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1、是向计算机输入数据和信息的设备,是计算机与用户或其他设备通信的桥梁,是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一;
2、键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等都属于输入设备,是人或外部与计算机进行交互的一种装置,用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中;
3、计算机能够接收各种各样的数据,可是数值型的数据,也可是各种非数值型的数据,如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中,进行存储、处理和输出。
输出设备:
1、是计算机硬件系统的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等;
输出设备是计算机硬件系统的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。
常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
(来源:文章屋网 )
教学目标
1.在丰富的数学活动中,经历寻找“能被3整除的数”的特征之探索过程,掌握并能运用其特征解决问题。
2.培养学生自主探索和研究解决问题的能力,培养和训练学生良好的思维品质。
3.使学生在活动中获得积极的情感体验,激发对数学学习的兴趣,增强学好数学的自信心。
教学重点探索“能被3整除的数”的特征,初步掌握研究问题的一般方法。
教学难点对探索方法的理性认识。
教学过程
一、激趣质疑
师:同学们,现在让我们来共同做一个游戏,好吗?请同学们听好,你随便说出一个数,不管它有多大,老师马上就会判断出能否被3整除。想试试吗?
(生随便说,师对答如流,随即把数写在黑板上。)
1.引导学生进行验证:
师:老师说的对不对?用什么办法来验证?
2.激发学生提出问题:
师:你想不想像老师一样说得又准又快?此时,你想提出什么问题来研究呢?
生1:有什么巧妙办法来判断吗?
生2:老师有什么奥妙吗?
生3:就不能也像能被2和5整除的数那样,有一定的特征呢?
3.梳理疑问、揭示并板书课题:能被3整除的数。
师:这就是我们今天要研究和学习的问题,老师相信你们一定会利用自己的聪明才智揭开这个谜的。有信心吗?
【评析】本课导入轻松、自然、明快,能最大限度地调动学生的学习积极性。教师把新知识的学习融入到能激发学生求知兴趣的游戏情境中,通过师生较为短瞬的“热身”活动,产生强烈的“为什么”的问题意识,为下一步学生自主探索活动拉开了序幕。
二、大胆猜想
1.导语:上节课,我们研究学习了能被2、5整除的数的特征。请同学们回忆一下,我们是怎样研究的呢?结论是什么呢?你大胆猜想一下,能被3整除的数,可能会是什么样的数?
(1)在回忆旧知基础上,引导学生进行大胆猜想并举例加以说明,师随即板书。学生可能会提出以下猜想:
①个位上是0、3、6、9的数,都能被3整除。②个位上是3、6、9的数,都能被3整除。
③十位上是0、3、6、9的数,都能被3整除。
④一个数中如果含有3、6、9这些数,都能被3整除。
⑤一个数中,只有3、6、9这些数的,这个数就能被3整除……
(2)在学生大胆猜想基础之上,启发学生用举例方法进行验证。
师:同学们有这么多的猜想,要想知道猜想正确与否,怎么办?怎样来验证呢?
(3)组织学生交流汇报,形成共识:一个能被3整除的数,与这个数的各位上的数字无关。
【评析】由于受旧知影响,学生自然而然地把能被2、5整除的数的判断方法迁移到本节中来,认为能被3整除的数一定与这个数的各位上的数字有关,尤其是个位数字。在学生举例验证中,产生认知冲突,自然萌发探究欲望,此时,提出问题也就成为学生心理的强烈欲望。
进一步猜想:
(l)师:同学们,任何一个事物都不能孤立存在,数学也不例外。当我们一个数字一个数字的研究,发现不了问题时,我们又该从什么角度去研究呢?
(2)启发学生另辟蹊径研究问题,进而提出新的问题。学生可能会提出以下问题:
①能被3整除的数,与数字排列的顺序有无关系?会有什么关系?
②能被3整除的数,与各个数位上数字的“和、差、积、商”有没有关系?会有什么关系?
三、自主探索
1.引导学生运用演绎推理的方法进行探究,尝试发现规律,并把想法在小组内交流。
师问:你想怎样来研究提出的问题?举什么样的数字更好呢?
2.组织学生在独立思考、合作交流的基础之上,进行汇报。
师问:你是举哪些例子来说明的?得出什么结论?
3.小结初步形成结论:一个数能否被3整除,与这个数的数字的排列顺序无关,而与这个数的各个数位上的数的和有关,如果这个数数位上的数的和能被3整除,这个数就能被3整除。
师板书:各位上的数的和。
四、推行验证
1.引导学生以小组为单位进行验证,看其是否具有普遍性。
2.师参与学生的验证活动。
3.组织学生进行反馈,形成结论,鼓励学生,建立自信。4.指导学生看书质疑,并记住结论。
5.引导学生梳理方法。
明确:能被3整除的数,不能凭个位、十位、百位上的数的特点去判断,也与数字的排列顺序无关,而与各位上的数字的和有关。这就告诉我们:研究问题应从不同角度、采用各种方法去进行,不能只停留在一条路上。
【评析】本环节设计使学生在原有认知基础上产生认知冲突,进而产生新的探索欲望,突出了对学生“提出问题一探索问题一解决问题”的能力培养,学生能在猜想、操作、验证、交流、反思、归纳的数学活动中,获得较为丰富的数学经验。本环节教师以“激趣质疑”为主线,通过层层深入、步步逼进,使学生能自始至终保持浓厚的学习兴趣,在探索过程中,掌握了一些基本的研究问题的方法,使学生学会了学习。整个过程真正成为师生、生生交往互动,共同发展的过程。
五、巩固拓展
1.基本练习:判断下面的数,哪些能被3整除?
42、49、78、111、655、165、2016、5988
2.发展练习:
(l)在下面口里填上一个数字,使这个数有约数3,各有几种填法?你是怎样想的?
7424456
(2)你今年11岁,再过几年,你的年龄能被3整除?为什么?
3、综合练习:请根据你自己的学号,回答下列问题:
(符合条件的站起来,看谁反应快)
(l)能被2整除的有();
(2)能被3整除的有();
(3)能被5整除的有();
(4)能被2、3同时整除的有();
(5)能被2、5同时整除的有();
(6)能被3、5同时整除的有();
(7)能被2、3、5同时整除的有()。
4.深化练习:
你能很快说出下面的数,能否被3整除吗?把你的想法谈出来好吗?
23、236、39216、222222、3697805
关键词:电子设备;结构设计;热设计
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)22-0054-02
20世纪80年代中期,美国的机械电子学开始快速发展,并开始传入我国,机械电子学是电子技术将机、电、磁、声、光、热、化学、生物等多门全新的独立交叉的学科的融合,我们将它称之为机电一体化。它研究多种学科各自特征参量相互间的关系,综合处理与利用这些参量之间的耦合关系以解决电子设备在设计生产和使用中面临的各种问题。这就是现代电子机械学原理的依据,它和传统的结构设计或机械设计原理的根本区别在于,它不再依靠各自单一的技术,而是最大限度地综合应用各门学科最新技术成果的优势,将产品设计得更合理、更可靠、更经济。现对电子设备结构设计中几个关键技术做一简述。
1 热设计
电子设备的使用实践证明,电子元器件的过热是设备不稳定乃至发生故障的主要原因。这个事实决定了热设计的基本任务。近年来,随着电子技术的快速发展,要求集成化器件的功能日趋复杂,输出功率不断加大,而电子设备,特别是军用电子装备由于小型化和机动性的需要,要求缩小器件的封装体积,器件的封装密度也就随之增高;加之不断升级的严酷的军用环境,使得热设计对电子产品可靠性的影响举足轻重。
热设计研究的基本方向是如何减少元器件、部件和设备的内部和外部热阻,使其产生的热量以尽可能短的途径,迅速地传至最终散热器。
减小元器件内部热阻的努力可归结为改进封装结构和采用何种封装材料的问题,这是元器件设计和制造厂家要解决的课题,而对电子设备结构设计师来说,热设计的任务是在满足环境条件和可靠性要求的前提下,选择简单、经济、有效的冷却方法,并进行必要的分析与计算。作为确保设备可靠工作的技术手段,要求在规定的使用期内,冷却系统的故障率应比被冷却元器件的故障率低。针对热设计这一门技术,我国已制订了一系列有关电子设备热设计的部标、国标、国军标等标准文件,为热设计提供了技术依据,从而也将热设计技术提高到一个新的高度。现代电子设备中,除了像发射机这样的大功率放大电路和微功率的微波电路外,其他电路的组装形式基本上实现了印制电路化,因此印制电路的冷却成了人们关注的重点,适于印制电路组装的ATR机箱也就应运而生。
关于热设计过程的计算与试验问题,由于传热过程中各种参数存在着相耦合,使得计算与试验变得相当复杂。尽管出现了用有限元预测温度场的手段,但由于边界条件复杂,计算的结果往往会不尽人意,唯一可靠的方法还是在严格的环境中经受实际考验来验证设计。
2 冲击、振动隔离设计
在电子设备的结构设计中,往往会面临一个颇为棘手的问题,就是如何在结构的刚性与柔性之间取得适当的折衷。在特定的冲击、振动环境下,外界冲击传给敏感组件的能量(通常用加速度g来表示)是由支承结构的固有频率决定的。支承结构的刚性小,其固有频率就低,传至敏感组件上的冲击能量就小(加速度g小),使组件得到保护。但柔软的支承结构在频繁的振动中会遭到疲劳破坏。结构破坏通常是由共振引起的,即当一种结构的固有频率和外界的强迫振动频率相重合时,其共振振幅在理论上可达到无限大。由于结构阻尼对能量的消耗,振动能量不可能被无限地放大,但放大十几倍,甚至几十倍则是完全可能的。所以在冲击振动隔离设计中首要的任务是防比结构共振,其次在冲击与共振的隔离之间进行折衷考虑。有时还要兼顾到设备的体积、重量和造价等因素。所以冲击振动隔离设计往往不是一门单一的技术,而形成一门系统
工程。
在军用装备中,由于使用环境的不同而具有各自的特点。在舰船上强迫振动频率低,频率范围也小,通常在0~20Hz之间,一般能做到使结构的固有频率高于强迫振动频率的上限,最好是2倍,这是防比结构共振最简单有效的方法。而在飞机上振动频率要高得多,一般达500Hz,导弹上可达2000~2500Hz。这样高的强迫振动频率,要使结构避开共振点是不可能的,只有利用阻尼技术来耗散共振时的能量,使其保持在许可的范围内。
在冲击与振动的隔离中,最普遍的方法是使用隔振器。伴随隔振器的发展,隔振技术的另一门类,阻尼材料也取得了长足的发展。粘弹材料由于在隔振与降噪方面的独特功能,自一出现起就倍受工程界的青睐。我国的航空航天部门首先研制出了国产粘弹材料,也首先在该部门得到了工程应用。但由于生产成本太高,难于推广普及,主要应用在航空与航天工程中。还有一种叫减震铬铁铝新材料。据有关资料介绍,该材料在受到打击或振动时,几乎不发出声音,它将机械能几乎全部转化成了热能。当材料受震时300%,10个周期后,在第一个振动周期就使能量经测消耗降到1%。如果这种奇特的材料能得到推广使用,将其作为结构材料,在这种场合,隔振器就会是多余的了。从日前的发展趋势可以预见,今后冲击、振动隔离技术的发展不仅取决于隔振器新形式的出现,更是取决于新的、廉价的隔振材料的问世。
3 电磁兼容性(EMC)设计
现代电子设备的品种日益齐全,灵敏度不断提高,发射功率愈来愈大,而频段日趋拥挤的今天,使得电磁兼容性问题显得尤其突出。电磁兼容性设计在技术上具有多学科交叉的特征,因此是一项系统工程。我国在改革开放后,用巨资从国外引进了各种监测、实验手段,各种微波暗室相继成立,加上有关EMC标准的制订与颁布以及EMC预测软件的发展,已将我国的EMC设计水平从定性推到定量的阶段。
前几年,诸如导电衬垫、导电胶、导电涂料、屏蔽玻璃、屏蔽通风板、屏蔽不干胶带、电源滤波器以及EMC元件等国外产品正式打入国内市场,给EMC技术的工程实施提供了必要材料与元件。我国的EMC技术还处在起步
阶段。
首先,工程技术人员具备的有关EMC方面的知识远不如其他如热设计或冲击、振动隔离方面的知识普及和系统。这不但是该门技术比起其他的技术发展得要晚,更是由于这是一门介于电机之间的边缘学科具有多种学科交叉的特征。其次由于测试设备的昂贵,它不可能像其他设备那样普及,做一次实验往往不是一件轻而易举的事。随着我国经济的发展,也由于该门技术的重要性,它定能在一定时期内发展起来。
4 互连技术
互连技术在电子设备中至关重要。如一部雷达的电触点很多,从理论上讲,这些触点都是串联在电路中的。每一个触点相当于一个电子元件,它的质量好坏将直接影响设备的可靠性。
电接触问题看似简单,但实质上是很复杂的,因为这不是两个导体间的单一的机械接触问题。电接触问题实际上是以材料学为基础的,金属导体间、金属导体与气体及液体间通电后的接触界面微观的与宏观的接触状态,且不仅仅是静比的接触状态,还有在滑动过程中的接触状态以及从闭合到开启或从开启到闭合的接触状态。在这小小的触点中,机械力、电子运动、化学和电化学作用,还有热的作用统统施加影响,最后以电的形式反映出来。前几年,国内生产出了线网型接触式的插头座,比起簧片式的,接触可靠性要高出好多,而插拔力却大为下降。这种插头座已在军用设备中得到普遍应用。此外,电子液的使用也已从国外传入国内。它的功能保护膜是去除金属表面的氧化层且在金属表面形成一层膜,这层膜既有抗氧化作用,又有机械的作用。
5 结构总体设计
每一个装备的战术技术要求中,也必然要包括机动性、可维修性及操作性等内容,这些要求都是通过结构总体设计来达到的。对军用产品,这类问题尤为显得重要,因为在实战中,有些问题会变得很突出。首先是机动性问题,其中包括运输性。对机动式装备,实战要求快速转移、展开、架设与折收,并可以多种手段进行运输。要同时满足这些要求,最重要的设计思想是实现小型化、轻便化,采用快速调平、快速连接技术,这对天线来说尤为重要。结构总体设计要从系统设计和综合设计入手,运用新的设计理论与设计概念,善于移植其他行业已成熟的设计成果,采用新材料、新工艺,特别要贯穿机电一体化
思想。
参考文献
[1] 张斌.电子设备结构设计中CAD技术的应用研究
从硬件设计上来说,系统主要包括单片机中央处理系统和USB驱动部分,即通过单片机芯片实现对USB驱动芯片的控制,继而实现与USB接口存储器的通信。工作时,单片机发送命令给CH375芯片,CH375芯片返回状态指令给单片机。然后单片机根据返回的数据设置初始化参数并且判断是否有效连接。随后单片机发送控制命令及数据通过CH375芯片翻译传递给USB接口的存储器。
2CH375芯片简介
CH375是一个通用的借口芯片是通过USB总线实现连接,支持USB-HOST和USB-DEVICE/SLAVE两种连接方式。在本地端,CH375的通用性与便捷性使得它可以方便地挂接到单片机等控制器的系统总线上。它可以实现串口与并口两种方式的通信,应用方式灵活,可根据不同的硬件要求选择合适的连接方式(并行连接方式只适用于设备模式)。CH375作为USB总线的接口芯片,支持5V电源电压和3.3V电源电压及低功耗模式;内置控制传输的协议管理器,简化了常用的控制传输;它拥有着全速主机USB-HOST主机接口,支持USB2.0及USB3.0接口,且实现自动识别,它的驱动电路只需要晶振跟电容就可搭建完毕,大大的降低了入门者使用的难度。CH375芯片需通过文件子程序库来实现与单片机的连接。
3硬件电路设计
此设计总体来看硬件部分可分为四部分。第一部分为电源模块,此设计采用7805芯片简单实用,完成5V稳压电源的设计;第二部分为单片机模块,此设计采用美国microchip公司的PIC16F877a[2]系列单片机;第三部分为U盘驱动模块,主要是通过CH375芯片完成USB协议的转换,实现了单片机这个裸系统的中控设备与U盘的数据传输;第四部分为一个简易但读写速度快的一个自制存储器。
3.1电源模块
此设计采用最经典的稳压模块7805芯片来实现,它的优点是所需原件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜。
3.2单片机模块
本设计所用的PIC16F877a单片机是属于PICmicro系列单片微机。它是由Microchip公司所生产开发。PIC单片机具有着计算功能和记忆内存,可以像一台计算机一样处理信息,进行逻辑运算,它们的最高操作频率可以达到20MHz,存储器可以重复烧录适合开发新产品以及教学等用途,而且其ICD功能,可以让使用者完成在线编程以及调试,这将大大缩短程序开发周期以及成本。
3.3U盘驱动模块
以CH375芯片为核心的U盘驱动模块,从单片机发出的命令后者数据经过CH375处理然后再经过有存储功能的芯片缓存然后经数据传输给外部存储器。
3.4自制高速存储器
其主要是由FM24CL64芯片与CH331芯片实现。FM24CL64是一款串行的FRAM存储器。它的存储阵列在逻辑上的组织结构为8192×8位,它可通过一个工业标准的两线接口来访问(可理解为I2C通信方式)。FRAM的功能操作与EEPROM类似。虽然FM24CL64与串行EEPROM的管脚配置相同,两者的主要差别是FM24CL64具有更优越的写性能(传输速度快———速度可与RAM相媲美但数据掉电不丢失)。
4系统软件设计与实现
系统软件分为单片机与U盘驱动模块软件设计以及上位机对自制高速存储器的读写驱动程序。
4.1单片机与U盘驱动模块通信的程序设计
此设计采用以PIC-C[3]语言为主,汇编语言辅助的融合其中的方法,一方面保证了程序控制的精细化(精确到微秒级别),另一方面保留了程序的模块化的思路,使得程序的易读、易开发性大大加强。即有了底层汇编语言代码简短、执行速度快、占用内存少、高校的优点,又兼具高级语言的可移植性强、可结构化编程、结构清晰、容易维护和修改。
4.2下位机程序
主要分为两部分:主程序与数据发送子程序。主程序的主要作用是初始化及判断存储器是否连接,是否可以正常读写以及状态器件指示的控制其详细软件
4.3下位机程序设计与调试难点的解读
只用软件仿真一个程序的对错是不够的(mplab软件在发送函数的仿真上有bug),一定要用硬件在线调试成功才能保证程序真正的没问题。具体发送程序硬件的仿真有很多种方式:将单片机的发送口跟接收口短接,自发自收;利用RS232转接芯片转为串口,与电脑连接。利用电脑的超级终端与其通信;利用串口调试工具与单片机收发数据;用示波器接到单片机发送端看下发送波形;最后一种是在前几种都无法实现时才选择的方法,因为其太烦琐,非但不能完成单片机接收数据的调试,而且他的接收结果是方波图,要花时间去读。远不如前几个方便。此时软件调试发送程序是可以正常发送的,但是程序显然是错误的。这里只是发现了的错误,没发现的暂且不提。所以大家调试软件时切不可因为软件调试成功而相信自己的程序一定没问题。
4.4数据收发子函数程序的设计
此程序是下位机程序的灵魂,因为正是在一次次调用此函数的基础上才完成了与U盘数据的沟通,所以它的精简与准确性将直接决定着本次设计的优与劣。在此子函数的设计中,几乎都是汇编指令完成,只有这样才能做到程序的高效率与精简共存。
5结语