發(fā)布時間：2023-03-27 16:42:10
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的硬件系統(tǒng)設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
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化為物質載體的共享問題，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，信息能夠實現(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、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、結構理論、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】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
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。
參考文獻
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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、半導體技術、電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)物，是一個技術密集、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?！扒度胧较到y(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[1][2]?；谇度胧较到y(tǒng)設計的課程既與計算機、電子、通信、自動控制技術相關的專業(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)的體系結構及其語言、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)體系結構后，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動及外設驅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，并結合嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展進行有關計算機體系結構等理論研究。促使學生結合EDA設計、嵌入式系統(tǒng)優(yōu)化、計算機體系結構理論、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為主線，融電子科學與技術、計算機科學與技術、控制科學與工程技術于一體，構建通信與信息系統(tǒng)和信號與信息處理學科方向，使學生實踐能力結構如圖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性，實用性課程，關注信息工業(yè)發(fā)展的需要。可結合本校學術研究、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)新中結構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等編程的導向學習。
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。
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，結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，提高教學質量和辦學效益。使學生由實驗申請到實驗結束完全網(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學生開放。
所謂定時開放是根據(jù)教學安排，在指定時間內(nèi)向學生全面開放。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、DSP技術、EDA技術、嵌入式系統(tǒng)、可視化程序設計等技術課程的考核成績?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.
結合鐵路基礎設施健康監(jiān)測的特點，從硬件和軟件兩個方面設計數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；首先，分析振動傳感器的選用原則和輸出信號的特點，在此基礎上進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設計；然后，提出利用軟件進行數(shù)據(jù)采集的模擬，詳細論述各個模擬模塊的建立過程；最后利用所屬方法建立用于鐵路基礎設施檢測的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，系統(tǒng)的建立為鐵路基礎設施監(jiān)測理論研究提供了方法，為同類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計提供參考。
關鍵詞：
鐵路基礎設施；監(jiān)測；振動傳感器；數(shù)據(jù)采集
0.引言
進入21世紀以來，我國鐵路建設發(fā)展迅猛，取得了良好的經(jīng)濟與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環(huán)境和價格上的優(yōu)勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸?shù)娘w速發(fā)展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產(chǎn)及人身安全構成了前所未有的威脅。伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發(fā)展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結果會造成電機等吊掛設備和車內(nèi)設備的高頻高幅振動，引起車體設備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標及使用壽命將會受到過大的動態(tài)載荷和噪聲的嚴重影響，情況越發(fā)嚴重會導致零部件的早期失效。當前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經(jīng)濟、快捷、舒適”的特點和優(yōu)勢，鐵路建設要不斷發(fā)展完善其各項功能，才能在越發(fā)激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。今年我國對鐵路振動檢測領域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統(tǒng)只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經(jīng)涉及發(fā)展應用到。鐵路振動檢測系統(tǒng)的重要性越來越被人們所認可，近些年又不斷完善各項相應的標準和規(guī)范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學發(fā)展及以人為本的發(fā)展要求，確保鐵路的優(yōu)勢和特點，如何準確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。
1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案
本論文用于鐵路基礎設施監(jiān)測的振動傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由下位機系統(tǒng)和上位機節(jié)點兩個大的部分組成。系統(tǒng)設計方案的結構框圖下位機系統(tǒng)里包含了振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。振動傳感器把接收到的振動信號數(shù)字化，通過IIC數(shù)字傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉換芯片及CH340RS-232串口轉USB芯片，實現(xiàn)了XYZ三軸振動數(shù)值發(fā)送到上位機進行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉USB口芯片CH340G，數(shù)據(jù)可以從USB口進入PC上位機。由于每一個節(jié)點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節(jié)點共同檢測則可以擴大系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，提高系統(tǒng)的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統(tǒng)是由多個下位機節(jié)點互相協(xié)作共同完成系統(tǒng)功能的。
2.系統(tǒng)硬件設計
2.1系統(tǒng)硬件設計思想
本論文的鐵路振動檢測系統(tǒng)是由振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對鐵路振動的振動數(shù)據(jù)信號進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過IIC實時數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機處理器通信，接著單片機處理器模塊將采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機進行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據(jù)。微處理器中有數(shù)據(jù)處理分析算法的設計，完成對采集到的實時振動信號進行數(shù)據(jù)處理分析，判斷當前得到的振動數(shù)據(jù)是否在鐵路設備所能產(chǎn)生的振動范圍之內(nèi)并對數(shù)據(jù)進行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)準確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統(tǒng)的錯誤上報率。
2.2系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數(shù)據(jù)采集模塊：由單片機處理器模塊發(fā)出相應的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內(nèi)部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數(shù)據(jù)輸出格式與帶寬，振動傳感器根據(jù)內(nèi)部控制寄存器的值按要求采集振動信號。實時數(shù)據(jù)傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數(shù)據(jù)通過IIC傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，為之后的數(shù)據(jù)處理分析奠定了基礎。微處理器模塊：主要工作是通過系統(tǒng)軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊完成振動數(shù)據(jù)信號的采集，并對數(shù)據(jù)進行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數(shù)據(jù)上傳至PC上位機進行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和RS-232有線通信模塊進行聯(lián)系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數(shù)據(jù)，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機，上位機會自動顯示及存儲數(shù)據(jù)，供振動故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉換成系統(tǒng)所使用的3.3V電源。
結論
本論文設計了一套鐵路振動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用下位機整體檢測模塊PC上位機整體控制數(shù)據(jù)流向，并對上傳的檢測數(shù)據(jù)進行顯示保存。從與傳統(tǒng)檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細致的對鐵路振動信號進行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據(jù)。
作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學汽車與交通學院 西華大學西華學院
參考文獻
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關鍵詞： 電子專業(yè) 單片機產(chǎn)品設計 教學改革
電子專業(yè)學生主要從事以下三類崗位工作：核心崗位（電子產(chǎn)品裝配工、電子產(chǎn)品調(diào)試工）、從屬崗位（電子產(chǎn)品檢修員、電子技術員）、拓展崗位（電子技術工程師、產(chǎn)品生產(chǎn)管理員）。對于核心崗位的需求量最大，但相對比例會有所下降，對知識與能力的要求會有所提高；從屬崗位和拓展崗位的人才需求量呈上升趨勢，需求緊迫。單片機技術及應用系統(tǒng)設計這門課程的主要任務是培養(yǎng)學生成為在智能控制系統(tǒng)檢測維修與設計方面的專門人才，直接反映從屬崗位和拓展崗位的工作要求，具有鮮明的職業(yè)性與實踐性。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生典型的智能控制系統(tǒng)調(diào)試與設計的能力。
傳統(tǒng)教學以教師講授為主，學生只能被動接受。在實訓課中傳統(tǒng)教學方法已不能充分激發(fā)學生的學習興趣，無法使學生更好地提高操作技能，使實訓課逐漸變得枯燥無味。參照單片機產(chǎn)品設計工作過程和工作情境，進行課程教學改革。
1.課程改革思路
根據(jù)高職教育數(shù)控技術專業(yè)人才的培養(yǎng)目標，遵循以“就業(yè)為導向，能力為本位”的職教理念設計。本課程從職業(yè)成長過程，按照從易到難、由淺入深的認知規(guī)律，確定合適的載體，運用教學論、方法論方式分析處理后，參照企業(yè)中單片機產(chǎn)品系統(tǒng)設計工作過程和工作情境，進行選材。
2.學習情境創(chuàng)設
通過調(diào)研，針對智能控制系統(tǒng)檢測維修與設計行動領域下的單片機技術及應用系統(tǒng)設計學習領域需要具備以下能力：
（1）專業(yè)能力
①讀懂單片機電路圖紙的能力；②掌握單片機工作原理及內(nèi)部結構的能力；③具備相應的單片機硬件線路的調(diào)試能力；④具備能看懂單片機程序流程圖的能力；⑤具有基本的單片機編程的能力；⑥具備單片機軟硬件安裝和聯(lián)調(diào)的能力；⑦具備單片機產(chǎn)品開發(fā)的基本流程和工藝的能力。
（2）方法能力
①資料收集整理能力；②制訂、實施工作計劃的能力；③單片機應用系統(tǒng)綜合應用設計能力；④單片機應用系統(tǒng)故障的檢查分析能力；⑤理論知識的綜合運用能力。
（3）社會能力
①語言表達能力、溝通協(xié)調(diào)能力；②團隊組織能力；③班組管理能力、責任心與職業(yè)道德；④安全與自我保護能力。
為了實現(xiàn)上述能力，在此將課程劃分為：循環(huán)彩燈的設計制作（22課時）、交通控制燈的設計制作（30課時）、數(shù)字電子鐘的設計制作（40課時）、溫度控制系統(tǒng)的設計制作（40課時）四個學習情境。其中，此四個學習情境的創(chuàng)設是根據(jù)單片機應用電子產(chǎn)品的設計由簡到難的過程確定的。
3.學習情境教學實施
以子情境循環(huán)彩燈的設計制作為例，進行教學實施。
（1）教學背景
教學目標：能夠讀懂單片機I/O口控制電路原理圖，能夠掌握單片機I/O口的內(nèi)部結構和工作原理，能夠選用單片機I/O口作外部硬件電路的設計，能夠編制簡單的程序實現(xiàn)單片機I/O口對外部電路的控制，能夠熟悉單片機系統(tǒng)硬件電路的組成及控制原理，能夠掌握基本的單片機軟硬件調(diào)試能力，能夠正確使用測量相關的儀器儀表，具備勞動組織能力、具備團隊協(xié)作能力、具備安全操作規(guī)范的意識。
學生應具備的知識：單片機的整體認識、基本電子電路圖整體認識、I/O的整體認識、計算機使用能力、簡單硬件電路調(diào)試能力、電子儀器設備檢測及規(guī)范操作能力。
具體任務：使用相關電子儀器儀表對電路參量進行測量、掌握電路故障排除方法及處理思路、掌握應用環(huán)節(jié)、確定方案、制定實施步驟、開發(fā)工具的使用。
準備文件：任務書、引導文、指導作業(yè)文件、演示視頻文件、單片機I/O口作外部控制電路相關文件、檢查單、評價表。
本任務旨在在該學習領域培養(yǎng)學生團隊合作能力、溝通能力、檢修組織實施能力等；教師需合理引導學生完成小組討論，確定單片機I/O口控制硬件電路的設計及軟件編程的方案。
（2）教學組織形式
①針對循環(huán)彩燈的控制功能要求，學生設計相應的功能接口電路，編制出程序及完成產(chǎn)品的調(diào)試。
②學生獨立工作和合作學習相結合，通過小組討論、和教師談話培養(yǎng)交流能力。
（3）具體實施
①資訊：（2學時）
下發(fā)任務書，描述項目學習目標，交代項目任務，發(fā)放相關學習資料，最后回答學生的提問。
②計劃（4學時）
學生自愿組織工作小組，推選班組長，以小組為單位，確認工作任務，分解任務，制訂工作計劃，教師對學生方案進行檢查、指導。
③決策（2學時）
確定掌握單片機I/O口基礎知識需要的資源及學習步驟，確定控制電路的設計與編程的學習步驟，確定任務完成的展示方式。
④實施（10學時）
第一，單片機I/O口的控制電路設計。小組成員分工收集資料，掌握單片機I/O口的結構及工作原理，最后進行資料匯總，小組討論、教師指導下確定方案，完成I/O電路設計。
第二，程序的編制。根據(jù)所設計的I/O接口電路及控制要求，在小組討論、教師指導下確定方案，畫出程序流程圖，最后學生自己完成具體程序。
第三，軟硬件的調(diào)試。燒入程序，對設計的系統(tǒng)進行軟硬件調(diào)試，在調(diào)試過程中，記錄好調(diào)試出現(xiàn)的問題，并歸納總結經(jīng)驗。
教師應合理安排時間，即使有個別小組在規(guī)定時間中沒有完成任務也必須停止，并要求該小組對未完成任務的原因進行詳細分析。教師應安排課余時間讓未完成的小組完成項目的制作。如果大多數(shù)小組均未完成，教師應根據(jù)實際情況查找原因，是否項目設置過難、是否學生還沒有掌握本次課的內(nèi)容，在以后的課程中做出相應的調(diào)整。
⑤檢查及實施（4學時）
根據(jù)設計產(chǎn)品的功能及具體過程，教師及小組互檢評分。同時每人撰寫產(chǎn)品說明書，根據(jù)個人在小組活動中的表現(xiàn)進行小組互評。
選小組代表按照任務書的要求，在全班介紹工作過程，改進提高并總結系統(tǒng)設計及調(diào)試經(jīng)驗，結合班級所有方案，優(yōu)化小組方案。
4.結語
采用工作過程系統(tǒng)化的《單片機技術及應用系統(tǒng)設計》課程，大大提高了學生的學習興趣和參與主動性、積極性，收到了良好的教學效果。通過對企業(yè)的用人調(diào)查，學生產(chǎn)品的調(diào)試與系統(tǒng)設計能力很強，不需再進行專業(yè)培訓。今后還將對工作過程系統(tǒng)化的課程改革進行進一步完善，提高教學水平和教學質量，提高學生的工程實踐能力。
參考文獻：
[1]王斌.《電子設計自動化》課程工作過程系統(tǒng)化方案的開發(fā)[J].化工職業(yè)技術教育，2010（01）.
畢業(yè)設計主題定位的過程大致分為選擇和確立主題、社會調(diào)查及收集資料、構思設計方案、實施與制作、作品展示答辯5個大的環(huán)節(jié)。對于高職學生的畢業(yè)設計應該盡量以做出實物為主，盡可能避免寫研究型論文，只有開展有實戰(zhàn)性的工作項目，才能全面體現(xiàn)畢業(yè)設計的意義和價值。指導老師在擬寫和幫助學生選擇課題時，應體現(xiàn)教學與生產(chǎn)、科研、文化、經(jīng)濟相結合的原則。課題范圍不宜過寬。指導老師可幫助學生從實習單位入手尋找課題，根據(jù)崗位工作需求進行設備改造或控制系統(tǒng)設計；也可以由指導老師根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)，擬出與企業(yè)生產(chǎn)結合緊密的課題。通過完成畢業(yè)設計作品，將自己所學的專業(yè)知識轉化為生產(chǎn)力（設計作品）。只有讓設計藍圖變?yōu)楫a(chǎn)品，畢業(yè)設計才有價值和意義。一個課題就是一個工程項目，可大可小，大的課題可以由多個學生共同完成，但必須使每個學生都有獨立完成的任務，工作量要適當，分工要明確，這也考驗課題組成員的組織協(xié)調(diào)能力和團結合作的意識。
2關于設計方案的確定
確定設計方案之前，要求學生要查閱大量資料，進行大量的企業(yè)和社會調(diào)研，學生接觸的事物越多，看到的資料越多，其設計能力就越強，設計者只有充分了解市場，分析消費對象，迎合消費需求，設計才有存在的價值。指導老師應推薦一些主要書目、參考資料以及一些企業(yè)工作人員做為咨詢對象，并對學生的開題報告給予合適的意見和建議。開始的時候需要學生對要研究的課題做調(diào)查，了解相關的背景知識，清楚的知道自己要研究的課題有什么效果以及意義。然后才讓學生對課題目前的發(fā)展形勢和未來的發(fā)展的走向進行調(diào)研。最后協(xié)助學生理順方案的原理以及聲明做該課題的具備的條件，并大概的理出做好該方案的關鍵性步驟，以便在這里面選取一個比較合適的方案。預則立，做任何一件事情都應有計劃有步驟地進行。告知學生畢業(yè)設計的時間限制，要求學生根據(jù)選定的方案，擬定出階段性計劃，明確各階段應完成的任務、應達到的目標及主要負責人。合理分配時間也是設計的一個重要的組成部分，優(yōu)化時間資源達到最佳的設計效果。
3關于設計內(nèi)容的分配
設計內(nèi)容的實施與制作過程是最能體現(xiàn)學生的工作能力和專業(yè)技能的。
3.1硬件材料的準備和設計
硬件設備的構造和平臺的搭建非常重要。對于機電控制類專業(yè)的學生來說，硬件平臺的搭建能充分利用其專業(yè)知識和專業(yè)技能。要求學生充分研究課題，明確被控對象和明確控制要求。要求學生向有關工藝、機械設計人員和操作維修人員詳細了解被控設備的工作原理、工藝流程和操作方法，了解被控對象機械、電氣、液壓傳動之間的配合關系，確定被控對象的控制要求。從而設計出硬件設備結構，或搭建出硬件工作平臺。其次根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)的輸入設備的數(shù)量及種類，明確輸入信號的特點，選擇與之相匹配的輸入模塊。根據(jù)負載的要求選用合適的輸出模塊。確定輸入/輸出信號的點數(shù)。同時還要考慮用戶存儲器的容量、通信功能是否能達到要求以及系列化、售后服務等因素。從而確定控制器類型及規(guī)格（如PLC選型）及相關電氣設備的選擇。硬件的搭建和設備材料的選擇很重要，指導老師應給予學生更多、更細致的幫助，以使采購清單盡可能詳細和全面，使采買工作提高效率。搭建系統(tǒng)平臺就是搭建整個設計的框架，要有設計圖紙并經(jīng)可行性審定，按照系統(tǒng)結構圖進行系統(tǒng)硬件的加工、安裝，組建出系統(tǒng)框架。然后再按照技術指標進行電路設計和安裝接線。硬件設計這部分工作量比較大，需要細致耐心，考慮周全，指導老師應給予更細致的指導和更具體的建議，必要時還需要對課題組成員進行分工和考勤。
3.2系統(tǒng)工藝流程和軟件設計
對確定的設計對象，要明確劃分設計系統(tǒng)的各個階段及各個階段的特點，階段之間的聯(lián)系，歸納出各階段應產(chǎn)生的結果，畫出系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)軟件程序是系統(tǒng)的靈魂，只有軟件程序能讓硬件系統(tǒng)按照工藝要求動起來。要求學生認真分析機電系統(tǒng)的控制特點和工藝流程，繪制工作流程循環(huán)圖，并編寫相關軟件程序，如狀態(tài)轉移圖、梯形圖、指令表等。
3.3系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試包括模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。聯(lián)機調(diào)試，首先連接電氣設備，不帶負載，檢查各輸出設備的工作情況，待各部分調(diào)試正常后，再帶上負載進行調(diào)試。通常調(diào)試過程也驗證了學生的設計過程，都需要指導老師關注和引導。畢業(yè)設計是個人與團隊合作的結晶，同時也包括設計過程中導師和同學的智慧，是師生的一種綜合能力的體現(xiàn)。設計內(nèi)容的實施與制作是未來工作的實戰(zhàn)演練，通過設計內(nèi)容的實施與制作過程可以反映出學生將來對工作崗位的態(tài)度和工作方式。從而可以使學生從中吸取經(jīng)驗和教訓，為就業(yè)做更充足的準備。
4關于設計工作的整理與總結
經(jīng)過不懈的努力，畢業(yè)設計終于完成了，將自己的感受和體會記錄下來，將自己的產(chǎn)品介紹給消費者認識并推銷出去，這樣對自己的文字寫作能力也是一次挑戰(zhàn)。
4.1畢業(yè)設計產(chǎn)品說明
要求學生記錄和總結畢業(yè)設計過程，撰寫畢業(yè)設計產(chǎn)品說明書（或畢業(yè)論文）。產(chǎn)品說明書主要包括：系統(tǒng)方案簡述（包括工藝流程圖、控制流程圖、功能模塊、關鍵技術等）、系統(tǒng)設備的選型、系統(tǒng)硬件設計（硬件設計、電路設計）、系統(tǒng)軟件設計、運行調(diào)試、以及結論（結果與討論、經(jīng)濟及社會效益說明、工程應用評價）、參考文獻等。
4.2畢業(yè)設計過程中的難點及解決辦法的總結
高職學生進行畢業(yè)設計，主要是培養(yǎng)學生綜合運用、鞏固與擴展所學的基礎理論和專業(yè)技能，培養(yǎng)學生獨立分析、解決實際問題的能力。如材料的選用能力、硬件的設計能力、軟件的設計能力、故障的排除能力、總結歸納能力、信息傳達能力、創(chuàng)新改造能力，以及嚴肅認真的工作作風等綜合能力。所以在畢業(yè)設計過程中的遇到的問題及解決問題的方法都可以做為學生以后工作的經(jīng)驗，如做開題報告時方案的確立方法、硬件系統(tǒng)設計時材料型號規(guī)格的選擇方法、材料的加工方法，以及系統(tǒng)軟、硬件的調(diào)試方法等，都應讓學生認真整理和總結?？偨Y畢業(yè)設計過程中的得與失是非常重要的一個環(huán)節(jié)。
本文介紹的是設計一個以AT89S52單片機為核心的手持抄表設備，應用于居民用電讀數(shù)抄表，設計整體包括下位機抄表儀和上位機管理系統(tǒng)兩部分。抄表儀的設計主要包括主控程序、矩形鍵盤、1602LCD液晶顯示屏、24C02F存儲、無線通信等模塊，抄表儀的基本工作流程是，首先和上位機管理系統(tǒng)通信，下載用戶信息，然后由工作人員攜帶到用戶住處，工作人員根據(jù)用戶住址查詢有關 用電情況，并且把用戶的用電度數(shù)記錄下來，最后回到工作地點上傳數(shù)據(jù)。文中詳細介紹了抄表儀的硬件設計思路、軟件設計。
【關鍵詞】AT89S52單片機;鍵盤;1602液晶顯示屏;24C02存儲器;無線通信模塊等。
1 該設計解決的關鍵問題
確定基于單片機手持抄表儀的總體方案，最小單片機系統(tǒng)、顯示模塊，存儲模塊，鍵盤模塊，無線通信模塊等的選擇，并通過相應數(shù)據(jù)線來完成的硬件電路部分。重點了解單片機最小系統(tǒng)與24C02存儲器以及1602LCD顯示屏的通信方式，以及最小單片機系統(tǒng)與PC機之間數(shù)據(jù)串口通訊過程。
本文采用AT89S52單片機與一些模塊相結合組成系統(tǒng)硬件的控制器并進行一系列的操作，包括1602LCD液晶屏顯示、MAX232串口通信，鍵盤掃描，24C02存儲等。并利用8051開發(fā)工具，PROTEUS仿真環(huán)境，keil C編程環(huán)境。
手持抄表儀的設計有硬件和軟件，該設計重點是抄表儀軟件的設計，因為硬件設計基本相同，所以的功能都是由軟件控制的。首先要弄清芯片的原理和使用方法，確定主控制器及外部器件，然后設計電路原理圖以及相應的軟件設計，并針對系統(tǒng)硬件和軟件之間要建立起來的通信協(xié)議，從而達到抄表的功能。
2 系統(tǒng)的總體設計
在實際手持抄表應用系統(tǒng)中，較多采用51系列單片機（如AT89S52）作為系統(tǒng)的主控制器。這種抄表儀價格較理想體積小，便于攜帶。較為符合對手持抄表的設計要求。鑒于設計中要求抄表數(shù)量不多且讀寫時序不太復雜，考慮采用實惠型的AT89S52單片機為核心制作抄表設備，單片機通過串口MAX232與微處理機結合，可以充分發(fā)揮微處理機的強大功能，組成實用的抄表讀寫系統(tǒng)。
硬件設計通用型的核心是單片機和PC機，同時還包括：鍵盤、LCD顯示屏、FLASH存儲、無線通信等模塊，單片機和PC機通過MAX232實現(xiàn)串行通訊。PC機主要完成的功能是接受由串口傳輸過來的數(shù)據(jù)，同時通過串行通訊口把規(guī)定的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機最小系統(tǒng)。
軟件設計的軟件主要包括主控單片機和PC機之間的通訊，LCD液晶顯示器顯示和驅動程序模塊，鍵盤掃描模塊，F(xiàn)LASH存儲模塊等部分組成，采用的軟件是：KEIL C編譯軟件和PROTEUS仿真軟件。
PC機與單片機之間的通訊一般采用中斷方式工作，其數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)傳輸速率、串口選擇方式和定時器方式等應具體根據(jù)不同的系統(tǒng)、設計要求和系統(tǒng)軟件的設計方法而確定。
3 系統(tǒng)的硬件設計
3.1 24C02存儲器
在該系統(tǒng)的設計中，由于52單片機的內(nèi)存比較小，在進行實際的抄表中，無法存儲更多的數(shù)據(jù)，因此設計了一個外擴存儲器24C02，以便能夠把所需要的各種數(shù)據(jù)和資料準確無誤的全部保存下來，而且24C02有一個特性是非常明顯的，在掉電之后數(shù)據(jù)還能夠繼續(xù)保存里，不會使數(shù)據(jù)丟失。
3.2 顯示模塊
本系統(tǒng)所選顯示器為1602液晶顯示器，顯示模塊是當計算機把用戶數(shù)據(jù)通過串口傳到單片機最小系統(tǒng)時，通過按鍵操作，把對應的用戶信息調(diào)用出來顯示在1602液晶顯示器上，然后把對應電表數(shù)用鍵盤輸入進去，同時也顯示出來的過程，該顯示器有專門的讀寫程序，在進行軟件設計時，能夠和鍵盤等模塊很好的結合起來，操作起來比較容易一些，也非常符合該系統(tǒng)的整天設計要求
3.3 鍵盤模塊
人機交互對話最通用的方法就是通過鍵盤和LCD顯示進行的，操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。鍵盤模塊的好壞，直接關系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對于該系統(tǒng)的設計，鍵盤的作用是我們通過在軟件設計的程序中，把每個按鍵賦予不同的功能，然后在進行操作的時候只需按下想要實現(xiàn)的功能的鍵位就行了，本系統(tǒng)選用的是4*4的矩形鍵盤，其中有10個鍵位是0到9的數(shù)字鍵位，一個存儲鍵位，一個讀取鍵位等功能鍵。
3.4 串口通信
本設計應用的通信芯片為MAX232具有很強的抗共模干擾的能力。MAX232接口芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5v單電源供電。
該系統(tǒng)設計串口通信的目的就是為了單片機和上位機進行通信，把存儲在存儲器中的用戶數(shù)據(jù)和資料，通過串口通信，準確無誤的傳送到上位機中，然后上位機把資料保存起來。
4 系統(tǒng)的程序設計
4.1 鍵盤掃描程序
4.2 液晶屏初始化程序
（1）液晶屏初始化程序
（2）液晶屏顯示和讀寫程序
4.3 24C02存儲器初始化程序
（1）位傳輸
（2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖止?jié)格式
（3）I2C數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
（4）讀寫程序
4.4 主程序設計
4.5 串口通信設計
（1）串行通信設計
（2）串行口控制寄存器 SCON
5 結論
近幾年來，隨著抄表儀應用領域的迅猛擴展，特別是無線抄表儀和手持抄表儀的發(fā)展，使電力部門在運營方面取得了很大的進步。本論文所設計的抄表儀系統(tǒng)本著提高效率，提高管理水平，實現(xiàn)多種功能的原則而設計，全面提高電力部門的效率，減少在抄表過程中出現(xiàn)的各種問題。它主要應用于住宅小區(qū)、樓宇、酒店等用電場所。在從事本論文的研究和設計期間，主要開展了以下幾方面的工作：
（1）根據(jù)預先設計的方案和結合實際情況，選擇比較合適的元器件，例如：1602液晶顯示器，AT89S52單片機，矩形鍵盤，MAX232串行接口，24C02存儲器，等。根據(jù)功能需求，進行了硬件系統(tǒng)設計和構造。
1)初始設置模塊具有設置系(部)名稱、準畢業(yè)學生信息導入、指導教師信息管理與維護、課題申請時間段設置、畢業(yè)選題時間段設置、畢業(yè)設計學生年級設置、專業(yè)維護等功能。其中課題申請時間段設置功能模塊用于設置教師上報課題的具體時間，即在該時間段內(nèi)教師可以進行畢業(yè)設計課題材料的申報，為學生下一步選題提供參考課題;畢業(yè)選題時間段設置功能模塊用于設置學生選擇課題的時間，即在該時間段內(nèi)學生可以進行畢業(yè)設計課題的選擇，其他時間段內(nèi)課題選擇處于鎖定狀態(tài)。
2)學生資格審查模塊具有查看有畢業(yè)設計資格的學生信息、取消或設定學生選題資格、導出有選題資格的學生信息等功能。
3)申報課題審核模塊的功能是管理員對教師申報的畢業(yè)設計課題進行審核，被審核通過的課題才允許學生選擇。
4)課題雙選信息管理模塊具有教師申報課題被選管理、教師申報課題未被選管理、已經(jīng)選題學生信息管理、未選題學生信息管理等功能。管理員通過該子系統(tǒng)動態(tài)管理學生對課題的選擇和教師對學生的挑擇，了解雙向選擇的具體情況。
5)公告管理及模塊的功能是管理員畢業(yè)設計的有關通知與公告，供教師、學生查看。
6)文檔(表格)資料模塊的功能是管理員中期檢查表、指導教師評審表等一系列的畢業(yè)設計材料，供教師、學生下載。
7)數(shù)據(jù)歸檔模塊的功能是接收教師提交的學生設計或論文等歸檔材料。
8)學生、教師賬戶維護模塊的功能是對學生、教師個人信息、賬戶及密碼等設置與維護。
9)管理員信息維護模塊的功能是對管理員個人信息、賬戶及密碼等設置與維護。
教師管理子系統(tǒng)功能
1)課題申報模塊包括“課題申報”和“我的課題”等子模塊?！罢n題申報”子模塊的功能是教師申報課題材料，該課題材料通過管理員審核通過后，供本年度有畢業(yè)設計資格的學生選擇;“我的課題”子模塊的功能是教師查看本人申報的課題及材料。
2)查看畢業(yè)設計題目模塊的功能是查看本單位教師上報的管理員審核通過的供學生選擇的所有課題的詳細材料。
3)選題管理模塊包括被選課題和未被選課題管理等子模塊。通過該模塊，在學生選題時間段，教師可以動態(tài)地管理課題的選擇，并對申請選擇該課題的學生進行挑選。
4)填寫()任務書模塊的功能是教師對應課題的任務書，供學生使用。
5)接收開題報告模塊的功能是教師接收學生上報的開題報告、英文翻譯等課題支撐材料，并下載審核。
6)網(wǎng)上答疑模塊具有查看學生疑問、教師答疑等功能。通過該模塊，教師和學生可以進行在線交流。
7)查看管理員通知(公告)模塊的功能是教師查看管理員的畢業(yè)設計的有關通知與公告。
8)下載文檔(表格)材料模塊的功能是對管理員的中期檢查表、指導教師評審表等一系列的畢業(yè)設計材料進行下載。
9)設計材料審核模塊的功能是審核學生在課題設計、論文撰寫過程中提交的畢業(yè)設計等材料。
10)審核論文正式稿模塊的功能是對學生提交的畢業(yè)設計文稿最終材料進行審核、確認和下載等。
11)上傳歸檔數(shù)據(jù)模塊的功能是對任務書、開題報告(英文翻譯)、論文正式稿等畢業(yè)設計的最后材料進行歸檔。
12)個人信息維護模塊的功能是對教師個人信息、賬戶及密碼等設置與維護。
學生管理子系統(tǒng)功能
1)查詢畢業(yè)設計題目模塊的功能是對教師上報的管理員審核通過的供學生選擇的所有課題的詳細信息進行查看，該子系統(tǒng)為學生選擇課題提供前期準備。
2)畢業(yè)設計選題模塊的功能是學生對畢業(yè)設計進行挑選。
3)查看任務書模塊的功能是對教師對應課題的任務書進行查看，并根據(jù)任務書安排畢業(yè)設計的各項任務。
4)提交開題報告模塊的功能是提交學生上報的該課題的開題報告、英文翻譯等課題材料，供教師審核。
5)網(wǎng)上答疑模塊具有疑問提交、查看答疑和我的疑問等功能。通過該模塊，教師和學生可以進行在線交流。
6)查看通知(公告)模塊的功能是學生查看管理員的畢業(yè)設計的有關通知與公告。
7)下載文檔(表格)材料模塊的功能是對管理員的中期檢查表、指導教師評審表等一系列的畢業(yè)設計材料進行下載。
8)提交論文正式稿模塊的功能是提交學生的設計文稿等最終材料。
9)個人信息維護模塊的功能是對學生人信息、賬戶及密碼等設置與維護。
系統(tǒng)設計與實施中的重點和難點
1系統(tǒng)設計及實施平臺選擇
高校畢業(yè)設計管理信息系統(tǒng)依托校園網(wǎng)，以Internet作為網(wǎng)絡平臺，需要考慮的網(wǎng)絡平臺包括網(wǎng)絡硬件平臺、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、Internet服務器軟件、客戶機軟件等，高校畢業(yè)設計管理信息系統(tǒng)體系結構圖如圖2所示。本系統(tǒng)采用MicrosoftVisualStudio2008的ASP．Net(c#)作為B/S模式下的前臺開發(fā)工具，LINQ作為B端的數(shù)據(jù)訪問技術，SQLServer2005作為DBMS。
2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計
根據(jù)系統(tǒng)的需求，高校畢業(yè)設計管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計如圖3所示。圖3中，student表是學生的基本信息表;teacher表是教師的基本信息表;admin表是管理員的基本信息表;subjects表是畢業(yè)設計課題的基本信息表;mailinfo表是學生畢業(yè)設計任務書、開題報告、網(wǎng)上答疑和論文材料等的信息表;authority表是學生、教師和管理員授權目錄樹的信息表;basesystemdata表是系統(tǒng)基本信息維護表;publicnotice表是畢業(yè)設計通知信息表;profession表是學生所屬專業(yè)基本信息表;chosensubject表是畢業(yè)設計選題登記表;downloadzone表是畢業(yè)設計材料下載信息表。每個數(shù)據(jù)庫表都規(guī)范到BCNF中，它消除了插入異常，刪除異常，修改復雜，減少了數(shù)據(jù)冗余，達到數(shù)據(jù)庫設計對函數(shù)依賴模式分解的最高程度和要求。
3學生選題并發(fā)處理的實施
高校畢業(yè)設計管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫被所有學生所共享，在學生選題時，存在多個學生同時選擇同一課題的情況。如果該處理不進行并發(fā)控制，就會出現(xiàn)選擇該課題的學生人數(shù)遠遠超過該課題允許的最大選題人數(shù)，也就是說，若對并發(fā)操作不加控制就可能會產(chǎn)生存取和存儲不正確的數(shù)據(jù)，破壞了數(shù)據(jù)庫的一致性。因此，高校畢業(yè)設計管理信息系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機制來處理學生的選題操作。
實現(xiàn)學生選題操作并發(fā)控制的具體過程及對應存儲過程代碼描述如下:該存儲過程把查詢該課題允許的最大選題人數(shù)及該課題當前已經(jīng)選題的學生人數(shù)、選題登記、更改該課題當前已經(jīng)選題的學生人數(shù)等數(shù)據(jù)庫操作設置為一個事務，使得這些操作具有原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性，從而保證學生的選題操作能正確并發(fā)處理。
結束語
