導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電子電路設(shè)計(jì)方案，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： 數(shù)字電路 首堂課 教學(xué)方案

近年來，為適應(yīng)新的發(fā)展，教育領(lǐng)域提出了各種形式的教學(xué)改革，有固定套路，也鼓勵不拘于格，無論哪種方式，都必須建立有效的課堂。否則，再好的課程，也不能落實(shí)到學(xué)生頭上，一切的教學(xué)質(zhì)量也都是空談。學(xué)生接受知識普遍習(xí)慣于一個完整的方式，據(jù)此，考慮通過典型生活實(shí)例子的引入，讓學(xué)生剛開始接觸《數(shù)字電路》課程，就對簡單數(shù)字電路框架有初步認(rèn)識，以利于進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

1.課題引入

例：設(shè)舉重比賽有3個裁判，一個主裁判和兩個副裁判。杠鈴?fù)耆e上的裁決由每一個裁判按一下自己面前的按鈕確定。只有當(dāng)兩個或兩個以上裁判判明成功，并且其中有一個為主裁判時，表明成功的燈才亮。

2.教師啟發(fā)引導(dǎo)

A、B、C：合格―3V―1， F ：合格―3V―燈亮―1

不合格―0V―0， 不合格―0V―燈滅―0

圖1

3.傳感器認(rèn)識

上述問題圖1中，開關(guān)電源為傳感器部分。

傳感器是一種檢測裝置，能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。當(dāng)今進(jìn)入信息時代，在利用信息的過程中，傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

此處，要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)：任何非電量，都必須通過傳感器轉(zhuǎn)化成電量，然后才能用電路進(jìn)行處理。傳感器是個統(tǒng)稱，它的類型很多。

4.表決電路研究

表決電路特點(diǎn)：表決速度快，有了它，如在“星光大道”等電視節(jié)目中，觀眾具有參與性。設(shè)裁判分別為變量A、B和C，表示成功與否的燈為F。表決電路既然是電路，那它就只認(rèn)電壓，如圖1，圖中開關(guān)按鈕就

是傳感器，把非電量：裁判的合格與不合格判定轉(zhuǎn)化為電路認(rèn)識的電量；表決電路既然是電路，電路輸出也是電量，驅(qū)動燈泡發(fā)光。

4.1列真值表

表決電路輸入通過開關(guān)按鈕取3V或0V，分別代表裁判合格、不合格；當(dāng)然表決電路的實(shí)際輸出，也只能是電位了：高和低，我們亦可設(shè)為3V或0V，如圖1，3V時燈亮，0V時不亮，分別代表總的裁定：合格與不合格?，F(xiàn)在的問題，就是找表決電路了。怎樣找出表決電路呢？方法：引入數(shù)學(xué)（在這里它是找表決電路的方法，我們稱之為數(shù)學(xué)工具）。由于引入了變量A、B和C及F（在電路中它們分別取3V或0V），為了理論分析方便，3V用1表示，0V用0表示，問題1：我們很容易列出下表，稱為真值表。真值表1：對于表決電路輸入量A、B和C，分別代表三個裁判員，①當(dāng)運(yùn)動員杠鈴?fù)耆e起，動作完美，他們都會認(rèn)為合格。②當(dāng)運(yùn)動員杠鈴?fù)耆珱]舉起，他們都會認(rèn)為不合格。③當(dāng)運(yùn)動員杠鈴似舉非舉，動作不完美，可能有的認(rèn)為合格，有的認(rèn)為不合格。合格取1，不合格取0，考慮所有情況，三個裁判共有八種組合的裁決，對于問題1，表決電路輸出量F，所有裁判員認(rèn)為合格取1，否則取0。接下來，仔細(xì)觀察真值表1，我們可以找到F和A、B、C的關(guān)系，即F是A、B、C函數(shù)，亦即可以寫出表達(dá)示：F=f（ABC），但有條件，條件就是我們規(guī)定的與、或、非基本邏輯關(guān)系。（這里變量F和A、B、C取1、0就是為了引入函數(shù)，分析方便。）

真值表1

4.2與、或、非三種基本關(guān)系真值表及函數(shù)式的創(chuàng)建

4.2.1與基本關(guān)系真值表及函數(shù)式的創(chuàng)建

真值表2 已知真值表2 規(guī)定：F=A?B――稱為與邏輯的邏輯函數(shù)式

條件：真值表中四種情況都滿足

0=0?0 即：0?0=0

0=0?1 即：0?1=0

0=1?0 即：1?0=0

1=1?1 即：1?1=1

引入邏輯與運(yùn)算概念及規(guī)則

4.2.2或基本關(guān)系真值表及函數(shù)式的創(chuàng)建

真值表3 已知真值表3 規(guī)定：F=A+B――稱為或邏輯的邏輯函數(shù)式

條件：真值表中四種情況都滿足

0=0+0 即：0+0 = 0

1=0+1 即：0+1 = 1

1=1+0 即：1+0 = 1

1=1+1 即：1+1 = 1

引入邏輯或運(yùn)算概念及規(guī)則

4.2.3非基本關(guān)系真值表及函數(shù)式的創(chuàng)建

真值表4 已知真值表4 規(guī)定：F

引入邏輯非運(yùn)算概念及規(guī)則

以上人為定義后，真值表跟表達(dá)式等效，它們是反映同一問題的兩種形式，實(shí)質(zhì)一樣，表現(xiàn)方式不一樣而已。這是英國數(shù)學(xué)家布爾發(fā)明的，就此引入數(shù)學(xué)，稱布爾代數(shù)。

4.3寫出表達(dá)式

在邏輯代數(shù)中，任何一種邏輯關(guān)系（特點(diǎn)是所有變量只有兩種取值）都可以由與、或、非三種關(guān)系復(fù)合出來。只要寫出真值表就可寫出函數(shù)的與、或、非表達(dá)式，這樣，上述舉重裁決器可寫出（具體寫法后述課程中介紹）：

上述函數(shù)表達(dá)式由與、或、非三種基本關(guān)系復(fù)合而成，也就是我們把問題數(shù)學(xué)化了，對于實(shí)際情況，同一功能電路力求最簡，有了表達(dá)式，可方便化簡，這就是數(shù)學(xué)的魅力，即：數(shù)學(xué)是一種工具，解決問題的辦法、橋梁。得到最簡表達(dá)式，就可畫出電路圖了（具體作圖方法后述課程中介紹），完成電路設(shè)計(jì)。

5.結(jié)論

本次研究重點(diǎn)，以簡單生活實(shí)例，力求使學(xué)生對數(shù)字電路基本構(gòu)成框架有所認(rèn)識，明白各物理量的相互轉(zhuǎn)換，建立起解決實(shí)際問題的思想方法，真正領(lǐng)悟數(shù)學(xué)是解決實(shí)際問題的工具，為更好地學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。以上只是自己多年教學(xué)的探索和感悟，希望與廣大同行一起探討，以期取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁德渝.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]童鈺.公用技術(shù)組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法的初步探討[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，25（1）.

篇2

在人類的科學(xué)研究中，有不少研究成果得益于大自然的啟發(fā)，例如仿生學(xué)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，許多的科學(xué)研究越來越與生物學(xué)緊密相聯(lián)。在人工智能方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了能用計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備模仿人類生物體的看、聽、和思維等能力；另一方面，受進(jìn)化論的啟發(fā)，科學(xué)家們提出了基于生物學(xué)的電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)，將進(jìn)化理論的方法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)中，使得新的電子電路能像生物一樣具有對環(huán)境變化的適應(yīng)、免疫、自我進(jìn)化及自我復(fù)制等特性,用來實(shí)現(xiàn)高適應(yīng)、高可靠的電子系統(tǒng)。這類電子電路常稱為可進(jìn)化硬件(EHW, Evolvable HardWare)。本文主要介紹可進(jìn)化硬件EHW的機(jī)理及其相關(guān)技術(shù)并根據(jù)這種機(jī)理對高可靠性電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

1 EHW的機(jī)理及相關(guān)技術(shù)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復(fù)雜，與此同時，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而復(fù)雜性的提高就意味著可靠性的降低，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，要想使如此復(fù)雜的實(shí)時系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零出錯率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯誤的情況下的適應(yīng)能力。對于如何同時實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍(lán)本。人體是迄今為止我們所知道的最復(fù)雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進(jìn)化，使得人體可以在某些細(xì)胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進(jìn)行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機(jī)理，科學(xué)家們研究出可進(jìn)化硬件（EHW,Evolvable HardWare），理想的可進(jìn)化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構(gòu)消除錯誤，而且可以在設(shè)計(jì)要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構(gòu)來使電路適應(yīng)這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴(yán)格地說，EHW具有兩個方面的目的，一方面是把進(jìn)化算法應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)中；另一方面是硬件具有通過動態(tài)地、自主地重構(gòu)自己實(shí)現(xiàn)在線適應(yīng)變化的能力。前者強(qiáng)調(diào)的是進(jìn)化算法在電子設(shè)計(jì)中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設(shè)計(jì)方法；后者強(qiáng)調(diào)的是硬件的可適應(yīng)機(jī)理。當(dāng)然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個方面的問題。

    對EHW的研究主要采用了進(jìn)化理論中的進(jìn)化計(jì)算（Evolutionary Computing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計(jì)算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計(jì)中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進(jìn)行的。此外還有建立在晶體管級的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時設(shè)計(jì)數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個可靠的平臺。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關(guān)知識，并以數(shù)字電路為例介紹可進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)方法。

1．1 遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進(jìn)化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個體。先通過初始化隨機(jī)產(chǎn)生一群個體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競爭機(jī)制選擇個體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個體，即重疊種群），如此進(jìn)化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。

1．2 現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)

現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT, Lookup Table)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時需要對片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個邏輯電路以后， FPGA開發(fā)軟件會把設(shè)計(jì)方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實(shí)現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進(jìn)化電子電路的設(shè)計(jì)中，用得最多得是Xilinx 公司的Virtex系列 FPGA芯片。

2 進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)架構(gòu)

本節(jié)以設(shè)計(jì)高容錯性的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為例來闡述EHW的設(shè)計(jì)架構(gòu)及主要設(shè)計(jì)步驟。對于通過進(jìn)化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯性，所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)可以看作一個具有持續(xù)性地、實(shí)時地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯誤，設(shè)計(jì)要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。

從進(jìn)化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時，個體的適應(yīng)度會作相應(yīng)的改變。當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行時，個體會適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度?；谶M(jìn)化論的電子電路設(shè)計(jì)就是利用這種原理,通過對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次地進(jìn)化來提高其適應(yīng)變化的能力。

電子電路進(jìn)化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計(jì)的兩種進(jìn)化，分別是內(nèi)部進(jìn)化和外部進(jìn)化。其中內(nèi)部進(jìn)化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，而外部進(jìn)化是指軟件模擬的電路的進(jìn)化。這兩種進(jìn)化是相互獨(dú)立的，當(dāng)然通過外部進(jìn)化得到的最終設(shè)計(jì)結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進(jìn)化過程是一個循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進(jìn)化算法（遺傳算法）的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行的。整個進(jìn)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個個體表示的是設(shè)計(jì)的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計(jì)進(jìn)化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會導(dǎo)致器件的損害。

（2）將設(shè)計(jì)結(jié)果與目標(biāo)要求進(jìn)行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準(zhǔn)則。這需要一定的檢測手段和評估軟件的支持。對不同的個體，根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行排序，下一代的個體將由最優(yōu)的個體來產(chǎn)生。

（3）根據(jù)適應(yīng)度再對新的個體組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果挑選一些個體。一部分被選個體保持原樣，另一部分個體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行修改，如進(jìn)行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對硬件進(jìn)行進(jìn)化。

（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個體，直到新的個體表示的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。

一般來說通過遺傳算法最后會得到一個或數(shù)個設(shè)計(jì)結(jié)果，最后設(shè)計(jì)方案具有對設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進(jìn)化或硬件進(jìn)化。

圖中的右邊展示了另一種設(shè)計(jì)可進(jìn)化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進(jìn)化或軟件進(jìn)化。這種方法中進(jìn)化過程完全模擬進(jìn)行，只有最后的結(jié)果才在器件上實(shí)施。

進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個體變異的程度，也關(guān)系到個體對環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個因素相互抵觸。變異因子越大，個體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤做出快速反應(yīng)，但個體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計(jì)方案時可以保持穩(wěn)定。

對于可進(jìn)化數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，可以在兩個層面上進(jìn)行。一個是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)化設(shè)計(jì)，一個是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進(jìn)行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進(jìn)化細(xì)胞機(jī)（Cellular Automaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，只需要定義整個模塊的適應(yīng)度，而對于每一模塊如何實(shí)現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對于超大規(guī)模線路的設(shè)計(jì)可以采用這一方法來將電路進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 可進(jìn)化電路設(shè)計(jì)環(huán)境

上面描述的軟硬件進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)可在圖2所示的設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境對于測試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進(jìn)化設(shè)計(jì)很有用處。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。

遺傳算法由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個程序包實(shí)現(xiàn)。由它來實(shí)現(xiàn)進(jìn)化計(jì)算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計(jì)算機(jī)下載到有FPGA器件的實(shí)驗(yàn)板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計(jì)算機(jī)。適應(yīng)度評估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計(jì)方案在此得到評估。同時還有一個圖形用戶接口以便于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實(shí)驗(yàn)板上。至于通過軟件進(jìn)化的電子電路設(shè)計(jì)，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運(yùn)行情況，通過相應(yīng)軟件來評估設(shè)計(jì)結(jié)果。

篇3

1Proteus仿真軟件簡述

Proteus軟件是英國LabCenterElectronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步,但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。該軟件包含ISIS和ARES兩個軟件部分,這兩個部分在大環(huán)境下扮演著兩個不同的重要角色,都有著舉足輕重的作用。在日常工作中,ARES部分是用來當(dāng)PCB設(shè)計(jì)工作的助手,進(jìn)行有效輔佐,而ISIS則是主要負(fù)責(zé)在仿真開啟的環(huán)境下對電路原理和模擬電路的設(shè)計(jì)工作。

2Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)的過程分析

在電子電路實(shí)訓(xùn)過程中,proteus仿真軟件在進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)時,要在軟件編輯界面,按照需要模擬的實(shí)際電路思路,設(shè)計(jì)出一套最符合實(shí)際情況的電子電路圖,再通過許多相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算,盡可能在最短的時間內(nèi)完成對電路的初步設(shè)計(jì)和對數(shù)據(jù)的測量與計(jì)算整理,最后完成整體的模擬電路設(shè)計(jì),然后利用軟件的電路生成功能,輸出最后的電路設(shè)計(jì)圖。為了確保電路設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行,仿真電路設(shè)計(jì)過程可以這樣:先確定核實(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,然后運(yùn)行proteus軟件,繪制初步的電路原理圖,然后根據(jù)原理確定需要的元件種類和數(shù)量,啟動仿真系統(tǒng),用虛擬儀器檢測然后讀出數(shù)據(jù),分析結(jié)果,如不符合要求,對元件或者電路作適當(dāng)修改然后再次檢測,當(dāng)符合要求時,要對電路進(jìn)行完善,確定無誤后敲定最終設(shè)計(jì)方案,然后系統(tǒng)自動生成電路圖。

3Proteus仿真軟件的仿真電路設(shè)計(jì)與調(diào)試

在進(jìn)行電路工作前,相關(guān)人員要檢查虛擬測量儀器與被測量點(diǎn)的兩個終端是否處于正常連接狀態(tài),還要確定信號源良好的接地情況,其中還要注意示波器與地線的連接狀況。測量結(jié)束后要確保測量結(jié)果是GND的相反波形,有利于后續(xù)對電路的研究。實(shí)驗(yàn)過程中,要時刻注意電壓表,電流表的指針位置,而在仿真電路時,要注意串聯(lián)電路中電流指針的指數(shù),如有任何問題,要及時地在相應(yīng)的執(zhí)行操作界面,通過網(wǎng)絡(luò),對電壓作出適當(dāng)調(diào)整,然后繼續(xù)進(jìn)行仿真電路的研究試驗(yàn),推動proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中的發(fā)展。

4Proteus仿真軟件的實(shí)用電路分析

在今后的與電路設(shè)計(jì)有關(guān)的工作當(dāng)中,我們不光要充分發(fā)揮并發(fā)展proteus仿真軟件,還要通過合理的方法來判斷研究proteus仿真軟件在未來電路研究中的發(fā)展趨勢,然后進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。而proteus軟件還需要通過傳感器電路,正弦電路等實(shí)用電路中不斷的進(jìn)行試驗(yàn)和探索,最后才能把此項(xiàng)技術(shù)落實(shí)到實(shí)際電子科技產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中去。所以,我們再使用該軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和分析時,要把重點(diǎn)放到傳感器電路和正弦電路等電路的實(shí)用性上,結(jié)合實(shí)際情況探究,才能更好地讓軟件適用于各種實(shí)用電路的應(yīng)用。還能開發(fā)出仿真系統(tǒng)的其他用法和功能,促使電子行業(yè)發(fā)展,為以后的研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5結(jié)語

綜上所述,現(xiàn)階段proteus仿真軟件的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,而其使用功能也十分便利和強(qiáng)大,在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時,為了能夠更深刻研究電路的工作情況,更準(zhǔn)確地對電路中存在的不足之處進(jìn)行調(diào)整,我們要進(jìn)一步對軟件進(jìn)行挖掘研究,明確操作規(guī)范,開發(fā)出更實(shí)用的功能以便使用。還能改善傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)工作,并檢測出其中的缺陷,為降低電路實(shí)驗(yàn)成本,更有效地完成實(shí)驗(yàn)和縮短實(shí)驗(yàn)時間等方面,都有積極的推進(jìn)意義。

作者:侯彬 單位:東北石油大學(xué)秦皇島分校

參考文祥

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電路中的每個器件的獨(dú)立功能和各個器件之間的關(guān)系是根據(jù)電磁學(xué)的定律協(xié)調(diào)存在于整個系統(tǒng)中的。任意一個器件都不能離開整體去研究。脫離了整體性，器件本身就失去了在系統(tǒng)中存在的意義。而且，研究單一的器件本身不能夠?qū)﹄娐氛w的性能得出正確結(jié)論。綜上所述，用系統(tǒng)工程思想對電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行定量、定性的分析，并根據(jù)分析結(jié)果對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的可靠性和適用性接近或達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的方法就是系統(tǒng)工程在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用

二、在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

一般而言，系統(tǒng)工程技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用的具體步驟如下:

1．系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期:在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，首先要處理的是電路本身要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能以及怎樣實(shí)現(xiàn)的問題。這個階段也可以稱之為闡明問題階段。在這個階段中應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法可以分兩步進(jìn)行，一是分析問題的內(nèi)容，主要是設(shè)計(jì)者們要把現(xiàn)實(shí)世界待解決的問題用專業(yè)知識歸納分析，總結(jié)出各種實(shí)現(xiàn)方案;二是解決問題，設(shè)計(jì)者們要在不同的實(shí)現(xiàn)方案中分析每種方案對資源的需求，通過線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等運(yùn)籌學(xué)(OperationResearch)方法找出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2．電路模塊設(shè)計(jì)階段:電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案確定后，就可以使用Protel等EDA軟件進(jìn)行具體電路的設(shè)計(jì)。由于每個電子系統(tǒng)都是由各個子系統(tǒng)構(gòu)成的模塊化結(jié)構(gòu)，在這一時期可以應(yīng)用系統(tǒng)工程中的結(jié)構(gòu)化模型技術(shù)對組成整個電子系統(tǒng)的每個電路模塊進(jìn)行分析。一般的步驟是選擇每個電路模塊中的構(gòu)成要素、根據(jù)構(gòu)成要素建立電路模塊的鄰接矩陣和可達(dá)矩陣、用代數(shù)的方法建立整個電子系統(tǒng)的解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)，然后用圖解法定量的分析該模型的平衡點(diǎn)和穩(wěn)定性。利用模型分析的結(jié)果對構(gòu)成電子系統(tǒng)的的各個模塊進(jìn)行性能微調(diào)，使其能更好的接近理想狀態(tài)。

3．整體電路仿真分析:組成電路的每個模塊EDA設(shè)計(jì)完畢后，就可以對整體的電路進(jìn)行軟件仿真分析。由于電子電路系統(tǒng)在宏觀上是一個連續(xù)系統(tǒng)，而連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般是由微分方程組成。一旦系統(tǒng)中存在非線性要素，微分方程是不能求得其具體數(shù)值的。在這種情況下只能使用系統(tǒng)工程中的離散相似技術(shù)對連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理。使用電子仿真軟件Multisim把整體電路圖輸入計(jì)算機(jī)，通過記錄系統(tǒng)輸入和響應(yīng)數(shù)值，建立系統(tǒng)的動力學(xué)模型。再通過對系統(tǒng)動力學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算分析該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為最終的電子系統(tǒng)性能評價提供依據(jù)。

4．電子系統(tǒng)總體價值分析:經(jīng)過上述步驟，一個較完備的電子電路系統(tǒng)基本建立。為了能使電子電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)達(dá)到后還要對系統(tǒng)進(jìn)行價值分析。使用系統(tǒng)工程中的決策分析技術(shù)，能夠通過效用分析、沖突分析等手段分析該系統(tǒng)的成本、風(fēng)險以及可能存在的隱患和漏洞。在電子系統(tǒng)形成產(chǎn)品前盡可能的完善其功能，提高其性能價格比，從而得到一個在技術(shù)上穩(wěn)定、可靠、適用;在市場上具有一定競爭力的電子電路系統(tǒng)。

三、結(jié)語

篇5

關(guān)鍵詞：時鐘，設(shè)計(jì)，安裝

 

數(shù)字電路時鐘實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)方案種類很多，但大多是靜態(tài)顯示電路。本設(shè)計(jì)是一種動態(tài)顯示的數(shù)字時鐘，使用4位LED數(shù)碼管，可顯示小時和分鐘，電路功耗低、顯示器件壽命長；采用4.19MHz晶振蕩作為時基，計(jì)時非常準(zhǔn)確；用加速輸入脈的方法進(jìn)行調(diào)時、調(diào)分，使時間調(diào)整更加方便準(zhǔn)確；全部使用CMOS集成電路，減少整機(jī)功耗，提高了可靠性；雖然動態(tài)掃描顯示的電路相對比較復(fù)雜，但作為實(shí)驗(yàn)電路，它用到數(shù)字電路各部分知識，如振蕩電路、分頻電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、動態(tài)顯示電路及控制電路等，對于剛剛學(xué)習(xí)過電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生來說，是非常適合的，對電子愛好者學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計(jì)也是很適用的。

一、電路組成及工作原理

圖1為時鐘電路的原理圖。整個電路可按功能分為1HZ信號發(fā)生電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、動態(tài)掃描顯示電路及調(diào)時、調(diào)分控制電路這五部分。免費(fèi)論文。

篇6

關(guān)鍵詞： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) EWB 綜合性設(shè)計(jì)課題

1.引言

電子技術(shù)課程是電氣自動化專業(yè)十分重要的基礎(chǔ)課程，目前我校電氣、自動化專業(yè)均采用了高等教育出版社出版康華光主編的教材《模擬電子技術(shù)》（第五版）和閆石主編的教材《數(shù)字電子技術(shù)》（第五版）。這些教材作為電子技術(shù)的經(jīng)典教材，帶給學(xué)生很豐富的基礎(chǔ)理論知識。但是社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅需要大學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本原理，更要求他們結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的趨勢和需求，掌握電子技術(shù)方面課題的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，尤其是要結(jié)合計(jì)算機(jī)完成方案選擇、方案實(shí)現(xiàn)及分析論證的過程。因此利用現(xiàn)有資源加深學(xué)生對電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識的理解，正是電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的主要目的。

2.EWB概述

Electronics Workbench（簡稱EWB）以SPICE3F5為模擬軟件的核心，增強(qiáng)了數(shù)字及混合信號模擬方面的功能，是一個用于電子電路仿真的“虛擬電子工作臺”。

EWB軟件提供電路設(shè)計(jì)和性能仿真所需的數(shù)千種元器件和各種元器件的理想?yún)?shù)，同時用戶還可以根據(jù)需要新建或擴(kuò)充元器件庫。它提供直流、交流、暫態(tài)的13種分析功能。另外，它可以對被仿真電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開路、短路和不同程度的漏電，以觀察不同故障情況下電路的狀態(tài)。EWB軟件輸出方式靈活，在仿真的同時它可以儲存測試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。由于它具有磁盤占用空間小、對計(jì)算機(jī)要求低和運(yùn)行速度快等特點(diǎn)，有助于對所學(xué)電子技術(shù)知識的掌握，提高對電路的分析能力和學(xué)生的創(chuàng)新能力，因此EWB是目前高校在電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用最廣泛的一種電路仿真軟件。

此外，EWB軟件界面形象直觀，操作方便，采用圖形方式創(chuàng)建電路和提供交互式仿真過程。創(chuàng)建電路需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕中選取，且元器件和儀器的圖形與實(shí)物外形非常相似，因此極易學(xué)習(xí)和操作。由于它所具有的這些特點(diǎn)，我們選擇將它作為電子技術(shù)仿真設(shè)計(jì)的操作軟件。

3.基于EWB的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

基于EWB的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)主要涉及基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)，針對該門課程的教學(xué)要求及大綱的設(shè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我們有針對性地提取出電子技術(shù)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，給出了一些練習(xí)習(xí)題，希望學(xué)生首先能讀懂電路，其次能在EWB軟件環(huán)境下仿真運(yùn)行電子電路，觀察運(yùn)行過程和結(jié)果，找出并排除故障。在習(xí)題練習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生既熟悉了EWB軟件，又加深了基礎(chǔ)點(diǎn)知識的掌握，因此筆者最后給出了總的設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生運(yùn)用前述經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)、仿真運(yùn)行、調(diào)試改善，完成一次完整的電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)，同時也為下一步設(shè)計(jì)方案的硬件實(shí)現(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)我校電氣自動化專業(yè)的課程大綱要求，電子技術(shù)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)包括單級及多級放大電路、直流電源電路、功率放大電路、運(yùn)送放大器及其應(yīng)用、基本邏輯關(guān)系、組合邏輯電路及應(yīng)用、時序邏輯電路及應(yīng)用等。這里給出兩個習(xí)題。

（1）電源、整流和穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電源電路如圖1所示。220V、50Hz的電源經(jīng)變壓器降壓、全波整流和穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓，在輸出端得到一個12V的穩(wěn)定的直流電壓，運(yùn)行該電路，如有故障則需分析原因并排除。該習(xí)題任務(wù)之一為變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)，任務(wù)之二為討論濾波電容C的大小與好壞對電路穩(wěn)定效果的影響，任務(wù)之三為討論電位器Rw調(diào)節(jié)的位置對電路輸出電壓的影響。

首先要求學(xué)生在EWB軟件環(huán)境中建立如上圖所示的穩(wěn)壓電源電路，此過程可以幫助學(xué)生逐漸熟悉EWB軟件的基本操作。但其實(shí)該電路并不是一個完美的電路，運(yùn)行過程會出現(xiàn)故障，此時需要學(xué)生通過理論知識的分析，來分析故障產(chǎn)生的原因，并通過調(diào)節(jié)電路中的某些元件參數(shù)加以改正。因此通過該習(xí)題的仿真，學(xué)生不僅初步建立了對EWB仿真軟件的認(rèn)識，掌握了其基本使用方法，而且需要重新溫習(xí)有關(guān)穩(wěn)壓電源電路的理論知識，借此加深了解變壓器設(shè)計(jì)時的參數(shù)選擇，加深了對串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的理解，并提高了電路故障的排除技能，掌握了示波器、電壓表、電流表及萬用表的使用方法。

（2）數(shù)字電路邏輯關(guān)系測試

數(shù)字電路如圖2所示，任務(wù)為寫該圖電路的邏輯狀態(tài)表、邏輯函數(shù)表達(dá)式，并進(jìn)行化簡。

在EWB環(huán)境中按圖建立數(shù)字電路圖，運(yùn)行、記錄輸出與輸入之間的關(guān)系，構(gòu)成真值表，以此測試該數(shù)字電路的邏輯關(guān)系。習(xí)題目的為希望學(xué)生認(rèn)識、了解數(shù)字電路的功能和測試方法，掌握邏輯函數(shù)的不同表示方法，熟悉、掌握電路仿真的操作技術(shù)。

4.綜合性設(shè)計(jì)課題

模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)各有側(cè)重點(diǎn)，參加課程設(shè)計(jì)的學(xué)生數(shù)目眾多，而文章篇幅有限，因此在這里我們僅給出兩個綜合性的設(shè)計(jì)課題為例。

（1）模擬電子技術(shù)部分

設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一個用于晶體管收音機(jī)的功放電路，滿足一定的要求，如由220V交流電源供電；有一定的選頻功能，如要求通過信號的頻率范圍為（20Hz～2kHz）；有一定的放大倍數(shù)，如前級和后級的放大倍數(shù)分別為20和60，在此不一一贅述。

參考步驟為：調(diào)研、查找并收集資料，列出參考資料目錄；繪制電氣原理圖；按所給定的功能要求進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，列出元器件明細(xì)表；在EWB軟件環(huán)境中創(chuàng)建需要進(jìn)行仿真分析的電路圖；仿真運(yùn)行，觀察運(yùn)行過程及結(jié)果，進(jìn)行放大電路的直流工作點(diǎn)分析，進(jìn)行交流頻率分析，并記錄中間數(shù)據(jù)；記錄運(yùn)行過程中的故障，分析原因，調(diào)整方案及參數(shù)直至滿足全部要求。

（2）數(shù)字電子技術(shù)部分

設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一個符合實(shí)際的交通信號燈。

參考步驟為：分析設(shè)計(jì)要求，列出狀態(tài)表，寫表達(dá)式，畫出數(shù)字電路圖，仿真運(yùn)行，調(diào)試直至符合要求。

5.結(jié)語

對于電氣自動化等專業(yè)的學(xué)生來說，掌握了電子技術(shù)的課堂知識，還需要實(shí)踐來加深對該門課程知識的理解，而電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)作為從課堂到實(shí)驗(yàn)室的一個橋梁，能很好地發(fā)揮過渡作用，既能使得學(xué)生從課堂下來以后得到一個緩沖，加深對課堂知識的理解，又能培養(yǎng)學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)掌握初步的電子電路的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技能，為動手完成自己的實(shí)際作品打下較好的基礎(chǔ)。筆者根據(jù)專業(yè)課程大綱要求，給出了若干個課程設(shè)計(jì)的習(xí)題及設(shè)計(jì)方案，希望學(xué)生通過這些設(shè)計(jì)任務(wù)掌握該部分的知識和技能。

參考文獻(xiàn)：

篇7

關(guān)鍵詞：EDA；自頂向下；VHDL；交通信號燈

中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)15-21050-04

Implementation of Traffic Signal Lights Based on VHDL

LUO Hai-tao

(School of Informatics,Guangdong University of Foreign Studies,Guangzhou 510420,China)

Abstract:EDA integrates the latest technologies of modern Electronics and Computer Science,its design adopts top down methodology,and hardware description language is used to design electronic circuit in EDA;VHDL becomes one of the most popular hardware description language because of its strong ability of modeling and syntheses.Designed traffic signal lights based on VHDL.

Key words:EDA(Electronics Design Automation);Top down;VHDL;Traffic Signal Lights

1 引言

硬件描述語言（HDL，Hardware Description Language）至今約有40余年的歷史，現(xiàn)在已成功地應(yīng)用于ASIC自動設(shè)計(jì)的模擬驗(yàn)證和綜合優(yōu)化等方面。其特點(diǎn)是借鑒高級語言的功能特性對電路的行為與結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度抽象化、規(guī)范化的形式描述，并對設(shè)計(jì)進(jìn)行不同層次，不同領(lǐng)域的模擬驗(yàn)證與綜合優(yōu)化等處理，使設(shè)計(jì)過程達(dá)到高度自由化。

VHDL語言全稱是“超高速集成電路硬件描述語言”（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language），1982年被研發(fā)出來以。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，并公布了VHDL的IEEE-1076版（87版）。1993年IEEE對VHDL進(jìn)行修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴(kuò)展了VHDL的內(nèi)容，公布了新的VHDL版本，即IEEE標(biāo)準(zhǔn)的1076-1993版本（93版）。VHDL語言描述能力強(qiáng)，覆蓋了邏輯設(shè)計(jì)的諸多領(lǐng)域和層次，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，提高設(shè)計(jì)的可靠性?；赩HDL語言的設(shè)計(jì)方法得到了廣泛的應(yīng)用，VHDL語言已成為硬件描述語言的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 EDA技術(shù)與VHDL語言

EDA 技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來的，是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的最新技術(shù)潮流，是綜合現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新研究成果，是從事電子線路設(shè)計(jì)與分析的一門技術(shù)，包括電子線路的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬仿真和電路分析、印制電路板的自動化設(shè)計(jì)三個方面的內(nèi)容。

進(jìn)入21世紀(jì)后，EDA技術(shù)得到了更大的發(fā)展，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)使電子設(shè)計(jì)成果以自主知識產(chǎn)權(quán)的方式得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能；(2)在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的功能強(qiáng)大的EDA軟件不斷推出；(3)電子技術(shù)全方位納入EDA領(lǐng)域；(4)EDA使得電子領(lǐng)域各學(xué)科的界限更加模糊，更加互為包容。傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過設(shè)計(jì)方案的提出、電原理圖設(shè)計(jì)、初步驗(yàn)證、樣機(jī)制作、小批量試制、大批量生產(chǎn)等幾個過程。對于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師而言，必須保證理論設(shè)計(jì)、初步驗(yàn)證兩個過程完全正確，才能按電路原理圖繪制成電路板圖，并進(jìn)行進(jìn)一步的生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通常采用自底向上(Bottom Up)電路設(shè)計(jì)方法，即首先根據(jù)系統(tǒng)對硬件的要求，寫出詳細(xì)的技術(shù)規(guī)格書，畫出系統(tǒng)的控制流程圖；其次，根據(jù)技術(shù)規(guī)格書和控制流程圖，對系統(tǒng)功能進(jìn)行細(xì)化，合理劃分功能模塊，畫出系統(tǒng)的功能框圖；然后，對各個功能模塊進(jìn)行細(xì)化和電路設(shè)計(jì)；最后，將各個功能模塊的硬件電路連接起來再進(jìn)行系統(tǒng)地調(diào)試，最后完成整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。手工設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)是：(1)復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試十分困難；(2)如果某一過程存在錯誤，查找和修改十分不便；(3)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生大量文檔，不易管理；(4)對于集成電路設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程與具體生產(chǎn)工藝直接相關(guān)，因此可移植性差；(5)只有在設(shè)計(jì)出樣機(jī)或生產(chǎn)出芯片后才能進(jìn)行實(shí)測。

基于EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)則采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。

(1)采用可以完全獨(dú)立于目標(biāo)器件芯片物理結(jié)構(gòu)的硬件描述語言，在系統(tǒng)的基本功能或行為級上對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行描述和定義，結(jié)合多層次的仿真技術(shù)，在確保設(shè)計(jì)的可行性與正確性的前提下，完成功能確認(rèn)；

(2)利用EDA工具的邏輯綜合功能，把功能描述轉(zhuǎn)換成某一具體目標(biāo)芯片的網(wǎng)表文件，并將它輸出到該器件廠商的布局布線適配器，進(jìn)行邏輯映射及布局布線；

(3)利用產(chǎn)生的仿真文件進(jìn)行功能和時序驗(yàn)證，以確保實(shí)際系統(tǒng)的性能。

自頂向下方法的優(yōu)點(diǎn)是：頂層功能描述完全獨(dú)立于目標(biāo)器件的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)的最初階段，設(shè)計(jì)人員可不受芯片結(jié)構(gòu)的約束，集中精力對產(chǎn)品進(jìn)行最適應(yīng)市場需求的設(shè)計(jì)，從而避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的再設(shè)計(jì)風(fēng)險，縮短了產(chǎn)品的上市周期；設(shè)計(jì)成果的再利用得到保證；由于采用的是結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法，因此確認(rèn)主系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)后，可以實(shí)現(xiàn)多人多任務(wù)的并行工作方式，提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模和效率；在選擇目標(biāo)器件的類型、規(guī)模、硬件結(jié)構(gòu)等方面具有更大的自由度。

EDA技術(shù)通常采用硬件描述語言進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)，EDA技術(shù)主要特點(diǎn)是：(1)采用硬件描述語言作為設(shè)計(jì)輸入；(2)庫(Library)的引入；(3)設(shè)計(jì)文檔的管理；(4)強(qiáng)大的系統(tǒng)建模、電路仿真功能；(5)具有自主知識產(chǎn)權(quán)；(6)開發(fā)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及IP核的可利用性；(7)適用于高效率大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自頂向下設(shè)計(jì)方案；(8)全方位地利用計(jì)算機(jī)自動設(shè)計(jì)、仿真和測試技術(shù)；(9)對設(shè)計(jì)者的硬件知識和硬件經(jīng)驗(yàn)要求低；(10)高速性能好；(11)純硬件系統(tǒng)的高可靠性。

目前常用的用于EDA技術(shù)的硬件描述語言有：ABEL-HDL；Verilog HDL：IEEE 1364-1995，2001；VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)： IEEE 1076-1993。其中VHDL語言以其強(qiáng)大的行為建模、結(jié)構(gòu)建模、寄存器傳輸級描述以及邏輯綜合功能成為EDA技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的硬件描述語言之一。

3 VHDL建模方法

VHDL建模方法一般有行為建模、結(jié)構(gòu)建模、寄存器傳輸級描述等方式。VHDL具有強(qiáng)大的行為描述能力，成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。行為描述避開具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)。VHDL豐富的仿真功能和庫函數(shù)可以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期階段查驗(yàn)系統(tǒng)功能的可行性，并對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬。分解大規(guī)模設(shè)計(jì)和已有設(shè)計(jì)的再利用，這是由VHDL的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定的。用VHDL完成設(shè)計(jì)后，可以用多種EDA工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，VHDL對設(shè)計(jì)的描述具有相對獨(dú)立性。行為建模是一種抽象描述，不是對具體電路結(jié)構(gòu)的描述，是對設(shè)計(jì)實(shí)體整體功能的描述，是高層次的概括。對系統(tǒng)進(jìn)行行為描述目的：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始階段通過對系統(tǒng)行為描述的仿真發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題；行為描述階段不考慮用具體硬件去實(shí)現(xiàn)實(shí)際的操作和算法，主要檢驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作過程能否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

行為建模主要使用函數(shù)、過程和進(jìn)程，采用行為建模的方法設(shè)計(jì)的VHDL語言程序一般不能進(jìn)行綜合，必須先使用EDA工具在行為級上進(jìn)行仿真，確認(rèn)無誤后再將程序改為結(jié)構(gòu)建模或者數(shù)據(jù)流建模的VHDL語言程序，然后再進(jìn)行綜合。行為建模意義在于對復(fù)雜的、多層次的系統(tǒng)來說，行為建模使設(shè)計(jì)者在早期發(fā)現(xiàn)錯誤，并且確定設(shè)計(jì)是否合理。

結(jié)構(gòu)建模是指在層次化設(shè)計(jì)中，高層次(頂層)模塊調(diào)用低層次模塊、基本邏輯門或者基本邏輯單元來組成復(fù)雜數(shù)字電路或系統(tǒng)，例如一位全加器可以由一位半加器和或門構(gòu)成，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模時，可以先建立半加器和或門模塊，包裝入庫，再調(diào)用這些模塊建立全加器。這里，全加器是頂層模塊，半加器和或門是底層模塊，所以，結(jié)構(gòu)化描述體現(xiàn)了層次化設(shè)計(jì)思想。

寄存器傳輸級描述RTL(Register Transfer Level)，其設(shè)計(jì)實(shí)體的描述按照從信號到信號的數(shù)據(jù)流形式，或者叫“數(shù)據(jù)流描述方式”。根據(jù)RTL描述，可以導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯表達(dá)式并進(jìn)行邏輯綜合，是ED設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用的描述方法。行為方式描述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)程序抽象度高，很難直接映射到具體的硬件，必須先轉(zhuǎn)換為RTL方式描述的VHDL語言程序。

邏輯綜合是針對給定的電路功能和實(shí)現(xiàn)此電路的約束條件，如速度、功耗、成本及電路類型等，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化處理，獲得滿足要求的電路設(shè)計(jì)方案。邏輯綜合的依據(jù)是邏輯設(shè)計(jì)的描述和各種約束條件；邏輯綜合的結(jié)果是一個硬件電路的實(shí)現(xiàn)方案，該方案必須同時滿足預(yù)期的功能和約束條件。滿足要求的方案可能有多個，但邏輯綜合器將產(chǎn)生一個最優(yōu)或接近最優(yōu)的結(jié)果，該結(jié)果和邏輯綜合器的工作性能有關(guān)。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)在Altera公司的Max+ Plus II 10.0 BASELINE軟件下用VHDL語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)環(huán)境為Windows XP version 5.1.2600。系統(tǒng)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，首先把系統(tǒng)按功能分解成4個模塊：controller、display、fenwei以及frequency。分別設(shè)計(jì)4個模塊，然后再調(diào)用它們構(gòu)成整個系統(tǒng)。系統(tǒng)頂層采用圖形方法設(shè)計(jì)，如圖1所示。

4個底層模塊則采用VHDL語言設(shè)計(jì)，其中Controller的接口代碼為：

Entity Controller Is

Port

(Clock:In Std_Logic;

Reset:In Std_Logic;

Hold:In Std_Logic;

Flash:Out Std_Logic;

NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 25;

RedA,GreenA,YellowA:Out Std_Logic;

RedB,GreenB,YellowB:Out Std_Logic

);

Frequency模塊的接口代碼為：

Entity Frequency Is

Port

(Clk10Hz: In Std_Logic;

Clk1Hz:Out Std_Logic

);

End;

Display模塊的接口代碼為：

Entity Display Is

Port( Clock:InStd_Logic;

Flash:In Std_Logic;

Qin:In Std_Logic_Vector(3 Downto 0);

Display:Out Std_Logic_Vector(0 to 6));

End;

Fenwei模塊的接口代碼為：

Entity Fenwei Is

Port

(Clock:In Std_Logic;

Numin:In Integer Range 0 To 25;

NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 9

);

End;

編譯后運(yùn)行結(jié)果如圖2所示。

5 結(jié)束語

VHDL是一種功能非常強(qiáng)大的硬件描述語言，主要用于描述數(shù)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口。VHDL借鑒了高級語言的特點(diǎn)，可以將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體，（可以是一個元件、一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（可視部分即端口）和內(nèi)部（不可見部分），即設(shè)計(jì)實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對一個設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，只要其內(nèi)部開發(fā)完成，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個實(shí)體。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡振華-VHDL與FPGA設(shè)計(jì)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

[2] 求是科技.VHDL應(yīng)用開發(fā)與工程實(shí)踐[M].北京:人民郵電出版社,2005.

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關(guān)鍵詞：放大電路 信號調(diào)理 噪聲控制

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）05-0000-00

1 引言

壓力傳感器在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用比較廣泛，其信號調(diào)理電路通過對信號的調(diào)節(jié)變換，使信號達(dá)到后續(xù)電路的接收要求。電路的誤差控制、抗干擾技術(shù)對電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，電路的穩(wěn)定性直接關(guān)系到單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品的實(shí)用性。

本論文的信號調(diào)理電路主要用于電子稱等衡器的前端信號處理，量程0―5Kg，其最大允許誤差±1.5e（分度值e=2g）。本論文從誤差分析，力傳感器的選定和放大電路的設(shè)計(jì)三個方面闡述該電路設(shè)計(jì)思路。

2硬件設(shè)計(jì)中誤差解決方法

降低電路元器件產(chǎn)生的噪聲、設(shè)置穩(wěn)壓電流源作傳感器專用電源，可保證傳感器輸出信號精度高，紋波小，穩(wěn)定可靠，選擇合適的傳感器。

由于組成電路的元件內(nèi)部會產(chǎn)生一些噪聲，并且實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，噪聲的功率與輸入的電壓有直接的關(guān)系，而且會對實(shí)驗(yàn)的參數(shù)產(chǎn)生較大的影響。在試驗(yàn)中對電阻等噪聲較大的原件通過元件的噪聲參數(shù)建立模型來進(jìn)行系統(tǒng)分析。綜合考慮成本及噪聲性能，選擇噪聲較小的NE5532放大器電路，其相對噪聲比優(yōu)于同等價格的其他運(yùn)算放大器。

傳感器采用了N430-5kg應(yīng)變式壓力傳感器，量程0～5kg，靈敏度為1.0mV/N，體積小，易攜帶；額定輸出1.0±0.15mV/V，能夠滿足實(shí)驗(yàn)精度要求；并能夠使產(chǎn)品具有便攜性，力傳感器后接電橋的以減少溫漂，即電橋壓力傳感器的電橋電阻設(shè)為R1=R2=R3=R4=100Ω，差動工作，應(yīng)變片使得電橋保持了平衡，使得電橋的輸出電壓與電阻變化有關(guān)，保持了一個即R1=R-R，R2=R+R，R3=R-R，R4=R+R，則電橋輸出為

3放大電路的分析與設(shè)計(jì)

整體電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示，包含兩級放大電路，通過反饋設(shè)計(jì)提高了輸出的準(zhǔn)確性。第一級放大電路采用雙運(yùn)算放大器，此放大器小信號帶寬10MHZ，功率帶寬140KHZ，轉(zhuǎn)換速率9V/us，符合一般控制電路的設(shè)計(jì)要求。第二級放大電路采用二階低通濾波運(yùn)算放大電路。

通過使用Multisim 12.0仿真軟件中的函數(shù)發(fā)生器模擬在f0=10Hz下的濾波波形，其通帶最大衰減為4.165518dB，阻帶最大衰減為14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12來確定放大倍數(shù)，算得Q=0.5，滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。

由于在 Multisim12.0仿真軟件中，沒有直接的電荷源信號，考慮到電阻應(yīng)變式傳感器輸出為電壓信號，改變傳感器的應(yīng)變重量，在形式上是以電壓的形式輸出的。在電路分析時可以把傳感器看作一個電壓源，其輸出電壓在其電電路中將信號傳遞給放大電路。所以在模擬仿真中，采用了TL431ACD 保證模擬信號輸入端的穩(wěn)定性。

4 軟件設(shè)計(jì)中的誤差補(bǔ)償

采用延遲法進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在系統(tǒng)中， 存在控制開關(guān)的抖動干擾。抑制這種噪聲方法就是通過延時， 讓接通或斷開信號穩(wěn)定后系統(tǒng)再工作， 就可以避免抖動干擾。

5 結(jié)語

本設(shè)計(jì)的放大電路的帶寬在890mHZ～123HZ，測得輸入為2.756mv時，輸出為217.177mv，放大倍數(shù)約100倍。整體上對各種誤差來源給以充分的估計(jì)，并針對不同的情況采取不同的技術(shù)措施，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確、可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]莊嚴(yán).《電子秤與智能儀器的設(shè)計(jì)》.儀表技術(shù)，2002.2.

[2]劉同娟，馬向國.《Multisim在電力電子電路仿真中的應(yīng)-用》.電力電子，2006.2.

[3]殷鑄靈，許良軍.《小信號放大電路的噪聲分析》.機(jī)電元件，2011.12.

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一、電子電路的調(diào)試

一般的測試的步驟和方法如下：

1．不通電檢查。檢查連線電路安裝完畢后，不要急于通電，先認(rèn)真檢查接線是否正確，包括錯線、少線、多線。多線一般是因接線時看錯引腳，或者改接線時忘記去掉原來的舊線造成的，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)生，而查線時又不易發(fā)現(xiàn)，調(diào)試時往往會給人造成錯覺，以為問題是由元?dú)饧斐傻摹＠鏣TL兩個門電路的輸出端無意中接在一起，引起電平不高不低，人們很容易認(rèn)為是元器件壞了。為了避免做出錯誤判斷，通常采用2種查線方法：一種方法是按照設(shè)計(jì)的電路圖檢查安裝的線路，把電路圖上的連線按一定順序在安裝好的線路中逐一對應(yīng)檢查，這種方法比較容易找出錯線和少線；另一種方法是按實(shí)際線路來對照電路原理圖，按照2個元件引腳連線的去向查清，查找每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但能查出錯線和少線，還能檢查出是否多線。

2．通電觀察把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓加入電路，但信號源暫不接入，電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，首先要觀察有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙，是否聞到異常氣味，手模元件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。然后再測量各元件引腳的電源電壓，而不是只測量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。

3．分塊調(diào)試調(diào)試包括測試和調(diào)整兩個方面。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測量，調(diào)整是指在測試的基礎(chǔ)上對電路的參數(shù)進(jìn)行修正，使之滿足設(shè)計(jì)要求。為了使測試順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)的電路圖上應(yīng)標(biāo)出各點(diǎn)的電位值、相應(yīng)的波形以及其它數(shù)據(jù)。測試方法有2種：第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，也就是把復(fù)雜的電路按原理圖上的功能分成塊進(jìn)行安裝調(diào)試，在分塊調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試，這種方法稱為分塊調(diào)試。采用這種方法能及時發(fā)現(xiàn)問題，因此是常用的方法，對于新設(shè)計(jì)的電路更是如此。另一種方法是整個集成電路安裝完畢，實(shí)行一次性調(diào)試。

這種方法適用于簡單電路或定型產(chǎn)品。本文僅介紹分塊調(diào)試。分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個部分看成一個模塊。比較理想的調(diào)試程序是按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。分塊調(diào)試包括靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。

二、系統(tǒng)的精度及其可靠性

測試系統(tǒng)精度是設(shè)計(jì)電路很重要的一個指標(biāo)。測量電路的精度校準(zhǔn)元件應(yīng)該由高于測量電路精度的儀器進(jìn)行測試后，才能作為校準(zhǔn)元器件接入電路校準(zhǔn)精度。例如，測量電路中，校準(zhǔn)精度時所用的電容不能以標(biāo)稱值計(jì)算，而要經(jīng)過高精度的電容表測量其準(zhǔn)確值后，才能作為校準(zhǔn)電容。對于正式產(chǎn)品，應(yīng)該就以下幾方面進(jìn)行可靠性測試：抗干擾能力；電網(wǎng)電壓及環(huán)境溫度變化對裝置的影響；長期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性；抗機(jī)械振動的能力。四、電子電路的故障分析與處理在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，故障常常是不可避免的，分析和處理故障可以提高分析和解決問題的能力。分析和處理故障的過程就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，做出分析判斷，逐步找出問題的過程。

三、調(diào)試中應(yīng)注意的事項(xiàng)

在調(diào)試過程中，自始至終都必須具有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)，不能存在僥幸心理，當(dāng)出現(xiàn)故障時，不要手忙腳亂，要認(rèn)真查找故障的原因，仔細(xì)分析作出判斷，切忌一遇到故障，解決不了問題就要拆掉線路而重新安裝，或者盲目的更換元器件。因?yàn)榧词怪匦掳惭b，線路的問題可能依然存在，何況在原理上，問題并不是重新安裝就能夠解決的。再則，重新安裝而找不出原因，會使自己失去一次分析和解決問題的鍛煉機(jī)會，要認(rèn)真查找故障原因，仔細(xì)分析判斷，根據(jù)原電路原理找出解決問題的辦法。

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實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、強(qiáng)化理解理論知識、提高實(shí)踐操作技能和科技創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神具有特殊意義。“電工電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及面廣，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，同時科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)充，使得教學(xué)內(nèi)容和授課學(xué)時的矛盾日益突顯，在一定程度上阻礙了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升，影響了學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提高。只有重視“電工電子技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，注重更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)出一批新的設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果，有助于大學(xué)生向社會所需的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才轉(zhuǎn)變，為奔赴高新技術(shù)人才領(lǐng)域夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)。（1）多元化的培養(yǎng)教育模式。鞏固基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)電工電子電路分析設(shè)計(jì)能力，訓(xùn)練實(shí)踐操作能力，激發(fā)創(chuàng)新意識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，經(jīng)過反復(fù)討論研究確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案。實(shí)驗(yàn)課程體系的教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)多層次、模塊化教學(xué)，合理利用課時資源，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，強(qiáng)化工程實(shí)際應(yīng)用以滿足學(xué)生的個性發(fā)展需要?！半姽る娮蛹夹g(shù)”課程實(shí)驗(yàn)部分十個設(shè)計(jì)實(shí)例和兩個綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目，與理論教學(xué)同步進(jìn)行，以此強(qiáng)化理論知識的學(xué)習(xí)，為工程實(shí)際運(yùn)用打下良好基礎(chǔ)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使學(xué)生熟悉了解科學(xué)研究的基本過程和方式方法，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時就能抓住重要步驟，有助于發(fā)揮學(xué)生自我導(dǎo)向性研究學(xué)習(xí)和自由互協(xié)作學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)能力。基礎(chǔ)知識實(shí)驗(yàn)以教師分析講解指導(dǎo)為主，便于學(xué)生理解理論教學(xué)內(nèi)容，熟悉了解電工電子儀器的使用方法和注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)包括元器件檢測、合理布局，電路的安裝、調(diào)試等，該模塊幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論知識，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的邏輯思維方式，逐步掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以學(xué)生實(shí)際動手操作為主，擬定設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出設(shè)計(jì)要求，審查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，利用Multisim仿真軟件構(gòu)造虛擬環(huán)境仿真，由學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)器材實(shí)施實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)操作，教師從側(cè)面進(jìn)行必要的指導(dǎo)。這部分綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目涉及多學(xué)科理論知識，項(xiàng)目選題應(yīng)與工程實(shí)際相結(jié)合，具有知識性、靈活性、綜合性與創(chuàng)新性，難易程度應(yīng)符合大多數(shù)學(xué)生的知識水平，并融入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果。在這一層次教學(xué)過程中，教師應(yīng)特別注意啟發(fā)式教學(xué)、情景式教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法的運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，鼓勵學(xué)生發(fā)揮個性自由組隊(duì)、自主選題或自定題目、自定性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)方案、自行搭建電路測試實(shí)現(xiàn)，對學(xué)生自主提出的具有一定水平的和前瞻性的題目要給予大力支持，著重培養(yǎng)學(xué)生的知識綜合應(yīng)用能力、信息獲取能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。（2）建立開放式多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)。規(guī)劃制作開放式的“電工電子技術(shù)”多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，它由理論課件教學(xué)、交流輔導(dǎo)中心、虛擬實(shí)驗(yàn)室等系統(tǒng)構(gòu)成。在“電工電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)設(shè)備將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以文字、圖像等多種模式展現(xiàn)給學(xué)生，從基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)操作、教書育人等方面給予充分的考量，把教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等形象地表現(xiàn)出來，幫助學(xué)生獲得示范性實(shí)驗(yàn)技能教學(xué)培訓(xùn)。建議和指導(dǎo)學(xué)生查閱電子制作、電子設(shè)計(jì)競賽、最新電子產(chǎn)品、日常生活電器維修、最新芯片的應(yīng)用等資料，結(jié)合本門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技能。校園網(wǎng)內(nèi)學(xué)生可隨時進(jìn)入理論課件教學(xué)子系統(tǒng)學(xué)習(xí)多媒體課件，在交流輔導(dǎo)中心查閱任課教師的各類教學(xué)信息。如：所留作業(yè)、習(xí)題解答、仿真軟件介紹、考試通知等，或與教師在BBS上以在線或者留言方式進(jìn)行交流討論，還可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固。總之，建立開放式多媒體教學(xué)平臺，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過多種途徑使他們的各種智能得到盡可能大的發(fā)揮，提升學(xué)習(xí)能力。

二、教學(xué)培養(yǎng)模式多樣化

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教學(xué)設(shè)施與軟件設(shè)計(jì)平臺日益完善，學(xué)生獲取的知識是多樣化的，而不再僅局限于課堂上。把先進(jìn)的現(xiàn)代教育技術(shù)引入“電工電子技術(shù)”課程體系建設(shè)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，將理論、仿真和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的電工電子電路分析設(shè)計(jì)教學(xué)方法。當(dāng)然，在實(shí)際的教學(xué)過程中不可重此輕彼，要做到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生更多地主動思考、主動探索、主動發(fā)現(xiàn)，加深對理論知識的認(rèn)識，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有效提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

1.計(jì)算機(jī)仿真與傳統(tǒng)硬件實(shí)踐相結(jié)合通過計(jì)算機(jī)仿真平臺，由過去的簡單驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、觀察實(shí)驗(yàn)波形，轉(zhuǎn)向深入分析電路設(shè)計(jì)思想，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，嘗試解決基本原理與工程實(shí)際相結(jié)合的難題，讓學(xué)生在一個與實(shí)際工作相似的模擬環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)技能、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)他們走向社會的適應(yīng)能力。Multisim仿真軟件是ElectronicsWorkbench（簡稱EWB）的升級版本，它是加拿大的InteractiveImageTechnologies（IIT）公司于20世紀(jì)80年代推出的從電路仿真設(shè)計(jì)到版圖生成全過程的電子設(shè)計(jì)虛擬電子工作平臺，特別適合于電子電路的設(shè)計(jì)工作。[9]Multisim仿真軟件最重要的特點(diǎn)是：（1）Multisim仿真軟件中虛擬電子儀器可以對模擬、數(shù)字電路進(jìn)行仿真，具有較強(qiáng)的電路仿真分析能力，元器件和儀器儀表與實(shí)際情況非常接近，采用內(nèi)部提供的理想模型庫構(gòu)建電子電路，利用清晰明確的仿真過程使學(xué)生加深對基本理論知識的理解。[10]（2）Multisim仿真軟件提供的電路模型可以幫助學(xué)生了解電工電子技術(shù)中典型電路的實(shí)驗(yàn)原理和測試儀器儀表的使用，尤其是在電路仿真分析時不必?fù)?dān)心元器件和電子儀器的損壞。學(xué)生在設(shè)計(jì)電路過程中，可以修改電路及其參數(shù)，隨時觀察結(jié)果進(jìn)行仿真調(diào)試，同時與理論結(jié)果進(jìn)行對照，還可以對電路進(jìn)行故障設(shè)置，以觀察故障條件下電路的各種現(xiàn)象，這是真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中是難以做到的。

2.教學(xué)資源信息化和網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)及應(yīng)用現(xiàn)代教育信息技術(shù)的全方位應(yīng)用，如：注重網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)，建立課程教學(xué)網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。學(xué)生可在任何時間、地點(diǎn)，通過校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和交流討論，在課程教學(xué)網(wǎng)站中開辟教學(xué)討論區(qū)，開展師生之間、同學(xué)之間交流討論并為學(xué)生答疑解惑。教師可通過網(wǎng)絡(luò)交互平臺，實(shí)時課程教學(xué)信息、教學(xué)計(jì)劃、考核要求，開展網(wǎng)絡(luò)答疑、專題討論和教學(xué)情況調(diào)查等教學(xué)輔助工作。建立網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，集成了實(shí)驗(yàn)教材、多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課件、電子教案、元器件數(shù)據(jù)手冊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例等立體化教學(xué)資源。創(chuàng)建一個多角度學(xué)習(xí)、多方位交流的平臺，為學(xué)生提供豐富的網(wǎng)絡(luò)信息資源，滿足“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的需要，也為實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式奠定基礎(chǔ)。

三、綜合能力量化考核方式