下面是兩篇電子工程類的論文范文,如今機械電子工程涉及到我國很多領域,目前我國取得的成就在一定程度上推動了國家教科研方面的快速發展,其中EDA技術在機械電子工程設計當中發揮了重大的作用,論文主要對機械電子工程中的技術要點以及技術的應用進行淺談。
《機械電子工程設計技術要點》
關鍵詞:機械電子;工程設計;技術要點
眾所周知,電子工程是由聚集電路、系統、數字信號處理、教育等多方面的綜合性學科,是推動我國經濟增長的主要力量。近些年來,電子工程快速發展,在教育和科研等多方面取得很大的成功,其水平達到了一個新的高度,但是電子工程在發展的過程中難免產生一些問題,并且其設計人員應該儲備一定的知識,在設計方案中能發現問題,并采取解決措施,在此基礎上優化設計方法。
1EDA技術的發展介紹
EDA技術在機械電子工程設計當中發揮了重大的作用,其構成部件主要包括下載器、適配器、編譯器、綜合器等,每個部件發揮著特定的功能,EDA技術的主要載體是可以進行大規模編程的邏輯器件,硬件描述語言是EDA技術在編輯中的表達方式。EDA技術擁有公開優勢和描述范圍廣的優點,其自動化程度高,同時,在設計方案中有很高的輔助作用,減輕設計者在后期交流、修改和保存中的壓力,能夠快速解決在設計工程中出現的錯誤,方便操作者的調試。也正是因為EDA技術擁有很多的優勢,因此逐漸被人們關注,但是迄今為人們對機械電子工程持有不同的態度和觀點,人們質疑EDA技術認識不夠,同時又由于EDA技術沒有確切的定義及其機械電子工程的使用涉及到多種領域,因此電子工程將面臨諸多的挑戰。
2機械電子設計要點
2.1仿真技術
機械電子工程設計方案完成后通過一個系統的結構模擬,對設計方案的可行性進行分析的一門技術便稱為仿真技術,其作用在于對設計方案在實際應用的模擬,通過建立數學模型及進行處理,發現設計方案的是否合理和科學,驗證設計方案,避免在實際操作應用中出現一些可控性的問題,保證方案在實際中的應用,同時,EDA技術還具有對電路結構和性能,各個電路的實際結構等進行檢測和分析。
2.2對電路特性進行有效分析
對電路特性進行有效分析能決定設計方案在應用中的有效性高低,是EDA技術中不可或缺的部分,它決定設計方案能否在實際中得以應用,機械電子工程設計方案中所有的理論分析是通過EDA技術對電路特性進行有效分析,從獲取其數據測試結果和特性分析來判斷設計方案的可行性,因此在數據測試和特性分析這兩方面必須保證其準確性高。在傳統的電子工程設計方法中,其技術相對落后,從而在數據測試和特性分析等方面不能確保其準確度和電路測試的實際精度,可能對產品后期使用的穩定性有所影響。但是,EDA技術能夠精密準確的測試,確保該測量的準確度在一個較高的水平,在電路特性分析中具有系統性和全面性的優點,因此能夠避免設計方案出現結構性的錯誤,確保機械電子工程設計方案在應用擁有較高可靠性和科學性。
2.3優化設計
EDA技術可以測量電子工程在實際情況中的確切環境溫度和其他數據,能對電子工程工作所需要的環境進行全面的檢查及反饋分析結果,優化設計就是利用EDA技術,保證電子工程的正常使用外擁有最適宜的環境溫度計和容差,提高方案的有效性,保證其可以正常的實施。設計者可以通過檢查和分析結果對電子工程設計方案進行調整優化,完善設計方案,但是傳統的機械電子設計檢查技術無法達到此要求,不能保證其準確性及完整性,無法發現設計方案中存在的問題,難以使電子工程在實際應用中發揮最大的優勢,提高其效率,可見,優化設計必須的使用EDA技術。
2.4機械結構要注意防止靜電
機械結構是以一定的理論為依據,根據實際需求從而設計出具體的結構圖的一種方案,應用于實物,最終要求達到設計方案中的結構構思。隨著社會的發展,電子產品以輕、薄占極大的發展優勢,因此,就必須對集成電路元件加以嚴格的管理,提高技術要求,基礎的工作就是縮小線路和密集的電子組件排列的工作,減小集成電路占據較大的空間。機械就是用一定的理論作為支撐,設計者根據構思畫出機械結構圖,該機械結構圖要滿足實際方案且可以在具體實施中應用。而造成電子組件毀壞的致命因素是靜電電場和靜電電流,該破壞因素會影響到周圍絕體元器件,致使元器件敏感度減低,從而產生許多安全隱患,因此,機械結構圖一定的檢查是否產生靜電,及時修改機構設計圖。
3EDA技術在機械電子工程設計中的應用
隨著社會的進步,機械電子工程的應用滲透到多個領域,同時吸引了許多機械工程人員參與其研究。與傳統的機械電子工程相比,EDA技術能滿足廣泛的生產需求,而傳統的機械工程適用領域比較狹窄,僅僅只能在要求較低的基礎領域才能發揮其優勢,其無法引領世界電子工程技術的發展,俗話說,適者生存,傳統的機械電子工程在科技進步的工程中將被遺棄,新型技術機械工程將引領我國電子工程的發展,恰好EDA技術的最大優勢就是在于它的應用領域傳統能填補傳統機械工程中的欠缺,因此,EDA技術在機械電子工程有很大的發展前景。
4結語
總之,EDA技術在機械電子工程、社會發展和科技進步中有著不可忽視的功勞,其應用范圍廣,可行性高,適合社會的發展需求,因此我們應該推廣EDA技術的使用與開發。為了滿足社會的進步,與時俱進,設計人員必須要嚴格的按照設計流程進行,對設計方案進行仿真性檢驗、電路特性進行有效分析、優化設計,對電路進行分析,檢查是否會產生靜電;再者,必須大力支持從事機械電子技術人的工作人員,號召更多學者參與電子工程的研究發,盡可能彌補現有技術的不足,推動電子工程技術的改革與發展。
參考文獻:
[1]杜景明.對機械電子工程的探究[J].科技創新與應用,2014(07:)90.
[2]潘雍,傅明星,于晨.機械電子工程綜述[J].機電工程,2014(05):553-558.
[3]鄭向勇.對機械電子工程的探究[J].科技創新與應用,2014(34):121
作者:陳龍威 單位:長江大學文理學院
《現代電子技術跨區域設計與實現》
摘要:為了提高現代電子技術實驗教學的集成可靠性和智能性,設計一種基于通用串行總線控制的跨區域現代電子技術實驗網絡教學平臺。平臺包括了硬件設計和軟件設計部分,硬件模塊包括數據采集單元、現代電子技術實驗的主控單元、網絡教學的顯示單元以及人機接口單元。軟件設計包括串口接收控制程序設計、驅動配置程序設計和教學平臺的監控軟件設計。采用通用串行總線控制方法進行教學平臺的硬件和軟件的集成開發設計。實驗結果表明,該教學平臺能實現跨區域的網絡教學,教學多媒體數據傳輸和收發性能較好,具有很好的實用性。
關鍵詞:現代電子技術;實驗網絡教學平臺;跨區域設計;軟件設計
引言
現代電子技術是高校電子信息專業和通信工程專業開設的一門專業課程。該課程主要包括模擬電子線路和數字電子線路等電子設計方面的教學內容。電子技術課程對實驗教學的要求較高,需要完成較大課時的電子制作和電子測試等實驗。當前的現代電子技術實驗課主要是建立在面對面教學授課的實驗環境中;因此,需要研究一種有效的電子技術實驗教學平臺,進行跨區域的網絡實驗教學,改善實驗環境,提高電子技術實驗教學的質量。為了提高現代電子技術實驗教學的集成可靠性和智能性,本文提出一種基于通用串行總線控制的跨區域現代電子技術實驗網絡教學平臺設計方法,進行實驗平臺的硬件設計和軟件設計,并進行實驗教學平臺的系統測試和聯調分析。
1網絡教學平臺的總體設計構架
1.1教學平臺設計功能指標分析
本文設計的教學平臺具有電子實驗、網絡授課和現場指導等功能。采用基于TCP/IP協議和C/S模型構建網絡傳輸系統,進行遠程教學信息傳輸以及跨區域的教學指導。教學平臺的跨區域設計需要選擇網絡通信協議;在此采用了TCP/IP協議和UDP協議進行網絡設計。該通信協議具有數據確認和數據重傳的機制,并具有可靠、傳輸大小無限制等優點,適合現代電子技術實驗網絡教學的大數據量信息傳輸的需求。在教學平臺的服務程序與客戶機/服務器請求響應設計中,利用套接字(Socket)建立網絡通信[1],為實驗教學平臺的使用者提供身臨其境的視景環境,滿足網絡實驗教學的需求。其中,網絡教學平臺客戶機/服務器的進程通信機制描述如圖1所示[2]。綜上分析,本文設計的現代電子技術實驗網絡教學平臺具有如下功能:總線傳輸控制功能、多媒體投影教學功能、輸出顯示功能和網絡通信功能。結合上述功能分析,進行實驗教學平臺的總體設計和模塊化開發設計。
1.2網絡教學平臺的總體結構
在MultigenCreator3.2開發環境下進行現代電子技術實驗網絡教學平臺的總體設計[3],系統以校園網、局域網和互聯網為基礎[4],中樞位以DSP為核心的中央集中控制器,實現教學平臺與在計算機網絡中的通信和信息共享。基于基礎的網絡架構方法,現代電子技術實驗網絡教學平臺下的各種設備的輸入/輸出端口得以規整集成,實現網絡教學平臺的遠程的開機關機,教學電動幕布的啟動、投影儀控制、電子實驗器件的展示、實驗教學步驟的傳授等功能。網絡教學平臺包括了硬件設計和軟件設計部分。其中,硬件模塊采用MicrosoftVisualStudio開發組件進行集成設計[5],包括數據采集單元、主控單元、網絡教學的顯示單元以及人機接口單元,視頻電動屏幕的接口采用13~16位數據線進行總線擴展,采用上升沿鎖存電平,對串口進行正確配置,通過編程和接口調用軟件設計包括串口接收控制程序設計、驅動配置程序設計和教學平臺的監控軟件設計。現代電子技術實驗網絡教學平臺總體結構框架設計如圖2所示。
2硬件設計
對實驗教學平臺的硬件模塊設計包括數據采集單元、現代電子技術實驗的主控單元、網絡教學的顯示單元以及人機接口單元。
2.1數據采集單元
數據采集單元是進行網絡實驗教學的多媒體課程教學內容采集,它們與A/D轉換器、D/A轉換器相連構成兩級程控增益控制放大器,對SPCR1(串口接收控制寄存器)和SPCR2(串口發送控制寄存器)進行初始化。在實驗教學平臺的控制終端設定壓控放大器,控制D/A轉換器進行數/模轉換。由D/A轉換器輸出開關控制電平或輸出動態增益控制碼,采集、處理整個系統的傳輸數據與上位機通信,在幾個周期內完成增益調整,數據采集單元的電路設計如圖3所示。
2.2主控單元
主控單元是實現現代電子技術實驗網絡教學平臺程序控制的核心模塊。采用EMB3803主控DSP芯片進行主控模塊設計,由Mux101多路開關進行程控放大,ADC要求穩定到14096,運算放大器穩定到11024的一半,主控單元的第二級選用VCA810,數據線的放大分貝數由DSP控制。根據多媒體教學平臺的VGA輸入/輸出信號的形式,設計RS232芯片的控制串口接口,通過集中控制,實現了對系統的開關控制功能和教學多媒體資源回放。主控單元還能控制教學平臺的電動幕布的升降、移動、分辨率調整,進行通用串行總線控制,實現跨區域教學。綜上分析,得到主控單元的電路設計如圖4所示。
2.3顯示單元
現代電子技術實驗網絡教學平臺需要實現跨區域的輸出顯示和電子實驗產品制作展示,在顯示單元可以實現對教學課件的打包傳輸,課件拷貝等功能,有效實現教學資源的共享。采用8位和16位微控制器進行全息顯示,實驗平臺的顯示單元具有16位定點STM32內核,核心處理器選擇意法半導體公司的STM32F101xx芯片[6],構建Mi?fareRFID卡識別系統,以提高教學平臺的輸出安全性和可靠性。顯示單元的電路設計如圖5所示。
2.4人機接口單元
人機接口單元使用低功耗的接口輸出技術,采用現代MOS技術構造人機交互模塊的數據輸出接口,采用SPI接口方式實現TRF7960與STM32F101xx的通信。采用并行外設接口(PPI)構建現代電子技術實驗網絡教學平臺的傳感器模塊[7]。它是半雙工形式,網絡教學平臺的傳感器模塊的接口方式為串行,與嵌入式STM32宿機連接。當應答器靠近現代電子技術實驗網絡教學平臺時,應答器上的信號經過天線感應,與應答器進行數據交互,由此實現網絡教學平臺的跨區域信息輸出和交互,得到人機接口單元設計如圖6所示。
3軟件設計
現代電子技術實驗網絡教學平臺跨區域設計的軟件設計包括串口接收控制程序設計、驅動配置程序設計和教學平臺的監控軟件設計。采用通用串行總線控制方法進行教學平臺的硬件和軟件的集成開發設計。采用基于網絡技術的現代電子技術實驗網絡教學平臺遠程控制系統,根據上述設計,得到電子技術實驗的跨區域網絡教學平臺軟件設計流程如圖7所示。根據圖7所示的教學平臺的指針分布流程。輸出接口通過與通用串行總線控制,通過功放系統的接口連接,構建視頻電動屏幕的接口;根據實驗教學平臺的VGA輸入/輸出內容,采用RS232控制串口接口,實現遠程數據傳輸和教學進程控制。
4實驗測試分析
為了測試本文設計的實驗教學平臺的性能,進行系統調試分析。本系統的開發測試建立在計算機網絡通信平臺基礎上,創建一個客戶端,基于TCP/IP協議和C/S模型構建網絡傳輸系統,構建的現代電子技術實驗網絡教學平臺遠程控制傳輸終端,進行輸出性能顯示。在系統Filesystem的lib中建立起了現代電子技術實驗網絡教學平臺的通用串行總線控制采集的根文件系統,進行遠程教學的程序控制加載。在VisualDSP++4.5中進行軟件調試和開發,程序控制模塊的觸發電平為2.5V,截止頻率為12kHz。根據上述測試環境描述,以網絡教學平臺的輸出數據保真率為測試指標,進行性能分析,得到結果如圖8所示。分析上述結果得知,該教學平臺能實現跨區域的網絡教學,教學多媒體數據傳輸和收發性能較好,保真率較高,具有很好的實用性。
5結語
本文設計一種基于通用串行總線控制的跨區域現代電子技術實驗網絡教學平臺。平臺包括了硬件設計和軟件設計部分,硬件模塊包括數據采集單元、現代電子技術實驗的主控單元、網絡教學的顯示單元以及人機接口單元。軟件設計包括串口接收控制程序設計、驅動配置程序設計和教學平臺的監控軟件設計。采用通用串行總線控制方法進行教學平臺的硬件和軟件的集成開發設計。實驗結果表明,該教學平臺能實現跨區域的網絡教學,教學多媒體數據傳輸和收發性能較好,具有較高的應用性能。
作者:蔣錦健 單位:蘇州科技大學
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