航空机电工程论文大全11篇

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篇（1）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0186-02

一、引言

微机电系统技术也Q为微机械（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System），是融合硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术设计和制作特征尺寸在微米量级的电子机械器件。微机电系统是集传感、执行、信号处理和控制电路、接口等于一体的微型器件或系统。常见的产品包括微加速度计、微流控芯片、微马达等。目前，全球制造技术创新、产业结构、发展环境正发生深刻变化，中国制造面临着新的机遇与挑战，而MEMS技术能服务于航空航天等诸多领域，具有巨大的经济前景和积极社会意义。近年来，针对MEMS领域的巨大人才需求，高等院校陆续开设了适合高年级本科生和研究生学习的MEMS专业课程，MEMS设计教学是其中不可或缺的重要环节，目标是使学生掌握与MEMS设计相关的理论、版图设计、有限元计算、数据分析等，能应用理论与方法独立开展设计工作，培养符合现代MEMS设计所需的应用与创新能力。

二、问题分析

以往的MEMS课程对相关设计理论、方法、技术亦有一些介绍，但实践环节较为薄弱。我国仅少数院校设有正规的MEMS专业，可借鉴的成熟教学模式少，我们在实践中也陆续发现了一些问题：

1.教学重点确定。MEMS设计涉及知识点多，例如微流体力学、有限元等，都可以扩展为独立课程。如何确定教学重点，在有限学时内将基本点讲透彻，让学生能确实掌握重点知识和有效开展实践，是亟待解决的问题。

2.教材选择。教材是教学过程中必不可少的工具，也是学生获取知识的主要源泉，MEMS设计既涉及到多领域的基础理论，同时也具有很强的实践特征，需要学生能借助有限元等将理论应用到器件设计中，而目前国内的书籍或偏重概念和原理性的介绍，或是类似软件使用说明书，难以找到能贯穿符合现代工程需要的由理论至实践的设计类教材。

3.软件实践环节的具体实施。软件实践是开展MEMS设计教学不可或缺的环节，由于MEMS设计中往往涉及到多个物理场的耦合计算，需要选择合适的教学软件和教学实例，难度和工作量要适中，便于学生在短时间内熟悉基本操作，同时也要反映MEMS器件设计的特点，让学生感觉到利用教学软件逐步探究的乐趣。

三、教学方法改进

1.教学计划和教案的构建。针对目前缺少合适教材的情况，教研组自行编制了适合高年级本科生和研究生的教案，如图1所示，从种类繁多的MEMS器件中选择了具有代表性的挠性微加速度计、微流控芯片、薄膜泵三类器件为对象。以器件的关键技术指标为牵引，建立科学的授课体系结构，优化整合教学内容，逐步引入理论基础、关键技术、分析方法等。这三类器件的共性特点是：（1）能承载静电学、流体力学、弹性力学、热力学等基本理论；（2）拓扑结构相对简单，利用不太密集的网格划分就可以得到相对满意的结果，学生能够在有限时间内切实体会到多场耦合构建、网格划分、计算格式、后处理等技巧，提高了学习效率；（3）便于逐次推进教学进程，有助于提高学生兴趣，降低学习难度。

2.软件平台的选择。目前，市场上有许多能够用于MEMS设计的软件，其中一些功能非常强大，包括了版图设计、工艺仿真与优化等前后端模块。考虑到实际需求，最终选择Comsol软件为工具，与其他软件相比，虽然它在计算精度上略显不足，但其具有适合于教学的独有优势：（1）提供灵活便捷的多场耦合平台，多场耦合是MEMS器件的重要特点，而Comsol在提供了强大的耦合模块的同时，也提供了从基础模块自行构建架构的方法；（2）软件运行速度快、对硬件平台要求不高，这使得借用公共机房就可以开展软件实践，并能在课堂有限时间内完成授课―实践―答疑―总结的过程。（3）提供了大量案例库，为课后学习提供了参考。我们还引入了AutoCAD等辅助软件，以弥补单一软件的不足。

3.互动的上机实践教学模式。以往的授课中，教师在理论分析上耗费时间较多，虽然能够从基础理论到器件分析的各层面进行描绘。但受体裁制约，讲授时间冗长，单元之间的前后关联性过强，学生参与感差，教师则很难营造出活泼的互动教学气氛。近年来，我们建立了多媒体互动教学的条件，以器件分类为根据，将教学内容聚焦为既有关联又独立的若干单元，每单元均包含理论简介、案例讲解、答疑、实践操作等，而将冗长的理论推导过程舍弃或留给学生课下自学。下面以低浓度物质在微流道混合为例说明单元授课的具体实施方法：首先，简要介绍微混合的应用背景和定量指标需求，解读非稳态对流―扩散方程；然后借助Comsol软件具体讲解模型带入、与流动模型的耦合、高阶格式与低阶格式的区别、Pe数约束条件，以及借助浓度分布图等来分析结果等；再给出空白的几何模型，让学生根据要求独立实践；最后留出时间对共性问题答疑，并简要介绍最新动态，提供文献给学生课后扩展学习。

四、教学效果评估

1.通过学习后，学生普遍能够将物理、化学、力学等基础理论和软件工具相结合，独立解决MEMS器件耦合问题。以课后作业之一：“微混合器设计”为例：研究生经学习后，能独立构思微混合器的结构，完成模型设计和网格划分，然后将电场―流场―溶质分布结合进行耦合计算，实现性能评估等，最后提交设计报告，有些设计体现出相当的创意。

2.学生能够在后续的毕业论文或创新实践中自觉综合Comsol软件及其他工具，解决实际微机电工程设计问题，包括惯性组件散热、点胶控制、微射流等问题，并在后续实践中与教师保持长期互动。其中部分方案体现出很强的多场耦合特色，教师也能从相关领域汲取营养，对具体需求有更深入了解。不仅达到了学以致用的目标，也实现了“教学相长”。

3.课堂气氛活跃，学生勇于提问、勤于思考和动手，向教师反映学习MEMS设计“很有趣”、“学到了知识”、“原来如此！”等，并从自身感受出发，提出改进教学的意见。

五、结语

篇（2）

引言

20世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制电机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电机转矩的目的。

在交流电机矢量控制策略中，相电流采样性能是一个重要的指标。在对成本要求高的应用场合，如何低成本地获得好的电流采样性能成为关键问题。

电流检测通常有以下几种方式：（1）电阻采样；（2）霍尔电流传感器；（3）电流互感器。电阻采样通过测量电阻上的压降来计算电流大小，适合于被测电流较小的场合。霍尔电流传感器测量精度高、线性度好、响应快、使用简单，但价格比较昂贵。电流互感器体积较大，造价昂贵，适合于被测电流大的场合。对于小功率的伺服驱动器适合采用电阻采样方式，文章以双电阻电流采样方式[1]展开分析。

1 双电阻相电流的采样原理

双电阻采样方式的典型电路如图1所示，微处理器对某两相电流通过采样电阻进行采样，再根据iu、iv、iw的矢量和为零，即：iu+iv+iw=0的理论推算出第三相电流的值。从采样电阻上获取的电压信号，经过电压偏置和放大[2]后，输入到微处理器的A/D单元。双电阻采样的逻辑如图2所示，电流采样时刻是在三相上桥臂都截止的时刻进行的，因为只有在这个时刻才能保证采样电阻上均有反映该相电流的电流流过，只是此时可能采样得到的电流是续流电流，不过续流电流也可以真实的反映相电流的值。由此可见，双电阻采样方法也可以实现三相定子电流的重构。

根据以上分析，双电阻采样方法可以实现三相定子电流的重构，不过由图2可见该方案也存在电流采样盲区问题，就是当电流采样相为电压最大相时，如果该相占空比比较高的时候，电流可采样的区间（电压最大相下桥臂开通区间）就变得狭窄，考虑到IGBT刚切换时会有比较大的电流震荡的问题，使得电流采样误差比较大。目前解决的办法是限制电压最大占空比，通用限制在95%以下。这里采样电阻的选取很关键，负载一定时，如果采样电阻的阻值小，则压降小，在电机回路中不会产生很大的影响；如果采样电阻的阻值过大，会引起电压损耗，减小能量效率，且较大的阻值还会使负载电压发生偏移，产生电磁干扰，产生系统对噪声敏感等问题；此外选取采样电阻时，还要考虑电阻的稳定性能和阻值误差[3]。

2 相电流的滤波

由于永磁同步电机的宽范围调速及高速特性，在电机设计时不易获得理想的正弦气隙磁场[4]，同时电力电子装置的非线性特性，导致在系统控制时采样的相电流含有不规则的高次谐波和随机干扰。再加上电流采样电路的稳定性及A/D转换单元偏差的存在，更是加大了实际采样到的电流波动。另外，在系统电路中采用的开关电源、大功率电磁铁等电路，可能还会引起很大干扰。

可见，永磁同步电动机相电流中，含有各种高次、随机的谐波。其中包含PWM斩波引起的高频谐波，有因电机非正弦反电势引起的低次谐波，还有电力电子线路因干扰出现的随机脉冲。因此，在系统控制中，需要采用不同的硬件和数字滤波方法。硬件滤波是在电流采样电路上增加LC滤波电路，用于去除逆变器的功率开关斩波引起的干扰。软件滤波用于去除随时脉冲干扰和由低次谐波引起的噪声。

采用550W伺服驱动器（载波频率16KHz），配4极15槽永磁同步电机进行测试。在3500rpm轻负载下，用示波器分时测得U、V相电流如图3所示，相电流波形除了由于斩波引起的高次谐波外，还由于电机反电势、齿槽等影响，使相电流呈现的不是正弦波。

从处理器A/D转换后，获取的相电流数值如图4所示，相电流又增加了由于A/D电路引起的随机电流尖峰。

2.1 程序判断滤波

对于随机电流尖峰，通常采用限幅滤波法或限速滤波法[5]来实现消除。电机相电流是个动态的信号，既要考虑采样值的实时性，又要顾及采样值的连续性。文章实际采用如下滤波算法：设顺序采样时刻t1，t2，t3的采样值分别为Y（1），Y（2），Y（3），ΔY1和ΔY2为根据现场情况确定的门限值，其中ΔY1

采用程序判断滤波后，消除了随机的电流尖峰，如图5所示。

2.2 算术平均值法

图5所示的相电流波形中还存在着低次谐波，由于它在时间域的频率是不确定的，这里采用平均值滤波法[7]来处理，具体算法如式（2）所示。

算术平均值法对信号的平滑滤波程度完全取决于n。

当n较大时，平滑度高，但灵敏度低，即外界信号的变化对测量计算结果Y的影响小；当n较小时，平滑度低，但灵敏度高。电机相电流是个动态的信号，应视具体情况选取n。采用算术平均值法滤波后，消除了图5波形中的大部分低次谐波，如图6所示。经过两次滤波后，相电流的波形得到了显著的优化。

3 系统的实验结果

采用上述550W伺服驱动器和电机，在测功机上进行相电流滤波前后的对比测试，结果如下：（1）电机3500rpm恒速运行，测功机不加载时：控制器输入功率由滤波前的73.47W下降到滤波后的55.01W。（2）电机3500rpm恒速运行，测功机加1.3Nm扭矩进行定点测试时：控制器的效率由滤波前的81.35%上升到滤波后的82.51%。

由上述结果可以看出，采用了相电流滤波的伺服系统，减少了功耗，提升了系统的效率。

4 结束语

由以上分析及实验结果可以看出，在采用双电阻相电流采样的伺服控制系统中，通过复合数字滤波方法能够将由PWM斩波引起的高频谐波、电机非正弦反电势引起的低次谐波、电力电子线路因干扰出现的随机脉冲等因素引起的相电流噪声得到有效的抑制，提高了电机运行的平稳性，有效改善了系统的效率。

参考文献

[1]张兰红，郑慧丽.异步电机SVM-DTC系统中的相电流检测研究[J].电测与仪表，2014，51（21）：84-89.

[2]高振开，郭立新.电机控制系统中的电流检测技术[J].机电工程技术，2012，41（8）：148-150.

[3]Jim Lepkowski. Motor Control Sensor Feedback Circuits[Z].America：Microchip Technology Inc.，2003.

[4]唐任远.现代永磁电机理论与设计[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]任克强，刘晖.微机控制系统的数字滤波算法[J].现代电子技术，2003，146（3）：15-18.

[6]牛余朋，成曙.单片机数字滤波算法研究[J].中国测试技术，2005，31（6）：97-99.

[7]宋寿鹏.数字滤波器设计及工程应用[M].江苏：江苏大学出版社，2009.

[8]王晓明.电动机的DSC控制――微芯公司dsPIC应用[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2009.

篇（3）

中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0052-02

三维反求技术在现代化的加工中应用越来越广泛,但三维反求技术应用方面的文章却不多,为此本文作了以下介绍。

反求技术可以在原有产品的基础上解剖、深化设计和再创造,可有效改善技术水平,提高生产率,增强产品竞争力,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。据统计,各国70%以上的技术源于国外,逆向工程作为掌握技术的一种手段,使产品研制周期缩短40%以上。研究反求技术,对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高,具有重要的意义。

一、三维反求技术

(一)三维反求技术的概念

三维反求技术亦称为逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年来 CAD/CAM技术领域研究的―个热点。简单地讲,如果把传统的从构思-设计-产品这个过程称为正向工程的话,那么,产品模型(或实物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件这个过程就称为反求工程。

(二)三维反求技术得原理及工作流程

三维反求技术包括影像反求、软件反求及实物反求等三方面。目前相对最多人研究的是实物反求技术。它是研究实物CAD模型的重建和最终产品的制造。狭义来说,三维反求技术是将实物模型数据化成设计、概念模型,并在此基础上对产品进行分析、修改及优化等技术。

1.工作原理。三维反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件,计算出采集数据的空间坐标,并得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程,可以分为四个步骤:(1)物体数据化:普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值;(2)从采集的数据中分析物体的几何特征:依据数据的属性,进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征;(3)物体三维模型重建:利用CAD软件,把分割后的三维数据作表面模型的拟合,得出实物的三维模型;(4)检验、修正三维模型。

2.工作流程。三维反求的典型工作流程主要是对现有的实物,使用数据化的仪器,准确、快速地采集表面轮廓的空间坐标值,然后构建曲面、经CAM软件产生CNC加工刀路,在CNC机床上把实物模型制造出来或利用快速原型制造机,把实物原型制造出来。在产品设计方面,采集的空间坐标值,可对实体三维模型,作复杂的修改或再创新。快速原型制造机可读取STL格式的文档,可以由云点直接转换或在建造的曲面、实体三维模型中转换。

二、三维反求技术的应用综合

三维反求技术的应用十分广泛,一些高技术含量的航空、航天工业,汽车工业都采用了此项技术于产品研发及制造。在制造工业中,采集的数据用于模具制造,产品设计、开发,例如消费性的电子产品等。

此外,反求技术配合快速原型制造技术,更能发挥快速原型技术的优势、扩大它的应用范畴。凭借反求技术及有关的软件,设计者可以快速制造实物,同时可以快速对实物修改、优化和创新设计,这样便可以缩短产品设计的周期,加速新产品的出现,提高公司的竞争力。三维反求技术的应用综合如下:

1.从概念到快速原型制造。在产品设计中,有些实物很难利用CAD软件来建造CAD模型来表达设计概念,但有了三维反求技术后,便很快从实物转换成设计模型。

2.快速制造模具。技术人员利用反求技术扫描实物,然后把采集得到的数据,通过专门的软件,如Renishaw公司的Tracecut软件,直接产生刀路,输出到数控加工中心,制造出模具来。这种情况,在汽车的后市场(after market)及电子消费品特别普遍。汽车的原厂零部件相对较贵,所以倾向于寻找代替品,价格相对便宜的。由于市场相当庞大,所以诱发一批厂家生产这些代替品。由于没有原厂产品技术资料,如实物的工程图或CAD模型,他们只好利用反求技术,采集实物的三维数据,转化成刀路,直接制造模具。另一种情况是一些停产老产品,现在有需求。由于停产多时,原始数据都没有了,只好把现有的实物扫描、采集数据、转成刀路来制造模具,实现再次生产。

3.美观设计领域。例如汽车外形设计,广泛采用真实比例的木质或泥塑模型来评估整体设计效果,此时需用逆向工程的设计方法。

4.仿制流线型、形状复杂而且无法用人工方法准确量度的实物。航空、航天器的有些零部件流线型特别强,一般的测量仪器是绝对无法准确测量其曲面。反求技术便可以在一个面积细小表面上采集上百万、上千万的三维坐标数据,之后便可以通过软件建造曲面。在一个相等面积的表面,三维坐标数据愈多,建造的曲面便愈准确。

5.产品复制、修改、设计。当实物被数据化后,技术人员便可建造CAD实体模型、曲面,这样设计师便可以迅速在软件上作有关的产品修改、创新的设计。

三、反求技术未来展望

随着国际互联网络的普及,更容易获取资讯,商业竞争日趋激烈,要取胜就要不断的有新产品投放到市场,缩短生产周期是竞争一个重点策略。反求技术在时间方面发挥了它的作用,所以会广泛应用于产品开发。在技术方面,软件的快速开发,使数据的运算更快、扫描后数据处理更容易;图像摄像机的发展,使采集的数据更多、更快。这样,扫描速度便可以更快,扫描精度更高。综上所述,反求技术将会有更大的发展空间,应用到更多的领域中。

参考文献

[1]唐荣锡.CAD/CAM技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.

[2]王先逵.计算机辅助制造[M].北京:清华大学出版社,1999.

[3]许智钦.3D逆向工程技术[M].北京:中国计量出版社,2002.

篇（4）

后来，我真的走进了北京协和医学院，离“医生”和“博士”两个梦想都非常接近。多少次梦见大学城秀美的校园，真正走进协和。却感受到了大学的另一种内涵。协和医学院的校园很小，几乎位于北京市中心，在东单三条，距王府井非常近。在这样的闹市当中，协和医学院却算是个非常安静的地方。在这片不大的校园里，处处可以看见学生夹着书本匆匆走过的身影。我喜欢走在宁谧的校园里，看着大家奋斗的身影。

协和医学院有悠久的历史，由美国洛克菲勒基金会于1917年创办，是我国最早设置八年制临床医学专业和护理本科教育的重点医学院校。同时，她与中国医学科学院实行院校合一的管理体制，为学校提供了雄厚的师资力量和科研条件。此外，协和还与清华保持着紧密的联合办学关系，协和医学院临床医学专业的学生和研究生毕业证书、学位证书会盖上“清华大学”和“北京协和医学院一清华大学医学部”两个公章。

回首近百年校史。多位医学大家从协和走出，成为各个专科领域的栋梁。黄家驷、吴阶平、巴德年、林巧稚……一个个辉煌的名字书写着协和的历史，而年轻的我们，将带上青春的热忱与医者的责任，在医学史上写下新的一笔。

中国地质大学　屈霜琳

中国地质大学为教育部和国土资源部共建，以地质、资源、环境、地学工程技术为强势专业，是一所理、工、文、管、经、法多学科共同发展的“211工程”重点大学。

仍然清晰地记得接到地大通知书的那天，喜悦之外，还感到了一种压力。地质相关专业毕业生就业时普遍被认为将从事比较艰苦，常年外出的工作。作为女生，我的压力尤其大。好在，后来几年的大学生活改变了我原有的想法。

其实，在地大像我这样的女生并不少，有些在文科院系，当然也有典型的工科女。而我们，并没有太多地去想将要面对怎样的艰难旅程，更多是抓住现在的梦想。我在大二的时候决定了要考研，并希望将来能从事矿物学的科研工作。而每年，也都有很多毕业生去到国内外各大科研机构和高校，在地质科研领域走得更远。

中国地质大学(北京)成立于建国后的1952年，现有中国地质大学(武汉)和中国地质大学(北京)两个独立的办学实体。地大(北京)有博士生导师135名，中国科学院院士7名，俄罗斯外籍院士4名。他们作为学科带头人，为地质事业培养了大批人才，使得各个实验室的实力日益雄厚。目前，学校拥有一个国家重点实验室――地质过程与矿产资源实验室。两个国家级专业实验室――矿物岩石材料开发与应用实验、地质超深钻探技术实验室，以及两个教育部重点实验室和四个国土资源部开放实验室等，这些并不仅仅是荣誉的光环，更体现了学校雄厚的科研实力。

转眼，我在地大已经度过了四年的时光，未来的三年，我仍然会在地大延续我的梦想。作为地道的地大人，总理提出的“艰苦朴素，求真务实”的校训将时刻鞭策我们，走向更远的未来，更努力地去追求我的梦想。

北京航空航天大学　陈卓

喜欢在初夏温暖的早晨，拿上一本外语书，在晨读园的一个角落里读课文，阳光洒在身上，那一刻，我是幸福的。喜欢和同学坐在湖边，谈谈现在，还有未来，看着眼前秀美的校园，那一刻，你会觉得过去所有的努力都值得。喜欢一个人坐在篮球场边，看男孩们卖力地打球，汗水浸透了他们的衣服，那些帅气的脸庞绽放出年轻的光彩，那一刻，恍若回到了中学时代。

在北航，帅气的男生是一道风景，从图书馆、教学楼到体育场、航空馆，处处都有他们的风采。作为国内航空航天领域的最高学府，北航每年都是报考热门，承载着一代代年轻学子的梦想。

北航现隶属于工业和信息化部。是国家“211工程”和“985工程”建设的重点高校。自1952年建校以来，北航一直是国家重点建设大学，为国家航空行业发展培养了大批人才。

学校现有在校本科生1.3万人，共有26个学院，54个本科专业。144个硕士学位授权点。49个博士学位授权点，研究生教学质量居国内前列。为有志于从事学术研究的学生提供了广阔的发展空间。

作为以航空航天为特色的大学，材料科学与工程学院、电子信息工程学院、自动化科学与电气工程学院、能源与动力工程学院、航空科学与工程学院等吸引了无数学子的目光，分数线年年居高不下。

如果你有邀游蓝天的梦想，北航一定是你的最佳选择。1993年，北航飞行学院成立并第一届招生。飞行学院由北航与中国南方航空股份有限公司联合创办，旨在培养高素质民航飞机驾驶人才。学生在校期间不仅要参加飞机构造、发动机、航空气象等专业理论课学习，还要赴澳大利亚南航西澳飞行学院进行为期12个月的实际飞行训练，在高年级返回北航进行毕业论文设计和理论执照考试，之后再到南方航空公司各分公司进行实习。

作为工科见长的大学，北航学生的业余生活也毫不逊色。我们不仅努力学习专业知识，同时积极参加各种社团活动。学校现有一百余个学生社团，紧张的学习之余，我们奔波于各个社团之间。不仅充分发挥自己的特长，还结识了一群志同道合的朋友。作为曾经的文学小青年。我加入了凌云文学社，在北航的校报上留下了自己的青春记忆。

这就是我的母校――北京航空航天大学，在这里，梦想起航。

北京化工大学　丁健东

仍然记得去年入学时的兴高采烈，是的，我终于来北京了。

走在北化的校园，第一次体会到了真实的成就感。这一年，我十九岁，考上了梦寐以求的北京化工大学。听学长说，在北化的四年，我们要在两个校区生活，大一大二在北校区，位于昌平东关，离市里较远，这里远离都市的喧嚣，环境不错，交通也比较便利。清静的环境非常容易使刚刚进人大学的我们静下心，开始大学的专业基础学习。大三大四和研究生则住在东校区，处于东城区与朝阳区的交接处，校门口就有地铁，交通十分便利。

在北化这一年，我对北化人勤奋刻苦的精神有了越来越深的体会。从早上的晨读，到晚自习图书馆的奋笔疾书，校园里处处都有我们奋斗的身影。

北京化工大学建校于1958年，是教育部直属的“211工程”大学。学校的工科实力十分突出，文、法、管、经济等人文学科也独具特色。学校设有化学工程学院、材料科学与工程学院、机电工程学院、信息科学与技术学院等11个学院，涵盖42个本科专业。化学工程与技术、材料学和化工过程机械作为3国家级重点学科，学术水平处于国内一流，国际前列。

学校在人才培养方面。也有人性化与多样化的特征。考生入学时按大类招生，方便后期学生了解自己的兴趣，做好专业选择。此外。学校还建立了优秀生重点培养模式。优秀学生可自主选择专业并实习导师制，享受优秀生奖学金。

大学之大，还在于大师。北化现有博士学位教师484人，两院院士9人，他们中的多人从北化走出，如今又将汗水洒在这片热土。他们书写了北化的历史篇章，而未来，还需要我们这代年轻学子去拼搏。

北京印刷学院　李薇

如今。国内以传媒见长的大学并不少，而将印刷作为特色的高校，北京印刷学院则是唯一一家。这正是我选择她的原因――地处北京这个文化中心，专业设置独树一帜。

篇（5）

现代机械制造所需要的大量数控技术人才主要来自相关专业的大中专院校及培训机构。为满足实践性教学培训的需求，需要建立专门的机加工实训基地投人大量的数控设备及场地，其成本非常高昂；并且学生在操作初学阶段，非常容易发生刀具与工件、夹具 、机床的干涉和碰撞现象，既造成 了易耗品的浪费，又使实训教师劳动强度加大，造成人力的浪费。因此 ，某职业技术学院对数控初学阶段的学生首先安排在数控仿真室进 行学习，然后再采 用虚拟现实(Virtual Reality，vn)技术实行课堂、实习指导一体化化教学。VR技术主要利用计算机对机械制造的作业环境、过程进行完全可视化模拟 ，评价各个焦点对象 (机床、待加工件、刀具等 )的运动 ；然后通过数据线将 G代码传输到实际机床 ，使传统的 VR技术与现实场景结合起来 ，形成 “虚拟 +现实”的模式。

图 1为 “虚拟 +现实”示意图。作者仅从计算机虚拟动画技术来模拟实际的铣削加工。

1 典型零件结构和 CAXA软件数控仿真加工

1．1 典型零件结构

图2所示为数控铣削加工零件。该零件长度为120mm，宽度为 100mm，厚度为 20mm，除了需要加工上面的成型面外，还要加工两个深孔，采用的毛坯材料为45钢。

1．2 零件的数控模拟仿真

数控机床通过零件程序对其加工过程进行控制零件程序的正确与否直接决定加工质量和效率的高低，而且不正确的加工程序还会导致生产事故。零件程序的检验方法有几种。方法之一是在正式加工前让机床空运行，空运行只能对机床运动是否正确即有无干涉碰撞作粗略的估计；而若用实物试切的方法，则可对加工过程是否正常及加工结果是否满足要求作出较准确的判断。但试切是一项费时且昂贵的工作，其效率很低而且需要增加生产成本，此外试切过程的安全性也得不到保障。在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对NC程序迅速进行修改，免除反复试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程中的计算机仿真是 NC程序高效、安全和有效的检验方法。

1．2．1

CAM软件生成刀具轨迹，输出 NC程序代码

毛坯是用来选择刀具、确定切削用量和计算粗加工刀具轨迹的重要依据。在完成零件造型设计之后，选择加工定义毛坯命令，弹出定义毛坯对话框，在毛坯定义中选择参照模型方式，则毛坯尺寸调整 为120mm×100mm X 20mm，如图 3所示。首先选择等高线加工的加工方式。然后设置软件要求的一些参数，诸如加工边界、刀具参数、走刀方式、切削用量参数等，再由编程人员在屏幕上拾取要加工的实体边界，最后由 CAM软件自动生成刀具加工轨迹，如图4所示，再经后置处理，生成 NC程序代码，NC程序代码如图5所示。

1．2．2 CAM软件三维加工仿真

CAM软件自动生成 NC程序代码之后，软件要进行语法检错与译码，转换成仿真模块所接受的格式，然后刀具轨迹计算模块计算刀具轨迹，驱动软件实现仿真运动。同时控制刀具沿轨迹走刀，对毛坯切削的动态图像显示过程进行全方位的模拟仿真，如图6所示 ，并对代码进行反读校验。仿真过程可以随意放大、缩小和旋转，便于观察 细节；可 以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果；仿真过程中可以检查刀柄 干涉 、快速移动过程(G00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况；可以将切削余量用不同颜色 区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较。灵活、强大的加工仿真将加工的风险降为最低。

2 VNUC软件中的数控仿真加工

在数控加工实训教学中，有很多问题需要解决，诸如实训设备少，学生多，设备无法分配；实训教学的安全问题；教师在实训教学中的劳动强度太，神经高度紧张等。为了解决这些问题，在实训初级阶段，建议在数控仿真软件上进行操作练习。

VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，用它验证数控加工程序的可靠性，预测切削过程的正确性，减少工件的试切，提高生产效率。VNUC数控加工仿真软件是让学生在操作真正机床前先充分掌握安装了不同类型数控系统的加工仿真操作，同时通过仿真演示积累一定的数控加工操作经验，用起来形象、科学、安全、经济。

选择华中世纪星数控铣床，安装毛坯和刀具，进行机床回零操作，然后进行对刀，并把刀具偏置值输入到 G54坐标系中，最后把 CAXA生成的 NC代码加载到 VNUC数控加工仿真软件里，这时选择 自动加工方式，再循环启动就可以进行仿真加工了。图7为在VNUC数控加工仿真软件里进行仿真加工。然后把NC程序代码通过工厂的局域网送到车间进行实际加工，加工之前再校验 G代码功能，看一下加工代码的轨迹形状，做到加工之前心 中有数。这样就形成“虚拟 +现实”的仿真模式，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体。

3 结束语

“虚拟 +现实”的仿真模式弥补了仅 CAM软件仿真的不足，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体，可使用户既掌握数控机床加工的基本原理，又掌握数控系统操作的基本技能。因此，“虚拟 +现实”的仿真模式是以计算机虚拟机床代替真实机床，可以减少培训成本，保证培训质量。具有强大的生命力和广阔的发展前途。

参考文献

【1】陈明，刘钢，等．CAXA制造工程师——数控加工[M]．北京 ：北京航空航天大学出版社，2006．1：373—393．

【2】陈乐尧，王兴波．一种新的数控车削仿真系统[J]．机电工程技术 ，2005(9)：81—83．

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中图分类号：TP333 文献标志码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0112-02

数据记录仪在航空、车载、船舶等领域已经大量应用。NAND FLASH作为记录仪中的存储介质已经得到普遍认可，如弹载数据记录仪、机载记录仪、多通道测试记录仪等。而记录仪的数据读取方法，目前普遍采用USB1.1或RS232等低速接口实现，如嵌入式超载监控记录仪采用CH375 USB1.1模块进行数据读取，采用DSP的串口将数据传至计算机。上述系统中，数据的记录和读取都合并到记录仪中，然而读取数据部分在系统记录过程中是多余的，完全可将记录和读取独立开，以减轻记录系统的体积和复杂度。同时，大多系统采用低速通信接口读取NAND FLASH中的数据，然而随着电子技术的发展，对数据记录仪的记录数据量要求越来越高，USB1.1或RS232的通信速率已不能满足实际需求。

一、方案框架

方案整体上采用USB2.0、FPGA、SRAM实现数据采集器的结构。结构框图如图1所示：

为了增加系统的灵活性，在FPGA中建立NIOSII 32位处理器。计算机可以同过USB2.0接口向采集器发送读数据、擦除数据命令。采集器接收到命令后，通过NIOSII 解析命令。SRAM作为NIOSII的程序运行存储器和FLASH数据缓冲区。

二、方案实现

（一）硬件电路设计

CY7C68013A芯片与FPGA的主要通信接口采用Slave FIFO方式，该模式已有大量论文进行过研究6,7,8。IS61LV25616芯片直接与FPGA连接。由于NAND FLASH的接口电平为3.3V，因此可以跟EP2C8Q208 FPGA芯片直接进行连接，使用过程中，采集器通过数据排线方式连接至数据记录仪。

（二）FPGA硬件程序设计

1．FPGA与CY7C68013A接口。

FPGA与CY7C68013A接口的高速slave fifo程序模块如图2所示。UsbCtrl模块实现与CY7C68013A的slave fifo接口通信，UsbFifoIn和UsbFifoOut是FPGA芯片内存储器资源建立的FIFO存储器，16位宽，1024深度。由于slave fifo模式在USB端是BULK模式，因此必不可少的会出现传输等待，所以为了保证数据连续传输过程中不丢失以及提高传输速度，系统中加入这两个FIFO。ExtCtrl模式起到FIFO接口逻辑控制作用。该模块提供了标准的WR、RD、DIR、WRFULL、RDEMPTY、DATA[15:0]接口。

2．FPGA与CY7C68013A接口的低速命令模块。

FPGA与CY7C68013A的低速命令接口模块如图3所示。ParaCtrl模块与CY7C68013A的PC[7:0]、PA0、PA1、PA3通信，实现传输计算机发送的控制命令和返回采集器的状态信息。ParaFifoIn和ParaFifoOut为命令输入输出FIFO缓冲区和返回状态信息缓冲区。UartCtrl模块实现上述两个FIFO的通信转换接口，将USB的低速接口转换成串口通信时序，方便与NIOSII连接。

3．NIOSII 的配置。

在SOPC BUILD 中对NIOSII的配置如图4所示：

Uart_1模块用于解析2.2.2节所述计算机命令和返回状态。Nf_ 等8个模块实现FLASH芯片的接口。USB_等7个模块实现与高速USB数据传输模块接口。Sram模块控制扩展的IS61LV25616芯片。

（三）NIOSII 软核程序设计

NIOSII软核主程序流程图如图5所示。采集器接收计算机发送的串口命令，如果是0xeb5a，则读取FLASH芯片中有效数据，并将数据通过高速USB接口将数据发送到计算机，发送完毕返回状态信息。如果是0xbdce，则擦除整块FLASH，擦除完毕返回状态信息。

（四）计算机软件

计算机软件由两部分构成，驱动程序和应用程序，驱动程序采用CYPRESS公司提供的驱动。应用程序用VC++编写。程序界面如图6所示：

三、实验验证

采集器硬件电路板跟板载K9K8G08U0M NAND FLASH芯片的参数记录仪连接，NIOSII软核程序采用NIOSII IDE 的JTAG UART在线调试，进行数据传输测试。读操作命令测试如图7所示。图中，左边为计算机应用程序，点击读取数据操作后，采集器读取NAND FLASH完毕后，返回0x43状态字。右边是在NIOSII IDE在线调试中显示的终端结果。NIOSII软核程序开始运行后，会根据读取FLASH的ID来检测FLASH是否已经连接。如果连接正常，则等待计算机的操作命令。图中显示接收到计算机的读FLASH命令。

四、结语

随着参数记录仪的普遍应用，对记录仪数据读取器的需求也日益广泛。文章提出了一种全新的基于USB2.0和NIOSII的采集器设计方案。该方案提高了读取FLASH的数据速率。该参数采集器已经在某机载参数记录系统中得到应用。

参考文献

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[6] 谢宏，曹翔．EZ-USB FX2 接口在诱发电位仪系统中的应用[J]．电子设计工程，2011，（19）．

[7] 位小记，谢红，郭慧．基于FPGA和USB的高速数据传输平台的设计[J]．应用科技，2011，（37）.

[8] 齐新军．基于USB总线的NIOS系统与主机通信实现

篇（7）

2校内实践基地硬件平台的构建

与课堂理论教学不同，实践环节的教学需要依赖于仪器设备等硬件条件，因此需要结合学科的特点来构建完成预定实践教育功能的硬件平台组成。哈尔滨工业大学机械工程一级学科包含机械电子工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、精密与微纳制造和航空宇航制造工程7376个二级学科，年招收硕士生350人，其中应用型硕士研究生和全日制工程硕士240人左右。机械工程学科覆盖的各个二级学科各具内涵，互相独立而又互为支撑，形成了各具特色的研究方向。机械工程领域工程硕士研究生的应用能力培养主要体现在以下方面:①大型/复杂/先进机械系统设计能力;②各种传动及其检测、控制技术应用能力;③先进制造技术应用能力;④机电融合应用能力;⑤科技协作能力。这些能力的培养需要一系列超出单个课程的综合实践平台来提供学生从实践中锻炼和掌握工程技术能力的实践机会。依托校内实践基地，建设一个独立于课程教学之外，支撑全院研究生工程实践能力培养的工程实践平台具有重要意义。对于应用型硕士研究生，应该在机械工程一级学科的框架下，培养其对各相关研究方向的了解和掌握，培养出知识面广博、适应性广的交叉复合型人才，因此，校内实践基地所建设的教学平台应体现出综合性，并具有一定的辐射性，加强硕士研究生对机械工程领域相关研究方向的了解，拓展知识面，培养学生的实践创新能力。所建立的校内实践基地硬件平台的结构如图1所示。图1校内实践基地硬件平台的总体结构校内实践基地硬件平台包括实验平台和实践平台两个部分，其中实验平台用来支撑培养计划中的实践学分，由传感及测试技术实验子平台、数字化制造技术实验子平台、机器人技术实验子平台和微纳米测量技术实验子平台组成;实践平台用来为学生提供一个实现自主创新、自由探索的实践环境，由金属零件少无切削制造技术工程实践子平台、空间机构及机械系统设计与实践子平台、数控运动控制综合实践子平台和液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台组成。

2．1传感及测试技术实验子平台传感及测试技术是机械工程学科研究生必须掌握的一门偏重于基础的技术，并且是其它众多技术的基础，因此该实验子平台的建设侧重训练研究生对常用传感器的基本原理及其典型应用，使学生不但对传感技术中所涉及的各种传感器的测量原理和性能指标有深入具体的认识，而且还能够针对具体的问题，选择合适的传感器完成相应的检测任务，为将来的学习和工作奠定实践基础，提高应用型研究生对相关专业理论的认知、加强对专业技术工作适应能力和开发创新能力的培养。

2．2数字化制造技术实验子平台该实验子平台以对数字化制造技术的原理和核心技术的理解为主，以校园网络为基础，建立数字化、集成化、网络化的设计和加工子系统，两个子系统共享一个服务器，实现信息共享。以现有的CAD/CAM软件和自行开发的数控技术、数字化加工、数字化装配等软件为基础，为数字化设计、建模和仿真、加工技术的研究提供基本的实验教学环境和条件。使学生掌握数字化制造技术在产品的设计、分析、制造、制造系统规划等方面的应用。

2．3机器人技术实验子平台该实验子平台是一个具有一定规模的、模块化的、可扩展的机器人系统开放实验平台，子平台的建设以常规机器人技术教学为主，并兼顾机器人智能运动控制和机构空间复杂轨迹的实现等相关教学实验。能够进行14个机器人技术方面的教学实验，各实验间既可以独立进行，也可以联合进行;能根据教学的需求及课程的变化需求进行迅速调整，以适应实验教学的需要。这些实验要求学生应用所学知识进行设计、编程和实施，培养学生设计、分析和动手能力，促进机器人技术教学水平的提高，培养机械工程学科研究生的综合技能和创新能力。

2．4微纳米测量技术实验子平台随着超精密加工技术和纳米加工技术的发展，对机械加工表面形貌的微观检测提出了越来越高的要求。因此微纳米检测技术成为机械工程学科新的研究热点。通过实验教学，使学生掌握原子力显微镜测量原理、测试参数的选择，数据处理知识。掌握利用原子力显微镜获得力曲线，根据纳米压痕法的理论基础及弹性接触理论计算材料的机械力学特性，分析研究测量仪器的原理、精度、误差及适用范围。

2．5金属零件少无切削制造技术工程实践子平台本子平台对学生进行金属零件少无切削制造技术的实践训练。学生通过设计制造零件的实践，培养研究生:先进绿色制造技术运用能能力;产品制造生产线管理与运用能力;数控等先进装备控制与运用能力。

2．6空间机构及机械系统设计与实践子平台通过先进传动装置的学习和拆装，使学生了解、学习高性能谐波减速器等国外先进传动装置的原理、设计方法、结构和工艺;由学生利用基本元部件设计并构建机械系统，如多自由度关节串联机构和行走机构等。根据学生自己构建的机械系统，运用机构设计与动力分析软件建立虚拟样机，进行仿真。学生为自己构建的机械系统配备运动控制系统，利用计算机和PID控制来控制交、直流伺服系统，实现其构建的机械系统的预期运动目标。

2．7数控运动控制综合实践子平台以机床运动形式为主要控制目标，运动控制为主，顺序控制为辅，训练学生机电系统计算机控制能力。实践子平台以单轴运动模块为基本单元，可搭建一轴、两轴和三轴运动控制系统。控制系统采用PC-Base运动控制控制器为核心，交流伺服系统为基础，形成一个开放式的、学生可实际搭建的(包括内部控制软件)实践系统。

2．8液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台该实践子平台对学生进行流体传动与控制重要基础和综合应用的训练。平台包含竖直液压伺服搬运、水平液压传动搬运、气动插拔销三套子系统，训练学生:流体传动与控制系统总体方案设计能力、液压伺服系统(位置和力及其切换)设计调试能力、液压传动系统设计调试能力、气压传动系统设计调试能力和团队协作能力。

3校内实践基地的实践教学体系

在校内实践基地硬件平台构建的基础上，结合应用型研究生培养方案，构建了校内实践基地的实践教学体系，根据两类平台的特点，结合培养目标，依托实验平台下设的4个子平台建设了一门具有特色的实验课程“机械工程学科应用型研究生综合实验”，综合实验课程在内容设置上立足机械工程学科的主干课程，从机械工程一级学科的角度去组织实验教学的内容，规划建设的实验项目既是对若干门学位课程内容的深化和提升，又是对某门课程课内实验的强化，支撑研究生培养计划中2学分的实践教学环节，可以完成总计66学时的实验教学，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择22学时进行本门课程的实验教学，以加强硕士研究生现代实验方法和技能的训练和提高。在教学体系的建设上，实践平台是对实验平台的进一步深化和运用，目的是注重学生自主实践能力的训练和培养，实践内容的设计充分体现出开放性和探索性，学生利用平台所提供的基本元件和模块，根据给定的技术参数和指标，自行搭建系统，独立完成相应的实践训练项目。结合实践平台的硬件设备，建设了一门面向全院硕士生的实践课程“机械工程综合实践”，以独立实践课程的形式来实现校内实践基地的实践教学功能，使本领域的应用型研究生能够经历一个相对完整的机械系统设计、制造、检测和控制的工程应用过程的基本训练，支撑研究生培养计划中的实践教学环节，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择若干实践项目进行实训，培养学生的实践创新能力。依托校内实践基地开设的两门实验实践课程，初步确定了机械工程领域应用型研究生的实践教学体系。解决了应用型研究生培养方案中实践教学环节薄弱的问题;确立了实践教学环节的主体地位，以独立的课程形式来加深课堂理论知识的理解，提高创新实践的能力，满足机械工程学科研究生培养方案中实践环节的教学计划，为进一步的分类培养模式改革提供实践。

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1 引言

电子相册也叫做数码相框，是指可以不借助计算机能在LCD 液晶屏上显示图片的一种电子产品。电子相册结合了数字电视技术、数字信号存储技术和LCD液晶显示技术，即将成为最受欢迎的个性化数码产品之一。电子相册继承了相框的温情和数码的时尚，给人类的生活带来了无穷的乐趣。鉴于电子相册广泛的用途，电子相册的开发具有重要的意义和市场价值。虽然目前电子相册还没能普及，但随着数码照相机的普及，电子相册将成为必不可少的配套产品，它也将会成为继电视机、计算机之后人们生活中不可或缺的第三类显示器件！本文提出了一种基于STM32系列单片机 STM32F103RCT6的低功耗、低成本设计方案，该方案电路简单，主要依靠软件实现各项功能。而STM32 更是具有价格低、自身外设丰富、实时性能强、功耗低等特点。因此，进行基于STM32平台的电子相册的设计具有重要的实用价值和理论意义。

2 硬件电路

本系统采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32作为主控制器，外扩SD卡、TFT彩屏以及按键。STM32主控模块：主要用来读取存储模块中的数据，并且驱动LCD显示。液晶显示模块：主要用来显示BMP、JPG等格式的图片。存储模块：主要用来存放BMP、JPG等格式的图片。按键模块：主要用来对图片进行翻页。

2.1 STM32主控模块

本设计选用的STM32系列单片机 STM32F103RCT6 ，该芯片具有256KB闪存、48KB RAM、8个定时器、3个SPI、5个串口、1个FSMC接口以及64个通用IO口。该芯片是基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式处理器，其特点是高性能、低功耗、低成本。基于以上优点，该设计采用此单片机作为主控芯片。

2.2 显示模块

本设计采用2.8英寸TFT-LCD屏作为显示模块，TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器，该显示屏具有亮度好、层次感强、颜色鲜艳、对比度高等特点，在手机、MP4等产品中得到了广泛的应用。该显示屏采用ILI9341作为控制器，采用16位80并口与外部连接，选用触摸屏专用芯片XPT2046，可实现触摸操作。

2.3 存储模块

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，已经被广泛应用于许多电子产品中。例如数码相机、PDA和多媒体播放器等。SD卡体积小、重量轻，但却有容量大、数据传输率快、移动灵活以及安全性高等特点。SD卡只能使用3.3V的输入输出电平，故控制器一定要能够支持3.3V电压。设计中使用SPI模式，在SD卡收到复位信号，同时CS为低电平时启用SPI模式。在SD卡初始化的时候，时钟周期最大不能超过400KHZ。

3 系统的软件设计

该设计通过CPU对SD卡中的BMP、JPG等格式图片进行处理、读取，然后以幻灯片的形式在TFT彩屏上显示出来，并通过按键控制图片的切换。该设计的总体流程图如图1所示。

3.1 SD卡的读取

常用的文件系统有FAT12/16/32等，FAT12管理8M左右的空间， FAT16管理2G的空间， FAT32管理2TB的空间。由于FAT32采用了更小的簇，这样就可以更有效的保存数据，不会造成浪费。通常SD卡上的数据信息由MBR（有的也没有MBR）、DBR、FAT、FDT和数据区5个部分组成。MBR称为主引导记录区， DBR为操作系统引导记录区，FAT称为文件分配表，FDT称为文件根目录表。

SD卡在进行读写操作之前都必须首先对SD卡进行的初始化。初始化SD卡时，SPI的时钟不能太快。在初始化之后，再提高SPI的速率。刚开始要先发送至少74个时钟信号，随后就是写入两个命令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI模式。SD卡的读写操作是通过发送SD卡命令完成的。SPI总线模式支持单块（CMD24）和多块（CMD25）写操作，在需要读取SD卡中的数据时，执行命令字CMD17，首先接收到第一个响应命令字节（0xFE），接着接收到512个字节的SD卡数据，最后接收到2个字节的CRC验证码。

3.2 液晶显示屏的控制

ILI9341液晶控制器的主要使用6个重要的命令：0XD3，是读ID4指令，用于读取LCD控制器的ID；0X36，是存储访问控制指令，可以控制ILI9341存储器的读写方向；0X2A，是列地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认），该指令用于设置横坐标；0X2B，是页地址设置指令，在从左到右，从上到下的扫描方式（默认），该指令用于设置纵坐标；0X2C，是写GRAM指令，在发送该指令之后，便可以往LCD的GRAM里面写入颜色数据了，该指令支持连续写；0X2E，是读GRAM指令，用于读取ILI9341的显存（GRAM）。

3.3 图片解码

我们常用的图片格式有很多，最常用的有三种：JPEG（或JPG）、BMP和GIF。其中JPEG（或JPG）和BMP是静态图片，而GIF则是可以实现动态图片。

BMP（全称Bitmap）是Window操作系统中的标准图像文件格式。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，故此，BMP图片文件占用的空间较大，但是没有失真。BMP格式文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。对于BMP格式的图片，我们采取从SD卡中边读取边解码显示的方式进行解码，一般FAT32文件簇的大小都是512字节，所以我们以簇为单位读取图片信息，之后解码显示，接着读取下一簇信息并在液晶上显示，直到读完最后一簇，我们的图片也就解码显示完毕

JPEG是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家组）的缩写，同BMP格式不同，JPEG是一种有损压缩格式，能够将图像压缩在很小的储存空间。JPEG压缩技术非常先进，它使用有损压缩方式除去多余的数据。而且JPEG是一种灵活的图像格式，可以调节图像的质量，压缩比率通常可以处于在10∶1到40∶1之间，压缩率越高，图像的品质越差，反之，图像品质就越高。JPEG格式主要压缩高频信息，同时较好的保留了色彩的信息，它可以支持24bit真彩色，主要适用于互联网和连续色调的图像。JPEG的解码是一个很复杂的过程，该设计中用到了FATFS的作者提供的一个的JPG/JPEG解码库：TjpgDec，只需3.5KB的FLASH和3KB的RAM即可实现JPG/JPEG解码。JPEG/JPEG图像文件解码过程如下：首先从文件头开始读出文件的相关信息；接着从图像数据流中读取一个编码单元（MCU） ，并提取里边的各个颜色分量；将颜色分量从数据流恢复成矩阵数据；接下来对8×8 的数据矩阵进一步解码；最后颜色系统YCrCb 向RGB 转换，排列整合各个MCU 的解码数据。

4 结论

本论文设计了一款基于STM32单片机的电子相册，该设计的主控芯片具有256KB闪存和48KB RAM，时钟频率可达72MHz，并且集成了丰富的片内外设，功耗低，价格便宜。TFT液晶触摸屏具有亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳等特点。该系统的硬件电路很简单，主要通过软件来实现具体的功能，最终设计了一款具有价格便宜，功能齐全，显示效果良好，模块化结构的电子相册。

参考文献

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中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00

1引言

从20世纪70年代以来,以数控机床为代表的现代基础机械已成为制造工业最重要的技术特征,数控机床水平的高低和机床数控化率的高低已成为衡量国家工业化水平高低的重要标志。数控系统是数控机床的大脑,是计算机技术在机械制造领域的一种典型应用,它集计算机技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、自动控制技术、信息处理技术等多项技术于一体,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项高新技术。

随着电子技术的飞速发展,数控系统逐渐朝嵌入式方向发展。嵌入式系统是近年发展最快的技术之一,它是以应用为中心,以计算机技术为基础、软硬件可裁减,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本论文主要对嵌入式数控系统进行研究设计,以期从中找到可行的嵌入式数控系统控制方法,并以此和广大同行分享。

2嵌入式数控系统总体结构设计

系统由几个不同功能的模块组成,模块间通过并行I/O、高速串行协议或其他方法相互联系。主要包括人机交互装置、嵌入式数控操作和管理模块、嵌入式运动控制模块和I/O及伺服控制器等。

嵌入式数控操作和管理模块通过I/O与人机交互装置相连,并通过串口与运动控制模块连接,运动控制模块通过I/O模块与伺服控制器和机床各开关量相连。

(l) 人机交互装置。包括一个LCD显示器、一个键盘和其他一些按钮,完成人机交互任务,例如NC代码的输入/编辑显示、手动操作以及一些机床状态显示等。

(2) 嵌入式数控操作和管理模块。是数控系统的核心模块之一,负责全部的人机交互处理,各种机床参数的设置,NC代码的编辑、编译、存储和传输,系统监控与故障诊断,移动U盘的控制及网络通信等。

(3) 嵌入式数控运动控制模块。机床逻辑运动控制的核心,利用逻辑运算能力,负责送料机运行轨迹的计算、插补、反向间隙补偿、信号采集、主轴及开关量控制等实时性强的运算和控制。

(4) I/O模块与伺服控制器。FO模块的主要任务是不同电平的转换、隔离及功率放大等。包括3.3V到5V转换、3.3V到24V的转换、采用光电祸合器隔离防止干扰以及增大驱动功率等。另外还包括单路信号转换成差分信号及差分信号转换成单路信号电路。伺服控制器的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号,驱动被控对象跟随指令脉冲运动,并保证动作的快速和准确。

3嵌入式数控系统的设计与实现

3.1 硬件设计

本论文所设计的嵌入式数控系统硬件系统结构构成原理图如下图所示:

(1)ARM微处理器模块。ARM处理器是系统的控制核心,负责运行数控系统控制软件。本系统选用SAMSUNG公司的S3C44B0X处理器。本模块还包括时钟电路、复位电路和实时时钟RTC(Real Time Counter)电路。

(2)存储器模块。存储器是嵌入式系统中的重要组成部分,它用于存储程序和数据。本系统的存储器包括EPROM、SDRAM、SRAM和NAND-Flash,其中,EPROM用于存储系统程序;SDRAM用于存储系统运行时的程序与数据;SRAM用于存储突然掉电时的重要实时数据;NAND-Flash用于存储用户的数控加工程序。

(3)电源模块。新型的CPU和FPGA的内核电压一般都是2.5V或以下的,I/O电压一般都是3.3V。所选择的开关电源可以提供5V,±12V,24V电源,其中±12V用于主轴模拟信号模块电路,24V用于光电隔离电路,因此,需要使用低压差线性稳压器产生3.3V和2.5V的电压,供CPU、FPGA和CPLD使用。为了保证微处理器稳定而可靠地运行,还需要配置电压监控电路。

(4)人机交互模块。人机交互模块包括键盘及指示灯模块和液晶显示模块。键盘及指示灯模块负责键盘的扫描并读取键值,同时负责LED的显示控制。液晶显示模块实现数控系统用户界面。

(5)通信接口模块。通信接口模块包括JTAG接口、RS-232串行接口和USB接口。JTAG接口与PC通讯,实现系统运行程序的仿真调试;RS-232串行接口与PC通讯,实现NC文件的上传与下载;USB接口实现对U盘NC文件的读写。

(6)D/A转换模块。D/A转换模块负责产生变频器所需要的模拟信号,由隔离器件、D/A转换器和集成运算放大器组成。

(7)CPLD/FPGA模块。CPLD模块包括CPLD、FPGA、CPLD对FPGA的配置电路。CPLD主要是用来对SRAM工艺的FPGA进行配置和加密,同时扩展数控系统的通用I/O口;FPGA主要负责精插补,产生轴运动所需的脉冲信号以及处理编码器返回信号,同时负责处理手轮输入和开关量的输入输出。

(8)输入输出模块。本系统的输入/输出信号是通过FPGA和CPLD的逻辑控制来实现,以提高系统的工作可靠性和设计柔性。对于输出的脉冲信号和输入的编码器信号采用差分输出输入的方式,这样不仅提高脉冲传输的抗干扰能力,也增加了信号传输距离;而对于I/O信号则采用光电隔离的方法,进一步提高了系统的抗干扰性和可靠性。

3.2 软件设计

该系统采用嵌入式μClinux 操作系统作为嵌入式数控系统软件平台,其源代码开放、内核小,非常适合运行在嵌入式微处理器上,并且μClinux操作系统也支持TCP/ IP 协议,具有强大的网络功能,同时该操作系统也支持多任务并发运行,可以采用多任务编程方法。这样,数控系统的每个功能可以作为一个独立的任务来实现,这大大地增强了系统软件的可靠性、稳定性,也便于以后的维护和升级,同时也提供了图形用户接口(GUI),结合键盘、LCD 液晶显示和触摸屏模块为用户提供友好的人机交互界面。

(1) 调度任务的划分。

软件平台设计中,采用嵌入式实时操作系统μClinux对系统多任务进行调度及管理。基于实时多任务操作系统的应用程序中,实时性取决于对任务及中断的处理。用户根据需要调用μClinux的任务调度函数,调度函数从就绪任务中寻找优先级最高的任务,并进行任务切换操作。μClinux把任务分为各不相同的优先级(唯一),已经准备就绪的高优先级的任务可以剥夺正在运行的低优先级对CPU的使用权,所以正确的任务划分及优先级分配可以充分体现嵌入式实时操作系统任务调度算法的效率,从而提高整个系统的实时性能。μClinux可以支持64个任务,最多支持56个用户任务,其余8个是系统任务。按照任务划分原则,结合数控系统的具体要求,把应用软件分成以下几类任务:

① 数控系统基本功能实现任务:包括刀具的转换、位置的测量、工件的插补运算及补充运算、加工工艺设置等等,该级别的优先级最高。

② 保护功能任务:主要是报警功能。要求尽可能快的完成。

③ 人机交互功能:键盘响应、显示器显示等。优先级最低。

(2) 软件功能设计。

由于该嵌入式数控系统采用uClinux 操作系统管理系统的资源,相对于传统的单片机,更类似一台微型计算机系统,具有更强的性能和不同于传统单片机的软件设计方法,其软件结构包括加载程序、uClinux内核、系统调用接口和应用程序。

加载程序负责在加电后对微处理器进行必要的硬件设置,初始化内存,并把uClinux 内核映像从Flash 中复制到内存,把控制权交给内核,使内核运行,最终使应用程序运行。uClinux内核作为应用程序控制系统硬件的接口,提供应用程序对硬件的间接访问,在具体设计中,对微处理器中内置A/D 转换器的操作、对键盘的操作以及对LCD的操作由在uClinux下编写的设备驱动程序完成,这些驱动被编译进uClinux 的内核。

系统任务的实现由两个不同的进程实现:加工程序和网络服务程序,分别用来完成数控系统的工件加工、计算的功能及网络服务的功能。

4结语

数控系统作为现化制造业的核心技术,是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,受到各国的普遍重视,特别是发达国家。自20世纪80年代以来,国际上的数控技术和市场基本上被日本、德国和美国等少数公司所垄断。考虑到我国机床数控系统当前的具体情况,研制一款拥有自主知识产权的嵌入式机床控制系统,对于提高我国中高档数控系统的技术水平具有十分重要的意义。本文从嵌入式数控系统硬件平台和软件平台的总体结构及其功能设计的角度对嵌入式数控系统进行了详细的设计研究,对于我国嵌入式数控系统的开发与应用,是一次有益的尝试与探索,是值得推广和借鉴的。

参考文献

[1] 田泽.嵌入式系统设计开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2] 石宏,蔡光启,史家顺.开放式数控系统的现状与发展[J].机械制造,2005,43(6):18-21.

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2.不断进行教学改革，探索高职人才培养模式

高等职业教育在我国发展历史不长，办学的现成经验不多。四年多来，我院以转变教育思想和更新教育观念为先导，不断进行教学改革，在探索高职人才培养模式和方法方面做了一些工作.

2.1制定贴近高职教育的培养计划和教学计划

2001年我院去“筹，建校，并经教育部定名为正德职业技术学院后，全院上下通过学习，分析国情，逐步认识到发展高等职业教育是我国社会经济发展和科教兴国的必由之路.虽然我们认为，就培养层次来说，高职教育不应该仅仅是专科，也应该有本科和研究生培养层次，但是当前我们必须面对现实，立足高职，办好专科层次的高职，把培养高等技术应用性专门人才作为学校的根本任务.就这样，我们以较快的速度，结束了“本科压缩型”的办学模式，从大众化高等教育的质量观和高职教育的培养目标出发，从制定培养计划和教学计划入手，逐步贴近高职教育.经过几年的探索和实践，在我院新制仃的培养计划和教学计划中，不以学科教育为核心，不追求学科体系的完整性，强调根据专业培养目标所对应的职业岗位群所需要的综合能力的培养，注重职业岗位培养的科学性、系列性和综合性.改变由普通高校延袭过来的“公共课和基础课、专业技术基挤出课和专业课”的课程体系，建立比较适合于高职教育的“公共课和基础课、职业技术基础课和职业技能训练课”的新课程体系。除公共课和基础课外，要求在职业技术基础课和职业技能训练课中，理论教学与实践性教学环节的学时数之比为1:1。强调理论教育的实用性与针对性，以“必需”、“够用”为原则，不注重公式的论证与推导，重点讲清概念和应用方法。在整个教学过程中，突出职业技术技能及实践性环节的培养与训练、实训教学贯穿整个教学的全过程.将课程设计改为实训，把毕业设计(论文)改为毕业实习与实训，学生完成这些实践性教学环节后，结合实训(实习)的内容和所学的知识，写出毕业实习或实训报告。

2.2重视提高学生的素质

在每届学生的培养计划中，明确指出了包括政治素质、文化素质、业务素质、身体心理素质在内的人才培养的规格，把军训、革命传统和爱国主义教育、社会实践活动、人文公共选修课、艰苦创业、敬业爱岗教育、法制教育、校园文化建设等列为综合素质培养的主要内容。学校经常举行各种报告会，组织体育运动会、体育比赛、联欢会、知识竞赛、演讲比赛、辩论会、文化月等各类文化体育活动;开设诗词鉴赏、音乐欣赏、书法艺术、摄影艺术、普通心理学、公共关系学等20多门公共选修课。《正德学院大学生诗作二百首》收集了“诗词鉴赏”课学生习作的部分作品，其中有48首分别在省市诗词刊物上发表，由于校园诗教成绩突出，我院被评为江苏省校园诗教先进集体;与雨花台烈士陵园、江宁区人民检察院、理工大学等单位共建爱国主义教育基地、法制教育基地和国防教育基地，步行2个小时到雨花台扫墓已经成为每个学生的必修课;每年假期社会实践结束后，都要将优秀论文汇编成专集，交流学生社会实践的心得体会;以上活动，对提高学生的综合素质，建设优良校风、学风起到了重要作用。

2.3面向社会需求设置专业

我院刚开办时，只有‘6个专业。随着学校规模的扩大和招生数量的增加，逐年增加了一些新专业。在设置新专业前，坚持进行人才市场和用人单位调研，按照社会需求和我院自身的办学条件(师资和教学设施等)设置专业。目前，全院共有工、管、经、文、艺各类专业共19个(2004年将增加到23个)，其中工科类专业占58%，渗透到工科和管理类的信息技术〔JT)专业共有9个，学生数占全院学生总数6既以上。这些专业，教学投入大，办学成本高，但是，市场需求和就业出路都比较好，我院不但坚持设置这些工科和信.息类专业，同时决心办出自己的特色。.当我们通过调研了解社会上现代物流管理人才需求量较大时，2003年新增了这一专业，共录取新生151人，大大超过了原定的100名招生计划。在此同时，信息管理系还在三年级现有学生中分流了86名学生培养现代物流管理人才，以适应市场急需。社会科学系2003年推出的复合型专业一一国际贸易与国际经济法专业受到了考生的欢迎，共录取新生190名，大大超过了原定的80名招生计划。对于就业前景好、但还未被考生和家长看好的一些专业，如数控技术及应用(机电一体化)、电气技术及自动化(建筑电气技术，建筑智能化)专业，学校仍积极扶持，加大投入，建设数控加工、数控编程和综合布线等实验室。在招生时增加宣传力度，2003年这两个专业录取的新生数比往年翻了一番。

2.4从学生的实际出发，因材施教，实施多元化培养

我院属于专科第二批录取的院进入正德的多分，考成绩达到5的生的入学成绩为400分左右，不少学生则刚刚达到省控线(300分或280分)。面对差距如此悬殊的学生，如何将他们培养成才，这是一件十分困难的事。这几年我院采取的方针是:从学生的实际出发，因材施教，实施分级、分班教学和多元化培养。芍’、又新生入校后，学校对他们的数学和英语能力进行摸底测验，并在此基础(2/3为普通班，1/3为快班)牛和分行分级班(分成小班)教学，让学习基础较好的学生能‘吃饱”、“吃好”;学习基础差的学生也能在原有的基础上有较大的提高，达到高职的基本要求。争子务妇和妇解趁断闷阳睡书七降_级或者转专业学习，一学校规定，学生在校竹最长学一习年限办介冉从在2002年全省高等数学竞赛(大专组)中，我院共有23名学生获得一、二、三等奖。其中陆亚明同学名列全省第一。在2003年的全省专科英语应用能力考试中，我院94%大二学生参加A级考试，通过率达到“.2%，超过全省高职专科院校A级通过率近12个百分点。此外，在2003年的全省专转本统一考试中，有1171人英语上线，占年级总人数的“%，即该年级2/3学生的英语水平达到江苏省教育厅专转本英语统考的单科上线要求，这也从另一个侧面反映了我院英语教学的质量。2001年起江苏省教育厅实行“专转本”专转本比例(专转本学生数与年级学生总数之比)分别达到，8•88%、30•，8%和，6•79%，}、共有852名学生分别转入南京大学、南京叫、卒航天大学、南京师范大学、中即达友拟菱州主兰等高校进行本j生缝泰J许多考生积极报考正德学院，专转本率高是他们的重要选择理由之一。几年来，我院的指导思想是，一方面要适应考生和家长的需要，搞好专转本工作;另一方面又要坚持面上高职教育不偏离方向。为此，我们采取措施面上教育和专转本辅导两条线分开抓，仅仅在考前安排周末时间组织专转本辅导，尽量减少专转本对正常教学的冲击。事实证明，专转本率高了，对建设优良校风和学风，提高人才培养的质童起到了积极的作用.

2.5高起点、高投入、高水平建设校内实验、实习、实训基地

为了加强实践性教学环节，把培养学生技术应用能力作为主线贯穿三年教学的全过程，我院从开办起，就十分重视校内实验、实习和实训基地的建设，切实加强实践能力的培养。三年中，学校先后建成高起点、高水平的计算中心、电工电子实验中心、计算机实验中心、信息管理实验中心、艺术设计中心、机电实验中心、网络信.息中心、电教中心等8个校内实验、实习、实训基地。全院教学用计算机共有850台(每5名学生一台计算机)，多媒体教室23个，多媒体语言学习系统3个(座位232个)，为学生创造了良好的实践教学环境。以能力培养为主线进行实验教学改革。不少课程实行实验单独设课、单独考核;减少验证性实验，增加应用性实验;增开实训课;开展第二课堂活动.在新一轮教学计划中，从学生的实际情况出发，将传统的课程设计改为实训，毕业设计改为毕业实习和毕业实训。除公共课和公共基础课外，实践性教学环节时数与理论课教学的时数比接近电工电子实验室于2003年1月通过江苏省教育厅合格评估，这是我省民办高校第一个通过省厅评估的基础课教学实验室。篮球场、6个排球场以及乒乓球、健美健身活动中心.2003年学校又化400万元新建塑胶跑道、人工草皮运动场，为学生创造良好的体育运动条件。我院五层大楼图书馆建筑面积为4500平方米，馆藏各类图书40.3万册。2001年高速宽带网开通，师生可以方便地上网浏览各种信息和资料。

2.6加决双师型教师队伍建设

建校初期，我院教师大部分来自南京地区高校，他们有扎实的理论基础和丰富的教学经验，但是对高职教育还缺少经验;当时招聘的年青教师，大多是刚刚毕业的本科生，既缺乏教学经验，又缺少专业实践和实际工作经验。为此，我们从高职教育培养应用性专门人才的要求出发，努力加快双师型队伍建设。近三年中;先后引进了近20名四十岁左右的双师型人才，他们目前已经成为各个专业的骨干;为青年教师开办硕士研究生班，提高他们的基础理论水平;组织青年教师到企业接受锻炼和培训，参加全国高职高专师资培训班;为每个刚工作的青年教师安排指导教师，并制定两年培养计划;组织青年教师开展科研和教学研究活动，鼓励青年教师参加省市和全国的学术活动;为青年教师传授教学方法，开展青年教师教案、课件和授课竞赛等，从各个方面加快双师型教师队伍建设，促使青年教师迅速成长.

2.7加强职业技能培养

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0 引言

课堂教学是教学活动的主要形式，是人才培养的关键环节，是学生获取知识、培养能力、个性发展的主要途径。在教学中教师只有善于激发学生的兴趣，让学生由被动接受知识转变为主动学习、自主学习，这样才能达到培养学生创新能力的目的。

1 信捷顶岗培训过程及特点

无锡信捷电气有限公司作为中国工控市场最早的参与者之一，长期专注于机械设备制造行业自动化水平的提高。主要产品有可编程控制器（PLC）、人机界面（HMI）、伺服控制系统、变频驱动、智能机器视觉系统、工业机器人等产品系列及整套自动化装备。产品广泛应用于各种自动化领域，包括航空航天、太阳能、风电、核电、隧道工程、纺织机械、数控机床、动力设备、煤矿设备、中央空调、环保工程等控制相关的行业和领域。另外，信捷电气还与国内许多高校、科研院所开展校企合作，举办各种类型的学校顶岗实习培训班，而且办出了自己的特色和水平。作者通过自身参加顶岗培训，对培训过程及特点进行了简单归纳，主要体现在：

1.1 理论讲解和实际动手练习紧密结合

以PLC和触摸屏的应用为例。在上课之前，培训工程师给我们每人发了信捷XC系列PLC、触摸屏、通讯电缆、电源导线、232/485转换插头、自备笔记本电脑等实训设备，并且指导大家进行电脑、PLC、触摸屏及电源等的连接。在讲解触摸屏的使用时，边讲解边指导大家同步操作，然后再通过实际工程案例对大家的使用进行进一步的训练和指导。

1.2 教、学、做结合，学中做、做中学

培训工程师讲解指令知识后，马上在PLC编程环境中进行编程和下载调试，对程序中出现的问题马上加以修改。接着给出工程案例题，大家自己编程、自己调试、自己修改，自行不断修改和优化自己的程序。这样，大家边学边做，不但学会了指令的使用，而且还学会了解决工程实际问题，增强了自己的工程实践能力和创新能力。

1.3 案例讨论式教学贯穿始终

工程案例穿插在教学工程中，工程案例的解决通过师生对问题进行讨论、交流、修改、调试、优化的过程共同解决。这样不但知识得到了理解，而且知识的实际运行也得到了训练，还增强了大家解决实际工程问题的能力。

1.4 教学内容与实际岗位紧密结合

我们在信捷在不同岗位顶岗时，工程师讲授内容是与岗位紧密联系的。可以说岗位需要什么知识，培训工程师就根据岗位讲解什么知识，而且紧接着就是在岗位上进行训练，训练你在岗位上的操作能力、动手能力、解决问题的能力及岗位创新能力。

2 高职PLC教学存在的问题及改革策略

传统高职PLC课程教学以理论为主，实践为理论服务的教学理念。在高职教育它的缺陷主要表现为：在教学质量上，认为讲授知识越多、越难，学生考试成绩越高，教学质量就越好；在教学组织形式上，只强调课堂讲授，忽视动手操作；在教学内容上，重理论知识，轻实践和应用；在教学方法上，采取满堂灌的注入式教学，学生思维闭塞，学习被动；在教学过程中，忽视教师教学方法是否得当；在考核方法上，采用单一的试卷理论考试，命题考背功的多，考应用的少；在对学生的评价上，只要分数高，就是好学生。上述情况暴露了两大弊端：一是重知识，轻能力，把传授知识视为惟一的教学目的，把满堂灌视为惟一的教学手段，把记忆当作接受知识的惟一途径；二是重教轻学，片面强调以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心，忽视学生的主体地位。这些不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性，更不利于培养学生的开拓精神和创造、创新能力。因此对PLC课程教学进行改革迫在眉睫。因此，近几年笔者在从事PLC教学过程中，进行了一些试探性的改革，再加上笔者在信捷顶岗实习的启示，得出了下一步PLC课堂教学改革的思路。

2.1 以实践操作为主导，采用项目驱动教学法

传统PLC课程教学都是以课堂讲授为主，并配合实验以加深对理论的理解。改革后的教学，要以实践为主导，理论为实践服务，采用项目驱动法。以企业的实际工程项目为载体，整个教学围绕项目实施、任务的解决展开，符合理实一体化的设计原则，融教-学-做为一体，突出知识的实用性和应用性。教师讲授课程的教学内容，可根据设置的各个项目，首先讲解基本理论知识，然后给出项目实施要求，让学生分组自己进行每个项目实施中的软、硬件设计和系统调试等工作，充分发挥学生的自主性和主观能动性，培养学生分析问题、解决实际问题的能力，提高自身的实践技能和创新能力。教师则起辅助作用，帮助学生解答实践过程中出现的问题，对学生进行必要的启发和引导。

例如在讲解PLC基本应用指令时，给出的其中一个项目就是设计一台简易自动售货机控制程序。其外形图如图1所示。

项目给出的控制要求如下所示：

①投入1元、5元、10元货币，相应“X0、X1、X2”按钮导通。按下“可乐”和“雪碧”按钮分别代表购买“可乐”和“雪碧”。出货口的阀Y0动作表示“出可乐”、Y1动作表示“出雪碧”表示可乐和雪碧已经取出。购买后显示当前余额，按下“找零按钮”，退币口退币。

②该售货机可以出卖雪碧和可乐两种饮料，价格分别为3元/瓶和4元/瓶。当投入的货币大于等于其售价时，对应的可乐指示灯Y2、雪碧指示灯Y3点亮，表示可以购买。

③当可以购买时，按下相应的“可乐（X3）”或“雪碧（X4）”按钮，与之对应的指示灯闪烁，表示已经购买了可乐或雪碧，同时出货口延时3s吐出可乐或雪碧。

④在购买了可乐或雪碧后，余额指示显示当前的余额，若余额还可以购买饮料，按下“可乐”或“雪碧”选择按钮可以继续购买，若不想再购买，按下“找零按钮”后，退币口退币。

学生在前面了解了基本应用指令的功能后，可分组自主设计满足功能要求的梯形图。结果是各组设计的程序均不同。然后大家将PLC程序下载到PLC中进行调试，修改其中的错误，在此基础上对程序进行优化。然后，各小组分组答辩，大家对各组的程序进行互评、打分，最后老师进行综合评价，并对各小组进行打分。最后，在总结归纳的基础上，老师给出简练、功能齐全的程序。

2.2 以实践操作为动力，采用演讲、讨论教学法

在传统PLC课程学习中，学生跟着老师的步伐，老师讲授多少，学生便接受多少，很难有创新和突破。而在改革后的教学中给予学生足够的主动性，在项目训练逐步深入后，教师要鼓励由小组同学共同进行研究和实验的方式，并在完成后向全班同学演讲和展示，然后进行班级讨论。在这样的演示、讨论过程中，学生的积极性不断提高，成就感不断增强，使学生由原来的变被动接受为完全自主学习，成为了教学的主体。

另外，这种教学方法也加强了学生实际应用能力和创新能力的培养。PLC课程的学习应当十分注重实际工程操作。通过工程项目实践演练，使学生加深了对理论知识的理解，消除了对实际工作的陌生感和神秘感，这样在课程学习的同时学生逐步掌握了专业技能。学习知识要“学以致用”，“应用”是课程学习的最终目的和延伸，但也是课程学习的难点和重点，只有不断加强与实际应用相关的工程操作训练，才能使学习的难点转化为学习的源源不断的动力。

2.3 以实践操作为主体，采用过程考核方式

书面考试学生在考前只要靠死记硬背书本上的相关内容，就会轻松过关，但考完后，学生靠强行记忆的内容忘记殆尽，这种考试方式很明显不利于知识的真正获取和掌握。因此，我们在PLC课程的教学过程中采用项目过程考核的形式对学生进行考核，学生完成一系列实际工程项目，实际上是学生对这门课程所学内容的一次次实际综合应用。教师给出每个项目时，将全班同学进行分组，5-6个同学为一组，每组同学独立完成该项目，在教师指导下，在规定的时间内，要求学生协作完成该项目的所有设计思路并调试成功，最后以论文和课件的形式加以演示。各组同学进行互评打分。教师对该组同学的设计结果、答辩表现、语言表达能力、动手操作能力、创新设计能力等几个方面进行综合打分。当然，这样的过程考核，给教师提出了更高的要求，而且加大了教师的工作量，要求教师在课下进行充分备课，准备好各方面的知识，但是换来的是学生应用能力和创新能力的提高。因此，我们应该将原来的一张试卷考核转变成全面的实践操作能力的过程考核，以达到更科学地考核学生的目的。

2.4 以实践能力提升为主线，编写项目化实用校本教材

教材建设和使用要能够满足高等职业教育培养目标的要求，要根据各自学校、专业、实验实训条件和课程自身的特点，编写课程校本教材。PLC是一门专业课程，虽然它的教材有很多，但对于对专业技能培养的要求很高的高职院校而言，有很多教材是不适合的。因此，各高职院校应根据自身的特点及其软硬件条件，再结合任课教师多年的教学与实践经验，编写适合本校的校本教材并制作与之匹配的教学课件是当务之急。教材的内容必须与该课程的教学改革思路密切配合，只有编写出一套和教学改革思路相配套的项目化教材和课件，将PLC课程教学改革的思路和操作方法融汇进去，才能使该课程的改革更加完善。

总之，PLC的教学改革要吸取信捷顶岗培训的方式方法，将教、学、做紧密结合，将实际工程项目的实施来涵盖理论知识，训练学生解决问题的能力和创新能力，要将大量的工程实际案例融入到教学中，使大家与实际的工作岗位充分融合，实现教学与岗位的无缝对接。

3 结束语

教学改革是一项系统工程，除了在教学内容、教学模式、考核模式、教学方法上进行改革与探索外，还需更新教育观念，强调教学效果，运用现代化的教学手段进一步提高教学内容的可视性、交互性、实用性，要将多媒体课件与模拟软件相结合，从而建立一套适应PLC课程自身特点的教学体系。PLC课程是一门应用性和操作性很强的课程，因而PLC课程教学的目的必须以培养PLC应用硬件和软件工程师的要求来培养，培养大家的工程实践能力。教学工作中应该进一步树立以实践为主导，理论知识够用即可的原则，要不断改革，不断创新，用现代高等职业的要求，来指导PLC课程教学改革的进一步完善

参考文献：

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