(fā)展，光子作為信息和能量的載體，在電子信息技術(shù)的發(fā)展中具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展前景。

再次，電子信息技術(shù)將朝向多媒體、智能化的方向發(fā)展，當(dāng)前海量存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展以及語音、手寫、數(shù)字圖像交互技術(shù)的日益成熟，都體現(xiàn)了這一發(fā)展方向；同時(shí)，電子通信技術(shù)的個(gè)性化、綜合化也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

電子信息技術(shù)是科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的產(chǎn)物，反過來又刺激了科技的發(fā)展和社會(huì)的發(fā)展。當(dāng)前我國的電子信息技術(shù)發(fā)展還面對著諸如技術(shù)、發(fā)展環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等多種問題，但是我們必須要看到電子信息技術(shù)的發(fā)展有光明而遠(yuǎn)大的前景，當(dāng)前的電子信息技術(shù)將朝著智能化玉自動(dòng)化，數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化，高效化與快捷化著幾個(gè)方向發(fā)展，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)對電子信息技術(shù)的應(yīng)用以及對其發(fā)展方向的了解，更好地促進(jìn)其為社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

篇（11）

中圖分類號(hào)：TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）18-0240-01

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷史

1946 年美國賓尼法尼亞大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)共同研制出 ENIAC 計(jì)算機(jī)，是世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著全球進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代。它由 1.8 萬個(gè)電子管組成，體積和重量較大，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度為五千次每秒，運(yùn)算成本較高，以通信技術(shù)、核物理電子計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)、雷達(dá)脈沖技術(shù)為基礎(chǔ)。ENIAC 計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于軍事方面。1956 年科學(xué)家們成功研制出第二代電子計(jì)算機(jī)―晶體管電子計(jì)算機(jī)。1959 年，集成電路電子計(jì)算機(jī)的問世標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入第三代。計(jì)算機(jī)的硬件由單一轉(zhuǎn)為固件、軟件組合系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)成本，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展越來越快，提升了計(jì)算機(jī)使用性能，種類也多種多樣，如微型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、通用型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和巨型計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)趨于成熟。1976 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入第四代，美國研制出小型化、智能化的計(jì)算機(jī)―“克雷 1 號(hào)”，一些個(gè)人用戶和小型公司都開始使用計(jì)算機(jī)。20世紀(jì) 90 年代，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)逐漸向大型化和微型化發(fā)展。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，隨著科學(xué)家們對集成電路的研究，集成電路廣泛應(yīng)用到企業(yè)、工廠，計(jì)算機(jī)也隨之趨于智能化、專業(yè)化，運(yùn)算速度更快，操作更方便、簡單，逐漸應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。

二、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在生活中應(yīng)用廣泛

在這個(gè)信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為人們社會(huì)生活的重要部分，已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶。人們不用出門就可以通過計(jì)算機(jī)了解國內(nèi)外新聞、天氣預(yù)報(bào)資訊、股市行情、世界地圖、收發(fā)電子郵件、檢索信息等 ；不用逛街就可以通過互聯(lián)網(wǎng)中的購物網(wǎng)站買到喜歡的東西 ；通過計(jì)算機(jī)可以與相隔較遠(yuǎn)的朋友在線聊天、視頻聊天等，加強(qiáng)了人們之間的交流和溝通，進(jìn)一步增進(jìn)了友誼 ；人們可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)訂購飛機(jī)票、火車票等，節(jié)省排隊(duì)時(shí)間 ；教師可以更及時(shí)、更方便地通過計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的在線授課 ；動(dòng)漫工作者可以使用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)制作動(dòng)漫 ；政府機(jī)關(guān)也可以通過計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)建立城市網(wǎng)站，及時(shí)了解市民反映的問題，并通過計(jì)算機(jī)與各個(gè)行業(yè)的工作人員在線交流 ；很多企業(yè)使用計(jì)算機(jī)來處理大量數(shù)據(jù)和信息，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工處理，提高工作效率。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)潛移默化地影響著人們的生產(chǎn)、工作和學(xué)習(xí)。

2、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)更加智能化和專業(yè)化

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了集成電路、微電子和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)更加智能化和專業(yè)化。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用對象的不同需要進(jìn)行改裝、更新，對于有更高需求的用戶可以專門定做計(jì)算機(jī)，用戶可以根據(jù)使用環(huán)境的不同選擇臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦和平板電腦等。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在其他特殊領(lǐng)域也能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，如智能化家用電器和智能手機(jī)，家庭式網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的單機(jī)操作系統(tǒng)，滿足人們的生活需求。

3、計(jì)算機(jī)的微處理器和納米技術(shù)

微處理器能提高計(jì)算機(jī)的使用性能，縮小傳統(tǒng)處理器芯片中的晶體管線寬和尺寸。利用光刻技術(shù)，波長更短的曝光光源經(jīng)過掩膜的曝光，將晶體管在硅片上制作的更精巧，將晶體管導(dǎo)線制作的更細(xì)小。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度更快，體積更微型，操作更智能，傳統(tǒng)的電子元件不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展。納米技術(shù)是一種用分子射程物質(zhì)和單個(gè)原子的毫微技術(shù)，可以研究 0.1 ～ 100 納米范圍內(nèi)的材料應(yīng)用和特性。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中利用納米技術(shù)，可以使計(jì)算機(jī)尺寸變小，解決運(yùn)算速度和集成度的問題。

三、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的未來發(fā)展方向

現(xiàn)今，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，人們對掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的技術(shù)水平要求越來越高，促使數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)學(xué)家們不斷研究計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，使計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)發(fā)揮更大的作用，滿足了人們的不同需求。下面從 DNA 生物計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)三方面來探究計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前景。

1、DNA 生物計(jì)算機(jī)

DNA 生物計(jì)算機(jī)用生物蛋白質(zhì)芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體硅芯片。1994 年，美國科學(xué)家阿德勒曼率先提出關(guān)于生物計(jì)算機(jī)的設(shè)想。在計(jì)算機(jī)運(yùn)算數(shù)據(jù)時(shí)，將生物DNA 堿基序列作為信息編碼載體，運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)和控制酶，改變 DNA 堿基序列，從而反映信息，處理數(shù)據(jù)。這一設(shè)想增加了計(jì)算機(jī)操作方式，改變了傳統(tǒng)的、單一的物理操作性質(zhì)，拓寬了人們對計(jì)算機(jī)的了解視野。DNA 生物計(jì)算機(jī)元件密度比大腦神經(jīng)元的密度高 100 萬倍，信息數(shù)據(jù)的傳遞速度也比人腦思維快 100 萬倍，生物計(jì)算機(jī)的蛋白質(zhì)芯片存儲(chǔ)量是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的 10 億倍。

2001 年，以色列科學(xué)家研制出世界上第一臺(tái) DNA 生物計(jì)算機(jī)，體積較小，僅有一滴水的體積。2013 年，英國生物信息研究院的科學(xué)家們使用 DNA 堿基序列對文學(xué)家莎士比亞154首作品的音樂文件格式和相關(guān)照片進(jìn)行編制，增加了儲(chǔ)存密度，使儲(chǔ)存密度達(dá)到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人們對信息儲(chǔ)存的認(rèn)識(shí)，這一重大突破使生物計(jì)算機(jī)的設(shè)想有望成為現(xiàn)實(shí)。

2、光信號(hào)和光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)是一種由光子信號(hào)進(jìn)行信息處理、信息存儲(chǔ)、邏輯操作和數(shù)字運(yùn)算的新型計(jì)算機(jī)。集成光路是光子計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成部件，包括核鏡、透鏡和激光器。光子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比較，有以下幾點(diǎn)好處 ：（1） 光計(jì)算機(jī)的光子互聯(lián)芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效應(yīng)的影響，在自由空間將光子互聯(lián)，就能提高芯片的集成密度。（2） 光子沒有質(zhì)量，不受介質(zhì)干擾，可以在各種介質(zhì)和真空中傳播。（3） 光自身不帶電荷，是一種電磁波，可以在自由空間中相互交叉?zhèn)鞑ィ瑐鞑r(shí)各自不發(fā)生干擾。（4） 光子在導(dǎo)線中的傳播速度更快，是電子傳播速度的 1000 倍，光計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快。

20 世紀(jì) 50 年代末，科學(xué)家提出光計(jì)算機(jī)的設(shè)想，即利用光速完成計(jì)算機(jī)運(yùn)算和儲(chǔ)存等工作。與芯片計(jì)算機(jī)相比較，光子計(jì)算機(jī)可以提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。1896 年，戴維 米勒首先研制出光開關(guān)，體型較小。1990 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的光計(jì)算機(jī)工作計(jì)劃正式開啟。根據(jù)元器件的不同，光子計(jì)算機(jī)可以分為全光學(xué)型計(jì)算機(jī)和光電混合型計(jì)算機(jī)。全光學(xué)型計(jì)算機(jī)比光電混合型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，還可以對手勢、圖形、語言等進(jìn)行合成和識(shí)別。貝爾實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功研制出光電混合型計(jì)算機(jī)，采用的是混合型元器件。研發(fā)制作全光學(xué)型計(jì)算機(jī)的重要工作就是研制晶體管，這種晶體管與現(xiàn)存的光學(xué)“晶體管”不同，它能用一條光線控制另一條光線。現(xiàn)存的光學(xué)“晶體管”體積較大較笨拙，滿足不了全光學(xué)型計(jì)算機(jī)的研發(fā)要求。

3、量子理論計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)將處于量子狀態(tài)的原子作為計(jì)算機(jī) CPU 和內(nèi)存，處于量子狀態(tài)的原子在同一時(shí)間內(nèi)能處于不同位置，根據(jù)這一特性可以提高計(jì)算機(jī)處理信息的精確度，提高處理數(shù)據(jù)的運(yùn)算速度，有利于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。量子計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)的基本數(shù)據(jù)單元是量子比特，取代了傳統(tǒng)的“1”和“0”，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力，運(yùn)算速度比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快 10 億倍。

四、結(jié)束語

總而言之，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)涉及到社會(huì)生活的各個(gè)方面，改變了人們傳統(tǒng)的生活、工作、學(xué)習(xí)方式，推動(dòng)社會(huì)的全面發(fā)展，具有廣闊發(fā)展前景的領(lǐng)域。隨著網(wǎng)絡(luò)和科技的不斷進(jìn)步，未來計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)勢必會(huì)朝著高性能、環(huán)保化、功能化的方向發(fā)展。