电子技术的发展与应用综述宋佳斌 09213048（电子信息工程学院自动化）摘要：本文首先介绍了电子技术的发展与应用，以此为线索介绍了自动化的发展历史、各方面的应用，联系所学相关专业给出了铁路信号的发展历史和应用，根据上述三者，对未来的电子技术、自动化和铁路信号做出了展望。
关键词：电子技术；自动化；铁路信号；发展；应用中图分类号：文献标志码：A当下，世界的科学技术发展迅猛，微电子、计算机、互联网、高速列车、智能交通等等使我们眼花缭乱、目不暇接。
新技术不断涌现，新产品层出不穷。
在我们享受科学带来的便利应用之时，不能够忘记它们的发展历史，了解它们，我们才能够饮水思源，不断进步，迈向更好的未来。
1 电子技术概述历史不断前进，技术的发展也日新月异。
今天，人类生活在各种技术构成的世界中，电子技术已成为其中的佼佼者，它的出现并不久远，但已深入到了社会各个领域，无法想象没有它，我们将活在怎样的一个世界之中。
1.1 通信技术的发展原始的通信技术仅仅依靠人力完成，例如信件的传递和战时的狼烟。
到了18世纪末19世纪初，人类掌握了电流的使用，美国人莫尔斯发明的电报机、苏格兰人贝尔发明的电话使人类进入了有线通讯时代。
科技的脚步没有停止，1855年苏格兰人麦克斯韦提出的方程组、电磁波使世界的距离进一步缩小。
在德国人赫兹验证了电磁波的存在、新西兰人卢瑟福成功传送电磁波后，1894年俄国人波波夫发明了世界上第一台无线电接收机。
从此，开启了无限时代的大门。
1.2 电子器件的发展当时的器件无法完成远距离通信，为了实现这一梦想，在科学家的努力下，诞生了许多新的电子器件，例如二极管、三极管等。
1.2.1 真空电子管的发明1904年真空二极管诞生，其特性为单向导电。
1906年真空三极管诞生，它能够生产从低频到微波范围的振荡，放大各种微弱的信号，电子电路技术进入到了实际应用阶段。
1.2.2半导体材料的发现和晶体管的产生1833年法拉第首先发现了硫化银的电导率随温度增加，1893年法国人贝克勒尔发现了某些材料具有光电效应，1900年德国人普朗克提出的料子理论和1905年爱因斯坦对贝克勒尔光电效应的成功解释推动了人们对半导体材料的研究，经过美国贝尔实验室的不断探索，半导体横空出世了。
1947年，第一支晶体管的问世便水到渠成了。
1.2.3 集成电路的出现20世纪50年代末，研制出了集成电路。
它是在一小块的基片上光刻出许多晶体管、电阻和电容，并将其连接起来完成一定功能的电子电路。
按原件的集成度可以将其分为小规模集成电路（100个元件以内）SSI、中规模集成电路（100-1000个元件）MSI、大规模集成电路（1000-100000个元件）LSI、超大规模集成电路（100000个元件以上）VLSI。
目前，单片上的元件已有数十亿。
1.2.4 电子技术的应用看看身边，电脑、手机、电视、汽车等等设备，充分说明了电子技术的应用领域，不仅在家庭领域中，电子技术在计算机科学、通信行业、自动化领域都有着举足轻重的应用。
2 自动化概述什么是自动化？它能干什么？它是怎样发展形成的？它与电子技术有什么关系？它的未来又是什么样子的？了解了这些之后，自动化的大门便向你打开了，你会进入到一个神奇的世界，并为之着迷。
1.1 自动化的基本概念什么是自动化？在回答这个问题之前，首先先让我们看一看周围的世界。
炎热的夏天，当你走进家门，瞬间感受到得空调的凉气，让你身心舒爽，走进厨房，打开冰箱，取出一瓶冰镇的饮料，脱去汗津津的上衣，扔进洗衣机，坐在沙发上，看着电视，享受着生活的美妙。
此时，你已在自动化的世界中了。
空调、电视、洗衣机、冰箱全部都是自动化的产物。
远不止这些，电梯将你送上指定的楼层，红外线防盗措施保卫你的安全，电力系统稳定的工作，无人机完成各种飞行任务，现代化的农业机械自动进行播种，甚至是在利比亚战争中美国发射的导弹，全部都与自动化相关。
那么什么是自动化？通俗的讲，自动化就是利用机器、设备或装置代替人或帮助人完成某个或者某些具体的任务。
具体一些，自动化就是在没有人直接参与的情况下，利用各种技术手段，通过自动监测、信息处理、分析判断、操纵控制，使机器、设备按照预定的规律自动运行，实现预期的目标，或是生产过程、管理过程、设计过程等按照人的要求高效自动地完成。
具体举一例来理解自动化的概念。
空调机的心脏是压缩机，通过压缩机可以进行制冷或者制热。
现在，夏日炎炎，空调通过内部的温度传感器感觉室内的温度，空调控制器将采集到的温度与设定的温度进行比较，若温度达到设定的标准，压缩机便开始工作，为屋子制冷，等到屋内温度设置的下限，便停止制冷。
这种方式非常典型，叫做反馈控制。
1.2 自动化应用的具体领域自动化使人们的生活与工作更加方便、高效、省心、省力；自动化使生产过程的效率更高、成本更低、产品质量更好、对环境的影响和冲击更小，并能够减少更多的能源消耗，具有十分重要的长远的战略意义，因此广泛应用于工业、农业、交通、国防、商业、医疗、航空航天、服务和家庭等各个领域。
1.2.1 工厂自动化工厂自动化主要包括生产设备、生产线、生产过程、管理过程等的自动化。
例如数控机床、数控加工中心、工业机器人、自动传输线、无人运输车等方面。
1.2.2 办公自动化办公自动化，主要是指利用计算机、扫描仪、复印机、传真机、电话机、网络、配套软件等各种现代化办公设备和先进的通信技术，高效地从事办公业务，广泛、全面、迅速的收集、整理、加工、存储和使用各种信息，为科学管理和决策服务。
现在，计算机正在朝着智能化和网络化发展。
1.2.3 家庭自动化正如在自动化基本概念中的例子一样，家庭自动化主要是指家庭生活服务或家庭信息服务自动化。
未来，家庭自动化将使用一个中央芯片及网络处理所有的家庭电子设备和电器产品。
1.2.4 楼宇自动化楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，主要任务是对建筑物中所有能源、机电、消防、安全保卫设施等实行高度自动化和智能化的统一管理，以创造出一个更加美好和便捷的生活环境。
1.2.5 交通自动化交通自动化是在水、陆、空各个运输领域综合使用计算机、通信、检测、自动控制等先进技术，以实现对交通运输系统自动化管理和控制。
追求安全、快捷、舒适、准点和经济，主要涉及交通情况的监控和管理、交通信息的提供与服务、运输系统的最优化与控制。
交通自动化正在走向智能化、信息化和综合自动化，将人、车、路及环境通过信息技术合为一体，密切配合、和谐统一，从而建立起先进的一体化交通综合管理系统。
1.2.6 军事自动化现代战争已从机械化发展到了信息化和自动化，军事自动化的核心是武器装备的自动化和军事指挥的自动化。
前者使用先进的自动化武器，如无人机、激光制导炸弹等，施行战争，后者基于指挥、控制、通信、计算机及情报指挥自动化系统使各种兵种和设备结合，发挥最大功效。
1.2.7 农业自动化农业自动化，即在农业生产和管理中大量应用自动化技术和现代信息手段，是农业现代化的重要标志之一。
总体上来说，实现农业自动化需要利用多种先进的监测手段，获取田间肥力、苗情、杂草、病虫等信息，而各种农业自动化系统则根据这些信息自动地进行精确或准确的耕作、播种、施肥、灌溉、除草、喷洒农药、收割等作业，达到省力、高效、安全、节省资源和保护生态的目的。
“精准农业”是其核心内容，同时也体现了农业自动化的发展趋势和发展方向。
1.2.8 商业自动化商业自动化是在商品的采购批发、运输存储、经营销售及售后服务整个流通过程中采取先进的计算机、通信、自动控制等手段，以提高经营效率，降低经营成本，并使经营管理合理化、制度化、标准化和现代化。
主要包括，基于条码技术的商品自动化识别、基于电子数据交换标准的数据流通标准化，以及商品销售自动化、商品配选与流通自动化、商品防盗自动化。
1.3 自动化的发展自动化的发展历史可以追溯到几千年之前，中国古代发明的指南车、自动计时的漏壶、古希腊自动开启的教堂大门，让我们开启时间的大门窥探自动化的历史。
1.3.1 第一次工业革命18世纪瓦特在前人的基础上改良了蒸汽机，解决了热效率和传动方式两大难题，使其可以自动运行并投入生产中，历史进入了“机械化”时代，这便是第一次工业革命，标志着自动化的初级阶段。
1.3.2 第二次工业革命“蒸汽时代”维持了差不多一百多年，到了19世纪下半叶，随着电磁感应、发电机、电动机、电磁波等的发明和应用，掀起了以“电气化”为标志的第二次工业革命。
在这个时代，生产设备中大量使用了继电器、接触器、断路器、放大器等简单的电子和电气控制装置，显著提高生产效率和工厂自动化水平，改善了产品质量及生产的安全性，标志着自动化第二个里程碑。
1.3.3 19世纪末至20世纪中叶这一阶段是自动化技术和理论发展的关键阶段，发展的主要动力源于两个方面，一是工业生产对广泛应用各种自动化设备的需求，二是第二次世界大战对改进武器系统性能的需求。
在这一阶段出现非常多且著名的方法，总体来说，这是一个自动化理论蓬勃发展的重要阶段。
1.3.4 计算机时代20世纪60年代，计算机的出现对自动化的发展非常重要，自从1946年第一台数字电子计算机诞生以来，计算机已从电子管、晶体管、中小规模集成电路发展到了超大规模阶段，这意味着自动化以前无法解决的许多问题可以解决了，航天航空迅速发展起来，同时也出现许多新的控制理论，这也是自动化发展的一个重要里程碑。
1.3.5 网络化20世纪70年代开始，随着微型计算机的普及和计算机网络的发展，短短十年后，自动化领域又开始了一次重大变革，由基于单台计算机、单台受控设备的单机自动化演变为基于网络的多台计算机、多个受控制设备的多机协同自动化，这一过程称作“网络化”。
目前，我们依然身处其中……1.4 自动化的核心—自动控制自动控制学科包含了自动控制理论和自动控制技术，两者相辅相成、缺一不可，前者相当于是“软件”，后者则是“硬件”，电子技术的发展，是支撑“硬件”的重要支柱，没有电子技术的飞速发展，也就没有自动化的飞速发展。
1.4.1 自动化与电子技术早期的自动控制只能依靠简单的机械装置、气动结构、液压传动装置等，后来进入“电气时代”，很多电子元件及设备相继问世，继电器、接触器、电阻、电容、电感、放大器等陆续应用于自动控制系统，是控制性能得到提升。
但这些元件都是模拟电子器件，一旦所要涉及的参变量改变，处理十分麻烦。
计算机出现后，很快在自动领域得到使用，从而改变了自动控制的实现方式，常用的数字化控制器件有工控机、单片机、数字信号处理器（DSP）。
1.4.2 自动化控制理论自动化控制理论一直受到实际需求的驱动，特别是一些重大的实际需求。
20世纪前半叶工业生产对广泛应用各种自动控制装置的需求以及“二战”期间对武器系统的性能需求推动了第一代控制理论——经典控制理论的成熟与发展。