集成电路与集成系统范例(3篇)
集成电路与集成系统范文
高速公路机电系统有三大系统，包括：监控系统（收费站及道路监控）、收费系统、通信系统，这里面包含机电、通信、电子等众多学科领域。这三大系统也正在不断的进行着更新，不断的向着信息化和自动化方向发展，新开发的集成系统软件主要有以下功能：实时联网收费，养护管理，实时交通监控，环境检测、报告，事故处理救援，办公自动化，Internet公共服务部分等内容。本文将对收费、监控和通信三个子系统的安装与调试、机电系统的集成与应用维护和机电系统的方案进行阐述。
一、高速公路系统集成项目管理系统设计方案
高速公路机电系统的主要功能在于对道路设施进行控制和管理，随着信息化技术的不断引入，机电系统逐渐发展成综合性大系统，其中主要包括收费、监控和通信三个子系统，子系统之间通过通信网之间联系，由计算机进行控制，通过光缆数字通信连接成远程计算机网络，各网络间信息共享。
在各个子系统的安装与调试前，应该对总体方案进行合理设计，由于过去的高速公路系统软件存在“各自为政”的状况，因此应该对原有系统进行改造，实现各个子系统之间的软件集成。软件集成分为以下四方面的集成：
首先，是用户界面集成，通过用户界面集成系统提供统一的用户界面，通过统一的操作习惯使用软件的所有功能，不同功能的子系统的使用是在整个集成用户界面内操作，这种集成度较高的集成能让使用者有种系统配套的感觉。
其次，信息和数据的集成，将三个子系统的数据进行筛选、调整，进行格式、储存和处理统一的集成模式。其各个子系统的数据是相对独立的，但是各个子系统数据库可以相互共享。
再次，业务流程集成，对所有相似的业务进行集成，不止是数据之间的相互共享，把所有子系统的用户管理进行统一设计，甚至完全独立，作为独立的业务进行管理，其他子系统各自读取需要的数据。
最后，是函数集成，函数集成则是一个完完全全的集成。这几乎要求每个子系统进行完全的规划和设计。对具体到每一功能的函数都迸行了集成，让整个高速公路营运管理系统变成一个有机整体：从远程方法调用、分布计算等技术发展起来的WebService等技术，可以比较好地实现这个层面。
高速公路系统集成项目管理系统应该依据统筹规划、整体设计的原则，建立合理的软件构架，将子系统的不同业务和方法集成，实现高速公路营运的效益最大化。
二、高速公路机电系统的安装与调试
1收费系统。
高速公路收费系统一般包括收费车道、收费站、营运公司收费中心和收费结算中心四级收费体制，每一个站点都是由计算机设备通过以太网连接成一个网络。近年来，电子不停车收费系统ETC逐渐兴起，其快速、方便的特性受到各地高速公路收费系统的青睐，许多收费系统中都预留ETC车道及相关设备。收费系统的安装与调试，主要是指收费计算机的软、硬件系统的构成方式，将服务器、以太网交换机、IC读写器和工作站等进行系统内连接，收费中心计算和收费站两级系统共同通过联网与硬件的支持形成计算机软、硬件系统。高速公路收费系统还包括以下几个组成部分：收费车道设备，由收费员终端、非接触式IC卡读写器等是多样必须的附属设备构成：监控系统，为了保证收费系统的收费公正公开，就必须借助闭路电视监控系统，主要包括外场设备和收费站监视控制设备两部分组成。
2通信系统。
高速公路的管理机构主要包括管理中心、管理分中心、各个监控点和收费站组成。在高速公路管理中负责运输大量信息的机构就是通信系统。高速公路的通信系统主要由以下机构组成，主干线传输、业务、指令和紧急电话、数据传输、图像传输、广播、通信电源和通信管道。
通信系统对于高速公路的正常、高效运营有着重要的作用，可以说是电机系统的中枢神经。目前对于通信系统的安装和调试主要有如下两种技术，SDH光同步数字传输系统和千兆以太网技术，后者可实现语音、数据和视屏三网合一。
SDH光同步数字传输系统的通信中心建立在监控和收费中心，通过光纤线路配置终端设备OLT，结合具体高速公路的各个站点的实际情况设置通信站，在各个通信站配备ONU，再根据实际情况选择同步传递模式，用4芯光纤组成2芯通道保护自愈环状网络完成整个通信系统。千兆以太网技术系统可以完成图像、数据和语音信息的接人，其主要特征是带宽大、兼容性强，通畅的收费系统都采用以太网接口，有效的提高了可靠性，通畅以光纤作为传输媒介，在各个站点建立交换机，用4芯光纤形成自愈环网。
3监控系统。
高速公路管理中，为了确保车辆的行车安全和行车效率，就必须对公路交通的密度和车速进行监控。高速公路监控系统就是通过一定的方法对高速公路的交通状况进行控制，主要包括如下三方面：人口匝道控制、主线控制和通道控制。
监控系统的安装与调试主要包括两个成分，监控中心和外场设备。监控中心由计算机系统、闭路电视监控系统和摄影设备等组成，采用局域网结构，其工作原理在于外场设备检测外部信息，将信息通过通信系统传输回监控中心进行分析处理，再将结果反馈给外场设备。外场摄影机传输图像回监控中心，监视器及时切换到事件地点。外场设备主要是指车辆检测器、气象检测器、可变情报板、可变限速板和外场摄像机等设备。
集成电路与集成系统范文篇2
关键词：电子科学与技术；本科培养方案；课程设置；办学特色
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）30-0070-02
21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用，也对人才的培养提出了更高的要求。因此，本文从人才的社会需求出发，结合我校实际情况，进行了本科专业培养方案的改革探索，并详细介绍了培养方案的制定情况。
一、人才的社会需求情况
目前，我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业，市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均，分类较细，且发展变化较快。另外，电子科学与技术产业结构具有多样性，既有劳动密集型的大型企业、大公司，更多的是小公司和小企业；既有国有企业和私营企业，更有合资、独资的外企。因此，社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。
二、专业的培养目标和定位
本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识，熟练实验技能，能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能，有较强的工程实践能力，能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色，依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则，培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。
三、本科培养方案制定的思路
电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求，以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力，使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面，光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。
四、本科培养方案的改革探索
要实现电子科学与技术专业的培养目标，适应电子信息产业的不断发展，并结合我校学科发展方向和特色，对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究，并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研，最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案，主要内容如下：
1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时，根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下，专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块，下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程，到大三时根据自己的兴趣选择专业方向，选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求，因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块，每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。
2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础，因此，在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外，增加了与专业相关的课程，如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程，删减了原先与物理类相关的一些课程，如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等，并删减了一些计算机软件类课程，如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块，两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。
3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分，微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向，开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向，开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验，通过加强实验环节，训练学生的动手操作能力，增强学生的理论知识。
五、与省内外专业人才培养的区别
具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区，服务于不同的区域经济，这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系，也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面：
1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个部级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室，人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业，培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。
2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力，在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力，开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程，以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统，从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力，开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程，以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力，开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力，开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程，以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力，开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程，以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。
3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。
参考文献：
[1]陈鹤鸣，范红，施伟华，徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.
集成电路与集成系统范文
【关键词】监测；频率；智能多路数据采集系统
智能多路数据采集系统主要是通过单片机来实现系统中的数据获取，它集多种功能于一体，其中主要包括保护与显示、设定与测量、控制与报警，以及数据存储与通信等，它属于一种综合性的技术。与传统的采集系统相比，智能多路数据采集系统在性能上有很大的优势，即便是出现故障该系统也能迅速和准确的采集数据。虽然，智能多路数据采集技术得到了广泛的应用，但是，随着我国人工智能的发展，对多路数据采集系统的性能要求也将随之增高。
1智能多路数据采集系统整体设计
1.1系统工作原理
智能多路数据采集系统主要由模拟信号的输入、模数转换以及信号输出三部分组成。数据采集的基本工作就是模数的转换，它实时准确地测量并汇集来自于传感器的模拟量，送入计算机进行实时转换处理，完成控制信号的输出，从而实现对系统的记录或控制。以MSP430F149单片机为例，多路数据采集系统的整体结构框图如图l所示。
1.2系统功能分析
整个系统主要由多级传感器、多路开关、放大器、MSP430F149单片机、采样/保持器、A/D转换器、存储器、键盘、液晶显示器LED、USB、日历时钟、PC机等部分组成。其中，A/D转换器和采样/保持器内嵌在在单片机MSP430F149中，这样可以简化整个电路设计，而且方便后期的调试工作。采集的模拟信号通过传感器输入，经过多路开关的分层切换，依次送到放大器进行信号放大、滤波和隔离等环节，使信号满足A/D转换器的采样要求。经A/D转换器转换后的数字信号交给单片机进行处理，最终完成数据存储、USB输出以及液晶显示等功能，并且添加了时钟源，能够为采样数据提供即时的时间信息。
2智能多路数据采集系统硬件设计
2.1模数转换器设计
在硬件设计中，电路主要通过模数转换器ADC0809将模拟信号转换为数字信号（A/D），传入给8051单片机的控制器芯片，然后控制芯片再将数字信号转换为模拟信号（D/A），最后进行输出采集。其结构和转换器芯片如下图2所示，
2.2单片机设计
系统拥有键盘和显示芯片、独立的单片机系统和采集模块、电路等组成部分。对键盘和显示芯片设计时，首先通过HD7279的能端与单片机相连，实现对数据采集通道的控制以及数据值的显示，在单片机的设计过程中，是通过电路来实现数据的处理和控制的。因此，在对其设计时就必须确保电源、电路均能正常工作。
2.3接口设计
使存储器AT89C51接入正5V电源，利用人工复位电路与接地端连接，就算出现短暂的高电平也能使器件迅速复位，而晶振电路通过电容使振荡器起震，以及对其所产生的振荡频率进行调节，在设计采集模块时，片选信号应由单片机AT89C51的P2.7引脚来确定，如图3所示，起始地址为7FFFH。其信号输出使能端通过ADC0809进行转换输出，并与TTL兼容，由于ADC0809芯片在转换信号的时候有两种方式：脉冲和电平，因此，在设计的时候需要特别注意对其进行转换。进行通信线路设计时，由于单片机与PC机之间是不能够直接进行通信的，而且PC机串口输出电压高达12V，直接与单片机连接会使芯片烧坏，因此，要选择MAX232来实现电平的转换，只要实现电平的统一，二者之间就可以进行直接通信了。当将发送命令送入到主控制芯片后，数据就会从串行接口发出，同时数据经过缓冲区分析之后，才可以转换成电压值显示出来。由于RS-232是目前应用最为广泛的串行接口，因此，接口的控制一般采用RXD、GND以及TXD进行设计。另外，RS-232进行异步传输时，数据的前后需要加入LOW和HIGH两个比特流，保证数据沿着同一条数据线进行传输。
3智能多路数据采集系统软件设计
完成硬件设计之后，方可进行软件设计，软件设计是系统实现智能化的关键部分，对软件的设计必须有个明确的思路，流程图的制作要严格规范，程序的调试必须通过测试要求。
3.1程序设计思路和流程图的制作
在该系统中，软件主要是采用模块化的结构设计方法，程序设计语言选用单片机C语言编程来实现数据采集器的多种功能。系统软件的程序设计思路主要包括以下几个方面：
（1）初始化接口程序，主要包括以下内容：初始化I/O端口、初始化DS1302、初始化USB参数。
（2）芯片驱动程序的设计，主要完成以下工作：对模拟量进行采样、转换、保存及显示，根据计数脉冲计算相应的参数，实现数据的发送、接收和应答。
（3）键盘显示子程序的设计，主要做好以下两种工作：键盘扫描和LED显示。
（4）日历时钟子程序，主要完成以下工作：时钟芯片的工作方式、读取时间、以及写入时间。
（5）串行接口通信子程序的设计，主要完成以下工作：设置串行接口的工作方式和启动串行接口数据的发送。
根据以上的设计思路，绘制系统软件流程图，如图4所示，
3.2数据采集
经过数据采集通道采集相关的数据信息，并将其转换为频率信号输入单片机，经芯片处理后显示在LED上。与此同时，系统还可以支持中断式查询，进行独立采集并输出特定的数据。在数据采集的过程中，即从CD4051（8通道数字模拟电子开关）进信号开始，要求保证数据的真实可靠性。因此，在数据采集的过程中，引入了判断数据是否发生溢出的功能。当数据进入单片机之后，经过相关的程序算法设计显示在液晶显示器LED上，便于人工进行读取。同时，还有一组时钟芯片DS1302来进行实时的时间记录。单片机是通过MAX232与PC机相连的，并将其采集的数据和时钟芯片记录的内容一并送入PC机中。在PC机内部会装有相关的应用程序，对相应时间段下的数据进行实时分析，并绘制出曲线图，进一步分析被采集系统的工作情况。
4结语
本文所提供的智能多路数据采集系统设计思路，是严格按照软件系统设计的一般流程，结合TI公司的低功耗16位MSP430F149新型单片机，实现8路开关量的输入采集和输出控制以及数据的USB方式传输。此外由于系统可依靠电池供电，具有小体积、低功耗以及即插即用的特点，比较适合于户外数据的采集，还可以采用稳压电源，实现对工业控制领域数据的实时采集监控，使该系统具有更多的实用和推广价值，更好地促进国家电气行业的智能化发展。
参考文献：
[1]詹世涛，齐蕊.智能多路数据采集系统设计[J].卷宗，2012（5）.
[2]江浩，刘光斌，薛艳.基于电流频率变换的智能多路数据采集系统[J].仪表技术，2010（6）.
