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机械环境设计范文1
社会环境描写指的是对特定的时代背景及人物生活环境的描写,是对人物、事件所处的背景的描述,它与自然环境描写一样,都属于环境描写。
社会环境描写的范围可大可小,既可大至一个社会、一个时代,也可小至一个家庭、一处住所。描写的内容主要指社会时代背景,即特定条件下的社会氛围和风尚等,还可以是当地的风土人情、时代风貌、社会关系、政治经济状况等。社会环境描写应具有浓郁的地域风土特色。
社会环境描写有两种方法:直接描写和间接描写。
人在社会中生活与活动,总是处于一定的社会阶层,而作为具体的人,其举手投足无不带有其所属阶层的特征。社会群体的活动,政治的、历史的、文化的、民族的、民俗的、地域的、流行的等都会对人的性格和心理产生影响。比如小说中社会环境的描写就是要将人物置于真实的、形成其思想性格的特定环境中。
对社会环境进行描写,既有助于把事件交代得更清楚,也有助于把人物形象刻画得更生动更形象。
【技法指导】
一、通过社会环境描写,交代作品的时代背景。
鲁迅的小说《孔乙己》,开篇关于咸亨酒店格局及人物的介绍便属于社会环境描写:“鲁镇的酒店的格局,是和别处不同的:都是当街一个曲尺形的大柜台,柜里面预备着热水,可以随时温酒。做工的人,傍午傍晚散了工,每每花四文铜钱,买一碗酒,――这是二十多年前的事,现在每碗要涨到十文,――靠柜外站着,热热的喝了休息;倘肯多花一文,便可以买一碟盐煮笋,或者茴香豆,做下酒物了,如果出到十几文,那就能买一样荤菜,但这些顾客,多是短衣帮,大抵没有这样阔绰。只有穿长衫的,才踱进店面隔壁的房子里,要酒要菜,慢慢地坐喝。”这段社会环境描写揭示了当时社会的等级森严,反映了人与人之间的冷酷,为主人公的出场做了铺垫。
二、通过社会环境描写,暗示文章的情节发展。
莫泊桑的小说《项链》开篇通过交代主人公玛蒂尔德的身份、地位和境况来写当时的社会环境:“好像由于命运的差错,生在一个小职员的家里。她没有陪嫁的资产,也没有什么法子让一个有钱的体面人认识她、了解她、爱她、娶她;最后只得跟教育部的一个小职员结了婚。”这里,社会等级分明,上等社会贵族阶层地位高贵,养尊处优,安逸享乐;许多女性贪图富贵,爱慕虚荣,附庸风雅。所以小说接着便指出:“因为在妇女,美丽、丰韵、娇媚,就是她们的出身;天生的聪明,优美的资质,温柔的性情,就是她们唯一的资格。”这样的社会环境,既是产生玛蒂尔德虚荣心和享乐思想的根本原因,同时也预示了文章最后悲剧的必然性。
三、社会环境描写可直接描写也可间接描写。
契诃夫的小说《变色龙》开头是这样描写的:“警官奥楚蔑洛夫穿着新的军大衣,提着小包,穿过市场的广场。他身后跟着一个火红色头发的巡警,端着一个筛子,盛满了没收来的醋栗。四下里一片沉静。广场上一个人也没有。商店和饭馆的门无精打采地敞着,面对着上帝创造的这个世界,就跟许多饥饿的嘴巴一样;门口连一个乞丐也没有。”“盛满了没收来的醋栗”间接写出了老百姓的财产得不到保证,描绘了军警宪兵横行霸道的社会现实。后面的社会环境描写则直接写出了沙皇统治下的俄国市场不景气、经济一派萧条的荒凉景象。
【典例分析】
1.画眉在树林边宛转地唱歌;锯木场后边草地上,普鲁士兵正在操练。这些景象,比分词用法有趣多了;可是我还能管住自己,急忙向学校跑去。
(都德《最后一课》)
分析:以一个孩子的眼光,写出了优美的自然环境,简练地点出了社会环境。开篇含蓄地表现了国土沦丧的残酷现实,以“画眉在树林边宛转地唱歌”的优美反衬成为亡国奴的悲切,交代了时代背景。
2.复行数十步,豁然开朗。土地平旷,屋舍俨然,有良田美池桑竹之属。阡陌交通,鸡犬相闻,其中往来种作,男女衣着,悉如外人。黄发垂髫,并怡然自乐。
(陶渊明《桃花源记》)
分析:人民安居乐业,各司其职,老人小孩其乐融融,优美的田园风光,令人陶醉。这段文字描绘出了桃花源的社会环境的安宁。
3.黄黑斑驳的神龛面前,烧着一堆煮饭的野火,跳起熊熊的红光,就把伸手取暖的阴影鲜明地绘在火堆的周遭。上面金衣剥落的江神,虽也在暗淡的红色光影中,显出一足踏着龙头的悲壮样子,但人一看见那只扬起的握剑的手,是那么地残破,危危欲坠了,谁也要怜借他这位末路英雄的。锅盖的四围,呼呼地冒出白色的蒸气,咸肉的香味和着松柴的芬芳,一时到处弥漫起来。这是宜于哼小曲、吹口哨的悠闲时候,但大家都是静默地坐着,只在暖暖手。
(艾芜《山峡中》)
分析:这段社会环境描写,真实地向我们展现了特定境遇下一群为社会所迫铤而走险的山贼生存的社会环境。我们仿佛能感受到当时他们独特的生活习性和民间文化特征及习俗。
4.出门向东,不上半里,走过一道石桥,便是我的先生的家了。从一扇黑油的竹门进去,第三间是书房。中间挂着一块匾道:三味书屋;匾下面是一幅画,画着一只很肥大的梅花鹿伏在古树下。没有孔子牌位,我们便对着那匾和鹿行礼。
(鲁迅《从百草园到三味书屋》)
分析:这段文字是鲁迅先生对儿时求学的私塾的环境描写。笔法非常简洁,抓住了有代表性的事物进行描写,鲜明地展现了旧时私塾的特点,从环境描写中我们可以看到私塾先生的影子。
【实战演练】
1.赵亮是一名邋遢、懒散的同学。为了表现他的特点,可以用环境描写的方法写一写他早晨匆忙起床后的卧室;李雷是一名酷爱足球的小球迷,也可以用环境描写的方法来写他的卧室。请你来写一写吧!
思维拓展:通过环境写人物,要求能抓住环境特点。一个人的喜好、个性特点鲜明地体现在他的起居生活中。什么样的人,就会有什么样的生活环境。邋遢、懒散的同学赵亮卧室里的摆放会是什么样的?卫生情况会是什么样的?衣物是怎样的?通过居室环境的描写可体现人物的特点。同样的道理,酷爱足球的李雷的卧室会是什么样的?会有什么物品?墙上会有什么张贴?生活用品上会不会有足球的因素?细致地观察,认真地思考,就会找到答案。
2.班会时间到了,班主任李老师要求大家以“卫生大家谈”为题开一次主题班会。请结合班会情况,进行一次有针对性的环境描写。
思维拓展:既然要开班会了,而且主题是“卫生大家谈”,那么,现在班级的卫生状况应该是怎样的?大家在班会中又是怎样来谈卫生的?有哪些有特色的发言?要突出班会的整体氛围,在反映班会全貌的基础上,抓住细节,进行细致描写。
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关键词:城市建设;经济;环境;协调发展
前 言:
近几年来,经济发展进一步推动了城市建设,但是根据相关调查显示,在城市建设中的经济与环境之间的关系并未得到很好的协调和处理,虽然在一定程度上城市经济建设水平有所提高,但在一定程度上对环境造成了严重影响和破坏。目前,我国城市建设中,经济发展与环境保护已经逐渐趋于相背离的关系,这样的严峻的问题,正在危害着我国整体经济的发展和城市建设,有必要深入分析经济发展与环境保护之间的关系,促进二者共同发展。
1.经济与环境的关系
自然环境状况不仅决定着一个国家或地区的经济发展状况,而且也决定着一个国家或地区的经济发展的潜力与后劲,影响并决定了一个国家或地区经济发展的模式选择,社会经济发展的历史和现实都充分证明,富饶的自然资源宝藏是一笔天赋财富。从总体上看,一般情况是自然环境愈是优越的国家,其经济发展的速度就越快,经济效益也就越高。而环境状况恶劣或者退化必然限制经济发展的速度,并会威胁其长远发展的潜力。经济发展对环境状况也具有反作用,即经济发展不足或者经济发展过度都可能造成环境状况的恶化。事实证明,很多环境问题是经济发展不足引起的。由于缺乏燃料只好砍伐树木、破坏草原。没有钱购买食物,迫使在湿地上开荒。在一些地区,往往环境破坏和当地居民生活的贫困互为因果,陷入恶性循环的境地,而解决它只能靠发展。而经济发展过度也会造成一些严重的环境问题,例如能源大量消耗造成大气污染和产生带来温室效应的立氧化碳,工业排放的废水和有害废物严重影响人类的生活质量。
2.城市经济增长与环境保护均衡的路径
接下来将借用相空间的分析方法探讨经济发展与环境保护通过怎样的路径达到均衡。在相空间分析中,为了分析的方便,我们选择经济增长指标衡量经济发展水平,选择污染排放指标衡量环境保护水平。这样,我们可以把我国城市的经济增长(t)G与污染排放(t)P都看作是时间 t 的函数。它们的时间路径方程可以用动态系统一阶微分方程的一般形式来描述:
上两式构成了一个自控微分方程组,可以用相位图来分析关于瞬时均衡的位置及动态稳定性问题。需要说明的是,函数f与h的图形称为相位线,如果G与P的均衡水平存在,仅当 与 ,因此,为求出均衡水平,只须考察相位线与横轴的交点;为检验动态稳定性,还须检验相位线在交点时是否总指向均衡位置。从经济学对均衡的定义出发,分析了城市经济增长与环境保护均衡的含义,进一步论证了均衡的存在性,最后研究了经济增长与污染排放相互作用在相空间上可能达到的均衡状态和稳定性。通过对均衡形式与稳定性的考察,使我们对经济增长与污染排放的发展趋势有一个大致的了解,对控制污染排放、为实现经济增长与环境保护双赢指出了一条可行的演化路径。
3.城市建设中经济与环境协调发展的措施
3.1加快人力资本积泉与科技进步.促进经
济增长方式的转变在资源环境约束条件下的平衡增长路径卜,无论是产量的增长率,还是人均产量增长率,都与有效劳动的产出弹性成正比,而与不可再生资源的产出弹性成反比。在资源环境约束条件下,要求在生产中尽量节约资源.并且降低资源的产出弹性,但是,在现实生产中,并不是这样,当今的工业化越来越多地依赖与不可再生资源,比如石油、矿产、土地等,这使得我国城市经济与环境的协调发展受到很大挑战。粗放、高排放的增长正使我国城市的环境遭受“重创”。面对粗放、高耗等不合理经济增长方式所造成的严峻形势.不从根本上改变不合理的增长方式,从近期看,经济的告诉增长也将变得无法维持。因此,城市建设的重点应放在通过人力资本积累与科技进步,走集约式的经济增长之路。
3.2加快推进产业结构的优化与升级
要实现经济增长方式由粗放型向集约的转变,主要还得通过产业结构的调整和优化来推动。按照科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源得到充分发挥的新型工业化模式,对传统经济、产业结构和布局进行了调整和改造。在产业结构上,针对传统产业存在的消耗高、污染重、效益低、可持续增长能力弱的问题,按照“有选择地退出一批、有重点地扶植一批、有步骤地放开一批的思路,做深做特第一产业、做强做大第二产业、做新做优第三产业。通过优化产业结构,构筑一、二、三协调发展的现代产业体系。对第一产业的调整要遵循再循环、再利用的原则,大力发展绿色农业。我国人均耕地和水资源低于世界平均水平,今后每年还有大量新增劳动力需要就业。必须不断提高资源的利用效率,加大对农产品及其副产品加工企业的支持,实现农村劳动力的转移,减少对耕地、水资源的过度使用。
3.3发展循环经济.推进清洁生产
循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减t化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。循环经济的实质是以尽可能少的资源消耗、尽可能小的环境代价实现最大的经济和社会效益,力求把经济社会活动对自然资源的需求和生态环境的影响降低到最小程度。“资源一产品一废弃物一资源”的循环经济生产模式是促进生态城市经济与环境协调发展重要途径,是建立资源节约型与环境友好型社会的重大举措。要把循环经济的理念贯穿于生态城市建设的各个方面,使循环经济体现在干部政绩考核、政策法规、规划计划、标准指标、环境影响评价、环境审计、清洁生产、绿色消费等各个环节。
3.4加大环保宜传力度.提高全杜会的环保意识
实际上,我国城市经济与环境协调发展状况差的一大重要原因还有全民环境意识尚不够。决策者、管理者、工人、农民及社会各界人上的环境意识都有待进一步提高。要加大环保的宜传力度,把环境道德意识教育与环境行政意识、环婉经济意识、环境法制意、环境科技意识、环境文学和艺术意识等结合起来:要把提高全民环境意识作为经济与环境协调发展仁作中的重要任务,把各级领导干部作为宜传教育的重点,提高他们的环境意识和实行环境与发展综合决策的能力.努力开辟多种渠道,鼓励公众自觉参与和监督环境保护,鼓励新闻煤体开展环境宣传和舆论监督。
3.结语
我国城市建设既要保持较高的经济水平,又要保护好生态环境,二者之间在现阶段却存在特很大的矛后。由于经济激励型环境政策依赖于环境价值的计量,而环境价值的计量在当前还存在诸多问题,使得经济激励型环境政策操作起来具有很大难度。本文提出了城市建设中经济与环挽协调发展的措施:加快人力资本积累与科技进步,促进经济增长方式的转变.加快推进产业结构的优化与升级,发展循环经济,推进清洁生产。建立环境保护的激励机制以及加大环保宜传力度,提高全社会的环保意识。
参考文献
[1]龚大金.谈谈经济与环境的协调发展!J].经济师,2010(4):292一292.
机械环境设计范文3
一、我国在发展循环经济中存在的主要问题
发展循环经济是中国经济发展的客观要求,也是构建和谐社会的本质要求,这在理论上已达到共识。许多地区、各级政府为此进行了积极的尝试和探索,也取得了一定的成效,但总体上我国循环经济发展尚处于起步阶段,还存在着许多问题,与发达国家之间的差距仍很大。
(一)我国循环经济的水平还比较低,尚处于起步阶段
近几年为了解决经济发展中的资源短缺和环境污染问题,中央政府把发展循环经济放在了一个较高的位置。但许多企业和地方政府部门对发展循环经济的重要战略意义和紧迫性仍认识不足,在实践中较多采取传统“大量消费、大量生产”的方式,单纯追求经济利益和经济增长,而忽视自然环境和资源保护的措施,治理也较多采用末端治理,使真正符合节约使用能源标准的企业数量还非常少。
(二)我国缺乏循环经济发展的技术支撑体系
我国技术水平与发达国家相比存在着较大的差距。至今尚未形成促进循环经济发展的技术支撑体系。企业技术装备落后,其中关键技术设备只是达到或接近国际先进水平的约占15%,科技整体水平要落后于发达国家15―20年。从而在大型燃煤电厂烟气脱硫、城市垃圾资源化、城市生活污水处理等领域的一些关键产品还没有自己的制造技术,导致处理成本高,循环经济开展的范围极小。
(三)缺乏制度创新
目前发达国家都实施严格的“污染者付费”政策,而我国的国民经济核算体系、财政金融体系等基本经济制度和产业政策仍服务于传统经济发展模式,已成为阻碍循环经济发展的制约因素。其中“谁污染谁治理”政策,在实践操作中治污费最终全转移到最终使用者身上,整个模式缺乏从源头治理,至今仍局限于一种理念,严重挫伤了一些企业的积极性,从而制约了循环经济发展。
(四)在法律与政策方面,相关法律和政策严重缺位,管理体制尚未明确建立,推动循环经济发展的外在动力和内在利益机制没有普遍形成,至今尚缺乏推动循环经济发展的有效激励手段和惩罚手段
二、构建和谐社会,加快发展循环经济的措施
笔者认为主要可以从政府、企业、消费者三个层面着手来加快和发展循环经济,创造有中国特色的发展道路。
(一)政府层面
政府作为一国制度创新和政策制定的主体,理应在循环经济发展中担当重要角色,明确把生态环境和资源节约纳入政府的公共管理范畴之内,制定一系列有效的政策,使用经济激励和惩罚手段来促进和推进循环经济的发展。
1.加强社会宣传和教育,树立全民循环经济意识,这是最根本的。目前世界上在循环经济这方面比较先进国家都有一个共同特征,即全民的主动参与。在这些国家之所以出现全民热情参与的现象跟长期以来宣传教育有关。因此必须以政府为主导加强宣传教育。首先通过学校教育和大众媒介,向全民灌输节约和可持续发展意识,让每一个人都清醒认识到,中国是一个地大物不博的发展中国家,从小树立一种忧患意识、绿色消费意识和环境意识,增强循环经济理念。其次逐步制定鼓励绿色消费的经济政策,倡导绿色消费。特别政府部门和公务员必须做好表率作用,这是最有说服力的,从而影响其他事业单位、企业和公众。政府在采购中要优先采购节能型或有环境标志认证的产品,鼓励节约使用和重复使用办公设施和用品,如冬季少用或不用暖气,夏季空调温度开得高些等等。第三要加快信息自动化建设,并定期公布环境质量状况,使公民及时了解信息。
2.立足国情,加强和完善循环经济相关的立法和执法,明确消费者、企业、各级政府在发展循环经济方面的责任和义务,从而规范循环经济,做到有法可依,有章可循。改革开放后,我国根据经济社会和环境效益相统一的战略方针,制定了一些以节约能源与环境保护为核心内容的法律法规体系,初步取得了成效。但与发达国家相比,还存在一些较大的差距,至今我国法律法规的立法仍停留在一些鼓励开展资源综合利用和“污染治理”的层面,尚未有一部循环经济方面的法律。因此可以借鉴德国、日本有关发达国家经验,加快制定和促进我国有特色循环经济发展的法律法规,引导和规范循环经济。一方面要认真贯彻落实已有相关法律法规,如《固定废物污染防治法》、《清洁生产促进法》等。政府应做到监督严格、执行有力、奖惩分明。另一方面要在现有基础上,以“减量化”、“再利用”和“再循环”原则为指导,着手制定绿色消费、资源再生产利用以及家用电器、建筑材料、包装物品等行业在资源循环利用和环境保护方面的法律法规。笔者认为目前最迫切的任务是要制定《资源综合利用条例》、《废旧家电及电子产品没收处理条例》和《强制回收产品和包装物回收管理办法》等发展循环经济的专项法规,提高资源利用率,同时从根本上杜绝污染问题,把“谁污染谁付费”理念通过法律贯穿在产品的整个生命周期中,从而加快循环经济发展。
3.大力倡导绿色产业,积极探索新兴产业模式。在工业上大力发展工业生态链和兴建工业生态园。一些发达国家推行循环经济的实践证明,建立绿色工业园是一种好方式。这也是继经济技术开发区、高新技术开发区之后第三代产业园区。强调以生态工业理论为指导,着力于园区内生态链和生态网的建设,使企业之间形成共生系统,园区内采用废物交换、清洁生产等手段把一个企业产生的副产品或废物作为另一个企业的投入或原材料,达到最大限度地提高资源利用率,同时从工业生产源头上将污染物排放量减少至最低,实行资源的综合利用,使废弃物资源化、减量化和无害化,实现区域的清洁生产。在农业上要大力发展有机农业和生态农业等各种可持续形式,建立有机食品和绿色食品基地,大量减少对环境有害的化肥和农药的用量,同时增加有机肥的投入。
4.落实科学发展观,建立科学合理的绿色政府业绩考核体系。现行的政府业绩考核体系注重使用GDP指标来衡量,这种考核体系过分强调了产出,而忽视了形成产业所需的社会资源投入量、消耗量以及环境指标,使人类生产和消费活动中使用环境和自然资源的真实成本无法反映。因此要求各级政府切实转变观念,借鉴世界上发达国家的做法,结合自己实际制定一套绿色经济考核体系作为对地方经济社会发展业绩评价的重要参数,将环境资源和外部性影响整合到国民帐户信息体系中,强调经济增长中单位GDP能耗或物耗、环境质量、企业清洁生产水平等指标,把资源要素制约和环境因素纳入到国民经济总量中,使其准确地反映发展中资源的代价和环境污染的程度,从而全面和客观地评价经济状况和政府业绩,走经济、社会和环境相结合的可持续发展之路。
5.建立循环经济技术支撑体系。近十年来我国在资源节约和循环经济利用上虽然取得突破,但总体上看工艺装备水平仍然比较落后,缺乏高效利用和循环经济的关键技术。必须以政府为主导,组织有关科研机构组成强有力的研究队伍,支持一批循环经济重大项目及技术开发和产业化示范项目,并制定相关的技术标准和规范。同时支持建立循环经济信息系统和技术咨询服务体系,推动国际交流与合作。
6.政府应制定一系列政策和利用经济手段,形成循环经济发展的激励体系。首先政府应将循环经济提到基本国策高度,用循环经济理念指导编制各类规划,把相关的理念贯彻到各行各业的发展中去。加快节能、节水、资源综合利用等循环经济发展重点领域专项规划的编制工作,特别要把可再生资源产业和低污染产业作为朝阳产业,纳入国家产业统筹规划。其次政府运用价格、财政、税收、金融等政策手段,调节和影响市场主体的行为,建立有效的约束激励机制。经济政策的重点是运用价格机制反映资源的成本。通过建立和完善价格机制,更好发挥市场配置资源的基础性作用。在财政资金方面,政府应大力支持和鼓励循环经济技术体系的创新,大力发展高新技术、无害化技术和再利用技术等,加大对循环经济发展的投资力度。目前重点在环保方面,特别在垃圾处理和再利用过程中。对一些家庭生活垃圾的处理应由政府负责,加大资金投入,加快建立城市生活垃圾资源化、无害化产业。对一些工业垃圾的处理和再利用,政府可通过提供补偿、低息贷款、免税和财政补贴等手段,帮助企业建立循环生产系统。在税收方面,政府可对废物回收生产和使用节能产品给予减免税的优惠政策,同时对易产生重度污染的原料和产品征收法定附加税,限制其生产。在金融方面,针对企业融资难的现象,政府应鼓励金融机构对有利于促进循环经济发展的重点项目给予贷款支持。特别是政策性银行,应以低息贷款、延长信贷周期、财政贴息等方式给予企业资金支持,从根本上解决企业开展清洁生产、环境保护资金融资难的问题,促进和发展循环经济。
(一)企业层面
随着社会的发展,企业之间的竞争将是技术的竞争,是提高资源与能源效率的竞争。而循环经济的实质就是通过采用高新清洁生产技术提高资源利用率,因此企业是推动循环经济发展的重要力量和主体。
首先,企业应转变观念,树立正确的利润道德观,深刻认识到发展循环经济是企业应尽的义务和责任,自觉地把生产外部成本最小化或者外部成本内部化,努力实现环境质量达标和生态环境改善两个总体目标。
其次,产品必须实行绿色设计,这是实行循环经济的首要环节。在产品设计中,尽量采用标准设计,使一些装备能便捷地升级换代,而不必整机报废。在产品使用生命周期结束后,也易于拆卸和综合利用;同时在产品设计中,要尽量使之不产生或少产生对人体健康和环境的危害影响;不使用或尽可能不使用有毒有害的原料。
第三,通过技术创新,探索集约型增长模式,这是循环经济实行的关键。目前特别是要开发清洁生产技术和废弃物资源化技术,对资源、能源需求实行减量化,努力降低原材料和能源的消耗,尽可能把环境污染的排放消除在生产过程,要从生产和消费的源头控制废物产生的“管端预防”为主,从而实行少投入、高产出、低污染的工业化发展。
第四企业应加强管理,强调把环境管理纳入到企业的日常生产管理中,全面推行清洁生产。在资源环境方面,不仅要求末端产品符合环保要求,而且规定从产品的研制、开发、生产到包装、运输、使用、循环利用等各环节都要符合环保要求。全面推进清洁生产,使污染物消除在生产过程中,逐步实现零排放。同时积极进行ISO14000环境管理体系认证,使产品在环保、资源等方面符合国际标准,增强企业及其产品在国际市场的竞争力。
第五制定有效的激励和约束机制。在企业内部建立和完善各种考核制度,坚持节奖超罚原则,充分调动职工节约、实行清洁生产的积极性。
(二)消费者层面
机械环境设计范文4
关键词:网格;OGSA;复杂产品;协同设计
0 引言
网格技术的发展为复杂产品设计过程中的问题提供了很好的解决方案。网格技术是近年来出现的一组架构在互联网络服务之上的新兴技术,旨在支持虚拟组织的资源共享与协同工作。它通过高速的共享网络,连接地理上广泛分布的异构资源(包括计算机、数据库、科学仪器、文件系统和超级计算系统等),通过这些异构资源的协同,解决那些通常需要许多CPU和存储器来处理的问题。利用网格技术,可以很好地将分布在不同位置,不同层次的设计,分析资源等集成到一个虚拟的集成化的协同设计平台中,实现产品设计过程中不同资源的共享,缩短产品的开发周期,提高产品质量和性能。
1 网格技术
1.1 网格技术概述
网格技术被称为“下一代的Intemet",是一种新兴的信息技术。网格技术的应用使计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源的全面共享成为可能。
网格具有以下特点:①网格是Intemet、高性能计算机和数据源的有机集合;②网格比interact具有更高的带宽、更多的高性能计算机和更有效率的体系结构;③网格可进行知识加工;④巨大的网格对于用户来讲更像是一台便于使用的超级机器,而不是成千上万的网站。目前国外有关网格的研究正在大力开展,IBM、FIP,Oracle、Sun公司等IT巨头争相投入巨资进入网格计算领域。我国网格技术的研究也得到了相关方面和政府的高度重视,一些研究课题已被科技部列入863重点支持项目。网格计算在协同工作方面的应用也已经取得了重要成果。
1.2网格体系结构设计
网格体系结构是网格技术实现的框架和灵魂,也是网格最核心的技术,同时也是实现协同设计的平台支持技术。如何建立良好的网格体系结构是我们首先要解决的问题。
目前影响比较广泛的网格体系结构是五层沙漏模型和OGSA模型。前者是美国Argonne国家实验室的I FOSTER在较早时候提出的。而OGSA(Open Grid Services architectur)是由GGF(GIobalGrid Forum)的OGSI工作小组于2002年6月制定的开放式网格服务架构,它是以“服务”为中心的体系结构。面向服务的框架模型也是当前业界发展的主流趋势,因此本文重点介绍OGSA的体系结构框架。 OGSA架构由四个主要的层构成,从下到上依次为:资源层一包括物理资源和逻辑资源;Web服务以及定义网格服务的OGSI扩展;基于OGSA架构的服务和网格应用程序(如图1所示)。下面静逐一介绍这些架构层。
(1)物理和逻辑资源层:物理资源包括服务器、存储器和网络。物理资源之上是逻辑资源,它们通过虚拟化和聚合物理层的资源来提供额外的功能。通用的中间件,比如文件系统、数据库管理员、目录和工作流管理人员,在物理网格之上提供这些抽象服务。
(2)Web服务层:OGSA架构中的第二层是Web服务。一条重要的OGSA原则是:所有网络资源(包括逻辑的与物理的)都建模成为服务。oGSI规范定义了网格服务。网格服务建立在标准Web服务技术之上。OGSI利用XML与Web服务描述语言(Web Services Description Language,WSDL)这样的Web服务机制,为所有网格资源指定标准的接口、行为与交互方法。OGSI进―步扩展了Web服务的定义,提供了动态的、有状态的和可管理的Web服务的能力,这对网格资源的建模是必需的。
(3)基于OGSA架构的网格服务层:Web服务层及其OGSI扩展为下一层提供了基础设施:基于架构的网格服务。GGF目前正在致力于在诸如程序执行、数据服务和核心服务等领域中定义基于网格架构的服务。随着这些新架构的服务开始出现,OGSA将变成更加有用的面向服务的架构(sOA)。
(4)网格应用程序层:随着时间的推移,一组丰富的基于网格架构的服务不断被开发出来,使用一个或多个基于网格架构服务的新网络应用程序亦将出现。这些应用程序构成了OGSA架构的第四层。
2 网格环境下协同设计平台的模式研究
2.1 网格环境下协同设计平台的模型
基于OGSA框架之上,复杂产品协同设计平台以一种虚拟运行模式工作。参考OGSA/OGSI标准,综合运用J2EE,WebService。Globus Toolkit等技术及开发工具,本文提出了一种由分布式应用资源,网格中间件,应用层组成的复杂产品协同设计网格系统模型,如图2所示。 网格的最底层是由高速网络与通讯服务构成的,它将分散在各处的软、硬件资源用高带宽网络联结起来。在它之上是复杂产品设计制造资源节点层,其中包括:①产品设计资源,如UGH、Pr0/E等CAD软件以及反求工程资源。②CAE,CAD资源,包括对模具产品的仿真建模,有限元分析以及优化软件。③制造资源,如大型、贵重的产品模型加工数控机床和计算机辅助工艺编制等。④高性能计算与存储资源等,它们可以及时、迅速地对服务请求进行处理,并在海量存储设备中用Oracle 10g数据库技术管理大量数据。在网格平台中间件层,利用GlobusToolkit工具将设计制造资源节点封装成服务节点,使网格系统有标准的服务接口;并提供基本的Web Service功能,网格的安全问题也在此系统中得到充分的保证。在应用层,设置与产品协同设计制造相关的软件包。
2.2 应用实例模型
在基于网格的协同设计平台中,不同的分布式资源通过基于网格的协同设计平台进行注册、以及提出服务申请,而所有的服务对客户来说都是透明的。网格平台通过必要的协同调度算法对不同资源的请求服务优化分配,实现资源的共享,达到协同设计的目的。下面结合图3,介绍一下该平台的主要工作流程。 如图3所示,设计实体要对高速转向架进行设计分析,并协同设计平台提出设计服务请求。协同设计平台中的网格体系结构接受设计实体的请求,并在系统中查找到已经注册过且提供该服务的资源单元B,然后协同设计平台将资源单元B的服务提供地址返回给设计实体。设计实体接受服务地址,并通过该地址与资源单元B取得联系,签署合同,并将高速转向架的设计要求文档传递给资源单元B,资源单元B接受请求并对设计文档进行分析。在此后的设计过程中,设计实体可以和资源单元B进行信息交互,实现协同设计。同时,资源单元B可以根据设计工作的需要和资源单元A进行合作(比如由资源单元A提供CAD、CA等相关软件资源)共同完成设计工作。合同执行完毕,协同设计平台即取消为设计实体提供的服务。由此,设计实体圆满完成高速转向架的设计分析工作。
机械环境设计范文5
【关键词】桥梁设计;环境;审美
1、桥梁环境美学概述
近年来,桥梁环境美学在我国越来越受到社会各界的重视,除安全性、功能性、舒适度等因素以外,在与环境相协调的基础上体现桥梁的美感,也已经成为评价桥梁设计水平的重要标准之一。我国自古以来就有注重桥梁美学设计的传统,但作为一门系统科学,桥梁环境美学在我国的起步较晚,其研究的内容主要包括桥梁的规划布置和结构形式的设计,强调桥梁本体在内的整体环境的美学设计与评价,要求在与环境融合统一的基础上,呈现出桥梁自身独特的艺术表现。桥梁环境美学涉及桥梁工程技术、环境规划、以及美学理论等学科,与传统美学研究相比,更注重知识与科技、工艺及现代生活服务的结合。实践证明,桥梁环境美学对美化交通环境、提高居住品质、实现人与自然的和谐相处具有重要的现实意义。
2、设计手法在桥梁环境美学中的应用
2.1 桥梁美学中的基本要素分析
2.1.1 同异性
美学设计要求桥梁与环境之间“同中有异”、“异中有同”,即在协调统一的整体布局中,体现桥梁审美的多样性。桥体与环境应处于相互呼应的状态,桥中各部分,也不应出现无序、离散、混乱的状态。在统一的前提下,还应强调桥墩、灯柱、栏杆等部分的适当变化,凸显桥梁或粗犷、或秀丽、或灵动的独特风格。
2.1.2 形态美
桥梁形态上的美,主要是由其外形平衡的整体所具有的空间形态组成的,主要包括对称、比例、韵律、协调等几个因素。(1)对称:包括平移对称、镜面对称、体量对称和旋转对称等类型,对称的完整性和不完整性可使桥梁呈现出秩序与变化的视觉感受。(2)比例:包括桥梁整体与局部、局部与局部间的三维关系,以及桥梁本体与周边空间的关系等,要追求桥体形态的美感,三维空间中各部分比例关系的和谐是必不可少的。(3)韵律:作为美的最高标准,韵律产生于有规律的变化和重复之中。和谐的韵律给人丰富、有序、动人的审美感受,也是桥梁设计美学的精髓。(4)协调:通过对称、比例、韵律等因素的合理利用,桥梁环境美学的目标是最终实现桥体本身的“个体协调”及桥体与环境的“公共协调”。
2.2 使桥梁与环境相协调的具体设计方法
2.2.1 融合设计
可通过桥梁与社会环境、自然环境的融合和呼应,将桥梁融入所处的景观之中,成为新环境的一个构成要素。设计中,首先要选择符合原有环境的桥型,并使桥高、桥跨及各部分比例和谐,桥梁上部结构应有强烈的韵律感,再衬以山、水背景,使桥梁成为整个画面中不可缺少的部分。如山区桥梁工程中,对于跨越河川山谷的大型桥梁,就可以采用将其与自然景色相融合的方法进行设计,使之与高山流水交相辉映,形成一道和谐、俊秀、壮丽的风景。
2.2.2 隐蔽设计
对于山区或风景区中跨径较小的桥梁,将桥藏于景中也是较常用的设计手法。该方法尽可能多的使原有环境背景或自然景观保留下来,减小了桥梁对整体环境的影响。我国传统建筑中的隐蔽设计应用较多,如与亭、楼等建筑结合在一起的桥亭、桥楼,隐匿于风景名胜中的石拱小桥等,既能够发挥桥梁本身的实际功能,又确保了环境的整体特色不被破坏。
2.2.3 强调设计
强调法是一种突出桥梁建筑,使其成为景观主体的手法。该方法目前多应用于城市大型立交桥或以下跨河、跨江、甚至跨海的特大桥的设计中,所选取的桥型多为斜拉桥或悬索桥。强调手法打破了桥梁规模与景观背景的平衡,使桥梁成为画面的重点。面向浩瀚广阔的环境背景,形成了雄踞屹立、傲视一切的气势。此外,一些平原地区视野开阔、环境呆板,因此在修建桥梁时,可以考虑采用强调法,通过桥梁的建设对环境资源进行重组,从而提高环境整体的审美品质。
3、设计中应注意的几个重点问题
3.1 色彩设计中应注意的问题
除桥体的结构造型外,桥梁色彩及材料的选择也对其与周围环境的协调统一具有很大的影响。各种材料有着自己的固有颜色,如混凝土桥呈现其材料特征的是白色或灰色,而钢筋混凝土桥或钢桥从防锈观点出发,所涂防锈漆是桔红色,这种“外观质地”的印象常反映在人们的视觉感观上,因此可根据需要,通过改变桥体颜色,制造出与众不同的风格和视觉印象。如台北市淡水河口的关渡河桥,桥体使用暖色,与衬景色彩相配强烈,给人一种热情奔放的印象;上海武宁路立交桥则以淡雅的白黄色为主色调,使其显得清秀而整洁。桥面的彩色铺装也是色彩设计的一个重要内容,它可以消除单调平淡的心理影响,减少人行步道空间的乏味感,丰富视觉传达的景观效果,使人产生一种舒适、愉悦、安全的感受。
3.2 装饰设计中应注意的问题
桥梁装饰是通过人为的装璜修饰,改善单纯桥梁结构的艺术形象表现。设计中应确保装饰适度,使桥梁不欠缺美感,也不要因过分的装饰而降低设计水准。其艺术造型的选择应根据实际情况,结合当地的风土人情、人们的审美需求等因素灵活处理。在外表装饰方面,可采用在混凝土拱桥以楼房建筑式的外墙作为装饰面等方法,改变桥梁原形本色的单调观感。
3.3 附属结构设计中应注意的问题
桥梁附属结构与环境协调的美学设计可以从桥头艺术处理、桥梁结构细部美学处理和栏杆等的装饰入手。桥头艺术处理主要运用一些造型雕塑装饰,如我国古石桥的桥头常用雕刻加以装饰,处理手法独特细腻,极具艺术水平与民族特色。在桥梁结构细部美学处理上,应通过配置适当的装饰构件,来丰富桥梁表面的艺术表现力。对于栏杆,除了要安全、稳定外,其造型美也是桥梁美学的重要组成部分。如世界著名的卢沟桥石狮栏杆,全桥共有485只小石狮雕在栏杆柱上,形态活泼,妙趣横生。此外,当桥面较窄时,也可采用曲面栏杆的设计使桥面空间显得更加开阔、舒适。
4、结语
作为人居环境的一个重要组成部分,现代桥梁越来越多地融入了人们所处的自然环境与社会生活之中。随着人民生活水平的不断提升,桥梁与环境的协调性及其审美效果开始成为各界关注的焦点。鉴于桥梁环境美学是关于多角度、多层次复杂问题的研究,设计人员必须充分考虑到桥梁所处环境的各种影响因素,运用科学的设计手法,在实现桥梁功能性的同时,注重其造型艺术与周边环境的融合,以和谐的景观环境,美化人们的生活空间。
参考文献:
[1]孟庆玉. 谈桥梁建筑美学在桥梁设计中的应用[J]. 交通科技, 2005, (04).
[2]吴巍, 王红英. 试论如何将景观理念导入桥梁工程建设[J]. 山西建筑, 2010, (03).
[3]周海龙, 周水兴, 杨佳洁. 谈桥梁的技术美[J]. 重庆交通学院学报(社会科学版), 2005, (01).
机械环境设计范文6
本文以智能建筑为应用背景,介绍一种通用性很强的便携式多参数环境监测仪。它以MSP430F437超低功耗单片机为核心,配置新式的微型低功耗传感器,实现了建筑物内温度、湿度、光照度、有害气体浓度等参数的采集处理、存储、通信等功能。文中详细阐明了传感器的选取、硬件结构、软件流程等相关技术,并指出该仪器的特点和优势。
1 传感器的选取
传感器是决定监测仪精度的关键元件。传感器的选择主要依据工作环境、测量精度、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性、功耗、体积大小以及易于与MCU接口等。本监测仪选用的各类传感器分别为:集成温度传感器TMP35、集成湿度传感器HM1500、热线型半导体气敏传感器MR511以及集成光照度传感器TSL253。与同类产品相比,它们在上述方面有一定的优点,很适合便携式仪表使用。
TMP35电压输出量与被测温度T成线性关系,其式如(1);HM1500输出量为电压,与被测湿度%RH成正比,且与温度T有关系,其式如(2);MR511内有温度补偿,其输出电压与被测气体浓度C成近似线性关系(线性度≤±5%),其式如(3),式中Nc为器件灵敏度,环境湿度为Vc的值有影响;TSL253电压输出量与被测光照度Ee成正比,且与温度T有关,其式如(4),式中Ne为传感器的灵敏等。
VT=[10×T](mV) (1)
VRH=[600×(%RH+38.5)/(39.1-0.056T)](mV) (2)
Vc=[Nc×C](mV) (3)
Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV) (4)
上述各式说明,高精度的监测必须考虑传感器的非线性、温湿度影响、测量误差及环境误差等问题,尤其要着重解决测量中的非线性及温湿度补偿。在布置印刷电路板时尽量减少引线电阻和分布电容以降低测量误差。在电路设计上要加线性化处理电路及温湿度补偿电路,或借助于单片机系统,由软件查表等方法进行处理、修正(用软件实现传感器的校正补偿功能可降低仪器功耗)。如有可能可用标准测量仪进行校准,以提高测量精度。
图1 监测仪硬件电路原理图
2 硬件设计
监测仪主要由MSP430单片机、测量转换、键盘显示、串口通信、电池电源等部分组成。电路中器件很少,功耗较低且功能强大。具体硬件电路原理图如图1所示。
2.1 MSP430单片机
单片机系统是监测仪的核心,它完成仪器的功能设定、测量对象选择、信号处理存储、状态信息显示、数据通讯等功能。相对于MCS51、MCS96及PIC[1]等系列,TI公司带闪速存储器的MSP430F系列超低功耗单片机有着很大的优势。MSP430F单片机有多种型号,其功能组合各异,能满足不同应用场合的要求。本设计采用MSP430F437,它的要特点[2]如下:
·工作电压低(1.8~3.6V),电流小(280μA/1MHz/活动模式),5种低功耗模式;
·16位RISC架构,27条精简指令,125ns指令周期;
·丰富的中断源并可任意嵌套,用中断请求将系统从备用状态唤醒仅需6μs;
·片内看门狗及上电复位电路,可选时钟源(XTAL1、XTAL2或内部DCO);
·具有中断功能的内部比较器A;
·双向并行I/O口P1和P2(有中断功能)及P3~P6口,多数口有复用功能;
·两个16位定时器A、B,均各带3个比较/捕获模块,每个模块可独立编程,用于产生定时脉冲,捕获外部事件;
·片内集成4×32段LCD液晶驱动器,其外部引线复用P3~P5口;
·通用通信模块UARST0,软件可选同步/异步方式;
·具有自动循环采集功能的8通道12位ADC12,自带采样保持器和可选电压基准;
·JTAG接口或片内BOOT ROM使程序下载调试极其简便,程序代码由安全熔丝保护。
图2 地址位多通信协议图
MSP430F437不需加装存储器,片内自带1K字节RAM及在线可擦除编程32K字节主Flash+256字节信息Flash。片内Flash模块包含3个控制寄存器、时序发生器、擦除/编程电压发生器及Flash存储器本身。其中主Flash分为每段512字节的段0~63,信息Flash分为每段128字节的段A、B。MSP430F437存储器可放大型数表,有高效的查表处理方法。本监测仪安排段0~23为程序代码区、段24为LCD显示字型表、段25~31存放校正和补偿表格、段32~63为用户采集数据保存区、段A+B存放各类参数。
在电路中,其他主要模块的功能分配为:16位定时器A的比较/捕获模块0实现实现时分秒计时,比较/捕获模块1控制A/D采样周期;16位定时器B可实现PWM输出,预留作控制口;ADC12用于环境参数测量;比较器A作电池欠压监测;复用P3~P5口驱动LCD液晶显示器;通用通信模块UARST0实现RS485串行通信;预留JTAG接口以方便用户对仪器更新升级。
2.2 测量转换
MSP430F437的ADC12转换模块具有高速通用的特点,12位的转换精度保证一般采样的分辨率要求。它的8个外部模拟采样通道可任意配置,转换参考电平VR+和VR-来自内部或外部,也可以是两者的组合;内嵌的采样/保持电路给用户提供了对采样时序的各种选择,采样时序可通过软件位、3种内部或外部信号来直接控制。ADC12有4种工作模式。可以在单通道上实现单次转换或多次转换,序列通道上实现单次转换或重单次转换或多次转换,在序列通道上实现单次转换或重复转换。对于序列通道转换,采样顺序完全由用户定义。
ADC12转换结果保存在16个转换存储寄存器ADC12MEM0~ADC12MEM15中。其值如(5)式:
NADC=4096×(Vin-VR-)/(VR+-VR-) (5)
每个存储寄存器有各自相应的控制寄存器ADC12CTL0~ADC12CTL15,可用软件独立配置采样通道号及转换所需参考电平。
本监测仪中,各环境参数传感器的输出经U2前置放大后,送入A0~A3模拟输入端。4路信号的转换参考电平均取VR+=2.5V和VR-=0V。ADC12工作模式设为序列通道单次转换,每次转换由定时器A比较/捕获模块1的定时输出OUT1启动。序列单次转换完成后,将置位ADC12中断请求。
序列通道为ADC12MEM0~ADC12MEM12,对应的控制寄存器ADC12CTL0~ADC12CTL12中通道重复配置A0~A3。这样等时间间隔内每个环境参数可连续采样3次,然后在ADC12中断服务程序内使用中值滤波得到转换结果。
需要指出的是,ADC12的转换内核与参考电平发生器可分别进入省电模式,为低功耗设计提供便利,而且进一步降低功耗、延长传感元件的使用寿命。测量电路的电源设置为单独可控,由U3的OUT2输出供给,并通过单片机的P2.0来切合。
2.3 键盘显示
MSP430F437有6个带复用功能的P1~P6双和同I/O口。其中P1、P2设置成输入时,引脚上任何状态变化都会触发中断。本设计将P3~P5复用于LCD驱动,P1.0~P1.4作3×2快速键盘。
为读取按键值,首先设置端口功能,P1.0~P1.2为输出口,依次输出低电平;P1.3、P1.4为输入口,开放中断,选定下降沿触发。当有键按下时,在P1口中断服务程序内,完成去抖动延时、键值读取等功能,得到的键值交后续程序处理。
片内LCD驱动器可工作于静态及2~4多选四种模式,最多可接4~32=128段液晶。图1中R33、R23、R13、R03引脚设定模拟偏置电压,提供驱动能力,典型接线为电阻分压VR33=VCC、VR23=2/3Vcc、VR13=1/3cc、VR03=0V;S0~S31为段输出(每段3μA);COM0~COM3为公共输出,接LCD背极。对LCD的软件控制极其简单,它有一个控制寄存器LCDCTL,定义工作模式及电流消耗。20个显示存储器LCDM(使用16个)存放128段要显示的状态信息,其内容可采用高效的寻址方式查显示字型表获得。
单片机根据控制键的命令信息,可分别选择仪器“测量/通信”使用方式、“单次/循环”采集类型,并可按键校时、设置参数、启动采集、数据存储确定等。LCD显示屏可由定制、时分、超量程和电池欠电告警组成1×32段,剩余3×32为多用显示区,可依次显示操作提示、工作状态、环境参数测量结果,从而大大方便了用户。
2.4 串口通信
为了对采集到的数据进行深入处理(如统计分析、打印存档、绘制曲线图表等),需将数据从检测仪送至计算机。数据传输使用MSP430F437的标准USART通信模块(复位SYNC=0选择异步功能),并外接低功耗器件MAX485E,构成一个半双工RS485串行通信口。
为提高通信的可靠性,便于仪器与其它智能设备组网实现控制功能,本监测仪使用异步通信的地址位多机通信格式。异步帧由1起始位、8数据位、1地址位、1停止位组成,波特率编程为9600bps。USART通信模块的地址位多要通信协议如图2所示。
通信时,先置RS485处于接收状态,并置接收唤醒中断允许位URXWIE=1(此时只有地址字符能触发接收中断)。当接收一个地址位置的字符时,通信模块的接收器被激活,字符送入URXBUF,同时接收中断标志URXIFG置位。在串口接收中断服务程序内可以检验收到的地址,如果匹配,置URXWIE=0,单片机将读取数据块的后续数据;如果地址不匹配,则等待下一地址字符的到来。
RS485接收到主机命令后,转入发送状态,先置控制字符址位的TXWake=1。当地址字符的8位数据从UTXBUF传送至发送器时,TXWake位装入待发送字符的地址位,每一字符发送完,TXWake位被自动清除,引起发送中断UTXIFG。在串口发送中断服务程序内,用户可依次发送完整数据块,再重置RS485接收状态。
2.5 电源控制
本仪器采用1节3.6V/4Ah锂离子电池。为保证多路供电及模拟信号测量的精度,设计了以ADP3302AR1双低压差线性电源稳压芯片(U3)为主的电源控制电路,完成以下功能;
·电源通断。按键盘“ON”键,U3的SD1脚为高电平,OUT1脚输出仪器所需主电源Vcc,单片机P1.5脚送来高电平互锁信号,使“ON”键松开后,OUT1维持输出;按键盘“OFF”键,单片机P1.5脚送出低电平,关断OUT1脚输出;U3的OUT2脚输出模拟测量电路所需的3V,测量电源可单独切合,由单片机P2.0脚的电平控制。
·电池电压监测。U3的加载电压应不低于3V,否则不能正常工作。单片机的片内比较器A有多个基准,选择其中之一0.5×Vcc=1.5V,电池正极通过分压电阻直连比较器输入脚CA0。当电池电压低于设定值时,触发比较器A中断,在中断服务程序内,驱动LCD告警显示,提示用户对电流进行充电(使用外部充电适配器)。
·自动关机。每次测试完毕,如果不再操作,则通过定时器比较/捕获0中断计时;5分钟后,单片机P1.5脚送出低电平,OUT1脚输出0V,从而切断仪器电源实现自动关机。
3 软件设计
检测仪的软件用MSP430汇编语言编制。为了方便程序调度和提高可靠性,软件采用模块化结构,主要由初始化程序、主程序、子程序、参数表格等组成。
3.1软件功能与特点
单片机系统上电后,进入初始化程序,完成片内各模块的设置、清LCD存储器、端口设定等初始化工作,然后转入主程序,开启中断,循环设置低功耗模式并执行空操作。
本软件设计的一大特点是采用中断事件驱动技术,其目的在于降低功耗。在主程序设置LPM0低功耗模式(55μA)后,CPU即补禁止,外围模块维持活动,并等待各类中断事件。如有中断,CPU被唤醒并执行各种中断服务子程序完成事件处理。
每次执行完中断服务子程序返回,在主程序中又重置LPM0低功耗模式,并等待下一个中断事件的到来,如此往复,可使系统多数时间处于低功耗运行。
本设计另一特点是利用MSP430F437的高效查表功能,编制了气体浓度测量的非线性校正和湿度补偿表格,极大地提高了程序运行速度和采集精度。表格的生成是在有限个数据基础上,通过拉格朗日插值进行曲线拟合[3]获得。具体步骤如下:
(1)在湿度5%RH情况下,测量典型气敏传感器在不同气体浓度点C时,ADC12转换存储寄存器中对应的数字量结果Nc。测试中,在10~300ppm范围内等距离取10个浓度点;
(2)使用曲线拟合的方法,并结合关系式(3),拟合出5%RH时数字量Nc与气体浓度C间的连续曲线,将曲线按1ppm的间隔离散化后,存入段25中;
(3)分别在20%RH、35%RH、50%RH、65%RH、80%RH、95%RH的湿度下,重复上述测量与数据处理过程,形成6条不同湿度下的Nc-C的非线性曲线,存在段26~31中。
需要注意:正常时采样得到数字量Nc和当前湿度值后,先查该湿度所在范围对应的上下两条曲线,即根据Nc并使用线性插值得到上下两个气体浓度值,再根据当前湿度并使用线性插值得到湿度补偿后的最终气体浓度值。
3.2 软件流程举例
本检测仪的程序众多。限于篇幅,仅介绍有特色的Flash数据保存于程序以及较为关键的ADC12子程序。
MSP430F437可通过JTAG接口或片内BOOT ROM下载调试修改程序,甚至允许用户程序在运行中将采集处理的数据快速安全地保存到Flash存储器中,而无须任何外接器件。数据保存要用快速的段写入方法和写字节序列模式,写入电流小(3mA),写入速度快(≤25ms/512字节,远超过串行EEPROM的页写速度5ms/16字节),10万写入次数,100年数据保存。每次采集处理完毕,即将16字节/批数据“批号-时间-环境参数”存入段32~63。图3为16字节数据存入的程序框图,其中Lock、Busy、SEG WRT、WRT、Wait是Flash控制寄存器内涉及编程的各控制位或状态位。