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【Keywords】AudiovisualE-mail;Structureofsystem;WindowsMediaServer;ASF.中國
【Abstract】TheaudiovisualE-mailsystemistheinnovationwhichaimsattraditionalE-mailsystem,thearticledescribessystemtoconceiveoutlineandresolvesinstructureofasystemandsystemdesignofcardinaltechniqueproblem.Amodelofthemailclient,amodelofthemediumdocumentreceives,andsoonmainprogrammoduleprincipleofwork,modularstructure,functiondetailedintroduction.Endmadesummaryandoutlooktothesystemdevelopment.
1概述
電子郵件作為Internet網(wǎng)信息交流方式為人們廣泛采用,隨信息技術(shù)的發(fā)展人們對視聽媒體信息交流有了更多的要求。目前,以電子郵件發(fā)送視、聽媒體信息采用2種方式實現(xiàn):1.視、聽媒體以附件發(fā)送;2.視、聽媒體信息存放地址的超鏈接,通過超鏈接可以下載或點播觀看。以上方式不足的是:需求收發(fā)方郵箱都有大的附件空間;媒體信息私密性弱;郵件系統(tǒng)視、郵件系統(tǒng)視、聽功能集成度弱。
我們設(shè)計的視、聽郵件系統(tǒng),實現(xiàn)了視聽收發(fā)功能的集成??朔四壳半娮余]件系統(tǒng)發(fā)送視、聽媒體信息的不足。系統(tǒng)的基本工作模式是:在客戶端完成采集、編碼、加密媒體信息,通過網(wǎng)絡(luò)上傳媒體信息到郵件服務(wù)器和流媒體服務(wù)器。在郵件接收客戶端,通過帳號、口令到郵件服務(wù)器和流媒體服務(wù)器接收郵件,郵件中如有媒體信息的話直接點擊就可以通過流媒體服務(wù)器直接傳輸并在接收客戶端播放。該系統(tǒng)是我們提出的一種具有特定功能的郵件系統(tǒng),系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計實現(xiàn),并已通過項目專家組的驗收。
2.1系統(tǒng)功能
系統(tǒng)建立在流媒體技術(shù)基礎(chǔ)上,具有在線觀看音、視頻信件的電子郵件系統(tǒng),包括:客戶端、郵件服務(wù)器與媒體服務(wù)器三部分組成。郵件客戶端完成郵件編輯、音視頻數(shù)據(jù)采集、音視頻數(shù)據(jù)壓縮/加密,上傳至媒體服務(wù)器;媒體服務(wù)器存儲媒體數(shù)據(jù)并返回媒體訪問信息,發(fā)信端接收并處理媒體訪問信息,然后將信送至郵件服務(wù)器。
接收郵件客戶端,登入郵件服務(wù)器后收到發(fā)來的郵件,郵件的媒體內(nèi)容保存在媒體服務(wù)器上。郵件客戶端收到的僅僅是媒體內(nèi)容在媒體服務(wù)器上的存儲信息,通過點播連接客戶端與服務(wù)器,內(nèi)容以ASF(AdvancedStreamingFormat(ASF)/高級流格式)流從服務(wù)器傳到客戶端實時播放。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。
2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由三部分構(gòu)成:郵件客戶端、流媒體服務(wù)器、郵件服務(wù)器,如圖2所示。
2.2.1郵件客戶端模塊
由10個子模塊組成,如圖3所示。
2.2.2流媒體服務(wù)器模塊
由文件接收模塊、WindowsMediaServer組件、多媒體數(shù)據(jù)庫組成。文件接收模塊運行在流媒體服務(wù)器上,實現(xiàn)文件的接收功能。主要用于接收來自客戶端軟件上傳的文件。并把接收到的文件放置在流媒體服務(wù)器上,供流媒體服務(wù)處理。
文件接收模塊框圖,如圖4所示:
2.3系統(tǒng)實現(xiàn)
2.3.1開發(fā)環(huán)境與運行平臺
郵件客戶端運行在Windows2000或以上操作系統(tǒng)平臺,流媒體服務(wù)器、郵件服務(wù)器模塊運行在WindowsServer2000操作系統(tǒng)平臺。開發(fā)環(huán)境有WindowsMedia9、WinMail4.2、Delphi7.0開發(fā)平臺。
2.3.2系統(tǒng)運行界面
1.郵件客戶端界面:
中國-2.視頻采集界面:
3系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)問題
3.1媒體文件接收模塊
WindowsMedia服務(wù)器能夠用.asf、.wma、.MP3和.wav格式向郵件客戶端提供多媒體內(nèi)容。ASF是建議的流格式,若選擇傳送流式化.wav或.MP3格式文件,服務(wù)器性能會受影響。ASF是一種支持在各類網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議下進行數(shù)據(jù)傳遞的公開標準。ASF是一種數(shù)據(jù)格式,適于通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送多媒體流,也同樣適于在本地播放。中國
文件接收模塊運行在流媒體服務(wù)器上,實現(xiàn)媒體文件的接收、媒體文件數(shù)據(jù)標記、媒體文件的傳輸與管理功能。媒體文件接收模塊框圖,如圖4所示,與WindowsMedia服務(wù)器同時啟動,監(jiān)聽服務(wù)端口:5555,程序源代碼略。
3.2媒體信息的編碼/解碼
在郵件客戶端媒體信息的采集、上傳與接受播放是系統(tǒng)設(shè)計中必須認真考慮和解決的問題,與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。流媒體的使用,客戶端經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)接收媒體內(nèi)容并通過客戶端媒體解碼功能,實時播放媒體內(nèi)容。流媒體大大減少了客戶端上的等待時間和存儲需求。
WindowsMediaTools/WindowsMedia工具,是一套用來為WindowsMedia服務(wù)創(chuàng)建ASF內(nèi)容的工具。這些工具包含WindowsMedia編碼器、WindowsMediaAuthor和WindowsMediaASF索引程序;轉(zhuǎn)換實用工具VidToASF和WavToASF;以及文件工具ASFCheck和ASFChop。
郵件客戶端模塊通過控件直接調(diào)用WindowsMedia編碼器采集、編碼完成媒體信息的采集編碼,也可通過編碼器完成媒體文件格式的轉(zhuǎn)換。對媒體信息編碼為ASF流,它可按任何基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議傳輸。ASF流通過多播或單播從WindowsMedia服務(wù)器流向客戶端。
對ASF流媒體文件測試,視頻(分辨度:800×600;比特率:42kbps;幀/秒:8),音頻(比特率:32kbps),編碼與分辨度和時間成正比,測試結(jié)果如圖7所示。
4結(jié)束語
視聽電子郵件系統(tǒng)作為對傳統(tǒng)郵件的創(chuàng)新,通過設(shè)計、實驗,探索出系統(tǒng)構(gòu)造的可行性方案,在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。我們主要設(shè)計、編碼完成了郵件客戶端模塊;媒體文件接收模塊等程序模塊。系統(tǒng)通過測試、運行達到了功能要求,并通過了項目演示和驗收。
隨計算機媒體技術(shù)的發(fā)展,對今后工作有如下展望:(1)使系統(tǒng)功能完善,能夠滿足應(yīng)用需求;(2)在視聽電子郵件系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)上,開發(fā)出更多符合社會需求的視聽系統(tǒng)。
參考文獻:
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[2]MediaFoundationProgrammingGuide,MicrosoftMediaFoundationSDK[Z]
[3]張海藩.軟件工程導論[M].4版北京清華大學出版社,2003.
通訊系統(tǒng)可以說是汽車電子信息系統(tǒng)的核心和中樞,同時也是車輛內(nèi)部系統(tǒng)和外部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交互和重要橋梁,對于實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能而言有著不可替代的作用。從目前來看,在汽車電子信息系統(tǒng)中,最為常用的是GPRS無限數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),按照相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,利用傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)資源,進行數(shù)據(jù)的傳輸工作,可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。不僅如此,在不斷的發(fā)展過程中,全球的運營商都針對商用GPRS系統(tǒng)進行了研發(fā),為車載通訊系統(tǒng)提供了必要的網(wǎng)絡(luò)支持,也使得汽車電子信息系統(tǒng)有了一個接入時間短、傳輸速率高、安全可靠的信息交互平臺。
2車載嵌入系統(tǒng)
在科技發(fā)展的帶動下,車載系統(tǒng)的嵌入技術(shù)愈發(fā)成熟,逐漸成為汽車信息網(wǎng)絡(luò)的控制中心。車載嵌入系統(tǒng)可以對車輛內(nèi)部設(shè)備的運行狀況進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)異常,可以立即向駕駛?cè)藛T發(fā)送相應(yīng)的警報信息,如語音提示或燈光信號等,同時針對故障進行前面細致的分析,向駕駛員提出合理化建議,如停車檢修或者調(diào)整路線前往維修點等,對安全事故進行規(guī)避,保證行車安全。在車載嵌入系統(tǒng)中,利用相應(yīng)的處理器、GPS接收機、GPRS模塊以及人機交互接口等,可以構(gòu)建出一個具備強大通信能力和信息處理能力的平臺,利用無線通訊、藍牙數(shù)據(jù)交互等網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),實現(xiàn)信息的交互和共享。系統(tǒng)的標準化和模塊化設(shè)計不僅便于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)和維護,也使得其具備良好的拓展性,可以實現(xiàn)車輛定位、動態(tài)導航等功能。
3外部系統(tǒng)
從目前的發(fā)展情況看,外部系統(tǒng)包括一個專業(yè)的門戶網(wǎng)站,可以為每一位用戶提供個性化的服務(wù),滿足用戶不同的使用需求,同時還可以根據(jù)相應(yīng)的情況,進行動態(tài)更新,為用戶提供完整、合理、準確、可靠的信息。需要進行動態(tài)更新的情況包括:汽車自身的地理位置,或者用戶指定的道路路況圖;用戶的具體需求;與汽車服務(wù)供應(yīng)商服務(wù)協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容;汽車在行駛過程中遇到的特殊狀況。
汽車電子信息系統(tǒng)功能的實現(xiàn),不僅需要相應(yīng)的硬件資源,還需要良好的軟件支持,因此,做好系統(tǒng)軟件的設(shè)計工作是非常重要的,應(yīng)該重視以下兩個方面的內(nèi)容:
常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
PID控制器是一種線性控制器,它根據(jù)給定值r(t)與實際輸出構(gòu)成控制偏差:
將此偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量,對被控對象進行控制。其控制規(guī)律為:
式中,Kp為比例系數(shù),T1為積分時間常數(shù),TD為微分時間常數(shù)。
在PID控制中,比例項用于糾正偏差,積分項用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,微分項用于減小系統(tǒng)的超調(diào)量,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。PID控制器的性能就決定于Kp、T1和TD這3個系數(shù)。如何選用這3個系數(shù)是PID控制的核心。
1.2數(shù)字PID控制算法選擇
設(shè)計和調(diào)整數(shù)字PID控制器的任務(wù)就是根據(jù)被控對象和系統(tǒng)要求,選擇合適的PID模型,將其進行離散化處理,編出計算機程序由微處理器實現(xiàn),最后確定KP、T1、TD、和T,T為采樣周期。微處理器控制是一種采樣控制,它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量,因此,必須對PID模型進行離散化處理。
用矩形方法數(shù)值積分代替式(3)中的積分項,對式(3)中的導數(shù)項用后向差分逼近,經(jīng)推理可得到基本PID控制的位置式算法:
式中k——采樣序號,k=0,1,2,……
U(k)——第k次采樣時刻輸出值
E(k)——第k次采樣時輸入的偏差值
E(k-1)——第(k-1)次采樣時刻輸入的偏差值
K1——積分系數(shù),K1=KpT/T1
KD——微分數(shù)系,KD=KpTD/T1
在數(shù)字控制系統(tǒng)中,PID控制規(guī)律是用程序來實現(xiàn)的,因而具有更大的靈活性。由于基本PID控制中引入了積分環(huán)節(jié),其目的主要是為了消除靜差,提高精度。但在柴油機調(diào)速過程中,突加突減負載時,會引起轉(zhuǎn)速的較大波動,導致短時間內(nèi)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差,通過PID積分運算積累,超調(diào)量過大,系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩,嚴重影響發(fā)電機組輸出電能的品質(zhì)。為避免PID控制中積分項引起的超調(diào),提高其調(diào)節(jié)品質(zhì),擬采用積分分離法對基本PID控制進行改進,簡稱變速積分PID。變速積分PID的基本思路是設(shè)法改變積分項的累加速度,使其與偏差大小相對應(yīng),偏差越大,積分越慢;反之,則越快。
式中,A、B為積分區(qū)間。
變速積分PID算法為:
式中,U1(k)為第k次采樣時刻PID運算的積分部分輸出值。
采用變速積分PID控制,系統(tǒng)具有以下特點:用比例消除大偏差,用積分消除小偏差,可完全消除積分飽和現(xiàn)象;各參數(shù)容易整定,易實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定,而且對A、B兩參數(shù)不要求十分精確;超調(diào)量大大減小,改善了調(diào)節(jié)品質(zhì),適應(yīng)性較強。
2柴油發(fā)電機組數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中PID控制參數(shù)整定[3,4]
數(shù)字PID控制參數(shù)整定的任務(wù)主要是確定數(shù)字PID的參數(shù)KP、T1、TD和T。
對于簡單控制系統(tǒng),可采用理論計算方法確定這些參數(shù)。但由于柴油機調(diào)速系統(tǒng)的工況較為復(fù)雜,其數(shù)學模型并非十分精確,在此,采用工程整定常用的擴充臨界比例帶法,結(jié)合經(jīng)驗法再對參數(shù)進行調(diào)整,得到最終的PID參數(shù)。
(1)采樣周期T的選擇
在數(shù)字控制系統(tǒng)中,采樣周期T是一個比較重要的因素,采樣周期的選取,應(yīng)與PID參數(shù)的整定綜合考慮。
首先,采樣周期T的選取應(yīng)滿足以下要求:遠小于對象擾動周期;比對象時間常數(shù)小得多;盡量縮短采樣周期,以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。
該系統(tǒng)中,PID調(diào)節(jié)控制過程是在定時中斷狀態(tài)下完成的,因此,采樣周期T的大小必須保證中斷服務(wù)程序的正常運行。在不影響中斷程序運行的情況下,可取采樣周期T=0.1τ(τ為柴油機的純滯后時間)。當中斷程序運行時間Tz大于0.1τ時,則取T=Tz,
(2)臨界振蕩周期Ts的確定
初始確定數(shù)字PID參數(shù)時,在用上述方法確定采樣周期T的條件下,從調(diào)速系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)回路中,去掉數(shù)字控制器的微分控制作用和積分控制作用,只采用比例調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)來確定系統(tǒng)的振蕩周期Ts和臨界比例系數(shù)Ks。由單片機系統(tǒng)自動控制比例系數(shù)KP,并逐漸增大Kp,直到系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩,然后由單片機系統(tǒng)自動記錄并顯示調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生等幅振蕩時的臨界比例度δ和相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts。
控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ),定量衡量數(shù)字控制系統(tǒng)與模擬調(diào)節(jié)器對同一對象的控制效果??刂菩Ч褪遣捎媚骋环e分準則,根據(jù)系統(tǒng)在規(guī)定的輸入下的輸出響應(yīng),使用該準則取最小值時的最
如前所述,采樣周期T的長短會影響系統(tǒng)的控制品質(zhì),同樣是最佳整定,數(shù)字控制系統(tǒng)的品質(zhì)要低于模擬系統(tǒng)的控制品質(zhì)。即控制度總是大于1的,且控制度越大,相應(yīng)的數(shù)字控制系統(tǒng)品質(zhì)越差。
為獲得與模擬控制器相當?shù)钠焚|(zhì),控制度選為1.05。不同控制度時,擴充臨界比例帶法PID參數(shù)計算公式
(4)KP、K1、KD、T的求取
根據(jù)實驗所得Ks和Ts及選定的控制度,按表1計算出數(shù)字PID參數(shù)Kp、T1、TD和T。
(5)控制效果的調(diào)節(jié)
按求得的參數(shù)值在調(diào)速控制系統(tǒng)中運行,并觀察控制效果。如控制效果達不到控制要求,可基于以下原則,根據(jù)經(jīng)驗法對參數(shù)做適當調(diào)整。
①增大比例系數(shù)Kp,將加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但過大會使系統(tǒng)產(chǎn)生較大超調(diào),甚至產(chǎn)生振蕩。
②增大積分時間T1,有利于減小超調(diào),減少振蕩,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,但會增加系統(tǒng)過渡過程時間。
③增大微分時間常數(shù)TD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng),使超調(diào)減小,穩(wěn)定性增加,但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱,對擾動有較敏感的響應(yīng)。
基于上述原則,調(diào)整PID參數(shù)時,應(yīng)先比例、后積分、再微分進行調(diào)整。
參考文獻:
[1]陶永華,尹怡欣,葛蘆生.新型PID控制及其應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社,1998.
隨著科學技術(shù)的發(fā)展、知識經(jīng)濟時代的到來,社會對大學生提出了許多新的要求。大學生應(yīng)該具有扎實的基礎(chǔ)理論知識、較強的實踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強烈的責任感和服務(wù)意識等。
當今世界,電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展,并且向智能化方向發(fā)展,日益突出單片機和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對電子信息專業(yè)的學生有更高的要求:第一,要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識,例如學習和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機原理”和“微機原理”等主要課程;第二,動手能力要強;第三,要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,要有較強的適應(yīng)工作的能力,使用先進應(yīng)用軟件的能力,例如會利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進行電路設(shè)計和仿真調(diào)試。用人單位對畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外,還要求畢業(yè)生具有基于單片機系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗。
電子設(shè)計競賽正是對人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學方法和內(nèi)容等起到了促進作用,具有極其重要的現(xiàn)實意義。電子設(shè)計競賽的選題引進了新的理論與技術(shù),是跨學科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導學生參加各類電子競賽,特對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的教學模式、課程內(nèi)容、教學方法及考評進行改革。
一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計課程的性質(zhì)
電子系統(tǒng)設(shè)計主要是指基于單片機控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計,包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識。電子系統(tǒng)設(shè)計課程體系是以“單片機原理及應(yīng)用”課程為核心,由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計自動化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語言程序設(shè)計”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強的專業(yè)課程,通過本課程的理論學習和動手實驗,培養(yǎng)學生的專業(yè)知識綜合運用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。
學生經(jīng)過前期基礎(chǔ)課的學習,通過隨課的驗證性實驗,對于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識有了了解和掌握,在老師的指導下基本能夠進行單元電路的設(shè)計和調(diào)試,通過課程設(shè)計也能完成本課程簡單的綜合性實驗。但一些驗證性實驗多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn),實驗內(nèi)容和方法都是老師指定,學生基本沒有進行系統(tǒng)級的設(shè)計和實訓,綜合實踐能力有待提高,學生沒有發(fā)揮自己的主觀能動性,積極性不高,不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
鑒于上述情況,對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的理論內(nèi)容和實踐方法進行改革創(chuàng)新。
二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計理論課內(nèi)容
根據(jù)本課程的實際情況和學生所具備基礎(chǔ)知識,安排如下幾個環(huán)節(jié):模擬電路單元設(shè)計,數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計,微處理器單元電路的設(shè)計以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。
結(jié)合全國電子大賽,模擬單元電路主要講述運算放大器的設(shè)計以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計方法、外圍電子元器件(電子、電容)的計算和選擇;直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法以及參數(shù)元器件的選擇;各種信號產(chǎn)生的方法,重點講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來全國電子設(shè)計大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的,通過這些內(nèi)容的講解有利于提高學生模擬電子技術(shù)的設(shè)計方法。
數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法,突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計——EDA設(shè)計方法;可編程邏輯器件的特點及選擇;數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計舉例,比如AD、DA控制器的實現(xiàn)、交通燈控制器的實現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計等。通過大量實例的講解使學生能初步掌握用大規(guī)??删幊踢壿媽崿F(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。
微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器,例如51內(nèi)核單片機、MSP430單片機、AVR單片機、PIC單片機等型號,介紹它們的特點、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項目需求來選擇合適的微處理器;根據(jù)學生目前對微處理器的掌握和學習情況,重點講述基于單片機串行通信的設(shè)計,包括幾種流行的串行通信協(xié)議:SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議,分析它們的特點,在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過IO口模擬它們的總線協(xié)議;以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學生的C語言編程能力。
在微處理器單元里,另外的重點內(nèi)容多基于單片機的并行通信設(shè)計,包括常用的人機接口電路(鍵盤、LCD、LED顯示),這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的,學生有必要掌握它們的設(shè)計方法以及編程技術(shù)。
電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的內(nèi)容。當系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下,抗干擾設(shè)計的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強,但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對系統(tǒng)的干擾,并確保電子系統(tǒng)安全可靠運行,必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計應(yīng)針對不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。
在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計、器件選型、降熱散熱計算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測試等綜合知識。通過對本小節(jié)的學習,使學生應(yīng)達到以下目標:熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式;學會供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施;能說出在印制電路板設(shè)計中體現(xiàn)的抗干擾措施;學習設(shè)計軟件陷阱及看門狗電路,從而為綜合電子設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
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三、精心設(shè)計安排實驗
這門課實踐性很強,除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外,安排大量的實驗以及鼓勵學生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計的比賽,提升學生分析問題、解決問題的能力,從而提高他們的實際動手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計性的實驗題目。安排的實驗不同于在學習相應(yīng)的基礎(chǔ)時所做的實驗,要體現(xiàn)獨立思考的能力。
教師布置實驗題目、講述方法,學生以實驗項目為中心,整合理論知識,查閱相關(guān)資料,具體的實驗方案和電路要學生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨立完成。在做實驗前,電路圖以及程序代碼要在課下完成,實驗室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實驗成績。這樣做可以更好地將理論與實踐結(jié)合到實驗項目中去,使學生在動手實踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升;也可以鍛煉學生學會搜集資料、整理資料,提高他們獨立自主的學習能力。同時,教師在帶領(lǐng)學生學習的過程中也在不斷地提升自己,積累經(jīng)驗。
結(jié)合電子設(shè)計競賽,安排各章節(jié)相應(yīng)的實驗項目:模擬電路單元主要是運算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計;重點是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計;數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計安排了數(shù)字頻率計、交通燈控制器,重點是DDS數(shù)字頻率的合成實驗。微處理器單元安排了基于單片機SPI總線時鐘顯示器和基于單片機并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實驗條件,這些實驗主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里,利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計;在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計中,利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實驗;微處理器單元,利用PROTEUS軟件完成單片機的并行和串行通信實驗。這樣在不需要任何實驗儀器和元器件的情況下,為學生提供了一個展示才華的平臺,充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力。
四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的考核標準
目前我國教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對于考核學生的知識掌握情況是非常重要的,但對于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計這門技術(shù)性實踐性和綜合性非常強的課程,不適合采用閉卷考試對學生能力進行考查。
本課程的重點是電路設(shè)計,內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學知識,設(shè)計制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實驗任務(wù)和設(shè)計要求,通過電路方案設(shè)計、電路設(shè)計、電路安裝調(diào)試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,提高電路設(shè)計水平和實驗技能。在實踐中著重培養(yǎng)學生系統(tǒng)設(shè)計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐的能力。電子技術(shù)課程設(shè)計一般要求學生根據(jù)題目要求,通過查閱資料、調(diào)查研究等,獨立完成方案設(shè)計、元器件選擇、電路設(shè)計、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標測試,并獨立寫出嚴謹?shù)?、文理通順的實驗報告?/p>
具體地說,學生通過課程設(shè)計教學實踐,應(yīng)達到以下基本要求:建立電子系統(tǒng)的概念,綜合運用電子技術(shù)課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設(shè)計;掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的基本方法,了解電子系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù);進一步熟悉常用電子器件的類型和特性,掌握合理選用器件的原則;掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊的基本方法;掌握用電子設(shè)計自動化軟件設(shè)計與仿真電路系統(tǒng)的基本方法;進一步熟悉電子儀器的正確使用方法;學會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告;培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設(shè)計的教學過程
電子技術(shù)課程設(shè)計是在教師指導下,學生獨立完成課題,達到對學生理論與實踐相結(jié)合的綜合性訓練,要求本課程設(shè)計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識,因此課程設(shè)計的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學環(huán)節(jié)可以分為以下四個部分。
2.1課堂講授。
課程設(shè)計開始前,需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學,明確課程設(shè)計的要求,主要內(nèi)容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環(huán)節(jié)中,指導老師介紹課題的基本情況與要求,要求學生從多個課題中選擇一個。
2.2設(shè)計與調(diào)試環(huán)節(jié)。
2.2.1前期準備、方案及電路設(shè)計。
前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材,根據(jù)技術(shù)指標,進行方案分析、論證和計算,獨立完成設(shè)計。設(shè)計工作內(nèi)容如下:題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、具體電路設(shè)計。學生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進行總體方案的設(shè)計,通過論證與選擇,確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設(shè)計計算,稱為預(yù)設(shè)計階段,包括元器件的選用和電路參數(shù)的計算。最后畫出總體電路圖(原理圖和布線圖),此階段約占課程設(shè)計總學時的30%。
2.2.2在實驗室進行電路安裝、調(diào)試,指標測試等。
在安裝與調(diào)試這個階段,要求學生運用所學的知識進行安裝和調(diào)試,達到任務(wù)書的各項技術(shù)指標。預(yù)設(shè)計經(jīng)指導教師審查通過后,學生即可購買所需元器件等材料,并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路(并制作相應(yīng)電路板),使之達到設(shè)計指標要求。此階段往往是課程設(shè)計的重點與難點,所需時間約占總學時的50%。
2.3撰寫總結(jié)報告,總結(jié)交流與討論。
撰寫課程設(shè)計的總結(jié)報告是對學生寫科學論文和科研總結(jié)報告能力的訓練。學生寫報告,不僅要對設(shè)計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結(jié),而且要把實踐內(nèi)容上升到理論高度??偨Y(jié)報告應(yīng)包括以下方面:系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外,還應(yīng)對以下幾部分進行說明:設(shè)計進程記錄,設(shè)計方案說明、比較,實際電路圖,功能與指標測試結(jié)果,存在的問題及改進意見,等等??偨Y(jié)報告具體內(nèi)容如下:課題名稱、內(nèi)容摘要、設(shè)計內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇。畫出完整的電路圖,并說明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容,包括使用的主要儀器和儀表;調(diào)試電路的方法和技巧;測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析;調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。總結(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點,指出課題的核心及實用價值,列出系統(tǒng)需要的元器件清單,列出參考文獻,收獲、體會,并對本次設(shè)計提出建議。
2.4成績評定。
課程的實踐性不僅體現(xiàn)實際操作能力,而且體現(xiàn)獨立完成設(shè)計和分析的能力。因此,課程設(shè)計的考核分為以下部分:設(shè)計方案的正確性與合理性。設(shè)計成品:觀察實驗現(xiàn)象,是否達到技術(shù)要求。(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力)實驗報告:實驗報告應(yīng)具有設(shè)計題目、技術(shù)指標、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會等。課程設(shè)計答辯:考查學生實際掌握的能力和表達能力,設(shè)計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學精神及創(chuàng)新精神,等等。
3.電子技術(shù)課程設(shè)計的步驟
一、電子系統(tǒng)設(shè)計的基本原則
電子電路系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循以下幾個基本原則:
(1)滿足系統(tǒng)功能和性能指標要求,這是電子電路系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足的基本條件。
(2)電路優(yōu)化。在滿足功能和性能要求的情況下,通過優(yōu)化的簡單電路系統(tǒng)既經(jīng)濟又可靠。
(3)電磁兼容性好。電磁兼容性是現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)應(yīng)具備的基本特性。
(4)可靠性高。電子電路系統(tǒng)的可靠性要求與系統(tǒng)的實際用途、使用環(huán)境等因素有關(guān)。
(5)系統(tǒng)集成度高。最大限度地提高集成度,是電子電路系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當遵循的一個重要原則。
(6)調(diào)試簡單方便。
(7)生產(chǎn)工藝簡單。生產(chǎn)工藝是電子電路系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)當考慮的一個主要問題,無論是批量產(chǎn)品還是樣品,生產(chǎn)工藝對電路的制作與調(diào)試都是相當重要的一個環(huán)節(jié)。
(8)操作簡便、性價比高。
二、電子系統(tǒng)的設(shè)計方法根據(jù)電子系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)上的層次性,通常有如下三種設(shè)計方法。
1.自頂向下的設(shè)計方法這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)原始設(shè)計指標或用戶需求,從整體上規(guī)劃整個系統(tǒng)的功能和性能,然后對系統(tǒng)進行劃分,分解為規(guī)模較小、功能較簡單且相對獨立的子系統(tǒng),并確定它們之間的相互關(guān)系。這種劃分過程可以不斷進行下去,直到劃分得到的單元可以映射到物理實現(xiàn),實現(xiàn)可以是具體的部件、電路和元件,也可以是VLSI的芯片版圖。
2.自底向上的設(shè)計方法
這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)要實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能的要求,首先從現(xiàn)有的可用的元件中選出最合適的,設(shè)計成一個個的部件,當一個部件不能直接實現(xiàn)系統(tǒng)的某個功能時,需設(shè)計出由多個部件組成的子系統(tǒng)去實現(xiàn)該功能,上述過程一直進行到系統(tǒng)所要求的全部功能都實現(xiàn)為止。該方法的優(yōu)點是可以繼承使用經(jīng)過驗證的、成熟的部件與子系統(tǒng),從而可以實現(xiàn)設(shè)計重用,減少設(shè)計的重復(fù)勞動,提高設(shè)計生產(chǎn)率。其缺點是設(shè)計過程中設(shè)計人員的思想受限于現(xiàn)成可用的元件,故不容易實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設(shè)計。
3.以自頂向下方法為主導結(jié)合使用自底向上的設(shè)計方法
隨著SOC(單芯片系統(tǒng))的出現(xiàn),為了實現(xiàn)設(shè)計重用以及對系統(tǒng)進行模塊化測試,通常采用以自頂向下方法為主導,并結(jié)合使用自底向上的方法,這樣既能保證實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設(shè)計,又能充分利用IP核,減少設(shè)計的重復(fù)勞動,提高設(shè)計生產(chǎn)率,因而得到普遍采用。
三、基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計流程
基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計的流程如圖1所示。模擬電路種類較多導致系統(tǒng)的設(shè)計步驟將有所差異,流程圖中的環(huán)節(jié)應(yīng)隨設(shè)計的實際作調(diào)整或交叉進行、重復(fù)。
1.明確設(shè)計任務(wù)
該階段是對系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)進行具體的分析,充分了解系統(tǒng)的性能、指標、內(nèi)容及要求,掌握系統(tǒng)的基本特征,以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。
2.總體方案選擇
該階段針對所提出的任務(wù)、要求和條件,從全局著眼,用具有一定功能的若干單元電路構(gòu)成一個整體,來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項性能。通常符合要求的總體方案不止一個,設(shè)計者應(yīng)當針對任務(wù)、要求和條件,查閱有關(guān)資料,廣開思路,提出若干種不同的方案,然后逐一分析每一個方案的可行性和優(yōu)缺點,再加以比較,擇優(yōu)選用。
3.單元電路設(shè)計
在確定總體方案后,便可以畫出詳細框圖,設(shè)計單元電路。設(shè)計單元電路的一般方法和思路如下:
(1)根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案的原理框圖,明確對各單元電路的要求,必要時應(yīng)詳細擬定出主要單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的相互配合,但要盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路,以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。
(2)擬定出各單元電路的要求后,應(yīng)全面檢查一遍,確定無誤后方可按一定的順序分別設(shè)計各單元電路。
(3)選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。最簡單的辦法是從以往學過的和了解的各種電路中選擇一個合適的電路,但一般情況下,應(yīng)查閱有關(guān)資料,以豐富知識、開闊眼界,從而找到適合的電路。具體設(shè)計時,在符合設(shè)計要求的電路基礎(chǔ)上適當改進或進行創(chuàng)造性的設(shè)計。
4.計算和調(diào)整參數(shù)
電路設(shè)計中參數(shù)的計算方法主要在于正確運用課程中已經(jīng)學過的分析方法,搞清電路原理,靈活運用計算公式。對于一般情況,計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點:①各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許范圍內(nèi),并留有適當裕量;②對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不利的情況考慮;③對于元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量,一般按額定值的1.5倍左右考慮;④電阻、電容的參數(shù)應(yīng)選計算值附近的標稱值;⑤在保證電路達到功能指標的前提下,應(yīng)盡量減少所用元器件的品種、價格、體積、數(shù)量等。
5.元器件的選擇
從某種意義上講,電子電路設(shè)計就是選擇最合適的元器件,并把它們最好地組合起來。首先要根據(jù)具體問題和方案,考慮需要哪些元件、每個元件應(yīng)該具有哪些功能和性能指標;其次所需的元件哪些實驗室有,哪些市場上能買到,價格如何,指導學生關(guān)心元器件的信息和新動向,多查資料。以下概括地說明設(shè)計中元器件的選擇思路。
(1)阻容元件的選擇。電阻和電容的種類很多,正確選擇電阻和電容很重要,不同電路對電阻和電容的性能要求也不一樣。設(shè)計是要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件,并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
(2)分立元件的選擇。分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電管、晶閘管等,根據(jù)用途、參數(shù)等進行選擇。
(3)集成電路的選擇。集成電路的品種很多,選用的方法一般是“先粗后細”,即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路,然后考慮具體的性能,最后根據(jù)供貨、價格等因素選用某種型號的集成電路。
6.審圖
在電路的設(shè)計過程中必然會有考慮不周的地方,各種計算也會出現(xiàn)誤差甚至錯誤,所以在畫出電路總圖后,要進行全面審查。審查時要注意先從全局出發(fā)檢查總體方案是否合適,各單元電路的原理是否正確,電路形式是否合適,再檢查各單元電路之間的電平、時序配合是否合適,電路圖中有無煩瑣可優(yōu)化之處,接著根據(jù)電路圖中所標出的各元器件的型號、參數(shù)等驗算是否能達到性能指標,有無恰當?shù)脑A?,同時需注意電路中各元件是否工作在額定值范圍內(nèi),以免實驗時損壞。
7.實驗檢測
一個電路的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,在這個過程中需要考慮很多的因素和問題,設(shè)計中難免會出一些差錯。實驗檢測是設(shè)計電子電路必不可少的環(huán)節(jié),通過實驗檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題,通過解決實驗中所發(fā)現(xiàn)的問題,逐步完善設(shè)計,最終達到設(shè)計目標。在實驗中所需要檢測的內(nèi)容主要有:各元件的性能和質(zhì)量、各單元電路的功能和主要指標、各個接口電路的功效、總體電路的功能等。
四、電子電路的安裝和調(diào)試
基于此種形勢,文獻信息資源共建共享的理念開始樹立,而且在資源建設(shè)的實踐中得到落實,圖書館界積極開展了資源整體布局的研究,也采取了諸如文獻聯(lián)合采購,統(tǒng)一編目,出版聯(lián)合目錄和實行館際互借等一些具體的資源共建共享方式。然而在傳統(tǒng)條件下,信息必須依賴于一定的物質(zhì)載體而存在,文獻信息內(nèi)容與文獻載體不可分割,資源建設(shè)過程中信息的共享問題實際轉(zhuǎn)化為物質(zhì)載體的共享問題,信息的可共享性得不到充分體現(xiàn):一個單元的文獻不能同時滿足兩個以上用戶的信息需求,另外還存在文獻信息傳輸?shù)戎T多障礙。因此,文獻信息資源建設(shè)還多是立足個館,各圖書館只能圍繞自身的用戶群進行資源建設(shè),共建共享在傳統(tǒng)條件下得不到最有效的實施。在這種情況下,信息資源建設(shè)理論不能突破傳統(tǒng)文獻資源建設(shè)理論的桎梏,無法發(fā)生質(zhì)的變化,只能繼續(xù)強調(diào)個館滿足自身用戶信息需求的能力。
資源的數(shù)字化建設(shè)使文獻信息擺脫了載體的約束,信息能夠?qū)崿F(xiàn)跨時空的存取,真正做到一方建設(shè)、多方利用,信息的可共享性得以充分體現(xiàn)。數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不但提供了資源共享的全新發(fā)展環(huán)境,而且提出了重構(gòu)資源建設(shè)理論的迫切要求。重新審視資源建設(shè)理論,我們不難發(fā)現(xiàn),信息資源數(shù)字化并不等同于資源的共建共享,如不努力創(chuàng)新資源建設(shè)的理論研究,數(shù)字化建設(shè)實際上是“大而全”、“小而全”建設(shè)模式的再現(xiàn)。那么,基于共建共享的資源建設(shè)理論與傳統(tǒng)的文獻信息建設(shè)理論是何種關(guān)系?是繼承還是顛覆?本文將研究共建共享對傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)理論的影響。
2 共建共享理論與傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)理論的總體比較
文獻信息資源建設(shè)是指一定范圍內(nèi)的文獻信息機構(gòu)對文獻信息資源進行有計劃的積累和合理布局,以滿足、保障社會發(fā)展和國家建設(shè)需要的全部活動。文獻信息資源建設(shè)包括微觀和宏觀兩個方面,宏觀文獻信息資源建設(shè)是指根據(jù)一個地區(qū)、一個國家乃至國際間的需要而進行全局的文獻信息資源布局和協(xié)調(diào)發(fā)展工作;而微觀文獻信息資源建設(shè)是指各個文獻信息機構(gòu)對文獻信息的收集、組織、管理、貯存等工作。
共建共享是指在信息資源建設(shè)和服務(wù)過程中,文獻信息機構(gòu)建立廣泛的合作、協(xié)作、協(xié)調(diào)關(guān)系,宏觀布局和科學規(guī)劃文獻信息資源,利用各種技術(shù)、方法和途徑,共同揭示、建設(shè)、開發(fā)和利用信息資源,追求對文獻信息資源的完備保障,以最大限度地滿足用戶信息需求的全部活動。
共建共享理論同傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)理論一樣,也分為宏觀建設(shè)和微觀建設(shè)兩個層面。不同的是,傳統(tǒng)的文獻信息資源微觀建設(shè)即館藏建設(shè)可以獨立于宏觀建設(shè)而存在,而資源共建中的微觀建設(shè)如脫離宏觀建設(shè)就失去了共建的意義;傳統(tǒng)的文獻信息資源建設(shè)是在微觀建設(shè)的基礎(chǔ)上進行宏觀建設(shè),而資源共建是在宏觀建設(shè)的指導下開展微觀建設(shè)??梢哉J為,傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)是微觀建設(shè)決定宏觀建設(shè),而資源共建是宏觀建設(shè)決定微觀建設(shè)。因此,傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)與資源共享在建設(shè)范圍和服務(wù)范圍兩個方面存在不同的效果。(如圖1、圖2、圖3、圖4所示)
圖1和圖2分別反映傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)和資源共建所產(chǎn)生的不同建設(shè)效果。在圖1中,由于傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)是在微觀建設(shè)的基礎(chǔ)上開展宏觀建設(shè),因此各個圖書館所建設(shè)的資源不可避免地存在重復(fù)現(xiàn)象,甚至有部分資源重復(fù)現(xiàn)象十分嚴重(如圖中交疊部分所示),重復(fù)建設(shè)就意味著資源覆蓋范圍的縮小,因而不利于提高文獻信息資源保障率;在圖2中,由于資源共建是在宏觀布局和科學規(guī)劃的基礎(chǔ)上進行的,避免了資源的重復(fù)建設(shè),能最大限度地提高文獻信息資源保障率。
附圖
圖1 傳統(tǒng)建設(shè)的多館文獻信息資源覆蓋范圍
附圖
圖2 共建共享的多館文獻信息資源覆蓋范圍
圖3和圖4分別反映傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)和資源共建共享的不同服務(wù)范圍。在圖3中,由于各圖書館是在微觀建設(shè)的基礎(chǔ)上開展宏觀建設(shè),因此個體資源的服務(wù)范圍之間存在交叉重復(fù),使整體資源的服務(wù)范圍小于個體資源服務(wù)范圍之和,只有圖中交疊部分所示的用戶才能在一定程度上共享資源;在圖4中,由于各圖書館在合作協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上共同發(fā)展用戶群,因此服務(wù)范圍得到最大擴展,并且可共享資源的用戶范圍就等同于全體用戶。
附圖
圖3 傳統(tǒng)建設(shè)的多館文獻信息資源服務(wù)范圍
附圖
圖4 共建共享的多館文獻信息資源服務(wù)范圍
由此可見,資源建設(shè)過程中是否將系統(tǒng)布局和科學規(guī)劃放在首位,是資源共建與傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)的根本區(qū)別。傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)立足個館,強調(diào)依賴個館的資源建設(shè)來滿足特定用戶信息需求,從而不能在根本上放棄“大而全”、“小而全”的建設(shè)理念。資源共建以系統(tǒng)布局和科學規(guī)劃為出發(fā)點,強調(diào)以整體的資源建設(shè)來實現(xiàn)對信息資源的完備保障,以滿足社會對信息資源的需求(包括潛在需求),資源建設(shè)的廣度(覆蓋范圍)由整個共建系統(tǒng)來保障,而資源建設(shè)的專深度則由各圖書館來保障。
3 信息資源共建共享對文獻信息資源建設(shè)理論的具體影響
共建共享對傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)理論中的建設(shè)原則、結(jié)構(gòu)理論、資源補充、資源組織、資源評價等方面都產(chǎn)生了巨大影響。
3.1 對建設(shè)原則的影響
在傳統(tǒng)文獻信息資源建設(shè)理論中,被普遍接受的建設(shè)原則有:實用性原則,系統(tǒng)性原則,特色化與協(xié)調(diào)性原則。下文將就共建共享對這三條原則所產(chǎn)生的影響做具體分析。
3.1.1 對實用性原則的影響
從學術(shù)的角度來看,電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件(功率半導體)設(shè)備,轉(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu),控制和電力電子應(yīng)用,實現(xiàn)電力和磁場的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲,以便實現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源,高品質(zhì)的人力的電力和磁場的能量。
1 電力電子的研究方向
就目前情況而言,我國電力電子的研究范圍與研究內(nèi)容主要包括:1)電力電子元器件及功率集成電路;2)電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子,軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù),控制電力電子系統(tǒng)和計算機仿真建模;3)電力電子技術(shù)的應(yīng)用,其研究內(nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器,在能源效率,可再生能源發(fā)電,鋼鐵,冶金,電力,電力牽引,船舶推進應(yīng)用,電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò);電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性;復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性;4)電力電子系統(tǒng)集成,其研究內(nèi)容包括標準化電力電子模塊;單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計,集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2 我國電力電子發(fā)展中存在的問題
當前的主要問題是:中國的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管,雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備,但他們都使用電力電子外國生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法,尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口,而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟和國家安全,在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù),軟件,硬件和關(guān)鍵設(shè)備,我國的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國民經(jīng)濟和國家安全,更多先進水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域,這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。
在過去,雖然我國國民經(jīng)濟的各個部門,先后引進了國外先進技術(shù),已開始注意到國內(nèi)突出的問題,從表面上看,雖然對引進技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達到國產(chǎn)化率70%的要求,但只要仔細分析,不難發(fā)現(xiàn),并最終拒絕外國公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件,都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動力傳動產(chǎn)品在核心技術(shù)。
目前國外和問題的主要區(qū)別是:電力電子器件的全面控制,不能制造國內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器,低技術(shù),設(shè)備可靠性差,電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級階段;應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低;缺乏經(jīng)驗的重大項目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國外進口。
3 電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前我國電力傳動系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動系統(tǒng)展開,隨著交流電動機調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置(主要是變頻器)性能的完善,電動機的調(diào)速從直流發(fā)電機-電動機組調(diào)速、晶閘管可控整流器,直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動機變頻調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速,和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進展有關(guān)。它們是功率半導體器件(包括半控型和全控型)的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機控制技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進一步提高交流傳動系統(tǒng)的性能,國內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個方面展開:
1)輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛,PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關(guān)閉,成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化,為了實現(xiàn)頻率,變壓器,有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類:正弦PWM,優(yōu)化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓,電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關(guān)頻率將是一個非常出色的表現(xiàn),在中小功率交流驅(qū)動系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備,高開關(guān)頻率將導致大的開關(guān)損失,以及高功率設(shè)備,如GTO的開關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下,在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。
2)應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象,變頻調(diào)速控制,電機控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態(tài),不僅要控制每個變量的振幅,而控制的階段,為了實現(xiàn)交流電機磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法,促使高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機主傳動,電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床。此外,為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾,但也提出一個新的控制方法,如直接轉(zhuǎn)矩控制,方向控制電壓,特別是與微處理器控制技術(shù),現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用,如二次型性能指標最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制,可以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能,滑(滑模)變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性,狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測量,自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外,智能控制技術(shù),如模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,也開始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。
3)廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高,這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動系統(tǒng)的微處理器有單片機、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor——DSP)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit——ASIC)等。其中,高性能的計算機結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅(qū)動信號的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護功能都可以通過微處理器實現(xiàn),為交流傳動系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性,且控制器的硬件電路標準化程度高,成本低,使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達到了較高的性能價格比。
4 結(jié)論
雖然我國電力電子與電力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)技術(shù)得到了長足的發(fā)展,但與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距,許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破,關(guān)鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。
從學術(shù)的角度來看,電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件(功率半導體)設(shè)備,轉(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu),控制和電力電子應(yīng)用,實現(xiàn)電力和磁場的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲,以便實現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源,高品質(zhì)的人力的電力和磁場的能量。
1 電力電子的研究方向
就目前情況而言,我國電力電子的研究范圍與研究內(nèi)容主要包括:1)電力電子元器件及功率集成電路;2)電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子,軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù),控制電力電子系統(tǒng)和計算機仿真建模;3)電力電子技術(shù)的應(yīng)用,其研究內(nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器,在能源效率,可再生能源發(fā)電,鋼鐵,冶金,電力,電力牽引,船舶推進應(yīng)用,電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò);電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性;復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性;4)電力電子系統(tǒng)集成,其研究內(nèi)容包括標準化電力電子模塊;單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計,集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2 我國電力電子發(fā)展中存在的問題
當前的主要問題是:中國的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管,雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備,但他們都使用電力電子外國生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法,尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口,而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟和國家安全,在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù),軟件,硬件和關(guān)鍵設(shè)備,我國的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國民經(jīng)濟和國家安全,更多先進水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域,這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。
在過去,雖然我國國民經(jīng)濟的各個部門,先后引進了國外先進技術(shù),已開始注意到國內(nèi)突出的問題,從表面上看,雖然對引進技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達到國產(chǎn)化率70%的要求,但只要仔細分析,不難發(fā)現(xiàn),并最終拒絕外國公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件,都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動力傳動產(chǎn)品在核心技術(shù)。
目前國外和問題的主要區(qū)別是:電力電子器件的全面控制,不能制造國內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器,低技術(shù),設(shè)備可靠性差,電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級階段;應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低;缺乏經(jīng)驗的重大項目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國外進口。
3 電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前我國電力傳動系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動系統(tǒng)展開,隨著交流電動機調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置(主要是變頻器)性能的完善,電動機的調(diào)速從直流發(fā)電機-電動機組調(diào)速、晶閘管可控整流器,直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動機變頻調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速,和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進展有關(guān)。它們是功率半導體器件(包括半控型和全控型)的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機控制技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進一步提高交流傳動系統(tǒng)的性能,國內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個方面展開:
1)輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛,PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關(guān)閉,成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化,為了實現(xiàn)頻率,變壓器,有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類:正弦PWM,優(yōu)化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓,電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關(guān)頻率將是一個非常出色的表現(xiàn),在中小功率交流驅(qū)動系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備,高開關(guān)頻率將導致大的開關(guān)損失,以及高功率設(shè)備,如GTO的開關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下,在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。
2)應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象,變頻調(diào)速控制,電機控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態(tài),不僅要控制每個變量的振幅,而控制的階段,為了實現(xiàn)交流電機磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法,促使高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機主傳動,電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床。此外,為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾,但也提出一個新的控制方法,如直接轉(zhuǎn)矩控制,方向控制電壓,特別是與微處理器控制技術(shù),現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用,如二次型性能指標最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制,可以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能,滑(滑模)變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性,狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測量,自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外,智能控制技術(shù),如模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,也開始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。
3)廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高,這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動系統(tǒng)的微處理器有單片機、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor——DSP)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit——ASIC)等。其中,高性能的計算機結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅(qū)動信號的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護功能都可以通過微處理器實現(xiàn),為交流傳動系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性,且控制器的硬件電路標準化程度高,成本低,使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達到了較高的性能價格比。
4 結(jié)論
雖然我國電力電子與電力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)技術(shù)得到了長足的發(fā)展,但與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距,許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破,關(guān)鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。
首先分析一下結(jié)構(gòu)化綜合布線的優(yōu)點:
(1)結(jié)構(gòu)化綜合布線使用了標準化的線纜和接插頭模塊,非常便于各樓層及本樓層間的信息點管理,使得因辦公室搬遷等因素造成的大量終端設(shè)備、電話機移位時,只需將插頭拔出、插入新的位置,然后在弱電設(shè)備間內(nèi)做跳線處理或僅僅作些軟件上的更改,即可重新投入使用,而不像傳統(tǒng)布線那樣無統(tǒng)一標準。當設(shè)備需要移位時,會帶來許多管理上的不方便或需要重新布線,對建筑裝璜造成較大的破壞。
(2)結(jié)構(gòu)化綜合布線的擴展能力強,因為對于五類非屏蔽雙絞線可以提供155Mb/s信息的傳輸能力,除了滿足當前各種網(wǎng)絡(luò)的需要外,還能滿足未來發(fā)展的需要。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)化綜合布線的兩個優(yōu)點,結(jié)合建筑物實際的各弱電系統(tǒng),具有發(fā)展性和不穩(wěn)定性的只有電話系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而對于其他弱電系統(tǒng),如火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、保安監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、電纜電視系統(tǒng)等設(shè)備,具有很好的固定性,且位置一般不會移動,對于一個固定的建筑物,這些系統(tǒng)的設(shè)備一經(jīng)選定,頻繁更新?lián)Q代的可能性和必要性均很低。
根據(jù)以上所述,一般都在弱電設(shè)計中把電話系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配線統(tǒng)一納入結(jié)構(gòu)化綜合布線,而對其他弱電系統(tǒng)保持相對的獨立性,仍采用傳統(tǒng)的配線方式。
然而,采用上述方法還有其他一些原因,如當前大多數(shù)弱電設(shè)備廠家的系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)不兼容。要想使這些弱電系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)化綜合布線平臺上運行,則必須增加轉(zhuǎn)換設(shè)備。例如保安監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機,其輸出的視頻信號通常以同軸電纜傳輸,如果將其納入結(jié)構(gòu)化結(jié)合布線系統(tǒng)中,需在線路兩端增加信號轉(zhuǎn)換設(shè)備。顯然,這樣做既麻煩又不經(jīng)濟。
2綜合布線在應(yīng)用中存在的問題
應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有的綜合布線產(chǎn)品,如三類、五類非屏蔽雙絞線其截面均為0.5mm2(美國線規(guī)AWG24),與之相配套的配線架,出線座都只能適用于截面為0.5mm2的線纜。因此,它在支持如下幾個弱電子系統(tǒng)時,就存在局限性或不足。
2.1廣播系統(tǒng)(PAS)
根據(jù)我國電氣規(guī)范,一般將電氣設(shè)備工作電壓為220/380V(交流50Hz)、有效值24V以下的交流信號確定為弱電信號。而在廣播系統(tǒng)中,如采用定壓輸出,線路電壓可分為70V、100V、120V三檔。故在廣播系統(tǒng)中采用綜合布線,會對線纜產(chǎn)生過電壓,長期使用會對線纜的壽命產(chǎn)生不良影響。另外,廣播系統(tǒng)的線路用線截面一般為1.0~2.5mm2,而非屏蔽雙絞線的線芯截面只有0.5mm2,相差甚遠。
2.2火災(zāi)報警及控制系統(tǒng)(FAS)
根據(jù)我國現(xiàn)行的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定:火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的信號傳輸線路的芯線截面,穿管敷設(shè)的絕緣導線不應(yīng)小于1.0mm2,線槽內(nèi)敷設(shè)的絕緣導線不應(yīng)小于0.75mm2。而作為綜合布線系統(tǒng)的非屏蔽雙絞線其截面積為0.5mm2。顯然不能滿足我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的要求。另外,在總線制的火災(zāi)報警系統(tǒng)中,電源線與控制線多采用1.5~2.5mm2的導線,綜合布線系統(tǒng)也不能滿足要求。
特別需要指出的是:我國現(xiàn)行消防規(guī)范要求所有消防信號線、通訊線均不可與非消防線路共管敷設(shè)。因而要用綜合布線產(chǎn)品支持火災(zāi)報警與控制系統(tǒng),必須先獲得當?shù)叵乐鞴懿块T的特許。
2.3共用天線電 視系統(tǒng)(CATV)
用綜合布線產(chǎn)品支持CATV一般都采用光纖,因此,在線路放大器、分配器、分支器的兩端要加裝適配器,這無疑增加投資,而且因中間環(huán)節(jié)增多,系統(tǒng)的可靠性也降低了。
以上闡述了綜合布線系統(tǒng)在我國支持各弱電子系統(tǒng)目前仍在的一些問題,那么是不是說結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)不能支持上述各個弱電系統(tǒng)?答案是否定的。對于一座智能化程度要求很高的建筑物,在規(guī)范允許和獲得特許的前提下,可以利用綜合布線產(chǎn)品的光纖和各種對數(shù)非屏蔽雙絞線纜支持計算機網(wǎng)絡(luò)和電話通訊系統(tǒng),用同軸電纜支持CATV和CCTV(監(jiān)視電視),采用截面為1.0~1.5mm2的特殊定貨的非屏蔽雙絞線支持FAS、PAS。
3結(jié)束語
目前智能建筑內(nèi),一些弱電子系統(tǒng)還不能完全融合于結(jié)構(gòu)化綜合布線內(nèi)。這既有規(guī)范條件的限制,也有產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格單一的制約,以及性能價格比的因素存在。建議有關(guān)研究和生產(chǎn)單位,盡快研究和生產(chǎn)出能滿足各種線徑和不同傳輸信號要求的綜合布線系統(tǒng)產(chǎn)品,使所有弱電系統(tǒng)均納入結(jié)構(gòu)化綜合布線。
參考文獻
[1]基于平等模式智能建筑弱電系統(tǒng)集成技術(shù)研究與軟件開發(fā). 汪勇.中南大學碩士論文[D].
二、電子類課程存在的問題
通過分析以上試題,發(fā)現(xiàn)電子類課程目前存在著如下問題:(1)教學內(nèi)容與科技發(fā)展不相適應(yīng)。電子技術(shù)是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一門技術(shù),而我們目前的教學內(nèi)容與當今迅速發(fā)展的電子技術(shù)有較大差距,正像有些畢業(yè)生所說:“學的用不上,有用的沒有學”;(2)教學方法與能力培養(yǎng)要求不相適應(yīng)。主要體現(xiàn)在我們的教學方式仍然是以知識傳播為主,以教師講為中心,學生的內(nèi)在動力沒有充分發(fā)揮出來,不利于學生能力的培養(yǎng);(3)理論與實際不相適應(yīng)。所講內(nèi)容與現(xiàn)場應(yīng)用中的實際問題有一定距離,不利于調(diào)動學生學習的積極性;(4)考核方法與素質(zhì)提高不相適應(yīng)。目前我們實行的考試方法仍然是以書本知識為主,以閉卷筆試為主,注重死記硬背,不利于提高學生素質(zhì)。
三、培養(yǎng)大學生電子設(shè)計能力的幾點措施
1.更新教學內(nèi)容,重構(gòu)課程體系
盡管電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,新的器件層出不窮,但電子技術(shù)課的基礎(chǔ)地位不能動搖。因此,模擬和數(shù)字電路中的放大、振蕩、反饋、頻率特性、邏輯函數(shù)、組合邏輯電路的設(shè)計、時序邏輯電路的設(shè)計等基礎(chǔ)內(nèi)容不能削弱。在此基礎(chǔ)上要更新教學內(nèi)容,著重分析由功能單元構(gòu)成的通用集成電路(如集成運放、集成功放、集成A/D、D/A變換器等)和計算機應(yīng)用集成電路(RAM、EPROM等),同時還要加強ASIC教學內(nèi)容(如PLD、FPGA等)。電子技術(shù)基礎(chǔ)是工程設(shè)計性很強的課程,在教學改革中必須用系統(tǒng)的觀念重構(gòu)課程體系,建議將模擬和數(shù)字電路學完后,再開一門“現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計”。
2.加強EDA教學,提高大學生電子設(shè)計自動化水平
國際電子技術(shù)的發(fā)展動態(tài)顯示出,ASIC與EDA是電子器件與電子設(shè)計發(fā)展的技術(shù)潮流。ASIC的開發(fā)必須借助于EDA工具,因此掌握EDA技術(shù)是對當今電子工程師的最基本要求。目前,美國等西方發(fā)達國家,全部都開展了EDA教學,其大學生在校期間就能用EDA技術(shù)開發(fā)出先進的電子產(chǎn)品。而我國在EDA教學方面還比較落后,只有一些重點院校才剛剛起步,多數(shù)院校還沒有將EDA納入教學中。從參加全國大學生電子設(shè)計競賽的獲獎作品看,凡利用了EDA技術(shù)用ASIC芯片實現(xiàn)的題目,均做得比較完善,關(guān)鍵是它大大節(jié)省了設(shè)計時間。因此,必須盡快建立EDA實驗室,積極開展EDA教學,提高大學生電子設(shè)計自動化水平。
3.改變教學方法,激發(fā)學生學習的動力
我們在培訓參加電子設(shè)計競賽隊員的過程中受到很大的啟發(fā),盡管培訓時間短,但收效很大,關(guān)鍵是有一種非常強的學習動力在支持著他們,他們是在興趣中學習,主動性和積極性得到了很好的發(fā)揮。同時,這一經(jīng)驗也給我們提出了一個新的問題,在我們平時的教學過程中,學生有沒有動力?他們學習的主動性、積極性是否完全發(fā)揮出來了呢?這是值得深思的問題。在當今教學改革的大潮中,應(yīng)大膽改革教學方法和教學手段,給學生確立一個明確目標,通過該課程的學習,讓學生達到什么標準、完成什么任務(wù),然后,圍繞該目標,采取多方位的教學模式,啟發(fā)學生動腦設(shè)計、動手制作,最終達到該目標。目前應(yīng)特別注意學生對計算機、因特網(wǎng)感興趣這一特點,充分利用現(xiàn)代化的教學資源(校園網(wǎng)絡(luò)、計算機、多媒體教室),開發(fā)一些學生感興趣的課件,最大限度地激發(fā)他們學習的動力。
4.加強實踐環(huán)節(jié),使理論能夠聯(lián)系實際