【VIP专享】仪器电子技术中的软件与硬件
电气工程及其自动化、测试计量技术及仪器专业介绍
电气工程及其自动化专业简介:电气工程及其自动化涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,其主要特点强弱电结合、电工技术与电子技术结合、软件与硬件结合、元件与系统结合,使学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练、具有从事电气工程领域某专业方向的工程设计、系统分析、系统运行、研究开发、经济管理和教学工作的基本能力。
有很强的适应性,既可以在电力系统和电气装备领域,也可以在自动化及信息领域从事工程设计、研究开发、系统运行、设备制造等工作。
主干学科:电气工程、控制科学与工程主要课程:主要课程:电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、工程电磁场、信号系统与信号处理、连续与离散控制系统、微机原理及接口技术、自动控制原理、PLC原理及应用、电机学、电力电子技术、电力系统分析。
主要实践性教学环节:模拟电子技术基础实验、微机原理与接口实验、电机学实验、电机控制课程设计、电气工程认识实习、金工实习、电子电路基本技能实习、电子技术综合设计与实践、可编程器件及数字系统、电气技术基础综合设计与实践、毕业设计测试计量技术及仪器测试计量技术及仪器学科属仪器科学与技术中的二级学科,它是一门涉及数学、物理学、微电子学、精密机械、传感器技术、自动控制技术、计算机技术和通信技术的交叉新型学科,并与信息、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术、控制科学与工程紧密联系并相互支持。
本学科的研究范畴是:研究获取客观世界信息与处理的方法及工具。
其发展方向一是测量范围向两端延伸,测量精度进一步提高,二是向动态、实时在线、遥控、多功能、数字化、智能化方向发展。
主要课程:机械工程现代测试实验、机械制造技术基础、精密机械设计、智能仪器、分析仪器、分析测试试验、在线检测技术、现代测试技术、互换性与测量技术、光电检测技术、数值计算方法、VC编程、地球探测技术及仪器、虚拟仪器、精密测量理论与技术、随即信号分析与处理、弱信号检测、计量学基础、传感器工程车辆测试技术及仪器是测试计量技术及仪器专业中的研究方向之一,主要开展关于车辆动态测试与分析技术、动态性能评价、动态测试原理与方法、专用测试仪器开发、车辆故障智能化诊断、结构模态分析、机电一体化方面的新技术研究及其设备仪器、机械自动化生产线、车辆检测车及检测线等方面的的研究、研制开发工作。
常用电子仪器的使用实验报告
标 准 值
实 测 值
幅度
Up-p(V)
2
1.99
频 率
f(KHz)
1
1.99
上升沿时间
μS
2
1.70
下降沿时间
μS
2
2.00
表1-1(X轴)
标 准 值
实 测 值
幅度
Up-p(V)
2
1.98
频 率
f(KHz)
1
1.99
上升沿时间
μS
2
1.80
下降沿时间
μS
2
2.00
表1-2
正弦波
信号电压频率
广州大学学生实验报告
院(系)名称
班别
姓名
专业名称
学号
实验课程名称
模拟电路实验
实验项目名称
常用电子仪器的使用
实验时间
实验地点
实中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形,锯齿波信号波形,方波波形和读取波形参数的方法。
2.除此之外,实验还用到了交流毫伏表。在使用交流毫伏表时,应注意所选量程的大小必须大于被测电压否则很可能会损坏仪表。
3.而在使用信号发生器时,需要注意的是开始不能把输出电压调得太高,以免对后续仪器造成损坏,还需注意的是,当输出电压大小不符合要求时,可以开关“20dB”和“40dB”的按钮,以放大或缩小输出值。
2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数
调节函数信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz,有效值均为1V(交流毫伏表测量值)的正弦波,方波,鞠慈波信号。
19280智能仪器原理及应用
课程名称:智能仪器原理及应用课程代码: 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1.课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。
智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。
通过本课程的学习,使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法,包括硬件和软件两个方面。
2.课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。
旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识,解决现代电子仪器开发过程中的实际问题,逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
本课程中既有硬件的原理和组成,又有针对硬件的软件编程,软件与硬件必须同时兼顾。
因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1.课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识,解决现代电子仪器开发过程中的实际问题,逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
2.基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点,模拟量输入输出通道,人机接口,通信接口,以及典型处理功能,掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成,还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法,了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。
三、与本专业其他课程的联系1.学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。
因此,应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》,《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2.本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习,学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。
《电子技术基础与技能》教案故障检修报告单
《电子技术基础与技能》教案-故障检修报告单第一章:故障检修报告单概述1.1 故障检修报告单的定义和作用1.2 故障检修报告单的格式和内容1.3 故障检修报告单的填写要求和注意事项第二章:故障检修报告单的填写步骤2.1 故障现象的描述和记录2.2 故障设备的检查和测试2.3 故障原因的分析和判断2.4 故障修复的方法和步骤2.5 故障检修报告单的填写和提交第三章:常见故障现象的描述和记录3.1 电源故障3.2 信号故障3.3 输出故障3.4 通信故障3.5 其他故障现象第四章:常用测试工具和设备的使用4.1 数字万用表的使用4.2 示波器的使用4.3 信号发生器的使用4.4 通信测试仪的使用4.5 其他测试工具和设备的使用第五章:故障原因的分析和判断5.1 电路故障的分析方法5.2 软件故障的分析方法5.3 机械故障的分析方法5.4 环境故障的分析方法5.5 人为故障的分析方法第六章:故障修复的方法和步骤6.1 维修流程的制定6.2 故障部件的更换6.3 故障电路的修复6.4 软件故障的修复6.5 故障修复记录的填写第七章:故障检修报告单的填写和提交7.1 报告单的填写规范7.2 报告单的提交流程7.3 报告单的归档和管理7.4 报告单的回顾和总结7.5 报告单的改进和优化第八章:常见故障类型的分析和处理8.1 电源故障的处理方法8.2 信号故障的处理方法8.3 输出故障的处理方法8.4 通信故障的处理方法8.5 其他故障类型的处理方法第九章:现场故障检修技巧9.1 现场检修的安全注意事项9.2 现场检修的常用方法9.3 现场检修的案例分析9.4 现场检修的实践操作9.5 现场检修的总结和反思第十章:故障检修报告单的案例分析10.1 案例一:电源故障的检修报告单10.2 案例二:信号故障的检修报告单10.3 案例三:输出故障的检修报告单10.4 案例四:通信故障的检修报告单10.5 案例五:综合故障的检修报告单第十一章:高级故障分析与检修策略11.1 复杂故障现象的解析11.2 系统级故障的分析与处理11.3 故障诊断与检修的辅助工具11.4 预防性维护与故障预测11.5 高级检修技巧的分享与讨论第十二章:故障检修报告单的进阶技巧12.1 故障数据的可视化分析12.2 故障检修报告单的自动化12.3 故障案例库的建立与管理12.4 故障检修报告单的统计分析12.5 故障检修报告单的持续改进第十三章:跨学科故障检修技能13.1 电子技术与机械工程的融合13.2 软件与硬件协同检修13.3 故障检修中的信号处理技术13.4 在故障诊断中的应用13.5 跨学科故障检修案例分享第十四章:故障检修报告单的培训与评估14.2 故障检修报告单的评审与反馈14.3 故障检修报告单的标准化培训14.4 故障检修报告单的绩效评估14.5 故障检修报告单培训资源的开发第十五章:未来故障检修报告单的发展趋势15.1 数字化故障检修报告单的发展15.2 云平台在故障检修报告中的应用15.3 物联网技术在故障监测与报告中的作用15.4 大数据与故障检修报告单的结合15.5 未来故障检修报告单的挑战与机遇重点和难点解析本教案《电子技术基础与技能》-故障检修报告单共包含十五个章节,涵盖了故障检修报告单的概述、填写步骤、常见故障现象描述、测试工具使用、故障原因分析、故障修复方法、填写提交、案例分析、高级故障分析、进阶技巧、跨学科故障检修技能、培训评估以及未来发展趋势等内容。
电子技术综合应用实训
电子技术综合应用实训电子技术是现代化社会的重要组成部分,其广泛应用在我们生活、工作与娱乐的方方面面。
电子技术的不断发展,为现代应用开辟了更加宽广的天地。
而电子技术综合应用实训,则是电子技术学习中极为重要的一个环节。
本文将从实训的意义、实训的设计、实训项目的开发以及实训效果的评估等方面来探讨电子技术综合应用实训的相关问题。
一、实训的意义电子技术综合应用实训是电子技术学习的一种重要方式。
它不仅可以提高学生的实际操作能力,也可以帮助学生更好的理解和掌握电子技术的知识。
在实训的过程中,学生可以通过自己亲自操作和调试电子器件的方式,更好的理解电路设计的构造和原理,提高实际动手能力和解决问题的能力。
此外,电子技术综合应用实训还可以培养学生的团队协作能力和创新精神。
在实训的过程中,学生需要与人合作,协调完成任务。
在实际工程工作中,这种协调合作能力是必不可少的。
同时,电子技术综合应用实训还可以激发学生的创新精神,鼓励他们创新思维,不断探索和尝试新的电子技术应用方式。
二、实训的设计电子技术综合应用实训的设计需要结合实际情况进行设计。
为了实现实训的效果,需要根据不同的学生情况进行差异化设计。
具体来说,需要考虑以下几个方面:1.实训的内容电子技术综合应用实训的内容应该根据学生实际情况进行设计。
针对初学者,我们可以选择一些简单的电子器件和基础电路来进行实训;针对进阶学生,可以选择更加复杂和实用的电子器件和电路来进行实训。
2.实训的形式实训的形式也是影响实训效果的重要因素。
电子技术综合应用实训可以采用讲解理论知识+实际操作的方式,也可以采用项目驱动的方式。
在具体操作中,也可以有单独操作和团队合作两种模式。
3.实训的环境实训的环境对学生的实际操作体验也十分重要。
需要为学生提供相应的实验室或实训场所,并配备相应的仪器和设备。
三、实训项目的开发电子技术综合应用实训的项目开发是实现实训效果的重要环节。
需要针对具体实训的内容和形式,从以下几个方面进行考虑。
cadence相关软件介绍.
公司概述Cadence是全球电子设计自动化(EDA领先企业,从事软件与硬件设计工具、芯片知识产权与设计服务,目前正致力于EDA产业的转型。
Cadence把此次转型构想命名为EDA360,因为它将包含设计过程中的所有方面,并关注最终产品的可盈利性。
这种应用驱动型方法,能在创建、集成与优化电子设计方面帮助我们的客户以更低的成本和更高的质量完成硅芯片、片上系统设备、以及完整的系统实现。
Cadence Design System, Inc.公司成立于1988年,总部位于美国加州圣荷塞,其设计中心、研发中心和销售部门分布于世界各地。
CADENCE中国1992年Cadence 公司进入中国大陆市场,迄今已拥有大量的集成电路 (IC 及系统设计客户群体。
在过去的二十年里,Cadence公司在中国不断发展壮大,建立了北京、上海、深圳分公司以及北京研发中心、上海研发中心,并于2008年将亚太总部设立在上海,Cadence中国现拥有员工400余人。
北京研发中心和上海研发中心主要承担美国公司总部EDA软件研发任务,力争提供给用户更加完美的设计工具和全流程服务。
Cadence在中国拥有强大的技术支持团队,提供从系统软硬件仿真验证、数字前端和后端及低功耗设计、数模混合RF 前端仿真与DFM以及后端物理验证、SiP封装以及PCB设计等技术支持。
我们的销售方案中还包括提供专业设计服务,VCAD团队为用户提供高质量、有效的设计和外包服务。
把世界顶尖的产品技术和服务融入中国,成为中国电子行业最亲密合作伙伴,和中国电子高科技产业共同腾飞是Cadence 在中国的坚定信念。
市场与趋势Cadence服务于产值达2万亿美元的全球电子市场,其中包括产值超过3000亿美元的半导体市场。
我们的主要垂直市场领域包括:有线与无线通讯;工业、医疗与汽车电子;计算机与消费电子,比如多媒体和个人娱乐设备。
这些领域占全球电子设备营收和半导体营收的90%以上。
现代仪器的概念
我们专业的特色
培养: 信息获取与处理的综合研究能力 软件与硬件的协同设计能力 电子信息与仪器系统的集成创新能力
毕业后: 国内外电子信息领域高级研究人才 高新技术的工程技术人才
20
本科4年制培养计划
基础类课程: 数学、物理、外语
专业类课程: 电子技术 计算机技术 信息技术 仪器设计与集成
实践环节:
32
仪器科学的应用领域
• 科学研究
发现自然界和人类社会的固有规律。解决仪器科学的原理性 问题。为技术开发和工程应用打基础。
科学研究的动力来自于技术开发与工程应用实践。
• 技术开发
利用科学规律去发明新方法、新原理、新材料、新结构。开 发出针对应用目标的新型仪器。
技术开发的基础是科学研究,目标是实际应用。
16
专业名称的变化
自动化仪表(自仪)---- 1980 以前 测试技术与自动化仪器(测试)---- 1985 以前 动态测试技术与仪器(动仪)---- 1988 以前 检测技术及仪器(检测)----- 1998 以前 测试控制技术及仪器(测控)----- 2003 以前 电子信息技术及仪器(电仪)----- 2003 至今
6
仪器科学与技术学科的定位
仪器科学与技术学科作为工程性学 科,有关仪器运行、应用的理论研 究,新技术、新器件、新材料、新 工艺的研究和应用集中体现在新型 仪器仪表及相关传感器、元器件和 材料等领域的研究和产业化中,科 学研究和产业化密切结合。
7
现代仪器科学与技术学科
最初作为测量器具的仪器在促进科技和 生产发展的同时,在现代科学技术和生 产力的推动下,已成为完整的仪器科学 与技术学科。几乎涉及全社会所有领域。
• 工程应用
将新型仪器应用到各个领域,实现仪器的价值。产生经济效 益和社会效益。
【电气工程及其自动化:工科里的“万金油”,国民经济的“神经中枢”】女生适合学什么专业
【电气工程及其自动化:工科里的“万金油”,国民经济的“神经中枢”】女生适合学什么专业专业名称:电气工程及其自动化专业代码:080601门类:工学学科:电气类学历层次:本科修学年限:四年授予学位:工学学士专业具体内涵被誉为工科里的“万金油”专业电气工程及其自动化涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术,信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科。
该专业强弱电相结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件相结合、元件与系统相结合、控制理论与自动化实践相结合,既属交叉性的学科,又有很强的实用背景,对学生的培养是全面而具体的,能够逐步具备解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。
作为一门基础的学科,电气工程及其自动化专业与很多热门的行业有着密切的关系,如电力系统、电力电子、工业控制、检测仪表、计算机等,因而具有该专业背景的毕业生可以比较轻松地在这些领域大展宏图。
被誉为国民经济的“神经中枢”该专业就是以电能、电气设备和自动化技术为手段来创造、维持与改善人类生存空间和环境的一门科学。
小到一个开关、一个手机,大到航天飞机、宇宙飞船以及工农业生产过程都离不开电气自动化控制。
几乎所有的制造类企业都需要电气工程及其自动化专业人才。
培养复合型高级工程技术人才本专业培养具有强弱电并举、软硬件结合的知识结构,具备电气工程及其自动化领域相关的基础理论、专业技术和实践能力,能在电气工程及其自动化领域,从事装备制造、系统运行、自动控制、技术开发、工程设计、施工建设、运营管理等工作的复合型高级工程技术人才。
部分高校按以下专业方向培养电力、电机与电器、供配电技术、注册电气工程师、电力电子与电力传动、电力系统及其自动化、新能源装置运行与控制、煤矿自动化、输电线路工程、电力工程与管理主要向电力行业输送专业人才电气工程及其自动化专业下面又可以分好多方向,每个方向的侧重点不同,因而就业途径也有所差异,但多以变送电为主。
专利电子申请CPC客户端操作常见问题【VIP专享】
专利电子申请CPC客户端操作常见问题问:使用电子申请系统客户端对计算机软件和硬件有哪些要求?答:电子申请客户端系统推荐安装环境是Windows XP操作系统Professional版本、IE 7浏览器及Microsoft Office 2003版本,同时要求计算机内存至少为1G,使用推荐的安装环境能够保证客户端系统正常运行。
问:电子申请客户端系统如何下载?为什么点击下载后没有反应?答:在电子申请网站首页的【工具下载】栏目中下载客户端安装程序,如果点击下载没有反应,可能是被IE浏览器自动屏蔽了,应当解除屏蔽后重试。
问:如何升级客户端系统?答:可通过专用软件更新程序升级,在系统开始菜单中选择【程序】-【gwssi】-【CPC升级程序】,在线升级客户端系统;或在电子申请网站首页【工具下载】栏目中下载最新的离线升级包进行升级。
问:在一个电子申请案卷包的申请文件中,能否同时包含MS-WORD或者PDF格式的文件?答:对于同一案卷包的申请文件中,以导入MS-WORD或者PDF 格式文件的方式制作申请文件时,只能选择其中一种文件格式进行编辑和提交,即同一个案卷中不能同时包含MS-WORD或者PDF格式的申请文件。
问:采用PDF或MS-WORD格式提交的电子申请的说明书,是否需要像XML格式那样标注上‘[0001]’这样的段落编号?答:对于采用PDF或MS-WORD格式提交的电子申请文件,专利局相关人员首先将PDF或MS-WORD格式文件转换成TIF格式的图形文件后,然后和纸件文件一样由知识产权文献出版社通过OCR技术进行代码化加工,将TIF格式文件转换成XML格式代码文件。
因此,以PDF或MS-WORD格式提交的说明书,不需要在说明书中添加任何形式的段落编号。
问:请求书中“文件清单”内容如何填写?答:电子申请用户提交新申请时,必须填写请求书中“文件清单”部分的内容。
应使用客户端编辑器中的“文件清单导入” 功能。
医技临床实验仪器有
医技临床实验仪器有医技临床实验仪器有关技术与应用近年来,医疗技术的发展取得了巨大突破,尤其是医技临床实验仪器的应用。
医技临床实验仪器作为医疗领域的重要工具,为医生提供了更全面、准确的数据,以辅助诊断和治疗。
本文将就医技临床实验仪器的技术与应用进行探讨。
一、医技临床实验仪器的分类医技临床实验仪器根据其功能和用途,可以分为多个不同的分类。
常见的分类包括:影像学仪器、生化分析仪器、生理监护仪器、心电图仪器等。
下面将对其中几类仪器进行介绍。
1. 影像学仪器影像学仪器广泛应用于临床诊断,如CT扫描仪、核磁共振仪和超声仪等。
CT扫描仪利用X射线和计算机技术生成人体断层图像,可清晰显示内部器官和组织的结构,帮助医生发现病变。
核磁共振仪则利用核磁共振原理来获得人体组织的影像,通过不同的信号强度和频率来辅助诊断各种疾病。
超声仪则利用超声波的特性来观察器官和组织的形态和功能,可用于检测妊娠、肿瘤等情况。
2. 生化分析仪器生化分析仪器是用于分析检测人体液体中的化学成分和生物指标的工具,广泛应用于临床实验室中。
这类仪器包括血糖仪、血液分析仪、电解质分析仪等。
血糖仪可用于检测血液中的葡萄糖水平,帮助医生对糖尿病患者进行监测和调整治疗方案。
血液分析仪则可对血液中的红细胞、白细胞、血红蛋白等进行计数和测量,以辅助诊断和治疗各种血液病。
3. 生理监护仪器生理监护仪器主要用于对患者的生命体征和生理参数进行监测,如心率、血压、呼吸等。
这类仪器包括心电图仪、血压监测仪、呼吸机等。
心电图仪通过记录心脏电活动的特征波形,可以帮助医生判断心脏功能是否正常。
血压监测仪则用于测量血压的高低,以评估患者的心血管状况。
呼吸机则可用于辅助患者呼吸,维持氧气供应和二氧化碳排出的平衡状态。
二、医技临床实验仪器的应用医技临床实验仪器在临床工作中起到了重要的作用,并广泛应用于各个医学领域。
下面将从几个方面探讨其应用。
1. 诊断和检测医技临床实验仪器通过不同的技术手段和原理,能够提供更全面、准确的数据用于诊断和检测。
本章首先介绍EDA技术和硬件描述语言及其发展过程
第1章概述本章首先介绍EDA技术和硬件描述语言及其发展过程,然后介绍基于EDA技术和VHDL的设计流程,以及EDA设计工具Quartus II.电子设计自动化技术及其发展微电子技术的进步主要表现在大规模集成电路加工技术即半导体工艺技术的发展上,使得表征半导体工艺水平的线宽已经达到了60nm,并还在不断地缩小,而在硅片单位面积上,集成了更多的晶体管.集成电路设计正在不断地向超大规模、极低功耗和超高速的方向发展,专用集成电路ASICApplication Specific Integrated Circuit的设计成本不断降低,在功能上,现代的集成电路已能够实现单片电子系统SOCSystem On a Chip.现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术,即EDAElectronic Design Automation 技术.EDA技术就是依赖功能强大的计算机,在EDA工具软件平台上,对以硬件描述语言HDLHardware Description Language为系统逻辑描述手段完成的设计文件,自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试,直至实现既定的电子线路系统功能.EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式,即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现,这是电子设计技术的一个巨大进步.EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设计、ASIC测试和封装、FPGAField Programmable Gate Array/CPLDComplex Programmable Logic Device编程下载和自动测试等技术;在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助测试CAT、计算机辅助工程CAE技术以及多种计算机语言的设计概念;而在现代电子学方面则容纳了更多的内容,如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术及长线技术理论等.因此,EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性.正因为EDA技术丰富的内容以及与电子技术各学科领域的相关性,其发展的历程同大规模集成电路设计技术、计算机辅助工程、可编程逻辑器件,以及电子设计技术和工艺的发展是同步的.就过去近30年的电子技术的发展历程,可大致将EDA技术的发展分为3个阶段.20世纪70年代,在集成电路制作方面,MOS工艺得到广泛的应用;可编程逻辑技术及其器件问世,计算机作为一种运算工具在科研领域得到广泛应用.而在后期,CAD的概念已见雏形,这一阶段人们开始利用计算机取代手工劳动,辅助进行集成电路版图编辑、PCB布局布线等工作.20世纪80年代,集成电路设计进入了CMOS互补场效应管时代,复杂可编程逻辑器件进入商业应用,相应的辅助设计软件投入使用;而在80年代末,出现了FPGA;CAE和CAD 技术的应用更为广泛,它们在PCB设计方面的原理图输入、自动布局布线及PCB分析,以及逻辑设计、逻辑仿真、布尔方程综合和化简等方面担任了重要的角色.特别是各种硬件描述语言的出现、应用和标准化方面的重大进步,为电子设计自动化必须解决的电路建模、标准文档及仿真测试奠定了基础.进入20世纪90年代,随着硬件描述语言的标准化进一步确立,计算机辅助工程、辅助分析和辅助设计在电子技术领域获得更加广泛的应用.与此同时,电子技术在通信、计算机及家电产品生产中的市场需求和技术需求,极大地推动了全新的电子设计自动化技术的应用和发展,特别是集成电路设计工艺步入了超深亚微米阶段,百万门以上的大规模可编程逻辑器件的陆续面世,以及基于计算机技术的面向用户的低成本大规模ASIC设计技术的应用,促进了EDA技术的形成.更为重要的是各EDA公司致力于推出兼容各种硬件实现方案和支持标准硬件描述语言的EDA工具软件的研究,更有效地将EDA技术推向成熟和实用.EDA技术在进入21世纪后,得到了更大的发展,突出表现在以下几个方面:在FPGA上实现DSP数字信号处理应用成为可能,用纯数字逻辑进行DSP模块的设计,使得高速DSP实现成为现实,并有力地推动了软件无线电技术的实用化和发展.基于FPGA的DSP技术,为高速数字信号处理算法提供了实现途径.嵌入式处理器软核的成熟,使得SOPCSystem On aProgrammable Chip步入大规模应用阶段,在一片FPGA上实现一个完备的数字处理系统成为可能.在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出.电子技术领域全方位融入EDA技术,除了日益成熟的数字技术外,传统的电路系统设计建模理念发生了重大的变化,如软件无线电技术的崛起、模拟电路系统硬件描述语言的表达和设计的标准化、系统可编程模拟器件的出现、数字信号处理和图像处理的全硬件实现方案的普遍接受以及软硬件技术的进一步融合等.EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊,更加互为包容,如模拟与数字、软件与硬件、系统与器件、ASIC与FPGA、行为与结构等.基于EDA的用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块.软硬IPIntellectual Property核在电子行业的产业领域广泛应用.SOC高效低成本设计技术的成熟.系统级、行为验证级硬件描述语言的出现如System C,使复杂电子系统的设计和验证趋于简单.电子设计自动化应用对象一般地说,利用EDA技术进行电子系统设计,最后实现的目标是以下3种:全定制或半定制ASIC.FPGA/CPLD或称可编程ASIC开发应用.PCB印制电路板.实现目标的前两项可以归结为专用集成电路ASIC的设计和实现,ASIC是最终的物理平台,集中容纳了用户通过EDA技术将电子应用系统的既定功能和技术指标具体实现的硬件实体.一般而言,专用集成电路就是具有专门用途和特定功能的独立集成电路器件.根据这个定义,作为EDA技术最终实现目标的ASIC,可以通过下面3种途径来完成.1. 超大规模可编程逻辑器件FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件,它们的特点是直接面向用户、具有极大的灵活性和通用性、使用方便、硬件测试和实现快捷、开发效率高、成本低、上市时间短、技术维护简单、工作可靠性好等.FPGA和CPLD的应用是EDA 技术有机融合软硬件电子设计技术以及对自动化设计与自动化实现最典型的诠释.由于FPGA和CPLD的开发工具、开发流程和使用方法与ASIC有相通之处,因此这类器件通常也被称为可编程专用IC,或可编程ASIC.2. 半定制或全定制ASIC根据实现的工艺,基于EDA设计技术的半定制或全定制ASIC可统称为掩模MASKASIC,或直接称ASIC.ASIC大致分为门阵列ASIC、标准单元ASIC和全定制ASIC.门阵列ASIC:门阵列芯片包括预定制相连的PMOS和NMOS晶体管行.设计中,用户可以借助EDA工具将原理图或硬件描述语言模型映射为相应门阵列晶体管配置,创建一个指定金属互连路径文件,从而完成门阵列ASIC开发.由于有掩模的创建过程,门阵列有时也称掩模可编程门阵列MPGA.但是MPGA与FPGA完全不同,它不是用户可编程的,也不属于可编程逻辑范畴,而是实际的ASIC.MPGA出现在FPGA之前,FPGA技术则源自MPGA.现在,Altera的HardCopy、HardCopyII技术,可以提供一种把FPGA的设计转化为结构化ASIC的途径.标准单元ASIC:目前大部分ASIC是使用库中的不同大小的标准单元设计的,这类芯片一般称作基于单元的集成电路Cell-based IntegratedCircuits,CBIC.在设计者一级,库包括不同复杂程度的逻辑元件,如SSI逻辑块、MSI逻辑块、数据通道模块、存储器、IP以及系统级模块.库还包含每个逻辑单元在硅片级的完整布局,使用者只需利用EDA软件工具与逻辑块描述打交道即可,完全不必关心电路布局的细节.在标准单元布局中,所有扩散、接触点、过孔、多晶通道及金属通道都已完全确定,当该单元用于设计时,通过EDA软件产生的网表文件将单元布局块“粘贴”到芯片布局之上的单元行上.标准单元ASIC设计与FPGA设计开发的流程相似.全定制芯片:全定制芯片中,在针对特定工艺建立的设计规则下,设计者对于电路的设计有完全的控制权,如线的间隔和晶体管大小的确定.该领域的一个例外是混合信号设计,使用通信电路的ASIC可以定制设计其模拟部分.3. 混合ASIC混合ASIC不是指数模混合ASIC主要指既具有面向用户的FPGA可编程功能和逻辑资源,同时也含有可方便调用和配置的硬件标准单元模块,如CPU、RAM、ROM、硬件加法器、乘法器、锁相环等.Xilinx、Atmel和Altera公司已经推出了这方面的器件,如Virtex-4系列、Excalibur含ARM核和Stratix II系列等.混合ASIC为SOC和SOPC的设计实现提供了便捷的途径.VHDL硬件描述语言HDL是EDA技术的重要组成部分,常见的HDL主要有VHDL、Verilog HDL、ABEL、AHDL、SystemVerilog 和SystemC.其中VHDL、Verilog在现在的EDA设计中使用最多,也拥有几乎所有主流EDA工具的支持,而SystemVerilog和SystemC还处于完善过程中.本书将重点介绍VHDL的编程方法和使用技术.VHDL的英文全名是VHSICVery High Speed Integrated CircuitHardware Description Language,于1983年由美国国防部DOD发起创建,由IEEEThe Institute of Electrical and Electronics Engineers进一步发展,并在1987年作为“IEEE标准1076”发布.从此,VHDL成为硬件描述语言的业界标准之一.自IEEE公布了VHDL的标准版本IEEE Std 1076之后,各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具支持VHDL.此后,VHDL在电子设计领域得到了广泛应用,并逐步取代了原有的非标准硬件描述语言.VHDL作为一个规范语言和建模语言,随着它的标准化,出现了一些支持该语言的行为仿真器.由于创建VHDL的最初目标是用于标准文档的建立和电路功能模拟,其基本想法是在高层次上描述系统和元件的行为.但到了20世纪90年代初,人们发现,VHDL不仅可以作为系统模拟的建模工具,而且可以作为电路系统的设计工具,可以利用软件工具将VHDL 源码自动地转化为文本方式表达的基本逻辑元件连接图,即网表文件.这种方法显然对于电路自动设计是一个极大地推进.很快,电子设计领域出现了第一个软件设计工具,即VHDL 逻辑综合器,它可以标准地将VHDL的部分语句描述转化为具体电路实现的网表文件.1993年,IEEE对VHDL进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展了VHDL的内容,公布了新版本的VHDL,即IEEE标准的1076-1993版本.现在,VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言,得到众多EDA公司的支持,在电子工程领域,已成为事实上的通用硬件描述语言.现在公布的最新VHDL标准版本是IEEE 1076-2002.VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力,能从多个层次对数字系统进行建模和描述,从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率和可靠性.VHDL具有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性,并且具有良好的电路行为描述和系统描述的能力,并在语言易读性和层次化、结构化设计方面,表现了强大的生命力和应用潜力.因此,VHDL在支持各种模式的设计方法,如自顶向下与自底向上或混合方法方面,以及在面对当今许多电子产品生命周期的缩短,需要多次重新设计以融入最新技术、改变工艺等方面都表现出了良好的适应性.用VHDL进行电子系统设计的一个很大的优点是设计者可以专心致力于其功能的实现,而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力.EDA的优势在传统的数字电子系统或IC设计中,手工设计占了较大的比例.一般都是先按电子系统的具体功能要求进行功能划分,然后对每个子模块画出真值表,用卡诺图进行手工逻辑简化,写出布尔表达式,画出相应的逻辑线路图,再据此选择元器件,设计电路板,最后进行实测与调试.手工设计方法的缺点是:复杂电路的设计、调试十分困难.由于无法进行硬件系统仿真,如果某一过程存在错误,查找和修改十分不便.设计过程中产生大量文档,不易管理.对于IC设计而言,设计实现过程与具体生产工艺直接相关,因此可移植性差.只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测.相比之下,EDA技术有很大不同:用HDL对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述,从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证,保证设计过程的正确性,可以大大降低设计成本,缩短设计周期. EDA工具之所以能够完成各种自动设计过程,关键是有各类库的支持,如逻辑仿真时的模拟库、逻辑综合时的综合库、版图综合时的版图库、测试综合时的测试库等.这些库都是EDA公司与半导体生产厂商紧密合作、共同开发的.某些HDL本身也是文档型的语言如VHDL,极大地简化了设计文档的管理.EDA技术中最为瞩目的功能,即最具现代电子设计技术特征的功能是日益强大的逻辑设计仿真测试技术.EDA仿真测试技术只需通过计算机就能对所设计的电子系统从各种不同层次的系统性能特点完成一系列准确的测试与仿真操作,在完成实际系统的安装后,还能对系统上的目标器件进行所谓边界扫描测试、嵌入式逻辑分析仪的应用,这一切都极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度.无论传统的应用电子系统设计得如何完美,使用了多么先进的功能器件,都掩盖不了一个无情的事实,即该系统对于设计者来说,没有任何自主知识产权可言,因为系统中的关键性器件往往并非出自设计者之手,这将导致该系统在许多情况下的应用直接受到限制.基于EDA技术的设计则不同,由于用HDL表达的成功的专用功能设计在实现目标方面有很大的可选性,它既可以用不同来源的通用FPGA/CPLD实现,也可以直接以ASIC来实现,设计者拥有完全的自主权,再无受制于人之虞.传统的电子设计方法至今没有任何标准规范加以约束,因此设计效率低、系统性能差、开发成本高、市场竞争能力小.EDA技术的设计语言是标准化的,不会由于设计对象的不同而改变;它的开发工具是规范化的,EDA软件平台支持任何标准化的设计语言;它的设计成果是通用性的,IP核具有规范的接口协议;良好的可移植性与可测试性,为系统开发提供了可靠的保证.从电子设计方法学来看,EDA技术最大的优势就是能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中.EDA不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力、在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟,而且在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试.面向FPGA的开发流程完整地了解利用EDA技术进行设计开发的流程对于正确地选择和使用EDA软件、优化设计项目、提高设计效率十分有益.一个完整的、典型的EDA设计流程既是自顶向下设计方法的具体实施途径,也是EDA工具软件本身的组成结构.设计输入图1-1所示是基于EDA软件的FPGA开发流程框图,下面将分别介绍各设计模块的功能特点.对于目前流行的用于FPGA开发的EDA软件,图1-1所示的设计流程具有普遍性.图1-1 FPGA的EDA开发流程将电路系统以一定的表达方式输入计算机,是在EDA软件平台上对FPGA/CPLD开发的最初步骤.通常,使用EDA工具的设计输入可分为以下两种类型.1. 图形输入图形输入通常包括原理图输入、状态图输入和波形图输入等方法.状态图输入方法就是根据电路的控制条件和不同的转换方式,用绘图的方法在EDA工具的状态图编辑器上绘出状态图,然后由EDA编译器和综合器将此状态变化流程图形编译综合成电路网表.波形图输入方法则是将待设计的电路看成是一个黑盒子,只需告诉EDA工具该黑盒子电路的输入和输出时序波形图,EDA工具即能据此完成黑盒子电路的设计.原理图输入方法是一种类似于传统电子设计方法的原理图编辑输入方式,即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完成特定功能的电路原理图.原理图由逻辑器件符号和连接线构成,图中的逻辑器件可以是EDA软件库中预制的功能模块,如与门、非门、或门、触发器以及各种含74系列器件功能的宏功能块,甚至还有一些类似于IP的功能块.2. 硬件描述语言文本输入这种方式与传统的计算机软件语言编辑输入基本一致,就是将使用了某种硬件描述语言HDL的电路设计文本,如VHDL或Verilog的源程序,进行编辑输入.综合综合Synthesis,就其字面含义应该为把抽象的实体结合成单个或统一的实体.因此,综合就是把某些东西结合到一起,把设计抽象层次中的一种表述转化成另一种表述的过程.对于电子设计领域的综合概念可以表示为:将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配而成的过程.事实上,设计过程中的每一步都可称为一个综合环节.设计过程通常从高层次的行为描述开始,以最底层的结构描述结束,每个综合步骤都是上一层次的转换.1从自然语言表述转换到VHDL语言算法表述,是自然语言综合.2从算法表述转换到寄存器传输级Register Transport Level,RTL表述,即从行为域到结构域的综合,是行为综合.3从RTL级表述转换到逻辑门包括触发器的表述,即逻辑综合.4从逻辑门表述转换到版图表述ASIC设计,或转换到FPGA的配置网表文件,可称为版图综合或结构综合.一般地,综合是仅对应于HDL而言的.利用HDL综合器对设计进行综合是十分重要的一步,因为综合过程将把软件设计的HDL描述与硬件结构挂钩,是将软件转化为硬件电路的关键步骤,是文字描述与硬件实现的一座桥梁.综合就是将电路的高级语言如行为描述转换成低级的,可与FPGA/CPLD 的基本结构相映射的网表文件或程序.当输入的HDL文件在EDA工具中检测无误后,首先面临的是逻辑综合,因此要求HDL源文件中的语句都是可综合的.在综合之后,HDL综合器一般都可以生成一种或多种文件格式网表文件,如EDIF、VHDL、Verilog等标准格式,在这种网表文件中用各自的格式描述电路的结构,如在VHDL网表文件中采用VHDL的语法,用结构描述的风格重新诠释综合后的电路结构.整个综合过程就是将设计者在EDA平台上编辑输入的HDL文本、原理图或状态图形描述,依据给定的硬件结构组件和约束控制条件进行编译、优化、转换和综合,最终获得门级电路甚至更底层的电路描述网表文件.由此可见,综合器工作前,必须给定最后实现的硬件结构参数,它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用某种网表文件的方式对应起来,成为相应的映射关系.如果把综合理解为映射过程,那么显然这种映射不是唯一的,并且综合的优化也不是单纯的或一个方向的.为达到速度、面积、性能的要求,往往需要对综合加以约束,称为综合约束.布线布局适配适配器也称结构综合器,它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中,使之产生最终的下载文件,如JEDEC、Jam格式的文件.适配所选定的目标器件必须属于原综合器指定的目标器件系列.通常,EDA软件中的综合器可由专业的第三方EDA公司提供,而适配器则需由FPGA/CPLD供应商提供,因为适配器的适配对象直接与器件的结构细节相对应.适配器就是将综合后网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,其中包括底层器件配置、逻辑分割、优化、布局布线操作.适配完成后可以利用适配所产生的仿真文件作精确的时序仿真,同时产生可用于编程的文件.仿真在编程下载前必须利用EDA工具对适配生成的结果进行模拟测试,就是所谓的仿真.仿真就是让计算机根据一定的算法和一定的仿真库对EDA设计进行模拟,以验证设计,排除错误.仿真是在EDA设计过程中的重要步骤.图1-1所示的时序与功能门级仿真通常由PLD公司的EDA开发工具直接提供当然也可以选用第三方的专业仿真工具,它可以完成两种不同级别的仿真测试:1时序仿真.就是接近真实器件运行特性的仿真,仿真文件中已包含了器件硬件特性参数,因而仿真精度高.但时序仿真的仿真文件必须来自针对具体器件的适配器.综合后所得的EDIF等网表文件通常作为FPGA适配器的输入文件,产生的仿真网表文件中包含了精确的硬件延迟信息.2功能仿真.是直接对VHDL、原理图描述或其他描述形式的逻辑功能进行测试模拟,以了解其实现的功能是否满足原设计要求的过程.仿真过程不涉及任何具体器件的硬件特性.不经历适配阶段,在设计项目编辑编译或综合后即可进入门级仿真器进行模拟测试.直接进行功能仿真的好处是设计耗时短,对硬件库、综合器等没有任何要求.下载和硬件测试把适配后生成的下载或配置文件,通过编程器或编程电缆向FPGA或CPLD进行下载,以便进行硬件调试和验证Hardware Debugging.通常,将对CPLD的下载称为编程Program,对FPGA中的SRAM进行直接下载的方式称为配置Configure,但对于反熔丝结构和Flash结构的FPGA的下载和对FPGA的专用配置ROM的下载仍称为编程.FPGA与CPLD的分类主要是根据其结构特点和工作原理进行.通常的分类方法有以下几种:1以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD,如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera 的MAX7000系列和Lattice原Vantis的Mach系列等.2以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA,如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K、ACEX1K或Cyclone系列等.当然也有从下载方式上分的.有关FPGA/CPLD下载的详细情况将在第2章中介绍.最后是将含有载入了设计的FPGA或CPLD的硬件系统进行统一测试,以便最终验证设计项目在目标系统上的实际工作情况,以排除错误,改进设计.Quartus II概述本书给出的所有示例和实验都是基于Quartus II的,其应用方法和设计流程对于其他流行EDA工具的使用具有一定的典型性和普遍性,所以在此对它作一些介绍.QuartusII是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境,Altera是世界最大的可编程逻辑器件供应商之一.QuartusII在21世纪初推出,是Altera前一代FPGA/CPLD集成开发环境MAX+plus II的更新换代产品,其界面友好,使用便捷.在QuartusII上可以完成节所述的整个流程,它提供了一种与结构无关的设计环境,使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程.Altera的Quartus II 提供了完整的多平台设计环境,能满足各种特定设计的需要,也是单芯片可编程系统SOPC 设计的综合性环境和SOPC开发的基本设计工具,并为Altera DSP开发包进行系统模型设计提供了集成综合环境.Quartus II设计工具完全支持VHDL、Verilog的设计流程,其内部嵌有VHDL、Verilog逻辑综合器.QuartusII也可以利用第三方的综合工具,如Leonardo Spectrum、Synplify Pro、FPGA CompilerII,并能直接调用这些工具.同样,QuartusII具备仿真功能,同时也支持第三方的仿真工具,如ModelSim.此外,QuartusII与MATLAB和DSP Builder结合,可以进行基于FPGA的DSP系统开发和数字通信模块的开发.QuartusII包括模块化的编译器.编译器包括的功能模块有分析/综合器Analysis & Synthesis、适配器Fitter、装配器Assembler、时序分析器Timing Analyzer、设计辅助模块Design Assistant、EDA网表文件生成器EDA Netlist Writer、编辑数据接口Compiler Database Interface等.可以通过选择 Start Compilation来运行所有的编译器模块,也可以通过选择Start单独运行各个模块.还可以通过选择 Compiler Tool Tools 菜单,在 Compiler Tool窗口中运行该模块来启动编译器模块.在 Compiler Tool 窗口中,。
软件定义无线电技术在通信电子中的应用
软件定义无线电技术在通信电子中的应用随着通信电子技术的不断发展,软件定义无线电技术(SDR)已经成为了通信电子领域中最重要的技术之一。
它可以使业务灵活性大大提高,并且可以在不改变硬件基础结构的情况下升级或改变系统的功能,显著降低了运营成本。
本文将详细阐述软件定义无线电技术在通信电子中的应用。
1. 软件定义无线电技术(SDR)的概述SDR技术是一种软件与硬件结合的电子通信技术。
它旨在通过使用软件控制调制、解调、编码和解码等模块来完成数据传输。
SDR同时还集成了数字信号处理、射频电路以及高级计算机网络功能。
这些电子元件可以自由地进行协调,以达到特定应用的功能要求。
2. 软件定义无线电技术在无线电频谱的使用与管理中的应用软件定义无线电技术在无线电频谱的使用与管理中发挥着重要作用。
与传统的无线电技术相比,软件定义无线电技术具有更灵活的频谱管理能力,上层协议和用户界面可以通过软件来实现,从而实现无线电频谱使用的自适应性和智能化,并有效防止频谱资源的滥用和浪费。
3. 软件定义无线电技术在车联网中的应用软件定义无线电技术在车联网中的应用也变得越来越普遍。
通过SDR技术的调节和编程,可以让汽车和其他车联网设备之间进行智能化的通讯交互。
车辆之间或与基础设施之间的通信可以更加高效而安全地进行。
同时,SDR技术还可以在车辆周围环境信息的收集和定位导航等方面起到重要作用。
4. 软件定义无线电技术在军事领域中的应用软件定义无线电技术在军事领域中也有广泛的应用。
利用SDR 技术,不同的军事设备可以在同一频段上进行无线电通信。
这种技术有助于军队部署战术,提高反应速度和战斗效率。
同时,SDR技术在军队的保障通讯方面也有很好的表现。
部署SDR设备并进行相应的编程即可轻松达到巨大的通信网络。
5. 软件定义无线电技术的前景软件定义无线电技术在未来将继续得到广泛的应用。
随着数字化时代的到来,SDR技术应用市场将越来越大,不同行业也将会有更多的人员倾向于使用这种技术以提高效率。
逻辑分析仪tbw文件
逻辑分析仪tbw文件
随着电子技术科学的飞速发展,近年来电子电路从模拟、单元电路过渡到数字、集成电路,而且电子技术本身所采用的器件、理论基础、设计方法以及应用技术都在数字化,并已广泛地应用到各个领域。
因此,数字信号的检测、数字域测试已成为电子测量的重要分支之一。
逻辑分析仪是数字域测试的主要仪器,这就要求未来电子技术设计人员不但要有较强的设计能力,而且还要掌握数字信号检测的主要仪器——逻辑分析仪的使用,国外的新趋势是“每个设计人员都拥有一台逻辑分析仪”。
所以,学习并掌握逻辑分析仪的知识,对成为一个合格的电子工程师是必须的。
为了适应未来世界的数字化,跟踪电子技术的发展方向,加强学以致用的思想,我们开发了一套逻辑分析仪实验,将理论与实践相结合,基础与专业相结合,软件与硬件相结合,模拟与数字相结合,并且突出了实验的灵活性与实用性,实验分基础型和提高型两种,根据学生自身能力,自行选择,启发学生思考、探索,在强调普及知识的同时,重点是提高学生的应用能力、实践能力和创新设计能力。
本讲义各部分内容为:逻辑分析仪简介、触发介绍、逻辑分析仪操作说明、逻辑分析仪实验设计。
鉴于水平有限,加之时间仓促,因此本讲义中缺点错误在所难免,敬请各位读者批评指正。
计算机系统在自动化仪器仪表中的应用概述
计算机系统在自动化仪器仪表中的应用概述摘要:随着各领域技术的迅速发展和不断进步,计算机技术逐渐渗透到自动化控制技术中,其中,嵌入式计算机系统已经在仪器仪表领域获得了越来越多的应用。
本文简单的对计算机系统与自动化仪器仪表做出了分析,并从运用中的具体要求与开发过程对计算机系统在自动化仪器仪表中的应用做出了归纳总结。
同时对嵌入式计算机系统的进行基本介绍与应用。
让我们对整个计算机系统对仪器仪表的应用有了一个十分充分的了解,希望文章会对相关业内人士研究起到一定的借鉴作用。
关键词:自动化仪器仪表;计算机系统;嵌入式计算机系统;应用前言随着现代信息化技术的不断进步,国内仪器仪表行业也有了很大程度上的发展。
拿计算机领域来说,由于自动化仪器仪表的基本作用是对社会中、生活中所存在的各种物质进行测量,以了解物质的性质、变化规律等,所以为了使测量结果更加精准、自动化测量技术水平更高,在实际测量时就必须引入计算机技术,利用计算机系统来提高仪器仪表的自动化测量水平。
这样一来,嵌入式计算机系统在仪器仪表行业发展中的作用便得到了很好的发挥。
1 计算机系统和自动化仪器仪表分析1.1计算机系统从某种角度来说,计算机系统主要是指将各项技术进行有效的融合,例如:电子工程、机械工程、通信技术、应用物理等方面,形成一个整体。
其中电子技术是微电子技术的发展,对计算机系统的发展,起到了推动性的作用。
1.2 自动化仪器仪表自动化仪器仪表是很多个自动化元器件组成的,具有良好的自动化功能。
其实, 自动化仪器仪表本身就是一个系统,并且在该系统中能够的子系统主要是对相关的信息进行相应的转化,输入相应的信号形成输出信号。
自动化仪器仪表是工业行业中重要的一项设备,主要是传感器、变送器和显示器等三个部分组成。
其中传感器主要对相关信号和数据的收集;变送器主要是对信息和数据,进行一定的转换形成输出信号;显示器主要是各种信息和数据完全的显示出来。
2 计算机系统在自动化仪器仪表中的应用2.1 运用中的具体要求第一时效性,在特殊情况下会有一些有更高要求的客户要求迅速得到数据结果,那么就要求自动化仪器仪表在运转过程中对数据进行快速处理,更快捷的整理出所需要的数据,避免信息传递出现延迟或者滞后的现象出现。
计算机软硬件采购制度建设
采购流程管理制度为推进我局落实软件正版化工作主体,加强正版化软件管理,保障信息安全,提高使用效率,降低使用成本,推荐软件正版化工作规范化、标准化,制定《正版软件管理工作制度》(以下简称制度)。
《制度》主要包括计算机软硬件采购制度、正版化软件管理工作、考核评议制度、正版软件目标、督促检查。
《制度》主要内容如下:一、建立健全计算机软硬件采购制度。
完善计算机软硬件采购制度,规范计算机软硬件采购流程,严把计算机软硬件采购关,从源头防止盗版软件流入。
二、规范正版软件管理工作。
推进完善正版软件使用管理制度和正版软件管理台账。
注重应用技术手段加强监管,推动落实正版软件管理工作主体责任,落实奖惩措施,强化责任人的责任意识,推进软件使用管理规范化、标准化。
三、建立健全考核评议制度。
建立考核评议制度和责任追究制度,定期对使用正版软件工作进行考核、评议,结合实际情况,建立健全使用正版软件工作考核评议和责任追究制度。
四、明确推进使用正版软件目标任务。
认真梳理使用正版软件工作进展情况,加大推进使用正版软件工作力度。
五、进一步强化督促检查。
加强督促检查,压紧压实各部门责任,确保各项政策措施落地生效。
计算机软硬件采购制度为了提高采购效率、明确岗位职责、有效降低采购成本,满足对优质资源的需求,进一步规范计算机软硬件采购流程,加强各部门间的配合,特制定本制度。
一、总则第一条为了规范单位的采购行为,加强单位采购的监督管理,防止资产流失,特制定本制度第二条本制度是购买服务器、电脑、办公用品及其他物资过程中的决策、价格监督、质量检测等行为的基本规范。
第三条单位应当按照科学有效、公正公开、比质比价、监督制约的原则,建立健全采购管理的各项制度,防止采购过程中的不正当行为发生。
二、请购及其规定1. 请购的定义请购是指某人或某部门根据生产需要确定一种或几种设备,并按照规定的格式填写一份要求获得这些设备的单子的整个过程。
2. 请购单的要素完整的请购单应包括以下要素:(1)请购的部门;(2)请购物品所属项目;(3)请购的用途;(4)请购的物品名;(5)请购的物品数量;(6)请购的物品规格;(7)请购物品的样品、图纸或技术资料等;(8)请购的物品的需求时间;(9)请购如有特殊需要请备注;(10)请购单填写人;(11)请购部门领导;(12)请购单审核人;(13)采购领导审核;(14)财务审核人;(15)局领导。
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仪器电子技术课程报告学生姓名:###学生学号:###班级:###课程题目:现代仪器中软件和硬件技术学年学期: 2 014—2 015 学年第1学期指导教师:###2 0 15 年 1 月目录1引言 (2)1.1软件和硬件的定义 (2)1.2现代仪器的发展 (3)2软件和硬件在仪器中的作用 (3)3仪器性能与软件的关系 (5)3.1仪器的性能 (5)3.2典型例子(嵌入式门禁系统) (6)4仪器性能与硬件的关系 (9)5现代仪器中软件和硬件发展趋势 (12)5.1软件发展趋势 (12)5.2硬件发展趋势 (15)光衰减器1引言1.1软件和硬件的定义软件是能够完成预定功能和性能的可执行的计算机程序,包括使程序正常执行所需要的数据,以及有关描述程序操作和使用的文档。
软件是一种逻辑实体,是用户与硬件之间的接口界面。
用户主要是通过软件与计算机进行交流。
软件是计算机系统设计的重要依据。
为了方便用户,为了使计算机系统具有较高的总体效用,在仪器设计过程中,必须全局考虑软件与硬件的结合,以及用户的要求和软件的要求。
软件还可以拓宽计算机系统的应用领域,放大硬件的功能。
硬件是客观存在的一种物质实体,比如一台仪器它的外观设计,它使用的芯片或者架构都属于硬件。
它是为软件服务的,也是获取软件的途径。
硬件是实在的,有模有样的。
软件是程序性的。
是一系列的指令。
有了软件,硬件才会实现更丰富的功能。
也好比人,肢体是硬件的。
但思想,思维,你的学识是软件,是灵魂。
1.2现代仪器的发展众所周知,数字化、智能化和网络化是当今仪器仪表与自动化测试系统的三大发展趋势,并将彻底改变传统仪器仪表与自动化测试系统的概念。
在传统概念的测量中,所采用的仪器大多是实物,它们自成体系,具有刻度盘、旋钮、开关等固定的用户界面特征。
传统的仪器设备缺乏相应计算机接口,因而配合数据采集与数据处理十分困难。
而且传统仪器体积庞大,多种数据测量时常常感到捉襟见肘,手足无措。
如常常见到硬件工程师的工作台上,推满了纷乱的仪器、交错的电缆和繁多的待测器件。
显然,传统的仪器已经不能满足现代测试的要求。
随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。
在这种背景下,80年代末美国研制成功虚拟仪器。
现在,在集成的虚拟测量环境中,见到的是整洁的桌面,有序的操作,不但使测量人员从繁杂的仪器堆里解放出来,而且还可实现数据的自动测量、自动记录、自动处理。
网络仪器的发展在现代仪器中也非常重要,网络就是仪器的概念确切地概括了仪器的网络化发展趋势以Internet为代表的计算机网络技术的迅猛发展及相关技术的不断完善使得计算机网络的规模更大,应用更广。
在国防、通信、航空、航天、气象、制造等领域对大范围的网络化测控将提出更迫切的需求。
网络技术也必将在测控领域得到广泛的应用,网络化仪器会很快发展并成熟起来,从而有力地带动和促进现代仪器,即网络化仪器的进步。
2软件和硬件在仪器中的作用软件相当于人机交互的一种方式,这种方式可以通过编程或算法设计表现出来,比如我们平时用到的C++,MATLAB等等,我们可以通过这些工具对所需要的设计要求进行合理化的编程,从而让计算机识别并实现对硬件设备的控制功能。
而硬件可以根据设计要求划分为几个功能模块,通过电路设计来实现。
在信息化建设时期,随着科学技术的高速发展,在现代仪器设计中,软件和硬件的结合尤为重要,关系到每一台仪器的性能。
下边通过智能温度显示仪的设计为例说明软件和硬件在仪器中的作用。
本设计要求智能温度显示仪能够将温度传感器输出的(0~5V)电压信号转换成对应温度范围(0~100℃)的整数数值显示,显示器采用4位LED数码管实现,通过键盘实现报警上下限的设置,而且能够在温度变化过程中根据预设的报警值及时地发出报警信号。
整体设计结构图如下:图1 功能结构图根据工作原理可通过图1所示的结构实现功能。
由工作原理可知,传感器的输入信号是0~5V的电压信号,所以不用放大就可以直接接入单片机电路。
电压的变化要经过A/D转换才能由数字信号电路处理,采样后要经过一定的数据处理才可以向显示电路输出。
另外,由于可实现报警功能,这就需要设计报警值的输入和报警动作的输出电路。
最方便的做法是242使用键盘输入报警值,用发光二极管来实现光报警。
此外,要求报警值能够一直保存,掉电不会丢失,因此就必须通过非易失性存储器来保存。
要设计上述的电路首先要选择一款单片机,本文选择PIC16F877型号单片机作为控制核心。
由于该单片机内部集成了8路EEPROM空间和ADC,所以图1中的存储器和ADC部分就不用再另外选择器件了;键盘电路由4个独立按键组成,分别完成置数位的调整,即减1和加1操作;显示电路选用MAX7219控制数码管的工作,这些都是硬件,没有这些硬件作为载体,仪器就不可能存在。
软件设计要根据设计对象的功能而定,本文设计的智能温度显示仪主要实现以下功能:1)采样RA0端口的模拟信号,转换成数字信号;2)将数字信号经标度变换成温度值显示在数码管上;3)通过按键设定报警的上下限,一个键负责报警位的选择,另外两个键负责实现选中位的加减1;4)设定的上下限存在于EEFROM中;5)5秒钟没有按键按下,自动返回采样刷新状态。
通过程序的编写达到设计要求,来控制单片机等硬件的运行和操作,从而实现仪器的设计。
从该例子中可以看出在仪器设计中软件和硬件相辅相成,缺一不可。
3仪器性能与软件的关系3.1仪器的性能衡量仪器性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。
精确度表示仪器测量结果与被测量真值的一致程度。
仪器的精确度常用精确度等级来表示,例如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等。
0.1级表仪表总的误差不超过±1.0%范围。
精确度等级数小,说明仪器的系统误差和随机误差都小,也就是这种仪器精密。
灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比,它反映仪表能够测量的最小被测量。
响应时间是指仪表输入一个阶跃量时,其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔,一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准。
此外,还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
而对于仪器而言,其性能指标又会对应各个不同的协议,因此软件是影响仪器性能的一个关键因素。
3.2典型例子(嵌入式门禁系统)随着计算机和微电子技术的飞速发展,嵌入式系统作为计算机应用的一个重要领域,已深入到社会的方方面面。
近年来,嵌入式系统在工业控制领域的应用也越来越广泛。
嵌入式软件开发主要分如下步骤:在PC机开发程序、建立交叉编译环境、交叉编译和链接,应用程序的移植。
其在嵌入式门禁系统中的应用如下:网络通信程序是由两个部分组成的:客户端和服务器端。
它们的建立步骤一般是:服务器端:socket-->bind-->listen-->accept客户端:socket-->connect服务器端与客户端通过以上过程建立通信连接之后就可以进行数据的发送和接收了。
图3.1门禁控制器的主控流程图嵌入式门禁控制器是门禁系统的核心控制部分。
它完成所有的门禁管制逻辑业务。
门禁系统的稳定性、可靠性、高效性取决于门禁控制器的合理设计。
控制器的主流程图如图 3.1所示。
系统加电启动之后,从本机数据库读取各个端口的属性数据并配置,初始化各个端口设备,完成系统的初始化设置。
之后启动后台通信线程,负责通信模块处理,主控流程则开始对门禁管制区域进行监控。
系统正常启动后,首先检测各个端口状态,如有异常则报警并记录事件,并执行相应的I/O处理。
同时检测是否有定时开关门事件,是否有用户刷卡动作,是否满足自动报警条件,并进行相关模块的处理。
系统启动之后,首先必须初始化输入输出端口设备,并进行网络的设置和读卡器的配置。
设备端口的初始化模块InitIo( ):即打开各个驱动设备文件句柄,主要包括输入和输出设备句柄,输入设备包括门磁、防拆除、开关按钮。
输出设备主要是继电器设备(控制门锁和报警输出信号),设备的句柄打开之后,即可如对文件操作一样,对各个设备文件进行控制。
网络配置模块InitIP( ):需从控制器基本参数数据库tbl_controller读取网络参数,并进行网络配置。
例如,读取网络参数后,要激活的网络IP地址为“ 192.168.0.100 ”,则需执。
读卡器行一个系统调用函数system(“ifconfig eth0 192.168.0.100”)的配置模块InitCom( ):本次系统设计使用的读卡器有韦根读卡器和485RFID读卡器,每个门可配置其中某一型号的读卡设备。
系统读卡器的配置过程如下:首先从读卡器数据库tbl_reader读取相应的数据,根据相应的配置参数进行读卡方式的设置,并打开相应的读卡设备句柄。
用户刷卡处理是门禁系统的主要功能模块,用户刷卡处理流程为:用户刷卡,系统判断是否为多卡开门,如为多卡开门进行多开开门处理。
如为单卡开门。
系统进行权限验证,如为有效卡,则置相应标志位,并发出开门信号,如为非法卡则报警,刷卡处理流程如图 3.2所示。