導語：如何才能寫好一篇電路設計的基本流程，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。

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在非微電子專業如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業開設集成電路設計技術相關課程，一方面，這些專業的學生有電子電路基礎知識，又有自己本專業的知識，可以從本專業的系統角度來理解和設計集成電路芯片，非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作，這些專業也是目前芯片設計需求最旺盛的領域；另一方面，對于這些專業學生的應用特點，不宜也不可能開設微電子專業的所有課程，也不宜將集成電路設計階段的許多技術（如低功耗設計、可測性設計等）開設為單獨課程，而是要將相應課程整合，開設一到二門集成電路設計的綜合課程，使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程，也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發展趨勢。因此，在課程的具體設置上，應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發展，采用EDA工具進行電路輔助設計，已經成為集成電路芯片主流的設計方法。因此，在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上，了解和掌握相關設計工具，是掌握集成電路設計技術的重要環節。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中，既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐，又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習，一方面，學員掌握了一項實實在在有用的技術；另一方面，學員了解了該項技術的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設計技術的繼續研究和學習。基礎理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業開設的課程，因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識，如半導體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設計與實現技術上，這樣非微電子專業的學生能夠很容易入門，提高其學習興趣和熱情。

2非微電子專業集成電路設計課程實踐

根據以上原則，信息工程大學根據具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業開設集成電路芯片設計技術課程，根據近兩年的教學情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優化的理論授課內容1）集成電路芯片設計概論：介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解，了解IC設計技術的發展歷程及基本情況，理解IC設計技術的基本概念；了解IC設計發展趨勢和新技術，包括軟硬件協同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。2）IC產業鏈及設計流程：介紹集成電路產業的歷史變革、目前形成的“四業分工”，以及數字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業的變革和分工，了解設計、制造、封裝、測試等環節的一些基本情況，了解數字IC的整個設計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內容。3）RTL硬件描述語言基礎：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數字邏輯電路設計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設計規則和設計方法，并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。4）系統集成設計基礎：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統（SoC）、片上網絡（NoC）的基本概念和集成設計方法。使學員初步了解大規模系統級芯片架構設計的基礎方法及主要片內嵌入式處理器核。

豐富的實踐操作內容1）Verilog代碼設計實踐：學習通過課下編碼、上機調試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數字邏輯電路設計的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設計能力。2）IC前端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路前端設計平臺DesignCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優化、可測性設計等內容。3）IC后端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路后端設計平臺ICCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設計的流程和方法，主要包括后端設計準備、版圖規劃與電源規劃、物理綜合與全局優化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優化等內容。靈活的考核評價機制1）IC設計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學員隊IC設計的一些基本知識，如基本概念、基本設計流程、簡單的代碼編寫等。2）IC設計上機實踐操作：通過上機操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設計代碼，要求學員使用Synopsys公司數字集成電路設計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設計和驗證流程。3）IC設計相關領域報告：通過撰寫報告的形式，要求學員查閱IC設計領域的相關技術文獻，包括該領域的前沿研究技術、設計流程中相關技術點的深入研究、集成電路設計領域的發展歷程和趨勢等，撰寫相應的專題報告。

3結語

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1數字集成電路設計實驗課程教學現狀

數字集成電路設計課程為黑龍江大學集成電路專業學生本科階段的必修課。傳統的數字集成電路設計實驗教學課程可使學生加深對所學理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學方法有待改進。在傳統的數字集成電路設計實驗教學中，上課前，學生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內容。課程開始后，教師需要把相應理論知識、儀器操作和軟件使用等內容一一講授清楚，在有限學時內，更多的講授時間就壓縮了學生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學生實踐能力的培養。B.實驗課程內容相對簡單。目前，黑龍江大學數字集成電路設計實驗課程的內容較為基礎，基本單元電路的設計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎門電路的仿真，學生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應電路的網表，然后編寫對應testbench文件并進行仿真驗證所寫電路網表功能的正確性。這類基礎實驗有利于學生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內容相對簡單，對于學生設計綜合能力的進一步培養還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統數字集成電路設計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學的數字集成電路設計實驗課程的考核形式一般為學生每次實驗課程中是否完成了幾項規定的實驗內容，所有實驗內容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內容具有固定性和同一性，成績較好的學生快速完成實驗內容后難于進一步進行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學生掌握實驗技能的梯度，也不利于學生發揮創新型思維進行設計實驗，阻礙了學生的實踐能力發展。

2基于翻轉課堂教學模式的改革探索

A.課堂翻轉，提升學生學習質量。在翻轉課堂教學模式中，教師應由專注“如何教”轉向研究學生“如何學”。在數字集成電路設計實驗教學中，教師可根據本次課程的實驗內容，在課程開始前一周將相應的學習知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學生需要在共享平臺上進行課前學習，學習期間應查閱相關參考資料，將簡單的知識點盡量通過自學解決，將重點難點問題標記出來，在課堂中與教師或學習小組交流、討論，并最終解決問題［2］。這種翻轉課堂教學模式改變了傳統課堂的教學方式，強化了學生主動學習的意識，提高了課堂時間利用率，可提升學生的學習質量［3］。B.實驗課程內容和模式改革。實驗課程對學生基礎知識掌握情況的檢驗和設計能力的培養至關重要，因此，應打破傳統實驗課程輔助理論課程開設的現狀，將數字集成電路設計課程實驗部分作為一門擁有獨立學分的必修課。實驗內容應具有基礎性、多樣性、創新性和完整性，確保學生在做好基礎性實驗后，切實提升創新性實驗能力。實驗內容中應增加綜合電路設計題目所占比重。目前，實驗室擁有SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺，擁有視頻顯示、LED顯示、數碼管等驗證設備，可開設多種實驗教學項目。學生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結果全流程。應充分利用SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺的強大功能，將該平臺貫穿數字集成電路設計實驗課程始終，如:可增加數碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎實驗項目，獨立電路設計項目也應利用該平臺進行開展。這對于提高學生的數字電路設計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制，注重學生創新能力培養。應建立課前學習考核制度，督促學生做好課前學習。翻轉課堂教學模式若要在數字集成電路設計實驗教學中達到好的效果，就必須建立適當的課前考核機制。可將學生課前學習時長和通過課前學習掌握基礎知識的程度作為一項課程考核指標，考核分數計入最終實驗課程成績內(占實驗總成績的20%)，進而督促學生必須做好課前學習。數字集成電路設計課程實驗部分的主要任務是培養學生的數字集成電路設計能力，因此，要注重實驗中創新性設計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得，改革后，實驗總成績應為課前學習考核得分(20%)、每次完成實驗內容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設計實驗需要完成電路建模、電路網表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進行功能驗證等工作。教師可根據學生在設計過程中每一步驟的完成情況給出準確的評價分數，這樣可以較為細致地檢驗學生對基礎知識和電路設計能力的掌握情況，而且獨立電路設計實驗分值占比較高，如果不能完成電路設計，則該門課程無法通過考核，可通過這種方式調動學生的積極性，加強學生的緊迫感，提高學生的學習質量。

3結語

通過對翻轉課堂教學模式的研究，結合黑龍江大學數字集成電路設計實驗教學課程現狀，探索了基于翻轉課堂的實驗教學方法。該方法根據目前實驗教學課程存在的問題，提出了課堂翻轉、完善課程考核機制和實驗內容改革的方法，可以增強師生之間的交互性，增加學生動手實驗的時間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學生真正的學習狀態和學習效果，從而有效提升學生的數字集成電路設計能力、創新思維能力和實踐能力。

參考文獻:

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉課堂”在數學實驗課教學中的應用［J］．實驗室研究與探索，2016，35(01):176－178.

［2］王偉.基于翻轉課堂的《土木工程材料》實驗教學研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

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IC設計工程師是當今最受人尊敬的金領職業之一，不但收入相當豐厚，而且工作極富挑戰性和成就感。在全國就業形式比較嚴峻的今天，IC設計工程師就業卻是另一片天地，在北京、上海、深圳等地，IC設計人才都做為緊缺人才被列進重點引進人才目錄，具有經驗的設計人員更成為各IC公司高薪爭搶的對象，IC設計人才嚴重供不應求。廣大在校學生和初入IC設計行業的工程師也因為缺乏項目經驗和實踐環境,很難在這一領域獲得進一步提升和發展，而IC設計公司也苦于找不到具有工作能力的設計人才。

北京集成電路設計園第五日IC設計培訓中心獨家推出數字集成電路前端設計就業班，在最短的時間里讓學員學習數字IC設計流程，設計方法，常用EDA工具，更以實際專題項目帶領學員完成一個從最初的設計規范到門級網表實現的整個前端設計流程，手把手帶領學員完成實際項目作品，使學員在領會IC設計知識的同時具備IC設計經驗，并學會IC設計公司的團隊分工與合作。學成后可以勝任IC設計公司一般性設計工作，最終的專題設計和作品更可以做為求職和職位提升的有力證明。

北京集成電路設計園是全國七個集成電路設計產業化基地之一，園區花費數百萬美金購置的EDA設計平臺，是北京乃至北方地區唯一可以提供完善的國際頂級EDA設計工具和試驗環境的產業基地，同時園區有多家國內外知名IC設計公司入駐，吸引了眾多設計人才在這里工作，濃厚的IC產業氛圍為學習IC設計提供了絕佳的環境。

“數字集成電路前端設計就業班”已于2005年成功舉辦兩期，學員有來自高校研究生、在職工作人員、應屆畢業理工科學生等，實踐性的課程使學員完成從對IC設計的陌生到熟悉的過程，親歷IC設計整個前端流程。開班以來得到學員的廣泛認可，學員在本課程中學到的技術在求職中起到了關鍵性作用，先后有多名學員就職于國內知名IC設計公司，包括威盛、華大、六合萬通、華為等，受到用人單位的好評。同時，在實踐過程中積累的經驗和新的方法，將在第三期中得到提升和發展。

如果您正在為就業發愁，正在苦苦尋找一份高薪工作在北京上海這些大城市大展宏圖；

如果您想從事IC設計行業卻不知道從哪里入手；

如果您剛剛踏入IC設計行業，感覺技術和工作壓力很大；

那本課程將會帶你踏上這條充滿前途的金光大道，您的職業人生將從此與眾不同……

課程特色

教授IC前端設計全部流程

特別實用、常用的IC前端技術和方法

真實實踐環境，先進設計平臺，實際項目設計、親自動手制作

以直接就業為目的

招生對象

電子、計算機、通信等相關專業大學應屆本科畢業生和低年級研究生

參加工作不久，需要提升技術水平和熟悉設計流程的在職工程師

或其它理工科背景有志于IC設計工作的轉行人員

開課時間

2006年3月27日

課時數

共70學時

上課時間

每周一、三、五晚18:30-21:30

每周二、四、六自修及作業

上課地點

北京集成電路設計園量子芯座5層培訓教室

費用

報名費100元

學費2800元，包括聽課、講義、資料、輔導、上機軟硬件費用、證書等，食宿自理。

優惠

2006年3月20日前報名，免收報名費

在校學生2006年3月20日前報名，可享受優惠價2300元!

5人以上團體報名可九折優惠！

食宿

外地學員可幫助聯系住宿，可以就近選擇北京大運村學生公寓，或方便實惠的公寓、單間、招待所、床位等。

附近有大運村食堂、北航食堂、小吃一條街及多家飯店可供選擇，經濟實惠，非常方便。

交費方式

銀行匯款

開戶名稱：北京集成電路設計園有限責任公司

開戶銀行：招商銀行北京大運村支行(649)

帳號：6381001510001

報名現場交款

地 址：北京市海淀區知春路27號量子芯座5層IC設計培訓中心

報名流程

1． 索取或下載報名表

2． 按要求填表、將報名表傳真或Email給我們

3． 電話或Email確認報名信息

4． 交納報名費和學費

5． 領取交費收據、確認函、聽課證

6． 報名成功

聯系方式

電話：82357175/83/84-850/851/852/858/859

郵件：.cn

課程大綱和更多信息請查詢網站：.cn

注：本班招生30人，招滿截止，名額有限，預報從速！若報名人數少于10人則不開班

數字集成電路前端設計人才班

實戰提高班

課程簡介

北京集成電路設計園第五日IC設計培訓中心獨家推出具有極強實踐性“數字集成電路前端設計實戰提高班”課程，針對具有一定工作經驗的在職工程師、高年級研究生以及需要項目經驗的高校任課教師，按照IC設計公司產品開發流程，采取強化訓練、項目實踐、專題制作等方法，帶領學員在真實的實踐環境中提升技術水平。本課程為前端設計高端精華課程，在特別精簡的時間內講解非常完整的流程以及更實用的設計方法，課程涵蓋了相關技術的核心內容，老師將自己的實踐經驗傾囊而授。

本課程在“數字集成電路前端設計就業班”成功舉辦的基礎上，為學員提供技術進階，目標直指培養較高水平IC設計工程師，在保證學員獲得IC前端設計全部技術要點的同時，重點鍛煉學員的實際動手能力，更為關鍵的是在長達45個學時，跨度近兩個月的時間內，學生將以一個簡單標量流水線處理器的設計為核心，進行RTL設計、邏輯綜合、時序分析、芯片測試、綜合驗證、以及高級技術和設計優化的技術學習和項目實踐。學員可以選擇參與處理器設計或系統芯片IP模塊設計，要求至少參與完成此處理器芯片或獨立完成一個系統芯片IP模塊從設計規范到網表實現的整個前端設計過程，最終的設計是可以拿去layout和流片的。

同時，本培訓中心位于北京集成電路設計園――全國七個集成電路設計產業化基地之一，園區花費數百萬美金購置的EDA設計平臺，是北京乃至北方地區唯一可以提供完善的國際頂級EDA設計工具和試驗環境的產業基地，同時園區有多家國內外知名IC設計公司入駐，吸引了眾多設計人才在這里工作，濃厚的IC產業氛圍為學習IC設計提供了絕佳的環境。

如果你具有相關專業學歷，但缺乏一定的項目實踐機會；

如果你面對學習或工作挑戰，感覺壓力很大；

如果你對芯片設計充滿興趣，希望用最短的時間學到人家需要兩三年才能跨越的技術；

那么本課程將會成為你提升技術水平、躋身IC設計高級人才的理想選擇！

課程特色

完全不同于學校的課程體系和授課方法

沒有冗長而無用的理論介紹，直接教授最實用的設計方法和設計流程

真實實踐環境，先進設計平臺，實際項目設計、親自動手制作

要求獨立完成項目設計，具備真正意義上的項目經驗

學成后做為高級人才可以推薦工作

招生對象

電子、通信、計算機等相關專業本科畢業,一年以上工作經驗的在職工程師；

電子、通信、計算機等相關專業較高年級在讀研究生；

一般高校需要項目經驗的任課教師。

報名要求

有簡單或小規模電路設計經驗，或初步熟悉IC設計前端工作但缺乏項目經驗；

有數字邏輯基礎、了解VERILOG語言，會使用UNIX/Linux操作系統。

培訓目標

可獨立完成ASIC/SOC前端設計，成為中級IC前端設計工程師。

學 時

100學時，其中實習及專題制作45學時。

開課時間2006年3月16日

上課時間

每周四晚18：30-21：30，

每周六上午9：00-12：00、

每周日上午9：00-12：00

周一到周五自修及作業

上課地點

北京集成電路設計園量子芯座5層培訓教室

費 用

報名費100元

學費4800元，包括聽課、講義、資料、輔導、上機軟硬件費用、證書等，食宿自理。

優 惠

2006年3月1日前報名，免收報名費

在校學生在2006年3月1日前報名，可享受優惠價4200元

5人以上團體報名可九折優惠！

食 宿

外地學員可幫助聯系住宿，可以就近選擇北京大運村學生公寓，或方便實惠的公寓、單間、招待所、床位等。附近有大運村食堂、北航食堂、小吃一條街及多家飯店可供選擇，經濟實惠，非常方便。

交費方式

銀行匯款

開戶名稱：北京集成電路設計園有限責任公司

開戶銀行：招商銀行北京大運村支行(649)

帳號：6381001510001

報名現場交款

地 址：北京市海淀區知春路27號量子芯座5層IC設計培訓中心

報名流程

1． 索取或下載報名表

2．按要求填表、將報名表傳真或Email給我們

3．電話或Email確認報名信息

4． 交納報名費和學費

5．領取交費收據、確認函、聽課證

6． 報名成功

聯系方式

電話：82357175/83/84-850/851/852/858/859

郵件：.cn

課程大綱和更多信息請查詢網站：.cn

注：本班招生30人，招滿截止，名額有限，預報從速！若報名人數少于10人則不開班

集成電路封裝工藝員培訓

招生對象 大專理工類專業及以上學歷

招生人數 限50人

開課時間 2006年2月13日-3月3日

（周一至周五上課）共120課時

課程內容

半導體基礎制造程序、集成電路各類產品與應用、集成電路生產常用材料使用簡介、集成電路英文應用、集成電路廠務與環境、封裝基礎知識、集成電路SOP學習、集成電路設備基本操作與應急處理、質量環境及工作安全教育、集成電路封裝

開班宗旨

復芯微電子集成電路封裝工程師培訓為您的職業生涯鑄造輝煌的起點

培訓優勢

訂單培養、校企結合、高就業率

課程特色 名校資深講師與企業主管共同授課；

獨家使用教材；

嚴謹治學、定期考核

附贈行業素質、面試技巧等實用課程

職業前景

集成電路產業是未來全球高新技術產業的前沿和核心，是最具活力和滲透力的戰略產業。作為集成電路產業人才缺口最大的封裝產業，正需要大量有志于投身該事業的青年加入其中。

應屆畢業生從事集成電路（IC）封裝行業，年薪3-6萬……

封裝企業大多提供相當好的福利，包括吃、住、補貼……

想進入集成電路行業的您，請不要猶豫了！

招生對象 本科理工類專業及以上學歷

招生人數 限30人

開課時間 2006年3月4日-4月2日

（雙休日上課）共120課時

課程內容：

計算機網絡與UNIX應用、半導體基礎理論、集成電路制造工藝、集成電路設計概論、集成電路設計EDA軟件、基本版圖知識

開班宗旨：

復芯微電子IC版圖設計師培訓為您的職業生涯鑄造輝煌的起點

培訓優勢：

訂單培養、保證推薦、高就業率

課程特色 校內資深講師與企業在職工程師共同授課；

獨家使用教材；

嚴謹治學、定期考核

附贈行業素質、面試技巧等實用課程

職業前情：

集成電路產業是未來全球高新技術產業的前沿和核心，是最具活力和滲透力的戰略產業。作為集成電路產業的命脈，目前長三角地區IC設計業的人才缺口已達20萬……

IC設計業薪酬水平不斷攀升，應屆本科生從事IC版圖設計起薪達3000元……

IC設計師平均月薪高達10000元……

看到這些數字，您還需要猶豫嗎？

誠信責任創新

咨詢人 宣佳博老師

咨詢電話 021-51087308*8301

E-mail

TEL (021)- 51087308

FAX (021)- 50277166

篇4

關鍵詞：EDA技術，項目化教學方法，課程改革

 

EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎，具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是，傳統的教學模式是將兩門課程分開，先上數字電路，后上EDA技術，分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端，減弱了課程之間的聯系，降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革，以實訓的方式采用項目教學法，使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統，從數字系統的單元電路，如譯碼器、計數器等入手，加深對數字電路基礎理論的認識，逐漸完成數字系統設計。

1. EDA技術及其在教學中的應用

1.1 EDA技術

EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式，是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。

圖1 EDA設計流程圖

1.2 EDA技術在教學中的應用

在教學過程中，EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺，使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易，讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來，將精力集中在電路的設計上。同時，采用EDA技術實現數字電路設計，不但提高了系統的穩定性，也增強了系統的靈活性，方便學生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容，使教學更上一個臺階，學生的開發創新能力進一步得到提高。

2.課程教學改革實施

2.1課程改革思路

課程改革本著體現鞏固數字電路基礎，掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法，以設計應用為基本要求，開發基于工作過程的項目化課程，以工作任務為中心組織課程內容，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法，以實訓的方式展開，讓學生在“學中做，做中學”。

2.2課程改革措施

以電子線路設計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚，使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容，并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程，將語言與EDA工程技術有機結合，以實現良好的教學效果，同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。

 

能力

目標

學習情境

項目載體

課時

QuartusⅡ開發工具使用能力

QuartusⅡ開發環境、實驗系統

二選一音頻發生器設計

6

VHDL語言編程能力

VHDL語言基本結構

計數器電路設計

6

VHDL語言并行語句

8位加法器設計

8

VHDL語言順序語句

7段數碼顯示譯碼器設計

8

VHDL語言綜合運用

數控分頻器的設計

8

層次化調用方法

4位加減法器的設計

4

綜合開發調試能力

8位16進制頻率計設計；

十字路通燈設計；

數字鐘設計；

波形信號發生器設計，等。

(任選一題)

20

總計

 

篇5

一般情況下，都是使用線圈斷電或者線圈通電的方法，來分析、判斷繼電器、接觸器的電路控制情況。線圈和電源相接的核動力是構成線圈斷電、通電的最基本條件，以及動斷觸頭的實際狀態。決定電路控制情況的關鍵性因素是觸頭的通斷電狀態，一般情況下，觸頭只有兩種狀態，一種是觸頭切斷，另外一種是觸頭接通。通常以I和O來表示電磁離合器、電磁鐵、電磁閥、繼電器、接觸器等元件的通電狀態，I表是線圈正處于通電狀態，O表示線圈正處于斷電狀態。有的時候，可以將點券的斷電狀態或者通電狀態當做是上述原件的通電、斷電狀態。當繼電器以及接觸器二者的觸頭處于閉合狀態時，既可以默認為線圈正處于通電狀態下；當觸頭處于斷開的狀態時，即可以默認為線圈正處于斷電狀態下。即，反之，可以將I默認為觸頭和控制按鈕正處于閉合狀態下，可以將O默認為觸頭和控制按鈕正處于斷開狀態下。“I”和“0”都分別表示了兩種具有對立性質的物理狀態，將自然界中存在的一種規律映射出來———邏輯代數。邏輯代數的作用就在于能夠合理地設計出接觸器及繼電器的系統，把電路中的各個原件的作用發揮出來，盡可能做到少使用原件。雖然這樣的設計要求對于一個電路設計工作者而言極具挑戰性，但是只要設計電路的過程中，將邏輯設計法的優勢全部發揮出來，相信問題還是能夠迎刃而解的，邏輯設計的優勢如下所述：（1）邏輯運算：利用邏輯函數將元件的控制狀態表現出來的關鍵是用來表示觸頭狀態的邏輯變量，運用非邏輯或者邏輯的來進行基本預案算，根據計算所得結果即可將繼電器和接觸器的電路結構表示出來，由此可見，將邏輯運算運用于電路設計的過程中，不僅十分的方便，而且還非常的便捷。（2）簡化邏輯函數：簡化邏輯函數的作用主要在于將繼電器和接觸器的電路簡化。通常情況下采用公式法進行化簡，利用基本定律，簡化擴項、因子以及多余項的運用方法。（3）簡化邏輯代數：在電路實際組合成時，根據現實的具體因素需要考慮到以下兩點：第一點，由于觸電容量有一定的局限性，因此需要特別注意檢查負責斷電任務的觸電容量。第二點，在電路邏輯能夠被多余觸點所使用的情況下，不需要對多余觸點進行化簡。（4）繼電器開關的邏輯函數：在電路中，繼電器的主要被當做開關線路使用，符合邏輯規律，邏輯函數的輸出變量主要是利用繼電器中執行函數來實現，邏輯變量以檢測信號、邏輯變量輸出、中間單元的反饋觸頭用來表示中間單元、輸出邏輯變量、檢測信號的反饋觸頭來表示，并且可以按照規律那邏輯函數表達出來。邏輯設計法步驟的主要內容為：對于加工工藝的過程首先進行充分的研究和分析，然后制定出工作示意圖或者是工作循環圖，依照制定出來的工作圖，再把執行元件的街拍表以及檢測狀態表繪制出來，將其同意稱作轉換表。已經把轉換表中元件邊界線，將中間記憶元件設定好，然后再把中間記憶元件的邏輯函數做出來，之后用再根據這個函數，初步將電路的結構圖建立起來，最后再對電路結構圖進行進一步完善處理。在對電路結構圖進行完善的過程中，必須將聯鎖、保護等結構添加進去，此外，還需特別注意電路是否符合電路控制的相關要求，觀察是否有觸頭、回路競爭等現象存在[1]。

2電器工作流程圖法

2.1電器工作流程圖

在繪制電器工作流程圖的時候，需要遵循從左到右的原則。首先，需要在左側將控制電路的文字按鈕“SB”、繼電器“KA”、接觸器“KM”等符號列出來，然后依照電器時間順序從左到右畫出不同電器的狀態框，分別為黑框、白框、按鈕框，將其狀態狂和位于左側的電器畫在統一水平位置上，與此同時，還應該將對應的電氣文字符號畫出來。黑框即為電器動作，白框即為電器釋放，按鈕框即為點動按鈕。若是控制電路，其狀態框要與實現進行連接，如果是非控制電路，那么就需要將狀態狂和虛線連接起來。電流的工作流程圖可分為兩個階段狀態下的圖紙，一個是啟動階段，另外一個是停止階段，這兩個階段分別表示了電流的兩種正常工作狀態[2]。

2.2導通邏輯表達式

表達電器流程圖的公式是導通邏輯表達式。電器中的線圈要保持通電則必須要求電器起動而不釋放。導通邏輯表達式是一種必不可少的邏輯式，但其中所存在的問題有兩個：（1）起動的條件無法覆蓋電器整個周期的工作運行，在這樣的情況下，釋放條件還未得到滿足就自行釋放。要想防止這樣的情況出現，需要對起動條件加入自鎖的功能。（2）假如電器條件所對應的某個電器不同兩種狀態，則表明電器條件不能滿足唯一性。其主要的處理方法有：第一，找出能夠與其他電器條件進行區分的邏輯條件進行復合，形成電器條件的唯一性。第二，當沒有可以使用的邏輯條件時，可以通過電器條件的增加來制造邏輯復合的唯一性。

2.3電器控制電路圖

在繪制電路控制圖的過程中，需要將電路控制圖左側的一個文字符號來表達線圈，然后將電路控制圖右側一行的文字符號都繪制成按要求連接的觸頭。凡是標有反符號的觸頭，一律不得將其化成常開觸頭，應該將其畫成常閉合觸頭。假如在釋放的條件下，有延時觸頭出現，那么不能用圖形復活來直接飆到文字符號，必須要通過等效處理之后，才能挪出延時符號，將反符號求出來，最后才能夠順利完成圖形符號的轉化。

3經驗設計法

經驗設計法主要是基于豐富的經驗來進行的，因此具有一定的靈活性。在使用在經驗設計法來對控制電路進行設計的時候，需要特別注意以下幾點：（1）盡可能的實現工藝和機械生產對電路控制的相關要求。首先，要先了解生產需求，讓控制電路的相關設計工作者對相似或者同來產品進行研究、分析、綜合，之后再作出控制電路的設計詳細要求，當一件通過之后，再能將其當做控制電路的實際依據。（2）滿足了生產要求時盡量選擇常用或者能夠掌握的緩解和電路，縮短控制電路與電氣之間的連接線的長度，使電氣的標準元件使用數量減少，此外，還需要避免使用型號相同的元件，盡量減少沒有必要的看出點，在電器工作的時候，至打開必要通電的電路，盡可能的避免意外及節省電能。（3）電路設計要保障電器控制的安全性，選用電器壽命長。結構結實等電器，當控制電路設計工作人員再對電路進行設計的時候，需要將觸點線圈正確連接好，以免造成寄生回路的產生。

4電器控制電路設計方法比較

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關鍵詞： 高職高專《Protel電路設計》教學 主要問題 教學改革措施

1.引言

隨著科學技術的發展，特別是近些年來現代電子技術的飛躍發展，目前儀器儀表的設計與開發已廣泛采用了大規模、超大規模的集成電路。因此，印制電路板變得日趨精密且復雜，傳統的手工設計和制作PCB的方法已難以適應現代化大生產的需要。為了解決這一問題，各種電路設計輔助軟件應運而生，如Protel、Powerpcb、Allegro等。Protel進入我國比較早，使用方便、易學、實用，因此在國內電子設計行業中得到廣泛應用。為了便于電子相關專業的學生從事電子線路設計工作，許多高校開設了《Protel電路設計》這門課程。但是在有限的學時里，如何讓學生在電路設計中能熟練運用Protel是值得深入探討的問題。

以前Protel電路設計選用的版本為Protel 99SE，隨著該軟件和計算機操作系統的升級，現在各高校陸續選用Protel 99SE的升級版本Protel DXP進行教學。Protel DXP是Altium公司在2002年推出的Protel家族的最新成員。Protel DXP繼承了Protel系列產品的優點，與Protel 99SE相比，它在許多方面都有很大的改變，比如：Protel DXP實現了各種設計工具無縫集成，同步化程度更高；支持VHDL設計和混合模式設計；整體的設計概念，支持自然的非線性設計流程，等等。

2.教學中存在的主要問題

Protel電路設計是一門計算機輔助設計課程，在講授的過程中，教師常常注重理論而輕實驗，一般先介紹Protel DXP軟件的設計界面和基本操作方法，接著給一個具有特定功能的電路圖，講解圖中電路的工作原理后，然后要求學生運用protel DXP軟件繪制該電路系統的原理圖和印制電路板圖。

一些學校的實驗課時間安排不盡合理，一般在整個理論教學之后安排實驗課，因此學生無法及時消化每次理論課的內容。

Protel電路設計這門課安排在電路原理、模擬電子技術、數字電子技術和單片機原理課程之后。學生通過學習Protel電路設計這門課程，應學會運用Protel DXP軟件設計電子產品的電路原理圖和PCB圖，從而制造電子產品。而很多教師在實驗教學時，沒有將學生以前學的課程有效地聯系起來，而只是給出一個電路圖，要學生運用Protel DXP繪制電路原理圖，接著繪制PCB圖。學生通過學習Protel電路設計，僅僅掌握了基本的操作方法和技能，但學習目標不明確。

3.教學改革初探

高職高專《Protel電路設計》的教學現狀是學生的學習興趣不高，學習目標不明確，不能熟練運用Protel DXP軟件，分析問題和解決問題的能力有待提高。針對上述問題，我結合教學經歷，根據已有的Protel教學經驗，對這門課程的教學改革措施提出一些自己的想法。

3.1確立以培養學生實踐能力為主的思想。高職高專教育秉承以就業為導向的辦學理念，以社會需要為目標，堅持面向生產、建設、管理、服務第一線，根據崗位所需能力與素質提煉、整合成專業課程，構建新型高職教學模式，培養社會急需的應用型人才。因此，必須根據高職高專學生的實際水平和培養目標，因材施教，以理論夠用為原則，把培養學生的動手實踐能力和創新意識放在第一位置，充分意識到培養學生動手能力的實踐教學具有更重要的意義。

3.2在課程體系改革上，教師應樹立理論與實驗并重的理念，突出課程重點和難點，努力提高學生的學習興趣。開設Protel電路設計這門課的目的是讓學生能熟練運用Protel DXP軟件進行設計電路原理圖和PCB板制作。因此Protel電路設計這門課是一門實踐性比較強的課程，不僅要理論和實驗并重，而且要適當地增加一些實驗。在課堂理論教學中，需要突出重點和難點，特別是選擇電路圖，要選擇具有常用功能的經典電路圖，如MCS-51開發學習板。根據電路圖，為學生講解其具有的一些功能及如何設計這些功能，讓學生知道為什么這么做，怎么做，達到從理論知識到具體操作的轉化，而不僅僅是運用Protel DXP畫電路圖。引導學生設計電子產品，畫出電路原理圖，在適當的時候給予輔導，啟迪學生的創新型思維，提高學生發現問題和解決問題的能力。

3.3合理安排理論教學和實踐教學，兩種教學可將相關課程有機聯系起來。針對高職高專學生的特點，為了培養他們的綜合設計能力和實踐動手能力，注重運用多學科的理論知識，合理安排理論教學和實踐教學，密切聯系實際。Protel電路設計由理論教學和實踐教學兩個部分組成，在有限的學時內，為讓學生靈活運用Protel DXP進行電路設計，需要合理地安排理論教學和實踐教學。

合理安排理論教學和實踐教學的時間，不能把實踐教學看成理論教學的輔助手段，而安排在整個理論教學之后。Protel電路設計是一門實踐性比較強的課程，理論內容比較少，主要講解如何操作。理論教學和實踐教學可以根據內容交叉進行，及時消化理論內容，熟練Protel DXP操作。這門課程的實踐環節可以分為基礎操作實驗、復雜操作實驗和綜合設計實驗幾個層次。基礎操作實驗，主要是讓學生加深對理論的理解，熟悉軟件運行環境，基本界面及菜單，常用輔助工具的基本操作，等等。復雜操作實驗是對這門課程所有知識點的綜合運用，如層次法畫電路圖，如何設置電路檢查規則和自動布線規則，等等。在綜合設計實驗中，讓學生綜合運用所學的專業課知識進行創新設計，以此培養學生的動手能力，以及發現問題和解決問題的能力。在綜合設計實驗中，讓學生根據學過的理論知識如模擬電子技術、數字電子技術、單片機原理等，設計一個自行車里程和速度的儀表。在設計過程中，設計檢測電路的原理圖，要求原理正確。根據該儀表的使用環境，合理選擇元器件，達到可以使用的目的。在電路板的制作方面，運用Protel DXP繪制電路原理圖和PCB圖，并對原理圖進行仿真和檢驗。特別是PCB的設計規則比較豐富，這些規則涉及到間距、線寬、布局等。通過綜合設計實驗，培養學生的創新意識和實踐動手能力，同時綜合運用相關課程的知識來解決問題，學以致用，提高學習的趣味性，同時掌握輔助電路設計軟件Protel DXP，為今后的就業打下堅實的基礎。

4.結語

根據高職高專《Protel電路設計》的教學現狀，教師應對Protel電路設計進行教學改革，樹立重視實踐教學、加強理論與實踐相結合的思想，綜合運用講授、討論、直觀演示、任務驅動、實驗與探究等教學方法，在Protel DXP的教學中將模擬電子技術、數字電子技術、單片機原理等課程聯系起來，以提高學生的學習興趣，增強實踐動手能力，培養分析問題和解決問題的能力。教學改革的實踐表明，Protel電路設計課程教學增強了學生的學習興趣，強化了學生在教學活動中的主體地位，很好地培養了學生的創新思維和實踐動手能力，并為學生今后的就業打下了良好的基礎。

參考文獻：

［1］楊志亮.Protel 99SE電路原理圖設計技術［M］.西安：西北工業大學出版社，2002.

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【關鍵詞】實踐教學；改革措施；高職教育

1 電子類專業實踐教學的現狀

高職教育提倡“理論夠用，注重實踐”，培養高端技能型人才，因此實踐教學在高職教育中是重中之重。然而現今仍然把實踐教學作為理論教學的輔助，或是理論教學的延伸或擴展。在這種觀念的引導下，勢必是仿照普通高等教育的傳統模式將實踐教學變為理論知識的一種驗證，學生只需按照預先安排的步驟進行簡單而又死板的插孔操作即可。這種驗證性的實驗內容單一、形式單調，使學生變得被動學習，死板地按照老師所給的步驟完成任務，這樣的教學不可能讓學生留下多少知識記憶，也不可能激發學生興趣，更不可能提高學生分析問題、解決問題能力以及創新能力。如此趨同于本科院校的實踐模式，不能夠讓高職教育在技能培育方面突顯優勢。

此外，在實踐設備方面仍然使用傳統實驗臺或實驗箱做實驗。雖各廠家實驗臺或實驗箱結構上不相同，但所配套的指導書實踐內容卻大致相同，且實踐內容多以理論知識驗證性操作為主，操作流程為：實驗原理剖析，按電路圖插孔式接線，簡單檢測，驗證理論結果。

各廠家生產的實驗臺或實驗箱均采用模塊化、組裝化結構設計，其本身就是一個半成品，再加上電路參數都是一定的，工作環境也是理想的，學生只需簡單接線即完成，這種實踐模式即不符合實際工作需求，也無法提升學生遇到實際工程問題的解決能力。

2 電子類專業實踐教學的改革措施

2.1 打破傳統“先講再做”，提倡“先做再講”的教學模式

當拿到一部新手機時，我們是直接操作手機呢，還是先看使用手冊再操作呢？絕大多數的人是先操作手機，不懂時才翻閱手冊。在日常工作中，當我們進行某項工作時遇到不懂的，就會查閱有關資料書籍，學習有關知識，直到解決問題，而知識自然地被牢牢地記憶了。

讓學生先動手、先研究，發現問題后老師再講相關知識點，對于與實訓項目無關的理論知識則少講或不講，即講授日常工作中需要的技能或將來可能遇到的實際問題。這不僅貫徹了高職教育“理論夠用，注重實踐”的原則，也充分落實了理論結合實際，以工作過程為導向的教學理念。[1]

2.2 將多門有關聯的實驗課整合為一門綜合性、系統性、教學成果產品化的實訓課

例如：將傳感器、單片機、電路設計與制版課程的實驗課整合成一門制作智能產品的實訓課，假設制作一輛智能滅火消防車，首先檢測火源和小車饒障礙物行駛需運用傳感器技術，接著傳感器將采集信號傳送給單片機進行處理，單片機再控制小車做出相應動作，最后該控制電路板需運用電路設計與制版相關知識方可制作。整合后的實訓課將多門課程的知識相銜接起來，更能夠培養學生解決綜合性、系統性的實際問題。

2.3 將實踐教學分為基礎技能實踐和綜合性設計技能實踐

基礎技能實踐包含：學生通過實踐動手學習，對線路和電子電路基礎知識有理論上和感觀上的認識；可掌握電工電子基本技能；熟悉電子儀器儀表的使用和操作方法；對電路中的電子元器件有了初步了解和識別能力；掌握焊接技術和常用電器的安裝；學會使用電路制圖軟件和電子仿真軟件；了解配電系統原理和安全用電知識和注意事項。[2]

綜合性設計技能實踐包含：電路的設計、電子仿真和測試、電路的成品制作。其中首先以電路設計為主線，將基礎技能實踐運用于初步的綜合設計技能中，然后通過一定的仿真和測試來驗證設計電路的可行性和可靠性，最后焊接和制作出實際的電路。這一環節主要采用仿真與成品制作相結合，硬件和軟件相結合的教學模式，全面而系統地提高學生的分析問題、解決問題的能力，以及綜合設計、研究創新的能力。

2.4 注重基礎技能的培養，形成良好的職業習慣

將基礎、常用的儀表儀器的使用方法和對常用元器件的識別作為實踐教學的首個訓練項目，培養學生掌握常用電子儀器儀表的正確使用、基本運用、注意事項、保護措施，以及常用電子元器件的識別的能力。將實操的重點放在規范各類儀表儀器的使用、操作步驟上，培養日后良好的操作習慣。

2.5 硬件電路設計采用軟件虛擬模式

在設計電路的過程中，加入計算機仿真和測試環節。讓學生在動手做線路板之前，先進入計算機虛擬實驗室，進行仿真，驗證設計的可行性和可靠性，避免走彎路和浪費材料，同時也利于修改電路板的設計。而在實際需求中，當缺乏某個電子器件或某種電子儀器儀表時，我們可利用計算機虛擬出該器件或設備，先進行相應的仿真和測試，大大增加了我們實踐教學的靈活性和智能性。

2.6 增設具有趣味性、實用性的動手制作產品實踐內容

去除掉驗證性實驗，增設學生自主設計實用電子產品環節，如： 直流穩壓電源、信號發生器、功放器、電子節能燈等電子小產品。這不僅能激發學生學習興趣，還能夠培養學生的創新能力、實踐能力。采用任務驅動式的教學模式，實施流程為：提出設計要求―查閱資料―方案設計―電子仿真―元器件認定―電路制版―調試電路―外殼制作―形成初級產品。整個過程以學生為主體，老師為指導，將課內實訓變為課內外相結合的自主性實訓，將面向實訓結果變為面向實訓過程。[3]這些綜合設計制作的電子小產品主要來源日常生活中的案例，其目的是提高學生設計、集成、測試、工藝流程等整套產品制作的綜合設計能力、綜合操作技能水平，以及系統的開發應用能力，培養學生善于創新的能力，讓學生學會科學規范的操作流程。

3 結語

根據目前高職教育實踐教學現狀，首先要樹立起一種通過最有效的方法將知識和能力傳授給學生的高職實踐教學新觀念以及相應的具體措施，才能夠徹底脫離出普通高等教育的傳統模式，真正意義上實現培養高端技能型人才的目標。此外，地方高職教育離不開區域經濟的發展，根據區域經濟發展設置專業，整合課程，開發具有典型工作任務的實踐教學內容，才能夠適應于本地區市場的需求和經濟的發展，同時能夠提高學生的實踐能力和就業能力。

【參考文獻】

[1]王貴蘭.高職院校電子專業實踐教學改革探討[J].科技信息，2009，29：685.

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文文介紹了單片機控制的電動機Y-啟動電路設計，該設計是一個以弱電控制強電的設計，有多方面的功能，為智能控制和精確控制電動機的啟動提供了合理有效的解決方案。本文對系統的各個環節進行了詳細的闡述，并論述了各環節中的硬件電路設計，針對軟件設計與硬件的綜合調試進行了全面的分析，以實現弱點控制強電為目的，并通過獨立式鍵盤對電動機的啟動進行調控，該設計經過調試和檢測，實現了設計任務的各種指標。

【關鍵詞】單片機 電動機啟動 電路設計

在我們生活中的各個領域隨處可見單機片的蹤跡：計算機網絡通信與數據傳輸、各種智能IC卡、轎車的安全系統、攝影機、飛機上的各種控制儀表，甚至電子寵物和程控玩具，都離不開單片機的應用。在工業中，電動機的星三角啟動的應用十分廣泛，隨著技術自動化的普及，工業中也出現了很多自動機器，人們將原本需要人來控制的電動機啟動的工作交給了單片機，不僅防止了很多意外的發生，同時也提高了電動機的生產效率。

1 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路的總體設計任務和選擇

首先要設計一個單片機控制的電動機Y-Δ啟動，設置3秒鐘的啟動時間，并通過按鍵設置電動機Y-Δ進行操作運行和終止。該設計的基本要求和主要內容有：控制器要采用STC89C52RC單機片；電動機的選擇要用三相異步電動機；正5V電源需要選用LM7805三端不可調節的穩壓集成器來實現；在弱電控制強電模塊中選用DC5V繼電器；在電動機運行模塊中要采用220V的交流接觸器；顯示模塊要用兩位級聯共陰數碼管；設置模塊需要通過獨立式鍵盤來進行設置和調控；指示模塊需選用不同顏色的發光二極管進行指示操控。

根據上述任務設計的要求，經分析探討，基于單片機定時器系統的設計中包括的內容有：電源模塊、定時模塊、控制器模塊、顯示模塊、設置模塊以及指示模塊。

2 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路中系統各環節的硬件電路設計

2.1 電源模塊電路

該設計通過+5V直流電壓來供電，一般來說，直流穩壓電源的組成部分有電源變壓器、整流濾波電路和穩壓電路。電源變壓器是把交流電網中220V的電壓轉換成為比所需要的值，交流電壓經過整流電路變為脈動的直流電壓，因為脈動的直流電壓中含有大幅度的紋波，當電網電壓波動、溫度和負載發生變化時穩壓電路能夠繼續保持直流電壓的穩定，選用輸出電壓為+5V的三端集成穩壓器LM7805，變壓器會將電網220V的電壓轉為+9V，通過發光二極管橋式整流之后，送入LM7805的輸入端。

2.2 復位和晶振電路

單片機在平時復位端電平是0，單片機復位主要通過按鍵高電平復位，該設計中的復位電路既能用于操作復位，也能實現上電復位。通電時，電極兩端可看做短路，RESET端電壓逐漸下降，也就是低電平，此時單片機開始工作。LED發光二極管在復位電路中主要用來指示電路電源是否安全接通，晶振電路采用的是外部無源晶振，晶振值選用12MHz，兩個諧振電容取值為30PF。

2.3 弱電控制強電電路

電氣觸頭可通過電流，可以把強電接觸器的線圈直接接在弱電繼電器觸頭上，如果弱電繼電器觸頭可通過電流，可在其上加一個中間繼電器以控制強電。

2.4 電動機運行模塊電路

電動機的電源通斷可以通過單片機控制的接觸器主觸頭加以控制，同時電機的星型啟動三角運行的效果可由單片機的定時來轉換。

2.5 電路設置

設置電路的過程中，電路可通過獨立式鍵盤的設置和調控加以控制，采用P2口作為獨立式鍵盤的行線，在這里不必加上拉電阻。

2.6 電路指示

此設計主要采用發光二極管作為指示燈，將發光二極管接在接口處，當兩端的電壓差超出自身導通壓降時就會開始工作，此時的電流要滿足電流和電壓的要求，并與發光二極管的電流相適應，二極管才可以正常發光。在發光二極管的連接處接入一個電阻，此電阻能夠通過對二極管圖電流的限制以減小耗損。該設計在+5V的電壓作用下采用510歐對電阻進行限流，二極管會在不超出單片機的最大限流的前提下正常工作。

3 單片機控制的電動機Y-Δ啟動電路中的軟件設計

3.1 系統主程序流程

系統設計的整個過程在系統主程序流程中的具體表現如下：

首先，可以對系統進行初始化，包括地址的常量定義、初始化單片機各端口、資源分配、初始化電動機的啟動時間和定時器、設置推棧指針等。其次，能夠調用啟動時間處理程序，電動機的啟動時間為十六進制數，存儲在數據緩沖區中，如果要顯示出數碼管，就要進行十進制進行區分，并且每一位都存在不同的單元。最后，可以調用啟動時間以顯示程序，在顯示程序當中，要對顯示的數值進行滅0處理，當啟動的時間十位是0的話，將不顯示該位，以降低閱讀差錯。先控制數碼管的位碼，選中要點亮的數碼管，此時將顯示出段碼。

3.2 程序設計和軟件調試

程序流程圖設計好之后就可以根據流程圖編寫程序了，該設計采用匯編語言編寫，經調試，能夠實現設計任務的要求。軟件的調試通過應用KEIL軟件和ISIS軟件仿真電路進行操作和控制，應用KEIL軟件調試后會生成HEX文件，先對設計中的各個環節進行調試，再對主程序進行調試，最后將各部分程序連接起來進行整體調試。

4 結論

綜上所述，本設計開發了一種適用于人們的生產生活的，在單片機的基礎上控制電動機星三角啟動的定時裝置。同時，對系統的各個環節進行了詳細的闡述和分析，論述了各環節中的硬件電路設計，針對軟件設計與硬件的綜合調試進行了全面的分析，以實現弱點控制強電為目的，并通過獨立式鍵盤對電動機的啟動進行調控，該設計經過調試和檢測，實現了設計任務的各種指標。

參考文獻

[1]陸闖.一體化便攜式高頻逆變空氣等離子切割機的研制[D].北京：北京工業大學，2013.

[2]郭慶.異步電動機直接轉矩開環控制研究[D].陜西：西安科技大學，2013.

[3]黃開.基于AVR單片機的柜式空氣凈化器控制系統設計與研究[D].安徽：合肥工業大學，2013.

[4]孫愛如.基于單片機控制的三級式恒功率金鹵燈電子鎮流器[D].廣東：華南理工大學，2012.

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一、確定項目任務

中職學校的教師要深入企業，了解電子類企業對Protel課程的崗位能力需求，根據實際崗位需求確定教學目標，按照實際的生產流程合理整合教學項目，遵循中職學生的認知規律設計具體的工作任務。項目任務的選擇與確定是實施項目教學成功的關鍵。將中職Protel課程整合為熟悉Protel軟件操作、單管放大電路設計、收音機電路設計、USB接口電路設計和單片機控制電路設計等六個項目。每個項目又劃分成多個相互關聯的任務，比如單管放大電路設計項目由原理圖編輯器參數設置、單管放大電路原理圖繪制等多個任務組成。這樣由淺入深，分散教學重點和難點，便于學生掌握Protel課程的專業知識技能，實現教學目標。

二、合理組織執行任務

執行任務是項目教學法的核心環節。教師設計好具體的工作任務后，編寫工作任務書，給學生分配任務，讓學生分組合作學習。遇到問題時，教師不要直接告訴學生答案，而是提供給學生必要的學習資料和合理的建議，引導學生主動尋找解決問題的方法和答案，提高學生自主學習的能力。

1.師生互動，營造輕松的學習氛圍

利用多媒體和機房創設真實的工作情境，必要時教師先演示一遍操作流程，學生邊學邊練，然后教師隨時解決學生在操作中遇到的問題。在任務實施過程中，教師將學生按照個性特點和學習成績分成二人小組。教師提出引導性問題，鼓勵學生進行組內和組間討論交流，以小組合作的形式發現問題、解決問題，進而完成學習任務。當學生出現一些影響后續操作的關鍵問題時，教師要不失時機地給予糾正指導，讓學生多積累正確的繪圖經驗。在課堂上理論知識以夠用為主，遇到什么知識，教師就給學生講授相關內容，避免單純的理論灌輸。教師把課堂還給學生，讓學生做項目的負責人，培養學生的責任感，激發學生的學習興趣，提高學生組織、實施任務以及解決實際問題的綜合能力。

2.成果展示

任脹瓿珊螅每組學生進行成果展示，說出自己的設計思路和實施過程中遇到的問題及解決方法。教師要及時總結。學生在分享別人成果的同時，豐富了自己的學習方法，提高了思維組織和語言表達能力。比如在調用元器件的操作中，有瀏覽器法、菜單命令法、鼠標右鍵和快捷鍵等方法。學生在繪制原理圖時可能只熟悉一種操作，當別人分享其他更快捷更方便的方法時，自己也就學會了一種新的操作方法，并且積累了豐富的學習方法。教師對其成果進行肯定性評價，讓學生體會到成功的喜悅，最大限度地激發學生的學習熱情，提高學習積極性。

3.評價總結

評價總結是項目教學的一個重要環節，是鞏固學習效果、提高專業技能的關鍵。每完成一個學習任務，教師要組織學生進行自我評價、小組間互相評價和教師綜合評價。及時客觀地評價有利于完善學生的認知結構，加強學生的學習自信心，進而提高學習效率。教師還要讓學生及時完成實訓報告，并寫出實訓收獲和學習體會。通過對學習內容的總結，找出問題和不足，積累學習經驗，加深對知識的理解和記憶，構建全面的Protel知識體系。

篇10

【關鍵詞】電動執行器；小型化；智能化；開度；Atma128單片機

1.引言

1.1 電動執行器的發展

電動執行器，又稱電動執行機構、電裝、電動頭，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備，是自動化儀表終端三大組成部分（檢測設備、調節設備和執行設備）中的執行設備，主要作用是對一些閥門、擋板等設備進行自動操作，控制其開關和調節，代替人工作業。

1.2 研究背景及意義

我國目前的電動執行器還以角行程、直行程和多轉式這些傳統的電動執行器為主，現有的執行器在使用時還會遇見各式各樣的問題，需要專業的技術員去鉆研改進，與國際水平相比還存在結構上簡單，功能弱、智能化程度低等缺點。目前上海沃電、溫州瑞基、溫州澳托克、英國rotork等產品在市場上均有很強的影響力，但市場上銷售的基本型電動執行器功能單一，而功能強大的執行器價格又很高，基于以上原因，本文討論設計一臺性價比高的智能電動執行器。

1.3 系統功能描述

本設計力求執行器在功能上齊全，在性能上穩定，在價格上便宜。

執行器具體功能：

（1）本地操作：本地點動操作；本地保持操作。

（2）遠方操作：遠方手動操作；遠方自動操作。

（3）液晶界面顯示：開度顯示；狀態顯示；報警顯示；菜單顯示。

（4）數據保存：將用戶設置后的數據存入單片機的EEPROM。

1.4 系統框圖

系統總體框圖如圖1所示。

圖1 系統總體框圖

2.系統硬件電路設計

2.1 系統電源電路設計

本系統需要的電源主要有三種：

（1）+5V：用于CPU板卡供電

（2）+12V_D：用于換相繼電器

（3）+12V_A：用于4-20mA電流產生

要將380V交流電變為直流首先要變壓、整流、穩壓，所以電源部分就會包括變壓器、整流電路、穩壓電路這三個部分。

整流電路：可采取最通用最可靠的橋式整流。

穩壓電路：可使用ST公司的LM78XX系列三端穩壓芯片。

2.2 380V電源鑒相電路設計

鑒相電路目的是想判別輸入信號的相位差，將相位差轉換成不同的信號以便后級使用。根據這一原則，首先輸入信號要為方波，而本設計使用的380V正弦信號，所以第一步要做的就是將正弦信號轉為方波。由于系統控制器采用的是單片機，其供電為5V直流信號，需要鑒相的信號是380V高壓信號，為了避免在控制的時候收到高壓信號的干擾，在電路設計時還要考慮前后級之間的隔離。在鑒別相序的時候采取軟件來進行相序分析。本設計采用Atmega128單片機作為處理器，資源富裕完全有空間來完成鑒相功能，而且采取軟件處理可以減少硬件電路的設計調試，也可減小最后PCB的面積。

鑒相前級采樣電路由兩部分組成：正弦信號變換為方波，電源隔離。

2.3 紅外遙控發射電路設計

通用紅外遙控系統由發射和接收兩大部分組成。發射部分包括鍵盤、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括LED紅外接收器、光電放大器、解調和解碼電路。

紅外遙控系統框圖如圖2所示。

圖2 紅外遙控系統框圖

2.4 交流電機控制電路設計

交流電機控制電路如圖3所示。

圖3 交流電機控制電路

繼電器驅動電路：

繼電器驅動電路采取互鎖的形式，防止電路在換相的時候出現短路的狀況。繼電器線圈上要加蓄流二極管，否則線圈中的電不能及時的放干凈，在切換相序的時候也容易短路。二極管要選取開關速度快的肖特基二極管。繼電器選型只要滿足耐壓和蓄流能力就可以了。

2.5 顯示電路設計

液晶顯示采用O12864SGD14CFNE型號，此種液晶體積小，但也是128X64個顯示點，并且功耗低、驅動簡單。

2.6 4-20mA電流產生電路設計

目前最普遍使用的電流產生原理是電壓/電流轉換即V/I轉換，將輸入的電壓信號轉換為具有一定關系的電流信號，通過轉換的電流相當于一個輸出可調的恒流源，其輸出電流應能夠保持穩定而不會隨負載的變化而變化。

針對本設計來說使用PWM占空比來控制4-20mA電流輸出，而且也減少了電路的設計，增強了系統的穩定性。

2.7 保護電路設計

鑒于電源電路存在一些不穩定因素，用來防止此類不穩定因素影響電路效果的回路稱作保護電路。比如有過流保護、過壓保護、過熱保護、空載保護、短路保護等。

電機過流檢測設計采用電流互感器來檢測電流過載。在供電用電的線路中電流電壓相差懸殊。線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器的作用就是變流和電氣隔離。電流互感器原理其實就是電磁感應原理。

本電路使用的是380V交流電，所以用電流互感器來檢測較為安全，經過電流互感器將大電流變為小電流然后在變換為電壓，再送入單片機處理。

3.系統軟件的設計

3.1 系統總體流程圖

系統總體流程圖如圖4所示。

圖4 系統總流程圖

3.2 鑒相處理及電機控制

鑒相采集的原理其實很簡單，380V交流電已由外部硬件電路轉換為方波，單片機只需處理輸入兩路信號超前與滯后的關系就可以了，這里使用外部中斷來捕捉外部輸入的方波的信號。

電機控制包括正轉、反轉和停止，這里就需要換相和電源通電控制。

注意：一定要先進行換相然后再對電機通電，否則在電機動作的時候進行換相會發生短路的情況。

3.3 反饋及遠程信號處理

反饋信號主要是檢測電動執行器當前的運行狀態，其中包括閥門開度反饋、開關到位、過力矩檢測、過電流和過熱反饋。

過流檢測：通過互感器將電流變換為電壓然后通過A/D轉換后進行處理。

過熱檢測：通過熱敏電阻檢測，反饋回開關量。

過力矩檢測：通過外部限位開關讀取閥門過力矩信號，返回開關量。

開度采集：開度通過于轉動閥門連接的電位器反饋信號，由A/D轉換后送入單片機進行處理。

3.4 按鍵及紅外遙控器信號處理

按鍵主要是用于執行器本地操作和遠程切換操作，安裝在執行器的外殼上，主要實現本地點動和本地保持動作。

此處要注意的是按鍵消抖采用定時器延時來做，不要使用等待延時，可以提高單片機的運行速度。

紅外遙控器接收管連接到單片機的外部中斷，當有信號的時候進入中斷處理，可以提高遙控器的執行效率，處理的方法是將發送部分信號進行解碼，軟件處理是將發送的碼字破譯成二進制的0和1，由0和1組合成不同的字節即可破解遙控器按鍵。

3.5 液晶顯示驅動軟件設計

液晶顯示部分顯示的內容主要有三種，第一種是開度顯示，第二種是電動執行器狀態顯示，第三種的設置菜單顯示。

液晶驅動程序的液晶顯示部分的基礎，我們使用的液晶是不帶字庫的液晶，所以在使用的時候需要把要顯示的字用取模軟件轉換成字模。液晶驅動采用串行數據模式，這樣可以減少外部管腳的占用。

本設計已完成整機裝配，各個模塊運行正常。已完成電動執行器各項功能，性能良好。各個模塊采用的電路都很簡單，使用的元器件也都很普通，但完全實現了電動執行器該有的功能。由于采用的電路簡單使用的元器件便宜，所以大大降低了電動執行器的成本。

參考文獻

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[2]薛華成.管理信息系統[M].北京：清華大學出版社， 1993.

[3]曉喻.電子制作[J].北京：電子制作，2003.