下面是两篇电子工程类的论文范文,如今机械电子工程涉及到我国很多领域,目前我国取得的成就在一定程度上推动了国家教科研方面的快速发展,其中EDA技术在机械电子工程设计当中发挥了重大的作用,论文主要对机械电子工程中的技术要点以及技术的应用进行浅谈。
《机械电子工程设计技术要点》
关键词:机械电子;工程设计;技术要点
众所周知,电子工程是由聚集电路、系统、数字信号处理、教育等多方面的综合性学科,是推动我国经济增长的主要力量。近些年来,电子工程快速发展,在教育和科研等多方面取得很大的成功,其水平达到了一个新的高度,但是电子工程在发展的过程中难免产生一些问题,并且其设计人员应该储备一定的知识,在设计方案中能发现问题,并采取解决措施,在此基础上优化设计方法。
1EDA技术的发展介绍
EDA技术在机械电子工程设计当中发挥了重大的作用,其构成部件主要包括下载器、适配器、编译器、综合器等,每个部件发挥着特定的功能,EDA技术的主要载体是可以进行大规模编程的逻辑器件,硬件描述语言是EDA技术在编辑中的表达方式。EDA技术拥有公开优势和描述范围广的优点,其自动化程度高,同时,在设计方案中有很高的辅助作用,减轻设计者在后期交流、修改和保存中的压力,能够快速解决在设计工程中出现的错误,方便操作者的调试。也正是因为EDA技术拥有很多的优势,因此逐渐被人们关注,但是迄今为人们对机械电子工程持有不同的态度和观点,人们质疑EDA技术认识不够,同时又由于EDA技术没有确切的定义及其机械电子工程的使用涉及到多种领域,因此电子工程将面临诸多的挑战。
2机械电子设计要点
2.1仿真技术
机械电子工程设计方案完成后通过一个系统的结构模拟,对设计方案的可行性进行分析的一门技术便称为仿真技术,其作用在于对设计方案在实际应用的模拟,通过建立数学模型及进行处理,发现设计方案的是否合理和科学,验证设计方案,避免在实际操作应用中出现一些可控性的问题,保证方案在实际中的应用,同时,EDA技术还具有对电路结构和性能,各个电路的实际结构等进行检测和分析。
2.2对电路特性进行有效分析
对电路特性进行有效分析能决定设计方案在应用中的有效性高低,是EDA技术中不可或缺的部分,它决定设计方案能否在实际中得以应用,机械电子工程设计方案中所有的理论分析是通过EDA技术对电路特性进行有效分析,从获取其数据测试结果和特性分析来判断设计方案的可行性,因此在数据测试和特性分析这两方面必须保证其准确性高。在传统的电子工程设计方法中,其技术相对落后,从而在数据测试和特性分析等方面不能确保其准确度和电路测试的实际精度,可能对产品后期使用的稳定性有所影响。但是,EDA技术能够精密准确的测试,确保该测量的准确度在一个较高的水平,在电路特性分析中具有系统性和全面性的优点,因此能够避免设计方案出现结构性的错误,确保机械电子工程设计方案在应用拥有较高可靠性和科学性。
2.3优化设计
EDA技术可以测量电子工程在实际情况中的确切环境温度和其他数据,能对电子工程工作所需要的环境进行全面的检查及反馈分析结果,优化设计就是利用EDA技术,保证电子工程的正常使用外拥有最适宜的环境温度计和容差,提高方案的有效性,保证其可以正常的实施。设计者可以通过检查和分析结果对电子工程设计方案进行调整优化,完善设计方案,但是传统的机械电子设计检查技术无法达到此要求,不能保证其准确性及完整性,无法发现设计方案中存在的问题,难以使电子工程在实际应用中发挥最大的优势,提高其效率,可见,优化设计必须的使用EDA技术。
2.4机械结构要注意防止静电
机械结构是以一定的理论为依据,根据实际需求从而设计出具体的结构图的一种方案,应用于实物,最终要求达到设计方案中的结构构思。随着社会的发展,电子产品以轻、薄占极大的发展优势,因此,就必须对集成电路元件加以严格的管理,提高技术要求,基础的工作就是缩小线路和密集的电子组件排列的工作,减小集成电路占据较大的空间。机械就是用一定的理论作为支撑,设计者根据构思画出机械结构图,该机械结构图要满足实际方案且可以在具体实施中应用。而造成电子组件毁坏的致命因素是静电电场和静电电流,该破坏因素会影响到周围绝体元器件,致使元器件敏感度减低,从而产生许多安全隐患,因此,机械结构图一定的检查是否产生静电,及时修改机构设计图。
3EDA技术在机械电子工程设计中的应用
随着社会的进步,机械电子工程的应用渗透到多个领域,同时吸引了许多机械工程人员参与其研究。与传统的机械电子工程相比,EDA技术能满足广泛的生产需求,而传统的机械工程适用领域比较狭窄,仅仅只能在要求较低的基础领域才能发挥其优势,其无法引领世界电子工程技术的发展,俗话说,适者生存,传统的机械电子工程在科技进步的工程中将被遗弃,新型技术机械工程将引领我国电子工程的发展,恰好EDA技术的最大优势就是在于它的应用领域传统能填补传统机械工程中的欠缺,因此,EDA技术在机械电子工程有很大的发展前景。
4结语
总之,EDA技术在机械电子工程、社会发展和科技进步中有着不可忽视的功劳,其应用范围广,可行性高,适合社会的发展需求,因此我们应该推广EDA技术的使用与开发。为了满足社会的进步,与时俱进,设计人员必须要严格的按照设计流程进行,对设计方案进行仿真性检验、电路特性进行有效分析、优化设计,对电路进行分析,检查是否会产生静电;再者,必须大力支持从事机械电子技术人的工作人员,号召更多学者参与电子工程的研究发,尽可能弥补现有技术的不足,推动电子工程技术的改革与发展。
参考文献:
[1]杜景明.对机械电子工程的探究[J].科技创新与应用,2014(07:)90.
[2]潘雍,傅明星,于晨.机械电子工程综述[J].机电工程,2014(05):553-558.
[3]郑向勇.对机械电子工程的探究[J].科技创新与应用,2014(34):121
作者:陈龙威 单位:长江大学文理学院
《现代电子技术跨区域设计与实现》
摘要:为了提高现代电子技术实验教学的集成可靠性和智能性,设计一种基于通用串行总线控制的跨区域现代电子技术实验网络教学平台。平台包括了硬件设计和软件设计部分,硬件模块包括数据采集单元、现代电子技术实验的主控单元、网络教学的显示单元以及人机接口单元。软件设计包括串口接收控制程序设计、驱动配置程序设计和教学平台的监控软件设计。采用通用串行总线控制方法进行教学平台的硬件和软件的集成开发设计。实验结果表明,该教学平台能实现跨区域的网络教学,教学多媒体数据传输和收发性能较好,具有很好的实用性。
关键词:现代电子技术;实验网络教学平台;跨区域设计;软件设计
引言
现代电子技术是高校电子信息专业和通信工程专业开设的一门专业课程。该课程主要包括模拟电子线路和数字电子线路等电子设计方面的教学内容。电子技术课程对实验教学的要求较高,需要完成较大课时的电子制作和电子测试等实验。当前的现代电子技术实验课主要是建立在面对面教学授课的实验环境中;因此,需要研究一种有效的电子技术实验教学平台,进行跨区域的网络实验教学,改善实验环境,提高电子技术实验教学的质量。为了提高现代电子技术实验教学的集成可靠性和智能性,本文提出一种基于通用串行总线控制的跨区域现代电子技术实验网络教学平台设计方法,进行实验平台的硬件设计和软件设计,并进行实验教学平台的系统测试和联调分析。
1网络教学平台的总体设计构架
1.1教学平台设计功能指标分析
本文设计的教学平台具有电子实验、网络授课和现场指导等功能。采用基于TCP/IP协议和C/S模型构建网络传输系统,进行远程教学信息传输以及跨区域的教学指导。教学平台的跨区域设计需要选择网络通信协议;在此采用了TCP/IP协议和UDP协议进行网络设计。该通信协议具有数据确认和数据重传的机制,并具有可靠、传输大小无限制等优点,适合现代电子技术实验网络教学的大数据量信息传输的需求。在教学平台的服务程序与客户机/服务器请求响应设计中,利用套接字(Socket)建立网络通信[1],为实验教学平台的使用者提供身临其境的视景环境,满足网络实验教学的需求。其中,网络教学平台客户机/服务器的进程通信机制描述如图1所示[2]。综上分析,本文设计的现代电子技术实验网络教学平台具有如下功能:总线传输控制功能、多媒体投影教学功能、输出显示功能和网络通信功能。结合上述功能分析,进行实验教学平台的总体设计和模块化开发设计。
1.2网络教学平台的总体结构
在MultigenCreator3.2开发环境下进行现代电子技术实验网络教学平台的总体设计[3],系统以校园网、局域网和互联网为基础[4],中枢位以DSP为核心的中央集中控制器,实现教学平台与在计算机网络中的通信和信息共享。基于基础的网络架构方法,现代电子技术实验网络教学平台下的各种设备的输入/输出端口得以规整集成,实现网络教学平台的远程的开机关机,教学电动幕布的启动、投影仪控制、电子实验器件的展示、实验教学步骤的传授等功能。网络教学平台包括了硬件设计和软件设计部分。其中,硬件模块采用MicrosoftVisualStudio开发组件进行集成设计[5],包括数据采集单元、主控单元、网络教学的显示单元以及人机接口单元,视频电动屏幕的接口采用13~16位数据线进行总线扩展,采用上升沿锁存电平,对串口进行正确配置,通过编程和接口调用软件设计包括串口接收控制程序设计、驱动配置程序设计和教学平台的监控软件设计。现代电子技术实验网络教学平台总体结构框架设计如图2所示。
2硬件设计
对实验教学平台的硬件模块设计包括数据采集单元、现代电子技术实验的主控单元、网络教学的显示单元以及人机接口单元。
2.1数据采集单元
数据采集单元是进行网络实验教学的多媒体课程教学内容采集,它们与A/D转换器、D/A转换器相连构成两级程控增益控制放大器,对SPCR1(串口接收控制寄存器)和SPCR2(串口发送控制寄存器)进行初始化。在实验教学平台的控制终端设定压控放大器,控制D/A转换器进行数/模转换。由D/A转换器输出开关控制电平或输出动态增益控制码,采集、处理整个系统的传输数据与上位机通信,在几个周期内完成增益调整,数据采集单元的电路设计如图3所示。
2.2主控单元
主控单元是实现现代电子技术实验网络教学平台程序控制的核心模块。采用EMB3803主控DSP芯片进行主控模块设计,由Mux101多路开关进行程控放大,ADC要求稳定到14096,运算放大器稳定到11024的一半,主控单元的第二级选用VCA810,数据线的放大分贝数由DSP控制。根据多媒体教学平台的VGA输入/输出信号的形式,设计RS232芯片的控制串口接口,通过集中控制,实现了对系统的开关控制功能和教学多媒体资源回放。主控单元还能控制教学平台的电动幕布的升降、移动、分辨率调整,进行通用串行总线控制,实现跨区域教学。综上分析,得到主控单元的电路设计如图4所示。
2.3显示单元
现代电子技术实验网络教学平台需要实现跨区域的输出显示和电子实验产品制作展示,在显示单元可以实现对教学课件的打包传输,课件拷贝等功能,有效实现教学资源的共享。采用8位和16位微控制器进行全息显示,实验平台的显示单元具有16位定点STM32内核,核心处理器选择意法半导体公司的STM32F101xx芯片[6],构建Mi⁃fareRFID卡识别系统,以提高教学平台的输出安全性和可靠性。显示单元的电路设计如图5所示。
2.4人机接口单元
人机接口单元使用低功耗的接口输出技术,采用现代MOS技术构造人机交互模块的数据输出接口,采用SPI接口方式实现TRF7960与STM32F101xx的通信。采用并行外设接口(PPI)构建现代电子技术实验网络教学平台的传感器模块[7]。它是半双工形式,网络教学平台的传感器模块的接口方式为串行,与嵌入式STM32宿机连接。当应答器靠近现代电子技术实验网络教学平台时,应答器上的信号经过天线感应,与应答器进行数据交互,由此实现网络教学平台的跨区域信息输出和交互,得到人机接口单元设计如图6所示。
3软件设计
现代电子技术实验网络教学平台跨区域设计的软件设计包括串口接收控制程序设计、驱动配置程序设计和教学平台的监控软件设计。采用通用串行总线控制方法进行教学平台的硬件和软件的集成开发设计。采用基于网络技术的现代电子技术实验网络教学平台远程控制系统,根据上述设计,得到电子技术实验的跨区域网络教学平台软件设计流程如图7所示。根据图7所示的教学平台的指针分布流程。输出接口通过与通用串行总线控制,通过功放系统的接口连接,构建视频电动屏幕的接口;根据实验教学平台的VGA输入/输出内容,采用RS232控制串口接口,实现远程数据传输和教学进程控制。
4实验测试分析
为了测试本文设计的实验教学平台的性能,进行系统调试分析。本系统的开发测试建立在计算机网络通信平台基础上,创建一个客户端,基于TCP/IP协议和C/S模型构建网络传输系统,构建的现代电子技术实验网络教学平台远程控制传输终端,进行输出性能显示。在系统Filesystem的lib中建立起了现代电子技术实验网络教学平台的通用串行总线控制采集的根文件系统,进行远程教学的程序控制加载。在VisualDSP++4.5中进行软件调试和开发,程序控制模块的触发电平为2.5V,截止频率为12kHz。根据上述测试环境描述,以网络教学平台的输出数据保真率为测试指标,进行性能分析,得到结果如图8所示。分析上述结果得知,该教学平台能实现跨区域的网络教学,教学多媒体数据传输和收发性能较好,保真率较高,具有很好的实用性。
5结语
本文设计一种基于通用串行总线控制的跨区域现代电子技术实验网络教学平台。平台包括了硬件设计和软件设计部分,硬件模块包括数据采集单元、现代电子技术实验的主控单元、网络教学的显示单元以及人机接口单元。软件设计包括串口接收控制程序设计、驱动配置程序设计和教学平台的监控软件设计。采用通用串行总线控制方法进行教学平台的硬件和软件的集成开发设计。实验结果表明,该教学平台能实现跨区域的网络教学,教学多媒体数据传输和收发性能较好,具有较高的应用性能。
作者:蒋锦健 单位:苏州科技大学
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