航空機電工程論文大全11篇

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篇（1）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）12-0186-02

一、引言

微機電系統技術也Q為微機械（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System），是融合硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術設計和制作特征尺寸在微米量級的電子機械器件。微機電系統是集傳感、執行、信號處理和控制電路、接口等于一體的微型器件或系統。常見的產品包括微加速度計、微流控芯片、微馬達等。目前，全球制造技術創新、產業結構、發展環境正發生深刻變化，中國制造面臨著新的機遇與挑戰，而MEMS技術能服務于航空航天等諸多領域，具有巨大的經濟前景和積極社會意義。近年來，針對MEMS領域的巨大人才需求，高等院校陸續開設了適合高年級本科生和研究生學習的MEMS專業課程，MEMS設計教學是其中不可或缺的重要環節，目標是使學生掌握與MEMS設計相關的理論、版圖設計、有限元計算、數據分析等，能應用理論與方法獨立開展設計工作，培養符合現代MEMS設計所需的應用與創新能力。

二、問題分析

以往的MEMS課程對相關設計理論、方法、技術亦有一些介紹，但實踐環節較為薄弱。我國僅少數院校設有正規的MEMS專業，可借鑒的成熟教學模式少，我們在實踐中也陸續發現了一些問題：

1.教學重點確定。MEMS設計涉及知識點多，例如微流體力學、有限元等，都可以擴展為獨立課程。如何確定教學重點，在有限學時內將基本點講透徹，讓學生能確實掌握重點知識和有效開展實踐，是亟待解決的問題。

2.教材選擇。教材是教學過程中必不可少的工具，也是學生獲取知識的主要源泉，MEMS設計既涉及到多領域的基礎理論，同時也具有很強的實踐特征，需要學生能借助有限元等將理論應用到器件設計中，而目前國內的書籍或偏重概念和原理性的介紹，或是類似軟件使用說明書，難以找到能貫穿符合現代工程需要的由理論至實踐的設計類教材。

3.軟件實踐環節的具體實施。軟件實踐是開展MEMS設計教學不可或缺的環節，由于MEMS設計中往往涉及到多個物理場的耦合計算，需要選擇合適的教學軟件和教學實例，難度和工作量要適中，便于學生在短時間內熟悉基本操作，同時也要反映MEMS器件設計的特點，讓學生感覺到利用教學軟件逐步探究的樂趣。

三、教學方法改進

1.教學計劃和教案的構建。針對目前缺少合適教材的情況，教研組自行編制了適合高年級本科生和研究生的教案，如圖1所示，從種類繁多的MEMS器件中選擇了具有代表性的撓性微加速度計、微流控芯片、薄膜泵三類器件為對象。以器件的關鍵技術指標為牽引，建立科學的授課體系結構，優化整合教學內容，逐步引入理論基礎、關鍵技術、分析方法等。這三類器件的共性特點是：（1）能承載靜電學、流體力學、彈性力學、熱力學等基本理論；（2）拓撲結構相對簡單，利用不太密集的網格劃分就可以得到相對滿意的結果，學生能夠在有限時間內切實體會到多場耦合構建、網格劃分、計算格式、后處理等技巧，提高了學習效率；（3）便于逐次推進教學進程，有助于提高學生興趣，降低學習難度。

2.軟件平臺的選擇。目前，市場上有許多能夠用于MEMS設計的軟件，其中一些功能非常強大，包括了版圖設計、工藝仿真與優化等前后端模塊。考慮到實際需求，最終選擇Comsol軟件為工具，與其他軟件相比，雖然它在計算精度上略顯不足，但其具有適合于教學的獨有優勢：（1）提供靈活便捷的多場耦合平臺，多場耦合是MEMS器件的重要特點，而Comsol在提供了強大的耦合模塊的同時，也提供了從基礎模塊自行構建架構的方法；（2）軟件運行速度快、對硬件平臺要求不高，這使得借用公共機房就可以開展軟件實踐，并能在課堂有限時間內完成授課―實踐―答疑―總結的過程。（3）提供了大量案例庫，為課后學習提供了參考。我們還引入了AutoCAD等輔助軟件，以彌補單一軟件的不足。

3.互動的上機實踐教學模式。以往的授課中，教師在理論分析上耗費時間較多，雖然能夠從基礎理論到器件分析的各層面進行描繪。但受體裁制約，講授時間冗長，單元之間的前后關聯性過強，學生參與感差，教師則很難營造出活潑的互動教學氣氛。近年來，我們建立了多媒體互動教學的條件，以器件分類為根據，將教學內容聚焦為既有關聯又獨立的若干單元，每單元均包含理論簡介、案例講解、答疑、實踐操作等，而將冗長的理論推導過程舍棄或留給學生課下自學。下面以低濃度物質在微流道混合為例說明單元授課的具體實施方法：首先，簡要介紹微混合的應用背景和定量指標需求，解讀非穩態對流―擴散方程；然后借助Comsol軟件具體講解模型帶入、與流動模型的耦合、高階格式與低階格式的區別、Pe數約束條件，以及借助濃度分布圖等來分析結果等；再給出空白的幾何模型，讓學生根據要求獨立實踐；最后留出時間對共性問題答疑，并簡要介紹最新動態，提供文獻給學生課后擴展學習。

四、教學效果評估

1.通過學習后，學生普遍能夠將物理、化學、力學等基礎理論和軟件工具相結合，獨立解決MEMS器件耦合問題。以課后作業之一：“微混合器設計”為例：研究生經學習后，能獨立構思微混合器的結構，完成模型設計和網格劃分，然后將電場―流場―溶質分布結合進行耦合計算，實現性能評估等，最后提交設計報告，有些設計體現出相當的創意。

2.學生能夠在后續的畢業論文或創新實踐中自覺綜合Comsol軟件及其他工具，解決實際微機電工程設計問題，包括慣性組件散熱、點膠控制、微射流等問題，并在后續實踐中與教師保持長期互動。其中部分方案體現出很強的多場耦合特色，教師也能從相關領域汲取營養，對具體需求有更深入了解。不僅達到了學以致用的目標，也實現了“教學相長”。

3.課堂氣氛活躍，學生勇于提問、勤于思考和動手，向教師反映學習MEMS設計“很有趣”、“學到了知識”、“原來如此！”等，并從自身感受出發，提出改進教學的意見。

五、結語

篇（2）

引言

20世紀70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機矢量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制電機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對電機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制電機轉矩的目的。

在交流電機矢量控制策略中，相電流采樣性能是一個重要的指標。在對成本要求高的應用場合，如何低成本地獲得好的電流采樣性能成為關鍵問題。

電流檢測通常有以下幾種方式：（1）電阻采樣；（2）霍爾電流傳感器；（3）電流互感器。電阻采樣通過測量電阻上的壓降來計算電流大小，適合于被測電流較小的場合。霍爾電流傳感器測量精度高、線性度好、響應快、使用簡單，但價格比較昂貴。電流互感器體積較大，造價昂貴，適合于被測電流大的場合。對于小功率的伺服驅動器適合采用電阻采樣方式，文章以雙電阻電流采樣方式[1]展開分析。

1 雙電阻相電流的采樣原理

雙電阻采樣方式的典型電路如圖1所示，微處理器對某兩相電流通過采樣電阻進行采樣，再根據iu、iv、iw的矢量和為零，即：iu+iv+iw=0的理論推算出第三相電流的值。從采樣電阻上獲取的電壓信號，經過電壓偏置和放大[2]后，輸入到微處理器的A/D單元。雙電阻采樣的邏輯如圖2所示，電流采樣時刻是在三相上橋臂都截止的時刻進行的，因為只有在這個時刻才能保證采樣電阻上均有反映該相電流的電流流過，只是此時可能采樣得到的電流是續流電流，不過續流電流也可以真實的反映相電流的值。由此可見，雙電阻采樣方法也可以實現三相定子電流的重構。

根據以上分析，雙電阻采樣方法可以實現三相定子電流的重構，不過由圖2可見該方案也存在電流采樣盲區問題，就是當電流采樣相為電壓最大相時，如果該相占空比比較高的時候，電流可采樣的區間（電壓最大相下橋臂開通區間）就變得狹窄，考慮到IGBT剛切換時會有比較大的電流震蕩的問題，使得電流采樣誤差比較大。目前解決的辦法是限制電壓最大占空比，通用限制在95%以下。這里采樣電阻的選取很關鍵，負載一定時，如果采樣電阻的阻值小，則壓降小，在電機回路中不會產生很大的影響；如果采樣電阻的阻值過大，會引起電壓損耗，減小能量效率，且較大的阻值還會使負載電壓發生偏移，產生電磁干擾，產生系統對噪聲敏感等問題；此外選取采樣電阻時，還要考慮電阻的穩定性能和阻值誤差[3]。

2 相電流的濾波

由于永磁同步電機的寬范圍調速及高速特性，在電機設計時不易獲得理想的正弦氣隙磁場[4]，同時電力電子裝置的非線性特性，導致在系統控制時采樣的相電流含有不規則的高次諧波和隨機干擾。再加上電流采樣電路的穩定性及A/D轉換單元偏差的存在，更是加大了實際采樣到的電流波動。另外，在系統電路中采用的開關電源、大功率電磁鐵等電路，可能還會引起很大干擾。

可見，永磁同步電動機相電流中，含有各種高次、隨機的諧波。其中包含PWM斬波引起的高頻諧波，有因電機非正弦反電勢引起的低次諧波，還有電力電子線路因干擾出現的隨機脈沖。因此，在系統控制中，需要采用不同的硬件和數字濾波方法。硬件濾波是在電流采樣電路上增加LC濾波電路，用于去除逆變器的功率開關斬波引起的干擾。軟件濾波用于去除隨時脈沖干擾和由低次諧波引起的噪聲。

采用550W伺服驅動器（載波頻率16KHz），配4極15槽永磁同步電機進行測試。在3500rpm輕負載下，用示波器分時測得U、V相電流如圖3所示，相電流波形除了由于斬波引起的高次諧波外，還由于電機反電勢、齒槽等影響，使相電流呈現的不是正弦波。

從處理器A/D轉換后，獲取的相電流數值如圖4所示，相電流又增加了由于A/D電路引起的隨機電流尖峰。

2.1 程序判斷濾波

對于隨機電流尖峰，通常采用限幅濾波法或限速濾波法[5]來實現消除。電機相電流是個動態的信號，既要考慮采樣值的實時性，又要顧及采樣值的連續性。文章實際采用如下濾波算法：設順序采樣時刻t1，t2，t3的采樣值分別為Y（1），Y（2），Y（3），ΔY1和ΔY2為根據現場情況確定的門限值，其中ΔY1

采用程序判斷濾波后，消除了隨機的電流尖峰，如圖5所示。

2.2 算術平均值法

圖5所示的相電流波形中還存在著低次諧波，由于它在時間域的頻率是不確定的，這里采用平均值濾波法[7]來處理，具體算法如式（2）所示。

算術平均值法對信號的平滑濾波程度完全取決于n。

當n較大時，平滑度高，但靈敏度低，即外界信號的變化對測量計算結果Y的影響小；當n較小時，平滑度低，但靈敏度高。電機相電流是個動態的信號，應視具體情況選取n。采用算術平均值法濾波后，消除了圖5波形中的大部分低次諧波，如圖6所示。經過兩次濾波后，相電流的波形得到了顯著的優化。

3 系統的實驗結果

采用上述550W伺服驅動器和電機，在測功機上進行相電流濾波前后的對比測試，結果如下：（1）電機3500rpm恒速運行，測功機不加載時：控制器輸入功率由濾波前的73.47W下降到濾波后的55.01W。（2）電機3500rpm恒速運行，測功機加1.3Nm扭矩進行定點測試時：控制器的效率由濾波前的81.35%上升到濾波后的82.51%。

由上述結果可以看出，采用了相電流濾波的伺服系統，減少了功耗，提升了系統的效率。

4 結束語

由以上分析及實驗結果可以看出，在采用雙電阻相電流采樣的伺服控制系統中，通過復合數字濾波方法能夠將由PWM斬波引起的高頻諧波、電機非正弦反電勢引起的低次諧波、電力電子線路因干擾出現的隨機脈沖等因素引起的相電流噪聲得到有效的抑制，提高了電機運行的平穩性，有效改善了系統的效率。

參考文獻

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篇（3）

中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0052-02

三維反求技術在現代化的加工中應用越來越廣泛,但三維反求技術應用方面的文章卻不多,為此本文作了以下介紹。

反求技術可以在原有產品的基礎上解剖、深化設計和再創造,可有效改善技術水平,提高生產率,增強產品競爭力,是消化、吸收先進技術進而創造和開發各種新產品的重要手段。據統計,各國70%以上的技術源于國外,逆向工程作為掌握技術的一種手段,使產品研制周期縮短40%以上。研究反求技術,對我國國民經濟的發展和科學技術水平的提高,具有重要的意義。

一、三維反求技術

(一)三維反求技術的概念

三維反求技術亦稱為逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年來 CAD/CAM技術領域研究的―個熱點。簡單地講,如果把傳統的從構思-設計-產品這個過程稱為正向工程的話,那么,產品模型(或實物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件這個過程就稱為反求工程。

(二)三維反求技術得原理及工作流程

三維反求技術包括影像反求、軟件反求及實物反求等三方面。目前相對最多人研究的是實物反求技術。它是研究實物CAD模型的重建和最終產品的制造。狹義來說,三維反求技術是將實物模型數據化成設計、概念模型,并在此基礎上對產品進行分析、修改及優化等技術。

1.工作原理。三維反求技術是利用電子儀器去收集物體表面的原始數據,之后再使用軟件,計算出采集數據的空間坐標,并得到對應的顏色。掃描儀是對物體作全方位的掃描、然后整理數據、三維造型、格式轉換、輸出結果。整個操作過程,可以分為四個步驟:(1)物體數據化:普遍采用三坐標測量機或激光掃描儀來采集物體表面的空間坐標值;(2)從采集的數據中分析物體的幾何特征:依據數據的屬性,進行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設計及加工特征;(3)物體三維模型重建:利用CAD軟件,把分割后的三維數據作表面模型的擬合,得出實物的三維模型;(4)檢驗、修正三維模型。

2.工作流程。三維反求的典型工作流程主要是對現有的實物,使用數據化的儀器,準確、快速地采集表面輪廓的空間坐標值,然后構建曲面、經CAM軟件產生CNC加工刀路,在CNC機床上把實物模型制造出來或利用快速原型制造機,把實物原型制造出來。在產品設計方面,采集的空間坐標值,可對實體三維模型,作復雜的修改或再創新。快速原型制造機可讀取STL格式的文檔,可以由云點直接轉換或在建造的曲面、實體三維模型中轉換。

二、三維反求技術的應用綜合

三維反求技術的應用十分廣泛,一些高技術含量的航空、航天工業,汽車工業都采用了此項技術于產品研發及制造。在制造工業中,采集的數據用于模具制造,產品設計、開發,例如消費性的電子產品等。

此外,反求技術配合快速原型制造技術,更能發揮快速原型技術的優勢、擴大它的應用范疇。憑借反求技術及有關的軟件,設計者可以快速制造實物,同時可以快速對實物修改、優化和創新設計,這樣便可以縮短產品設計的周期,加速新產品的出現,提高公司的競爭力。三維反求技術的應用綜合如下:

1.從概念到快速原型制造。在產品設計中,有些實物很難利用CAD軟件來建造CAD模型來表達設計概念,但有了三維反求技術后,便很快從實物轉換成設計模型。

2.快速制造模具。技術人員利用反求技術掃描實物,然后把采集得到的數據,通過專門的軟件,如Renishaw公司的Tracecut軟件,直接產生刀路,輸出到數控加工中心,制造出模具來。這種情況,在汽車的后市場(after market)及電子消費品特別普遍。汽車的原廠零部件相對較貴,所以傾向于尋找代替品,價格相對便宜的。由于市場相當龐大,所以誘發一批廠家生產這些代替品。由于沒有原廠產品技術資料,如實物的工程圖或CAD模型,他們只好利用反求技術,采集實物的三維數據,轉化成刀路,直接制造模具。另一種情況是一些停產老產品,現在有需求。由于停產多時,原始數據都沒有了,只好把現有的實物掃描、采集數據、轉成刀路來制造模具,實現再次生產。

3.美觀設計領域。例如汽車外形設計,廣泛采用真實比例的木質或泥塑模型來評估整體設計效果,此時需用逆向工程的設計方法。

4.仿制流線型、形狀復雜而且無法用人工方法準確量度的實物。航空、航天器的有些零部件流線型特別強,一般的測量儀器是絕對無法準確測量其曲面。反求技術便可以在一個面積細小表面上采集上百萬、上千萬的三維坐標數據,之后便可以通過軟件建造曲面。在一個相等面積的表面,三維坐標數據愈多,建造的曲面便愈準確。

5.產品復制、修改、設計。當實物被數據化后,技術人員便可建造CAD實體模型、曲面,這樣設計師便可以迅速在軟件上作有關的產品修改、創新的設計。

三、反求技術未來展望

隨著國際互聯網絡的普及,更容易獲取資訊,商業競爭日趨激烈,要取勝就要不斷的有新產品投放到市場,縮短生產周期是競爭一個重點策略。反求技術在時間方面發揮了它的作用,所以會廣泛應用于產品開發。在技術方面,軟件的快速開發,使數據的運算更快、掃描后數據處理更容易;圖像攝像機的發展,使采集的數據更多、更快。這樣,掃描速度便可以更快,掃描精度更高。綜上所述,反求技術將會有更大的發展空間,應用到更多的領域中。

參考文獻

[1]唐榮錫.CAD/CAM技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,1994.

[2]王先逵.計算機輔助制造[M].北京:清華大學出版社,1999.

[3]許智欽.3D逆向工程技術[M].北京:中國計量出版社,2002.

篇（4）

后來，我真的走進了北京協和醫學院，離“醫生”和“博士”兩個夢想都非常接近。多少次夢見大學城秀美的校園，真正走進協和。卻感受到了大學的另一種內涵。協和醫學院的校園很小，幾乎位于北京市中心，在東單三條，距王府井非常近。在這樣的鬧市當中，協和醫學院卻算是個非常安靜的地方。在這片不大的校園里，處處可以看見學生夾著書本匆匆走過的身影。我喜歡走在寧謐的校園里，看著大家奮斗的身影。

協和醫學院有悠久的歷史，由美國洛克菲勒基金會于1917年創辦，是我國最早設置八年制臨床醫學專業和護理本科教育的重點醫學院校。同時，她與中國醫學科學院實行院校合一的管理體制，為學校提供了雄厚的師資力量和科研條件。此外，協和還與清華保持著緊密的聯合辦學關系，協和醫學院臨床醫學專業的學生和研究生畢業證書、學位證書會蓋上“清華大學”和“北京協和醫學院一清華大學醫學部”兩個公章。

回首近百年校史。多位醫學大家從協和走出，成為各個專科領域的棟梁。黃家駟、吳階平、巴德年、林巧稚……一個個輝煌的名字書寫著協和的歷史，而年輕的我們，將帶上青春的熱忱與醫者的責任，在醫學史上寫下新的一筆。

中國地質大學　屈霜琳

中國地質大學為教育部和國土資源部共建，以地質、資源、環境、地學工程技術為強勢專業，是一所理、工、文、管、經、法多學科共同發展的“211工程”重點大學。

仍然清晰地記得接到地大通知書的那天，喜悅之外，還感到了一種壓力。地質相關專業畢業生就業時普遍被認為將從事比較艱苦，常年外出的工作。作為女生，我的壓力尤其大。好在，后來幾年的大學生活改變了我原有的想法。

其實，在地大像我這樣的女生并不少，有些在文科院系，當然也有典型的工科女。而我們，并沒有太多地去想將要面對怎樣的艱難旅程，更多是抓住現在的夢想。我在大二的時候決定了要考研，并希望將來能從事礦物學的科研工作。而每年，也都有很多畢業生去到國內外各大科研機構和高校，在地質科研領域走得更遠。

中國地質大學(北京)成立于建國后的1952年，現有中國地質大學(武漢)和中國地質大學(北京)兩個獨立的辦學實體。地大(北京)有博士生導師135名，中國科學院院士7名，俄羅斯外籍院士4名。他們作為學科帶頭人，為地質事業培養了大批人才，使得各個實驗室的實力日益雄厚。目前，學校擁有一個國家重點實驗室――地質過程與礦產資源實驗室。兩個國家級專業實驗室――礦物巖石材料開發與應用實驗、地質超深鉆探技術實驗室，以及兩個教育部重點實驗室和四個國土資源部開放實驗室等，這些并不僅僅是榮譽的光環，更體現了學校雄厚的科研實力。

轉眼，我在地大已經度過了四年的時光，未來的三年，我仍然會在地大延續我的夢想。作為地道的地大人，總理提出的“艱苦樸素，求真務實”的校訓將時刻鞭策我們，走向更遠的未來，更努力地去追求我的夢想。

北京航空航天大學　陳卓

喜歡在初夏溫暖的早晨，拿上一本外語書，在晨讀園的一個角落里讀課文，陽光灑在身上，那一刻，我是幸福的。喜歡和同學坐在湖邊，談談現在，還有未來，看著眼前秀美的校園，那一刻，你會覺得過去所有的努力都值得。喜歡一個人坐在籃球場邊，看男孩們賣力地打球，汗水浸透了他們的衣服，那些帥氣的臉龐綻放出年輕的光彩，那一刻，恍若回到了中學時代。

在北航，帥氣的男生是一道風景，從圖書館、教學樓到體育場、航空館，處處都有他們的風采。作為國內航空航天領域的最高學府，北航每年都是報考熱門，承載著一代代年輕學子的夢想。

北航現隸屬于工業和信息化部。是國家“211工程”和“985工程”建設的重點高校。自1952年建校以來，北航一直是國家重點建設大學，為國家航空行業發展培養了大批人才。

學校現有在校本科生1.3萬人，共有26個學院，54個本科專業。144個碩士學位授權點。49個博士學位授權點，研究生教學質量居國內前列。為有志于從事學術研究的學生提供了廣闊的發展空間。

作為以航空航天為特色的大學，材料科學與工程學院、電子信息工程學院、自動化科學與電氣工程學院、能源與動力工程學院、航空科學與工程學院等吸引了無數學子的目光，分數線年年居高不下。

如果你有邀游藍天的夢想，北航一定是你的最佳選擇。1993年，北航飛行學院成立并第一屆招生。飛行學院由北航與中國南方航空股份有限公司聯合創辦，旨在培養高素質民航飛機駕駛人才。學生在校期間不僅要參加飛機構造、發動機、航空氣象等專業理論課學習，還要赴澳大利亞南航西澳飛行學院進行為期12個月的實際飛行訓練，在高年級返回北航進行畢業論文設計和理論執照考試，之后再到南方航空公司各分公司進行實習。

作為工科見長的大學，北航學生的業余生活也毫不遜色。我們不僅努力學習專業知識，同時積極參加各種社團活動。學校現有一百余個學生社團，緊張的學習之余，我們奔波于各個社團之間。不僅充分發揮自己的特長，還結識了一群志同道合的朋友。作為曾經的文學小青年。我加入了凌云文學社，在北航的校報上留下了自己的青春記憶。

這就是我的母校――北京航空航天大學，在這里，夢想起航。

北京化工大學　丁健東

仍然記得去年入學時的興高采烈，是的，我終于來北京了。

走在北化的校園，第一次體會到了真實的成就感。這一年，我十九歲，考上了夢寐以求的北京化工大學。聽學長說，在北化的四年，我們要在兩個校區生活，大一大二在北校區，位于昌平東關，離市里較遠，這里遠離都市的喧囂，環境不錯，交通也比較便利。清靜的環境非常容易使剛剛進人大學的我們靜下心，開始大學的專業基礎學習。大三大四和研究生則住在東校區，處于東城區與朝陽區的交接處，校門口就有地鐵，交通十分便利。

在北化這一年，我對北化人勤奮刻苦的精神有了越來越深的體會。從早上的晨讀，到晚自習圖書館的奮筆疾書，校園里處處都有我們奮斗的身影。

北京化工大學建校于1958年，是教育部直屬的“211工程”大學。學校的工科實力十分突出，文、法、管、經濟等人文學科也獨具特色。學校設有化學工程學院、材料科學與工程學院、機電工程學院、信息科學與技術學院等11個學院，涵蓋42個本科專業。化學工程與技術、材料學和化工過程機械作為3國家級重點學科，學術水平處于國內一流，國際前列。

學校在人才培養方面。也有人性化與多樣化的特征。考生入學時按大類招生，方便后期學生了解自己的興趣，做好專業選擇。此外。學校還建立了優秀生重點培養模式。優秀學生可自主選擇專業并實習導師制，享受優秀生獎學金。

大學之大，還在于大師。北化現有博士學位教師484人，兩院院士9人，他們中的多人從北化走出，如今又將汗水灑在這片熱土。他們書寫了北化的歷史篇章，而未來，還需要我們這代年輕學子去拼搏。

北京印刷學院　李薇

如今。國內以傳媒見長的大學并不少，而將印刷作為特色的高校，北京印刷學院則是唯一一家。這正是我選擇她的原因――地處北京這個文化中心，專業設置獨樹一幟。

篇（5）

現代機械制造所需要的大量數控技術人才主要來自相關專業的大中專院校及培訓機構。為滿足實踐性教學培訓的需求，需要建立專門的機加工實訓基地投人大量的數控設備及場地，其成本非常高昂；并且學生在操作初學階段，非常容易發生刀具與工件、夾具 、機床的干涉和碰撞現象，既造成 了易耗品的浪費，又使實訓教師勞動強度加大，造成人力的浪費。因此 ，某職業技術學院對數控初學階段的學生首先安排在數控仿真室進 行學習，然后再采 用虛擬現實(Virtual Reality，vn)技術實行課堂、實習指導一體化化教學。VR技術主要利用計算機對機械制造的作業環境、過程進行完全可視化模擬 ，評價各個焦點對象 (機床、待加工件、刀具等 )的運動 ；然后通過數據線將 G代碼傳輸到實際機床 ，使傳統的 VR技術與現實場景結合起來 ，形成 “虛擬 +現實”的模式。

圖 1為 “虛擬 +現實”示意圖。作者僅從計算機虛擬動畫技術來模擬實際的銑削加工。

1 典型零件結構和 CAXA軟件數控仿真加工

1．1 典型零件結構

圖2所示為數控銑削加工零件。該零件長度為120mm，寬度為 100mm，厚度為 20mm，除了需要加工上面的成型面外，還要加工兩個深孔，采用的毛坯材料為45鋼。

1．2 零件的數控模擬仿真

數控機床通過零件程序對其加工過程進行控制零件程序的正確與否直接決定加工質量和效率的高低，而且不正確的加工程序還會導致生產事故。零件程序的檢驗方法有幾種。方法之一是在正式加工前讓機床空運行，空運行只能對機床運動是否正確即有無干涉碰撞作粗略的估計；而若用實物試切的方法，則可對加工過程是否正常及加工結果是否滿足要求作出較準確的判斷。但試切是一項費時且昂貴的工作，其效率很低而且需要增加生產成本，此外試切過程的安全性也得不到保障。在計算機上利用三維圖形技術對數控加工過程進行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序迅速進行修改，免除反復試切過程，降低材料消耗和生產成本，提高工作效率。因此，數控加工過程中的計算機仿真是 NC程序高效、安全和有效的檢驗方法。

1．2．1

CAM軟件生成刀具軌跡，輸出 NC程序代碼

毛坯是用來選擇刀具、確定切削用量和計算粗加工刀具軌跡的重要依據。在完成零件造型設計之后，選擇加工定義毛坯命令，彈出定義毛坯對話框，在毛坯定義中選擇參照模型方式，則毛坯尺寸調整 為120mm×100mm X 20mm，如圖 3所示。首先選擇等高線加工的加工方式。然后設置軟件要求的一些參數，諸如加工邊界、刀具參數、走刀方式、切削用量參數等，再由編程人員在屏幕上拾取要加工的實體邊界，最后由 CAM軟件自動生成刀具加工軌跡，如圖4所示，再經后置處理，生成 NC程序代碼，NC程序代碼如圖5所示。

1．2．2 CAM軟件三維加工仿真

CAM軟件自動生成 NC程序代碼之后，軟件要進行語法檢錯與譯碼，轉換成仿真模塊所接受的格式，然后刀具軌跡計算模塊計算刀具軌跡，驅動軟件實現仿真運動。同時控制刀具沿軌跡走刀，對毛坯切削的動態圖像顯示過程進行全方位的模擬仿真，如圖6所示 ，并對代碼進行反讀校驗。仿真過程可以隨意放大、縮小和旋轉，便于觀察 細節；可 以調節仿真速度；能顯示多道加工軌跡的加工結果；仿真過程中可以檢查刀柄 干涉 、快速移動過程(G00)中的干涉、刀具無切削刃部分的干涉情況；可以將切削余量用不同顏色 區分表示，并把切削仿真結果與零件理論形狀進行比較。靈活、強大的加工仿真將加工的風險降為最低。

2 VNUC軟件中的數控仿真加工

在數控加工實訓教學中，有很多問題需要解決，諸如實訓設備少，學生多，設備無法分配；實訓教學的安全問題；教師在實訓教學中的勞動強度太，神經高度緊張等。為了解決這些問題，在實訓初級階段，建議在數控仿真軟件上進行操作練習。

VNUC數控加工仿真軟件是利用計算機虛擬動畫技術來模擬實際機床的加工過程，用它驗證數控加工程序的可靠性，預測切削過程的正確性，減少工件的試切，提高生產效率。VNUC數控加工仿真軟件是讓學生在操作真正機床前先充分掌握安裝了不同類型數控系統的加工仿真操作，同時通過仿真演示積累一定的數控加工操作經驗，用起來形象、科學、安全、經濟。

選擇華中世紀星數控銑床，安裝毛坯和刀具，進行機床回零操作，然后進行對刀，并把刀具偏置值輸入到 G54坐標系中，最后把 CAXA生成的 NC代碼加載到 VNUC數控加工仿真軟件里，這時選擇 自動加工方式，再循環啟動就可以進行仿真加工了。圖7為在VNUC數控加工仿真軟件里進行仿真加工。然后把NC程序代碼通過工廠的局域網送到車間進行實際加工，加工之前再校驗 G代碼功能，看一下加工代碼的軌跡形狀，做到加工之前心 中有數。這樣就形成“虛擬 +現實”的仿真模式，將虛擬的機床運動與實際的數控操作融為一體。

3 結束語

“虛擬 +現實”的仿真模式彌補了僅 CAM軟件仿真的不足，將虛擬的機床運動與實際的數控操作融為一體，可使用戶既掌握數控機床加工的基本原理，又掌握數控系統操作的基本技能。因此，“虛擬 +現實”的仿真模式是以計算機虛擬機床代替真實機床，可以減少培訓成本，保證培訓質量。具有強大的生命力和廣闊的發展前途。

參考文獻

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中圖分類號：TP333 文獻標志碼：A 文章編號：1009-2374（2012）04-0112-02

數據記錄儀在航空、車載、船舶等領域已經大量應用。NAND FLASH作為記錄儀中的存儲介質已經得到普遍認可，如彈載數據記錄儀、機載記錄儀、多通道測試記錄儀等。而記錄儀的數據讀取方法，目前普遍采用USB1.1或RS232等低速接口實現，如嵌入式超載監控記錄儀采用CH375 USB1.1模塊進行數據讀取，采用DSP的串口將數據傳至計算機。上述系統中，數據的記錄和讀取都合并到記錄儀中，然而讀取數據部分在系統記錄過程中是多余的，完全可將記錄和讀取獨立開，以減輕記錄系統的體積和復雜度。同時，大多系統采用低速通信接口讀取NAND FLASH中的數據，然而隨著電子技術的發展，對數據記錄儀的記錄數據量要求越來越高，USB1.1或RS232的通信速率已不能滿足實際需求。

一、方案框架

方案整體上采用USB2.0、FPGA、SRAM實現數據采集器的結構。結構框圖如圖1所示：

為了增加系統的靈活性，在FPGA中建立NIOSII 32位處理器。計算機可以同過USB2.0接口向采集器發送讀數據、擦除數據命令。采集器接收到命令后，通過NIOSII 解析命令。SRAM作為NIOSII的程序運行存儲器和FLASH數據緩沖區。

二、方案實現

（一）硬件電路設計

CY7C68013A芯片與FPGA的主要通信接口采用Slave FIFO方式，該模式已有大量論文進行過研究6,7,8。IS61LV25616芯片直接與FPGA連接。由于NAND FLASH的接口電平為3.3V，因此可以跟EP2C8Q208 FPGA芯片直接進行連接，使用過程中，采集器通過數據排線方式連接至數據記錄儀。

（二）FPGA硬件程序設計

1．FPGA與CY7C68013A接口。

FPGA與CY7C68013A接口的高速slave fifo程序模塊如圖2所示。UsbCtrl模塊實現與CY7C68013A的slave fifo接口通信，UsbFifoIn和UsbFifoOut是FPGA芯片內存儲器資源建立的FIFO存儲器，16位寬，1024深度。由于slave fifo模式在USB端是BULK模式，因此必不可少的會出現傳輸等待，所以為了保證數據連續傳輸過程中不丟失以及提高傳輸速度，系統中加入這兩個FIFO。ExtCtrl模式起到FIFO接口邏輯控制作用。該模塊提供了標準的WR、RD、DIR、WRFULL、RDEMPTY、DATA[15:0]接口。

2．FPGA與CY7C68013A接口的低速命令模塊。

FPGA與CY7C68013A的低速命令接口模塊如圖3所示。ParaCtrl模塊與CY7C68013A的PC[7:0]、PA0、PA1、PA3通信，實現傳輸計算機發送的控制命令和返回采集器的狀態信息。ParaFifoIn和ParaFifoOut為命令輸入輸出FIFO緩沖區和返回狀態信息緩沖區。UartCtrl模塊實現上述兩個FIFO的通信轉換接口，將USB的低速接口轉換成串口通信時序，方便與NIOSII連接。

3．NIOSII 的配置。

在SOPC BUILD 中對NIOSII的配置如圖4所示：

Uart_1模塊用于解析2.2.2節所述計算機命令和返回狀態。Nf_ 等8個模塊實現FLASH芯片的接口。USB_等7個模塊實現與高速USB數據傳輸模塊接口。Sram模塊控制擴展的IS61LV25616芯片。

（三）NIOSII 軟核程序設計

NIOSII軟核主程序流程圖如圖5所示。采集器接收計算機發送的串口命令，如果是0xeb5a，則讀取FLASH芯片中有效數據，并將數據通過高速USB接口將數據發送到計算機，發送完畢返回狀態信息。如果是0xbdce，則擦除整塊FLASH，擦除完畢返回狀態信息。

（四）計算機軟件

計算機軟件由兩部分構成，驅動程序和應用程序，驅動程序采用CYPRESS公司提供的驅動。應用程序用VC++編寫。程序界面如圖6所示：

三、實驗驗證

采集器硬件電路板跟板載K9K8G08U0M NAND FLASH芯片的參數記錄儀連接，NIOSII軟核程序采用NIOSII IDE 的JTAG UART在線調試，進行數據傳輸測試。讀操作命令測試如圖7所示。圖中，左邊為計算機應用程序，點擊讀取數據操作后，采集器讀取NAND FLASH完畢后，返回0x43狀態字。右邊是在NIOSII IDE在線調試中顯示的終端結果。NIOSII軟核程序開始運行后，會根據讀取FLASH的ID來檢測FLASH是否已經連接。如果連接正常，則等待計算機的操作命令。圖中顯示接收到計算機的讀FLASH命令。

四、結語

隨著參數記錄儀的普遍應用，對記錄儀數據讀取器的需求也日益廣泛。文章提出了一種全新的基于USB2.0和NIOSII的采集器設計方案。該方案提高了讀取FLASH的數據速率。該參數采集器已經在某機載參數記錄系統中得到應用。

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2校內實踐基地硬件平臺的構建

與課堂理論教學不同，實踐環節的教學需要依賴于儀器設備等硬件條件，因此需要結合學科的特點來構建完成預定實踐教育功能的硬件平臺組成。哈爾濱工業大學機械工程一級學科包含機械電子工程、機械制造及其自動化、機械設計及理論、車輛工程、工業工程、精密與微納制造和航空宇航制造工程7376個二級學科，年招收碩士生350人，其中應用型碩士研究生和全日制工程碩士240人左右。機械工程學科覆蓋的各個二級學科各具內涵，互相獨立而又互為支撐，形成了各具特色的研究方向。機械工程領域工程碩士研究生的應用能力培養主要體現在以下方面:①大型/復雜/先進機械系統設計能力;②各種傳動及其檢測、控制技術應用能力;③先進制造技術應用能力;④機電融合應用能力;⑤科技協作能力。這些能力的培養需要一系列超出單個課程的綜合實踐平臺來提供學生從實踐中鍛煉和掌握工程技術能力的實踐機會。依托校內實踐基地，建設一個獨立于課程教學之外，支撐全院研究生工程實踐能力培養的工程實踐平臺具有重要意義。對于應用型碩士研究生，應該在機械工程一級學科的框架下，培養其對各相關研究方向的了解和掌握，培養出知識面廣博、適應性廣的交叉復合型人才，因此，校內實踐基地所建設的教學平臺應體現出綜合性，并具有一定的輻射性，加強碩士研究生對機械工程領域相關研究方向的了解，拓展知識面，培養學生的實踐創新能力。所建立的校內實踐基地硬件平臺的結構如圖1所示。圖1校內實踐基地硬件平臺的總體結構校內實踐基地硬件平臺包括實驗平臺和實踐平臺兩個部分，其中實驗平臺用來支撐培養計劃中的實踐學分，由傳感及測試技術實驗子平臺、數字化制造技術實驗子平臺、機器人技術實驗子平臺和微納米測量技術實驗子平臺組成;實踐平臺用來為學生提供一個實現自主創新、自由探索的實踐環境，由金屬零件少無切削制造技術工程實踐子平臺、空間機構及機械系統設計與實踐子平臺、數控運動控制綜合實踐子平臺和液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應用實踐子平臺組成。

2．1傳感及測試技術實驗子平臺傳感及測試技術是機械工程學科研究生必須掌握的一門偏重于基礎的技術，并且是其它眾多技術的基礎，因此該實驗子平臺的建設側重訓練研究生對常用傳感器的基本原理及其典型應用，使學生不但對傳感技術中所涉及的各種傳感器的測量原理和性能指標有深入具體的認識，而且還能夠針對具體的問題，選擇合適的傳感器完成相應的檢測任務，為將來的學習和工作奠定實踐基礎，提高應用型研究生對相關專業理論的認知、加強對專業技術工作適應能力和開發創新能力的培養。

2．2數字化制造技術實驗子平臺該實驗子平臺以對數字化制造技術的原理和核心技術的理解為主，以校園網絡為基礎，建立數字化、集成化、網絡化的設計和加工子系統，兩個子系統共享一個服務器，實現信息共享。以現有的CAD/CAM軟件和自行開發的數控技術、數字化加工、數字化裝配等軟件為基礎，為數字化設計、建模和仿真、加工技術的研究提供基本的實驗教學環境和條件。使學生掌握數字化制造技術在產品的設計、分析、制造、制造系統規劃等方面的應用。

2．3機器人技術實驗子平臺該實驗子平臺是一個具有一定規模的、模塊化的、可擴展的機器人系統開放實驗平臺，子平臺的建設以常規機器人技術教學為主，并兼顧機器人智能運動控制和機構空間復雜軌跡的實現等相關教學實驗。能夠進行14個機器人技術方面的教學實驗，各實驗間既可以獨立進行，也可以聯合進行;能根據教學的需求及課程的變化需求進行迅速調整，以適應實驗教學的需要。這些實驗要求學生應用所學知識進行設計、編程和實施，培養學生設計、分析和動手能力，促進機器人技術教學水平的提高，培養機械工程學科研究生的綜合技能和創新能力。

2．4微納米測量技術實驗子平臺隨著超精密加工技術和納米加工技術的發展，對機械加工表面形貌的微觀檢測提出了越來越高的要求。因此微納米檢測技術成為機械工程學科新的研究熱點。通過實驗教學，使學生掌握原子力顯微鏡測量原理、測試參數的選擇，數據處理知識。掌握利用原子力顯微鏡獲得力曲線，根據納米壓痕法的理論基礎及彈性接觸理論計算材料的機械力學特性，分析研究測量儀器的原理、精度、誤差及適用范圍。

2．5金屬零件少無切削制造技術工程實踐子平臺本子平臺對學生進行金屬零件少無切削制造技術的實踐訓練。學生通過設計制造零件的實踐，培養研究生:先進綠色制造技術運用能能力;產品制造生產線管理與運用能力;數控等先進裝備控制與運用能力。

2．6空間機構及機械系統設計與實踐子平臺通過先進傳動裝置的學習和拆裝，使學生了解、學習高性能諧波減速器等國外先進傳動裝置的原理、設計方法、結構和工藝;由學生利用基本元部件設計并構建機械系統，如多自由度關節串聯機構和行走機構等。根據學生自己構建的機械系統，運用機構設計與動力分析軟件建立虛擬樣機，進行仿真。學生為自己構建的機械系統配備運動控制系統，利用計算機和PID控制來控制交、直流伺服系統，實現其構建的機械系統的預期運動目標。

2．7數控運動控制綜合實踐子平臺以機床運動形式為主要控制目標，運動控制為主，順序控制為輔，訓練學生機電系統計算機控制能力。實踐子平臺以單軸運動模塊為基本單元，可搭建一軸、兩軸和三軸運動控制系統。控制系統采用PC-Base運動控制控制器為核心，交流伺服系統為基礎，形成一個開放式的、學生可實際搭建的(包括內部控制軟件)實踐系統。

2．8液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應用實踐子平臺該實踐子平臺對學生進行流體傳動與控制重要基礎和綜合應用的訓練。平臺包含豎直液壓伺服搬運、水平液壓傳動搬運、氣動插拔銷三套子系統，訓練學生:流體傳動與控制系統總體方案設計能力、液壓伺服系統(位置和力及其切換)設計調試能力、液壓傳動系統設計調試能力、氣壓傳動系統設計調試能力和團隊協作能力。

3校內實踐基地的實踐教學體系

在校內實踐基地硬件平臺構建的基礎上，結合應用型研究生培養方案，構建了校內實踐基地的實踐教學體系，根據兩類平臺的特點，結合培養目標，依托實驗平臺下設的4個子平臺建設了一門具有特色的實驗課程“機械工程學科應用型研究生綜合實驗”，綜合實驗課程在內容設置上立足機械工程學科的主干課程，從機械工程一級學科的角度去組織實驗教學的內容，規劃建設的實驗項目既是對若干門學位課程內容的深化和提升，又是對某門課程課內實驗的強化，支撐研究生培養計劃中2學分的實踐教學環節，可以完成總計66學時的實驗教學，根據課程的設置和培養計劃，要求研究生從中選擇22學時進行本門課程的實驗教學，以加強碩士研究生現代實驗方法和技能的訓練和提高。在教學體系的建設上，實踐平臺是對實驗平臺的進一步深化和運用，目的是注重學生自主實踐能力的訓練和培養，實踐內容的設計充分體現出開放性和探索性，學生利用平臺所提供的基本元件和模塊，根據給定的技術參數和指標，自行搭建系統，獨立完成相應的實踐訓練項目。結合實踐平臺的硬件設備，建設了一門面向全院碩士生的實踐課程“機械工程綜合實踐”，以獨立實踐課程的形式來實現校內實踐基地的實踐教學功能，使本領域的應用型研究生能夠經歷一個相對完整的機械系統設計、制造、檢測和控制的工程應用過程的基本訓練，支撐研究生培養計劃中的實踐教學環節，根據課程的設置和培養計劃，要求研究生從中選擇若干實踐項目進行實訓，培養學生的實踐創新能力。依托校內實踐基地開設的兩門實驗實踐課程，初步確定了機械工程領域應用型研究生的實踐教學體系。解決了應用型研究生培養方案中實踐教學環節薄弱的問題;確立了實踐教學環節的主體地位，以獨立的課程形式來加深課堂理論知識的理解，提高創新實踐的能力，滿足機械工程學科研究生培養方案中實踐環節的教學計劃，為進一步的分類培養模式改革提供實踐。

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1 引言

電子相冊也叫做數碼相框，是指可以不借助計算機能在LCD 液晶屏上顯示圖片的一種電子產品。電子相冊結合了數字電視技術、數字信號存儲技術和LCD液晶顯示技術，即將成為最受歡迎的個性化數碼產品之一。電子相冊繼承了相框的溫情和數碼的時尚，給人類的生活帶來了無窮的樂趣。鑒于電子相冊廣泛的用途，電子相冊的開發具有重要的意義和市場價值。雖然目前電子相冊還沒能普及，但隨著數碼照相機的普及，電子相冊將成為必不可少的配套產品，它也將會成為繼電視機、計算機之后人們生活中不可或缺的第三類顯示器件！本文提出了一種基于STM32系列單片機 STM32F103RCT6的低功耗、低成本設計方案，該方案電路簡單，主要依靠軟件實現各項功能。而STM32 更是具有價格低、自身外設豐富、實時性能強、功耗低等特點。因此，進行基于STM32平臺的電子相冊的設計具有重要的實用價值和理論意義。

2 硬件電路

本系統采用基于ARM Cortex-M3內核的STM32作為主控制器，外擴SD卡、TFT彩屏以及按鍵。STM32主控模塊：主要用來讀取存儲模塊中的數據，并且驅動LCD顯示。液晶顯示模塊：主要用來顯示BMP、JPG等格式的圖片。存儲模塊：主要用來存放BMP、JPG等格式的圖片。按鍵模塊：主要用來對圖片進行翻頁。

2.1 STM32主控模塊

本設計選用的STM32系列單片機 STM32F103RCT6 ，該芯片具有256KB閃存、48KB RAM、8個定時器、3個SPI、5個串口、1個FSMC接口以及64個通用IO口。該芯片是基于ARM Cortex-M3內核的嵌入式處理器，其特點是高性能、低功耗、低成本。基于以上優點，該設計采用此單片機作為主控芯片。

2.2 顯示模塊

本設計采用2.8英寸TFT-LCD屏作為顯示模塊，TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器，該顯示屏具有亮度好、層次感強、顏色鮮艷、對比度高等特點，在手機、MP4等產品中得到了廣泛的應用。該顯示屏采用ILI9341作為控制器，采用16位80并口與外部連接，選用觸摸屏專用芯片XPT2046，可實現觸摸操作。

2.3 存儲模塊

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，已經被廣泛應用于許多電子產品中。例如數碼相機、PDA和多媒體播放器等。SD卡體積小、重量輕，但卻有容量大、數據傳輸率快、移動靈活以及安全性高等特點。SD卡只能使用3.3V的輸入輸出電平，故控制器一定要能夠支持3.3V電壓。設計中使用SPI模式，在SD卡收到復位信號，同時CS為低電平時啟用SPI模式。在SD卡初始化的時候，時鐘周期最大不能超過400KHZ。

3 系統的軟件設計

該設計通過CPU對SD卡中的BMP、JPG等格式圖片進行處理、讀取，然后以幻燈片的形式在TFT彩屏上顯示出來，并通過按鍵控制圖片的切換。該設計的總體流程圖如圖1所示。

3.1 SD卡的讀取

常用的文件系統有FAT12/16/32等，FAT12管理8M左右的空間， FAT16管理2G的空間， FAT32管理2TB的空間。由于FAT32采用了更小的簇，這樣就可以更有效的保存數據，不會造成浪費。通常SD卡上的數據信息由MBR（有的也沒有MBR）、DBR、FAT、FDT和數據區5個部分組成。MBR稱為主引導記錄區， DBR為操作系統引導記錄區，FAT稱為文件分配表，FDT稱為文件根目錄表。

SD卡在進行讀寫操作之前都必須首先對SD卡進行的初始化。初始化SD卡時，SPI的時鐘不能太快。在初始化之后，再提高SPI的速率。剛開始要先發送至少74個時鐘信號，隨后就是寫入兩個命令CMD0與CMD1，使SD卡進入SPI模式。SD卡的讀寫操作是通過發送SD卡命令完成的。SPI總線模式支持單塊（CMD24）和多塊（CMD25）寫操作，在需要讀取SD卡中的數據時，執行命令字CMD17，首先接收到第一個響應命令字節（0xFE），接著接收到512個字節的SD卡數據，最后接收到2個字節的CRC驗證碼。

3.2 液晶顯示屏的控制

ILI9341液晶控制器的主要使用6個重要的命令：0XD3，是讀ID4指令，用于讀取LCD控制器的ID；0X36，是存儲訪問控制指令，可以控制ILI9341存儲器的讀寫方向；0X2A，是列地址設置指令，在從左到右，從上到下的掃描方式（默認），該指令用于設置橫坐標；0X2B，是頁地址設置指令，在從左到右，從上到下的掃描方式（默認），該指令用于設置縱坐標；0X2C，是寫GRAM指令，在發送該指令之后，便可以往LCD的GRAM里面寫入顏色數據了，該指令支持連續寫；0X2E，是讀GRAM指令，用于讀取ILI9341的顯存（GRAM）。

3.3 圖片解碼

我們常用的圖片格式有很多，最常用的有三種：JPEG（或JPG）、BMP和GIF。其中JPEG（或JPG）和BMP是靜態圖片，而GIF則是可以實現動態圖片。

BMP（全稱Bitmap）是Window操作系統中的標準圖像文件格式。它采用位映射存儲格式，除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，故此，BMP圖片文件占用的空間較大，但是沒有失真。BMP格式文件存儲數據時，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。對于BMP格式的圖片，我們采取從SD卡中邊讀取邊解碼顯示的方式進行解碼，一般FAT32文件簇的大小都是512字節，所以我們以簇為單位讀取圖片信息，之后解碼顯示，接著讀取下一簇信息并在液晶上顯示，直到讀完最后一簇，我們的圖片也就解碼顯示完畢

JPEG是Joint Photographic Experts Group（聯合圖像專家組）的縮寫，同BMP格式不同，JPEG是一種有損壓縮格式，能夠將圖像壓縮在很小的儲存空間。JPEG壓縮技術非常先進，它使用有損壓縮方式除去多余的數據。而且JPEG是一種靈活的圖像格式，可以調節圖像的質量，壓縮比率通常可以處于在10∶1到40∶1之間，壓縮率越高，圖像的品質越差，反之，圖像品質就越高。JPEG格式主要壓縮高頻信息，同時較好的保留了色彩的信息，它可以支持24bit真彩色，主要適用于互聯網和連續色調的圖像。JPEG的解碼是一個很復雜的過程，該設計中用到了FATFS的作者提供的一個的JPG/JPEG解碼庫：TjpgDec，只需3.5KB的FLASH和3KB的RAM即可實現JPG/JPEG解碼。JPEG/JPEG圖像文件解碼過程如下：首先從文件頭開始讀出文件的相關信息；接著從圖像數據流中讀取一個編碼單元（MCU） ，并提取里邊的各個顏色分量；將顏色分量從數據流恢復成矩陣數據；接下來對8×8 的數據矩陣進一步解碼；最后顏色系統YCrCb 向RGB 轉換，排列整合各個MCU 的解碼數據。

4 結論

本論文設計了一款基于STM32單片機的電子相冊，該設計的主控芯片具有256KB閃存和48KB RAM，時鐘頻率可達72MHz，并且集成了豐富的片內外設，功耗低，價格便宜。TFT液晶觸摸屏具有亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷等特點。該系統的硬件電路很簡單，主要通過軟件來實現具體的功能，最終設計了一款具有價格便宜，功能齊全，顯示效果良好，模塊化結構的電子相冊。

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中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

1引言

從20世紀70年代以來,以數控機床為代表的現代基礎機械已成為制造工業最重要的技術特征,數控機床水平的高低和機床數控化率的高低已成為衡量國家工業化水平高低的重要標志。數控系統是數控機床的大腦,是計算機技術在機械制造領域的一種典型應用,它集計算機技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、自動控制技術、信息處理技術等多項技術于一體,是近年來應用領域中發展十分迅速的一項高新技術。

隨著電子技術的飛速發展,數控系統逐漸朝嵌入式方向發展。嵌入式系統是近年發展最快的技術之一,它是以應用為中心,以計算機技術為基礎、軟硬件可裁減,適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。本論文主要對嵌入式數控系統進行研究設計,以期從中找到可行的嵌入式數控系統控制方法,并以此和廣大同行分享。

2嵌入式數控系統總體結構設計

系統由幾個不同功能的模塊組成,模塊間通過并行I/O、高速串行協議或其他方法相互聯系。主要包括人機交互裝置、嵌入式數控操作和管理模塊、嵌入式運動控制模塊和I/O及伺服控制器等。

嵌入式數控操作和管理模塊通過I/O與人機交互裝置相連,并通過串口與運動控制模塊連接,運動控制模塊通過I/O模塊與伺服控制器和機床各開關量相連。

(l) 人機交互裝置。包括一個LCD顯示器、一個鍵盤和其他一些按鈕,完成人機交互任務,例如NC代碼的輸入/編輯顯示、手動操作以及一些機床狀態顯示等。

(2) 嵌入式數控操作和管理模塊。是數控系統的核心模塊之一,負責全部的人機交互處理,各種機床參數的設置,NC代碼的編輯、編譯、存儲和傳輸,系統監控與故障診斷,移動U盤的控制及網絡通信等。

(3) 嵌入式數控運動控制模塊。機床邏輯運動控制的核心,利用邏輯運算能力,負責送料機運行軌跡的計算、插補、反向間隙補償、信號采集、主軸及開關量控制等實時性強的運算和控制。

(4) I/O模塊與伺服控制器。FO模塊的主要任務是不同電平的轉換、隔離及功率放大等。包括3.3V到5V轉換、3.3V到24V的轉換、采用光電禍合器隔離防止干擾以及增大驅動功率等。另外還包括單路信號轉換成差分信號及差分信號轉換成單路信號電路。伺服控制器的作用在于接受來自上位控制裝置的指令信號,驅動被控對象跟隨指令脈沖運動,并保證動作的快速和準確。

3嵌入式數控系統的設計與實現

3.1 硬件設計

本論文所設計的嵌入式數控系統硬件系統結構構成原理圖如下圖所示:

(1)ARM微處理器模塊。ARM處理器是系統的控制核心,負責運行數控系統控制軟件。本系統選用SAMSUNG公司的S3C44B0X處理器。本模塊還包括時鐘電路、復位電路和實時時鐘RTC(Real Time Counter)電路。

(2)存儲器模塊。存儲器是嵌入式系統中的重要組成部分,它用于存儲程序和數據。本系統的存儲器包括EPROM、SDRAM、SRAM和NAND-Flash,其中,EPROM用于存儲系統程序;SDRAM用于存儲系統運行時的程序與數據;SRAM用于存儲突然掉電時的重要實時數據;NAND-Flash用于存儲用戶的數控加工程序。

(3)電源模塊。新型的CPU和FPGA的內核電壓一般都是2.5V或以下的,I/O電壓一般都是3.3V。所選擇的開關電源可以提供5V,±12V,24V電源,其中±12V用于主軸模擬信號模塊電路,24V用于光電隔離電路,因此,需要使用低壓差線性穩壓器產生3.3V和2.5V的電壓,供CPU、FPGA和CPLD使用。為了保證微處理器穩定而可靠地運行,還需要配置電壓監控電路。

(4)人機交互模塊。人機交互模塊包括鍵盤及指示燈模塊和液晶顯示模塊。鍵盤及指示燈模塊負責鍵盤的掃描并讀取鍵值,同時負責LED的顯示控制。液晶顯示模塊實現數控系統用戶界面。

(5)通信接口模塊。通信接口模塊包括JTAG接口、RS-232串行接口和USB接口。JTAG接口與PC通訊,實現系統運行程序的仿真調試;RS-232串行接口與PC通訊,實現NC文件的上傳與下載;USB接口實現對U盤NC文件的讀寫。

(6)D/A轉換模塊。D/A轉換模塊負責產生變頻器所需要的模擬信號,由隔離器件、D/A轉換器和集成運算放大器組成。

(7)CPLD/FPGA模塊。CPLD模塊包括CPLD、FPGA、CPLD對FPGA的配置電路。CPLD主要是用來對SRAM工藝的FPGA進行配置和加密,同時擴展數控系統的通用I/O口;FPGA主要負責精插補,產生軸運動所需的脈沖信號以及處理編碼器返回信號,同時負責處理手輪輸入和開關量的輸入輸出。

(8)輸入輸出模塊。本系統的輸入/輸出信號是通過FPGA和CPLD的邏輯控制來實現,以提高系統的工作可靠性和設計柔性。對于輸出的脈沖信號和輸入的編碼器信號采用差分輸出輸入的方式,這樣不僅提高脈沖傳輸的抗干擾能力,也增加了信號傳輸距離;而對于I/O信號則采用光電隔離的方法,進一步提高了系統的抗干擾性和可靠性。

3.2 軟件設計

該系統采用嵌入式μClinux 操作系統作為嵌入式數控系統軟件平臺,其源代碼開放、內核小,非常適合運行在嵌入式微處理器上,并且μClinux操作系統也支持TCP/ IP 協議,具有強大的網絡功能,同時該操作系統也支持多任務并發運行,可以采用多任務編程方法。這樣,數控系統的每個功能可以作為一個獨立的任務來實現,這大大地增強了系統軟件的可靠性、穩定性,也便于以后的維護和升級,同時也提供了圖形用戶接口(GUI),結合鍵盤、LCD 液晶顯示和觸摸屏模塊為用戶提供友好的人機交互界面。

(1) 調度任務的劃分。

軟件平臺設計中,采用嵌入式實時操作系統μClinux對系統多任務進行調度及管理。基于實時多任務操作系統的應用程序中,實時性取決于對任務及中斷的處理。用戶根據需要調用μClinux的任務調度函數,調度函數從就緒任務中尋找優先級最高的任務,并進行任務切換操作。μClinux把任務分為各不相同的優先級(唯一),已經準備就緒的高優先級的任務可以剝奪正在運行的低優先級對CPU的使用權,所以正確的任務劃分及優先級分配可以充分體現嵌入式實時操作系統任務調度算法的效率,從而提高整個系統的實時性能。μClinux可以支持64個任務,最多支持56個用戶任務,其余8個是系統任務。按照任務劃分原則,結合數控系統的具體要求,把應用軟件分成以下幾類任務:

① 數控系統基本功能實現任務:包括刀具的轉換、位置的測量、工件的插補運算及補充運算、加工工藝設置等等,該級別的優先級最高。

② 保護功能任務:主要是報警功能。要求盡可能快的完成。

③ 人機交互功能:鍵盤響應、顯示器顯示等。優先級最低。

(2) 軟件功能設計。

由于該嵌入式數控系統采用uClinux 操作系統管理系統的資源,相對于傳統的單片機,更類似一臺微型計算機系統,具有更強的性能和不同于傳統單片機的軟件設計方法,其軟件結構包括加載程序、uClinux內核、系統調用接口和應用程序。

加載程序負責在加電后對微處理器進行必要的硬件設置,初始化內存,并把uClinux 內核映像從Flash 中復制到內存,把控制權交給內核,使內核運行,最終使應用程序運行。uClinux內核作為應用程序控制系統硬件的接口,提供應用程序對硬件的間接訪問,在具體設計中,對微處理器中內置A/D 轉換器的操作、對鍵盤的操作以及對LCD的操作由在uClinux下編寫的設備驅動程序完成,這些驅動被編譯進uClinux 的內核。

系統任務的實現由兩個不同的進程實現:加工程序和網絡服務程序,分別用來完成數控系統的工件加工、計算的功能及網絡服務的功能。

4結語

數控系統作為現化制造業的核心技術,是衡量一個國家制造業水平的重要標志之一,受到各國的普遍重視,特別是發達國家。自20世紀80年代以來,國際上的數控技術和市場基本上被日本、德國和美國等少數公司所壟斷。考慮到我國機床數控系統當前的具體情況,研制一款擁有自主知識產權的嵌入式機床控制系統,對于提高我國中高檔數控系統的技術水平具有十分重要的意義。本文從嵌入式數控系統硬件平臺和軟件平臺的總體結構及其功能設計的角度對嵌入式數控系統進行了詳細的設計研究,對于我國嵌入式數控系統的開發與應用,是一次有益的嘗試與探索,是值得推廣和借鑒的。

參考文獻

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2.不斷進行教學改革，探索高職人才培養模式

高等職業教育在我國發展歷史不長，辦學的現成經驗不多。四年多來，我院以轉變教育思想和更新教育觀念為先導，不斷進行教學改革，在探索高職人才培養模式和方法方面做了一些工作.

2.1制定貼近高職教育的培養計劃和教學計劃

2001年我院去“籌，建校，并經教育部定名為正德職業技術學院后，全院上下通過學習，分析國情，逐步認識到發展高等職業教育是我國社會經濟發展和科教興國的必由之路.雖然我們認為，就培養層次來說，高職教育不應該僅僅是專科，也應該有本科和研究生培養層次，但是當前我們必須面對現實，立足高職，辦好專科層次的高職，把培養高等技術應用性專門人才作為學校的根本任務.就這樣，我們以較快的速度，結束了“本科壓縮型”的辦學模式，從大眾化高等教育的質量觀和高職教育的培養目標出發，從制定培養計劃和教學計劃入手，逐步貼近高職教育.經過幾年的探索和實踐，在我院新制仃的培養計劃和教學計劃中，不以學科教育為核心，不追求學科體系的完整性，強調根據專業培養目標所對應的職業崗位群所需要的綜合能力的培養，注重職業崗位培養的科學性、系列性和綜合性.改變由普通高校延襲過來的“公共課和基礎課、專業技術基擠出課和專業課”的課程體系，建立比較適合于高職教育的“公共課和基礎課、職業技術基礎課和職業技能訓練課”的新課程體系。除公共課和基礎課外，要求在職業技術基礎課和職業技能訓練課中，理論教學與實踐性教學環節的學時數之比為1:1。強調理論教育的實用性與針對性，以“必需”、“夠用”為原則，不注重公式的論證與推導，重點講清概念和應用方法。在整個教學過程中，突出職業技術技能及實踐性環節的培養與訓練、實訓教學貫穿整個教學的全過程.將課程設計改為實訓，把畢業設計(論文)改為畢業實習與實訓，學生完成這些實踐性教學環節后，結合實訓(實習)的內容和所學的知識，寫出畢業實習或實訓報告。

2.2重視提高學生的素質

在每屆學生的培養計劃中，明確指出了包括政治素質、文化素質、業務素質、身體心理素質在內的人才培養的規格，把軍訓、革命傳統和愛國主義教育、社會實踐活動、人文公共選修課、艱苦創業、敬業愛崗教育、法制教育、校園文化建設等列為綜合素質培養的主要內容。學校經常舉行各種報告會，組織體育運動會、體育比賽、聯歡會、知識競賽、演講比賽、辯論會、文化月等各類文化體育活動;開設詩詞鑒賞、音樂欣賞、書法藝術、攝影藝術、普通心理學、公共關系學等20多門公共選修課。《正德學院大學生詩作二百首》收集了“詩詞鑒賞”課學生習作的部分作品，其中有48首分別在省市詩詞刊物上發表，由于校園詩教成績突出，我院被評為江蘇省校園詩教先進集體;與雨花臺烈士陵園、江寧區人民檢察院、理工大學等單位共建愛國主義教育基地、法制教育基地和國防教育基地，步行2個小時到雨花臺掃墓已經成為每個學生的必修課;每年假期社會實踐結束后，都要將優秀論文匯編成專集，交流學生社會實踐的心得體會;以上活動，對提高學生的綜合素質，建設優良校風、學風起到了重要作用。

2.3面向社會需求設置專業

我院剛開辦時，只有‘6個專業。隨著學校規模的擴大和招生數量的增加，逐年增加了一些新專業。在設置新專業前，堅持進行人才市場和用人單位調研，按照社會需求和我院自身的辦學條件(師資和教學設施等)設置專業。目前，全院共有工、管、經、文、藝各類專業共19個(2004年將增加到23個)，其中工科類專業占58%，滲透到工科和管理類的信息技術〔JT)專業共有9個，學生數占全院學生總數6既以上。這些專業，教學投入大，辦學成本高，但是，市場需求和就業出路都比較好，我院不但堅持設置這些工科和信.息類專業，同時決心辦出自己的特色。.當我們通過調研了解社會上現代物流管理人才需求量較大時，2003年新增了這一專業，共錄取新生151人，大大超過了原定的100名招生計劃。在此同時，信息管理系還在三年級現有學生中分流了86名學生培養現代物流管理人才，以適應市場急需。社會科學系2003年推出的復合型專業一一國際貿易與國際經濟法專業受到了考生的歡迎，共錄取新生190名，大大超過了原定的80名招生計劃。對于就業前景好、但還未被考生和家長看好的一些專業，如數控技術及應用(機電一體化)、電氣技術及自動化(建筑電氣技術，建筑智能化)專業，學校仍積極扶持，加大投入，建設數控加工、數控編程和綜合布線等實驗室。在招生時增加宣傳力度，2003年這兩個專業錄取的新生數比往年翻了一番。

2.4從學生的實際出發，因材施教，實施多元化培養

我院屬于專科第二批錄取的院進入正德的多分，考成績達到5的生的入學成績為400分左右，不少學生則剛剛達到省控線(300分或280分)。面對差距如此懸殊的學生，如何將他們培養成才，這是一件十分困難的事。這幾年我院采取的方針是:從學生的實際出發，因材施教，實施分級、分班教學和多元化培養。芍’、又新生入校后，學校對他們的數學和英語能力進行摸底測驗，并在此基礎(2/3為普通班，1/3為快班)牛和分行分級班(分成小班)教學，讓學習基礎較好的學生能‘吃飽”、“吃好”;學習基礎差的學生也能在原有的基礎上有較大的提高，達到高職的基本要求。爭子務婦和婦解趁斷悶陽睡書七降_級或者轉專業學習，一學校規定，學生在校竹最長學一習年限辦介冉從在2002年全省高等數學競賽(大專組)中，我院共有23名學生獲得一、二、三等獎。其中陸亞明同學名列全省第一。在2003年的全省專科英語應用能力考試中，我院94%大二學生參加A級考試，通過率達到“.2%，超過全省高職專科院校A級通過率近12個百分點。此外，在2003年的全省專轉本統一考試中，有1171人英語上線，占年級總人數的“%，即該年級2/3學生的英語水平達到江蘇省教育廳專轉本英語統考的單科上線要求，這也從另一個側面反映了我院英語教學的質量。2001年起江蘇省教育廳實行“專轉本”專轉本比例(專轉本學生數與年級學生總數之比)分別達到，8•88%、30•，8%和，6•79%，}、共有852名學生分別轉入南京大學、南京叫、卒航天大學、南京師范大學、中即達友擬菱州主蘭等高校進行本j生縫泰J許多考生積極報考正德學院，專轉本率高是他們的重要選擇理由之一。幾年來，我院的指導思想是，一方面要適應考生和家長的需要，搞好專轉本工作;另一方面又要堅持面上高職教育不偏離方向。為此，我們采取措施面上教育和專轉本輔導兩條線分開抓，僅僅在考前安排周末時間組織專轉本輔導，盡量減少專轉本對正常教學的沖擊。事實證明，專轉本率高了，對建設優良校風和學風，提高人才培養的質童起到了積極的作用.

2.5高起點、高投入、高水平建設校內實驗、實習、實訓基地

為了加強實踐性教學環節，把培養學生技術應用能力作為主線貫穿三年教學的全過程，我院從開辦起，就十分重視校內實驗、實習和實訓基地的建設，切實加強實踐能力的培養。三年中，學校先后建成高起點、高水平的計算中心、電工電子實驗中心、計算機實驗中心、信息管理實驗中心、藝術設計中心、機電實驗中心、網絡信.息中心、電教中心等8個校內實驗、實習、實訓基地。全院教學用計算機共有850臺(每5名學生一臺計算機)，多媒體教室23個，多媒體語言學習系統3個(座位232個)，為學生創造了良好的實踐教學環境。以能力培養為主線進行實驗教學改革。不少課程實行實驗單獨設課、單獨考核;減少驗證性實驗，增加應用性實驗;增開實訓課;開展第二課堂活動.在新一輪教學計劃中，從學生的實際情況出發，將傳統的課程設計改為實訓，畢業設計改為畢業實習和畢業實訓。除公共課和公共基礎課外，實踐性教學環節時數與理論課教學的時數比接近電工電子實驗室于2003年1月通過江蘇省教育廳合格評估，這是我省民辦高校第一個通過省廳評估的基礎課教學實驗室。籃球場、6個排球場以及乒乓球、健美健身活動中心.2003年學校又化400萬元新建塑膠跑道、人工草皮運動場，為學生創造良好的體育運動條件。我院五層大樓圖書館建筑面積為4500平方米，館藏各類圖書40.3萬冊。2001年高速寬帶網開通，師生可以方便地上網瀏覽各種信息和資料。

2.6加決雙師型教師隊伍建設

建校初期，我院教師大部分來自南京地區高校，他們有扎實的理論基礎和豐富的教學經驗，但是對高職教育還缺少經驗;當時招聘的年青教師，大多是剛剛畢業的本科生，既缺乏教學經驗，又缺少專業實踐和實際工作經驗。為此，我們從高職教育培養應用性專門人才的要求出發，努力加快雙師型隊伍建設。近三年中;先后引進了近20名四十歲左右的雙師型人才，他們目前已經成為各個專業的骨干;為青年教師開辦碩士研究生班，提高他們的基礎理論水平;組織青年教師到企業接受鍛煉和培訓，參加全國高職高專師資培訓班;為每個剛工作的青年教師安排指導教師，并制定兩年培養計劃;組織青年教師開展科研和教學研究活動，鼓勵青年教師參加省市和全國的學術活動;為青年教師傳授教學方法，開展青年教師教案、課件和授課競賽等，從各個方面加快雙師型教師隊伍建設，促使青年教師迅速成長.

2.7加強職業技能培養

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0 引言

課堂教學是教學活動的主要形式，是人才培養的關鍵環節，是學生獲取知識、培養能力、個性發展的主要途徑。在教學中教師只有善于激發學生的興趣，讓學生由被動接受知識轉變為主動學習、自主學習，這樣才能達到培養學生創新能力的目的。

1 信捷頂崗培訓過程及特點

無錫信捷電氣有限公司作為中國工控市場最早的參與者之一，長期專注于機械設備制造行業自動化水平的提高。主要產品有可編程控制器（PLC）、人機界面（HMI）、伺服控制系統、變頻驅動、智能機器視覺系統、工業機器人等產品系列及整套自動化裝備。產品廣泛應用于各種自動化領域，包括航空航天、太陽能、風電、核電、隧道工程、紡織機械、數控機床、動力設備、煤礦設備、中央空調、環保工程等控制相關的行業和領域。另外，信捷電氣還與國內許多高校、科研院所開展校企合作，舉辦各種類型的學校頂崗實習培訓班，而且辦出了自己的特色和水平。作者通過自身參加頂崗培訓，對培訓過程及特點進行了簡單歸納，主要體現在：

1.1 理論講解和實際動手練習緊密結合

以PLC和觸摸屏的應用為例。在上課之前，培訓工程師給我們每人發了信捷XC系列PLC、觸摸屏、通訊電纜、電源導線、232/485轉換插頭、自備筆記本電腦等實訓設備，并且指導大家進行電腦、PLC、觸摸屏及電源等的連接。在講解觸摸屏的使用時，邊講解邊指導大家同步操作，然后再通過實際工程案例對大家的使用進行進一步的訓練和指導。

1.2 教、學、做結合，學中做、做中學

培訓工程師講解指令知識后，馬上在PLC編程環境中進行編程和下載調試，對程序中出現的問題馬上加以修改。接著給出工程案例題，大家自己編程、自己調試、自己修改，自行不斷修改和優化自己的程序。這樣，大家邊學邊做，不但學會了指令的使用，而且還學會了解決工程實際問題，增強了自己的工程實踐能力和創新能力。

1.3 案例討論式教學貫穿始終

工程案例穿插在教學工程中，工程案例的解決通過師生對問題進行討論、交流、修改、調試、優化的過程共同解決。這樣不但知識得到了理解，而且知識的實際運行也得到了訓練，還增強了大家解決實際工程問題的能力。

1.4 教學內容與實際崗位緊密結合

我們在信捷在不同崗位頂崗時，工程師講授內容是與崗位緊密聯系的。可以說崗位需要什么知識，培訓工程師就根據崗位講解什么知識，而且緊接著就是在崗位上進行訓練，訓練你在崗位上的操作能力、動手能力、解決問題的能力及崗位創新能力。

2 高職PLC教學存在的問題及改革策略

傳統高職PLC課程教學以理論為主，實踐為理論服務的教學理念。在高職教育它的缺陷主要表現為：在教學質量上，認為講授知識越多、越難，學生考試成績越高，教學質量就越好；在教學組織形式上，只強調課堂講授，忽視動手操作；在教學內容上，重理論知識，輕實踐和應用；在教學方法上，采取滿堂灌的注入式教學，學生思維閉塞，學習被動；在教學過程中，忽視教師教學方法是否得當；在考核方法上，采用單一的試卷理論考試，命題考背功的多，考應用的少；在對學生的評價上，只要分數高，就是好學生。上述情況暴露了兩大弊端：一是重知識，輕能力，把傳授知識視為惟一的教學目的，把滿堂灌視為惟一的教學手段，把記憶當作接受知識的惟一途徑；二是重教輕學，片面強調以教師為中心，以課堂為中心，以書本為中心，忽視學生的主體地位。這些不僅不利于調動學生的學習積極性和主動性，更不利于培養學生的開拓精神和創造、創新能力。因此對PLC課程教學進行改革迫在眉睫。因此，近幾年筆者在從事PLC教學過程中，進行了一些試探性的改革，再加上筆者在信捷頂崗實習的啟示，得出了下一步PLC課堂教學改革的思路。

2.1 以實踐操作為主導，采用項目驅動教學法

傳統PLC課程教學都是以課堂講授為主，并配合實驗以加深對理論的理解。改革后的教學，要以實踐為主導，理論為實踐服務，采用項目驅動法。以企業的實際工程項目為載體，整個教學圍繞項目實施、任務的解決展開，符合理實一體化的設計原則，融教-學-做為一體，突出知識的實用性和應用性。教師講授課程的教學內容，可根據設置的各個項目，首先講解基本理論知識，然后給出項目實施要求，讓學生分組自己進行每個項目實施中的軟、硬件設計和系統調試等工作，充分發揮學生的自主性和主觀能動性，培養學生分析問題、解決實際問題的能力，提高自身的實踐技能和創新能力。教師則起輔助作用，幫助學生解答實踐過程中出現的問題，對學生進行必要的啟發和引導。

例如在講解PLC基本應用指令時，給出的其中一個項目就是設計一臺簡易自動售貨機控制程序。其外形圖如圖1所示。

項目給出的控制要求如下所示：

①投入1元、5元、10元貨幣，相應“X0、X1、X2”按鈕導通。按下“可樂”和“雪碧”按鈕分別代表購買“可樂”和“雪碧”。出貨口的閥Y0動作表示“出可樂”、Y1動作表示“出雪碧”表示可樂和雪碧已經取出。購買后顯示當前余額，按下“找零按鈕”，退幣口退幣。

②該售貨機可以出賣雪碧和可樂兩種飲料，價格分別為3元/瓶和4元/瓶。當投入的貨幣大于等于其售價時，對應的可樂指示燈Y2、雪碧指示燈Y3點亮，表示可以購買。

③當可以購買時，按下相應的“可樂（X3）”或“雪碧（X4）”按鈕，與之對應的指示燈閃爍，表示已經購買了可樂或雪碧，同時出貨口延時3s吐出可樂或雪碧。

④在購買了可樂或雪碧后，余額指示顯示當前的余額，若余額還可以購買飲料，按下“可樂”或“雪碧”選擇按鈕可以繼續購買，若不想再購買，按下“找零按鈕”后，退幣口退幣。

學生在前面了解了基本應用指令的功能后，可分組自主設計滿足功能要求的梯形圖。結果是各組設計的程序均不同。然后大家將PLC程序下載到PLC中進行調試，修改其中的錯誤，在此基礎上對程序進行優化。然后，各小組分組答辯，大家對各組的程序進行互評、打分，最后老師進行綜合評價，并對各小組進行打分。最后，在總結歸納的基礎上，老師給出簡練、功能齊全的程序。

2.2 以實踐操作為動力，采用演講、討論教學法

在傳統PLC課程學習中，學生跟著老師的步伐，老師講授多少，學生便接受多少，很難有創新和突破。而在改革后的教學中給予學生足夠的主動性，在項目訓練逐步深入后，教師要鼓勵由小組同學共同進行研究和實驗的方式，并在完成后向全班同學演講和展示，然后進行班級討論。在這樣的演示、討論過程中，學生的積極性不斷提高，成就感不斷增強，使學生由原來的變被動接受為完全自主學習，成為了教學的主體。

另外，這種教學方法也加強了學生實際應用能力和創新能力的培養。PLC課程的學習應當十分注重實際工程操作。通過工程項目實踐演練，使學生加深了對理論知識的理解，消除了對實際工作的陌生感和神秘感，這樣在課程學習的同時學生逐步掌握了專業技能。學習知識要“學以致用”，“應用”是課程學習的最終目的和延伸，但也是課程學習的難點和重點，只有不斷加強與實際應用相關的工程操作訓練，才能使學習的難點轉化為學習的源源不斷的動力。

2.3 以實踐操作為主體，采用過程考核方式

書面考試學生在考前只要靠死記硬背書本上的相關內容，就會輕松過關，但考完后，學生靠強行記憶的內容忘記殆盡，這種考試方式很明顯不利于知識的真正獲取和掌握。因此，我們在PLC課程的教學過程中采用項目過程考核的形式對學生進行考核，學生完成一系列實際工程項目，實際上是學生對這門課程所學內容的一次次實際綜合應用。教師給出每個項目時，將全班同學進行分組，5-6個同學為一組，每組同學獨立完成該項目，在教師指導下，在規定的時間內，要求學生協作完成該項目的所有設計思路并調試成功，最后以論文和課件的形式加以演示。各組同學進行互評打分。教師對該組同學的設計結果、答辯表現、語言表達能力、動手操作能力、創新設計能力等幾個方面進行綜合打分。當然，這樣的過程考核，給教師提出了更高的要求，而且加大了教師的工作量，要求教師在課下進行充分備課，準備好各方面的知識，但是換來的是學生應用能力和創新能力的提高。因此，我們應該將原來的一張試卷考核轉變成全面的實踐操作能力的過程考核，以達到更科學地考核學生的目的。

2.4 以實踐能力提升為主線，編寫項目化實用校本教材

教材建設和使用要能夠滿足高等職業教育培養目標的要求，要根據各自學校、專業、實驗實訓條件和課程自身的特點，編寫課程校本教材。PLC是一門專業課程，雖然它的教材有很多，但對于對專業技能培養的要求很高的高職院校而言，有很多教材是不適合的。因此，各高職院校應根據自身的特點及其軟硬件條件，再結合任課教師多年的教學與實踐經驗，編寫適合本校的校本教材并制作與之匹配的教學課件是當務之急。教材的內容必須與該課程的教學改革思路密切配合，只有編寫出一套和教學改革思路相配套的項目化教材和課件，將PLC課程教學改革的思路和操作方法融匯進去，才能使該課程的改革更加完善。

總之，PLC的教學改革要吸取信捷頂崗培訓的方式方法，將教、學、做緊密結合，將實際工程項目的實施來涵蓋理論知識，訓練學生解決問題的能力和創新能力，要將大量的工程實際案例融入到教學中，使大家與實際的工作崗位充分融合，實現教學與崗位的無縫對接。

3 結束語

教學改革是一項系統工程，除了在教學內容、教學模式、考核模式、教學方法上進行改革與探索外，還需更新教育觀念，強調教學效果，運用現代化的教學手段進一步提高教學內容的可視性、交互性、實用性，要將多媒體課件與模擬軟件相結合，從而建立一套適應PLC課程自身特點的教學體系。PLC課程是一門應用性和操作性很強的課程，因而PLC課程教學的目的必須以培養PLC應用硬件和軟件工程師的要求來培養，培養大家的工程實踐能力。教學工作中應該進一步樹立以實踐為主導，理論知識夠用即可的原則，要不斷改革，不斷創新，用現代高等職業的要求，來指導PLC課程教學改革的進一步完善

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