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A sol–gel derived AgCl photochromic coating on glass for SERS chemical sensor applicati

Sensors and Actuators B106(2005)

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A sol–gel derived AgCl photochromic coating on glass for

SERS chemical sensor application

M¨u rvet V olkan b,David L.Stokes a,?,Tuan V o-Dinh a

a Advanced Biomedical Science and Technology Group,Oak Ridge National Laboratory,P.O.Box2008,Oak Ridge,TN37831-6101,USA

b Department of Chemistry,Middle East Technical University,06531Ankara,Turkey

Received25February2004;received in revised form14September2004;accepted15September2004

Available online28October2004

Abstract

A new optically translucent material has been prepared that acts as a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy.This material is a silica matrix,synthesized by the sol–gel method and containing in situ precipitated AgCl particles which serve as precursors for nanoparticles of elemental silver.Reduction of AgCl to silver nanoparticles is achieved by UV irradiation.The SERS-active medium was distributed on glass supports(cover glass slips,0.5mm thick),hence producing thin,sturdy,and optically translucent substrates.SERS activity was evaluated by using brilliant cresyl blue and1-aminopyrene as model compounds.Parameters including the sol–gel composition,the aging period of the sol–gel,and the UV exposure time for photoreduction of the SERS medium were thoroughly investigated.These new substrates have exhibited long shelf lives;furthermore,they can be easily regenerated through a redox cycle involving chemical oxidation and photoreduction steps.In addition to use in direct chemical analysis,this novel type of SERS substrate can be used for indirect monitoring of HNO3acid vapor via measurement of the SERS signal of1-aminoyrene,which is attenuated as the substrate is oxidized by the acid vapor.

Keywords:Raman;SERS substrate;Sol–gel;Photochromic;HNO3

1.Introduction

Since its discovery,surface-enhanced Raman spec-troscopy(SERS)[1]has been extensively studied[2–4].In general,the observation of the SERS effect requires the pres-ence of small metal particles or rough surfaces of conductive material[4–7].Despite numerous successful applications,ac-ceptance of SERS as a practical analytical technique has thus far been limited,due largely to the lack of commercially available and analytically suitable substrates[4].Notwith-standing,exhaustive efforts have been devoted towards the development of practical substrates in order to investigate and utilize the SERS effect.Results of these efforts have in-cluded studies with silver particles on quartz posts[8],metal island?lms[9,10]self-assembled monolayer-modi?ed silver ?Corresponding author.Tel.:+17034905292;fax:+17034905293.

E-mail address:dstokes547@https://www.wendangku.net/doc/09988306.html,(D.L.Stokes).substrates[11],etched metal surfaces[12],extraction mem-branes[13],silver electrodes[14],metal-coated microsphere-based substrates[15],photographic paper[16],and powdered silver[17].Each of the methods mentioned for the generation of SERS-active surfaces has its advantages and limitations. No particular surface meets the needs of all areas of SERS studies.Hence there is still room for improvement and opti-mization of SERS-active surfaces.The ideal substrate should be easy to prepare,inexpensive,and sturdy enough for?eld application.

One type of medium which may address many of these factors of practicality is based on a sol–gel matrix.Sol–gel is prepared by the hydrolysis and polycondensation of tetra-alkoxysilanes.The use of alkyl or aryl derivatives of tetra-alkoxysilanes as precursors can produce a crack-free thin surface coating[18].The most extensively used derivative precursor for preparation of organically modi?ed silica is methyl triethoxysilane,MTEOS[19].Sol–gel materials of-

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fer a unique environment for stabilizing metal colloids for SERS applications because they are transparent in the visi-ble spectral region,and are physically and chemically stable [20,21].

Photochromism is de?ned as reversible light-induced color change of a material.Photochromic glasses containing silver halides show a strong and reversible darkening upon irradiation with UV light due to the reduction of silver halide to silver metal aggregates.Reversibility implies that there is no loss of reaction product from the reaction zone and that the silver and halogen can return to their original states after bleaching[22].In order to use photochromic glass as a re-generable SERS substrate,the UV radiated substrate should be SERS-active and this activity should not be diminished after several darkening and bleaching cycles.

The preparation of photochromic sol–gel glasses is of par-ticular interest.As recently shown by Zayat et al.[23,24], it is possible to incorporate AgCl crystals in sol–gel silica ?lms which serve as precursors for embedded nanoparticles of silver.The?lms show photochromic behavior by darken-ing upon irradiation with UV light,indicating formation of Ag particles on the surface.Furthermore,the substrate can be completely bleached upon exposure to HNO3vapor,thereby returning the substrate to the non-reduced state.

Using these properties as motivation for the develop-ment of a more practical substrate,we distributed a thin ?lm of a sol–gel-derived AgCl photochromic medium on glass supports.These non-reduced substrates were reduced to the SERS-active state via irradiation with UV light(be-low350nm).SERS activity was then evaluated by monitor-ing the signal from a model compound,brilliant cresyl blue, in several parameter optimization studies.Furthermore,1-aminopyrene was used as a model compound to illustrate the usefulness of this novel type of SERS substrate for direct chemical analysis and indirect HNO3acid vapor monitoring.

2.Experimental

2.1.Chemicals

All chemicals were used as purchased.Test compounds included brilliant cresyl blue(BCB)(Allied Chemical and Dye Corp),1-aminopyrene(1-AP)(Aldrich).All solutions were prepared in reagent-grade ethanol(Aaper Alcohol and Chemical Co.).

2.2.Preparation of substrates

The preparation of the coatings and processing of pho-tochromic SERS-active layers is shown in Fig.1.The sol was prepared by mixing1.3mL TEOS,0.3mL MTEOS,5.3mL ethanol,0.8mL water and0.03mL concentrated HNO3. At the end of the exothermic reaction(approximately1h), 1.5mL of4M AgNO3and0.5mL of4M trichloroacetic acid(TCAA)were added to the mixture.The?nal sol–gel

was Fig.1.Preparation of SERS substrates.Precursors:TEOS,MTEOS,Et-OH, H2O.

spin-coated on glass plates(20mm×8mm),which had been previously washed and stored in reagent-grade MeOH.The gel-coated plates were left overnight at room temperature. Shortly before being used in SERS measurements,the plates were UV-irradiated in a photochemical reactor(The South-ern New England Ultraviolet Company,Model rpr-100)for 10min and heated in an oven at60?C for1h.Unless speci?ed by the text,the irradiation step preceded the heating step.The coatings darkened upon exposure to UV light,indicating the reduction of silver ions to silver nanoparticles.The SERS ac-tivity of the surface can be lost in storage due to air oxidation of silver particles.In order to reactivate the surface,deacti-vated substrates were?rst brie?y(3s)subjected to the vapor of boiling concentrated HNO3until the dark color became bleached,and then re-irradiated with UV light.

2.3.Instrumentation

Fig.2illustrates the detection system used in these studies. SERS spectra were acquired with a HR-320spectrograph(SA Instruments,Inc.)The excitation radiation was the632.8nm line of a helium–neon laser(Spectra Physics,Model106-1). The beam was focused down to a diameter of～100?m at the sample,and the Raman-scattered radiation was collected at180?with respect to the excitation beam using a two-lens system.This“backside”substrate excitation geometry was possible due to the translucent nature of the SERS substrate.A holographic notch?lter(Physical Optics Corp.)was placed in the collected beam to reject the unwanted Rayleigh scattering. The Raman radiation was focused onto a600?m diameter quartz optical?ber(General Fiber Optics),which transmitted the collected signal to the spectrograph.

2.4.Vapor exposure studies

A20.0mL open glass scintillation vial containing0.5mL of concentrated HNO3,and three photochromic substrates spiked with1×10?3M1-AP were placed in a500mL plastic container.A spacer was used to elevate the substrates

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Fig.2.Schematic diagram of SERS detection system.

from the bottom of the container,preventing contact with any acid possibly condensed and collected at the bottom of the container.A separate 500mL container was used for each time interval to be measured.The containers were sealed.The substrates were removed from respective containers after 10,20,30,and 60min of exposure.The 1-AP SERS spec-tra yielded by the exposed substrates were acquired imme-diately after removal of substrates from the acid exposure vials.

3.Results and discussion

There are numerous factors that may affect the surface enhancement performance of the new photochromic sol–gel-based substrates presented in this work.These factors in-clude the composition of the sol,the sol–gel gelation and ag-ing periods,and the photoreduction irradiation period.The SERS spectra of BCB and 1-AP were used as direct indica-tors for the successful photodeposition of the SERS-active silver nanoparticles.

The precipitation of silver chloride particles in situ was achieved by the reaction of silver nitrate with TCAA.In order to preserve the photochromic behavior,the sol–gel composition reported for the preparation of reversible pho-tochromic glasses [24]was modi?ed slightly.The concentra-tions of AgNO 3and TCAA were increased to enhance the surface plasmon resonance effect while maintaining the rec-ommended 1:1ratio [24]of silver to chloride.The volume of MTEOS used was diminished to facilitate the develop-ment of a more polar surface.These optimization studies were carried out under acid-catalyzed conditions.The gel composition that generated the smooth coating,which re-sulted in the greatest subsequent SERS activity for the model compounds,was selected.It is well known that the acidity of the medium is an important factor that affects the struc-ture of the ?nal gel [25].Hence base-catalyzed conditions were also explored in this work by adding 0.1mL concen-trated NaOH to 10mL of the sol.The spectra of 10?5M BCB obtained with the substrates coated with optimized sol–gel composition at acidic and basic conditions are given in Fig.3.Both types of coatings yielded spectra with the

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Fig.3.The effect of the sol–gel structure on the SERS signal:SERS spectra of10?5M BCB on substrates coated with(a)acidic sol–gel and(b)basic sol–gel. He–Ne laser power was8mW at632.8nm.

model compound;however,the sensitivity obtained with the acidic sol–gel was much higher than that of the basic sol–gel. Hence,the acidic sol–gel procedure was adopted for substrate preparation.

For the purpose of this discussion,aging of a gel is de?ned as the immersion of a cast object in liquid for a given period of time.The strength of the sol–gel was expected to increase with aging time due to the continued polycondensation

and Fig.4.The effect of the sol aging time on SERS signal:SERS spectra of10?5M BCB on substrates coated with(a)5min aged sol and(b)2h aged sol.He–Ne laser power was8mW at632.8

nm.

Fig.5.The effect of elapsed time between coating and UV irradiation on SERS signal:SERS spectra of10?3M1-AP on a substrate irradiated(a)1/2h,(b) overnight*,(c)overnight and(d)4h after the coating process.He–Ne laser power was8mW at632.8nm.*:All the plates were dried at60?C after irradiation except(b)which was dried before irradiation.

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reprecipitation of the gel network[25].Zayat et al.[24]have recommended aging the sol–gel for1week during the prepa-ration of a photochromic sol–gel coating.According to our observations,however,for photochemical reduction imple-mented principally for the production of SERS-active silver nanoparticles on the surface,the aging time should be kept as short as possible.Fig.4displays the SERS spectra of10?5M BCB acquired using the substrates,which were coated imme-diately,as well as2h after the addition of AgNO3and TCAA to the sol.As can be seen from the?gure,better SERS sensi-tivity was achieved if the coating was performed without?rst aging the sol.This observation can be attributed to the more uniform distribution of precursor AgCl crystals and hence the subsequently formed silver nanoparticles on the surface. Since chloride ions are slowly released from TCAA,when the prepared sol was immediately applied to the glass support, a homogeneous mixture of AgNO3and TCAA could have been evenly distributed on the surface prior to any signi?cant AgCl crystal formation.On the other hand,for the case when the sol had been aged,AgCl crystals had been formed in

the Fig.6.Regeneration cycle of the photochromic SERS substrate:(a)SERS spectrum of10?3M1-AP on UV-reduced substrate;(b)SERS spectrum of substrate used in part(a)after exposure to HNO3vapor;(c)SERS spectrum of10?3M1-AP(new injection)on the substrate used in parts(a)and(b)after UV irradiation. He–Ne laser power was8mW at632.8nm.

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gel matrix prior to application to the glass support.As a re-sult,the distribution of the pre-formed AgCl crystals on the glass surface could have been in?uenced by the centrifugal force imposed by the spin coating process.Hence,coating was performed immediately after the addition of the AgCl precursors to the sol–gel.

A unique and advantageous feature of this new substrate is the fact that once the glass support is coated,the sit-ting time prior to SERS-activation via photoreduction is not very critical.For example,Fig.5(a,d and c)shows,respec-tively,the spectra of10?5M1-AP obtained with substrates which were irradiated after sitting1/2h,4h,and overnight, relative to the time of the coating step.As can be seen from the?gure,their intensities are all comparable.This re-sult implies that the substrate may have an extended shelf-life when stored in the non-reduced state.It is also impor-tant to note that the substrates were dried at60?C for1h prior to SERS measurement.The importance of the order of heating and UV-irradiation steps was investigated.The SERS activity was observed to be independent of the or-der.As depicted in Fig.5,the spectra of10?5M1-AP ob-tained with substrates dried overnight and heated at60?C before(b)and after(c)irradiation are similar.For all fur-ther studies the substrates were heated after the irradiation period.

SERS-active silver nanoparticles were generated from photo-induced reduction of Ag+ions from AgCl crystals. The sol–gel?lms exhibited deep darkening upon exposure to UV radiation.The minimum required irradiation time for an optimum SERS effect was determined to be10min.Be-yond this exposure time no increase in SERS activity was observed.It was also possible to record the SERS spectra of model compounds even if the AgCl sol–gel?lms were not exposed to UV radiation.This observation could be ex-plained by the fact that the excitation laser used for SERS measurements probably induced photoreduction of the silver ions.Nevertheless,SERS signals from substrates prepared in this fashion were not reproducible.Therefore,a10min UV irradiation time was used to photoreduce the SERS substrates throughout this work.

Shelf-life is generally a key issue in the development of a practical SERS substrate.For silver-based SERS substrates, degradation of SERS activity is typically observed with age due to the vulnerability of silver to air oxidation.This con-dition has contributed to the limited use of SERS in routine ?eld applications.The shelf-life of the substrates developed in this work can be superior to many previously developed SERS substrates when stored in the non-reduced form and in the dark.Actually the rate of deactivation of substrates in the?nal reduced form is not very fast.This fact could be at-tributed to the stabilization of the silver metal particles by the gel network of the inorganic polymer.However,it is still al-ways advisable to apply the UV-induced photoreduction and heating processes shortly before use.An additional practical feature of this new substrate is that even a degraded substrate (from aging in reduced form)can be reactivated by brief ex-posure to HNO3vapor,followed by re-irradiation with UV light.The exposure to the acid vapor is sustained until the dark-brown color of the substrate is replaced by the origi-nal white appearance,which corresponds to the non-reduced state.This photochromic behavior has been described[24]as the dissolution of silver metal particles by HNO3,and sub-sequent conversion of the silver back to AgCl crystals.Thus, bleaching of the dark color of the substrates was due to the oxidation of silver,while the darkened reduced state could subsequently be regained via exposure to UV radiation.The SERS sensitivity of a regenerated substrate was evaluated with1-AP.Fig.6(a)displays the SERS spectrum of10?3M 1-AP obtained with a1-day-old substrate.When the substrate was exposed to HNO3vapor,total loss of the SERS signal was observed,as demonstrated by Fig.6(b).This substrate was consequently irradiated with UV light and re-spiked with 1-AP.Fig.6(c)illustrates an intense SERS signal,which was obtained after regenerating the SERS substrate.It has been reported[24]that the darkening–bleaching cycle could be re-peated several times with sol–gel photochromic glasses

con-Fig.7.SERS spectra of10?3M1-AP on photochromic substrates at room temperature:(a)after5min exposure to air saturated with HNO3vapor;(b)after 20min exposure to air saturated with HNO3vapor;(c)after30min exposure to air saturated with HNO3vapor;(d)after60min exposure to air saturated with HNO3vapor.He–Ne laser power was8mW at632.8nm.

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taining AgCl crystals.In our study,this regeneration process was repeated,resulting in no observable change in the SERS activity for a single substrate when using a10?3M1-AP solution sample as the model.

As stated in the previous paragraph,the SERS spec-trum of1-AP has been observed to disappear after expos-ing the substrate to nitric acid vapor.We decided to exploit this feature for monitoring the vapor of strong acids.Three acids:HNO3,H2SO4and HCl were investigated.Reduced-form substrates were exposed overnight to the acid vapors at21?C.It was observed that the bleaching of the substrate and hence the disappearance of the SERS spectrum of1-AP was selective to HNO3vapor.This can be explained by the greater oxidation potential of HNO3relative to the other acids.In order to?nd the real response time for ni-tric acid vapor detection,substrates spiked with1-AP were exposed to HNO3vapor at21?C,in closed containers,for various time intervals(5–60min).Fig.7depicts the varia-tion in the1-AP SERS intensity with respect to the expo-sure time.As can be seen from Fig.7(c),the SERS signal started to diminish after a30min interval.After a1h ex-posure time,Fig.7(d),the1-AP signal disappeared com-pletely.Although the nitric acid vapor monitoring conditions have not been completely optimized,the results illustrated in Fig.7demonstrate that this new photochromic SERS sub-strate,when spiked with1-AP,has a potential to be used as a passive sampler or dosimeter for selective detection of HNO3 vapor.

4.Conclusion

A SERS-active medium of embedded Ag nanoparticles can be generated via photo-induced reduction of Ag+from a sol–gel containing AgCl crystals.An advantage of this method is the ease with which this SERS-active substrate can be produced.We have spin-coated this medium on a glass support to produce a sturdy,thin,translucent substrate which yields low background.Furthermore,this new substrate not only exhibits a relatively long shelf-life,but also is regen-erable through a simple chemical bleaching/photoreduction cycle.Experiments have shown that this substrate offers some chemical selectivity to HNO3vapor relative to HCl and H2SO4vapors.For substrates doped with1-AP,the SERS signal has been observed to disappear after a1h exposure to HNO3vapor at20?C.These studies have therefore demon-strated the potential for using the substrate described herein as a passive detector for HNO3vapor. Acknowledgements

This research was sponsored by the U.S.Department of Energy,Of?ce of Health and Environmental Research,under contract DE-AC05-00OR22725with UT-Batelle,L.L.C.;by the Laboratory Directed Research Program,Oak Ridge Na-tional Laboratory(ORNL);and by the Federal Bureau of Investigation(IAG no.20510-II18-Y2).This work was also supported in part by the appointment of D.L.Stokes to the ORNL Postdoctoral Research Associates Program,admin-istered jointly by ORNL and the Oak Ridge Institute for Science and Education.M.V olkan would like to acknowl-edge the Turkish Scienti?c and Technological Institute and the Middle East Technical University,Faculty of Arts and Sci-ences,Department of Chemistry,Ankara,Turkey,for support of the1997–1998sabbatical leave.

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Biographies

M¨urvet Volkan received her Ph.D.in1985in analytical chemistry from Middle East Technical University,Ankara.She is presently professor of analytical chemistry at the same University and is involved in the devel-opment of sensors,?ow injection analyses methods and in the preparation and characterization of magnetic nano particles.

Dr.David L.Stokes received his Ph.D.in Chemistry from the University of Tennessee in1999,and his B.S.in Physics(broad science)from the University of the South,Sewanee,in1988.From1988–2003,Dr.Stokes performed analytical chemistry research at Oak Ridge National Labo-ratory.His expertise spans many areas of molecular spectroscopy with applications in remote sensors for environmental and biomedical studies. He has authored or co-authored over40publications in peer-reviewed sci-enti?c journals,and has been a co-recipient of three R&D-100Awards, conferred by R&D Magazine for the development of One of The Most Technologically Signi?cant New Products of1992,1996,and2003.He is currently employed by EOIR Technologies,Woodbridge,V A,where he works as a sensors research scientist.

Dr.Tuan Vo-Dinh is currently a Corporate Fellow,Group Leader of the Advanced Biomedical Science and Technology Group,and Director of the Center for Advanced Biomedical Photonics at the Oak Ridge Na-tional Laboratory(ORNL),Oak Ridge,Tennessee,USA.He received his Ph.D.in Biophysical Chemistry in1975from the Swiss Federal Insti-tute of Technology(known as ETH)in Zurich(Switzerland).His re-search interests focus on the development of advanced technologies for human health protection and environmental sensing.His research activi-ties involve medical diagnostics,molecular imaging,laser spectroscopy, biophotonics,biosensors,nanosensors,and biochips.Dr.V o-Dinh has au-thored over300publications in peer-reviewed scienti?c journals.He is the author and editor of6books,and holds over28U.S.patents,6 of which have been licensed to private companies for commercial de-velopment.Dr.V o-Dinh has received numerous awards including seven R&D-100Awards for Most Technologically Signi?cant Advance in Re-search and Development for his development of various technologies:the Gold Medal Award,Society for Applied Spectroscopy;the Languedoc-Roussillon Award(France);the Scientist-of the-Year Award,Oak Ridge National Laboratory;the Thomas Jefferson Award,Martin Marietta Cor-poration;the Distinguished Inventors Award,Battelle Memorial Institute; and the Exceptional Services Award for distinguished contribution to a Healthy Citizenry from U.S.Department of Energy.

各大仿真软件介绍

各大仿真软件介绍（包括算法，原理）随着无线和有线设计向更高频率的发展和电路复杂性的增加，对于高频电磁场的仿真，由于忽略了高阶传播模式而引起仿真的误差。另外，传统模式等效电路分析方法的限制，与频率相关电容、电感元件等效模型而引起的误差。例如，在分析微带线时，许多易于出错的无源模式是由于微带线或带状线的交叉、阶梯、弯曲、开路、缝隙等等，在这种情况下是多模传输。为此，通常采用全波电磁仿真技术去分析电路结构，通过电路仿真得到准确的非连续模式S参数。这些EDA仿真软件与电磁场的数值解法密切相关的，不同的仿真软件是根据不同的数值分析方法来进行仿真的。通常，数值解法分为显示和隐示算法，隐示算法（包括所有的频域方法）随着问题的增加，表现出强烈的非线性。显示算法（例如FDTD、FIT方法在处理问题时表现出合理的存储容量和时间。本文根据电磁仿真工具所采用的数值解法进行分类，对常用的微波EDA仿真软件进行论述。2．基于矩量法仿真的微波EDA仿真软件基于矩量法仿真的EDA 软件主要包括A D S（Advanced Design System）、Sonnet电磁仿真软件、IE3D和Microwave office。 2.1ADS仿真软件Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件，是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件，是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计，对于通信和航天／防御的应用，从最简单到最复杂，从离散射频／微波模块到集成MMIC。从电路元件的仿真，模式识别的提取，新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。该软件可以在微机上运行，其前身是工作站运行的版本MDS（Microwave Design System）。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导，可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频／微波回路集总元滤波器，并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围，材料特性，参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，使之成为设计人员的有效工具[6-7]。2.2Sonnet仿真软件Sonnet是一种基于矩量法的电磁仿真软件，提供面

《数学建模与数学实验》本科教学日历

《数学建模与数学实验》本科教学日历数学建模部分开设课程课程名称数学建模课程编号0701107 施教单位理学院课内学时总课时36 课程性质公共基础讲授课时28 修读要求选修实践课时8 选用教材教材名称数学建模教程出版社名称高等教育出版社出版时间及版次 2011年出版，第一版印刷时间2011年其他情况教学安排班次授课对象及人数任教教员（指导教员）姓名及职称数学建模A 各专业本科学员吴孟达教授段晓君教授毛紫阳讲师王丹讲师数学建模B 各专业本科学员吴孟达教授段晓君教授毛紫阳讲师王丹讲师课次节次授课内容教学方法采用现代化教学手段(课时) 多媒体电教双语网络实验 1 1 （1）什么是数学建模？数学建模的一般概念（2）几个数学建模问题讲授 1 2 （1）数学建模的一般步骤（2）敏感问题调查案例讲授 1 2 3 （1）行走步长问题（2）雨中行走淋雨量最小问题（3）道路是越多越通畅吗? 讲授 1 4 （1）有奖销售的抽奖策略问题（2）“非诚勿扰”女生最佳选择问题（3）网络文章流行度预测和招聘匹配讲授 1 3 5 （1）线性规划模型基本概念（2）整数规划模型（3）0-1规划模型讲授 1 6 （1）非线性规划（2）多目标规划讲授 1 4 7 （1）最短路算法（2）最小生成树算法讲授 1 8 （1）最大流算法（2）PageRank算法讲授 1 5 9 规划模型上机实践实践 1

课次节次授课内容教学方法采用现代化教学手段(课时) 多媒体电教双语网络实验10 图论模型上机实践实践 1 6 11 （1）博弈模型基本概念（2）Nash平衡和Pareto最优（3）博弈论案例讲授 1 12 （1）贝叶斯纳什均衡（2）拍卖模型讲授 1 7 13 社会选择理论中的选举问题数学模型-阿罗不可能定理讲授 1 14 越野长袍团体赛排名规则公平性问题讲授 1 8 15 军事作战模型-Lanchester作战模型讲授 1 16 自动化车床管理模型讲授 1 9 17 （1）“边际效应”基本概念（2）实物交换模型，最佳消费模型、报童售报问题讲授 1 18 （1）价格弹性模型（2）合作效益的Shapley值分配模型讲授 1 10 19 （1）聚类分析基本概念（2）常用聚类算法讲授 1 20 （1）方差分析基本概念（2）单因素方差分析（3）双因素方差分析讲授 1 11 21 （1）主成分分析基本概念（2）因子分析讲授 1 22 （1）一元回归分析（2）多元回归分析（3）多元回归模型的检验与优化讲授 1 12 23 聚类分析和方差分析上机实践实践 1 24 主成分分析和多元回归分析上机实践实践 1 13 25 （1）遗传算法基本思想（2）算法步骤讲授 1 26 遗传算法计算实例讲授 1 14 27 （1）模拟退火算法基本思想（2）算法步骤讲授 1 28 模拟退火算法计算实例讲授 1 15 29 （1）蚁群算法基本思想（2）算法步骤讲授 1 30 （1）数学建模中的计算机仿真（2）不可召回的秘书招聘问题（3）车灯光源优化设计（4）生命游戏讲授 1 16 31 遗传算法上机实践实践 1 32 模拟退火算法上机实践实践 1

eM-Plant生产系统仿真软件功能介绍

eM-Ｐｌaｎt 生产系统仿真软件功能介绍ｅM-Plaｎt是用C++实现的关于生产、物流和工程的仿真软件。它是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具,系统结构和实施都满足面向对象的要求。 e M－Plant可以对各种规模的工厂和生产线，包括大规模的跨国企业,建模、仿真和优化生产系统，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，以便于承接不同大小的订单与混和产品的生产。它使用面向对象的技术和可以自定义的目标库来创建具有良好结构的层次化仿真模型,这种模型包括供应链、生产资源、控制策略、生产过程、商务过程。用户通过扩展的分析工具、

统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。用ｅM-Ｐlaｎｔ可以为生产设备、生产线、生产过程建立结构层次清晰的模型。这种模型的建立过程，使用了应用目标库（Appliｃation Object Librari ｅｓ)的组件,而应用目标库(AｐｐｌicaｔioｎObjｅct Libraｒies)是专门用于各种专业过程如总装、白车身、喷漆等等。用户可以从预定义好的资源、订单目录、操作计划、控制规则中进行选择。通过向库中加入自己的对象(objecｔ)来扩展系统库，用户可以获取被实践证实的工程经验用于进一步的仿真研究。使用e M-Ｐlant仿真工具可以优化产量、缓解瓶颈、减少在加工零件。考虑到内部和外部供应链、生产资源、商业运作过程,用户可以通过仿真模型分析不同变型产品的影响。用户可以评估不同的生产线的生产控制策略并验证主生产线和从生产线(sub-liｎｅs）的同步。ｅM－Pｌａｎt能够定义各种物料流的规则并检查这些规则对生产线性能的影响。从系统库中挑选出来的控制规则（ｃontrol rｕlｅs）可以被进一步的细化以便应用于更复杂的控制模型。用户使用e M-Plａｎｔ试验管理器（ExｐerimenｔManageｒ)可以定义试验,设置仿真运行的次数和时间,也可以在一次仿真中执行多次试验。用户可以结合数据文件，例如Exｃeｌ格式的文件来配置仿真试验。使用ｅM-Pｌant可以自动为复杂的生产线找到并评估优化的解决方案。在考虑到诸如产量、在制品(invｅｎtｏｒy）、资源利用率、交货日期（ｄeｌivery daｔes）等多方面的限制条件的时候，采用遗传算法(geｎetic aｌgoｒiｔ

时序计算和Cadence 仿真结果的运用

时序计算和Cadence仿真结果的运用中兴通讯康讯研究所EDA设计部余昌盛刘忠亮摘要：本文通过对源同步时序公式的推导，结合对SPECCTRAQuest时序仿真方法的分析，推导出了使用SPECCTRAQuest进行时序仿真时的计算公式，并对公式的使用进行了说明。关键词：时序仿真源同步时序电路时序公式一．前言通常我们在时序仿真中，首先通过时序计算公式得到数据信号与时钟信号的理论关系，在Cadence仿真中，我们也获得了一系列的仿真结果，怎样把仿真结果正确的运用到公式中，仿真结果的具体含义是什么，是我们正确使用Cadence仿真工具的关键。下面对时序计算公式和仿真结果进行详细分析。二．时序关系的计算电路设计中的时序计算，就是根据信号驱动器件的输出信号与时钟的关系（Tco——时钟到数据输出有效时间）和信号与时钟在PCB上的传输时间（Tflytime）同时考虑信号驱动的负载效应、时钟的抖动（Tjitter）、共同时钟的相位偏移（Tskew）等，从而在接收端满足接收器件的建立时间（Tsetup）和保持时间（Thold）要求。通过这些参数，我们可以推导出满足建立时间和保持时间的计算公式。时序电路根据时钟的同步方式的不同，通常分为源同步时序电路（Source-synchronous timing）和共同时钟同步电路（common-clock timing）。这两者在时序分析方法上是类似的，下面以源同步电路来说明。源同步时序电路也就是同步时钟由发送数据或接收数据的芯片提供。图1中，时钟信号是由CPU驱动到SDRAM方向的单向时钟，数据线Data是双向的。图1

图2是信号由CPU 向SDRAM 驱动时的时序图，也就是数据与时钟的传输方向相同时的情况。 Tsetup ’ Thold ’ CPU CLK OUT SDRAM CLK IN CPU Signals OUT SDRAM Signals IN Tco_min Tco_max T ft_clk T ft_data T cycle SDRAM ’S inputs Setup time SDRAM ’S inputs Hold time 图2 图中参数解释如下： ■ Tft_clk ：时钟信号在PCB 板上的传输时间； ■ Tft_data ：数据信号在PCB 板上的传输时间； ■ Tcycle ：时钟周期 ■ Tsetup’：数据到达接收缓冲器端口时实际的建立时间； ■ Thold’：数据到达接收缓冲器端口时实际的保持时间； ■ Tco_max/Tco_min ：时钟到数据的输出有效时间。由图2的时序图，我们可以推导出，为了满足接收芯片的Tsetup 和Thold 时序要求，即 Tsetup’>Tsetup 和Thold’>Thold ，所以Tft_clk 和Tft_data 应满足如下等式： Tft_data_min > Thold – Tco_min + Tft_clk （公式1） Tft_data_max < Tcycle - Tsetup – Tco_max + Tft_clk (公式2) 当信号与时钟传输方向相反时，也就是图1中数据由SDRAM 向CPU 芯片驱动时，可以推导出类似的公式： Tft_data_min > Thold – Tco_min - Tft_clk （公式3） Tft_data_max < Tcycle - Tsetup – Tco_max - Tft_clk （公式4）如果我们把时钟的传输延时Tft_clk 看成是一个带符号的数，当时钟的驱动方向与数据驱动方向相同时，定义Tft_clk 为正数，当时钟驱动方向与数据驱动方向相反时，定义Tft_clk 为负数，则公式3和公式4可以统一到公式1和公式2中。三．Cadence 的时序仿真在上面推导出了时序的计算公式，在公式中用到了器件手册中的Tco 参数，器件手册中Tco 参数的获得，实际上是在某一种测试条件下的测量值，而在实际使用上，驱动器的实际负载并不是手册上给出的负载条件，因此，我们有必要使用一种工具仿真在实际负载条件下的信号延时。Cadence 提供了这种工具，它通过仿真提供了实际负载条件下和测试负载条件下的延时相对值。我们先来回顾一下CADENCE 的仿真报告形式。仿真报告中涉及到三个参数：FTSmode 、

电力系统仿真软件介绍讲解学习

电力系统仿真软件电力系统仿真软件简介一、PSAPAC 简介: 由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。功能：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。 LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。 IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。 DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。 LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。 VSTAB（Voltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。 ETMSP（Extended Transient midterm Stability Program）：EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。 SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。MASS程序采用了QR变换法计算矩阵的所有特征值，由于系统的所有模式都计算，它对控制的设计和协调是理想的工具；PEALS使用了两种技术：AESOPS算法和改进Arnoldi方法，这两种算法高效、可靠，而且在满足大型复杂电力系统的小信号稳定性分析的要求上互为补充。二、EMTP/ATP 简介: EMTP是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。 ATP（The alternative Transients Program）是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本, 它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP程序正式诞生于1984年，由

本科级第一学期教育教学日历汇总

本科级--第一学期教学日历-(汇总)

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泸州医学院教学日历 2014-2015学年第1学期课程名称口腔颌面外科学课程类别：必修授课班级：口腔系2011级教材名称及出版社：《口腔颌面外科学》第七版人民卫生出版社答疑时间：每周五答疑地点：口腔颌面外科学教研室考试方式：笔试计划学时：108学时理论学时：54学时实验学时：54学时其他学时：0学时主讲教师：夏德林赵威李明霞胡鹏陈俊良付光新肖金刚孙黎波理论课教师：夏德林赵威李明霞胡鹏陈俊良付光新肖金刚孙黎波实验课教师：赵威李明霞郑婷陈俊良明华伟贾娟周航宇吴双江张磊孙黎波教研室主任签名：院系意见：填报日期：审核日期：教务处意见：批准日期：

序号日期周次授课章节内容学时分配任课教师教学方法及手段共计讲授实践课堂讨论课堂练习习题课姓名职称 1 9-2(2014) 1 口腔颌面外科总论 3 夏德林教授PowerP oint 2 9-2、3、4、 1 局部应用解剖（实验室） 3 赵威陈俊良副教授讲师临床见习 3 9-9 2 局部麻醉 3 赵威副教授PowerP oint 4 9-9、10、 11 2 局部麻醉见习（口腔医院） 3 赵威陈俊良副教授讲师临床见习 5 9-1 6 3 局部麻醉 3 赵威副教授PowerP oint 6 9-16、17、 18 3 局部麻醉见习（口腔医院） 3 赵威陈俊良副教授讲师临床见习 7 9-23 4 牙体牙周正常解剖及常见病X线表现 3 李明霞助教 PowerP oint 8 9-23、24、 25 4 口腔放射（口腔医院） 3 李明霞助教临床见习读片 9 10-7 6 正常颌骨及颌骨骨折、颌面骨炎症的影像诊断 3 胡鹏讲师 PowerP oint 10 10-7、8、 9 6 口腔放射（口腔实验室） 3 郑婷讲师临床见习读片 11 10-14 7 颌骨囊肿、良性肿瘤、瘤样病变、恶性肿瘤影像表现，系统疾病在口腔及颅颌面骨的表现 3 胡鹏讲师 PowerP oint 12 10-14、 15、16 7 口腔放射（口腔实验室） 3 郑婷讲师临床见习读片 13 10-21 8 颈部肿块与囊肿的影像诊断及介入放射学 3 胡鹏讲师 PowerP oint 14 10-21、 22、23 8 口腔放射（口腔实验室） 3 郑婷讲师临床见习读片 15 10-28 9 涎腺疾病与颞下颌关节疾病影像诊断 3 胡鹏讲师 PowerP oint 16 10-28、 29、30 9 口腔放射（口腔实验室） 3 郑婷讲师临床见习读片 17 11-4 10 牙槽外科 3 陈俊良讲师PowerP oint 18 11-4、5、 6 10 牙槽外科见习（口腔医院） 3 赵威陈俊良副教授讲师临床见习读片

石河子大学课程教学日历

石河子大学课程教学日历 2014～2015学年第二学期课程名称：机械原理课程设计开课单位：机械电气工程学院上课专业班级：电气2014（1-2）总学时：讲授：实验：上机：其它：主讲教师：职称：填报人（签字）：教研室（系/部）主任（签字）：填写日期：年月日

石河子大学教案编写说明教案是教师从事教学活动的基础，是教师在研究教材、了解学生、设计教学法等前期工作的基础上，经过周密策划而编制的关于课程教学活动的具体实施方案。是授课思路、教学内容、教学技能的客观反映。教案既不同于教学大纲，也不等同于讲稿。根据近期学校开展的优秀教案评比活动存在的问题，现将教案编写的基本格式与要求规范说明如下：一、基本格式一份完整的教案应包括教案的封面、课程教学目标、各章节课时分配表和分课时教案的内容。 1、教案封面主要包括课程名称、授课班级、任课教师、教师所属学院。 2、课程教学目标和各章节课时分配表主要包括课程教学目的、本课程使用教材和主要参考书，各章次学时分配。课程教学目的：是具有导向性的学科阶段目标，是对教学所要达到的程度的一般的、基本的规定和要求。是学生通过整个课程的学习，预期达到的效果。 3、分教案的内容主要包括每章节次名称、教学目的、基本教学内容以及课时分配、重点、难点、教学方法和教学手段、教具、作业、思考题和课后记，等。（1）课堂教学目的：是教师依据课程大纲、课程资源（如教材）和学生的具体情况而设计的在一章节次课内要达到的具体教学目标。（2）教学内容及时间分配：列出各节主要教学内容及学时分配、教学进程，教学步骤的时间分配。是通过对教学大纲、教材和主要参考资料的研析，确定课程教学或课堂教学知识信息的总和，是教案的主体部分。（3）重点、难点及其对策：本次课程讲授的重点、难点及解决的对策。教学重点指教学大纲的重点内容或本次课要解决的关键性问题。作为重点的教学目标不管难易都要求学生掌握；难点是教学目标达成过程中，学生容易产生困难的知识点。（4）教学方法和手段：是教师根据教学目标所采用的教学方式（讲授、

Modelsim的功能仿真和时序仿真

FPGA 设计流程包括设计输入，仿真，综合，生成，板级验证等很多阶段。在整个设计流程中，完成设计输入并成功进行编译仅能说明设计符合一定的语法规范，并不能说明设计功能的正确性，这时就需要通过仿真对设计进行验证。在FPGA 设计中，仿真一般分为功能仿真（前仿真）和时序仿真（后仿真）。功能仿真又叫逻辑仿真，是指在不考虑器件延时和布线延时的理想情况下对源代码进行逻辑功能的验证；而时序仿真是在布局布线后进行，它与特定的器件有关，又包含了器件和布线的延时信息，主要验证程序在目标器件中的时序关系。在有些开发环境中，如Xilinx ISE 中，除了上述的两种基本仿真外，还包括综合后仿真，转换（post-translate）仿真，映射后（post-map）仿真等，这样做完每一步都可进行仿真验证，从而保证设计的正确性。 ModelSim 是Mentor Graphics 子公司MentorTechnology 的产品，是当今最通用的FPGA 仿真器之一。ModelSim 功能强大，它支持FPGA 设计的各个阶段的仿真，不仅支持VHDL 仿真，Verilog仿真，而且支持VHDL 和Verilog 混合仿真。它不仅能做仿真，还能够对程序进行调试，测试代码覆盖率，对波形进行比较等。ModelSim 有很多版本，像ModelSim/SE 是首要版本，除此之外还有ModelSim/XE 和ModelSim/AE，分别是为Xilinx 公司和Altera 公司提供的OEM 版，其中已包含各公司的库文件，故用特定公司OEM 版进行仿真时就不需编译该公司的库了。用ModelSim 进行功能仿真进行功能仿真首先要检查设计的语法是否正确；其次检查代码是否达到设计的功能要求。下文主要介绍仿真步骤和测试激励的加载。仿真步骤（1）建立库并映射库到物理目录因为用ModelSim 进行仿真是建立在仿真库的基础上的（此处进行的是功能仿真，因而不用编译特定厂商的库），所以首先要建立库并把库映射到实际的物理路径。通常用户编译的文件都放在work库中，所以必须先建立work 库。有两种方法建立并映射库，第一种方法是通过图形界面，在菜单Design→Create a New Library 弹出对话框，如图1 所示。在Library Name 中输入work，如果建立其它库，可以输入其它名字。Library Map to 是映射的物理路径。第二种方法是用命令行的形式，建立库用ModelSim>vlib<库名>，映射库用ModelSim> vmap ，如建立并映射库work，就可以在ModelSim 主窗口命令提示符下输入 vlib work vmap work work （2）编译源代码该步骤主要检查源文件的语法错误。实现方法有两种，一是通过菜单Design→Compile，出现选择源文件对话框，选择要编译的源文件，编译即可；二是通过命令行方式，这一步对于VHDL 和Verilog 所使用的命令是不一样的，对于VHDL 代码用vcom-work.vhd.vhd ，

模拟仿真软件介绍

模拟仿真软件介绍模拟仿真技术发展至今，用于不同领域、不同对象的模拟仿真软件林林总总，不可胜数，仅对机械产品设计开发而言，就有机构运动仿真软件，结构仿真软件，动力学仿真软件，加工过程仿真软件（如：切削加工过程仿真软件、装配过程仿真软件、铸造模腔充填过程仿真软件、压力成型过程仿真软件等），操作训练仿真软件，以及生产管理过程仿真软件，企业经营过程仿真软件等等。这里仅以一种微机平台上的三维机构动态仿真软件为例，介绍模拟仿真软件的结构和功能。 DDM（Dynamic Designer Motion）是DTI（Design Technology International）公司推出的、工作于AutoCAD和MDT平台上的微机全功能三维机构动态仿真软件，包含全部运动学和动力学分析的功能，主要由建模器、求解器和仿真结果演示器三大模块组成（见图1）。 1.DDM建模器的功能 1）设定单位制。 2）定义重力加速度的大小和方向。 3）可以AutoCAD三维实体或普通图素（如直线、圆、圆弧）定义运动零件。 4）可以定义零件质量特性：

图1 DDM仿真软件模块结 ①如果将三维实体定义为零件，可以自动获得其质量特性。 ②如果用其他图素定义零件，则可人工设定质量特性。 5）可以定义各种铰链铰链用于连接发生装配关系的各个零件，系统提供六种基本铰链和两种特殊铰链。基本铰链： ①旋转铰——沿一根轴旋转。 ②平移铰——沿一根轴移动。 ③旋转滑动铰——沿一根轴旋转和移动。 ④平面铰——在一个平面内移动并可沿平面法线旋转。 ⑤球铰——以一点为球心旋转。 ⑥十字铰——沿两根垂直轴旋转。特殊铰链：

教学日历填写操作说明

教学日历填写操作说明一、准备 1、仔细阅读《15-16-1学期本科课程教学日历填写组织工作的通知》中的相关注意事项，见网站。 2、打开系统填写网站（也可以在教务处主页找到链接）。 3、登陆系统。用户名和密码都是教师工号。二、填写教学日历 1、点击“教学服务” 2、点击“教师教学安排管理” 3、选中要填写教学日历的学期，点击“查询” 4、点击打算安排课程行最后的“安排”

5、请仔细阅读“公告”部分，填写教学安排，填写完成后点击2个“保存” 6、安排完成，确认无误后请点击“送审” 注意 1、如果使用360、搜狗等浏览器登陆时，请在地址栏右侧切换成极速模式，可以避免窗口显示不完全的问题。 2、如果同一个班有A和B两个实习，A老师先填写了周次比如15周，并保存，之后B老师再填写时如果还选择15周，会提示冲突无法保存。所以老师们如果看到提示冲突无法保存的情况请选择另外的周次再试试。 3、关于合班：选修课与必修课合班、必修课不同年级合班在系统里无法完成合班操作，有可别课程存在这两类合班情况，请相关老师自行在教师备注栏写明合班情况：eg某专业选修课需要视传14与数艺14合班上课，请老师填写教学日

历时在视传14的教师备注栏内备注“与数艺14合班上课”字样，同时在数艺14的教师备注栏内注明“与视传14合班上课”字样。 4、开课安排1、2、3代表讲课、研讨或实验学时，与您安排的周学时没有关系，请不要更改这三个数字。 5、《新系统理论课填写步骤详解》见下页 6、根据遇到的问题随时补充……

新系统理论课填写步骤详解一、填写并保存开课安排1的学时 1、点“开课安排1”前面的小圆圈。 2、点上面的周次安排小方框，并在点对勾的小方框下填入周学时。注意：周学时总数要与开课安排1后面的“总学时”对应。eg，如图“总学时26”，则方框框下的周学时总和要为26。 3、在连排节数处填入每次课的连排的学时数。 4、点“保存学时小计”后会显示周次和周学时，eg“2-3,5-9”“4,4,4,4,4,4,2”，即为成功保存了开课安排1。二、填写并保存开课安排2的学时程序同上。三、填写并保存开课安排3的学时程序同上备注：如果只有开课安排1，那么直操作开课安排1就可以了。四、填写并保存教师备注等其他信息。填写完之后点击“保存页面”。备注：点击“保存页面”后有时会显示有班级实习冲突，具体冲突周为第*周。看到这个信息后，请将第*周的安排清空，换做其他周。注意，如果冲突出现在“开课安排1”所在的周次，那么开课安排2和开课安排3要顺次调整，别忘了。五、送审。点击“送审”按钮即可。

时序计算和Cadence仿真结果的运用

字体大小: 小中大作者：余昌盛刘忠亮来源：日期：2007-06-25 点击：558 摘要：本文通过对源同步时序公式的推导，结合对SPECCTRAQuest时序仿真方法的分析，推导出了使用SPECCTRAQuest进行时序仿真时的计算公式，并对公式的使用进行了说明。一、前言通常我们在时序仿真中，首先通过时序计算公式得到数据信号与时钟信号的理论关系，在cadence仿真中，我们也获得了一系列的仿真结果，怎样把仿真结果正确的运用到公式中，仿真结果的具体含义是什么，是我们正确使用Cadence仿真工具的关键。下面对时序计算公式和仿真结果进行详细分析。二．时序关系的计算电路设计中的时序计算，就是根据信号驱动器件的输出信号与时钟的关系(Tco——时钟到数据输出有效时间)和信号与时钟在PCB上的传输时间(Tflytime)同时考虑信号驱动的负载效应、时钟的抖动(Tiitter)、共同时钟的相位偏移(Tskew)等，从而在接收端满足接收器件的建立时间(Tsetup)和保持时间(Thold)要求。通过这些参数，我们可以推导出满足建立时间和保持时间的计算公式。时序电路根据时钟的同步方式的不同，通常分为源同步时序电路(Source-synchronous timing)和共同时钟同步电路(common-clock timing)。这两者在时序分析方法上是类似的，下面以源同步电路来说明。源同步时序电路也就是同步时钟由发送数据或接收数据的芯片提供。图1中，时钟信号是由CPU驱动到SDRAM方向的单向时钟，数据线Data是双向的。图2是信号由CPU向SDRAM驱动时的时序图，也就是数据与时钟的传输方向相同时的情况。

用ModelSimSE进行功能仿真和时序仿真的方法(ALTERA篇)

用ModelSimSE进行功能仿真和时序仿真的方法（ALTERA篇）黄俊 April 2007

用ModelSim SE进行功能仿真和时序仿真的方法（ALTERA篇）软件准备（1） QuartusII，本文截图是QuartusII 6.1界面的。我个人认为，如果是开发StratixII或CycloneII或MAXII，用QuartusII6.0+SP1+SP2比较稳定。（2） ModelSim SE. ALTERA仿真库要已经装好，安装仿真库的笔记已记录于《在ModelSimSE中添加ALTERA仿真库的详细步骤》中。我电脑上装的是ModelSim SE 6.1b。例子程序的制作先在Quartus II里生成一个例子程序，以方便介绍三种仿真的方法。步骤如下： 1、新建一个工程（Project），工程名取lpm_shift, 器件选CycloneII EP2C5Q208C, 第三方的工具暂时都不选。 2、菜单栏上Tools?MegaWizard Plug-In Manager, 点Next,在storage中选 LPM_SHIFTREG，输出文件格式根据习惯选一种语言，在这里以Verilog的为例，在右边的output file名字中加上lpm_shift。点Next。

3、这个例子是做一个移位寄存器，调用lpm库，和cycloneII元件库，也正好可以作为对前面建好的ALTERA库的一个验证。点可以查到该模块的使用说明和详细介绍。移位寄存器比较简单，就不用细看了。如下图设置.点Next.

4、加上一个异步清零端，点Next，再点Next,最后点Finish. Add/Remove Files in Project…，

ABBRobotstudio仿真软件项目式使用说明

项目一：焊接机器人 1.打开Robot studio软件，单击创建新建空工作站，同时保存一下，如下图所示； 2.选择ABB机器人模型IRB1600，单击添加，选择承重能力和到达距离，选择确定，如下图所示： 3.导入设备-tools-Binzel air 22,并拖动安装在机器人法兰盘上： 4.选择建模-固体-矩形体，设定长宽高，点击创建： 5.选择基本-机器人系统-从布局创建系统-下一步-下一步-完成； 6.控制器启动完成后，选择路径-创建一个空路径，创建成功后，修改下方参数：moveJ ， V1000，Z100 8.激活当前路径，选择机器人起点，单击示教指令 9.开启捕捉末端或角点，同时将机器人的移动模式设为手动线性，将机器人工具移到矩形体的一个角点上，单击示教指令，形成第一条路径，依次示教四个角点，形成路径，右击路径，选择查看机器人目标，可将机器人移动到当前位置 10.路径制作完成后，选择基本-同步到VC，在弹出的对话框中全部勾选，并点击确定，同步完成后选择仿真-仿真设定-将路径添加到主队列，选择应用--确定； 11.选择仿真录像，点击播放，开始仿真录像。项目二：搬运机器人 1.新建空工作站--导入机器人IRB4600--选择最大承重能力，选择建模-固体-圆柱体，添加两个圆柱体，半径为200mm，高度分别为60mm和500mm,把其中一个作为工具添加到法兰盘上，同时导入两个设备Euro pallet如下图所示： 2.右击物体或在左侧布局窗口中右击物体名称，在下拉菜单中选择设定颜色来更改颜色： 3.根据布局创建机器人系统，细节与项目一相同，系统完全启动后，选择控制器-配置编辑器，在下拉菜单中选择I/O，在弹出窗口中新建Unit，细节如下图所示； 4.Unit新建完毕后，右击新建signal，新建do1和do2，细节如下图所示： 5.新建完毕后，重启控制器 6.重启完毕后，选择仿真-配置-事件管理器-添加事件，细节如下图所示： 7.事件添加完成后，开始创建路径啊，依次示教，机器人到达指定位置时，右击插入逻辑指令，如图所示： 8.路径创建完成后，同步到VC，仿真设定，然后进行仿真录像项目三：叉车搬运 1.打开软件，新建空工作站，导入机器人模型IRB4600，选择最大承重能力，然后选择基本--导入几何体--浏览几何体--选择本地几何体--打开，如下图所示： 2.利用平移和旋转指令，将不同几何体按下图位置摆放整齐： 3.创建一个300*300*70的方体分别作为tool，将其创建为工具，具体操作如下图所示： 4.设定tool的本地原点为它的中心点，如下图所示： 5.选中tool，点击创建工具，将tool创建为工具，具体操作如下： 6.创建完成后将其安装在机器人法兰盘上，右击机器人选择显示机器人工作范围，可看到机器人最大到达距离，再次选择取消显示： 4.创建四个200*200*200的方体分别作为Box1~Box4，设定为不同颜色，将Box2~Box4设为不可见 5.布局结束，如下图所示：， 6.根据布局创建机器人系统，待系统启动完毕后，选择控制器--配置编辑器-新建Unit --新建signal，包括do1~do 15,如下图所示： 7.设置完成后，重启控制器，打开事件管理器，添加所需事件，包括显示对象，附加对象，提取对象，移动对象四类事件，具体如下：

利用ModelSim进行的功能仿真,综合后仿真,时序仿真

利用ModelSim进行的功能仿真，综合后仿真，时序仿真功能仿真，就是在理想状态下(不考虑延迟)，验证电路的功能是否符合设计的要求。功能仿真需要： 1.TestBench或者其他形式的输入激励 2.设计代码（HDL源程序） 3.调用器件的模块定义(供应商提供，如FIFO，RAM等等) 值得一提的是，可以在ModelSim直接编写TestBench，使用View->Source->Show language templates. 综合后仿真（门级仿真），实际上就是将对综合后的门级网表进行仿真，只考虑门延迟，而没有加入时延文件。在功能仿真之后检验综合的结果是否满足功能要求。综合后仿真需要： 1.综合后的门级网表，注意这里变成了*.vo文件，而不是原来功能仿真中所需要的HDL源代码. 2.测试激励 3.元件库Altera的仿真库位置为 *:\altera\quartus\eda\sim_lib 所谓时序仿真，就是在综合后仿真的基础上加上时延文件(sdf文件)，综合考虑了路径延迟和门延迟的情况，验证电路是否存在时序违规。时序仿真需要： 1.综合后的门级网表，注意这里变成了*.vo文件，而不是原来功能仿真中所需要的HDL源代码. 2.测试激励 3.元件库Altera的仿真库位置为 *:\altera\quartus\eda\sim_lib 4.较门级仿真还需要具有包含时延信息的反标记文件*.sdf 可以有两种方法实现门级仿真，或时序仿真。

1.工程编译成功后，自动启用ModelSim来运行门级仿真，前提是要在Quartus II的Options中设置好ModelSim的路径（和有些参考PDF上说的环境变量好像无关，至少我用的Quartus II 9.0 Web Edtion是这样的）具体方法是，进入Quartus9.0->Tools->Options，在Categroy里选中General 下的EDA Tool Options，在ModelSim右边的Location of Executable中双击来改变路径，就并且在工程中设置了自动启动ModelSim，就可以自动启用了。 1.在EDA Tool Settings，首先将仿真工具设置为ModelSim，然后点击让它自动启动。 2.NativeLink settings中选择testbench，完成相关的设置，例如test bench name，top level module in test bench，Design instance name in test bench，仿真时间，然后编译时会自动启动ModelSim然后完成所有操作，大概这就是Altera所指的和很多EDA工具的无缝连接。另外一种方法，则是现在quartus ii中生成门级网表和延时文件，然后调用ModelSim进行仿真 1.在quartus ii设置仿真工具为ModelSim，这样设置完成后，在当前目录下会生成一个simulation的目录，该目录下有一个simulation文件夹，里面包含了网标文件和时延反标文件，vhdl语言对应的是网表文件为*.vho，时延文件为*.sdo。Verilog则为*.vo，*.sdo。 2.建立库并映射到物理目录，编译TestBench，执行仿真。对库的理解：我想所谓库，实际上就是一个代替文件夹的符号，区别就是，库中的文件的表述皆是经过了编译的实体或者module，一切操作都在库中进行。 ModelSim有两种库，一种是资源库，一种是工作库(默认名为work，保存当前工程下已通过编译的所有文件，资源库放置work库已编译文件所要调用的资源)。所以编译前，一定要有work库，而且只能有一个。

机器人系统常用仿真软件介绍概要

1 主要介绍以下七种仿真平台 (侧重移动机器人仿真而非机械臂等工业机器人仿真 : 1.1 USARSim-Unified System for Automation and Robot Simulation USARSim 是一个基于虚拟竞技场引擎设计高保真多机器人环境仿真平台。主要针对地面机器人, 可以被用于研究和教学, 除此之外, USARSim 是 RoboCup 救援虚拟机器人竞赛和虚拟制造自动化竞赛的基础平台。使用开放动力学引擎 ODE(Open Dynamics Engine,支持三维的渲染和物理模拟,较高可配置性和可扩展性,与 Player 兼容,采用分层控制系统, 开放接口结构模拟功能和工具框架模块。机器人控制可以通过虚拟脚本编程或网络连接使用 UDP 协议实现。被广泛应用于机器人仿真、训练军队新兵、消防及搜寻和营救任务的研究。机器人和环境可以通过第三方软件进行生成。软件遵循免费 GPL 条款, 多平台支持可以安装并运行在Linux 、 Windows 和 MacOS 操作系统上。 1.2 Simbad Simbad 是基于 Java3D 的用于科研和教育目的多机器人仿真平台。主要专注于研究人员和编程人员热衷的多机器人系统中人工智能、机器学习和更多通用的人工智能算法一些简单的基本问题。它拥有可编程机器人控制器, 可定制环境和自定义配置传感器模块等功能, 采用 3D 虚拟传感技术, 支持单或多机器人仿真,提供神经网络和进化算法等工具箱。软件开发容易,开源,基于 GNU 协议,不支持物理计算,可以运行在任何支持包含 Java3D 库的 Java 客户端系统上。 1.3 Webots Webots 是一个具备建模、编程和仿真移动机器人开发平台, 主要用于地面机器人仿真。用户可以在一个共享的环境中设计多种复杂的异构机器人, 可以自定义环境大小, 环境中所有物体的属性包括形状、颜色、文字、质量、功能等也都可由用户来进行自由配置,它使用 ODE 检测物体碰撞和模拟刚性结构的动力学特性, 可以精确的模拟物体速度、惯性和摩擦力等物理属性。每个机器人可以装配大量可

东南大学教学日历

东南大学教学日历 2013——2014学年第2学期移动应用开发，“卓越”班, 人数 35 人时数分配总时数讲课习题课实验课程设计期中测验考试考查教学计划上时数 32 28 4 2 课内外时数比例 1：2 课程总学分 2 每周答疑单位数 1 本学期学分 2 批改作业数全部教学参考书书名起讫日期周次及讲课习题课（练习或讨论）实验（或实习）课程设计（或作业）时数内容时数内容时数内容时数内容第6周 10月26日 4 移动应用开发基础及自动化测试 Android ，iOS 操作系统架构，移动应用百盒与黑盒测试，单元测试技术，功能测试，性能测试。自动化测试工具，温度，耗电，CPU 监控，实际使用中用户数据的采集与处理，自动化拨测。第6周 10月26日 4 移动WEB 开发移动应用的生态链，背景、发展起源和技术驱动力，典型架构和技术特征移动浏览器WEB 开发技术，HTML ，JS ， CSS 基础，跨平台开发框架课程实践实践基本手机WEB/WAP 页面开发 1 开发完成简单移动WEB 页面第7周 11月2日 4 iOS 开发 Objective-C 语法基础，方法调用，类的使用，继承，创建对象，内存管理基础，MVC 设计模式的设计，ｉＯＳ各种能力调用．如何在程序中遵循MVC 设计模式。iPhone 中高级视图控制器；ASIHTTPRequest 介绍及使用；sqlite 数据库介绍及使用；Cocos2D 游戏开发框架等等第7周 11月2日 4 移动应用安全基础移动安全问题，数据安全，访问安全，应用安全。移动应用安全开发技巧， Android 平台安全， iOS 平台安全第8周 11月9日 4 Android 系统开发Ａｎｄｒｏｉｄ开发环境介绍， JAVA 编程语言基础，ＵＩ设计，ＭＶＣ框架，ＳＱＬＬｉｔｅ存储，文件存储与访问