微电子技术论文精选(九篇)

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第1篇：微电子技术论文范文

1微电子机械系统的概念

微电子机械系统所指的就是在大小毫米量级之下，最终形成的可以控制能够运动的微型机电装置是由单元尺寸需要在可控制的微米和纳米之间，是一个整体的系统，把微机构、微传感器，以及微执行器还有信号处理系统等等构成。在不同的国家对于微电子机械系统的称呼有所不同，

2微电子机械系统的发展历程

微机械器件以及微电子机械系统在生产加工的过程中需要对其深加工技术进行研究和重视。在研究中开始逐渐的形成了微电子加工技术和微机械装置加工技术。并随着对技术的细分，开始形成了体微机械技术以及外轮廓表面微机械装置技术，并同时也产生了LIGA机械装置技术以及高标准的LIGA机械装置技术。对其体微机械技术按照实施的目标对象机械能分析，可以得出体硅单晶体为核心构成体并在其物理测量厚度的10到999单位内呈现规则布局分离，为其核心的技术策略单位。并对其技术中存在的腐蚀以及吻合问题进行布局的考虑。对其技术的优势分析得出，其装置的工艺相对不繁琐，但其操控性和调控性数值偏低。在表面微机械装置中，进行相应的IC技术加工，如采用扩散光学和标准尺寸对应光刻以及复膜层叠等技术运用中，其都会对原有的厚度比率进行微调，对其在剥离技术中和进行切割技术的分析[1]。其技术的有点在于对IC技术有相对完整的包容性，但存在的不足点也较为显著，如切割的纵向厚度单位偏低，在电光铸模和缩微成型以及耐温差等方面存在一定的技术局限。LIGA技术在德文X射线进行曝光和电光铸模中有其良好的优越性，其对设备的制取尺寸在1单位内到999单位内。但需要指出LIGA技术处于高成本和高复杂度的技术，并需要采用相对保守的紫外线深度曝光，保障其光刻效果和覆膜效果。而准LIGA技术在对设备加工中可以在最合理控制尺寸中，保障其电路集成后续装置获得合理的配置[2]。因而其技术的优势在微机械技术中可以获得关注度的展现。

2.1自动对焦的三维加工技术

目前自对准的准三维加工技术普遍采用深度的紫外线厚度型进行光度的曝光刻度，并进行胶模的处理，保证其在牺牲层和结构层获得合理的电铸，并利用其两层的金属电铸特带你，获得牺牲层厚度的保障，并进行微结构的自动对准技术保障[3]。

因而CU可以表示为牺牲层，NI为结构层的技术，并在其平面和垂直两方向性获得控制，在其CU和NI中进行电铸处理，使得其种子层和型模层获得两种电铸金属处理，让技术水平在微架构层面获得统一标准化套准对应。在其腐蚀性选择上要对其液体进行考虑，CI属于腐蚀性，NI不属于腐蚀性，并对其微机械机构进行终止惰性反应。其配套技术以及Ic工艺获得最大化的包容，在温度上控制在85摄氏度，获得对结构合理的微机械技术。其深度的单位测定在22，保障其后续的标准对应后其范围空载在49到101内。

准LIGA技术需要在工艺布局考虑中，首先要保障（a）低阻硅片（10-3cm），其热氧化反映在1.5，其厚度在SIO2其需要把定子对衬低的外圆位置进行确定。同时进行首次的光学刻，SIO2腐蚀出进行1.2各坑道处理。形成在转子下部的新支撑点确定。在除去胶缘后，在真空中进行高温处理形成0.3的铜电铸种子层。在第二次光学刻录中，要对尺寸厚光刻胶AZ4620进行转子胶模处理，保障其电光铸在3内进行转子保障。后进行第三次的光刻，在其厚度尺寸中选择光学刻录定子胶模处理，保障其厚度在2.5范围内。形成铜牺牲层的转子和钉子的转化变化，对其空隙中要包容其电铸在1.5钉子范围。在最后一次光刻中，要对其厚胶光学刻录后，对其1.3铜都牺牲层要进行间隙转化的电铸考虑。并用起腐蚀性的液进行HF缓冲液体的处理，通过SIO2合理的释放转化的转子。其微机械技术在应用中可以获得广泛的推崇，静电驱动镍晃动微马达为例，其自对准的准三维加工技术目前在实际应用中哥已经获得镍晃动马达。用电铸Cu作牺牲层，电铸Ni作结构层（定子、转子和轴），得到的转子与定子。各项参数都符合标准。

3结语

第2篇：微电子技术论文范文

20世纪70年代，英特尔公司(Intel)的戈登・摩尔(Gordan Moore)预言：芯片上晶体管的数量将每隔18个月至两年就会翻一番。这即是电脑行业在幕后称之为的“摩尔定律”，这一定律至今依然在发挥着作用。但是，如果“摩尔定律”一直有效，那么小小芯片上的晶体管数量将继续呈指数级的增长。可以想像不久的将来芯片将承受怎样的负担，这就需要将整个系统集成在一个小小芯片上的SoC(System on Chip)技术。这个激动人心的技术将曾经占据整个房间的庞大的计算机变得如今只有小拇指的指甲那么大小。正如很多专家所言，自从以半导体和集成电路为基础的计算技术出现以来，片上系统(SoC)技术已经成为最重要的一项技术。

本书是为迎接新一代半导体技术来临的巨大的设计挑战而汇集的论文集，这些论文几乎涵盖了SoC技术的所有相关主题。具体为：1．为了使器件模型不断地降低成本，还必须满足其准确性，就需要扩展各种不同的新技术，ColinMcAndrew的论文就是面向二极管的模型，Matthias Bueher和Christian Enz的论文解决了MOS管的模型。2．解决过程参数的概率性偏差，这些偏差表现为电路的行为偏差，也就是在大规模生产当中被称为参数出现误差，Colin McAndrew的论文的另外一个贡献就是研究了在电路模拟当中的概率性偏差，这在计算效率和物理分析方面很重要，最终可能会决定设计是否可以生产。3．电路部件的设计复杂性，在新技术快速涌现的当代，对于每一种新技术都相应重新设计电路显然不现实，也为成本要求所不允许，Jose Franca的论文试图设计出将数据转换器、放大器和滤波器集成在一起，成为一个能够匹配很多应用的系统。4．随着芯片上晶体管数量的增加，单位面积里所聚集的晶体管数量将越来越多，密集的晶体管单位面积上的发热将越来越巨大，这就提出了当今非常热门的问题――低功耗，R.Leung的文章就涉及这个方面，试图解决高速NO缓冲器的低功耗问题。5.T.Yanagawa，S.Bampi和G.Wirth的文章很翔实和理性的预测了2010年的微电子技术对将来的微电子和集成电路半导体技术产生的影响。

本书适合学习和从事微电子和计算机专业的研究生和工程技术人员阅读，同时也适合相关专业读者参考。

丁丹，硕士生

(中国科学院计算技术研究所)

第3篇：微电子技术论文范文

【关键词】微电子 学科建设

1 引言

微电子学是在物理学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造学等多种学科和超净、超纯、超精细加工技术基础上发展起来的一门新兴学科，是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。微电子技术是电子工程和信息科学技术的基础及核心，是世界高科技竞争的热点，是国家基础性战略性的产业[1][2]。其中超大规模通信专用集成电路是现代通信设备的心脏，它的设计开发能力和大生产升级技术的掌握与提高，对于我国通信新产品的研发与创新起着决定性的作用。作为电子通信类高校，南京邮电大学建校近50年来，正朝着信息科技类大学进军。我们不仅需要继续培养大量工程实用型人才，而且当前特别需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的高素质人才，在江苏省这样一个将信息产业作为重点发展的大省，微电子技术必须大力发展[3-5]。

学科建设是高等学校的根本任务，是不断提高学校办学能力、提高教学质量和科学研究水平的基础，并决定着学校的办学水平和特色。加强学科建设，可以形成高校自己的优势和特色，提高学校的影响力、教育质量、科研工作水平、效益等，使高校具有更强的竞争力和生命力。如果学校的学科水平不高，就会制约教学、科研和学校整体发展，进而影响人才培养的质量[6]。

2 加强微电子专业的学科建设措施探讨

每一所高校都有自身的办学特色，每一个学科都有自身的历史传统。只有实事求是地综合分析学校已有的学科基础、特色、优势和不足，才能明确学科发展的科学定位，才能走出有自身特色的学科建设之路[6]。

微电子专业在我校还是一个新专业，如何把这个新专业做大做强，搞好学科建设工作，真正体现出南京邮电大学的微电子专业的专业特色，是一个值得探讨的问题。根据我们学校长期为IT行业培养人才和我们系的基础和优势，设置以通信集成电路设计为主要方向，并对专业方向的发展作了规划，同时兼顾工艺设计与器件设计。与此同时，确立我校微电子专业的建设目标为:根据学校的办学指导思想，树立“理科本科教育以培养应用基础和理工融合型人才为主，在坚持人才培养质量统一要求的基础上，鼓励学生个性化、多样化发展，强化学生的创新精神和实践能力培养”的教学工作指导思想。

加强本专业的学科建设，主要包涵以下几个方面的建设:

2.1 对学科进行科学的规划

要想做好学科的规划工作就要先明确自己的定位，也就是要先明确本校是主要培养什么方向的人才，要求他们必须要具备什么样的知识结构和创新能力，从而体现特色、明确的专业方向。这就需要我们认真分析本校的办学历史及现状，了解国内外其他高校的相应学科的发展水平和经验，结合本校的实际情况和特色，构建自己的学科体系，进行科学的规划，制定一系列切实可行的有效措施。

在微电子专业正式招生之前，我们组织教师到国内不少高校进行调研，并与多所学校的教师进行了交流。在广泛调研的基础上，我们了解了国内外、省内外的同类专业的发展状况和我校微电子专业的实力、优势及所处的地位，我校微电子专业起源于半导体专业，后又同电路与系统专业相互融合和交叉，形成了一个独具特色的专业。其特点是专业涵盖面宽，包括集成电路理论与技术、半导体器件理论与技术和半导体工艺理论与技术三大主要方向，如何体现专业特色，是本项研究的内容之一。为此我们提出通讯集成电路和新型微电子器件作为我们的专业方向和特色，并在教学和科研中体现出来。针对江苏省和南京市的集成电路发展特色，以及南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况，适当加强通讯集成电路、新型微电子器件和光电集成的课程，体现专业特色。注重更新教学内容，优化课程体系，打破学科课程间的壁垒，加强课程与课程体系间在逻辑和结构上的联系与综合，精选经典教学内容，不断充实反映科学技术和社会发展的最新成果，注意把体现当代学科发展特征的、多学科间的知识交叉与渗透反映到教学内容中来。此外还拟通过建立微电子专业实验室，开设微电子和半导体测试实验课，在培养学生理论知识的同时，加强实践能力的培养，培养既有较深理论基础，又有一定动手能力的全面发展的学生。

围绕着如何培养和造就适应微电子技术飞速发展、微电子产业突飞猛进、集成电路向系统芯片(SOC)发展、器件尺寸不断缩小和设计思想不断更新的需要，具有创新精神和实践能力的高素质人才这一根本任务，积极探索，形成了“加强基础、注重素质、拓宽知识、增强适应性”的教学工作思路，将“微电子学”专业建成国内同类专业色鲜明、人才质量高、广受社会欢迎的专业，“十一五”期间，形成1个强势学科和研究方向;在培养优秀的本科生基础上，积极建设微电子学科硕士点。在省内具有一定影响。在8年内成为校品牌专业，再经过5年的建设成为江苏省特色专业。

因此，只有明确了学科的现状、清楚自己的位置和优缺点，这样才能作出有效科学的学科建设规划。

2.2 学科队伍及师资队伍的建设

学科队伍是学科建设中的极为重要的部分，没有高水平的学科队伍，学科建设也只能是纸上谈兵。而且高校的主要任务就是能培养具有良好的学习、工作和创新的高级专门人才，因此从这个方面来讲，没有年龄结构、学历结构、职称结构合理的高水平师资队伍，也是不能完成高校所承担的任务的。

为了实现师资队伍建设目标和人才培养目标，必须建立一支素质好、质量高、勤奋工作、忠诚于党的教育事业的师资队伍。师资队伍建设的总体目标:全面提高教师的政治、业务素质，逐步建设一支适应现代化建设需要和办学规模发展需要，素质优良、结构优化、高效精干、充满活力、忠诚于党的教育事业的师资队伍。

(1)积极培养学科带头人

学科建设必须以人为本，要注重培养高精尖的师资队伍，培育创新型人才就要统筹考虑学科直接承担的教学、科研、服务三大职能的关系，加速建设首席教授、学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。以中青年学科(术)带头人的培养为重点，并加大向青年骨干教师和一线教师倾斜的力度，创造一个公开、平等、竞争、择优的用人环境，营造一个和谐、宽松、温馨的工作氛围，培养和引进，形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队，使其在学科建设中发挥突出作用。

(2)为年轻教师的成长创造条件

目前，我校的微电子技术系拥有教师7名，平均年龄35岁以下，年轻教师占了90%以上。因此学校要为年轻教师的成长创造良好的条件就显得尤为重要。

可以把年轻教师送出去攻读学位，鼓励教师深造的同时，能适当减免正常的教学工作量，同时享受基本的工资福利待遇。目前我系全体教师中四人具有博士学位，三人具有硕士学位。计划在四年内将专业师资力量从7人提高到10人，博士率达到70%。力争八年内将专业师资增加到15人，博士学位人员比例达到90%。也可以把他们送到国内外高校去做访问学者，积极参加国内外举办的国际会议，从而了解专业的最新发展、前沿问题，并开阔了眼界。

设立专款建立青年教师培养基金，资助青年教师开展教学科研工作。

(3)改善教师的福利待遇

很多年轻教师工作不久，都承担着工作和家庭的双重压力，学院可以采取一系列的措施来消除教师们工作时的后顾之忧。适当提高教师们的工资福利待遇，设法解决青年教师的住房、交通等生活问题，达到良好的生活水平。这样才能保证教师们能以更饱满的姿态全心全意地投入到工作中去。

2.3 加强科学研究的建设

良好的科研环境是学科建设的主要内容，学科建设的成果主要包括高水平的文章、专利、获奖成果等，这些成果的取得都是基于良好的科研环境来完成。因此也只有通过学科建设才能改善科研环境。

(1)加强开展科研工作的硬件平台的建设

要做好科学研究，就必须要有好的硬件平台。这包括实验中心、专业实验室等的建设。经费适当向这方面的建设倾斜，建立起良好的硬件平台，才有利于各项科研项目的顺利开展，逐步形成浓厚的学术氛围，吸引更多的人才加入到我们的科研团队中来。

(2)加强科学研究

教师只有通过科学研究才能提高自己的教学水平和科研水平，使自己成长为骨干教师甚至是学术带头人。因此必须要承担一定的科研项目。作为学院，可以动员或采取一定的向科研倾斜的措施来鼓励教师积极申报各项纵向科研项目。为此我校设立了专款建立“青蓝”工程，资助青年教师开展教学科研工作，并逐步积累申报省部级、国家级项目的条件。

从事科研能力强的教师申请的项目，反过来又能进一步支撑科研，如此形成良性循环。

(3)发表高档次的文章

高水平的论文是学科建设水平的重要指标。因此鼓励教师多发文章，发好文章是搞好学科建设的一个必经的途径。比如，我校出台了经济奖励、增加业绩点的方式鼓励大家发高档次的文章。文章的数量和质量也直接有利于各项项目的申报。

只要通过以上措施，把师资队伍建设等工作常抓不懈，经过一定的阶段一定会形成包括教授、副教授、讲师、助教的，年龄结构、学历结构、职称结构和学缘结构都较为合理的师资梯队，同时取得在国内具有一定影响力的科研和教学成果。

3 小结

总的来说，新专业的学科建设中存在很多机遇和挑战，存在很多问题需要探讨和尝试。重要的是，如何根据我们学院长期为IT行业培养人才和我们学院自身的基础和优势，对专业方向的发展作出合理的规划，制定切实可行的学科建设规划，采取各项有效的教学改革措施，把微电子这个新专业做大做强，真正体现出南京邮电大学的微电子专业的专业特色，是我们目前必须常抓不懈的工作。

参考文献

[1] 杨宏，王鹤.微电子机械技术的发展与现状.微电子学，2001，31(6):392-394.

[2] 严兆辉.微电子的过去、现在和未来.武汉工程职业技术学院学报，2003，15(2):30-34.

[3] 李斌，黄明文.微电子技术专业创新教育探索.中山大学学报论丛，2002，22(1):108-109.

[4] 刘瑞，伍登学，邬齐荣等.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践.实验室研究与探索，2004，23(5):6-8，23.

第4篇：微电子技术论文范文

【关键词】地质勘探；机电一体化；计算机控制技术

地质勘探工作是在抵制测绘的基础上开展的，通过各种勘查手段和方法，获得地层构造以及矿体分布情况，并确定矿体开采相关数据，是我国采矿事业的基础保证，同时在矿体开采过程中开采技术、开采方法方面起到指导性作用。随着我国社会经济的发展和科学技术水平的提高，机电一体化技术在地质勘探过程中的应用在提高地质勘探设备使用性能的同时，也一定程度的保证了地质勘探工作的经济效益和社会效益，机电一体化技术在地质勘探中的广泛应用有力的推进了我国地质勘探事业的进步的发展。

1 地质勘探机电一体化技术概述

将电子技术应用在机械设备各组成部分例如动力、传动、控制、信息处理等，建立由机械设备和电子设备组成的系统，我们称之为机电一体化。科学技术的进步推进了机电一体化技术的创新与进步，微电子技术、传感测控技术、信息交换与处理技术、计算机技术以及相关软件的综合应用实现了设备的多功能化、高精度、高效率、高稳定，对于实现设备或机构的预期功能，实现设备价值具有重要意义。

地质勘探机电一体化技术是指将微电子技术和计算机控制技术应用在地质勘探设备的动力、控制以及信息收集和处理等工作中，实现勘探设备机械化与自动化的有机结合，提高勘探设备自动化程度与使用性能，从而确保地质勘探工作的顺利进行。

2 机电一体化技术的应用对地质勘探工作的重要意义

机电一体化技术对与提高地质勘探工作水平、保证勘探质量具有重要意义，机电一体化技术在地质勘探工作中的应用意义主要体现为：（1）实现地质勘探设备多功能化。微电子技术和计算机技术在地质勘探设备中的综合使用增加了地质勘探设备功能种类，实现地质勘探设备多功能化，有效的提高了地质勘探工作的效率。（2）提高地质勘探设备工作精度。机电一体化技术采用的微电子技术以及计算机技术可以对设备工作过程进行实时监控，及时调整设备误差，实现了地质勘探设备高精度、高效率运行，保证了地质勘探工作质量。（3）优化设备结构，提高设备可操作性。传统的地质勘探设备采用机械传动装置以及控制装置，微处理器和集成电路先进技术的应用在减小设备体积、降低设备重量的同时，也实现了设备结构的合理优化，提高设备运行性能和自动化程度，增强了设备的可操作性。（4）提高设备稳定性。机电一体化技术在地质勘探设备中的应用提高了设备综合使用性能，此外，机电一体化材料不断创新与改革提高了设备的稳定性，在地质勘探较为恶劣的环境中，有效的保证了设备的正常稳定运行。

3 地质勘探中机电一体化技术要点

3.1 系统整体技术

系统整体技术是指在设备功能和运行目的的基础上，从系统整体出发，利用系统的观点和方法对系统整体进行分析，确定系统各组成部分的功能并进行合理的调整，优化系统结构，保证系统各组成部分合理配合，共同发挥系统整体功能。提高系统整体性能。

3.2 机械技术

机械设备与技术是机电一体化系统发挥自身功能的基础保证，为保证机电一体化设备高效率、高质量的运行，必须积极引进先进机械技术，机械技术与机电一体化技术相配合，优化系统结构，提高系统综合性能和稳定性，减小系统体积与质量，提高系统精度和运行质量，保证机电一体化满足地质勘探工作的需求。

3.3 信息处理技术

信息处理技术是指机电一体化系统运行信息的采集、传递以及计算，并根据计算结果了解系统运行情况，输出相应的指令，保证设备的正常运行。机电一体化设备的运行是直接受控于系统命令信息的，因此，信息处理技术是设备运行的关键，提高信息处理技术水平，保证信息准确、及时、全面的处理，是设备正常运行的保证。

3.4 自动控制技术

自动控制技术是指对设备各部分进行控制，保证系统各部分有规律运行，确保系统不同组成部分预期功能的实现。自动控制技术涉及到设备运行的多个部分，例如设备运行速度控制、最优控制、模糊控制以及位置控制等，为确保控制系统实现对设备系统整体的控制作用，在完成系统设计后应进行系统仿真，确保设备安装方案的准确性；在设备完成安装后，设备运行前应进行现场调试，及时调整控制系统出现的问题，避免系统运行失误。

4 机电一体化技术在地质勘探中的应用

机电一体化技术在地质勘探中的应用具体体现为利用电路集成技术以及微处理器，将地质勘探设备的中需要用到的传感器、信号传输系统、控制系统以及仪表等连接在一起，提高地质勘探设备的整体性能，保证地质勘探工作质量。地质勘探过程中，常用的机电一体化设备包括瞬变电磁仪和全液压岩芯钻机。

4.1 瞬变电磁仪

瞬变电磁仪是基于电磁法以及电法的原理，具有应用范围广、测量精度高的优点，普遍应用于矿体勘探、石油勘探、地热能勘探、地下水勘探等地质勘探工作中。今年来，随着科学技术水平的提高，瞬变电磁仪也不断进行创新与改革，新型瞬变电磁仪的性能有了很大的提高，通过硬件与软件的结合，实现瞬变电磁仪低噪音、高分辨率、宽频带、低能耗、功能强大，有效的提高了瞬变电磁仪的综合性能与地质勘探工作的水平与质量。

4.2 全液压岩芯钻机

全液压岩芯钻机是全液压驱动，设备结构紧凑合理，钢履带行走方式以及集中控制系统提高了设备的操作灵活性，是多功能化、应用范围广的设备，适用于山区、平原、丘陵等多种地形且温度变化的影响小，广泛应用于地质勘探、煤炭、冶金等多个行业。

全液压岩芯钻机液压系统采用先导控制方式，实现了设备负载以及电液比例的集中控制，提高了设备的控制精度和准确度。动力系统中，进给系统采用的油缸链条倍速结构有效满足了设备运行所需的进给力和提升力，双马达驱动的主轴回转系统为设备运行提供了高转速、大扭矩的动力。此外，在桅杆前端设置夹持卸扣器减轻了地质勘探过程中工作人员的工作强度，提高了地质勘探工作效率和工作质量。全液压岩芯钻机各部分配置参数符合地质勘探工作特点，对提高地质勘探工作效率、缩短工作时间、确保地质勘探工作安全进行具有重要意义。

5 总结

机电一体化技术是将多个领域的知识集中在同一设备中，将不同技术或设备进行合理的设置，确保设备最大限度的发挥功能并提高设备的社会效益与经济效益，是我国自动化控制建设的重要发展方向。随着我国地质勘探业的发展与进步，机电一体化技术在地质勘探领域中应用范围的逐步扩大，发展方向也逐步向智能化、微型化、系统化、模块化发展，这是实现地质勘探机电一体化建设，提高地质勘探水平与工作质量的重要保证。

【参考文献】

[1]石宣华.论地质勘探机电一体化探究[OL/J].城市建设理论研究：电子版，2012（36）：31-32.

第5篇：微电子技术论文范文

毕业论文

一、机电一体化技术发展历程及其趋势

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''''''''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、cpu等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

三、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、cad／cam系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统cad应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，cad应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；cad的覆盖率才达到11%(而全国cad应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和pid技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用cad／cam技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统cad的应用率为17%，cad的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

·机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

·汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

·plc的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的plc生产基地之一。

·“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

·模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

·其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；plc模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。

五、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产gto、gtr、vdmos等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

抓紧推广应用经济型数控系统，改造机床设备；开发生产低、中档数控系统；

第6篇：微电子技术论文范文

    论文摘 要: 概括说明机械电子控制产业发展的情况,重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。

    0 引言

    现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

    1 计算机技术与机电控制技术的发展概况

    1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展

    忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

    自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。

    1.2 机械和电子控制技术的发展和现状

    在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

    2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

    2.1 机电一体化的简介和生产应用

    机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。

    柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。

    交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

    可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

    2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

    计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

    PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

    农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。

    PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。

    交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

    电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。

    与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

    3 总结

    在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

    参考文献:

    [1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.

    马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.

    王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.

    杨明等,机电一体化的研究现状及发展趋势,农机化研究,2006.

第7篇：微电子技术论文范文

论文关键词：核

1引言

EDA是（ElectronicDesignAutomation）的缩写即电子设计自动化。EDA的关键技术之一就是IP核（IntellectualProperty)。IP核是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序，具有可移植性，并具有很高的通用性和灵活性，可以通过软件编程完成用户需要的，不同的，特定的功能，可以任意使用在各种嵌入式微控制系统中。嵌入式IP核的应用，大幅降低了设计成本，缩短了设计周期，成为当今SOC的重要设计手段。在EDA技术和开发中占有重要的地位。

2系统介绍

本文的设计工具是Altera公司的QuartusII，用VHDL语言进行描述，采用自顶向下的设计原则。MC8051IPCore顶层结构图如图1所示，图1中指示了mc8051_core的顶层结构以及与三个存储模块的连接关系，同时显示了顶层的输入输出I/O口。定时器/计数器和串行接口单元对应于图1中的mc8051_tmrctr和mc8051_siu模块，数量是可选择的，在图中用虚线表示。MC8051IPCore核心由定时器/计数器、ALU、串行接口和控制单元各模块组成。ROM和RAM模块不包括于核心内，处于设计的顶层，方便于不同的应用设计及仿真。

图1MC8051IPCore顶层结构图

3系统实现

3.1可编程时间间隔定时/计数器8254的设计

任何微型计算机系统中都存在定时控制问题，可编程时间间隔定时/计数器8254的设计是在使用软件控制下的精确时间延迟，这样可以解决定时控制问题。内部结构如图2所示。

图28254内部结构图

3.28259的设计

分析8259A的功能和内部结构可知，本单元应分成五个部分三个模块来实现，模块层次关系如图3所示：

图38259层次关系图

各模块的主要功能如下：

数据缓冲模块：对8259A数据缓冲和暂存。

读写控制模块：负责8259A的所有初始化工作及读写操作。

中断请求模块：负责中断询求、中断信号的产生及判优。

中断控制模块：完成中断应答功能，中断向量的生成，级联选通，主从功能设置等这一系列功能。

优先级控制模块：设定实现不同的优先级判别方式。

3.3MCS-51IP核的设计

按照自顶向下的设计原则，整个系统分为：控制模块、定时/计数模块、算术逻辑模块ALU、串行通信模块四个功能模块，而RAM和ROM在使用时，只根据需要进行定制。系统核心由定时器/计数器、ALU、串行接口和控制单元各模块组成。ROM和RAM模块为方便各种应用设计和仿真，处于设计的顶层。在本设计中控制单元主要完成操作指令译码、时序逻辑控制、中断响应优先顺序处理和微操作控制等功能。它分为中断的响应及指令的译码子模块和微操作控制模块两个子模块。其中，ontrol_fsm模块产生各指令的控制信号并主要实现MCS-51中断的响应，ontrol_fsm模块产生微操作信号的具体操作过程，控制RAM存储器的读写地址及数据传输、PC寄存器的赋值、串口与定时器的中断信号处理、中断的查询、SFR的读写等功能。在定时/计数器单元，本设计能保证计数速率为1/12个振荡器频率。计数脉冲在选择计数器工作模式时在来自相应的外部输入引脚T0或Tl。对外部输入信号的占空比这一电平至少要保持一个机器周期，因为必须确保某一给定的电平在变化之前至少被采样一次。算术逻辑运算模块设计调试以优化后综合后产生的模块符号图如图4所示，该工程项目文件可在其它逻辑电路设计中直接调用。

图4ALU模块符号图

通过前面的模块设计和综合后生成MSC-51单片机系统，如图5所示：

图5mc8051最终图形

4．结束语

EDA技术近年来发展速度令人惊奇，它作为当下电子设计技术的核心，被广泛的应用在电子系统设计中。

本文创新点：1.采用完全同步设计，即整个SOC系统都是在统一工作时钟的协调下工作的。内部采用锁相环进行分频得到其它工作频率。2.指令集和标准8051微控制器完全兼容。3.优化的CPU时序使得完成一条指令最多只需1~4个时钟周期，执行性能优于标准8051微控制器8倍左右，提高其运算速度。4.用户可选择定时器/计数器、串行接口单元的数量。5.新增了特殊功能寄存器用于选择不同的定时器/计数器、串行接口单元。6.可选择是否使用乘法器（乘法指令MUL）。7.可选择是否使用除法器（除法指令DIV）。8.可选择是否使用十进制调整功能（十进制调整指令DA）。9.I/O口不复用。10.内部带256BytesRAM。11.最多可扩展至64Kbytes的ROM和64Kbytes的RAM。12.最多可扩展至64Kbytes的ROM和64Kbytes的RAM。

参考文献

1 唐颖.EDA技术与单片机系统[J].现代电子技术,2002,11(3):31-32.

2 谭会生,张昌凡.EDA技术及应用[M],西安:西安电子科技大学出版社,2004.4:15-18.

3 刘小俊,宋仲康.基于VHDL语言的全双工异步接收发送器的设计[J]微计算机信息2005.01:156-157.

第8篇：微电子技术论文范文

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

第9篇：微电子技术论文范文

[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。

一、机电一体化的基本概念

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四）具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。

②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。

③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

二、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。