多功能数字钟设计（精选12篇）
多功能数字钟设计 篇1
1 多功能数字钟的功能
(1) 数字钟主体功能 (小时为12进制) 。
(2) 扩展:校时、仿广播电台正点报时。
(3) 任意闹钟。
(4) 小时为12/24进制可切换。
(5) 报正点数 (几点响几声) 。
2 具体设计:设计采用模块化的方法
(1) 首先要设计数字钟的主体功能, 是12小时的钟计数功能, 其中包含了校时的功能, 包括快校时和慢校时。但是在此之前, 我们需要用到的是12进制计数和24进制计数的切换部分, 10进制计数, 6进制计数, 这三个模块。下面编出代码:
6进制计数:
(2) 另外要考虑进去慢校时和快校时的部分:快校时的功能:快校时的时候小时校时给一个Adj_Hour的信号, 这样使得Adj_Hour为1的时候, 小时计时的使能信号为1, 小时计数随着CP信号的上升沿一直加一, 不受分钟给予信号的控制。分钟快校时, 则是给一个Adj_Min的信号, 在Adj_Min的信号为1的时候, 使得分钟计数的使能信号一直为1, 这样就使得分钟计数随着CP信号的上升沿一直加一, 不受秒给予信号的控制。
慢校时的功能:慢校时的时候, 是给一个慢校时的使能信号Adj_M信号, 与Adi_Min, 和Adj_Hour相与, 分别控制他们的慢校时, 然后, 有一个增加一个开关按键ADD相当于给的外部单脉冲信号, 来实现满教室。
这样综合了慢校时, 快校时, 12-24切换, 以及基本计数功能的顶层模块就编写完成了, 代码如下:
仿真的波形如下:
12小时计数见图1:
12小时计数与24小时计数的切换:
12小时见图2:
24小时见图3:
分钟和秒计时: (图4使用的main_clock模块进行检验的)
分钟快校时见图5:
小时快校时见图6:
分钟慢校时: (图7使用的main_clock模块进行检验的)
小时慢校时功能: (图8用的top-clock模块进行校验的)
(3) 最后是整点报时的功能:对于整点报时而言, 就是要在整点前产生四低一高的报时在59分51秒低, 59分53秒低, 59分55秒低, 59分57秒低, 59分59秒高报时, 这个时候, 我们要在时钟到达的时候分别给扬声器500Hz, 500Hz, 500Hz, 500Hz, 500Hz, 1KHz的时钟频率这样就可以实现, 为此我们要先进行信号的分频:
分频模块, 只会用到1KHZ的时钟, 我对其进行分频产生500HZ和1HZ的时钟信号。
然后就是整点报时了。
报时模块:
实现了四低一高, 仿真图形见图9:
(4) 下面, 我的设计就是任意闹钟:要有一个模式转换的按钮set, set键按下的时候, 进入时间设定的模块, 分钟设定时间要用到Adj_Min, ADD信号, 小时设定时间要用到set_Hour信号和ADD信号, 在set键按下时, 初始的值为00:00:00, 需要分别设置小时和分钟, 设定分钟的时候, Adj_Min按下, 然后每次按下ADD键, 都要分钟加一, 设定小时的时候, 按下set_Hour键, 每次按下ADD, 小时都加一。在设定完成后, 计数显示会切换到正常的计数模块, 进行计数, 然后到特定的时间的时候, 就会闹钟响持续30秒。
下面是我的设定任意闹钟模块。
代码如下:
仿真的波形如图10: (我设定的时间是1时1分, 然后1时1分的时候会产生一个AlarmRad的脉冲信号) 。
(5) 最后总的顶层模块:
最终实现多功能数字钟所有功能, 并用FPGA测试通过。
参考文献
[1]刘睿劼．基于FPGA的多功能数字钟设计［Ｊ］．电脑与电信，2009， (5) ．
[2]曾日波.多功能数字电子钟系统的设计与实现[J].乐山师范学院学报, 2004, (12) .
多功能数字钟设计 篇2
学院：国际教育学院 专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 老师:葛远香
时间：2016年6月28日
目 录
一内容摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 二主要器件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 三 设计内容及要求„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 四总设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 4-1数字钟电路系统的组成框图„„„„„„„„„„„ 1 4-2主体电路的设计„„„„„„„„„„„„„„„„2 4-2-1 振荡器„„„„„„„„„„„„„„„„„2 4-2-2 分频器„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4-2-3 时分秒计数器„„„„„„„„„„„„„„ 3 4-2-4 译码显示电路„„„„„„„„„„„„„„ 4
五 芯片工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 六总电路设计图„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 七 设计结果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 八心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 九附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
多功能数字钟
一 内容摘要: 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。它可以实现数字电子时钟功能这一项基本功能。
二主要器件：
NE555 74LS90 74LS92 74LS191 74LS74 74LS00 CD4511 5011AS 1片 5片 2片 1片 1片 4片 4片
4个(共阴LED数码管）
电阻2.2kΩ×1，5.1kΩ×1，47kΩ×1 电容 0.1μF×1，0.01μF×1
三设计内容及要求：
基本功能
以数字形式显示时、分、秒的时间，为节省器件，其中秒的个位用发光二极管指示，小时的十位亦用发光二极管指示，灯亮为“1”，灯灭为“0”。小时计数器的计时要求为“12翻1”。要求手动快速校时、校分或慢校时、慢校分。
四 总设计原理：
1.数字钟电路系统的组成框图
如图S1-1所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展电路。
时显示器主体电路分显示器分译码器分计数器校时电路秒显示器秒译码器秒计数器定时控制仿电台报时报整点时数扩展电路时译码器时计数器触摸整点报时1S振 荡 器分 频 器
图S1-1 多功能数字钟系统组成框图
2.主体电路的设计
主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选择同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件或电路的设计。
（1）振荡器
振荡器是数字钟的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了数字钟计时的准确程度，所以通常选用石英晶体来构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，设振荡器频率f0=10^3Hz，电路参数如图S1-2所示，其中10KΩ电位器RP可微调振荡器的输出频率f0。
555多谐振荡器的工作波形如图S1-3所示：
图S1-3 555多谐振荡器波形图
图S1-2 555振荡器
（2）分频器
分频器的主要功能是：产生标准秒脉冲信号。选用中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。如图S1-4所示，将3片74LS90进行级联，因每片为1/10分频器，3片级联正好获得1Hz的标准秒脉冲信号。由74LS90的功能表可得，当它接成BCD十进制计时器时，QA的输出是输入脉冲CP的2分频，所以第1片74LS90的QA输出脉冲的频率为500Hz。
图S1-4 振荡器与分频器电路
（3）时分秒计数器
分和秒计数器都是模M=60的计数器，采用中规模集成电路十进制计数器至少需要2片，因为10 图S1-5 分和秒六十进制计数器 时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟的计数器运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。由此可见，时计数器的个位有0～9十个状态，图S1-6 “12翻1”的时计数器 十位只有0和1两种状态，因此，十位位可以采用仅有两个状态的集成触发器，如双D触发器74LS74（只用其中一个D触发器）。时的个位虽然只有0～9十个状态，但其重复周期需要输入13个时钟脉冲，因而需要采用功能较灵活的4位2进制计数器，这里选用74LS191。再将74LS74与74LS191通过控制门和反馈控制线进行级联，组成“12翻1”的小时计数器。如图S1-6所示。 (4）译码显示电路 译码显示电路的作用是将时分秒计数器输出的4位二进制代码翻译并显示出相应的十进制数的状态，通常译码器与显示器是配套使用的，如果选择共阴发光二极管数码显示器5011AS，则译码驱动器应选配CD4511。如图S1-7所示。 图S1-7 译码显示电路 五 芯片工作原理： 1.1 74LS191为可预置的四位二进制加/减法计数器，其管脚图如图所示： RCO 进位/借位输出端 MAX/MIN 进位/借位输出端 CTEN 计数控制端 QA-QD计数输出端 U/D计数控制端 CLK时钟输入端 LOAD异步并行置入端（低电平有效）。1.2 74LS191功能表： 2.1 74LS90功能：十进制计数器（÷2 和÷5） 原理说明：本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。74LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称的十分频方波。2.2 74LS90功能表： 3.1 74LS92是十二分频计数集成电路： 本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器周期长度为6的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。也有选通的零复位输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十二进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。3.2 74LS92功能表： 4.1 CD4511七段码译码器： CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。4.2 CD4511功能表： 5.1 74LS74边沿触发器数字电路: SD和RD接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且RD=1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。5.2 74LS74功能表： 六 总设计电路图： 六 实验六 心得数字钟电路实现对数字显示的广泛用于个站,码头办场所,成为活中不可少由于数字集展和石英晶广泛应用,的精度,运钟表,钟表人们生产生大的方便，扩展了钟表功能。以数的。 结果： 体会： 是采用数字时、分、秒计时装置,人家庭,车公室等公共人们日常生的必需品,成电路的发体振荡器的使得数字钟运超过老式的数字化给活带来了极而且大大地原先的报时字化为基础因此，这次课程设计制作数字钟，对我们来说有着很现实的意义。通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，数字钟的原理与设计理念，也让我对各种应用电路有了更深刻的了解，同时也看到了自己存在很多不足之处。在不断的选择和调试过程中，我对元器件，设备仪器有了更实际性的了解体会，自己搞不懂的地方，首先在书本上找原理自己琢磨，如果还是找不出问题所在，就和同学一起讨论研究，最终找出了问题所在。通过对电路的改进，使得自己的设计更好。在与同学共同讨论的同时，不但解决了自己的实际问题，也锻炼的相互协作的能力，并且切实体会到了合作的乐趣。 经过这次课程设计，将理论与实际相结合，把抽象的理论原理运用到实际的设计过程中，让我对理论有了更切实际的理解。不但学会了运用所学知识解决实际问题的能力，也提高了自己实际动手能力和解决困难的应变力。更重要的时通过这次课程设计让我学会了很多书本上学不到的东西，如何将所学知识付诸实践，体会到了相互协作解决问题在社会实践中的重要性。 附录 74LS90引脚图 74LS92引脚图 555引脚图 CD4511引脚图 74LS74引脚图 74LS191引脚图 74LS00 引脚图 对于厂家来说，何时大规模生产数字电视，技术上已无大碍，取决于数字电视标准的发布日程。目前有线和卫星标准已经明确采标欧洲，地面传输标准花落谁家虽然还不得而知，但已经进入了日程，翘首可及了。 依照国家计委的数字电视规划，2003年前后出台标准，2005年左右开播数字节目，计划果如期进行的话，现在我们已经站在数字化的门口了。 标准和产品的问题即将就绪，用户的消费何时启动呢？什么样的产品与功能设计能够受到市场追捧，领先数字化第一步呢？新华信市场研究咨询公司一项专题研究探讨了这些问题。 先要数字节目开播，后有数字电视消费。 消费者什么时候出手买数字电视？不大可能是在数字节目正式播出以前。研究人员在上千名调查对象中仅遇到一位数字电视买主。主流的选择有两种：一、在数字节目开播时购买；二、在开播后模拟信号与数字信号并存期购买。总之，面对商场里各种“数字电视”和“数码电视”，消费者选择的是持币观望。何时启动消费呢？数字节目开播之日。 数字电视定价，消费心理线超过厂家预期值。 洋彩电要比同类国产彩电至少贵1000元左右，而1000元恰好是厂家为数字电视机顶盒开出的价钱。也就是说，在厂商这边，希望未来数字电视和模拟信号电视的价差类似现今洋彩电和国货的价差。厂商说得明白，其实数字电视就是机顶盒和传统电视（显示屏）的组合而已，所以数字电视的价钱就是机顶盒价＋显示屏价，而显示屏总是大头。未来数字电视不会比同类模拟电视贵多少，如果您现在不觉得模拟信号的背投贵，将来也不会觉得数字背投贵。当然，这种说法仅适用于功能比较简单的数字电视。 消费者愿意出多少钱买数字电视呢？他们能接受在洋彩电的价格上再加价，有21％的人甚至愿意加价40％以上。 主流厂商观点：数字电视价格不会比普通电视高多少 “至于价格，其实国内的数字电视不会比普通电视贵多少” 。 “数字背投（SDTV）目前的价格目前是3000美金，也有2000美金，量大以后很快就会在10000人民币以内了”。 “目前机顶盒的售价是1000元左右，数字电视如一定要在目前传统电视的基础上增加1000~2000元左右。” 数字电视：市场青睐高清晰。 虽然调查显示已经有80％的消费者“知道”数字电视，但是数字电视毕竟是新生事物，内在功能是什么多数人肯定不清楚。我们的调查对象是月收入4000元以上的中高收入市民，他们对数字电视特征的描述是：“画质和音质好，技术尖端，显示屏最好在34吋以上，是等离子和壁挂形式，……” 新华信研究人员发现，消费者对于数字电视的追捧某种程度上是出于对于现有电视档次升级的需求，买数字电视首先要满足的是更高水平的视听需要。数字化的作用首先在于使电视更清晰、音质和画质更好、有更多的频道可选择，然后才是实现“VOD点播”、“电视上网”、“电视购物”。在厂商们“数字电视是‘电视化的PC’还是‘信息化的电视’”这个讨论中，消费者支持的是后者：数字电视，首先是电视。 厂商如何看待数字电视产品与功能的问题呢？且看几家主流电视厂家的不同数字主张: 厂商A:主张高画质 - “我们的优势体现在更高的清晰度和频道增多 - 互动性虽然比较好，但是真正的需求不一定会很高 - 我们作为彩电厂家不会生产集合太多其他功能的电视机，功能太多太复杂，买的人就少，消费量上不去” 厂商B:以显示设备为主，加什么功能由需求来定 - “我们的优势主要体现在清晰度和互动性上 - 我们是不会加入消费者用不上的功能的。我倾向于电视只是作为显示设备。当然加入新功能厂家才有更多的利润，但加什么要根据市场来决定” 厂商C:喜好数字功能的高端市场也不会小 - “实际上消费者也是分层次的，有一部分高收入阶层的消费者，可能对高档的，多功能的、高设备的电视机比较感兴趣 - 如果数字电视机能够实现因特网浏览，收发E-mail，传送一些数据广播，实现VOD视频点播节目，我相信这个市场也是很大的” （资料来源：新华信市场研究公司《数字电视市场调查》） 那么，厂家该生产什么？诚然，需求层次很丰富，高中低端市场个个都不小，厂家可以量力而行。但是需要注意的是，在数字节目开播的初始阶段，在数字电视上做出多少互动和附加功能，除了考虑消费者需不需要之外，也要看运营商们和服务商们：电视台和电信公司、商场和银行……，他们的网络和服务到底能够支持些什么，因为无论在领先的美国市场还是我国，这一现状都不足以让人乐观。 VHDL语言是一种标准化的硬件描述语言。设计者可以通过它编写代码,然后用模拟器验证其功能,再将设计代码综合成门级电路,最后下载到可编程逻辑器件(CPLD,FPGA)中来实现一个设计。由于VHDL语言具有支持大规模设计和再利用已有设计等优点[1],因此使用VHDL语言来设计数字系统已成为一种潮流。 本文主要研究了采用FPGA和VHDL语言,运用自顶向下设计思想设计多功能数字钟的问题。自顶向下设计是从系统级开始把系统分为基本单元,然后在把每个基本单元化分为下一个层次的基本单元,直到可以直接用EDA元件库中的元件来实现为止[2]。 2. FPGA,Quar t us I I简介 FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列),是20世纪70年代发展起来的一种可编程逻辑器件,是目前数字系统设计的主要硬件基础。可编程逻辑器件的设计过程是利用EDA开发软件和编程和编程工具对器件进行开发的过程[3]。 本文采用的FPGA开发平台是Quartus II。Quartus II是Altera公司开发的功能最强大的FPGA编译工具,它是一个基于Altera器件进行逻辑电路设计的体系结构化的完整继承环境[4]。Qusrtus II用户界面丰富、友好、易用,具有详细方便的在线帮助,提供了从设计输入到器件下载编程的全部手段。 应用FPGA能够将时钟设计为:全局时种、门控时钟、多级逻辑时钟和波动时钟,多功能时钟系统能包括上述四种时钟类型的任意组合[5]。 3. 多功能数字钟的设计 设计一个多功能数字时钟,具有时分、秒计数显示、闹钟功能,能够利用按键实现对闹钟时间的设定并在当前显示时间到时能够进行闹钟提示。多功能数字钟还应具有秒表功能,能够精确到百分之一秒进行计数并且显示。能够利用按键实现“较时”、“较分”功能,随时对数码管的显示进行调整和较对。 数字钟系统如图1所示主要由系统时钟和三个功能按键、FPGA、数码管和蜂鸣器三部分组成。 3.1 主控模块的设计 在整个数字钟的设计中有很多功能模块,如何实现对各个功能模块的控制与调整,就需要一个主体控制模块对各个分模块进行控制,主控模块的功能主要是通过输入信号实现对秒表显示,闹表模块和时间设置模块以及最后的七位数码显示模块的控制,在主控模块中分别设置了“1-4”4个功能号,分别实现包括对时间显示与调整、闹钟显示与调整、秒表操作的控制。主控模块各个输入输出端口分别为: Timepiece_EN为时间自动显示使能端; Timeset_EN为时间调整与设置使能端; Stopwatch_EN为秒表功能使能端; Alarmclock_EN为闹钟显示设置使能端。 3.2 时间及其设置模块的设计 时间及其设置模块主要完成时间的自动正常运行与显示,以及在相应的功能号下实现时间的调整与设置。 对于时间模块,主要完成时间的自动增加与显示功能,即为正常的自动模式运行,时间模块主要由秒自动计时子模块(second_counter),分自动计时模块(minute_counter),小时自动计时模块(hour_counter)以及时间自动工作控制模块(timepiece_main)组成。 时间设置模块主要完成对时间的设置相关的闪烁显示控制以及时间中的小时、分钟、秒的数据的改变,它通过两个模块分别实现时间调整与设置过程中小时、分钟、秒的位的选择和秒的数值的选则。 对于小时、分钟和秒等的位的选择部分程序如下: 对小时低位以及分钟和秒的调整与位的选择程序和小时高位相似,均是判断该位是否满足需要,进行加一或复位为0,从而进行时间调整。 时间数据与时间设置数据多路选择模块用来向显示单元传输显示数据,该模块主要通过一个always模块来实现时间自动显示、时间调整与设置中显示数据的多路选择。该模块是通过判断时间设置使能端的情况来调整显示输出的时间,当时间设置使能端为高电平时,对时间进行重新设置,在数码管显示输出新设定的时间,当时间设置使能端为低电平时,则表示不需要对时间进行设置,数码管仍显示当前时间。 3.3 时间动态位选模块的设计 时间显示动态位选模块(time_disp_select)主要用来分时显示时间数据,该模块是通过三个always模块分别实现自动运行模式中时间的动态显示位选的驱动,时间设置中的时间动态显示位选驱动以及时间的动态位选。 实现自动运行模式动态位选驱动的实现流程图如图2所示。 从图中可看出,实现自动运行模式中时间的动态显示位选的驱动主要是在时钟信号的上升沿到来时,判断自动显示驱动位是否为5,当小于5时,其自动加一,当为5则复位为0。用来选择自动模式下时间的各个位。 3.4 显示模块的设计 显示模块是时间、秒表等数据用数码管显示的控制与数据传输模块,包括数据的传输以及BCD码的译码等,其主要是用来对数据进行显示。 该模块含有一个6进制计数器,在clk驱动下6进制计数器的q值从000B~101B按顺序循环变化,计数值q送comcnt信号输出,一方面送给位选择模块,使其根据q值选出对应的时、分、秒信号送给段译码器,然后经段译码器将数据送到7段L ED数码管上。comcnt信号还送给位译码模块,根据q值经位译码产生6个数码管的选通信号common[6],其中六进制计数器的时钟输入信号clk频率为1 000 Hz,由系统钟源经20 000分频获得,由于6进制计数器循环计数,所以数码管的位刷新频率为1 000/6=166 Hz,这样在6个数码管上就可以看到一个稳定的数字时间显示。 3.5 分频模块的设计 在多功能数字钟设计中,分频模块主要接收1.25MHZ时钟信号分频输出1KHZ、100HZ、1HZ的三种时钟信号: (1)1HZ的时钟信号主要作为秒表模块和时间动态位选模块的输入信号作为秒个位的调变频率。 (2)100HZ的时钟信号主要作为闹钟模块和时间动态位选模块的输入时钟。作为时间调整时的扫描频率,且同时也作为秒表的输入时钟以达到精确计数。 (3)1KHZ主要用作时间动态位选模块的时钟输入信号主要作为数码管正常显示时的扫描频率。 由此可看出在多功能数字钟的系统中,有秒表模块、闹钟模块、时间动态位选模块均需要有不同频率的时钟信号输入,所以在设计多功能数字钟时,需要设置分频模块,将时钟输入的频率分割为1KHZ、1HZ和100HZ的不同频率,从而使利用时钟信号对各个模块的控制更简便化也更直观化,调试时更加方便有利于系统的整体实现。 3.6 秒表模块的设计 多功能数字钟的秒表模块实现秒表的基本功能,通过按键可进行电子时钟与电子秒表功能的切换,可对电子时钟的显示内容、时间对时、闹钟定时等功能进行设定和对电子秒表开始计时、暂停、继续计时及清零[7]等功能进行控制。在实际的现实中,可以通过改变自动工作模式下的时间的计数时钟的频率来实现秒表的功能,秒表模块的工作方式是当模块的输入使能端被主控模块设置为高电平,从分频模块产生的1HZ和100HZ的时钟信号输入秒表模块,由于秒表的设计要求需要其精确至0.01秒,因此需要输入100HZ的时钟信号作为精确读秒,而1HZ的时钟信号则作为秒表的低位进位,实现秒表的程序描述如下: 程序中CLK1是时间自动工作模式的时钟信号,用作秒表的个位的进位,CLK2是秒表工作模式的时钟信号,用作秒表的低位扫描,EN是秒表的使能控制,当EN为高电平时工作在秒表状态,否则工作在时间的自动模式,F_OUT为数字钟的工作时钟[8]。 3.7 闹钟模块的设计 设置闹钟模块主要是体现时间设置模块的设置功能,因为闹钟模块的实现主要是由人为的设置时间从而用闹钟模块来显示。闹钟模块实现的功能包括闹钟的设置以及闹钟时间到后的提示,闹钟模块的设置较为灵活,因为在主控模块的控制下,显示模块的数码管进行时间的小时、分钟和秒的个位与十位的显示,当时间及其设置模块收到主控模块的使能信号后完成两个功能:一是当时钟计数到点时,蜂鸣器发出嘀嘀的响声,响时为1min;二是在发声的同时,3个LED灯循环闪亮,时间也是1min[9]。 4. 程序调试与下载 VHDL语言程序调试成功后,已被载入基于10 K10LC84-4 芯片设计的真实硬件系统中实验箱上使用的元器件包括外部时钟,FPGA适配器接口,6个8段数码管,和3个按键。实验步骤: (1)首先在Quartus II软件的Assignment菜单下Assignment Editor中对EPF10K10LC84-4芯片进行引脚配置。 (2)重新对设计顶层模块进行综合编译; (3)利用Quartus II中Programmer对器件进行编程配置,采用的是Byte Blaster MV下载电缆,JTAG配置方式[10]。 下载到实验箱中,分别对数字钟的功能进行了测试,实验表明其时间显示和设置功能、闹钟功能和秒表功能均能正确实现。 5. 结论 本文利用EDA技术,采用自顶向下的设计方法,使用Verlog HDL语言设计了一个基于FPGA的多功能数字钟。它具有时间显示和设置、闹钟、数字秒表等功能。由于FPGA具有在线编程,裁减扩充容易等特点,使得系统的改进和完善十分容易,因此还可以根据数字钟的具体应用场合,使其不仅仅局限于时间和日期等日常需要,例如导航、报警、定位等相应功能满足越来越多行业的需求。 参考文献 [1]潘松.VHDL实用教程[M].成都:成都电子科技大学出版社,2000. [2]夏宇闻.复杂数字电路与系统的Verlog HDL设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998,9:5-7. [3]黄智伟,王彦.FPGA系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2005. [4]李洪伟,袁斯华.基于QuartusⅡ的FPGA/CPLD设计[M].北京:电子工业出版社.2006. [5]刘皖.FPGA设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2006. [6]侯伯亨,顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999. [7]翟王文,徐宏亮,艾学忠.实用多功能电子时钟设计[D].吉林化工学院自动化系.2001:32-33. [8]刑建平,曾繁泰.Verlog程序设计教程[M].北京:清华大学出版社,2005. [9]樊永宁,张晓丽.基于VHDL的多功能数字钟的设计[J].矿工自动化,2006,6:93-94. 1、档案数字化的含义 档案数字化是指利用计算机技术、扫描技术、数字成像技术、数据库技术、多媒体技术、存储技术等高新技术把各种载体的档案资源转化为数字化的档案信息，以数字化的形式存储、网络化的形式互相联结，利用计算机系统进行管理，形成一个有序结构的档案信息库，及时提供利用，实现资源共享，是档案信息化建设的重要内容。目前，大多数档案馆保存的档案信息形态主要以纸质、缩微胶片和底片等载体形式存在，只适应于传统的管理与传播方式，即实施手工管理和以点到点的传播，即便是经过编研等初步加工，编辑印发档案资料，实现以点到面的传播，其覆盖面也还是太小，很难达到社会化程度。档案信息资源的经济价值和社会价值也难以充分实现，更难适应当代“数字化生存”的形势。档案原件数字化，对档案信息的现代化管理、使用和传播等都具有很重要的作用。 2、档案数字化的主要内容 ①利用我司先进的计算机研发能力和核心技术人员对档案目录的数字化，建立档案目录数据库。目录数据库一旦建成，可不分地区，不分时区，在任何情况下被授权人员可进行方便，快捷的操作。 ②各型载体档案的数字化，如纸质档案、照片档案及录音录像档案等的数字化，建立档案影像数据库或多媒体数据库。影像数据库等流煤体不再象传统纸质档案，占用大量资源，可轻松实现存储，传送，从而提高档案检索，查阅，打印，下载等效率。 3、档案数字化总体设计 需求分析与设备考察阶段：调查馆局档藏情况和存放情况，包括档案的类型、载体形态与状态、馆藏数量等基本情况。根据馆藏情况制订档案数字化的科学规划，确定项目要求，根据需求考察当前各种高速扫描系统的集成解决方案。在需求分析阶段我们特别注意这么几个问题： a、档案数字化设备配置计划的成套性。b、档案数字化设备的配套性，也就是文档扫描仪和数字照相机优缺点对比，通过不断的实践，我们觉得数字照相机更加适应我们的工作。c、档案数字化项目硬件与软件的集成性。d、档案数字化方案与业主需求的适应性。总之，考虑到档案信息数字化要经过一个较长的过程，因此我们从实际需要和长远打算出发，力求确保电脑、照相机、操作人员等设施人员数量的成龙配套，使其具有较强的支撑能力和扩展能力。 系统实验阶段：2015年初，项目方开始招标。我司按要求进行政府投标，中标后我方领导核心与技术人员立即与项目方管理团队进行业务沟通，确定业主方实际的需求组织业务、然后成立睢宁县国土资源局档案数字化项目部，以我院领导为核心、技术骨干为具体实施人员，正式开始实验阶段的工作，新购进了12台电脑微机，5台高性能A3平板激光扫描仪，一台工作站服务器，设备安装调试完毕。技术部研发人员在与睢宁县国土资源局领导沟通后，确定在档案前期整理拆卷、档案扫描、质量检查、扫描文件管理、后期装订挂接等全过程的协调配合问题，并探讨在高速系统下如何解决某些技术问题。有效测试后，对整体系统流程和配套软件、数据库的性能有更进一步的了解，在项目的运作模式和系统管理等方面积累了更深的经验，同时，也锻炼了一支技术过硬的队伍，为系统的正式运行打下了基础。 项目实施阶段：本项目是一个长期、流程化运作的系统，从建立开始就必须确保能长期高速、稳定运行。在系统的开发与研究方面有一个时间周期，现把工作计划分为以下几个阶段： ①、系统总体方案框架设计： 2014年12月—2015年01月，完成系统总体框架，生成详细可行性分析报告，及相关配套业务标准、各类管理制度。②、系统建立： 2014年12月—2015年01月，系统建立，包括：硬件配置及软件的开发。③、系统试运行： 2015年1月—2015年1月。④、系统正式运行： 2015年2月起，系统正式运行。 4、档案数字化实现的功能 ①档案数字化是档案信息化建设重要内容。档案信息化建设的核心是资源建设。资源建设包括两大方面任务：一是现有馆藏档案的目录数据库建设和馆藏重要纸质档案和照片、录音、录像档案的数字化；二是现行电子文件归档与电子档案管理。 ②档案数字化能有效地保护档案原件。⑴、代替原件使用，保护档案原件。⑵、数字化副本异地保存，输出磁盘、磁带供永久保存。这样可使这些档案资料在出现天灾人祸的情况下不致于遭到毁灭性的破坏。⑶、恢复档案材料模糊褪变的字迹及对污损残缺照片档案的修复。 ③档案数字化能改善档案的利用方式。⑴不再受“孤本”的限制，一份文件可以同时提供给所有需要它的人共享。⑵数字影像文件可以通过计算机局域网或者广域网进行异地传输，使异地调阅利用成为可能。扩大了档案的利用空间，让更多的人们来了解档案，利用档案。⑶“时间”不再受限制，利用者可以随时使用自己需要的文件。档案数字化以后，将已开放的档案上网，这样所有利用者就可以在任何时间上网利用档案信息资源。 [关键词] 数字出版 产业链 产业链主体 功能定位 [中图分类号] G230 [文献标识码] A [文章编号] 1009-5853 （2013） 03-0085-05 1 引 言 作为数字技术与出版实践相结合而产生的新兴产业，数字出版产业在近几年得到蓬勃发展。中国新闻出版研究院公布的《2011—2012中国数字出版产业年度报告》显示，2007—2011年我国数字出版产业的平均增速超过45%，发展势头强劲[1]。数字出版的兴起及快速发展，不仅改变了传统出版业的产业逻辑与经营理念，而且改变了传统出版产业的产业链结构。传统出版产业链中编辑、印刷复制与发行的内涵与功能出现了新变化，出版活动各参与主体的角色与地位也发生了明显改变，一条全新的由数字出版关联企业组成的产业链正在形成。然而，由于数字出版产业刚刚兴起，其产业链仍处于形成与廓清阶段，还存在诸如产业链轮廓不明晰、各环节定位分工不明确、协调发展与合作共赢思路不清晰等诸多问题。有学者指出：“国内电子图书产业链结构还不太清晰，上下游关联度不强，各个环节之间定位模糊，并且都试图成为整个产业链中的主导者。”[2]究其原因，主要是数字出版产业链各参与主体对自身功能定位不明确。可见，要构建结构清晰完整、分工明确、功能健全、协调有效的数字出版产业链，推动产业的健康、快速发展，有必要厘清产业链各参与主体及其功能定位。 2 数字出版产业链主体 出版产业链是“出版关联企业基于出版价值增值所组成的企业联盟”[3]。基于这一认识，可以将数字出版产业链定义为关联企业基于数字出版价值增值形成的企业群落。其中的关联企业即数字出版产业链的主体，是数字出版业务活动的参与者，产业链各环节业务功能的执行方。参与数字出版产业链建设的主体类型多样，主要可以划归为数字出版产品与服务提供商、数字出版技术开发商与平台提供商、数字出版产品与服务分销商三大类。不同类型的产业链主体，其功能定位也不相同。对数字出版产业链各参与主体功能定位的认知，应建立在明确把握不同类型主体的基础之上。 2.1 数字出版产品与服务提供商 数字出版产品与服务提供商，即为数字出版市场开发、生产以及提供数字出版产品及服务的市场主体，大致包括混合型数字出版商、集成型数字出版商和纯数字出版商三种类型。 一是混合型数字出版商，是指同时从事传统出版和数字出版业务的产品与服务提供商，从传统出版商转型而来，熟谙出版编校业务和市场需求，并掌握相当数量的内容资源，具有一定的内容优势。目前，相当多的传统图书、期刊、报纸、音像与电子出版单位在提供纸本出版物的同时也开展数字出版物的开发与生产活动。 二是集成型数字出版商，是从事纸质出版物数字转化与集成业务的产品与服务提供商。它们有的从传统出版商转型而来，比如爱思唯尔、斯普林格；更多是技术开发商出身，通过与传统纸质出版商合作获取纸质出版物的网络出版与传播权，开展数字化转化工作并提供集成的数字出版产品与服务，如清华同方知网、万方数据等。 三是纯数字出版商，是从事单一原生数字出版业务的产品与服务提供商。开放存取领域的BMC、PMC、PLoS、中国科技论文在线、奇迹文库，网络文学出版领域的盛大文学，手机出版领域的数码超智、银河传媒等是较有代表性的纯数字出版商。 2.2 技术开发商与平台提供商 数字出版技术开发商与平台提供商是通过数字出版技术开发和平台提供参与数字出版活动的市场主体。数字出版产业属技术驱动型产业，其发展高度依赖现代数字技术的支持。数字出版技术开发商从最开始就扮演着数字出版产业推动者与产业链组建者的角色[4]，是数字出版产业链重要的主体类型。具体又包括终端设备技术商、数字出版平台技术商和数字出版应用系统开发商三类，三者的身份有重合之处。 一是终端设备技术商。数字内容需要借助计算机、手机、电子阅读器等终端设备进行消费，这类设备的开发商、制造商也就成了数字出版产业链的主体之一。苹果、亚马逊及汉王等是目前国内外较有名的终端设备技术商。 二是数字出版平台技术商。这类平台技术商在进行数字出版平台技术研发的同时，依靠自身搭建的数字内容发布平台开展数字出版与服务业务。清华同方、Adobe公司等技术商是数字出版平台技术商的典型代表。 三是数字出版应用系统开发商。应用系统开发商面向数字出版的共性应用技术需求，开发诸如数字出版编审校系统、数字出版物投送系统、数字权利管理系统等数字出版应用系统。微软、苹果、北大方正等是此类技术开发商的典型代表。 2.3 产品与服务分销商 数字出版产品与服务分销商对应于传统出版产业中的发行商，是利用数字传播或电子商务平台从事数字出版产品与服务分销业务，连接内容与服务提供商和消费者的数字出版市场主体。数字出版产品与服务分销商具体又可分为六类。 一是数字出版物批发商。数字出版物虽然大多以零售方式实现销售，但也有从事批发业务的。例如，英格拉姆（Ingram）、贝克·泰勒（Baker & Taylor）、OverDrive等就是著名的电子图书批发商。 二是数字出版单位自营分销商。绝大部分数据库出版商、在线平台出版商等都利用自身平台进行分销，消费者通过网银、支付宝等结算手段直接下载阅读和使用数字出版产品。 三是电子书店。如亚马逊的Kindle电子书店、巴诺的Nook电子书店以及 CourseSmart、eBookpie、FictionWise等电子商务网站，都是从事电子出版物零售业务的专业电子书店-。 nlc202309022212 四是网上书店或实体书店。亚马逊、当当网等网上书店以及新华书店等实体书店也在分销部分数字出版产品与服务。 五是IT服务商。如苹果通过应用商店、谷歌通过“Google One Pass”数字内容付费系统等也参与到电子书销售业务中。 六是电信服务商。由于有着良好的网络平台优势，国内外不少电信服务商纷纷开展电子书等数字出版物销售业务。例如，中国移动、中国电信、中国联通都在寻求与内容提供商合作，分销数字内容。 3 数字出版产业链主体功能定位 对处于迅速成长中的数字出版产业而言，明晰产业链各参与主体的功能定位，使其分工协作并发挥各自的资源禀赋优势，进而推动产业链建设与管理，具有积极意义。总体而言，数字出版产业链主体的功能主要是依照各自的资源禀赋条件，分别向数字出版产品与服务连续追加不同价值，不断提升产品与服务的价值含量。 3.1 产品与服务提供商的功能定位 数字出版产品与服务提供商作为数字出版产业链的源头，肩负着为数字出版提供内容资源及相关服务的重任。数字出版产业的一切活动都以产品及服务的提供为开展的前提和基础，这是数字出版产业吸引读者、实现产业链价值增值的保证。产品与服务提供商在数字出版产业链中的功能定位主要应体现在内容资源的创新与集成、产品与服务的质量控制、产品与服务形态的创新、版权管理与授权四个方面。 第一，在数字出版产业链中应定位于数字内容资源创新与集成的承担者。一方面，作为出版业赖以生存发展的核心资源，内容对数字出版产业发展的意义不言而喻。内容资源的创新是数字出版产业发展的不竭之源，只有不断提供创新的内容资源，才能保持活力与市场吸引力，赢得市场。另一方面，在数字阅读时代，用户的阅读需求趋于多元化，如何整合各类信息资源并向用户传播，以满足其多元化的需求是内容提供商需要考虑的重要课题。基于此，通过内容资源的不断创新以巩固其在内容资源占有方面的优势，通过对内容资源的集成以形成“规模优势”，就成为数字出版产品与服务提供商获取竞争优势的重要发展模式。盛大文学作为纯数字出版商正是依托其内容资源的创新能力垄断了中国的原创网络文学市场。2010年的法兰克福书展“出版手段演变研讨会”（Tool of Change，TOC ）国际讲堂上，盛大文学首席版权官周洪立作为中国代表介绍了中国数字出版产业链的整体状况，并分享了盛大文学的经验。而中国知网、重庆维普、万方数据和龙源期刊等正是以集成型数字出版商的身份参与产业链竞争，并在各自的市场领域独领风骚。 第二，在数字出版产业链中应作为数字出版产品与服务质量的控制者。在激烈的市场竞争中，企业要求得生存和发展，除了战略选择外，产品与服务的质量控制至关重要。质量不过硬，小则退货赔钱，大则失去消费者，并最终被市场所淘汰。出版产业作为人类文明的主要传播者，内容质量的重要性不言而喻。数字出版时代，产品与服务的任何质量问题都有可能通过网络贴吧、微博、手机短信等途径被无限放大，并有可能导致产品与服务提供商在产业链中败退。因此，提供商要从内容资源策划、组稿、编校、数字化加工等方面加强对产品与服务的质量控制，优化质量，增强阅读体验及享受，提高消费者满意度，从而提升企业价值增值能力。 第三，在数字出版产业链中应定位于数字出版产品与服务形态创新的推动者。除了数字内容资源创新，产品与服务形态创新也是数字出版产业的重要方面。数字出版产业的产品形态从最初的封装型产品，经历了数据库、电子书、手机出版物等多种形态的变化，并仍在不断丰富当中。数字出版产品与服务形态的每一次创新，都会带动一批企业的兴起，同时也会造成一批企业的衰亡。例如，网络出版形态的出现使得20世纪80年代末、90年代初盛行一时的光盘出版企业逐渐被取代；而像Kindle、iPad等终端阅读设备的出现则强烈地冲击了点读机、学习机等终端市场。因而数字出版产品与服务提供商只有持续创新产品与服务形态，才能在数字出版产业链中得以生存和发展。数字出版产品与服务形态创新可以是基于技术进步创造新的产品和服务，同步于从光盘、数据库、电子书到手机出版物等的演变过程；也可以是基于消费者的不同需求，就同一产品提供不同阅读体验的产品形态。中国出版集团在出版《一个村庄里的中国》一书时，就独辟蹊径地策划研发了精编版、完整版、加长版、社交版四种形态的电子书同时在大佳网上发行，这是一次很好的数字出版产品形态创新的探索。 第四，在数字出版产业链中应作为数字版权管理与授权的实施者。如果说技术开发商和平台提供商的优势在于技术和平台，分销商的优势在于渠道和客户，毫无疑问，产品与服务提供商的优势在于所掌握的内容资源及建立在内容资源基础上的对于版权的控制权[5]。这是产品与服务提供商在数字出版产业链中竞争的根本，为此，其应强化自身在数字版权管理与授权方面的功能定位。数字出版产品与服务提供商应建立自身的内容管理系统（Content Management System，CMS），并通过数字权利管理技术（Digital Rights Management，DRM）、数字对象标识符（Digital Object Identifiers，DOI）及相关版权追踪技术等手段进行版权保护，实现数字内容的权利管理。同时，产品与服务提供商应通过建立合理的数字版权授权模式、版权授权费用标准、盗版赔偿标准等，强化对数字版权授权的控制。 3.2 技术开发商与平台提供商的功能定位 数字出版技术开发商作为数字出版产业链最初的组建者和推动者，数字出版平台提供商作为主导者之一，两者均为数字出版产业链的核心主体。它们不仅极大地推动了数字出版产业的发展，同时还推动了传统出版商的数字化进程。它们在数字出版产业链中的功能定位主要体现在以下方面。 一是数字出版技术与平台的支持和创新。一方面，数字出版产业是技术与出版实践结合的产物，传统出版商的数字化转型离不开技术开发商的支持。2011年4月，《三联生活周刊》与CmsTop[6]合作，采用对方的技术方案推出了新改版的《三联生活周刊》在线平台。新平台与旧平台相比，在视觉效果、互动性、使用性能等方面更突出。另一方面，在平台化的驱动下，数字出版产业的发展同样离不开平台提供商的支持。数字内容资源的上传与发布、产品及服务的在线消费、生产与消费的联接等已经越来越离不开平台提供商的支持。我国的数字学术出版，因为有了中国知网、万方数据、重庆维普这三家平台商的介入和支持，才有了目前 “传统内容提供商+平台提供商+用户”的较为稳定的产业链形式。因此，在数字出版产业链中，技术开发商与平台提供商应着重发挥其技术与平台的支持及创新功能。 nlc202309022212 二是产业融合的推动。技术开发商与平台提供商是推动IT业与出版业融合的重要力量。其所具备的技术优势、先发优势和平台优势能够为推动数字出版领域相关产业的融合创造条件，主要表现在：首先，为获取内容资源这一产业发展的核心要素，技术开发商与平台提供商在寻求与传统出版商合作以获得所需内容的过程中，无形中推动了IT业与出版业的融合。其次，作为数字出版产业较早的参与者，技术开发商与平台提供商的发展、利润的实现，必须建立在完善产业链功能以加快产业发展的基础上。为此，它们凭借技术优势和平台优势迫使传统出版商进行数字化转型，并将其纳入数字出版产业链中，从而实现数字出版产业链结构与功能的完善、产业融合进程的推进。2008年，万方数据与中华医学会旗下的医学类核心期刊合作试水STM在线出版，正是技术商和平台商推动IT业与出版业合作、实现融合的实例。 三是资源生产和市场分销。在数字出版产业链“资源+市场”的二元结构中，技术开发商与平台提供商往往以内容提供商身份从事“资源生产”或以分销商身份从事产品的“市场分销”。数字出版技术开发商在产业链中更多地以集成型数字出版商的身份参与产业链建设。它们借助掌握的技术优势，通过提供出版产品数字化加工技术和服务，以及从事内容资源整合、集成发布等活动实现“资源生产”功能。数字出版平台提供商很少单纯地提供平台及相关技术，更多地则是通过搭建数字出版平台参与产品及服务的分销。近几年，中国出版集团、中南出版集团、盛大文学等纷纷搭建出版、分销一体化平台，新华E店、四川文轩九月网、汉王书城、当当期刊网等则重点打造分销平台，这些都是基于“市场分销”功能定位的考量。 四是用户体验与增值服务的提供。提供用户体验与增值服务，是数字出版技术开发商与平台提供商在数字出版产业链中的重要功能定位。一方面，用户体验、增值服务都需经由一定的技术加以实现。比如，为提高不同终端用户的阅读体验，需通过一定的自适应技术自动生成匹配不同终端屏幕的阅读页面；而信息定制及推送等个性化增值服务则需通过相关信息定制技术和信息推送技术加以实现。另一方面，用户体验及增值服务主要通过数字出版平台提供给消费者。比如，爱思唯尔的文献计量等个性化增值服务就是通过其ScienceDirect出版平台提供的。由此可见，用户体验与增值服务的提供需要技术开发商和平台提供商的支持，这也是其参与数字出版市场竞争、提高产业链价值增值能力的要求和重要手段。 3.3 产品与服务分销商的功能定位 数字出版产品与服务分销商在数字出版产业链中扮演着内容提供商与消费者沟通桥梁的重要角色。这一功能有利于扩大读者接触面、促进数字出版产品及服务的销售。“只有吸收尽可能多的经销、零售、营销和其他各种各样的机构与个人网站加入进来共同扩散其产品、服务及相关信息，才能接触到尽可能多的读者和消费者”[7]。数字出版产品与服务分销商在数字出版产业链中的功能定位主要体现在以下几个方面。 一是数字出版产品与服务销售的促进。数字出版时代，产品与服务呈爆炸性增长趋势。面对海量的信息产品，仅仅依靠内容提供商进行产品与服务的销售，不仅不利于扩大消费者接触面和市场范围，也不利于内容提供商专注于内容的创新与质量控制等业务活动。这就需要发挥分销商的作用。数字出版分销商往往具备内容提供商所不具备的开展分销活动的条件，包括技术、人力资源、基础设施、分销经验等，分销商通过资源禀赋能力的发挥，能够促进数字出版产品与服务的销售。 数字出版产品与服务分销商促进销售功能的方式主要有三种：一是通过数字出版平台进行分销。这是最常见及便捷地接触消费者、实现销售的分销方式。消费者通过网银、支付宝等在线结算手段，可以随时随地购买数字出版产品及服务。二是通过手机、电子阅读器等移动媒体分销。部分数字出版产品及服务直接内置于移动终端中，而更多则是通过无线网络在线销售。三是通过网上书店或实体书店分销。 二是资金的及时回收和流转。分销商面对的是产品及服务的最终市场，是实现产品及服务价值的最后一环。分销商需要负责很大一部分的资金回收及流转功能，而资金的及时回笼及正常流转是企业扩大再生产、实现稳定持续发展的重要条件。传统出版业中，由于普遍采用寄销形式，分销商（即传统出版中的发行商）的结算周期长达半年甚至一年，资金很难快速流转。同时，发行商依靠对发行渠道的控制拖欠货款的现象比比皆是。这些严重影响了出版社正常的生产经营活动。而在数字出版产业中，分销商很少与消费者直接面对面交易，而是通过网银、支付宝、手机短信等方式结算，分销商除了留下一定比例的销售收入外，交易结束后其余收入随即流入数字出版企业账户中，资金的回收和流转速度较之以往无疑大大提高。 然而，这一过程中需注意支付工具的安全问题以及收入分成问题。支付安全问题关乎消费者的消费意愿，而收益分成则关乎产业链各方的有效合作，中国移动等身陷分成模式的舆论漩涡正说明了分成问题的重要性。 三是数字出版市场反馈的接收以及与内容提供商、读者间的沟通。虽然数字出版产业链的任一主体都不能忽视市场需求，都要接触、了解市场，收集市场信息及反馈。但是，作为接触消费者与市场的“最前线”，分销商无疑要承担更多市场反馈接收功能。分销商必须通过市场辐射力最大程度地收集市场信息及反馈。对此，一方面要与读者积极沟通，了解其需求与喜好；另一方面，则要将市场反馈信息提供给内容提供商，为后者把握市场需求、与读者进行有效沟通架设桥梁，合作解决市场反映的问题，从而促进产品及服务的销售。 四是多媒体数字内容的集成分销。第九次全国国民阅读调查显示：2011年我国国民图书阅读率为53.9%，仅比2010年增长1.6%，较之1999年的60.4%下降不少；与此相反，数字化阅读接触率增长强劲，2011年较之上年增长5.8%，增幅17.7%[8]。数字化阅读逐渐成为一种趋势，随之而来的则是阅读需求的多媒体趋势，人们更倾向于消费集书、报、刊、影视、音乐等于一体的多媒体产品。这就要求分销商必须集成分销多媒体数字内容，才有可能最大限度地满足读者需求。当当网副总裁易文飞认为：“集成图书、杂志、报纸，甚至音乐和影视的分销平台会成为用户的首选。”[9]淘宝旗下的淘花网就是一家综合性数字内容分销平台，拥有影视、电子书、电子期刊等产品3万余种，依托淘宝网的优势资源为内容提供商和用户打造多方共赢的多媒体数字内容产销平台。 五是数字产品与服务分销解决方案的开发运作。数字出版产品与服务分销商在数字出版产业链中除了直接分销数字出版产品外，为内容提供商提供分销解决方案也应成为其重要的功能定位。分销解决方案在帮助内容提供商实现数字内容及服务快速分销的同时，促进了行业对市场开发和营销经验的积累。比如，美国英格拉姆数字集团（Ingram Digital iGroup）为各类出版商提供数字仓库存储及分销、移动/无线渠道内容传送及零售等分销解决方案，取得了较好发展。 4 结 语 数字出版产业链上各类主体之间的明确分工与有效协作是产业健康发展的重要保证。产业链主体的缺失，各主体功能定位不明确，都将制约数字出版产业的发展。为此，应努力培育数字出版产品与服务提供商、数字出版技术开发商与平台提供商、数字出版产品与服务分销商这三类产业链主体，构建结构完整、明晰的产业链。同时，积极探索各类主体间的协作模式，实现产业链各环节的明确分工与协调发展。这是促进产业链建设与数字出版产业持续健康发展的明智选择。 我们负责过多项广播级和专业级数字演播室的设计、选型和调试。在工作实践中，发现目前各类电视演播系统的建设普遍存在两大难题：一是演播系统环节复杂，规格繁多，如何成功组建功能强大的电视演播系统，从设计、配置到施工，都是技术含量较高的系统工程，而各类应用单位和机构缺乏熟悉演播系统的专业人员，普遍难以胜任这一任务;二是演播系统规格不一，投入较大，但投建单位往往经费有限，如何合理设计，以适量的投入，建成性价比高、适合工作需求的演播系统，同样是另一难题。而由上述问题导致的演播系统功能缺失或投资浪费，是比较普遍的现象。 我们在多项实践中积累了一些经验，也多次为各类机构提供过各种设计思路和建设方案。现将其中的一些基本设计思路和选型经验提供给同行参考。 1 系统设计的基本思路：系统化、均衡性、高性价比 演播系统的设计包括功能配置、系统构架、设备选型及空间布置，其共同的基本要求是系统化、均衡性和高性价比。 演播系统是典型的系统化工程，涉及视频、灯光、音响以及空间、电气和消防等诸多环节，其中又以视频系统最为复杂。演播系统的设计需要从整体性能指标出发，综合考虑各环节的特性和要求，对各环节要素以及各环节之间关系和影响，进行周全的考察和充分的论证，目的是要使演播系统内部各部分，能够组成一个完整和协调的有机结构。其中任何一环节的设计不周，都将影响到演播整体功能的发挥。这需要设计人员有全面的知识、丰富的经验和足够的耐心和细致。演播系统建设实践中，最困难的问题就是工程最后运行调试时，摄制效果不理想，无法达到预期要求，需要反复返工和调整。而其主要原因，还是在于设计时缺乏系统思路和整体考虑。而由此带来的功能缺失或受影响，有时在工程后期是难以弥补的。 同样，从演播系统的功能角度来看，设计和施工中，需要注意各组成环节和设备的性能均衡。演播系统设备多样，规格各异，设计和配置时，应保持各环节和设备性能的均衡统一。一是各设备之间应彼此配备，全面兼容;二是性能指标一致，注意避免因某设备性能不足或性能超标，而导致的整体功能下降或投资浪费。个别设备不兼容、性能“短板”或功能“浪费”都是演播系统建设中最常见的问题。 不仅如此，演播系统的设计应力求做到高效而经济。一是在系统整体设计和设备选型上，应兼具开放性和兼容性，具有灵活的升级和扩展能力，可以根据将来专业发展和实际工作的需要，不断添置更多的最新设备，提升功能和技术指标;二是紧扣实际需求，力求以有限投入，达到较高的性能和效用。比如关键性的数字化专业制作设备可采用著名产商的品牌产品，而辅助设备则考虑配合以价格适中、但性能技术指标出色的兼容产品，两者配合使用，从而具有更好的性价比;三是选用性能可靠、技术先进、应用广泛而口碑较好的主流设备。 2 演播系统的设计和配置 2.1摄录系统的配置和优化 演播系统中, 视频摄像和录像部分系统是最核心环节, 构成和配置也最复杂。以标准的三讯道中小型数字演播系统为例, 其构成如图1所示: 其中包括：数字演播室摄像机3台(图示中 (1) );CCU控制单元3套(图示中 (2) )带三同轴电缆;摄像机监视器3台((图示中 (3) );特切切换台(图示中 (4) );切换台预览和输出监视器(图示中 (5) );数字录像机2台(图示中 (6) );多格式放像机1台(图示中 (7) )。 这种演播系统设计，功能完备，操作简便，具备较好的现场演播和后期编辑功能，是标准化演播系统构架，可广泛应用于传播机构和各制作单位。具体设备上，可有多种品牌和型号选择，比如，以常见的索尼(Sony)公司主流广播电视设备为例，主要设备可进行如下配置： DXC-D55P 3CCD 14 Bit全数字演播室摄像机; CA-D50摄像机适配器; CA-TX50P DXC系列三同轴适配器; CCU-D50P摄像机控制单元; CCU-TX50P DXC系列三同轴控制单元; DFS-800小型数字特技切换台; MSW-M2100P多格式编辑放像机; MSW-M2000P MPEG IMX编辑录像机或DVW-M2000P数字Betacam编辑录像机。 目前广播级数字标清技术是主流，并开始逐步向高清发展。上述设备就是一种全数字化广播级标清演播系统的标准配置，可提供高质量的演播室节目制作平台，满足目前绝大多数演播节目制作的要求。由于广播级设备技术指标高，性能出色，具有较大的适应性。有条件的单位，应以广播级演播设备来构建演播系统，以求性能的强大和功能的完备。 但广播级设备的局限之处就在于价格昂贵，投入较大。上述仅视频部分设备配置，其投入就在160万元左右。如果加上相关配套和支持系统，一个小型的数字化广播级演播系统的投入，将近250万元。对投建单位而言，这一数字将是一个不小的负担。 而随着DV专业拓展技术的进步，主要的广播设备制造商如索尼和松下(Panasonic)公司都推出了性价比较高、基于DV技术的专业级演播设备，并被电视台以及众多学校、科研机构和企业大量采用。从投入经济的角度考虑，如果经费有限，在保证一定的技术指标的前提下，实际投建中，我们建议采取以下方式进行演播系统的优化： 1)演播摄录部分的主要采用专业级设备。目前各大广播电视设备生产厂商都提供有性能较好、技术成熟的专业级摄录设备，如索尼的DVCAM系列，松下的DVCPRO系列，其技术指标接近广播级演播设备，操作方式也类似，可应用于新闻采集、专题访谈、小型演播室拍摄、教学摄像及课件制作等多种用途，性能上完全能够满足大多数制作需要，但价格却相对更低，是各制作机构投建演播系统的较好选择，在大幅降低投建成本的同时，技术指标依然保持较好的水准。 2)采用数字摄录一体机兼顾室外采集和室内演播。不采用标准摄播系统中常见的演播和外采设备分开、各成一体的设计。室内演播时，直接通过摄像机寻像器取景，并由人工操作变焦和对焦，省却复杂而昂贵的外置寻像器、摄像机适配器、镜头控制器和CCU控制单元等设备。这样的配置也更符合非广播机构的实际应用，做到一机多用，节约投入。 同样以索尼公司广播电视设备为例，上述演播系统中，摄像机可以配置DSR-600P或顶级的DSR-650WSPL数字摄录一体机，录像机可配置DSR-1600P或顶级的DSR-2000AP录像机，其总体录制技术指标仍然相当高，能满足绝大多数日常制作需要，但资金投入仅在60万元～80万元左右，功能和价格非常适合各专业制作机构，具有很高的性价比。 不仅如此，由于电子成像技术的进步，基于DV技术的摄录系统的性能有了很大提高，各厂家都推出了一些准专业级DV设备。这些设备集成度高，使用便利，性能出色，价格不高，比较适合广播电视机构和各业务单位日常使用。采用这些准专业DV，同样可以组成高效、经济的演播系统。以索尼产品为例，经费有限、同时对视频技术指标要求一般的机构，可以采用3台HVR-Z5C或HVR-Z7C HDV高清数字摄录一体机，一台HVR-M25AC或HVR-M35C高清HDV数字录像机，一台Anycast Station无限传播工作站加配高清模块，就能组成一个简便灵活、移动式小型高清演播系统。其系统投入仅需25万元～30万元左右，但功能却相当强大，可以广泛使用于多个行业的多媒体应用环境中。 2.2主要支持系统的配置 除视频系统外，一个功能完备的演播系统，还包括音频系统、后期编辑系统、灯光系统、字幕机和提词仪等。 演播系统的音频主要包括节目现场播音和内部通话系统。目前有很多厂商都提供成熟的专业音频设备，如索尼公司就有有线话筒和无线话筒系列、有源数字混音器、监听设备、调音台和内部通话系统;其它如雅马哈(Yamaha)、铁三角和森海塞尔(Sennheiser)也都是常见的品牌，在选择和配置音频系统时，有较大的选择余地。 同时，非线性编辑系统由于功能的日益强大，已经成为音视频节目后期编辑的主要方式。国内开发或移植的非线性编辑系统中，索贝、大洋、奥维迅等都有性能和价格适中的标清非编产品，其视频编缉功能和操作界面、操作方式也大同小异，均是不错的可选产品。而安装有Final Cut Studio系统的Apple MacPro非线性编辑站，功能强大，是广播电视机构首选的非线编辑设备，可在投建演播系统时加以考虑。一套标清非编系统的投入约在3万元～5万元。配置非线编辑系统时，可加配一台数字录放机，用于素材导入和节目输出;也可以通过跳线，直接共享演播录像机。 另外，演播系统中的灯光，也是需要加以认真考虑和细致优化的环节，好在灯光布置和调试并不复杂，在此不再细述。 3 空间安排：开放布局，功能区分 演播系统功能的实现，还必须有合理布局的空间。从建设实际情况看，绝大部分的演播系统都是在已有的固定建筑空间内，进行适当改造的。因此，合理地选择和安排空间，对演播系统的运作尤其重要。而这一点，恰恰经常被忽视。从我们对同类实验室的考察情况看，很多实验室的空间布局都不够理想，主要表现在设计思路上重设备配置，轻空间安排，场地选择有缺陷，设备安放不科学，空间分割不合理，从而导致整个演播系统功能的缺陷和使用的不便。 在演播系统空间安排上，首先应考虑的是场地面积。一般而言，较大的场地面积，能提供更多的演播空间、更广的画面视觉和宽裕的设备安装空间，给演播系统的运作和拓展带来很大的便利，因此，选择演播场地，原则上是面积越大越好。如果过于狭小，将会影响和制约演播系统的实际应用。在实际建设中，一个能支持多人访谈的小型演播系统，占地面积在350m2～400m2为宜。 其次，演播系统的空间，需要一定的层高。因为有大量的专业灯光需要吊顶，加上嵌入式大功率空调，所以选择演播场地的层高原则上也是越高越好。过低的层高，将无法展开大景别的镜头画面和灵活的镜头运动，给实际制作带来不便。小型演播系统的空间建筑层高最好在4.5m以上。另外，考虑到空调系统的安装，尽可能选择顶层或底层的空间。 有了良好的空间条件，还需要合理布局和分割，这是演播系统基建中的主要问题。我们的建议是，采用开放布局、功能区分、集中安放的布局方式，按功能进行合理分割，分为主播区、导播区、编辑区。如图2所示： 其中导播和演播的空间大致按1:2左右比例分割，常见做法是中间用钢化玻璃隔断，便于演播时现场监控。主播、导播和编辑各功能区布局合理，既相对独立，又彼此关联，是一种比较合理的空间布局。另外，在实际布局时，从声学角度考虑，尽量不要分割成正方形空间。 需要特别提示的是，演播系统的电气和消防环节是保证整个系统安全运行的前提和基础，同样需要在设计和施工中给与特别重视。演播系统中的演播灯光和空调都是大功率设备，峰值耗电量很大。一般一个配置完备的小型演播系统全功率运作时，其峰值功耗可达45～50kW。在实际投建时，需要根据具体配置，详细地加以测算，并给与一定的负荷冗余，确保其负荷和冗余在电路系统的安全承受范围之内。比较好的做法，是在建设时为演播系统铺设专用电路。另外，如果没有条件投建先进的气体消防系统，至少应该配置足够的干粉灭火器。 演播系统的设计和建设是一项综合的复杂系统工程。要达到高效而经济效果，建设一个功能全面、高性价比的演播系统，其中科学的设计、合理的配置和周全的安排，是成功的关键。以上的种种设计思路和优化方案，是工作经验的一点总结，供同行参考。同时，广播技术正处在飞速发展和不断变化之中，我们也希望在彼此交流中，能有不断深入的了解和进步。 摘要：专业级多用途数字化演播厅的设计应遵循系统化、均衡性、高性价比的思路, 在合理构架演播系统、保证功能和技术指标的前提下, 在设备的选型和配置上, 根据使用目的, 有多种选择。本文为常见的演播系统的设计和设备选型难题提供一种参考设计和多种选型方案。 关键词：数字化,演播系统,摄像设备 参考文献 [1][美]RonaldJ.Compesi.电视制作手册[M].《电视制作手册》翻译小组译.北京:北京广播学院出版社, 2004:15-21. [2][美]彼得.沃德.演播室与外景摄影[M].刘羽译.北京:中国传媒大学出版社, 2004:24-52. [3][日]索尼公司.产品信息-演播室系列[EB/OL].http://pro.sony.com.cn/productinfo/cc/7454.htm. [4][日]松下公司.产品中心-广播电视设备[EB/OL].http://panasonic.cn/products/pro_av/broadcast/. [5][日]索尼公司.产品信息-DVCAM系列[EB/OL].http://pro.sony.com.cn/productinfo/cc/7449.htm. 1 系统总体方案设计 本设计采用模块化设计, 系统的整体方案框图如图1所示。 系统由单片机、控制按键、LCD12864、收音模块、电子钟、存台部分、测温系统及功放电路等组成, 通过单片机最小系统驱动和控制子模块, 构成一个可调、存台, 显示当前频率、时间、温度的多功能数字收音机。 2 系统硬件模块设计 2.1 控制模块 控制模块是设计的核心, 控制各个功能模块数据的读入、处理、输出, 使各个模块连接在一起组成一个有机整体。控制模块主要由STC89C52单片机和外围电路组成的最小系统。单片机最小系统包括开关指示电路、复位电路、时钟电路、IO口连接电路组成, 2.2 TEA5767模块 采用TEA5767实现集成收音机模块。RF接收频率范围是76~108MHz, ;双声道音频输出的电压约在60~90m V, 带宽为22.5k Hz。具有高灵敏度的低噪声放大器、自动增益控制的性能, 使用更加方便。可以采用32.768k Hz的晶体振荡器产生参考时钟。TEA5767模块电路其中, scl和sda分别为收音模块与单片机的接口, 遵循I2C总线协议, 通过I2C来获取中频计数器值与接收的各种信号的电平, 以便于进行自动调谐;output为左右声道的输出端口。 实际使用的天线一般为波长的1/4时接收的信号强度较好, 通过功率放大出来的声音最清晰, 天线长度的计算公式:l=λ/4c/f/4 其中:λ为接收频率所对应的波长, c为光在真空中的传播速度, f为所接收的频率。 本设计选取100MHz为计算天线长度的频率: 2.3 温度采集模块 温度传感器DS18B20具有体积小, 抗干扰能力强, 精度高, 附加功能强等特点, 采用该芯片构成温度采集模块。DS18B20的引脚DQ通过一个上拉电阻与单片机的P2.0连接。 2.4 数字钟模块 DS1302是采用涓流充电的时钟芯片, 通过SPI串行接口与单片机89C52进行通信, 提供年、月、日、时、分、秒、星期的时间信息, 根据实际情况每月的天数和闰年的天数可自行调整准确。DS1302的典型应用。 clock2为芯片外接的32.768k Hz晶振。为了防止掉电使得时钟不准确, 可以外接电池BATTERY, 当掉电时, 可通过外部电池继续供电, 从而保证时间准确。 2.5 按键模块 采用一个四按键的独立键盘, 按键key0用来指示液晶光标指向的地址, 每按一次换一个地址, 配合按键key1, key2调整时间的年、月、日、星期、时、分、秒, 单独按下key1或者key2可调节频率, 按下key1频率上加, 按下key2频率下减, 范围从87.5MHz~108MHz, 步进为0.1MHz。key3控制存台或者读台, 搜到一个频道后按一下key3则可以存储当前的电台, 最多可存储10台, 按一下key0, 再按key3为读台, 每按一次可根据存台的先后顺序读出存储的电台频率。 2.6 存储模块 24C02与单片机的接口非常简单。CE0, CE1, CE2为器件地址线, MODE为写保护引脚, SCL, SDA为二线串行接口, 符合I2C总线协议。 2.7 功放模块 TEA5767采用的是单声道音频输出, 输出信号微弱, 需要经过功率放大。本设计采用功率放大芯片TDA2030, 电路简单并能够很好的实现功率放大, 提高驱动能力。R/L_out与收音模块的左声道或者右声道连接, 通过Rw1可以调节音量, 音频放大电路的放大倍数通过Rw2可以调节。 3 程序设计 3.1 主函数程序设计 主函数调用初始化函数后, 由一个循环不断进行按键扫描、频率和时间的读写、刷新显示。 3.2 频率调节程序设计 对芯片寄存器进行操作的关键是设置接收频率, 接收频率设置参数可以通过以下式子得到: 其中, FRF:接收频率 (k Hz) ;FIR:中频 (TEA5767为225k Hz) ;FREFS:参考频率 (由TEA5767外接晶振而定) 。 3.3 时间调整程序设计 按键Key0为复用功能键, 第一次按下则进入时间调整函数, 以后每按一次key0计数变量自加1次, 液晶上光标会移动到对应年、月、日、星期、时、分、秒的位置, 光标完整地走完一圈后自动退出时间调整函数;按键key2为对应要调整的时间加一键, 每按一次时间值加1;Key3为减1键。 4 结论 采用8位的微控制芯片STC89C52来控制数字收音机模块TEA5767, 结合按键调频控制、存台读台、液晶显示、功率放大, 以及外加功能温度检测、电子时钟设计, 构成了一个多功能的FM收音机系统。该系统具有电路简单易懂、体积小、易操作的特点, 且收音机具有频带宽、抗干扰能力强、音质清晰的优点。 参考文献 [1]林锋, 孙军.应用TEA5767的调频收音电路设计[J].微计算机信息, 2005 (2) . [2]黄燕宇.TDA2030在单电源供电音频放大电路中的应用[J].硅谷, 2010 (8) . 在原来的电力系统中,高低压配电柜中往往要安装各种各样的机械式仪表(如电度表、电流表、电压表等)以实现对电力系统的监视,并有专人每隔一段时间到所有仪表点进行手动抄表,为将来的数据分析和处理提供数据基础。这样的工作方式,由于安装了大量的种类复杂的仪表,而大大提高了生产运行成本和人力成本,且工作效率低下,容易出现记录失误。 随着计算机科学技术的发展,计算机在电力监控领域中得到了越来越广泛的应用。使用多功能网络电力仪表(以下简称“多功能表”)代替机械式的电力仪表已成了工业自动化的大趋势。由于多功能仪表不但可以一表多用,而且可以通过其通信接口来实现上位机或者手持编程器对仪表的编程设置、数据采集等功能,所以使用多功能网络电力仪表能够在很大程度上减少人力成本,降低运行成本,并且可以极大地提高工作效率。 本文介绍的多功能表主要针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦的电力监控需求而设计,具有极高的性价比。同时该表具备完善的通信联网功能[1],非常适合于实时电力监控系统,其既可以在本地使用,也可以通过现场总线组成高性能的遥测遥控网络。 1 系统特点 此多功能表主要基于TERIDIAN公司的71M6513芯片而设计,它能高精度地测量所有常用的电力参数,如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等。它采用三个LED数码管来分屏显示各个仪表测量参数和电网系统的运行信息。仪表面板则带有四个可编程设置按键,用户可现场方便地实现显示切换、仪表参数编程设置等功能,操作控制简单灵活,体现较高的人性化设置。 此多功能表作为一种先进的智能化、数字化的电网前端采集元件,可广泛应用于各种控制系统,如能源管理系统、变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能型配电盘、开关柜、发电机组系统等,在成本低廉、性能卓越的前提下,同时具有安装方便、接线简单、维护方便、工程量小等优点。 1.1 主要功能 本设计方案中多功能表其主要功能有: (1)三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能、开关量输入状态等系统电参量的分屏实时显示;(2)4位密码验证系统,密码设定范围为0～9 999;(3)标准半双工RS485通信接口,符合标准MODBUS-RTU通信协议;(4)有功电能、无功电能脉冲输出功能;(5)3输入4输出的开关量输入输出功能;(6)电路具有实时时钟功能。 1.2 显示精度 下面以电压量程为AC 400 V、电流量程AC 5 A为例进行介绍,各电气量的测量结果如表1所示[2]。 1.3 系统设置参数 系统的接线方式为3 P 3 L(三相三线制)或3P4L(三相四线制);电压量程为AC400 V或AC100 V;电流量程为AC5 A或AC1 A;PT(电压互感器)变比为1～9 9 9 9,步距为1;CT(电流互感器)变比为1～1 400,步距为1;通信地址:1～245;波特率选择为4.8～38.4 kbit/s可调;电压阀值报警为过压100%～120%可调,欠压70%～10 0%时可调;电流阀值报警为过流100%～120%时可调。 2 硬件构成 就系统总体而言,此多功能表是一个标准的信号采集与处理系统。它以数字信号处理器为核心,通过对模拟信号进行检测与处理,来获取电压、电流、频率信号,并做进一步的分析和计算,来得到其它所需的各种信号有效值,最后通过LED数码管的形式显示出来。 数字式多功能网络电力仪表硬件主要包括电压和电流信号检测、微处理器、信息显示、操作按键、数据通信、电能脉冲输出、实时时钟、EEPROM模块、开关量输入输出和电源等模块组成,如图1所示。 1)电压和电流信号检测。采用高精度电压、电流互感器和采样电阻配合来实现。电流互感器采用5 A/2.5 mA精密互感器,精度为0.1%。电压互感器采用额定电流比为2 mA/2 mA的精密互感器,精度也为0.1%。系统成型后也可将电压互感器改用多个分压电阻组合来完成,电流互感器则改用康铜丝来实现,这样在元件成本上又是一大突破,其与前者区别在于对71M6513芯片的内置电能计量模块进行数据校准时必须额外地通过算法,精心修正其相位角及各参数补偿等设置。而前者在数据校准时则只需完成功率误差校准和电压电流小信号补偿即可。 2)电源模块。采用开关电源的模式,主要功能是为系统提供电能。它包括3路输出,即+5 V主电源、+5 V隔离电源、+3.3 V电源等,其中+5 V主电源用于系统运行,+5 V隔离电源用于通信,而+3.3 V电源则用于芯片运行。整套电源基本要求为+5 V主电源功率不低于4 W,+5 V隔离电源功率不低于1 W,模块纹波低于70 mV。同时配有两路掉电保护电路,在系统电压过低或者断电时,由与电路信号相连的芯片比较器端口产生报警标志,从而由系统进行掉电操作。 3)EEPROM模块。通过I/O口模拟IIC总线驱动,并采用了铁电的FM24CL04存储器来完成该EEPROM的读写功能。 4)实时时钟。71M6513芯片内置有RTC实时时钟模块,进行正确设置后即可用来为系统提供准确的日期和时间信息。 5)信息显示。采用三个高亮度数码管来显示系统中的各种信息,并配合一定的LED指示灯来显示系统状态信息。 6)操作键盘。设置4个操作按键,即设置键、向上键、向下键、确认键等,来实现各种操作控制功能。为了便于系统进行按键处理,采用了行键盘(即每个按键对应一个MCU的输入口)。 7)数据通信。芯片内置UART模块,通过MODBUS-RTU通信协议,来实现与现场总线网络的互联。 8)微处理器。由于多功能表对数据计量要求较高,故需要采用高性能微处理器或者电能计量芯片配合普通芯片来实现。而本系统则采用了TERIDIAN公司的71M6513芯片作为该多功能表的处理内核。此款芯片配有64 KB FLASH、7 KB RAM,同时配置了51的内核、RTC模块和IIC总线,最重要的是其内置了一个带有21位Δ-ΣADC和32位计算引擎的电能计量模块,为本系统各电参量的高精度实现提供了保障。 9)开关量输入输出。由于芯片I/O口的数量有限,该多功能表在硬件上选用了飞利浦公司的PCF8574芯片作为附加元件,主要实现了I/O口的串联改并联的功能,通过三个系统I/O口来模拟两个数据端和一个时钟端。系统通过对该芯片进行数值读写来完成对开关量输入输出信息的采集和控制。 3 系统软件结构 该多功能表软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好。同时实行模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪,而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。 该表的软件结构主要包括主程序模块、系统配置与设置模块、常规电参量数据处理模块、电能计量模块、LED和键盘模块、数据通信模块、EEPROM读写模块、开关量输入输出模块等。软件系统的组成框图如图2所示。以下将根据软件框图对各个模块作简单介绍。 主程序模块为整个系统的整体构架,所有子程序应用结果最终都将汇总于此程序。该程序在关闭总中断使能后,首先调用了系统参数初始化的模块程序,随后开启需要应用的T0、T1等功能块的中断使能和总中断使能。然后开始进入本系统的程序主循环,在主循环之中,首先对接线方式选择、电压量程选择、电流量程选择进行了判断,其次分别调用了频率监测相选择程序、A/D转换数据处理程序、电压电流功率单位和小数点换算程序,随后对系统参数是否重载、波特率是否更新、通信接收数据是否重载、电能数据是否更新、电能是否清零、显示数据是否进行1 s更新等选项进行了判断和处理。图3为主程序的流程图。 E E P R O M读写模块的软件实现则主要通过对I/O口编程来模拟I I C总线驱动程序,完成系统对EEPROM的读写功能,从而实现系统对所有配置数据、校准值数据和电能数据的掉电保护功能。 电能计量模块的软件实现则首先通过模拟输入口、21位Δ-ΣADC和32位独立计算引擎获得当前的电能相关电参量值,使得其他模块可以调用这些数据来实现相应的信号和数据分析功能,其中相关电参量主要包括电压、电流、频率、有功(无功)功率、功率因数、有功(无功)电能等。并向电能计量芯片中写入设置值(如配置和校准参数),最终实现电能计量相关的所有功能。 以下列举三相四线情况下部分电参量算法: 电压:;电流:;频率:;有功功率:PW=ws×Po;无功功率::Q=var×Po;功率因数:。其中:vx表示电能计量模块得到的各相电压初始值;ix表示电能计量模块得到的各相电流初始值;fr表示电能计量模块得到的频率初始值;ws表示电能计量模块得到的有功功率初始值;var表示电能计量模块得到的无功功率初始值;Vrms表示电压有效值换算系数;Irms表示电流有效值换算系数;Fre表示频率有效值换算系数;Po表示功率有效值换算系数;Ibx表示电流值的线性偏移量。 在信息显示模块中,LED显示通过I/O口来实现与芯片内核的连接,系统通过对芯片I/O口的操作来间接地操作LED显示的切换。同时运用芯片定时器来实现显示时序控制和屏幕刷新控制。 键盘处理模块也是通过芯片I/O口连接的,系统通过对I/O口的扫描取值判断来实现键盘对系统的操作。同时利用定时器来实现按键去抖动中的延时。 系统设置与运行显示模块的功能是通过菜单界面的形式显示系统设置信息和系统运行状态信息。本模块功能的实现须与显示模块、键盘处理模块配合协调完成。在运行显示状态时,系统通过向上、向下两个按键完成电压显示、电流显示、功率及功率因数显示、频率显示、开关量输入、无功电能显示和有功电能显示等页面的切换。图4为仪表手动编程流程图,说明了密码验证模式、设置显示模式、编程模式的菜单之间的相互级联切换方式。 数据通信模块运用了基于标准Modbus-RTU通信协议的R S485通信(可以根据需要增加其它通信协议),并在完成常规通信读写功能的同时,嵌入了CE校准数据的写操作。 开关量输入输出模块主要基于飞利浦公司的PCF8574芯片,系统通过对该芯片进行数值读写来完成对开关量输入输出信息的采集和控制,其中开关量输入信号的体现形式主要为LED显示和通信读功能,开关量输出信号的控制方式主要为手动设置和通信写功能。 4 结语 由于采用了电能计量芯片与51单片机内核相结合的71M6513芯片,使得本文所介绍的多功能网络电力仪表在元件成本上、系统结构上和仪表精度上均大大优于市场上流行的采用DSP芯片或者独立电能计量芯片与单片机相结合而制作的多功能表。本表在经过本公司大量的生产实践及拓展开发后,见证了其模块化设计的优越性,也验证了其控制系统的稳定性和高精度特性。在日趋完善的电力监控系统中,该多功能表凭借其出色的特性及低廉的价格,必将拥有优越的市场前景。 参考文献 [1]吕利昌,肖志勇.电子式多功能电能表的设计与实现[DB/OL].[2009-04-05].http://www.eaw.com.cn/news/display/article/14481. 针对模拟正交信号源的不足,本文拟采用基于FPGA的结构化设计方法,设计一种程控多功能数字化I/Q信号发生器。不仅能产生数据率灵活可调的正弦波、矩形波、三角波和随机波信号,还能高速回放接收机采集到的I/Q数据,为测试装备实时获取I/Q信号和进行数据分析提供了保障。 1 整体设计 基于高速数据的传输特点和本设计使用的技术手段,选用Vertex 6系列的FPGA芯片XC6VCX240T作为硬件系统的总体控制中心。系统逻辑设计主要包括负责与上位机通信的PCI-E通信模块,基于双口RAM的读写控制模块和基于DS90CR483A芯片的LVDS数据发送模块。 系统上电工作后通过人机交互式界面选择工作模式,在数据生成模式下,用户通过触摸屏配置输出波形和采样点数等信息,由上位机软件调用相应的波形函数生成I/Q波形数据,并将频率控制信息写入基址寄存器BAR中;在数据回放模式下,计算机直接读取系统硬盘中的I/Q数据,并将数据和配置信息输出给PCI-E通信模块。PCI-E通信模块主要完成对波形数据和配置信息的高速传输,同时根据数据缓存模块的空满状态调整数据传输速率。RAM读写控制模块主要通过对双口RAM的读写操作完成对波形数据的缓存。在检测到双口RAM中有数据写入后,LVDS发送模块发起对双口RAM的读请求,将波形数据读出,并按照DS90CR483A芯片接口协议以8路差分信号的形式将数据发送给测试装备。系统中各模块的工作时钟由DCM时钟管理器提供,保证了系统时钟的高精度和一致性。整体设计框架如图1所示。 2 硬件设计 2.1 PCI-E通信模块设计 PCI Express总线是在传统总线基础上发展起来的第三代高性能IO总线,它最大的特点是采用了点对点的高速串行通信模式,与PCI并行总线相比,PCI-E 2.0单通道传输速率可达5.0 Gbps,极大地提高了系统带宽和数据传输速率。本设计中I/Q波形数据通过PCI-E总线进入信号发生器的数据缓存区时,总线上的数据被封装为数据包,然后经过物理层、链路层、事务层(TLP层)和应用层[3]等各个层次发送出去,这四个传输层组成了PCI-E的接口协议层。 Xilinx公司在Vertex 6中将PCI-E接口协议固化为IP硬核,该IP核实现了PCI-E物理层和链路层的传输协议,用户只需要按照TLP传输层和应用层协议编写逻辑代码对TLP包进行解析即可[4]。在TLP包中,包头是TLP最重要的标志,包含了当前TLP的总线事务类型等重要信息,是数据解析的依据。本设计中TLP包头由3个双字组成,其中第一个双字中保存通用TLP头,其他两个双字保存数据请求类型和数据地址,每个TLP包内存放128位有效数据。TLP包头格式如图2所示。 使用ISE软件例化PCI-E GEN2.0 IP核时,将用户逻辑数据位宽设置为128 bit,输入参考时钟设置为250 MHz,传输链路设为x4,每条链路传输速率设为2.5 Gb/s。逻辑设计部分通过构建数据接收模块对TLP包进行解析和排序来获得I/Q数据及相关配置信息,接口原理图如图3所示。 在图3中,DMA控制模块是解析TLP数据包的核心部分,该设计主要通过DMA接收状态机来实现。当上位机软件发起一次DMA读操作时,DMA接收状态机在DMA_RD_DATA和DMA_RD_WAIT之间不断跳转,并根据接收到的TLP数据包包头信息进行判定。若判定结果为有效数据包,则将分离出来的数据送入RX_FIFO进行缓存;若为无效数据包,状态机则跳入WAIT状态,当接受完一次DMA数据时状态机跳入IDLE状态。该IP核设计使用了6个32位的基址寄存器BAR0~BAR5,用于配置IO基址空间和内存操作基址空间,并实时传递着RAM缓存模块的空满状态和写结束地址。 2.2 RAM读写控制模块设计 RAM读写控制模块主要负责对双口RAM的读写操作。Vertex 6芯片内部嵌入了丰富的块RAM资源,通过调用Block Memory Generator存储管理器可将其封装为单口RAM、伪双口RAM和真双口RAM[5]。鉴于PCI-E接收模块的输出信号位宽为128 bit,输出时钟为250 MHz,本设计将RAM资源封装为入口位宽128 bit,深度为2 048,出口位宽32bit,深度为8 192的伪双口RAM。 在数据生成模式下,当检测到缓存FIFO非空时,由时序控制逻辑将一个周期的I/Q数据逐位写入RAM中;读取数据时,先判定频率控制寄存器中的末位地址信息,然后从地址0开始逐位寻址,循环读取I/Q数据。在数据回放模式下,将RAM写地址乘以4后与读地址做差值运算,当处于同一循环中的地址差值大于1 000时缓存模块进入BUSY状态,该状态由基址寄存器反馈给上位机可暂停数据传输,避免数据溢出。设计中通过编写状态机控制着对双口RAM的读写操作,程序仿真图如图4所示。 2.3 LVDS发送模块设计 LVDS发送模块主要通过配置LVDS接口芯片将32位并行I/Q数据转换为差分信号发送给测试设备。为了与当前数字化接收机对接,设计选用了TI公司推出的DS90CR483A LVDS接口芯片。该芯片在物理层上采用8路并行的LVDS通道传输数据,1路LVDS通道传输随路时钟,数据接口位宽为48位,接入时钟范围为33~112 MHz,数据带宽达5.38 Gbits/s。如该芯片不仅具有高速、多通道的传输特性,还使用了预加重和DC平衡技术,具有较强的抗电磁干扰能力[6]。LVDS接口转换原理如图5所示。 本设计中每帧I/Q数据位宽为32位,按照DS90CR483A接口协议,设备发送数据时首先为32位有效数据添加校验信息和有效标记,将其扩充为48位数据,然后以DCM时钟管理模块输出的100MHz时钟为基准对数据进行编帧,将其转换为8路差分数据流。系统在输出数据的同时将100 MHz随路时钟以差分方式传送给接收设备。数据帧格式扩展示意图如图6所示。 3 软件设计 软件设计部分主要完成I/Q波形数据生成、波形切换和采样点数设置等任务。由于I/Q信号是对基带信号的分解,I信号表示基带信号的同相分量,Q表示正交分量,二者相位相差90°,信号分解形式如式(1)和式(2)所示[7]。 式中a(t)和Φ(t)分别表示S(t)的标定系数和相位。 当用户选择输出波形并设置采样点后,上位机软件调用相应的库函数并按照采样点数将波形数据产生到计算机内存中。PCI-E总线将波形数据以DMA的方式下发到缓存FIFO中,同时将采样点数写入基址寄存器。系统输出信号频率fo如式(3)所示。 式(3)中N为输出波形采样点数,同时作为RAM模块的读结束地址,fc为RAM读时钟,设计选用100MHz。系统通过人机交互式界面输入配置信息,以正弦波为例的波形配置窗口如图7所示,其中横坐标表示产生到内存中的采样点数,纵坐标表示电压幅值。 4 测试结果分析 本设计中每帧I/Q数据数据位宽为32 bit,其中I数据和Q数据各为16 bit。双口RAM的最高存储深度为8 192个采样点,由于LVDS发送时钟为100MHz,根据奈奎斯特采样定理可知当采样点数设置为4时输出波形频率最高,约为25 MHz,当采样点数设置为8192时信号频率最低,约为12.2 k Hz。系统满载工作时,最高数据率可达400 MB/s,满足大容量存储设备的数据回放需求。将采样点数设为1 000,使用罗德与施瓦茨公司生产的AMU200作为被测仪器,该仪器能接收波形数据并将其转化为I/Q模拟量输出。测试平台和示波器测试结果如图8和图9所示。经测试,系统输出波形信噪比和频率偏移均很小,数据率稳定,符合设备测试需求。 5 结束语 本文介绍了一种基于FPGA的程控多功能数字I/Q信号发生器的设计方法。具备多种信号发生功能,输出波形切换时间短、精度高,能通过设置采样点数实时控制输出信号频率,能对大容量存储设备进行I/Q数据回放。经实测该I/Q信号发生器功能稳定,满足对中频数字化接收机的测试需求,具有很高的实用价值。 摘要：针对雷达、导航、军用通信等装备系统中对高速I/Q数据的测试需求,结合中频数字化接收机的数据传输特点,设计了一种基于FPGA的程控数字I/Q信号发生器,集I/Q数据播放和数据生成等多种功能于一体。采用人机交互式界面对输出信号类型、信号频率、采样点数进行配置,解决了传统模拟信号源中波形切换不灵活的问题。结合PCI-E串行总线传输技术、基于双口RAM的数据缓存技术及LVDS数据传输技术实现高速数据通信。经实际测试,该多功能信号发生器不仅能产生最高100 MHz采样率、400 MB数据率的正弦波、方波、三角波和随机波等I/Q信号,还能高速率回放雷达接收机采集到的I/Q数据,为某航天数据探测装备提供了良好的技术支持。 关键词：I/Q信号发生器,PCI-E,FPGA,LVDS发送器 参考文献 [1]何勤,束永江.一种通用中频数字化接收机的实现.现代电子技术,2009;32(11):94-97He Q,Shu Y J.Implementation of general IF digital receiver.Modern Electronics Technique,2009;32(11):94-97 [2]何松华,牛丽方,张军.线性调频宽带PD雷达的数字IQ处理方法研究.计算机工程与应用,2012;48(19):122-125He S H,Niu L F,Zhang J.Study on digital IQ processing method of linear frequency modulation wideband PD radar.Computer Engineering and Applications,2012;48(19):122-125 [3]张彪,宋红军,刘霖,等.基于PCIE接口的高速数据传输系统设计.电子测量技术,2015;38(10):113-117Zhang B,Song H J,Liu L,et al.Design of high-speed data transmission system based on PCIE interface.Electronic Measurement Technology,2015;38(10):113-117 [4]李木国,黄影,刘于之.基于FPGA的PCIE总线接口的DMA传输设计.计算机测量与控制,2013;21(1):233-235Li M G,Huang Y,Liu Y Z.Design of DMA transmission with PCIEbus interface based on FPGA.Computer Measurement&Control,2013;21(1):233-235 [5]徐文波,田耘.Xilinx FPGA开发实用教程.北京:清华大学出版社,2012:233-235Xu W B,Tian Y.Xlinx FPGAdevelopment and application.Beijing:Tsinghua University Press,2012:233-235 [6]孟令军,张国兵,王宏涛,等.基于FPGA的LVDS高速差分接口应用.化工自动化及仪表,2010;37(5):94-96Meng L J,Zhang G B,Wang H T,et al.Application of LVDS difference interface based on FPGA.Control and Instruments in Chemical Industry,2010;37(5):94-96 日前央行发放了第四批第三方支付牌照中，最引人关注的是首次出现的“数字电视支付”业务。昆明卡互卡科技有限公司、上海亿付数字技术有限公司、银视通信息科技有限公司和北京数码视讯软件技术发展有限公司四家公司获得了“数字电视支付业务”的许可。有业内人士表示，电视支付将成为新的金融自助支付渠道。据了解，获得“数字电视支付”业务牌照的企业正在和不少电视机生产厂商合作，全面铺开具有支付功能的智能电视。其功能主要为电视用户提供双向电视购物的服务。比如现在的电购物节目，主要还是以展示产品为主，支付环节还比较滞后，可能要货到付款或银行转账。而有了电视支付之后，用户看到喜欢的东西就可以直接在电视上进行支付了，只要带银联标识的卡就能支付，这从一定程度上也留住了电视购物的用户数，形成及时交易，这对电视购物行业的发展将会起到较大的促进作用。 华数数字电视创立“杭州数字电视模式” 华数数字电视传媒集团有限公司是杭州市数字电视发展的运营主体，浙江省数字电视发展的省级主体。华数在推动有线电视数字化发展的过程中，创新了数字电视的发展模式，在全国首创了交互数字电视，以及交互数字电视的信息化应用，将数字电视拓展到“新网络、新通信、新传媒、新信息应用”的数字化产业发展领域，形成了在技术创新、应用创新、商业模式创新等多方面的综合优势，在业内创立了数字电视发展的“杭州模式”，并快速推进杭州有线电视数字化整体转换，取得了良好的社会效益和经济效益。华数交互数字电视除提供国内频道直播服务、数字广播节目以及付费频道服务外，紧密结合百姓需求，对视频服务实施产品化包装和专业化消费引导，构建了涵盖影视、新闻、娱乐、体育、人文等個性化节目内容的大型视频自主点播服务平台，推出全国首家高清影视点播，从而彻底改变了传统有线电视被动收看的收视方式，为广大百姓提供了海量内容、自主点播的全新数字电视平台。 时尚欧洲 精彩呈现 《世界地理》频道《欧洲大观》栏目正式开播 6月16日，《世界地理》频道与德国之声共同合作开办的《欧洲大观》栏目在《世界地理》频道正式开播。这是一档介绍当代欧洲人文地理的节目，以明快的节奏和流畅的镜头，聚焦当今欧洲各个国家及各个领域的最新发展。节目时尚，内容丰富，包括“美食”“设计”“时尚”“运动”“建筑”“旅游”“音乐”等不同主题系列。力图向观众传达欧洲开放的思想和它多样化的价值观，用他们的新概念、新观点启发中国观众。栏目每周六晚7:30首播，周日早 9:30重播。原文配音，呈现纯正欧洲。 1 人机工程学理论 人机工程学是从20 世纪50 年代开始迅速发展起来的一门新兴的边缘学科, 它是以人的生理、心理特性为依据, 运用系统工程的观点, 分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用, 为设计操作简便省力、安全舒适、人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统, 提供理论和方法的科学。人机工程学是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学及工程学等学科的研究方法和手段, 综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。它的研究内容和应用范围极其广泛, 在各种产品设计、系统设计等设计阶段必须用系统的方法考虑人机工程学。 “人—机—环境”系统的思想是指导多功能运动轮椅总体设计的核心。在“人—机—环境”系统中, “人”是指运动员, 对应为残疾人使用者;“机”对应为运动员操作控制的对象, 即多功能运动轮椅, “环境”对应为影响运动员驾驶和乘坐行为的作业空间。多功能运动轮椅中的人机工程设计主要研究“人—多功能运动轮椅—环境”系统中的运动员、运动员操作控制的对象、作业空间三要素之间的相互作用和相互关系。 2 多功能运动轮椅的人机工程学研究 2.1 运动员坐姿的生理学特征 坐姿是轮椅运动员的主要工作姿势, 运动员的不正确的坐姿或者不合理的座椅设计会使运动员容易产生疲劳, 甚至会给身体造成无法恢复的永久损坏。坐姿驾驶状态下, 与座椅设计合理程度直接相关的几个受影响人体部位为腿部、臀部、腰部以及颈部等。 2.1.1 腿部 影响腿部的因素主要有座面高度和座面前沿高度两项。座面过高时, 腿部肌肉得不到充分放松, 血流下沉, 会造成腿部酸胀。座面前沿过高或者过于靠前会压迫大腿下侧的血管和神经, 造成血流不畅和麻木感。 2.1.2 臀部 对于臀部的影响主要来自座面。平而硬的座面使压力集中在坐骨结节下面的臀部肌肉, 时间长了会造成坐疮。太软的座面会使臀部陷的太深, 使压力从最主要的支撑点坐骨结节转移到臀部四周的肌肉, 造成肌肉的酸痛。 2.1.3 腰部 不良的坐姿对腰部的影响最大, 会造成椎间盘突出和腰部肌肉劳损等疾病。腰部挺直的坐姿对脊椎骨十分有利。而腰部挺直的坐姿会造成腰部肌肉的疲劳。当躯干向前弯曲时, 腰部肌肉比较松弛, 但脊柱的弯曲会造成椎间盘内外压力不均匀, 形成压力梯度, 严重的会造成坐骨神经极度疼痛。比较有效的方法是使躯干交替的处于两种姿态, 这对两者都有好处。 2.1.4 颈部 躯干过分前倾或是过分后倾会使头部的重心移出颈部的范围, 加重了颈部肌肉的负担。除上述几点外, 长时间保持坐姿会使腹部脂肪堆积, 脏器功能下降, 进而造成整个体制下降。经常改变姿态对人的各个部分都是有利的。 2.2 运动轮椅的作业空间设计分析 1) 作业空间设计必须从人的要求出发, 这是保证运动员安全、效率、舒适的最基本的原则。 2) 运动员和操作部件的位置关系, 应根据人体生物力学、人体解剖学和生理学的特性, 遵循便于运动员迅速而有效地进行运动的原则, 重要和常用的部件应布置在运动员最容易达到的位置。 3) 将功能相互联系的装置布置在一起, 以利于运动员进行操纵。操作区域应按运动员在操作过程中的使用顺序合理布置。 3 多功能运动轮椅的三维人体模型建立 针对运动轮椅在人机工程设计过程中, 人坐在运动轮椅的座椅上, 该空间能使作业空间保证大百分位的运动员的人体尺寸, 座宽必须依据大身材人体尺寸进行设计。臀宽以女性群体尺一寸上限为设计依据:为使运动员能调整坐姿, 座宽取适当大于臀宽。人体模型的体表形状是建立在上述人体运动简化模型基础之上的, 并随着运动简化模型的运动而运动。除了直观上的视觉效果和空间干涉检查的作用外, 对人体模型的运动情况不产生任何影响。在选择体表形状的表示方法时, 逼真性和显示速度是两个主要的考虑方面。人体建模系统在多功能运动轮椅设计的特定CAD系统环境 (CATIA环境) 下被调用并显示出来时, 调用与显示过程所占系统资源越小、所花时间越少, 则越为有利。 CATIA软件提供三种显示方式的人体模型, 分别用枝节、椭圆和人体体表形状表示人体模型, 它必须能准确地反映有关人体参数的数据。基于这种特定工作环境与效率的需要, 并结合实际人机工程评价的要求, 本文对于多功能运动轮椅设计中的人体模型选择人体体表形状模型, 这种三维人体模型可以进行直接视觉性的空间量和干涉检查。本文人机系统中的虚拟人注重运动特性, 能够仿真人机作业环境中的各种动作, 为动态地进行人机评价做准备。 4 多功能运动轮椅结构的优化设计 针对轮椅篮球、轮椅网球和轮椅乒乓球等轮椅运动的比赛要求和各类运动轮椅的功能要求, 本项目在设计中基于人机工程学的理论, 对目前市场上现有的一款国内某厂生产的篮球运动轮椅进行优化设计, 方案如下: 1) 轮轴倾斜方式的改进。采用两次弯曲的方法, 减少应力集中, 增加支撑强度。 2) 人体重心位置改进设计。从设计学的观点, 由于运动轮椅需要满足急拐、急停等动作, 要求人体重心尽量靠近两轮中心轴, 现有的轮椅重心太靠前, 应进行必要的改进, 并最好可以调整。 3) 防撞圈改进设计。经过广泛调研及分析发现, 现有的防撞圈有许多缺点, 有些防撞圈直接和结构框架焊在一体, 不利于减振;有些防撞圈则太小, 不能起到保护轮椅使用者的作用;有些传统的很难保证大规模生产的要求, 应该向简约化、系列化目标改进;有些防撞圈呈折线形状, 在成型时出易出现应力集中, 降低了碰撞强度。在新型运动轮椅的设计中, 将防撞圈单独作为一个零件, 与车体结构框架间增加缓振连接。同时按照人机工程学中的人体尺寸来设计防撞圈的尺寸, 保证轮椅使用者的安全。在防撞圈形状设计上, 尽量使形状简洁、流畅, 增加过渡圆角, 减小应力集中, 提高碰撞强度。 根据上述改进方案, 应用CATIA画图软件对多功能运动轮椅进行三维实体建模, 如图1 所示。 摘要：针对仅适用于单一运动形式的普通轮椅无法满足残疾人员的运动需求, 分析了残疾运动人员的身体特征及运动轮椅的特点, 结合“人—机—环境”人机工程学思想, 利用CATIA计算机辅助设计软件, 对新型多功能运动轮椅进行三维数字化建模及其优化, 满足轮椅运动人员的各项要求。 关键词：人机工程学,多功能运动轮椅,CATIA,三维建模,优化 参考文献 [1]马笑玲.一种新型篮球运动轮椅的设计与分析[D].大连交通大学, 2007. [2]李爱萍.多功能轮椅的结构设计与研究[D].天津科技大学, 2010. [3]冯云龙.基于人机工程学的篮球轮椅设计[D].天津科技大学, 2014. 【多功能数字钟设计】推荐阅读： 功能对等视角下的汉语数字成语英译策略研究12-29 数字钟电路设计06-04 数字钟课程设计 郭杰10-24 数字钟课程设计要点11-30 多功能酒店设计01-01 数字钟课程设计改的10-26 新型多功能椅子设计07-18 多功能电路模块设计11-20 数电课程设计报告——数字钟10-19 多功能计数器设计08-01数字电视：多功能难敌高清晰 篇3
基于FPGA的多功能数字钟设计 篇4
多功能数字钟设计 篇5
多功能数字钟设计 篇6
多功能数字演播系统的设计和优化 篇7
多功能数字钟设计 篇8
多功能数字钟设计 篇9
多功能数字钟设计 篇10
多功能数字钟设计 篇11
多功能数字钟设计 篇12