基于嵌入式技术的计算机接口实验课教学改革

基于ＡＲＭ的嵌入式实验教学实例 摘要：近年来，随着软硬件资源的成熟与完善，嵌入式实时系统在越来越多的领域内得到了广泛的应用，各种相关的嵌入式产品纷纷涌现，嵌入式系统越来越引起人们的重视。在教学领域，嵌入式实验教学也将成为高校重要的教学实践之一。本文结合作者的开发实践，简要讲解了基于ARM7 Linux开发板——以S3C4510B为CPU芯片的开发过程。
　　关键词：ARM；嵌入式系统；嵌入式操作系统(EOS)
　　　　　　
　　1简介
　　
　　嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般有嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个组成部分，用于实现对其设备的控制、监视和管理等功能。
　　ARM嵌入式处理器是一种高性能，低功耗的RISC芯片。它由英国ARM公司 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，世界上几乎所有的主要半导体厂商都生产基于ARM体系结构的通用芯片或在其专用芯片中嵌入ARM相关技术。它以体积小，低功耗，低成本，高性能的特点赢得了75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。目前ARM芯片广泛应用于无线产品，PDA，GPS，网络，消费电子产品，STB及智能卡。市场对相关人才的迫切需求，使得把握关键和核心的嵌入式系统设计技术成为高等院校计算机科学与技术专业人才培养的关键，因此，基于ARM的嵌入式实验教学的研究和实践就成为计算机专业实验教学的重点之一。
　　1.1嵌入式系统的组成
　　嵌入式系统通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。
　　1.2关于ARM嵌入式技术
　　ARM(Advanced RISC Machines)，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。采用RISC架构的ARM微处
　　理器一般具有以下特点：体积小、功耗、低成本、高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式简单灵活，执行效率高；指令长度固定。
　　本次开发用到的ARM Linux Board包含Samsung Electronics的S3C4510B网络处理器，工作频率为50MHz； 2MB的1M×16位Flash；16MB的2×4M×16位SDRAM； 128×8位IIC存储器接口；9针D型RS-232C串行接口；RJ-45 10/100Base-T 太网接口；2个可编程的LED指示灯；20针JTAG接口；系统总线扩展。
　　1.3课题简介
　　本次基于ARM应用的嵌入式教学实验探索的课题开发，主要目的在于掌握嵌入式应用系统开发的步骤和方法，在了解了ARM7 Linux开发板以后，结合作者设计的外围硬件电路，设计一个简单的电梯升降控制模拟系统。
　　
　　2系统设计与分析
　　
　　2.1项目分析
　　该系统所要完成的功能主要是利用ARM7 Linux开发板(系统总线扩展)，外接一定的外围硬件电路，并且结合相应的应用程序实现一个简单的电梯升降模拟系统。主要是通过按键开关及数码管和二极管的不同显示来实现简单模拟的效果。
　　2.2系统硬件资源
　　ARM7 Linux开发板；9针RS-232C串行电缆线；ARM JTAG接口仿真器；外围硬件电路；5V稳压直流电源。
　　2.3系统软件资源
　　Linux操作系统；板级支持包；GNU工具链：含ARM交叉编译器、连接器、汇编器以及其他实用工具；uCLinux 2.0.38；uClibc 0.9.5；BusyBox 0.60.1；Thttpd 2.20c；ARM SDT2.51集成开发工具；超级终端服务。
　　2.4硬件设计
　　(1) S3C4510B芯片引脚及分析：
　　S3C4510B共有208只引脚，设计时或连接时应该注意I、O、I/O类型的引脚。输出类型的引脚主要用于S3C4510B对外设的控制或通信，由S3C4510B主动发出，这些引脚的连接不会对S3C4510B自身的运行有太大的影响；输入/输出类型的引脚主要是S3C4510B与外设的双向数据的传输通道；而某些输入类型的引脚，其电平信号的设置是S3C4510B本身正常工作的前提，在系统设计时必须小心处理。图1是S3C4510B扩展管脚图。
　　
　　图1 S3C4510B扩展管脚图
　　
　　(2) 本次开发的外围电路器材选择如下：
　　① 1-8号数码管分别代表各楼层所能看到的电梯所在楼层数；
　　② 9号数码管代表电梯里所看到的电梯所在楼层数；
　　③ 1-14号开关分别代表每层楼的上楼和下楼的请求(一楼只有上楼请求，八楼只有下楼请求)；
　　④ 15-22号开关分别代表请求者所去的1-8楼层；
　　⑤ 8279芯片实现对数码管的编程显示；
　　⑥ 24个二极管分别和24个按键开关相对应，代表各个按键开关请求信号。对应按键开关按下后，二极管被点亮，直道该请求被满足时，二极管熄灭。
　　(3) 主要信号线的连接如下：
　　① 数据线XDATE0-XDATE7作为通用可编程键盘、键盘接口芯片的数据输入信号线。同时，8279的8个输出信号OUTA0-OUTA3、OUTB0-OUTB3作为9个数码管的输入信号。(9个数码管接法一样)
　　② XDATE8-XDATE31作为3个74HC573锁存器的输入信号线。同时，74HC573的输出作为二极管的正极输入信号线。
　　③ 控制信号线 ADDR0、ECS0、ECS1、DWE、OE分别作为8279的缓冲器地址输入信号、8279片选信号、74HC53片选信号、8279写使能信号、8279读使能信号。
　　2.5软件设计
　　嵌入式软件设计与一般的软件设计的不同在于，在应用高级语言设计应用程序的同时还要结合硬件电路的设计思想，做一些比较底层的汇编程序设计。
　　在该系统的软件设计中，利用开发工具ARM SDT2.51，按照模块化程序设计思想，结合硬件电路的设计，开发应用程序。其功能是实现通过对外部按键信息的读取与分析，确定对上下楼请求的选择性响应，从而实现对电梯运行的控制。使得硬件上显示的结果为9个数码管示数的改变。
　　主程序未用C语言编写。如果需要，可采用ARM支持汇编语言与汇编语言及C++语言混合编程。汇编语言实现C主程序的引导和调用。
　　
　　3系统的调试与运行
　　
　　3.1系统的调试
　　系统的调试包括硬件调试、软件调试。硬件调试包括开发板的调试以及外围硬件电路的调试。开发板的调试主要是测试板上的复位电路、电源、Flash、SDRAM、10M/100M以太网口、串口等。外围电路的测试主要是对焊点的短接、虚焊以及信号线的检测。软件调试则要用到ARM SDT2.51、超级终端服务和ARM JTAG仿真器。ARM Project Manager (APM) include ARM Debugger: 这个工具由ARM提供。主要是开发程序, 编程调试ARM芯片, 有相当不错的开发环境和远端调试功能, 支持汇编和C。它带有一个ARM自己的嵌入式操作系统ARM Angel，用户可以在它的上面开发自己的嵌入式软件。

3.2代码的固化
　　系统调试通过了，那么接下来就要实现代码的固化，将编译后的可执行代码固化到Flash中去。本次开发中，可以通过串口或以太网口将可执行文件下载到板子的 FLASH中。不过都必须使用超级终端。
　　
　　4结语
　　
　　将应用程序和uClinux核捆绑编译并烧到FLASH中之后，对开发板上电复位就可以执行应用程序。可以通过超级终端控制程序的运行。通过这样一个实例，完成了一个嵌入式系统设计 的全部过程。
　　
　　参考文献：
　　[1] 牛小玲. 嵌入式系统实验教学的探讨[J]. 实验室科学,2006,(04).
　　[2] 王韬. 基于Vx Works的嵌入式系统实验教学设计[J]. 实验室研究与探索,2007,(01).
　　[3] 俞建新. 略论嵌入式系统的实验教学[J]. 实验室研究与探索,2006,(07).
　　[4] 仲伟波. 关于嵌入式系统教学的几点思考[J]. 实验室研究与探索,2006,(12).
　　[5] 段敬红. 嵌入式系统实验教学建设与实践体系的建立[J]. 电气电子教学学报,2007,(03).
　　[6] 周朝胜. 计算机专业的嵌入式系统教学探讨[J]. 科技信息,2007,(14).
　　[7] [美] Arnold Berger著,吕骏 译. 嵌入式系统设计[M]. 北京:电子工业出版社,2002.
　　[8] 李驹光. ARM应用系统开发详解——基于S3C4510B的系统设计[M]. 北京:清华大学出版社,2003.
　　[9] ARM Linux Board用户 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 [Z]. 北京微芯力科技有限公司.
　　
　　The Living Example of the Embedded Experiment Based on ARM
　　WU Jun-peng，LONG Xiao-jie
　　(College of Computer Science and Technology, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
　　Abstract: In recently , with the maturity and perfection of resources of the software and hardware, embedded real-time systems are all widely used in more and more fields; various kinds of relevant embedded products emerge one after another. In the field of teaching, the embedded experiment will become one of university's important teaching practices . Based on the author's development practice, this text has explained the development of Regard S3C4510B as CPU chip on ARM7 Linux.
　　Key words: ARM; the embedded system; Embedded Opreating system (EOS)

[1]

浅谈城市工程测量中GPS—RTK技术应用

　　关键词:RTK;GPS;工程测量
摘要:在工程测量中,测量时间受到工程进度的制约,如果测量出现偏差,势必影响后续工作的质量,而且这些工作都是难以补救的。因此,研究全站仪辅助GPS-RTK进行城区测量施工方法是极其必要的。本文分析了在城区开展RTK测量的意义,对RTK工程测量中的要求进行了研究。
　　

　　
　　一、在城区开展RTK测量的意义
　　在物探测量中,用GPS-RTK测量地震勘探物理点最主要的特点是不存在测量导线的闭合问题。使用常规的测量方法测量地震勘探物理点,必须将其布设成附和导线,这样就必须从己知控制点出发(即所谓的出点),最后还要连测到已知控制点上去(即所谓的连点),如此一来,必须一条导线测量完毕,并经平差计算合格以后,才能提供准确可靠的测点成果。而采用GPS测量,其每个测点都直接与架设参考站的控制点相联系,互相之间不存在误差的传递与累积关系,因此,在仪器日常检验与测线复测合格以后,即可提供准确可靠的测点成果,这样就可以分段提供成果,给物探测量工作带来了极大的灵活性。测量工作是工程建设施工的基础,测绘成果质量的好坏直接影响后期各项工作的实施效果及施工质量。在工程测量中,测量时间受到工程进度的制约,如果测量出现偏差,势必影响后续工作的质量,而且这些工作都是难以补救的。因此,研究全站仪辅助GPS-RTK进行城区测量施工方法是极其必要的。
　　
　　二、RTK的工作原理与技术特点
　　RTK测量是GPS动态相对定位测量的一种,是用一台接收机安设在参考点上固定不动,另一台接收机设在运动的载体上,两台接收机同步观测相同的卫星,以确定运动点相对参考点的位置。从GPS测量的基本原来讲,要确定某一点的精确位置,首先要精确解算出卫星信号传播的整周未知数,RTK测量也不例外,由于是实时定位,需要实时解算整周未知数,解算难度自然加大。与其它动态相对定位方法不同的是,在RTK测量技术中,采用了载波相位观测值,参考站通过数据传输电台将其载波相位观测量及测站坐标信息一同传送到流动站,流动站接收GPS卫星的载波相位数据与来自参考站的载波相位数据,并组成相位差分观测值进行实时处理,实时地解算出每颗卫星信号的整周未知数。在RTK测量中,使用最为广泛的是快速逼近技术和求差技术。这些解算技术可大大提高测量成果精度,目前采用这些技术可以取得厘米级定位成果。
　　(一)工作原理
　　实时相位差分(RTK)测量系统至少包括一个参考站和一个流动站。参考站的作用是为流动站的测量提供差分改正数据,将流动站的测量成果归算到原测量控制网中,以便与国家统一的坐标系统保持一致。流动站的作用是测定待定点的地理坐标,或根据设计点的地理坐标,将其放样到实地,并一记录放样坐标及偏差,如图1所示。
　　其工作原理是:参考站接收到来自卫星的GPS信号,并与其自身(天线)所在的已知位置进行匹配,计算每颗卫星的差分改正值,并调制成无线电信号,然后通过无线电台实时地向外发送;流动站工作时,同时接收来白卫星的GPS信号和来自参考站的差分改正信号,将各类信号解调以后,通过差分改正值对相应卫星的码数据或载波相位数据进行改正,然后计算出定位数据,再通过坐标系统转换参数将其转换到所使用的测量基准。
　　
　　
　　
　　
　　
　　 图(1)RTK系统的工作原理图形
　　一套完整的GPS实时差分测量系统包括一台参考站和数台流动站,参考站和流动站必须严密配合,任何一方出现问题,都会导致系统联接失败,停止工作。
　　1.参考站
　　参考站的作用是为测量系统提供基准,并将计算结果归算到已知的测量控制网点上,因此必须将其架设在已知的控制点上,并且该控制点必须同时具有WGS-84坐标和测量所采用的基准内的坐标(目前我们通常使用1954年北京坐标系,则该点除具有WGS-84坐标系内坐标外,还要具有1954年北京坐标系内的坐标)。一台完整的参考站包括GPS主机、GPS天线、差分数据发射电台及天线、电池或电源、基座、三脚架、天线高测量尺、各部连线等。参考站架设内容包括GPS天线架设、数据电台天线架设,GPS接收机与GPS天线、数据电台、电池、控制器的连接,数据电台与天线的连接等。
　　2.流动站
　　流动站是直接用于测量物理点坐标和进行物理点放样的工具,它所作的工作是:同时接收来自卫星的GPS信号和来自参考站的差分信号,将两种信号解调以后,利用差分数据对GPS卫星数据进行校正,计算测量点的WGS-84坐标,利用坐标系统转换参数将WGS-84坐标转换为目前使用的测量基准内的三维坐标(平面坐标x,y和大地高H),实时显示计算结果。
　　一台流动站包括GPS主机、GPS天线、差分数据接收电台及天线、电池、对中杆、GPS天线测高尺、各部连线等。有些GPS接收机与差分数据接收电台是集成在一起的。为了施工作业方便,流动站主机、电池一般放在背包内,通过连线与GPS天线、数据电台大线和手持控制器连接。
　　(二)主要技术特点
　　(1)RTK的误差
　　RTK测量的误差同GPS静态定位的误差类似,一般可分为两类,即同测站有关的误差和同距离有关的误差。
　　同测站有关的误差包括大线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素影响等。其中多径误差是RTK定位测量中最严重的误差。多径误差主要取决于GPS接收机大线周围的环境,若大线周围有高大建筑物或大而积水而时,将对电磁波有强反射作用。即大线接收的信号小但有直接从卫星发射的信号,还有从反射体反射的电磁波,这两种信号叠加作为观测量,将对定位产生误差。通常情况下,多径误差为1—5cm,高反射环境下可达lOcm以上。
　　同距离有关的误差包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。目前轨道误差只有几米。对于同测站有关的误差可通过各种校正方法和有效措施子以削弱,而同距离有关的误差将随移动站至基准站的距离增大而加大。因此,在进行RTK测量时,除采取有效措施削弱测量误差外,还要对作业半径加以限制。
　　(2)坐标系统
　　RTK与GPS静态测量一样,GPS接收机接收的卫星信号经数据处理后,首先得到的是地心坐标系(WGS84)坐标,而在测绘土程中应用的通常是地方坐标系的平而直角坐标,其高程一般为正常高。因此,为了把MGS84坐标系坐标转换为地方坐标系坐标,作业前首先要根据坐标转换关系式求解两种坐标系间的转换参数。
　　(3)数据链
　　RTK测量时,移动站需要实时地接收基准站播发的差分信号(观测值及相关数据),才能求定待定点的位置。因此,能台连续地、可靠地接收基准站播放的信号,是RTK能台成功的决定因素,也是制约RTK测程的关键因素。
　　
　　三、RTK测量的关键技术
　　(一)坐标转换参数的求解
　　坐标转换参数的求解方法,一般是在RTK作业前首先在测区做一定数量的静态GPS控制点,与地方坐标系的控制点联测,以同时获取GPS点的MGS84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标,然后利用后处理软件或GPS控制器内置的实时处理软件求解坐标转换参数。如果测区内的已知控制点已经有地方坐标系坐标和MGS84坐标系坐标,则可直接利用随机软件求解坐标转换参数。
　　(二)基准站的设置
　　从卫星发出的信号到接收机接收,中间要经过电离层、对流层以及来自多方而的干扰,其信号一般十分微弱。同时,为了减少多路径效应的影响,基准站周围应无明显的大面积的信号反射物,另外,要求基准站电台天线和移动站天线之间无大的遮挡物(如高层建筑物、高山等),且天线应尽量设置高一些,以提高数传电台的传输距离。
　　(三)作业半径的限制
　　移动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径,它的大小取决于基准站电台信号的传输距离,且对RTK测量的速度和精度有着直接影响。实验表明,当两山顶能够通视,移动站距基准站47km时,也可收到差分信号。但是,在城镇作业时,如果两点之间有一较高的房屋遮挡,即使相距1km也很难进行RTK测量。
　　
　　四、小结
　　GPS是目前世界上应用最广泛的卫星导航系统,将在公路工程测量中有更大的作用。作者相信随着GPS理论的完善和丰富,GPS在公路工程测量中技术将会得到进一步发展。
　　
　　参考文献:
　　[1]石桥.GPS RTK技术在公路勘测中的应用,交通科技,2004
　　[2]张予东.公路测量中GPS RTK的应用,测绘通报,2002

 

DCS系统运行与维护经验浅谈

　　关键词:DCS;故障诊断;系统维护;优化控制
　摘要:目前很多企业采用DCS系统控制来降低系统故障的发生概率,所以说DCS系统控制对安全生产有着十分重要的作用。文章结合当前企业的一些实际情况,针对企业在实际操作时DCS系统经常出现的故障进行了诊断和分析。

 
　　离散控制系统Distributed Control System,英文缩写为DCS,DCS系统通过操作站对整个工艺进行集中监视、操作、管理,通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制,是集计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术为一体的综合性高技术产品,它是计算机技术和自动化技术发展的结果。化工企业机组容量不断增大,参数不断提高,为DCS系统的应用提供了广阔的发展空间。随着我国化工行业的发展,DCS已成为普遍的控制系统,应用越来越广泛。
　　一、DCS系统的基本构成
　　概括起来分为集中管理部分、分散控制监视部分和通讯部分,集中管理部分又分为操作站、工程师站和上位计算机。操作站是由微处理器、CRT、键盘、打印机等组成人机系统实现集中显示、集中操作和集中管理,工程师站主要用于组态和维护,上位计算机用于全系统的信息管理和优化控制。分散控制检测部分按功能可分为现场控制站和现场检测站。现场控制站是由一个微处理器、存储器、I/O输入输出板、A/D、D/A转换器、内总线、电源和通信接口等组成,可以控制多个回路,具有较强的运算能力和各种控制算法功能,可自主的完成回路控制任务,实现分散控制。
　　二、DCS系统故障的分类
　　(一)现场设备故障
　　现场设备仪表包括与生产过程直接联系的各种变送器、开关、执行机构、负载等。现场仪表设备发生故障,直接影响DCS系统的控制功能,在目前的DCS控制系统中,这类故障占绝大多数,这是由于仪表设备本身的质量和寿命造成的。
　　(二)系统故障
　　这是影响系统运行的全局性故障,系统故障可分为固定性故障和偶然性故障,如果系统发生故障后可重新启动,系统恢复正常,是偶然性故障,相反,若系统重新启动不能恢复,需要更换硬件或者软件才能恢复系统,是固定性故障,固定性故障一半是由于系统设计不当或者系统运行年限较长所致。
　　(三)硬件故障
　　这类故障主要是指DCS系统中的模板损坏造成的故障,这类故障一般比较明显且影响也是局部的,它们主要是由使用不当或使用时间过长,模板内元件老化所致。
　　(四)软件故障
　　这类故障是软件本身所包含的错误所引起的,软件故障又可分为系统软件故障和应用软件故障,系统软件是DCS系统自带的,如果设计时考虑的不充分,在执行中一旦条件满足就会引发故障,造成停机或者死机等现象,此类故障不常见,应用软件是用户自己编订的,在实际工程应用中,由于应用软件工作复杂,工作量大,软件错误几乎难以避免,这就要求在DCS系统调试及运行中认真细致,及时发现,并且解决问题。
　　(五)操作故障
　　在实际运行操作中,有时会出现DCS系统某功能不能使用或者某控制部分不能正常工作,但是实际上DCS系统并没有毛病,而是由于操作人员操作不熟练或者操作人员人为操作错误引起的,这类故障一般发生在初次操作DCS系统的操作工身上,实际生产前对操作工进行系统培训和实际上机操作可以避免此类故障的发生。
　　三、故障的分析诊断
　　DCS系统一旦出现故障,正确分析和诊断故障发生的部位是非常重要的,根据经验,参照故障发生部位的环境和现象,来确定故障的部位和原因。首先:查看是否为DCS系统操作错误引起的故障。其次:确认是现场设备故障还是DCS系统故障,若是现场一次仪表故障,修复现场一次仪表即可。最后:利用DCS系统的自诊断测试功能,在系统发生故障时一定要充分利用这一功能,来分析和判断故障的部位和原因。
　　四、DCS的维护
　　(一)日常维护工作
　　过程通道故障:过程通道故障出现最多的是I/0卡件故障。I/O卡件故障,一般的判断与处理是通过系统诊断,更换通道或通过更换备用件处理,至于其内部元件老化或是其他原因造成的损坏,控制人员不好判断。I/0卡件的检修一般是由厂家处理,由于技术水平较高,目前的工程检修人员还不能像检修常规仪表那样检修卡件故障。好在这类故障只是在调试阶段出现较多,正常运行中出现几率很低。
　　(二)运行管理
　　DCS系统的运行管理是指系统的巡检,DCS软硬件的监督管理。软件的备份管理,应用软件(数据库)应及时备份,对极小的改动可做记录;对数据库的修改同时要保存到工程师站,还应保存到软盘或其他硬盘上。但注意备份磁盘不应超期使用,以防数据丢失。软件检查与功能试验,应按照计算机设备的通用方法检查,主要是检查各级权限的设置:严禁使用非DCS软件、严禁未授权人员进行组态。针对以上常见故障,为了避免故障的发生和减少发生的次数,应当制定严格的检修、维护和定期检查 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ,认真填写DCS设备巡视检查卡,对各种小缺陷及时发现及时处理,避免发生系统停车这样严重影响化工企业生产的情况。
　　参考文献:
　　[1]韩行治.浅谈DCS系统硬件安全与维护[M].辽宁科学技术出版社,2007
　　[2]张扬.简介DCS系统的常见故障诊断和日常维护[J].科技创新,2009

 

 

信息时代网络环境下学习方式的动态研究

　　关键词:网络环境;学习方法;动态思考
摘要:随着网络对教育产生的巨大影响,网络环境下的学习方式也越来越成为人们关注的话题。文章论述了网络环境下学生自主学习方式的意义与理论依据,充分发挥学生学习的自主能动性,让学生成为网络学习的主人,并对教师的角色作出了作用分析。
 

　　
　　21世纪信息技术对教育的影响将是不可估量的。随着网络的不断完善,各种动态的链接以及工具语言和浏览器的不断优化,都标志着国际互联网已经逐步成为健康、良好的工作学习环境。培养出适应信息社会发展要求和良好信息素养的高素质人才,是当前网络教育应当承担的重要职责。
　　一、网络技术对教育产生的影响
　　随着网络整合性的提高,多媒体环境在近几年里繁荣发展。我们会发现,在虚拟的世界里有大量的多媒体资源存在共享,老师和学生会体会到广泛的信息交流,即使与你讨论的人可能在世界的另一端,你们也可以进行同步的或非同步的交互式学习与讨论。有许多互连网的新型技术,比如多媒体、交互式公告、电子邮件以及在虚拟社区里建立的会议环境,这些技术具有良好的延展性和灵活性,它们对传统意义上的面对面授课与交流的学习方式,产生了直接的冲击和影响,而这些新的技术正在被越来越多的老师和学生接受和使用。进一步的说,全球信息网络技术会逐步走进学校和教室,给教师和学生带来全球数字化信息共享,让他们的创新能力和自主学习得到更大的发展。
　　二、网络环境下创建基于任务的自主学习方式。
　　学生的自主学习,是利用网络环境给学生提出学习任务,进行任务驱动,通过上网查询、人机交互等方式,学生在不断克服困难中完成任务。网络环境中有着大量的信息,教师与学生拥有信息的机会是均等的,更多的时候学生了解掌握的信息可能比教师还要多。教师逐步失去以往占有教学信息资源的优势,不可能再依赖现成的知识和所谓的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 答案传授给学生,教师的任务也将转变为如何引导学生筛选、获取有用的信息。所以,教师可以将所学习的知识分解成若干小问题,让学生带着问题通过搜索引擎或相关的网站,多角度地找出答案,完成任务。通过搜索引擎检索到的相关信息有时会有成百上千条,这是教参望尘莫及的。教师充分利用网络技术开展教学,能冲破课本的束缚,在学生面前展开广阔的学习空间,从而提高学生的学习效率。学生带着老师提出的问题,通过动手操作以及必要的信息技术帮助进行自主探究,能充分发挥他们的自主能动性。这样不仅重视了学生作为学习主体的积极性、主动性,而且也充分发挥了教师的主导作用。
　　三、网络环境下创建基于协作的自主方式。
　　在网络环境下,能够方便地展开丰富多彩的教学活动,来培养学生的群体意识以及竞争和合作能力。学生们之间可以不用直接面对,而是教师通过网络,把分散在课堂中的学生链接成小组性的学习团体,让他们利用网络来传递声音、文本、图像等各种信息,加强互相交流的目的,促进学生的个性化发展,调动学生参与的积极性、主动性。让每一个小组成员都非常认真地学习、探寻,然后根据自己的搜索结果,谈谈自己的操作方法,短短几十分钟的一堂课中,每个学生都数次甚至数十次地发表自己的见解。每个问题讨论到最后,教师在根据学生的回答,有选择地加以分析,表达自己的观点。这种没有标准答案的协作式自主学习,对培养学生的创造性思维会起到重要的作用。这样,网络环境下学生自主学习方式的实施,增强了学生完成任务的信心,有利于学生保持学习的兴趣。由于这种学习模式重视学生是认知过程的主体,因而有利于学生主动探索和发现,有利于创造型人才的培养。
　　四、网络教学体系下教师应该担当的角色。
　　教师的作用主要在于构建一种学习生态环境,这种环境是多样性的,而非单一的,而网络技术则提供了构建这种环境的可能性。现在的网络教学从关注“教”到关注“学”的演化,并不意味着教师作用的削弱。“教”与“学”相辅相成,共同构成网络教学的整体。教师作为教学方法的组织者,应该发挥网络在教学中的应用,必须在新的理论视野和操作环境下,预设和扶持学生生成一种新的学习方式。一方面指导学生根据当前的学习需要引进网络技术,充分发挥网络在学生学习中的辅助功能。另一方面指导学生学会根据网络技术所能提供的条件,主动地设计自身的学习活动,提升网络在学生学习中的基础性功能。要求学生在网络学习中增强搜集、处理和储存信息的能力,正确处理好主与辅、多与少、人与机、虚与实等关系,使学生成为网络学习的主人。
　　五、网络教学不能替代传统教学。
　　网络教学和传统教学相比,虽然具有很多优点,但它决不是万能的,更不可能完全替代传统教学。首先是因为教学过程不仅是传授知识、发展能力的过程,而且也是情感交流和学生人格形成的过程,网络教学主要是人机交流,学生面对的是没有情感的电脑,在情感培养和人格塑造方面,网络无能为力,教师的言传身教和人格力量被削弱了。其次,网络教学使教学环境相对变小,学生将由丰富多彩的现实学习方式变为单调的理性探求,虚拟的情境终究不能创造真实的感受,这将影响学生实践能力的培养。第三,在网络教学中,任何数字运算都可由电脑完成,学生的大部分表达由键盘输入,这将降低学生的运算能力和语言表达能力,也不利于汉字的书写训练。第四,网络教学要求学生必须具备一定的自学能力和自我控制能力,要有使用计算机的条件和基本能力。第五,课程软件还比较缺乏,符合学科教学的更少,而学校自行开发又受到技术和经费的限制。第六,网上教学目前还受到上网速度和上网费用的制约,要进一步推广网上教学,必须提高网络速度并降低上网费用。
　　总之,网络学习代表着一种未来的方向,这种方向顺应了信息时代和知识经济社会的要求,为终身学习观念的实施提供了条件,从而必将成为人们在学习观念与实践方面的选择。我们应该着眼于学生个人能力的发展,以学生为中心,运用多种教学策略和学习模式,借鉴发达国家的成功经验,时刻准备迎接未来网络时代的挑战。

关于信息资源的开发利用

　　关键词:信息;资源;利用
摘要:信息时代怎样有效利用信息,是人们最为关心的问题。文章主要从目前信息环境以及存在的问题,提出了提高信息资源利用率的有效途径。

　　Development and Utilization of Information Resources
　　Sun Xiguo,Yang Linglong
　　(Harbin Pharmaceutical Group Pharmaceutical Factory Harbin150000,China)
　　Abstract:In information age,how to effectively use information, is the most concerned problems.This article,from the current information environment and the problems,To proposed improving the utilization of information resources and effective way.
　　Keywords:Information;Resources;Use
　　一、信息利用现状
　　(一)随着互联网技术的出现,信息的爆炸式增长和低廉的信息获取成本使得用户更倾向于数字文献信息。
　　(二)互联网技术,大大降低了信息的获取和传递难度,提高了信息传递的速度,大大拓宽了信息渠道。
　　二、信息利用存在的问题
　　然而面对如此 丰富的信息资源,由于各种原因,使信息资源得不到很好的利用,从而影响了信息的利用率,影响了人们的学习文化生活。
　　(一)技术力量薄弱
　　数字图书馆建设是图书馆工作人员在工作中的一个重要部分,许多技术上的问题仍需要技术人员去解决,比如设备的采购、系统的维护、网站的设计与制作等。但图书馆技术人员素质不够理想,正规计算机信息管理专业本科学历毕业的很少。此外,人才流失严重,经过专业培养的人才流失到外单位,技术人员队伍的建设捉襟见肘。
　　(二)用户的信息素质存在差异
　　与世界各国相比,我国的信息能力水平处于十分低下的水平。据国家统计局的一项统计显示,尽管近年来我国的的信息技术和信息产业都取得了长足的进步,但与发达国家相比,我国的信息能力仍然有相当大的差距。因此,提高我国的信息能力应当成为当今一项非常重要的战略任务,否则,将会严重影响我国的国际竞争力和发展速度。
　　(三)信息资源建设有待加强,特别是网络资源
　　网上资源每日都在更新,面对海量般信息,许多图书馆网站建设信息量小,缺乏有效的信息组织,一些数据库的质量不高,客观上大大增加了读者有效查询、利用文献信息的难度,当打开一个网页,往往找不到自己需要的东西,有些用户检索到中途就离开从而影响到读者对信息的利用率。
　　三、如何提高信息利用率
　　无论从规模还是速度,因特网的发展是信息采集传播和利用达到了空前的水平,信息用户的最终目的就是获得信息服务内容,即得到关于特定问题的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,从而实现其经济效益和社会效益,这就要充分发挥网络资源优势,提高资源利用率。事实说明,要提高资源利用率,仅靠配备必要的计算机网络、增加信息资源的数量和品种是不够的,提高网络环境下的用户获取能力,是当今信息用户必须具备的信息能力。可以通过以下的方法来提高他们的信息素质:
　　(一)要加强工作人员的信息素质教育
　　21世纪的社会将是信息化社会,在信息化社会中,信息将成为社会发展的决定力量和主导因素,生活质量、社会变化和经济发展越来越多地依赖于信息及其开发利用的社会,人类生活的标准、工作和休闲方式、教育系统和市场都明显地被信息和知识的进步所影响,在这样的社会中,信息素质将成为每个人在社会上生存的基本素质。作为图书馆的信息工作人员来说,进一步提高他们的信息素质是很有必要的。通过制订信息制度,可以约束他们的信息行为,培养他们的良好工作习惯,提高他们的信息能力,增强他们的信息意识,使他们养成良好的信息道德。
　　(二)加强用户信息素养教育,提高用户信息能力和服务水平,为提高信息资源利用率打下坚实的基础
　　对不同层次的读者进行信息能力的培养。培养具备信息能力的人才不是一天两天的事,是一项长期而艰巨的工作。面对全球经济一体化的发展趋势,我国的基础教育不仅要对师生进行外语水平的教育,而且更要加强师生的信息素质教育的力度,培养他们的信息能力、信息意识、信息道德,从而使他们能通过图书馆主动解决在学习中出现的问题,而改变那种遇到问题就向老师或父母请教的学习方式,使他们在学习上变被动为主动、创造性地学习。还要加强他们的文献检索教育,这项工作,应该从小学开始,因为文献检索教育有不同的层次,它是一个系统的、连续的、不断积累的过程。
　　(三)加强信息资源管理水平
　　信息资源、信息人员、信息设施、信息用户的需求一起构成信息资源体系。信息资源作为信息资源体系的一个重要的组成部分,信息资源的建立、维护、发展与开发摆在人们面前的一个重要而艰巨的任务。信息资源管理的好坏,直接会影响到读者检索信息的质量,从而影响读者有效利用信息的程度。现代图书馆收藏的文献载体越来越多样化,除传统的纸质文献,还有大量的电子文献、机读文献和各种数据库,面对如此丰富的信息,图书馆应冲破传统的藏书体系,针对社会需求和人才培养的需要,精心筛选各文种、各类型、各专业、各种载体的文献信息,提高馆藏资源的利用率,满足读者对各类知识的需求。
　　总之,要想提高信息资源利用率,就必须兼顾人力、物力、财力,掌握信息技术,培养读者的信息素质,加强馆藏建设的力度,真正实现为读者服务,为有效利用信息打下坚实的基础。
　　参考文献:
　　[1]肖小溪.科研人员信息素质调查报告[J].现代图书情报技术,2003,3
　　[2]蔡曙光.论信息能力与信息资源利用率[J].中国社会科学院研究生院学报,2006,6
　　[3]何斌,张立厚.信息管理:原理与方法[M].北京:清华大学出版社,2006

 

 

遗传算法综述

　　关键词:遗传算法;GA;进化;最优化
摘要:本文简述了遗传算法的基本原理和特点,以及在各个领域的应用情况。

　　Summary on Genetic Algorithm
　　Gao Ying
　　(Shandong Industry Vocational College,Zibo256414,China)
　　Abstract:This article has summarized the genetic algorithm basic principle and the characteristic, as well as in each domain application situation.
　　Keyword:Genetic algorithm;Evolution;Optimization
　　一、引言
　　在人工智能领域中,有不少问题需要在复杂而庞大的搜索空间中寻找最优解或准最优解。在计算此类问题时,若不能利用问题的固有知识来缩小搜索空间则会产生搜索的组合爆炸。因此,研究能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识并自适应地控制搜索过程从而得到最优解的通用搜索算法一直是令人瞩目的课题[1]。遗传算法简称就是这类特别有效的算法之一。
　　二、遗传算法基本原理
　　遗传算法是建立在自然选择和群众遗传学机理基础上的,具有广泛适应性的搜索方法。遗传算法搜索结合了达尔文适者生存和随机信息交换的思想,适者生存消除了解中不适应因素,随机信息交换利用了原有解中已知的知识,从而有力地加快了搜索过程。
　　遗传算法的基本思想[2]:遗传算法是从代表问题可能潜在解集的一个种群开始的,一个种群由经过基因编码的一定数目的个体组成,初始种群产生之后,按照适者生存和优胜劣汰的原理,逐步演化产生出越来越好的近似解。在每一代,根据问题域中个体的适应度大小挑选个体,并借助自然遗传学的遗传算子进行交叉和变异,产生出代表新的解集的种群。这个过程将导致种群向自然进化一样的后代种群比前代更加适应环境,末代种群中的最优个体经过解码,可以作为问题近似最优解。
　　三、遗传算法的主要特点及改进
　　随着问题种类的不同以及问题规模的扩大,要寻求一种能以有限的代价来解决搜索和优化的通用方法,遗传算法正是为我们提供的一个有效的途径,它不同于传统的搜索和优化方法。主要区别在于:
　　(1)自组织、自适应和自学习性。
　　(2)遗传算法的本质并行性。
　　(3)遗传算法不要求导或其他辅助知识,而只需要影响搜索方向的目标函数和相应的适应度函数。
　　(4)遗传算法强调概率转换规则,而不是确定的转换规则。
　　(5)遗传算法可以更加直接地应用。
　　(6)遗传算法对给定问题,可以产生许多的潜在解,最终选择可以由使用者确定。
　　其中对全局信息有效利用和隐含并行性是遗传算法的两大特点,同时遗传算法对问题本身的限制较少,因而具有很强的通用优化能力。但遗传算法容易过早收敛,这样就会使其他个体中的有效基因不能得到有效复制,最终丢失;而且在进化后期染色体之间的差别极小,整个种群进化停滞不前,搜索效率较低,这样就会导致搜索到的结果不是全局最优解。
　　自从1975年J.H.Holland系统地提出遗传算法的完整结构和理论以来,众多学者一直致力于推动遗传算法的发展,对编码方式、控制参数的确定、选择方式和交叉机理等进行了深入的探究,其基本途径概括起来有以下几个方面[3]:
　　(1)改变遗传算法的组成部分或使用技术;
　　(2)采用混合遗传算法;
　　(3)采用动态自适应技术,在进化过程中调整算法控制参数和编码粒度;
　　(4)采用非标准的遗传操作算子;
　　(5)采用并行遗传算法等。
　　四、遗传算法的应用领域
　　遗传算法经过几十年的发展,逐渐被人们接受和运用,遗传算法的应用研究比理论研究更为丰富,下面是遗传算法的一些主要应用领域[4]:
　　(1)优化问题:优化问题包括函数优化和组合优化两种。函数优化是遗传算法的经典领域,也是对遗传算法进行性能评价的常用算例。对于组合优化,随着问题规模的扩大,搜索空间急剧扩大,这类复杂问题,人们已经意识到把精力放在寻找其满意解上。实践证明,遗传算法对于组合优化中的NP完全问题非常有效。
　　(2)生产调度问题:生产调度问题在许多情况下所建立起来的数学模型难以精确求解,即使经过一些简化之后可以进行求解,也会因简化太多而使得求解结果与实际相差甚远。遗传算法已成为解决复杂调度问题的有效工具,在单件生产车间调度、流水线生产车间、生产规划、任务分配等方面遗传算法都得到了有效的应用。
　　(3)自动控制:在自动控制领域中许多与优化相关的问题需要求解,遗传算法的应用日益增加,并显示了良好的效果。例如用遗传算法进行航空控制系统的优化、基于遗传算法的参数辨识、利用遗传算法进行人工神经网络的结构优化设计和权值学习,都显示了遗传算法在这些领域中应用的可能性。
　　(4)机器人智能控制:机器人是一类复杂的难以精确建模的人工系统,而遗传算法的起源就来自于对人工自适应系统的研究。例如遗传算法已经在移动机器人路径规划、关节机器人运动轨迹规划、机器人逆运动学求解、细胞机器人的结构优化和行动协调等方面得到研究和应用。
　　(5)图像处理和模式识别:图像处理和模式识别是计算机视觉中的一个重要研究领域。在图像处理过程中,如扫描、特征提取、图像分割等不可避免地产生一些误差,这些误差会影响到图像处理和识别的效果。如何使这些误差最小是使计算机视觉达到实用化的重要要求。遗传算法在图像处理中的优化计算方面是完全胜任的。目前已在图像恢复、图像边缘特征提取、几何形状识别等方面得到了应用。
　　五、总结
　　遗传算法作为一种非确定性的模拟自然演化的学习过程的求解问题方法,在很多领域具有广泛的应用价值,但其在很多方面有待于进一步研究、探讨和完善。可以预期,随着计算机技术的进步和生物学研究的深入,遗传算法在操作技术和方法上将更通用、更有效。
　　参考文献:
　　[1]王煦法.遗传算法及其应用.小型微型计算机系统,1995,2
　　[2]席裕庚.遗传算法综述.控制理论与应用,1996,12,13(6)

　摘要:嵌入式系统一般指非PC系统,有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心,软硬件可裁减的,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体,类似于PC中BIOS的工作方式,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是可独立工作的“器件”。
　　关键词:嵌入式系统;发展现状;特点;关键技术

　　
　　Computer Embedded System
　　QU Tong’an
　　(Tianjin Zhong-De Vocational Technology Institute,Tianjin300100,China)
　　Abstract:Embedded systems generally refers to non-PC system,a computer function but do not call the computer equipmentorequipment.It is based on application-centric,software and hardware can be reduced,to adapt applications to the functionality,reliability,cost,volume,power consumption,demanding a comprehensive dedicated comp