導語：如何才能寫好一篇電路設計基礎知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】斷相與相序保護；水泵保護器；延時繼電器；曝氣；除鐵錳

1.前言

大功率廣播電臺大都遠離繁華的城區(qū)，臺區(qū)生活用水都靠自臺解決，即從深井內(nèi)抽水供臺區(qū)使用。953臺區(qū)僅有一路水源，多次出現(xiàn)潛水泵和供水系統(tǒng)故障導致全臺停水，曾經(jīng)冬季潛水泵故障造成長時間停水，導致供暖、供水管道凍壞，經(jīng)濟損失嚴重。為保障臺區(qū)供水連續(xù)性，確保臺區(qū)干部職工生活及安全播出工作不受影響，在水泵房附近又新建一個水泵房，為臺區(qū)提供備份水源。兩路水源經(jīng)水質(zhì)化驗，鐵錳均超標，長時間飲用會嚴重影響身體健康。為保障臺區(qū)干部職工身體健康，必須增加除鐵錳設備，如果兩個水泵房都安裝除鐵錳設備，必然增加投入及維護成本。為此，在原水泵房內(nèi)安裝除鐵錳設備，采取多種保護措施，自主設計組裝供水系統(tǒng)，兩個水泵房定時切換將井水送到原水泵房內(nèi)進行除鐵錳過濾，過濾水送到存水箱中，通過恒壓變頻供水系統(tǒng)將凈水送到臺區(qū)。

2.兩路水源共用一套除鐵錳過濾系統(tǒng)控制電路

2.1 兩臺潛水泵自動/手動啟停控制

1#水泵房為原有水泵房，2#水泵房為新建的，它們各有一口80米深井，各用一臺潛水泵（三相電動機功率5.5kW、揚程100米、流量10T/H）從井內(nèi)向上抽水。為保障臺區(qū)不間斷供水，兩臺潛水泵互為主備，為防止主用泵長期運行磨損嚴重，備用泵長期不用，造成銹蝕等損失，1#、2#潛水泵實行定時交替切換，確保兩臺潛水泵運行時間均等，延長電動機和水泵使用壽命，潛水泵電機功率5.5kW，功率不大，采取直接工頻啟動方式。圖1所示兩臺潛水泵供水控制原理圖。

圖1中1#水泵房、2#水泵房中潛水泵將井水通過管道送入1#水泵房曝氣水箱中，兩泵房間敷設6芯控制電纜。下面通過主電路和控制電路結(jié)構來介紹兩臺潛水泵自動/手動控制原理：

2.1.1 主電路結(jié)構

（1）1#水泵房潛水泵控制柜：三相交流電源經(jīng)過QF1空開分為兩路：一路接QF3空開1#潛水泵交流接觸器KM1熱繼電器FR1（主要用于三相交流電動機的過載與斷相保護）1#潛水泵電動機；另一路為A相電源和零線接QF2空開氣泵交流接觸器KM2氣泵（空氣壓縮機）。

（2）2#水泵房潛水泵控制柜：三相交流電源經(jīng)過QF空開2#潛水泵交流接觸器KM熱繼電器FR2#潛水泵電動機。

2.1.2 控制電路結(jié)構

（1）1#水泵房潛水泵控制柜：QF3空開后端接XJ1（型號XJ3-G斷相與相序保護繼電器，三相電路中任一相開路或反相時，XJ1立即動作，斷開控制回路，達到保護電動機的目的），A相電源經(jīng)F1保險接自動/手動開關SA1 1.3，處于自動位置時，SA1 1.3-2接到RT延時繼電器（型號JS14S，按預定時間接通或分斷電路，本系統(tǒng)采用1～999分鐘，設置720分鐘）RT-1，電源零線接RT-2；RT帶電計時工作，A相電源經(jīng)RT8-6常閉接點1#潛水泵KM1線圈曝氣水箱浮球開關（高停低啟）熱繼電器FR1常閉接點XJ15-6常開接點中間繼電器KA1常開接點（DF-96B水泵保護器通過放置在深井中的三條水位檢測探頭，檢測井內(nèi)是否水，通過對中間繼電器KA1線圈加電和失電，防止井水被抽干，造成潛水泵空轉(zhuǎn)損壞）電源零線；若上述保護正常及曝氣水箱缺水時，KM1線圈帶電吸合，1#潛水泵運轉(zhuǎn)，向曝氣水箱內(nèi)注水。SA1處于手動位置時，A相電源接1#潛水泵手動開關SA2-3，因2#潛水泵啟停控制采用2#水泵房水泵控制電源，兩泵房潛水泵電源不能合用一個電源，所以增加聯(lián)動開關SA1和SA2進行有效隔離。

在QF2空開后端，A相電源接氣泵交流接觸器KM2線圈氣泵控制開關SA0 1.3-4（手動位置）電源零線；氣泵工作，將產(chǎn)生的氣體通過管道送入曝氣水箱中，曝氣水箱具有貯存井水，對后續(xù)用水量起到緩解的作用，曝氣是對井水進行前期處理，改善供水水質(zhì)，使之達到要求。除鐵錳過濾器是利用濾料表面活性濾膜的催化作用，當曝氣含氧水流經(jīng)過砂濾層時，由于濾料的接觸催化作用，水中的鐵、錳離子開始氧化，使水中的鐵錳離子在濾料表面形成含有結(jié)晶水的活性氧化膜，依靠物理截留吸附作用去除。曝氣除鐵是向水中充氧使二價的重碳酸亞鐵氧化成三價的氫氧化鐵，其反應式為：。

SA0處于自動位置時，A相電源KM2線圈SA0 1.3-21#潛水泵KM1常開接點一端控制線2#潛水泵KM常開接點一端；2#潛水泵KM常開接點另一端控制線1#潛水泵KM1常開接點另一端電源零線；實現(xiàn)1#潛水泵和2#潛水泵工作時，氣泵就立即啟動，對曝氣水箱進行曝氣。

運行狀態(tài)及故障指示電路：

KM1輔助常開接點閉合，HL1指示燈亮，指示1#潛水泵工作；KM1輔助常閉接點閉合，KM2輔助常開接點閉合，相當于KM輔助常開接點閉合，HL2指示燈亮，指示2#潛水泵工作；KA1常閉接點閉合，HL3指示燈亮，指示1#井內(nèi)缺水；FR1常開接點閉合，HL4指示燈亮，指示1#潛水泵電動機過載；KM2輔助常開接點閉合，HL5指示燈亮，指示氣泵工作。

（2）2#水泵房潛水泵控制柜：QF空開后端接XJ斷相與相序保護繼電器，C相電源F保險SA本地啟停開關KM交流接觸器線圈控制線1#水泵房潛水泵控制柜RT 3-4常開觸點控制線2#水泵房潛水泵控制柜控制線1#水泵房曝氣水箱浮球開關（高停低啟）控制線FR常閉接點控制線XJ 5-6常開接點中間繼電器KA常開接點電源零線。

運行狀態(tài)及故障指示電路：

KM輔助常開接點閉合，HL1指示燈亮，指示2#潛水泵工作；XJ7-8常閉接點閉合，HL2指示燈亮，指示三相電源缺相或反相；KA常閉接點閉合，HL3指示燈亮，指示2#井內(nèi)缺水；FR常開接點閉合，HL4指示燈亮，指示2#潛水泵電動機過載。

（3）自動/手動啟動2#潛水泵：

①自動啟動：RT預設時間到，RT8-6常閉接點斷開，KM1線圈失電釋放，1#潛水泵停轉(zhuǎn)，停止向曝氣水箱注水；RT 3-4常開接點吸合，經(jīng)兩條控制線接入2#水泵房潛水泵控制電路中，使C相電源F保險SA啟停開關KM交流接觸器線圈控制線1#水泵房潛水泵控制柜RT3-4常開接點控制線2#水泵房潛水泵控制柜控制線1#水泵房曝氣水箱浮球開關（高停低啟）控制線FR常閉接點控制線XJ 5-6常開接點中間繼電器KA常開接點電源零線，若上述保護正常及曝氣水箱缺水時，KM2得電吸合，2#潛水泵運轉(zhuǎn)。

②手動啟動：SA1開關置于手動位置，1#潛水泵控制A相電源經(jīng)SA1 1.3-4接到SA2 3上，2#潛水泵控制C相電源經(jīng)SA1 7-8接到SA2 1上。如果選擇1#潛水泵，SA2置于1#潛水泵位置，SA2 3-4接通，KM1線圈得電，1#潛水泵工作；選擇2#潛水泵，SA2置于2#潛水泵位置，SA2 1-2接通，KM線圈得電，2#潛水泵工作。

2.2 除鐵錳過濾設備工作原理

通過市場考察除鐵錳設備，根據(jù)臺區(qū)實際用水量最大5m3/H，決定采用5m3/H除鐵錳過濾系統(tǒng)，系統(tǒng)出水水質(zhì)可達到我國生活飲用水衛(wèi)生標準鐵含量

除鐵錳過濾設備工作流程：1#、2#井水定時交替送到曝氣水箱中，增壓水泵控制箱控制1#、2#增壓水泵（型號SGL40-160三相電動機功率2.2kW、揚程32米、流量6.3m3/H）定時交替運行，為除鐵錳過濾系統(tǒng)提供流量及壓力；增壓水泵啟動需滿足兩個條件：一是存水箱中的水低于最低水位時，即浮球開關接點導通；二是曝氣水箱中的水在最高水位時，浮球開關接點導通。除鐵錳濾罐內(nèi)裝有質(zhì)量優(yōu)良、晶粒致密、機械強度大、化學活性強、不易破碎、不溶于水的天然錳礦砂，具有最強的截污能力、最大的氧化催化作用和最小的反沖洗流失率，用于降低含氧井水的鐵、錳離子。多路閥頭采用微電腦控制，人為設置定時，進行正沖和反沖，使除鐵錳濾罐保持最佳狀況；除鐵、錳過濾后的水再經(jīng)過精密過濾器進一步過濾，濾除處理后流失的濾料或未過濾除掉的大于5μm的污染物顆粒，再經(jīng)紫外線殺菌器進行殺菌后，變成凈水后送入存水箱，再通過恒壓變頻供水系統(tǒng)將水供給臺區(qū)。

2.3 原水增壓水泵啟動控制電路

為保障除鐵錳系統(tǒng)可靠運行，兩臺增壓水泵采用多種保護措施，可進行手動/自動切換控制。圖3所示增壓水泵控制原理圖。

增壓水泵控制柜原理：

（1）主電路：三相交流電源經(jīng)過QF1空開分為兩路供電，一路接1#水泵交流接觸器KM1熱繼電器FR11#水泵電動機；另一路接2#水泵交流接觸器KM2熱繼電器FR22#水泵電動機。

（2）控制電路：QF1空開后端接XJ斷相與相序保護繼電器，C相電源F保險（自動/手動）開關SA1 1.3，SA1開關處于自動位置時，SA1 1.3-2接通，HL1（自動）指示燈與零線構成回路發(fā)光，C相電源接延時繼電器RT-1，RT-2接零線，RT帶電計時工作（預設720分鐘），同時SA1 5-6接通，使C相電源RT3-5常閉接點2#泵KM2常閉接點1#泵KM1線圈FR1常閉接點曝氣水箱浮球開關（高啟低停）存水箱浮球開關（高停低啟）缺相保護器XJ常閉接點電源零線；若FR1熱繼電器保護正常、曝氣水箱不缺水、存水箱缺水時，KM1得電吸合，1#泵運轉(zhuǎn)。當RT預設時間到時，RT3-5常閉接點斷開，KM1線圈失電釋放，1#泵停轉(zhuǎn)；RT3-4常開接點吸合，C相電源RT3-41#泵KM1常閉接點2#泵KM2線圈FR2常閉接點曝氣水箱浮球開關（高啟低停）存水箱浮球開關（高停低啟）缺相保護器XJ 5-6常開接點電源零線；若FR2熱繼電器保護正常、曝氣水箱不缺水、存水箱缺水時，KM2得電吸合，2#泵運轉(zhuǎn)。

SA1開關處于手動位置時，HL2（手動）指示燈與零線構成回路發(fā)光，C相電源接到SA2（1#/2#）開關公共端，SA2開關置于1#泵位置，KM1得電吸合，1#泵運轉(zhuǎn)；置于2#泵位置，KM2得電吸合，2#泵運轉(zhuǎn)。不論在自動還是手動方式下，KM1帶電吸合，1#水泵指示燈HL3發(fā)光；KM2帶電吸合，2#水泵指示燈HL4發(fā)光。

2.4 恒壓供水系統(tǒng)控制

根據(jù)臺區(qū)用戶實際需求和維護便利設計恒壓變頻供水控制系統(tǒng)，采用微機供水控制器作主控單元，與遠傳壓力表、交流接觸器、轉(zhuǎn)換開關、熱繼電器、中間繼電器、變頻器等部件組成恒壓變頻供水控制系統(tǒng)。遠傳壓力表安裝在水泵出水管上，實時顯示當前水壓，反饋輸出相應電信號送至微機供水控制器，控制變頻器的輸出。

恒壓變頻控制供水系統(tǒng)具有自動化程度高，停電或停水自動停機，來電來水自動開機。根據(jù)用水量，自動調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，無需人工操作。定時換泵，當1#泵工作時間達到設定值后，控制器自動停止1#泵，啟動2#泵，保證兩臺水泵運行時間均等，延長電動機和水泵使用壽命。具有手動/自動兩種工作方式，操作簡單，實用性強，確保臺區(qū)供水連續(xù)性。

3.結(jié)束語

實現(xiàn)兩水泵房潛水泵定時交替對曝氣水箱供水，共用一套除鐵錳過濾系統(tǒng)，實現(xiàn)設備24小時無人值守供水，確保臺區(qū)用水的連續(xù)性及保障職工身體健康。該系統(tǒng)采用缺相、反相保護、缺水保護、過載保護等功能，設備運行穩(wěn)定可靠，使用和維護方便。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準.生活飲用水衛(wèi)生標準. GB 5749-2006.

篇2

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。依據(jù)能力目標的不同，可以劃分不同的任務類型，并據(jù)此確定任務目標，設計任務結(jié)構。

關鍵詞：模擬電路電路設計教學模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應用領域。但是現(xiàn)實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業(yè)的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術還是專業(yè)能力結(jié)構而言，模擬電子技術都處于較為底層的位置，通過該課程的學習獲取的知識、經(jīng)驗、工程技術方法是順利學習上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎。

模擬電路是教學難度相對較大的課程。其學習的困難性在于，學生是第一次接觸以半導體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學工具又較為復雜；模擬電路的工程技術方法很難實現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗知識解決問題。

電路設計是電子技術人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設計過程相當完整地體現(xiàn)了模擬電路技術應用能力的內(nèi)容和要求。構建基于模擬電路設計的學習任務，依據(jù)設計工作過程組織教學活動，能夠較好地實現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術應用能力的教學目標。

1、工作過程、能力與任務類型

一個較完整的電子系統(tǒng)電路設計的工作過程，包括：技術指標分析，方案設計，單元電路設計與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設計工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設計過程必須具備的、應由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。因此模擬電路課程的學習任務有4種類型：識讀電原理圖和技術資料、單元電路設計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設計文件。

單元電路設計與電路綜合是基本任務，它引領其它類型任務和整個項目的實施完成。

不同類型的任務可以根據(jù)設計任務的需要和本身的復雜程度，作為單獨的任務存在，與相關的設計任務共同組成學習項目，也可以作為完成設計的準備知識存在于設計任務之中。例如，反饋放大器設計可以作為一個學習項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設計3個關聯(lián)的任務組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術文件是基本能力。電路設計，特別是在原理設計和電路結(jié)構設計時，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進和重新組合，這種改進和組合需要閱讀已有的設計資料，借鑒他人的技術經(jīng)驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應用電路。識讀電原理圖和技術文件對于形成和提高電路設計能力具有基礎性的意義。

目前，電子電路計算機輔助設計（EDA）包括電子工程設計的全過程，例如系統(tǒng)結(jié)構模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術人員必須具備的專業(yè)技術能力之一。在模擬電路課程的學習任務中，主要是指應用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設計文件等工作。

在電路設計的實際工作過程中，編寫設計文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設計文件，無法進行初步設計完成以后的后繼工作。對于學習任務而言，編寫設計文件，是一個總結(jié)和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設計文件也是判斷和評價項目或任務完成情況的重要依據(jù)。

2、任務目標

(1)電路識讀任務，是對針對設計任務收集技術資料（主要是可供設計參考的電路）并進行分析，屬于電路設計的準備工作，任務的目的是為完成設計任務建立必要的知識儲備。大致分為互相關聯(lián)的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術指標。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎，作為專業(yè)入門課程，對此應該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術指標。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構成，功能單一的單元電路也可以進一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎。3)指出電路的結(jié)構特點，估算分析電路技術指標。分析電路形式與結(jié)構，可以得出電路大致的技術性能指標，定性判斷元器件參數(shù)對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結(jié)構的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設計任務目標包括典型單元電路設計與電子線路綜合設計，在定性分析的基礎上實現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設計。依據(jù)設計工作過程，可以分解為以下階段目標。1)正確理解任務要求，分析各項技術指標的含義。仔細研究任務的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術指標的含義，分析實現(xiàn)任務要求的技術途徑，這是完成設計的前提條件。2)設計總體框圖，分配技術指標。參考與任務相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術指標要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務，實現(xiàn)的方案可以有多個，應具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯(lián)系的模塊，將技術指標和功能分配給各個模塊。3)單元電路設計。依據(jù)模塊的功能和技術指標要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構，計算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進行多次調(diào)整才能達到技術指標要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標，直至滿足技術指標要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術指標。在單元電路完成逐步設計的基礎上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術指標達到設計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現(xiàn)。

(3)仿真測試調(diào)整任務的目標是在電子電路設計過程中實現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個方面。[3]1)驗證電路方案設計的正確性。當要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，進而對構成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構進行模擬分析，以判斷電路結(jié)構設計的正確性及性能指標的可實現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結(jié)構以及適當?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)電路的優(yōu)化設計。3)實現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設計過程中大量的工作是元器件參數(shù)計算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設計工作的效率。4)技術文件編寫要求在完成電路設計的同時編寫盡可能詳細的符合工程標準的技術文件，包括方案設計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術說明、元器件參數(shù)計算、技術指標與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務結(jié)構及實施

一個典型的電路設計任務由工程背景描述、任務要求、基礎知識學習、設計方法與步驟、電路設計等學習單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應用背景、技術發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實質(zhì)是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關于學習目標的問題。

3.2 任務要求

設計任務必須具備明確的工程應用背景，必須提出具體的設計要求（技術指標）。例如交流放大器設計任務，應明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術指標。提出任務要求，應依據(jù)由淺入深循序漸進的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個技術指標開始，逐步增加技術指標數(shù)量，提高設計難度。

3.3基礎知識學習

基礎知識學習包括任務分析、相關理論知識學習、參考方案與參考電路分析及相應的基礎練習等。基礎知識的學習包括理論知識、技術知識、經(jīng)驗知識和經(jīng)驗技能的學習。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關鍵的作用。在工程實踐中學習和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應該以實現(xiàn)電路設計任務為依據(jù)，確定理論知識的學習內(nèi)容和學習深度，力求將理論與實踐、數(shù)學方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來。

提供設計參考的電路必須是工程電路，但學習是一個循序漸進的過程，基礎知識的學習會使用原理電路為學習對象，原理電路不能僅有電路結(jié)構和元器件標號，也要標注元器件主要參數(shù)，使學生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學生是十分重要的。

3.4設計方法與步驟

不同功能和結(jié)構的電路，具體的設計內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術要求不同，設計時考慮的重點、設計依據(jù)、電路結(jié)構等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個設計過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設計步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結(jié)構，計算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎之上。

3.5 電路設計

這是學生在相對獨立的情況下，完成電路設計的過程。盡量采用與前面4個學習單元及撰寫設計文件交叉進行的方式實施。

不同類型的學習任務，其結(jié)構不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學習任務以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結(jié)合”的方法實現(xiàn)。

4、結(jié)語

電路設計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據(jù)模擬電路原理設計過程構建學習任務，組織和實施教學過程，不僅能夠有效控制理論知識學習深度，促使學生較為自主地獲取經(jīng)驗知識，并在獲取知識的同時實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)換為技術應用能力，更有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學生模擬電路技術應用能力的教學目標。

參考文獻

[1] Sergio Franco.基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計[M].西安交通大學出版社,2009.

[2] 謝自美 等.電子線路綜合設計[M].華中科技大學出版社,2006.

[3] 趙世強 等. 電子電路EDA技術[M].西安電子科技大學出版社,2000.

[4] M.Herpy.模擬集成電路[M].高等教育出版社,1984.

篇3

集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式，可以使相關領域的學生真正實現(xiàn)學有所用，不僅學習了集成電路設計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學習的興趣。集成電路設計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統(tǒng)的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展，可以在保證教學大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容，使學生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐，對學校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學生；對學生而言，可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學生的晉升、發(fā)展提供支持。學生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結(jié)報告，這也為學生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎。

2研究型實踐教學模式的具體實施

2.1課程結(jié)構優(yōu)化

指導學生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內(nèi)容進行適當調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學生的主動性。

2.2采用課堂討論進行專題研討的教學方法

在研究型實踐教學模式中，師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設計，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

2.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理，鼓勵學生從圖書館、書店、網(wǎng)絡等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導學生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。

2.4指導學生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學過程中，指導學生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構，做到綱舉目張；會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論，由學生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

2.5鼓勵學生參與課題研究

為調(diào)動學生參與科研創(chuàng)新活動的積極性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提高學生實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學生參加老師的課題，鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

3研究型實踐教學模式對教師和學生的要求

3.1研究型實踐教學模式對教師的要求

研究型實踐教學模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎知識和內(nèi)在結(jié)構，還要掌握與課程相關的專業(yè)基礎知識和實踐的基本技能；二是要掌握學科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

3.2研究型實踐教學模式對學生的要求

篇4

關鍵詞：集成電路專業(yè)；實踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關系到國家經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和國家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)。《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向之一。

信息技術產(chǎn)業(yè)的特點決定了集成電路專業(yè)的畢業(yè)生應該具有很高的工程素質(zhì)和實踐能力。然而，目前很多應屆畢業(yè)生實踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業(yè)實踐教學的重視程度不夠，技能培養(yǎng)目標和內(nèi)容不明確，導致培養(yǎng)學生實踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強集成電路專業(yè)對學生實踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的目標

集成電路專業(yè)是一門多學科交叉、高技術密集的學科，工程性和實踐性非常強。其人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號處理和計算機等相關基礎知識，以及集成電路制造的整個工藝流程，掌握集成電路設計基本理論和基本設計方法，掌握常用集成電路設計軟件工具，具有集成電路設計、驗證、測試及電子系統(tǒng)開發(fā)能力，能夠從事相關領域前沿技術工作的應用型高級技術人才。

根據(jù)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標，我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(yè)能力為：模擬集成電路設計、數(shù)字集成電路設計、射頻集成電路設計以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)四個方面。圍繞這四個方面的核心能力，集成電路專業(yè)人才實踐技能培養(yǎng)的主要目標應確定為：掌握常用集成電路設計軟件工具，具備模擬集成電路設計能力、數(shù)字集成電路設計能力、射頻集成電路設計能力、集成電路版圖設計能力以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力。

二、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線路應用模塊。主要培養(yǎng)學生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號處理等方面的應用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實驗、數(shù)字電路實驗以及電路分析實驗等。

2.嵌入式系統(tǒng)設計模塊。主要培養(yǎng)學生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應用領域的前沿知識，具備能夠從事面向應用的嵌入式系統(tǒng)設計能力。其課程主要有C語言程序設計、單片機原理、單片機實訓、傳感器原理、傳感器接口電路設計、FPGA原理與應用及SOPC系統(tǒng)設計等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學生熟悉半導體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設計能力。其課程主要包含半導體物理、半導體材料、集成電路專業(yè)實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設計等。

4.模擬集成電路設計模塊。主要培養(yǎng)學生掌握CMOS模擬集成電路設計原理與設計方法，熟悉模擬集成電路設計流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導體物理、CMOS模擬集成電路設計、集成電路CAD設計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設計方法和混合集成電路設計等。此外，還包括Synopsis認證培訓相關課程。

5.數(shù)字集成電路設計模塊。主要培養(yǎng)學生掌握數(shù)字集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設計的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設計、硬件描述語言、VLSI測試技術、ASIC設計綜合和時序分析等。

6.射頻集成電路設計模塊。主要培養(yǎng)學生掌握射頻集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設計、電磁場技術、電磁場與

天線和通訊原理等。

在實踐教學內(nèi)容的設置、安排上要符合認識規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學生的理論知識基礎與基本技能的訓練，既要有利于啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維與意識，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新進取的科學精神，有利于激發(fā)學生的學習興趣，又要保證基礎，注重發(fā)揮學生主觀能動性，強化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專業(yè)的實驗教學安排上，應減少緊隨理論課開設的驗證性實驗內(nèi)容比例，增加綜合設計型和研究創(chuàng)新型實驗的內(nèi)容，使學有余力的學生能發(fā)揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實驗教學條件，提高實驗教學效果。學校應抓住教育部本科教學水平評估的機會，加大對實驗室建設的經(jīng)費投入，加大實驗室軟、硬件建設力度。同時加強實驗室制度建設，制訂修改實驗教學文件，修訂完善實驗教學大綱，加強對實驗教學的管理和指導。

2.改進實驗教學方法，豐富實驗教學手段。應以學生為主體，以教師為主導，積極改進實驗教學方法，科學安排課程實驗，合理設計實驗內(nèi)容，給學生充分的自由空間，引導學生獨立思考應該怎樣做，使實驗成為可以激發(fā)學生理論聯(lián)系實際的結(jié)合點，為學生創(chuàng)新提供條件。應注重利用多媒體技術來豐富和優(yōu)化實驗教學手段，如借助實驗輔助教學平臺，利用仿真技術，加強新技術在實驗中的應用，使學生增加對實驗的興趣。

3.加強師資隊伍建設，確保實驗教學質(zhì)量。高水平的實驗師資隊伍，是確保實驗教學質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關鍵。應制定完善的有利于實驗師資隊伍建設的制度，對實驗師資隊伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構、學歷結(jié)構和職稱結(jié)構進行規(guī)劃，從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜，保證實驗師資隊伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實習基地建設，增加就業(yè)競爭能力。開展校內(nèi)外實習是提高學生實踐技能的重要手段。

實習基地是學生獲取科學知識、提高實踐技能的重要場所，對集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學校應積極聯(lián)系那些具有一定實力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè)，給能夠提供實習場所并愿意支持學校完成實習任務的單位掛實習基地牌匾。另外，可以把企業(yè)請進來，聯(lián)合構建集成電路專業(yè)校內(nèi)實踐基地，把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來，實現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無縫聯(lián)接。

5.重視畢業(yè)設計，全面提升學生的綜合應用能力。畢業(yè)設計是集成電路專業(yè)教學中最重要的一個綜合性實踐教學環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設計工作一般都被安排在最后一個學期，此時學生面臨找工作和準備考研復試的問題，畢業(yè)設計的時間和質(zhì)量有時很難保證。為了進一步加強實踐環(huán)節(jié)的教學，應讓學生從大學四年級上半學期就開始畢業(yè)設計，因為那時學生已經(jīng)完成基礎課程和專業(yè)基礎課程的學習，部分完成專業(yè)課程的學習，而專業(yè)課教師往往就是學生畢業(yè)設計的指導教師，在此時進行畢業(yè)設計，一方面可以和專業(yè)課學習緊密結(jié)合起來，另一方面便于指導教師加強對學生的教育和督促。

選題是畢業(yè)設計中非常關鍵的環(huán)節(jié)，通過選題來確定畢業(yè)設計的方向和主要內(nèi)容，是做好畢業(yè)設計的基礎，決定著畢業(yè)設計的效果。因此教師對畢業(yè)設計的指導應從幫助學生選好設計題目開始。集成電路專業(yè)畢業(yè)設計的選題要符合本學科研究和發(fā)展的方向，在選題過程中要注重培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力。在畢業(yè)設計的過程中，可以讓學生們適當?shù)貐⑴c教師的科研活動，以激發(fā)其專業(yè)課學習的熱情，在科研實踐中發(fā)揮和鞏固專業(yè)知識，提高實踐能力。

6.全面考核評價，科學檢驗技能培養(yǎng)的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓效果的重要手段。相比理論教學的考核，實踐教學的考核標準不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實踐教學的考核，影響了實踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學生的實踐技能培養(yǎng)貫穿于大學四年，每個培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應進行科學的考核，既要加強實驗教學的考核，也要加強畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)的考核。

對實驗教學考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學進行過程中進行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對學生在實驗過程中的操作表現(xiàn)、學術態(tài)度以及參與程度等進行評價；事后考核是指實驗結(jié)束后要對學生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構成實驗課考核成績，并于期末計入課程總成績。這樣做使得學生對實驗課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實驗課效果。此外，還可將學生結(jié)合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。

7.借助學科競賽，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設計的、以學生為參賽主體的比賽。學科競賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學或新技術應用的基礎上，以競賽的方式培養(yǎng)學生的綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并增強學生的學習興趣及研究的主動性，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。

在參加競賽的整個過程中，學生不僅需要對學習過的若干門專業(yè)課程進行回顧，靈活運用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設計思想和解決問題的辦法，既檢驗了學生的專業(yè)知識，又促使學生主動地學習，最終使學生的動手能力、自學能力、科學思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學生在參賽過程中運用所學知識的能力，認真總結(jié)參賽經(jīng)驗，分析由此暴露出的相關教學環(huán)節(jié)的問題和不足，能夠相應地改進教學方法與內(nèi)容，有利于提高技能教學的有效性。

此外，還應鼓勵學生積極申報校內(nèi)的創(chuàng)新實驗室項目和實驗室開放基金項目，通過這些項目的研究可以極大地提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]袁穎，等.依托專業(yè)特色，培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J]. 電子世界，2012（1）.

[2]袁穎，等.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J]. 實驗技術與管理，2009（6）.

[3]李山，等.以新理念完善工程應用型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式[J]. 高教研究與實踐，2011（1）.

[4]劉勝輝，等.集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系研究與實踐[J]. 計算機教育，2008（22）.

篇5

關鍵詞：電子設計；教學改革；大學生創(chuàng)新；考核機制；微課程

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0126-03

Teaching Reform and Exploration of Electronic Design Course

MA Hong-xing， FAN Rong， ZANG Ling， DING Li-ming

（Beifang University of Nationalities，Yinchuan 750021，China）

Abstract：Electronic design course plays an important role in electronic information engineering， information engineering， automation and other professional， as well as the design and completion of electronic innovative projects of university students. Faced with the problems in the teaching process of electronic design， we have carried out reform and exploration in the teaching content， the arrangement of class hours and the examination system. These reforms make the course and the circuit， electronic circuits， digital circuits， SCM and other courses of theoretical teaching， and college students to declare the project and the completion of the project is more closely linked. From the view of the teaching effect， the electronic design courses after rescheduled not only promotes the related courses of study， but also helps the students' practical ability， innovation ability.

Key words： electronic design； teaching reform； college students' innovation； examination system； micro curriculum

1 引言

電子設計課程是電子信息工程、信息工程、電氣工程及其自動化、自動化、測控等專業(yè)的一門必修專業(yè)課程，通過該課程的學習，學生可對電路、數(shù)字電路、模擬電路等課程的理論深入學習和強化，培養(yǎng)出學生電路設計中的分析能力和解決問題能力；同時，對諸如單片機、微機原理等其它后續(xù)專業(yè)課程的學習打下扎實的實踐基礎；另外，也是相關專業(yè)大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中不可或缺的一門承上啟下的課程，是學生由理論過渡到實踐，再到創(chuàng)新的課程，可促進大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高；也為相關專業(yè)的學生從事電子系統(tǒng)設計和開發(fā)應用打下堅實的基礎[1-5]。

2 當前電子設計課程教學存在問題

目前，電子設計課程中存在著諸如課程銜接不夠，或者重復教學，或者滯后于實際需要等諸多問題，歸納起來，主要有下面這些方面。

第一，為了提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的動手能力與創(chuàng)新能力，學院在電路、電子線路、數(shù)字電路的實踐教學中安排有大量的實驗器材、也投入了很多人力和物力，也曾在數(shù)字電路中做過相關改革，如在數(shù)字電路實驗課程中加入電子作品制作等，但因諸如經(jīng)費問題、課時問題、學生不易理解和掌握等問題而未堅持下來；電路與模擬電路的相關實驗，因其特殊性，只能在實驗室環(huán)境中進行相關實驗，無法很好地加以拓展。

第二，電子設計課程在培養(yǎng)方案中是安排在大二第二學期和大三第一學期，此時學生已經(jīng)將電路、電子線路、數(shù)字電路等相關課程修完，初步具備了電路設計的基本知識，但是學生在學習這些課程的時候，由于受課時限制等原因，這些課程基本上都屬于理論教學，學生設計與仿真電路的環(huán)節(jié)很少，或者幾乎沒有。因此，在電子設計課程教學過程中，還要花費較多的學時做一些基本電路的仿真，但由于這些課程開設有前有后，在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)學生已經(jīng)對自己所學的電路、電子線路、數(shù)字電路等課程的內(nèi)容有所遺忘，再次講解又會耽擱教學時間，實際教學效果不好。

第三，學校在大二已經(jīng)開展大學生創(chuàng)新項目申報工作，由于學生在申報之前接觸的電子基礎知識的欠缺及電子作品制作流程的不了解，學生比較困惑于創(chuàng)新項目的申報與完成，最終導致學生所申報的創(chuàng)新項目題目要么比較簡單，要么比較難于實現(xiàn)，要么不切實際，嚴重影響了大學生創(chuàng)新的積極性，導致創(chuàng)新項目質(zhì)量不高，創(chuàng)新力度不夠，學校陷入投入經(jīng)費雖然大，產(chǎn)出卻很小的困境。

3 電子設計課程教學改革

O置電子設計課程的目標是使學生在學習電路、電子線路、數(shù)字電路的基礎上，掌握電子電路系統(tǒng)的分析與設計的方法和流程，熟悉現(xiàn)代電路系統(tǒng)設計過程中常用的輔助工具及其使用方法，培養(yǎng)學生電子電路系統(tǒng)的設計能力和創(chuàng)新意識，促進大學生電子類創(chuàng)新項目的申報、制作和完成，提高大學生的創(chuàng)新能力。因此，要根據(jù)電子設計課程的目標，在其課時安排、授課內(nèi)容、考核機制、教學模式等方面進行改革與探索。

3.1 課時安排

目前，電子設計課程教學課時為32個課時，涉及的內(nèi)容有兩大塊，第一為電子電路的仿真，包括電路、模擬電路、數(shù)字電路、單片機電路及綜合電路的設計與仿真；第二為電路板的制作。

但在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，在做電路、模擬電路、數(shù)字電路時，由于電子設計課程安排在電路、模擬電路、數(shù)字電路之后，學生在設計與仿真電路時，已對原理不甚清楚，特別是綜合電路設計時，電路設計原理掌握不到位，電子設計課程的任課老師還得安排一些課時來使學生繼續(xù)學習電路方面的基礎知識，嚴重影響電子設計課程的教學任務，達不到學生在電路設計方面技能的提高，實際教學效果不是很好。另外，電子設計課程最終要鍛煉學生的電路設計能力，因而在實際教學過程中會加入一些綜合電路的設計，由于課時及經(jīng)費問題，都流于電子設計軟件中電路的仿真與PCB制作，并有形成實物，也與大學生創(chuàng)新項目關系不大。

由此可見，電子設計課程一方面要達到教學目的，提高教學質(zhì)量；另一方面要與大學生電子創(chuàng)新項目的完成相輔相成。因此，可將電子設計課程的內(nèi)容分解為多個部分，將每一部分都嵌入到相關課程中，如表1所示。

這些課時安排也不要絕對，可根據(jù)實際需要來適當調(diào)整，但實際教學中，最終的電子設計課時不能少于14學時，否則達不到教學目的。

3.2教學內(nèi)容

由于電子設計課程更加側(cè)重于電路的設計與仿真，注重實踐，因而實際電路設計與理論有些出入，可由于電子設計的基礎內(nèi)容為電路、電子線路、數(shù)字電路，這些課程教學過程中由于理論授課課時緊張，而實驗又以最基本的實驗為主，不會或者很少加入電路設計與仿真，致使學生基本處于電路的理論分析階段，對電路的設計與仿真理解與掌握不夠，因此在電子課程教學過程中又要花費大量的課時來對電路、電子線路、數(shù)字電路中的一些基礎電路再次進行仿真，最終影響電子設計課程的其它內(nèi)容教學。

授人以魚，不如授人以漁，針對這種情況，在實際教學中，我們對其內(nèi)容進行下面的修改。

第一，結(jié)合表1中的課時安排，我們對電子設計課程的相關內(nèi)容做了相應調(diào)整，將基礎電路的設計與仿真嵌入到相關課程的理論教學中，使得學生在理論學習的教程中，注重實際電路的設計與仿真，從而將電子設計課程的基礎電路設計與仿真溶入到其它課程的理論教學中，使得學生理論與實踐學習同時進行，并使電路仿真來促進各門課程的理論學習是，從而達到實踐與理論相互促進，學生的電路設計與仿真不在囿于課時限制，變成一種自主學習行為。

第二，根據(jù)第3學期的大學生創(chuàng)新項目申報工作，在實際教學內(nèi)容中加入創(chuàng)新項目申報講座內(nèi)容，重點講解如何進行創(chuàng)新項目的選題，申報，注意事項及電子作品制作流程。通過這樣的講座形式，使得學生知道在后續(xù)課程中會有相關課程來引導創(chuàng)新項目的完成工作，不在困惑于創(chuàng)新項目的申報，從而選題更合理，申報更有目的性，創(chuàng)新質(zhì)量更高。

第三，電子設計課程中，增加綜合電路的設計與仿真制作。該項內(nèi)容重點圍繞學生的創(chuàng)新項目，包括電路的設計、仿真、PCB制作、電子作品實物等。

通過教學內(nèi)容的改革，使得電子設計課程教學不再是因教學而教學，更注重于實際、并將所學課程前后連貫起來。通過這樣的教學，使得學生學以致用，提高了學生的學習積極性。

3.3考核機制

原有電子設計課程的考核以課堂考勤及期末課堂考試為主，不注重學生的學習過程。考核機制改革后，更注重學生的學習過程，過程分值參見表1所示，其各分值又根據(jù)情況細化，如表2所示。

通過考核機制改革，學生的學習成績?nèi)Q于整個課程的學習態(tài)度及學習過程，考核方式由最終的考試為主，轉(zhuǎn)向?qū)W習過程考核，杜絕了一部分學生臨陣磨刀的作法，在一定程度了更體現(xiàn)出了以人為本的思想，使得考核更為客觀，公平。

4 課程改革效果及不足

通過上述教學改革，選取兩個行政班進行電子教學改革實驗，一個班為普通教學班，一個班為改革班，教學效果如表3所示。

通過上表，可以看到，普通教學班在電路、電子線路、數(shù)字電路等課程的教學過程中，成績平均分要低于改革班，究其原因是，在這些課程的學習教程中，由于加入了仿真實驗課時，促進了學生的學習興趣，一部分學生會額外增加學習時間，理論與實踐相互促進。更為關鍵的一點是，在大學生創(chuàng)新項目的申報工作中，學生的創(chuàng)新項目題目難度適中，并且都能完成最基本的功能，幾乎沒有撤項的情況出現(xiàn)，而在普通班的創(chuàng)新項目完成度不是太好，有部分項目完成不了，需要撤項。

5 結(jié)論

電子設計課程在電子信息及其相關專業(yè)中扮演著重要的角色，更在大學生電子類創(chuàng)新項目的完成中起著重要的作用。面對電子設計課程實際教學過程中存在的問題，在教學內(nèi)容、課時安排及考核機制方面進行了改革與探索，使得電子設計課程的教學過程與電路、電子線路、數(shù)字電路、單片機等課程的理論教學相結(jié)合，并且與大學生創(chuàng)新項目的申報與完成的聯(lián)系更為緊密，有助于大學生的實踐能力，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 劉穎，侯建軍，黃亮.“電子技術課程設計”精品課程建設與改革實踐[J].電氣電子教學學報，2008.30（2）：3-4.

[2] 楊志忠.電子技術課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3] 王波，張巖，王美玲，等.電子技術課程設計教學改革的探索[J].實驗室研究與探索，2013（10）：380-382.

篇6

關鍵詞：教學改革 實踐教學 VHDL語言

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0117-02

VHDL語言[1-2]（VHDL，VHSIC （Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language）是一種標準的數(shù)字系統(tǒng)硬件電路設計語言，于1983年由美國國防部（DOD） 為實現(xiàn)其高速集成電路計劃發(fā)起創(chuàng)建的一種高速集成電路硬件描述語言，其目的是為了給數(shù)字電路的描述與模擬提供一個基本的標準。VHDL語言在1985年完成第一版，1987年成為IEEE標準（IEEE STD1076-1987），1993年增修為（IEEE STD1076-1993）標準。VHDL語言為高級硬件行為描述型語言，為所有可編程邏輯器件廠商（如Xilinx和Altera公司等）所支持，已成為電路設計人員和電子設計工程師必須掌握的工具語言。硬件邏輯設計技術[3]是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)課，該課程包括課堂理論教學和實驗兩個模塊，其特點是軟硬件結(jié)合，該課程的綜合知識面寬及工程實踐性強。電子信息類專業(yè)的學生掌握硬件邏輯設計能力無論是對學生完成畢業(yè)設計或工程創(chuàng)新，還是促進學生就業(yè)都有重要意義。因此，硬件邏輯設計的實踐性教學在電子信息類專業(yè)實踐教學中的地位日益顯著，如何開設好VHDL語言及硬件邏輯設計是當前硬件設計語言課程中的一個非常重要的問題[4-6]。

1 教學目標

《VHDL語言及數(shù)字邏輯設計》課程屬電子信息類專業(yè)技術類選修課，是將控制，仿真與芯片設計相結(jié)合的一門硬件設計語言。通過本課程的學習，使學生通過對VHDL語言及EDA技術的學習和實踐訓練，獲得現(xiàn)代硬件數(shù)字邏輯設計的軟件化設計方法，了解并初步掌握數(shù)字系統(tǒng)硬件電路設計領域的最新技術；通過有針對性、分層次、分階段地實施實踐教學，激發(fā)并調(diào)動學生創(chuàng)造性思維能力，強化學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，為學生在硬件邏輯設計領域的進一步深入探索和進行創(chuàng)新奠定工程基礎，以及應用VHDL及EDA工具開發(fā)設計數(shù)字系統(tǒng)的基本方法及技術，為學生完成畢業(yè)設計及將來的工作等打下扎實的基礎。

另外，本課程的教學難點是，一方面要把握學生的數(shù)字電路基礎水平；另一方面要高度概括VHDL語言的專業(yè)課內(nèi)容，深入淺出，還要照顧到彼此之間的聯(lián)系，尤其是面向應用。因此，首先講清楚確知學習VHDL語言的意義和FPGA的工作原理，并進一步講清VHDL語言的基本結(jié)構和以及VHDL語言中主要描述語句的特點和用途，并設計一些基本邏輯電路實例，目的在于讓學生熟悉VHDL語言的整個過程，能運用VHDL語言編程及進行仿真，并掌握其中的關鍵技術。這樣便于學生進一步學習和理解VHDL語言的應用，增強學生在工作中的競爭能力，達到可以用VHDL語言設計數(shù)字邏輯電路和數(shù)字應用系統(tǒng)，并在CPLD/FPGA可編程邏輯器件上實現(xiàn)自己的設計。

2 教學內(nèi)容

VHDL語言如今已經(jīng)廣泛被應用到FPGA/CPLD和ASIC中的設計。VHDL語言具有很強的電路描述和建模能力，能從多個層次對數(shù)字系統(tǒng)進行建模和描述，從而大大簡化了硬件邏輯設計任務，提高了硬件設計效率和可靠性。而且VHDL語言具有與具體硬件電路無關和與硬件設計平臺無關的特性，并具有良好的電路行為描述的能力，在語言易讀性和層次化結(jié)構化設計方面表現(xiàn)了強大生命力和應用潛力。因此，我們選擇VHDL語言作為這門課的課堂教學內(nèi)容。

《VHDL語言及硬件邏輯電路設計》課程內(nèi)容的主要教學思路是，以VHDL硬件描述語言為硬件設計表達手段，以Xilinx公司的ISE軟件為硬件設計開發(fā)工具，并以FPGA/CPLD可編程邏輯器件開發(fā)系統(tǒng)為教學實踐平臺，來實現(xiàn)學生對數(shù)字電路系統(tǒng)的開發(fā)設計，培養(yǎng)學生自頂而下的層次化設計思想，提高學生應用實踐創(chuàng)新能力。

在教學內(nèi)容上，刪去了一些FPGA/CPLD可編程器件結(jié)構內(nèi)容的過多講解，重點講解VHDL語言內(nèi)容，并利用有限的課時補充了硬件邏輯電路設計方面的一些最新進展，以利于學生開闊視野和提高學習興趣；針對VHDL語言語法豐富的特點，增加了大量課堂實例，并結(jié)合應用對VHDL語言中關鍵要點進行詳細說明，便于學生理解和掌握VHDL課程內(nèi)容；在開發(fā)軟件方面以Xilinx公司的ISE軟件作為平臺，并針對硬件仿真，重點是讓學生學會并熟練掌握用ISE軟件進行數(shù)字系統(tǒng)仿真的基本過程和操作；在實踐訓練方面，精心設計了課堂練習/課后習題和配套實驗，提高學生實踐動手能力，從而達到良好的教學效果。

3 多層次式教學模式

《VHDL語言及硬件邏輯電路設計》課程是一門工程實踐性很強的課程，我們提出以實踐訓練為主，邊學邊練的硬件邏輯設計教學模式，重點加大對學生實踐能力、解決實際問題能力及團體合作精神等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，使“數(shù)字邏輯電路設計實踐教學”在本科培養(yǎng)中發(fā)揮更重要的作用。在教學過程中，提出多層次的實踐教學模式，通過大量的多層次實例教學讓學生主動建構知識、增長技能、發(fā)展能力。

我們將《VHDL語言及硬件邏輯電路設計》課程的實踐教學分為三個層次。

第一層次是課堂實驗教學，這一階段主要培養(yǎng)的是學生的主動學習能力，通過課堂實驗練習使學生掌握和熟練使用開發(fā)工具，具備基本的硬件編程能力。課堂實驗教學是針對教師在講授理論內(nèi)容后，對應設計相應知識內(nèi)容的實驗項目，并編寫課堂實驗指導書。在理論課部分內(nèi)容方面，首先講解VHDL語言的基本單元，如VHDL語言設計的基本單元、構成、子結(jié)構描述（元件說明，元件安裝）等，在VHDL語言的數(shù)據(jù)類型方面，主要講解VHDL語言的客體及分類、整數(shù)類型和數(shù)組類型，表達式與運算符；其次，介紹VHDL語言主要描述語句，如順序描述語句和并發(fā)描述語句；最后介紹基本邏輯電路的設計，如組合邏輯電路的設計，時序電路的設計，存儲器和有限狀態(tài)機設計等。那么針對課程的理論內(nèi)容，設計的實驗主要有：（1）ISE工具的使用；（2）編碼器和譯碼器等組合邏輯電路的設計；（3）有限狀態(tài)機和計數(shù)器等時序電路的設計；（4）RAM和FIFO等存儲器的設計。通過這些基礎知識點的實驗練習，能讓學生較好的熟悉VHDL語言的基礎知識和語句的基本應用，從而較好的掌握VHDL語言中的關鍵內(nèi)容，加深了對VHDL語言知識點的感性認識和全面掌握，達到可以用VHDL語言設計數(shù)字邏輯電路和數(shù)字應用系統(tǒng)。在課堂上通過對算法實例的程序執(zhí)行仿真模擬。

第二個層次是綜合性設計實驗，這一層次的實驗要求學生已經(jīng)掌握基本的VHDL語言知識并能綜合地運用所學內(nèi)容，主要培養(yǎng)學生動手實踐能力、解決實際問題能力及團隊合作能力。綜合性設計實驗以硬件開發(fā)板實驗為主，主要包括跑馬燈、VGA顯示、波形發(fā)生器、通用異步收發(fā)器、SRAM接口設計等題目。在實驗中，教師要求學生每4人為一組進行實踐練習。在實驗過程中，要求學生能上機編寫代碼并調(diào)試VHDL程序，每組學生對實驗過程和實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)，并提交硬件實驗報告。在實驗課中，教師根據(jù)各個小組提交的實驗報告，首先安排各小組進行實踐動手經(jīng)驗交流，然后選擇一些優(yōu)秀小組中的代表上臺做實驗心得匯報，并現(xiàn)場進行問題分析和技術總結(jié)，加深了對VHDL語言中知識點的感性認識和全面掌握。通過這些活動，不但讓學生熟悉了硬件設計的開發(fā)環(huán)境，提高了硬件設計編程技巧，而且還能激勵學生主動學習VHDL語言的興趣，提高學生的分析和解決實際問題的能力，并培養(yǎng)學生團體合作能力。

第三個層次是課程設計實驗，這一階段要求學生獨立完成硬件工程課題的設計與實現(xiàn)，在強調(diào)學生獨立設計實現(xiàn)的同時，更加注重學生綜合能力的培養(yǎng)。課程設計題目采取開放式選題，可由教師提供背景明確和啟發(fā)性強的題目，也可以由學生自主選擇題目并提交相應的課程題目設計目標、任務和方法，經(jīng)教師審核批準后作為課程設計題目。另外學生也可以根據(jù)個人興趣選擇不同類型的課程設計題目后，由學生自行擬定實驗方案，查閱文獻資料和編寫VHDL程序，自主解決實驗問題，并對對實驗結(jié)果進行分析總結(jié)，撰寫課程設計研究報告。通過這些課程設計實驗設計，在培養(yǎng)學生自主學習及主動學習的同時，也鍛煉學生的動手能力和表達能力。

4 結(jié)語

VHDL語言及數(shù)字邏輯設計課程是一門工程實踐性很強的課程，通過有多層次地實施實踐教學，充分發(fā)揮實踐教學的優(yōu)勢，激發(fā)了學生的學習熱情，強化學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，并培養(yǎng)學生獨立思考、自主創(chuàng)新的學習習慣，取得了較好的教學效果。該實踐教學體系遵循人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律，將多層次實驗從簡單到復雜、從基礎實驗練習到綜合創(chuàng)新實驗，貫穿于整個VHDL語言及數(shù)字邏輯設計課程學習過程，使學生在循序漸進的實踐教學過程中成長。

參考文獻

[1] 侯伯亨，顧新.VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設計[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009.

[2] 譚會生，張昌凡，EDA技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.

[3] 曾志廉，何清平，通用FPGA試驗系統(tǒng)的設計與應用[J].計算機信息，2007（11）：234-235.

[4] 葉波，趙倩.“集成電路系統(tǒng)設計”課程教學改革探討[J].中國電力教育，2010（16）：109-110.

篇7

語音信號的抽樣和重構，在理論方面涉及到濾波器的設計和抽樣定理［2，3］，實踐方面涉及到濾波器和抽樣定理的具體實現(xiàn)，還包含模擬電路和數(shù)字電路的基礎知識，是理論和實際緊密結(jié)合的。因此，將其作為電子課程設計的題目，可以使學生充分鞏固和加深理解基礎核心課程的知識，提高自學能力和解決實際問題的能力。本文將其作為“電子線路課程設計”的教學平臺進行構建的。

1語言信號抽樣和重構系統(tǒng)設計

語音信號的抽樣與重構系統(tǒng)是對經(jīng)過抗混疊濾波后的語音信號進行8kHz自然抽樣，然后把抽樣信號進行重構，恢復出原信號，并將信號通過揚聲器輸出。系統(tǒng)構成如圖1所示，包括電源電路、語音信號的輸入電路、抽樣時鐘產(chǎn)生電路、信號抽樣電路、信號重構電路和功率放大電路等。

1)電源電路電源電路可以提供±12V和±5V的直流電源。實現(xiàn)方法是將220V交流電經(jīng)過變壓器和整流橋變成+15V和－15V的直流電［1，2］。先將+15VDC輸入到模塊LM7812和LM7805，轉(zhuǎn)變成為+12VDC和+5VDC輸出;而將－15VDC輸入到LM7912和LM7905，轉(zhuǎn)變成－12VDC和－5VDC輸出。

2)語音信號的輸入電路語音信號的輸入電路包括語音信號的采集和抗混疊濾波。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，設計的抽樣頻率為8kHz。為避免頻譜混疊，對信號要進行抗混疊濾波［4］。因此，將語音信號通過麥克風轉(zhuǎn)換為電信號后，對信號進行放大和濾波。低通濾波器的參數(shù)如下:截止頻率為3400Hz、通帶衰減3dB、阻帶衰減40dB，用濾波器設計軟件Filterlab進行設計［5］。

3)抽樣時鐘產(chǎn)生電路抽樣時鐘產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生8kHz的雙極性方波信號。通過參數(shù)設計，芯片NE555可以用來產(chǎn)生頻率和占空比可變的單極性方波信號。但后續(xù)抽樣電路需要的是雙極性的方波信號，故還需進行極性轉(zhuǎn)換，可以采用運算放大器實現(xiàn)。

4)信號抽樣電路信號抽樣電路的功能是對語音信號進行自然抽樣，可以使用四通道雙向模擬開關芯片CD4066實現(xiàn)。雙極性方波信號接到控制端，控制模擬開關的通斷控制音頻信號的通過，達到抽樣目的。

5)抽樣重構電路抽樣后信號的重構過程，就是一個內(nèi)插過程，是通過低通濾波器實現(xiàn)的。這里的濾波器參數(shù)與抗混疊濾波器參數(shù)相同。

6)功率放大電路功率放大電路的功能是對重構后信號進行功率放大，驅(qū)動揚聲器，核心芯片為LM386。

2課程設計流程安排及要求

第一階段:教師講解設計的整體功能及系統(tǒng)劃分，學生初步了解整個設計的組成和結(jié)構。同時完成學生的分組，二人一組自愿組合，第二階段:學生根據(jù)設計內(nèi)容，查找相關資料，獨立完成電路設計。利用Multisim對各單元電路進行仿真，完成設計報告。設計報告內(nèi)容包括系統(tǒng)概述、單元電路設計、分析和仿真［6］。其設計任務包括:①介紹系統(tǒng)設計的思路與總體方案;②介紹單元電路參數(shù)的選擇和計算;③給出仿真電路圖和仿真結(jié)果;④給出工作分工和元器件明細表;⑤給出引用的參考文獻。第三階段:焊接之前，要求學生畫出布局布線圖，包括元器件在實驗板上的擺放和排列、器件所有管腳之間的連接以及電源和地的安排等。布局布線圖完成后便進行電路的焊接和調(diào)試，最后完成總結(jié)報告。總結(jié)報告包括:①系統(tǒng)功能描述;②各單元電路的調(diào)試和實際改進的電路圖;③系統(tǒng)測試結(jié)果，給出重要測試點的實測波形;④課程收獲和建議。

篇8

關鍵詞：仿真實驗室；Proteus；硬件實驗

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 09-0000-02

1 引言

隨著計算機技術的發(fā)展，仿真虛擬實驗室的綜合運用，社會對學生的綜合素質(zhì)要求也不斷提高，學生需要很強的動手能力和實驗能力[1]。使用Proteus軟件構建硬件仿真虛擬實驗室系統(tǒng)，不僅成本低，而且學生還可以按照自己的思路設計硬件系統(tǒng)，完成大多數(shù)實驗，從而提高學生的積極性和動手能力[2-3]。利用Proteus構建硬件仿真虛擬實驗室，不僅成本低，設備管理和維護簡單，還可以培養(yǎng)學生的動手能力，提高學生的創(chuàng)造性和積極性。

2 虛擬仿真實驗室結(jié)構

2.1 Proteus仿真實驗室概念

所謂虛擬仿真實驗室是指利用計算機仿真技術，在計算機上學習電路、微機原理、嵌入式系統(tǒng)等課程，并進行對應的實驗（設計、仿真、調(diào)試、運行）。以虛擬設備代替實體設備、以軟件代替硬件，就是虛擬仿真實驗室的本質(zhì) [4]。

2.2 Proteus仿真實驗室系統(tǒng)架構

圖1 Proteus虛擬仿真系統(tǒng)架構

如圖1所示基于Proteus的虛擬仿真實驗室的系統(tǒng)架構，該Proteus是建立在計算機網(wǎng)絡平臺上的一個綜合設計實驗系統(tǒng)。本Proteus仿真虛擬系統(tǒng)是一個從概念到產(chǎn)品的完整系統(tǒng)，從圖中可以看出，該仿真系統(tǒng)可以實現(xiàn)原理圖設計、單片機編程、系統(tǒng)仿真、PCB設計。

2.3 計算機網(wǎng)絡平臺

由圖1可以看出，本課題的虛擬仿真實驗室的基礎是計算機網(wǎng)絡平臺，通過該計算機網(wǎng)絡平臺，學校內(nèi)師生可以在任何地點、任何時間對其進行訪問和使用學習。因此，將Proteus仿真系統(tǒng)服務器存放在校內(nèi)的網(wǎng)絡中心，與學校各師生進行網(wǎng)絡連接，可以保證本Proteus仿真系統(tǒng)的開放性，使得學校內(nèi)更多的師生可以使用該平臺，充分發(fā)揮其多學科實驗覆蓋的特性。該計算機網(wǎng)絡平臺的拓撲結(jié)構圖如圖2所示。

圖2 計算機網(wǎng)絡平臺拓撲結(jié)構

2.4 Proteus軟件平臺

Proteus是一種功能強大的電子設計自動化軟件，使用Proteus軟件，可以實現(xiàn)原理圖設計、模擬電路設計、數(shù)字電路設計、MCU混合仿真和PCB系統(tǒng)設計，除此之外，Proteus還可以進行仿真嵌入式系統(tǒng)的實驗，其最大的特點在于Proteus可以提供x86、單片機、ARM等系統(tǒng)的仿真實驗。

2.5 Proteus試驗系統(tǒng)

Proteus是該虛擬仿真實驗室中最核心的一部分，為了增強學生的認知度以及提高學生的動手能力和教師的教學能力，在仿真試驗中，應該首選利用Proteus繪制原理圖、編譯程序。而且在教學試驗中，為了提高教學的說服力，教師可以將自己編譯好的程序用編程器燒錄至Rom中，然后對目標實驗板進行運行并觀察結(jié)果，這樣可以給學生提供仿真和驗證的機會，避免了理論脫離實際。

3 虛擬仿真實驗室實驗內(nèi)容

通過對高校計算機硬件基礎課程教學內(nèi)容的研究與分析，充分發(fā)揮Proteus仿真實驗室的優(yōu)勢，本課題對x86、單片機的教學內(nèi)容進行拆分，把本仿真實驗內(nèi)容分為三類：基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)造性實驗。

基礎性實驗包括MCU最小系統(tǒng)實驗、匯編語言程序設計實驗、中斷實驗、計數(shù)器實驗等以驗證性實驗，該實驗主要以提高學生對理論知識的吸納和提高學生的動手能力為主，目的在于使得學生能夠掌握書本的基礎知識。

綜合性實驗包括模擬交通燈控制設計、電子萬年歷設計、波形發(fā)生器設計、直流電機控制設計等以培養(yǎng)學生綜合能力的實驗。該實驗室基于基礎性實驗之上的實驗，是在學生完成硬件課程的基礎知識學習后開設的綜合性實驗，主要內(nèi)容是教師給定一個課題，學生按照課題的要求，對系統(tǒng)進行分析、電路設計、軟件設計、仿真調(diào)試、PCB設計與制作等。

創(chuàng)新性實驗是建立在基礎性實驗和綜合性實驗之上的一種創(chuàng)新實驗。學生在完成硬件課程學習的基礎上，利用本創(chuàng)新性實驗完成畢業(yè)設計等工作，學生可以根據(jù)自己的想法通過該系統(tǒng)完成設計與仿真，并對其進行研究。

4 虛擬仿真實驗室實驗方法

傳統(tǒng)的硬件實驗中，一般不存在硬件電路的設計，主要是因為傳統(tǒng)x86、單片機的硬件部分大多數(shù)都是由電路板或者實驗箱提供的，因此實驗多為驗證性實驗，缺乏創(chuàng)新性實驗，不利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。然而，基于Proteus的虛擬仿真實驗中，所有的硬件和軟件都可以由學生自主創(chuàng)新設計與實現(xiàn)，硬件的修改與軟件修改一樣簡單，大大節(jié)省了實驗的成本和時間。

5 虛擬仿真實驗室教學目標

通過本課題的基于Proteus的硬件虛擬仿真實驗室可以實現(xiàn)以下3個目標：

5.1 實驗教學系統(tǒng)的重大改革。通過本系統(tǒng)可以進行基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗，使得硬件實驗得到根本性的改變。在本系統(tǒng)中，電路設計、程序設計、仿真實驗、PCB設計與制作集為一體，教師和學生不再受時間、地點、設備的限制，充分享受實驗帶來的知識和樂趣。

5.2 教師教學模式改革。教師在課堂上引入本仿真實驗系統(tǒng)后，有利于教學課程的改革，將理論與實際聯(lián)系在一起，使得學生在最大程度上接收與掌握理論知識。

5.3 有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合能力。當前學生急需培養(yǎng)實驗動手能力和創(chuàng)新能力，在傳統(tǒng)的實驗當中，忽視了學生的設計能力培養(yǎng)，基本沒有設計到學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。因此普遍存在著學生學習的理論知識不知道如何運用到實際生活中去。

6 結(jié)束語

構建基于Proteus的硬件虛擬仿真實驗室系統(tǒng)，不僅可以減少學校的硬件投入，更可以幫助學生更好的掌握理論教學知識，加深對原理的理解。學生通過該系統(tǒng)進行基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗，加強學生的綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而且，本系統(tǒng)也有利于促進教學系統(tǒng)的改革。

參考文獻：

[1]劉萌，鄭煊.基于Proteus的單片機虛擬實驗室的構建[J].山東教育學院學報，2009，6（4）：12-15.

[2]田建偉，胡德安.一種單片機虛擬實驗室的建立方法[J].現(xiàn)代電子技術，2009（14）：67-69.

[3]胡敬朋，王聰.基于Proteus的電子產(chǎn)品仿真設計[J].電氣電子教學學報，2009，5（4）：121-123.

篇9

1.1應用EDA的必要性

EDA技術是現(xiàn)代電子信息工程領域中的一門新技術，它能夠利用軟件的方式對系統(tǒng)進行硬件設計，具有高層綜合和優(yōu)化的功能，能在系統(tǒng)級對設計系統(tǒng)進行優(yōu)化。這樣當電路較為復雜時，采用EDA技術能簡化設計過程，同時能設計出一些特定的芯片。由于采用的硬件描述語言進行開發(fā)設計，利用EDA工具設計相關硬件的版圖文件，最終在FPGA/CPLD或半單體晶片上制作成具體的硬件電路，這樣學生能接觸平時很少接觸到硬件設計相關知識，并加強數(shù)字電路的理解。

1.2EDA在電子技術類課程中的應用

針對信息類專業(yè)相關專業(yè)課程原來各自有比較完整的但相對封閉的知識體系且都有實驗教學環(huán)節(jié)的特點，將這些課程的理論教學與實驗環(huán)節(jié)有機組合，將較獨立的《EDA技術與應用》、《電子電路CAD》、《單片機原理與應用》、《電力電子技術》課程以及相關課程設計等環(huán)節(jié)銜接起來，構成一個基于EDA技術應用的設計性、綜合性實驗教學體系。在《EDA技術與應用》課程中，將EDA工具（虛擬電子工作臺EWB）引入到數(shù)字電子技術教學和數(shù)字電子技術課程設計中。利用計算機仿真的方法對電子電路的原理、性能進行仿真和測試，掌握電子電路的調(diào)試方法和排除故障的途徑；進一步熟悉各種測試儀器的使用方法；提高對所學知識的綜合應用能力，使學生在較短的時間內(nèi)掌握設計和分析電子電路的先進手段，提高了數(shù)字電子技術課程的總體水平。

EDA與電子技術課程設計的開設，為傳統(tǒng)課程注入了新的活力，提高了學生的學習興趣，這不僅為本課程的教學奠定了良好的基礎，也為后續(xù)各門專業(yè)課程提供了基礎知識的保證。在后續(xù)的課程中，運用EDA技術進一步掌握各種電路原理和設計方法，通過PTOTEL軟件繪制出原理圖并且設計出PCB板，最后安裝元件焊接，完成電路板的制作；另外在《單片機原理與應用》中，學生又學會用單片機實現(xiàn)電路的設計，這時可以讓學生將原來課程中設計的電路改用另一種方式來完成；在電力電子技術課程中，可以進一步設計基礎電路和簡單的控制系統(tǒng)。幾乎所有的課程都會涉及到基礎電路原理分析、控制芯片以及系統(tǒng)架構等內(nèi)容，都需要電路支持，構成一個完整電路系統(tǒng)。這個電路系統(tǒng)從基本電路設計到最后做成PCB板都可以用EDA技術中的電路板制作方式或者PROTEL軟件中的方法。

由于EDA基礎邏輯電路部分設計加入到數(shù)字電路課程中，會占用部分課時。這要求我們對相關課程教學做出部分調(diào)整。在數(shù)字電路的基礎性實驗課程部分，采用傳統(tǒng)的數(shù)字電路設計實驗設備與EDA技術分別完成相同的邏輯功能設計，讓學生通過對比加強對數(shù)字電路的認識。在教學方式方面，除采用多媒體教學方式以加大單位時間內(nèi)的教學容量外，建議增加學生自學的環(huán)節(jié)。教師制定相關的自學指導和學習方案，引導學生進一步學習EDA技術，如帶有嵌入式IP核的ASIC設計。

2結(jié)束語

篇10

【關鍵詞】EDA教學；電子信息；教學改革

引言

職業(yè)技術學院以培養(yǎng)適應社會各層面需求的、與時代相適應的、具有綜合能力和全面素質(zhì)的、直接在生產(chǎn)第一線服務的應用型人才為根本任務。一貫以來培養(yǎng)目標是以專業(yè)技術知識為基礎，以實踐為核心，注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。讓學生掌握一門扎實的專業(yè)基礎知識和技能，使學生有較強的知識轉(zhuǎn)化能力。

1.傳統(tǒng)的專業(yè)基礎課教學存在的主要問題

電子類職業(yè)學校的專業(yè)課都開設了專業(yè)基礎課，這些專業(yè)基礎課涉及的知識面廣，基本概念、基本原理、分析方法多，因此學生在學習中，總是覺得很吃力，學完之后，又不知道如何運用知識。問題的癥結(jié)是學生剛剛接觸專業(yè)的知識，沒有基礎，而且傳統(tǒng)的教學用單一的方法從理論上闡述，學生學起來感到抽象，難以理解和掌握，所以學生難以學好專業(yè)課。但專業(yè)基礎課學好后，對學生的后續(xù)專業(yè)課的學習起著至關重要的作用。高等職業(yè)院校的電子專業(yè)基礎理論課具有入門難、邏輯思維能力要求高的特點，比如《電工技術基礎》的公式多、定理多、計算量大，《電子技術基礎》概念多，單元電路分析計算難，電子專業(yè)基礎課理論性，實踐性強，與學生在高中學習的基礎知識聯(lián)系不多，每次課的新知識多，信息量大，抽象且枯燥無味，往往學生進入專業(yè)基礎課的學習都會感到難以適應，久而久之導致惡性循環(huán)，以至于失去學習專業(yè)課的興趣和信心。

2.傳統(tǒng)的EDA課程教學存在的主要問題

隨著EDA技術的普及，職業(yè)技術學院也相繼開設了相關的課程比如《EDA電子設計自動化》，《Protel電路設計》，《可編程控制技術》等，涉及的主要軟件有NI Multisim 10、protel99se、MAX plusII等等。NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。

NI Multisim 10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。PROTEL是PORTEL公司（后更名為Altium）推出的EDA軟件，是電子設計者的首選軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是個完整的板級全方位電子設計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務器）體系結(jié)構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度PCB的100%布通率，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境，Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，在Max+plusⅡ上可以完成設計輸入、元件適配、時序仿真和功能仿真、編程下載整個流程，它提供了一種與結(jié)構無關的設計環(huán)境，是設計者能方便地進行設計輸入、快速處理和器件編程。但是，一般這些課程會被安排在專業(yè)基礎課學習完畢以后，在第三或第四學期，學生在學習到這些仿真軟件時往往已經(jīng)忘卻了許多重要的基本知識。除此以外，傳統(tǒng)的教學方法在EDA應用軟件的教學中只注重命令的介紹，或者說強調(diào)命令的操作步驟，而不重視命令以外的東西。由于教師本身的學業(yè)水平及其素質(zhì)問題，功能性教學方法被廣泛采用。采用這種方法學生不可能在教學規(guī)定的時間內(nèi)宏觀地、整體地去把握事物的內(nèi)涵，所學的知識缺乏連貫性，獨立操作軟件的水平不高，只能簡單模仿和死記硬背。同時該方法往往是以教師為中心，課堂上教師講得多，學生參與少，不能適應培養(yǎng)高技能人才的需要。

3.改革的主要思路

傳統(tǒng)的電子專業(yè)基礎課教學和EDA技術教學存在明顯的缺陷。在具體實施過程中教師應積極參加教研教改項目，以教改促進課程教學整體質(zhì)量的提高。比如，在專業(yè)基礎課的教學中不能照搬傳統(tǒng)的一套教學方法，從數(shù)學推導或理論分析來得到相關的結(jié)論。一方面，應該借助電子仿真軟件EDA開展教學，直觀的形象顯示有助于培養(yǎng)學生的觀察能力和分析問題的能力，有助于教學重點和難點的講解，可培養(yǎng)學生的學習興趣，激發(fā)學習動機。另一方面結(jié)合其它課程設計的方法來提高EDA軟件的使用，如《電路基礎》、《數(shù)字電路》、《模擬電路》、《高頻電子線路》等課程的設計以前都是手工完成設計部分的工作，現(xiàn)在都安排在EDA技術中心利用EDA軟件來完成。通過大量實際訓練，使學生掌握EDA在本專業(yè)各項設計與電路制作中的應用。在接觸各種實際的和模擬的設計電路課題的過程中，提高分析、解決問題的能力。最后，推廣職業(yè)認證考試高職教育應該依照國家職業(yè)分類標準及對學生就業(yè)有實際幫助的相關職業(yè)證書的要求，

調(diào)整教學內(nèi)容和課程體系，把職業(yè)資格證書涉及的相關課程納入教學計劃之中，將證書考試大綱與專業(yè)教學大綱相銜接，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，強化學生技能訓練，使學生在獲得學歷證書的同時，順利獲得相應的職業(yè)資格證書，增強學生就業(yè)競爭能力。通過比賽提高學生的學習積極性，促進課程改革建設的深入。

結(jié)束語

實踐證明，職業(yè)技術學院的專業(yè)基礎課程和EDA教學方式的改革是勢在必行的，只有通過改革才能把這兩門課程教學實施得更好，才能達到高職高專院校培養(yǎng)適應社會各層面需求的、與時代相適應的、具有綜合能力和全面素質(zhì)的、直接在生產(chǎn)第一線服務的應用型人才的目標。當然，筆者提出的把兩種課程糅合在一起貫穿執(zhí)行的教學方式還不夠細致和完善，這當中還存在很多方面的問題需要在以后的教學環(huán)節(jié)去檢驗和解決。

參考文獻

[1]俞文英.關于電子專業(yè)基礎課的教學探討[J].洛陽師范學院學報,2003(5).

[2]李曙峰,冀云.EDA課程教學改革實踐探索[J].科技致富向?qū)?2011(23).

[3]孫懷東.EDA技術在電子技術課程教學中的應用[J].三明學院學報,2007(04).