導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇電路原理圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；PROTEL DXP 2004；編輯器；任務(wù)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）33-7525-03

《電子線路CAD》以講授Protel軟件為主體，Protel DXP 2004有“集成庫(kù)”，使用時(shí)較Protel99 se操作方便， Altium Desiger 占用內(nèi)存大，對(duì)硬件要求較高，因此Protel DXP 2004被廣泛應(yīng)用。本課程是高職高專電子信息類必修課，其特點(diǎn)是綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)，內(nèi)容多、比較瑣碎。若按教材進(jìn)行系統(tǒng)的講授，教學(xué)過程顯得雜亂松散，缺乏邏輯性[1]，學(xué)生會(huì)感到枯燥無(wú)味，達(dá)不到預(yù)期的好的教學(xué)效果。

為了取得好的教學(xué)效果，將教材內(nèi)容化繁為易，要求學(xué)生主要重點(diǎn)熟練掌握“電路原理圖設(shè)計(jì)、原理圖電氣符號(hào)設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、器件封裝設(shè)計(jì)”四個(gè)編輯器的流程和知識(shí)要點(diǎn)。采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”、“教學(xué)做”一體化的教學(xué)方式，將課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、知識(shí)、技能和能力通過完成具體的任務(wù)融合到教學(xué)過程中，設(shè)置任務(wù)時(shí)堅(jiān)持“全面性、適宜性、漸進(jìn)性、實(shí)用性”等原則。

在實(shí)施教學(xué)過程中，每個(gè)編輯器安排3～5個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的側(cè)重點(diǎn)不同，“邊講邊練”，讓學(xué)生在“做中學(xué)”、“學(xué)中做”，在反復(fù)練習(xí)中構(gòu)建知識(shí)、獲得技能。教師做示范引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)容易出錯(cuò)的地方，引起學(xué)生高度注意，避免走彎路，學(xué)生學(xué)著輕松，學(xué)習(xí)積極性提高了，技能也提高了，取得了好的教學(xué)效果。具體做法如下：

電路原理圖設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)的第一步，對(duì)原理圖設(shè)計(jì)的基本要求是“準(zhǔn)確無(wú)誤”、 “美觀大方” [2]。

1.1 電路原理圖設(shè)計(jì)流程

電路原理圖設(shè)計(jì)流程為：創(chuàng)建PCB項(xiàng)目文件——啟動(dòng)Protel DXP 2004原理圖設(shè)計(jì)編輯器——環(huán)境設(shè)置——加載庫(kù)文件放置元器件——布局、布線——編譯、保存、生成報(bào)表和原理圖輸出。

1.2.1 繪制單級(jí)放大電路

電路中器件都在Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib兩個(gè)庫(kù)中，不需加載。重點(diǎn)掌握元器件設(shè)置、環(huán)境設(shè)置、連接方法、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)放置方法、電氣規(guī)則檢查、各種報(bào)表生成方法等知識(shí)和技能。

1.2.2 含有多套號(hào)器件的三人表決器電路設(shè)計(jì)

多套號(hào)器件的放置方法是繪制原理圖難點(diǎn)、重點(diǎn)，也是考點(diǎn)。重點(diǎn)掌握查找元器件、加載元器件庫(kù)、多套號(hào)器件的放置方法等知識(shí)和技能。

1.2.3 含有總線形式的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

重點(diǎn)掌握繪制總線形式電路方法、復(fù)制粘貼陣列操作等知識(shí)和技能。

1.2.4 層次電路設(shè)計(jì)

重點(diǎn)掌握繪制“由下而上”、“由上而下”層次電路形式等知識(shí)和技能，把前面三個(gè)任務(wù)，都可設(shè)計(jì)成層次電路，以小見大。

1.3 容易出錯(cuò)的地方

一是導(dǎo)線繪制問題，誤用直線（line）當(dāng)導(dǎo)線（wire）用，導(dǎo)線導(dǎo)電，直線不導(dǎo)電；二是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)問題，誤用字符串當(dāng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，字符串不導(dǎo)電，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)要放在導(dǎo)線上才導(dǎo)電；三是元器件序號(hào)問題，一個(gè)項(xiàng)目中序號(hào)絕對(duì)唯一。

學(xué)習(xí)此內(nèi)容，主要因?yàn)椋嚎萍及l(fā)展出現(xiàn)了新器件，軟件更新不及時(shí)；符號(hào)圖形大，占內(nèi)存多，軟件沒有收錄；軟件有電氣符號(hào)，但為了提高電路的可讀性，需要將有些器件引腳相對(duì)位置重新排列等。

2.1 元件電氣符號(hào)創(chuàng)建方法

元件電氣符號(hào)主要由圖形和引腳組成，其創(chuàng)建方法主要有兩種，即手工創(chuàng)建和利用原有的進(jìn)行修改創(chuàng)建。

2.1.1 手工創(chuàng)建法知識(shí)要點(diǎn)

啟動(dòng)原理圖庫(kù)文件并同時(shí)啟動(dòng)元件電氣符號(hào)編輯器；繪制圖形；放置引腳、并設(shè)置其屬性；重新命名并保存。

2.1.2 修改法創(chuàng)建知識(shí)要點(diǎn)

啟動(dòng)原理圖庫(kù)文件并同時(shí)啟動(dòng)元件電氣符號(hào)編輯器；執(zhí)行[文件] ＼[打開]＼[ 選中安裝路徑下庫(kù)文件]＼[抽取源]；雙擊Miscellaneous Devices.Schlib，點(diǎn)擊SCH library；執(zhí)行 [編輯]＼[復(fù)制]；點(diǎn)擊Projects ＼ Schlib.Schlib，執(zhí)行[編輯] ＼[粘貼]；修改參數(shù)為用戶所需。

2.2.1 手工創(chuàng)建法任務(wù)

有正負(fù)極性的MIC電氣符號(hào)，軟件中雖有MIC符號(hào)，但無(wú)正負(fù)極性之分，給初學(xué)電子技術(shù)者帶來(lái)誤導(dǎo)。掌握手工繪制圖形、放置引腳、設(shè)置引腳屬性創(chuàng)建電氣符號(hào)等知識(shí)和技能。

555電氣符號(hào)，若用軟件自帶555符號(hào)構(gòu)成多諧振蕩器等電路，可讀性差。重點(diǎn)掌握有“非號(hào)”的引腳繪制方法等知識(shí)和技能。

2.2.2 修改法創(chuàng)建任務(wù)

含多套號(hào)器件設(shè)計(jì)繪制是難點(diǎn)，是重點(diǎn)，也是考點(diǎn)。要求重點(diǎn)掌握多套號(hào)器件的子部件設(shè)計(jì)繪制方法、電源、地引腳處理方法等知識(shí)和技能。

2.2.3 引腳開關(guān)符號(hào)，軟件自帶2引腳開關(guān)符號(hào)，無(wú)4引腳的開關(guān)符號(hào)，但市場(chǎng)上現(xiàn)在只賣4引腳的。

2.3 注意事項(xiàng)

1）放置引腳時(shí)，具有電氣連接關(guān)系“X”的一端必須放在相對(duì)于元件圖形的外側(cè)。

2）元器件電氣符號(hào)屬性中默認(rèn)值“XX？”容易忘記設(shè)置。

3）注意庫(kù)文件與元器件電氣符號(hào)關(guān)系、各自重新名命方法。

4）不忘給新設(shè)計(jì)的器件符號(hào)加載合適的封裝，否則日后做PCB調(diào)用時(shí)會(huì)丟失此器件。

學(xué)習(xí)原因：市場(chǎng)上有新器件出現(xiàn)；原有器件有了新的封裝；封裝圖形大，占內(nèi)存多；業(yè)余條件下制作PCB板，有些分離元件焊盤大小、間距不合適，需重新設(shè)計(jì)其封裝等。

3.1 元件封裝創(chuàng)建方法

元件封裝主要由圖形和焊盤組成，創(chuàng)建方法有手工創(chuàng)建和利用向?qū)?chuàng)建兩種。

3.1.1 手工創(chuàng)建法知識(shí)要點(diǎn)

啟動(dòng)元件封裝庫(kù)文件并同時(shí)啟動(dòng)元件封裝編輯器；切換到頂層絲印層、繪制元件圖形；放置焊盤、并設(shè)置其屬性；設(shè)置元件封裝參考點(diǎn)；重新命名并保存。

3.1.2 利用向?qū)?chuàng)建法

關(guān)鍵弄清楚每個(gè)提示的含義，根據(jù)向?qū)崾荆薷钠鋮?shù)即可。

3.2.1 利用手工創(chuàng)建元件封裝任務(wù)

設(shè)計(jì)四引腳開關(guān)、圓形硅橋、中頻變壓器、繼電器等封裝，是原因軟件中無(wú)封裝而且這四個(gè)封裝為學(xué)習(xí)第四個(gè)編輯器奠定基礎(chǔ)。重點(diǎn)掌握手工繪制外形輪廓、放置焊盤、設(shè)置焊盤屬性、設(shè)置參考點(diǎn)等知識(shí)和技能。

3.2.2 利用向?qū)?chuàng)建元件封裝任務(wù)

要求重點(diǎn)掌握利用軟件提供向?qū)В瑒?chuàng)建有極性MIC封裝、集成電路封裝等知識(shí)和技能。

3.3 注意事項(xiàng)

1）封裝外形輪廓與實(shí)物大小應(yīng)一致，焊盤間距至少與實(shí)物引腳間距離相等。

2）器件引腳序號(hào)與封裝焊盤序號(hào)應(yīng)對(duì)應(yīng)。

3）元件封裝參考點(diǎn)應(yīng)設(shè)置。

學(xué)習(xí)本軟件最終目的是設(shè)計(jì)PCB圖形，設(shè)計(jì)PCB一定要正確。

PCB設(shè)計(jì)編輯器流程為：創(chuàng)建PCB項(xiàng)目文件——繪制原理圖——啟動(dòng)PCB編輯器——規(guī)劃電路板——環(huán)境設(shè)置——加載網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝——布局、布線——DRC、保存、輸出。

4.2.1 單級(jí)放大器單面PCB圖形設(shè)計(jì)與制作

要求重點(diǎn)掌握單面PCB圖形設(shè)計(jì)、布局、手工布線、覆銅、業(yè)余條件下熱轉(zhuǎn)印法制作PCB方法，更改分離元件焊盤間距，用“查找相似對(duì)象”方法，更改分離元件焊盤大小等知識(shí)和技能。

4.2.2 聲光控開關(guān)和超外差收音機(jī)單面PCB圖形設(shè)計(jì)與制作

鞏固設(shè)計(jì)電氣符號(hào)及封裝方法，鞏固單面PCB圖形設(shè)計(jì)方法、單面PCB制作方法，掌握行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)雙面PCB圖形設(shè)計(jì)

重點(diǎn)掌握雙面PCB元器件的放置、自動(dòng)布局和手工布局、自動(dòng)布線和手工布線、覆銅方法，掌握行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，鞏固設(shè)計(jì)電氣符號(hào)及其封裝。

說(shuō)明：任務(wù)2、任務(wù)3，采用分組討論，教師提供市面上幾個(gè)版本的PCB樣品，討論每個(gè)版本有什么不足，有什么地方可取，確定最佳PCB圖形設(shè)計(jì)，從中培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神。

4.3 注意事項(xiàng)

1）過孔宜放在銅膜線端頭，不要放在中間。

2）IC退耦電容盡可能緊靠芯片電源引腳。

3）時(shí)鐘電路元件可能緊靠芯片的時(shí)鐘引腳。

4）大面積覆銅時(shí)，不能形成環(huán)路。

5）雙面布線，底層信號(hào)和頂層信號(hào)布線方向盡可能垂直。

6）繪制PCB邊界用 [放置] ＼ [直線]，繪制銅膜線用[放置] ＼ [交互線] 。

5 結(jié)束語(yǔ)

將《電子線路CAD》分為四個(gè)編輯器進(jìn)行教學(xué)，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉了PCB設(shè)計(jì)的工作流程，掌握了電路原理圖繪制、PCB設(shè)計(jì)技能和技巧，實(shí)際工作能力提高了，為將來(lái)從業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，取得了好的教學(xué)效果。但是PCB的設(shè)計(jì)對(duì)電子產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，好的設(shè)計(jì)需要一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的過程，尤其是在布局、布線和電磁兼容性等幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)上[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李珍，李瑩.Protel DXP 2004的教學(xué)探討[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（3） ：1841.

篇2

約定：一個(gè)完整的電路圖應(yīng)由電源、控制電路和測(cè)量電路三部分組成，由于本文旨在闡述電阻測(cè)量方法的原理，所以大部分電路圖只給出了測(cè)量電路部分。

1 使用多用電表直接測(cè)量

多用電表的使用是高考考試說(shuō)明明確要求的一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)，其中歐姆檔的使用方法是考查的重點(diǎn)。這種方法對(duì)電阻的測(cè)量是粗略的。具體的使用方法見教材。

2 替代法

這是一種原理非常簡(jiǎn)單的測(cè)量方法，原理圖如圖1所示：

這種方法使用的關(guān)鍵器材是單刀雙擲開關(guān)、電阻箱和一個(gè)電表。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)分?jǐn)SRX和R兩個(gè)支路時(shí)，調(diào)節(jié)控制電路，使電表示數(shù)相同，即可從電阻箱讀出RX的值。這種方法的測(cè)量誤差會(huì)受到電阻箱的精度影響。

3 電橋法

這種方法是大學(xué)普通物理中介紹的方法，但用中學(xué)的知識(shí)已經(jīng)完全可以理解了，原理圖見圖2：

這種電路稱為電橋電路，靈敏電流計(jì)所在的支路叫“橋”。當(dāng)R1∶RX=R2∶R3時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，此時(shí)靈敏電流計(jì)示數(shù)為0，這種狀態(tài)叫電橋平衡。實(shí)驗(yàn)時(shí)，反復(fù)調(diào)節(jié)三個(gè)電阻箱，使電橋處于平衡狀態(tài)，讀出三個(gè)電阻箱的阻值即可算出RX的值。

4 伏安法

狹義的伏安法是指教材上利用伏特表和安培表測(cè)量RX的電壓和電流，用R=U/I計(jì)算RX電阻的方法。廣義的伏安法是指利用R=U/I，我們只要在實(shí)驗(yàn)中得到RX的電壓（不一定是用一個(gè)伏特表測(cè)量）和電流（不一定是用一個(gè)安培表測(cè)量），便可計(jì)算出RX的值的方法。

4.1 狹義的伏安法：

這種方法是教材講述的基本方法，原理圖見圖3，分為內(nèi)接法和外接法兩種。這種方法簡(jiǎn)單有效，但如果電表內(nèi)阻未知，就一定有系統(tǒng)誤差。為減小系統(tǒng)誤差就需要在兩種接法中進(jìn)行選擇，詳見教材。

4.2 伏伏法：這種方法是指使用兩個(gè)伏特表測(cè)量電阻，原理圖如圖4：

這種方法的實(shí)質(zhì)就是將其中的一個(gè)伏特表當(dāng)成電流表使用。設(shè)兩個(gè)伏特表的示數(shù)分別為U1、U2，甲圖必須知道V2表的內(nèi)阻RV2，則RX可表示為

乙圖必須知道兩個(gè)伏特表的內(nèi)阻RV1、RV2，則RX可表示為

使用乙圖時(shí)應(yīng)根據(jù)題目所給兩表的參數(shù)決定兩表的位置。

4.3 安安法：

這種方法是指使用兩個(gè)安培表測(cè)量電阻，原理圖如圖5：

這種方法的實(shí)質(zhì)就是將其中的一個(gè)安培表當(dāng)成伏特表使用。設(shè)兩個(gè)安培表的示數(shù)分別為I1、I2，甲圖必須知道兩表的內(nèi)阻RA1、RA2，則RX可表示為

乙圖只須知道A1表的內(nèi)阻RA1，則RX可表示為

用安安法測(cè)量電阻，一般題目所給的A1表量程是不合適的，往往偏小，這時(shí)可給A1表串聯(lián)一個(gè)已知的定值電阻（或電阻箱），將它改裝成一個(gè)伏特表。如圖6：

RX的表達(dá)式大家可嘗試自己給出。

5 電表內(nèi)阻的測(cè)量

由于電表本身可以讀出一個(gè)電學(xué)參量（電流或電壓），因此電表內(nèi)阻的測(cè)量有其自身的特點(diǎn)。常見的方法有半偏法和伏安法兩種。

5.1 半偏法：這是教材上電表改裝分組實(shí)驗(yàn)中使用的一種方法，原理圖如圖7：

甲圖用于測(cè)量G表的內(nèi)阻（內(nèi)阻小），操作方法是：閉合S1，調(diào)節(jié)R1，使G表滿偏；保持R1不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，使G表半偏，則R2的讀數(shù)就作為G表的內(nèi)阻。本實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)是R1、E盡量用大些，保證在S2閉合后，電路中總電流基本不變（故這種方法稱為恒流半偏法）。但由于S2閉合后，電路總電阻減小，總電流實(shí)際上是變大了，所以測(cè)量結(jié)果是偏小的。

乙圖用于測(cè)量V表的內(nèi)阻（內(nèi)阻大），操作方法是：閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使V表滿偏；保持R1不變，斷開S2，調(diào)節(jié)R2，使V表半偏，則R2的讀數(shù)就作為V表的內(nèi)阻。本實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)是R1盡量用小些，保證在S2斷開后，電路中aP間的電壓基本不變（故這種方法稱為恒壓半偏法）。但由于S2斷開后，aP間總電阻增大，aP間的電壓實(shí)際上是變大了，所以測(cè)量結(jié)果是偏大的。

5.2 伏安法：

（1）電壓表內(nèi)阻的測(cè)量：

由于電壓表可以讀出自身的電壓，所以只須測(cè)出它的電流就可計(jì)算出內(nèi)阻。原理圖如圖8：

直接將一個(gè)安培表與之串聯(lián)（甲圖），兩表示數(shù)分別為U、I，則電壓表內(nèi)阻R《》V=U/I 。不過安培表的在這種情況下使用，其量程往往過大，通常給V表并聯(lián)一個(gè)已知的小電阻分流來(lái)解決（乙圖），此時(shí)RV=U/（I-IR），其中IR=U/R。

（2）電流表內(nèi)阻的測(cè)量：

由于電流表可以讀出自身的電流，所以只須測(cè)出它的電壓就可計(jì)算出內(nèi)阻。原理圖如圖9：

篇3

【關(guān)鍵詞】PCB設(shè)計(jì) 布局原則 布線原則 布局布線要點(diǎn)

布局是PCB 設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局的好壞會(huì)直接影響到產(chǎn)品性能的好壞，設(shè)計(jì)的時(shí)間等；同樣布線也是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重要的工序，這將直接影響著PCB板的性能好壞。

1 布局原則

（1）遵照“先固后移，先大后小，先難后易”的原則，即有固定位置，重要的單元電路，核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。對(duì)安裝孔，接插件等需要定位的器件，賦予其不可移動(dòng)的屬性，對(duì)其進(jìn)行尺寸標(biāo)注。

（2） 溫度敏感元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件；高熱器件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口或利于對(duì)流的位置，較高的元件應(yīng)放于出風(fēng)口，且不阻擋風(fēng)道；散熱器的放置應(yīng)考慮利于對(duì)流。

（3） 去耦元件應(yīng)在電源輸入端就近放置。RF 芯片對(duì)電源的噪聲非常敏感，通常每個(gè)芯片都要用幾個(gè)電容和隔離電感來(lái)確保濾除所有的電源澡聲，要求其濾波器件就近擺放，保證電源進(jìn)去前有良好的濾波，否則噪聲將輻射到整塊單板上。

（4）參考原理圖，根據(jù)重要（關(guān)鍵）信號(hào)流向安排主要元器件的布局。

（5）布局應(yīng)盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短，過孔盡可能少；高電壓，大電流信號(hào)與低電壓，小電流弱信號(hào)完全分開；模擬與數(shù)字信號(hào)分開；高頻與低頻信號(hào)分開；高頻元件的間隔要充分。

（6）晶振必須放在離芯片最近的地方，但不要放在靠近板邊的地方。

（7）電感或磁珠不能并行靠在一起，這樣將形成一個(gè)空芯變壓器，相互感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號(hào)。它們之間的距離至少要大于其中一個(gè)器件的高度，或采取直角排列以將其互感減到最小。

（8）分壓電路、差分電路、相同結(jié)構(gòu)的電路部分等盡量采用對(duì)稱式布局，相同電源的電路器件盡量擺放在一起。

（9）在滿足電器性能的前提下按照均勻分布，重心平衡，美觀整齊的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化布局。

2 布線原則

（1）關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先：射頻，高速信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先布線。

（2）密度優(yōu)先原則：從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線，從單板上密度最密集的區(qū)域開始布線。

（3）地線（信號(hào)）回路規(guī)則：即環(huán)路最小原則，要求信號(hào)線及其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小。環(huán)面積越小，對(duì)外的輻射就越少，接收外界的干擾也越小。

（4）走線的開環(huán)檢查規(guī)則：一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線，主要是為了避免產(chǎn)生“天線效應(yīng)”，減少不必要的輻射干擾和接收，否則可能帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。

（5）阻抗匹配檢查規(guī)則：同一網(wǎng)絡(luò)的布線寬度應(yīng)保持一致，線寬的變化會(huì)導(dǎo)致線路特性阻抗的不均勻，從而在傳輸速度較高時(shí)產(chǎn)生信號(hào)反射，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免這種情況。

（6）電源層和地層的完整性規(guī)則：對(duì)于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域，要注意避免導(dǎo)通孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互隱形連接，形成對(duì)平面層的實(shí)際分割，從而破壞平面層的完整性，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)在地層的回路面積增大。

（7）不同層的電源層在空間上要避免互相重疊，主要是為了減少不同電源時(shí)間的干擾，特別是一些電壓相差很大的電源之間，難以避免時(shí)要考慮中間隔地層。

3 布局布線要點(diǎn)

3.1 濾波電路PCB走線方式

（1）旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應(yīng)盡量小，多個(gè)電容器并聯(lián)能改善電容的高頻阻抗特性。

在一個(gè)PCB上輸入電源（Vin）至負(fù)載（RL）的不同走線方式。為了降低濾波電容器（C）的ESL，其引線長(zhǎng)度應(yīng)盡量減短；而Vin正極至RL和Vin負(fù)極至RL的走線應(yīng)盡量靠近，如圖1。

（2）電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)盡量小，電感引腳焊盤之間的距離越遠(yuǎn)越好。

在一個(gè)PCB上Vin通過L至負(fù)載（RL）的不同走線方式。為了降低電感的CP，電感的二個(gè)引腳應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。而Vin正極至RL和Vin負(fù)極至RL的走線應(yīng)盡量靠近，如圖2。

3.2 高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能減小

為了減小高頻環(huán)路產(chǎn)生的電磁波噪音，該環(huán)路的面積應(yīng)該控制得非常小。高頻電流環(huán)路面積過大，就會(huì)在環(huán)路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。同樣的高頻電流，當(dāng)環(huán)路面積設(shè)計(jì)得非常小時(shí)，環(huán)路內(nèi)部和外部電磁場(chǎng)互相抵消，整個(gè)電路會(huì)變得非常安靜，如圖3所示。

3.3 過孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的流經(jīng)

如圖4所示，在多層PCB上放置過孔時(shí)，必須避免在高頻電流返回路徑上放置過多過孔。否則，地層上高頻電流走線會(huì)遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過孔的話，過孔之間可以留出一些空間讓高頻電流順利通過。

3.4 不同焊盤的形狀會(huì)產(chǎn)生不同的串聯(lián)電感

圖5顯示了幾種焊盤形狀的串聯(lián)電感值。

3.5 旁路電容的放置

旁路電容的放置也要考慮到它的串聯(lián)電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL的瓷片電容。但如果一個(gè)高品質(zhì)瓷片電容在PCB上放置的方式不對(duì)，它的高頻濾波功能也就消失了。圖6顯示了旁路電容正確和錯(cuò)誤的放置方式。

3.5 電源直流輸出

許多開關(guān)電源的負(fù)載遠(yuǎn)離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產(chǎn)生的電磁干擾，輸出電源走線必須靠得很近，使輸出電流環(huán)路的面積盡可能減小，如圖7。

4 結(jié)論

綜上所述，由于我國(guó)電子設(shè)備行業(yè)的不斷發(fā)展，我們面臨日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，我們就需要提高產(chǎn)品的品質(zhì)，走精品化的道路，所以PCB的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)成為我們無(wú)法忽視的環(huán)節(jié)。以上是筆者在多年P(guān)CB設(shè)計(jì)工作中總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)、心得，希望能給大家?guī)?lái)幫助。

（通訊作者：陳泉梅）

參考文獻(xiàn)

[1]王國(guó)舜.論P(yáng)CB設(shè)計(jì)的常見問題[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2011（08）.

[2]高敬鵬，武超群.Altium Designer原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]電路原理圖及PCB設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4]劉文廣，吳凡.基于APDL的PCB元件布局優(yōu)化[J].電子工藝技術(shù)，2009.

作者單位

1.南瑞集團(tuán)（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院） 江蘇省南京市 210000

篇4

一、學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養(yǎng)

1.在專業(yè)教學(xué)中，要特別注意學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。例如，在講授疊加定理前，先讓學(xué)生組裝一個(gè)簡(jiǎn)單的使用兩節(jié)電池的手電筒電路，明確完成計(jì)算電路消耗電能的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)線性電路的這種疊加性存在的教學(xué)過程，然后推而廣之，要求學(xué)生記錄下數(shù)據(jù)。

2.充分發(fā)揮實(shí)物認(rèn)知的作用。中職學(xué)校的電子技術(shù)專業(yè)是技能應(yīng)用性的專業(yè)，主要涉及電子元件和各種電路。例如，在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中，要加強(qiáng)直觀教學(xué)，采用實(shí)物教學(xué)手段，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上讓學(xué)生多看電路元件，讓學(xué)生記下型號(hào)。這樣，不但可以使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)元器件的外型、型號(hào)，了解元器件的應(yīng)用情況，也使學(xué)生學(xué)得輕松愉快。

3.利用現(xiàn)代教育手段，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。在電子技術(shù)專業(yè)中，傳感器原理及應(yīng)用是一門研究非電量轉(zhuǎn)化成電量以及測(cè)量系統(tǒng)的專業(yè)課程，是一門抽象的學(xué)科。在教學(xué)中，往往有許多情況難以用語(yǔ)言形容或是現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)， 實(shí)驗(yàn)又無(wú)法進(jìn)行，要學(xué)生理解就比較困難了。所以，我們就可以運(yùn)用多媒體課件進(jìn)行仿真演示，以便幫助學(xué)生擺脫認(rèn)知障礙。例如：壓電傳感器中的壓電效應(yīng)，也就是說(shuō)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。我們用多媒體軟件制作動(dòng)畫效果， 將整個(gè)過程通過仿真方法完成， 這樣不僅將抽象的東西具體化了，學(xué)生也易于接受，更重要的是提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

二、基于“行動(dòng)導(dǎo)向”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

“行動(dòng)導(dǎo)向”的教學(xué)法是將認(rèn)知過程與職業(yè)活動(dòng)結(jié)合在一起，強(qiáng)調(diào)“為了行動(dòng)而學(xué)習(xí)”和“通過行動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生通過“獨(dú)立地獲取信息、獨(dú)立地制定計(jì)劃、獨(dú)立地實(shí)施計(jì)劃、獨(dú)立地評(píng)估計(jì)劃”，在自己“動(dòng)手”的實(shí)踐中，掌握職業(yè)技能、習(xí)得專業(yè)知識(shí)，從而構(gòu)建屬于自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)體系。實(shí)踐證明，“行動(dòng)導(dǎo)向”教學(xué)更注重實(shí)訓(xùn)過程的引導(dǎo)和評(píng)價(jià)，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、積極性，變被動(dòng)接收為主動(dòng)探索，可以使學(xué)生更有效地形成必要的職業(yè)能力。“行動(dòng)導(dǎo)向”教學(xué)法的應(yīng)用要與當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系，到用人企業(yè)實(shí)地調(diào)研，了解用人單位的能力需求，最好能將企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程導(dǎo)入教學(xué)實(shí)際，制定不同的教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域以代表不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生在實(shí)踐學(xué)習(xí)中達(dá)到企業(yè)的能力要求。

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的教學(xué)環(huán)節(jié)主要是布置項(xiàng)目書，項(xiàng)目書的結(jié)構(gòu)包括主標(biāo)題、實(shí)訓(xùn)材料和工具、實(shí)訓(xùn)過程等。教師應(yīng)根據(jù)本課程的特點(diǎn)及能力構(gòu)成，打破傳統(tǒng)學(xué)科體系的教學(xué)設(shè)計(jì)，將課程劃分為由任務(wù)組成的結(jié)構(gòu)模塊，以行為任務(wù)的方式組織教學(xué)。如《電子產(chǎn)品裝接與調(diào)試》課程，根據(jù)該課程涉及的能力構(gòu)成，在制訂任務(wù)時(shí)將其劃分為幾大任務(wù)：元件選擇和測(cè)量；識(shí)圖；焊接；檢測(cè)電路；安裝。在項(xiàng)目結(jié)構(gòu)確定后，再針對(duì)每一項(xiàng)目的不同特點(diǎn)將其分解為多個(gè)具體的子任務(wù)。如實(shí)施“萬(wàn)用表組裝與調(diào)試”項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目書的設(shè)計(jì)大致分為六個(gè)子任務(wù)： 1、篩選電阻、電容、二極管和三極管；測(cè)量元件；3、讀原理圖，掌握元件排布；4、焊接元件；5、檢測(cè)電路；6、安裝產(chǎn)品。

同時(shí)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)要注重過程的管理。教師的角色當(dāng)然是注重對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。在學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程中，教師要不斷給出反饋意見和啟發(fā)，要求學(xué)生自己了解錯(cuò)誤的原因，尋找解決問題的途徑，這對(duì)于學(xué)生提高獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力尤為重要，長(zhǎng)期便會(huì)使學(xué)生形成知識(shí)的遷移和能力的成長(zhǎng)。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如此培養(yǎng)其高層次的創(chuàng)新思維也是很有幫助的。

三、實(shí)訓(xùn)教學(xué)的考核

實(shí)訓(xùn)教學(xué)的考核是以技能考核為核心，也是促進(jìn)學(xué)生掌握實(shí)踐技能、提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。技能考核的結(jié)果是實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的客觀反映，所以技能考核一定要有同樣客觀的考核等級(jí)、內(nèi)容、要求、標(biāo)準(zhǔn)等。技能考核方案中，一定要結(jié)合國(guó)家中級(jí)職業(yè)資格證書的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對(duì)人才的技能需求情況，確定考核內(nèi)容。同時(shí)，要選擇好符合規(guī)范和要求的考核工具和儀器儀表，確定考核的實(shí)施方案。根據(jù)考核內(nèi)容，確定每個(gè)任務(wù)的考核要點(diǎn)、時(shí)間分配以及得分比例。以電子產(chǎn)品維修技能考核評(píng)價(jià)方法為例，考核內(nèi)容一般包括三大部分：第一，彩屏手機(jī)的故障檢修；第二，儀器儀表的使用以及測(cè)量；第三，根據(jù)原理圖畫PCB圖。

1、故障檢測(cè)。根據(jù)本專業(yè)中級(jí)工的國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生要掌握小型電子產(chǎn)品的故障分析、診斷、維修、調(diào)試等技能。因此，可以選擇彩屏手機(jī)作為考核設(shè)備，否則技術(shù)含量將達(dá)不到中級(jí)工的技能要求。手機(jī)的故障分析、診斷、維修、調(diào)試是本專業(yè)的核心技能，需重點(diǎn)考核，要求學(xué)生完成故障的檢修及對(duì)應(yīng)的故障檢修報(bào)告，檢修報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括：故障現(xiàn)象、分析判斷、檢測(cè)方法及數(shù)據(jù)、排除方法及注意事項(xiàng)。這部分的分值比例為70%。

2、儀器儀表得使用與測(cè)量。對(duì)于儀器儀表的使用和測(cè)量考核，我們可以要求學(xué)生寫出故障檢測(cè)和維修過程中使用儀器儀表的情況。要求學(xué)生在15分鐘內(nèi)完成，所占分值比例為10%。

篇5

關(guān)鍵詞：電容；傳感器；轉(zhuǎn)換；測(cè)量

在生產(chǎn)科研活動(dòng)中，經(jīng)常要對(duì)溫度、壓力等非電量進(jìn)行測(cè)量，使得現(xiàn)代傳感器技術(shù)有了飛速的發(fā)展。電容式傳感器的檢測(cè)元件可將被測(cè)非電量變換為電容量，然后通過對(duì)電容值的測(cè)量得到相應(yīng)的非電量的值。由此可見對(duì)電容值進(jìn)行測(cè)量是有實(shí)際意義的。在數(shù)字化測(cè)量技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電容所測(cè)值進(jìn)行數(shù)字顯示，通常是將被測(cè)電容Cx先轉(zhuǎn)換成與其成正比的直流電壓信號(hào)（稱C/U轉(zhuǎn)換）或時(shí)間信號(hào)（稱C/t轉(zhuǎn)換）。這里介紹一些具體的轉(zhuǎn)換方法，并詳細(xì)討論一個(gè)典型的C/U轉(zhuǎn)換電路。

1、測(cè)量電容的幾種轉(zhuǎn)換方法

⑴ 充電法測(cè)電容

圖1是這種方法的原理圖。集成運(yùn)放反向輸入端所加的基準(zhǔn)電壓Ur經(jīng)電阻R對(duì)被測(cè)電容Cx進(jìn)行充電，當(dāng)輸出電壓Uo達(dá)到預(yù)先設(shè)定的額定值時(shí)就停止充電。在Ur和R為定值的情況下，顯然充電時(shí)間t的長(zhǎng)短與Cx成正比。由圖1可寫出其關(guān)系式：

只要測(cè)出時(shí)間t的大小，就可得知Cx的值。利用這種C/t的轉(zhuǎn)換方法測(cè)電容，其可測(cè)范圍為10μf-999.9μf。

⑵ 充放電法測(cè)電容

圖2是這種方法的原理圖之一，它由窗口比較器對(duì)電容的充放電進(jìn)行控制。基準(zhǔn)Ur先對(duì)Cx進(jìn)行充電，當(dāng)兩端電壓達(dá)到額定值時(shí)就對(duì)地放電，當(dāng)電容兩端電壓降低到一個(gè)額定值時(shí)再次充電。Cx如此反復(fù)的充放電，就形成一個(gè)周期為T的震蕩電壓波形，T值與Cx成正比，因此通過測(cè)量時(shí)間T的大小就可得知Cx的值。這種通過C/t轉(zhuǎn)換測(cè)量電容若配上單片機(jī)電容量的分辯率可達(dá)（0.5-1）×10-3乘以電容滿度值，可測(cè)范圍為0-200μF。

和上述方法相似的另一種測(cè)量方式是稱為換向式的測(cè)量法，它也是先充電后放電，但放電到-Ur為止通過測(cè)量放電的持續(xù)時(shí)間Td得知Cx的大小，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)充電電源及放大器參數(shù)要求不嚴(yán)格，測(cè)量誤差小，分辨力可達(dá)0.1pF，能滿足電容傳感器的要求。

⑶ 脈寬調(diào)制法測(cè)電容

圖3是這種方法的原理圖。它是在如圖所示的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)端輸入一個(gè)脈寬為tw，周期為T的矩形波，在閾值為TH加被測(cè)電容Cx。通過Cx充放電在輸出端得到一個(gè)周期仍為T，但脈寬tw即占空比q=tw/T隨Cx成比例變化的矩形波（所以稱為脈寬調(diào)制）。如果能設(shè)法測(cè)出tw的值，則Cx也可得，這顯然也屬于用C/t轉(zhuǎn)換法測(cè)電容。由于q隨C/x改變是輸出的矩形波電壓平均值Uo值隨之而變，即表明Cx與Uo成正比，所以只要能Uo并測(cè)出它的數(shù)值，就可以得出Cx的值，顯然這屬于通過C/U轉(zhuǎn)換測(cè)電容。脈寬調(diào)制法測(cè)電容的范圍為0-20μF，最高分辨別率為1μF，它的缺點(diǎn)是測(cè)量前都要手動(dòng)調(diào)零，從而延長(zhǎng)了測(cè)量時(shí)間。

⑷ 容抗法測(cè)電容

圖4是這種方法的原理電路圖。運(yùn)放處于線性工作，Ui是幅度及頻率fo均恒定的正弦測(cè)試信號(hào)。電容中通過正弦交流信號(hào)時(shí)，其容抗為Xc=1/（2πfoCx），當(dāng)fo恒定時(shí)，Xc與Cx成反比。

2、按容抗法實(shí)現(xiàn)的C/U轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與分析

根據(jù)容抗法測(cè)量原理，為實(shí)現(xiàn)C/U轉(zhuǎn)換，必須有正弦信號(hào)發(fā)生器，C/ACU轉(zhuǎn)換電路，AC/DC轉(zhuǎn)換電路，濾波器及輔助電路等。

由集成運(yùn)放N1，電阻R1-R5和C1-C2組成RC橋式振蕩器，其中C1R1和C2R2組成RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，R3R4R5組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)整R3R4R5 的值使略大于3滿足起振的條件，即R4+R5>2R3。運(yùn)放N2是一級(jí)反向輸入的緩沖放大器，其電壓增益為A = -（R7+RP1）/R6其中RP1為校準(zhǔn)電位器，調(diào)節(jié)RP1可改變N2的電壓增益。由運(yùn)放N3、電阻RS和電容Cx組成測(cè)量電容的主電路，其功能是實(shí)現(xiàn)C/ACU的轉(zhuǎn)換。由運(yùn)放N4、電阻R9- R11和電容C3- C4組成二階有源帶通濾波器，其中心頻率fo = 400HZ因此有源帶通濾波器只允許400HZ信號(hào)通過，這樣就得到一個(gè)純正的400HZ的正弦波。由集成運(yùn)放N5、二極管VD3-VD5電阻R13- R16和，電位器RP2和電容C5- C8組成精密整流電路，電路中的R12是N5的同向端輸入電阻，R13、 R14為負(fù)反饋電阻可將N5偏置在線性放大區(qū)并控制運(yùn)放的增益。

3、電容式傳感器的應(yīng)用

電容式傳感器的檢測(cè)元件將被測(cè)非電量變換為電容量變化后，用測(cè)量線路（C/U轉(zhuǎn)換電路）把電容容量的變化變換為電壓，再通過電壓與電容的關(guān)系得出非電量的值。可應(yīng)用在測(cè)氣體的濃度、油箱油量、導(dǎo)電液體液位等等。

這種電容式轉(zhuǎn)換電路具有線性度好、準(zhǔn)確度高、電路簡(jiǎn)單、成本小、功耗低等特點(diǎn)可應(yīng)用于一些小型、便攜式裝置中。例如數(shù)字萬(wàn)用表就是利用容抗法實(shí)現(xiàn)C/U轉(zhuǎn)換輸出平均值電壓再配以高分辯率的液晶A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來(lái)測(cè)量電容的。

參考文獻(xiàn)：

[1]沙占友等.數(shù)字萬(wàn)用表應(yīng)用技巧 .北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1997

篇6

設(shè)計(jì)要求

?能正確區(qū)分并機(jī)的取掛機(jī)狀態(tài)。

?可以正確讀出串行EEPROM定位置特定信義的數(shù)據(jù)。

?在并機(jī)掛機(jī)狀態(tài)可以接收各種制式與時(shí)序的來(lái)電顯示，根據(jù)若來(lái)電的號(hào)碼頭部部分與EEPROM中預(yù)先設(shè)定的“語(yǔ)音郵箱提示碼”完全匹配(即指若EEPROM中存儲(chǔ)的郵箱提示碼為1234，則收到所有以1234開頭的號(hào)碼均算匹配)，則點(diǎn)亮一個(gè)LED(N口語(yǔ)音郵箱指示燈)，并使之按每2秒鐘點(diǎn)100ms的規(guī)律閃爍。掛機(jī)時(shí)要有睡眠狀態(tài)且打開line_det與IOC0中斷喚醒，若需要點(diǎn)亮燈時(shí)可開2Hz中斷喚醒，不須點(diǎn)亮燈時(shí)則不必。為安全起見不關(guān)32768晶振。收到的數(shù)據(jù)不必保存，比較完畢后就清除。

?在并機(jī)取機(jī)狀態(tài)能正確解調(diào)并機(jī)撥號(hào)。也就是說(shuō)，在并機(jī)取機(jī)的時(shí)候系統(tǒng)能夠正確的解調(diào)每一個(gè)撥號(hào)，并保存到緩存里面以進(jìn)行比較。若所撥號(hào)碼前面幾位與EEPROM中預(yù)先設(shè)定的“語(yǔ)音郵箱提示碼”完全匹配，熄滅“語(yǔ)音郵箱指示燈”，并進(jìn)入睡眠狀態(tài)。若從中間的某位開始匹配不上，則立即進(jìn)入睡眠，并關(guān)line_det與IOC0喚醒并保留2Hz喚醒，在2Hz子程序中判斷是否掛機(jī)，若掛機(jī)再開line_det與IOC0喚醒。取機(jī)后若10s內(nèi)未接收取DTMF的，也進(jìn)入同樣的睡眠模式。

?并機(jī)取掛機(jī)狀態(tài)突變時(shí)要重新收CALL解調(diào)。比如系統(tǒng)正在收CALL狀態(tài)下，并機(jī)的狀態(tài)突然改變，系統(tǒng)要能夠跳出本次的收CALL操作并清除緩存區(qū)進(jìn)行下一次收CALL。

考慮到可靠性，EEPROM中的數(shù)據(jù)應(yīng)該在需要比較的時(shí)候去讀取并比較，而不建議采取一上電就先讀進(jìn)緩存的做法。

其中，SPT6603A是一款最近推出的針對(duì)來(lái)電顯示和語(yǔ)音撥號(hào)產(chǎn)品而專門設(shè)計(jì)的微處理器。line_det與IOC0是SPT6603A單片機(jī)專門為來(lái)電顯示系統(tǒng)而設(shè)置的中斷喚醒源。line_det用來(lái)檢測(cè)線上的信號(hào)，IOC0用來(lái)檢測(cè)極性反轉(zhuǎn)信號(hào)。

電路分析

語(yǔ)音郵箱指示盒系統(tǒng)的原理與電話機(jī)系統(tǒng)的部分電路原理基本相同，在硬件電路上都包括了Caller ID輸入回路、并機(jī)檢測(cè)線路、阻抗匹配線路、防雷擊與極性保護(hù)線路、CPU控制線路、EEPROM，只是電話機(jī)系統(tǒng)多了振鈴線路、鍵盤撥號(hào)線路、LCD顯示、手柄通話線路、免提通話線路、電子開關(guān)線路等。由于電話機(jī)系統(tǒng)的電路已經(jīng)是非常成熟的電路，在硬件設(shè)計(jì)上面無(wú)須花很多的時(shí)間去設(shè)計(jì)各個(gè)單元電路，只需要調(diào)整電路的參數(shù)和加上指示燈就可以在硬件上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音郵箱指示盒的功能，于是語(yǔ)音郵箱指示盒系統(tǒng)就可以由電話機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)化得來(lái)。語(yǔ)音郵箱指示盒系統(tǒng)原理框圖如圖所示。

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，修改EEPROM里面儲(chǔ)存的號(hào)碼如可以通過一臺(tái)并機(jī)進(jìn)行，如果不需要通過并機(jī)修改預(yù)存的號(hào)碼，可以省去DTMF撥號(hào)部分。如果需要在指示盒上面修改EEPROM里面儲(chǔ)存的號(hào)碼，可以在這個(gè)系統(tǒng)上面加上鍵盤。阻抗匹配電路主要是針對(duì)一些特殊的交換機(jī)而設(shè)計(jì)的，如果語(yǔ)音郵箱指示盒并聯(lián)了一臺(tái)具有來(lái)電顯示功能的電話機(jī)，也可以不考慮這部分電路。

Caller ID輸入回路的原理與分析

Caller ID可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)合給出相應(yīng)的理解，如果用Caller ID修飾產(chǎn)品或者系統(tǒng)的時(shí)候就理解為來(lái)電顯示；當(dāng)用來(lái)修飾信號(hào)的時(shí)候就理解為主叫識(shí)別信息。CallerI D輸入回路與CPU內(nèi)部硬件解碼器的原理圖如圖所示。

信號(hào)流程：在解碼器打開時(shí)，圖中的OP被Enable工作在線性狀態(tài)，線上的Caller ID信號(hào)可以經(jīng)過OP-C3-AGC然后解碼。

喚醒過程：解碼器關(guān)閉后，圖3中的OP被Disable，輸入端與之并聯(lián)的比較器CMP因Rl、R2、R3的存在而獲得上低下高的偏置，CMP輸出0。由于線路上極性保護(hù)電路的存在，T、R兩端總有一腳處于交流低阻抗的狀態(tài)，即可以認(rèn)為交流信號(hào)是從其中某一端送來(lái)的。

對(duì)于有振鈴觸發(fā)的情況，在振鈴期間，振鈴的幅度足以使CMP發(fā)生反轉(zhuǎn)，CMP輸出1，程序上就做開解碼器的動(dòng)作。

對(duì)于直接送號(hào)的情況，比如R2上分得的電壓是0．15V，若T或R上送來(lái)的信號(hào)的峰值超過了0．15V，則該信號(hào)也可以克服預(yù)加在CMP輸入端的偏置電壓，從而引起CMP反轉(zhuǎn)，進(jìn)而喚醒CPU解碼。

對(duì)于有反極性觸發(fā)的情況，若是從T-R+反轉(zhuǎn)到T+R-，則相當(dāng)于T端升高，R端降低。此一升一降加到CMP的輸入腳以后，正好使CMP反轉(zhuǎn)，從而可以喚醒CPU收CALL；若是從T+R-反轉(zhuǎn)到T-R+，則相當(dāng)于T端降低，R端升高。因?yàn)閷?duì)于CMP而言本身T端對(duì)應(yīng)的輸入腳就較R端要低，所以本次反極性不能造成CMP的反轉(zhuǎn)。C5、R6、R7組成的電路正是為解決這一問題而設(shè)置的。當(dāng)T端迅速降低時(shí)，會(huì)有一個(gè)負(fù)向的脈沖在RIN引腳產(chǎn)生，此脈沖可以喚醒CPU收CALL。

并機(jī)檢測(cè)線路的原理與分析

并機(jī)檢測(cè)的意義如下。

?在系統(tǒng)收CALL的時(shí)候判斷并機(jī)取掛機(jī)狀態(tài)可以知道接收的信號(hào)是來(lái)自交換機(jī)還是并機(jī)的撥號(hào)；

?在并機(jī)取機(jī)的過程中，為了省電本機(jī)要跑相對(duì)低功耗的模式；

?為了實(shí)現(xiàn)防盜功能，系統(tǒng)必須加上并機(jī)檢測(cè)線路。

并機(jī)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法：在并機(jī)掛機(jī)的狀態(tài)下，DM引腳為高，當(dāng)并機(jī)取機(jī)的時(shí)候DM引腳變?yōu)榈碗娖剑蛇@種跳變系統(tǒng)就可以準(zhǔn)確的區(qū)分并機(jī)的取掛機(jī)狀態(tài)。值得注意的是當(dāng)本機(jī)取機(jī)的時(shí)候，無(wú)論并機(jī)取機(jī)還是掛機(jī)，DM引腳始終為低，也就是說(shuō)在本機(jī)取機(jī)的時(shí)候，并機(jī)檢測(cè)是無(wú)效的。并機(jī)檢測(cè)線路原理圖如圖所示。

篇7

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)；設(shè)計(jì)；分析

項(xiàng)目教學(xué)的指導(dǎo)思想是將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)項(xiàng)目交予學(xué)生獨(dú)立完成，從信息的收集、方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施，到完成后的評(píng)價(jià)，都由學(xué)生具體負(fù)責(zé)；通過項(xiàng)目的實(shí)施，使學(xué)生在活動(dòng)中了解和把握完成項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)的基本要求與整個(gè)過程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，不斷獲取知識(shí)，增強(qiáng)技能，鍛煉分析、解決問題的方法和策略，進(jìn)而形成綜合職業(yè)能力。

項(xiàng)目教學(xué)離不開項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析，項(xiàng)目設(shè)計(jì)是將基本的理論知識(shí)與實(shí)踐技能要求融合在一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目中，以使學(xué)生在完成項(xiàng)目的探索活動(dòng)過程中逐步掌握知識(shí)、增強(qiáng)技能，提升職業(yè)能力；項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求貼近生產(chǎn)、生活實(shí)際，呈現(xiàn)較高的真實(shí)性和應(yīng)用性，才能充分地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和解決問題的愿望；而項(xiàng)目分析是要從復(fù)雜的項(xiàng)目中將必備的基本知識(shí)和技能逐步分解開來(lái)，通過學(xué)生的探索和活動(dòng)自我完善職業(yè)能力并達(dá)成項(xiàng)目的最終完成；項(xiàng)目的分析要求全面深刻，強(qiáng)調(diào)新舊知識(shí)的聯(lián)系，而重點(diǎn)則在新知識(shí)的學(xué)習(xí)、技能的訓(xùn)練和綜合職業(yè)能力的形成。

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與分析是一個(gè)雙向可逆的過程，都需要學(xué)生自主參與探索活動(dòng)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析是項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)得以進(jìn)行的理論支撐，是項(xiàng)目評(píng)價(jià)得以開展的基本依據(jù)，可以說(shuō)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析是整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的基石。下面，以筆者執(zhí)教的“日常照明電路”為例，來(lái)談?wù)勴?xiàng)目設(shè)計(jì)與分析的三個(gè)基本環(huán)節(jié)：項(xiàng)目情境的設(shè)置、信息的收集與處理、活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。

一、項(xiàng)目情境的設(shè)置

項(xiàng)目教學(xué)法是以生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題或任務(wù)為前提開展的，因而項(xiàng)目情境的設(shè)置非常重要，好的情境設(shè)置能從一開始就牢牢吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們解決實(shí)際問題的興致，喚起他們學(xué)習(xí)新知和鍛煉培養(yǎng)技能的愿望，形成良好的教學(xué)氛圍。

在“日常照明電路”項(xiàng)目教學(xué)中我創(chuàng)設(shè)了這樣一個(gè)情境：假若你家院子里新建了一間平房想對(duì)外出租，現(xiàn)在房屋建成，但電路沒安裝，如果由你來(lái)完成，你能否勝任這項(xiàng)工作？

針對(duì)蘇州地區(qū)不斷涌入的外來(lái)勞動(dòng)力，建房出租已成為當(dāng)?shù)匕傩斋@得穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)收入的重要手段，基本上每個(gè)農(nóng)村學(xué)生的家中都會(huì)涉及這一問題，這一項(xiàng)目的完成將彰顯學(xué)生的職業(yè)能力，提升他們?cè)诩议L(zhǎng)心目中的地位，學(xué)生的興趣一下子被挑起來(lái)，大家開始議論紛紛，躍躍欲試，形成了良好的教學(xué)氛圍。

二、信息的收集與處理

信息的收集與處理主要從兩個(gè)方面考慮：一是對(duì)項(xiàng)目功能的分析，即針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的具體分解，將項(xiàng)目按照一定功能或原理分解成基本的操作或控制要求；二是對(duì)所需知識(shí)技能的分析，即針對(duì)每一個(gè)操作要求分析所需的相應(yīng)的知識(shí)技能以及獲取知識(shí)技能的手段和途徑。

1.功能分析

本項(xiàng)目中，提醒同學(xué)們首先要考慮房客對(duì)房間電路的基本要求，通過學(xué)生積極發(fā)言，不斷補(bǔ)充，形成完整的功能分析：（1）要有照明設(shè)備（熒光燈或白熾燈）；（2）要對(duì)燈具實(shí)行雙聯(lián)控制；（3）要有插座擴(kuò)展使用其他電器；（4）要有可靠的電路保護(hù)（短路、過載）；（5）要能對(duì)該房間用電單獨(dú)計(jì)費(fèi)（電度表）。

2.知識(shí)與技能分析

依據(jù)本項(xiàng)目功能分析，學(xué)生討論得出完成項(xiàng)目所需的基本知識(shí)與技能，包括：（1）電器元器件（原理、構(gòu)造、控制）；（2）電器原理圖（識(shí)圖與電路設(shè)計(jì)）；（3）布線圖識(shí)圖與布線要求；（4）布線技能訓(xùn)練；（5）電路調(diào)試與故障檢測(cè)。

信息的收集與處理這一環(huán)節(jié)使學(xué)生對(duì)項(xiàng)目要求形成全面的理解，它有針對(duì)性地歸納出了學(xué)生完成項(xiàng)目所需的知識(shí)和技能，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，從實(shí)踐上明確學(xué)習(xí)目的并避免了學(xué)習(xí)的盲目性，提高了學(xué)習(xí)效率。

三、活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)

活動(dòng)方案設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施步驟的綜合闡述，既包括理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，又包括實(shí)踐技能的掌握，還包含了實(shí)施過程中出現(xiàn)問題的對(duì)策。

“日常照明電路”項(xiàng)目活動(dòng)方案設(shè)計(jì)思路：

1.完成本項(xiàng)目所需的工具和設(shè)備準(zhǔn)備，繪制元器件清單，領(lǐng)取實(shí)物

2.對(duì)電器元件、電器原理圖、布線圖與布線要求、電路調(diào)試與故障檢測(cè)的理論學(xué)習(xí)

3.“日常照明電路”配電板制作實(shí)踐活動(dòng)

（1）元器件的固定；（2）線路的連接；（3）電路調(diào)試和故障檢測(cè)

學(xué)生可根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)具體的活動(dòng)方案，包括理論學(xué)習(xí)的時(shí)機(jī)和順序、實(shí)踐活動(dòng)的組織和分工、項(xiàng)目評(píng)價(jià)的開展等。

活動(dòng)方案設(shè)計(jì)是項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析的最后成果，也是后續(xù)項(xiàng)目活動(dòng)總的綱領(lǐng)性計(jì)劃，是整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)有條不紊進(jìn)行的充分保障，是決定項(xiàng)目能否如期按質(zhì)完成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

項(xiàng)目教學(xué)過程中，要重視項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析，從項(xiàng)目情境的設(shè)置、信息的收集與處理、活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)著手，通過教師地積極引導(dǎo)，學(xué)生地主動(dòng)探索，為項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)做好充分的準(zhǔn)備，才能使項(xiàng)目活動(dòng)有序高效地開展，充分發(fā)揮項(xiàng)目教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐菊萍.項(xiàng)目教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)把握的三個(gè)要點(diǎn)[A].江蘇省教育學(xué)會(huì)論文集，2006.

[2]李萍.淺談項(xiàng)目教學(xué)法[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011.

[3]李曉，朱迅.項(xiàng)目教學(xué)法在我校的應(yīng)用[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2005（13）.

[4]朱麗梅.項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)及其運(yùn)用：項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)概述[J].教育導(dǎo)刊，2002（6）.

[5]鄧晨.淺議項(xiàng)目教學(xué)在中職教育中的作用[J].職業(yè)，2010（29）.

篇8

【關(guān)鍵詞】電工電子教學(xué) 多媒體技術(shù) 仿真軟件 Protel軟件

【中圖分類號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）07-0239-02

引言

隨著最近30年經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，出口貿(mào)易和內(nèi)需驅(qū)動(dòng)雙重引擎的刺激，使得經(jīng)過中等職業(yè)教育的學(xué)生成為就業(yè)市場(chǎng)的寵兒，甚至很多地方出現(xiàn)了用工荒。但是通過對(duì)中職生用工企業(yè)這幾年的反饋來(lái)看，雖然我們的學(xué)生就業(yè)率很高，但是很多學(xué)校的學(xué)生很難做到“人盡其能，學(xué)以致用”，進(jìn)入用工部門后需要重新培訓(xùn)才能工作，或者培訓(xùn)后也不能勝任綜合性較強(qiáng)的工作，這些不僅影響了中職學(xué)校畢業(yè)生的收入水平，也影響了中國(guó)的制造業(yè)向高端的發(fā)展。對(duì)比歐洲制造業(yè)強(qiáng)國(guó)德國(guó)，瑞士，因?yàn)槠浞浅Ｖ匾暵殬I(yè)教育，畢業(yè)生素質(zhì)很高，成為其強(qiáng)大工業(yè)體系的核心競(jìng)爭(zhēng)力。筆者認(rèn)為，造成這種局面很大一部分原因在于學(xué)校缺乏與社會(huì)的溝通，沒有處理好學(xué)生與就業(yè)的關(guān)系，不了解社會(huì)需要什么樣的人才，以陳舊的教學(xué)方式來(lái)教育學(xué)生，從而既不能提高學(xué)生的積極性，也不能有效的進(jìn)行知識(shí)傳遞，造成職業(yè)教育在市場(chǎng)導(dǎo)向的教育改革中落后于形勢(shì)。

電工電子專業(yè)屬于職業(yè)教育的熱門專業(yè)，也是企業(yè)需求最大的部分。我們知道，職業(yè)教育屬于行動(dòng)體系，強(qiáng)調(diào)的是工作過程系統(tǒng)課程是基于知識(shí)應(yīng)用， 所以電工電子專業(yè)課程主要是基于對(duì)是物理學(xué)中的電學(xué)的應(yīng)用，然而對(duì)于進(jìn)入中專學(xué)校的學(xué)生，一般來(lái)說(shuō)物理基礎(chǔ)很不扎實(shí)，因此，摸好學(xué)生的”底子”，進(jìn)行因材施教顯得非常重要。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，中職院校的電工電子教學(xué)，不僅要做到實(shí)用性，新穎性，更要做到差異性，區(qū)別于高等教育，從基礎(chǔ)抓起。因此，本文本著轉(zhuǎn)變思想，結(jié)合實(shí)際的出發(fā)點(diǎn)，對(duì)職業(yè)教育的電工電子專業(yè)教學(xué)提出了一些看法。

1.重實(shí)訓(xùn)，循序漸進(jìn)培養(yǎng)技能，實(shí)訓(xùn)驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)助力操作技能的提高

對(duì)于大多數(shù)中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于物理基礎(chǔ)的薄弱，畏難和面對(duì)抽象理論的不知所措都是導(dǎo)致厭學(xué)情緒的誘因。因此，接觸實(shí)訓(xùn)，實(shí)踐電類裝配工作的基本操作，讓學(xué)生在具體真實(shí)的實(shí)物面前揭開電的神秘面紗，開啟探索的興趣。然后再開展理論教學(xué)會(huì)起到事半功倍的效果。

實(shí)際教學(xué)中，本著職業(yè)導(dǎo)向教學(xué)的目的，面對(duì)新生，首先帶領(lǐng)學(xué)生接觸導(dǎo)線，介紹導(dǎo)線的類型，導(dǎo)線的半徑與額定電流的關(guān)系等，動(dòng)力線與信號(hào)線的選型區(qū)別。在學(xué)生對(duì)導(dǎo)線有了具體認(rèn)識(shí)后，也就不覺得電學(xué)是抽象的了。然后培訓(xùn)學(xué)生的焊接技能，反復(fù)練習(xí)導(dǎo)線的外皮的削剝，導(dǎo)線之間的連接，導(dǎo)線與接線柱和接插件的連接，二極管，三極管，表貼件和直插件等的焊接技巧，掌握好這些，就為連接一個(gè)完整電路打下了基礎(chǔ)，也為學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子提供了自信，可以在此時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)的重要性和必要性[1]。由于學(xué)生之前已經(jīng)接觸過了普通元器件和導(dǎo)線，因此教學(xué)時(shí)對(duì)電路圖中的符號(hào)和導(dǎo)線的認(rèn)識(shí)生動(dòng)起來(lái)，記憶比較快；同時(shí)因?yàn)閷W(xué)生具備了組裝電路的能力，因此就有了設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)的興趣需求，對(duì)基礎(chǔ)元器件的原理認(rèn)識(shí)也變得迫切與渴求。當(dāng)學(xué)生開始有了電路計(jì)算的能力時(shí)，可以設(shè)計(jì)幾個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去實(shí)現(xiàn)。

以實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路為例，該實(shí)驗(yàn)不僅是電工實(shí)驗(yàn)的基本案例，也是學(xué)生能力和工廠實(shí)際結(jié)合最近的地方。為了完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要學(xué)習(xí)低壓電器和繼電接觸控制的有關(guān)知識(shí)，了解其規(guī)格、型號(hào)及使用方法，需要學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、停止的控制電路原理，還需要學(xué)習(xí)使用萬(wàn)用表排故的方法。這些都在學(xué)生掌握了相應(yīng)的理論知識(shí)后才能完成，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，實(shí)訓(xùn)驅(qū)動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)，知識(shí)助力技能提高。

同時(shí)對(duì)實(shí)訓(xùn)來(lái)說(shuō)，循序漸進(jìn)，規(guī)范訓(xùn)練是中職教育需要注意的，早期介入實(shí)訓(xùn)固然可以讓學(xué)生減輕高不可攀的心理負(fù)擔(dān)，提高學(xué)習(xí)的興趣。但是搭建電路系統(tǒng)時(shí)，不僅要求學(xué)生接對(duì)線這么簡(jiǎn)單，對(duì)焊點(diǎn)飽滿度的要求，走線的美觀，強(qiáng)弱電信號(hào)是否要分開布線等細(xì)節(jié)都必須要求到位[2]。這是由于中職教育的職業(yè)教育特性使然，更注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)習(xí)慣，以便將來(lái)快速的和工廠接軌。

2.開發(fā)興趣，小設(shè)計(jì)缺陷驅(qū)動(dòng)解決問題能力

對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，需要的不僅是嚴(yán)格執(zhí)行圖紙的員工，更需要發(fā)現(xiàn)問題，排查解決問題的員工，由于硬件電路行業(yè)更注重調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的積累，這是一份個(gè)人價(jià)值與從業(yè)時(shí)間成正比的工作。因此，對(duì)于電工電子專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)起基本的故障解決思路，將會(huì)為他們?nèi)蘸蠊ぷ鞲叨鹊奶嵘鸬讲豢晒懒康闹Α?/p>

我們也注意到，中職學(xué)生本身基礎(chǔ)差，僅是知識(shí)的灌輸和預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)過程的復(fù)制也往往是差強(qiáng)人意，所以培養(yǎng)故障解決思想要從小做起，不能貪大求多，否則會(huì)使學(xué)生重新產(chǎn)生畏難情緒。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我們往往應(yīng)在電路中加入一些小的設(shè)計(jì)缺陷或者比較明顯的故障，引導(dǎo)學(xué)生去解決問題。在這個(gè)過程中，解決了問題的學(xué)生不僅獲得了成就感，也因?yàn)楣收系膯我恍员阌谌タ偨Y(jié)排故的方法。通過多次實(shí)踐，從而形成獨(dú)立的思路和習(xí)慣，在以后面對(duì)復(fù)雜問題可以保持思路清晰，靈活運(yùn)行所學(xué)。

以制作前置音頻放大電路為例，提供給學(xué)生一套示例電路圖，并由學(xué)生進(jìn)行電裝完成。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，按照示例所組裝的電路放大能力不夠理想，引導(dǎo)學(xué)生從放大電路的原理出發(fā)，思考擴(kuò)大方法倍數(shù)的方法，調(diào)整相關(guān)電阻電容，解決問題。問題本身并不復(fù)雜，但加深了學(xué)生對(duì)放大器的認(rèn)識(shí)，為家電維修等課程開展也打下了基礎(chǔ)。

3.多媒體詳解技能過程，提高教學(xué)結(jié)果

中職教育著眼于培養(yǎng)專業(yè)熟練技術(shù)工人，所以更注重技能的傳授，技術(shù)細(xì)節(jié)是否教授到位，可能影響的是學(xué)生一生的操作習(xí)慣。在課堂和實(shí)驗(yàn)室中，由于場(chǎng)地和視場(chǎng)的限制，學(xué)生不能有效掌握動(dòng)作要領(lǐng)，這個(gè)時(shí)候，多媒體對(duì)動(dòng)作進(jìn)行剖析，讓學(xué)生看清楚，學(xué)明白是非常必要的[3]。

在實(shí)訓(xùn)技能培訓(xùn)時(shí)，元器件排布，導(dǎo)線頭的連接，表貼元件和直插元件是否虛焊，都是非常微小的操作，如果進(jìn)行實(shí)焊演示，前排的同學(xué)即便能夠看得清楚，也不一定記得住全部動(dòng)作要領(lǐng)，更不用說(shuō)靠后的學(xué)生。所以，使用相機(jī)等多媒體手段重新規(guī)劃課程，把微小的局部按照動(dòng)作順序分解，制作成PPT或視頻分享演示給學(xué)生，以形成最大的視覺沖擊，加深記憶。此外，采用多媒體手段的另一個(gè)好處是便于分析實(shí)訓(xùn)成果，例如：布線規(guī)整有序的電箱和雜亂的電箱在圖片對(duì)比下一目了然，也可通過放大功能對(duì)布線細(xì)節(jié)進(jìn)行分析[3]。

此外，多媒體手段對(duì)諸多基本理論的動(dòng)態(tài)演示也具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

4.重視仿真技術(shù)理解電學(xué)過程，提高機(jī)理分析能力

由于經(jīng)費(fèi)原因，面對(duì)昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器，中職院校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)往往并不完善，為學(xué)生提供完全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是不允許的。此外，由于課時(shí)和學(xué)生基礎(chǔ)的限制，搭建完全的硬件電路不僅耗時(shí)，而且容易出現(xiàn)各種故障，排故的過程不僅耗費(fèi)老師的時(shí)間，也消耗著學(xué)生的熱情。

在進(jìn)行正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果采用multisim7.0等軟件進(jìn)行仿真，將起到事半功倍的效果。由于電阻電容電感等元器件的生產(chǎn)工藝差異性，按照統(tǒng)一原理圖搭建的電路的諧振頻率都是有差異的，這將影響學(xué)生對(duì)原理的理解。使用multisim7.0進(jìn)行仿真，不僅保證輸入輸出的穩(wěn)定性，還可以通過任意調(diào)整RLC參數(shù)，改變諧振頻率，也可以使用虛擬示波器獲得穩(wěn)態(tài)積分波形。這些都大大加深學(xué)生對(duì)電路的理解程度，提高學(xué)習(xí)興趣[4]。

仿真實(shí)驗(yàn)并不能完全取代實(shí)際實(shí)驗(yàn)，在中職教育中，有選擇讓學(xué)生自己搭建一些簡(jiǎn)單電路，將大大提高學(xué)生對(duì)電工電子系統(tǒng)的認(rèn)知能力，以便將來(lái)勝任其維修維護(hù)工作。但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，仿真試驗(yàn)的也有很重要的驗(yàn)證作用，在綜合訓(xùn)練中，指導(dǎo)學(xué)生來(lái)搭建一套簡(jiǎn)易頻率計(jì)電路，在設(shè)計(jì)完成，搭建電路之前，就可以讓學(xué)生使用先進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以提高實(shí)驗(yàn)效率，幫助學(xué)生分析問題，解決問題。

5.關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài)，重視Protel等軟件的教學(xué)，提高學(xué)生技能水平，融入產(chǎn)業(yè)鏈高端

當(dāng)前的職業(yè)教育現(xiàn)狀中，中職學(xué)生在用工初期只能勝任重復(fù)性工作，之后由于基礎(chǔ)所限，導(dǎo)致學(xué)習(xí)意愿不強(qiáng)，無(wú)論是對(duì)電路調(diào)試還是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，只能做到簡(jiǎn)單的模仿復(fù)制，很少做到舉一反三，同時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)的積累，也均是落于口頭的傳承，很難達(dá)到原理清晰，落于圖紙之上。對(duì)于教師而言，也只是滿足于學(xué)生就業(yè)完成的數(shù)據(jù)，無(wú)心兼顧就業(yè)質(zhì)量。這一點(diǎn)正是國(guó)內(nèi)職業(yè)教育與國(guó)外職業(yè)教育的差距所在，僅這一點(diǎn)差距，就影響學(xué)生一生的職業(yè)高度。對(duì)中職生來(lái)說(shuō)，不能僅僅只作為一個(gè)熟練操作工，處于產(chǎn)業(yè)鏈的下游部門。更需要掌握更多技能，勝任一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)工作，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，從執(zhí)行者晉身創(chuàng)造者。

電工電子行業(yè)中，Protel作為一款EDA軟件[5]，無(wú)論經(jīng)典的Protel 99se，還是最新的Protel DXP，擁有最廣泛的使用者。由于基礎(chǔ)所限，并不是所有的學(xué)生的都能掌握Protel軟件，但是在教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)Protel的教學(xué)，將會(huì)對(duì)優(yōu)秀的學(xué)生產(chǎn)生不可估量的影響。同時(shí)由于課時(shí)限制，Protel教學(xué)應(yīng)該側(cè)重規(guī)則的認(rèn)知和熟練的規(guī)范性操作，而不是復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

Protel教學(xué)從以下兩點(diǎn)入手：（1）原理圖繪制和讀圖能力；（2）電路板繪制和調(diào)試能力。原理圖繪制應(yīng)從熟悉的電路系統(tǒng)開始，比如一個(gè)照明電路，簡(jiǎn)易頻率計(jì)電路，主要是訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)的繪圖方式，這其中包括自定義元件庫(kù)的建立，電線和連接線的區(qū)別，標(biāo)準(zhǔn)元件符號(hào)的識(shí)別等知識(shí)。這些知識(shí)點(diǎn)需要反復(fù)練習(xí)，其目的為將來(lái)的設(shè)計(jì)工作打下規(guī)范性的基礎(chǔ)，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖冊(cè)的讀圖能力。電路板繪制以簡(jiǎn)易頻率計(jì)作為實(shí)例，在原理圖基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)或?qū)敕庋b，從兩層板開始，學(xué)習(xí)對(duì)不同信號(hào)走線的分區(qū)排布規(guī)范和測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置，設(shè)計(jì)缺陷分析等技能要點(diǎn)。中職生的軟件學(xué)習(xí)，應(yīng)該出于兩點(diǎn)考慮：（1）要保證足夠的上機(jī)課時(shí)和足夠多的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（2）每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都必須輔以詳細(xì)的書面操作示例。這兩點(diǎn)措施首先避免了課程流于形式，注重基礎(chǔ)技能培養(yǎng)，同時(shí)降低了課程難度，提高了學(xué)生實(shí)踐的愿望，是切合中職教育的。

6.結(jié)束語(yǔ)

從筆者多年教學(xué)實(shí)踐總結(jié)而言。我們的職業(yè)教育，在當(dāng)前工業(yè)轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)下，需要教育出基礎(chǔ)牢固，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，職業(yè)素養(yǎng)高的勞動(dòng)者，他們能勝任更復(fù)雜的操作和現(xiàn)場(chǎng)狀況，能執(zhí)行制造業(yè)的高端需求，有了這樣的人力資源，我國(guó)才能轉(zhuǎn)型成一個(gè)高端的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，職業(yè)教育也才算是滿足了階段性的社會(huì)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]董啟廣，張玉民. 電工電子實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，6（1）： 44-48.

[2]黃艷芳，吳 波. 電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)的現(xiàn)狀與改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（3）： 147-149.

[3]谷曼.談我校的電工電子實(shí)習(xí)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（1）： 78-80

[4]劉彥鸝，周展懷. 電工電子實(shí)驗(yàn)中仿真實(shí)驗(yàn)的地位和作用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（1）： 67-68.

[5]羅雪飛.基于 ProtelDXP在PCB實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與探索[J].福建電腦， 2008（10）：198，150.

篇9

高職高專的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)通常安排在電子、機(jī)電等專業(yè)，通過研究相關(guān)的教材，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)該課程教學(xué)內(nèi)容的基本模式是：傳感器原理介紹、傳感器計(jì)算公式推導(dǎo)、傳感器應(yīng)用介紹幾個(gè)步驟。有些教材上會(huì)多一些項(xiàng)目化教學(xué)方法，就會(huì)多出一個(gè)實(shí)訓(xùn)的環(huán)節(jié)[1]。這些實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)當(dāng)中采用了更多的成熟的傳感器模塊，學(xué)生的主要任務(wù)就是初步了解這些傳感器模塊或是前端的傳感器敏感元件[2]。顯然在這種教學(xué)方式下已經(jīng)無(wú)法滿足目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為主流技術(shù)的人才應(yīng)用要求，這尤其體現(xiàn)在嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)行業(yè)，這種情況總結(jié)起來(lái)有幾個(gè)主要的原因造成的：

1） 嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、要求傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)過程當(dāng)中將教學(xué)重點(diǎn)放在傳感器應(yīng)用技術(shù)、傳感器敏感元件組成的模塊設(shè)計(jì)、傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)之間的傳遞[3]。因?yàn)橹挥羞@樣，才能將傳感器技術(shù)作為應(yīng)用技術(shù)直接提供到上位機(jī)，使得其能夠作為物聯(lián)網(wǎng)信息空間中的前端信息采集部分而使用。

2） 物聯(lián)網(wǎng)的信息空間中的基本節(jié)點(diǎn)為計(jì)算元節(jié)點(diǎn)[4]，該節(jié)點(diǎn)作為信息空間中的終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)前端網(wǎng)絡(luò)組成的基礎(chǔ)設(shè)施。需要看到的是異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)中的絕大多數(shù)計(jì)算元節(jié)點(diǎn)將是帶有傳感器的簡(jiǎn)單型網(wǎng)絡(luò)，其基本通訊方式很多為傳統(tǒng)的RS232、RS485通訊，因此傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)當(dāng)中已經(jīng)不僅僅是單獨(dú)的傳感器部分，仍然需要引入通訊部分的介紹。

3） 目前的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程當(dāng)中的開設(shè)專業(yè)對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容安排的影響很大。在機(jī)電類專業(yè)傳感器課程當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)了對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)為目的的應(yīng)用型傳感器實(shí)踐知識(shí)，這僅能體現(xiàn)在教材的改革上，尚無(wú)法體現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)改革當(dāng)中。在電子類專業(yè)傳感器課程當(dāng)中側(cè)重于傳感器原理、基本結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的教學(xué)過程[5]。這種方式對(duì)于本科階段學(xué)生而言是非常合適的，但是高等專科院校的學(xué)生難以接受理論為主的教學(xué)方式，況且這種教學(xué)方式對(duì)于以高職高專學(xué)生為培養(yǎng)對(duì)象的、獲取技能為首要目標(biāo)的教學(xué)任務(wù)沒有起到推進(jìn)作用。

4） 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)造成了巨大沖擊，原來(lái)的獨(dú)立傳感器功能已經(jīng)無(wú)法滿足物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的需求，這種孤立點(diǎn)由于不具備通訊能力，故此無(wú)法作為信息采集前端加入到物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中[6]。因此，在傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)過程當(dāng)中，從教材改革到課程改革都要求加入通訊部分與計(jì)算機(jī)部分的內(nèi)容，作為其為物聯(lián)網(wǎng)前端信息傳感網(wǎng)絡(luò)的能力而擴(kuò)充。

5） 在高職高專計(jì)算機(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)當(dāng)中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)方法都難以應(yīng)用。隸屬于電子工程專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容深度較大、技術(shù)孤立性強(qiáng)應(yīng)用困難；而機(jī)電類專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)強(qiáng)調(diào)了獨(dú)立傳感器模塊的應(yīng)用，面向被測(cè)量的教學(xué)方式對(duì)于在計(jì)算機(jī)專業(yè)而言如果也采用類似做法，顯然對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的高職高專學(xué)生無(wú)法接受。

6） 在目前的課程實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，實(shí)際教學(xué)用具相當(dāng)缺乏，很多技術(shù)較為先進(jìn)的學(xué)校采用了軟件仿真的方式進(jìn)行傳感器課程的教學(xué)工作。但是傳感器模塊是孤立的模塊，最終需要一個(gè)相對(duì)比較大的硬件系統(tǒng)，作為對(duì)該課程中每個(gè)獨(dú)立模塊進(jìn)行支持的載體[7]。

綜上所述，在現(xiàn)在的高職高專計(jì)算機(jī)專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程開設(shè)過程當(dāng)中，選擇偏向計(jì)算機(jī)方向的教學(xué)方式與手段就是必要的。其中尤其是配套實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)也成了一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。針對(duì)此問題，本文就設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)計(jì)算機(jī)方向的嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路。

1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到專科院校目前學(xué)生的總體層次，如果考慮了過于復(fù)雜的內(nèi)容將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)所適從，如果太過簡(jiǎn)單學(xué)生又無(wú)法獲取實(shí)際知識(shí)。這里需要考慮的兩個(gè)典型的問題：第一個(gè)問題就是不能過于理論，但是也不能完全沒有理論支持；第二個(gè)問題是實(shí)踐不能過于復(fù)雜，但是又要兼顧到一定的實(shí)用性。綜合這些因素，我們大致對(duì)實(shí)踐電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃為：將傳感器模塊、自動(dòng)控制技術(shù)、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)實(shí)用、相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)干預(yù)測(cè)控系統(tǒng)。同時(shí)，考慮到該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有一定的實(shí)際應(yīng)用功能，則我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算機(jī)干預(yù)室溫自控系統(tǒng)，其大致的架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖示：

圖1示意了一個(gè)室內(nèi)恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，照明系統(tǒng)當(dāng)監(jiān)控到室內(nèi)有人的時(shí)候開啟，當(dāng)離開的時(shí)候關(guān)閉。室內(nèi)恒溫系統(tǒng)則利用溫度傳感器控制溫度發(fā)生裝置將溫度恒定在一定范圍之內(nèi)。并且該系統(tǒng)的全部情況可以向計(jì)算機(jī)反饋，包含溫度、是否有人、是否開啟溫度系統(tǒng)、是否開啟照明系統(tǒng)等功能，計(jì)算機(jī)也可以實(shí)時(shí)通過遠(yuǎn)程調(diào)整溫度范圍的設(shè)定值。該系統(tǒng)的基本功能描述為：計(jì)算機(jī)能夠隨時(shí)干預(yù)該系統(tǒng)的開啟工作狀態(tài)、停止系統(tǒng)的工作狀態(tài)、在系統(tǒng)的運(yùn)行過程當(dāng)中對(duì)系統(tǒng)的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

依據(jù)總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)，下面逐個(gè)實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)中的硬件部分。

1） 光電傳感器模塊

光電傳感器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

這里這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)事實(shí)上并無(wú)必要，但是可以作為學(xué)生初步入門掌握的第一個(gè)模塊，尤其是掌握DXP軟件電路設(shè)計(jì)，并初步進(jìn)行焊接與調(diào)試工作。

2） 繼電器模塊

繼電器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

3） 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如圖4示：

4） 通訊模塊

通訊模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

3算法設(shè)計(jì)

在考慮算法設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先考慮前面提到的進(jìn)程之間的通訊與互斥的問題。這里通訊是指進(jìn)程之間的通訊，另外一個(gè)就是進(jìn)程互斥的問題。那么這兩個(gè)進(jìn)程顯然就是互斥的關(guān)系。下圖就通過系統(tǒng)的應(yīng)用功能行為來(lái)說(shuō)明這些問題。

在圖6中有兩部分任務(wù)需要完成，左邊部分為工作狀態(tài)需要完成的任務(wù)，右邊是非工作狀態(tài)需要完成的任務(wù)。基于上述分析，給出參考算法如下：

算法1.1 主流程算法

算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)端主流程

S1：系統(tǒng)初始化

S2：在無(wú)限循環(huán)中做如下事件

S2.1如果上位機(jī)有命令發(fā)來(lái)

若為啟動(dòng)工作過程命令

{

啟動(dòng)工作過程；

}

否則關(guān)閉工作過程；

S2.2如果數(shù)據(jù)收集完成

{

向上位機(jī)系統(tǒng)傳遞測(cè)到的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù) }

}

另外一個(gè)要點(diǎn)就是獲取計(jì)算機(jī)發(fā)送過來(lái)的命令，參考第九章的方法即可，這里直接給出算法描述：

算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用中斷接收上位機(jī)一串符號(hào)的算法

輸入：上位機(jī)發(fā)來(lái)的一個(gè)字節(jié)

輸出：合法的字符串

S1：清除發(fā)送標(biāo)志

S2：判斷當(dāng)前字符是否為包頭

如果是包頭，清緩沖準(zhǔn)備從緩沖區(qū)起點(diǎn)開始存放數(shù)據(jù)

S3：如果當(dāng)前是最后一個(gè)字節(jié)位置，則判斷當(dāng)前讀入的字符是不是包尾

如果是則通知主函數(shù)可以讀命令了

S4：存放該字節(jié)數(shù)據(jù)到當(dāng)前緩沖位置

S5：緩沖區(qū)存放位置下移一個(gè)字節(jié)

S6：調(diào)節(jié)緩沖位置邊界

算法1.2 接收計(jì)算機(jī)接命令與分析算法

3系統(tǒng)驗(yàn)證

硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想基于模塊化設(shè)計(jì)方法，只需要考慮如何實(shí)現(xiàn)圖1的設(shè)計(jì)目標(biāo)即可。在圖1中，只需要明確考慮幾個(gè)接口部分的連接方式、并采用確定的連接來(lái)練好這些接口線路即可，確定需要連接的幾個(gè)部分如下：

1） 計(jì)算機(jī)與通訊模塊的連接方式。

2） 單片機(jī)板與通訊模塊的連接方式。

3） 單片機(jī)板與繼電器模塊的連接方式。

4） 單片機(jī)板與光電傳感器模塊的連接方式。

5） 單片機(jī)板與溫度傳感器模塊的連接方式。

6） 繼電器模塊與外部受控的市電電路部分的連接方式。

7）繼電器模塊與外部受控的溫度調(diào)節(jié)電路部分的連接方式。

下面就這幾個(gè)方面的連接進(jìn)行實(shí)際連接，并最終在實(shí)際線路連接完成之后，采用一定的方式進(jìn)行簡(jiǎn)要測(cè)試，以確定這些線路連接均無(wú)問題。

連接好硬件之后需要對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試工作，下面我們就列出這些步驟進(jìn)行硬件測(cè)試工作：

第一步：連接好硬件核心板與硬件模塊

第二步：新建一個(gè)工程，并編寫代碼

第三步：編譯軟件并生成hex文件

第四步：下載hex文件到核心板

第五步：觀察模塊的基本行為是否正確，若不正確則從第一步開始查找問題，并重復(fù)上述步驟。最終的實(shí)物硬件連接示意圖如圖：

篇10

低壓差分信號(hào)LVDS（Low Voltage Differential Signal）是由ANSI/TIA/EIA-644-1995定義的用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺咏涌跇?biāo)準(zhǔn)。它具有超高速（1.4Gb/s）、低功耗及低電磁輻射的特性，是在銅介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)千兆位級(jí)高速通信的優(yōu)先方案；可用于服務(wù)器、可堆壘集線器、無(wú)線基站、ATM交換機(jī)及高分辨率顯示等等，也可用于通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。BLVDS（Bus LVDS）是LVDS技術(shù)在多點(diǎn)通信領(lǐng)域的擴(kuò)展，要求附加總線仲裁設(shè)計(jì)、更大的驅(qū)動(dòng)電流（10mA）和更好的阻抗匹配設(shè)計(jì)。

通常是LVDS電路設(shè)計(jì)使用各種專用芯片，如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的DS92LV16等。我們用FPGA芯片自行設(shè)計(jì)BLVDS內(nèi)核及擴(kuò)展部分。相比之下，使用FPGA可大幅減少芯片數(shù)量，降低成本，提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)具有更大的靈活性和向后兼容性。由于目前尚無(wú)實(shí)用的16位VLVDS收發(fā)器芯片問世，本設(shè)計(jì)也填補(bǔ)了專用芯片（ASIC）的空白。

   我們最終選了Xilinx公司的XCV50E。此芯片屬于Virtex-E系列，具有如下特性：

*0.18nm 6層金屬工藝，具有5.8萬(wàn)個(gè)系統(tǒng)門；

*使用1.8V核心電壓，低功耗設(shè)計(jì)；

*130MHz同部時(shí)鐘；

*64KB的同步塊同存（BlockRAM），可實(shí)現(xiàn)真正的雙口操作；

*支持包括LVDS、BLVDS在內(nèi)的20種高性能接口標(biāo)準(zhǔn)；

*8個(gè)全數(shù)字的延遲鎖定環(huán)DLL（Delay Locked Loops），具有時(shí)鐘移相和乘除功能；

*支持IEEE 1149.1邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，具有基于SRAM的在系統(tǒng)配置功能。

我們使用Xilinx Foudation F3.1i軟件開發(fā)XCV50E芯片。設(shè)計(jì)流程為：首先用編寫VHDL語(yǔ)言程序、繪制原理圖或設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)的方法生成網(wǎng)絡(luò)表，功能仿真正確后，經(jīng)過翻譯、映射、放置和布線、時(shí)序優(yōu)化及配置過程，生成比特流文件。然后，進(jìn)行時(shí)序仿真，仿真通過后下載到PROM中。（我們用了Xilinx公司的XC18V01。）

1 結(jié)構(gòu)及工作過程

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和FPGA結(jié)構(gòu)

本通信系統(tǒng)由背板和若干通信子卡組成。背板并更有8個(gè)插槽，并布有BLVDS總線和其它控制、地址總線。通信子卡由EP7211芯片（負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理）、XCV50E及DRAM、PROM等外圍芯片和元件組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    設(shè)計(jì)完成后的XCV50E由控制部分、發(fā)送FIFO、幀編碼器、串化器、解串器、幀解碼器、數(shù)據(jù)檢出器、接收FIFO、時(shí)鐘倍頻器及輸入輸出單元等部分組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 工作過程

在發(fā)送子卡中，EP7211將待發(fā)數(shù)據(jù)整理成多個(gè)長(zhǎng)255字，字寬16位的數(shù)據(jù)幀，發(fā)至FPGA內(nèi)的發(fā)送FIFO中。該FPGA得到總線控制權(quán)后，即發(fā)送同步幀（由同步字與填充字組成），待被尋址的接收子卡實(shí)現(xiàn)與自己的同步后，再發(fā)送數(shù)據(jù)幀。各幀數(shù)據(jù)經(jīng)串化器轉(zhuǎn)化為兩對(duì)差分信號(hào)，并從中獲得同步信息并實(shí)現(xiàn)同步，繼而檢出有效數(shù)據(jù)，寫入接收FIFO，同時(shí)以快中斷（FIQ）通知EP7211。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 EP7211程序設(shè)計(jì)

通信子卡內(nèi)的EP7211為系統(tǒng)級(jí)芯片，用來(lái)預(yù)處理和接收數(shù)據(jù)。EP7211的內(nèi)核為ARM7TDMI，使用32位精簡(jiǎn)指令。發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如圖3所示。接收較簡(jiǎn)單，只需在快中斷（FIQ）服務(wù)程序中寫入接收FIFO的讀取代碼即可。

2.2 FPGA設(shè)計(jì)

FPGA的設(shè)計(jì)中，發(fā)送及接收FIFO的設(shè)計(jì)用了雙口快內(nèi)存（Block RAM），時(shí)鐘倍頻器用了延遲鎖定環(huán)（DLL）。幀解碼器由30位并行數(shù)據(jù)產(chǎn)生器、同步字檢測(cè)陣列和接收狀態(tài)機(jī)組成。以下重點(diǎn)介紹幀編碼器和串化器的設(shè)計(jì)。

    （1）幀編碼器的VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)

幀編碼器包括一個(gè)長(zhǎng)為256的計(jì)數(shù)器和一個(gè)四狀態(tài)的單熱點(diǎn)狀態(tài)機(jī)，用以產(chǎn)生同步幀和數(shù)據(jù)幀。部分代碼如下：

PROCESS（RESET，CLK） //產(chǎn)生長(zhǎng)256的計(jì)數(shù)器

IF RESET='1'THEN COUNT<=0；

ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN COUNT<=（COUNT+1）MOD 256；

END PROCESS；

TC<='1'WHEN COUNT=255 ELSE '0';

TYPE STATE_TYPE IS（IDLE，PACK1，PACK2，TRANSMIT）；

SIGANL SREG：SETAT_TYPE；

RPOCESS（CLK，RESET） //狀態(tài)機(jī)進(jìn)程

IF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN

IF RESET=1 TEHE SREG<=IDLE ELSE

CASE SREG IS

WHEN IDLE=>

IF SEND_UD='1'THEN SREG<=TRANSMIT； //空閑狀態(tài)如有發(fā)送命令，即轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)

ELSE SREG<=PACK1； //否則，發(fā)送填充字1

WHEN PACK1=>

（后略）

（2）串化器的原理設(shè)計(jì)

串化器由多級(jí)嵌套的子圖和若干宏模塊組成，原理圖的頂層圖如圖4所示。四個(gè)四位并入串出寄存器將16位并行數(shù)據(jù)拆分為四組串行數(shù)據(jù)，其中的奇數(shù)位和偶數(shù)位分別通過一個(gè)雙數(shù)據(jù)速率寄存器，得到兩個(gè)差分信號(hào)，同時(shí)用另一個(gè)雙數(shù)據(jù)速率寄存器產(chǎn)生與之同步的差分時(shí)鐘。其中，雙數(shù)據(jù)速率寄存器為時(shí)序敏感器件，其內(nèi)部主要部分都加入了時(shí)序特性限制，如最大時(shí)滯（maxdelay）、最大抖動(dòng)（maxskew），并用FMAP控件強(qiáng)制性地把相關(guān)信號(hào)放入同一個(gè)函數(shù)產(chǎn)生器中。

圖4 串化器原理圖

3 硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①BLVDS信號(hào)的偏置電壓為1.25V，電壓擺幅只有350mV，傳輸速率≥100Mb/s；因此，電路板制作至關(guān)重要，要求至少使用四層板。

②為使干擾信號(hào)只以供模方式加到差分線對(duì)上（不影響數(shù)據(jù)正確性），要求差分線對(duì)間的距離盡可能小。BLVDS標(biāo)準(zhǔn)要求差分阻抗為100Ω，由公式：

給出。其中，ZDIF為差分線對(duì)的差分阻抗，εR為印制板介電常數(shù)，δ為信號(hào)層到電源層的厚度，b為導(dǎo)線寬度。本電路選用的線距及線寬均為0.18mm。

③考慮到阻抗不匹配引起的信號(hào)反射和導(dǎo)線的電導(dǎo)效應(yīng)，要求XCV50E芯片的差分引腳盡可能地靠近子卡的邊緣連接器（≤1.52cm），并給每個(gè)差分引腳串聯(lián)一個(gè)20Ω的貼片電阻。

④電源方面：Virtex芯片上電時(shí)要求有大于500mA的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)，由于多個(gè)輸出引腳的電位快速變化，要求每對(duì)電源和地引腳都要良好旁路。