專利名稱：一種預定納米粉體制備工藝條件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種預定納米粉體制備工藝條件的裝置，具體是涉及納米粉體制備實驗和試制過程中，對一些特定的工藝條件及數(shù)據(jù)通過計算機自動分析和預定的裝置。
背景技術(shù)：
納米粉體的制備過程中一般都需要通過實驗室試驗、小試以及中試來確定批量生產(chǎn)的工藝條件和相應(yīng)的參數(shù)，試驗設(shè)計方法的選取不僅關(guān)系到該項試驗能否得到其考察指標隨因素變化的信息，而且直接影響試驗分析結(jié)論的精確可靠，影響試驗精度與試驗費用能否保持合理平衡。按照試驗設(shè)計考察因素多少的不同，當試驗中只考察一個因素時，可選用單因素優(yōu)選法或完全隨機化試驗設(shè)計等方法；兩個因素以上，則可選用多因素設(shè)計方法。如果按照試驗設(shè)計的條件，要求和目的的不同，如試驗條件的變化差異較大，或者試驗環(huán)境受到限制時，可采用區(qū)組設(shè)計；如試驗需要精細考察若干因素及其交互作用對指標的影響效應(yīng)，可以采用析因設(shè)計或希望少做些試驗的部分析因設(shè)計，也可以采用正交設(shè)計；如果試驗要求找出指標與因素間的數(shù)學關(guān)系或建立數(shù)需模型以用于對指標的預測和對因素進行控制時，則可采用各種回歸設(shè)計。上述的試驗方法存在一個共同的問題，即無法給出預測的試驗結(jié)果，納米粉體制備過程中往往需要經(jīng)過長時間的大量實驗，才能確定理想的生產(chǎn)工藝條件，這些大量的試驗不僅占用大量寶貴的時間，還可能造成一定程度上的人力物力的無謂消耗。本發(fā)明的目的是提供能夠在少量試驗及其試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的預測，預定所需的工藝條件和工藝參數(shù)，剔除那些不合理的試驗方案，減少實際的試驗次數(shù)，提高試驗的準確度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺點，提供一種在納米粉體制備實驗和試制過程中，對一些特定的工藝條件及數(shù)據(jù)通過計算機自動分析和預定的裝置。本發(fā)明的方法能提高現(xiàn)場試驗的準確度，減少試驗次數(shù)，節(jié)省人力物力資源。
為達到上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案一種預定納米粉體制備工藝條件的裝置，主要包括機殼1、液晶顯示屏2、小鍵盤3、指示燈4、電源線插口5及數(shù)據(jù)控制輸出連接線6，小鍵盤3和指示燈4裝在機殼的前部左邊，電源線插口5及數(shù)據(jù)控制輸出連接線6裝在機殼的右邊，在機殼的內(nèi)部設(shè)置有一個完成規(guī)律變化過程的條件預定方法的系統(tǒng)。
作為上述技術(shù)方案的進一步描述，所述規(guī)律變化過程的條件預定方法系統(tǒng)包括完成分析和預定規(guī)律變化過程的工藝條件算法的數(shù)字信號處理器(DSP)；用于存放程序和已初始化數(shù)據(jù)的可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)；用于存放實時運行程序和數(shù)據(jù)的同步隨機存取存儲器(SRAM)；控制SRAM和EPROM地址分配和數(shù)據(jù)讀取的地址譯碼和片選控制器；提供輸出數(shù)字信號到微機的串行接口電路；系統(tǒng)的工作過程為系統(tǒng)加電后，DSP芯片復位，由內(nèi)部固化的自引導程序?qū)⒋嬗贓PROM中的程序和數(shù)據(jù)移至高速SRAM，然后DSP開始用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行計算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算分兩步進行，首先將所述8～10次納米粉體制備的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習樣本，通過鍵盤輸入給所述DSP進行網(wǎng)絡(luò)學習，然后用學習完成后的網(wǎng)絡(luò)模型進行規(guī)律變化過程試驗的條件預定，系統(tǒng)可按全雙工方式工作。
本實用新型除用于制備納米粉體外，還可用于其他材料的制備。
與已有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果(1)本實用新型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測實驗結(jié)果，利用計算機高速運算性能，可多次重復地進行不同試驗情況的預測，大大增加模擬試驗次數(shù)，提高試驗的準確性，節(jié)省人力物力資源；(2)系統(tǒng)方法智能化，準確程度高、速度快。通過樣本學習成功的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對相應(yīng)條件下實際納米氧化釔工藝參數(shù)預測誤差可達到3％以內(nèi)；(3)易于使用；本實用新型提供便攜式裝置，使用場地不受限制；自動化程度高，使用者無需經(jīng)過專門的培訓和學習即可操作，簡單的鍵盤操作和觀察顯示器，便于掌握使用方法；(4)便于維護；本實用新型完全由電子器件組成，電子器件的耐用性好，維護和維修都易實現(xiàn)。


圖1是本實用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的系統(tǒng)電路的方框圖；圖3是本實用新型的電路原理圖；圖4是說明本實用新型預定納米粉體制備工藝參數(shù)或條件的算法流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖來對本實用新型進行描述，但本實用新型所要求保護的范圍并不局限于所述實施方式所描述的范圍。
圖1是表示本實用新型裝置的外形示意圖。①、用工程塑料或金屬板加工成160×120×100mm的機殼1，機殼上部安裝市場上可購得的液晶顯示屏2，機殼的前部左邊裝一組便于人工輸入數(shù)據(jù)的12鍵標準小鍵盤3，左邊裝兩個預測程序工作時的指示燈4，其中一個指示程序是否運行，另一個顯示程序出現(xiàn)異常狀態(tài)。機殼的右邊設(shè)置一個電源線插口5和數(shù)據(jù)控制輸出連線6。
本實用新型通過圖2所示方框圖提供了分析和預定納米粉體制備工藝條件預定系統(tǒng)方法。方框圖中包括將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的鍵盤輸入電路；完成分析和預定納米粉體制備工藝條件算法的數(shù)字信號處理(DSP)器；用于存放程序和已初始化數(shù)據(jù)的可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)；用于存放實時運行程序和數(shù)據(jù)的同步隨機存取存儲器(SRAM)；控制SRAM和EPROM地址分配和數(shù)據(jù)讀取的地址譯碼和片選控制器；提供輸出數(shù)字信號到微機的串行接口電路和液晶顯示輸出電路。本系統(tǒng)最佳實施例是采用以DSP芯片為核心，并配以鍵盤數(shù)據(jù)采集、隨機儲存和液晶顯示等外部電路的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，主要的特點有成本低廉，數(shù)據(jù)處理速度快，另外通過軟件的硬件化，使軟件具有較強的保密性和運行的可靠性。系統(tǒng)的核心部分采用美國德州儀器公司生產(chǎn)的浮點DSP芯片TMS320C31，其指令周期為33ns，工作頻率為40MHz，可以用來實現(xiàn)多種DSP算法。另外芯片還提供了豐富的硬件資源數(shù)據(jù)總線和地址總線分別是32位和24位，分開的程序總線、地址總線和直接存儲器地址總線和直接存儲器存取(DMA)使得取指、讀寫數(shù)據(jù)和DMA操作可以并行進行，還可訪問多達16M的32位字節(jié)的存儲器空間；64字節(jié)的高速緩存和2K字節(jié)的快速RAM，大大減少了片外訪問的次數(shù)，提高了程序運行速度；引導程序裝入方式將程序和數(shù)據(jù)從低速EPROM或串行口裝入到快速RAM；片內(nèi)串行口可使TMS320C31直接與串行外設(shè)交換數(shù)據(jù)，支持8、16、24和32位數(shù)據(jù)交換。
圖3是本實用新型系統(tǒng)和方法的電路原理圖，圖中相同標號點應(yīng)相電器連接。圖3中鍵盤輸入電路由8個47K電阻R1～R8，按鈕S1～S8和一個擴展輸入口74ALS244組成。放大電路74ALS244輸出端接DSP的D0～D7，1G和2G接DSP的XF0端口，DSP內(nèi)部程序使輸入引腳XF0置“0”，進行數(shù)據(jù)采集時，與IC2的XF0相連接的IC1的1C和2C端在下降沿觸發(fā)，使輸出引腳XF1置“1”，數(shù)字數(shù)據(jù)讀入DSP的數(shù)據(jù)線。
IC2實時運行地程序和數(shù)據(jù)都存放在同步隨機存取存儲器SRAM中，SRAM為四片256K×8位的存儲芯片SL8X350(IC5、IC6、IC7和IC8)，構(gòu)成256K×32位的存儲空間。它們中的地址線A0～A14接IC2的地址線，而數(shù)據(jù)線D0～D7則分別與IC2的D0～D7、D8～D15、D16～D23、D24～D31數(shù)據(jù)總線連接。另外IC2還連接了一片用于存儲程序及初始化數(shù)據(jù)、型號為TMS27C512(IC7)的可編程只讀存儲器EPROM，構(gòu)成32K×8的存儲空間。EPROM的16根地址線A0～A15直接與IC2的A0～A15相接，8根數(shù)據(jù)線與IC2的D0～D7相接，片選端CE與譯碼器SN74HC138(IC3)的輸出端Y1相連接。IC3的引腳A、B和C則分別接到IC2的地址線A18、A22和A23。
另外，IC2還輸出到一個64×12的液晶點陣顯示器(J1)作為狀態(tài)顯示，可選用日本Seiko Epson公司型號為Sed1330的產(chǎn)品。IC2的A13作為液晶點陣的輸出使能，接到其CE端。其D0～D19分時作為液晶點陣的行信號，D20～D31作為液晶點陣的行掃描信號。
圖4是具體說明本實用新型預定納米粉體制備工藝參數(shù)或條件的算法和操作流程圖。
本實用新型方案的程序控制實現(xiàn)如下手動記錄或通過鍵盤輸入初步的納米微分制備的實驗數(shù)據(jù)，進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)采集。樣本數(shù)據(jù)采集完成以后，對實測數(shù)據(jù)初始化，即將網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)歸一到[0，1]之間，網(wǎng)絡(luò)通過反復多次映射計算后，完成初步學習過程，反歸一處理后，輸出學習結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)的全程誤差，如果誤差未滿足預設(shè)的要求，則轉(zhuǎn)入自動學習程序，直至得到合格的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，系統(tǒng)通過報警裝置給出學習完成的提示。然后可開始用本發(fā)明裝置進行模擬試驗，仿真得出可用的試驗參數(shù)或條件。只要輸入待試驗的已知條件，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可在4秒后給出預測結(jié)果并在液晶屏幕上顯示。
本實用新型最佳實施方案如下①、用工程塑料或金屬板加工成160×120×100mm的機殼1，機殼上部安裝市場上可購得的液晶顯示屏2，機殼的前部左邊裝一組便于人工輸入數(shù)據(jù)的12鍵標準小鍵盤3，左邊裝兩個預測程序工作時的指示燈4，其中一個指示程序是否運行，另一個顯示程序的異常狀態(tài)。機殼的右邊設(shè)置一個電源線插口5和數(shù)據(jù)控制輸出連線6。
系統(tǒng)的核心部分采用美國德州儀器公司生產(chǎn)的浮點DSP芯片TMS320C31，其指令周期為33ns，工作頻率為40MHz，可以用來實現(xiàn)多種DSP算法。另外芯片還提供了豐富的硬件資源數(shù)據(jù)總線和地址總線分別是32位和24位，分開的程序總線、地址總線和直接存儲器存取(DMA)使得取指、讀寫數(shù)據(jù)和DMA操作可以并行進行，還可訪問多達16M的32位字節(jié)的存儲器空間；64字節(jié)的高速緩存和2K字節(jié)的快速RAM，大大減少了片外訪問的次數(shù)，提高了程序運行速度；引導程序裝入方式將程序和數(shù)據(jù)從低速EPROM或串行口裝入到快速RAM；片內(nèi)串行口可使TMS320C31直接與串行外設(shè)交換數(shù)據(jù)，支持8、16、24和32位數(shù)據(jù)交換。
按圖3繪制印刷電路板，圖中相同標號點應(yīng)相電器連接。圖3中鍵盤輸入電路由8個47K電阻R1～R8，按鈕S1～S8和一個擴展輸入口74ALS244，組成，鍵盤可采用科野牌12鍵機械開關(guān)密碼鍵盤KY122型。將放大電路74ALS244輸出端接DSP的D0～D7，1C和2G接DSP的XF0端口，DSP內(nèi)部程序使輸入引腳XF0置“0”，進行數(shù)據(jù)采集時，與IC2的XF0相連接的IC1的1G和2G端在下降沿觸發(fā)，使輸出引腳XF1置“1”，數(shù)字數(shù)據(jù)讀入DSP的數(shù)據(jù)線。
IC2實時運行地程序和數(shù)據(jù)都存放在同步隨機存取存儲器SRAM中，SRAM為四片256K×8位的存儲芯片SL8X350(IC5、IC6、IC7和IC8)，構(gòu)成256K×32位的存儲空間。它們中的地址線A0～A14接IC2的地址線，而數(shù)據(jù)線D0～D7則分別與IC2的D0～D7、D8～D15、D16～D23、D24～D31數(shù)據(jù)總線連接。另外IC2還連接了一片用于存儲程序及初始化數(shù)據(jù)、型號為TMS27C512(IC7)的可編程只讀存儲器EPROM，構(gòu)成32K×8的存儲空間。EPROM的16根地址線A0～A15直接與IC2的A0～A15相接，8根數(shù)據(jù)線與IC2的D0～D 7相接，片選端CE與譯碼器SN74HC138(IC3)的輸出端Y1相連接。IC3的引腳A、B和C則分別接到IC2的地址線A18、A22和A23。
另外，IC2還輸出到一個64×12的液晶點陣顯示器(J1)作為狀態(tài)顯示，可選用日本Seiko Epson公司型號為Sed1330的產(chǎn)品。IC2的A13作為液晶點陣的輸出使能，接到其CE端。其D0～D19分時作為液晶點陣的行信號，D20～D31作為液晶點陣的行掃描信號。
具體操作如下首先通過鍵盤將已完成試驗的試驗數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集，然后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動進行學習訓練，將學習好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型存儲備用；完成上述操作之后，即可隨時進行與上述同類試驗的條件預定工作。只要輸入待試驗的已知條件，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可在5秒后給出預測結(jié)果并在液晶屏幕上顯示。
以下是氧化釔微粉的實驗數(shù)據(jù)表1. 網(wǎng)絡(luò)學習的輸入輸出數(shù)據(jù)

表2.網(wǎng)絡(luò)學習的實際輸入、輸出數(shù)據(jù)

表3.網(wǎng)絡(luò)測試的實際輸入、輸出數(shù)據(jù)
權(quán)利要求1.一種預定納米粉體制備工藝條件的裝置，主要包括機殼(1)、液晶顯示屏(2)、小鍵盤(3)、指示燈(4)、電源線插口(5)及數(shù)據(jù)控制輸出連接線(6)，小鍵盤(3)和指示燈(4)裝在機殼的前部左邊，電源線插口(5)及數(shù)據(jù)控制輸出連接線(6)裝在機殼的右邊，其特征在于在機殼的內(nèi)部設(shè)置有一個完成規(guī)律變化過程的條件預定方法的系統(tǒng)；所述的條件預定系統(tǒng)包括完成分析和預定規(guī)律變化過程的工藝條件算法的數(shù)字信號處理器；用于存放程序和已初始化數(shù)據(jù)的可擦除可編程只讀存儲器；用于存放實時運行程序和數(shù)據(jù)的同步隨機存取存儲器；控制SRAM和EPROM地址分配和數(shù)據(jù)讀取的地址譯碼和片選控制器；提供輸出數(shù)字信號到微機的串行接口電路。
專利摘要本實用新型公開了一種預定納米粉體制備工藝條件的裝置。本實用新型主要包括機殼、液晶顯示屏、小鍵盤、指示燈、電源線插口及數(shù)據(jù)控制輸出連接線，小鍵盤和指示燈裝在機殼的前部左邊，電源線插口及數(shù)據(jù)控制輸出連接線裝在機殼的右邊，在機殼的內(nèi)部設(shè)置有一個完成規(guī)律變化過程的條件預定方法的系統(tǒng)。本實用新型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測實驗結(jié)果，利用計算機高速運算性能，可多次重復地進行不同試驗情況的預測，大大增加模擬試驗次數(shù)，提高試驗的準確性，節(jié)省人力物力資源。
文檔編號G06N3/02GK2708409SQ20042004288
公開日2005年7月6日 申請日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者黃茜, 鄭啟倫, 彭宏 申請人:華南理工大學