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可支持任意流程的微机电系统设计工具技术*
常洪龙 苑伟政
（西北工业大学，陕西省微/纳米系统重点实验室，西安，710072）
摘要：论述了微机电系统设计工具的发展概况，并针对微机电系统的多样性对设计工具的需求提出了一种可支持任意流程的微机电系统设计工具架构。该架构以系统级行为建模与仿真、器件级物理建模与仿真和工艺级版图设计与工艺仿真三个设计层级为主干，但特别地提出以六个数据自动传递接口来连接任意两个设计层级。这样，三个设计层级通过六个数据自动传递接口构成一个设计闭环，使得用户可以从任意一个设计层级开始设计，并完成设计循环，提供了在设计流程上的最大柔性。以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个层级设计数据的出入口，并设计了相应的信息提取算法及程序，实现了任意两个级别之间的数据自动传递，从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程。所进行的设计实例表明，基于该工具可以针对不同的微机电系统器件选择最优的设计路线，是对当前通用微机电系统结构化设计方法的发展和提高，可显著提高设计效率。
关键词：微机电系统，设计工具，任意流程，宏建模，接口，结构化设计方法
中图分类号：TP311.56
0 前言*
微机电系统（Micro Electro-Mechanical System, MEMS）技术是一项战略性高新技术，具有多学科交叉、跨尺度设计等特点。其设计工具（MEMS CAD）对于解决MEMS设计难题、提高MEMS产品的设计效率、保障产品质量、形成MEMS设计产业和推进MEMS技术产业化具有重要作用。世界各主要国家都纷纷开展了MEMS CAD的研究工作[1]。这些MEMS设计工具的研究大致可以分为三类。第一类是集成设计工具的研制，为MEMS用户提供了从系统行为建模与仿真、器件物理分析和版图设计与工艺仿真等全套的设计解决方案，典型的例子有美国的CoventorWare,Intellisuite和法国的MEMS Pro等。第二类是一些传统的工程软件开发商纷纷针对MEMS这一新兴领域开发一些仿真模块，典型的有Ansys中的静电-结构耦合分析模块和模型降阶模块（ROM）,CFD中的流场分析模块以及HFSS中的电磁分析模块等。第三类是一些研究机构，主要是大学，针对MEMS建模与仿真的需求新开发的一些建模与仿真工具，典型地包括CMU的Nodas,UC Berkeley的Sugar等行为仿真软件以及ACES,Simode等单步工艺模拟软件，这些小的软件模块现在已有很多被集成在第一类集成设计环境里。在这三类设计工具中，第一种集成设计工具的研究因为提供了
∗ 国家“863”高科技资助项目
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2.求助一篇毕业论文
机电一体化技术的应用与发展前景 摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。
文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。 关键词：机械工业；机电一体化；数控；模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。
硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下 几方面着手。
（一）机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。
只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。 （二）传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。
为了避免电干扰，目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说，目前主要发展非接触型检 测技术。
（三）信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化，必须提高信息处理设备的可靠性，包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性，进而提高处理速 度，并解决抗干扰及标准化问题。
（四）驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用，但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前，正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。
（五）接口技术 为了与计算机进行通信，必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修， 而且可以简化设计。
目前，技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口，来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 （六）软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。
为 了减少软件的研制成本，提高生产维修的 效率，要逐步推行软件标准化，包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 （一）数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展，在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高，具体表现在： 1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即 采用多C PU、多主总线的体系结构。
2、开放性设计，即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准，能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。
系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也 加强了C N C系统的控制功能。
5、能实现多过程、多通道控制，即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力，并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能，加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。
7、以单板、单片机作为控制机，加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 （二）计算机集成制造系统（CIMS） C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合，而是全局动态最优综合。
它 打破原有部门之间的界线，以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”，实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化，各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。
（三）柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统是计算机化的制造系 统，主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、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，特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。
（四）工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人， 它们只能根据示教进行重复运动，对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性；第2代机器人带有各种先进的传感元 件，能获取作业环境和操作对象的简单信 息，通过计算机处理、分析，做出一定的判 断，对动作进行反馈控制，表现出低级智 能，已开始走向实用化；第3代机器人即智 能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独 立行动，与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内。
3.毕业论文
（七）论文——结语或结论 论文的结语应写出明确可靠的结果，写出确凿的结论。
论文的文字应简洁，可逐条写出。不要用“小结”之类含糊其辞的词。
（八）论文——参考义献 这是论文中很重要、也是存在问题较多的一部分。列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉，便于查找，同时也是尊重前人劳动，对自己的工作有准确的定位。
因此这里既有技术问题，也有科学道德问题。 一篇论文中几乎自始至终都有需要引用参考文献之处。
如论文引言中应引上对本题最重要、最直接有关的文献；在方法中应引上所采用或借鉴的方法；在结果中有时要引上与文献对比的资料；在讨论中更应引上与 论文有关的各种支持的或有矛盾的结果或观点等。 一切粗心大意，不查文献；故意不引，自鸣创新；贬低别人，抬高自己；避重就轻，故作姿态的做法都是错误的。
而这种现象现在在很多论文中还是时有所见的，这应该看成是利研工作者的大忌。其中，不查文献、漏掉重要文献、故意不引别人文献或有意贬损别人工作等错误是比较明显、容易发现的。
有些做法则比较隐蔽，如将该引在引言中的，把它引到讨论中。这就将原本是你论文的基础或先导，放到和你论文平起平坐的位置。
又如 科研工作总是逐渐深人发展的，你的工作总是在前人工作基石出上发展起来做成的。正确的写法应是，某年某人对本题做出了什么结果，某年某人在这基础上又做出了什么结果，现在我在他们基础上完成了这一研究。
这是实事求是的态度，这样表述丝毫无损于你的贡献。有些论文作者却不这样表述，而是说，某年某人做过本题没有做成，某年某人又做过本题仍没有做成，现在我做成了。
这就不是实事求是的态度。这样有时可以糊弄一些不明真相的外行人，但只需内行人一戳，纸老虎就破，结果弄巧成拙，丧失信誉。
这种现象在现实生活中还是不少见的。 （九）论文——致谢 论文的指导者、技术协助者、提供特殊试剂或器材者、经费资助者和提出过重要建议者都属于致谢对象。
论文致谢应该是真诚的、实在的，不要庸俗化。不要泛泛地致谢、不要只谢教授不谢旁人。
写论文致谢前应征得被致谢者的同意，不能拉大旗作虎皮。 （十）论文——摘要或提要：以200字左右简要地概括论文全文。
常放篇首。论文摘要需精心撰写，有吸引力。
要让读者看了论文摘要就像看到了论文的缩影，或者看了论文摘要就想继续看论文的有关部分。此外，还应给出几个关键词，关键词应写出真正关键的学术词汇，不要硬凑一般性用词。
推荐几个比较好的论文网站： 3A论文资料网： 学位论文 （清华大学） 中国科技论文在线 学位论文 （清华大学） 中国科技论文在线 / 新浪论文网分类： .cn/search_dir/jy/lw/ 中国论文联盟： / 大学生论文库 /lunwen 论文资料网： e indispensable power supply device in many electronic devices. Safe and reliable, with technical performance requirements of the power load, the load can be fully functional play, or else possibly causes the load the technical specification to reduce, even can damage the load. Therefore, as a secondary power supply,AC voltage-stabilized source has been widely uses in the industrial production, the military installation, the medical instrument and the daily life and so on each aspect, becomes the electronic installation and the electromechanical device reliable movement foundation equipment, in order to lengthen the service life of current collector, reduces the economic loss of factory . should guarantee its power line voltage the stability. Especially in the industrial field environment,the electrical network quality is especially bad, the electrical network waveform distortion is serious. Therefore,it is very necessary to develop a highly efficient and reliable ac voltage-stabilized source as the second power supply of load.This topic is use single—chip microcomputer (AT89S52) to control switch component the make-and-break, and according to the size of the compensation voltage access or the removal of a transformer compensation for quick timely adjust, guaranteed a supply voltage stability. The main design is divided into the following six major modules : Compensation module, regulatory module, single—chip microcomputer control module, voltage detection module, A/D conversion module, protection module and alarm module. Key Words :compensated mode ,AC voltage stabilize ,single—chip microcomputer,The A/D conversion 目 录1 绪论。
.1 1.1 课题背景。
1 1.2 交流稳压电源的发展现状。
.12 系统的基本原理和主电路结构。
.3 2.1 系统的总体结构和基本原理。
..3 2.1.1 系统总体设计和原理框图。
3 2.1.2 系统工作原理。
4 2.2 主电路研究。
.4 2.2.1 主电路结构。
.4 2.2.2 主电路工作过程。
.53 控制系统软件方案的设计 。
6 3.1 控制系统的工作原理。
6 3.2 相关元器件介绍。
.6 3.2.1 ATMEL公司AT89S52型单片机性能及功能简介。
6 3.2.1.1 主要性能：。
6 3.2.1.2 功能特性描述。
.7 3.2.1.3 引脚说明。
.7 3.2.2 ADC0809型A/D转换器。
.10 3.2.2.1 ADC0809的内部逻辑结构。
10 3.2.2.2 时序图。
..12 3.2.2.3 ADC0809应用说明。
..12 3.3 设计任务。
13 3.4 A/D 模块程序设计。
..13 3.5 采样程序设计。
14 3.6 数据处理。
.17 3.7控制指令输出。
..17 3.8 连锁设计。
.18 4 软件仿真与调试。
.21 结束语。
..23 致谢。
.23参考文献。
.24附录1 硬件电路原理图。
..。