数字逻辑设计论文

数字逻辑设计论文（通用12篇）

数字逻辑设计论文 篇1

0前言

“数字逻辑与数字系统”课程是计算机科学与技术专业及相关专业的基础核心课程[1], 教育部在各类相关的教学大纲中均规定为必开课程。它是计算机科学与技术专业的硬件知识基础, 为计算机组成原理、计算机体系结构、单片机、嵌入式等后续课做基石。本课程不仅要学理论, 又要动手做实验, 还有课程设计, 各环节要环环相扣。本文只讨论理论授课方面。

在理论授课方面首要问题就是教材的选择, 结合学院办学定位、专业要求及学生的层次等诸多方面, 挑选一本恰当的教材, 具有事半功倍的效果。我院选定的是自编教材———沙丽杰主编中国电力出版社出版的《数字逻辑与数字系统》。教材选定后剩下的说道一下教的艺术。

1 注重学生逻辑思维的培养

数字电路与模拟电路最大的不同在于输入输出之间不是普通的函数关系, 而是逻辑因果关系。数字电路中多采用二进制‘0’和‘1’来描述信息, “0”和“1”表示的是逻辑“真”和“假”, 或事物的两个不同的状态, 它没有“数”的多和少的概念。例如电子开关中的“导通”和“关断”, 灯的“亮”和“灭”都分别用逻辑“1”和逻辑“0”表示。当事物存在多于两种状态时就需用多位逻辑量表示, 如十字路口交通灯的四种常见状态: (1) 主通道绿灯亮, 支通道红灯亮; (2) 主通道黄灯亮, 支通道红灯亮; (3) 主通道红灯亮, 支通道绿灯亮; (4) 主通道红灯亮, 支通道黄灯亮。可以用两位逻辑量表示: (1) 00; (2) 01; (3) 10; (4) 11。这里的两位逻辑量就是状态的代码/编码, 这和国共时期打入敌人内部的人员代号“不死鸟”、“飞鹰”、“007”等是一个作用。“不死鸟”和“飞鹰”是文字代码或字符代码, “007”是数字代码或数字编码, 在现实生活中人们熟悉的是十进制代码, 而数字电路中用的最多的是二进制代码。所以要想将一个现实问题转化为数字逻辑问题, 首要的一件事就是将实际问题用二进制逻辑代码表示, 再根据输入输出间的因果关系列出其满足的逻辑运算表达式。注重学生逻辑思维的培养是提高学生自行设计数字逻辑电路的基础。

2 用口诀简化记忆

在本课的教学过程中会遇到许多需要记忆的逻辑代数公式和表 (如触发器的激励表) , 学生常常要为记忆这些东西而发愁。而用口诀记忆帮助学生记忆是一个效果显著的做法。如根据真值表可得出“与”运算的规律为“有0得0, 无0得1”, “或”运算的规律是“有1得1, 无1得0”;对JK触发器的功能表如表1。

J可看做“置1端”, 高有效, K可看做“置0端”高有效, 功能表第一行JK=00, 表示输入端无有效输入, 触发器状态不变, 即保持的功能;功能表第二行JK=01, 表置0端有效置1端无效, 触发器次态变为0状态, 即置0的功能;功能表第三行JK=10, 表置0端无效置1端有效, 触发器次态变为1状态, 即置1的功能;功能表第四行JK=11, 表置0端有效且置1端亦有效, 此时, 触发器的次态既不是确定的0状态也不是确定的1状态, 而是由原来的状态决定, 变为原来状态的反状态, 即为翻转的功能。上述也可用“一山容不得二虎”来调侃, 加深学生的印象。通过这么一解释相信学生会很容易记住JK触发器的功能表, 而JK触发器的特征方程和状态图、波形图等都可由功能表推出故无需逐一记忆。

这种“寓教于乐”的教学方法可使学生产生兴趣, 同时也可激发和鼓励他们对一些公式、定理等编造适合自己习惯的口诀来帮助记忆。实践证明, “寓教于乐”可使学生学起来感到轻松愉悦, 受益匪浅。

3 在讲授综合知识的应用时, 更要注重启发式教学法[2]的运用

教材中一些综合知识的应用是难点, 在讲解难点时, 要层层剖析、提示, 让学生在已有知识的基础上想到解决问题的办法或思路, 讲完后要让学生有一种运用所学知识解决问题后的喜悦, 并让其渐渐养成碰到问题后不退缩独立地主动地分析问题的意识。

例如, 触发器这一知识块的讲解, 先讲最简单的基本SR触发器, 这一部分一定要讲清楚讲明白, 再在此基础上讲解D触发器、JK触发器等!具体分析如下, 先让学生观察两个与非门组成的基本SR触发器的电路结构, 并回答其与组合逻辑电路的不同之处, 再在教师的引导下利用已学过的与、或、非基本逻辑运算分析并让学生回答SR触发器在不同输入下的输出, 最后由教师对SR触发器的功能进行总结并用功能表、卡诺图、特征方程、状态图等进行逻辑描述。只要学生掌握了基本SR触发器的分析方法, 那么此后的钟控SR触发器、D触发器、JK触发器等便不成问题。如钟控SR触发器、钟控D触发器, 同样, 先让学生观察其电路结构, 之后让其回答电路中哪些部分是熟悉的已学过的, 哪些是新加的, 如何利用已学过的内容简化分析新知识, 并在此基础上进一步探究结构的不同带来的功能的不同, 以及与SR触发器相比它们的优点。

再如, 利用集成器件实现逻辑函数这一部分。在对组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计中, 全是采用真值表或状态表来推导出相应逻辑表达式, 化简, 并根据化简后的逻辑表达式绘制出由基本逻辑单元 (与门、或门、与非门、触发器等) 实现的电路图。而利用集成器件的设计是在已有集成电路功能的基础上, 外加一些门电路实现所需功能。在学生习惯了利用一般方法从无到有地实现组合逻辑电路或时序逻辑电路时, 转而利用中规模集成器件进行设计对他们来说在一段时间内是一个不小的挑战, 且设计时灵活多变, 有时需要靠经验来实现, 这就更增加了这部分的学习难度。那么如何化解这一难点呢, 本人做法如下, 首先讲清楚利用集成器件实现设计的特点:集成器件的功能不可变, 我们对它只可利用不可改变, 我们可以改变的只是其外围电路的设计。之后, 由简入繁地利用大量例题来形象化这一设计过程。如先利用全加器实现多位二进制加法器, 再利用集成加法器74LS283实现将8421BCD转换成余3码的电路, 最后利用74LS283实现一个1位的8421BCD码的十进制加法器, 要求输入和输出均是BCD码。

下面以使用四位二进制比较器74LS85和必要的门电路设计输血指示器[3]为例描述讲解过程。输血配对图如图1所示, 用AB表示供血者代码, CD表示受血者代码, 代码设定见表1, 用F表示输出函数, 并用F=1表示可输血, 用F=0表示不可输血。则根据:

图1得真值表如表3。

由真值表得卡诺图如图2。

由卡诺图知, 令输出为1的输入组合可归纳为三种情况: (1) AB=00; (2) AB=CD; (3) CD=10。

故输出表达式为情况 (2) 可由集成比较器74LS85实现, 另外两种情况由外加门电路实现, 电路图如图3。

在本例中, 要利用到74LS85就必须想到通过变量间的比较来描述可输血的的某种情况。集成器件74LS85的功能是固定的, 咱们只能将可输血的情况向它靠拢, 由它实现, 而不是改变74LS85的结构或功能来实现输血指示器。

4 结语

教学方法直接影响到学生的学习方法, 在教学过程中引导学生掌握正确的学习方法, 培养它们的自学和主动自学的能力, 授之以鱼不如授之以渔, 本人觉得这才是是教学中的重中之重。

摘要：本文针对三本工科学生基础差、学习积极性不高的实际, 结合多年教学经验, 阐述了灵活地采用多种教学方法培养学生的学习兴趣, 更要注重培养学生自学能力的观点。

关键词：教学研究,数字逻辑,逻辑思维,启发式教学

参考文献

[1]朱怀宏.“数字逻辑与数字系统”课程教学理念[J].计算机教育, 2006 (10) :83-85.

[2]韩天荣.“数字逻辑与数字系统”实践教学改革初探[J].集宁师专学报, 2010, 32 (4) :8-10.

[3]沙丽杰, 万珊珊, 王玲玲, 等.数字逻辑与数字系统[M].北京:中国电力出版社, 2011:60-62.

数字逻辑设计论文 篇2

数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。

振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。

分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。

计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。

译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220V的交流电就可以正常地使用了。关键词 数字钟 振荡 计数 校正 报时

目 录 设计目的...........................................................4 2 设计任务...........................................................4 3数字电子钟的组成和工作原理..........................................4 3.1数字钟的构成......................................................4 3.2原理分析..........................................................4 3.3数字点钟的基本逻辑功能框图........................................5 4．数字钟的电路设计..................................................5 4.1 秒信号发生器的设计...............................................6 4.2时间计数电路的设计................................................8 4.3译码显示电路.....................................................10 4.4正点报时电路的设计................................................12 4.5校时电路的设计....................................................13 5设计心得........................................................14 6参考文献.............................................................15

1设计目的

在学完了《数字电子技术基础》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

2设计任务

2.1设计指标

1．时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00； 2.各用2位数码管显示时、分、秒；

3.具有手动校时、校分功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 4.计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。5.为了保证计时的稳定及准确，须由晶体振荡器提供时间基准信号。2.2设计要求

根据选定方案确定实现设计要求的基本电路和扩展电路，画出电路原理图。

3数字电子钟的组成和工作原理

3．1数字钟的构成

数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路。3．2原理分析

数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。3．3数字点钟的基本逻辑功能框图

图1 数字钟的基本逻辑框图

4数字钟的电路设计

下面将介绍设计电路具体方案：其中包括电源电路的设计、秒信号发生器的设计、时间计数电路的设计、译码驱动显示电路的设计、正点报时电路的设计、校时电路的设计几个部分。

4．1 秒信号发生器的设计

晶体振荡分频电路石英晶体振荡电路 1．采用频率fs＝32768Hz的石英晶体。

D1、D2是反相器，D1用于振荡，D2用于缓冲整形。Rf为反馈电阻（10~100MΩ），反馈电阻的作用是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，改变C1可对振荡器频率作微量调整，C1一般取5~35pF。C2是温度特性校正用的电容，一般取20~405pF，电容C1、C2与晶体共同构成Ⅱ型网络，完成对振荡器频率的控制，并提供必要的1800相移，最后输出fs=32768Hz。

图4 石英晶体振荡电路

2．多级分频电路

将32 768Hz脉冲信号输入到CD4060（内部结构如图4－4）组成的脉冲振荡的14位二进制计数器，所以从最后一级Q14输出的脉冲信号频率为：32768/214 = 32768/16384 = 2Hz 如图6。再经过二次分频，得到1Hz的标准信号脉冲，即秒脉冲如图7。

图5 CD4060内部结构

图6 脉冲分频电路

图7 秒信号原理图

图8 晶体振荡及分频电路

4．2时间计数电路的设计

秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至译码显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为二十四进制。采用10进制计数器74LS162来实现时间计数单元的计数功能，其为双2-5-10异步计数器，并且每一计数器均有异步清零端（高电平有效）。4．2．1“分”、“秒”六十进制计数器

选用两块74LS162采用异步清零的方法完成60进制。以“秒”计数为例：计秒时，将秒个位计数单元的QA与ＣＰ（下降沿有效）相连，将74LS162连接成10进制计数器，BＣＰA（下降沿有效）与１ＨZ秒输入信号相连，QD可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰA相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６（0110）进制计数器，当十位计数器计到QD QC QB QA为0110时，同时对秒的个位和十位进行清0，另外QC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰA相连。其具体连接图如图9ＣＰA相连，其具体连接图如图9。7

图9 六十进制计数器

4．2．2二十四进制计数器

同样可以选用两块74LS162采用异步清零的方法完成24进制计数 如图10。

图10二十四进制计数器

4．3译码显示电路

译码显示电路是将计数器输出的8421 BCD码译成数码管显示所需要的高低电平，我们采用阴极七段数码管，引脚如图11。

其则译码电路就应选接与它配套的共阴极七段数码驱动器。译码显示电路可采用CD4511BC-7段译码驱动器，其芯片引脚如图12。译码器A、B、C、D与十进制计数器的四个输出端相连接，a、b、c、d、e、f、g即为驱动七段数码显示器的信号。根据A、B、C、D所得的计数信号，数码管显示的相对应的字型。其具体电路图如图13。

图11 阴极七段数码管

图12 芯片CD4511BC-7段译码驱动器引脚

图13 译码显示电路

4．4正点报时电路的设计

要求当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。即当时间达到xx时59分50秒时蜂鸣器开始响第一次，并持续一秒钟，然后停鸣一秒，这样响五次。在59分50秒到59分59秒之间，只有秒的个位计数，分的十位QD QC QB QA输出0101,个位QD QC QB QA 输出1001，秒的十位QD QC QB QA 输出0101均不变，而秒的个位QA计数过程中输出在0和1之间转。所以可以利用与非门的相与功能，把分十位的QC、QA ,分个位的QD、QA，秒十位的QC、QA 和秒个位的QA相“与非”作为控制信号控制与非门的开断，从而控制蜂鸣器的响和停。如图14。

图14 整点报时电路

4．5校时电路的设计

时钟出现误差时，需校准。校对时间总是在标准时间到来之前进行，分四个步骤：首先把小时计数器置到所需的数字；然后再将分计数器置到所需数字；在此同时或之后，将秒计数器在零时停计数，处于等待启动；当选定的标准时刻到达的瞬间，按起动按钮，电路则从所预置时间开始计数。由此可知，校时电路应具有预置小时，预置分、等待启动、计时四个阶段，因此，我们设计的校时电路，方便、可靠地实现这四个阶段所要求的功能。

图15数字电子钟的计数校正电路

5设计心得

本次实验培养了我的团队合作精神，两人分工明确，我们一起处理实验过程中遇到的难题，在每连接好一个模块后，我们认真地检查电路，这样大大减少了实验出错的机率，为最后成功完成实验节省了不少的时间。

本次数字钟电路设计实验还做到理论联系实际，刚刚学过了数电这门课程，还没完全弄懂某些门电路的原理和用途，而此次课程设计恰恰提供了一个好机会，让我们从实践中加深了对所学知识的理解。参考文献

《数字编码》教学设计 篇3

教学目标：

1.了解数字编码在生活中的广泛应用，初步体会数字编码思想在解决实际问题中的运用。

2.通过观察、比较、猜测来探索身份证号码的编排规律，初步学会对身边的事物进行编码，进一步提高学生的思维能力、分析能力和解决问题的能力。

3.通过编码的应用，提高搜集信息、分析、处理信息的能力，体会到数学与现实生活联系紧密，激发对数学学习的兴趣及应用数学的意识。

教学重、难点：探索身份证编码编排的方法，体会编码编排的特点。

一、前置作业

1.请认真阅读课本《数字编码》。

2.搜集信息，认真思考，完成下表。

二、课堂学习

（一）创设情境，导入新课

同学们，老师布置了让大家回去调查家人的身份证号码。现在，只要你说出一个身份证号码，老师就能猜出是你爸爸或是你妈妈的身份证号码！（学生说号码，教师猜）你们想知道老师为什么猜得这么准吗？因为这些信息就藏在这个号码里面！这节课就让我们共同来研究“神奇的数字编码”吧！

板书课题：身份证编码

（二）小组交流

请同学们拿出收集的身份证资料，先分组交流，观察、比较、猜测，探究身份证编码的一般规律。

（三）全班汇报交流

（1）第1、2位上的两个数字表示省份（自治区、直辖市）。

（2）第3、4位上的两个数字表示所在的城市。

（3）第5、6位上的两个数字表示户籍所在的县（区）。

（4）第7-12（或新号码的7-14）位上的数字表示这个人的出生年、月、日。

（5）年、月、日后面的两个数字表示居住地所在的派出所。

（6）身份证的第17位表示某人的性别。（单数表示男性，双数表示女性。）

（7）身份证的最后一个数字是校验码，也就是个人信息码，可以验证身份证的真假，是随机产生的。

（四）深入探讨问题

（1）问题一：刚才我们看到一个人的身份证号是1308041970 1208016Ⅹ，他的第18位为什么是Ⅹ ？

师：其实是通过上面公式的運算后得到10，如果写10，身份证号码就会超过18位，就不符合标准了，所以用Ⅹ代替，Ⅹ是罗马数字10，不是字母“X”或乘号“×”，也不是叉“×”。

（2）问题二：出示：130804197012070440

师：看这个身份证，谁知道我的生日是哪一天？

师：确实，生日就是12月7日，那你们想一想，为什么身份证上用两个数字07来表示出我的生日？用一个数字行吗？三个呢？你怎么想的呀？

生：日和月都是两个数字 。

（3）问题三：这是老师以前的身份证号，有区别吗？少了哪几个呀？为什么在生日上增加19？（课件出示：130804197012070440， 1308047012070440）

生：现在有些人说自己都是12年生的，就是不说是2012年生的。

师：比如1912年和2012年出生的人他们的身份证号就可能相同，这样新生儿童和百岁老人就没法区别了，而且为了防止伪造特意添加了验证码，使身份证更加完善。我还听说到2010年左右，中国可能要把基因信息也编进身份证，到那时候，身份证就会表示更多的个人信息了。

（4）问题四：

师：一对龙凤胎，他们的身份证编码会是一样的吗？那至少在哪会有区别呢？

学生说出结果后老师出示张老师家双胞胎的身份证号码。

小结：小小的身份证号码隐藏着一个人这么多的信息！我们一定要注意妥善保管！

师：像身份证这样，把小小的10个数字，通过一定的排序，赋予它们特定的含义，就形成了神奇的数字编码了。（板书：数字编码）

（五）身份证的应用

师：那你知道在生活中，什么时候会用到身份证呀？

（学生举例）

生：出门住旅馆的时候用。

生：坐火车买票或去北京的时候用。

生：到银行办银行卡的时候用。

……

师：身份证号码是数字编码中的一种，我们下节课继续学习其他的数字编码。

三、巩固应用

（1）130832196702223045 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。

130804201402040036 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。

（2）在收集身份证号的时候，王鑫查到了爷爷、爸爸、妈妈和自己的身份证号码，可是王鑫忘记了标注，结果搞混了四个人的身份证号，你能说出哪个身份证号分别是谁的吗？

130804200310200724

130804197611061525

13080419480409241Ⅹ

130804197103082133

3.其实，我们班上的每个同学在学校里都可以有一个属于自己的编号，请你尝试运用今天所学到的知识为自己编一个喜欢的学号。

四、反思评价

数字逻辑设计论文 篇4

《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的学科基础课。学习本课程是为了给《微机系统与接口技术》、《单片机原理与应用》、《数字信号处理》、《自动控制》等后续课程打下基础。本课程具有很强的逻辑推理和实践性,能培养学生的思维能力和适应工作和科研的动手能力。它的任务是使学生掌握数字逻辑的基本理论,了解常用数字器件的结构、工作原理、逻辑功能和使用方法,掌握数字电路的分析、设计方法。当前科学技术的发展非常迅速,特别是电子技术、计算机技术的发展更是日新月异。因此,数字电路与逻辑设计课程也需要经历一场与时俱进的教学变革;同时多年来,我们通达学院一直依靠母体高校的课程体系,比较注重教学内容的理论性和系统性,注重理论知识的灌输。但是,独立学院的人才培养模式应该定位于“应用+技能+素质”型。这种培养模式是以能力为中心,以适应社会需求为目标,以培养技术应用能力为主线,以学生未来发展潜力为着眼点来设计人才培养的知识结构、能力结构和素质结构,努力为社会培养综合素质较高、适用面较宽、技术应用能力较强的高素质的应用型、技能型人才。所以,也必须进行课程的改革。

当前教学存在的问题表现在以下几个方面。

(1)对以电工基础及电子电路为基本的理论基础知识,由于其逻辑性极强、极具抽象性、并枯燥无味,学生都感到难学、学不懂、不会学,并且,普遍都掌握不好,从而对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面,更是觉得困难重重,所以大部分学生在学习的过程中,对理论知识都感到难以学懂。

(2)课堂秩序较差大班课堂由于人数较多,学生之间的相互干扰程度高,所以课堂秩序差,纪律涣散。很多学生把大班课堂当作是可以放松的“休闲课”,严重影响了教学质量。

(3)教学手段亟待改进。目前,《数字电路与逻辑设计》课程的教学方式基本上还是比较传统的。随着教育教学技术手段的发展,《数字电路与逻辑设计》课程也应当积极探索教学方法和手段的改革,利用计算机技术、多媒体技术等,实现课程的教学方式的现代化。

(4)《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的专业基础课。近年来,随着微电子、计算机和信息处理技术的飞速发展以及新世纪对人才培养目标的重新定位,因此,数字电路与逻辑设计课程也收到了一定的影响。

(5)独立学院的学生群体与一般高校学生相比,由于家庭、学校教育环境的差异,以及个人发展方向的不同,呈现出自身的特点。根据近几年的调查,可以归纳为“政治热情高,学习热情低”、“学习目标高,学习自觉性低”、“活动参与意识高,组织观念低”、“自我中心意识高,自律意识低”、“家庭经济收入高,责任意识低”等特征。这“五高五低”的归纳虽然不完全准确、完整,但至少说明以下几点:(1)由于相对优越的家庭教育,他们有较为宽广的视野和知识素养,易于接受新思想、新事物:(2)由于学习自觉性较低,对知识的深入把握、对问题的深入思考以及刻苦钻研精神相对缺乏,使他们在激烈竞争的创新活动中犹豫徘徊;(3)强烈的自我表现欲和团队观念集体意识的缺乏,极大地限制了他们才能的发挥。

2 提高教学质量和效果的策略

(1)加强课堂管理,对学生进行适当的听课方法指导。

《数字电路与逻辑设计》是大班教学,大班教学的最大弊病就是课堂管理差,教师应和学生的辅导员加强联系,建立有效的课堂管理与监督机制。对于睡觉、看报、迟到等课堂不良现象教师要大胆管理,对于距离教师边、远、后的学生,教学过程中也要格外关注,以达到全班学生全面发展的目的。

为了最大限度地提高学生的听课效率,教师在采取科学地讲授方法的同时,还必须加强对学生听课方法的指导。听课方法的基本要求是善听、善思、善记。善听,即注意理解教师讲授的基本内容,善于把握教师的讲课方式,了解教师讲的教材上没有的新材料、新观点、新方法。善思,即善于通过自己的思考,将教师对教材的理解转化为自己对教材的理解,同时领会教师讲授中所使用的方法,从中吸取有价值的东西。善记,即善于做听课笔记。它是以善听、善思为基础的活动,所记的东西应是讲授的要点、教材上没有的材料和观点、自己认为精彩的地方以及存在的问题。引导学生学会这些听课方法,能够灵活应用这些方法,从而达到培养学生的创造能力、训练学生思维的深刻性和创造性的目的[1]。

(2)改革教学方法。

任课教师充分利用学校优良的教学条件,采用多种形式的课堂教学,活跃课堂气氛,激发学生的学习热情。

(1)以计算机技术为核心的教学技术手段的运用,将为课程改革注入强大的动力。我们应当充分利用计算机技术加强教学手段和教学方法的改革。我们可以在本课程教学中引入计算机工具软件,例如将EDA软件引进课堂,做到教、学、练、用四位一体的全面训练。数字逻辑电路研究的就是电路的分析与设计方法,在理论授课的同时,如果能借助E W B、M A X+P L U SⅡ等E D A软件来进行辅助教学,学生便可以通过观察仿真结果,轻松的理解比较抽象的理论知识,使抽象电路投影与平面电路图在学生的头脑中形成清晰的印象,从而使学生建立起良好的感性认识。同时教师也在潜移默化中使学生掌握了先进的电子电路分析与设计的方法,达到事半功倍的教学效果。

(2)利用多媒体技术辅助电子教学;

多媒体技术是运用计算机对文本、图形、图像、动画和声音多种媒体信息进行综合处理与控制,使之变成图、文、声三位一体的集成,并可直接输出的技术。对信息进行加工处理,显示与重放;模拟、仿真与动画技术的应用可以使一些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程生动、形象的显示出来,可以大大增强学生对看不到、摸不着的抽象事物、过程的理解和感受。例如:可以利用F L A S H、A u t o C A D等计算机绘图软件在备课时制作出教学内容素材,利用Power Point软件制作出电子教案。课堂教学中,可以根据教学情况随时选用各种电子电路,并在电子电路中讲解,达到传统教学中所无法实现的效果。这样可以不但彻底的从传统板书绘图中解脱出来,节约了大量时间,而且可游刃有余的组织教学,增大课堂上信息交流量,同时让学生对复杂的内容有了感性的认识,激起了学生的兴趣。

(3)再比如在讲解A/D、D/A时,我们可以以日常生活中的电话等课题为例,精心组织课堂讨论,激发学生的学习热情,开拓学生的思维[2]。

(4)经过市场调查,我们发现,目前用人单位对人才能力的要求更大部分是专在某个方面,而非广而浅。所以通过开设选修课,在此基础上,让学生运用所学的知识开展设计竞赛,通过奖金和荣誉来激发学生学习的兴趣,培养了他们的动手能力,同时也了培养他们的独立思考和创新能力,这样就能缩短了理论知识和社会应用之间的差距,让学生走上社会能更快的适应自己的岗位。

(5)重视作业批改,注重信息反馈。

作业是反映学生各方面信息的一面镜子,也是师生情感交流的一个平台。批改作业是教师的一项常规工作,是课堂教学的延续。它能督促学生巩固知识、夯实基础、查漏补缺,也能帮助教师掌握学生情况,调整教学进度,选择教学方法。我们可以把数字逻辑电路课程的作业分为两类,一类是书面作业,要求所有的学生每次都要上交的,这样虽然教师会辛苦些,但是可以了解全班学生对所学知识的掌握情况;另一类作业是E D A设计题目,这类作业不需交给教师检查,学生自己就可以通过仿真结果验证作业的正确与否,EDA设计作业不但减轻了教师的负担,而且使学生将所学理论知识应用到了实践中,大大提高了自己的动手能力[1]。

(3)教学内容的改革。

(1)通过进行社会调研,了解市场需求、社会前沿技术,在经典内容的基础之上,把新技术和新内容不断地注入到课程中。如:大规模可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)、硬件描述语言(VHDL、Verilog)、EDA工具(Multisim、Quartus II、ISE Fundation、isp LEVER)、现代数字设计方法等;目前,社会上这些类的人才需求量比较大。所以,我们在教学中可以增加可编程逻辑器件、数字系统设计、VHDL等新技术和新内容的讲解,比如我们在讲述可编程逻辑器件时,可以讲解可编程逻辑器件的新发展,比如FPGA等,让学生了解社会的发展趋势[3]。或者对这些知识点(包括:数字系统设计、PLD、硬件描述语言等)开设新的课程,让其成为通信专业、信息工程等专业的必选课,这部分32学时,而传统内容部分48学时,分两个学期开设,这同时解决了《数字电路与逻辑设计》内容多、学时少的尴尬局面,从而让学生更好的掌握知识和技能,满足社会的需求。

(2)克服理论性过重的倾向。独立学院倾向于培养应用型人才,应用型人才的培养应加强基础课程教学内容的应用性部分,同时侧重专业知识的加强和实践应用能力的培养。如果强调课程的理论性和知识的系统性,不仅没有实际意义,而且在实施过程中也很难做到。所以,从实际出发,改革课程内容,打破学科性、减少理论性势在必行。例如:1)数字逻辑理论部分,以建立必要的概念为一种尺度,目前有比较多的计算机软件可以对逻辑函数自动化简(比如:卡诺图软件),所以我们不必在逻辑函数运算和各种化简方法上花大量理论课时,让学生了解最基本的化简方法就可以了。2)逻辑门部分,也只需按建立基本概念来处理,不必详细讲解各种逻辑门内部电路的原理。3)数制和码制部分,这里面有些知识点在先修课程中已经介绍过,不必再次详细讲解。4)触发器部分,对于我们独立学院的学生来说重工程应用,所以我们只要了解触发器内部的结构及工作原理等。

(4)鼓励学生继续深造。

有的学生因为有一两门课是弱项,在高考中拖了后腿,或者其余的某种原因导致总分偏低而进了独立学院,所以对于这些学生我们要积极鼓励他们考研继续深造,提高他们学习的积极性;同时我们可以对他们进行适当的辅导。

3 结语

总之,《数字电路与逻辑设计》课程改革,对教师的教学能力提出了更高的要求,同时对学生也提出了要求。但只要教育工作者和学生共同努力,不断总结教学和学习过程中的经验教训,具体问题具体分析,大胆尝试适合我们独立学院和社会发展的教学方法,并将其有效地运用到教学当中去,必将取得良好的教学效果,更有利于素质教育的实施。

参考文献

[1]张弛.美国大学与学院的生师比和班级规模[J].教育发展研究,2002(1):66～69.

[2]朱幼莲.数字电路课程的教学改革与实践[J].江苏技术师范学院学报,2005(11):4.

《近似数字与有效数字》教学设计 篇5

【教学目标】

使学生初步理解和掌握近似数字与有效数字的概念，并且给出一个 四舍五入得到的近似小数，能准确地确定它的精确度和有效数字。【教学过程】

1、复习提问

在实际应用中，小数通过乘法取得积，往往不需要保留很多的小数位数，我们已经通过“四舍五入法”根据实际需要，保留一定的小数位数，取它的近似值。

例如 将2.953保留整数得3； 2.953保留一位小数得3.0； 2.953保留一位小数得2.95。

二、新课 1.做一做：（1）数一数班上男生的人数，34人

（2）量一量你的数学课本的长度和宽度,量的长26厘米,宽18.5厘米。准确数字：一个与实际完全符合的数叫做准确数字。如： 男生34人，全班65人，车床126台等。

近似数字：一个与实际非常接近的数，叫近似数字。

（1）课本的宽度18.5厘米，由于所用的尺受到精确度的限制，并且用眼观察时，不可能非常细致，因此量到的宽度与实际宽度有所偏差。

（2）我国陆地面积为960平方千米。

（3）小明今年是12岁。这里的18.5，960，12都是一个与实际接近的近似数字。

你还能举出一些日常遇到的近似小数吗？ 练习

1，π=3.14，其中3.14是 数；

2，一盒香烟有20支，其中20是 数；

3，人一步能走0.8米路的距离，其中0.8是 数； 4，水星的半径为2440000米，其中2440000是 数。2.关于精确度问题：

使用近似数字，就有一个近似程度的问题，也就是精确度的问题。我们知道 π =3.1415926„

计算中，我们需按要求取它的近似小数。

如果只取整数，那么按“四舍五入”的法则应为3，就叫精确到个位； 如果取1位小数，那么应为3.1，叫做精确地0.1，（或叫精确到十分位）； 如果取2位小数，那么应为3.14，叫做精确到0.01，（或叫精确到百分位）„„

一般地，一个近似小数四舍五入到某一位，就说这个近似小数精确到那一位。3．近似小数的有效数字

定义：在一个近似小数中，从最左边第一个不是零的数字起，到右边最后一位四舍五入所得的数字止，所有数字都叫这个数的有效数字。

一共包含的数字的个数，叫做这个近似数字的有效数字的个数。譬如，小明身高为1.70米，1.70这个近似数字精确到百分位，共有3个有效数字1、7、0。

又如，近似数字1.02有3个有效数字，1、0、2。例1 下列由四舍五入得到的近似数字，各精确到哪一位？各有几个有效数字？

132.4 0.0572 2.40万 30000 例2 用四舍五入法，按括号内要求对下列各数得出其的近似数字。0.34082(精确到千分位)1.5046（精确到百分位）0.0692（保留2个有效数字）30542（保留3个有效数字）注意：30542应用科学计数法表示3.05×10。或者用3.05万。又如生活中，有时要用“去尾法”或“进一法”来估计的。

譬如，初一年级准备派112名同学外出参观，想租用45人坐的客车，那么需要租多少辆？

112÷45=2.488„这里不能用四舍五入法取2辆，而应用“进一法”，需要租客车3辆。

例3，近似小数1.6与1.60相同吗？

分析：从三方面进行比较，1，精确度；2，有效数字；3，原来值的范围。设a=1.6，则原来值的范围是：1.55≤a＜1.65； 设b=1.60，则原来值的范围是：1.595≤b＜1.605。

例4，3.3是3 1／3的近似值，3 1／3是3.3的真值。

由四舍五入法得到的近似数字是1.6，则它的真值范围是1.55≤1.6＜1.65。【小结】正确理解和掌握近似数字，准确数，精确数和有效数字的概念；给出一个近似数字，要能准确地确定它精确到哪一位，有几个有效数字；并能熟练地按要求计算出任何数的近似数字。

【作业】

数字智能建筑设计概要 篇6

关键词：“一网易通”平台；数字智能建筑

中图分类号：TU855文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0166-01

1设计原则

应按三网融合的概念设计，并适应国家产业政策及后续发展需要。应建“一网易通”社区信息网络，作为小区智能化各系统架构的物理平台。为小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，实现快捷高效的超值服务与管理模式。

2系统构成

社区信息服务系统是在安全防范系统、家居智能控制和服务，以及机电设备监控系统的基础上，依托社区信息网络，面向物业管理、住户信息服务等应用建立的集成系统。因此，智能化系统的核心是建设以信息网和监控网为中心的社区网络系统。

小区智能化系统由社区服务信息系统、社区信息网络、综合安全管理系统、社区一卡通和家居智能控制系统组成；这些系统在功能上可以划分为4个层次，由上到下依次是：管理服务层、控制层、传输层和接入层。

①在接入层面，接入层面的功能子系统主要包括：视频监控、周界报警、家居智能、楼宇可视对讲、门禁、停车厂出入口管理、机电设备监控、公共LED显示和应急广播与背景音乐等子系统。根据目前技术发展情况，在小区智能化系统设计中，分别将视频监控与门禁系统，家居智能（含家庭防盗报警）与楼宇可视对讲子系统，在信号传输、中心设备方面进行融合，以提高系统的集成度和可靠性，降低系统建设成本。

②在传输层面，通过视频服务器、OPC服务器、家庭智能终端、楼宇对讲中心管理机等设备或网关，在技术上保证了社区信息网络与视频监控网、楼宇可视对讲专网和RS485监控网等现场网络的互连互通。

③在控制层面，依托社区信息网络，通过集成接入层的所有子系统，实现了对小区内各子系统的联动控制，达到可靠、安全、最优控制的目的。同时，为实现社区一卡通提供了技术保障。

④在管理服务层面，通过将控制层面把系统信息集成到一个一体化的系统平台上，将原来彼此分离的各系统整合在一个统一协调的系统中。实现了小区内各种信息、资源和管理服务的共享。

3系统功能

小区智能化系统应实现社区信息服务管理、综合安全管理、社区信息网络平台、社区一卡通和家居智能远程控制五个方面的功能。

①社区信息服务管理。其一，综合物业管理。主要包括管理办公的自动化，以及实现房产管理、房屋维修与保养管理及小区收费等方面管理的数字化。其二，综合信息查询。主要包括小区周边地区交通信息与旅馆服务资料查询、小区周边地区购物指南及商业网点与价格查询、小区周边地区影视剧场信息查询、网络游戏软件库、网上电子教学及图书资料库等。其三，小区内Web信息服务。主要包括能通过社区网站的Internet 代理服务器（ISP），实现Internet 信息下载和小区综合服务信息的Web 发布与浏览；收发电子邮件服务器（E-mail），VOD点播以及提供电子新闻服务等功能

②综合安全监控管理。通过在社区信息网络平台的宽带网络上，集成安全监控系统（视频监控、巡更、车辆进出管理、楼宇对讲、门禁、家庭防盗安全报警等）、机电设备集中监控（供配电、给排水、电梯、暖通等）、紧急广播及背景音乐和公共电子显示屏幕等子系统，在一个平台上，实现集监视、接警、联动和处置为一体安全处理机制，提高了系统对突发事件如：机电设备故障、盗警、火灾和医疗急救等的情况掌控、快速反应和指挥调度的能力。

③社区信息网络平台。以小区建立基于EPON的FTTH社区信息网络平台，提供宽带网络、宽带接入网以及信息服务等功能。包括内部网络和外部网络两部分，其中内部网络提供社区内部信息服务，外部网络提供外部信息服务。

④社区一卡通。为确保住户的安全和方便，在集成门禁、物业考勤、停车场出入管理、消费、和巡更管理等子系统功能的基础上，实现小区一卡通管理功能。小区的持卡人能使用一张非接触IC卡，便可完成进门、购物、娱乐、医疗、健身及停车等活动；物业管理人员利用它可进行考勤、电子巡更等操作。

⑤家居智能远程监控。主要包括为家庭防盗报警、家电智能控制，接收社区电子公告以及网上购物等功能；住户无论在家里，还是在数千里之外，都能遥控家里的空调设、家用电器和照明，当家庭中发生安全报警（包括：盗警、火警、煤气泄漏以及疾病紧急呼救等），在外的家庭成员都能接到报警，并通过电话和网络线路查询和确认家庭中的安全状况。

⑥其它。每个商铺安一个智能家居终端箱，用于提供宽带、电话、电视及安防报警系统； 每个住户安一个智能家居终端箱，用于提供宽带、电话、电视，传呼对讲系统，有洗浴间和独立厨房应留综合终端盒。

4社区信息网络平台

小区信息网络系统主要包括宽带网络、宽带接入网和信息服务3个方面。

①宽带网络。它是小区智能化系统的信息高速公路，连接了社区中所有的住户、管理部门、Internet/城域网和社区中几乎全部的信息资源。

②宽带接入网。宽带接入网是连接社区智能化系统与Internet/城域网的桥梁。小区采用的宽带接入网形式是光纤到户（FTTH）的光纤接入网作为连接电信局端的接入网。

③信息服务。包括Internet信息服务和社区内部信息服务。

5结语

“一网易通”智能网络平台，可以将智能园区内所有的弱电信号接入园区宽带网进行互联互通，改变了园区弱电“多网互不通”的现状。

在经济效益上，为房地产开发商避免了多管网的重复投资、节省了机房的土地和建设投资，节省了多管网的系统运行维护费用。

在功能上，各子系统的互通联动，使得更贴身的人性化智能联动功能成为可能，凡是将设备接入宽带网进行通信的需求，“一网易通”均可满足。将网络低成本的远程互联互通特性更广泛地应用于社会，应用于千家万户。

参考文献：

[1] 王岩.智能化居住小区安防系统的设计实例分析[J].建筑 设计管理,2010,(2).

3D数字影院系统设计 篇7

2010年上海世博会太空家园馆集中展现了航天技术、电子技术发展对人类的贡献,是集绿色、安全、智能化于一身的未来家园。设计游客量每天1万人次,自开馆以来日均游客达2万人次,最高峰超过3.4万人次。3D数字影院放映场从间隔30分钟缩短为15分钟,增加临时座椅50位,但还是满足不了游人的需求,排队仍需四个半小时。可以说,该3D数字影院是太空家园馆中的一大亮点。

下面就3D数字影院系统设计作一介绍。

2 3 D数字影院系统设计要求

3D数字影院系统总体技术设计原则是:技术的先进性.系统的安全性、功能的实用性、操作的可靠性、可升级扩展性和造价的经济性;配合多格式的音频解码系统,完成电影及视频节目信号的播放;达到五星级商业影院的运作技术及环境要求;突出太空家园馆的整体创意特点。

3 3D数字影院建筑条件分析

根据世博会总体规划,太空家园馆属临时性建筑,采取钢架结构。由于金属材料的声传导性很强,非常容易将声音传得很远,引起声干扰。而墙体只允许采用轻体结构,隔声量很小,影院放映的声音很容易泄漏到影院外,对邻近展厅的正常运转产生影响。

可见,建筑的临时性和影院的专业性存在着对立的矛盾:影院“响”与展厅“静”,是本系统的解决难题,需进行严格降噪处理,保证隔声量在60dB以上,否则放映时周围无法工作。

另外,太空家园外围的其它展厅设有室外广播系统,对影院来讲是一个严重的噪声源,为了防止其对影院的侵扰,必须加强防护措施,加大墙壁隔声量。

从以上分析看,为了满足数字影院声学技术指标,保证运营效果,首先要克服建筑结构的先天不足,做好建筑声学装修设计,创建良好的声学环境,保证太空家园整体的工程质量。

建筑的特殊性给3D数字影院的专业设计带来了很大困难,尤其是声学设计具有更大的挑战性。

4 3D数字影院基础设施设计

根据3D影院建筑尺寸(长21.25m×宽20m×高9m),投影屏幕尺寸设计为14m×6m。为了保证观众拥有好的视角,不会有疲惫或不舒服的感觉,需进行人体工程学的设计。由于参数较多,所以下面只介绍几个大家感兴趣的设计指标。

4.1观众座位

如表1所示,符合《数字立体声电影院的技术标准》GY/T 183-2002中观众厅建筑工艺要求:

(1)观众最大视距:宜不大于1.5倍,应不大于2,2倍的最大有效放映画面宽度,见图1。

(2)观众最近视距:宜不小于0.6倍,应不小于0.5倍的最大有效放映画面宽度,见图1;

(3)首排座位观众的垂直仰视夹角宜不大于40°,应不大于45°,见图1:

(4)边座控制角<45°,见图2。

影院设置1 3 7个座席以及2个残疾人坐席,充分考虑了特种人群的观影需求,同时也保证了每个坐席在观赏影片时都能获得最佳的立体视觉效果。座椅选择了美国好莱坞影院款式,舒适、安全。

4.2电影放映系统

数字电影放映机采用二用一备的方式(其中一台电影机作为备份),要求如下:

(1)放映光轴的水平偏角应不大于3°;实际值3信,见图3。

(2)放映光轴的垂直偏角宜不大于4°;实际值3°,见图4。

放映系统采用Barco DP-2000高亮度(20000流明)数字电影机,配合GDC公司SA-2100A数字电影服务器,采用国际标准:DCI MXF JPEG2000 3D数字打包格式播放数字3D影片。该服务器分别输出左右眼的数字图像信号(双链路HD-SDI)及1 6路(实际应用5.1声道)非压缩数字音频(AES/EBU)信号。

系统支持2k(2048×1080)格式的3D播放。银幕上的影像亮度高、色彩饱和,各方面指标均已达到或(部分)超过数字影院的行业标准。

4.3电影银幕

银幕尺寸为14m×6m (约为2.35:1),增益为2.5,为了消除高增益银幕的光不均匀性,采用半径为50m的弧度安装。

采用国际著名的英国HARKNESS (哈克尼斯)高增益的金属透声软幕,充分保证了如实再现电影机投射出的影像,实现了场面宏大、身临其境的效果。

太空家园馆3D影院采用的是以光分法为原理的圆偏振光分光技术,这种技术抗干扰性强、画面稳定、立体效果好、无明显重影,画面清晰度高,色彩还原真实艳丽,克服了观看传统立体电影时的头晕、疲劳等弊端。

5电影还音系统设计

电影还音系统的设计主要以国家电影技术标准《数字立体声电影院的技术标准》为基础,结合当前主流电影还音技术来设计配置相关主流影院的还音设备,使该影院的音响效果达到国家标准。电影还音系统工作原理图如图5所示。

5.1影院音频处理器的选择

DTS XD10p影院立体声处理系统是一款全数字处理的影院音频处理器,全面支持数字音频解码、均衡、降噪和输出增益调整,与电影服务器直接连接,可以提供高质量电影环绕音效。

5,2电影扬声器的选择

结合实际尺寸和声场情况进行扬声器功率计算,配置相应功率的影院专用扬声器,主声道(左、中、右)扬声器选择了OSC SC-423三分频扬声器,分别设置在银幕后方的左中右位置,垂直方向是居银幕中间,如图6所示。为了给观众带来更为震撼和逼真的现场感受,次低音扬声器选择了2只SB-5218,也设置在银幕后方。环绕音箱则应用了1 2只大功率的SR-46环绕扬声器。所有扬声器均已通过THX认证。

根据国家标准,电影数字立体声的主要声道调试电平为85dB,最大声压级为103dB;左右环绕声道的调试电平为82dB,两路之和也为85dB,最大声压级为100dB;而次低音声道的调试电平数字声为91 dB,模拟声为81 dB,最大声压级为11 3dB。以上各声道在满足最大声压级的基础上应留有一定的功率余量。

5.3音频功率放大器的选择

影院采用功放最大输出功率大于扬声器输出功率的原则,而且驱动中低音扬声器的功放功率是扬声器额定功率的1～2倍。本系统选择了QSC的DCA系列数字影院功率放大器,DCA系列功放是专为影院还音设计的,采用Powerlight开关电源,使全系列功放的重量仅为9 5公斤,却能够提供每通道200W至1700W的功率,使人们在震撼场面中感受到优质的低音和高音。

6 3D数字影院建筑声学设计

在系统设计中,首先要对影院的“建声”进行设计,如果建声不好,那么设备再好也不会得到好的音响效果。建声设计的主要技术指标如下,

(1)本底噪声

影院在电器空调开启的情况下,本底噪声≤NR30;

(2)隔声量

影院内应有良好的隔声隔振措施,室内外隔声量应≥60dBA。

(3)混响时间

混响时间直接决定放映音质和声像定位,要求混响时间T60=0 6s。

6.1隔声装修设计

为了创建一个专业、高雅、温馨的声学环境,首先要解决好本影院“响”与展厅“静”的矛盾。如仅从常规的吸声处理已远远不能满足室内声学环境处理的需求,还必须从隔声、隔振方面进行详细的设计。同时,须进行严格降噪处理,保证隔声量在60dB以上,否则放映时周围将无法工作。

(1)墙体隔声

如何将影院放映高达100dB的声音.使仅有一墙之隔的展厅不受影响,当然混凝土墙最为合适,但工程建设不允许,只能用轻体墙,而常规的石膏板结构基本无济于事。

隔声性能与物体密度有关,我们选定一种新型材料——减振隔声板,它由上下两层高密度板中间夹一层橡胶质软材料,形成宽带隔声/减振板材,厚13mm,计权隔声量高达37dB(A)。一层隔声量不够,加一层隔声减振板,其隔声量可增加12dB(A)(≥20mm空腔)和9dB(A)(贴实安装);

安装工艺很重要,二层隔声减振板需错缝安装,缝隙使用嵌缝腻子密封,隔声量可达46dB,我们称其为二层隔声结构。如二层隔声结构+二层隔声结构,中间留有空腔(加100mm隔音棉)隔声量可增加12dB以上,总隔声量满足60dB的需求。

实际施工中,采取了两种墙体隔声结构。第一种,对邻近展厅的墙体采用了六层隔声结构,即二层隔声结构+二层隔声结构+二层隔声结构。并将承重钢柱包在其内,充分保证隔声量>60dB。其它墙体采用了四层隔声结构,见图7。

(2)声闸设计

影院有前后四道门,门是隔声薄弱环节,如门隔声量不足会严重影响总体隔声效果。因此,不仅选用了专业高质隔声门,还将两个前门设计为声闸,利用二道隔声门双重隔音效果,达到隔音指标和使用需求。

(3)隔振措施

为了减轻钢结构传递给楼下展厅的影院声音,除在地面加装了减震垫、厚地毯外,还在楼层结构下表面(一层楼顶板)喷涂了50mm无机隔声材料,吸收掉通过楼板传到下方的声能量,防止影院对一层展厅带来的噪声干扰。

6,2吸声装修设计

(1)混响时间确定

影院建筑长21m、宽20m、高9m,面积为420m2,体积为3780m3,我们取T60=0.6s。

(2)混响时间频率特性

《电影院视听环境技术要求》GB/T 3557-94中,规定了观众厅混响时间频率特性宜如表2所示。

根据厅堂的辅音清晰度损失率百分比公式:

公式中:AL%为辅音清晰度损失率百分数;T60为厅堂的混响时间。

从公式中:AL%与成正比,的偏差则会引起AL%的更大偏差,如表3所示。

通过以上数据分析可知:一个好的音响系统应在全频带范围内有好的语言清晰度,应加强对低频吸声处理,有平直的混响时间曲线,这样的房间更好用,声音清澈透亮。应纠正建声对低频吸声处理不足,实际使用中不得不将低音切掉,用牺牲电声音质的方法来换取语言清晰度指标。

(4)混响时间曲线

通过计算机建立房间模型,对房间每个面进行吸音材料的布设调整,经精心施工后,影院达到理想的混响时间0.6s,实测混响时间曲线与原设计完全一致。

7建声装修设计原则

“前场反射、中场扩散、后场吸收、顶棚强吸、门窗隔音”的建声装修设计原则,是我司多年归纳总结出来的经验,是行之有效的方法。

前场反射:在影院前设有一个小型主席台(可作为会议室使用),台口内选用木丝吸音板。台口两侧采用不打孔装饰面,尽量让声音反射到观众区,增加音响烈度。

中场扩散:影院侧墙采用两种结构,前区穿孔吸音板,增加近次反射声,提高语言清晰度。后半区为声扩散体,表面以不同的吸声材料组成立体结构,朝主席台方向为扩散面,背主席台方向为吸声面,声场均匀度好。通过扩散体斜度的计算,使其具有很好的全频带吸声特性。

后场吸收:影院后墙全部设计为软包强吸声结构,加大吸声系数,努力将入射声吸收干净,减少反射声,保持整个声场的纯净度。

顶棚强吸:顶棚是建声处理的置关重要的部位,往往不被设计者重视(或忽视)。由于它面积大,声程距离短,吸声效率比较高。另外,顶棚内的空间是我们利用空腔原理,加大低频吸收.改善低频段混响时间的有力途径。

8建声装修设计效果图

为了突出“太空”这一主题,司专门设计了一套影院灯光系统,利用LEED灯光技术独创了“太空”效果灯光,色彩斑斓的点点“星光”在影院内部上空忽明忽暗,多达十多种演示程序交替呈现,使得这一灯光效果如梦如幻,配以影片逼真的立体影像,使得观众犹如置身外太空一般。

9结束语

通过精心设计、精心施工,客观性能指标和主观试听效果均得到一致好评,音响效果震憾强劲、放映图像立体感强、灯光色彩星空绚丽、装饰环境专业舒适,不仅充分展现了太空家园馆的设计理念,也使3D数字影院成为了世博会颇受欢迎的展项。

参考文献

[1] 《电影院视听环境技术要求》GB/T 3557-94

[2] 《数字立体声电影院的技术标准》GY/T 183-2002

[3] 声系统工程.北京电视电声杂志社《电声技术》编辑部

宽带数字信道化设计 篇8

在现代电子环境中, 信号一般都具有密集化、复杂化的特点, 而且占用的频谱越来越宽, 从而对宽带数字信道化接收机实现高概率接收提出了高的要求。实现全概率信号截获的接收机是非常需要的, 而其关键是实时处理。由于宽带信号接收系统的采样速率很高, 很难直接进行实时处理, 采用多相滤波结构后, 信道化滤波器被分解成多个支路, 每个支路的数据经过抽取后可以降低数据率, 便于实现并行处理。

1 数字信道化原理

所谓的数字滤波器组是指具有一个共同输入, K个输出端的一组滤波器。如果这K个滤波器的功能是把宽带信号s (n) 均匀分成若干个 (K个) 子频带信号输出, 那么就把这种滤波器叫作信道化滤波器。

实现数字信道化的直接方法是设计多个单独的滤波器, 每个滤波器具有特定的中心频率和带宽。从理论上来说, 每个滤波器都可以独立设计, 它们可具有不同的带宽或滤波器特性。这种方法在滤波器组工作时的运算很复杂。

对滤波器组的另一种实现形式就是所谓的低通型实现, 如图1所示, 其结构与模拟信道化相似。图1中, HLP (n) 为原型低通滤波器, 加权系数的作用是把第k个子频带 (信道) 移至基带 (零中频) 。

由于数字信道化接收机的抽取器位于滤波器之后, 故当抽取率D很大或滤波器的阶数比较高时, 图1所示的信道化结构效率将非常低, 利用多相滤波的概念将可以得到上述结构的高效实现。

2 数字信道化设计

2.1 复信号无盲区设计

基于多相滤波器结构的数字信道化方法由图1所示的结构推导而来, 所有运算在抽取以后进行, 因此大大降低了后面数字信号处理的实现难度。

一般多相滤波器在监视整个频段时, 由于相邻信道间往往会存在盲区, 有可能丢失信号, 为了实现无盲区信号接收, 信道划分采用如图2所示。

对于复信号, 均匀信道常见的划分方式有偶型划分和奇型划分2种。在偶型划分中第k个带通滤波器中心频率为ωk=2πk/K, 在奇型划分中第k个带通滤波器中心频率为ωk=2πk/K+π/K。

2.2 实信号无盲区设计

上面的数字模型是针对输入信号x (n) 为复信号时的结果, 但实际系统中接收到的信号大多是实信号, 针对实信号的特点, 无盲区信道划分可采取如图3所示的信道划分方法。这种划分方法只取信道的正边带或负边带, 不损失信息。在这种划分方式下, 第k个信道的频移因子可表示为:ωk=2πk/K+π/ (2K) , k=0, 1, …, K-1。

2.3 非严格抽样设计

大部分文献中, 数字信道化模型数学推导都是假设数字滤波器是理想的, 即滤波器不存在过渡带。然而, 由于实际滤波器过渡带的存在以及不同信道划分方法, 易产生盲区。为了解决这个问题, 设计滤波器时令其过渡带宽度不大于通带宽度, 并且相邻信道的频谱按50%重叠, 使各信道的通带拼接后覆盖整个监视频带同时降低接收机的抽取倍数, 下面推导实信号非严格抽样数字信道化设计数学模型。

第k个信道的输出为:

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若假定N=KL, K为总的子信道数, L为某个整数, 则上式可以用多相形式表示为:

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若子信道数K与抽取率D的关系可以表示为K=FD, F为某个整数, 则对上式进行D倍抽取有:

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令 xp (m) =x (mD-p) , hp (m) =hLP (mK+p) 。则上式可以改写为:

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式中, h′p=h (l/F) ;h′p为hLP (n) 的多相支路hp (l) 经F倍内插后的结果。进一步可把上式写成卷积的形式:

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子信道数K与抽取率D的关系可以表示为K=FD, ωk=2πk/K+π/ (2K) , 代入上式得:

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由上式可以获得非严格抽样数字信道化多相滤波结构, 如图4所示。图4所示的数字信道化多相滤波器结构, 为滤波器组的高效实现形式, 根据需要可设定接收机的抽取倍数, 为工程实现具有一定的指导意义。

2.4 仿真

针对实信号无盲区信道划分方式以及非严格抽样信道化设计进行了算法仿真, 仿真条件:8路数字信道化, 4倍抽取, 即F=2, 采样频率Fs=640 MHz, 输入信号为线性调频信号, 带宽B=320 MHz (覆盖范围Fs/2) , 8路信道化输出时域包络图形如图5所示。从图5中可以看出, 8路信道输出通带相连, 实现了无盲区信道划分。

3 虚假信号判断

无盲区信道划分方式虽然可以实现整个频段监视, 但容易产生虚假信号。单信道窄带接收机的设计和有多个窄带信道宽带接收机的设计, 二者有明显的区别。在窄带接收机中, 通过改变本地振荡器的频率可以把信道调谐到滤波器的中心, 一旦信号移到滤波器中心, 瞬态响应的影响将会最小化。在宽带信道化接收机中, 本振的频率和滤波器的频率都是固定的, 信号可能落到滤波器的中央, 也可能位于2个信道之间。此时, 需进行虚假信号判断, 这也是数字信道化设计的一个关键问题。

当信道中存在信号时, 可根据信号的幅度及相位信息进行综合判断。当信号同时处于2个信道时, 相位值会存在2π模糊问题, 这时可增大输出数据速率以消除相位模糊问题。

根据信号的幅度信息可进行信号有无的判决, 但易出现虚假信号。此时结合相位信息特征, 可进行虚假信号的判断。如果信号相位值在[-π/2F, +π/2F]外, 则认为信号为虚假信号, 可根据需要选择是否给予剔除。

如采样频率为320 MHz, 输入信号频率为2*π*fs/2/8*4.1的雷达脉冲信号, 信号经过8倍抽取的8路信道化 (f=1) , 在信道4、5均有输出, 相位统计值分别为1.885 0、-1.256 8, 根据[-π/2F, +π/2F]原则, 可把信道4输出进行剔除, 信道4和信道5输出时域包络图形如图6所示。

4 信道合并

数字信道化后存在的另一个问题是跨信道问题, 这将直接导致某些信号频谱发生改变。同时对于脉冲信号来说, 将影响脉冲宽度等参数测量, 解决办法是信道合并。相邻信道通带相连, 信道合并前如经过一个低通滤波器, 对通带相连处进行3 dB衰减, 之后进行合并, 这样既不损失单个信道的增益, 合并后通带又比较平坦, 特性较优, 如图7所示。

5 硬件实现

通过上述设计仿真很好地解决了系统设计中的多层次开发问题, 能够在统筹总体设计的同时兼顾算法和真实复杂信号状态的系统性能分析, 大大加深了设计的深度和广度, 充分地进行了全数字仿真 。使用Simulink设计工具, 对硬件实现起到很好的指导作用。

设计流程主要有3步:① 原理模型设定。在该设计中根据实际需求以及前面的数学推导模型, 得到数字信道化接收机的原理框图, 为仿真提供理论依据;② 搭建设计Simulink模型。主要完成原理模型向Simulink仿真框图的转变, 通过Simulink仿真, 可对算法以及硬件设计的正确性进行验证, 同时对硬件实现起到指导作用;③ FPGA实现。参考Simulink框图, 实现硬件语言转换。

6 结束语

为实现无盲区全频段监测, 该文采用了无盲区信道划分方式, 同时针对实信号非严格抽样模式进行了严密的数学推导, 解决了虚假信号检测以及信号跨信道问题, 对工程设计具有一定的指导意义。

参考文献

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[4]杨小牛, 楼才义, 徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2001.

数字MMDS系统设计 篇9

一MMDS系统概念

MMDS (Microwave Multichannel Distribution System) 也称为微波多路分配系统或多频道微波分配系统。它是一种利用微波传输多路电视节目的分配系统。MMDS系统是一个区域性的广播电视系统, 可将当地接收到的开路电视节目、卫星电视节目和自办电视节目以及调频立体声节目, 经技术处理后形成载有多路电视节目的微波信号由无方向性的微波天线发射出去, 供具有接收能力的用户收视;或者由定向天线发往特定方向, 由特定用户接收。

随着我国有线电视的迅猛发展, MMDS传输系统以传输距离远、图像质量高、投资费用少、建设工程短等优点, 已成为我国地、市级和县级市有线电视代替光缆和电缆的超干线、干线, 实现有线电视联网, 向乡、镇、村广大山区、农村覆盖的重要手段。国家无线电管理委员会规定:MMDS的工作频段为2535 MHz～2599MHz, 仅有64MHz带宽, 传送8个频道节目。为适应有线电视发展需要, 与国际接轨, GY/T 1 2 3-9 8标准规定, M M D S工作频段扩展为2 5 0 0MHz～2700MHz频段, 200MHz带宽, 也仅能传送24～30个8M频道节目, 频道容量能满足实际数字电视需求。一些省、市级有线台已用光缆/电缆混合网 (HFC) 覆盖大、中城市, 但对广大乡、镇、村, 尤其是地形复杂的山区及边远贫困地区, 采用HFC网是不现实的, MMDS仍是CATV联网覆盖非常有效的方式, 因此MMDS系统采用数字压缩技术, 扩大频道容量, 已势在必行。

二MMDS设计原理

1. MMDS单频发射系统

如图1所示。

2. 宽带系统发射

如图2所示。

3. MMDS接收系统的信号流程

如图3所示。

MMDS原理设计如下:MMDS的传输发射方式分单频点发射机和宽带发射机两种;单频点发射机特点, 可靠性比较高。如某一路发射机发生故障中断了发射, 不会影响其他路信号的传输;传输距离较大。覆盖范围最大可达50公里以上。通常传输12路电视信号的农村有线电视网要覆盖30公里以上距离都使用此类发射机, 由于它采用独立发射机, 成本造价较高, 发射机置于室内, 维护方便;宽带发射机特点, 简单, 使用方便, 覆盖范围较小, 一般在30公里半径以内成本低, 很受经济不太发达地区用户欢迎, 它可置于室外天线后部, 免去建机房及购买馈管和波导的费用。由于MMDS系统是将前端的电视信号通过无线电波向空中发射, 在覆盖范围内, 用户借助廉价接收设备便可接收, 如何杜绝非法用户就成了一个令人困扰的问题。但也并不是没有解决办法, 就这种问题有以下几种解决方案:在前端加上可寻址加扰系统, 对信号进行加扰及对用户进行授权。在接收端通过解扰器将信号还原为可收看信号, 这样即使盗接信号者有解扰器, 由于其未被授权, 也只能收到加扰后被扰乱的信号;在MMDS发射前端加扰 (编码) , 接收用户可向加扰单位购买解码器, 安装在接收端的前端就可收到信号。

目前加扰有三种方法:

●视频加扰;

●音频加扰;

●音视频全部加扰。

MMDS系统作为一级供电发射系统, 应有两个独立电源或自备发电机, 并备有交流稳压电源。输出电压电力供给要没有短暂的脉冲电压, 或采用铁磁稳压器, 可抑制各种浪涌电压和雷击时从电源进入的感应电压。MMDS系统微波站必须可靠接地, 按国际通信标准要求:收发天线系统接地电阻不应大于4Ω;技术用房接地电阻不应大于4Ω;设备系统接地电阻应小于4Ω;设置在铁塔 (或高层建筑) 上的设备接地电阻应小于4Ω;MMDS系统的工作接地系统、保护接地系统和防雷接地系统应分设接地体, 再将三个接地体汇接成一个总接地系统。MMDS系统必须有良好的防雷设施, 供电线路和通讯线路也必须有防雷措施;雷击放电时产生巨大的能量, 除直接通到地面外, 还可通过长传输线产生感应电进入电子设备。所以MMDS系统的发射机房主发射天线的传输线要每隔1～2米安装不锈钢接地夹子。上、下端应与铁塔金属结构连接, 然后在塔底接至接地系统。MMDS系统的发射机与频道合成器之间的传输线应尽量短, 频道合成器波导输出口距离墙面至少0.6米。为保护发射机系统正常运行 (尤其是大功率发射机) , 应保证机房内通风和室温的条件, 机房的温度应保证在0～45°C之间。有条件的最好采用空调设备, 以保持机房内的温度为+20°C～+27°C的理想温度。因为频道合成器及波导元件的尺寸直接影响发射频率稳定度及发射机的可靠性。发射机内部过热会自动保护而暂时停机, 直到温度恢复为止。另外, 低温会引起设备内部的冷凝, 会影响电气性能。此外MMDS系统的房屋与天线铁塔应尽量靠近, MMDS机房最好设在楼顶上, 以缩短馈线长度;拐弯要少, 并要有馈线架。MMDS系统的机房通往室外的走线沟槽、孔洞及穿墙处, 应加以密封, 防止雨水、风、雪、霜、雾进入系统机房。在使用MMDS系统来接受信号时, 大家需要注意的是接收点的选择, 面对发射台方向不能有遮挡, 要避开通讯、雷达等干扰源。在对MMDS信号接受系统调试时, 只要使用场强仪, 用连接线与下变频器、馈电器连接起来。先把场强仪或电视机调到欲收的频道上, 然后调节天线的方向角与仰角找到主信号后再微调场强仪的频率, 反复调整使信号最强;MMDS系统的接收天线高度尽量安装在高层建筑物顶上。考虑到周围树木的影响在冬天安装时, 信号电平调整得高些, 留有余量, 因为夏季由于森林树木影响信号电平要弱些。MMDS系统的下变频器输出, 可对个体信号进行接收, 也能集体接收进入CATV (有线电视) 分配网;倘若要集体接收信号时, 有的系统直接进CATV分配网, 有的系统在MMDS接收后, 再与本地卫星接收信号及地面电视广播信号在CATV分前端中混合进入分配网。另外在混合接受信号时, 一定要注意考虑频道的分配、交互调干扰、电平均衡等问题。

三MMDS距离测算设计

1. 传输视距

如表1所示。

收、发天线之间无阻挡的最大传输距离为视距, 按下公式计算:当K=4/3情况时, D=4.12 (Ht1/2+Hr1/2)

公式中:Ht、Hr为发射、接收天线高度, 单位m;D为视距, 单位km。

考虑到非涅尔区对有效服务半径的影响, 视距会略有降低F1=10.7 (D1*D2/D1+D2) ^0.5

2. MMDS宽带发射机选择及链路计算

数字电视传输调制方式有两种:一种类同卫星DVB-S的QPSK调制方式;一种是用64QAM调制方式, 工程上采用的DVB-C卫星专用接收解码器, 设备具有较低的接收门限电平和极强的纠错能力, QPSK调制方式要求接收门限载噪比为:C/N=28dB (理想值) , 但考虑到无线信号的干扰等因素, 取C/N=34dB。

●接收机噪波功率N:N=KTBr。式中:K—波兹曼常数, K=1.38×10-23W/Hz·K;Br—接收机带宽, Br=5.75×106Hz;T—综合温度系数, 取T=293K;则算出:N=-136.4dBW=-106.4dBm。

●最小接收功率Pr:Pr=C/N+N+NF。式中:C/N—载噪比, 主发射台按C/N=22dB设计;NF—下变频器噪声系数, 取NF=2.4dB;则:Pr=22+ (-106.4) +2.4=-82dBm。

●自由空间传输衰减Ld:Ld=92.4+20lgf+20lgD。式中:D—为传输距离km;f—为工作频率GHz可按f=2.6GHz代入;对于最大传输距离15km, 可算出Ld=124.22dB。自由空间链路损耗计算表如表2所示。

●发射天线采用360°缝隙天线, 发射天线增益Gt=13d B。

●接收天线采用18dB、21dB、24dB (0.6m、0.8m、1m) 矩形抛物面天线及1.2m、1.5m、1.8m、2.4m;圆形网状抛物面天线, 增益为28dB、29dB、30.5dB、33dB, 根据传输距离长度而定。最远端用户可选1.2m圆形网状抛物面天线, 取Gr=28 dB;

●馈线、接收头及其他损耗Lf。发射端馈线损耗为1dB;连接器及跳线损耗, 接收端馈线与接头损耗损耗2dB, 共计总损耗约3dB, 系统储备余量为8dB。

●发射机功率Pt:Pt=Pr-Gt-Gr+Ld+Lf+DL。式中:—发射功率;—发射天线增益;—降频器入口电平;—接收天线增益;—空中损耗;+Lf—储备、跳线+合成器损耗。单频道发射机功率的确定如表3所示。单频道MMDS发射机功率=0.1W;共7个频点宽频带, Pt’=N×20×Pt、=4×20×0.1、=18.6W;N-频道数为7。

由于MMDS覆盖服务区的辐射场形受多种因素影响, 微波电波在传输路径上受地形、树木、高层建筑等的多径反射和折射影响比较大, 在影响较严重时可能使电波的深度衰落加剧, 此外, 应在距离较远的地方应增加接收天线的高度来保证场强、信噪比等指标。同时, 在系统验收时, 测试端测试的方式和方法应遵循相应的行业标准。因此, 通过上述理论计算得到的场形分布数据会与实际工程实测数据之间存在一定差异。

公式计算:Pt=Pr-Gt-Gr+Ld+Lf+△f

3. MMDS收、发射天线

(1) 全向发射天线

发射天线可以根据实际覆盖要求选择不同辐射场形、不同方位角、不同的极化方式、不同天线增益。发射天线产品和场形如图4所示。

缝隙发射天线技术特点:提供水平或垂直极化、全向或不同方位角、不同辐射场形, 不同天线增益的各种MMDS发射天线, 与波导或同轴电缆连接有两种接口方式, 有加压密封、顶端安装或侧面安装等各种形式, 可根据各种MMDS系统要求选择, 以求最佳覆盖;并具有0.5度～1.5度波束下倾及零点填充增强效果, 以解决高大发射塔同周围近区场的盲区覆盖问题。全封闭在玻璃钢天线罩中, 防水、防尘、防大气污染侵蚀;结构坚固, 安装简便。抗最大风速200km/h, 适用于各种气候环境;所有金属件直接接地, 防雷电感应。

(2) FT05H/V系列抛物盒式天线

产品特点:抛物线式天线是利用柱形抛物面的一部分作为反射器, 因此具有主辨方向性强, 旁辨低, 增益高等特点, 广泛应用于MMDS系统发射台及中继站作为定向或扇区发射天线。有水平/垂直极化两种方式, 可改变抛物线反射器的口径, 尺寸和曲率, 组成不同方向性, 不同天线增益的各种抛物线式天线, 以满足不同覆盖区场形需要;结构紧凑, 采用空板组件, 重量轻, 风载小, 天线安装方便, 可靠;所有金属结构件接地良好, 防雷电。

四MMDS技术可以提供的业务

MMDS技术可以为用户提供多种业务功能, 这包括点对点面向连接的数据业务、点对多点业务、点对点无连接型网络业务。点对点面向连接的数据业务是为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务, 该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序, 点对多点业务可以根据某个业务请求者的要求, 把单一信息传送给多个用户, 该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务等, 点对点无连接型网络业务中的各个数据分组彼此互相独立, 用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序, 分组的传送没有逻辑连接, 分组的交付没有确认保护, 除了提供点对点、点对多点的数据业务外, MMDS还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。

五MMDS与LMDS的比较

MMDS的频率是2.5 GHz～2.7GHz。它的优点是:雨衰可以忽略不计;器件成熟;设备成本低。它的不足是带宽有限, 仅200MHz。许多通信公司看中用LMDS技术来作为数据、话音和视频的双向无线高速接入网。但由于MMDS的成本远低于LMDS, 技术也更成熟, 因而通信公司愿意从MMDS入手。它们正在通过数字MMDS开展无线双向高速数据业务, 主要是双向无线高速英特网业务。与点对多点的LMDS相比, MMDS适于用户相对分散、容量较小的地区, 从成本上来讲, MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的数据带宽同样与可利用的频段、采用的调制方式 (QPSK、16QAM或64QAM) 和扇区数量有关。粗略估算, 能够提供的容量大约为所占频率带宽的3～4倍, 即100MHz的频率带宽能提供300Mbps～400Mbps的数据带宽, 供一个基站覆盖范围内的用户共享。从对产品的提供情况来看, MMDS比LMDS要弱一些, 但目前已经有一些厂家。MMDS同样能够作为IP、TDM和帧中继等接入骨干网络的宽带无线接入解决方案。用户通过它可以实现Internet接入、本地用户大容量数据交换、话音、VoIP、VOD、数据广播和标准清晰度或高清晰度电视信号等多种业务。

六MMDS的现状与发展趋势

最近, 我国有的大城市已经成功地建成了数字MMDS系统, 并且已经投入使用。不仅传送多套电视节目, 同时还将传送高速数据, 成为我国数字MMDS应用的先驱。数字MMDS不应该单纯为了多传电视节目, 而应该充分发挥数字系统的功能, 同时传送高速数据, 开展增值业务。高速数据业务能促进地区经济的发展, 同时也为MMDS经营者带来更大的经济效益。

MMDS (Multichannel Microwave Distribution System) 多路微波分配系统, 也称无线/有线电视系统, 80年代初使用于美国, 90年代初传入中国。已成为有线电视系统的重要组成部分, 随着数字图像/声音技术和对高速数据的社会需求的出现, 模拟MMDS正在向数字MMDS过渡。美国的数字MMDS由于有31个频点, 可以传送MPEG-2压缩的上百套电视节目和声音广播节目。它还可以在此基础上增加单向或双向的高速英特网业务。

在美国的WorldCom公司将把MMDS服务拓展到美国新的市场, 该服务可以将固定无线的连接速度从384kbps提高到1Mbps, 每月服务费也由200美元涨到600美元。据不完全统计, 到目前为止, 选择美国MMDS服务的个人用户数量和家庭用户数量已经超过10万户, 其中3.2万户是美国WorldCom公司的用户。WorldCom公司目前除了向各位用户提供384Kbps的对称MMDS服务外, 还提供每月收费400美元的服务, 此服务为用户提供768Kbps的下载速度及512Kbps的上传速度服务;每月收费600美元的服务, 则为用户提供了512Kbps的上传服务和1Mbps的下载服务。服务供应商对于每一个MMDS产品的一次性安装费用为1万美元。现在最新推出的MMDS技术装置并没有视行需求, 可以在大型的建筑也有可能在厚重的木质结构建筑中使用;现在购买MMDS服务不是一件容易的事, 因为许多通信服务供应商正在等待新一代的设备投放到市场上。

参考文献

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数字电源的优化设计 篇10

1.1 数字电源的概述

目前, 数字电源有多种定义。

第一种定义为:通过数字接口, 控制开关电源, 强调的是, 数字电源的“通信”功能”。

第二种定义为:具有数字控制, 开关电源的功能, 强调的是, 数字电源的“数控”功能。

第三种定义为:具有数字监测, 开关电源的功能, 强调的是, 数字电源对温度等参数的“监测”功能, 通过设定开关电源的内部参数, 来改变其外在特性, 在“电源控制”的基础上, 增加了“电源管理”。相比传统的模拟电源, 数字电源的区别, 是控制和通信部分。在应用场合, 简单易用、参数变更要求少, 模拟电源产品更具优势。此外, 相对模拟电源, 在多系统业务中, 数字电源, 通过软件编程, 来实现多方面的应用。数字电源有用DSP和MCU控制的。对于DSP控制的电源, 采用数字滤波方式, 而MCU控制的电源, 能满足电源的需求, 反应速度快、电源稳压性能好。

1.2 数字电源的特点

数字电源系统具有以下特点:

(1) 数模组件组合优化:实现了开关电源中, 模拟组件与数字组件的优化组合。采用“整合数字电源”技术。

(2) 控制智能化:对于传统的, 由微控制器 (μP或μC) 控制, 开关的电源.而它是以, 数字信号处理器 (DSP) 或微控制器 (MCU为核心, 智能化开关电源构成系统是“数字电源驱动器及PWM控制器”。

(3) 控制精度高:数字电源, 实现多相位控制、非线性控制、负载均流、故障预测等功能;发挥数字信号处理器及微控制器的优势, 这样设计的数字电源, 达到高技术指标, 为绿色节能型开关电源提供条件。

(4) 集成度高:对于高集成度, 将大量的分立式元器件, 整合到一个芯片或一组芯片中。实现了, 电源系统单片集成化。

(5) 模块化程度高:分布式的数字电源系统就易于构成。

2 数字电源结构

2.1 PWM控制器

双端推挽式PWM控制器是UCD8220/8620, 其受DSP或MCU数字控制的。二者的区别是, 低压启动UCD8220即48V, 而UCD8620内部, 增加高压启动电路即110V。UCD8220的内部, 主要包括:“3.3v电压调整器、基准电压源、脉宽调制器 (PWM) 、驱动逻辑、推挽式驱动器、欠压关断电路、限流电路、电流检测电路”。在峰值电流模式或电压模式下, UCD8220/8620能够运行, 即对极限电流的编程, 输出极限电流数字标志。

2.2 数字信号处理器 (DSP)

UCD950是数字电源系统, 配套的数字信号处理器, 它们内部主要包含:“32位CPU、时钟振荡器、32位定时器、看门狗电路、内外部中断控制器、SCI总线、SPI总线、CAN总线及I C总线接口、l2路PWM信号输出、系统控制器、16通道12位和ADC、16K×16 Flash、6K×16 SARAM、1K×16ROM”。利用Power PADTM HTSSOP和QFN软件包, 可进行编程。它采用标准的是“3.3v”输入或输出接口, 其与UCD8K系列的完全兼容。

2.3 数字电源驱动器

数字控制电源驱动器芯片, 大部分是UCD7100/7201, 二者的区别是:可驱动Mos FET开关功率管, 可适配UCD9110/9501型数字控制器;UCD7100为单端输出, 而UCD7201为双端输出;额定输出电流均为±4A;对于主控制器, 可监控输出的电流, 快速检测, 过流故障而关断电源;检测周期仅为25ns。

3 数字电源面临的问题

数字电源, 有很多优点, 但仍有缺点。数字电源, 需要一个采样、量化和处理的过程, 做出反馈, 即对负载的变化, 而目前, 它对负载变化的响应速度, 比模拟电源慢。精度和效率比模拟电源差。数字电源占板面积, 大于模拟电源。在负载点 (POL) 系统中, 数字控制优点非常明显, 而在简单应用中, 模拟电源仍占有优势。考虑到数字电源, 解决方案的优点, 数字电源, 虽然技术复杂, 但使用不复杂。要求设计人员, 具有一定的程序设计能力, 目前, 电源设计人员, 普遍模拟设计为主, 缺乏编程训练。这对数字电源的推广, 也造成了一定的障碍。每次AD转换后, 数字芯片, 将得到的结果, 送到系统中央处理器, 由处理器, 对取样的值, 进行运算和PI调节。

另外, 人们对数字电源的认识, 不像模拟电源那样, 经过了多年应用的考验。对其的可靠性有疑问。虽然数字电路, 在概念上, 优于模拟电路, 可靠性是设计的问题, 而不是数字化的问题。

4 数字电源电路优化设计

我们采用智能化数字电源, 其系统由:“PWM、电源驱动器、DSP、接口电路、显示器和键盘”6部分组成。系统框图如图1所示。

对于图中的数字信号处理器, UCD9501, 通过接口芯片与键盘和显示器相连, 对于用户, 不仅能从显示器上, 观察到当前的电源参数, 还可通过, 键盘随时修改电源参数。为了简化配置, 也可由:“数字信号处理器 (UCD9501) 和数字控制电源驱动器 (UCD7100) ”构成智能化数字电源系统。

5 结语

总而言之, 数字电源系统, 具有高集成度、高性价比、电源管理功能完善、外围电路简单、能面向用户设计等显著优点, 实现了智能化电源系统, 优化设计和创造。在应用场合中, 简单易用、参数变更不多, 模拟电源产品, 具有很多优势, 其应用的针对性, 可以通过硬件固化来实现。

参考文献

[1]杨学明.集成电路产业在各国经济发展中的比较研究[J].创业与投资, 2009.

数字时代海报设计新探 篇11

关键词：海报设计 数字时代 新设计

中圖分类号：J524 文献标识码：A

海报设计是我们生活中重要的组成部分。海报以信息传达成为一种大众化宣传工具，主要通过图形、文字、色彩、构图几个方面表达信息、传递信息。随着经济的快速发展和数字信息时代的到来，海报成为了竞争的手段之一。多种多样的海报形式应运而生，诞生了商业海报、展览海报和平面海报等多种形式。数字时代将数字的信息储存和信息交流、处理变得越来越快捷，也越来越方便。在传播媒介的转变下，海报作为一种大众化的设计门类也将随着发生改变。

一 设计观念需要创新

海报设计的创新和科学技术的发展息息相关，科学技术在人类历史发展中的作用是不言而喻的，科学技术的提高为海报设计提供了强有力的精神和物质基础。知识的迅速传播加快了科技的发展，新材料、新工艺、新技术的出现，各种具有冲击力的色彩和事物进入人们视线，人们的视觉感知力随着时代的发展也越来越敏感。数字媒体时代，海报设计已经发展成为由过去的纯手工绘制到今天的计算机绘制，传统的设计观念、设计思路和设计趣味常常不得不加以调整，以适应设计的新方法，而这种适应反过来又使设计思维进入了一个新的天地。

创新是任何一种艺术形式发展的灵魂。正如美国著名广告学家大卫·奥格威曾经感叹到：“要是你想使你的声音越过这一片嘈杂，它必须极不寻常。”简练的一句话语道出了设计需要创新才会与众不同的道理。所以说，只有具有设计美感，并有创新设计观念，创新设计方法的海报才会得到人们的喜爱。海报设计的创新需要对设计理念和设计思维的创新，要求设计师从新的思路考虑问题，呈现新的形象和新意念。不论是在材料、形式、风格上，还是内涵等方面都强调标新立异。创新是海报设计师文化素养、艺术修养、技术水平的综合体现，是智慧与灵感撞击后发出的闪亮火花。创新的根源来自设计师的创新思维，勇于打破陈规，能够从一些司空见惯的现象中进行提炼、否定，并探讨出全新的思路进行解决问题。海报设计的创新要以适应时代发展潮流为基准，以设计师超凡的创新思维为保障。海报设计的创新与设计师的生活感受、文化背景、价值观念等息息相关，海报设计的创新更加依赖于设计师深厚的文化素养，数字时代科学技术的创新发展为海报设计的发展前景提供了不可估量的空间。

二 形态表现倾向动态化

随着科技的进步，传播媒介随之发生巨变。在以往传统印刷媒介的基础上，又诞生了广播、电视等，之后又诞生了网络。网络不仅仅可以囊括纸张、广播、电视的多种功能，同时还可以对信息进行适时、互动性的传播。这种传播模式集合了声音、图片、数字和视音频等。技术带来传播媒介的变化，也带动了海报设计的形态多样化。原本都是平面纸质的海报宣传，现在已经转化为动态并兼顾互动式的海报设计。

海报设计的最终目的在于实现信息的最佳传播。随着信息传播媒介的变化和进步，尤其是电脑设计软件开发周期变得越来越短，互联网同时又让人的视野不断拓展，人们看到大千世界，在变化无穷的页面设计中不断徜徉。数字媒体时代的日新月异为海报设计的展示形态带来变化，并为其提供了新的平台，各种科技、传播媒介逐渐成熟，新媒体的主要形式极大地影响和改变着它。数字时代的变化引起了世界范围内的变革。在变革中的海报设计，也在寻找着最佳的展现方式。海报设计在媒介的形态上由平面化、静态化逐步发展为动态化，并向立体式、空间感的方面转变。数字动态海报以现代技术为媒介，将传达内容运用媒体技术、造型和色彩等元素进行展现。动态海报打破了传统的规则，在静止的平面中加入了时间和表情，使设计本身不再是单一的陈述，而是动态的，灵活的和丰富的。数字技术打破了海报设计的平面式模式，辅助以动画和三维图形，让海报设计越来越时尚和有变化。

三 技术手段实现多样化

科学技术在海报设计发展中的作用是不言而喻的，它所提供的技术手段、理论模式、试验成果、先进机器工具等都为海报设计提供了强有力的精神和物质基础。知识的迅速传播加快了科技的发展，新设备、新工艺、新技术的出现，带动了海报设计新设计方式的改变。传统的设计观念、设计思路和设计趣味常常不得不加以调整，以适应设计的新方法，而这种适应反过来又使设计思维进入了一个新的天地。在海报设计的过程中，计算机成为了强有力的设计法宝。以往海报的设计主要以手绘为主，随着计算机技术的不断进步，海报的设计都可以通过计算机完成和实现。电脑为海报的设计提供了更广阔的发展空间，海报的设计也越来越依赖于电脑。在电脑的技术支配下，海报的设计实现了变化多样、内容丰富和含义深刻的特点。

技术的更新和进步首先对设计实践对象和程序产生影响，进而使得海报设计的观念和海报设计的方式发生改变，同时数字技术也让图像的复制、粘贴和移动变得更加轻松。技术的发展使海报设计有了更为丰富和操作简单的变化趋势，海报的设计可以借助计算机软件实现视觉的变化，这些软件为海报设计提供了丰富多彩的视觉效果，同时也使海报设计的程序逐步简练。在这些软件里可以实现摄影无法表达的逼真感，图形可以挪移和复制，可以利用软件进行美化和更新，可以说技术的更新为海报设计创造新的发展平台，也推动了海报设计的发展。设计师采用先进的高质量技术设计海报，确保了设计的准确性和独特性。因此，随着数字技术的不断进步，海报设计师也要随其变化而前行。

数字时代的到来，拓展了人们的视野，改变了人们的审美趣味，也促动了海报设计的大发展和大繁荣。海报设计作为一种常见的设计形式，一定要随着技术的进步，不断调整变化的步伐。以全新的设计观念为核心，以先进的技术手段为支撑，以丰富多样的视觉效果迎接数字时代带来的一切变化。

参考文献：

[1] 大卫·奥格威，高志宏、徐智明译：《大卫·奥格威自传》，中国人民大学出版社，2008年版。

基于逻辑数字电路的抢答器设计 篇12

抢答器在当下各种比赛中是非常受欢迎的一种设备, 它可以快速有效的辨别出最先抢答到的选手。在早期, 抢答器的组成很简单, 只有几个三极管, 可控硅和发光管等, 辨认哪个选手优先抢到主要是通过发光管来辨别。而现在的抢答器, 大部分是利用了单片机或是数字集成电路, 并新添了许多功能, 比如如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

随着科技的发展, 现在的抢答器有着数字化, 智能化的方向发展, 这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多, 操作简单, 经济实用的小型抢答器必将大有市场。因此, 我选择简易逻辑数字抢答器这一课题。

2 抢答器的工作原理简介

抢答器的构造, 它包括主电路和扩展的电路由两部分组成。主电路完成基本抢答功能, 当玩家按下抢答键之后, 可以显示参赛者的编号, 同时阻止输入的电路, 阻止其他选手的回答。扩大的电路测试数字的工作。它的工作原理:启动装置后, 主持人将开关拨到到"清除"的状态、抢答器被禁用, 编号显示器关闭设置计时器显示的时间;主持人将开关换到“开始”状态, 宣布“开始”抢答后。计时器开始倒计时, 扬声器发出声音提示。参赛者在一个预定的时间期间在抢答时, 抢答器完成优先判断, 编号锁存, 编号显示, 扬声器提示。一轮抢答之后, 定时器停止, 此时, 禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果答案必须再次再一次, 由主持人, “清除”和“开始”的切换。

3 抢答器的工作过程

如果想调节抢答时间或答题时间, 按“加一”键或“减一”键进入调节状态, 此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值, 如想加一秒按一下“加1s”键, 如果想减一秒按一下“减1s”键, 时间LED上会显示改变后的时间, 调整范围为0~99s, 0s时再减1s会跳到99, 99s时再加1s会变到0s。

主持人按“抢答开始”键, 会有提示音, 并立刻进入抢答倒计时 (预设15s抢答时间) , 如有选手抢答, 会有提示音, 并会显示其号数并立刻进入回答倒计时 (预设10s抢答时间) , 不进行抢答查询, 所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。

如倒计时期间, 主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键, 系统会自动进入准备状态, 等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时。

如果主持人未按“抢答开始”键, 而有人按了抢答按键, 犯规抢答, LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不□, 直到按下“停止”键为止。

4 抢答器的总体结构

如图1所示为总体方框图接通电源后, 后台工作人员将检测开?S置“检测”状态, 数码管在正常清除下, 显示“”;当后台工作人员将检测开关S置“抢答”状态, 主持按系统清除按键, 抢答器处于禁止状态, 编号显示器灭灯;主持人松开, 宣布“开始”, 抢答器工作。选手按动抢答按键, 抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后, 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。如果再次抢答必须由主持人再次按动系统清除按键。

5 优先判断与编号锁存电路

电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。该电路主要完成两个功能:一是, 分辨出选手按键的先后, 并锁存优先抢答者的编号;二是, 禁止其他选手按键, 其按键操作无效。工作过程:系统清除按键按动时, 74LS279的四个RS触发器的置0端均为0, 使四个触发器均被置0。1Q为0, 使74LS148的使能端处于允许编码状态, 同时1Q为0, 使74LS48的灭灯输入端, 数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。

6 抢答器设计中的优先编码电路

抢答器设计中的优先编码电路完成两个功能:一是, 分辨出选手按键的先后, 并锁存优先抢答者的编号, 同时译码显示电路显示编号;二是, 禁止其他选手按键操作无效。

工作过程如下:

(74LS148为8线-3线优先编码器。)

7 抢答器设计中的定时电路

由节目主持人根据抢答题的难易程度, 设定一次抢答的时间, 通过预置时间电路对计数器进行预置, 计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。本设计是以555构成震荡电路, 由74LS192来充当计数器, 构成抢答器的倒计时电路。该电路简单, 无需用到晶振, 芯片都是市场上容易购得的。设计功能完善, 能实现直接清零、启动。

8 抢答器的优点及组成

尤其是在知识比赛中做抢答题目时, 其过程中, 利用视觉判断是很难判断的, 所以, 需要设计出一个系统来确定哪位选手或者是哪一组选手先抢到的。我们可以利用单片机系统, 其精确率哪怕两组之间抢答的时间只差几微秒, 也可以判断出来。以上问题迎刃而解。

摘要：随着科学技术的不断发展, 促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢答器作为一种工具, 已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低, 且有的要么制作复杂, 要么可靠性低, 减少兴致。做为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受, 但每年使用的次数极少, 往往因长期存放使 (电子器件的) 抢答器损坏, 再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展, 因此设计了本抢答器。

关键词：抢答电路,定时电路,报警电路

参考文献

[1]赵保经, 等.中国集成电路大全TTL集成电路分册[M].北京:国防出版社, 1985:429-450, 649-651, 639-640.

[2]黄志伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].电子工业出版社, 2005:11-14.