微机电系统及纳米技术
大作业
题目：微型麦克风
微型麦克风介绍
摘要：随着手机、平板电脑等各种电子设备的不断发展，电子产品不断向小型化、集成化方向发展，其声学输入部分的设计也面临类似的压力，传统的驻极式电容麦克风已经达到了很小的体积，它要有更小的体积、方便易用、具有更大的设计自由度。MEMS麦克风的发展正是这种趋势下的技术产物。本文主要介绍MEMS麦克风的基本原理、结构及声学、工艺。简要叙述MEMS麦克风在新型IT 产品使用中的基本应用于市场展望。
关键词：MEMS；硅麦克风
一、麦克风的发展及分类
麦克风也称为传声器，是把声压信号转换为电信号的高灵敏度压力传感器。利用微加工技术可以精确控制麦克风的尺寸和薄膜应力，并且硅微麦克风容许100o C以上的表面贴装，且为单面器件，尺寸为毫米量级，占用面积小、安装简单、成本低。
硅微麦克风包括压阻、电容和压电式，频率范围一般在100Hz-20Hz。电容式麦克风的灵敏度可以达到0.2-25mV/Pa,压阻麦克风的灵敏度约25uV/Pa,压电麦克风的灵敏度为50-250uV/Pa.
电容式麦克风可分为驻极体麦克风和电容压缩式麦克风，前者由膜或背板电荷提供驻极电荷，不需要外界偏置源。电容压缩式麦克风利用背极板和麦克风振膜组成平行板电容，由外电源提供偏置电压。电容式硅麦克风在灵敏度、频率响
应的平坦度和噪声等基本性能及温度稳定性等方面具有突出的优点，是目前麦克风的主流。
硅微麦克风的器件结构主要有以下几种形式：
a）双硅片键合型式
如图所示，在一块硅片上制作麦克风敏感膜，在另一块硅片上制作麦克风的底板，然后采用键合的方式制作微机械麦克风。这种方法需要键合两块硅片，因此制作工艺较为复杂，不利于工业化推广应用。
b）单硅片集成型式
如图，1-2是一种单硅片集成型式麦克风。但在制作过程中麦克风敏感膜上的内应力不容易控制，为了减小微机械麦克风敏感膜上的内应力，有以下结构。1-3在敏感膜上开了释放内应力的小孔；1-4是将敏感膜设计成深沟盆型式；1-5将敏感膜设计成带有许多沟槽的圆形模；1-6将敏感膜射击场圆形多层膜。
二、MEMS麦克风工作原理
(1)原理：
MEMS麦克风就是用半导体工艺制备的微型电容器，也简称为硅麦克风。既可以通过CMOS MEMS工艺将微麦克风机械结构与集成电路集成到一个芯片上，也可以分别制造MEMS芯片和专用集成电路（ASIC）芯片，再封装到一个表面贴装器件中。MEMS传感器是由MEMS微电容传感器、微集成转换电路（放大器）、声腔及RF抗噪电路组成。MEMS微电容极头部分包含接受声音的硅振膜和硅背极，硅振膜可直接将接受到的音频信号经MEMS微电容传感器传输给微集成电路，微集成电路可将高阻的音频信号转换并放大成低阻的音频信号，同时经RF抗噪电路滤波，输出与手机前置电路相匹配的电信号，完成“声-电”装换。
电容式MEMS麦克风的主要结构：包括一个薄而有弹性的声学振膜，以及一个刚性的背极板。振膜、背极板以及它们之间的空气隙共同组成一个平行板电容器，故有V=Q/C,C=εS/x。C为电容量，S为极板的面积，Q是极板间的电压为V 时所存储的电荷量，ε是两级板间介质的介电常数（这里就是空气的介电常数），x是两级板的距离。当声压dP作用于振膜时，引起其两级板间电压的变化为：
因为dx∝dp，所以输出电压dV∝dp。这就是电容式MEMS麦克风的声电转换原理。
这一原理成立的条件是在声电转换过程中，须保持电容器所储的电荷量Q不变，因此需要外加一个稳定的直流电压给硅微电容充以电荷，使之保持恒定的充电状态，这一功能由电荷泵实现。
（2）等效电路：
三、制造工艺
1）常用工艺方法
MEMS制作的关键技术主要包括:Ic技术,在硅平面技术上发展起来的微机械加工技术,以及封装技术与检测技术。其中硅微机械加工技术是MEMS技术的核心,主要包括在硅片中制造出各种微细圆孔、锥形槽、台阶、锥体、薄膜片、悬臂梁等形态的结构,它主要分为以下两类:
(1)体微机械(bulk mieromaehining)加工技术(静电驱动MEMS器件)
体微机械加工技术是通过选择掺杂和结晶湿化学腐蚀,从硅衬底上有选择地去除部分材料,形成悬空、膜片和沟、槽等结构,其优点是可以较容易地制作出集合尺寸较大,机械性能较好的器件。同时也存在对材料的浪费大、与集成电路的兼容性不好、很难制造出精细灵敏的系统等缺点。在体微机械加工中,湿法刻湿(wet etching)和干法刻蚀(dry etching)是广泛使用的工艺流程。湿法刻蚀包括各项异性(anisotropic)刻蚀和各项同性 (isotropic)刻蚀,各项异性刻蚀液包括Na0H、KOH和EDP等,各项同性刻蚀液包括HF、HNo3和cH3cooH。各项异性刻蚀的深反应离子刻蚀(DRIE)则是最常见的干法刻蚀。体微机械加工技术在压力和加速度传感器等器件中得到了成功应用。
(2)表明微加工技术(surface micromachining)
表明微加工技术一般是采用光刻等手段,使得硅片等表面淀积或生长而成的多层薄膜分别具有一定的图形,然后去除某些不需要的薄膜层,从而形成三维结构。由于主要是对表面的一些薄膜进行加工,而且形状控制主要采用平民二维方法,因此被称为表明微加工技术。表面微加工工艺起源于IC生产工艺,其优点在于标注CM0S生产工艺完全兼容,便于集成和批量生产,因此被广泛运用于制作微米量级的传感器与执行器,其缺陷是受到沉积薄膜厚度的限制。
2）麦克风封装
该电容式硅微机械麦克风封装结构由承载基板、电容式麦克风芯片、ASIC芯片、封装盖体4部分组成。其结构示意如图所示
封装流程:
(l)基板由PCB板制成,包含至少一个导音孔,基板中间包含一层地屏蔽层,该屏蔽层和盖体内壁上的金属层互连后形成一个法拉第笼,起到静电屏蔽的作用。在PCB基板上可以事先加工出卡槽和标记,利于芯片和封装盖体的定位。
(2)MEMS芯片利用专业环氧树脂胶将其固定在PCB基板上,具体操作是:芯片四角的4个端点中,一个端点使用硬质胶固定,另外三点使用软质胶固定,这样可以避免由于应力集中而影响器件的性能和使用寿命,涂胶后进行第一次固化。固化后利用包封胶将芯片四周封边,此处注意不要将包封胶渗透到芯片内部,以免影响器件,然后进行第二次固化:150o C,60min。
(3)ASIC芯片的固定和MEMS芯片的固定同步完成,即首先在PCB基板上ASIc 芯片的位置涂胶,然后表贴芯片,经过固化后固定芯片。
(4)利用金丝球焊技术,实现MEMS芯片、ASIC芯片和PCB基板之间的电互连。在打线后可以利用环氧树脂将ASIC芯片包封保护,如图2一4中虚线部分。
(5)在完成上述步骤后,将封装盖体的四角涂覆导电银浆进行一次固化,固化完成后利用包封胶将器件四周完全封住,进行再次固化。封装盖体可以由陶瓷或FR4制作,其内壁包含有金属屏蔽层,或者可以直接用金属材料制作封装盖体。
3）性能参数介绍
（1）dB SPL
表示声压水平，以20uPa为参考。即20uPa=0 dB SPL，1Pa=20lg（1Pa/20uPa）
=94 dB SPL
(2) dBFS
表示相对于满幅值的分贝数，针对数字输出的麦克风
（3）dBV
表示相对于1V基准电压的分贝数，1V=0dB
（4）灵敏度（Sensitivity）
是麦克风的一个主要参数。定义是：对于一个声压水平（通常是是94dB SPL,1Pa），1KH/情况下，麦克风的输出信号大小。对于模拟输出的麦克风，灵敏度可以表示为mV/Pa,或者dBV；对于数字输出的麦克风，灵敏度可以表示为dBFS。（5）A加权（A-weighing）
应用于噪声测量的一种特定的噪声加权滤波器，目的是更好地接近人耳对低噪声的感觉。
（6）噪声计加权
通信电路中用于噪声测量的特定噪声加权
（7）dBA
A加权分贝，表示声压水平经过A加权处理
（8）PSRR
指电源抑制比，以dB为单位，该指标数值越大越好
（9）EIN
等效输入噪声，将由麦克风引起的噪声表述为出现在麦克风输入端的外部噪声源（10）SNR
信噪比，单位dB或者dBA，该指标越大越好。定义是：等效输入噪声水平与94dB 的差
（11）最大声学输入
指麦克风可以接受的最大声压水平，或者麦克风的钳位水平，单位dB SPL （12）薄膜
电容是麦克风中可以移动的部分
（13）背板
电容式麦克风中的静止部分
（14）后室（back chamber）
在麦克风原件后面的封闭的空气体积
（15）收音孔（sound port）
在麦克风封装上的开口，用来允许声音进入
（16）偏置电压（Blas voltage）
施加于麦克风背板上的电压
（17）方向性
指麦克风对于来自不同方向的声音的响应方式。根据方向性，麦克风基本可以分为三类：
a.全向，对来自所有方向的声音有相同的响应；
b.单向，主要响应来自一个方向的声音，通常的单向麦克风都是心型麦克风；
c.双向或8字形，响应来自两个相反方向的声音，而中间部分为零
（18）THD
总谐波失真。用来衡量谐波失真的大小，其定义是：所有谐波分量的能量总和与基频信号能量的比值。
四、应用
采用微机械加工手段和微电子批量生产方式制作的硅微机械电容式麦克风具备体积小、成本低、可靠性高和批量制造等优点,具有较强的工业化大规模生产前景。硅微机械电容式麦克风用途非常广泛,既可用于新型手机和手机模型,也可用于消费类电子产品、笔记本电脑以及医疗设备(如助听器),还可应用于汽车行业(如免提通话装置)。在未来的一段时间内,硅微机械电容式麦克风很可能在消费领域完全取代传统的麦克风。
五.参考文献
[1] 丁衡高.微纳技术进展、趋势与建议.纳米技术与精密工程,第4期,2006.
[2] 刘乃瑞.一种用于MEMS麦克风的信号采集电路.半导体技术,第12期2011.
[3] Todd Borkowski.MEMS麦克风可增强音频系统的质量和可靠性.电子产品世界,
第11期,2011.
[4] 悬臂梁膜硅微机械电容式麦克风的设计与仿真王伟
[5] 微机电系统主编苑伟政乔大勇西北工业大学出版社
西安交通大学 微型计算机接口技术实验报告 班级:物联网 姓名: 学号：
实验一基本I/O扩展实验 一、实验目的 1、了解 TTL 芯片扩展简单 I/O 口的方法，掌握数据输入输出程序编制的方法； 2、对利用单片机进行 I/O 操作有一个初步体会。 二、实验内容 74LS244 是一种三态输出的8 总线缓冲驱动器，无锁存功能，当G 为低电平时，Ai 信号传送到Yi，当为高电平时，Yi 处于禁止高阻状态。 74LS273 是一种8D 触发器，当CLR 为高电平且CLK 端电平正跳变时，D0——D7 端数据被锁存到8D 触发器中。 实验原理图： 三、实验说明 利用74LS244 作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过74LS273 再驱动发光二极管显示出来，连续运行程序，发光二极管显示开关状态。
四、实验流程图 五、实验连线 1、244的cs连接到CPU地址A15，Y7—Y0连接开关K1-K8; 2、273的CS连接到CPU地址A14，Q7-Q0连接到发光二极管L1-L8; 3、该模块的WR,RD连接CPU的WR,RD,数据线AD7-AD0，地址线A7-A0分别与CPU的数据线AD7-AD0，地址线A7-A0相连接。
六、程序源代码（略） 七、实验结果 通过开关K01 到K08 可以对应依次控制LED 灯的L1 到L8 ，即当将开关Ki 上拨时，对应的Li 被点亮，Ki 下拨时，对应的Li熄灭。 此外，如果将开关拨到AAH 时，将会产生LED 灯左移花样显示；如果开关拨到55H 时，将会产生LED 灯右移花样显示。 七、实验心得 通过本次实验，我了解了TTL 芯片扩展简单I/O 口的方法，同时也对数据输入输出程序编制的方法有一定的了解与掌握，对利用单片机进行I/O 操作有一个初步体会，实验使我对自己在课堂上学的理论知识更加理解，同时也锻炼了我的动手操作能力。
M E M S传感器的现状及 发展前景 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
毕 业 设 计 指 导 课 论 文 MEMS传感器的现状及发展前景 摘要：MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器,具有很多新的特性,相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代,其具有良好的发展前景,必将受到各个国家越来越多的重视。文章首先介绍了MEMS传感器的分类和典型应用,然后着重对几个传感器进行了介绍,最后对MEMS传感器的发展趋势与发展前景进行了分析。 关键词：MEMS传感器;加度计;陀螺仪;纳米技术;微机构;微传感器StatusandDevelopmentProspectofMEMSSensors Abstract:MEMSsensorisanewtypeofsensorwiththedevelopmentofnanotechnology.Ithasma nynewfeatures,whichhasagreatadvantageovertraditionalsensors.Inthepursuitofminia turizationofthecontemporary,itsgoodprospectsfordevelopment,willbesubjecttomorea
ndmoreattentioninvariouscountries.Firstly,theclassificationandtypicalapplicatio nofMEMSsensorareintroduced.Then,severalsensorsareintroduced.Finally,thedevelopm enttrendanddevelopmentprospectofMEMSsensorareanalyzed. Keywords:MEMSsensor;accelerometer;gyroscope;nanotechnology;micro- mechanism;micro-sensor 目录 一、引言 MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器,是MEMS器件的一个重要分支。1962年,第一个硅微型压力传感器的问世开创了MEMS技术的先河,MEMS技术的进步和发展促 进了传感器性能的提升。作为MEMS最重要的组成部分,MEMS传感器发展最快,一直受到各发达国家的广泛重视。美、日、英、俄等世界大国将MEMS传感器技术作为战略性的研究领域之一,纷纷制定发展计划并投入巨资进行专项研究。 随着微电子技术、集成电路技术和加工工艺的发展,MEMS传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化发展。MEMS传感器正逐步占据传感器市场,并逐渐取代传统机械传感器的主导地位,已得到消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域的青睐。
计算机接口技术实验报告 ____________________________________________________________________ __________ 班级： ____ 姓名：_____ 班内序号：_______ 实验日期： 学院： _______计算机与通信工程学院__ 专业：_______计算机科学与技术 ___________ 实验顺序：___1___ 实验名称：_系统中断实验_________________ 实验分数：_______ 考评日期:________ 指导教师：张旭 ____________________________________________________________________ __________ 一．实验目的 1．掌握PC机中断处理系统的基本原理。 2．学会编写中断服务程序。 ____________________________________________________________________ __________ 二．实验环境 TPC-ZK-II 集成开发环境 三．实验原理 1．在PC/XT系统中，中断系统是由两片8259A构成（如图），可以管理 15级中断。 电路特点如下： ①两片8259A的CAS0～CAS2同名端互联，从片8259A的INT与主 8259A的第二级中断请求输入连接； ②主片8259A的端口地址在020H～03FH范围内有效，从片8259A的端 口地址在0A0H～0BFH范围内有效。由于将芯片的A0与地址总线的
最低位连接，所以两个芯片的有效地址分别为20H 、21H 和A0H 、A1H ； ③ 主从片8259A 的中断触发极性都为边沿（上升沿）有效； ④ 选择为全嵌套方式，即IR0最高、IR1、IR2（从片的IR0～IR7）、 然后是主 片的IR3～IR7。 ⑤ 主、从芯片均采用非缓冲结构，主片的SP/EN 端接高电平，从片的 SP/EN 端接低电平； ⑥ 设定0～7级对应的中断号为08H ～0FH,8～15级对应的中断号为 70～77H 。 系统上电时，ROM BIOS 对8259A 的主片和从片要执行初始化命令、惊醒初始化操作。 多片8259A 的级联结构图 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 /INTA INT 8259A （主片） SP/EN CAS0CAS1CAS 2 /INTA INT CPU IR0 IR1 IR2 /INTA INT 8259A （主片） SP/EN CAS0CAS1CAS 2 Vcc D7～D0 D7～D0 D7～D0
研究生课程考试成绩单（试卷封面） 院系电子科学与工程学院专业微电子学与固体 电子学 学生姓名李艳学号121225 课程名称微电子机械系统 授课时间2014年3月至2014年4 月周学时 2 学分 2 简 要 评 语 考核论题[微电子机械系统] 作业 总评成绩 （含平时成绩） 备注 任课教师签名： 日期： 注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。 2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。 3. 学位课总评成绩以百分制计分。
1. 习题1.9 A：查找至少来自两家公司的两种压力传感器的产品性能表。根据1.3.2节所列的传感器性能标准，总结这两种产品的性能。至少从转换原理、灵敏度、动态范围、噪声、销售价格及功耗等方面进行比较。 B：比较至少来自两家独立公司的两种压力传感器（或者其他传感器）。上网搜索这两家公司的两种主要专利，并对专利的保护内容和授权日期进行对比，写一份两页的总结。（提示：可以在下列免费网站搜索，如US Patent、Trademark Office Web、Google patent或者在线专利搜索网站）。 答：A：美国飞思卡尔公司的MPX5010压力传感器与德国JUMO公司的MIDAS C18 SW –OEM压力传感器比较如下： MPX5010 MIDAS C18 SW –OEM 型号 性能 转换原理压电材料三氧化二铝陶瓷薄膜 灵敏度450mV/kPa 动态范围75kPa压力差 1.6—100bar相对压力 最大误差 5.0% 1.6bar 销售价格约65元 功耗≤0.05W ≤0.6W 前者为集成传感器体积较小，功耗较低；后者为机械式的传感器，体积和功耗都较大。两者的应用领域也不同。 B：专利一：
1.1 MEMS概况 1.1.1 MEMS的定义 MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。 MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。 微机电系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。 1.1.2 MEMS的相关技术主要有以下几种： 1．微系统设计技术主要是微结构设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和模拟技术、微系统建模等，还有微小型化的尺寸效应和微小
纳米技术是新世纪一项重要的技术，为多个行业带来了深远影响。纳米技术包含几个方面：纳米电子学，纳米生物学，纳米药物学，纳米动力学，以及纳米材料。其中，纳米材料主要集中在纳米功能性材料的生产，性能的检测。其独特性使它应用很广，那么，纳米材料用在哪方面呢 1、特殊性能材料的生产 材料科学领域无疑会是纳米材料的重要应用领域。高熔点材料的烧结纳米材料的小尺寸效应（即体积效应）使得其在低温下烧结就可获得质地优异的烧结体（如SiC、WC、BC等），且不用添加剂仍能保持其良好的性能。另一方面，由于纳米材料具有烧结温度低、流动性大、渗透力强、烧结收缩大等烧结特性，所以它又可作为烧结过程的活化剂使用，以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。例如普通钨粉需在3 000℃高温时烧结，而当掺入%%的纳米镍粉后，烧结成形温度可降低到1200℃-1311℃。复合材料的烧结由于不同材料的熔点和相变温度各不相同，所以把它们烧结成复合材料是比较困难的。 纳米材料的小尺寸效应和表面效应，不仅使其熔点降低，且相变温度也降低了，从而在低温下就能进行固相反应，获得烧结性能好的复合材料。纳米陶瓷材料的制备通常的陶瓷是借助于高温高压使各种颗粒融合在一起制成的。由于纳米材料粒径非常小、熔点低、相变温度低，故在低温低压下就可用它们作原料生产出质地致密、性能优异的纳米陶瓷。纳米陶瓷具有塑性强、硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨的性能，它还具有高磁化率、高矫顽力、低饱和磁矩、低磁耗以及光吸收效应，这些都将成为材料开拓应用的一个崭新领域，并将会对高技术和新材料的开发产生重要作用。 2、生物医学中的纳米技术应用 从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，从而纳米结构也
浙江大学远程教育学院 《微机原理与接口技术》课程作业 姓名：学号： 年级：学习中心： 第2章P52 2．80C51单片机引脚有哪些第二功能？ 第一功能第二功能 P0.0～P0.7 地址总线Ao～A7／数据总线D0~D7 P2.0～P2.7 地址总线A8~A15 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0外部中断0) P3.3 IINT1(外部中断1) P3.4 TO(定时器／计数器0的外部输入) P3.5 T1(定时器／计数器0的外部输出) P3.6 WR(外部数据存储器或I／O的写选通) P3.7 RD外部数据存储器或I／O的读选通) 4．80C51单片机的存储器在结构上有何特点？在物理上和逻辑上各有哪几种地址空间？访问片内RAM和片外RAM的指令格式有何区别？ 1、80C5l单片机采用哈佛结构，即将程序存储器和数据存储器截然分开，分别进行寻址。不仅在片内驻留一定容量的程序存储器和数据存储器及众多的特殊功能寄存器，而且还具有较强的外部存储器扩展能力，扩展的程序存储器和数据存储器寻址范围都可达64 KB。 2、在物理上设有4个存储器空间 ·片内程序存储器； ·片外程序存储器； ·片内数据存储器；． ·片外数据存储器。 在逻辑上设有3个存储器地址空间 ●片内、片外统一的64 KB程序存储器地址空间。 ●片内256字节(80C52为384字节)数据存储器地址空间。 片内数据存储器空间在物理上又包含两部分： ●对于80C51型单片机，0～127字节为片内数据存储器空间；128～255字节为特殊 功能寄存器(SFR)空间(实际仅占用了20多个字节)。 ●对于80C52型单片机，O～127字节为片内数据存储器空间；128～255字节共128 个字节是数据存储器和特殊功能寄存器地址重叠空间。 片外64 KB的数据存储器地址空间。 3、在访问3个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令，以产生不同存储空间的选
微机汇编程序及接口技术实验报告 汇编程序实验： 一、实验目的 1、熟悉汇编程序调试过程 2、掌握算术运算指令运用 3、掌握分支程序的编程和调试方法 二、实验设备 80X86微型计算机 三、实验内容 1、编程并调试显示“Hello Word!”字符串的汇编程序 TITLE HELLO DA TA SEGMENT STR DB'Hello World!$' DA TA ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE START:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET STR MOV AH,9H INT 21H MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END START
2、A、B、C、D、W是互不相等的在数据段中定义的16位有符号数，并假设加减运算不产生溢出。编写一个完整段定义的汇编语言程序，计算W=(A+B)×（C—D）。 title asmprogram1_1 DA TA SEGMENT A DW 1H B DW 3H C DW 4H D DW 2H W DW 2 DUP(?) DA TA ENDS ; CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE START:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AX,A ADD AX,B MOV BX,C SUB BX,D IMUL BX MOV W,AX MOV W+2,DX MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END START
3、设X、Y为在数据段中定义的有符号字变量。编写一个完整段定义的汇编语言程序（包含必要的伪指令，给出必要的注释）完成以下操作：若0 微机电系统及纳米技术 大作业 题目：微型光栅 目录 摘要 (2) 关键词 (3) 引言 (3) 衍射光栅 (4) 衍射光栅概念 (4) 传统衍射光栅的技术发展 (4) 硅光栅技术（） (5) 硅光栅的加工制作方法 (5) 硅光栅的体硅制作工艺 (6) 硅光栅的表面硅制作工艺 (6) 硅光栅的应用 (7) MEMS微型可编程光栅（） (8) 可编程光栅结构原理 (8) 微型可编程光栅的工艺 (9) 微型可编程光栅的发展现状 (10) 总结 (11) 参考文献 (12) 摘要 基于光栅技术的光谱分析在物理、化学、天文、生物、冶金学及其他分析领域起着重要的作用。随着科学技术的发展，对光栅技术提出了更高的要求，对新型光栅的研究也受到更加广泛的重视。 随着硅微加工技术的迅速发展，带动了微电子科学的进步，计算机及其它各种电子产品已成为人类不可缺少的工具。与微电子产品相兼容的集成化、微型化的产品为传统的仪器及设备打开了新的应用空间，因而出现了微机械、微光学等在技术上与硅微加工工艺相兼容的新学科。而光栅在微观上的周期性，硅作为晶体材料结构上的特殊性及其加工工艺的兼容性，使人们开始尝试在硅基材料上制作光栅的可能性。1975年W．Tang和S．Wang首次在论文中报道了利用硅加工技术制作光栅m，从此硅光栅被应用在许多不同的领域。 MEMS技术的出现与发展提供了能根据实际情况实时改变结构参数的光栅，即MEMS微型可编程光栅。这种光栅通过静电驱动的方式实现对光栅的结构单元，微变形梁的编程控制。MEMS微型可编程光栅不仅扩展了光栅在传统领域发挥巨大作用，同时促进其在光通讯等领域的广泛应用。因此，对MEMS微型可编程光栅的研究具有重要的研究意义。 本文对硅光栅和MEMS可编程光栅进行了简单的介绍，主要包括其工作原理及结构组成，加工方法，工艺流程及其中的关键工艺，最后简单说明了微型光栅的应用领域、实际应用情况及可能的应用前景。 关键词 微机电系统，硅光栅，微型可编程光栅 引言 光谱是各个波长光波的有序排列。而光谱分析学则是研究各种物质光谱的产生及其同物质之间的相互作用的学科。一直以来，基于衍射光栅的光谱分析技术在物理研究中一直占有重要地位。特别是近年来随着科学技术的发展，光栅光谱技术在天文、生物、化学、冶金学及其他分析领域起着越来越重要的作用：物理学研究方面，光栅光谱分析仪可用于验证量子力学的氢原子光谱采集实验；天文 纳米技术 1510700224 韦甜甜纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术，也称毫微技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。 1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。 利用纳米技术将氙原子排成IBM纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。 在我国，纳米技术早已融入到大众的生活了，包括很多涂料、纤维材料、燃料、高分子合成和纺织品加工处理技术等等。其实纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。 纳米技术内容 1、纳米材料 当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。 过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。 为什么磁畴变成单磁畴，磁性要比原来提高1000倍呢？这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。 这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。 2、纳米动力学 主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等. 计算机中断技术大作业题目深入理解中断系统 目录 一：什么是中断 (2) 中断的定义 (2) 中断技术差生的原因 (3) 中断技术差生的优点 (5) 中断技术差生的缺点 (7) 二：基本概念 (8) 中断源 (8) 我们把引起中断的原因，或者能够发出中断请求信号的来源统称为中断源。在上面看书的例子中，打断你看书的时间就是中断源（电话响了）。 (8) 中断嵌套 (8) 中断级联 (9) 图 (10) 软中断，硬中断 (10) NMI（不可屏蔽中断）&可屏蔽中断 (11) 中断请求号&中断向量 (11) 中断响应INTA&中断周期 (11) 中断响应INTA:当8259A接收到第一个/INTA有效的负脉冲后，将被响应的中断源置入ISR（正在服务寄存器）的对应位，即ISR对应位置1，同时把IRR（中断请求寄存器）的对应位清0； (11) 单步中断&IF中断允许标志位 (12) IMR中断屏蔽字&中断优先级 (12) 中断控制器&APIC (12) 中断共享&中断冲突 (12) MSI-X中断（PCI E）、中断处理子程序 (13) 0号中断、1号中断 (13) 中断描述符、中断描述符表 (13) 异常 (13) 中断门、OS的事件、消息 (14) 三：中断资源相关 (14) 我的电脑中断相关资源占用情况 (14) ISA中断 (18) PCI中断 (22) IRQ0-15中断请求外的 (22) 四：中断系统 (22) 中断系统怎样协调完成中断过程 (23) 五：多处理器系统的中断 (24) 怎么连接 (24) 如何处理 (25) 六：硬件、软件是怎么配合完成中断处理的 (25) 七：编写8251查询发送、中断接收的自检程序 (27) 摘要 学习计算机组成原理和计算机接口技术之中，“中断”是一个必须要学习的美容，计算机之所以能够“智能”的运行起来使得其更容易被人使用很重要的一点就是有了中断技术。因为中断计算机从一个只靠计算速度和存储量来来博得人们喜爱的机器变成了一个用户有好的聪明的机器。 本文将从几个问题入手来来逐一介绍计算机中断技术和中断系统。 一：什么是中断 中断的定义 在计算机科学中，中断是指由于接收到来自外围硬件（相对于中央处理器和内存）的异步信号或来自软件的同步信号，而进行相应的硬件／软件处理。发出这样的信号称为进行中断请求（interrupt request，IRQ）。硬件中断导致处理器通过一个上下文切换（context switch）来保存执行状态（以程序计数器和程序状态字等寄存器信息为主）；软件中断则通常作为CPU指令集中的一个指令，以可编程的方式直接指示这种上下文切换，并将处理导向一段中断处理代码。中断在计算机多任务处理，尤其是实时系统中尤为有用。这样的系统，包括运行于其上的操作系统，也被称为“中断驱动的”（interrupt-driven）。 上面是来自维基百科对中断定义。 个人认为中断就是计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或者是特殊请求时，计算机停止执行现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理后再返回到现行程序的间断处，继续执行原程序，这就是中断。 小组成员:郑晨晨刘心纪辉强 方璐刘超朱剑锋 2011.05.31 第二章 1.MEMS的设计涉及哪些学科？简述MEMS的设计方法及特点。 答：MEMS的设计涉及到系统设计、微传感器设计、微执行器设计、接口设计和能量供给的设计。 3种设计方法：（1）从系统功能设计开始，展开到系统设计。在进行系统设计时，将元件及功能模块作为一个黑盒子，只对其影响特性进行分析。（2）从系统设计展开到子系统、元器件设计。对于系统优化设计应该由系统设计转向子系统、元器件设计。首先确定系统应该完成的功能、技术条件；其次是确定功能模块的功能要求、技术条件；最后确定元器件的技术条件。（3）中间相遇法(Meet-in-the-Middle)。它利用宏观模块，对于元件简化模型进行分析，只要模型能描述不同物理状态中的特性，就能够在系统中进行合理的仿真。 2.工程系统设计通常有几种方法？其主要思路是什么？试举例说明。 答：通常有五种方法：J．Kawasaki法简称KJ法。KJ法是由底向上处理大量数据之间关系的一种假设，对于复杂问题进行分析，使用这种方法，可以使问题得到满意的解决。它还可以应用来处理其他类 型的问题，这种问题可以是个别的群体，单一的或者连续的；M.Nakayama法简称NM法。NM法是在自然是日常生活中寻找比拟法创造和开发新技术观点，应用到不同的问题模式中。NM法是根据人脑功能的一种假设，在Nakayama的“人脑计算机模型（HBC）”中描述。这种方法试图解释当问题如理性思考，存在僵局，情感思考，演绎和引导等解决的时候，人类思想行为的模式；Key-Needs法，中文称为关键需要法，它是一种创造与使用者需要一致的新产品概念的工具。这种方法用列出日常生活的需要，以及不被满足原因的描述，用于产品观点的发明。关键需要法是实用主义，具有需要分析和概念评估技术的扩展。为了消费者取得好感，而且不受限制，关键需要法几乎不是根据人类需要的任何理论或者寻找任何概念，而是从实际经验中得到；Kepener-Tregoe法分析问题、解决分析、位能问题分析和位置评价的4种技术结合。它的目的在于应用标准模式一步一步处理的方法，进行工业合理化管理。朱钟淦-捤谷城方法，是针对机械电子产品系统设计时应用，包括四个步骤：产品功能分析；为实施各模块的功能，选择可实施的方案；多种方案的综合评价，优化设计；产品芯片设计。 5,在MEMS产品中如何应用尺度效应进行设计?其根据是什么?对于一阶尺度,如表面-体积尺度变化规律是什么? 通常,尺度的变化规律遵循着两个方面.第一种规律是严格依据物体的尺寸,如几何结构的尺度,物体行为可以有物理规律所决定,这种尺度 《计算机接口技术》习题 一．解释下列概念 1．I/O端口 答:每个连接到I/O总线上的设备都有自己的I/O地址集，即所谓的I/O端口（I/O port）。 2. 中断向量 答：中断向量是指早期的微机系统中将由硬件产生的中断标识码（中断源的识别标志，可用来形成相应的中断服务程序的入口地址或存放中断服务程序的首地址）。 3. 独立编址 答：独立编址(专用的I/O端口编址)----存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中。 4. 可编程 答：可编程一般指的是可编程控制器Programmble Controller）简称PC或PLC是一种数字运算操操作的电百子系统，专门在工业环境下应用而设计。 5. 模/数转换 答：模/数转换，或叫数字化，是将现实世界中连续变化的波形转变成可以在计算机中存储和处理的数字信号的过程。 二．简答题 1.在8253计数器/定时器的6种式作方式中，方式2和方式3各输出何种波形？它们有何种特点？ 答：方式2输出连续负脉冲，脉冲宽度同CLK周期；方式3 输出连续方波；计数初值为偶数时输出对称方波，为奇数时输出非对称方波，既能高电平启动，也能上跳沿启动 2.为什么在长途串行通讯中需要加入Modem，常用的调制方法有哪几种？ 答：二进制数据信号频带很宽，而通信线路往往使用公用电话线，电话线带宽有限，这会导致接收端信号严重失真。为此发送端必须加入Modem进行调制，接收端进行解调。调制方法有：调幅、调频、调相。 3．简述即插即用功能。 答“即插即用”是指为微机系统提供了这样的一种功能：只要将扩展卡插入微机的扩展槽中时，微机系统会自动进行扩展卡的配置工作，保证系统资源空间的合理分配，以免发生系统资源占用的冲突。这一切都是开机后由系统自动进行的，而无需操作人员的干预。为达到“即插即用”完全一致的要求，应该变PC系统的4个主要部分，即基于ROM的ＢＩＯＳ、操作系统、硬件设备和应用软件。PCI所采用的技术非常完善，为用户提供真正的即插即用功能。真正具有即插即用功能的接口是USB。 4．比较中断方式与DMA方式的主要异同，并指出它们各自应用在什么性质的场合。 答：相同点：这两种方式下，主机和I/O设备都是并行工作。 不同点：中断方式在CPU响应了I/O设备的中断请求后，要暂停现行程序的执行，转为I/O设备服务。DMA 方式直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传，传送期间不需要CPU程序干预，CPU可继续执行原来的程序，CPU效率比中断方式。DMA 方式适用场合：高速、批量数据的简单传送。中断方式适用场合：处理复杂随机事件、控制中低速1/O设备。 三．综合题 1．采用8253实现秒信号发生器的电路如下图所示，图中CLK0接基准时钟，OUT0接CLK1，OUT1产生秒定时信号。接口的初始化程序如下： MOV DX, 控制口地址；计数通道0初始化， MOV AL, 35H OUT DX, AL MOV AX, 5000H ；计数通道0写入计数初值 MOV DX, 通道0地址； OUT DX, AL 40T相位摩擦焊控制系统设计 一、绪论 1.1 相位摩擦焊简介 摩擦焊接作为一种金属固相热压焊，利用摩擦发热的原理，让两个焊件的结合面做高速的相对运动，同时对焊接的工件施加载荷。通过械摩擦运动在材料的焊接表面之间产生足够热量，使接合面的材料达到热塑性状态。然后在快速顶锻力的作用下，通过材料的塑性变形和扩散过程形成焊接接头。 摩擦焊接技术可应用于不同金属材料之间（如铜和铝、钛和铜、铝和钢等）的焊接，使其能够完成普通焊接方法无法达到的特殊工程任务要求。摩擦焊接具有焊缝小、高效、节能等优点（高质量的摩擦焊接强度大，甚至优于材料本身的强度，焊接的速度通常是普通焊接的数倍），同时不需要助焊剂和保护气体，不易产生对人体有害的烟尘和强光。摩擦焊的质量与焊接过程中工件相对转速、施加载荷大小、接合面摩擦时间、顶端压力及其形变量等工艺有密切联系。 1.2摩擦焊的突出特点及广泛应用前景 摩擦焊新技术具有一系列突出优点: (1) 焊接质量高、稳定可靠、焊件尺寸精度高。 (2) 耗能低,节能效果显著。 (3) 节约原材料。通常摩擦焊比靠电能转化为热能的普通焊接节省原材料1% 2以上。 (4) 摩擦焊新技术有4个不用的优点(不用焊条、不用焊丝、不用焊药、不用保护气体)。 (5) 生产效率高,便于实现自动化,可比普通的电弧焊生产率提高6一20倍;比电阻焊或闪光焊提高5倍。 (6) 具有广泛的可焊性。如能使金属与塑料、陶瓷等非金属材料完成焊接。 (7) 改善劳动条件。 由于摩擦焊是一种高质量、高效率、无毒无害的自动化的焊接方法,具有上述的突出优点,并且技术经济效果显著,因而在国内外得到了广泛应用。 1.3 相位摩擦焊工作原理 针对有相位配合要求的工件焊接，一般的摩擦焊不能保证焊接面角度的对准，所以需要采用相位摩擦焊接的方法。摩擦焊接按时间顺序可大致分为四个阶段：1.将移动端工件靠近旋转端工件；2.在相对较低的轴向压力下，使两个焊接组件接触并保持一定的时间。此阶段主要用于清理焊接端面，并使接合处材料达到所需的预热状态，在第三个阶段开始之前减小摩擦系数。3.加大轴向压力并维持一定时间，使得摩擦产热加剧，焊接处材料在高热条件下逐渐达到热塑性状态后，尽快停止主轴转动。4.加压顶锻，同样保持一定时间，完成摩擦焊接。 习题3-16 一根细长的硅梁受到纵向张应力的作用。力的大小为1mN ，横截面积为20um*1um 。纵向的杨氏模量为120GPa 。求出梁的相对伸长量（百分比）。如果硅的断裂应变为0.3%，那么要加多大力梁才会断裂？ 答：伸长量 l EA Fl l 00042.010 *1*10*20*10*12010*16693 ===?--- 相对伸长量 %042.0%100*=?=l l δ 极限力 mN EA F 2.710*1*10*20*10*120*%3.0669max ===--δ 习题3-19 求出下面所示悬臂梁的惯性矩。材料是单晶硅。悬臂梁纵向的杨氏模量为140GPa 。 答：惯性矩 4193 66310*07.112 )10*40(*10*2012m wt I ---== 习题11-4 下面是北京大学微系统所给出的MEMS标准工艺，以一个MEMS中最主要的结构——梁为例介绍MEMS表面加工工艺的具体流程。 1.硅片准备 2.热氧生长二氧化硅(SiO2)作为绝缘层 3.LPCVD淀积氮化硅(Si3N4)作为绝缘及抗蚀层 4.LPCVD淀积多晶硅1(POLY1)作为底电极 5.多晶硅掺杂及退火 6.光刻及腐蚀POLY1，图形转移得到POLY1图形 7.LPCVD磷硅玻璃(PSG)作为牺牲层 8.光刻及腐蚀PSG，图形转移得到BUMP图形 9.光刻及腐蚀PSG形成锚区 10.LPCVD淀积多晶硅2(POLY2)作为结构层 11.多晶硅掺杂及退火 12.光刻及腐蚀POLY2，图形转移得到POLY2结构层图形 13.溅射铝金属(Al)层 14.光刻及腐蚀铝层，图形转移得到金属层图形 15.释放得到活动的结构 单片机作业一 单选题 题目说明: （10.0 分）1. 使用MCS51汇编语言指令时，标号以（）开始。 A．A：标点符号 B．B：数字 C．C：英文字符 D．D：中文字符 （10.0 分）2. MCS-51单片机是（）公司在上世纪80年代推出的。 A．A：INTEL B．B：MICROCHIP C．C：AMD D．D：DELL （10.0 分）3. 8051单片机使用12MHz的晶振，一个机器周期是（）微秒。 A．A：1 B．B：2 D．D：8 （10.0 分）4. MCS-51单片机是（）位机。 A．A：4 B．B：8 C．C：16 D．D：32 （10.0 分）5. 8051单片机使用6MHz的晶振，一个机器周期是（）微秒。 A．A：1 B．B：2 C．C：4 D．D：8 （10.0 分）6. MCS—51单片机一个机器周期由（）个振荡周期构成； A．A：2 B．B：4 D．D：12 多选题 题目说明: （10.0 分）7. CPU的主要组成部分有（） A．A：运算器 B．B：控制器 C．C：程序存储器 D．D：数据存储器 （10.0 分）8. 电子计算机的硬件系统主要组成部分有（） A．A：CPU B．B：存储器 C．C：输入设备 D．D：输出设备 （10.0 分）9. 单片机应用系统由（）组成。 A．A：显示系统 B．B：硬件系统 C．C：软件系统 D．D：键盘系统 判断题 题目说明: （10.0 分）10.MCS-51单片机在检测复位引脚为高电平后，立即复位。 正确错误 （10.0 分）11.I/O口作输入用途之前相应端口必须先置1 正确错误 （10.0 分）12.MCS-51单片机复位后，内部特殊功能寄存器均被清零。 正确错误 （10.0 分）13.MCS-51单片机复位后，RS1、RS0为0、0，此时使用0组工作寄存器。 正确错误 （10.0 分）14.使用工作寄存器0区时，R0为内部数据存储区00H字节，R1于内部数据存储区字节地址01H。 正确错误 主观填空题 题目说明: （10.0 分）15. 南京航空航天大学研究生实验报告 姓名 学号 学院 专业 课程名称微机接口技术指导教师张乐年 二〇一六年八月 原理图 元器件列表 C语言程序： #include sbittim_scl=P1^1; sbitsbDIN= P3^5; //MAX7219的数据引脚sbitsbLOAD = P3^6; //MAX7219的控制引脚sbitsbCLK = P3^7; //MAX7219的时钟引脚 sbit OE = P2^3; //OE引脚 sbit EOC = P2^2; //EOC引脚定义 sbit ST = P2^1; //启动引脚定义START sbit CLK = P2^0; //时钟引脚定义CLK sbit ADDRA = P2^5; sbit ADDRB = P2^6; sbit ADDRC = P2^7; sbit button1=P1^2; sbit button2=P1^3; sbit button3=P1^4; sbit button4=P1^5; sbit jian0=P0^0; sbit jian1=P0^1; sbit jian2=P0^2; sbit jian3=P0^3; sbit jian4=P0^4; sbit jian5=P0^5; sbit jian6=P0^6; sbit jian7=P0^7; unsigned char Disp_Buffer[8]; bit tim_ack; // i2c slave ack. bit tim_err; unsigned char tim_rd_buffer[16]; unsigned char tim_wr_buffer[16]; /*****************11us延时函数*************************/ void delay11us(unsigned char t) { for (;t>0;t--); } void delay(unsigned int x) { unsignedinta,b; for(a=x;a>5;a--); for(b=10;b>0;b--); 论述危机电系统（MEMS）原理应用以及发展趋势 090920413 贾猛机制四班首先，我们了解什么叫MEMS。 MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。 MEMS发展的目标在于，通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中，把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。21世纪MEMS将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国防和科学发展产生重大影响。 微机电系统基本上是指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型装置，是一个独立的智能系统，主要由传感顺、作动器(执行器)和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、化学、光学、医学、电子工程、材料工程、机械工程、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术。微机电系统的制造工艺主要有集成电路工艺、微米/纳米制造工艺、小机械工艺和其他特种加工工种。微机电系统在国民经济和军事系统方面将有着广泛的应用前景。主要民用领域是医学、电子和航空航天系统。美国已研制成功用于汽车防撞和节油的微机电系统加速度表和传感器，可提高汽车的安全性，节油10%。仅此一项美国国防部系统每年就可节约几十亿美元的汽油费。微机电系统在航空航天系统的应用可大大节省费用，提高系统的灵活性，并将导致航空航天系统的变革。例如，一种微型惯性测量装置的样机，尺度为2厘米×2厘米×0.5厘米，重5克。在军事应用方面，美国国防部高级研究计划局正在进行把微机电系统应用于个人导航用的小型惯性测量装置、大容量数据存储器件、小型分析仪器、医用传感器、光纤网络开关、环境与安全监测用的分布式无人值守传感等方面的研究。该局已演示以微机电系统为基础制造的加速度表，它能承受火炮发射时产生的近10.5个重力加速度的冲击力，可以为非制导弹药提供一种经济的制导系统。设想中的微机电系统的军事应用还有：化学战剂报警器、敌我识别装置、灵巧蒙皮、分布式战场传感器网络等。 MEMS的特点是： 1)微型化：MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。 2)以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨。 3)批量生产：用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。批量生产可大大降低生产成本。 4)集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。 5)多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。 MEMS发展现状及市场规模：MEMS技术发展日新月异，各种新产品不断涌现。随着新微机电系统和微系统产品的诞生和不断发展，这些产品的市场扩展非常迅速，MEMS产品在商业市场的每个方面都将占据主导地位。根据市场研究机构The Information Network预估，2008年全球MEMS应用市场将成长11%，市场规模可达78亿美元，其中MEMS在消费电子应用比例可近五成，规模将为35亿美元，预估到2012年全球MEMS应用市场规模将达154亿美元，其中MEMS消费电子应用规模可成长至71亿美元。iSuppli的报告则指出，手机将会是MEMS 下一阶段最具潜力的应用市场，成长预期可超过PC周边和汽车感测领域；到2012年MEMS在手机领域的应用规模将达8.669亿美元，约为2007年3.048亿美元的3倍，出货量达2.009亿颗,是2007年的4倍。市调机构Yole Development的报告更为乐观，其预计2012年MEMS零组件在手机应用市场规模可望达到25亿美元。微机电系统及纳米技术大作业--微型光栅
纳米科技与纳米技术
计算机接口技术大作业
(整理)微机电课后作业
华工20秋计算机接口技术作业
机电接口技术大作业
《微机电系统基础》3-16、3-19、11-4
单片机原理和接口技术_西南大学2017作业
微机接口大作业
论述微机电系统mems原理应用以及发展趋势
相关主题
文本预览