第一篇：恒溫箱的設(shè)計小論文

恒溫箱的設(shè)計

師恭鵬

（江西理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，江西，贛州，341000）

摘要：恒溫箱將基于PLC設(shè)計完成。設(shè)計過程中將應(yīng)用溫度傳感器、數(shù)碼顯示管、加熱裝置、冷卻水泵、冷卻器、儲水箱、溫度顯示、閥門及狀態(tài)指示部件。恒溫系統(tǒng)要求控制恒溫箱水溫在20～80℃之間的某個設(shè)定數(shù)值。兩個數(shù)碼顯示管分別用于顯示設(shè)定溫度及顯示測試溫度。當(dāng)水溫低于設(shè)定值時，采用電加熱升溫。當(dāng)水溫高于設(shè)定值時，放出部分熱水，啟動冷卻水泵使水流經(jīng)冷卻器向恒溫箱供水降溫。本系統(tǒng)以PLC控制器為核心，設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序，完成要求的控制任務(wù)。關(guān)鍵詞：恒溫箱；PLC；傳感器

The design of the incubator

SHI Gong-peng（SchoolofElectrialEngineeringandAutomation,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,China）

ABSTRACT：The incubator will be based on the PLC design.The design process will be the temperature sensor, digital display tubes, heating device, cooling motor, coolers, storage tanks, temperature display, valves and status indication components.The thermostat system requirements for the control incubator water temperature between 20-80 ° C set the value.Two digital display tubes were used to display the set temperature and display the test temperature.When the water temperature below the set value, the electric heating to heat up.When the water temperature is higher than the set value, to release some hot water, and start cooling the motor so that flow through the cooler to cool to the water supply to the incubators.This system as the core of the PLC controller, the design of control systems hardware and software program to complete the requirements of control tasks.Keywords: Incubator;PLC;Sensor

0 引言

恒溫箱的使用大部分是在實驗室、工業(yè)、醫(yī)藥中。

在實驗室中，特別是生物實驗室，我們?yōu)榱说玫礁訙蚀_的實驗數(shù)據(jù)，對于恒溫實驗環(huán)境要求嚴格。所以針對實驗室來說，恒溫箱的作用顯得相當(dāng)重要，對于我們實驗室的研究過程以及研究結(jié)果將產(chǎn)生很大的影響。同時更加準確的研究結(jié)果對于我們由此產(chǎn)生的試驗成果的實際運用產(chǎn)生積極的作用。對于我們的生物、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推進作用。

在工業(yè)生產(chǎn)中，恒溫箱的應(yīng)用是廣泛的，直接產(chǎn)生產(chǎn)品的。所以我們更注重恒溫環(huán)境的保持，恒溫環(huán)境的穩(wěn)定保持對于我們工廠車間的產(chǎn)品以及由此相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)都是基于恒溫環(huán)境的后續(xù)發(fā)展。所以恒溫箱的作用在工業(yè)中更是處于舉足輕重的地位。同時在工業(yè)生產(chǎn)過程中我們對于恒溫箱的要求也相對更加嚴格，比如質(zhì)量的可靠性、恒溫箱的維護管理費用、恒溫箱的本身價位等，這些對于工業(yè)上的批量生產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)都是相當(dāng)重要的。

在醫(yī)藥方面，醫(yī)用恒溫箱主要用于藥品，試劑的儲存，運輸；疫苗，血液的冷藏保溫，透析液的加溫，生理鹽水的加溫等。由以上我們可以明顯的看出恒溫箱的重要作用。對于醫(yī)藥方面，恒溫箱永遠處于相當(dāng)重要的地位。在關(guān)系民生的醫(yī)藥行業(yè)，藥品、試劑、疫苗、血液等是最終要用于民的。所以在關(guān)系患者生命健康的這類藥品的儲存顯得尤為重要。所以，恒溫箱在實驗研究、工業(yè)生產(chǎn)、民生工程方面都發(fā)揮著重要的作用。恒溫箱對于我們國家的科技水平更加高新、國民經(jīng)濟的更加繁榮、民生健康等方面時刻顯現(xiàn)著其重要性?？傮w設(shè)計

本次設(shè)計恒溫箱將基于PLC設(shè)計完成。恒溫系統(tǒng)要求通過冷熱水的各自流通來控制恒溫箱內(nèi)的溫度在20～80℃之間的某個設(shè)定數(shù)值。兩個數(shù)碼顯示管分別用于顯示設(shè)定溫度及顯示測試溫度。當(dāng)水溫低于設(shè)定值時，報警并采用電加熱升溫。當(dāng)水溫高于設(shè)定值時，報警并啟動冷卻水泵使水流經(jīng)冷卻器向恒溫箱供水降溫。

由此系統(tǒng)總體設(shè)計由控制部分，電源部分，按鍵部分，溫度測量部分，顯示部分，加熱裝置，狀態(tài)指示燈部分，水泵部分，報警部分組成。基本組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)模塊框圖

根據(jù)以上系統(tǒng)模塊框圖，我們要實現(xiàn)以下功能： 第一、開通電源，狀態(tài)指示燈1亮。

第二、通過按鍵鍵入設(shè)定溫度，數(shù)碼顯示管1顯示設(shè)定溫度。第三、數(shù)碼顯示管2顯示恒溫箱內(nèi)的實時溫度。

第四、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度低于鍵盤顯示板1上的設(shè)定溫度時，蜂鳴器報警。加熱裝置加熱。水泵2開始運行，狀態(tài)指示燈3亮，水泵2抽取儲水箱2中的熱水注入恒溫箱的第二組金屬管，同時儲水箱3中的第二組金屬管端口有水流出。

第五、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時，蜂鳴器停止報警，加熱裝置停止工作，水泵2停止工作，狀態(tài)指示燈3熄滅。

第六、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度高于數(shù)碼顯示管1上的設(shè)定溫度時，蜂鳴器報警，水泵1開始運行，狀態(tài)指示燈2亮。水泵1抽取儲水箱1中的冷水注入恒溫箱的第一組金屬管，同時儲水箱3中的第一組金屬管端口有水流出。

第七、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時，蜂鳴器停止報警，水泵1停止工作，狀態(tài)指示燈2熄滅。

1.1 模塊選擇

（1）利用PLC作為控制器模塊。

PLC擁有對于開關(guān)量的邏輯控制、模擬量的控制、運動的控制、過程的控制等各種控制功能，并且PLC擁有數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點。并且PLC可靠性高，易操作，靈活性高，而且PLC對于環(huán)境的要求相對較低。

（2）在電源模塊的選擇采用市電。

市電來源方便，且經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓也較可靠，較經(jīng)濟實惠，所以選擇AC220V。（3）在控制加熱器模塊上采用可控硅。

在性能上,可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性。它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài).可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設(shè)備,如果超過此頻率,因元件開關(guān)損耗顯著增加,允許通過的平均電流相降低,此時,標稱電流應(yīng)降級使用。可控硅的優(yōu)點很多,例如：以小功率控制大功率,功率放大倍數(shù)高達幾十萬倍；反應(yīng)極快,在微秒級內(nèi)開通、關(guān)斷；無觸點運行,無火花、無噪音；效率高，成本低等。

（4）在溫度采集模塊上選擇熱電阻傳感器。

熱電阻材料特性:導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的溫度，利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性：

①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。②電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。

③材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價格低。熱敏電阻溫度特性 ④在測溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。

（5）在顯示模塊上選擇LED數(shù)碼顯示管

LED數(shù)碼管顯示器動態(tài)顯示方式下，將所有位的段選線并聯(lián)在起，由位選線控制哪位接收字段碼，采用動態(tài)掃描顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。同時數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，編程容易，資源占用較少。

（6）水泵模塊 因為本次所設(shè)計的恒溫箱體積較小，故此，在選用水泵方面，我們要考慮水泵的功率與體積要適合我們設(shè)計。由以上的分析，我們選擇微型小水泵。

（7）報警模塊 按照設(shè)計需求，當(dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度超過或者低于設(shè)定溫度就要報警，報警設(shè)施使用蜂鳴器來實現(xiàn)。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。之所以選用蜂鳴器，是因為聲音報警的方式比較直觀地提醒用戶水溫已達到設(shè)定的溫度，蜂鳴器價格低廉，硬件電路設(shè)計簡單，并且只需要簡單的編程就可以實現(xiàn)其報警功能。硬件部分設(shè)計

以金屬箱體為主體，若干金屬管分兩組密集分布于箱體內(nèi)部五個面上（箱體內(nèi)部左右表面、上下內(nèi)部表面、后部內(nèi)布表面）第一組金屬管兩個接口引出箱體外部，一個端口接上水泵1，然后接入儲水箱1，另外一個端口接口放入儲水箱3。第二組金屬管兩個端口同樣引出箱體外圍，一個端口接上水泵2，然后接入儲水箱2，另外一個端口放入儲水箱3。溫度傳感器放入箱體內(nèi)部并接線至PLC儀器。數(shù)碼顯示管1固定于主體上，并接線至PLC儀器。數(shù)碼顯示管2固定于主體上，并接線至PLC儀器。加熱裝置置于儲水箱2中，并通過開關(guān)接線至PLC儀器。水泵1與指示燈2并聯(lián)，然后與PLC儀器連接。水泵2與指示燈3并聯(lián)，然后與PLC儀器連接。蜂鳴器與PLC直接相聯(lián)。指示燈1固定于主體上并接線至PLC儀器。

圖2 系統(tǒng)組態(tài)圖

2.1各個硬件、各個部分的作用

第一組金屬管用于降低箱體的溫度。其與水泵連接是為了送入冷水來降低恒溫箱內(nèi)的溫度。

第二組金屬管用于提高箱體的溫度。其與水泵連接是為了送入熱水來提高恒溫箱內(nèi)的溫度。

溫度傳感器與PLC儀器連接用于時刻檢測恒溫箱內(nèi)的溫度并傳達數(shù)據(jù)給PLC儀器。數(shù)碼顯示管1固定于主體上，主要是方便顯示設(shè)定恒溫箱的溫度。鍵盤顯示板2固定于主體上，主要是顯示箱體的實時溫度。加熱裝置置于儲水箱2中，并接線至PLC儀器可以在恒溫箱內(nèi)的溫度低于設(shè)定溫度時通過PLC儀器的控制加熱儲水箱2中的水，并通過水泵2將熱水送入第二組金屬管中，以此提高恒溫箱內(nèi)的溫度。

蜂鳴器用于顯示實時溫度是否處于設(shè)定溫度。

狀態(tài)指示燈1用于顯示恒溫箱是否處于工作狀態(tài)。狀態(tài)指示燈2用于顯示是否處于降溫階段。狀態(tài)指示燈3用于顯示恒溫箱是否處于升溫階段。系統(tǒng)軟件流程圖 3.1 軟件流程圖

根據(jù)以上恒溫箱的控制要求以及再設(shè)計過程中對于各個模塊的分析與定義，系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

3.2 主要控制梯形圖

第一、開通電源，狀態(tài)指示燈1亮。

第二、通過按鍵鍵入設(shè)定溫度，數(shù)碼顯示管1顯示設(shè)定溫度。

第三、數(shù)碼顯示管2顯示恒溫箱內(nèi)的實時溫度。由PLC采集電壓數(shù)據(jù)VD并存入VW38，根據(jù)圖4公式1以及公式2

圖4 PLC 采樣電路圖

RT=(24-VD)/(VD/10)式（1）T=(RT-100)/0.38 式（2）

得出實時溫度。

第四、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度低于鍵盤顯示板1上的設(shè)定溫度時，蜂鳴器報警。加熱裝置加熱。水泵2開始運行，狀態(tài)指示燈3亮，水泵2抽取儲水箱2中的熱水注入恒溫箱的第二組金屬管，同時儲水箱3中的第二組金屬管端口有水流出。

第六、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度高于數(shù)碼顯示管1上的設(shè)定溫度時，蜂鳴器報警，水泵1開始運行，狀態(tài)指示燈2亮。水泵1抽取儲水箱1中的冷水注入恒溫箱的第一組金屬管，同時儲水箱3中的第一組金屬管端口有水流出。

第五、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時，蜂鳴器停止報警，加熱裝置停止工作，水泵2停止工作，狀態(tài)指示燈3熄滅。

第七、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時，蜂鳴器停止報警，水泵1停止工作，狀態(tài)指示燈2熄滅。結(jié)論

系統(tǒng)利用PLC實現(xiàn)了對溫度數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、顯示、控制等功能的實現(xiàn)。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，并達到預(yù)先設(shè)定各項指標要求。

參考文獻

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第二篇：恒溫箱實驗報告

計算機控制系統(tǒng)設(shè)計報告 設(shè)計名稱：

恒溫箱溫度計算機控制系統(tǒng)設(shè)計

姓

名: :

高川

學(xué)

號：

201218 ５1 1

班

級 ：

自動化 120 ３

學(xué)

院: :

信息工程學(xué)院

任課教師：

聶詩良

２０15年11月21日 基于單片機得恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：本設(shè)計就是基于 AＴ8９C５2 單片機得恒溫箱控制系統(tǒng),系統(tǒng)分為硬件與軟件兩部分,其中硬件包括：電源、溫度傳感器、顯示屏、控制、晶閘管驅(qū)動與報警得設(shè)計;軟件包括:鍵盤管理程序設(shè)計、顯示程序設(shè)計、PID 控制程序設(shè)計與溫度報警程序設(shè)計。編寫程序結(jié)合硬件進行調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)置與調(diào)節(jié)初始溫度值，進行液晶顯示，當(dāng)加熱到設(shè)定值后立刻報警。本設(shè)計從實際應(yīng)用出發(fā)選取了體積小、精度相對高得數(shù)字式溫度傳感元件 DS1８Ｂ20 作為溫度采集器，單片機 AT８9C5２為主控芯片,液晶作為顯示輸出，實現(xiàn)了對溫度得實時測量與恒定控制。

關(guān)鍵詞：單片機、晶閘管、恒溫、PID 算法。

引言：本課題采用單片機控溫度實現(xiàn)恒溫控制,這個環(huán)節(jié)有溫度傳感器將恒溫箱內(nèi)得溫度信號傳輸給單片機,單片機通過對輸入得溫度信號與設(shè)定值比較，再把比較后得信號通過ＰIＤ控制器得出控制信號,從而保持控制晶閘管得通斷狀態(tài),達到平滑得控制燈泡兩端電壓實現(xiàn)對恒溫箱溫度得全程控制.一、本課題設(shè)計要求

如下圖所示，恒溫箱采用木箱或紙箱（外形尺寸不大于３０cm×3０ｃm×3０cm），內(nèi)置白熾燈泡（功率不大于 1０0W）用于加熱。

(1)溫度采集傳感器采用熱電阻或熱電偶,或一體化數(shù)字溫度傳感器ＤS1８Ｂ２0.（2）控制燈泡亮度或發(fā)熱量,采用可控硅平滑控制。

（3)采用單片機 89Ｃ5１作為控制器.(4）采用 LＣＤ得液晶顯示器作為顯示器,同時顯示給定溫度與實際溫度。

（5）采用自制按鍵得鍵盤作為溫度給定值輸入。

(6)恒溫箱實際溫度達到給定值時（誤差要求±1℃)需聲光提示,聲音延時 530cm 10cm 木箱或紙箱 白熾燈泡≤100W

自制恒溫箱要求

秒后停止。

(７）恒溫箱最高溫度≤100℃。

二、設(shè)計方案

１、電源模塊

對于電源模塊,利用變壓器把 220V 得交流電轉(zhuǎn)為正負１２V 得交流電,再用二極管橋式整流電路，整流出直流電，之后用電容濾波。

2.溫度傳感器

采用數(shù)字式溫度傳感器ＤS18B2０,此類傳感器為數(shù)字式傳感器,可以直接將溫度信號變成單片機需要得數(shù)字信號,此過程就可以不需要 A/Ｄ轉(zhuǎn)換,從成本與優(yōu)化系統(tǒng)得角度上，就是合適得。另外其測量精度高,抗干擾能力強,測量范圍

-5５℃~+12５℃。3、顯示部分

１602 液晶也叫 1６０２字符型液晶，它就是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等得點陣型液晶模塊。顯示字母與數(shù)字比較方便，控制簡單,成本較低.我們設(shè)計得系統(tǒng)需要顯示更多得信息，所以考慮顯示功能更好得液晶顯示，要求能顯示更多得數(shù)據(jù),增強顯示信息得可讀性,瞧起來更方便.4.輸出控制

采用晶閘管,控制信號與輸出信號可以很好得隔離,增強了系統(tǒng)得安全性與抗干擾能力，同時能有效平滑得控制電壓得輸出以及對溫度得精確控制，本課題采用得晶閘管為 BTA１６--600B,其電壓 V=〉600Ｖ，觸發(fā)電流 I＜＝(18mA～25ｍＡ)。

三、硬件電路設(shè)計及工作原理1、系統(tǒng)功能及工作流程介紹

根據(jù)恒溫箱控制器得功能要求，以 AT89Ｃ５2 作為電路系統(tǒng)得控制核心。恒溫箱控制器得總體布局如下圖所示。按鍵將設(shè)置好得溫度值傳給單片機,通過溫度顯示模塊 1６02 顯示出來.初始溫度設(shè)置好后，單片機開啟輸出控制模塊，使電燈泡開始加熱,同時將從數(shù)字溫度傳感器 DＳ1８B20 測量到得溫度值實時得顯示出來，當(dāng)加熱到設(shè)定溫度值時,單片機控制聲光報警模塊,發(fā)出聲光報警,當(dāng)超過設(shè)置溫度關(guān)閉電燈泡.當(dāng)自然冷卻到設(shè)定溫度以下時,單片機再次啟動電燈泡,如此循環(huán)反復(fù),以達到恒溫控制得目得。

２、輸出控制電路 加熱電路中采用 MOC3023 得目得就是實現(xiàn)強電與弱電得隔離，其在電路中得工作原理就是單片機根據(jù)傳感器與設(shè)定開關(guān)輸入得控制指令,控制電器得電源通斷。ＢTA16 就是小型塑封雙向晶閘管，當(dāng)電源控制電路得輸出管腳送出得開關(guān)控制指令為高電平,MＯC３023 截止,ＢTA1６截止，電器被關(guān)閉；當(dāng)電源控制電路送出得開關(guān)控制指令為低電平,MOC3０2３導(dǎo)通,ＢTＡ16 導(dǎo)通，電器被打開.R4就是 BTA16 得保護電路.光耦控制輸出 3 3、顯示電路

1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 它就是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等得點陣型液晶模塊 它有若干個 5X7 或者 5Ｘ11 等點陣字符位組成,每個點陣字符位都可以顯示一個字符.顯示電路采用ＬＣＤ１6０2 液晶顯示，如圖(7)所示，圖中只畫出了其相應(yīng)得接口,3 腳用于調(diào)節(jié) LCD160２得背光，４、５、6 為 LＣD1602 得控制口,用于控制其寫入或就是讀出指令，7 至 1４腳為 LCD1602

得數(shù)據(jù)口，將數(shù)傳送到 LＣD1602 中。4、溫度越線報警電路

報警電路如下圖所示，該電路采用一個小功率三極管 Q1 驅(qū)動蜂鳴器 BELL,當(dāng)單片機接收到超額溫度信號或危險信號時，輸出腳ＢELL 輸出高點平，Q1 導(dǎo)通，致使蜂鳴器 BELL 得電工作，發(fā)出報警聲。同時,電路中得發(fā)光二極管指示出電路得工作狀態(tài)。

圖 6 報警電路5、過零檢測 ＴLＰ５21—２就是一個內(nèi)部集成兩個光耦得芯片,主要用于過零檢測，當(dāng)電源得正弦交流電過零時,在三極管得集電極得會產(chǎn)生一個下降沿與一個上升沿，這樣單片機得外部中斷口可以識別到，最終用于控制晶閘管得導(dǎo)通角。

四、系統(tǒng) 應(yīng)用 軟件設(shè)計 部分

軟件描述

1、本程序得主要功能就就是控制晶閘管得導(dǎo)通角，來控制電燈泡兩端得平均電壓實現(xiàn)對燈泡得亮度控制,最終達到控制溫度得目得。設(shè)置有兩個按鍵，一

個按鍵可以增加期望溫度，另一個可以減少期望溫度，步進最小就是 0、1 攝氏度。有一個 LＣＤ顯示屏,可以顯示當(dāng)前溫度與期望，當(dāng)實際溫度達到期望溫度時，蜂鳴器與 LED 燈報警 5s 后停止。

運用得控制策略就是 PIＤ算法，ＰＩD 算法得精華之處就就是利用偏差進行控制。P 代表得就是比例,這個參數(shù)可就是使調(diào)節(jié)更快速，I 就是積分，這個參數(shù)可以減小余差,D 就是微分，可以超前控制,可以適當(dāng)?shù)脺p小超調(diào)量。通過控制PID 從而達到精確控制恒溫箱溫度.通過以上對操作與工作過程得分析，程序應(yīng)分為兩個階段：一就是通電或復(fù)位后到給定溫度；二就是掃描檢測并顯示恒溫箱內(nèi)得實時溫度,并根據(jù)檢測得結(jié)果控制電燈泡,此時系統(tǒng)暫不接收鍵盤得輸入。因此，程序可以分為以下幾個功能模塊：溫度設(shè)定與啟動;顯示;溫度檢測；溫度控制以及報警。

（１))鍵盤管理模塊

當(dāng)通電以后,系統(tǒng)進入鍵盤管理狀態(tài)，單片機只接收設(shè)定溫度與啟動。當(dāng)檢測到有鍵閉合時先去除抖動，這里采用軟件延時得方法,延時一段時間后，再確定就是否有鍵閉合,然后將設(shè)定好得值送入預(yù)置溫度數(shù)據(jù)區(qū),并調(diào)用溫度合法檢測報警程序,當(dāng)設(shè)定溫度超過最大值時就會報警，最后當(dāng)啟動鍵閉合時啟動燈泡加熱。鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。共兩個按鍵。

KEＹ1(P３、6): 設(shè)置溫度“+”。

KＥＹ2(P3、7）：

設(shè)置溫度“－”.(2))顯示模塊

顯示子程序得功能就是將緩沖區(qū)得二進制數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成３個 BＣＤ碼，再將其分別存入百位、十位、個位 3 個顯示緩沖區(qū),送往串行口，利用單片機得 P0口進行掃描，讓數(shù)據(jù)動態(tài)得在１602 上顯示出來，可顯示設(shè)置溫度與測量溫度。

（3 3）

控制模塊

溫度控制子程序流程如圖 7 所示,將當(dāng)前溫度與設(shè)定好得溫度比較,當(dāng)當(dāng)前溫度小于設(shè)定溫度時,開啟電熱器;當(dāng)當(dāng)前溫度大于設(shè)定溫度時,關(guān)閉電熱器；當(dāng)二者相等時,電熱器保持這一狀態(tài).開始初始化有無鍵按下N溫度是否達到期望值LCD顯示YPID調(diào)節(jié)N增加或者降低溫度PID調(diào)節(jié)溫度是否達到期望值NLCD顯示YY

控制模塊程序流程（4 4）

溫度報警模塊

根據(jù)設(shè)計要求,當(dāng)檢測到當(dāng)前溫度值高于設(shè)定溫度值時報警，報警得同時關(guān)閉電熱器.為了防止誤報，設(shè)置了報警允許標志，只有在允許報警得情況下，溫度值高于設(shè)定溫度值時才報警。

(5）

主程序與中斷服務(wù)程序流程 主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計,各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)得初始化,溫度預(yù)置及其合法性檢測，預(yù)置溫度得顯示及定時器 0 設(shè)置。定時器 0中斷服務(wù)子程序就是溫度控制體系得主體,用于溫度檢測、控制與報警(包括啟動溫度轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報警與越限處理、輸出控制脈沖等）.圖 9 主程序流程圖

圖１0 中斷服務(wù)程序流程圖 五、系統(tǒng)調(diào)試與仿真

硬件調(diào)試時，可先檢查印制板及焊接得質(zhì)量就是否符合要求,有無虛焊點及線路間有無短路、斷路。然后用萬用表檢測，檢查無誤后，可通電檢查 LCD 液晶顯示器亮度情況，一般情況下取背光電壓為 4～5、5V 即可得到滿意得效果,再依次檢查各部分結(jié)構(gòu)安裝就是否牢固.軟件調(diào)試就是在ｐｒotｅｕs 編譯器下進行,源程序編譯及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子程序為單位逐個進行,最后結(jié)合硬件實時調(diào)試。

子程序調(diào)試包括：

1)、ＬＣＤ1602 顯示程序；

2)、延時函數(shù)子程序；

３）、DＳ18B２0 讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序.六、設(shè)計心得

第三篇：陶瓷廠設(shè)計(小論文)

年產(chǎn)250萬平方米墻地磚陶瓷廠設(shè)計

摘要：我國建筑陶瓷歷史悠久，發(fā)展趨勢明顯。為開拓國際市場，我國建筑陶瓷企業(yè)應(yīng)在產(chǎn)品、品牌、渠道、價格方面研究對策，努力開拓國際市場。設(shè)計中，選擇高安作為廠址，確定工藝流程后，參考大量資料，進行物料平衡計算和設(shè)備選型，經(jīng)概預(yù)算，經(jīng)濟技術(shù)指標顯示，本廠符合生產(chǎn)要求。關(guān)鍵字：發(fā)展趨勢；出口；工藝；設(shè)備；平面布置；經(jīng)濟

1.前言

我國建筑陶瓷歷史悠久，發(fā)展到現(xiàn)在，我國建筑陶瓷形成了“三山一海夾兩江”的產(chǎn)業(yè)布局結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，我國建筑陶瓷工藝設(shè)計和開發(fā)向著時裝化、個性化、人性化、藝術(shù)化、自然化、多功能化發(fā)展。我國產(chǎn)業(yè)布局已經(jīng)基本形成，未來發(fā)展重點將是以產(chǎn)品品牌、質(zhì)量、服務(wù)為中心的內(nèi)涵發(fā)展模式。同時，生產(chǎn)設(shè)備趨向大型化、自動化和智能化，現(xiàn)代高新技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計方面應(yīng)用越來越多。綠色化發(fā)展、節(jié)能減排是國內(nèi)外陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要組成部分，國內(nèi)市場需求結(jié)構(gòu)也將發(fā)生改變。

未來，國際建筑陶瓷市場將發(fā)生一系列明顯變化，其主要特點表現(xiàn)在質(zhì)量高、花色全、造型新穎、產(chǎn)品朝著多元化趨勢發(fā)展。此外，產(chǎn)品配套化、個性化需求也日益凸現(xiàn)。

近年來我國建筑陶瓷出口量在不斷的增長，但在國際市場上所占的比例相小，作為建筑陶瓷生產(chǎn)大國，產(chǎn)品卻多為中低檔，出口價格又低，在國際市場上難以和傳統(tǒng)陶瓷強國競爭，分析發(fā)現(xiàn)我國建筑陶瓷出口存在以下問題：（1）品牌與標準問題

（2）自有知識產(chǎn)權(quán)與貿(mào)易壁壘問題（3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與質(zhì)量問題（4）建筑陶瓷企業(yè)機制問題

（5）我國建筑陶瓷企業(yè)的出口效益受各種主觀因素影響

同時，分析我國建筑陶瓷出口優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)有五大優(yōu)勢：（1）豐富的原料資源和人力資源（2）龐大的生產(chǎn)規(guī)模

（3）較好的專業(yè)協(xié)作配套條件（4）加入WTO后強有力的政策支持

（5）建陶強國生產(chǎn)中心外移

為開拓國際市場，我國建筑陶瓷企業(yè)應(yīng)在產(chǎn)品、品牌、渠道、價格方面研究對策，努力開拓國際市場。在分析了現(xiàn)今建筑陶瓷發(fā)展形勢的前提下，本人開展了這次陶瓷廠設(shè)計。

2.設(shè)計流程 2.1生產(chǎn)概況

本廠產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)量見表2-1

表2-1

產(chǎn)品產(chǎn)量和規(guī)格

產(chǎn)品名稱 白色內(nèi)墻磚 彩色地磚

產(chǎn)量 100萬平方米 150萬平方米

規(guī)格 200×45×6mm 600×600×9mm

2.2廠址選擇

廠址選在座落于江西高安的“中國建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)基地”。原因是高安有六大優(yōu)勢：

(1)高安具有悠久的陶瓷歷史(2)扎實的建筑陶瓷工業(yè)基礎(chǔ)(3)擁有豐富的建筑陶瓷人力資源(4)擁有豐富的原輔料資源

(5)擁有強大的運輸能力和便利的交通(6)巨大的市場需求

2.3工藝流程的確定

（1）坯料制配工藝

粗碎→陶瓷原料按配方過磅→料斗→按比例加水投放球磨機中→過振動篩除雜→由強鐵磁除鐵→放漿入料漿池→壓制成型→修坯→干燥→施釉→窯爐（燒成一般分為預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶）→成品的檢修、包裝→倉庫（2）釉料制配工藝

釉用原料按配方過磅投放→按比例加水投入球磨機中→過振動篩除雜→由強鐵磁除鐵→放漿入料漿池→存漿池陳腐備用。

2.4 物料平衡計算

物料平衡計算是工藝設(shè)計中重要組成部分，是以生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、工藝流程、工藝參數(shù)及生產(chǎn)班制為基礎(chǔ)，對陶瓷生產(chǎn)中各工序物料量的一種近似計算法。

計算得，坯料年新坯料加工量為38290.2噸。

白色內(nèi)墻磚所需白釉為739.4t，其中，生料釉709.9t，蘇州土29.6t。彩色地磚所需色釉為2107.4t，其中，色劑量為126.4t，生料釉1901.8t，蘇

州土79.2t。

經(jīng)計算，坯料各原料用量如下表2-2：

表2-2 坯料各原料用量

原料 高嶺土 長石 石灰石 高嶺石 界牌泥 黑泥

比例（%）5 6 53 21 10

具體用量（t）

5215.2 3159.8 3791.8 31597.1 15122.5 7201.2

經(jīng)計算，庫棚合計5721m2，其中，坯用原料占面積5465m2，釉用原料庫面積256m2，堆場合計8605m2。

原料的運輸選用規(guī)格型號為B650的皮帶運輸機和斗式提升機。

2.5 設(shè)備選型

工藝設(shè)備選型和計算也是工廠設(shè)計的重要組成部分之一，在確定生產(chǎn)工藝流程并完成物料平衡后進行，工藝設(shè)備選型和計算的任務(wù)是：根據(jù)配方生產(chǎn)性質(zhì)、產(chǎn)量大小和工藝流程選擇設(shè)備的型式，然后確定設(shè)備規(guī)格的大小，最后根據(jù)各工序的加工量和設(shè)備的生產(chǎn)能力進行計算，確定所需設(shè)備臺數(shù)。

原料運入廠內(nèi)后，塊狀硬質(zhì)原料存在堆場，粉狀及粘土類存于庫棚中。塊狀硬質(zhì)原料進球磨機前需經(jīng)顎式破碎機粗碎。粗碎選用PEF250?400型顎式破碎機一臺

由于本設(shè)計的陶瓷廠進廠原料都是小粒徑的顆粒原料或粉料原料，所以直接對原料進行細碎處理，破碎設(shè)備選用襯濕法球磨機，坯用與釉用球磨機型號分別為TCIF3200×6000和QM2700×2700，坯用球磨機取5臺，色釉和白釉分別2臺。

坯料漿池取4個，半徑2.5m，深3m，釉料漿池取2個，白釉與色釉各1個，半徑1.5m，深1.5m。

原料在加工制備泥漿過程中，必須經(jīng)過干、濕法除鐵，本設(shè)計中采用了電磁除鐵。泥漿輸送選用B20/90型柱塞泵，其結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、工作可靠，便于控制及保證泥漿所需壓力。

目前大、中型墻地磚廠多采用噴霧干燥法使泥漿脫水制成符合要求的壓制粉料。本設(shè)計中選用壓力式噴霧干燥塔3200型2臺，采用水煤漿旋風(fēng)加熱爐為噴霧干燥器供熱風(fēng)，其熱容量大、熱效率高、燃燒穩(wěn)定、控制靈敏、能適應(yīng)多種煤質(zhì)的燃燒，采用旋風(fēng)兩段式燃燒除塵方式，除塵效果好。

粉料倉用選用圓錐形;噴霧干燥器制備的粉料堆積密度一般約為2t / m3，由于粉料堆積時，形成自然休止角，因而物料不可能將料倉填滿。但一般料倉有效容積系數(shù)不小于0.75，壓制粉料料倉的容積，考慮到陳腐和貯存的需要，一般考慮3天的貯量，粉料倉角度不得小于60°，且為防止堵料的措施，安裝了電動振動器。料倉頂上留有尺寸為600×600mm的入孔。經(jīng)計算，取6個料倉。

選擇工藝成型的原則是：盡可能選用先進的工藝和技術(shù)，減少工序，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，降低原材料，燃料消耗，改善勞動條件；在滿足制品加工要求的前提，成型生產(chǎn)工藝應(yīng)力求單一化。

本設(shè)計中采用壓制成型，選用型號為PH980的壓機。經(jīng)計算，彩色地磚與白色內(nèi)墻磚分別用一臺壓機壓制，共需2臺壓機。

磚的干燥選臥式輥道窯干燥器，選TC3G(G)臥式輥道干燥器，每段窯長2.13m，內(nèi)寬1.83m。對白色內(nèi)墻磚，取20段，窯長42.6m。對彩色地磚，取33段，窯長70.29m。

在修坯和上釉附近，必須貯存一定數(shù)量的半成品，作為平衡工序之用。

常用的施釉方法有浸釉、噴釉、澆釉、滾釉與刷釉。本設(shè)計中引用了佛山陶機總廠生產(chǎn)的一次燒成施釉的整套設(shè)施。

燒成車間選用型號為SACMT.FMS(2400)輥道窯。對白色內(nèi)墻磚，取24段，窯長49.53m，對彩色地磚，取31段，窯長66.03m。

2.6總平面布置

2.6.1廠區(qū)布置

為合理的規(guī)劃廠區(qū)，節(jié)約用地，建立良好的建筑整體，保證必要的防火衛(wèi)生要求，合理的組織人流和物流。把工廠分成廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)（包括主要生產(chǎn)區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)）、倉庫、堆場區(qū)、動力設(shè)施區(qū)

為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)化、內(nèi)部化、自動控制要求，以聯(lián)合廠房為主體建筑布置，本設(shè)計采用了成片式布置。

本設(shè)計中廠房多采用分離式單層廠房，其特點如下：（1）通風(fēng)采光良好

（2）建筑結(jié)構(gòu)簡單，對施工技術(shù)要求較低，擴建較容易和靈活（3）可以避免生產(chǎn)之間的相互影響和干擾（4）火災(zāi)不易蔓延，建筑標準可以降低

為使結(jié)構(gòu)更加緊密，減少坯體受損，縮短運輸線路，提高機械程度，在設(shè)計中成型燒成車間我采用了聯(lián)合式廠房。

布置時應(yīng)緊湊，節(jié)省土地，并且考慮擴建與改建，留足夠的空間以便將來擴建。

在設(shè)計中嚴格按照建筑設(shè)計和防火衛(wèi)生標準要求，在廠區(qū)的建筑物、構(gòu)筑物

等設(shè)施與居住區(qū)之間要保持必要的距離。在決定廠區(qū)道路兩側(cè)之間的距離時，除按防火原則和衛(wèi)生標準要求外，還考慮了車道、人行道的寬度、工程技術(shù)管網(wǎng)布置所需的綠化美化等要求。2.6.2技術(shù)經(jīng)濟指標

技術(shù)經(jīng)濟指標為總平面設(shè)計中一項結(jié)論性的資料。隨工廠性質(zhì)、規(guī)模、協(xié)作條件和城市交通等條件的不同而異。

建筑系數(shù)是指各種建筑物和構(gòu)筑物、倉庫、露天堆場和露天棧橋等的占地面積與廠區(qū)總面積之比值:

K=（A+B）/W×100%

································?

式?中A——建筑物和構(gòu)筑物占地面積

B——露天堆場及露天棧橋占地面積

W——廠區(qū)占地面積

廠區(qū)利用系數(shù)是指所有一切建筑物、構(gòu)筑物、堆場、鐵路、道路、回車場、人行道、各種地上、地下工程管線和構(gòu)筑物散水坡等的廠區(qū)總面積之比值L：

L=（A+B+C+D）/W×100%

·······························?

式?中A、B、W意義同?式；

C——鐵路、道路、人行道和散水坡等占地面積；

D——地上和地下工程管線占地面積。

3.概預(yù)算與技術(shù)經(jīng)濟指標

銷售稅金=年銷售收入×稅率=19000×12%=2280萬元

銷售利潤=年銷售收入－上繳稅金－年經(jīng)營費（年總成本）=19000－2280－10693=6027萬元

投資利稅率=企業(yè)利潤/總投資×100%=6027/(10693+2000)×100% =47.5% 投資回收率=年凈收入/總投資×100%=（企業(yè)利潤+折舊費）/總投資×100%

=（6027+365.8）/（10693+2000）×100%=50.4% 投資回收期=總投資/年凈收入=7316.2/6027=1.2年

收支平衡點為年總成本與銷售收入的比值，即為10577/19000=0.557，即賣出產(chǎn)品的55.7%為收支平衡點。

本廠設(shè)計合理，投資回收快，利潤高；設(shè)計的生產(chǎn)設(shè)施考慮到了環(huán)境、技術(shù)裝備、勞動強度等問題，符合生態(tài)要求，固體廢料和液體、廢棄物能得到在循環(huán)處理、煙道氣質(zhì)量符合國家標準。其總平面和車間布置按照工藝布置原則進行了布置，布置基本合理，工藝流程也比較清楚。

4．參考文獻

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第四篇：設(shè)計美學(xué)小論文一

如何看待同種產(chǎn)品設(shè)計上的百家爭鳴

在中國遙遠的古代就出現(xiàn)過“先秦諸子百家爭鳴”的局面，而在西方則出現(xiàn)了這樣一句諺語：“有一千個讀者就有一千個哈姆雷特”。這兩者都是體現(xiàn)了文學(xué)界的中對相同事物不同人物的不同理解。步入現(xiàn)代社會，這一傳統(tǒng)無時無刻不在繼續(xù)演繹著，只是突出領(lǐng)域各有不同。現(xiàn)今在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，可真謂“百花齊放百家爭鳴”??！眾多的設(shè)計師對同一種產(chǎn)品的設(shè)計表現(xiàn)卻總是存在著許多截然不同的靈感和創(chuàng)意想法。這是為何呢？

通過我們對前輩設(shè)計巨人們的經(jīng)典之作的設(shè)計過程的研究，我們不難發(fā)現(xiàn)其中的端倪。同樣是一把椅子，我們縱觀設(shè)計史就會發(fā)現(xiàn)他們的迥然各異：從古希臘克里斯姆斯的靠椅到18世紀新古典主義的切普戴爾的中式椅；從工藝美術(shù)運動時期莫里斯的“蘇塞克斯”椅到芝加哥學(xué)派萊特的椅子等等。這些都反映了針對同種產(chǎn)品在不同社會環(huán)境下設(shè)計師們的不同構(gòu)想。而在同一社會環(huán)境下呢？其情況也是一樣。例如：同樣是維也納分離派的風(fēng)格下，麥金托什設(shè)計的高直式座椅和霍夫曼設(shè)計的可調(diào)節(jié)椅就截然不同；還有同樣是在包豪斯時期的布勞耶和米斯，他們在椅子的設(shè)計上理念各有不同，前者設(shè)計的鋼管椅可謂名噪一時，后者設(shè)計的巴塞羅那椅和魏森霍夫椅更是傳世經(jīng)典。這些不同都與設(shè)計師自身的各項素質(zhì)有關(guān)。

無論是古代還是現(xiàn)今，產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的豐富多彩、奇思妙想一直為大眾和設(shè)計師所津津樂道。其中無外乎以下幾點：第一、設(shè)計師所在的地域和時代的社會環(huán)境。這包括了當(dāng)時當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情的特色經(jīng)典，可以影響設(shè)計師對事物感性認知中的微妙變化，從而帶來不同風(fēng)格的設(shè)計構(gòu)想。第二、設(shè)計師的“匠氣”和“靈性”。這影響著設(shè)計師的思想境界、知識結(jié)構(gòu)、感悟能力，造成設(shè)計師自身的設(shè)計哲學(xué)觀和設(shè)計美學(xué)觀產(chǎn)生不同。第三、興趣是最好的老師。設(shè)計師的興趣決定了他會對某一事物執(zhí)著的鉆研，激勵其靈感的火花的觸發(fā)，從而帶來不同的設(shè)計理念。第四、善于觀察積累的心。一位好的設(shè)計師必定為善于從大自然以及現(xiàn)有人造物精心觀察和提取自己的創(chuàng)意靈感并不斷的積累素材，為其后面豐富的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。正所謂“造物之妙，悟者得之”也指的這一點。不同設(shè)計師對事物觀察積累的程度各有千秋，因此也就會帶來不同的設(shè)計思路，從而能產(chǎn)生不同的設(shè)計表現(xiàn)。

通過如上分析總結(jié)，給我們這些未來的設(shè)計者帶來以下借鑒：不論我們先天“匠氣”和“靈性”如何，我們都要依靠后天興趣的培養(yǎng)、大量的學(xué)習(xí)與思索，來不斷的積累自己的設(shè)計哲學(xué)觀和設(shè)計美學(xué)觀。從而激發(fā)更多創(chuàng)意靈感，提高自身創(chuàng)造力。而創(chuàng)造力的發(fā)揮作為一種機遇，也會偏愛有準備的頭腦。

第五篇：網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)設(shè)計論文

摘要: 針對工科課程數(shù)學(xué)知識多、問題抽象、與其它學(xué)科關(guān)系密切的特點設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)。為解決在線實驗參數(shù)交互問題，采用IIS6.0和Matlab Web Server共同構(gòu)建在線實驗系統(tǒng)，使學(xué)生通過在線提交參數(shù)的方式完成相應(yīng)實驗，輸出實驗結(jié)果。為了解決復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的錄入、存儲、搜索和顯示的問題，基于MathML的對ASCII碼的翻譯功能，在客戶端安裝Mathplayer軟件的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)公式的在線錄入，搜索。另外，系統(tǒng)還設(shè)計學(xué)習(xí)園地，教學(xué)資源，在線考試等環(huán)節(jié)，具備較為完善的輔助教學(xué)功能。該系統(tǒng)作為學(xué)校精品課程建設(shè)項目已連續(xù)運行近一年，收到良好效果。

關(guān)鍵詞 ：網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)；在線實驗；公式在線錄入；公式搜索

Abstract: In view of mathematics courses in engineering knowledge, abstract problem, and other subjects closely related to the design characteristics of the network teaching system.To solve the problem of interactive on-line parameters Experimental using IIS6.0 and Matlab Web Server to build a common on-line test system so that students submit on-line parameters Experimental corresponding manner, the output results.In order to solve complex mathematical formula of entry, storage, search and display, MathML based on the ASCII code for the translation function, the client software to install Mathplayer on the basis of the formula to achieve the on-line entry, search.In addition, the system has to learn garden design, teaching resources, online examinations and so on, have better support teaching function.The system as a quality school curriculum construction project has been running for nearly a year, received good results.Key words: network-based teaching systems;online experiment;formula on-line entry;formula search 引言

網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)首先是傳統(tǒng)教學(xué)的工具和手段。提高了教學(xué)效率，彌補了由于知識激增、課時縮短、特殊學(xué)科和課程需求而造成的不足。由最初的演示教學(xué)，拓展為自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、個別輔導(dǎo)和探索學(xué)習(xí)等多種教學(xué)模式。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)目前自身還存在互動性不夠、缺乏靈活性等缺陷[1]。對此，基于學(xué)校精品課程建設(shè)項目，設(shè)計了本系統(tǒng)。主要提供了在線實驗、在線交流等功能。為解決在線實驗參數(shù)交互問題，采用IIS6.0和Matlab Web Server構(gòu)建在線實驗系統(tǒng)[2]，使學(xué)生通過在線提交參數(shù)的方式完成相應(yīng)實驗，輸出實驗結(jié)果。為了解決復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的錄入、存儲和搜索的問題，基于MathML的對ASCII碼的翻譯功能[3]，將Mathplayer嵌入網(wǎng)頁，使學(xué)生可以在線錄入公式，并進行相關(guān)問題及公式的搜索。工科課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的特點

工科課程的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)是教育信息化的重要分支，而課程本身具有實用性強、理論內(nèi)容豐富且涉及知識面廣的特點。課程涉及的數(shù)學(xué)知識多，包括高等代數(shù)、數(shù)值分析、概率統(tǒng)計、隨機過程等[4-5]。同時，無論是電路分析基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路和信號與系統(tǒng)等基礎(chǔ)課程，還是通信理論、計算機、微電子技術(shù)以至人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新興學(xué)科研究都成為工科教學(xué)中的重點和難點。然而，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，普遍感到課程的概念抽象，對其中的分析方法與基本理論不能很好地理解與掌握。因此，如何幫助學(xué)生理解與掌握課程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力，是本課程教學(xué)中所要解決的關(guān)鍵問題。

本文作者針對工科課程的特點，建立了網(wǎng)絡(luò)化輔助課程教學(xué)系統(tǒng)，實現(xiàn)了在線實驗、網(wǎng)上交流、在線考試等功能。系統(tǒng)設(shè)計

硬件系統(tǒng)主要由兩臺IBM服務(wù)器構(gòu)成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)軟件部分可以分為：課程簡介、學(xué)習(xí)園地、教學(xué)資源、在線實驗、網(wǎng)上交流、在線考試六項內(nèi)容。

課程簡介主要介紹數(shù)字信號處理課程的特點和內(nèi)容體系，給出學(xué)習(xí)本課程所需要的先修課程，使學(xué)生對課程的主體結(jié)構(gòu)予以掌握。

學(xué)習(xí)園地主要是對數(shù)字信號處理課程的進一步擴展，從傳統(tǒng)的頻譜分析到現(xiàn)代頻譜分析，從一維信號到圖像的二維信號處理，以及與數(shù)字信號處理的軟件、硬件實現(xiàn)方法相關(guān)的文獻和資料。

教學(xué)資源主要提供課程講義和教師上課的視頻錄像的在線播放和下載，針對各知識點的Matlab單機版程序，為學(xué)生課下學(xué)習(xí)調(diào)試提供方便。

在線實驗主要針對課程中的重點難點，使學(xué)生能采用交互的形式實現(xiàn)在網(wǎng)上通過簡單的操作就能看到該參數(shù)下的處理結(jié)果。便于學(xué)生對所學(xué)知識進一步深化理解。

網(wǎng)上交流部分其主要功能是一個留言板，有疑問的同學(xué)可以直接將問題貼在留言板上，老師定期查看留言。這不僅為學(xué)生提供了一個開放、自由的提問空間，更成為老師能及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題進而及時改進的重要途徑。

在線考試主要是將課程內(nèi)容按照知識點形成試題存放在SQL2000數(shù)據(jù)庫中，學(xué)生在題庫中隨機抽題，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成做題并提交答案。系統(tǒng)自動對學(xué)生答題情況進行評分，并進一步根據(jù)學(xué)生答題情況得到對該學(xué)生知識掌握情況的定量評價，從而為教師課堂教學(xué)提供依據(jù)，并可作為下一次抽題的參考。

系統(tǒng)的六個功能模塊之間互相補充，從內(nèi)容上互相呼應(yīng)，共同促進學(xué)生對課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握。網(wǎng)上交流功能模塊的設(shè)計

系統(tǒng)提供了網(wǎng)上交流答疑的功能，其主要部分是一個開放式的留言系統(tǒng)，然而現(xiàn)在絕大多數(shù)留言系統(tǒng)、論壇系統(tǒng)對于數(shù)學(xué)公式的支持功能較差，通常是將數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)換成圖片的形式加以保存和顯示，公式錄入也多通過貼圖的方式進行，對學(xué)生在線提問造成很大的不便，更不利于公式搜索。對此，作者基于MathML的對ASCII碼的翻譯功能，將Mathplayer嵌入網(wǎng)頁進行公式顯示，這樣存儲在數(shù)據(jù)庫中的文字信息，可以方便快捷的進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式的錄入、顯示及搜索。系統(tǒng)中公式的顯示需要客戶端安裝Firefox瀏覽器或在IE6.0瀏覽器的基礎(chǔ)上安裝Mathplayer軟件。公式錄入界面如圖2所示，運行結(jié)果如圖3所示。

在輸入公式之前以$表示公式的開始和結(jié)束。

對“Σ”的搜索可直接在搜索欄中輸入“sum”實現(xiàn)，運行結(jié)果如圖4所示。

圖4 對“Σ”搜索結(jié)果在線實驗功能模塊的設(shè)計

為完成“數(shù)字信號處理”課程中算法的在線實驗和演示，本文利用Matlab強大的信號處理功能基于IIS6.0+Matlab Web Sever進行開發(fā)，實現(xiàn)了信號參數(shù)的在線提交、給定參數(shù)信號波形生成、FFT頻譜分析和FIR、IIR濾波，處理過程參數(shù)均可通過網(wǎng)頁在線提交。運行界面及結(jié)果如圖

5、圖6所示。

此外，在生成給定參數(shù)信號和信噪比的基礎(chǔ)上，通過編制Matlab程序?qū)崿F(xiàn)了生成信號的FFT譜分析，通過帶噪聲信號的頻譜是學(xué)生直觀認識信號的頻譜結(jié)構(gòu)。進一步，系統(tǒng)提供了參數(shù)濾波器頻率特性分析功能，學(xué)生可以通過自己輸入濾波器參數(shù)的方式查看該參數(shù)下濾波器的頻率特性，從而增強學(xué)生對濾波器工作過程的理解。此外，通過設(shè)置不同的截止頻率、通帶增益、阻帶增益等參數(shù)對所產(chǎn)生的信號進行濾波分析，并將濾波后信號的波形顯示在網(wǎng)頁中。

在線實驗系統(tǒng)以Windows自帶的IIS6.0信息服務(wù)作為網(wǎng)站調(diào)試過程中可能會遇到“connect()failure”錯誤，這是因為Matlab Server服務(wù)未被啟動，只要到“控制面板—>服務(wù)”啟動該項服務(wù)即可。結(jié)束語

本文設(shè)計的數(shù)字信號處理課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對“數(shù)字信號處理”課程的特點，增加了在線實驗和網(wǎng)上交流的功能模塊，實現(xiàn)了在線參數(shù)提交、信號在線生成、結(jié)果顯示下載的功能，并且針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)中數(shù)學(xué)公式在線錄入的難題設(shè)計了在線交流子模塊，實現(xiàn)了復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的在線錄入、存儲、顯示和搜索。

該系統(tǒng)已正常運行近一年，效果良好?；诂F(xiàn)有研究，作者認為該系統(tǒng)在以下方面有待進一步完善：網(wǎng)上考試系統(tǒng)的進一步完善，在線實驗?zāi)K信號波形動態(tài)顯示功能的實現(xiàn)及完善。

參考文獻

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