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【關鍵詞】電子信息; 科學技術;發展現狀
如今,人類已步入信息時代,信息的獲取與整理方式對人們的生活與工作產生了深遠的影響,受此影響,信息技術與信息產業在全球范圍內得到了蓬勃的發展,并且已在許多國家的經濟增長和社會發展中起到了關鍵作用,其發展必將對人類社會進步和未來社會發展產生深遠影響。電子信息技術是現代文明的基礎技術,在科學研究和技術開發中充當著不可或缺的技術手段,也成為了高技術中的關鍵技術。電子信息技術主要包括微電子技術、計算機技術、通信技術、網絡技術以及顯示技術等。
1.電子信息科學技術的發展狀況
1.1向系統集成方向發展的微電子技術
集成電路制造是電子信息硬件產品所有關鍵技術的“核心”。其應用范圍非常之廣,大到計算機的CPU,小到各種IC卡的芯片,都運用到了集成電路。微電子技術歷經大規模(LSI)、超大規模(VLSI)、特大規模(ULSI)集成時代,如今已于1995年步入了極大規模(GSI)集成時代。集成電路技術作為高科技代表對世界經濟的發展發揮著舉足輕重的作用。芯片面積越來越大,特征尺寸越來越小,集成度越來越高,片上系統日益完善是集成電路產品的發展趨勢。20世紀90年代以中期以來,使用125mm以下硅片的數量逐漸減少,使用150mm硅片數量增長緩慢,使用200mm硅片數量逐年上升成為主流,300mm硅片也即將上市,400mm以上硅片的設計思路也已初步形成。在未來十年時間里,集成電路仍會以硅基CMOS電路工藝為主流,加工細微化,硅片大直徑化是其主要發展趨勢。
1.2向多媒體、智能化方向發展的計算機技術
計算機技術主要包括,PC機、服務器及其外部設備設計開發技術、計算(移動計算、網絡計算、并行計算)技術、多媒體技術和人工智能技術等等。
計算機的性能以平均每兩年提高一個數量級的速度發展,并行處理技術處于迅速發展之中。未來幾年中,CPU將從32位過渡到64位;在產品結構中,因特網網絡設備將替代計算機的核心地位。系統中,存儲器的比重越來越大,存儲技術也朝著海量存儲的方向發展;多媒體技術的發展使得計算機、通信、家電融為一體,DVD光驅已經取代了CD-ROM,手寫識別技術和語言識別技術已經走向實用化,數字圖像交換技術也已進入市場。注意綠化帶的配置應用到了微機多媒體技術之中,只有綠化帶有了足夠的寬度,并且要采用兩種以上的喬木才能夠達到宜人的效果。未來的電腦將會更加的擬人化和個性化。筆記本電腦以驚人的速度發展著,手持電腦也將會以全新的面貌推出問世。
1.3向多業務、高性能和大容量方向發展的網絡技術
網絡通信技術、網絡服務技術和網絡安全技術是網絡技術的三個主要方面。目前,多業務、高性能、大容量是網絡技術發展的主要方向。呈爆炸式增長的IP業務、超高速因特網、寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)都將成為未來網絡技術發展的重點。
融合數據、語音和影響的多元第二代Internet網絡已經取代第一代的Internet單一數據網絡,密集波分多路復用技術(DWDM)在光通信網絡技術中的使用將極大降低網絡傳輸成本,在將來有可能向用戶提供無線寬帶,使多媒體實時通訊的實現成為可能。在同一網絡上實現所有媒體成分數據的有效傳輸時網絡多媒體通信的主要任務。多媒體通信包含多種成分數據,這是其與傳統的數據通信的顯著不同。由于多媒體數據在通訊期間會產生巨大流量以及連續媒體的實時性要求,使快速而有效的數據轉發機制在MCS(多媒體通訊系統)中成為不可或缺的重要環節。
1.4向寬帶化、個性化、和綜合化方向發展的通信技術
衛星、光纖傳輸技術、有線與無線接入技術、數字微波技術、移動通信技術等是通信技術的幾個主要方面。
目前,低軌道通信衛星已經進入實用化;光纖傳輸技術的應用使得傳輸速度每3-4個月翻一番, 通信業務也已經實現了傳輸活動畫面的功能;移動通信技術迅猛發展,模擬移動通訊已全面被GSM、CDMA數字移動通信取代,GPRS(3代)也已走向進商用時代,第三代移動通信系統的國際標準也在緊張的制定中;以前的準同步數字系統(PDH)的數字微波通信系統已全面的向同步數字系統(SDH)的數字微波通信系統轉變;寬帶接入技術迅速發展,以光纖主干網站接入寬帶目前已經超過G級,Internet無線接入技術以及藍牙技術已經進入成熟階段;在電信業務中滲透IP電話業務,使傳統電信技術與IP技術的融合進一步加快,DWDM光傳輸、IP選路、包交換和Web應用四大要素是下一代寬帶網必須考慮的,ATM技術將會與IP技術互相結合、取長補短。
1.5向大屏幕、平板方向發展的顯示技術
顯示技術正向著大屏幕、平板方向發展,新型顯示器件的生產已成為國際新興產業,成為電子信息產業中的重要產業。
2.電子信息技術對人們工作、生活的影響
2.1電子信息技術在人們生活中的影響
以前,人們只能在自己的工作單位才能接觸到網絡,如今,上網沖浪已成為人們業余生活的必需品了。目前,房地產開發商已經在構想規劃出智能小區,以便能 將高質量的寬帶交互式多媒體信息服務提供給住戶,使用戶能夠享受到一個實用、高效的網絡平臺,使小區住戶能夠足不出戶的享受到所需的各種服務。
2.2電子信息技術在教育上的影響
當今,互聯網和教育史決定時代命運的兩種力量。這兩種力量的融合形成了教育的信息化。教育信息化是一種現代化信息技術,它的基礎是計算機多媒體和網絡通信。教育信息化是社會信息化的產物,同時也是信息社會化對教育提出的新的要求,它的出現是社會信息化背景下時代的必然產物。首先,字印刷術發明以來,現代化電子信息技術是對教育最具革命性影響的技術。其次,由于教育的基礎性,它的信息化必然會帶動經濟的信息化以及社會的信息化;再次,接受的教育人口同時也是接受信息化最快的人口;最后,信息技術的的、推廣在教育領域是最容易的。
2.3電子信息技術在日常設備上的影響
隨著電子信息技術的不斷發展,越來越多的日常設備或多或少的應用到了信息技術。比如彩電的數字網絡功能、冰箱的恒溫控制系統等等。逐漸成為普通百姓家庭必需品的汽車已經將信息技術在日常設備中的應用發揮到了極致。
有位汽車工程界的專家這樣說過:電子技術的發展已深刻改變了汽車產品的概念。由各個電子控制單元(ECU)組成的新的汽車電子系統,既可以獨立操控,同時又能協調各部分到整體運行的最佳狀態。
3.結論
現代電子信息科學技術已經廣泛的深入到了人們的工作和生活當中,電子信息科學技術的發展將會對人們的生活習慣和理念產生非常大的影響,未來,電子信息技術也必將朝著更人性化,更高效率的方向發展?!?/p>
【參考文獻】
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一、電子音樂的定義及其在我國音樂教育中運用的起源與發展
(一)電子音樂的定義
廣義上的電子音樂(Electronicmusic),指的是用電子設備、樂器或是電腦軟件制作手段制作出來的并加以修飾完善的音樂。嚴格說來,電子音樂作為科技發展的見證,無論是作曲還是演奏,都體現了技術與音樂的相輔相成。電子音樂大抵分為兩類:一類是用電子合成器以及電腦等設施所合成的電子聲響,這類音樂是完全用電子科技手段所合成的音樂;另一類是采用取樣設施、話筒、音效設施,應用錄音手段加上聲音效果處理,用于現場表演或錄音傳播的音樂。這類的音樂多用現有的聲音素材,以電子設施加以處理制成電子原聲音樂。當今的電子音樂很多時候兩種元素兼有。
(二)電子音樂在我國音樂教育中運用的起源和發展
上海交通大學于1984年建立中國第一個電子音樂實驗室標志著電子音樂傳入中國,北京大學在1987年也成立了音樂聲學與電子音樂研究室,由于缺乏技術的支持這些先驅嘗試不得不終止。而武漢音樂學院劉健、吳粵北兩位教授,于1987年首先開設了“音樂音響導演”專業,標志著中國電子音樂進入了專業教育階段;1993-1994年間,中央音樂學院張小夫教授創建了“中國電子音樂中心”,開設電子音樂作曲等專業;上海音樂學院吳粵北教授創建了音響工程系。2002年全國12所音樂學院及師大藝術學院共同發起成立了“中國音樂家協會數字化音樂教育學會”,則標志著中國電子音樂教育步入正軌。高等學校電子音樂教育的發展也帶動了中小學音樂教育改革,2004年起,各省逐步將對中小學音樂教師分批進行電子音樂技術培訓納入教育改革內容規劃,并列入教師業務考核。
二、電子音樂在中小學音樂教育中的發展現狀
(一)師資力量薄弱,學科建設與研究能力不強
作為新興的音樂教育學科,目前我國只有少數幾所專業音樂學院有能力培養電子音樂專業方向的本科生與研究生。這就導致基礎音樂教育階段,具有電子音樂教育能力的教師非常稀缺,而教師力量緊缺的問題是限制中國電子音樂專業學科建設與發展的核心問題。換句話說,培養具有電子音樂學科專業素質的教師已經成為目前最為緊迫的任務。而由于電子音樂設備價格昂貴導致硬件設施薄弱,電子音樂類課程的知識水平和西方發達國家相比較為滯后,無法建立完整的學科體系。這些客觀因素也同時嚴重制約著學科的教學效果與能力。
(二)教育觀念和體制僵化,交流和溝通嚴重不足
發達國家教育技術發展的重要經驗之一,是有開放的教育觀念和靈活的教育機制,而我國電子音樂教育要想在基礎教育領域發展壯大的關鍵也在于教育觀念和體制的革新。近年來,隨著電子音樂的發展,電子音樂課程的設置和投入也在不斷加強,國家對于電子音樂學科越發重視。但是由于起步晚、基礎弱,許多學校對于電子音樂專業的發展缺乏全方位的認識,這就極大地阻礙了這些學校的專業發展。例如,專業院校課程設置單一,不能兼顧到學生全方位能力的培養,學生一但學習某一專業之后,就很難接觸到其他學科的相關知識,綜合能力發展失衡。從另一方面來說學科之間缺乏必要的交流、溝通、合作,這也是我國音樂教育發展的薄弱之處,嚴重影響學科的建設。
三、電子音樂在中小學音樂教育中的應用與發展
(一)智能音樂程序在中小學音樂教學中的應用
主要包括智能自動伴奏軟件與樂譜制作軟件在中小學音樂教學中的應用。中小學音樂教學基本教學內容之一是歌唱教學,也是學生最容易接受和樂于參與的表現形式,占去課堂教學的大部分時間,其他教學內容也大多是配合歌曲進行的。歌唱教學過程中,教師可以利用自動伴奏軟件任意調節速度和移調,滿足課堂教學中的不同需要,讓學生跟著軟件視唱識譜,然后學唱歌詞,熟練后,調節至正常速度,學生可跟著伴奏演唱歌曲。在教學中用智能自動伴奏軟件還可以增加學生對和聲、樂段、樂隊聲部、各種音樂風格的認識。由此可見,利用智能自動伴奏軟件,可以方便直觀地再現音樂瞬問,操作比較靈活,有利于歌唱教學中增強學生興趣,提高教學效率。中小學音樂教育的飛速發展,使過去只有教師才能使用的樂器,在中小學音樂課堂逐步得以普及,這有效地調動了學生主動學習的積極性。器樂演奏對于激發學生學習音樂的興趣,提高對音樂的理解、表達和創造能力有著十分重要的作用。樂譜制作軟件能以視頻和音頻同步的方式讓曲譜發聲,讓學生們在聽、看、奏的過程中,進一步了解獨奏、合奏等多種演奏的形式,幫助學生較快地掌握樂器的演奏方法和枯燥的音樂基礎知識,更好地感受、表現和學習音樂。
(二)數碼電子產品在中小學音樂課堂中的應用
在電子科技日益發展的今天,將數碼電子產品引入音樂課堂無疑也是一個非常具有創新意識的想法。電子產品的優勢在于其輕便小巧,方便攜帶,易于操作。此外,用電子產品還能下載使用許多現成的教學應用軟件,學生可以通過數碼產品聆聽音樂,欣賞舞蹈,甚至還可以動手操作進行樂曲的編配,進行電子鍵盤演奏。這種教學手段不僅減輕了教師教學的壓力,使得教學更加方便,也能極大地提升學生學習的興趣,使每個學生都能參與到創作的活動之中,培養學生積極主動進行音樂學習的興趣。
四、電子音樂在中小學基礎教育中的發展建議
電子音樂從根本上來說是順應時代應運而生的產物,因此,要實現電子音樂與中小學基礎教育的有機融合,培養出符合21世紀的具有科技創新理念的綜合型人才,基礎音樂教育改革就要采取以下幾方面的措施。
(一)轉變傳統教育觀念,把電子音樂作為音樂教育的輔助手段
現階段我國中小學音樂教育模式,更多的還是采取傳統的教學手段和教育理念,因此利用好現代科技手段是當今音樂教育改革的一個重要方面。科技的發展使學生可以通過網絡接觸到各類音樂,而音樂課本上的內容明顯不符合學生對于音樂的追求,學生迫切需要在音樂教學中學習符合時代潮流的音樂。而多媒體設備和電子音樂的運用可以讓學生欣賞到豐富多彩的樂曲,有效地提高學生識譜、視奏、視唱的能力,豐富教學內容,這對于激發學生的學習興趣,培養學生的素質將發揮重要作用。
(二)借助國內外交流合作,建設更加強大的師資隊伍
針對師資隊伍水平不高的現狀,我國可以通過與國外大學和高等教育機構合作來改善國內教師培養的滯后局面。這種交流合作主要體現為:一是把培養“復合型”人才作為重要的策略,鼓勵青年教師留學和出國進修,學習發達國家的先進教學經驗與優秀教學思想,從根本上提高教師素質;二是與國外大學和教育機構進行創作研究方面的合作,增加我國電子音樂的創作經驗,在合作中融會貫通國外模式;三是加強國內外學術交流的力度,多方引進國外優秀專家和人才,對我國的電子音樂專業的發展和改革提出建設性建議,這是發展我國電子音樂教育的重要途徑。但是電子音樂作為我國的新型專業學科,在學習的過程中也要結合我國現階段的音樂教育發展現狀,盡力做到立足自身,尋求一條適合國情的發展道路。
(三)集中社會力量,促進電子音樂基礎設施的發展
電子音樂因其設備的特殊要求,所以世界各國在發展電子音樂教育事業的過程中都離不開巨大的資金支持,我們要想普及這個新興的在中國相對而言對人們比較陌生的專業學科,必須有大量的人力、物力和財力做支撐;同時因其實用性強,電子器材昂貴,教學環境依賴性大,要保證基本的教學質量,就要有意識地投入更多的人力、物力、財力,合理地進行專業配置,正確地進行教學導向,使其真正的把教學價值完全發揮出來。在當下這個信息爆炸的時代,科技日新月異,傳統的循規蹈矩的音樂教育模式,已不能滿足越來越多受教育者的審美需求,因此音樂教育的發展與創新是必然的。電子音樂教育對于我國基礎音樂教育的發展、創新有著非常重要的作用,雖然我國電子音樂起步晚,基礎薄弱,但是只要我們端正教育理念,開拓創新,結合實際情況穩步前進,相信未來我國的電子音樂教育會發展得越來越好,而電子音樂教學也會使基礎音樂教育不斷豐富與完善。
作者:謝婉洋 單位:首都師范大學教育學院
參考文獻:
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1我國建筑電氣設計的發展現狀及其存在的問題
1.1我國建筑電氣設計的發展現狀
我國的建筑電氣設計主要包括設計居民供電和基礎的照明工作,隨著經濟的不斷發展,人們對建筑的要求逐漸變高,對建筑電氣的設計主要集中在對強電和弱電的研究上。強電的科技發展在我國也具有一定的規模,在很大程度上促進了我國建筑電氣行業的發展。隨著計算機科學技術在各個領域的滲透,我們堅持在建筑電氣設計中引入計算機科學技術,例如監控系統等,更好的完善我國建筑行業的發展。從施工的角度看,我國建筑電氣的設計中大量的應用了弱電科技,在施工設計的過程中,注意將理論與實際情況加以聯系,重視投資的力度和合理性,堅持用正確的施工技術打造我國的建筑電氣設計,針對不同性質的建筑物,通常會采取不同的建筑電氣設計方案。
1.2我國建筑電氣設計中存在的問題
雖然我國的建筑電氣設計已經發展了一段時間,但是從根本上講,我國計算機技術在建筑電氣設計中的應用還是有很多問題的。就目前的情況來看,我國的整體設計有些偏離了設計的規定,不能保證基本的安全性。在設計的方案中經常會出現設計的缺陷,就會出現很多錯誤的指導,因此,我國計算機技術在建筑電氣設計中的應用方案還達不到我國的基本要求和標準。其次,我國的建筑電氣設計的計算深度還不夠精準,影響整體的項目進行。最后,通過仔細的研究,我們發現,現如今的建筑電氣設計中存在著文件銜接不當的問題。
2計算機技術在建筑電氣設計中的應用研究
2.1積極應用計算機的相關技術
隨著計算機技術的不斷普遍,建筑設計人員更多的從設計的角度入手,對實施的方案進行必要的調整,使整個建筑電氣設計工程進入計算機計算的時代。我國目前的建筑電氣設計中應用最廣泛的計算機技術就是CAD技術,CAD可以解決制圖中遇到的問題,較好的處理建筑的平面圖和立體空間結構圖,根據精準的計算程序繪出施工的藍圖。在現如今的建筑電氣設計中,建筑工程師已經大量的應用了CAD技術,大部分的分析計算程序都有CAD接口。目前我國國內開發研究了大量的CAD制圖軟件,輔助設計人員進行施工圖的設計。CAD技術可以在計算機里建立輔助系統,通過硬件處理運算的設備,通過軟件提供支撐的平臺。21世紀開創了計算機的新時代,計算機技術推動了整個社會的發展,傳統的設計畫圖都是在圖紙上手動完成的,效率低,精準度也低,我們通過計算機的協同輔助,可以更好的進行建筑開發設計。
2.2樹立合理的建筑電氣設計原則
①電氣設計要滿足不同的建筑物的具體要求,例如對建筑物照明的要求等,充分指定相關的色溫要求,滿足建筑在居住過程中可能遇到的舒適度問題。最基本的要求就是要滿足建筑電氣設計的溫度和濕度,滿足電氣設計的美感要求,在充分保證使用質量的前提下,盡力提高電氣設計的藝術感。②建筑電氣設計要注重考慮經濟方面的支出,在設計中,不能為了省錢而忽視了質量,也不能過高的進行投資,無畏的增加運行成本只會造成工程建筑的負擔。計算機技術在建筑電氣設計中的應用已經有一段時間,我們要充分總結應用期間出現的問題和取得的成就,根據實際中出現的問題制定下一步的規劃。在新時代的背景下,計算機技術被認為是時代的風帆,計算機技術可以幫助施工人員集結全體的智慧和能力,吸取先進的成功案例。
3總結
(成都理工大學信息科學與技術學院,四川 成都 610059)
【摘 要】對智能家居的發展現狀進行了分析,主要指出了智能家居在目前形勢下的發展狀態,智能家居的未來市場規模,也同時指出智能家居市場所面臨的主要問題。并對智能家居按服務功能的不同進行了分類。
關鍵詞 智能家居;分類;市場;現狀
0 引言
從古至今,家居一直在人類社會發展中扮演著重要的角色,它是生活水平的一種象征。家居的變遷也反映人類在科技水平,經濟發展上的進步。智能家居將會逐漸改變人類的習慣,以后智能家居是以住宅為平臺,綜合利用通信,自動控制等技術,將家居生活有關的設施集成。如今的智能家居市場相較于智能手機或智能穿戴設備市場來說規模不大,但增速在一直上漲。而現在,隨著科技水平不斷發展,生活水平的提升,智能家居雖然目前發展緩慢,但在不久的將來勢必會成為各大科技公司繼智能手機,智能穿戴設備之后的第三戰場。2014年后各大科技公司在這智能家居,物聯網一領域投入更多資源,其間競爭也愈加激烈。由于家居市場的產品種類繁多,在智能化時所要運用的技術,實現的附加功能不一樣,或是服務對象的不同,我們由此進行了對智能家居的分類。同時指出了智能家居市場所面臨的因為技術標準不一,售價尚高而導致難以推廣普及的問題,也展望了未來智能家居市場的美好前景。
1 智能家居發展現狀分析
1.1 市場調研
市場研究公司Juniper的相關數據顯示,2013年全球智能家居市場規模為330億美元,較2012年的250億美元增加32.0%。同時該機構還預測,2018年全球智能家居市場規模將達到710億美元,如果市場規模能夠保持目前的穩定增速,那么在四年之后勢必將突破這一預測值。
2014年初,國際物聯網貿易與應用促進協會了《2013年度中國智能家居行業研究報告》,報告中稱,未來三年,中國智能家居市場增速會不斷提升,到2016年預計可達到29.17%,預測2017年中國智能家居行業市場規模將達80億元。根據IDC數據顯示,到2025年,亞太智能城市的投資總額約為1.04萬億美元。英特爾預測,在未來20年里,全球城市將投入41萬億美元為物聯網升級基礎設施,智能家居將從由每個家庭擴展到整個社區乃至整座城市。
1.2 市場現狀
而2014年成為了智能家居元年。百度指數顯示,2011年到2014年間,以“智能家居”為
關鍵詞 進行的搜索次數上漲了約3倍。2015年微軟在WinHEC會上表示物聯網平臺是Windows10的一個發展重點,而智能家居是物聯網平臺的服務對象之一。蘋果在2014年了智能家居平臺HomeKit,2015年CES大會上,大量的HomeKit設備參與了展出,智能家居平臺的配套產品已經如雨后春筍般出現。谷歌收購了智能家居品牌Nest。三星也早已推出了智能電視,智能洗衣機,智能鎖在內的多種產品。除了傳統科技大公司,中國的公司在智能家居領域也有動作,包括小米,魅族,海爾等不少企業已經了多款智能家居產品。
1.3 技術標準
但是到目前,智能家居行業并沒有統一的技術標準。這是智能家居發展中的一個主要瓶頸,并且在關于智能家居的討論中常常占據突出位置。技術標準是指家居設備間的通訊協議,由于協議多樣性和不兼容導致智能家居的“碎片化”,與智能家居的設計初衷背道而馳。目前而言,無線技術與有線技術相比更占優勢,僅流行的無線標準就有ZigBee,Z-Wave,藍牙,WiFi等,它們優劣不同,常常令消費者在選擇上頭痛不已。這幾種標準里ZigBee是這個領域的鼻祖,但目前有被Wi-Fi標準取代之勢。
2 智能家居分類
智能家居領域種類繁多,大到冰箱空調,小到開關燈泡。我們從智能家居的功能上對其進行一個大致分類,主要分為以下三類。
2.1 家居助手
第一類是家居助手,家居助手類產品主要目的是最大程度方便家居生活,可以通俗的解釋為“懶人福利”。這個領域中的產品種類最多,技術實現相對容易。比如帶Wi-Fi的智能開關插座,集路由,網絡儲存,電源于一身,可供手機,平板充電,并提供無線網絡。還有智能掃地機器人,放在家里它自己就能自動掃地,電量快耗盡時自己去插座充電。也有用手機作遙控器,控制一個智能家居遙控器,從而間接在手機上能使電視機調臺,音箱播放,空調調溫,燈泡亮滅。這里詳細介紹智能鎖,可以輸入密碼開啟或關閉,也能夠發送短信短信,同時它監視家庭濕度,室溫,是否煤氣泄漏。一旦裝上這種密碼鎖,不必再離家以后擔心是否已關門,客人來時自己不在家,家中無人時是否出現火災,煤氣泄漏等危險情況,能夠提前預知危險情況的發生,就能夠減少人身與財產的損失,它的實現僅僅是在普通的鎖里加上一個STM32芯片,通過這個“中心大腦”收集傳感器傳來的數據,通過算法判斷環境情況是否正常,一旦出現問題可有控制模塊使其中的SIM卡給主人發送通知短信或直接報警。上述的家居助手類產品的技術實現與智能鎖差異并不大,大都是利用嵌入式技術來實現,它們集成化越來越高,體積越來越小,實物越來越少,功能越來越多,也越強大。以前需要人們自己做的事情,現在人們控制家居讓它自己去做就行了。
2.2 家居健康
第二類是家居健康產品,顯而易見它與用戶的身體健康有關。這類產品相對第一類來說種類較少,科技含量更高,價格也更高。比如一個智能水杯,它能根據用戶的飲水量,體質,活動量,溫度為用戶設計最合理的飲水時間和飲水量,還可以通過手機記錄每天飲水情況。而智能電子秤能夠精準測出體重,通過藍牙傳輸到手機,分析紀錄體重變化趨勢,給出用戶BMI指數。這方面最典型的產品是空氣凈化器,2014年12月,小米公司了一款空氣凈化器,操作非常簡單,只需手機一鍵就可以進行模式切換等基本操作,它還能讀懂天氣預報,根據室外空氣質量提醒你打開凈化器或開窗通風,但CADR(潔凈空氣輸出比率)值406噪音雖符合標準,但還是太大,三檔CADR值190立方米每小時,也低于專業凈化器,由此可見,健康類產品所需要考慮的指標更多,如何提升指標,設計出各方面平衡的健康類家居是不小的難題。與第一類家居助手產品不同的是用戶需要從家居健康類產品中得到更多的信息,并且能夠隨時查看,這就涉及到了APP開發,各個平臺APP開發技術不盡相同,小規模創業團隊也難以兼顧所有平臺,所以增加了開發難度。除此之外,健康領域所要求傳感器,電子設備的運算精度,穩定性也比之前的更高。隨著中國老齡化社會的到來,身體健康會被逐漸重視起來,或許在以后選購家具健康類產品會成為為健康買單的一種方式,這是一個不能被忽視的市場。
2.3 家居能源
第三類智能家居產品在一定程度上和“綠色建筑”是重疊的,主要目的是最大限度節約資源,提供健康,高效的能源使用方式。與之前分類最大的不同是這類家居很少是一個整體,它們通常管道布線藏在看不見的地方。比如TED Superstore智能家庭電能監視器,它使用8個子監視器,分布在房屋的不同位置,來收集,儲存和分析用戶家庭的電能數據。用戶甚至能使用它監視單個房間或單個電器所使用的電量。而如果你在家里裝了LOXONE的家具套件,那么無論你在哪里,手機一鍵可以通過調節房間溫度,燈光亮度,安全系統,開關窗簾或百葉窗,也能斷掉插座電源,從而達到節省能源的目的。家居能源類產品不僅能夠節約能源,甚至能產生能源。據中國科學報報道,我國已有團隊研究出了智能發電窗,它使用了二氧化釩材料,能利用它在高低溫下的化學結構不同,使其在高溫時會反射紅外線,起到隔熱效果,同時也能利用太陽光發電,同時吸收大部分紫外線,達到調節房間溫度,儲存電能的目的。這一類產品,能夠使能源被更有效率的運用起來,也可以儲存和生產能源,減少在能源上的花費和二氧化碳排放,可謂一箭雙雕。試想未來千家萬戶裝上家居能源設備后,全球能源緊張的情況將在一定程度上得到緩解。
3 科技發展與智能家居的未來
綜上所述,智能家居的前景毫無疑問是美好的,在其技術發展已基本成熟的情況下市場一直處于不溫不火的狀態。這里的原因除了缺失技術標準之外,最主要的還是價格。在美國,一個搭載Z-Wave的交流插座賣39美元,而普通插座只需要1.49美元。這樣的差價再加上學習和搭建成本會讓很多人覺得“普通插座已經足夠好了”。而很多智能家居在設計上缺乏美感,再加上智能家居應用場景多種多樣,單一外觀設計已經不再能夠滿足所有用戶的需求,加重了設計成本問題。但由于科技的發展,產品技術會更加成熟,加入這一領域的公司越來越多,競爭逐漸白熱化,智能家居產品價格的下降只是時間問題。
隨著中國經濟的不斷發展,生活水平逐步提高,技術瓶頸逐漸突破,技術標準最終建立,相信在不久的將來,這些冷冰冰的數據將以穿戴著“智能家居”的外衣進入到的千家萬戶,屆時智能家居所帶來的便捷體驗將惠及工作生活的方方面面。
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一、引言
在工業自動化系統中,經常要用一些信號作為測量基準信號或輸出信號。例如在許多數據采集和測量系統中需要自身帶有一定精度的信號發生器,為系統提供標準的測試信號。在產品開發過程中,為了能對電子產品進行測試和校正,必須使用適當精度的信號發生器,所使用信號發生器的輸出信號精度應高于被檢測系統精度的一個數量級,至少也就高于被檢測系統精度3-4倍。受檢測設備的精度越高,對信號發生器的精度要求也就越高。
隨著科學技術的發展,現代電子測量對信號源頻率的準確度和穩定度的要求也越來越高。例如在無線電通信系統中,蜂窩通信頻段在912MHZ并以30KHZ步進。為此,信號源頻率穩定度的要求必須優于10-6數量級。作為電子系統必不可少的信號源,在很大程度上決定了系統的性能,因而常稱之為電子系統的“心臟”。傳統的信號源采用振蕩器,只能產生少數幾種波形,自動化程度較低,且儀器體積大,靈活性與準確度差。而現在要求信號源能產生波形的種類多,頻率高,而且還要體積少,頻率穩定,還要可靠性高,操作靈活,使用方便以及可由計算機控制。
二、信號發生器的分類
我們衡量或評定一個信號發生器的精度時,主要是對其中最基本和最重要的部分即正弦信號進行檢測。檢驗正弦信號性能的重要指標是頻率準備度和頻率穩定度、信噪比和諧波畸變。根據個人的理解,我認為信號發生器大致可以分為兩類:模擬振蕩式和數字式。模擬振蕩式信號源又可以分為反饋式和負阻式兩類。對于數字信號發生器來說,按照所用數模轉換器所起的作用來區分又可分為數模轉換型和Σ—Δ數字調制型,對于Σ—Δ數字調制型來說,按照一位Σ—Δ碼的生成方式,又可分為ROM型和DSP型。其基本分類情況如圖1所示。
三、各類信號發生器的特點
首先要講到的就是模擬振蕩式信號發生器,振蕩器是一種可自動地將直流通電源的能量轉換為一定波形的交變振蕩能量的裝置。振蕩器的種類有很多。從振蕩電路中有源器件的特性和形成振蕩的原理來看,可把振蕩器分為反饋式振蕩器和負阻式振蕩器兩類。前者是利用有源器件和選頻電路根據正反饋原理所組成的振蕩電路,后者是利用負阻器件的負阻效應來產生振蕩的。按照輸出信號又可以分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。一個非常簡單的電容反饋三端式模擬振蕩式信號發生器基本原理如圖2所示,振蕩器輸出的正弦波工作頻率近似等于并聯回路的諧振頻率。
由上圖直觀可知,模擬振蕩式信號發生器是最簡單的一種信號發生器。優點是器件數量少,線路簡單,制造成本低,易于調試。缺點是模擬振蕩式信號發生器難以獲得很高的輸出信號精度和穩定度。一般只用于一些精度不太高的設備中。
數字式中的數模轉換型信號發生器基本原理是:首先將連續正弦信號抽樣并量化使之成為數字正弦信號存入ROM或EPROM中,然后通過查表周期地讀出這些數字樣值并送往D/A轉換器轉換,最后經模擬低通濾波平滑后,輸出所需要的模擬正弦信號,其基本工作框圖如圖3所示:
現在在理論上對數模轉換型信號發生器進行精度分析,采用這種數字方式時,設每周正弦信號的等間隔抽樣點數為N,讀ROM表的時鐘頻率為Fg,則所產生的正弦信號頻率f=Fg/N,因為N是確定的值,所以所產生正弦信號的頻率準確度與穩定度完全由讀碼頻率決定,而讀碼頻率可由晶體振蕩器通過數字分頻得到,晶體振蕩器的輸出精度能達到幾十個PPM,因此數模轉型信號發生器有較高的頻率準確度和穩定度。但是檢驗正弦信號的重要指標除了頻率準確度和穩定度之外,還有信噪比和諧波畸變兩項。數模轉換型號信號發生器的信噪比和諧波畸變主要取決于數模轉換器的位數和精度,由于高位的數模轉換器制造困難,造價較高,使得該類高精度的信號發生器制造成本很高,而且也限制了信號發生器精度的進一步提高。但由于數模轉換型信號發生器不僅是可以內置于測試設備中的,而且這類信號發生器精度還能滿足一部分中等精度要求測試設備的需求。所以數模轉換型信號發生器是使用范圍最廣的一類內置式信號發生器。
在采用ROM方式構成高精度信號發生器時,ROM中存入根據Σ—Δ數字調制器的數學模型計算得到的正弦信號的1位的Σ—Δ數字調制代碼,產生正弦信號時該代碼在時鐘及控制電路的引導下,周期地順序讀出送給1位數模轉換器,1轉換成正矩形脈沖,0轉換成負矩形脈沖。數模轉換器的輸出經模擬低通濾波器進行濾波,濾除其中的高頻噪聲成分,即可輸出高精度的模擬正弦信號。同數模轉換型信號發生器類似,輸出正弦信號頻率f等于是1位Σ—Δ數字調制代碼的時鐘頻率f除以正弦信號每周采樣點數R。因為采樣點數R是固定的數字,所以輸出正弦信號的頻率精度和穩定度完全由讀碼頻率F決定,而讀碼頻率F可由晶體振蕩器通過數字分頻準確地得到,所以這種方法也具有很高的頻率準確度和頻率穩定度。利用過抽樣Σ—Δ數字調制技術生成1位代碼時,它對輸入的多位數字信號進行二次量化,將之轉換成高精度的一位的數字信號。在進行數模轉換時,所以成本也比較低。根據數字Σ—Δ數字調制調制器的噪聲形成理論,正弦信號的信噪比和諧波畸變指標主要由一位Σ—Δ數字調制代碼的質量決定,通過仔細調整數字調制器的數學模型,就可以得到高質量的Σ—Δ數字調制代碼。綜上所述,在采用ROM方式制作信號臺發生器時,較好的解決了正弦信號的所有四個指標精度問題,而且也比較穩定。當然相對于數模轉換型信號發生器來說制作成本也比較高。
DSP型高精度信號發生器基本原理及其特點:DSP型高精度信號發生器是所有種類信號發生器中功能最齊全、精度最高的一類信號發生器系統。它和上面ROM型信號發生器的區別在于獲得高質量的Σ—Δ數字調制代碼的方法能所不同。在采用ROM方式生成數字正弦信號時,每個周期就按過去抽樣的要求進行取點,直接得到高質量的Σ—Δ數字調制代碼。而采用DSP方式生成數字正弦信號時,是利用DSP硬件技術來實時模擬Σ—Δ數字調制器的響應。可以每周期只取較少的點,然后對這些點進行插值濾波以滿足過抽樣的要求,所以DSP型高精度信號發生器可以實時產生各種不同頻率的正弦 信號。
四、 《高頻電路原理與分析》 曾興雯 西安電子科技大學出版社
《高頻電子線路》 張肅文 高等教育出版社
《高頻電子線路實驗與課程設計》 楊翠娥 哈爾濱工程大學出版社
《高頻電子線路輔導》 曾興雯 同濟大學出版社
《高頻電子線路》 陽昌漢 哈爾濱工程大學出版社
《高級電子通信系統》 Wayne Tomasi 電子工業出版社
《電子產品設計實例教程》 孫進生 冶金工業出版社
《電子系弦設計》 馬建國 高等教育出版社
《現代電子系統的電磁兼容性設計》吳良斌 國防工業出版社
《怎樣選用無線電電子元器件》 魏群 人民郵電出版社
《基于DSP的現代電子系統設計》 戴逸民 電子工業出版社
《高頻電子線路》 胡宴如 高等教育出版社
《現代電子設計與制作技術》 劉南平 電子工業出版社
《電子系統設計》 何小艇 浙江大學出版社
《電子技術實驗》 王慧玲 機械工業出版社
開 題 報 告
課題的目的與意義
信號源是許多電子設備特別是測量設備的一部分,用以輸入基準源信號給被測設備,通過接收被測設備返回的信息,來分析研究被檢測設備的情況。隨著科學技術的發展,現代電子測量對信號源頻率的準確度和穩定度的要求也越來越高。例如在無線電通信系統中,蜂窩通信頻段在912MHZ并以30KHZ步進。為此,信號源頻率穩定度的要求必須優于10-6數量級。作為電子系統必不可少的信號源,在很大程度上決定了系統的性能,因而常稱之為電子系統的“心臟”。由此可見信號源的性能對系統是多么重要。
課題發展現狀和前景展望
在工業自動化系統中,經常要用一些信號作為測量基準信號或輸出信號。例如在許多數據采集和測量系統中需要自身帶有一定精度的信號發生器,為系統提供標準的測試信號。在產品開發過程中,為了能對電子產品進行測試和校正,必須使用適當精度的信號發生器,所使用信號發生器的輸出信號精度應高于被檢測系統精度的一個數量級,至少也就高于被檢測系統精度3-4倍。受檢測設備的精度越高,對信號發生器的精度要求也就越高。
傳統的信號源采用振蕩器,只能產生少數幾種波形,自動化程度較低,且儀器體積大,靈活性與準確度差。為了滿足科技發展的需要,人們想了許多方法,開發出各種各樣的高頻信號源,不管是采用哪種方法,其總體方向都是向產生波形的種類多,頻率高,體積少,可靠性高,操作靈活,使用方便及可由計算機控制等方面發展。
課題主要內容和要求
本課題的主要任務是研制一個高性能的高頻信號發生器系統,一個基本的信號發生器系統原理框圖由下圖組成。
根據上面的框圖,本課題的重點就是對振蕩部分進行設計。設計好后的高頻信號源要滿足以下技術指標要求:
輸出正弦波范圍100HZ—40MHZ;
輸出峰峰值穩定在1±0.1V范圍內;
能實時顯示正弦波電壓峰峰值;
實時頻率步進及顯示;
輸出波形無明顯失真、頻率穩定度高、輸出功率大于20mW;
平均效率可達75%以上。
研究方法、步驟和措施
根據實用信號源原理框圖,要設計一個高性能的信號源,振蕩部分的設計是關鍵??梢援a生周期性信號的振蕩電路有很多種,例如:R-C移相振蕩器;文氏電橋振蕩器;高精度的V-F變換器;利用集成運放產生三角波、 方波信號的振蕩器;利用專用集成函數發生器產生方波、三角波、正弦波信號;用頻率合成方法產生可變頻率信號;利用數字直接合成(DDS)的方法得到可變頻率信號等方法。
在本課題的技術指標中,由于對頻率穩定度這一技術指標較高,所以振蕩電路不能選用R-C移相振蕩器、文氏電橋振蕩器和集成運放產生三角波、方波信號的振蕩器。要達到高穩定度這項指標就必須具有有以晶振作基準或參考的各種電路。因此論證的重點只能是與頻率合成有關的技術。在本課題設計中,我們決定采用數字直接合成方法產生振蕩信號。
根據信號源的原理框圖,我的研究步驟是:
設計好振蕩部分電路;
設計頻率預置、步進調節與顯示電路;
設計輸出波形調節電路;