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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇flash论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
对于我国的民间艺术而言,其发展表现了长久以来民族的精神文化。现代艺术滋生了动画产业,而动画的表现又不断在民间艺术的影响下而发展。这种表现也说明了我国对于民间艺术元素的注重,flash动画的发展速度飞快,其体现了电脑技术的娴熟,利用电脑技术进行FLASH动画的制作,各种优势自然不用多说。其实我国自FLASH动画兴起就涉及到了一系列的民间艺术元素,比如《宝莲灯》、《大闹天宫》以及《小蝌蚪找妈妈》等等,其中各种民间艺术元素的表现比比皆是,为观众呈现了各种生动的画面,观众能够从中看到各种民间艺术元素的影子,体会民间艺术语言的趣味。
一、FLASH动画中应用民间艺术元素的目的
随着信息时代的快速发展,计算机应用技术被越来越广泛地运用,可以说计算机是当前每个人必须必备的知识之一,由于计算机技术的发达,Flash自开发至今,各个领域和行业都离不开它,Flash动画更是如此,如今Flash在各个领域均发挥着重要的作用,尤其在动画制作方面,Flash更是发挥着自身独特的优势,在题材应用方面,Flash向人们展示了丰富多彩的艺术语言,这些艺术语言的不同艺术元素应用,均能够带来不同的效应感。鉴于我国的民族文化特征,更需要有传承的方式和手段,对于Flash来说,其是将现代与过去相互结合,打造属于现代语言的同时,让人感触到传统民族的力量。由此可以见得,打造属于民族特色的动画则是非常重要的,由此民间艺术元素在Flash中的应用则是较好的见证语言。当下,社会的不断变化使人们应接不暇,种种高科技不断充沛着人们的生活。人们每时每刻被新事物所包围着,这里所说的新事物就自然而然涉及到了旧事物,在新旧两个层面,人们通常喜欢将新和旧进行比较,也恰恰是这些观念不断展示着我国的造物精神以及审美意蕴,由此成为我国历史文化的结晶。民间艺术不断展示着古人的意识形态,正是这些意识形态才足以出现今天的新产品和高科技。对于我国的动画而言,我们国人应该有展示自己国家的艺术风格。Flash动画在中国是一种新兴的艺术表现形式,这种艺术表现形式展示了科技飞速发展的同时,也融入了一些生活题材,尤其是融入的民间艺术元素,其不乏是对于民间艺术的尊崇和保留,再加上当代一些艺术元素的融入,一个生动、颇具艺术气息的Flash动画便展现在观众面前。把民间艺术元素和Flash动画一同结合起来具有非常现实的意义。就民间艺术元素而言,我国的古典绘画打造的是人画合一,也就是说当一幅画摆在我们面前,我们能够一眼看出作品的种种内容,由此被观众所认同。Flash动画也是如此,也应该以自身的方式展示着自身的语言,通过各种艺术语言去体现Flash风格艺术。
二、FLASH动画中民间艺术元素的应用
1、音乐艺术、绘画以及电影艺术
对于音乐而言,其是一些艺术所不可获取的,无论是电影、电视还是其它艺术,都会融入音乐,将音乐与艺术相结合,能够达到生动的艺术效果。在进行民间艺术题材的选择方面,音乐注重一些细节的选择,音乐的融入是为了衬托情节,一些民间音乐和FLASH动画相互结合,能够打造出另类的艺术气息。绘画也是FLASH动画所不可缺少的,绘画是FLASH动画的主要部门,无论是手绘部分还是电脑技术部分,都是FLASH动画的重点,绘画艺术对于民间艺术元素的体现具有一定的价值性和约束性,绘画艺术是一种静态语言,因此在民间艺术表现方面,比如人物、动作或是情感表现都是停留在一个时间段,处于静止状态。电影是音乐艺术、绘画艺术的综合体,电影艺术的分类较为复杂,在民间艺术的表现方面有很多方式。
2、FLASH动画民间艺术元素多样化的表现
Flash动画的形式多种,不同的形式都能够被广泛应用于Flash动画中去,在应用领域方面没有严格的约束性。Flash动画的取材多种,其内容囊括了人们日常生活中的所有事物。Flash动画的表现分为长短片故事、宣传片、娱乐片等等。Flash的表现形式存在着多样化的形态,不同的绘画艺术形式在Flash动画艺术中充当着重要的地位。在一些非主流的Flash动画中,我们能够看到很多绘画艺术,比如素描、水粉、国画、油画等等。比如Flash动画短片《父亲与女儿》中就是通过非常粗的3B铅笔所完成,通过将动画进行扫描,按照数据库进行着色而后表现出质感形式,通过铅笔与木炭进行背景的描绘,然后再进行扫描转换为photoshop格式,最后通过绘画板进行色彩的转换。所有描绘的轮廓和通过艺术设计中摄取的都是存在关联的,使得画面和整体保持着协调一致,整体风格更加简洁而有效。不只是这个方面,民间艺术元素的其它表现形式也是丰富多彩,比如说剪纸艺术、相声、皮影以及年画等等,都能够在Flash动画中进行表现,Flash动画在电脑技术的作用下,不断创造出不同种类的精美视觉艺术效果,种种画面无不说明了Flash动画多样化的表现形式,这是一种艺术的展现,也是民间艺术的传承方式。
三、结语
我国的民间艺术虽然随着时间的逝去而久远,但是,它是我国民族文化的遗产,代表了我国的民族文化和民族精神,Flash动画制作所体现的民间艺术元素无不再现了我国的民族特征,通过这种Flash动画的制作,将传统、本土的题材转换为现代人的审美观,两者互相结合,更加突出了时代性、民族性,传递了深厚的民族艺术韵味。此外,在这种艺术的表现方式下,能够使得更多的人去关注和思索民族特性,不断传承和发展民族艺术,打造更具民族艺术气息的Flash动画。
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论文摘要:为了体现多媒体教学课程的特征,进一步提高教学质量和效率,我们利用flash制作大量的模拟电路,实现电路的动画演示,突出电路的层次结构及局部与整体的关系;参数的设置,使其结果或性能可以动态演示。
1、概述
1.1多媒体教学的思想
多媒体教学课程的教学思想是多媒体教学课程必须以学生为主体、教师为主导的教学模式来指导,强调个性教学。在满足课程的“基本要求”的前提下,针对不同的应用对象,突出多媒体教学课程的开放性、自主性、交互性、共享性和层次性的特点,并利用各种信息资源来支持“学”。注重教学内容的先进性、科学性、系统性、多样性,教学内容既要符合该门课程的内在逻辑体系和学生的认知规律,又要有利于大学生的素质教育和创新能力的培养。
1.2((模拟电子技术》课程中应用多媒体教学的优点
多媒体技术是以计算机为中心的多媒体技术。由于多媒体技术本身具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能(具有图、文、声并茂甚至有活动影像等特点),这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。本文主要介绍以《模拟电子技术》课程为内容的运用多媒体技术来设计课件的过程和方法。根据具体涉及的模拟电路和分析制作相应的动画演示,用Flash软件实现;Flash动画与Powerpoint制作的主体内容作超级连接。
《模拟电子技术》课程,一般情况下,学习的过程比较枯燥,学好模拟电子技术有一定的难度,故如何激发学生的学习兴趣是这门课程的成败关键,同时,这门课程涉及的模拟电路和分析量大,因此,我们将大量的电路图用flash制作成动态演示;理论分析计算较深且繁琐,我们用flash制作成动态分析,直观易于理解;教学内容多课时少,制作成多媒体辅助教学课件,能够提高教学质量和效率。如果只用powerpoint制作,不能对教学中动态演示部分进行多媒体教学,演示界面是静态的,达不到高效利用多媒体教学设备(包括软件的利用);只用flash制作,动态演示效果较好,但大量的文字编排不如powerpoint方便简捷。我们结合两者,提出关于《模拟电子技术》教学辅助方法的改进方案,进一步提高教学质量和效率,适应现代教学手段的要求,使教学内容跟上现代技术的快速发展并适应其要求。
2、Fiash在《模拟电子技术》多媒体辅助教学中的应用
《模拟电子技术》对电路图和波形图的要求是很高的,图形大部分比较复杂。根据《模拟电子技术》中各种图片的特性,我们使用Flash MX作为图片的制作工具。
Flash是美国的MACROMEDIA公司于1999年6月推出的优秀网页动画设计软件。它是一种交互式动画设计工具,用它可以将音乐、声效、动画以及富有新意的界面融合在一起,以制作出高品质的网页动态效果。Flash有很强的图片编辑功能,窗口左面的工具栏提供了多种绘图工具,它使用矢量图形和流式播放技术。与位图图形不同的是,矢量图形可以任意缩放尺寸而不影响图形的质量,这样使制作出来的图形在PowerPoint中可以随意缩放大小而不改变其质量。最为重要的是,Flash的编程功能非常强大,在需要用动态图表达课件内容的时候,更可以达到直观,简洁,便于理解的效果。比如:课程中一些动态的波形。
用Flash制作电路动、静态电路
下面以微变等效电路画法为例来看看它的动、静态演示:
同时用Flash还可以制作原理波形静态图和动态图,如:用图解法分析非线性失真时,我们只要点一下Q点,那么静态工作点对非线性失真的影响就非常形象的演示出来,波形发生失真的过程给同学们一个很直观的视觉。
作者在论文的写作当中难免要阅读相关的学术资料,在论文引用的他人作品时不能全部都写到论文当中去,那么只要将其主要文献标注好后依次列在论文的最后面。下面是学术参考网的小编整理的关于网页设计论文参考文献,欢迎大家阅读赏析。
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关键词: 积件系统 中学生物学 教育应用 实践研究
《基础教育课程改革纲要》明确指出“要大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,为教师教学和学生发展提供丰富多彩的教育资源环境和学习工具”,计算机辅助教学(CAI)成为大多数教师最常使用的教学手段。然而,随着现代教育技术的发展和CAI课件的广泛使用,其固化性强、开放性差及互动性不足等缺点日益显现,极大地制约现代教学的发展。
1997年3月,全国中小学计算机教育工作会议提出,必须寻求适合中国教育特色与课程教学的CAI发展道路,即第二代教学软件――CAI积件的开发[1]。同年,上海师范大学黎加厚教授系统阐述了“积件”的概念:是师生根据教学需要自主组合运用的教学信息和教学处理策略库与工作平台,由积件库和组合平台构成,能充分发挥师生的创造力,拓展CAI资源的通用性和实用性[2]。因此,积件即积件系统[3]开始受到学术界的广泛关注,并掀起一系列研究热潮。
本文梳理了近10年我国有关积件系统的研究文献,期望通过分析研究现状、发现研究问题、总结研究经验,为中学生物学积件系统的发展提供参考。
1.积件系统研究文献统计及分析
通过“中国知网CNKI数据库”对有关积件系统的学术论文进行跨库检索,检索主题设定为“积件”,检索范围包括“期刊、特色期刊、博士、硕士、国内会议、国际会议、报纸、专利、成果、学术辑刊”等10个数据库,发表时间为2006―2015年,结果共检索得到1282篇相关文献(截止2015年8月16日)。对这些文献进行阅读、分析和筛选得出与积件系统密切相关(以积件系统为文章主旨)的426篇文献,并对其进行统计学分析(结果见表1、2)。由此可以看出:
表1 2006―2015年积件系统相关文献数量统计
注:括号内的数字代表文献数量中的硕士论文篇数。
表2 2006―2015年积件系统相关文献年占比统计
首先,有关积件系统研究的内容主要包括理论探讨、技术开发、教育应用及研究反思等四个方向。其中有关积件系统理论探讨的文献总占比29%,内容包括积件系统的起源、定义、特点、组成、开发的必要性及原则、开发软件简介等,均为期刊类文献,其间2006―2010年文献量大,为主要研究方向,2010年后占比逐年下降,说明学者对纯理论的积件系统探讨已逐步成熟。积件系统技术开发的文献总占比21%,主要涉及积件库的建构、积件制作软件(如Flash、Authorware等)的应用、积件的存放与管理、积件组合平台的开发等,此类研究年占比不高,但2007―2009年文献中的硕士学位论文数量较多,有一定参考意义。积件系统教育应用(与具体学科教学的结合研究)的文献总占比最大,为48%,且呈逐步上升态势。本文将该领域文献进一步细分为应用理论研究和应用实践研究,其中应用理论研究包含积件系统介绍、与具体学科结合的基础、开发软件的选择等,占31%,应用实践研究涉及积件制作、积件系统建构、教育实验研究等,占17%。由此可知,积件系统的教育应用研究大多停留在理论层面,积件或积件系统建构及实践应用研究并不多。积件系统的研究反思是学者对当下积件系统理论及建设方面的现状和问题的思考,仅占2%,却对积件系统发展有重要的学术意义。
其次,由上述分析可知,我国积件系统研究的总体发展趋势是从纯理论介绍向教育教学实际应用转变。但大部分教育教学实际应用文献(理论类)并未把握住研究的核心思想,而是直接套用积件系统理论,用大量篇幅介绍其起源、特点和组成部分。尽管如此,有关实践研究的文献占比还是呈逐年上升趋势,硕士学位论文数量增加,由此体现出学者对积件系统实用研究的期待和努力。
第三,由年文献量对比可知,我国积件系统的研究态势呈下滑趋势,表明积件系统研究进入实际应用阶段后,因开发难度较大,致使有实际成效的研究不多。
第四,进一步对积件系统教育应用研究文献在不同学科的分布情况进行统计(结果见表3)可知:积件系统的教育应用研究在各学科中的发展极不平衡,其中生物学积件系统的研究在整个教育领域中处于中等水平,但较大地落后于同是自然科学的物理、化学,且近四年均未有相关文献报道。
表3 各学科积件系统教育应用文献数量统计
2.中学生物学积件系统的研究现状
结合文献统计及分析结果,进一步对我国中学生物学积件系统的研究展开分析,总结如下。
2.1研究内容
积件系统由积件库与积件组合平台构成。积件库是教学资源的集合,包括五种类型:多媒体教学资源库、微教学单元库、虚拟积件资源库、资料呈现方式库和教与学策略库。其中多媒体教学资源库是目前积件库建设的重要对象,该资源库中的内容就是积件,包括文本、图形、图像、声音、动画及视频等六种形式[4]。
(1)积件系统开发平台选择
积件开发软件有Flash、PowerPoint、Authorware、3DStudioMax等,其中Flash因操作控制方便、处理能力强和兼容性高等优点成为最常使用的动画类积件开发软件,图片处理软件有Photoshop、Coreldarw等,视频处理软件有会声会影等。积件的存放平台可依托校园网,使师生能通过网络访问对积件素材进行下载、修改和上传等操作,以丰富积件库。而积件的组合可选用PowerPoint作为平台进行操作。
(2)积件的制作与整合
中学生物学积件的获取有两种方式:已有资源的优化整合和教师动手制作。目前,已有资源的优化整合是中学生物学积件的主要来源,如收集、整理科普及教学光盘中的动画、视频素材,对其进行分割、合并,获取积件;或将网络上已有的不同版本的Flash课件、图片、动画、元件优化整合到一个Flash文档中,制作成积件,此方式只是简单地对已有资源进行分割整合。而教师动手制作则要求教师在确定积件开发的相关学科知识点后搜集素材、制定脚本进行原创式积件制作,该方式对教师软件操作技能要求较高,难度较大,故资源较少。
2.2存在的问题与不足
根据分析可知,大部分文献强调的是积件系统开发的必要性、与学科结合的可行性,在此基础上进一步探讨积件系统开发和建构的具体案例并不多。在积件制作中,大多只是对已有资源进行简单的分割、组合,没有较大规模的原创式制作,也没有对新建积件进行教育实验研究以检测其教学效果。所以中学生物学积件系统的研究多停留在理论层面,而积件系统开发不完善,教师对开发软件不熟悉,致使理论指导下的实践研究出现停滞,研究步入瓶颈期。
3.发展我国中学生物学积件系统研究的策略
积件系统已成为现代教育技术的发展方向,针对我国中学生物学积件系统研究存在的问题,本文提出如下策略。
3.1注重实践研究
积件系统从1997年发展至今在理论上已趋于成熟,数学、物理、化学等学科在实践中取得一定成效。中学生物学应将研究重点从理论探讨转向实践应用,在平台选择的同时,结合实例介绍平台的使用步骤和积件的制作方法,将新建积件切实应用于教学实践,检验其教学效果,以丰富多媒体教学资源库,真正做到积件系统与生物学教学的完美结合,推动中学生物学现代教育技术的发展。
3.2完善积件系统开发的技术路线
积件系统的开发不仅是平台的选择,还要有规范的开发流程。本文结合当前各学科积件系统的开发步骤,设计中学生物学积件系统开发的技术路线,主要包括知识点筛选、积件制作、积件库建构、积件组合平台选择、积件系统教育实验研究、研究数据反馈、积件系统再修改等步骤(见图1)。
图1 积件系统开发技术路线图
3.3提高教师的软件操作能力
中学生物学积件系统开发的主要限制因素在于一线教师对开发软件的利用能力,且生命活动过程复杂,对能力要求更高。因此,有效提高一线教师和在校师范生的软件操作能力极为重要。对于高等师范院校的学生,可增设Flash、Authorware等软件操作培训课,并组织与计算机专业学生多交流,共同举办和参与积件制作竞赛等;对于在职教师可注重对青年教师的培养,集中进行专业培训、竞赛和交流等。
4.结语
积件系统的开发与应用成为现代教育技术研究的重要方向。中学生物学积件系统的研究进入瓶颈期,究其原因在于研究还停留在理论层面,实际开发应用不多。因此,应将研究重点集中在积件和积件系统的具体实践开发上,注重积件技术与教学实践的密切结合,同时积极提高教师的软件操作能力,吸纳跨专业人才的加入,共同促进中学生物学积件系统研究不断发展。
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参加教育工作以来,时刻铭记自己作为一名人民教师的使命,严格要求自己,认真钻研教育教学方法,学习新课程理念,研究课堂、研究学生。而付出终有回报,在第四轮教育教学基本功竞赛中我荣获二等奖,而且得到校领导和学习的接受,这事我非常感到欣慰的,下面是本人工作鉴定,个人工作鉴定。
在班主任工作方面,向有经验的老班主任学习,研究班主任工作方法,陆续担任**班见习班主任和**班见习班主任,两个班级都被评为校文明班级。在20**年度本人被学校评为优秀见习班主任。从20**年9月至今,本人担任电子商务专业综职班班主任,在20**学年上半学期,班级被评为“保护财产先进集体”“值周工作先进班级”在首届校运会上,班级荣获“精神文明风尚奖”通过学习本人基本上已经掌握了先进的教学手段和多媒体制作技术,能够灵活的运用Flash、PPT和Authorware制作教学课件以及网页制作技术。由本人制作的课件《牛顿第一运动定律》荣获校课件评比三等奖。由本人设计的网站《走进电子商务》在20**年专题页评比中荣获三等奖。
在教学之余,我也思考着教学与科研,尝试撰写教学论文。由本人撰写的论文《怎样说好一节物理课》荣获溧阳市职教论文二等奖。经过仔细修改后,论文《怎样说好一节物理课》又荣获201x年常州市职教论文一等奖,之后本人陆续撰写了师德交流论文《红专并进、为人师表》和《浅谈以问题为中心的教学创新模式》等校级交流论文。
本人积极参加各种继续教育培训,参加了信息技术与课程整合培训,被选为信息技术与课程整合骨干培训教师。
经历磨练就会拥有收获,在这个充满激情的社会,只有不断强化自己,不断装备自己,才会适应社会对自己的要求,做到一名合格的社会人才。
本人自工作以来,认真钻研教育教学方法,学习新课程理念,研究课堂、研究学生,付出终有回报,在溧阳市第四轮教育教学基本功竞赛中我荣获二等奖,在2004年度学校教师技能竞赛荣获二等奖。
在教学之余,我也思考着教学与科研,尝试撰写教学论文。由本人撰写的论文《怎样说好一节物理课》荣获溧阳市职教论文二等奖。经过仔细修改后,论文《怎样说好一节物理课》又荣获2002年常州市职教论文一等奖,之后本人陆续撰写了师德交流论文《红专并进、为人师表》和《浅谈以问题为中心的教学创新模式》等校级交流论文。
在班主任工作方面,向有经验的老班主任学习,研究班主任工作方法,陆续担任0201班见习班主任和0116班见习班主任,两个班级都被评为校文明班级。在2002年度本人被学校评为优秀见习班主任。从2004年9月至今,本人担任0419电子商务专业综职班班主任,在2004学年上半学期,班级被评为“保护财产先进集体”“值周工作先进班级”在首届校运会上,班级荣获“精神文明风尚奖”通过学习本人基本上已经掌握了先进的教学手段和多媒体制作技术,能够灵活的运用Flash、PPT和Authorware制作教学课件以及网页制作技术。由本人制作的课件《牛顿第一运动定律》荣获校课件评比三等奖。由本人设计的网站《走进电子商务》在2004年溧阳市专题学习网页评比中荣获三等奖。在2005年3月开通个人主页《教学与课件资源交流》(校主页七色彩虹教师空间曲长利个人主页)作为一个与教师和学生交流的平台。
本人积极参加各种继续教育培训,在2004年9月本人参加了信息技术与课程整合培训,被选为溧阳市信息技术与课程整合骨干培训教师。
在毕业班教学中,所带毕业班0116班和0201班一次性通过了高中物理实验会考和理科综合考试。所带0217班一次性通过省单招技能考核。
【关键词】温度 at89s52 nrf9e5
1 引言
由于在局部的温度通常具有不一致性,因此在检测环境温度时,传统的单一测点测量温度的方法并不能够准确说明实际的温度信息。在同一环境中,对多点进行温度测量,能够有效解决这一问题,使得温度测量更加准确。但是多点温度测量的温度测量点比较分散,如果使用传统的有线布线方式的话,则系统设计复杂,十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统,采用了nrf9e5无线芯片,主控芯片采用的是at89s52单片机,温度测量的传感器为ds18b20[1]。
本论文首先介绍系统整体设计方案,然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。
2 系统方案
无线数据传输按照传输方式的不同,可以分为:点对点、点对多点以及多点对多点。本论文所设计的系统由主控芯片51单片机、主接收器以及多个测量终端组成。每个测量终端都是通过无线传输模块nrf9e5传递数据,进而形成无线传输的温度采集系统。系统框图如图1所示。
将相应的温度传感器分布在所要测量环境的不同位置,就能够精确评估环境温度。然后再将这些测量得到的温度经过无线通信模块发送到主控芯片上,主控芯片对数据进行处理和显示。
3 硬件电路设计
3.1 无线数据传输模块
nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器,但是时序和指令都与其有些差别。nrf9e5与cpu的数据交换是通过串口来进行的。
nrf9e5和其他模块通信主要是通过自身内部的并行口和内部的spi口。nrf9e5与nrf905等具有一样的功能。收发器在与微控制器进行数据交换的过程中,主要是通过片内的spi和并行口。在要传输通信的数据准备好之后,就能够产生中断,供微控制器使用。
3.2 温度测量电路
温度检测的方法有很多,比如采用热电偶等。但是本论文采用的是ds18b20温度传感器。该温度传感器采用的是one-wire总线,即只采用一根信号线与单片机进行连接。该测温传感器能够测量零下55度到125摄氏度的温度范围,同时分辨率能够达到0.5摄氏度。工作电压范围很宽,一般为3.0至5.5v。
3.3 主控芯片
本论文设计的数据采集器使用的主控芯片是at89s52单片机。msc-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的at89s52单片机就是基于这款单片机的。msc-51单片机的基本架构被atmel公司购买,继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能,同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点,因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展,加入新的功能。即使是在今天,51单片机仍然在控制系统中占据很大市场。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。这款单片机具有最大能够支持的64k外部存储扩展,同时还具有8k字节的flash空间。该单片机具有4组i/o口,分别是从p0到p3,同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外,还具有其它功能,也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5v。
4 软件设计
4.1 通信协议
本系统为单点对多点的无线通信,主接收器在可靠通信范围内分别与每个数据终端通信。主接收器与每个数据终端都有一个唯一的地址,因此在通信过程中必须明确接收方的地址。系统通信协议定制如表1所示。
4.2 温度测量程序
本论文采用的温度传感器是one-wire总线的器件,与主控芯片进行一根数据线连接,就能够同时实现数据和时钟信号的双向传输。但是这样就要求主控芯片的时序必须具有严格的要求。在出厂之前,每个器件的rom上都光刻上64位的编码,这个编码地址序列是唯一的,我们可以通过这个编码地址序列来进行多
点的组网。但是本论文所设计的温度采集系统,在每一个结点只是用一个温度传感器,因此在程序中并不需要读取其rom编码。
5 总结
在实际的温度测量过程中,测量单点的温度往往并不能够准确反映实际温度信息,需要对同一环境进行多次测量,同时要对多个温度节点进行测量。但是多点温度测量的温度测量点比较分散,如果使用传统的有线布线方式的话,则系统设计复杂,十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统,采用了nrf9e5无线芯片,主控芯片采用的是at89s52单片机,温度测量的传感器为ds18b20。本论文首先介绍系统整体设计方案,然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。
参考文献
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关键词: 高可靠; 固态存储; NAND-FLASH; 计算机系统
中图分类号:TP399 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2015)09-14-03
Realization and application of high-reliable solid-state storage module
Wu Hongcheng1, Pan Qi2
(1. No.52 Research Institute of CETC, Hangzhou, Zhejiang 310012, China; 2. The air force's military representative office in Zhejiang)
Abstract: Research on the development and application of solid-state storage module based on NAND-FLASH has important practical significance. This paper proposes the realization of a high-reliable solid-state storage module and its application in the computer system, namely the data correction, wear leveling, excess allocation, bad block management, raid, and other technology is used to achieve high reliability storage module for computer system, and taking into account the non-normal power-off protection and data encryption, data destruction , and other functions, to meet the demands of high reliable and in-depth applications.
Key words: high-reliable; solid-state storage; NAND-FLASH; computer system
0 引言
在过去30多年里,硬盘驱动器在计算机系统存储介质中一直占据统治地位,然而除了存储容量有大幅度提升外,其读写速度没有明显的提升。为应对当前计算机系统对存储介质读写速率的需求,尤其是面对广泛的PC机应用市场,研究高可靠、低成本的固态存储模块具有重大的意义,可为计算机商用系统的应用带来数据处理上的革新。
本论文结合NAND-FLASH存储介质的使用特点,提出了一种高可靠固态存储模块的开发及在计算机系统的应用方法,即采用数据纠错、损耗均衡、过量配置、坏块管理、RAID等技术实现计算机系统的高可靠性存储模块,并考虑了非正常断电保护以及数据加密、数据销毁等满足高可靠及深层次的应用需求。
1 固态存储模块的总体实现
面对当前计算机系统的应用需求,本文提出了NAND-
FLASH芯片的高可靠固态存储[1]模块的实现原理,如图1所示。
固态存储模块主要由接口电路、大规模可编程门阵列(FPGA)、数据缓存、嵌入式处理器及其电路、协处理器以及存储介质组等几大部分组成。嵌入式处理器为存储模块控制中心,实现对外命令通信、工作流程控制、数据读写、目录管理等各种控制功能。FPGA负责数据流的控制,主要包括外部数据接口逻辑、DDR3数据缓存控制逻辑、内部通信逻辑以及FLASH控制逻辑等。数据缓存主要实现高速、突发用户接口数据流与后端FLASH存储介质组间歇性数据流的速率匹配,通常采用多片高速、大容量数据缓存芯片并行工作[2]实现。存储介质组由多片高密度的NAND-FLASH芯片组成,为实现高速数据读写,采用多通道并行工作[3]的方式实现,并且每通道再采用多片FLASH芯片并行工作。对外接口实现通用(如SATA3.0等)或者专用接口(自定义接口,适用个性化专用需求)。
[电路][处理器\&] [内部接口][大规模
可编程门陈列\&] [协处理器][接口
电路] [命令接口] [接口
电路] [数据接口] [数据缓存] [存储
介质组]
图1 高可靠固态存储模块的总体实现原理
2 高可靠存储模块的实现技术及应用方式
结合计算机系统的应用需求,实现固态存储模块数据可靠读写及存储,需要针对NAND-FLASH的主要控制管理技术有数据纠错、损耗均衡、过量配置、坏块管理以及RAID。为提高数据存储的可靠性,在计算机系统传输路径中增加数据校验与纠错技术,以及非正常断电保护技术。考虑到当前数据安全方面存在失窃、遗失、被非授权人员使用的情况,为确保存储模块内数据不被他人获取、利用,最大限度的降低损失,本文提出了相应的数据加密技术、数据销毁技术及其应用方法。
2.1 NAND-FLASH的高可靠应用
NAND-FLASH内部采用非线性宏单元模式,以页为单位读写数据,以块为单位擦除数据,写入前必须擦除数据。NAND-FLASH芯片具有存储容量大、写入速度快等优点,同时也存在位翻转、使用寿命有限、坏块等不足。FLASH控制逻辑通常在FPGA中实现,在FLASH基本控制逻辑的基础上,需通过数据纠错、损耗均衡、过量配置、坏块管理等技术实现对FLASH存储介质的可靠读写,通过RAID技术保护数据完整性。
⑴ 数据纠错
由于NAND-FLASH本身特点,在数据写入、读取过程中数据会有一定概率发生位翻转,从而影响数据的正确性。因此,在使用NAND-FLASH时,需增加纠错算法,采用BCH码(由Bose、Chaudhuri、Hocquenghem共同开发),用于纠正读写过程中产生的位错误,恢复出正确的数据。BCH编码器采用32位并行系数的并行编码技术,有效提高编码模块的编码带宽,单个BCH编码器最高可以达到400MBps的编码速率。为满足高速、高可靠性存储模块需求,采用多个存储控制器[4](集成BCH编码器)并行运行的方式实现读写速率的提升。
⑵ 损耗均衡
NAND-FLASH每个存储单元使用寿命有限,如MLC的厂家标称写入次数小于3000次。针对该特点,在使用NAND-FLASH进行数据存储时,需要对NAND-FLASH的擦除和写入操作进行合理的管理和控制,采用合理、高效的均衡技术,如动态损耗平衡、静态损耗平衡方法,均匀地对NAND-FLASH存储空间进行擦写,避免部分存储空间的使用寿命过早被耗尽,从而在其固有寿命范围内,提高存储模块的整体使用寿命。
⑶ 过量配置
对于提升可靠性与耐用度,在使用上注意损耗平衡的同时,需要空间过量配置。通过损耗均衡方式,擦除量所产生的平均擦写周期变少,但仍会出现了存储块失效的情况,此时需将该些存储块标记为不可用,并从预留的备用区域中重新分配一块存储块到相应的逻辑地址,从而实现空间的过量配置。过量配置不是免费的,需根据存储模块应用场景要求的不同,合理的选择和设计过量配置的空间。一般而言,可靠性越高的存储模块会分配越多的过量配置空间,以牺牲更多的可用空间来换取更长的使用寿命。
⑷ 坏块管理[4]
NAND-FLASH在出厂时存在一定数量的物理坏块,在反复擦写过程中也会出现新的坏块,该些坏块无法保证数据存储的可靠性,应禁止对其进行操作。因此,对NAND-FLASH存储芯片数据操作前,预先读取存储在FLASH中的出厂时坏块信息列表,并实时监测后续FLASH块使用状态,及时监测使用过程中新出现的物理坏块,将发现的无法可靠存储数据的物理块加入坏块列表,使用时禁止使用这些坏块地址。
⑸ RAID技术
考虑到NAND-FLASH芯片的数据块可能出现工作异常导致数据失效的情况,对固态存储模块采用RAID1~RAID7算法[5],并支持算法配置,即模块中数据的冗余保护,又可考虑相应响应场合的经济性。提高数据存储可靠性为适合数据存储可靠性要求较高的金融、医疗、军事等应用,固态存储模块将采用RAID5的方式实现,其中任何一个FLASH芯片工作异常时均可以通过存储在其余通道中的数据恢复该芯片的数据,保证数据可靠存储。
2.2 模块整体的高可靠应用
为提高固态存储模块在计算机系统应用的可靠性,本文采用传输路径数据校验与纠错技术,对存储模块数据读写的全链路进行检测和控制。
存储时数据流从用户接口输入后,经过接口模块、FPGA、SDRAM、FLASH芯片等,其中SDRAM芯片经过两次,分别为写入与读取,并且多通道高速串行通信总线接口每通道的通信速率为Gbps量级。在如此复杂的数据传输路径中,对数据传输路径中可能出现的数据误码检查与纠正,保证数据可靠传输,主要采用DDR3 SDRAM数据的ECC(Error Correcting Code)处理和多级数据流的CRC(Cyclic Redundancy Check)检验(高速串行通信总线接口、FPGA内部整个数据传输及FLASH接口数据传输)。
2.3 高可靠性场合应用
为适应计算机系统特定场合的高可靠性应用需求,固态存储模块采用了数据加密技术、数据销毁技术,以保证存储模块在失窃、遗失、被非授权人员使用时的数据存储可靠性。
2.3.1 非正常断电保护
计算机系统在使用中必须考虑非正常断电对系统的冲击及影响,尤其是考虑其系统内各存储单元的影响,以保证系统继续运行及后续恢复。目前市场上的一般商用固态盘,在多次非正常断电情况下,会出现数据错、元数据损坏等错误,甚至出现不能挂载及存储空间不能识别的严重错误,这对于高可靠性计算机系统而言是致命的。因此,在高可靠性固态存储模块实现上,应充分考虑对非正常断电现象的发生,采取有效的保护措施或设计方法来保证存储模块在非正常断电情况下的数据完整性。具体措施包括:
⑴ 定时更新目录信息,将断电前数据存储信息的损失降到最低;
⑵ 在制定空间保留多份目录备份信息;
⑶ 合理设计上电数据恢复,对非正常断电前写入的数据及目录进行数据完整性校验,最大限度恢复数据及目录等信息;
⑷ 选配欠压检测电路,采用储能器件对存储模块中核心电路进行保护,如触发非正常断电事件、记录非正常断电现象、保护敏感的元数据信息等。
2.3.2 数据加密
数据加密是对输入固态存储模块的数据进行加密后再写入存储介质的一种数据保护措施,是保证数据对敌安全的有效手段之一。根据固态存储模块的工作原理,AES(Advanced Encryption Standard)配合RSA(由Rivest,Shamir和Adleman共同开发)为固态存储模块数据加密的首选加密方案,加密引擎采用FPGA实现。加密后的数据以密文的方式存放在NAND-
FLASH存储介质中,加/解密密钥与加密引擎分离,存储在独立的可信介质中,只有合法用户掌控密钥,安全有效地实现目标数据的加/解密操作,以确保即使存储模块被敌方获取,也无法直接获取有效数据。
2.3.3 数据销毁
应对当前数据私密性不断增加的需求,当存储模块被非授权人员获取时,通过各种破解手段,被加密过的数据迟早仍会被破解,因此固态存储模块中增加数据销毁功能。对于本方案中采用普通NAND-FLASH作为存储介质的数据存储模块,可以采取以下数据销毁[6]措施:
⑴ 快速销毁密钥,失去密钥后存储模块中存储的密文不能被直接读取使用;
⑵ 快速销毁目录,销毁后存储模块中的数据很难被重新组织、恢复成可用的数据;
⑶ 物理销毁,使用高压、大电流电路直接烧坏芯片和电路板等;
⑷ 下发擦除、覆盖写入命令,对已存储数据进行高速擦除,擦除后再写入指定数据进行覆盖。
密钥销毁、目录销毁可以瞬间完成,但销毁不彻底,数据仍然存在于存储介质上;物理销毁也是瞬间完成,具有破坏性,数据被彻底销毁;数据擦除和覆盖写入销毁的速率相对较慢,无破坏性,数据也能被彻底销毁。因此实际应用中,本固态存储模块可根据计算机系统的具体应用场景进行选配,满足各种应用需求,确保数据存储安全可靠。
3 结束语
目前高可靠固态存储模块以VPX 6U的形式体现,模块支持SATA3.0接口及专用接口(如光纤、高速总线等),提供6TB的存储空间,单向读写速率可达最大24Gbps,支持raid方式、非正常断电保护、数据加密机数据销毁等功能的配置,具备数据高可靠性存储能力,能够满足计算机系统高可靠性应用场合,尤其是恶劣环境条件下的数据高可靠存储的应用需求。
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Flash是一种制作动画的软件,通过一些突破常规的图片与文字,将事件内容通过动的图像形式呈现出来。其以流控制技术、矢量技术为主,将矢量图、位图、音频、动画等灵活有机地结合起来,制作出一种交互性强的动画效果图。
Flash动画的特点包括四个方面:第一,表现极具形象性,运用Flash制作的矢量动画,不管放大多少倍,图像都不会失真。第二,具有交互性的优势,满足制作者的需求。Flash动画可以让欣赏者的动作变成动画的一部分,用户在欣赏时可以通过点击、选择等不同的动作,决定动画的运行过程和运行结果。Flash动画的这一优势是传统动画所无法企及的。第三,Flash动画具有崭新的视觉效果,相对于传统动画而言,其更简单灵巧,更容易引起欣赏者的注意。确切地说,Flash不仅是动画的制作,其已经成为新时代的艺术表现形式。第四,由于Flash制作过程中使用的是矢量图技术,因为文件小,在运行中较为方便、快捷,这也是Flash动画在网络上传播广泛的一个主要原因。
二、Flash动画在提高教学有效性中的作用
在课堂教学中,各任课教师应当了解各个学科内容的特点,并在了解Flash软件特点与制作过程的基础上,应用在实际教学内容之上。Flash动画能够提高学生的学习兴趣,有助于学生主动参与到教学活动中,提高参与积极性,最终提高学生的学习有效性。
(一)Flash动画形象性吸引学生的注意,增强记忆效果
在教学中,将知识点内容制作成Flash动画,借助多媒体教学平台及相关技术展示,为学生搭建良好的学习氛围,让学生更加专注于学习知识。例如,物理课中的凸透镜成像原理,可以借助静态配合文字的形式制作成Flash动画讲解这一原理,在演练中帮助学生学习和了解凸透镜的成像原理。
此外,通过快捷的画图工具,可自由实现色彩的变换,突出重点,通过课堂中的反复强调,提高学生的掌握程度,利用颜色和效果,这些都可以增强记忆效果,对学生进行感官上的刺激。
(二)Flash动画的交互性特点有助于引发学生的好奇心,激发学生的学习积极性
Flash动画的交互性,指的就是在一种交互作用下的双向交流,在课堂教学过程中的表现主要为学生与老师、学生与教学资源内容、学生之间等的双向交流。在课堂教学中,老师将课件内容通过Flash动画形式展现出来,吸引学生的学习兴趣,调动学习的积极性,并且促进因材施教的开展,实现特色教学。
Flash动画的趣味性,一方面有效地解决了教学中因为设备落后或者不足所造成的无法实践与操作的不足之处;另一方面,促使学生积极参与到虚拟的环境之中,充分了解教学过程,并且更好地调动学生的学习积极性与主动性。
(三)Flash动画所具备的艺术性将有助于提高学生的艺术品位
Flash动画最大的特点是可以有效地将“声音”“图形”“颜色”三者有机地结合起来,特别是在美术鉴赏课堂中,通过Flash动画辅助教学,充分体现了“声”“形”“色”结合这一特点。首先,音乐对人的情感起到了良好的渲染烘托作用,在美术鉴赏中离不开人们情绪的调动,通过一个情感色彩丰富的鉴赏过程,让观赏者有不同的情感体验。美术鉴赏课教学中引进音乐,实现了图音并茂与声色俱全,同时也丰富了学习环境,促进了学生身心健康发展,能够在轻松愉悦的活动中展开想象,体验作品本身的艺术真谛。
(四)Flash动画操作简单,运行速度快,容易分享
Flash动画的直观性,有利于教师的操作,而且该软件制作成的文件在计算机中所占的资源相对较少,从而保证了运行速度,避免课堂中因为计算机运行慢引发的故障问题。
(五)Flash动画可以化静为动,全面剖析难点
在课堂教学中,通过定动画电流、波形的形象运动,运用Flash软件为学生讲解,就很容易取得事半功倍的效果。此外,运用Flash软件开展教学,不仅更新了教学手段,而且促使教学形式更加灵活多动。在课堂中,用大纲做成软件的形式,丰富了内容,便于理解,提高了学生的学习兴趣。
三、Flash动画在课堂中应用的几点思考
当前在多媒体动画的现阶段教学中,任课教师除了了解信息技术之外,对其他方面的知识并不了解。在教学课件开发过程中,如果任课教师用老式的方法写脚本、信息技术的设计与制作,那么极容易造成设计制作与课堂实际教学发生冲突,互不适应。同时,要了解其他学科知识的特点,课件内容的设置才能符合任课老师的原意,根据实际技术需求进行设定。最理想的课件设计与制作都将由认可教师独立完成。
Flash动画制作时间所占比重比较大。任课老师在上课之前要充分地了解教材,做好充足的准备,教学思路与教学内容都应符合学习者的需求。在优化资源的同时,更直观明了地学习。Flash动画的重点还是动画,需要教师具备一定的工作基础,通过Flash软件辅助教学,这将有助于提高学科教师的综合素质。
四、结论
当前对教育领域的探索与发展,教育技术也将不断发展,这些都对教师提出了更高的要求,这也是未来教师将要面临的巨大挑战。学生在不断充实理论知识的同时,要多参与信息技术活动,借助多媒体技术,提高学习的有效性。本篇论文主要论述了Flash动画提高教学有效性的作用,并针对其存在的问题提出相应的解决对策,以保证提高课堂教学内容的品质。对此教师应当顺应信息化发展,不断完善自身理论,借助多媒体技术,有效地提高教学品质。
论文关键词:项目教学法,电火花线切割,加工实例
项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。学生完成的项目可大可小,主要通过项目完成的整个工作过程让学生学习一定的教学内容,并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来,使学生有独立制定计划并实施的机会。学生在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,培养自主行为能力,最后有明确而具体的成果展示。在这一过程中尽量让学生自己克服困难、处理在项目工作中出现的问题,综合应用学习知识。
“电火花线切割实训”教学过程中,使用项目教学法,通过教学做一体化让学生完成零件的加工机电一体化论文,这样不仅提高学生的计算能力、绘图软件操作能力和机床操作技能,还培养了学生团结互助的团队意识和学生的综合素质、综合能力。
1 “电火花线切割实训”项目教学法的一般步骤
“电火花线切割实训”教学过程一般可分以下几个步骤,如图1所示。简单来说,项目教学可划分为三个阶段,即项目的准备、实施和评价。每个阶段所要完成的教学任务不同,教师在各个阶段所扮演的角色也有所不同,要集促进师、示范者、评论家于一身。在项目教学准备阶段,教师要向学生提供与完成教学项目相关的知识、信息与材料,指导学生寻求解决问题的方法,这时老师主要是学生学习的促进者、指导者。在项目教学实施阶段,教师主要是营造学习氛围、创设学习情境、组织和引导教学过程,当学生在完成任务的过程中碰到困难时,他就给予具体帮助,他更多的是学生学习的组织者和示范者中国期刊全文数据库。
图1 项目教学法的一般过程
2 任务的引入
“电火花线切割实训”是一门实践性很强的实践课程,而线切割加工的工艺分析是加工合格产品的关键,只有工艺合理,才能高效率地加工出质量好的零件,因此,必须让学生对线切割加工的各种工艺问题进行深入的探讨。
从操作层面上讲,在教学时,我们不仅要求学生掌握简单的切割零件方法机电一体化论文,还要求学生会穿丝、上丝。最后针对模具加工中经常用的跳步加工操作,我们要求每个学生都必须掌握。
在模具零件的加工中,尤其是级进模凹模型孔的加工,型孔与型孔的位置精度要求较高,如果用电火花线切割分别加工型孔很难保证精度要求,在这种情况下这就要使用电火花线切割跳步加工这种加工方法。
3 任务的分配
用电火花线切割机床加工如图所示的零件,图2为零件的二维图。机床为泰州三星机械有限责任公司生产的DK7732A型号机床。零件毛坯为60mm×80mm×δ3mm的45号钢。对学生的要求:
(1)每组学生在两天时间内完成三个零件;
(2)记录每个零件完成的时间;
(3)用游标卡尺测量零件尺寸,记录误差。
图2 加工的零件
3 教师讲解
在对零件进行线切割加工时,必须正确地确定工艺路线和切割程序,包括对图纸的审核及分析,加工前的工艺准备和工件的装夹,程序的编制,加工参数的设定和调整以及检验等。加工步骤一般如下:1.凹模加工工艺处理方法,2.工件的装夹与定位方法;3.钼丝垂直校准方法与定中心的方法;4.电参数的选择;5.跳步加工方法和操作要领。
对于本次教学,在电火花线切割机床操作方面,学生之前已经掌握线电火花线切割的加工原理、机床的基本结构,简单的工件装夹、找正,基本的机床加工操作以及软件绘图等方法。我们此次项目教学主要要求学生掌握线切割加工的跳步加工,这是教学重点、也是教学难点。
考虑到单纯在黑板上讲解跳步加工过程以及操作步骤,学生很难掌握,也很枯燥。所以在教师讲解时运用多媒体教学机电一体化论文,通过Flash软件的仿真运动,让学生充分了解机床加工工件时的跳步过程。这样不仅激发学生的学习兴趣,同时也节省了不必要的画图和写加工步骤的时间。图3是运用Flash软件钼丝走丝轨迹。具体跳步加工步骤如下:
图3 钼丝走丝轨迹路线
(1)第1步加工内孔,钼丝运行轨迹如图①所示。加工完钼丝将停止运动,关闭工作液和走丝机构,拆下钼丝,再按电脑屏幕上的“继续”键,机床工作台将沿虚红线方向移动到第2个传丝孔的位置(加工前穿丝孔已经用钻床加工);
(2)将钼丝从第二个穿丝孔穿过,重新固定在储丝筒上,开走丝按钮和工作液按钮,再次按“继续”键,机床开始加工外轮廓;
(3)切割完成后,关闭走丝机构和工作液泵、关闭总电源、取下工件。
4 学生分组、练习
老师讲解演示完加工过程后,学生分组练习。机电工程系08模具-1班学生共有36人,实训地点机电工程系实训中心模具制造车间,共有快走丝电火花线切割机床6台,钻床1台,钳工工作台1台中国期刊全文数据库。学生分为6组,一组6人。
在学生的练习过程中,要以学生为主,这主要体现在每组学生的工艺计算、绘图、工件的装夹、电参数的选择等等。老师在巡视过程中发现的问题只需帮学生指出机电一体化论文,让组内其他同学思考错误的原因、怎么解决。这样提高组内同学之间团结互助、密切配合的团队意识。
5 点评和总结
在点评和总结环节,主要有组内自评、组间互评和老师点评组成。组内自评由每组组长对该组加工的工件、操作过程中出现的问题以及学生出勤等发表意见。组件互评主要是指6组之间相互指出工件的优缺点、测量尺寸并选出最佳的一组。最终由教师点评,跟踪学生的反馈情况和在巡视过程中发现的共性问题提出解决方法。
6 扩展与思考
最后,可以扩展知识和对学生提出问题思考,比如:
1.工件定位:以此工件为例,若工件定位不准,对加工的工件有何影响?
2.钼丝定位:开始加工前,若钼丝不在穿丝孔的中心,对加工工件有何影响?
3.钼丝引入处位置怎么最佳选择?
扩展可以帮助学生学到更多的操作技巧,全面吸收整个项目活动的精髓。思考可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法,找到自己理论上的不足,提高以后再遇到类似难题的解决能力。
参考文献
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【关键词】智能控制 单片机 非编码键盘 彩色显示系统
【中图分类号】F407.67 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0146-02
1 概述
本设计的CPU选用了增强型51单片机C8051F020。它具有与8051兼容的高速cip-51内核,与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8051的数字外设部件之外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件。片内有模拟多路选择器、可编程增益放大器、AD/DA、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBUS/I2C、UART/SPI、定时器、可编程计数器、定时器阵列(PCA)、数字I/O端口、电源监视器、看门狗定时器(WDT)、时钟振荡器、JTAG调试接口等。
彩色液晶选用了拓普微生产的点阵TFT液晶模块(型号为LMT035DNAFWU)。该液晶模块具有图形加速器功能,可以通过简单的指令快速写中西文字符,画点、线、矩形、圆,填充矩形面和圆面,以及可独立控制的游标等实用绘图功能,支持并行接口和RS232串行接口,非常适用于以单片机组成的控制系统。
2 硬件设计
2.1 硬件框图
本工业机器人的硬件框图如图2.1。
该系统包括CPU模块、电源模块、液晶模块、继电器控制板、按键模块和FLASH等。彩色液晶在此系统中为用户提供可视的操作界面,并在生产过程中实时显示相关的状态信息。C8051F020单片机只有64K字节ROM,远远不能满足显示容量的要求,所以扩展了一组FLASH。
2.2 单片机与液晶控制器接口
C8051F020单片机与液晶控制器的接口如图2.2。
C8051F020的地址数据总线被配置到了高端(P6口作为高8位地址总线,P7口为低8位地址总线和8位数据总线复用)。P7口与液晶控制器的A0―A7相连,P6口与A8-A16相连,P4.4-P4.7分别与液晶控制器的RST 、CS、RD、WR相连。液晶的高两位地址由P5.0和P5.1提供。由于干扰信号有可能使液晶显示出现抖动情况,所以在数据线和地址线上都加了5K的上拉电阻。
3 显示软件设计
3.1 显示模块指令包格式
控制器所有指令都以以下的格式发送:
3.2 主要程序设计
3.2.1 液晶初始化程序
模块在工作之前先要初始化内部功能寄存器,初始化流程图3.2:
3.2.2 写命令包程序
C8051F020单片机首先把完整的命令包送入地址为F004H(最高两位地址永远为2)的只写寄存器,然后送“1”到地址为F006H(最高两位地址永远为2)的寄存器结束一个命令包,并打开显示。写命令包的流程图如图3.3:
4 系统显示方案
4.1 显示空间分配
由于系统要显示的信息量很大,C8051F020单片机只有64K的FLASH,所有显示信息要保存在单片机内部FLASH很困难。我们把主要的显示信息都保存到了外接的大容量FLASH。保存到外接FLASH的信息格式直接决定了显示的方便与否。
该控制器可以使用功能指令让显示器显示以下几种基本元素:点、线、矩形、矩形面、圆、圆面、英文字符和汉字字符。所以,我们做如下假设:每一屏的显示都是由以上8种基本元素组成,我们为每一屏的显示都在外接FLASH开辟了一个16K的显示空间,每一屏幕的元素信息都保存在该空间,每一个元素都固定分配64字节的空间。具体分配表如表4.1:
对于不满64字节的元素,后面的空余空间都填入FFH。
4.2 显示解析函数
保存在外接FLASH的显示信息必须通过解析函数显示到液晶屏上。解析函数主要完成以下几方面的工作:确定每一屏显示信息的首地址;把外接FLASH信息以元素为单位(64字节)读入到单片机的XDATA;确定显示的是哪一个元素,并调用元素解析函数在屏幕上画出图形。显示解析函数的流程图如图4.1:
限于篇幅,系统具体实现代码在文中未给出,如果有需要,可以与作者联系。
5 结语
经过测试,本设计在整个机器人系统中取得了很好的显示效果。液晶满屏切换的时间大概在0.2秒以内,能够满足开发的技术指标。在实际的应用系统开发中,可以根据具体显示信息的多少来确定外接FLASH的存储容量。本开发为具有大量显示信息的设计提供了一个很好的设计参考。
参考文献
[1] 王幸之,钟爱琴.AT89系列单片机原理与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[2] 陶国正,单片机与接口应用技术.苏州:苏州大学出版社,2004.