時間：2023-03-14 15:20:00
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論文關鍵詞:計算機電力系統(tǒng)網(wǎng)絡安全
1概述
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應用范圍的擴大，電力信息化的不斷深人，計算機在電力系統(tǒng)中已從簡單數(shù)據(jù)計算為主發(fā)展到數(shù)據(jù)庫處理、實時控制和信息管理等應用領域，并在OA系統(tǒng)、電能電量計費系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、電力ISP業(yè)務、經(jīng)營財務系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)中得到廣泛的應用。在電力系統(tǒng)內(nèi)，它已經(jīng)成為各項工作必不可少的基礎條件，發(fā)揮著不可替代的作用。同時，由于各單位、各部門之間的現(xiàn)存的計算機網(wǎng)絡硬件設備與操作系統(tǒng)千差萬別，應用水平也參差不齊，因此，在計算機網(wǎng)絡覆蓋全球，計算機技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，討論和研究電力系統(tǒng)計算機的應用及安全性則顯得尤為重要。
2電力系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡應用和管理
電力系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡應用是十分廣泛的，并且將隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。這里從Interanet方面討論電力系統(tǒng)的應用。首先各個單位應該申請工nternet國際域名和注冊地址，建立省電力系統(tǒng)WWW服務。將各個部門的公用信息和數(shù)據(jù)進行WWW，使所有的具有不同計算機水平的員工都可以用瀏覽器對文檔方便地進行調(diào)用、查詢、瀏覽和維護，并且建立面對Inter-net的WWW主頁服務，不僅宣傳企業(yè)形象，而且可以將各種電力信息與產(chǎn)品進行工nternet，為了安全可以設立獨立的服務器。建立電力系統(tǒng)的E-mail服務，使所有部門和員工擁有自己的電子信箱，不受時間和地域的限制接收電子信件。建立電力系統(tǒng)的FTP服務，使計算機文件方便地在Intranet和Internet上傳遞。建立電力系統(tǒng)的BBS服務，使所有分布在全省各個地區(qū)的員工在開設的不同交談站進行實時交流。建立電力系統(tǒng)的服務，對系統(tǒng)內(nèi)的新聞進行播放，同時開辟NEWS討論主題，給所有員工發(fā)表自己見解的機會與場所，群策群力討論企業(yè)的發(fā)展與建議。
電力系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡管理應對各方面管理進行集成，來管理帶寬、安全、通訊量、存儲和內(nèi)容。同時進行數(shù)據(jù)信息標準化和數(shù)據(jù)資源共享，保證系統(tǒng)的完整性和靈活性，適應不斷變化的要求，滿足系統(tǒng)多層次的不同應用，使系統(tǒng)的開放性符合國家標準和規(guī)范，保證應用軟件和數(shù)據(jù)資源有較長的生命期，并具有良好的可靠性、安全性和可擴充性，體現(xiàn)集中與分布式的管理原則。
(1)集中就是由省局統(tǒng)一規(guī)劃全省的計
算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一對全省的計算機網(wǎng)絡應用進行協(xié)調(diào);對已有的局域網(wǎng)進行論證分析，使其從結(jié)構(gòu)上與總網(wǎng)相適應，對建立的新網(wǎng)進行指導與監(jiān)督;對網(wǎng)絡的通訊建設統(tǒng)一規(guī)劃管理。建立一個范圍廣泛的工ntranet，應使用廣域網(wǎng)網(wǎng)管，提供與工nternet的出口并進行防火墻技術(shù)安全管理，對于在系統(tǒng)內(nèi)有廣泛共性的工作要進行統(tǒng)一的開發(fā)與推廣。
(2)分布式管理就是體現(xiàn)基層部門的內(nèi)部管理，各個不同部門在其內(nèi)部進行網(wǎng)絡應用管理，基層部門與省局聯(lián)系時進行統(tǒng)一的協(xié)議管理，保持全省通訊與應用協(xié)調(diào)一致，又根據(jù)單位性質(zhì)的不同，開發(fā)不同特點的Intranete。
3電力系統(tǒng)計算機應用的現(xiàn)狀及問題
計算機安全是指計算機信息系統(tǒng)的安全。計算機危害主要指計算機信息系統(tǒng)的軟硬件資源遭到破壞、更改或泄露，系統(tǒng)不能正常運行。要保障計算機系統(tǒng)安全就必須治理(即清除、控制或預防)計算機危害。計算機系統(tǒng)的安全與不安全是從多方面反映的，從目前使用和發(fā)現(xiàn)的情況看，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、內(nèi)部資料外泄、網(wǎng)絡利用率低等是主要常見的現(xiàn)象。
通過計算機網(wǎng)絡使得電力系統(tǒng)的工作效率提高了，管理范圍擴大了，工作人員的辦事能力增強了，但計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡安全問題也隨之變得更加嚴重了。例如:通過電子郵件感染病毒，電力系統(tǒng)管理網(wǎng)絡互聯(lián)接口的防火墻只配置了包過濾規(guī)則，提供的安全保證很低，容易受到基于IP欺騙的攻擊，泄露企業(yè)機密，有些局域網(wǎng)沒有進行虛擬網(wǎng)絡VLAN劃分和管理，造成網(wǎng)絡阻塞，使工作效率減低。絕大多數(shù)操作系統(tǒng)是非正版軟件，或網(wǎng)上下載免費軟件，不能夠做到及時補丁(PATCH)系統(tǒng)，造成系統(tǒng)漏洞，給攻擊者留下木馬后門;絕大多數(shù)工作站沒有關閉不必要的通訊端口，使得計算機易受遠程攻擊病毒可以長驅(qū)直人，等等。
4解決問題的措施和方法
安全性是電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡最重要的部分。安全性既包括網(wǎng)絡設施本身的安全，也包括信息的安全;既要防止外界有害信息的侵入和散布，又要保證自身信息的保密性、完整性和可用性。筆者覺得可以從以下幾方面人手，提高網(wǎng)絡的安全性:
(I)提高網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的可靠性。操作系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡的核心，應選用運行穩(wěn)定、具有完善的訪問控制和系統(tǒng)設計的操作系統(tǒng)，若有多個版本供選擇，應選用用戶少的版本。在目前條件許可的情況下，可選用UN工X或LINUX。不論選用何種操作系，均應及時安裝最新的補丁程序，提高操作系的安全性。
(2)防病毒。防病毒分為單機和網(wǎng)絡兩種。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡病毒的危害越來越大，因此，必須采用單機和網(wǎng)絡防毒結(jié)合的防毒體系。單機防毒程序安裝在工作站上，保護工作站免受病毒侵擾。主機防護程序安裝在主機上，主機的操作系統(tǒng)可以是WINDOWS,UN工X,LINUX等。群件防毒程序安裝在Exchange,Lotus等群件服務器中。防病毒墻安裝在網(wǎng)關處，及時查殺企圖進人內(nèi)網(wǎng)的網(wǎng)絡病毒。防毒控管中心安裝在某臺網(wǎng)絡的機器上，監(jiān)控整個網(wǎng)絡的病毒情況，防毒控管中心可以主動升級，并把升級包通過網(wǎng)絡分發(fā)給各個機器，完成整個網(wǎng)絡的升級。
(3)合理地使用防火墻。防火墻可以阻斷非法的數(shù)據(jù)包，屏蔽針對網(wǎng)絡的非法攻擊，阻斷黑客人侵。一般情況下，防火墻設置會導致信息傳輸?shù)拿黠@延時，因此，在需要考慮實時性要求的系統(tǒng)，建議采用實時系統(tǒng)專用的防火墻組件，以降低通用防火墻軟件延時帶來的影響。
(4)對重要網(wǎng)絡采用和MIS網(wǎng)物理隔離的方法保證安全。物理隔離是在物理線路上進行隔離，是一種最安全的防護技術(shù)。
1．自覺向民族傳統(tǒng)文化回歸
中國的現(xiàn)代藝術(shù)設計需要建立在民族文化、民族風格的基礎上，因此必須重視向民間藝術(shù)學習，堅信中華民族文化傳統(tǒng)的主流在民間。所以在城市空間設計中，要通過對環(huán)境的理解，對傳統(tǒng)的認知，自覺地借鑒，而不是直接挪用。中國傳統(tǒng)民間藝術(shù)形式變化萬千、風格種類異彩紛呈，凝聚了中華民族幾千年的智慧精華，也傳承了中華民族特有的藝術(shù)精神，值得當代城市設計師深入學習和研究。設計師在設計實踐中，通過元素剝離、創(chuàng)意整合和情感傳達，特別是與新技術(shù)巧妙融合，就能創(chuàng)造出獨具中國特色的現(xiàn)代藝術(shù)設計作品。當然，這需要一個過程，要靠城市設計師與民間藝術(shù)大師、民間藝術(shù)教育人才的融合。所以說，城市設計師必須以民間藝術(shù)為基礎，重視向傳統(tǒng)民間藝術(shù)學習，只有親身體會這筆文化遺產(chǎn)的魅力所在，了解傳統(tǒng)民間藝術(shù)中所蘊含的深厚的民族本源文化、本源哲學、本源藝術(shù)的基因，以及多姿多彩的具有生命活力的民族語言形態(tài)，才會對它加以自覺應用［2］。
2．傳統(tǒng)民間藝術(shù)語言
現(xiàn)代化現(xiàn)代城市空間越來越相似，傳統(tǒng)特色逐漸消褪，因此如何保持城市的獨特氣質(zhì)就成為十分迫切的問題。傳統(tǒng)民間藝術(shù)語言體現(xiàn)了獨特的審美傳統(tǒng)，蘊含著深厚的精神文化內(nèi)涵，將其作為城市空間設計的思想源泉，在城市空間中直接或間接地運用，對強調(diào)和延續(xù)歷史文脈有著重要意義。但是，源于自然崇拜的原始文化的民間藝術(shù)，所代表的是不同于現(xiàn)代文化的農(nóng)耕文明，它雖有著特定的社會基礎，但其中也有不適合現(xiàn)代生活方式、不符合現(xiàn)代審美、倫理觀的地方，這樣就限制了其在當代城市設計中的廣泛應用。有些民間藝術(shù)圖式如果不經(jīng)過調(diào)整、創(chuàng)新，就很難為現(xiàn)代社會所接受，因而應用時不能簡單、機械地復制、拼貼，而應該在理解其文化含義的基礎上，取其精髓，去其糟粕，使其藝術(shù)語言現(xiàn)代化，為當代大眾所認同并接受。中國傳統(tǒng)民間藝術(shù)的很多內(nèi)容和形式有相對的穩(wěn)定性及程式化特征，在藝術(shù)認知上有更為直接的優(yōu)勢，因而是可以應用到城市空間設計中的。其應用方式有兩種，第一種是物品本身、題材、造型及藝術(shù)手法的直接運用;第二種是間接運用，即可以從民間藝術(shù)的形、色、質(zhì)等方面著手，進行形的簡化與再造、色彩的沿用與重組以及材料的選用與更新等，來再現(xiàn)或表現(xiàn)民間藝術(shù)。在城市空間設計中，設計師要將傳統(tǒng)文化經(jīng)過現(xiàn)代設計思維的選擇與消化，融入到現(xiàn)代設計之中，這樣，民間藝術(shù)元素才可能真正發(fā)揮它的藝術(shù)價值，作為一種新的視覺傳遞語言，在現(xiàn)代設計中重現(xiàn)生機。
3．在社會場域上的對接雖然城市空間設計
一直以來都以較快的速度發(fā)展，但在當代，與公眾聯(lián)系緊密的傳統(tǒng)民間藝術(shù)才逐漸走進人們的生活之中。民間藝術(shù)形式以合理、合情的方式融于城市開放空間中，其較大的輻射面和難以抗拒的視覺沖擊力，使與它發(fā)生接觸的人都會或多或少地接受它傳達的信息，從而在心中產(chǎn)生一種熟悉的、能產(chǎn)生共鳴的集體性的感受。為城市居民營造一種心理歸屬感，滿足社會心理情感的需要，可以使城市居民對城市產(chǎn)生心理依賴感，對環(huán)境產(chǎn)生身份認同、心理認同，直至文化認同。另外，當代城市空間設計追求綠色生存空間，提倡低碳設計。傳統(tǒng)民間藝術(shù)如陶藝、編織等，其原生態(tài)性契合了當代城市設計的需求。在設計中，對民間藝術(shù)中傳統(tǒng)的工藝、材料和形式的毫無偏見的借鑒，體現(xiàn)出了強烈的環(huán)境保護意識，同時也體現(xiàn)出了一種社會的進步，因而是一種設計倫理和設計道德的體現(xiàn)。傳統(tǒng)民間藝術(shù)一旦融入城市空間藝術(shù)中，就會逐漸走進人們的生活，其審美對象就會直指社會公眾，就會以公眾的精神需要為目的，以公眾的審美評價為借鑒，生存于公眾之間。這就使得公眾對自己生活的公共空間藝術(shù)享有話語權(quán)，同時享有藝術(shù)創(chuàng)作的參與權(quán)，從而提高了社區(qū)居民的和諧氛圍，促進了社會和諧。
二、傳統(tǒng)民間藝術(shù)在城市空間設計中的具體應用
1．城市空間墻面藝術(shù)與傳統(tǒng)民間藝術(shù)
傳統(tǒng)民間藝術(shù)的民間性和貼近生活的特點，迎合了城市特色營造的需要。城市空間的墻面圍合成居民生活的空間，在城市空間的墻面上揉進諸多傳統(tǒng)民間圖式元素，可以體現(xiàn)城市的獨特個性和其融合性。同時，利用民間藝術(shù)形式改造城市建筑墻面，可以增加建筑的歷史、藝術(shù)價值，也將提升整個城市的藝術(shù)品位。墻面藝術(shù)的豐富多彩使城市居民在街道上除了廣告外，有可看的內(nèi)容，也可彰顯該城市與其它城市的差異。同時，融入傳統(tǒng)民間藝術(shù)的城市墻面，除提升城市形象外，也能滿足城市公眾的精神需求。如高雄駁二藝術(shù)特區(qū)中的墻面設計借鑒了民間皮影和鄉(xiāng)土繪畫，使原本廢棄的墻面換上了新妝，煥發(fā)了新的生命。同時，建筑室內(nèi)墻面設計也常常采用民間藝術(shù)元素來活躍空間氛圍，提升空間親和力。譬如大連甘井子實驗小學的教學樓設計，局部采用了民間藝術(shù)元素，將傳統(tǒng)紅燈籠懸掛在大門入口的過廳天花板上，每盞燈籠上面都有不同的兩個字，比如“幽默”、“溫柔”、“愛笑”、“漂亮”、“耐心”、“善良”、“公平”等。這種設計既體現(xiàn)了藝術(shù)文化特色，又具有親切感和歷史厚重性，深得家長、老師、孩子們的喜愛。
2．當代建筑設計與傳統(tǒng)民間藝術(shù)
文獻信息資源建設的總體目標是提高文獻信息資源保障率。長期以來，這一觀念一直在文獻信息資源建設理論研究與事業(yè)建設領域得到貫徹。遵循這一目標，努力豐富館藏以滿足社會對文獻信息的需求，就成為各圖書館資源建設的指導思想，也直接導致了各圖書館的“大而全”、“小而全”的建設模式。然而，各圖書館以一己之力，始終無法解決信息資源建設能力的有限性與用戶信息需求的無限性之間的矛盾，特別是在圖書館事業(yè)還相對落后的情況下。造成的結(jié)果，一方面是群體圖書館的資源重復建設；另一方面則是個體圖書館的資源嚴重漏藏。
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，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，信息資源建設理論不能突破傳統(tǒng)文獻資源建設理論的桎梏，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、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)資源建設理論的迫切要求。重新審視資源建設理論，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)新資源建設的理論研究，數(shù)字化建設實際上是“大而全”、“小而全”建設模式的再現(xiàn)。那么，基于共建共享的資源建設理論與傳統(tǒng)的文獻信息建設理論是何種關系？是繼承還是顛覆？本文將研究共建共享對傳統(tǒng)文獻信息資源建設理論的影響。
2 共建共享理論與傳統(tǒng)文獻信息資源建設理論的總體比較
文獻信息資源建設是指一定范圍內(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)展和國家建設需要的全部活動。文獻信息資源建設包括微觀和宏觀兩個方面，宏觀文獻信息資源建設是指根據(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和服務過程中，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、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)文獻信息資源建設理論一樣，也分為宏觀建設和微觀建設兩個層面。不同的是，傳統(tǒng)的文獻信息資源微觀建設即館藏建設可以獨立于宏觀建設而存在，而資源共建中的微觀建設如脫離宏觀建設就失去了共建的意義；傳統(tǒng)的文獻信息資源建設是在微觀建設的基礎上進行宏觀建設，而資源共建是在宏觀建設的指導下開展微觀建設。可以認為，傳統(tǒng)文獻信息資源建設是微觀建設決定宏觀建設，而資源共建是宏觀建設決定微觀建設。因此，傳統(tǒng)文獻信息資源建設與資源共享在建設范圍和服務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)文獻信息資源建設和資源共建所產(chǎn)生的不同建設效果。在圖1中，由于傳統(tǒng)文獻信息資源建設是在微觀建設的基礎上開展宏觀建設，因此各個圖書館所建設的資源不可避免地存在重復現(xiàn)象，甚至有部分資源重復現(xiàn)象十分嚴重（如圖中交疊部分所示），重復建設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)劃的基礎上進行的，避免了資源的重復建設，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)文獻信息資源建設和資源共建共享的不同服務范圍。在圖3中，由于各圖書館是在微觀建設的基礎上開展宏觀建設，因此個體資源的服務范圍之間存在交叉重復，使整體資源的服務范圍小于個體資源服務范圍之和，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)的基礎上共同發(fā)展用戶群，因此服務范圍得到最大擴展，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)建設的多館文獻信息資源服務范圍
附圖
圖4 共建共享的多館文獻信息資源服務范圍
由此可見，資源建設過程中是否將系統(tǒng)布局和科學規(guī)劃放在首位，是資源共建與傳統(tǒng)文獻信息資源建設的根本區(qū)別。傳統(tǒng)文獻信息資源建設立足個館，強調(diào)依賴個館的資源建設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），資源建設的廣度（覆蓋范圍）由整個共建系統(tǒng)來保障，而資源建設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理論的具體影響
共建共享對傳統(tǒng)文獻信息資源建設理論中的建設原則、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 對建設原則的影響
在傳統(tǒng)文獻信息資源建設理論中，被普遍接受的建設原則有：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
實用性原則要求，根據(jù)圖書館的服務任務和服務對象的需求來建設文獻信息資源。而資源共建共享理論要求，每個圖書館在所負責的建設范圍之內(nèi)，不再強調(diào)文獻信息資源的實用性而更加注重文獻信息資源的完整性。因此，實用性原則應該調(diào)整為完整性原則。
關鍵詞：VHDL，電路系統(tǒng)，數(shù)據(jù)選擇器
1 引言
VHDL (Very HighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language)是美國國防部在20世紀80年代中期開始推出的一種通用的硬件描述語言。作為IEEE的工業(yè)標準硬件描述語言，又得到眾多EDA公司的支持，VHDL語言在電子工程領域已成為事實上的通用硬件描述語言。VHDL為設計者提供了一種全新的數(shù)字系統(tǒng)的設計途徑。使用VHDL語言不只是意味著代碼的編寫，更是為了便于建立層次結(jié)構(gòu)和元件結(jié)構(gòu)的設計，利用VHDL編寫的電路模塊可被重復利用。故可以簡化設計者的設計工作，大大縮短設計時間，減少硬件設計成本，提高工作效率。
2 VHDL的優(yōu)點
VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口。應用VHDL進行工程設計的優(yōu)點是多方面的：
（1）具有更強的行為描述能力，是系統(tǒng)設計領域最佳的硬件描述語言。
（2）具有豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設計早期就能查驗設計系統(tǒng)的功能可行性，隨時可對設計進行仿真模擬。
（3）VHDL語句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定了它具有支持大規(guī)模設計的分解和已有設計的再利用功能。該功能能滿足市場大規(guī)模系統(tǒng)高效、高速的需要，可替代多人甚至多個組共同工作。
VHDL的許多優(yōu)點給硬件設計者帶來了極大的方便， 自然被廣大用戶接受， 得到眾多廠商的大力支持。使用VHDL設計數(shù)字系統(tǒng)已成為當今電子設計技術(shù)的必然趨勢[4 ] 。
3 “自頂向下”( Top-Down) 的設計方法
隨著數(shù)字系統(tǒng)設計規(guī)模的急劇加大，“自頂向下”的設計方法成為現(xiàn)代EDA設計的趨勢。論文參考。傳統(tǒng)的系統(tǒng)硬件設計方法是采用自下而上的設計方法。即系統(tǒng)硬件的設計是從選擇具體元器件開始的，并用這些元器件進行邏輯電路設計，完成系統(tǒng)各獨立功能模塊設計，然后再將各功能模塊連接起來，完成整個系統(tǒng)的硬件設計。而在VHDL的設計中，采用“自頂向下”( Top-Down) 的設計方法，設計常用流程圖如圖1所示，系統(tǒng)被分解為各個模塊的集合后，可以對設計的每個獨立模塊指派不同的工作小組，這些小組可以工作在不同地點，甚至可以分屬不同的單位，最后將不同的模塊集成為最終的系統(tǒng)模型，并對其進行綜合測試和評價。論文參考。“自頂向下”設計的基本步驟為:
(1) 分析系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進行系統(tǒng)劃分，確定各個模塊的功能和接口;
(2) 編寫程序，輸入VHDL代碼，并將其編譯成標準的VHDL文件;
(3) VHDL 源代碼進行綜合優(yōu)化處理;
(4) 配置，即加載設計規(guī)定的編程數(shù)據(jù)到一個或多個LCA器件中的運行過程，以定義器件內(nèi)的邏輯功能塊和其互連的功能。
(5) 下載驗證，通過編程器或下載電纜載入將步驟(4) 得到的器件編程文件下載到目標芯片中，以驗證設計的正確性。
圖1 VHDL工程設計流程圖
Fig.1 The design flow based on VHDL
4 VHDL的設計舉例
下面以4選1數(shù)據(jù)選擇器為例說明使用VHDL的設計過程。4選1數(shù)據(jù)選擇器框圖如圖2所示。論文參考。
該數(shù)據(jù)選擇器的VHDL描述如下：
entity sel is
port(a,b,c,d,sel_1:IN bit;
out_1:OUT bit);
end sel;
architectureexample of sel is
begin圖2 4選1數(shù)據(jù)選擇器
process((a,b,c,d, sel_0, sel_1) Fig.2 The one-in-four selector
begin
if sel_0=‘0’andsel_1=‘0’then
out_1<=a;
elsef sel_0=‘0’andsel_1=‘1’then
out_1<=b;
elsef sel_0=‘1’andsel_1=‘0’then
out_1<=c;
else
out_1<=d;
end if;
end process;
end example;
利用VHDL強大的仿真功能，經(jīng)過編譯后運行仿真，之后可以產(chǎn)生信號波形，用以分析仿真結(jié)果。本例中產(chǎn)生波形如圖3所示。仿真結(jié)果符合設計功能的要求。
圖3 仿真結(jié)果
Fig.3The waveform of simulation
5 結(jié)束語
本文以4選1數(shù)據(jù)選擇器設計為例，說明利用VHDL設計電路系統(tǒng)的基本方法和過程。用VHDL語言實現(xiàn)電路的設計過程，是一個以軟件設計為主，器件配置相結(jié)合的過程。這種軟件設計與硬件設計的結(jié)合，以一片器件代替由多片小規(guī)模集成數(shù)字電路組成的電路，其優(yōu)勢已經(jīng)越來越明顯。在進行系統(tǒng)設計時，如果系統(tǒng)比較復雜，所需器件數(shù)目多，并要求體積小、速度快、功耗低時，首先應該考慮使用VHDL進行芯片設計，然后再進行整體設計。
參考文獻
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論文關鍵詞：MPXV53GC6U，MSP430F149，單片機，便攜式，電子血壓計
0引言
血壓是人體重要的生理參數(shù)之一，對其進行精確測量，有利于早期發(fā)現(xiàn)和鑒別高血壓類型醫(yī)學檢驗論文，提出合理的治療建議。目前，臨床上對普通病人主要采用無創(chuàng)檢測的方法，它大致分為人工柯氏音法和示波法兩類，人工柯氏音法雖然比較準確，但操作困難，受主觀因素影響較大，而示波法雖然操作簡單醫(yī)學檢驗論文，但穩(wěn)定性和個體適應性都比較差，不利于其在臨床應用上的普及和推廣。本文在示波法的基礎上，從硬件實現(xiàn)和軟件設計兩個方面，改進了原來的測量方法，并進行了比對測試
在研究國內(nèi)外已有產(chǎn)品或設計構(gòu)思的基礎上，使用先進的信號處理技術(shù)與智能控 制技術(shù)，盡量消除脈搏提取處理中的噪聲干擾與非線性失真醫(yī)學檢驗論文，提高血壓測量的準確性與穩(wěn)定性，并提高了測量的自動化和智能化論文開題報告。
1系統(tǒng)的硬件設計
本設計采用Motorola公司的MPXV53GC6U硅壓式 傳感器和TI公司MSP430F149單片機為主要器件， 構(gòu)成電子血壓計，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分構(gòu)成。
【關鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5
1 引言
由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測環(huán)境溫度時，傳統(tǒng)的單一測點測量溫度的方法并不能夠準確說明實際的溫度信息。在同一環(huán)境中，對多點進行溫度測量，能夠有效解決這一問題，使得溫度測量更加準確。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20[1]。
本論文首先介紹系統(tǒng)整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。
2 系統(tǒng)方案
無線數(shù)據(jù)傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點對點、點對多點以及多點對多點。本論文所設計的系統(tǒng)由主控芯片51單片機、主接收器以及多個測量終端組成。每個測量終端都是通過無線傳輸模塊nrf9e5傳遞數(shù)據(jù)，進而形成無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
將相應的溫度傳感器分布在所要測量環(huán)境的不同位置，就能夠精確評估環(huán)境溫度。然后再將這些測量得到的溫度經(jīng)過無線通信模塊發(fā)送到主控芯片上，主控芯片對數(shù)據(jù)進行處理和顯示。
3 硬件電路設計
3.1 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊
nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數(shù)據(jù)交換是通過串口來進行的。
nrf9e5和其他模塊通信主要是通過自身內(nèi)部的并行口和內(nèi)部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發(fā)器在與微控制器進行數(shù)據(jù)交換的過程中，主要是通過片內(nèi)的spi和并行口。在要傳輸通信的數(shù)據(jù)準備好之后，就能夠產(chǎn)生中斷，供微控制器使用。
3.2 溫度測量電路
溫度檢測的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號線與單片機進行連接。該測溫傳感器能夠測量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時分辨率能夠達到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。
3.3 主控芯片
本論文設計的數(shù)據(jù)采集器使用的主控芯片是at89s52單片機。msc-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的at89s52單片機就是基于這款單片機的。msc-51單片機的基本架構(gòu)被atmel公司購買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機具有很多優(yōu)點，因此無論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場。
下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。這款單片機具有最大能夠支持的64k外部存儲擴展，同時還具有8k字節(jié)的flash空間。該單片機具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5v。
4 軟件設計
4.1 通信協(xié)議
本系統(tǒng)為單點對多點的無線通信，主接收器在可靠通信范圍內(nèi)分別與每個數(shù)據(jù)終端通信。主接收器與每個數(shù)據(jù)終端都有一個唯一的地址，因此在通信過程中必須明確接收方的地址。系統(tǒng)通信協(xié)議定制如表1所示。
4.2 溫度測量程序
本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進行一根數(shù)據(jù)線連接，就能夠同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)和時鐘信號的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時序必須具有嚴格的要求。在出廠之前，每個器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個編碼地址序列是唯一的，我們可以通過這個編碼地址序列來進行多
點的組網(wǎng)。但是本論文所設計的溫度采集系統(tǒng)，在每一個結(jié)點只是用一個溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。
5 總結(jié)
在實際的溫度測量過程中，測量單點的溫度往往并不能夠準確反映實際溫度信息，需要對同一環(huán)境進行多次測量，同時要對多個溫度節(jié)點進行測量。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統(tǒng)整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。
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上海交通大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：周燁斐日期：2007年1月25日
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上海交通大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。學位論文作者簽名：周燁斐指導教師簽名：楊煜普日期：2007年1月25日日期：2007年1月25日
變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設計摘要新型粗紗機在機械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)傳動以及電氣控制方面都有較大的改變，它除去了傳統(tǒng)粗紗機中的上、下錐輪，差速器，龍筋升降傳動部件和成型機構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)變得大為簡化。新型粗紗機采用PLC控制四臺變頻器，分別獨立驅(qū)動錠翼、羅拉、筒管和龍筋的電機來實現(xiàn)高效高質(zhì)紡紗。機械結(jié)構(gòu)的簡化雖然可以在很多方面提高粗紗機的性能和穩(wěn)定性，但是羅拉、錠翼、筒管、龍筋四個電機的同步控制成了整個控制系統(tǒng)設計的難點，從而粗紗的張力控制也成了最需要解決的問題。如何設計一個全新的控制系統(tǒng)來代替原先機械傳動部分，實現(xiàn)和超越其功能是新型四電機粗紗機設計的關鍵和核心部分。張力控制的好壞決定著新型粗紗機能夠開發(fā)成功。針對以上的關鍵和難點，本文從硬件和軟件系統(tǒng)兩方面來闡述解決方案，并且著重對張力控制系統(tǒng)的設計進行詳細的分析。在硬件系統(tǒng)的設計方面，本文首先對整個控制系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)做了個簡要說明；在電氣系統(tǒng)方案方面，我們選擇了由工控機、PLC、矢量
變頻基礎傳動、光電傳感器組成的系統(tǒng)，其中，工控機為綜合監(jiān)控系統(tǒng)，人機界面采用WINCC來設置紡織工藝參數(shù)，監(jiān)控整車的運行和故障狀態(tài)，它通過MPI網(wǎng)絡協(xié)議和PLC進行通訊；PLC是實時控制的核心，獲取粗紗位置光電傳感器的檢測值，并通過PROFIBUS-DP總線和四臺矢量變頻器進行通信，讀取矢量變頻器中各電機的速度，計算出各個電機的理論速度，然后向矢量變頻器發(fā)送指令，設置各變頻電機的速度，從而控制電機的運轉(zhuǎn)。由于變頻器對整個系統(tǒng)的重要性，本文又對變頻器的選擇以及其與PLC的通訊作了一個詳細的描述。在硬件結(jié)構(gòu)搭建完畢的基礎上，本文在對控制對象分析后提出了張力控制方案。張力控制方案主要包括兩方面：一、張力軟測量模型。該模型的主要作用就是取代原先機械錐輪，根據(jù)實時的徑向線密度調(diào)整卷繞直徑，從而調(diào)整四電機的速度，改善其同步性。并且該模型具有自學的功能，使得該模型能夠適應多種不同的機型，從而超越了機械錐輪的功能，有著更加廣泛的應用。二、張力控制算法。該算法建立在軟測量模型的基礎上，通過優(yōu)化過的閉環(huán)控制算法，不斷地調(diào)整徑向線密度，并且使其趨于穩(wěn)定。這兩方面相輔相成，從而使張力控制達到最優(yōu)化。最后本文對整個軟件系統(tǒng)作了分析，對軟件的主要模塊分開剖析，概述了模塊與模塊之間的關系，并且對最為復雜的幾個模塊進行仔細闡述，使得本系統(tǒng)的設計思路躍然紙上。通過合理的硬件系統(tǒng)，周詳?shù)能浖到y(tǒng)和創(chuàng)新的張力控制方案，新
型四電機粗紗機在測試階段運行良好，為其研發(fā)成功奠定了基礎。關鍵詞：同步控制，張力控制，變頻器，軟測量模型
Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the
electrical design，we choose industrial computer，PLC，frequency converters，photo-electricitysensors.The industrial computer works HMI，it communicated with PLC via MPI;thePLC is the center of real-time control，it get the signal of roving height fromphoto-electricity sensors，communicates with frequency converter via PROFIBUS-DP，read the speed of four motors from frequency converter，compute the preset speed of fourmotors，then send commands to frequency to control the speed of motors.Due to theimportance of frequency converters in the whole system，the thesis gives a detailedpresentation on how to choose the frequency converters and its communication with PLC.On the basis of hardware system and the analysis of the control objects，the thesisputs forward the scenario of tension control，which consists of two programs.Firstly，it’sthe tension measuring model.The major function of this model is to substitute thetraditional mechanical cone drums to adjust the winding diameter in terms of the real-timeradial density and then accordingly to adjust the speed of the four motors to improve thesynchronization.Besides，this model has the self-teaching ability to adapt to various kindsof machines.It surpassed the mechanical cone drums and therefore has a more extensiveapplication.Secondly，it’s the algorithm of tension control.The algorithm is based on themeasuring model to adjust the radial density to a stable value through the optimizedclosed-loop methods.These two programs supplement each other to achieve theoptimization of the tension control.In the end，the thesis analyzes the whole software system，anatomizes the majorblocks and gives a profile of the relations among the blocks.In addition，it expatiates onthe most complicated blocks carefully to present a clear picture of the design.By our building a reasonable hardware system and a comprehensive software systemand inventing the tension control scenario，this new type of four-motor roving machineoperated well in the testing phases，which has placed a solid foundation of its successfuldevelopment.
關鍵詞：項目教學；機電系統(tǒng)設計；教學改革；本科教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0087-02
機電系統(tǒng)設計是機械和電子的完美結(jié)合的學科，是機械學、信息學、控制理論、執(zhí)行元件、傳感技術(shù)和總體設計等諸多方面，在機械專業(yè)中占有比較重要的地位。學生在學習工程中，由于實際經(jīng)驗欠缺，加之課程牽涉面廣，學習難度比較大，故而在學習過程中不可避免會存在各種各樣的問題。因此，要求在教學過程中，教師要想法設法、千方百計地通過不同的教學方式，調(diào)動學生的積極性，引導學生充分認識機電系統(tǒng)設計這門課的重要性，從而提高學生的動手能力和實踐能力，以及總體素質(zhì)，從而使學生求職時增加在機電系統(tǒng)設計行業(yè)內(nèi)的選擇機會。
項目教學法目前在我國的職業(yè)教學實踐方面已經(jīng)有所涉及。但是在本科教學中還很少使用，為了讓機械專業(yè)的學生通過項目教學直接深入到機電工程領域的實際工程應用，本文提出應用項目教學對機電系統(tǒng)設計課程進行的本科教學改革的嶄新思路。
一、項目教學法的本質(zhì)
關于項目教學法的起源，眾說紛紜。我們國家著名教育家陶行知先生所提倡的“在學中做，在做中學”的教育理念與此相似。這種教學模式，將項目教學法貫徹到某課程的教學過程中，通過組織學生真實地參加項目選題、方案設計，管理項目的全過程，在項目實施的過程中完成教學任務、實現(xiàn)教學目的，從而培養(yǎng)學生的實踐能力、分析能力及其他關鍵能力。
項目教學法擯棄了傳統(tǒng)的教學以教師講授為主，學習以課本為主的模式，強調(diào)理論聯(lián)系實際、創(chuàng)新開拓精神和團隊合作精神，是一種很新教育模式。該方法可以充分應用課堂理論知識解決生活中、工程中的實際存在的問題，并且通過解決項目加深對理論知識的理解，從而起到了培養(yǎng)學生綜合能力的目的。因此，項目教學法完全體現(xiàn)了現(xiàn)代教育“素質(zhì)教育”的本色。
二、項目教學法的實施步驟
項目教學法主要特點理論與實踐相結(jié)合，在學習理論知識的基礎上，加強學生實踐能力的培養(yǎng)。這種方法有利于培養(yǎng)學生的多種能力，如：展示學生的創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力，以及對項目的管理能力。項目教學法的整個教學過程，分為以下幾個階段：
1.項目教學動員階段。項目教學法開始之前，積極組織學生參加動員大會，由學院相關領導、學科主任、專職教師、實驗室教學教師及相關人員參加。會上要注意強調(diào)項目教學法此項教學改革的重要性，以及將對學生起到的重要作用，特別是機電系統(tǒng)設計項目教學法將強化學生以前動手能力比較弱的薄弱環(huán)節(jié)，是學生接觸工程和生活中的實際項目的大好機會，也是提前將學生的理論知識和將來的工作相聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)。并對學生提出希望，希望學生切實發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性。學院和教研室將對學生提供各種指導條件和實驗條件，并且?guī)椭笇W生如何保護自己的具有知識產(chǎn)權(quán)的作品。
2.題目擬定階段。學生自主分組或教師給學生分組，要求學生要充分發(fā)揮主觀能動性，通過廣泛查閱資料、主動思考，開拓思維，乃至市場調(diào)研擬定本小組的題目。教師在這個過程必須要干預，要求學生選定的題目適合小組各組員的特長和興趣，并且要求項目既要體現(xiàn)一定的創(chuàng)新性、實用性，并且具備一定的挑戰(zhàn)性，而且要成本適中、切實可行、不可好高騖遠。對于項目中所用到的新知識新理論，指導教師也要能否準確把握。項目經(jīng)過教師的指導和學生們的努力在有限的時間內(nèi)可以順利完成。
3.可行性論證階段。此階段對于項目是否能夠真正實施非常重要。項目組必須在廣泛的調(diào)查研究的基礎上撰寫項目可行性論證報告、并詳細確定項目進程計劃。在安排研究進度的時候，最好能夠基本上與課堂教學進度并行，即：首先是機械機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、然后是計算機、控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)以及系統(tǒng)綜合設計[4]。
教師必須認真檢查并核實項目組的可行性分析及方案設計。若項目不可行或者不具備研究基礎，教師應該引導學生及時更換題目，重新進行可行性評估和方案設計，這樣雖然暫時會影響到項目進程，但是可以保證將來不影響后續(xù)工作進一步展開。
4.具體實施階段。此階段至關重要，要求學生必須按照計劃實施并按照要求做好階段總結(jié)，并及時發(fā)現(xiàn)問題。本階段，學生將碰到很多新的知識，可能沒有接觸過。教師就要按照需求指導學生進行自學和講解，以培養(yǎng)學生的學習能力和解決實際問題的能力、從而進一步提高學生的創(chuàng)造性思維。需要學生學習的內(nèi)容，指導教師要合理把握，只要能夠基本達到項目的研究需要就可以了。項目的實施過程中，學生將有大部分工作需要在實驗室中完成，一定要強調(diào)學生要注意安全。對于需要設計加工的項目，指導教師要著重指導學生按照機電系統(tǒng)設計設計手冊進行合理設計，從而可以順利完成設計和加工的任務。
在此過程中，由于學生面對的是解決項目所需要面對的各種各樣的問題，最能增強學生綜合素質(zhì)。教師在項目教學法的實施過程中，要非常注意培養(yǎng)學生自己發(fā)現(xiàn)問題、自己分析問題和自己解決問題的能力，引導學生自己去解決問題，充分推動學生的主動研究、主動思考的水平和能力。
5.成果匯報階段。成果匯報的形式可以多種多樣，希望每一組的同學能以研究總結(jié)報告、學術(shù)論文或者其他形式的文本呈現(xiàn)本小組的研究成果。寫作的過程中要求學生按照正式的項目報告和學術(shù)論文形式進行撰寫。另外，要求學生在寫作時需要體現(xiàn)項目完成過程中的管理過程。報告或?qū)W術(shù)論文中要體現(xiàn)項目的先進性以及所存在的不足。
6.成績考評階段。以每個項目小組為單位，根據(jù)學生遞交的成果，教師應認真考核學生完成項目的情況。針對機電系統(tǒng)設計項目的各系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)方式、功能、軟硬件設計以及最終的項目報告等分別進行考評，并且最終給出小組的綜合考評成績。然后，在此基礎上根據(jù)項目中的分工合作情況，給出單個學生的考評成績。考評中要特別注意學生在完成項目的過程中出現(xiàn)或提出的問題，以及如何分析和解決這些問題的。
7.項目拓展階段。對于考評成績優(yōu)秀的小組可以組織學生以學術(shù)論文的形式向會議或者期刊投稿、申報專利、參加競賽的形式進一步進行項目拓展。對于確實優(yōu)秀、具備創(chuàng)新性并且具有一定市場的優(yōu)秀項目可以由學校出面進行項目推介，讓項目走向市場。
三、項目教學法需要注意的問題
1.關鍵在于教師素質(zhì)。在機電系統(tǒng)設計課程的本科教學中實施項目教學法對指導教師提出了非常高的要求。要求教師非常熟悉機電系統(tǒng)設計產(chǎn)品的設計管理流程，具備機電系統(tǒng)設計的產(chǎn)品設計經(jīng)驗，對設計過程中各個步驟、環(huán)節(jié)以及有可能會碰到的問題做到心中有數(shù)。要求教師善于調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)造性，并且本身同樣具備敏銳的思維方式，善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。
2.需要實驗室軟硬件支持。項目的實施過程中，學生們需要在實驗室中完成大部分工作，因此，需要現(xiàn)有的實驗室在軟硬件配備方面還要適當加強，使得實驗室的條件足以支撐各個項目的完成。
3.需要經(jīng)費支持。項目在實施過程中，硬件的采購，電路設計與加工、機械部件設計與加工、系統(tǒng)的調(diào)試等環(huán)節(jié)均需要一定的經(jīng)費支持。
四、結(jié)論
本文提出應用項目教學法對機電系統(tǒng)設計課程本科教學進行教學改革的方案，該法將理論與實踐相結(jié)合，激發(fā)學生學習興趣和熱情，培養(yǎng)學生開拓性思維，使學生能夠以項目的形式深入機電系統(tǒng)設計產(chǎn)品設計及項目管理，著重培養(yǎng)學生在機電系統(tǒng)設計產(chǎn)品設計中的自己發(fā)現(xiàn)問題、自己分析問題和自己解決問題的能力。學生在項目教學法中所得到的成果，有可能成為機電行業(yè)的敲門磚。項目教學法將在提高學生素質(zhì)、拓寬知識面和就業(yè)廣度等方面有所建樹。
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摘要：本文針對“嵌入式系統(tǒng)設計”的教學實踐，將“嵌入式系統(tǒng)設計”系列課程實踐教學分為三個層面，對課程內(nèi)容、實踐教學方案和實踐教學環(huán)節(jié)等進行探索，確保學生在掌握專業(yè)知識的同時，提高自主學習與自主創(chuàng)新的工程實踐能力，真正做到學以致用。
關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)設計；實踐教學；創(chuàng)新
中圖分類號：G6420.0 文獻標識碼：A
嵌入式系統(tǒng)是相對于通用計算機系統(tǒng)提出的“嵌入式計算機系統(tǒng)”，它是將先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合后的產(chǎn)物，是一個技術(shù)密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)，被廣泛應用于通信設備、信息家電、工業(yè)控制和交通等方面。作為“嵌入式系統(tǒng)設計”的教學應是以應用為中心，結(jié)合實踐與應用的一系列課程教學，它是本科生在四年學習中進行創(chuàng)新性實踐的有力保證。“嵌入式系統(tǒng)設計”需要設計者具有較強的綜合理論知識和動手能力，是對設計者綜合能力與創(chuàng)新能力的考查。因此，在以“應用型”人才培養(yǎng)為目標的理工科院校的實踐教學中應特別重視學生嵌入式系統(tǒng)設計能力的培養(yǎng)，加強實踐教學環(huán)節(jié)，提高學生實踐能力、職業(yè)技能與就業(yè)能力。在此結(jié)合地方高校通信工程專業(yè)的特點對學生“嵌入式系統(tǒng)設計”能力培養(yǎng)的相關課程內(nèi)容、實踐教學方案和實踐教學環(huán)節(jié)等進行探索，探討地方高校理工科學生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)出理論與實踐相結(jié)合的創(chuàng)新性人才。
1嵌入式系統(tǒng)設計實踐教學層面
嵌入式系統(tǒng)設計是復合型的新興技術(shù)[1][2]。基于嵌入式系統(tǒng)設計的課程既與計算機、電子、通信、自動控制技術(shù)相關的專業(yè)課程有關，又與具體的應用背景有關。理工科各專業(yè)需結(jié)合專業(yè)特點和嵌入式系統(tǒng)在專業(yè)中的應用進行嵌入式系統(tǒng)設計的研究與教學，根據(jù)專業(yè)特色開設先進的、具有深入內(nèi)容的嵌入式系統(tǒng)設計課程，使學生具備創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，所以在進行嵌入式系統(tǒng)設計人才培養(yǎng)時必須重點把握實踐和創(chuàng)新這兩個方面，注意科學對技術(shù)所起的基礎支持作用，要從嵌入式系統(tǒng)設計動態(tài)發(fā)展出發(fā)，開設具有嵌入式系統(tǒng)設計體系的課程，開設有關含有信息論、系統(tǒng)理論及控制理論等基本內(nèi)容交叉融合的課程，拓寬學生在專業(yè)學習中視野與思維的深度和廣度，這樣才能培養(yǎng)出學生的創(chuàng)新能力。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)設計的實踐可以按照圖1所示三個層面進行相關課程的配置。
層面一是培養(yǎng)學生具備能夠針對某個具體嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺進行二次開發(fā)的能力。要求學生掌握應用系統(tǒng)的設計和開發(fā)技能，屬于嵌入式系統(tǒng)教學的最低層。集中在微處理器(如MCS51系列、TMS320系列、ARM系列)的體系結(jié)構(gòu)及其語言、接口的工作原理；嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)工具、開發(fā)語言、交叉編譯環(huán)境和調(diào)試工具的使用。在此
方面以單片機芯片及其開發(fā)應用、DSP芯片及其開發(fā)應用和ARM微處理器及其開發(fā)應用展開教學，并在實踐環(huán)節(jié)對學生動手制作自已所期望的單片機、DSP和ARM的應用系統(tǒng)進行作品展示，并將作品作為成績考核的依據(jù)。
層面二是培養(yǎng)學生具備能夠進行嵌入式系統(tǒng)平臺設計與開發(fā)的能力。不僅要求學生掌握硬件系統(tǒng)的設計與開發(fā)技能，還應該掌握軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā)技能。促使學生掌握嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)后，掌握嵌入式操作系統(tǒng)的原理及其在特定硬件平臺上的移植。使學生具備特定硬件平臺下的嵌入式系統(tǒng)裁剪、移植，板載資源的初始化與驅(qū)動及外設驅(qū)動程序的設計和嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)技能，注重嵌入式系統(tǒng)圖形界面和網(wǎng)絡通信的設計與開發(fā)。在層面一的基礎上進行嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件開發(fā)的教學，并在實踐環(huán)節(jié)對學生動手制作自已所期望的具有圖形界面操作、外設驅(qū)動和數(shù)據(jù)信息管理等功能的單片機、DSP和ARM應用系統(tǒng)進行作品展示，并將作品作為成績考核的依據(jù)。
層面三是培養(yǎng)學生具備能夠進行基于SOPC嵌入式系統(tǒng)IP內(nèi)核設計和開發(fā)的能力。要求學生在掌握前兩層面的基礎上，讓學生能夠進行基于FPGA的SOC系統(tǒng)的設計與開發(fā)訓練，并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展進行有關計算機體系結(jié)構(gòu)等理論研究。促使學生結(jié)合EDA設計、嵌入式系統(tǒng)優(yōu)化、計算機體系結(jié)構(gòu)理論、微電子等學科知識，將微處理器等以IP內(nèi)核的方式植入FPGA中，利用FPGA的可編程邏輯資源，按照系統(tǒng)功能需求來添加接口功能模塊，既能實現(xiàn)目標系統(tǒng)功能，又能降低系統(tǒng)的成本和功耗。這樣就使得FPGA靈活的硬件設計與處理器的強大軟件功能有機地結(jié)合在一起，高效地實現(xiàn)SOPC嵌入式系統(tǒng)。實踐環(huán)節(jié)以學生參加嵌入式系統(tǒng)設計競賽、科研創(chuàng)新、發(fā)明制作等實踐進行作品展示，并將作品作為創(chuàng)新學分修讀的依據(jù)。
2嵌入式系統(tǒng)設計實踐教學方案
(1) 學生實踐能力設計
“嵌入式系統(tǒng)設計”系列課程的教學內(nèi)容應包括嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件的設計，在以電路與系統(tǒng)集成、計算機信息系統(tǒng)集成及計算機輔助設計與仿真為工程設計基礎教學的同時，加強學生在工程設計能力方面的培養(yǎng)，提高學生的電路設計和軟件開發(fā)能力。因而，通信工程本科專業(yè)的實踐教學可在基于現(xiàn)代電子技術(shù)進行信息的采集、傳輸、處理、檢測、控制和現(xiàn)代通信網(wǎng)工程應用的同時，以信息與通信工程技術(shù)為主線，融電子科學與技術(shù)、計算機科學與技術(shù)、控制科學與工程技術(shù)于一體，構(gòu)建通信與信息系統(tǒng)和信號與信息處理學科方向，使學生實踐能力結(jié)構(gòu)如圖2所示。
(2) 實踐教學方案
在教學中注重理論與實踐課程相結(jié)合，加強實踐與設計課程，設置完善的實踐課程體系，強化學生的技能訓練，開展工程設計。低年級課程要特別強調(diào)基礎理論的學習，基本技能的訓練；高年級逐步加強技術(shù)性，實用性課程，關注信息工業(yè)發(fā)展的需要。可結(jié)合本校學術(shù)研究、參與企事業(yè)科研及就業(yè)市場的方向，分設若干個課程組及專題設計，有利于學生專業(yè)化水平的提高，并縮小大學教育與企業(yè)要求之間的期望差距。其實踐教學具體實施可參考圖3進行。
第一學期培養(yǎng)學生認識、發(fā)現(xiàn)、探索實踐的主動創(chuàng)新思維模式。如通過軍事理論的學習，注重介紹通信技術(shù)在現(xiàn)代軍事中的應用；通過工程制圖的學習，以電子CAD為導引學習AutoCAD、Protel等繪圖軟件的應用；通過認識實習，下企業(yè)進行現(xiàn)代通信方式及通信器械的認識學習。
第二學期培養(yǎng)學生工程創(chuàng)新中結(jié)構(gòu)設計及可視化界面編寫能力。如在以國家級計算機等級考核展開教學的同時，注重學生計算機語言編程基礎能力的培養(yǎng)，注重VB、VC、VF、Delphi、Java等編程的導向?qū)W習。
第三學期培養(yǎng)學生可視化界面及數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的開發(fā)設計能力，進行有線與無線通信中電子測量儀器設備的使用。
第四學期培養(yǎng)學生基于單片機與EDA的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)能力。在加強電子工藝實踐的同時，以數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設計教學為基礎，加強硬件描述語言與電子技術(shù)系統(tǒng)級的融合，基本實現(xiàn)計算機軟件到硬件的實踐創(chuàng)新技能。
第五學期培養(yǎng)學生基于DSP的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)能力，加強生產(chǎn)實踐實習。在各專業(yè)課程學習的過程中，以計算機硬件與計算機軟件設計來體現(xiàn)信息與通信工程學科下通信與信息系統(tǒng)和信號與信息處理學科方向共性的實踐操作創(chuàng)新設計。
第六學期培養(yǎng)學生基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)能力。以通信與信息系統(tǒng)和信號與信息處理學科方向構(gòu)建專業(yè)綜合課程設計。
第七學期培養(yǎng)學生基于SOPC的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)能力。在通信與信息系統(tǒng)學科方向以現(xiàn)代通信網(wǎng)絡系統(tǒng)為導向，構(gòu)建有線通信與無線通信的通信系統(tǒng)課程設計。在信號與信息處理學科方向以語音、圖像等多媒體信號與信息為導向，構(gòu)建語音與圖像信號與信息工程應用的通信系統(tǒng)課程設計。
第八學期培養(yǎng)學生綜合的嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)能力。通過專題進行企事業(yè)單位上崗實踐，加強畢業(yè)設計的理論與實踐相結(jié)合，為畢業(yè)后就能上崗打下基礎。
在以上各環(huán)節(jié)中除了完成課程實踐教學外，還要求學生在課外必須參與科技實踐及各項競賽活動或提供自已的創(chuàng)意作品以取得一定的創(chuàng)新學分。因此在“嵌入式系統(tǒng)設計”實踐教學與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系建設中，要綜合考慮實驗、實習、課程設計、畢業(yè)設計及課外科技實踐活動等實踐環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌實踐教學體系，使學生能從課內(nèi)到課外，充分發(fā)揮課外科技活動提高自身工程素質(zhì)。
3嵌入式系統(tǒng)設計實踐教學支持
以嵌入式系統(tǒng)設計為指引，將理論與實踐進行有效合理的整合，應用現(xiàn)代教育技術(shù)，結(jié)合工程實踐進行分解，變成可供實際推廣操作的學習任務，輔以必要的教育技術(shù)支持手段(開發(fā)教材、課件、培訓計劃、教學設計、實驗設計、必要的評估手段)強調(diào)學生自主學習，在實際工程環(huán)境中掌握和內(nèi)化工程的理念。
(1) 開放實驗室
在以“學生是主體，教師是主導” 的基礎上，為了使學生在高等教育中獲取更多的實用知識和創(chuàng)新技能，開辟與課程配套的網(wǎng)上資源系統(tǒng)，鼓勵學生遇到問題后上網(wǎng)查找資料，采用基于Web的開放實踐教學管理系統(tǒng)[3]。對實驗室教學信息進行綜合分析，建立開放式實踐教學平臺和開放式實踐教學管理體系，通過Web頁完成學生開放實驗的各個環(huán)節(jié)管理，提高教學質(zhì)量和辦學效益。使學生由實驗申請到實驗結(jié)束完全網(wǎng)絡化管理，有利于實驗設備的充分利用，也有利于學生思維能力、設計能力、知識綜合運用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
實驗室開放的對象為所有在校學生，主要以設計性、綜合性及研究創(chuàng)新性的實驗項目開放為主，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論和專業(yè)知識解決復雜問題的能力。在實驗室內(nèi)部的各實驗分室可根據(jù)自身特點和教學實際需要，采取定時開放與網(wǎng)上預約開放兩種不同的模式向?qū)W生開放。
所謂定時開放是根據(jù)教學安排，在指定時間內(nèi)向?qū)W生全面開放。理論課教師和實踐課教師根據(jù)實驗室儀器設備情況，結(jié)合課程內(nèi)容，確定教學計劃以外的自選實踐項目。學生可以根據(jù)自己的興趣愛好對實踐項目進行創(chuàng)新設計組合成綜合型、設計型實踐課題，在課外獨立完成自己的課題方案設計并經(jīng)指導教師審核通過，在實踐過程中學生必須獨立完成實踐并撰寫上傳實驗報告。
所謂網(wǎng)上預約開放是學生提前申請擬做實踐項目和所需儀器設備及元器件，由實驗室根據(jù)學生人數(shù)、實踐內(nèi)容和網(wǎng)上預約時間安排實踐設備、器材和指導教師。學生根據(jù)實驗室的儀器設備的條件自行擬定科技活動課題并提供方案，在網(wǎng)上預約相應的實驗室與指導教師，開展創(chuàng)新發(fā)明、科技制作、論文撰寫等實踐活動。在實踐過程中學生都必須進行獨立的思考，查閱相關文獻資料，綜合多方面的知識和技能，在實踐設備和操作環(huán)節(jié)上不受任何限制的情況下自行分析、設計和調(diào)試實踐系統(tǒng)，最終得出實踐結(jié)果并撰寫上傳實踐報告或論文。
(2) 實踐教學組織
聯(lián)系專業(yè)提供工程設計課題，結(jié)合前面所講的教學層面與科研、科技競賽工作開展學生設計性實踐項目，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，如將行走機器人的制作分解為語音識別、圖像識別、高精密電機進給控制等實踐項目。強化實踐過程，選派具有實踐經(jīng)驗的教師參與指導，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，如通過提供的對比示例來啟發(fā)學生，增強學生的自信心。在實驗方法與實驗措施上實現(xiàn)多元化，使學生在不斷改進、反復鍛煉中提高分析問題、解決問題的能力，在實踐過程中真正做到舉一反三。
學生須進行嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設計，為了使實踐內(nèi)容和教學內(nèi)容聯(lián)系得更緊密，可結(jié)合前面所講的教學層面要求學生設計實踐核心板與擴展板。核心板提供相對應微處理器的最小系統(tǒng)，包括了處理器、RAM、ROM、寄存器接口等；擴展板提供電源、LCD顯示、串口、USB、以太網(wǎng)口等模塊。
改革課程考核方式，加強學生動手能力的培養(yǎng)，單片機技術(shù)、DSP技術(shù)、EDA技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、可視化程序設計等技術(shù)課程的考核成績?nèi)坎捎脤嵺`環(huán)節(jié)，實驗占總成績的40%，課程設計(要求有硬件和軟件制作)占總成績的40%，創(chuàng)意制作占總成績的20%。學生在完成實驗基礎上，完成選定題目的課程設計，實驗與課程設計題目每年不斷更新，學生可以根據(jù)自身掌握的程度選擇不同難度的題目，分值依據(jù)題目難易程度而定。
這樣將“嵌入式系統(tǒng)設計”系列課程實踐教學融合到地方理工科院校的人才培養(yǎng)體系中。通過加強開放實驗與科技制作及科技競賽等創(chuàng)新學分的管理，改革相關課程考核方式，綜合考慮知識、能力和素質(zhì)三者的關系，統(tǒng)籌實踐教學體系，提供豐富的工程設計課題，加強學生對“嵌入式系統(tǒng)設計”的工程訓練，促進大學教育的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)。
參 考 文 獻
[1] 沈連豐,宋鐵成,葉芝慧等. 嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社,2005.
