时间:2023-03-27 16:50:42
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摘要随着电子技术的发展,相敏轨道电路接收信号处理装置已逐步实現电子化,以电子接收器代替以前的机械式二元二位继电器,彻底解决了原继电器接点卡阻、抗电气化干扰能力不强、返还系数低等问题。目前广泛使用的微电子接收器都是使用单片机来处理信息,对输入信号采用升压方式进行采样处理,虽提高了信号强度,但是不利于防止输入高压损坏接收器;且每个接收器仅采用单一信号处理通道进行信号分析处理,并由其输出信号驱动轨道继电器动作,接收器的安全性、可靠性和抗干扰能力有待提高;另外,现有接收器故障后相关电气参数不能实时监测;前述不足以影响到轨道电路的整体可靠性和可用性。因此,本文提出了一种基于DSP的新型微电子接收器,以提高微电子接收器的可用性、可靠性及安全性。
关键词电子技术;25Hz轨道电路;接收器
1系统原理
1.1接收器冗余结构
图1新型微电子接收器(0.5+0.5方案)的冗余结构图
接收器的冗余结构图,每台接收器同时进行两个轨道区段(区段A和区段B)的轨道电路信号和局部电源信号的处理,相邻两个轨道区段可共用两台接收器,这两台接收器中的任一正常工作,均可正常处理这两个轨道区段信号,并驱动这两个轨道区段的后级轨道继电器动作。如图1所示,相对于目前的接收器冗余方案,新型微电子接收器的冗余方案可使每个轨道区段节省一个接收器,从而降低建设成本。在接收器冗余结构图中,当接收器1和接收器2中的某一个发生故障时,若另一个接收器能够正常工作即可确保轨道区段信号的正常处理;同时可以通过接收器的自检功能发出报警,提醒维护人员及时更换故障接收器,从而提高轨道电路的整体可用性。
1.2接收器二取二原理
接收器系统内部采用独立的双套硬件和双套软件,实现一路信号,两路处理,最终通过安全与门判决,输出判决结果。当无论是接收器哪一套硬件或软件出现问题,两路处理结果不一致时,系统输出判决都是导向安全的结果。且仅当两路信号处理的结果完全一致时,安全与门输出相同结果。
2系统构成
如图2所示,新型接收器核心处理部分采用双DSP芯片构成二取二安全结构。主从DSP同时处理轨道电路信号和局部电源信号,分别输出判决信号;将主从DSP的判决结果进行与运算,如果主从DSP的判决信号不一致,接收器输出信号将保持轨道继电器处在落下状态;只有当主从DSP的判决信号一致且满足轨道区段空闲条件时,接收器才会输出驱动轨道继电器吸起的信号,显示轨道区段处于空闲状态;主从DSP任一故障,接收器均不能输出驱动轨道继电器吸起的信号,从而提高接收器安全性。
新型接收器电路模块包括:局部输入隔离电路、轨道输入防雷电路、输入信号采集电路、数据处理电路(DSP芯片)、安全与门电路、输出控制电路、电源电路、通信电路和显示与告警电路。
输入隔离:采用电流互感器将轨道信号和局部信号与后级信号处理模块进行电磁隔离,隔离变压器采用降压方式,当输入的信号出现大的冲击或干扰时,通过变压器进行衰减,加载在后级信号处理电路上的信号将被衰减,对后级信号处理电路起到防护作用。
轨道输入防雷电路:采取大功率双向瞬态防雷管,实现对输入雷电和浪涌的防护。
输入采集电路:将输入交流信号的负半周信号抬高到零电平以上,满足后级单电源工作运放的输入要求,单电源工作可减小器件功耗。
数据处理电路:把输入的25Hz轨道和局部模拟信号通过芯片自带的A/D模数转换器转换为数字信号,对转换后的数字信号进行分析处理,测出轨道输入的25Hz信号幅值及轨道信号与局部信号的相位差,在主处理器采集从处理器的输出信号和后级输出控制电路的输出信号并经其判断接收器正常后,再由主处理器控制显示告警电路,并由主处理器将相关数据通过接收器的通讯电路送监测分机。
安全与门电路:比较主从DSP输出信号,经安全与门判决二者一致方能向后级输出控制电路送出有效信号。
输出控制电路:采用开关电源方式输出驱动轨道继电器的直流电压信号。
通信电路:采用总线方式,向集中监测分机传送25Hz相敏轨道电路接收器采集到的轨道交流电压值、相位角和接收器的工作状态等信息。
显示与告警电路:显示接收器自身工作状态及接收器所处理轨道区段的占用与空闲状态,显示接收器DC24V工作电源及局部电源的正常或故障状态。
3结束语
新型接收器将实现接收器工作状态和轨道电路电气参数的实时在线监测,提高运营维护效率,降低维护人员劳动强度,同时,根据新型25Hz相敏轨道电路接收器的功能和特点,可减少现有接收器和轨道架的数量,大量地减少室内配线,初步分析可节约建设成本约20%。
微电子毕业论文范文模板(二):微电子控制机电设备在工业中的具体应用论文
摘要:在科学技术快速进步的背景下,工业自动化水平取得了比较明显的提升,在机械制造方面表现的更加明显,基于各种因素的影响,微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此,本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用,希望能够为实际提供良好的借鉴意义,以供参考。
关键词:微电子;机电设备;工业;应用探讨
信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来,所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合,再综合应用于实际的综合技术,现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点:第一,直接控制机械工业生产过程;第二,机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试,进行测试结果的显示记录,在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标;第三,进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择,怎样设计硬件系统,怎样组织软件开发,怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的,也是值得探索的
课题。
1微电子控制机电设备系统的组成和原理
在某微电子控制机电系统当中,主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中,管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量,接着将数据信号向PLC当中传送,并且通过PLC进行分析和计算,将信号发送信号控制器,通过信号控制器来控制水泵运转,在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合,并且对变频器的输出频率进行确认,输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义,和系统的控制息息相关,在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化,主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算,可以有效的调节循环泵的频率,合理的分配能源,让工作的效率提高,起到节约资源的作用。
2微电子控制机电设备在工业中的具体应用
1)可编程序控制器(PLC)的应用。从PLC的角度进行分析,其主要优势在于具有很强的控制能力,而且稳定性较高,机身体积相对较小,可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中,因为机电设备往往会占据一定的面积,如果想让其厂房中的占比较高,就一定要注意让厂房的空余面积加大,尽量让控制器的数量减少,让机电设备的数量增多,与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比,其他的控制系统可以节约资源,让工业生产的成本支出降低,让企业的经济效益增加,由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合,可以灵活方便的在厂房当中进行布设,让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化,对设备维护中耗费的人力物力进行控制,减少人力输出,可以将人力有效的分配到工业生产当中,让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间
进行连接,有效的监控工业生产,可以动态化的监控生产的全过程,确保在生产过程中,第一时间解决生产时产生的故障,避免由于机械故障而导致生产进度停滞,让设备的维护开支得到控制,PLC的计算速度很快,可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制,有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题,PLC还可以进行相关的升级,伴随当前经济快速发展,就算生产线当中的产品产生了变动,只需要正确的调整,控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。
相比于其他编程操作,PLC控制器在编程的过程中较为方便,员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧,在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单,可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作,由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言,就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解,当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。
2)变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类,手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为,经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比,PLC控制可节电,更好进行水泵磨损控制,在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。
第一,和传统正弦波控制技术相比,因变频器用到了电压空间矢量控制技术,先进性和独特性在性能上得到充分凸显,同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征,这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二,变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式,功能完善,可输入多种模拟信号(如电流、电压、频率等效范围检测,转速追踪等);并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三,因变频器全系列元件应用的是西门子产品,有极强的保护性能,可靠稳定,能很好的避免过流、短路、过压等问题,确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性,产品质量好,设定简单等使得其有更强的适用性。
3)电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候,保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中,应该采取边安装边测电的方式,这样更能使电流稳定,这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后,不要急着通电,应该先再次检查电路是否安装正确,查看是否有少安装或者多安装的情况。另外,测量一下接触元器件的连接点,这样可以发现一些接触不良的地方,若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用,在安装电路的时候,一定要小心谨慎,综合考虑多方面因素,不要遗漏一些小问题,有时一些小问题也可能出大错,保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路,查看电路有无正确安装,或存在设备多安装或少安装的现象,同时应认真检测每个接触元器件连接点,明确有无接触不良或短路现象,若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下:
微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此,学习微电子,认识微电子,使用微电子,发展微电子,是信息社会发展过程中,当代大学生所渴求的一个重要课程。生活在当代的人们,没有不使用微电子技术产品的,如人们每天随身携带的手机;工作中使用的笔记本电脑,乘坐公交、地铁的IC卡,孩子玩的智能电子玩具,在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等,这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大,但你要看到它如何工作却相当难,例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片—它的名字叫存储器,是电脑的记忆部分,上面有许许多多小单元,它与神经细胞类似,这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一,再例如你手中的电话,将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你,就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方,甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S,即以光速进行传送,可实现双方及时通信。“微电子”不是“微型的电子”,其完整的名字应该是“微型电子电路”,微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用,是使我们的社会高速信息化,并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。
1.2微电子技术的基础材料——取之不尽的硅
位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料,硅的优点是工作温度高,可达200摄氏度;二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜,这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜,从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路,而氧化硅层又是一种很好的绝缘体,在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外,氧化硅膜还是一种很好的保护膜,它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展,简化了工艺程序,降低了制造成本,改善了可靠性,并大大提高了集成度,使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。
1.3集成电路的发展过程
20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题,制成了固体电路块—集成电路。从此,集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路,集成电路的分类方法很多,按领域可分为:通用集成电路和专用集成电路;按电路功能可分为:数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路;按器件结构可分为:MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路;按集成电路集成度可分为:小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。随着微电子技术的发展,出现了集成电路(IC),集成电路是微电子学的研究对象,其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。
1.4走进人们生活的微电子
IC卡,是现代微电子技术的结晶,是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡,它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器,它实际上具有微电脑功能,不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力,而且还具备其他逻辑处理能力,还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。IC卡在人们工作生活中无处不在,广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面,例如:移动电话卡,付费电视卡,公交卡,地铁卡,电子钱包,识别卡,健康卡,门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。随着IC技术的成熟,IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大,运算功能越来越强,保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别,资料(如电话号码、主要数据、密码等)存储,现金支付等功能已非难事,“手持一卡走遍天下”将会成为现实。
2.微电子技术发展的新领域
微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃,渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透,使得微电子出现了一些新领域。
2.1微机电系统
MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成,主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分,它融合多种微细加工技术,并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。当前,常用的制作MEMS器件的技术主要由三种:一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段,即利用大机械制造小机械,再利用小机械制造微机械的方法,可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置,如微型机器人,微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工,形成硅基MEMS器件,它与传统IC工艺兼容,可以实现微机械和微电子的系统集成,而且适合于批量生产,已成为目前MEMS的主流技术,第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻,电铸如塑造)技术,它是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法,人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。MEMS的应用领域十分广泛,在信息技术,航空航天,科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。
2.2生物芯片
生物芯片(Biochip)将微电子技术与生物科学相结合的产物,它以生物科学基础,利用生物体、生物组织或细胞功能,在固体芯片表面构建微分析单元,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维,不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合,采用微电子加工技术,在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化,对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。
2.3纳米电子技术
在半导体领域中,利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件,如:高电子迁移晶体管(HEMT),异质结双极晶体管(HBT),低阈值电流量子激光器等。在半导体超薄层中,主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应,已在研制新器件时得到不同程度的应用。(1)在FET中,采用异质结构,利用电子的量子限定效应,可使施主杂质与电子空间分离,从而消除了杂质散射,获得高电子迁移率,这种晶体管,在低场下有高跨度,工作频率,进入毫米波,有极好的噪声特性。(2)利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路,不仅可以减小所需晶体管数目,还有利于实现低功耗和高速化。(3)制成新型光探测器。在量子阱内,电子可形成多个能级,利用能级间跃迁,可制成红外线探测器。利用量子线、量子点结构作激光器的有源区,比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中,当电子通过隧道结时,隧道势垒两侧的电位差发生变化,如果势垒的静电能量的变化比热能还大,那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理,可制作放大器件,振荡器件或存储器件。量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。
2.课程资源使用方便
在“微课”中的教学内容基本上都是主题明确完整的,都是将与电子商务相关的视频作为教学的主线,对其进行教案的设计,搜集课堂上所能使用的课件与素材,同时还能够对任课教师的教学进行反思改进,考虑学生的意见,然后形成相应的电子商务资源包,构造完整的教学资源环境。
3.如何让“微课”在电子商务课程上发挥出更重要的作用
3.1构建出更容易操作的“微课”学习平台根据相关的脑科学家的研究,人能够集中注意力进行工作的时间为10分钟左右,超过这个时间,人类的大脑就不能再次进行有效的工作,因此电子商务课程的“微课”设计时长一般都不会超过10分钟,最好的是3至5分钟,因为只有这样才能保证学生的学习效率。事实证明,视频时间超过10分钟的话,就会导致学生没有学习兴趣,产生厌烦的态度。不仅如此,如果相关的“微课”学习平台的造作过于复杂的话,就有可能造成时间上的浪费,因此也就需要相关的工作人员构建出更容易操作的学习平台,使其能够进行更好的操作与学习。
3.2将“微课”学习进行更深层次上的开放由于“微课”属于开放性的学习资料,再加上电子商务课程自身的开放性,这就要求相关平台的开放程度足够大,才能支撑起电子商务课程的学习。如果开放性的程度较低的话,就无法保证相关课程软件的升级,导致电子商务课程在“微课”上的知识不能得到有效传播。因此,要想保证“微课”得到学生们的支持,就必须将“微课”学习进行更深层次上的开放,使更多的教师能够应用“微课”进行电子商业课程的教授。然而,如果只是将“微课”进行表层的开放也是远远不够的,要能够将课程视频的代码直接嵌入并开放,要能够将“微课”平台分享到空间、“博客”或者是“微博”上面,使更多的人能够看到相关的教学课程。
3.3扩大“微课”引导的吸引力相关的任课教师要能够将“微课”引导的吸引力进行扩大,使高校的学生在学习电子商务课程的时候产生更大的学习兴趣。扩大“微课”的吸引力主要指的是扩大其引导方面的能力,而不是平台本身的能力。仅仅依靠“微课”平台,也许能够短时间内吸引更多的学生,但是他们的关注点也仅仅是“微课”这一平台,一旦时间长了,学生就会对其失去兴趣,这样对电子商务的课程学习没有多大好处。因此,要不断地提高“微课”在娱乐方面的能力,创造一些与电子商业课程相关的小游戏,将游戏对高校学生进行开放,而且还要能够方便学生的操作,这样就能够提高电子商务课程的有趣性。不仅如此,还要能够不断地吸引更多的电子商务专业的学生进行“微课”的学习,不能将相关的课程当作私有,要和更多的学生进行交流沟通,使不同学生、教师之间能够进行电子商务课程的学习交流,使其能够投入更大的学习热情。
1根据岗位需求开设课程
以厦门人才网为例,按“岗位名”搜索“电子商务”一周内的招聘信息,出现1470条记录,经对这些招聘信息分析,目前对电子商务专业人才的岗位需求主要有技术类、商务类、管理类及数据分析类。根据市场人才能力需求的层次分析,确定的知识点,结合电子商务专业学科知识体系,确定知识单元、知识模块的思路,进行课程的细化和调整。
2创新创业教育与专业课相结合
将创业思想融入思政理论等公共基础课程中,培养学生的创业意识和创业理念。开设《创业基础》,培养学生的创业知识和创业能力。专业课程中增加创新创业模块,在电子商务网站建设、网络营销与策划、网络广告等专业课程中增加创新创业知识模块,通过案例分析、项目策划等教学形式,培养学生的岗位创业能力。
3凝练具有特色
选修课将社会需求、学生意愿和学校资源这三方面因素综合起来,设立电子商务技术、电子商务运营及跨境电子商务三个选修方向。电子商务技术方向,使学生深入掌握电子商务开台开发技术,主要开设《电子商务系统分析与设计》、《C#程序设计》、《Java技术》、《移动商务技术与应用》课程。电子商务运营方向,主要开设《客户关系管理》、《网络广告实务》、《电子商务项目管理》、《商务数据分析》课程。跨境电子商务方向,主要开设《国际贸易实务》、《外贸英语函电》、《国际金融与结算》课程。
二、实践课程体系优化
实践教学是培养学生应用能力、创新能力的重要环节,也是提高学生综合素质的最直接、最有效的方式。
1建立完善的实践课程体系
建立课程内实验、独立课程、实习及实践项目四个层次的实践课程体系。课程内实验以学生掌握某一知识点、知识模块,以及培养单项知识的应用能力为目标;独立课程包括实践类课程和课程设计两种形式,以培养学生的适应综合应用能力为目标;实习分为认识实习、社会调查、专业实习及毕业实习,以提高学生的岗位就业能力为目标;实践项目包括创新性实验项目、学科竞赛项目和校企合作项目,以培养学生的岗位创新创业能力为目标。
2强化独立课程
实践独立课程包括实践课程及课程设计两种形式。实践课程是通过学生的一系列相互关联的实践操作,掌握某一领域、某一岗位所需的具体技术,目的是培养学生的实践操作能力。目前设置《多媒体技术》、《搜索引擎优化》2门独立实践课程。《多媒体技术》教授学生应用Photoshop软件进行图像图片处理,通过大量的实践操作,使学生具体图像优化、图片处理的能力,可以从事网站美工、网店产品拍摄等相关工作。《搜索引擎优化》以百度搜索为例,教授关键字优化、链接优化、流量分析等具体操作,使学生具备搜索引人优化方法的选择、具体实现以及效果的评估,将来可以从事SEO工程师等相关工作。课程设计是在教师的指导下,以任务下达的形式,由学生独立完成。目前开设《程序设计》及《电子商务网站建设》2门课程设计。《程序设计》课程设计是应用数据库技术、技术开发基于C/S架构的信息系统,使学生掌握基本的软件开发的方法,具备一定的程序设计的能力。《电子商务网站建设》课程设计是应用技术,建设基于B/S架构的电子商务平台,包括用户注册、商品展示、购物车管理、订单管理等电子商务商务业务过程,使学生具备基本的电子商务网站建设的能力。
3实习实践项目与企业相结合
实习包括电子商务运营认识实习、电子商务调查分析、电子商务岗位体验实习及电子商务顶岗位实习。电子商务运营认识实习使学生了解电子商务运营的基本流程,带领学生参观相关企业,聘请企业经理人开设讲座。电子商务调查分析,是在老师的指导下,针对电子商务相关问题进行社会调查,进行一定的分析,从而培养学生观查问题、分析问题、提出解决方法的能力。电子商务岗位体验实习根据校外企业实习基地所提供的实际岗位,进行短期的顶岗体验操作,主要有电子商务方案、物流、运营、订单管理、售后等岗位的体验,尤其是每年的“双十一”,各企业对学生有较大的需求。电子商务顶岗实习是以培养学生的岗位就业能力为目标,为期3个月左右的实际岗位操作,是学生密切接触社会的有效方法及途径。实践项目包括创新性实验项目、学科竞赛项目及校企合作合作项目。各类实践项目均是学生自由组建团队,聘请专业教师及企业导师共同指导,以项目的形式动作管理,以培养学生的岗位创业能力。
2 微服务和区域电子商务相关理论概述
2. 1 微服务的概念
微服务,对于一定范围、一定区域内所需求的供给以及后期的对于此类供给维护和保持。其主要针对的范围小,所供给的用户比较集中,周期较短,是一种新型的区域性的服务模式。
2. 2 微服务的特点
微服务的主要特性在于,客户稳定,对于区域内有限的用户和商业资源,集中围绕消费者而展开特性的服务,比如,区域内的客户是稳定的而且有限的,对于快速消费者来说,由于区域以及距离的影响,消费者生活必需品的购买必须来源于区域内供给。服务速度快。微服务体现在它的区域性上,有限的距离,有限的资源和客户。对于商品的供给速度会由于消费者的快速反应而产生,所以微服务是围绕当地的消费者产生的一系列消费与供给的形式。
2. 3 微服务的发展趋势
对于这种特定的区域内,有着学校以及周边所服务的商业圈,形成的产业链和服务链,对于区域内的经济起着极大的刺激作用。而作用和支配在区域的服务形式在这里起着关键的作用。以陕西省西安市长安区太乙宫西安翻译学院的周边商业圈和学生调查 (抽取 100 名学生) 为例,84. 3% 的学生在享受这种微服务; 对于微服务的发展趋势而言: 市场需求大,可优化强。对于市场需求大指的就是在区域范围内开发新的用户以及对于外来客户的到来的短暂服务的供给。可优化性强就是所谓的微服务的模式和技术方面的提升,比如: 将微服务与电子商务相结合,这就是一个很好的契机。
2. 4 区域电子商务的概念
所谓的区域电子商务,就是以区域地理环境为基础,建立在本地区内的一个服务于当地所发生的一些电子贸易交易经济以网络为平台的处理活动。同时,区域电子商务也是指所有商业活动在网络上发生的产物。
2. 5 区域电子商务的发展趋势
区域性电子商务在区域经济的带动下,使得区域的交易以及商业活动更加频繁,再加上当地政策的支持下,有成本小、服务范围广及效果好的优点。区域电子商务立足本地集中区域特色行业与产品,是区域经济、文化、地域品牌最好的宣传平台。企业可以利用区域电子商务平台了解政策信息,掌握经济数据,提升企业的国际市场竞争力,有效避免企业低价竞销对整体行业的冲击,提升区域商业圈的升级。
2. 6 微服务与区域电子商务的关系
微服务与电子商务的关系在区域经济发展中服务产业作为基础性产业已经成为区域经济发展产业结构体系的重要组成部分,其发展水平极大地影响着区域经济的运行成本和发展水平,区域物流的定义是指货物在两个或两个以上的国家或地区的区域范围内从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要将区域内产品供给以微物流的模式体现,简化了其包装运输、储存、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等基本物流功能,使得服务的整个过程更加简单快速。电子商务作为一种新的经济模式,其发展与电子商务的关系十分密切,微服务有助于电子商务的实现,电子商务对微服务的影响也极为巨大,这种关系可以理解为微服务自身的矛盾促使其发展,而电子商务为它提供了解决这种矛盾的手段,反之电子商务在其自身发展中也存在矛盾,这就需要区域微服务提供相应的解决手段。①②
3 以西安翻译学院为例,分析区域内经济发展
的现状和问题西安翻译学院地处陕西省西安市长安区太乙宫镇,是一个处于三环开外的民办院校,到市区大约 24 公里,只有一趟公交 905 到市区,要经过 40 多站的路程,其附近有着丰厚的旅游资源如丰裕口、翠华山国际森林地质公园、南五台山等风景区,对于西安翻译学院外的商业圈也是相当的丰富和繁荣,大小商家有 200 多家,其中包括餐饮、娱乐、购物、教学等一系列的商业类型。西安翻译学院的管理模式是周一到周五为封闭管理。周六、周日为周末休息,因此,封闭期间对于商品的购买往往都是通过电话联系附近的商家,这是对于做的比较好的商家其推广力度比较大,使其知名度也比较大,所以同学对于其需求也比较频繁点,周末学校开放,学生可以外出实际购物。目前对于电子商务的快速发展,以及手机革命的跟进,每年开学的智能手机的推广和销售,基本上 98% 的学生在使用智能手机,为手机网购提供了很大机会,而对于电子商务消费的调查,西安翻译学院的学生在进行购买的时候由于学校位置的原因,有 78% 的人选择网购,22% 的人选择周末去市区卖场消费购物,所以对于微服务电子商务平台在西安翻译学院区域内的经济发展很有前景和市场。据了解,周内的话只有几家商家在正常的运转,其他的商家由于推广力度比较弱,生意一般。西安翻译学院附近整体的商圈周内是停滞的,正常运转就要等到周末,如何在周内促进消费和周末大力消费就成为了一个很严峻的问题。西安翻译学院区域内经济的发展问题主要存在于: 消费周期性的不协调: 周内生意上基本停滞,周末生意比较活跃; 发展模式的单一: 主要是附近的商家对于其他渠道的营销有所封闭,就拿电子商务来说,对于商家往往缺乏营销和管理上的经验,对于网店只是开了之后而对于网店运作出现了问题,总结下来电子商务的意识和知识不是很了解。
4 微服务电子商务平台对于商业圈的作用
微服务电子商务平台主要是邀请西安翻译学院区域内的商家入户,对商家的电子商务渠道销售的开发和运作,为商家提供技术和渠道营销上的支持,针对其商铺对于产品进行推广和营销,扩宽其销售模式的渠道,增大销售力度,对于在微服务电子商务平台入户,有效的和校内消费市场的对接,使得通过微服务电子商务平台的商家和消费者可以近距离、快速、有效的发生商品的流转,促进了校内校外的资源流通的同时,大大降低了周内生意停滞的现象,有效地协调了消费周期。微服务电子商务平台对于区域内商品快速的流通,以及通过学校和当地政府的大力监管,对于商品的安全质量,通过校内学校相关监管部门和校外政府监管部门相互协调,对于消费的安全性有了绝对的保证,杜绝了消费欺诈的问题。微服务电子商务平台也是大学生创业和学习的一个电子商务,有效地吸收了学校内相关电子商务人才,丰富了电子商务课程,最终促进了区域内的和谐发展。微服务电子商务平台利用电子化手段,利用互联网技术完成物流全过程的协调、控制和管理,实现从网络前端到最终客户端的所有中间过程服务,最显著的特点是利用各种软件技术与物流服务的融合应用,是信息流、资金流和物流服务三者的统一,微服务电子商务所实现的是物流服务组织方式、交易方式、管理方式、服务方式的电子化。微服务电子商务平台将是由学校、当地社区政府、商家组成的一种集约化、信息化的服务平台,类似淘宝一样,但又精于淘宝,集合了当地所有卖家,出售各类产品,有着稳定的消费者和商品供给。而微服务电子商务平台所做的就是将区域内所有的商家集合起来,对于区域内消费者提供集中化和快速的服务。微服务电子商务平台的组成分为三个部分:
(1) 服务商家。服务商家所指的是一定范围内的商品供应商,比如餐馆、超市等。
(2) 电子商务运营。对于物流服务信息的采集,,以及对于需求商需求的引导与咨询,最终售后的服务等一些从商家到消费者的服务。
(3) 监管。这方面主要靠当地政府和学校的一系列的部门介入和管理,例如: 司法、工商等。
5 微服务电子商务平台的功能
微服务电子商务平台的功能主要分为:5. 1 服务活动的快速反应消费者通过微服务电子商务平台下单购买,商家进行所购买商品的包装和配送,这个过程在有限的距离上很快的响应完成,充分体现服务活动的快速反应。5. 2 商品信息功能所有被授权的当地商家都可根据预先协商的规则登录到微服务电子商务平台查询自己所提供的商品和需求购买的商品。
5. 3 商家信息整合功能
在信息交换的基础上,微服务电子商务平台可根据预先定义的商业规则,例如结合交换来的商品信息进行整理和,并可进行商品信息的包装。
5. 4 应用托管功能
微服务电子商务物流平台,统一建置一些符合当地商家运作需求的管理信息系统,如商品管理系统、服务信息管理系统、服务效果管理系统、资产管理系统等,以应用系统托管的模式向商家提供信息服务,可减免入网商家的建置成本。通过对微服务电子商务平台主要功能进行分析,在该体系结构下,用户可通过 Internet、局域网或电话等方式访问信息平台,进行相关需求信息的查询与购买,通过EDI 数据交换系统和门户系统反馈给入户商家,从而进行商品的配送。商品信息系统为用户提供了一个、查询相关商品信息的窗口,用户还可通过该系统定制信息,由于区域内学校以及政府的监管使得消费和服务透明化,由于距离和区域消费者的稳定和政府学校的统一管理,对于服务效果可以很好地进行反馈,使得平台服务质量有效提高,杜绝欺诈购物和商品质量的问题。
6 微服务电子商务平台建设的优势
6. 1 市场方面
微服务电子商务平台市场就是 “本土化”的商业环境。区域内的市场经济和多元化的合作模式,使得现在电子商务和服务发展模式正日益密切地相互结合起来,对于区域的市场,其经营范围以及商家服务辐射广度都有一定的标准,使得市场与区域服务相互紧密的联系,而在电子商务的支持下,使得区域的市场能够更加的活跃起来,流通更加迅速。
6. 2 供应链方面
微服务电子商务物流平台的供应链在于: 商流、信息流、资金流、技术流。在区域内,短时间的采集或者是采集方式的多样化源于区域性质,整个区域网的快捷性,减少了服务器等由于承载过量所导致的崩溃和瘫痪。对于区域物流电子商务平台的建设以及商家的支持,当地的政府和银行这方面要做出相应的支持和鼓励,刺激区域内经济的活跃发展; 对于区域的科技以及教育资源可以做到最大限度的利用,同时有助于区域内对这方面人才的培养。
6. 3 区域方面
微服务电子商务平台的建设是由当地政府学校组织、协同开发、实施共建平台机制。政府作为学校和政府平台的规划者和领导者,微服务电子商务平台的客户和消费者都主要来源于区域的固定人群; 区域的资源共享化和集约化; 区域基础设施以及政策的大力支持都是微服务电子商务平台区域优势所在。
1引言
综观人类社会发展的文明史,一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的,科学技术作为革命的力量,推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式,与材料和能源一起是人类社会的重要资源,但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用,更好地满足了人们对信息的需求;而网络化则使人们更为方便地交换信息,使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同,它具有极强的渗透性和基础性,它可以渗透和改造各种产业和行业,改变着人类的生产和生活方式,改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说,没有微电子技术的进步,就不可能有今天信息技术的蓬勃发展,微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史,实际上就是不断创新的过程,这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验,而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时,每一项重大发明又都开拓出一个新的领域,带来了新的巨大市场,对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新,才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始,与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文,所以有人认为,1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代(siliconage)〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新,没有创新,社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”,但经过这种破坏后,又将开始一个新的处于更高层次的创新循环,社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年,创新起到了决定性的作用,而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为:目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期,21世纪上半叶,也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面:以硅基CMOS电路为主流工艺;系统芯片(SystemOnAChip,SOC)为发展重点;量子电子器件和以分子(原子)自组装技术为基础的纳米电子学;与其他学科的结合诞生新的技术增长点,如MEMS,DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比,因此便要求提高芯片的集成度,这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例,沟道长度缩小可以提高集成电路的速度;同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸,提高集成度,从而在芯片上集成更多数目的晶体管,将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上;此外,随着集成度的提高,系统的速度和可靠性也大大提高,价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟,这样在器件尺寸缩小后,即使器件本身的性能没有提高,整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来,为了提高电子系统的性能,降低成本,微电子器件的特征尺寸不断缩小,加工精度不断提高,同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE.Moore1965年预言的摩尔定律,即每隔三年集成度增加4倍,特征尺寸缩小倍。在这期间,虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓,但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测,微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期,这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在,0.18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术,0.035微米乃至0.020微米的器件已在实验室中制备成功,研究工作已进入亚0.1微米技术阶段,相应的栅氧化层厚度只有2.0~1.0nm。预计到2010年,特征尺寸为0.05~0.07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪,起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展;但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律,一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间,硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外,全世界数以万亿美元计的设备和技术投入,已使硅基工艺形成非常强大的产业能力;同时,长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步,成为自然界100多种元素之最,这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用,人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0.030~0.015微米的“极限”之后,将是硅技术时代的结束,这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外,还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展,这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术,很多著名的微电子学家也预测,微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域,它仍将保持快速发展趋势,就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小,不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题,究其原因,主要是:对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上,这些理论适合于描述微米量级的微电子器件,但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用;在材料体系上,SiO2栅介质材料、多晶硅/硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约,已无法满足亚50纳米器件及电路的需求;同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求,必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括:基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件,新型器件结构,高k栅介质材料和新型栅结构,电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀,SOI、GeSi/Si等与硅基工艺兼容的新型电路,低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件(QED)和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术,可称之为“scalingdown”,与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面:
(1)量子电子器件(QED—QuantumElectronDevice)这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动,由于系统能量的改变和库仑作用,一个电子进入到一个势阱,则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高;由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低;由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间,所以速度很快;且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难,特别是制造大量的一致性器件很困难;对环境高度敏感,可靠性难以保证;在室温工作时要求电容极小(αF),要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此,目前可以认为它们的理论是清楚的,工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列(QCA—Quantum-dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成,至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快,功耗低,集成密度高。但难以制造,且对值置变化和大小改变都极为灵敏,0.05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强,可支持高密度电流,而热导性能类似于金刚石,能在高集成度时大大减小热耗散,性质类金属和半导体,特别是它有三种可能的杂交态,而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管(CNT)成为当前科研热点,从1991年发现以来,现在已有大量成果涌现,北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0.33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件,更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做,有待突破,离开实际应用还需较长时日!但这终究是一个诱人探索的领域,我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片(SystemOnAChip)是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路(IC)发展初期,电路设计都从器件的物理版图设计入手,后来出现了集成电路单元库(Cell-Lib),使得集成电路设计从器件级进入逻辑级,这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计,极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品,它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板(PCB)等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小,但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制,整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展,系统对电路的要求越来越高,传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时,由于IC设计与工艺技术水平提高,集成电路规模越来越大,复杂程度越来越高,已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108-109个晶体管,而且随着微电子制造技术的发展,21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代(即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps,注:1G=109、1T=1012、bps:每秒传输数据位数)。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下,出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片(SystemOnAChip,简称SOC)概念。
系统芯片(SOC)与集成电路(IC)的设计思想是不同的,它是微电子设计领域的一场革命,它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似,它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发,把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来,在单个(或少数几个)芯片上完成整个系统的功能,它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下(Top-Down)的。很多研究表明,与IC组成的系统相比,由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况,可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0.35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下,能够相当于采用0.18~0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能;还有,与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l~2个数量级。
对于系统芯片(SOC)的发展,主要有三个关键的支持技术。
(1)软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论(FunctionalPartitionTheory),这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
(2)IP模块库问题。IP模块有三种,即软核,主要是功能描述;固核,主要为结构设计;和硬核,基于工艺的物理设计、与工艺相关,并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A/D、D/A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础,在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线(Fabless)公司的基础上,90年代后期又出现了一些无芯片(Chipless)的公司,专门销售IP模块。
(3)模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术(gluelogictechnologies)和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前,SOC技术已经崭露头角,21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域,需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革,例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中,由于射频、存储器件的加入,其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构,因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外,为了实现胶联逻辑(GlueLogic)新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点,这方面的典型例子便是MEMS(微机电系统)技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的,后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合,实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来,它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号,把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号,而且还可以通过电子系统控制这些信号,发出指令并完成该指令。从广义上讲,MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域,它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域,如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统(ABS)、稳定控制和玩具;微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护;信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用;同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子,可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高,目前正处在技术发展时期,再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年,全世界MEMS的市场达到120到140亿美元,而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前,MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期,其电路在今天看来是很简单的,应用也非常有限,以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资,促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度,对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动,形成了今天的双赢局面,带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强,单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步,最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业,从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破,取决于两方面的因素:第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展,使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统;第二是找准应用突破口,扬长避短,以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破,从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有:MEMS建模与设计方法学研究;三维微结构构造原理、方法、仿真及制造;微小尺度力学和热学研究;MEMS的表征与计量方法学;纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础,利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,并与工程技术相结合进行加工生产,它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点,正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况,这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段,该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA(脱氧核糖核酸)是生物学中最重要的一种物质,它包含有大量的生物遗传信息,DNA芯片的作用非常巨大,其应用领域也非常广泛:它不仅可以用于基因学研究、生物医学等,而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统,这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面,那时,生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术,在固体芯片表面构建的微分析单元和系统,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中,创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起,又提出了一系列新的课题,客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年,展望21世纪前50年,即百年的微电子科学技术发展历程,使我们深切地感受到,世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇,也是一个严峻的挑战,如果我们能够抓住这个机遇,立足创新,去勇敢地迎接这个挑战,则有可能使我国微电子技术实现腾飞,在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权,促进我国微电子产业的发展,为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础,以重铸中华民族的辉煌!
参考文献
[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.
[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.
[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术-微电子机械系统。电子科技导报,1999,4:2
世界科技高速发展的一个后遗症,就是制造了大量的电子垃圾。随着高新技术的迅猛发展,电子产品更新换代的周期越来越短,目前全世界每年产生的电子垃圾正以18%的速度增长。由于电子产品元器件含有铅、铬镉等几百种高度有害的化学物质,电子垃圾正在成为人类最大的污染源。因此,发达国家视如何处理电子垃圾为一件棘手的事,他们不但不愿意接受和处理电子垃圾,还不断向其他国家倾倒电子垃圾,甚至扬言,中国是世界上最理想的电子垃圾场。
一、电子垃圾的危害
电子垃圾是指废弃的家用电器、通信工具、电池等电子产品。电子产品中含有铅、水银、溴化阻燃剂等有毒有害物质。如制造一台电脑的700多种化学材料中,50%以上对人体有害。电子垃圾的危害性极大,如果处理不当,电子垃圾中的有害有毒物质便会进入土壤,将严重污染水源,最终危害到人类、植物和微生物的生存。尤其值得担忧的是电子垃圾还会对儿童的脑发育造成严重影响。据专家介绍,一节用过的五号电池埋在土壤里,可使数平方米范围的土地在数年内寸草不生,并且对整块土壤的影响将持续半个世纪之久。一个纽扣电池泄漏后,可以污染60万升水,基本相当于一个人一生的饮用量。
美国电子产业协会(ElectronicIndustriesAssociation)指出,几乎所有的电子产品其铅含量都非常高。而根据硅谷防止有毒物质联盟(SVTC)统计,到2004年底前报废的3.15亿部电脑当中,铅的重量便高达12亿磅,镉达到200万磅,汞40万磅,六价铬有120万磅。电子设备中所使用的塑料件也会构成危害,因为塑料中可能含有聚氯乙烯,焚烧时会生成二恶因(dioxin)。另外,还有许多塑料件和某些电路板中含有溴化阻燃剂(BFRs),其中有几种被怀疑会干扰机体的内分泌功能,并在动物和鱼类体内形成生物富积。《臭氧层》(Chemosphere)杂志2002年2月刊发表的由加利福尼亚州卫生厅进行的一项研究发现,加利福尼亚州海湾地区的斑海豹的海豹油和哺乳母亲的母乳中溴化阻燃剂含量很高。
在我国,短短几年时间,电子垃圾毁掉了我国汕头贵屿镇,水不能饮用,地产不出粮……汕头大学医学院对贵屿的儿童血铅进行检测的结果是,贵屿镇高达81.8%儿童铅中毒。在洋电子垃圾污染严重的台州水坦村,村民烂手烂脚的现象非常普遍,癌症的发病率也比别的地方高得多。
日前,北京市海淀区政府和中关村管委会等多家机构联合,在中关村电脑节上就宣布了9月7日“电子环保日”,希望“电子垃圾能随科技而来,随科技而去”。这是国内第一个以电子环保主题的活动日,说明电子垃圾问题正成为业内头等关注的问题。
二、中国正成为世界电子垃圾场
据法新社的报道,中国正成为世界上最主要的电子垃圾场。绿色和平组织日前也发出警告,中国正面临着成为全球高科技垃圾站的风险。
电子垃圾主要产生于发达国家,而发达国家深知电子垃圾的危害性巨大,不愿意承担这种长远的影响,所以千方百计向外倾销电子垃圾,甚至给予补贴,这样不仅可以缓解本国电子垃圾带来的压力,还可以带来利润。于是一些发达国家和企业把电子垃圾转运到环保标准较低的发展中国家和地区,中国是其中的重灾区。
据绿色和平有毒物污染防治项目主任赖芸介绍,我国查获的固体废物走私呈上升趋势:2000年15起,2001年24起,2002年38起,2004年49起,2005年1到5月就达24起。日前,天津海关在一批申报为废电线和废五金的进口货物中,查获近68吨废碎电路板,碎主机壳等国家禁止进口的“电子垃圾”。2005年上半年,天津检验检疫局已从天津口岸进口的废物原料中截获夹带“电子垃圾类货物”263吨,货物总值达13.4万美元,多数来自美国、日本等发达国家,主要包括废电脑、废打印机、废复印机、电子线路板等。
美国的两个环保组织巴塞尔行动网络(简称BAN)和硅谷防止有毒物质联盟(简称SVTC)在2002年发表联合撰写的长篇调查报告《输出危害:流向亚洲的高科技垃圾》中表明:美国国内收集的电子废物50%至80%没有在本国回收处理,而是被迅速地装上货船运往亚洲,而其中的90%则运到了中国。
美国是世界上最大的电子产品生产国和消费国,同时也是电子垃圾的最大制造国。统计显示,美国目前每年产生的电子垃圾高达70亿吨~80亿吨。到2005年,在美国有一台新电脑投入市场,同时就有一台旧电脑被废弃。在美国人口最多的加利福尼亚州,每天废弃的电脑多达6000台。为此,马萨诸塞和加利佛尼亚州已经制定相关法律,禁止将电脑显示器掩埋于地下,其他州也在研究制定相关的法律。于是电子垃圾的回收就变得日益重要。但如何回收利用废弃电子产品现在还是一个没有解决的难题,最大的问题是谁来承担回收费用。加州环保组织的一份报告说,目前只有5%~15%的电子垃圾被回收利用,大量的电子垃圾流向第三世界特别是亚洲国家,其中80%偷运到了印度、中国和巴基斯坦。
其实不仅美国为避免受到污染将问题转嫁到了发展中国家,其他发达国家倾销电子垃圾也十分普遍。比如法国,每年有15万吨的专业电子器材报废。如果加上其他报废的家庭电子设备(如高保真音响和收音机等),大约150万吨。法国环境和能源控制局的工作人员说:“法国的电子垃圾年增长率在3%~5%之间。”但是,法国每年产生的15万吨专业电子器材的报废品中仅有10%~15%经过回收处理,其余的都被非法埋在垃圾场或秘密运往第三世界国家。法国环境和能源控制局工程师萨拉·马丁解释说:“虽然现在已经有了废料回收和再利用服务,但电子垃圾还是主要被运到了垃圾场。原因很简单:回收的利润不高。”于是,大量的电子垃圾先运到比利时港口,随后被运往亚洲。
从国家环保总局网站上获悉,进口电子垃圾在中国登入的地域呈现日益扩大的趋势,已从广东省蔓延到湖南、浙江、上海、天津、福建、山东等地区。由于处理手段极为原始,只能通过焚烧、破碎、倾倒、浓酸提取贵重金属、废液直接排放等方法处理,已经开始造成严重的生态恶果。种种迹象表明,如果我们不采取更为有力的举措,很可能会有越来越多的电子垃圾运往这里。
三、拒绝电子垃圾入境
解决我国电子垃圾的污染问题,必须严格控制电子垃圾的入境。环保人士呼吁,
中国坚决不能敞开国门接受进口国外的电子垃圾。因为除了电子垃圾被处理和回收过程中会产生巨大的危害外,其无法处理的有毒垃圾需要被安全填埋,这还要占用我国十分有限的土地资源。这关系到我们生存环境的安危、关系到我们子孙后代的安危。
然而由于数量庞大的电子垃圾中含有大量可回收的有色金属、黑色金属、塑料、玻璃以及部分仍具使用价值的零部件。据说一吨电子板卡,可以分离出286磅铜、1磅黄金、44磅锡,仅1磅黄金就价值6000美元。在经济利益驱使下,人们往往只看到眼前的小额利益,打着回收和资源再生利用的幌子进行有毒废物的非法进口。同时我国低下的环境标准和法律执行力度,纵容了电子垃圾的大量进口。涉及电子垃圾进口等问题的法律法规,目前我国已经出台了21项,加入了两项相关国际公约,但由于执法力度不强,堵截非法电子垃圾贸易成效并不显著。
针对上述现状,首先我国必须加大宣传力度,使广大人民群众深刻认识到电子垃圾问题的严重性,摆脱眼前的蝇头小利,坚决抵制电子垃圾的进口。同时我们必须加大执法力度,国家环保总局、海关等部门应该进一步加强管理,提高执法人员的素质,采取多种措施,严厉打击危险废物非法越境转移,禁止进口污染环境的电子垃圾。有关部门要进一步采取措施,禁进目录并扩大禁进范围,禁止进口污染环境的废旧电器及拆散件、破碎件,进一步增强监督执法力度,打击以夹带、伪报等方式走私废物的非法行为。
【参考文献】
[1]雪松.电子垃圾问题应引起高度重视[J].全球科技经济瞭望,2005,(1).
[2]夏春.电子垃圾,不仅仅是垃圾问题[J].时事报告,2004,(9).
1.2理论与实践脱节很多维修电子课程的专业教师不注重培养学生的实践操作能力,进而造成了理论知识与实践能力严重脱节的局面。对中职学生来说,仅注重理论知识的学习已经不能满足社会的发展需求;再加上很多中职院校的师资力量出现断层,不利于中职院校培养社会所需要的高素质应用型人才。
1.3无法及时反馈相关信息并做专业测评无法实时测评和反馈学生学习维修电子课程的进度。在实践操作的过程中,学生是否真正掌握了维修电子的专业知识,并具有独立操作能力,这些都是无法专业测评的。而学生对维修电子的反馈信息也无法及时传递给教师,这种单项沟通也在一定程度上制约了维修电子教学的发展。
1.4维修电子教学实验设备不足维修电子的教学实践活动往往会受实验设备不足的影响。选择以班级为单位的整体演示性操作模式,学生只是单纯地看老师做实验,自己很难进行专业操作,而教师也很难在维修电子教学过程中预测学生在操作时可能遇到的情况,无法有针对性的讲解,无法让学生深入了解维修电子的相关专业知识。
2理论与实践相结合
中职教育与普通教学工作不同,它具有较强的职业性和针对性。它要求学生在学习课程期间,要具备相应的实践能力,这样进入社会后才能胜任岗位要求,进行专业操作。
2.1采用一体化的教学模式一体化教学模式是以电子维修课堂教学为主轴,辅助教学设施设备为载体,把电子维修的理论知识与实践能力充分结合在一起,集视觉、听觉、行动能力、较强的心理素质于一体,让中职学生及时发现问题,及时提问、沟通,实现良好的双向沟通,将实践教学活动贯穿于整个电子维修过程中,形成全方位的教学模式。这种教学模式的出发点是让中职学生的实践能力得到提升,以实践能力为主线,遵循客观的教学规律,采取一体化的教学模式,充分利用各项教学资源,深入学习,提高中职学生维修电子的专业能力。
2.2实行“理论+实践”的考核模式中职院校的传统考核模式侧重于维修电子理论知识的培养,常常忽略了学生的实践能力,这样不利于提高学生的综合素质,更不利于提高维修电子的教学质量,所以,这种新型的“理论+实践”对等的培养,激发了中职学生学习维修电子的兴趣,也为学生树立了学习的信心。在维修电子课程的考核过程中,“理论+实践”的考核模式——用专业知识引导实践,用实践操作能力巩固理论知识,不仅可以激发学生的学习热情,还提高了学生的维修电子实践操作能力,更提高了学生的综合素质。
2.3注重协作学习的培养协作学习是以学生之间的团队协作能力为宗旨,根据学生的日常表现、学习成绩、兴趣爱好和技能水平,随机将其分成专业的维修电子小组。教师可以以小组的实践情况作为综合测评,及时发现学生在操作过程中存在的不足,积极引导,正面回应。这样不仅可以提高维修电子的教学质量,还提高了学生学习的积极性。
2可编程序控制器((PLC)的优势
可编程序控制器是微电子控制机电设备系统的重要组成部分,英语缩写为PLC。可编程序控制器有很多的功能,比如计数控制、数据处理等。可编程序控制器得到广泛的运用,不仅是因为它有很多的功能,更是因为它有很多的优势。接了下来笔者就简单地概述一下可编程控制器的主要优势:
第一,可编程序控制器所占的空间小,节能,能够随意的进行组合。所占的空间小,这样就能够节约厂房的空间资源,可以存放更多的机器设备;节能就是变相的节约成本,减少对整个微电子控制机电设备系统的整体支出;能够灵活的进行组合,这样既方便存放和管理,又提高了工作的效率。
第二,可连接工业现场信号。利用可编程控制器的这一优势,可以随时掌握工业现场的情况,出现问题,及时地解决,避免了很多不必要的损失。
第三,控制程序灵活多变。这一优势可以减少很多的麻烦,在设备产品进行更新换代时,不用对可编程控制器的硬件进行改变,只要改变控制程序即可,程序的改变并不会影响其性能的发挥。这样就省略了很多的环节,减少了麻烦,对可编程控制器的损害也小。
第四,编程易于掌握。因为可编程控制器的编程容易掌握,所以在具体操作时就非常容易,方便对其进行安装和维修。这是因为可编程控制器自身带有编程器,操作人员只要懂得梯形语言即可,再加之,可编程控制器有自我诊断的功能,发生故障时,可以非常迅速的查出原因,所以维修时特别方便。
第五,安全性能好。可编程控制器的安全性能特别好,不容易发生故障,有些控制器甚至5年以上都能保持安全的运行,再加之,可编程控制器有很好的环境适应能力,对厂房并没有特别的要求。所以很多企业都在现场使用可编程控制器。
3变频调速器的优势
变频调速器是微电子控制机电设备另一组成部分,它的优势主要有以下几点:
3.1性能优越。
随着科技水平的提高,变频器的性能有了很大的提高,不再使用以前传统的正弦波控制技术,而是采用先进的电压空间矢量控制,最大的优势就是能够对输出电压进行自动的调整,非常适合我国现行的电网情况,这样就提高了运行的安全性能。
3.2在功能上采用键量、键量电位器、外部端子、多功能端子等操作方式。
多种模拟信号输人方式如电流、电压、最大值、和、差等组合输人频率水平检侧、频率等效范围检测,S曲线加减速、转速追踪等增强功能,摆频运行、多段速度、程序运行等模式。
3.3在可靠性上它的结构独特,全系列主元件采用SIEMENS产品。
完善的保护功能,即使短路、过流或过压等均不会引起本机故障,先进的表面贴装技术(SM''''T)。低温升、长寿命。PCB精良。绝缘耐压性能优越;严格的生产过程质量管理。键量布局合理、美观耐用、设定简洁、操作方便。
4电路的调试
电路调试的方法主要有两种,一种是整个电路安装完之后,再进行调试,另一种就是边安装边调试。在对电路进行调试时,首先要做的工作就是确定调试方法。我们现在一般采用的方法就是第二种。它是把复杂的电路按原理框图上的功能划分成单元进行安装和调试。在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围,然后完成整机调试。那么用第二种方法具体应该如何调试呢?接下来笔者就详细地说说。
第一,看。看的目的就是要全面的了解一下电路的整体情况,看看电路面板的线是否准确无误的连上,有没有看似接上实际没有接上的线,或者容易短路的线,有时还会出现两条或多条线出现混淆的现象。这是看需要完成的工作。
第二,查。在看完之后,就要进行检查。查主要运用的工具是万用表。需要注意的是,一定要用万用表的电阻最小量程档,主要检查电路面板,看看开路的地方和闭路的地方是否都进行了正确的开路和闭路,地线有没有漏接的,电源连线的连接是否都可靠安全,还要测量一下电源到底有没有短路的情况。值得注意的是,在整个电路安装完成之后,千万不能通电,首先要依据电路原理仔细地查看电路连线有没有准备无误的连接上,有没有搭错的线,有没有少连接的线或者多连接的线,尤其要注意查看有没有短路的情况。在进行测量时,最好直接测量元器件的连接点,这样就可以在查看上述情况的同时查看接触点是否有不良的地方。
第三,电路调试的过程最为关键的是硬件电路的调试。在调试的过程中,一定注意细小的环节,严格按照电路功能原理,对各个单元电路进行详细的调试,然后再进行整体的调试,最后准确无误地完成整个电路的整体调试。
1.2课堂时间有限。课时安排有限,加之学生的接受能力较差,课堂教学推进缓慢,学生接受起来较为吃力,仅凭课堂上的45分钟进行教学,如果班级有45个学生,教师进行逐个指导的话,每人才1分钟,学生能学到什么,可想而知。
1.3学生学习兴趣不高。学生学习兴趣不高,主动性不够,学习能力不强,只依靠老师讲授,不愿意去学,是当前普遍存在于职业学校学生在学习电工电子技术课程时的问题,电工电子技术课程容量较大,涉及到的知识面较广,而且有些内容层次较深。
1.4教学目标不能很好的完成。不少学生对电工电子技术课程基本知识的掌握不够,思考问题解决问题的能力不足,学习的态度不够端正,学习的方法存在着一定的偏差。而教育的过程是循序渐进的,需要教师和学生两方面相配合。
1.5学生的心理情况。因为大部分学生在此前的学习过程中基本没有接触过电工电子技术的相关知识或者是根本没有学习过相关课程。还有一部分学生的基础知识很差,这就使得学生从心理上、思想上对这门陌生的课程有了畏难情绪,觉得这门课是一门难学的课程,吃力的课程,结果就会有厌学的情绪,从而不能深入的学习,最后的不良结果就是学不好这门课。
2微时代下“微教学”的现状分析
目前来看,国内外对于微教学单元方面的研究多集中于课堂应用方面。
2.1从国内研究来看,吴玉龙在《“微教学单元”高职教学策略研究———以“知识点”和“技能点”》就针对高职科目中的微教学单元进行阐述。王世群在《“微波炉”加热教育--微博在教学中的应用探析》一文中介绍了作者于实习期间在所处班级进行的微博实验教学活动。
2.2从国外研究来看,R.W.Lucky于2010年发表的“ToTwitterOrNottoTwitter?”,用情境导入的方式,介绍了微博教育前景。KellyWalsh在文章“100WaystoTeachwithTwitter”中则花费了大量的精力总结他人的研究成果,列举推荐关于微博教育应用的100多种方法。纵观国内外的研究,学者都是将微教学单元侧重于微博教学上。而对于电工电子技术课程的教学研究是将课堂的微教学与借助于移动互联网平台的现代网络微教学相结合,更具有研究价值和实践价值。
3“微教学”在电工电子技术课程中的作用研究
目前来看,职业学校的学生几乎每个人都有一部手机,基本每部手机都正常上网,而且学生对于现代移动互联网平台工具的应用炉火纯青,如何根据学生的实际情况,有效的借助于移动互联网平台,把“微教学”在电工电子技术课程中的教学与辅导作用有效的利用起来,拟从以下几个方面构建微教学单元:
3.1微课堂:针对电工电子技术课程某一知识点,开展5~10分钟的针对性攻略,让学生在短时间内集中精力,展开学习。慢慢地,在课题研究的过程中,通过课堂实施总结出一套更加适合电工电子技术课程学生情况的教学方式。举例:5分钟时间,集中学极管的伏安特性,举一反三,深入渗透。
3.2微辩论:针对电工电子技术课程教学,开展3分钟微辩论,将学生分为正方与反方,鼓励学生大胆发言。对于中职学生来说,他们的好胜心比较强,当被冠以“角色”的担子,他们会积极准备,认真学习,参与微辩论。举例:液晶电视与高清电视的区别在什么地方。
3.3微实训:电工电子技术课程是一门实践性很强的专业,因此,在教学中需要将理论与实践相结合。在实践教学上,我们就某一点知识,开展微实训教学。举例:就三极管开关电路实验为标准,让学生3人一组,组内进行实践训练。
3.4微竞赛:可以就某一电路设计或者某一知识点进行微竞赛,通过微竞赛来提高学生的参与度,不仅考核学生的知识,更是让学生感受到了学习的乐趣。与日常竞赛不同,微竞赛的重点在于知识趣味性。举例:就三极管放大电路的安装展开小组竞赛,既有组内合作,也有组组之间竞赛。
3.5微考核:在课堂上,就学生表现和教学进程进行阶段性考核,这样的考核一改传统的“以考试成绩为衡量标准”的方式,随时开展动态考核能够让学生随时保持考核的状态。举例:针对二极管整流电路这一节内容,让学生在课堂上做出一个整流电路的作品来,并检验其结果。
3.6微信圈:通过微博、微信等新媒体强化学生与教师、专家甚至企业家的沟通,通过媒体来获取信息资源,在很大程度上可以开拓学生的视野。教师也通过微信圈及时的对学生做出的成绩给予表扬,对学生还存在的问题给予纠正和点评。举例:在13高职电子班建立微信圈,老师随时发出问题,学生也可随时和老师沟通。
4“微教学”在电工电子技术课程中研究目标
“微教学”在电工电子技术课程中的研究目标主要包括以下方面:
4.1培养学生学习电工电子技术课程的兴趣。通过微教学单元在电工电子技术课程中的改革研究进一步提高学生参与电工电子技术课程学习的积极性,培养学生学习兴趣,提高学生学习能力。一改传统教学模式,让学生能够更主动投入到学习中去。
1.1整体设计
根据国际电信联盟电信委员会的建议,新PDH数字微波通信系统的射频波道配置应该与原有的射频波道兼容。考虑到对传输速率的要求,此次微波传输数字化改造工程在原模拟电路路由基础上进行,采用34Mbii;s准同步数字体系,“1+0”的传输模式进行配置,使用的频段仍为原模拟微波设备的广电专用频段6GHz/8GHz,并采用QPSK调制方式,在利用原有站址、天馈线和铁塔等设施的基础上,通过增加6GHz/8GHz、34Mbit/s的PDH数字微波传输设备,PDH复用设备,网桥和相应的附属设备来实现。电路设计完全按电信方式接口,除传输电视、广播节目外,还留有传输数据、电话等增值业务数据接口,并留有网管接口,可以提供网管。电路设计要求提供3路相互独立的以太网接口,并在各站提供4路二线普通电话。对电视编、解码器的要求是采用MPEG-2压缩编、解码方式,将每套电视节目压缩至1.5~5.5Mbit/s传输。对立体声广播编、解码器的要求是可以将2套立体声广播信号一起压缩至1~2Mbit/s传输。改造后的数字微波网具有数字勤务通道功能,便于业务联系。工程所需的设备供电电源都为-24V。微波传输链路的设备配置指标基本上按原设计。整个数字微波传输电路共有4个微波站,即首站、2个中继站、1个终端站。其中,最长站距为51km,最短站距为4km,各站均为φ2.0m天线,使用6G和8G频率。由于各站的天线均为φ2.0m,因此,各设备的发信功率将依据站距设计为:+14dBm(4km)、+23dBm(19km)、+30dBm(51km)。
1.2各站型机房设计
1.2.1收发信部分
发信端将70MHz已调中频信号与本振信号进行变频,变换成微波信号,经三腔滤波器滤除无用信号,发送给功率放大器输入端,并放大到规定功率电平,经合路器由天线发送出去。
1.2.2分支电路部分
分支电路部分主要完成几个不同波道的收发频率合成及分离,根据需要组成1+1单极化型或空间分集型、1+1同频备份型等分支电路。复分接电路将21个2Mbit/s接口的PCM基群信号复接成45Mbit/s信号,或将16个2Mbit/s接口的PCM基群信号复接成34Mbit/s信号。分接是复接的反过程。
1.3微波链路估算
自由空间损耗为:Ld=9245+20lgD+20lgf.(1)式(1)中:f——发射频率,GHz;D——传输距离,km。代入数据得Ld=92.45+20lgl9+20lg6=133.5dB。收发馈线、连接器损耗Lt=16dB,发射天线增益Gt=41dB,接收天线增益Gr=41dB,发射功率P0=23dBm。为保证数字电视传输质量要求,误码门限BER=E-6=-86dBm。正常接收电平为Ld-P0-Lt-Gt-Gr=-44.5dBm。电平储备=误码门限一正常接收电平=-41.5dBm。
1.4系统管理
为方便日常维护,设备在传输主数据的同时插入一定比特的辅助信息,公务采用PCM方式传输,并提供两路RS232串行数据通道。公务设有选呼功能,使用方便。同时,可应用户要求,配置监控设备,实现远端监控功能。
1.5电源部分
供电电源采用标准化模块DC-DC变换器,设计时充分考虑设备备份供电的独立性和保护功能。
1.6系统安装
1.6.1设备的开箱和去包装
清查包装箱的数量和包装箱上所标的站名或频率配置是否正确,认真检查包装箱是否损坏。首先撬开木箱上的包角铁皮,撬开顶盖,注意不能敲击;然后用小刀割开防水塑料袋,取出随箱包装的装箱清单;再打开纸箱,小心取出机架或挂箱和随机包装的附件;最后按照装箱清单清点,并做好记录。
1.6.2天线和馈线的安装在选择安装天线位置时,一定要考虑原先路由电测的无阻挡位置,另外,安装收发天线馈源的极化方式也要一致。将天线口对准需要传送的方向,然后将天线安装牢固。在安装天线时,要考虑到以后对方位角、俯仰角的调整。
1.6.3设备安装的准备
按照机房设计图纸确定安装位置,检查地面水平、机房高度和馈线出口。根据机架的安装尺寸,在地面上画线定位,注意设备与墙之间的距离选用合适的钻头在墙上和地面上钻固定机架孔,钻孔深度要根据所选用的膨胀螺栓确定。用吸尘器或其他有效工具清除孔内的混凝土粉末,进一步确定孔的深度和所用的锥是否合适。
1.6.4机架挂箱安装
在地面安放弹性垫子,把机架摆在上面,检查机架是否损坏和螺栓是否松脱。在机架下部安装前底板,将机架竖立到预先钻好孔的安装位置,检查合格后,在孔中放入膨胀螺栓,以固定机架。
1.6.5电缆、电线的安装
在机架安装走线架或电缆管道中铺设电源线、地线和其他电缆,并将其整齐地绑紧在安装架上。电源线用接插件式安装,与设备端连接插头在工厂内装配好。安装电源线之前,首先要判断设备使用电源与基础电源是否一致,判断准确后再安装。安装时,要将挂箱后盖取下,将插头插入LINEIN插座。在与电源端连线时,要区分正负极——红线接电源正极,蓝线接电源负极。
1.6.6设备与分复接器的连接
使复接器的45Mbit/s数据输出接口与挂箱母板上的45Mbit/s数据输入接口用电缆相连接,挂箱母板上的45Mbit/s数据输出接口与分接器的45Mbit/s数据输入接口用电缆相连接。
首先,玩电脑游戏,是需要时间的,如果玩电脑游戏的时间过多的话,那么,我们用来学习的时间就必然会大大地减少,除非是不用学习一看就会的天才,就我们这些普通人而言,学习成绩不下降才怪呢!
其次,玩电脑游戏,尤其是长时间地玩,十分有害我们青少年们的视力和健康,当 你 沉迷在电脑游戏带给你的快乐中时,你的视力也在不知不觉中一天天地衰退,等 你最后醒悟时,已经为时晚矣!可能还要搭上你曾经拥有过的健康身体。
第三,玩电脑游戏,十分地浪费金钱,作为中小学生的我们,其零花钱,主要依赖于我们的父母大人所赐,试想一下,有哪一位父母,很爽快地给钱让我们去上网玩游戏,所以,为了能够进网吧上网玩电脑游戏,我们必然会巧立名目向我们的父母索取,要不然就东拼西凑,挖空心思地弄钱,哪里还有心思学习,有的同学甚至因此而走上了犯罪的不归路,这又是何苦来着?
第四,玩电脑游戏,可能会污染我们青少年纯洁而美好的心灵。因为,许多的电脑游戏,都是打呀、杀呀的,为了达到目的,可以不择手段,试想,这与培育我们高尚的情操简直就是南辕北辙、背道而驰。而一个品德、素质低下的人,又如何能够作为一名优秀的人才,从而担负起社会赋予他(或她)的重大责任呢?