淺析電子技術(shù)的發(fā)展及其主要應(yīng)用方向

季延凱

摘要：電子技術(shù)針對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)行業(yè)，能夠滿足高科技電子設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)服務(wù)需要。在現(xiàn)代的電力電子技術(shù)基礎(chǔ)上，電源技術(shù)得到了發(fā)展。隨著新型電子產(chǎn)品和高效率電路拓?fù)涞某霈F(xiàn)，現(xiàn)代電子技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，也能更大程度滿足實(shí)際生產(chǎn)生活需要?；陔娮蛹夹g(shù)的重要作用，本文介紹了電子技術(shù)的發(fā)展歷程并分析了電子技術(shù)的主要應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù);電子產(chǎn)品;發(fā)展歷程;應(yīng)用方向

1.引言

目前人們已經(jīng)大致掌握了足夠多的電子技術(shù)的知識(shí)，并且電子技術(shù)仍在不斷發(fā)展。這些電子技術(shù)方面的知識(shí)是人們長(zhǎng)期實(shí)踐勞動(dòng)的結(jié)果[1]。早在18世紀(jì)末19世紀(jì)初，電磁方面的研究在生產(chǎn)力的推動(dòng)下飛速發(fā)展。1785年庫(kù)侖第一個(gè)確定了電荷間的相互作用力，從此電荷這一概念開始有了定量意義[2]。1888年，赫茲獲得了電磁波，大約在赫茲實(shí)驗(yàn)成功七年之后，通信試驗(yàn)為無線電技術(shù)的發(fā)展開辟了道路，也進(jìn)一步推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展[3]。

2.電子技術(shù)的發(fā)展歷程

我國(guó)古代早期就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了電和磁的現(xiàn)象，古書中就有“琥珀拾芥”和“磁石召鐵”的記載。磁石最開始用來校正時(shí)間和指示方向，《論衡》和《韓非子》兩書中提到的“司南”就是指磁石。此后因?yàn)楹胶０l(fā)展的需要，我國(guó)于11世紀(jì)發(fā)明了指南針。宋代沈括所寫的《夢(mèng)溪筆談》中有云：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。這句話不光說明了指南針的產(chǎn)生，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁偏角。十二世紀(jì)后，指南針被阿拉伯人傳入歐洲。

1820年，奧斯特在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流對(duì)磁針有力的作用存在，從而揭開了電學(xué)理論新的一頁(yè)。也是在這一年，安培確定了通電的線圈作用與磁鐵相似。1826年，歐姆通過實(shí)驗(yàn)得出了著名的歐姆定律。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)電磁現(xiàn)象的研究作出了重大貢獻(xiàn)，也為以后電子技術(shù)的發(fā)展提供了重要理論基礎(chǔ)。1833年，楞次確定了感應(yīng)電流方向的定則（楞次定則），在電磁現(xiàn)象的研究上，發(fā)揮了巨大的作用。此后，楞次致力于研究電機(jī)理論，闡述了電機(jī)可逆性的原理。1844年，楞次還和英國(guó)物理學(xué)家焦耳分別確立了電流熱效應(yīng)定律即焦耳-楞次定律。1834年，雅可比制造出了世界上第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，證明了實(shí)際應(yīng)用電能的可能。多里沃 - 多勃羅沃爾斯基創(chuàng)立了三相系統(tǒng)，并制造出了三相變壓器和三相異步電機(jī)，還首次采用了三相輸電線，從而使電機(jī)工程得到飛躍發(fā)展。在1864年到 1873年間，麥克斯韋在法拉第的研究基礎(chǔ)上，提出了電磁波理論。麥克斯韋從理論上推測(cè)到了電磁波的存在，這一發(fā)現(xiàn)為無線電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

3.電子技術(shù)的主要應(yīng)用方向

3.1圖像處理與成像技術(shù)

圖像處理指的是用計(jì)算機(jī)來對(duì)圖像進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)，又稱為影像處理。一般來說，圖像處理指數(shù)字圖像處理，通過攝像機(jī)、掃描儀或工業(yè)相機(jī)等設(shè)備拍攝得到一個(gè)大的二維數(shù)組，該二維數(shù)組中的元素稱為像素，像素值叫做灰度值。圖像處理常用的系統(tǒng)包括圖智能系統(tǒng)和康耐視系統(tǒng)，這一技術(shù)目前正處于興起發(fā)展階段。

21世紀(jì)是信息時(shí)代，圖像是人類用來感知世界的視覺基礎(chǔ)，也是用來獲取、表達(dá)和傳遞信息的重要手段。數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷史并不長(zhǎng)，始于20世紀(jì)20年代。當(dāng)時(shí)采用數(shù)字壓縮技術(shù)從倫敦傳到了紐約一張照片。數(shù)字圖像處理技術(shù)幫助人們更加客觀、更加準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)世界。視覺系統(tǒng)可以幫助人類獲取75%以上的外界信息，盡管人的眼睛鑒別力很高，可以看出成百上千種顏色，但在很多情況下，人眼看到的一些圖像是模糊的甚至不可見，所以通過應(yīng)用圖象增強(qiáng)技術(shù)，能夠讓圖像變得清晰明亮。

在計(jì)算機(jī)當(dāng)中，按照灰度和顏色能夠?qū)D像分為灰度圖像、二值圖像、真彩色RGB圖像和索引圖像和四種類型。目前來說大多數(shù)相關(guān)軟件都支持這四種類型的圖像。

3.2嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)，指的是完全嵌入受控件內(nèi)部，專門為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由英國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)的定義可知，嵌入式系統(tǒng)專門應(yīng)用于監(jiān)視、控制或輔助機(jī)器設(shè)備或應(yīng)用于工廠運(yùn)作的設(shè)備。與個(gè)人計(jì)算機(jī)中的通用系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)一般執(zhí)行的是預(yù)先定義的任務(wù)，這些任務(wù)都有特定要求。因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)只單一針對(duì)一項(xiàng)特殊任務(wù)，所以設(shè)計(jì)人員可以對(duì)它優(yōu)化，通過減小尺寸來降低成本。嵌入式系統(tǒng)通常是批量生產(chǎn)的，因而單個(gè)成本節(jié)約，能夠保證節(jié)約數(shù)目隨著產(chǎn)量成百上千倍增多。

國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)的定義為：以實(shí)際應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基本，軟硬件均可裁剪，應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)可靠性、功能、體積、成本、功耗等方面嚴(yán)格要求的特定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常來說，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)把控制程序存儲(chǔ)在ROM當(dāng)中的嵌入式控制板。但是事實(shí)上，所有包含數(shù)字接口的電子設(shè)備，比如微波爐、手表、汽車、錄像機(jī)等，都會(huì)使用嵌入式系統(tǒng)。一些嵌入式系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)，但是絕大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是用單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。

嵌入式系統(tǒng)的核心是一個(gè)或幾個(gè)單片機(jī)。和通用計(jì)算機(jī)能夠使用的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)使用的軟件通常是暫時(shí)不變的，一般稱為“固件”。

3.3智能控制系統(tǒng)

控制理論主要處理有輸入信號(hào)的動(dòng)力系統(tǒng)的行為。系統(tǒng)的外部輸入稱之為參考值，系統(tǒng)中的變量會(huì)隨著參考值發(fā)生變化，控制器中處理系統(tǒng)的輸入，使得系統(tǒng)輸出能夠得到預(yù)期的效果。

控制理論的目的是借控制器動(dòng)作從而讓系統(tǒng)穩(wěn)定，也就是讓系統(tǒng)維持在設(shè)定值，并且不會(huì)在設(shè)定值附近波動(dòng)。

連續(xù)系統(tǒng)通常用微分方程來表示。如果微分方程是線性常系數(shù)，那么可以將微分方程轉(zhuǎn)換，從而將其輸入與輸出的關(guān)系用傳遞函數(shù)來表示。如果微分方程是非線性常系數(shù)，求得解，就能將非線性方程在這個(gè)解左右進(jìn)行線性化。如果所得的線性化微分方程是常系數(shù)的，也能夠用拉普拉斯轉(zhuǎn)換從而得到傳遞函數(shù)。

傳遞函數(shù)也叫做網(wǎng)絡(luò)函數(shù)或者系統(tǒng)函數(shù)，是一個(gè)數(shù)學(xué)表示方法，通過時(shí)間或空間的頻率表示線性常系數(shù)系統(tǒng)中的輸入與輸出之間的關(guān)系。

3.4輔助系統(tǒng)

可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試中。廣泛使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助產(chǎn)品制造、性能測(cè)試、工程設(shè)計(jì)。它們既可以是聲音、文字、圖像等具體對(duì)象，也可以是程度、狀態(tài)等抽象對(duì)象。能夠開發(fā)一些智能的應(yīng)用系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)來模擬人的思維判斷、推理等活動(dòng)，從而使得計(jì)算機(jī)擁有自主學(xué)習(xí)和邏輯推理的功能，比如智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)推理、機(jī)器人、專家系統(tǒng)等等，用來幫助人們學(xué)習(xí)并能夠完成一些推理工作。

參考文獻(xiàn)

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