集成电路概念精选(九篇)

第1篇：集成电路概念范文

本书针对FPGA平台上的数字系统设计对VHDL进行了逐步描述。前半部分介绍了VHDL中有关组合开关电路设计的一些基本概念和工作方式，后面章节讨论了VHDL中时序电路的行为描述和设计方法。书中所举的例子是针对两个FPGA平台而设计的，其中一个平台已广泛应用于世界各地，而另一个平台是由巴西的一个公司研发的。

全书由11章组成：1.介绍了数字系统和FPGA技术的基本概念，讲述了设计和仿真一个数字电路的分步操作流程；2.首先介绍了VHDL设计的基本结构，然后重述了基于FPGA平台的VHDL设计流程，但是本章的输入描述采用的是一种硬件描述语言而不是第一章所讨论的原理图；3.介绍了数字系统中分层设计的概念和实验操作方法；4.讲述了电路组件中的多路转接器和信号分离器的概念以及它们在电路设计中的使用方法；5.代码转换器：主要介绍了编码器和解码器的工作原理和其在具体应用中的设计方法；6.介绍了时序电路、锁存器和触发器的概念和工作原理，分析了锁存器和触发器的区别以及它们在VHDL设计中的使用方法；7.主要介绍了有限状态机的基本概念和其在VHDL设计中的合成过程，并讲述了基于有限状态机设计一个计数器的方法；8.介绍了数据通路和控制单元的概念和基于有限状态机设计一个控制单元的过程，讲述了设计一个自动售货机控制器的例子；9.分析了隐式进程和显式进程的区别，讨论了它们在设计组合电路和时序电路中的使用方法；10.运算电路：主要讲述了加法器的基本知识和使用结构硬件描述语言进行加法器设计的过程；11.介绍了基于FPGA设计的可综合VHDL代码的编写策略。

本书是以一种边做边教的方式来进行编写的，这种方法是基于作者针对这一主题20多年成熟的教学经验而总结出来的。本书内容简洁清晰，层析分明，通俗易懂，可作为通信工程、电气工程、控制工程等相关专业的研究生和高年级大学生教材，也可作为相关领域的研究人员很好的参考书。

第2篇：集成电路概念范文

【关键词】电力 电子集成 现状 趋势

我们在研发电力电子技术以及生产、维护装置上要投入大量的人力、物力，因此极大的限制了电力电子装置的普及使用，让电能使用技术的进步和发展被约束。根据相关研究表明，电力电子集成技术是制约电力电子技术发展的主要原因。因此深入的研究电力电子集成技术对电力电子技术的普及具有重要的现实意义。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义，然后探讨了集成技术的形式和层次，最后分析了研究的现状以及发展方向，以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。

1 电力电子集成技术的概念和重要意义

1.1 概念

早在几十年前就已经出现电力电子集成概念，1946年，在美国诞生第一台计算机――ENIAC，随着计算机技术的发展和进步，出现了晶体管计算机，由此出现集成电路。集成电路的出现让人类科技获得突飞猛进的发展和进步，出现了早期的单片集成，同时初步形成集成的片内系统（System On Chip―SOC）理念。但是在单片集成上存在显著地问题如导热、电流小等，这些情况致使单片集成的适用范围难以普及。当前，电力电子集成化思想已逐渐明确，以电力电子功率模板为基础对单片集成技术进行革新，形成了更加完善的集成化理念。

1.2 重要意义

电力电子集成技术的提升和电力电子行业的发展息息相关。这对复杂的电力电子集成系统的研发比较有利，会有效的降低设计成本以及设计的人力、物力投入，进一步创新电力电子行业的技术，对电力、能源以及工业生产的自动化产生深远的影响。同时电力电子领域的技术密集产业以及劳动等问题可以被电力电子集成技术的发展和进步过程中很好的解决。

2 集成技术的不同层次和形式

2.1 单片集成

在加工的过程中使用半导体集成电路方法是在同一片硅片上集成制作电力电子电路中的功率器件、驱动、控制和保护电路，其主要思想为SOC单片系统概念。和其他集成方式相比，这种集成方式的集成度最高，比较适合自动化、大批量生产，成本较低，但是制造工艺差别较大，还存在传热、高压隔离等问题。所以单片集成的难度较高，当前使用的范围较小。随着新型半导体材料制造工艺的进步和提升，其会有较大的发展，大功率是未来发展的方向。

2.2 混合集成

所谓的混合集成技术，是一种封闭操作的混合技术，其主要是在一块模版中组合功率器件、保护电路等相关的硅片，进而通过相互独立的工作形式形成一个个独立的工作的单元。该混合集成技术能够把产品加工过程中高压隔离等问题很好的解决，同时具有高密度集成的优点，由于具有体积小、质量轻等特性，在电子集成领域被广泛的运用。但是因为其内部存在电磁兼容的问题，需要进一步提升其可靠性。

2.3 系统集成

机器的有机组装被大量有实体设备的出现而实现，对组合和搭配合理的制定可以形成机器系统。因为电力电子技术在不断变化之中，对系统进行集成的过程中，进行系统集成可以使用电路设备以及和此相关的设备，进一步提升系统的完整性。功能是集成的重点，集成不同的功能能够发挥更大的作用，同时要求的集成技术要求较低。运用这样的方式集成组合系统，和未集成的系统相比，其不仅体积较大而且重量也很大，集成线路所具备的优势无法系统的发挥。

3 主要研究内容及现状

3.1 电力电子集成模块的电路技术和磁技术

集成模块是电力电子集成模块研究的主要内容，作为一种主电路其具有一定的通用性能，其中还具有驱动电路、控制电路等原件，具有较高的技术性。在选择研究目标以及性能提高上具有显著的作用，使用的工程中能耗会被进一步降低，该技术方案可靠性较强。在研究主电路的过程中可以使用直流/交流变换电力开关等器件，保障有效的使用电子集成模块。

3.2 新型电力电子器件

在研究新型电力电子器件的时候，SiC器件和Si器件是研究的主要对象，主要研究改进工艺，我们主要致力于研究怎样有效地降低器件的损耗，保障发热水平，开发模块的散热装置。

3.3 电力电子集成模块的封装技术

混合集成是国内在电力电子集成方面的主要方式，所要要重点的研究电力电子集成模块的封装技术。当前铝丝键合技术是集成上使用的主要技术，不仅更便于使用，而且投入的成本较低；但是也具有一定的缺点：

（1）没有较大的键和点面积、传递热速度较慢；热点比较集中，容易出现芯片局部过热的情况，破坏芯片。

（2）电流不易扩散容易在局部集中，在开关等绝缘处较易出现过电情况。

（3）铝丝之间的电流分布不均匀，出现的电流会集中在局部。

所以在对键和技术进行研究的同时，可能会有很多问题，因此我们主要对多芯片模块技术进行研究。对其进行研究，不仅要借鉴加工以及组装集成电路的方法，同时在安装的时候还需要集中不同的裸片，开展多层的互联工作，保障制作的模块具有完整的功能。

3.4 电力电子集成模块的计算机仿真、辅助设计理论和方法

IPEM具有较高的集成度，同时工艺以及结构相对复杂，其设计的领域以及技术问题比较多如：电路、控制、材料、传热等，必须在计算机仿真以及辅助设计工作，但是现在开发出的软件不能胜任这项工作，要集中电磁场、传热、电路等多种仿真和辅助设计工具有效的结合才能实现目的，这给仿真和辅助设计工具的开发提出的更高的要求。

4 电力电子集成技术的发展趋势

如今，新型半导体材料的改善以及加工工艺的提升，未来单片集成的方向和发展趋势必然为大功率，这有利于适用范围的扩大和推广使用。混合集成的集成程度以及技术上的发展优势比较突出，所以，未来电力电子集成技术而言，市场前景比较大。深入的研究电力电子集成模块的磁技术和电路技术并对其加以改善，有效的提升电路的性能，降低损耗。今后，电力电子集成技术的发展方向为功率原件、电路元件等效应集成上发展。保障高度集成元件内部，让生产成本更低，满足自动化生产的需要。

5 结束语

随着电力电子技术的产生和发展我们利用电能的方式发生了很大的改变。同时人们使用电能的观念也由于电力电子技术的发展而有所改变。但是就电力电子技术的实际发展情况来看，存在的主要问题为电力电子装置的应用范围有限。对集成技术的现状进行研究，分析电力电子集成技术未来的发展趋势，和实际的科学技术有效的集合在一起，采用最优的集成形式，有效的推进实用化、产业化集成技术的发展。

参考文献

[1]D.Boroyevich，J.D.Wyk F.C.Lee，顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述（下）[J].变频器世界，2007（02）.

[2]D.Boroyevich，J.D.Wyk，F.C.Lee，Z.Liang，顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述（上）[J].变频器世界，2007（01）.

[3]钱照明，张军明，谢小高，顾亦磊，吕征宇，吴晓波.电力电子系统集成研究进展与现状[J].电工技术学报，2006（03）.

[4]顾亦磊，汤建新，吕征宇，钱照明.电力电子系统集成技术发展的若干新思路[J].电力电子技术，2005（06）.

[5]王兆安，陈桥梁.集成化是电力电子技术发展的趋势[J].变流技术与电力牵引， 2006（01）.

作者简介

潘元忠（1963-）男，壮族，广西壮族自治区上林县人。大学本科学历。现供职于广西水利电力职业技术学院，主要研究方向为电工基础、电子技术。

第3篇：集成电路概念范文

关键词：电工基础 教学 技巧 细节

《电工基础》是一门基础学科，它的对象是中专机械专业学生，其内容必须与后续专业课相符合。其基本理论以必要够用为度，减少数理论证，以掌握概念、突出应用和培养技能为教学重点。通过该课程的学习，学生可获得基本电路、电与磁、安全用电，电工测量的基本理论、基本知识和基本技能。由于它有基本概念多、涉及知识面广、内容综合度高、课后实验实践性强等特点，所以在教学中要做到重点突出、深入浅出，使学生尽快掌握，不是一件简单的事。笔者就《电工基础》教学中的细节问题谈谈自己的体会。

一、调整顺序，整合内容，相似概念集中教学

《电工基础》的教学内容中有些概念十分相似，很容易混淆。如果只是按照教材内容的结构顺序讲述，这些相似的内容就会被割裂开来，让学生理不清关系，抓不住要领。如果打破章节顺序，把类似的概念放在一起相互比较、集中讲解，则可起到事半功倍的效果。例如，在“电磁与电磁感应”教学时，左手定则、右手定则和右手螺旋定则都处于不同小节，而这几个定则又都是在介绍其他概念时配合应用的，比较分散，形式又很相近，致使很多学生经常混淆这三个定则的用法。如果采用集中教学、横向比较的方法，就能解决这个问题。先把这三个定则同时列出，并区分它们的适用场合，即右手螺旋定则用于判断通电导线周围的磁场方向，左手定则用于判断通电导线在磁场中的受力方向，而右手定则用于判断导线切割磁力线后产生的感应电动势的方向。再针对不同的使用场合具体地分析大拇指所指的方向代表什么，食指的方向代表什么，手心手背又有什么作用等等。这样，学生对三个定则概念的理解和使用方法的印象就非常深刻了。

二、找准特点，编顺口溜，记忆知识事半功倍

在《电工基础》中有些知识点很零碎，不容易记忆。如果让刚刚接触这些东西的学生死记硬背的话效果很差，而且日子一长就很容易弄错。例如正弦交流电路中的纯电感电路和纯电容电路中的电流电压相位关系：两种电路中电流电压相位都是相差π／2，但谁超前谁滞后学生很容易记混。这时我们就可以用顺口溜“鸭绒（压容）慢慢飘，流感后来到”来帮助学生记忆--电容中电压滞后于电流，电感中电流滞后于电压。通过记忆这样有意义的的语句来强化对零散知识点的记忆，可以达到不错的效果。

三、采用比喻，化新为旧，帮助学生掌握知识

在《电工基础》课程中有些新概念不容易理解，学生学起来觉得比较吃力，所以往往对这些内容不感兴趣，如何帮助学生掌握这部分内容，往往要在教学中突出概念的理解性，采用比喻是一种让学生能理解掌握知识的好方法。例如，在讲解基尔霍夫电流定律和电压定律时，很多学生对支路、节点和回路的含义不理解，因而对掌握这两条定律感觉很困难。在教学中我们可以把支路比喻为城市里的街道，节点比喻成各个路口，回路比喻成环行路，而把电路中的电流比喻成城市里面的车辆。电流从一些支路流入节点（车辆从一些街道驶入路口），又从节点流向其他支路（车辆从路口驶出），流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和（有多少车辆驶入路口就会有多少车辆驶出路口）等等。因为学生对比喻出来的这些事物很熟悉，所以就能够很轻松地理解这些刚接触到的概念。

四、依据理论，联系实际，培养学生推理能力

在《电工基础》的教学中，除了合理选择教学内容外，还应突出教学的实践性，充分强调对实际的指导意义，思考分析理论在实际的具体应用。例如，在分析串联电路的应用时，学生对它的实际指导意义理解不深，我就补充举了个例子：有一个小灯泡额定电压为12V，额定功率为3W，要把它作为信号灯接到220V电路中，应该串联一个多大的电阻？可选的电阻有500欧姆、700欧姆、1000欧姆、1200欧姆四种。学生根据小灯泡的电压、功率，算出了小灯泡的额定电流为0.25A，电阻为48欧姆，再根据串联电路的电流0.25A和总电压220V算出串联电路的总电阻为880欧姆，最后将总电阻880欧姆减去小灯泡的电阻48欧姆得到832欧姆，即为应串联的电阻阻值。那么，能否选取最接近832欧姆的700欧姆呢？答案是否定的。因为如果选了700欧姆的电阻，串联后流过小灯泡的电流为0.29A，超过了它的额定电流，这是不允许的。在这个问题中前面算出的额定电流在实际应用时隐含的条件是只能小于等于它，而不能大于它。选取1000欧姆的电阻串联后，虽然电流下降到0.21A，小灯泡的亮度有所下降，但却能保证电路设备安全。

在《电工基础》的教学中善于引导和充分发挥学生的想象力也是十分重要的。在讲串联电路中电压和电阻成正比的关系时，我突然问了这样一个问题：如果两个电阻串联，其中一个电阻特别大，大到了无穷大，也就是断开了，那么在断口处的电压是多少？有的学生感到茫然，有的学生说那就没有电压了。其实这个问题可用动态抽象的电路去想象――在那个逐渐变大的电阻两端接上电压表一直监视，则电压表读数必然会越来越大，最终电压表的读数必然与电源电压相同。这就是为什么电线断线后如果有人碰到就会触电的原因。引导学生联系实际，让学生自己去推理解决问题不仅能加深学生对概念的理解，也能调动学生的学习积极性，让他们感到学的东西有用。

五.重视实验，培养技能，提高学生动手能力

《电工基础》是一门与生产实践联系很紧密的课程，是培养学生动手能力的重要环节，需要充分调动和发挥学生的主观能动性。必须扭转学生重理论、轻实践的倾向，加强对学生实验技能的培养。以往学生上实验课，都是由实验教师讲解后，按照给出的电路图接线，规定的实验步骤操作，画好的表格填写数据这样一种老是依样画葫芦的办法进行，束服了学生的手脚，所以，在讲解一些实验的共性问题时，比如针对实验内容怎样画好电路图、怎样选择仪表、如何操作、如何处理数据、如何书写实验报告之类问题进行介绍，并且举例示范。在以后的实验课中，要求学生在课下根据实验题目自己拟定实验方法、实验步骤以及所需使用的仪器设备。在上实验课操作之前，教师先进行检查，如发现问题和学生一起讨论，解决问题，然后学生进行独立操作，测出实验数据，最后写出完整的实验报告。这种办法有利于培养学生动手、动脑的习惯，提高学生实际操作和研究问题的能力。

总之，在《电工基础》教学过程中有很多有趣和耐人寻味的细节问题，只要我们多观察、多思考、多联想、多实践，就能使这门专业课生动、富有吸引力，使更多的学生喜欢它。

参考文献：

［1］柳青.《电工基础》教学方法的改革［J］.机械职业教育，2001(4).

［2］张江城.电工基础［M］.南京:东南大学出版社，2005.

［3］陶月强.浅谈《电工基础》课程的教学方法［J］.职业教育研究，2004(4).

第4篇：集成电路概念范文

关键词：电子设计自动化；课程特点；教学方法

作者简介：董素鸽（1983-），女，河南叶县人，郑州大学西亚斯国际学院电子信息工程学院，助教；李华（1972-），男，河南郑州人，郑州大学西亚斯国际学院电子信息工程学院，助教。（河南郑州451150）

中图分类号：G642.41     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）11-0046-02

电子设计自动化（EDA：Electronic Design automation）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，[1]它已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真、集成电路的版图设计、印刷电路板（PCB）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。

随着半导体技术及电子信息工业的不断发展，电子设计自动化技术在信息行业中的应用范围越来越广泛，应用领域也涉及产业链中的几乎任何一个环节。一方面是社会上对电子设计自动化人才的急需，另一方面是我国高校中电子设计自动化人才培养的落后，两者之间的矛盾也促使众多的高校开始在电子信息、微电子技术等专业中开设“电子设计自动化”课程。如今，该课程已成为众多信息类学科的专业必修课，这为我国电子设计自动化人才的培养和充实做出了巨大的贡献。

“电子设计自动化”课程教学效果直接影响着人才培养的质量，因此，优秀的教学方法和教学质量是教学过程中必须重视的。笔者根据近几年的教学经历，总结经验，开拓创新，形成了一套特有的教学方法，旨在培养出基础牢、思路清、知识广、能力强的电子设计自动化人才。

一、“电子设计自动化”课程教学的特点

电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。

1.既要有广度，又要有深度

有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。

2.突出硬件电路设计的概念

在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。

3.理论与实践并重

“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。

二、“电子设计自动化”课程教学方法总结

良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。

1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界

电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。

通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。

2.以实例展开理论教学

“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUS II为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。

硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。

如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。

3.将硬件电路设计的概念贯穿始终

硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。

在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。

如以下两个程序：

（1）entity muxab is

port（a，b：in bit；

y：out bit）；

end；

architecture behave of muxab is

begin

process（a，b）

begin

if a>b then y

elsif a

end if；

end process；

end；

（2）entity muxab is

port（a，b：in bit；

y：out bit）；

end；

architecture behave of muxab is

begin

process（a，b）

begin

if a>b then y

else y

end if；

end process；

end；

（1）（2）两个程序唯一的不同点在于：程序（1）中使用的是elsif语句，是一个不完整的if语句描述，而程序（2）使用的是else语句，是一个完整的if语句描述。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。

强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。

4.通过实践拓展强化学生动手能力

“电子设计自动化”是一门实用性很强的课程，学生在学完该课程后必须具备一定的硬件电路设计和调试的能力，因此在教学中需要不断地用实践训练来强化学生在课堂所学习的理论知识，并使他们达到能够独立设计较复杂硬件电路的能力。

笔者在教学过程中鼓励学生将课程实践和毕业设计内容相结合的方法，让学生强化实践能力，收到了良好的效果。学习“电子设计自动化”课程的学生基本上都是即将进入大四，此时他们的毕业设计已经开始进入选题，开始了初步设计的过程。笔者先在实验课堂向学生布置一些常用硬件电路设计的题目，比如交通灯、自动售货机、电梯控制器等，让学生体会电子设计自动化课程的实用性，激发他们的思考和学习兴趣。在此基础上分组组建实践小团队，让每组学生共同完成一个较复杂的电路系统，比如遥控小车、温度测控系统等，鼓励他们将所做的内容与毕业设计对接。其中大部分同学通过这些训练都可以掌握硬件电路设计的基本方法和流程，有一部分同学还能设计出比较出色的作品。此过程不仅让学生体会到了学习知识的快乐，也培养了他们的团队协作精神，为他们以后的继续深造和工作做了铺垫。

三、结束语

掌握“电子设计自动化”课程的特点，有针对性地改善教学方法，充分调动学生的学习积极性，强化理论和实践教学相结合，一方面使学生把握课程的全局性，了解和熟悉电子设计自动化行业的状况和最新动态；另一方面培养学生具有扎实的理论基础和良好的动手能力，培养出厚基础、重实践、有创新的高素质人才，具有重要的社会意义。

参考文献：

[1]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL(第二版)[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2]Roth,C.H.数字系统设计与VHDL[M].金明录,刘倩,译.北京:电子工业出版社,2008.

第5篇：集成电路概念范文

摘要：融合现有的各种无线接入技术的4G系统将成为一个无缝连接的统一系统，实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性，是满足未来市场需求的新一代的移动通信系统，它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想。本文对对4G 移动通信系统中将会用到的关键技术做了分析，主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。

关键词：4G移动通信；关键技术；OFDM； MUD； IPv6

一、概述4G概念通信技术的基本条件

4G概念移动通信系统的定义为：用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来；移动终端可以是任何类型的；用户可以自由地选择业务、应用和网络；可以实现非常先进的移动电子商务；新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。

(1) 具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20 Mbbit/s;对于低速移动用户，数据速率为100 Mbit/s。

(2) 实现真正的无缝漫游。4G 移动通信系统实现全球统一的标准，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。

(3) 高度智能化的网络。采用智能技术的4G 通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。

(4) 良好的覆盖性能。4G 通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境，由于要提供高速传输，小区的半径会更小。

(5) 基于IP 的网络。4G通信系统将会采用IPv6，IPv6将能在IP 网络上实现话音和多媒体业务。

(6) 实现不同QoS 的业务。4G 通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。

二、对4G概念通信关键技术解析

（1）正交频分复用（OFDM ）技术

第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM 技术实际上是多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

（2）智能天线技术

智能天线采用了空时多址（SDMA）的技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，将主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。

（3）无线链路增强技术

可以提高容量和覆盖的无线链路增强技术有：分集技术，如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能；多天线技术，如采用2或4天线来实现发射分集，或采用多输入多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO 技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。

（4）软件无线电（S D R ）技术

在4G系统中，若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的理想通信方式，则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口，能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术，它以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持。软件无线电概念一经提出，就受到各方的极大关注，这不仅是因为软件无线电概念新技术先进、发展潜力大，更为重要的是它潜在的市场价值也是极具吸引力的。软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成，并使宽带A/D 和D/A 转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。

（5）多用户检测技术

4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，即综合利用各种信息及信号处理手段，对接收信号进行处理，从而达到对多用户信号的最佳联合检测。它在传统的检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测，从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。现有的多用户检测算法在计算复杂度与处理时延问题上存在不足，且算法中一些参数估计有误时，会使得相关矩阵产生较大偏差，导致整个系统性能急剧下降。当前的MUD算法只考虑了同小区内的干扰，而没有考虑相邻小区间的同频率用户干扰。

（6）IPv6技术

4G通信系统选择了采用基于IP的全分组方式传送数据流，因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。选择IPv6 协议主要基于以下几点考虑：

a) 巨大的地址空间。在一段可预见的时期内，它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。

b) 自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置方式。

c) 服务质量。服务质量(QoS)包含几个方面的内容，将来它无疑将用于基于服务级别的新计费系统。

d) 移动性。移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址，这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。

三、结束语

第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。4G概念通信的技术包括OFDM技术、智能天线技术、软件无线电技术、多用户检测技术、IPv6技术等。在目前还只是一个基本概念，IEEE等标准化组织仍处于制定标准和规范的过程中。■

参考文献

[1] 袁晓超 4G通信系统关键技术浅析.中国无线电，2005(12)

第6篇：集成电路概念范文

关键词:电势和电势差 电场的描述 概念间的联系

《电势与电势差》这一节内容是高中物理电场一章中重要的概念课,它是理解“场”的概念、认识“场”的描述工具的重要过程,后面又涉及很多物理情景中的分析、理解和应用。只有正确理解电场和各种描述工具,才能在面对用任一种工具所描述的电场中,都能够建立清晰的物理情景。但这一节教材内容的教学一直是高中物理教学的难点之一。本文仅就难点的形成进行分析,并结合多种教材的处理,进行一些教学思路上的探讨。

一、难点形成的原因分析

从教材结构来看,电势与电势差这一节教材中包括了电场力做功、电势差、电势、电势能四个全新的物理概念,概念较为抽象,涉及的知识面广。

电场是力学结束后,电学开始的第一章,无论是高一的力学还是初中学习过的电路知识,都是可以实际看得见摸得着的实物形式,而电场是第一个学习的“场”的形式的物质。这一抽象的物质形式在生活实际中较少被直接地感受到,更别说是“看到、摸到”;而电场的描述工具:电场线、电场强度等,相对与旧知识缺少类比,较少有实际的实验可以帮助形成概念,学生对这种“物质形式”的接受要有一个过程。而电势和电势差这两个物理概念更是专门用于描述电场的“能的性质”的物理量,在以前学过的物理量中少有相同的可以借鉴的经验。学生的思想认识水平很难跃上这两个台阶。

学生更容易接受直观的、分类清晰的、有严格因果关系的思维过程。许多教师在教学中往往把大量精力集中于这四个物理量的引入讲解,却忽视了对这四个物理量的内在联系的讲解,造成学生头脑中的这些概念是一个个独立的点,难以形成一个网,而在应用中感到混乱。如何克服这种混乱是教学中的另一个难点。

二、各教材的处理方法

考虑到学生的知识积累和认知接受能力,由于学生刚从力学的学习过程中走过来,必修部分后半内容讲的是机械能,所以由电场力做功来引入较为从容。教材多是从电场力做功与重力势能的相互类比来引入这一节。

粤教版中从电场力做功引入两条思路,一条是做功联系到电势能的改变,同时类比重力势能的变化;一条是理论分析电场力做功与移动的电荷有关,不能用于反映电场的性质,以比值定义电势差用于描述电场。然后再顺着后一条思路,类比高度和高度差,定义电势。(如下图)教材中有电势能的改变的计算,没有具体讲到电势能的定义。

山东科技出版社的教材则略有不同,是一条思路讲述完成的。从电场力做功开始,类比重力做功、引入参考点,从而先引入电势能的概念,明确电场力做功引起电势能的变化。再由电势能与电荷有关不能用于描述电场而引入电势的概念。最后由高度和高度差的类比,由电势引入电势差的概念。

三、突破难点的思想基础

本节教材的一个难点是这几个概念的形成,另一个难点是这几个概念之间的内在联系。本文重点探讨后一个难点的处理。对于以上两种教材的处理方法,笔者更倾向于粤教版的方法。因为面对较多的物理量用于描述同一个物理情景时,这些物理量之间呈网状的形式比呈线状的形式,更容易接受。如果在这些概念间形成一个“回路”更有利于学生的学习和掌握。

这四个物理量中,电势能、电场力做功与电荷有关,电势和电势差是描述电场的与电荷无关,电场力做功、电势差是与功有关的物理量,电势能、电势是与能有关的物理量。

四、突破教学难点的思路设计

四个物理量之间公式较多,一个清晰的关系图有助于学生理清思路。下面以一个图表的形式描述这几个物理量的关系。

由电场力做功分两条思路分别经电势差和电势能的变化讲述到电势为止。

第一次:由电场力做功与电荷有关引入电势差,取电场力做功和电荷的比值定义为电势差,再由电势差即为电势之差,引入参考点,引入电势。

第二次:由电场力做功和功能关系引入电势能的变化,再由选定参考点引入电势能,由于电势能与电荷有关,而引入电势。

同是从电场力做功出发,经由两种方向都引入到电势的概念。这样网状的讲述,有助于学生形成四者相互关联的印象,图中的所有的箭头都只是这次推导的方向,都可以逆向推导,即:由一个物理量就可以计算到每个物理量(在已知电荷量和参考点的情况下)。且由图表的帮助,有利于加深印象。该图中左边两项都与电荷有关,右边两项都与电荷无关,专门用于描述电场。上边两项是与功有关,有过程量;下边两项是与能有关,电势能和电势都是状态量。而且每个物理量都和相邻的两个物理量有直接的公式计算。

参考文献:

1.普通高中课程标准实验教科书.物理选修3-1.广东教育出版社

第7篇：集成电路概念范文

关键词：电工基础；框架教学；技巧；联系；实际

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1006-5962（2013）08-0058-01

《电工基础》是一门基础学科，学生在学习过程中常碰到的问题是抽象的概念，难记的定义，难懂的结论。在讲解这些知识时，不可能全部用实验得出所有的概念，定义的等。加上学校教学设备的限制及学生物理基础不牢固，对学过的概念、定义模糊不清，似懂非懂，合理地安排教学内容及教学次序对于教师和学生都会产生事半功倍的效果。

1 合理组织教学内容，突出"框架式"教学理念

应用握框架式的教学理念，把《电工基础》这门课主要分为直流部分和交流部分。直流部分含电阻、线圈和电容器在直流电路中的性质，串并联混联电路的分析及电容器在电路中的暂态过程；交流部分含电阻、线圈和电容器在交流电路中的性质，串并联电路的分析，磁场和电磁感应现象及线圈在电路中的暂态过程，变压器和异步电动机。书本知识被划分明确后，按照两条主线以树形结构的方式进行内容填充，在学习的过程中逐步丰富"树干"，自己和学生都感觉到学习知识不再是囫囵吞枣，而是循序渐进。在教学过程中，我要求学生自己总结一套《电工基础》的学习框架，再与老师的进行对比，很多学生都反映这种方式比按部就班的那种学习方式更有效果，效率更高，概念更加清晰，做题时很少犯概念性的错误。

2 根据教学内容，联系实际充分挖掘学生的想象力和推理能力

在《电工基础》的教学中，除了合理选择教学内容外，还应突出教学的实践性，充分强调对实际的指导意义，思考分析理论在实际的具体应用。例如，在分析串联电路的应用时，学生对它的实际指导意义理解不深，我就补充举了个例子：

[例题]一个灯泡的额定电压是12V，额定功率为3W，把它接在220V 的电路中，应该串联多大的电阻？

A.500Ω；B.700Ω；C.1000Ω；D.1200Ω。

解：根据电压电流及功率的关系计算出电流为0.25A，电阻为48Ω，再根据串联电路的性质计算出分压电阻的阻值为832Ω。但实际没有可选的那么832Ω，在接近这个电阻的700 欧姆、1000 欧姆两个中应该选取哪一个呢？能否选取最接近832 欧姆的700 欧姆呢？答案是否定的。因为如果选了700 欧姆的电阻，串联后流过小灯泡的电流为0.29A，超过了它的额定电流，这是不允许的。在这个问题中前面算出的额定电流在实际应用时隐含的条件是只能小于等于它，而不能大于它。选取1000 欧姆的电阻串联后，虽然电流下降到0.21A，小灯泡的亮度有所下降，但却能保证电路设备安全。在这些简单题目设置的陷阱中主要来考查学生思维的严密性.在《电工基础》的教学中善于引导和充分发挥学生的想象力也是十分重要的。在讲到闭合电路的欧姆定律时时，我问了这样一个问题：如果在闭合电路中，外电路由两个电阻串联组成，其中一个电阻特别大，大到了无穷大，也就是断开了，那么在断口处的电压是多少？有的学生感到茫然，有的学生说那就没有电压了。其实这个问题可用动态抽象的电路去想象――在那个逐渐变大的电阻两端接上电压表一直观察，则电压表读数必然会越来越大，最终电压表的读数必然与电源电压相同。在研究两点间电压的计算时，很多学生认为如果一个原来闭合的电路中有某处断开，那么断开的两点间的电压为零。这时我让学生思考为什么电线断线后如果有人碰到就会触电。学生很快理解了我的意思，明白断开的两点间的电压并不为零。引导学生联系实际，挖掘学生的想象力不仅能加深学生对概念的理解，而且同时能调动学生的学习积极性，让他们感到学的东西有用。

3 注重相似内容类比区别集中教学

《电工基础》的教学内容中有些概念十分相似，很容易混淆。如果打破章节顺序，把类似的概念放在一起相互比较，集中讲解则可起到事半功倍的效果。例如，在"电磁与电磁感应"教学时，左、右手定则和右手螺旋定则均不在同一节，而且这几个定则都是在介绍其他概念时配合应用的，比较分散，提法又很相近，致使很多学生经常混淆这三个定则的用法。如果采用类比区别、集中教学的方法，就能解决这个问题。首先，把这三个定则同时列出，并区分它们的适用场合，即右手螺旋定则用于判断通电导线周围的磁场方向，左手定则用于判断通电导线在磁场中的受力方向，而右手定则用于判断导线切割磁力线后产生的感应电动势的方向。其次，再针对不同的使用场合具体地分析大拇指所指的方向代表什么，食指的方向代表什么，手心手背又有什么作用等等。这样，学生对三个定则的概念和运用场合印象就非常深刻了。

4 合理安排好实验教学，加强实验技能的培养

《电工基础》是一门实践性很强的课程，是培养学生创新能力的重要环节，要充分调动和发挥学生的主观能动性。必须扭转学生重理论、轻实践的倾向，加强对学生实验技能的培养。以往学生上实验课，都是由实验教师讲解后，按照给出的电路图接线，规定的实验步骤操作，画好的表格填写数据这样一种老是依样画葫芦的办法进行，束服了学生的手脚，所以，在讲解一些实验的共性问题时，比如针对实验内容怎样画好电路图、怎样选择仪表、如何操作、如何处理数据、如何书写实验报告之类问题进行介绍，并且举例示范。在以后的实验课中，要求学生在课下根据实验题目自己拟定实验方法、实验步骤以及所需使用的仪器设备。在上实验课操作之前，教师先进行检查，如发现问题和学生一起讨论，解决问题，然后学生进行独立操作，测出实验数据，最后写出完整的实验报告。这种办法有利于培养学生动手、动脑的习惯，提高学生实际操作和研究问题的能力。

总之，在《电工基础》教学过程中有很多有趣和耐人寻味的细节问题，只要我们多观察、多思考、多联想、多实践就能使这门专业课生动、富有吸引力，使更多的学生喜欢它。

参考文献

第8篇：集成电路概念范文

关键词：电工基础；组织教学；技巧；联系实际

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）32-0128-02

一、合理组织教学内容及教学次序

《电工基础》是一门基础学科，合理地安排教学内容及教学次序对于教师和学生都会产生事半功倍的效果。教学过程中，笔者把《电工基础》这门课主要分为直流部分和交流部分。直流部分含电阻、线圈和电容器在直流电路中的性质，串并联混联电路的分析及电容器在电路中的暂态过程；交流部分含电阻、线圈和电容器在交流电路中的性质，串并联电路的分析，磁场和电磁感应现象及线圈在电路中的暂态过程，变压器和异步电动机。书本知识被划分明确后，在学习的过程中不断对两部分内容进行填充。

二、根据教学内容联系实际，充分挖掘学生的想象力和推理能力

在《电工基础》的教学中，除了合理选择教学内容外，还应突出教学的实践性，充分强调对实际的指导意义，思考分析理论在实际的具体应用。例如，一个灯泡的额定电压是12V，额定功率为3W，把它接在220V的电路中，应该串联多大的电阻？A.500Ω；B.700Ω；C.1000Ω；D.1200Ω。解：根据电压电流及功率的关系计算出电流为0.25A，电阻为48Ω，再根据串联电路的性质计算出分压电阻的阻值为832Ω。选取哪一个呢？如果选了700欧姆的电阻，串联后流过小灯泡的电流为0.29A，超过额定电流是不允许的。前面算出的额定电流在实际应用时隐含的条件是只能小于等于它。选取1000欧姆的电阻串联后，虽然电流下降到0.21A，小灯泡的亮度有所下降，但却能保证电路中的设备安全。在这些简单题目设置的陷阱中主要考查学生思维的严密性。

在《电工基础》的教学中善于引导和充分发挥学生的想象力也是十分重要的。讲闭合电路的欧姆定律时时，笔者提出这样的问题：如果在闭合电路中，外电路由两个电阻串联组成，其中一个电阻特别大，大到了无穷大，也就是断开了，那么在断口处的电压是多少？有的学生感到茫然，有的学生说那就没有电压了。其实这个问题可用动态抽象的电路去想象，在逐渐变大的电阻两端接上电压表一直观察，则电压表读数必然会越来越大，最终电压表的读数必然与电源电压相同。

在研究两点间电压的计算时，很多学生认为如果原来闭合的电路中有某处断开，那么断开的两点间的电压为零。这时，让学生思考为什么电线断线后如果有人碰到就会触电。学生很快明白断开的两点间的电压并不为零。引导学生联系实际，挖掘学生的想象力不仅能加深学生对概念的理解，而且同时能调动学生的学习积极性，让他们感到学的东西有用。

三、类比区别，集中教学

《电工基础》的教学内容中有些概念十分相似，很容易混淆。如果打破章节顺序，把类似的概念放在一起相互比较，集中讲解则可起到事半功倍的效果。例如，在“电磁与电磁感应”教学时，左、右手定则和右手螺旋定则均不在同一节，而且这几个定则都是在介绍其他概念时配合应用的，比较分散，提法又很相近，致使很多学生经常混淆这三个定则的用法。如果采用类比区别、集中教学的方法，就能解决这个问题。首先，把这三个定则同时列出，并区分它们的适用场合，即右手螺旋定则用于判断通电导线周围的磁场方向，左手定则用于判断通电导线在磁场中的受力方向，而右手定则用于判断导线切割磁力线后产生的感应电动势的方向；其次，针对不同的使用场合具体地分析大拇指所指的方向代表什么，食指的方向代表什么，手心手背又有什么作用，等等。这样，学生对三个定则的概念和运用场合印象就非常深刻了。

四、合理采用比拟法提高学生学习兴趣，帮助学生掌握知识

在《电工基础》课程中有些概念不容易理解，学生学起来比较吃力，对这些内容往往兴趣不浓，要在教学中突出概念的理解性，采用比拟法是一种让学生能理解掌握知识的好方法。例如，在分析电压与电位的区别时，可以把电位比拟为高度，把电位差（即电压）比拟为高度差。电位的特点是电路中某点相对于参考点的电压。它是相对值，其大小随着参考点的改变而不同。在教学中可以把讲台的桌面高比拟为电路中某点的电位，这时可以选择不同的参考点来看讲台的桌面高度，选择的参考点不同，讲台的桌面高度就会出现不同的值，这些值既可以是正值（以地面为参考点），也可以是负值（以屋顶为参考点），也可以为零（以讲台的桌面为参考点）。以此来加深学生对电位是相对值这一概念的理解和记忆。电位差的特点是电路中某两点间的电压，它是绝对值，不随参考点的改变而改变。在教学中可以把讲台的高度比拟为电路中某两点间的电位差，此时无论选择的参考点怎样改变，讲桌的高度也不会发生变化。通过比较，加深学生对电位是相对值、电位差是绝对值这两个概念的理解，使抽象的概念变得具体、直观。

五、合理安排好实验教学，加强实验技能的培养

《电工基础》是一门实践性很强的课程，是培养学生创新能力的重要环节，要充分调动和发挥学生的主观能动性。必须扭转学生重理论、轻实践的倾向，加强对学生实验技能的培养。以往学生上实验课，都是由实验教师讲解后，按照给出的电路图接线、规定的实验步骤操作、画好的表格填写数据进行，束服了学生的手脚。在以后的实验课中，要求学生在课下根据实验题目自己拟定实验方法、实验步骤，以及所需使用的仪器设备。在上实验课操作之前，教师先进行检查，发现问题和学生一起讨论、解决，然后让学生进行独立操作，测出实验数据，最后写出完整的实验报告。这种办法有利于培养学生动手、动脑的习惯，提高学生实际操作和研究问题的能力。

总之，在《电工基础》教学过程中有很多耐人寻味的细节问题，只要多观察、多思考、多联想、多实践，就能使这门专业课生动、富有吸引力，使更多学生喜欢它。

参考文献：

第9篇：集成电路概念范文

[关键词]物联网，ZigBee，GPRS，城市照明

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0394-01

一、前言

物联网的概念1999年由IBM提出，2005年国际电信联盟《ITu互联网报告2005：物联网》，正式确定物联网概念，同时报告认为物联网将带来一场通信革命，世界上的任何物体都可以通过物联网技术的应用实现互联互通[1]。

传统的城市照明控制系统，由于大多使用独立的微电脑时控器、光控器、经纬度时控器等实现照明控制，在高耗能的同时不能实现照明的智能控制，分散的控制方式越来越难满足日益发展的城市照明需求。在当前城市路灯控制系统的背景下，如何充分利用现有的嵌入式微控制器技术、物联网技术以及自动控制技术等[2]研究成果来解决当前城市路灯管理所存在的缺陷，也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。

本文就物联网技术和城市照明控制系统的发展现状，以及物联网在城市照明控制系统中的应用及其发展前景进行概述。

二、物联网技术的发展

目前，国际上在物联网领域的竞争愈演愈烈。物联网已经上升为美国国家创新战略重点之一；欧盟的14项行动计划、日本的U-Japan计划、韩国的IT839战略已将物联网作为三大基础建设重点之一。发达国家为了谋求将来的物联网大规模发展和国际竞争中占据更加有利的位置，一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术，另一方面加快推进物联网标准制定和产业化的进程[3]。

我国物联网发展与全球同处于起步阶段，在无线射频识别（RFID）等产业的发展已经有了一定的基础，在芯片、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域的技术研发和标准研制取得了许多的突破[4]。

物联网的应用推广在我国已经有了相当的成效[5]，不仅在安防领域、视频监控、周界防入侵等应用方面获得不错的效果，而且应用模式也逐步的成熟化。在电力行业交通领域，路网车辆的监测、管理、调度等应用正在发挥积极的作用；在物流领域，物品仓储、运输、监测应用广泛推广。除此之外，物联网在环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等方面也开展了广泛的应用。

三、城市照明控制系统的发展

国际上的各国政府都非常重视城市照明控制系统。近年来，国际节电研究界提出了一种科学，合理的概念，即“在保证照明效果下点着灯节电”，它已经成为了发达国家在城市道路照明系统的设计中重要指导思想[6]，核心理念都是利用先进的照明控制系统来合理的分配照明时间，在不牺牲道路照明的条件下实现节能，实现自然光与人工照明的完美的配合。

在我国，“路灯智能监控系统”早已经不是一个陌生的词语了，对它的研究开始于上世纪80年代末。近年来，随着计算机技术、网络技术的飞速发展，尤其是移动通信技术的快速发展并被应用到城市路灯监控系统之中。当前国内外城市路灯监控系统的现状特点[7]为：

（1）控制监测的精确化。由原来的仅仅是一片或者一条线路的路灯控制变为了现在的要求能够控制到每一盏路灯，不仅能控制一条路上的路灯的状态，而且要求能了解到具体某一盏路灯的工作状态。

（2）监控系统的实时和动态化。路灯系统能够智能监控路灯，在需要开灯时，自动的使路灯发光照明需要关灯时，能准确的关闭路灯，做到按需开关灯。

（3）管理控制更加智能化。将计算机技术和网络技术应用到照明系统的控制和管理，提高照明系统的可靠性和灵活性，改善照明效果，提高能源利用率，

（4）更加重视节能控制。大力推广节能政策，鼓励节能项目的研发，在保证道路照度能正常运行前提下，尽量节约电能的开支。

四、基于物联网技术的城市照明控制系统

随着国家对城市道路照明系统设计标准的不断提高，利用现代计算机技术和发展迅速的物联网技术实现城市路灯照明系统的智能化、自动化和远程化管理已经成为现代化城市的重要标志之一。

基于物联网技术的城市照明控制系统采用的是基于上层GPRS通讯与下层ZigBee通讯相结合的一种新型的混合网络结[8]。整个系统主要由3个部分组成：监控中心、道路两旁的路灯集中控制器以及单灯控制器组成[9]。

（1）路灯集中控制器：是整个路灯系统的中枢环节，通过集成通信模块实现与监控中心的通讯。路灯集中控制器和单灯控制器之间通过ZigBee进行无线通信。

（2）单灯控制器：是整个路灯系统的最底层，是一个ZigBee的无线接入点，安装了必要的开关电路和电压、电流等检测电路，直接安装在灯杆上。

（3）监控管理中心：管理人员通过监控管理中心来管理和控制整个路灯系统的正常、稳定的运行。

基于物联网技术的城市照明控制系统的通信过程为：监控中心计算机通过集中控制器向单灯控制器发送命令，单灯控制器对路灯设施的物理数据进行采集并对采集的数据进行分析，通过ZigBee网络传给集中控制器，集中控制器经过分析处理后通过GPRS网络和Internet网络传给监控中心，监控中心对数据进行还原、处理后，在主控界面上同步显示；同时，将收到的数据存入数据库。监控人员还可以通过路灯管理系统发送控制命令，实现对远程监控终端的控制。

五、总结

当前，物联网技术还在不断的发展和成熟的过程中，人们对它的应用研究也将越来越广泛[10]。城市路灯照明的问题也日益成为我们关注的问题。随着物联网技术的飞快发展和城市路灯系统的要求越来越高，将物联网技术及其优势结合起来应用在城市路灯照明监控系统中是一个不错的选择。

参考文献

[1] 周珊，刘望来.智能道路照明节电控制终端的设计[J].科技通报，2013，07：112-115.

[2] 冯玉如.城市道路照明的网络化智能管理系统[J].现代电子技术，2010，11：195-202.

[3] Want Roy.RFID explained：A primer on radio frequency identification technologies[J]. Synthesis Lectures on Mobile and Perasive Computing，2006：91-94.

[4] 董珀.智能照明控制系统及其新技术研究[D].东华大学，2010：16-18.

[5] 刘三梅.基于GPRS/GIS/SMS 的路灯节能监控系统的设计与实现[D].中国科学院研究生院（广州地球化学研究所），2007：18-20.

[6] Twist，DavidC.The impact of radio frequency identification on supply chain facilities[J]. Journal of Facilities Management，2005，3（3）：226-239.

[7] 杨绪东.城市路灯监控管理系统远程终端设计[D].南京理工大学，2003：26-28.

[8] 平青.基于物联网技术的城市照明控制系统[D].苏州大学，2010：20-22.