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【摘 要】通过分析机械电子工程专业硕士研究生目前在电子创新实验平台存在的问题,利用TRIZ理论的矛盾冲突矩阵工具,分析解决了机械电子工程专业研究生电子实验的问题.将TRIZ理论应用到了实验教学环节.该平台能很好地将硕士研究生的学习和科研紧密结合起来,并为今后的工作打下良好的基础.
【关 键 词】硕士研究生电子创新实验TRIZ矛盾冲突
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2013）03-0013-02
一引言
随着人类认识能力的发展和知识的积累,创新对经济的繁荣和民族的富强有着越来越显著的决定作用.在知识经济时代,制造业企业的核心竞争力是产品创新设计能力.对研究生来说,今后的竞争力就是创新能力.
随着硕士研究生招生规模的扩大,社会对硕士研究生的需求也在发生变化,相应的硕士研究生培养目标也在发生变化.如何培养具有高层次应用型、实践型、创新型人才这是高校管理层和教学实施环节中的各个主体单位和部门所必须面对和ও
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二TRIZ理论
TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的缩写,其英文翻译为“TheoryofInventiveProblemSolving（TIPS）”.任何领域的产品改进、技术变革、创新和生物系统一样,都存在产生、生
长、成熟、衰老、灭亡的过程,有规律可循.人们如果掌握了这些规律,就可以能动地进行产品设计,并能预测产品的未来发展趋势.TRIZ正是这些规律的综合.运用这一理论,可大大加快人们创造发明的进程,而且能得到高质量的创新产品.同样我们可利用这一理论来实现开发高质量的创新实验.
该文网址 http://www.sxsky.net/jiaoxue/020676641.html
三现状问题分析
硕士研究生的培养与本科生的培养是有所不同的,研究生的理论学习时间是一年,其余两年时间主要是硕士课题研究,这就使得自己的专业水平局限于某个方面,因此,对机械电子工程专业的研究生来说,课堂学习和实验环节是扩宽电知识结构的重要过程,为了在短短的一年时间内争取掌握更多的有关电方面的知识,必须理论联系实际,多做实验,才能提高学习效果,提高实际动手能力从而加深电方面知识的理解.
机械电子工程专业开设的与电相关的课程一般包括《现代控制理论》《机电系统检测与控制》《计算机控制及接口技术》《工程测试与信号处理》《数控技术》等,这些课程都涉及信号检测、信号处理、信号辨别、算法处理、输出控制等内容,通过传统的实验箱装置实现这些内容的实验是有难度的.主要存在以下问题：第一,目前关于电子开发的实验箱数目有限,价格昂贵无法实现人手一套,并且各个模块相互独立,无法形成一个完整的闭环控制回路；第二,实验所用技术虽然基础但较落后,无法适应技术的发展趋势,作为本科的基础教学实验可以满足,作为硕士研究生的应用型教学实验却存在一定的差距；第三,实验箱的实验与实际应用开发还存在一定的差距,作为硕士研究生的研究学习,目的是为了今后更好地进行科研工作、开发产品等,所以,硕士研究生的实验应更加的接近实际应用；第四,实验内容单薄、僵化无法开发硕士研究生的创新思想.传统实验箱没有留有扩展接口,只能做实验箱上固有的实验,不利于硕士研究生的创新培养.
因此,大部分课程实验无法完成或部分实验停留在演示阶段上,使得硕士研究生无法深入了解更深层次的内容,与实际应用脱轨.如最基础的接口应用、基本的通讯实现大多停留在理论阶段,没有进行实质性的编程操作,对于算法如经典的PID控制算法也没有进行过实验和深入的了解,从而在今后的课题中涉及到该内容的知识感到无从下手,市面上的产品非常昂贵,所以,开发一个既能满足以上课程的基本实验要求又能贴近实际应用的先进的电子实验教学平台很有必要.
开发什么样的电子实验,既可以满足硕士研究生的学习,又能满足其的科研,且不能与当前的技术脱离太大,成本较低,成为我们所要解决的主要问题.
四利用TRIZ求解
利用TRIZ理论的矛盾冲突矩阵求解.首先找到矛盾问题,也就是先进的、良好扩展性的电子实验平台与可操作性、低成本构成了矛盾.
技术冲突与相应解决原理的确定
冲突确定先进的技术、良好扩展高成本、操作复杂
标准工程参数描述冲突NO.36装置复杂性NO.34可修理性
（能够创新）
用发明原理解决问题NO.1：分割
NO.13：反置
如上表所示,选用先进的技术、良好扩展但这样造成成本高、操作复杂.选用“No.36装置复杂性”“No.34可修理性”来描述这一冲突.选择“可修理性”是为了能够让硕士研究生在该实验中充分发挥自己的创新思维,可以改变实验平台的原有实验,达到创新的目的.选用发明原理“No.1：分割”来解决这一冲突,即把复杂功能模块分割成简单功能模块.
五根据分割远离设计实验平台
根据分割原理设计实验平台,框架见下图：
电子平台组成结构
上述功能是一个相对完整的平台,采用了模块化设计,硕士研究生在学习各个功能模块的同时,也可以根据自己的相关课题进行裁减,以满足自己课题需要,相当于学习和科研并行.
MCU的选择很重要,由于先技术的不断更新,MCU的功能越来越强大,越来越完善.基于51内核的MCU仍然专有主导地位,因此在该开发平台上仍然选择51内核的MCU.该开发平台选择C8051F020,该型号单片机集成了AD、DA等功能,具有很强的代表性.
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通讯是现代电子产品必不可少的功能,在该平台上集成两种通讯方式：RS485和RS232.这是在工业产品中应用较多的通讯方式.
仪器的网络化将是今后的发展趋势,因此在平台上扩展了网络接口,采用CP2200芯片,SiliconLaboratories公司推出CP2200,是业界体积最小和效能最高的单芯片以太网控制器可以提供目前应用最广泛的局域网技术.CP2200最多能将所需的电路板面积减少90%,同时让系统成本和复杂性减至最少,相对于RTL8019以太网控制芯片来说,更容易将嵌入式以太网功能导入各种产品.
因为该平台除了提供硕士研究生学习外,另一个重要的任务就是帮助其进行课题研究,为了不同课题的开展,所用功能也不同,因此必须留有扩展的接口,方便其进行扩展以满足课题的需要.
因此,通过该平台,硕士研究生能实现电子产品的完整开发,从程序编写到程序下载程序到程序调试等完整的步骤,因为对于电子产品来说,程序是灵魂,硕士研究生
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