導語：如何才能寫好一篇集成電路設計的流程步驟，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】集成電路；EDA；項目化

0 前言

21世紀是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設計人才的需求激增。我國高校開設集成電路設計課程的相關專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠遠滿足不了市場的需求，因此加大相關專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當務之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設計人才[1]。

針對集成電路設計課程體系，進行課程教學改革。教學改革的核心是教學課程體系的改革，包括理論教學內(nèi)容改革和實踐教學環(huán)節(jié)改革，旨在改進教學方法，提高教學質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學成效。改革以集成電路設計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設計工具的學習和使用，讓學生掌握現(xiàn)代設計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設計的全過程，培養(yǎng)學生具備從簡單的電路設計到復雜電子系統(tǒng)設計的能力，具備進行集成電路設計的基本專業(yè)知識和技能。

1 理論教學內(nèi)容的改革

集成電路設計課程的主要內(nèi)容包括半導體材料、半導體制造工藝、半導體器件原理、模擬電路設計、數(shù)字電路設計、版圖設計及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學方式，以教師講解為主，板書教學，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導體材料和半導體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學。計算機輔助教學是對傳統(tǒng)教學的補充和完善，以多媒體教學為主，結(jié)合板書教學，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學生對集成電路建立直觀的感性認識，充分激發(fā)教師和學生在教學活動中的主動性和互動性，提高教學效率和教學質(zhì)量。

2 實踐教學內(nèi)容的改革

實踐教學的目的是依托主流的集成電路設計實驗平臺，讓學生初步掌握集成電路設計流程和基本的集成電路設計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎。傳統(tǒng)的教學方式是老師提前編好實驗指導書，學生按照實驗指導書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調(diào)動學生的積極性，再加上考核方式比較單一，學生對集成電路設計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學生的主動性，使學生能夠積極參與到教學當中，從而更好的完成教學目標，同時也能夠增強學生的工程意識和合作意識。

實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準電壓源作為本次實踐教學的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設計、電路仿真、版圖設計、版圖驗證等流程對學生做全面的訓練，使學生對集成電路設計流程有深刻的認識。學生要理解CMOS帶隙基準電壓源的原理，參與到整個設計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設計及布局布線，最后對版圖進行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。

CMOS帶隙基準電壓源設計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準的核心電路部分。電路設計可由以下步驟來完成：

1）子功能塊電路設計及仿真；

2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設計和整體版圖設計；

6）電路設計與版圖設計比對。

在整個項目化教學過程，參照企業(yè)項目合作模式將學生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設計及版圖設計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強且具有一定組織能力的同學擔任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學生設計能力的同時，加強學生的團隊合作意識。在整個項目設計過程中，以學生探索和討論為主，教師起引導作用，給學生合理的建議，引導學生找出解決問題的方法。項目完成后，根據(jù)項目實施情況對學生進行考核，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)的目標。

3 教學改革效果與創(chuàng)新

理論教學改革采用計算機輔助教學，以多媒體教學為主，結(jié)合板書教學，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認識，學生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學方式，學生對該課程的學習興趣明顯提高，設計目標明確，在設計過程中學會了查找文獻資料，學會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學方式使學生對集成電路的設計特點及設計流程有了整體的認識和把握，對元件的版圖設計流程有了一定的認識。學生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設計方法，但要達到較高的設計水平，設計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗[3]。

4 存在問題及今后改進方向

集成電路設計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術在課堂教學中體現(xiàn)較少；學生實踐能力不高，動手能力不強。

針對上述問題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學中及時引進行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉(zhuǎn)第220頁）（上接第235頁）技術，使學生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；

2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學生在課余時間自由使用，為學生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學生參與到教師研項目當中。

【參考文獻】

[1]段吉海.“半導體集成電路”課程建設與教學實踐[J].電氣電子教學學報，2007，05（29）.

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關鍵詞：版圖設計；集成電路；教學與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0153-02

目前，集成電路設計公司在招聘新版圖設計員工時，都希望找到已經(jīng)具備一定工作經(jīng)驗的，并且熟悉本行業(yè)規(guī)范的設計師。但是，IC設計這個行業(yè)圈并不大，招聘人才難覓，不得不從其他同行業(yè)挖人才或通過獵頭公司。企業(yè)不得不付出很高的薪資，設計師才會考慮跳槽，于是一些企業(yè)將招聘新員工目標轉(zhuǎn)向了應屆畢業(yè)生或在校生，以提供較低薪酬聘用員工或?qū)嵙暦绞絹砼囵B(yǎng)適合本公司的版圖師。一些具備版圖設計知識的即將畢業(yè)學生就進入了IC設計行業(yè)。但是，企業(yè)通常在招聘時或是畢業(yè)生進入企業(yè)一段時間后發(fā)現(xiàn)，即使是懂點版圖知識的新員工，電路和工藝的知識差強人意，再就是行業(yè)術語與設計軟件使用不夠熟練、甚至不懂。這就要求我們在版圖教學時滲入電路與工藝等知識，使學生明確其中緊密關聯(lián)關系，樹立電路、工藝以及設計軟件為版圖設計服務的理念。

一、企業(yè)對IC版圖設計的要求分析

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設計規(guī)則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學校開設這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設計教學規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設計。數(shù)字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結(jié)合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業(yè)培訓。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關重要。

2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。

3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標準單元電路工作原理。

三、教學實現(xiàn)

1.數(shù)字版圖。數(shù)字集成電路版圖在教學時，一是掌握自動布局布線工具的使用，還需要對UNIX或LINUX系統(tǒng)熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是數(shù)字邏輯單元版圖的設計，目前數(shù)字集成電路設計大都采用CMOS工藝，因此，必須深入學習CMOS工藝流程。在教學時，可以做個形象的PPT，空間立體感要強，使學生更容易理解CMOS工藝的層次、空間感。邏輯單元版圖具體教學方法應當采用上機操作并配備投影儀，教師一邊講解電路和繪制版圖，一邊講解軟件的操作、設計規(guī)則、畫版圖步驟、注意事項，學生跟著一步一步緊隨教師演示學習如何畫版圖，同時教師可適當調(diào)整教學速度，適時停下來檢查學生的學習情況，若有錯加以糾正。這樣，教師一個單元版圖講解完畢，學生亦完成一個單元版圖。亦步亦趨、步步跟隨，學生的注意力更容易集中，掌握速度更快。課堂講解完成后，安排學生實驗以鞏固所學。邏輯單元版圖教學內(nèi)容安排應當采用目前常用的單元，并具有代表性、擴展性，使學生可以舉一反三，擴展到整個單元庫。具體單元內(nèi)容安排如反相器、與非門/或非門、選擇器、異或門/同或門、D觸發(fā)器與SRAM等。在教授時一定要注意符合行業(yè)規(guī)范，比如單元的高度、寬度的確定要符合自動布局布線的要求；單元版圖一定要最小化，如異或門與觸發(fā)器等常使用傳輸門實現(xiàn)，繪制版圖時注意晶體管源漏區(qū)的合并；大尺寸晶體管的串并聯(lián)安排合理等。

2.模擬版圖。模擬集成電路版圖設計更注重電路的性能實現(xiàn)，經(jīng)常需要與前端電路設計工程師交流。因此，版圖教學時教師須要求學生掌握模擬集成電路的基本原理，學生能識CMOS模擬電路，與前端電路工程師交流無障礙。同時也要求學生掌握工藝對模擬版圖的影響，熟練運用模擬版圖的晶體管匹配、保護環(huán)、Dummy晶體管等關鍵技術。在教學方法上，依然采用數(shù)字集成電路版圖的教學過程，實現(xiàn)教與學的同步。在內(nèi)容安排上，一是以運算放大器為例，深入講解差分對管、電流鏡、電容的匹配機理，版圖匹配時結(jié)構(gòu)采用一維還是二維，具體是如何布局的，以及保護環(huán)與dummy管版圖繪制技術。二是以帶隙基準電壓源為例，深入講解N阱CMOS工藝下雙極晶體管PNP與電阻匹配的版圖繪制技術。在教學時需注意晶體管與電阻并聯(lián)拆分的合理性、電阻與電容的類型與計算方法以及布線的規(guī)范性。

3.逆向版圖設計。逆向集成電路版圖設計需要學生掌握數(shù)字標準單元的命名規(guī)范、所有標準單元電路結(jié)構(gòu)、常用模擬電路的結(jié)構(gòu)以及芯片的工藝，要求學生熟悉模擬和數(shù)字集成單元電路。這樣才可以在逆向提取電路與版圖時，做到準確無誤。教學方法同樣還是采用數(shù)字集成電路版圖教學流程，達到學以致用。教學內(nèi)容當以一個既含數(shù)字電路又含模擬電路的芯片為例。為了提取數(shù)字單元電路，需講解foundry提供的標準單元庫里的單元電路與命名規(guī)范。在提取單元電路教學時，說明數(shù)字電路需要歸并同類圖形，例如與非門、或非門、觸發(fā)器等，同樣的圖形不要分析多次。強調(diào)學生注意電路的共性、版圖布局與布線的規(guī)律性，做到熟能生巧。模擬電路的提取與版圖繪制教學要求學生掌握模擬集成電路常用電路結(jié)構(gòu)與工作原理，因為逆向設計軟件提出的元器件符號應該按照易于理解的電路整理，使其他人員也能看出你提取電路的功能，做到準確通用規(guī)范性。

集成電路版圖設計教學應面向企業(yè)，按照企業(yè)對設計工程師的要求來安排教學，做到教學與實踐的緊密結(jié)合。從教學開始就向?qū)W生灌輸IC行業(yè)知識，定位準確，學生明確自己應該掌握哪些相關知識。本文從集成電路數(shù)字版圖、模擬版圖和逆向設計版圖這三個方面就如何開展教學可以滿足企業(yè)對版圖工程師的要求展開探討，安排教學有針對性。在教學方法與內(nèi)容上做了分析探討，力求讓學生在畢業(yè)后可以順利進入IC行業(yè)做出努力。

參考文獻：

[1]王靜霞，余菲，趙杰.面向職業(yè)崗位構(gòu)建高職微電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式[J].職業(yè)技術教育，2010，31（14）：5-8.

[2]劉俐，趙杰.針對職業(yè)崗位需求？搖探索集成電路設計技術課程教學新模式[J].中國職業(yè)技術教育，2012，（2）：5-8.

[3]鞠家欣，鮑嘉明，楊兵.探索微電子專業(yè)實踐教學新方法-以“集成電路版圖設計”課程為例[J].實驗技術與管理，2012，29（3）：280-282.

[4]李淑萍，史小波，金曦.微電子技術專業(yè)服務地方經(jīng)濟培養(yǎng)高技能人才的探索[J].職業(yè)技術教育，2010，13（11）：13-16.

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針對課堂教學的局限性，鼓勵學生養(yǎng)成課外積極收集相關專業(yè)知識的主動自學能力；鼓勵學生積極參加各種設計競賽，將所學知識靈活應用于實踐，并使學生逐漸形成創(chuàng)新性思維，具有較高的工程素質(zhì)和實踐能力。

二、基于FPGA技術的課程教學改革策略

1.明確教學目標

即通過對集成電路相關企業(yè)進行調(diào)研，了解企業(yè)對集成電路專業(yè)學生在FPGA技術方面所需的應用技能，進一步明確FPGA技術的教學目標。往往每個企業(yè)的研究方向不同，所用的開發(fā)環(huán)境、仿真工具都各不相同。為了滿足學生就業(yè)需求，教學目標應該重基礎、求延伸。在基礎扎實的基礎上，在應用方向上尋求延伸，使學生多接觸各種常用的典型開發(fā)環(huán)境。

2.整合與FPGA技術相關的課程，設計教學內(nèi)容

由于幾門相關的課程由不同的教師在不同學期授課，同時存在著有些知識點重復講授，而有些重要知識點又在課程中沒有涉及到的現(xiàn)象。再加上對于硬件描述語言的學習僅僅通過課堂教學是遠遠不夠的，應該邊學邊練。根據(jù)專業(yè)特色、企業(yè)需求及修訂后的教學目標，對原FPGA技術相關的多門課程的教學內(nèi)容進行深入分析，依據(jù)教學內(nèi)容的關聯(lián)程度，制定課程整合方案，調(diào)整教學計劃，合理安排授課內(nèi)容，做好銜接，充分利用教學資源。主要包括“硬件描述語言”增設相應實驗課（modelsim仿真）；原“數(shù)字集成電路設計”的實驗內(nèi)容改為quartusii開發(fā)工具綜合項目設計實驗；“FPGA原理與應用”除了介紹原理應用方面外，另增設針對FPGA實驗箱的實驗項目（Xilinx的ise開發(fā)工具）；“SOPC設計技術”課程中要求學生熟練掌握sopcbuilder和XilinxEDK開發(fā)環(huán)境，使學生同時掌握并比較兩大公司的典型開發(fā)環(huán)境，以及系統(tǒng)級設計方法。

3.增設“ASIC綜合與時序分析”課程

現(xiàn)有的一部分FPGA教學實驗，僅僅停留在讓學生熟悉FPGA的設計流程、設計步驟，這遠遠不夠。綜合時序分析在電路設計中起著至關重要的作用，應進一步加強綜合時序分析環(huán)節(jié)，數(shù)字集成電路實驗不能僅停留在將RTL級代碼映射為電路結(jié)構(gòu)的表面工作，應深入分析電路的時序、面積及功耗，讓學生具體體會各種約束在電路具體實現(xiàn)中的意義。因此，增設“ASIC綜合與時序分析”課程，針對ASIC設計購置了Synopsys軟件并建立了相應機房，使學生熟練掌握不同的設計軟件，以滿足設計需求。

4.調(diào)整實驗計劃，提高學生的動手能力

數(shù)字集成電路實驗通常以Modelsim仿真為主，學生只有在最后一個綜合實驗中才能用到FPGA開發(fā)板，開發(fā)板利用率不高，而且學生對開發(fā)板的熟悉程度根本不夠。應該增加FPGA開發(fā)實驗項目，讓學生熟悉開發(fā)板結(jié)構(gòu)、核心器件及外設結(jié)構(gòu)、連接方式，真正能熟悉開發(fā)工具，熟練掌握開發(fā)流程，鼓勵學生多動手、多實踐，真正做到活學活用。

5.加強師資隊伍建設

由于行業(yè)技術更新快，新技術、新工具層出不窮，而學校又存在講授知識老舊，教師技術參差不齊等諸多問題。因此必須加強師資隊伍建設，進行定期技術培訓，及時更新知識結(jié)構(gòu)。通過定期培訓，可以為課程中實驗授課做較好的技術支持。同時支持教師參加培訓，使一線教師能有機會直接與各地從事集成電路數(shù)字設計的一線工程師（包括清華微電子所、中芯國際、華納電子、大唐微電子等知名單位的一線工程師）進行交流。及時了解行業(yè)新動態(tài)、新趨勢、新技術以及主流工具，更好地將最新的知識及相關信息傳授給學生，緊跟時代步伐。

6.變革教學方法

傳統(tǒng)的教學方法強調(diào)以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心，主要以講授為主，而忽視學生的積極性、主動性及創(chuàng)造性的發(fā)揮，這將影響FPGA技術的教學效果。而且這種方式過于枯燥，對FPGA技術教學遠遠不足。在FPGA技術的教學中，根據(jù)講授的內(nèi)容，采用不同的教學方法。除了課堂講授外，在講解具體實例時應采用演示法。FPGA技術的實踐性和應用性很強，設置相關課內(nèi)實驗應分為基礎性實驗、提高性實驗和綜合性實驗。在實踐教學中要堅持“重基礎與技能、求綜合與創(chuàng)新”的改革思路，加強學生工程思維訓練、調(diào)試和分析能力，提高實踐教學體系的創(chuàng)新性、綜合性。除課堂講授外，督促學生在教師指導下自學、自講，以討論為主的教學方式，并根據(jù)合作程序及自愿原則進行分組。針對“集成電路設計方法”課程教學內(nèi)容，建立課外創(chuàng)新小組，為每個小組的階段性成果在課堂上進行成果，鍛煉學生的語言表達能力，建立自信心。同時，由教師引導，對創(chuàng)新小組遇到的問題進行課堂討論、分析，調(diào)動每個學生的積極性，提高學生自行發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力，取得了很好的效果。教師通過與學生互動了解學生的興趣、難點所在，有目的地調(diào)整教學內(nèi)容，使課堂更靈活、更有效地解決學生在學習過程中的各種問題，

7.與企業(yè)合作

建立實訓基地，培養(yǎng)學生的團隊精神。有些能力較強的學生習慣于獨立完成某個項目，這違背了企業(yè)需要具有團隊協(xié)作精神成員的培養(yǎng)方針。實訓基地以分組形式分配項目，對每個學生進行明確分工，讓學生在每個項目中分別擔任項目團隊中的不同角色，承擔各自的任務，以團隊形式完成所分配的項目，并且每個學生在課程結(jié)業(yè)時必須完成項目團隊中不同角色的任務，得到相應學分。以實際項目為基礎，領著學生從立項到著手設計再到最終完成設計，讓學生熟練掌握項目完成的各個過程。在進行綜合項目實現(xiàn)的過程中，學生能體會到課堂知識用于實踐是遠遠不足的，這將促進學生查找相關資料進行自主學習，培養(yǎng)學生的自學能力、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。

8.制定FPGA應用能力評價標準

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關鍵詞 現(xiàn)代SoC設計課程；實踐教學；實驗案例；互動式教學

中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）08-0143-02

Practice Oriented Teaching Exploration for Modern SoC Design Course//SHEN Jianliang， ZHANF Fan， SONG Ke， LYU Ping， ZHANG Li

Abstract Modern SoC Design is one of basic core courses in integrated circuit design and related majors. It has teaching theory and practicetwo aspects. In order to make students better understand the teaching content and improve the practical ability， this paper do some deep research andexploration on practical teaching， that through interactive teaching by team， setting progressive traction experimental and project teaching method. The implementation of many years has achieved remarkable success to stimulate the learning enthusiasm while effectively improve the practical ability of students， so as to promote the improvement in the teaching quality.

Key words modern SoC design course； practical teaching； experimental case； interactive teaching

1 前言

現(xiàn)代SoC設計是電子科學與技術、計算機科學與技術、通信與信號系統(tǒng)等相關專業(yè)的一門核心基礎課程。它的先行課程包括數(shù)字集成電路設計、數(shù)字邏輯和硬件描述語言，后續(xù)課程有微處理器設計、高級計算機體系結(jié)構(gòu)、可重構(gòu)SoC設計方法學等，在一系列硬件課程教學中起著承上啟下的作用，對學生理解SoC系統(tǒng)的軟硬件設計思想將產(chǎn)生深刻的影響。由于該課程理論性較強、知識面較寬、信息量較大，存在教師難教、學生難學等問題，容易造成學生被動地學習，難以真正理解SoC設計的精髓，也無法調(diào)動學習積極性，致使教學效果不理想[1-2]。本課程以SoC設計的基本原理和基本流程為教學內(nèi)容，教學過程中注重實踐能力的培養(yǎng)，并對實踐教學方法進行探索，以滿足未來對教學及科研工作的要求。

2 以往SoC設計課程教學中存在的問題

教材理論性強，缺乏與實踐教學的聯(lián)系 目前國內(nèi)SoC設計技術相關教材種類很多，但大多數(shù)理論性強，不夠形象生動，基本只是對設計流程簡單羅列，所舉示例不夠直觀，很少或者沒有配套的實驗，和實踐教學存在脫節(jié)，不能直接與SoC系統(tǒng)設計相對應，從而達不到理想的教學效果[3]?，F(xiàn)代SoC設計課程多數(shù)為高年級本科生和低年級研究生選修，這個階段學生對于SoC系統(tǒng)有一定的理解，但對于具體的設計方法和涉及的工具鏈還沒有清晰的認識，對部件的功能和結(jié)構(gòu)分析的能力也還比較弱，急需通過一定的工程實踐來提升設計能力。在實踐過程中可以鞏固所學的理論知識，同時對理論知識更好地理解又會進一步指導實踐[2，4]。

涉及的知識面廣，橫向和縱向存在很強的關聯(lián)性 SoC設計是集成電路設計領域一門重要的課程，涵蓋的知識面很廣。從底層的半導體物理器件，到芯片封裝測試及其應用都有涉及，橫向與縱向的知識關聯(lián)性強。一方面，該課程先修課程本身難度就較大，與數(shù)字集成電路設計、數(shù)字邏輯和硬件描述語言等先修課程有縱向的密切關聯(lián)。如果學生沒有很好地掌握這些知識，勢必影響到現(xiàn)代SoC設計課程的學習。這種縱向聯(lián)系增加了教師的講授難度，制約課程教學的立體化展開，從而也制約了實踐教學的開展[5]。此外，該課程與同期開設的高速PCB設計、高級計算機體系結(jié)構(gòu)、微處理器設計等課程也有較為重要的聯(lián)系。多年的教學經(jīng)驗表明，SoC設計等硬件類課程間缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)，教學存在內(nèi)容大量重復或缺失、課程之間內(nèi)容脫節(jié)嚴重等問題[2]。

另一方面，該課程各個知識點之間橫向聯(lián)系密切，這些關聯(lián)使得現(xiàn)代SoC設計的教學不同于其他課程，對各知識點的介紹不能一步到位，而是逐步深化、層層遞進，無形中增加了理解和教學的難度[2]。

實踐環(huán)節(jié)過分單一化，不能與理論教學有效結(jié)合 現(xiàn)代SoC設計配有專門的實驗課程，擁有專用實驗平臺，但往往受限于EDA工具的選擇、廠家定制硬件的配套實驗，不能有效結(jié)合課堂教學內(nèi)容。由于硬件課程本身上手比較難，學生初學時往往不知道從何下手，同時實踐教學與理論授課也不能很好地直接對應，特別是較為復雜的實驗系統(tǒng)很難徹底完成，需要學生課后花更多的時間和精力去消化。

3 教學改革與實踐環(huán)節(jié)設計

針對現(xiàn)代SoC設計教學中存在的上述問題，自2010年起，本單位逐步進行現(xiàn)代SoC設計課程的教學內(nèi)容與教學方法改革，強化實踐環(huán)節(jié)，取得一定的實踐教學經(jīng)驗。

團隊互動式教學 SoC課程涵蓋了當前ASIC設計的整個設計流程，包含芯片前后端設計、可測試性設計、低功耗設計等內(nèi)容，一位教師難以透徹地講解到所有的知識點。本單位結(jié)合承擔的科研項目實際，參考國家級精品課程教材，以研究生入學考試大綱為指導，根據(jù)每位授課教師在科研項目中的特長，對教學內(nèi)容進行調(diào)整，并創(chuàng)新式地采用團隊式互動教學方法，由多位教師共同講授一門課程，從而全方位多角度傳授課程的知識要點[2]。

1）團隊式互動教學方法是指由多位知識互補的教師組成教學團隊完成一門課程的講授。每位教師直接參與先行理論授課與后繼課程的實踐教學環(huán)節(jié)，實現(xiàn)理論授課和實踐教學的統(tǒng)一。同時，由授課團隊共同完成課程內(nèi)容修訂、課程體系講座、實踐環(huán)節(jié)設計和指導，并親身在相關課程中主講若干學時或講座，介紹課程之間的關系，實現(xiàn)課程體系的貫通式教學。例如，為了更好得與計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程銜接，“現(xiàn)代SoC設計”主講教師要為“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程開設“指令集設計”“流水線技術”等講座，激發(fā)學生的學習興趣，明確計算機系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)課程在現(xiàn)代SoC設計教學中的地位和聯(lián)系[2]。

2）增加對硬件設計的綜合分析。在團隊教師協(xié)助下，增加對基于ESL的SoC設計、基于平臺的SoC設計等的介紹和學習，為后繼課程做好技術鋪墊，積極引導學生思考，重新認識硬件基礎對于專業(yè)學習的重要性，改變“重軟偏硬”的思想，而深化“軟硬結(jié)合，相得益彰”的認識[2]。

開展遞進式的教學實踐項目 在實踐教學過程中需要遵循“由淺入深、由簡到難”的原則，同一個知識點可以安排多個實驗，遞進式地讓學生掌握相應的知識點。比如在涉及RTL級代碼綜合優(yōu)化的實驗時，可以分Step、Hold時序分析與講解、靜態(tài)時序分析、綜合優(yōu)化策略等內(nèi)容進行，形成從基礎到高階的遞進，讓學生遵循自然學習規(guī)律完成知識點的掌握。同時，實踐教學內(nèi)容一定要按照設計流程層層遞進，從最初的RTL級代碼編寫規(guī)范開始，然后進行設計綜合、布局布線、時序分析、物理實現(xiàn)與驗證等步驟，在理解工具腳本的基礎上層層推進，最后實現(xiàn)對全流程的掌握[6]。

以項目為牽引，實現(xiàn)動手能力的再提高 實踐教學只能將學生領進門，個人的造詣必須在實踐中演練。否則，實驗做得再好，也只能是紙上談兵。以“項目”為引導，可以從根本上提高學生學習主動性，提高學生的設計和實踐能力。實踐教學實驗的設計往往只包括最基礎的操作和應用，難以覆蓋工程實現(xiàn)的方方面面，必須在實踐項目的鍛煉中才能不斷地提高科研能力，實現(xiàn)實驗教學的最終目的[4]。

4 實踐教學改革效果

多年來通過上述教學內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)的改革探索，SoC設計課程體系建設得到進一步完善，教學質(zhì)量也提升了，成效顯著，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

緊密銜接課程，奠定扎實的理論基礎 俗話說得好，基礎不牢、地動山搖。在進行SoC設計課程講授前，對前導課程的知識點進行回顧與梳理，可以幫助學生快速地進入角色，部分與SoC設計課程銜接緊密的課程需要提前進行預習。根據(jù)學生調(diào)查顯示，在鞏固學習模擬與數(shù)字電路等先導課程后，現(xiàn)代SoC設計課程中所涉及的基本原理更容易被理解，實踐內(nèi)容也更容易被掌握，更容易接受；同時，學好現(xiàn)代SoC設計課程后，對微處理器設計、可重構(gòu)SoC學習有很大促進作用[2]。

提高SoC設計技術，為項目研發(fā)培養(yǎng)生力軍 通過本課程學習，大大激發(fā)學生的學習熱情，學生也更愿意投入到硬件設計、嵌入式系統(tǒng)設計中來。在研究生開題時，很多學生基于對SoC設計的熱情選擇類似的課題開展研究，積極投身到SoC設計中來，有些甚至成為項目研究的主力，能獨立完成一個功能IP從前端到后端設計的所有設計流程，在項目研發(fā)中發(fā)揮了重要作用[2]。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代SoC設計是電子科學與技術、計算機科學與技術、通信與信號系統(tǒng)等相關專業(yè)的一門核心基礎課程。隨著對實踐教育質(zhì)量的不斷重視，強化實踐育人環(huán)節(jié)，本文分析了以往該課程在教學環(huán)節(jié)中存在的問題，闡述了面向?qū)嵺`的教學改革與實踐環(huán)節(jié)設計實施方案，通過團隊互動式教學、遞進式實驗設置、項目牽引等實踐教學方法，實現(xiàn)對學生SoC設計技術的有效鍛煉，培養(yǎng)學生ASIC芯片設計能力[2]。

參考文獻

篇5

關鍵詞：RC端角；MMMC；時序分析；集成電路

中圖分類號：TN47 文獻標識碼：A

Customizing and Application of RC Corner

YUE Da-heng， XIA Ting-ting， ZHAO Zhen-yu

（College of Computer， National Univ of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073， China）

Abstract： This paper designed the flow and method of custom RC corners， customized a new RC corner， and estimated the coverage of the custom corner. The result shows that the coverage of custom RC corner to the other corners can reach up to 99%. Finally， we improved the traditional MMMC analysis flow with the custom RC corner. The result of application case in engineering shows that the runtime of tools reduced greatly at the cost of buffer count and buffer area. The buffer count increased by 22.07% and the buffer area increased by 21.65%， whereas the runtime of tools decreased by 84% after the timing was closuring.

Key words： RC corner； multi-mode multi-corner； timing analysis； integrated circuit

隨著VLSI（Very Large Scale Integrated Circuits）進入到超深亞微米階段，集成電路規(guī)模和復雜度日益增加，互連線延時在總延時中所占比重開始超過門延時[1-3].特別是在采用納米工藝之后，互連線延時大約占總延時的60%～70%[4]，從而成為制約系統(tǒng)性能的關鍵因素.可以說，在未來的硅技術發(fā)展中，互連線對集成電路的影響會越來越顯著，互連線設計將會成為集成電路設計中的核心因素[5].

在超大規(guī)模集成電路制造過程中，通常需要經(jīng)過光刻、摻雜、增層、熱處理等數(shù)百甚至上千個工藝步驟，在這些工藝步驟中各種工藝上的波動是無法避免的，主要來自于溫度、污染以及一些無法預料的因素，使得各種參數(shù)值偏離理想值[6].因此，在互連線延時分析過程中必須考慮工藝波動的影響.[7-8]基于工藝角的分析方法是一種重要的分析方法，因為該方法可以直接分析得出工藝波動影響下的電路開關速度，而電路開關速度是集成電路的一個重要參數(shù).工藝廠商提供WC， WCZ， WCL， BC， ML， LT， TC七個器件端角， 以及typical， cbest， rcbest， cworst和rcworst五種互連線工藝角，又稱RC端角，即代工廠根據(jù)提供的多種PVT（Process Voltage Temperature）條件和工藝條件產(chǎn)生的多種電阻電容文件.5種RC端角定義如下：

①typical端角代表典型電阻電容數(shù)據(jù)；

②cbest端角代表最佳電容數(shù)據(jù)；

③rcbest端角代表最佳電阻電容數(shù)據(jù)；

④cworst端角代表最差電容數(shù)據(jù)；

⑤rcworst端角代表最差電阻電容數(shù)據(jù).

對于65 nm工藝以下的設計，使用MMMC （Multi-Mode Multi-Corner）分析方法已逐漸變成時序分析的一項基本要求，該分析方法已用于實際芯片產(chǎn)品設計中.在多端角時序分析中，器件端角和RC端角的組合就構(gòu)成了時序分析端角.7種器件端角和5種RC端角，共有35種組合.在實際工程項目中存在以下兩個問題：一個問題是設計模塊在多端角組合下的時序違反路徑不能相互覆蓋，導致設計模塊完成優(yōu)化后需要在多個端角下進行時序分析，從而帶來巨大的時間開銷；另一個問題是，由于多端角組合下的時序路徑不能相互覆蓋，從而在設計優(yōu)化時需要在多個端角間來回切換，而且每次對其中一個端角下的時序進行修正時，也會影響其他端角下的時序，進而增加了實現(xiàn)與時序驗證工具之間的切換次數(shù)以及手工ECO的時間，這進一步增加了整個設計的時間開銷.因此，研究可覆蓋所有端角的custom端角就顯得尤為必要.使得custom端角下優(yōu)化收斂的電路在其他所有signoff端角下都可以時序收斂，就可以大大加速設計的時序收斂速度.

本文RC端角的定制與應用，是在定制一個可以覆蓋其他signoff端角的情況下，采用定制的RC端角改進傳統(tǒng)的MMMC時序分析流程，在少量增加緩沖器單元數(shù)目和犧牲單元面積為代價的情況下大大減少了時序分析的時間開銷.

1 定制RC端角

本節(jié)主要包括RC端角的定制流程、實現(xiàn)、以及評估.

1.1 定制流程及實現(xiàn)

設計RC端角定制流程如圖1所示.

首先需要創(chuàng)建RC端角下的工藝描述文件ITF（Interconnect Technology File）文件，該文件主要用于描述互連線工藝參數(shù)設置以及建立受制造工藝影響的互連線模型.該描述文件并不能直接用于互連線寄生參數(shù)的提取，需要將其轉(zhuǎn)化成寄生參數(shù)提取工具能識別的工藝文件，如Star RC-XT可識別的.nxtgrd文件以及QRC可識別的qrcTechFile.如果在轉(zhuǎn)換工藝描述文件的過程中報出錯誤的信息，需要根據(jù)錯誤信息重新修改工藝描述文件.如果沒有錯誤信息，寄生參數(shù)提取工具就可以根據(jù)生成的工藝文件對設計版圖進行寄生參數(shù)的提取，并輸出存儲有該端角下互連線的電阻R和電容C的文件.靜態(tài)時序分析工具PT就可以讀取芯片中整個互連網(wǎng)絡的寄生參數(shù)R和C并計算出互連線的延時信息，然后結(jié)合器件的延時信息進行時序分析.

1.1.1 創(chuàng)建工藝描述文件

先進的IC需要6層或者更多的金屬布線層，每層之間由絕緣介質(zhì)隔開.工藝描述文件ITF文件主要包括以下內(nèi)容：

①每層金屬線的最小寬度和最小間距；

②每層金屬線的厚度；

③相鄰兩層金屬間的介質(zhì)厚度；

④每層金屬的電阻率；

⑤金屬層間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)；

⑥通孔和接觸孔的定義，包括通孔所連接的頂層金屬和底層金屬以及通孔的電阻等；

⑦擴散層的厚度和電阻率.

1.1.2 轉(zhuǎn)換工藝描述文件

工藝描述文件不能直接用于寄生參數(shù)的提取，需要將其轉(zhuǎn)換成寄生參數(shù)提取工具能夠識別的文件，如Star RC-XT工具可識別工藝文件.nxtgrd文件.ITF文件到.nxtgrd文件的轉(zhuǎn)換，可以直接使用如下命令行.

grdgenxo

如果只是對ITF文件進行更新，可以使用如下命令行對初始的ITF文件進行增量式的更新.

grdgenxo-inc-old_itf

1.1.3 RC端角的實現(xiàn)

在集成電路中，互連線電阻與導線寬度和厚度成反比；互連線電容與導線寬度和厚度成正比，與層間絕緣介質(zhì)厚度和線間距成反比.因此5種RC端角工藝參數(shù)有以下特點：

①cbest端角下的互連線電容最小，cworst端角下的互連線電容最大；

②rcbest端角下的互連線電阻最小，rcworst端角下的互連線電阻最大.

由于層間絕緣介質(zhì)厚度只影響互連線電容，因此為了使定制的RC端角可以覆蓋這5種RC端角，可以適當?shù)卣{(diào)整層間絕緣介質(zhì)厚度.所以，依據(jù)rcbest端角rcworst端角下互連線工藝參數(shù)設置，分別向下或向上調(diào)整層間絕緣介質(zhì)厚度，使得rccustom_max端角在互連線電阻達到最大的同時互連線電容也盡可能的大，rccustom_min端角在互連線電阻達到最小的同時互連線電容也盡可能的小.

采用圖1所示的RC端角定制流程，本文分別在rcbest端角rcworst端角下互連線工藝參數(shù)設置的基礎上，向上和向下調(diào)整層間絕緣介質(zhì)厚度20%，定制出rccustom_max和rccustom_min兩個端角.

為了驗證rccustom_max和rccustom_min這兩個定制的RC端角的效果，使用Star RC-XT分別提取20 ～300 μm不等長度的互連線在各個RC端角下的互連線寄生參數(shù)值，然后通過工具PT計算出互連線延時，結(jié)果分別如圖2，圖3和圖4所示.

從圖中可以看出，rccustom_max端角下的互連線的電阻電容值都是最差的，且互連線延時最大；而rccustom_min端角下的互連線的電阻電容值都是最小的，且互連線延時最小.

1.2 RC端角評估

以實際工程項目中的設計模塊X1為測試用例，來評估定制的兩個RC端角（rccustom_max， rccustom_min）對其他端角的覆蓋情況.其中，X1模塊長850 μm，寬400 μm，寄存器6 063個，總單元數(shù)目30 784個，且該設計模塊為route階段優(yōu)化之后的設計.在時序分析時，時序路徑違反很大程度上受到時鐘偏差和串擾的影響，因此，在測試的過程中需要減小時鐘偏差和串擾的影響，特別是時鐘偏差的影響，故對測試電路，使用理想時鐘進行時序檢查且不考慮串擾的影響.

評估定制RC端角好壞的一個重要的指標就是覆蓋率，而且要求覆蓋端角下的時序要比被覆蓋端角下的時序更差.

假設被檢查模塊在端角1下的違反路徑為集合A，在端角2下的違反路徑為集合B，集合B中的路徑

也在集合A中存在的違反路徑為集合C，集合A中的路徑在集合B中也存在的違反路徑為集合D.則

端角1對端角2的覆蓋率為：

P1v2=count（C）/count（B）.（1）

端角2對端角1的覆蓋率為：

P2v1=count（D）/count（A）.（2）

在測試電路中使用如表1所示的端角進行多端角時序檢查.每個端角用小括號里面的Ci（i=1，…，16）代替，其中C1～C6以及C8～C15為signoff端角組合，C7和C16為定制端角組合.

篇6

Microchip公司PIC系列的單片機為設計高性能、低功耗的單片機系統(tǒng)提供了很好的解決方案。下面從低功耗設計方法及具體例子來介紹PIC單片機低功耗應用。

1低功耗設計方法

為使系統(tǒng)工作在低功耗狀態(tài)，必須正確設置單片機的配置及工作方式。下面結(jié)合最常用的PIC12、PIC16等單片機介紹低功耗系統(tǒng)的設計方法。

1.1基本設計方法

有許多技術可以降低系統(tǒng)的功耗，最常用的是Sleep模式。程序執(zhí)行一條SLEEP指令，便進入了休眠（Sleep）模式。要Sleep模式下，晶振停止振蕩，而此時單片機在3V電源條件下，只有1μA的電流。系統(tǒng)工作時，單片機可以采用看門狗或外部事件周期性地喚醒單片機，利用電子開關為系統(tǒng)提供電源，以減少系統(tǒng)待機功耗，延長電池使用時間。

單片機的工作頻率和功耗的關系也很大，頻率越高，功耗越大。在采用32kHz晶振、3V工作電壓時，PIC12、PIC16等系列單片機的典型工作電流只有15μA；而采用4MHz晶振、5V工作電壓時，單片機的典型工作電流達到幾mA。在許多低功耗的場合，采用低速晶振實現(xiàn)低功耗非常有效。如果單片機采用RC振蕩，還可以通過I/O口的操作改變振蕩電阻，從而改變單片機工作頻率，達到節(jié)能的目的。如圖1所示，1個I/O引腳可以在等待狀態(tài)下將并聯(lián)電阻R1去掉，降低單片機工作頻率。當單片機需要工作時，可將I/O引腳設置為輸出并輸出高電平，從而提高振蕩頻率。

1.2振蕩電路設計

在單片機系統(tǒng)設計中，振蕩電路的設計是十分重要的一個環(huán)節(jié)。PIC系列單片機的典型振蕩電路如圖2所示。

一般情況下，設計人員按照廠家給出的參數(shù)表進行選擇。如果系統(tǒng)能夠正常工作，也就不再進行改進了。其實，這是不合適的。因為Microchip的單片機根據(jù)型號和版本的不同，工作電壓在直流2.5～5.5V的范圍內(nèi)，汽車級溫度可以在-40～-125℃范圍內(nèi)，而參數(shù)表中只給出了有限的幾種情況，實際環(huán)境參數(shù)會對振蕩電路的性能產(chǎn)生很大的影響。如高溫、低電壓可減小振蕩環(huán)路增益，而從降低振蕩頻率或者難以啟動；低溫、高電壓可以使環(huán)路增益變大，從而使晶振過驅(qū)動，產(chǎn)生損壞的潛在危險或者振蕩電路工作的高次諧波頻率上升，加大系統(tǒng)功耗。因此，如何正確設計系統(tǒng)的振蕩電路十分必要。對于PIC系列單片機，一般的設計步驟如下：

①選擇晶振。根據(jù)系統(tǒng)需要的振蕩頻率進行晶振的選擇。此外，晶振的工作溫度和頻率穩(wěn)定度也是十分重要的指標。

②選擇振蕩器類型。PIC系列單片機有RC、LP、XT、HS等振蕩模式。除RC模式外，振蕩模式的選擇實際上就是環(huán)路增益的選擇。低增益對應低振蕩頻率，高增益對應高振蕩頻率。一般根據(jù)實際需要的工作頻率可參考數(shù)據(jù)手冊來選擇。

③選擇C1、C2。理想的情況是，保證系統(tǒng)在高溫和最低工作電壓下能夠正常工作，使得電容在數(shù)據(jù)手冊推薦的范圍內(nèi)最小。同時選擇C2比C1大一些以加大相移，使其有利于振蕩電路的上電啟動。

④選擇Rs。在以上參數(shù)都已經(jīng)選定后需要決定Rs的大小。簡單的辦法是讓系統(tǒng)工作在最低溫度和最大電壓情況下，此時得到的應該是時鐘電路最大輸出幅度。用示波器觀察引腳OSC2的輸出波形（注意，示波器的探頭將給電路引入一個電容，一般為幾pF），如果發(fā)現(xiàn)正弦波的峰（接收Vdd處）和谷（接收Vss處）被削平或壓扁，說明驅(qū)動過載，需要在OSC2和C2間加入1個電阻Rs，一般1kΩ左右或小于1kΩ。Rs不宜過大，過大將使得輸入和輸出產(chǎn)生隔離，從而產(chǎn)生較大的噪聲。當發(fā)現(xiàn)需要一個較大的Rs才能消除過驅(qū)動時，可以增加負載電容C2來補償。C2一般選擇在15～33pF之間。

系統(tǒng)振蕩電路的設計對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、功耗等影響很大。一般情況下，系統(tǒng)從Sleep狀態(tài)下喚醒時，振蕩電路最難啟動（尤其系統(tǒng)工作在高溫、低壓、低頻的情況下）。此時，電阻Rs有利于振蕩電路的啟動，因為廉價的碳膜電阻容易產(chǎn)生白噪聲，從而幫助電路起振。此外，選擇C2稍大于C1以增大相移，也有利于電路起振。

2具體應用例子

2.1系統(tǒng)組成及框圖

系統(tǒng)主要由PIC單片機、雙音頻解碼拔號電路、語音集成電路、接口電路、Vcc電源控制電路、射頻發(fā)射電路和EEPROM組成，可完成對家用電器的控制和對報警求援語音信息的自動傳送，如圖3所示。

2.2控制器工作方式

*當與控制器相串聞的電話機（以下稱為本地機）處于摘機時，電話線輸入電壓發(fā)生變化，引起CD40106的2腳輸出電平變化，輸入到CPU的RB0端口產(chǎn)生中斷信號，喚醒CPU，控制器進入工作狀態(tài)。通過本地機的拔號盤對控制器的各種功能進行控制。如控制電視、音響、照明燈等電器電源的開關。

*當控制器接收到振鈴信號時，CD40106的4腳輸出電平變化，輸入CPU的RB6端口產(chǎn)生中斷信號，喚醒CPU進入工作狀態(tài)，并對振鈴信號進行計數(shù)；達到設定鈴聲數(shù)后，使控制器進入電話接收狀態(tài)，開始接收遠程傳輸DTMF信號，經(jīng)MT8880解調(diào)得到的信號通過IRQ向單片機發(fā)出中斷信號，將數(shù)據(jù)存入寄存器，經(jīng)CPU運行，對控制器的各種功能進行控制。

*當控制器作為報警器，并處于警備狀態(tài)時，報警探頭時刻檢測防范區(qū)域的情況；當探頭向控制器發(fā)出警情信息，輸入CPU的RB5中斷產(chǎn)生信號，控制器進入工作狀態(tài)，從EEPROM芯片讀出預先設置的報警電話號碼，經(jīng)MT8880轉(zhuǎn)換為DTMF信號，自動撥號，以語音形式將信息傳送給用戶或直接報警。

2.3應用電路

（1）電話接口電路

電話機與控制器采用控制器在前，電話機在后的串聯(lián)方式，可實現(xiàn)電話機對控制器各種功能的控制。接口電路由過壓保護電路、極性轉(zhuǎn)換電路和中斷請求電路組成，如圖4所示。

①過壓保護電路。在電話線回路上加入了一個壓敏電阻R，它的作用是當它兩端的電壓大于其工作電壓時呈短路狀態(tài)，從而保護后級電路免受高壓危害。當加到它的兩端的電壓小于其工作電壓，壓敏電阻呈開路狀態(tài)，對后級電路的工作沒有任何影響。在本設計中，壓敏電阻的工作電壓為220V

②極性轉(zhuǎn)換電路。由于在電話線上傳輸?shù)氖墙涣餍盘?，為了使信號的極性固定，在電路中加入電橋，進行全波整流。

③中斷請求電路。為延長電池工作時間，CPU在待機時處于休眠的省電狀態(tài)，在實現(xiàn)遠程電話機和本地機對控制器功能控制時，由中斷請求電路將CPU喚醒。

（2）語音電路

語音電路如圖5所示。它以ISD4000語音芯片為核心，主要是存儲報警語音，輸出經(jīng)功率放大后傳送到電話線上。

（3）MT8880與PIC單片機的接口電路

MT8880是Mitel公司的DTMF收發(fā)器，具有功能強、功耗低、工作穩(wěn)定、可靠等性高優(yōu)點，因此在DTMF信號調(diào)制的場合得到了廣泛的應用。MT8880與PIC單片機的接口電路如圖6所示。

①MT8880與單片機的接口電路。D0～D3為4根數(shù)據(jù)線，MT8880對經(jīng)過前置處理的DTMF信號進行解調(diào)，將解調(diào)得的信號存入片內(nèi)寄存器中，并通過IRQ向單片機發(fā)出中斷信號。單片機相應中斷請求后，在R、W、RS0、RD的控制下，通過D0～D3讀出解調(diào)出的數(shù)據(jù)。

②DTMF信號放大電路。當微處理器將要發(fā)送的DTMF數(shù)據(jù)寫入MT8880相應的寄存器時，MT8880從TONE引腳發(fā)出DTMF信號，信號經(jīng)過放大電路放大后，送往變壓器進行電壓變化。

3程序設計

程序在運行時：①為電器控制器，若是遠程電話機對控制器進行操作，是根據(jù)電話的振鈴聲數(shù)來判斷；若本地電話機對控制器進行操作，是根據(jù)本地電話機的摘機情況來判斷。②為報警器，報警探頭隨時檢測到警情并發(fā)出信號給控制器，而控制器則是根據(jù)用戶的設置情況，是處于警備與否來判斷是否拔出報警電話。圖7是程序流程圖。下面主要介紹初始化程序、MT8880設置子程序和DTMF信號發(fā)送以及接收子程序。

；初始化寄存器

F0EQU0H

RTCCEQU01H

PCEQU02H

STATUSEQU03H

FSREQU04H

RAEQU05H

RBEQU06H

RCEQU07H

RDEQU08H

REEQU09H

TRISAEQU85H

TRISBEQU86H

TRISCEQU87H

TRISDEQU88H

TRISEEQU89H

DAIFSEQU0X50；待發(fā)送的數(shù)據(jù)放在50開始的區(qū)域

RECEEQU0X21

SENDEQU0X22

DAIJSEQU0X40；數(shù)據(jù)暫存在從40H開始的區(qū)域

；MT8880設置子程序

；置MT8880為DTMF接收狀態(tài)

R8880：MOVLW0X0D

MOVWFREVE；寫控制寄存器A（接收模式）

MOVLW0X00

MOVWFREVE；寫控制寄存器B（突發(fā)模式）

REIURN

；置MT8880為DTMF接收狀態(tài)

T8880：MOVLW0X0F

MOVWFSEND；寫控制寄存器A（發(fā)送模式）

MOVLW0X00

MOVWFSEND；寫控制寄存器B（突發(fā)模式）

RETURN

；DTMF發(fā)送子程序

TELEPHON：CALLT8880；設置為發(fā)送模式

LOOP：MOVFDAIFS，0；拔號

MOVLWSEND

INCFDAIFS，1；檢查是否發(fā)送結(jié)束

LL1：BTFSSSEND，1

GOTOLL1；已經(jīng)發(fā)送完畢

CALLDELAY200；延時200ms

DECFDATALENGTH

GOTOLOOP；發(fā)送完畢

RETURN

；DTMF接收子程序

RECEIVE：CALLR8880；設置為接收模式

RWT：MOVFDJIJS，0

MOVLWREVE

BTFSSREVE，2

GOTORWT；查詢是否收到數(shù)據(jù)

MOVLWREVE

ANDLW0XOF

MOVFREVE

INCFDAIJS，1

DECEDATALENGTH

RETURN

篇7

《數(shù)字邏輯》課程的傳統(tǒng)教學理念是使學生從了解數(shù)字系統(tǒng)開始，直到能使用數(shù)字集成電路實現(xiàn)工程所需邏輯設計的完整過程。這一教學理念是一種不折不扣的以應用為主的教學方式，主要目標在于培養(yǎng)計算機工程的應用人才。歷史的發(fā)展進入21世紀，面對日新月異的科技改革和以科技創(chuàng)新和技術升級為核心特征的激烈國際競爭，我國迫切需要創(chuàng)新性人才提高薄弱的自主創(chuàng)新能力，解決信息化發(fā)展過程中面對的各種瓶頸問題。通過科學的課堂教學方法，提升學生的自主創(chuàng)新能力是各院校教師責無旁貸的責任和義務。精細化管理的是一種規(guī)范化、精細化和個性化的科學管理方式。它落實管理責任，將管理責任具體化、明確化，要求每一個管理者都要到位、盡職。因此，基于精細化管理，本文對《數(shù)字邏輯》課程的精細化教學方法進行了一些探討。

一、精細化教學的重要性和內(nèi)涵

高校的課堂上通常是一位老師面對上百位學生，傳統(tǒng)的教學方式像流水線生產(chǎn)車間，粗放式的教育對采用一刀切的教學方

法，降低了個性化尤其是創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)智能。與此相對，精細化教學是一種全新的教學理念，其理論來源是精細化管理。所謂精細化管理，是“通過規(guī)則的系統(tǒng)化和細化，運用程序化、標準化、數(shù)據(jù)化和信息化的手段，使組織管理各單元精確、高效、協(xié)同和持續(xù)運行”。將此理念推廣到精細化教學，就要求教師從備課、課堂、課后等每一個環(huán)節(jié)和步驟都做到精心，對課程的講解要細致，對學生的管理和傳授要精細、要盡職。如果每門課程都能將精細化教學方式貫徹執(zhí)行，高校才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)造性或技術性高級人才。

精細化教學的內(nèi)涵體現(xiàn)在四個方面：

1.精

《詩經(jīng)》云：“如切如磋，如琢如磨。”指的是在加工玉石的過程中不厭其煩，追求盡善盡美，就是一種求精、做精的體現(xiàn)，這可以反映在教學的準備、計劃、實施、反饋等各個環(huán)節(jié)。

2.準

準是對規(guī)則的切實遵守，做到準確、準時。這體現(xiàn)在教學方式的規(guī)范化、專業(yè)化、數(shù)據(jù)化、程序化，這要求教師具有較高的專業(yè)知識、專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)，能夠運用專業(yè)知識提高教學質(zhì)量和工作水準。

3.細

“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。”細節(jié)往往是決定成敗的關鍵，教學過程中應該做好每一個細節(jié)，而不能因為事小而忽略不做。要善于把大事化結(jié)成小事，從最簡單的小事做起，從細微處入手，把小事做細，才能優(yōu)質(zhì)完成教學任務。

4.嚴

“嚴”不是嚴厲，而是對制度和流程的一絲

不茍地嚴格執(zhí)行，把精細化精神運用到日常的工作中。“嚴師出高徒”，只有嚴格把關，才能避免浮躁心理。

精細化教學的這四個方面的內(nèi)涵相輔相成、密不可分，“精”是態(tài)度，“準”和“細”是方式，“嚴”則是過程。簡單地說，就是把教學任務做系統(tǒng)化和細致化處理，利用專業(yè)化、標準化的手段，確保各環(huán)節(jié)準確、高效地協(xié)同進行。沒有精益求精的態(tài)度和不折不扣的嚴格執(zhí)行力度，規(guī)則制度就只能成為一紙空談；沒有專業(yè)水準和細節(jié)的磨礪，同樣無法卓有成效地完成任務。這四個內(nèi)涵運用的核心思想是以人為本，因為教學的對象是學生，教師在精細化教學流程中只有發(fā)揚人文關懷，才能真正實現(xiàn)個性化教育目標。

二、《數(shù)字邏輯》課程的精細化教學

1.對課程教學的各項工作精益求精

（1）精心準備教案

教案是上課前的必修環(huán)節(jié)。一堂課的質(zhì)量如何，跟教案是否準備充分有直接的關系。在一個學期的開始之前，教案設計過程就要完成，這樣才能對整個課程的組成及脈絡有個系統(tǒng)的了解；在每堂課之前，要細致地對教案進行完善，熟悉這堂課的每個知識點，做到胸有成竹。

（2）精心設計課堂提問和課后習題

課堂聽講只是一個被動地接受過程，有些學生在聽的時候覺得懂了，但并未真正理解透徹，在實際生活中無法應用，因而必須輔助以適當?shù)牧曨}訓練，這可以在課堂上和課后兩個階段進行。課堂上提出的問題要能夠激發(fā)學生的思考，集思廣益。課后習題能夠?qū)φn堂內(nèi)容起到鞏固和加深理解的作用。

（3）精心設計課堂教學過程

在每堂課的開始，先對上次課的內(nèi)容做一個回放，然后提出本次課的學習任務。這樣學生心中有數(shù)，增加了學習的主觀能動性，讓學生有針對性地學習。在講課過程中，要避免新知識點的切入突兀，注意知識體系的因果轉(zhuǎn)承。另外，教師還需要注意與學生的互動，不能讓課堂變成一個人的獨角戲，以增加平時成績?yōu)闂l件鼓勵學生隨時提問，提出各種想法一起討論。在課堂快結(jié)束時，對本堂課的內(nèi)容進行總結(jié)，留出時間讓學生理解、消化和提問。

2.強化細節(jié)意識

（1）課堂內(nèi)容要豐富翔實

《數(shù)字邏輯》課程的內(nèi)容較多，在一個學期的課堂中，如果只傾向于把所有的內(nèi)容一股腦地塞給學生，走馬觀花式粗糙的學習過程，不僅如雁過無痕，一學不到知識，而且無法讓學生領略到《數(shù)字邏輯》課程建立在數(shù)學基礎上的簡單優(yōu)美。這樣，只能扼殺學生對這門課背后的理論體系的興趣，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)更無從談起。而采用精細化教學的理念，在教學過程中就要做到層次分明，首先要注重讓學生從整體上把握這門課的知識體系，了解它的精髓所在，然后在一些重要的原理或問題上突出細節(jié)，條縷清晰地向?qū)W生講解其來龍去脈。好比參觀一片森林，要先介紹森林的基本信息，然后再詳細觀察一棵或幾棵典型的樹的情況，如此詳略得當，才能讓學生舉一反三，進而掌握這門課的知識。

（2）要兼顧不同水平的學生，做到個性化教學

在同一個課堂上，學生的水平參差不齊，這就要求教師在知識點的難易程度、教學進度的快慢上把握好平衡，重要的知識點可以在相關課程內(nèi)容進行多次強調(diào)，加深學生對知識點的印象。

對 基礎薄弱的同學，提供適當?shù)毓膭?；對興趣濃厚、學有余力的學生，則可以采用獎勵性措施激勵學生在課外進行深入探索。

（3）做到課本與專業(yè)前沿知識相結(jié)合，提高教學水準

《數(shù)字邏輯》課堂上多為較為經(jīng)典的知識，在準確傳授這些內(nèi)容的同時，教師不能局限于課本，在某些與前沿熱點密切相關的知識點上，可以結(jié)合專業(yè)知識進行延伸理解，不僅拓寬了學生的視野，還能夠培養(yǎng)學生的課程興趣。比如：在講述組合邏輯電路和同步時序電路時，強調(diào)在現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中的重要作用，分析它們對Verilog HDL建模仿真的支撐作用，以便提高學生對知識的掌握

程度。

（4）采用多樣化教學手段，變枯燥為生動

《數(shù)字邏輯》的有些概念比較抽象，如果生搬硬套地直接描述不僅難以理解，而且容易讓學生感到枯燥乏味。如果用一些形象化的語言進行類比，或者用電腦進行動畫演示，甚至當場實驗，這些多樣化手段的引入，為課堂氣氛注入新鮮元素，讓枯燥的知識變得形象生動。如：在講述主從JK觸發(fā)器的一次變化問題時，電路圖的理論分析不能夠直觀解釋，可以通過動態(tài)的時序圖直觀地描述問題。

精細化管理作為科學的管理方式，它應用于《數(shù)字邏輯》課程教學能夠有效地改善傳統(tǒng)的應用教學方式存在的問題。結(jié)合對計算機專業(yè)學生的課堂教學，在課前的教案準備、教學過程、課程內(nèi)容、課后習題等多個方面精細化教學能夠有效地提高學生學習的積極性，對培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力有重要的作用。

參考文獻：

[1]管冰蕾，胡家芬.計算機專業(yè)“數(shù)字邏輯”課程教學改革的研究[J].時代教育，2009（3）：99-101.

[2]王詩兵，王中心，李軍，等.計算機專業(yè)“數(shù)字邏輯”課程的教學設計與實踐[J].計算機教育，2012（24）：52-56.

[3]唐明.認識簡單與統(tǒng)一之美：數(shù)字邏輯課程教改談[J].計算機教育，2013（2）：24-26.

基金項目：電子科技大學教改項目“計算機學科基礎課程教學團隊建設的研究與實踐”（2010XJYZC029）

篇8

關鍵詞：單片機；恒溫系統(tǒng)；應用

前言：單片機是單片微型計算機的簡稱，它是隨著超大規(guī)模集成電路設計的發(fā)展而誕生的。它具有體積小，功能性強大，性價比高等優(yōu)點，因而它也廣泛應用于電子類的儀表、家用電器、機器人、農(nóng)業(yè)，工業(yè)化生產(chǎn)等等領域。因此可以說單片機的應用使得產(chǎn)品的功能更加提高，成本更加降低等一系列優(yōu)點。

溫度作為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中的最基本的物理量，自然界中的任何物理變化，化學變化過程都跟溫度緊密相連。并且在很多的生產(chǎn)過程中，溫度測控直接影響著生產(chǎn)是否安全化，生產(chǎn)效率的高低，生活的質(zhì)量問題甚至是能與經(jīng)濟指標直接掛鉤。因此在溫度的測控問題上我國一直在不斷探索研究中，并不斷革新技術特別是將單片機應用到溫度測控系統(tǒng)中，希望能夠有更好的發(fā)展。

一、基于89C52的單片機供暖的智能溫控系統(tǒng)

我國的北方居民到了冬季大多都使用電熱供暖設備。下文就是針對小區(qū)域內(nèi)所需求的供暖量結(jié)合單片機技術的溫控裝置。

該溫控裝置主要有這些硬件組成： 89C52單片機。DS18820傳感器、時鐘芯片PCF8583、RS485、看門狗電路、鍵盤輸入組成。下文就來簡要說明該裝置的基本組成部分：

（1）溫度傳感器（DS18820）：DS18B20它僅有一個引腳用于接收，能夠提供9到12位的數(shù)字測溫結(jié)果，除此之外還具有溫度上限下線的報警功能。并且該傳感器的測溫范圍是零下五十五攝氏度到一百二十八攝氏度。更需要提到的一點是它可以不需要外部供電就從數(shù)據(jù)線上直接獲取電能。每個傳感器都擁有自己的串行碼，并且能夠允許多個同一型號的該傳感器在同一總線上運行；因此只需要用單片機的一條口線就能夠監(jiān)控大部分區(qū)域內(nèi)的多個溫度狀況。該傳感器采用的是TO-92封裝，引腳為三個，分別為腳1（GND地）；腳2（QD數(shù)據(jù)輸入輸出的引腳）；腳3（VDD正極電源）連接構(gòu)成。

該傳感器的數(shù)據(jù)總線需要一個4.7K的上拉電阻。而該傳感器采用的是嚴格的單線協(xié)議，當有要進入該傳感器的信號時都會按照這些步驟進行：初始化ROM指令DS18B20功能指令，這樣的順序進行讀取，否則該傳感器將不予以回應。初始化時，主控單片機的數(shù)據(jù)總線將不低于480us進行復位脈沖的傳送，主機將總線釋放過后，當傳感器檢測到信號入了上升沿時，它將等待15到60us后將總線拉低60到240us發(fā)送一個存在的脈沖，而此時主機同該傳感器的信號聯(lián)系才真正建立起來。

    因此該溫控裝置系統(tǒng)僅僅是使用了一個DS18B20傳感器，并采用的是默認的12位溫度的測量結(jié)果，它的精確溫度是0.0625°C。因此該智能溫控裝置系統(tǒng)僅需要一個ROM命令，兩個傳感器功能命令，它們的命令口令分別為：0xCC（跳過ROM）;0x44（溫度開始變化）；0xBE（讀取暫存器）

（2）時間芯片PCF8583：該智能溫裝置中的時鐘芯片選取了PCF8583。該時鐘芯片通過I2C接口和單片機進行通訊連接，內(nèi)部除了包含了16個特殊功能寄存器外，還有240個自由的RAM區(qū)提供使用，向這些RAM區(qū)寫入的數(shù)據(jù)能夠在不斷電的情況下持續(xù)存在，所以就講使用者設置的溫度限定范圍暫存于PCF8583的自由RAM區(qū)域內(nèi)，并使用了一個3.6V的鋰電池作為備用。如圖所示在一起工作區(qū)間PCF8583由電源經(jīng)鍺二極管供電（IN5819）在供電的同時又能夠給一起進行充電，PCF8583由電池經(jīng)過1K電阻供電，從而保證時間以及用戶設置的參數(shù)都不會遺失。

（3）過零檢測電路：該電路就是用于檢測220V市電的過零點，當市電經(jīng)過變壓器T1之后，就變成了9V/50Hz的交流電，當該轉(zhuǎn)換后的交流電通過整流橋B3整流之后，變城了100Hz的直流脈沖電壓，然后送入電壓比較器LM339，LM339將過零點周邊的輸入信號轉(zhuǎn)換成低電平送入單片機外進行中斷。這樣一來單片機就能根據(jù)該信號來計算可控硅的導通角的具置，從而來實現(xiàn)對其控制性。在該系統(tǒng)裝置中采用的是隨機觸發(fā)型的可控硅，上電過程可控硅的導通角由0°直至360°，其中歷時10s，而后一直處于導通的狀態(tài)。

（4）可控硅電路：60A的隨機觸發(fā)可控硅是可控硅電路的中心點，它的控制電壓在3到16V之間，當P1.6為低電平的時候，可控硅就導通了，但當P1.6發(fā)出了一個低電平脈沖的時候，可控硅在P1.6發(fā)出低電平脈沖時也會導通，而在市電220V過零時截止。所以說通過準確的計算并且控制P1.6發(fā)出的低電平脈沖的時間，就能夠控制加在加熱體上的市電導通角。

（5）看門狗電路：就是MAX813L作為看門狗電路。也就是說如果MAX813L的WDI端口在1.6s內(nèi)都沒有觸發(fā)信號的話，那么單片機的RESET端就會產(chǎn)生復位脈沖，以此來重新啟動系統(tǒng)再次工作，即：在主程序里置位，然后在子程序里清零。

    （6）RS485通訊電路：智能的溫控系統(tǒng)留有RS485接口，有利于實現(xiàn)對多個智能溫控儀的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。RS485接口電路如圖所示，它采用的雙工通訊的方式，而單片機的P1.7用于控制收發(fā)的轉(zhuǎn)換。

具體在軟件實現(xiàn)方面是由C語言進行編寫，基本流程如下：參數(shù)初始化、PCF8583RAM區(qū)數(shù)據(jù)的讀寫、開啟關閉時間的判斷、控制時間段的選擇、對選出段的溫度上下限判斷、鍵盤處理、通訊處理等．

二、基于AT89C51單片機的風扇溫度控制系統(tǒng)

單片機還應用于風扇的溫度控制當中?；旧鲜且訟T89C51單片機為基準的智能控制系統(tǒng)。它的系統(tǒng)的外圍電路主要由：鍵盤輸入、外界溫度檢測、點擊控制以及溫度顯示這四個部分組成，當然其中中央處理器是核心器件。之所以會采用AT89C51是因為，它內(nèi)部已經(jīng)包含了定時器，以及程序存儲器，和數(shù)據(jù)存儲器這些功能，非常符合整個控制系統(tǒng)的性能要求，因此也不存在要外接其他芯片的必要，電機的調(diào)速部分通過單片機來控制可控硅的導通角來調(diào)節(jié)風扇的輸入電壓，以及由此來實現(xiàn)風扇的變速調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)采用的是DS18B20傳感器，該傳感器直接將測量的溫度轉(zhuǎn)成數(shù)字形式提交給單片機，然后單片機根據(jù)收到的數(shù)字進行相應的對電機的轉(zhuǎn)速控制工作，但工作時必須要嚴格的遵照單片機總線器件的工作時序進行。

（1）DS18B20的工作時序：首先單片機要發(fā)射出一個復位脈沖，使傳感器復位。將數(shù)據(jù)線拉低，然后再將數(shù)據(jù)線進行釋放。再由上拉電阻拉高，后再由DS18B20發(fā)出低電平信號作為應答。然后單片機對該傳感器寫數(shù)據(jù)。再將數(shù)據(jù)線拉低，再寫入數(shù)據(jù)。直 到寫入的數(shù)據(jù)有所變化后。傳感器對數(shù)據(jù)線進行采用，然后在工作時要求主機寫入數(shù)據(jù)到傳感器這其中有一個時間范圍再此就不多做描述了。

（2）單片機讀DSl8820數(shù)據(jù)：單片機會先將數(shù)據(jù)拉低，然后再釋放。DS18B20在數(shù)據(jù)線上從高電平跳低之后又在短時間內(nèi)將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)線上。再由單片機立刻讀取數(shù)據(jù)。

利用傳感器和單片機能夠?qū)︼L扇調(diào)速系統(tǒng)進行一次徹底的人性化的改造設計，使其能夠根據(jù)周圍的環(huán)境溫度的變化來自動調(diào)速，可以說全面地實現(xiàn)了風扇轉(zhuǎn)速的自動化控制，因此在實際應用方面的價值頗高。

總結(jié)：綜上所述，本文簡單介紹了基于單片機的兩個溫度控制系統(tǒng)，相信伴隨著計算機和自動控制技術水平的越來越提高，以單片機為核心的溫控技術也會得到極大的發(fā)展，且應用越來越廣泛。

參考文獻：

篇9

1.1用工總量大

對于企業(yè)來說，一條生產(chǎn)線投入巨大，在整個微電子產(chǎn)品的前期研發(fā)、中期生產(chǎn)以及后期安裝與維護中，每個環(huán)節(jié)都需要投入大量的人力、物力.

1.2多樣性

微電子產(chǎn)業(yè)是由設計、掩模、芯片制造、封裝、測試、材料、設備及各種支撐服務等行業(yè)及其衍生的多種產(chǎn)業(yè)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈，其產(chǎn)品設計、制造與服務的復雜性、交叉性與繁衍性，給微電子產(chǎn)業(yè)人才帶來了工作崗位的多樣性，也相應帶來了微電子人才的多樣性.

1.3用工形式多樣化

微電子制造企業(yè)的用工形式呈現(xiàn)出多樣化，既包括正式職工，也包括人事用工、勞務工和臨時性、季節(jié)性用工等靈活多樣的用工形式.

1.4復合型

微電子產(chǎn)業(yè)中技術的復合性（如設計中的微電子知識與整機及系統(tǒng)知識的復合、制造中工藝與設備的復合、工藝中的物理與化學的復合、設備中的機械與光電技術的復合等等），技術與管理的交叉性（生產(chǎn)線中微電子技術的專門性與管理知識的交叉等）以及技術與市場的交融性（集成電路設計技術與市場需求知識的交融、代工線與設計公司的知識交融等），造就了微電子人才的復合型.

1.5人員流動性大

微電子產(chǎn)業(yè)是一個全球性的產(chǎn)業(yè)，主要的競爭實力較強的微電子公司都是跨國公司，而且其產(chǎn)業(yè)的周期性明顯，這就給后起地區(qū)一個發(fā)展的機會，同時造成微電子產(chǎn)業(yè)在全球的流動.如微電子產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)歷過由其發(fā)祥地美國流動到日本、新加坡、韓國和臺灣，現(xiàn)在又開始向中國流動.微電子產(chǎn)業(yè)的這種流動性會帶來在一個時期內(nèi)某一地區(qū)微電子人才的短缺性，這也就帶來了微電子人才的薪金高于一般行業(yè)平均工資的現(xiàn)象，由此，也帶來了微電子人才的流動性，有些地方甚至稱他們?yōu)椤坝文撩褡濉?

1.6代層性

由于微電子產(chǎn)品數(shù)年就要更新?lián)Q代一次，而且每更新一次產(chǎn)品，都有更加先進的、特殊的技術（工藝及設計）產(chǎn)生，這種產(chǎn)品的更新?lián)Q代，帶來了從設計到設備，從工藝到管理甚至廠房布局等多方面的變革.因此經(jīng)歷過某一代產(chǎn)品設計或工藝的微電子人才，未必一定能掌握新一代產(chǎn)品的技術關鍵，這就使得微電子人才的代層性顯得特別明顯.

1.7對于管理人員素質(zhì)的高要求

微電子是一個典型的知識和技術密集型企業(yè)，這表現(xiàn)在，公司員工中具有較高專業(yè)技術知識與技能的員工比重較大；公司擁有大量高、尖、新技術設備；產(chǎn)品具有較高的知識與技術含量；公司的無形資產(chǎn)占有相當?shù)谋戎?正因為微電子產(chǎn)業(yè)這些固有的特點，對管理和技術團隊建設要求是極為嚴格的.微電子企業(yè)的管理層必須精通管理、技術和市場；企業(yè)中層管理人員必須具有良好的技術和管理專業(yè)背景；技術團隊成員，必須具有精湛的技術素質(zhì)，是某一方面的專家；團隊成員間必須有極強的團隊協(xié)作意識和能力.

2微電子制造企業(yè)實施人力資源管理系統(tǒng)的必要性

在當今電氣化時代，從日常生活電器到航天電子設備，可以說微電子產(chǎn)品無處不在.微電子制造業(yè)從一開始就采用了先進的制造工藝和管理思想，與傳統(tǒng)的制造業(yè)（如機械、紡織等）相比更能夠吸收先進的技術成果.不僅如此，微電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快的特性和行業(yè)的競爭激烈程度決定了微電子制造企業(yè)必須快速響應市場的變化，提高生產(chǎn)效率，降低管理成本，要求企業(yè)管理者對企業(yè)內(nèi)外事務做出快速準確的決策，以提高市場競爭力.因此在實現(xiàn)制造信息化過程中，微電子制造行業(yè)是首批實施信息系統(tǒng)的行業(yè)之一.但微電子制造企業(yè)的特點導致其在現(xiàn)階段普遍存在投資結(jié)構(gòu)不合理、投入過大而回收時間相對較慢、企業(yè)發(fā)展不均衡等等一系列問題.在知識經(jīng)濟的今天，人力資源已成為影響企業(yè)發(fā)展的原動力之一，企業(yè)的發(fā)展已由過去的資金、技術等的競爭轉(zhuǎn)變?yōu)槿瞬诺母偁帲肆Y源成為企業(yè)間競爭的關鍵點，所以除了上述一些外在問題制約其進一步發(fā)展外，傳統(tǒng)的人力資源在使用和配置上已經(jīng)遠遠跟不上信息化大潮下企業(yè)發(fā)展的需要，也大大制約著企業(yè)的進一步發(fā)展，傳統(tǒng)的人力資源在人員調(diào)度上、人員培訓等諸多方面遠遠滯后于微電子企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的要求.企業(yè)只有具備了經(jīng)營生產(chǎn)所需要的人才，以及訓練有素、組織有序、積極主動的團隊，才能保障企業(yè)的競爭優(yōu)勢與良好發(fā)展.所有經(jīng)營、管理、協(xié)調(diào)等問題的解決，歸根結(jié)底是人的問題.因此，企業(yè)的管理問題，重要的內(nèi)容之一是人力資源管理的控制、規(guī)范、協(xié)同、共享問題.而人力資源管理信息化正是提升人力資源工作效率、工作能力的關鍵因素，人力資源管理信息化已成為信息化進程中的關鍵環(huán)節(jié)之一.鑒于人力資源管理的信息需求量龐大，特別是微電子制造企業(yè)人力資源的信息管理，既要滿足自身的管理需求，還要負責不同用工形式、不同崗位類型、不同崗位層級員工的管理；另外還要編制包括人員基本信息、單位信息、勞動用工管理信息、薪酬福利保險信息、培訓信息、招聘信息、能力水平信息、業(yè)績考核信息等等，從而導致信息需求量和信息管理工作量巨大，在這種情形下，傳統(tǒng)的人力資源管理模式已經(jīng)難以滿足企業(yè)信息化的要求，這就需要理念、技術更為先進的現(xiàn)代化的人力資源管理系統(tǒng)來應對以上傳統(tǒng)人力資源管理模式所不能應對的情形.

3微電子制造企業(yè)實施人力資源管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

如前所述微電子制造產(chǎn)業(yè)作為全球信息化的先鋒，其發(fā)展受到了各國政府的高度關注，無論是在產(chǎn)業(yè)政策制定上還是人力、物力上都予以傾斜，這些年來中國的微電子制造行業(yè)，作為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)領域，在政府的高度重視和政策的扶持下，信息化建設快速發(fā)展，雖然目前整個微電子制造企業(yè)信息化的發(fā)展速度非?？?，但通過對目前我國微電子制造企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行深入分析，從人力資源管理系統(tǒng)應用的角度來看，整個行業(yè)還普遍存在一些不足，這主要表現(xiàn)在：

3.1企業(yè)管理層在觀念意識上重視不夠

在微電子制造行業(yè)，許多國內(nèi)外大型企業(yè)都建立了完善的信息化系統(tǒng)，包括內(nèi)部的ERP系統(tǒng)和供應鏈管理系統(tǒng).對于這一行業(yè)的企業(yè)來說，有非常多的問題需要他們用信息化手段來解決：設計新產(chǎn)品滿足客戶需要、縮短新品從推介到出廠的時間、提高產(chǎn)品可靠性、提高工廠工作效率、減少和控制庫存、合理預期價格以獲得利潤、優(yōu)化資源分配與使用、提高部門間的溝通等等.然而一直以來，眾多微電子制造企業(yè)重視生產(chǎn)、銷售、庫存管理方面信息化建設，而人力資源信息化建設卻相對滯后.很多企業(yè)領導“重生產(chǎn)，輕管理”的意識仍然存在，忽視人力資源建沒，對人力資源信息化建設的必要性認識不足，沒有意識到人力資源信息化工作的緊迫性，行動上缺乏動力.企業(yè)在總體實施規(guī)劃中，常常把人力資源管理模塊放在后期實施，在ERP實施一期中，企業(yè)通常實施財務管理、生產(chǎn)管理、物料管理等模塊，而人力資源管理與企業(yè)其它業(yè)務管理是緊密相聯(lián)系的，人力資源模塊與其它模塊是緊密集成的.人力資源管理部門是一個平臺性的職能部門，具有很強的集成性，同時在ERP的實施過程中也需要大量的人力資源管理工作.如果把人力資源管理模塊放在最后實施，不利于在實施ERP過程中所進行的大量人力資源管理工作的開展，不利于ERP的順利實施和價值最大化.[1]

3.2企業(yè)信息化人才缺乏

我國的信息化過程經(jīng)常是由技術人才主導，一般的技術人員不懂得管理協(xié)調(diào)，而信息化的目的就是為了開展業(yè)務，為企業(yè)經(jīng)營管理服務，從應用需求調(diào)研、應用分析，到系統(tǒng)的選型、實施規(guī)劃，都離不開人力資源管理人員的協(xié)同工作.同時項目小組的業(yè)務人員也不了解技術應用的實際情況，不對技術提具體的要求，企業(yè)信息技術部門和人力資源部的配合程度較差，結(jié)果各干各的，各管各的.

3.3人力資源的信息化管理與企業(yè)發(fā)展的需要存在著差距

隨著信息技術的不斷發(fā)展，特別是網(wǎng)絡技術的逐步成熟和運用，為進一步提升企業(yè)人力資源管理水平，微電子制造企業(yè)在建設人力資源管理系統(tǒng)方面進行了有益的嘗試，但在管理理念和信息系統(tǒng)開發(fā)和應用方面還存在著一些問題，主要包括：一是開發(fā)的系統(tǒng)軟件多為人力資源的某一項特定業(yè)務（如統(tǒng)計報表上報匯總）提供支持和服務，開放性和集成性差，缺乏系統(tǒng)的整體構(gòu)思和項目的整體規(guī)劃；二是在開發(fā)時需求不清晰，系統(tǒng)擴展性不強，對業(yè)務差異和業(yè)務變化的適應能力差.三是企業(yè)內(nèi)部信息流沒有打通，形成了“信息孤島”現(xiàn)象，部分企業(yè)在管理理念、設計思路和資金、人力投入上存在差距，系統(tǒng)低水平、重復開發(fā)和重復投資問題嚴重；四是由于業(yè)務處理流程規(guī)范化的管理上的差距，導致標準化程度比較低.[2]

3.4人力資源管理信息化應用整體水平較低

在實施人力資源管理系統(tǒng)的企業(yè)中，應用最多的是薪資發(fā)放流程處理/工資單信息（78％）、人事行政管理（76％）及出勤管理（66％），這些均屬于基本員工信息資料維護或交易性行政業(yè)務操作處理的功能.至于高層次的策略，如人力資源規(guī)劃、個人職業(yè)發(fā)展規(guī)劃及核心能力管理，則較少被應用.建立一個準確的員工信息數(shù)據(jù)庫，是大部分企業(yè)發(fā)展較高層次人力資源管理職能的先決條件，但是，企業(yè)也應當開始計劃將人力資源技術應用于一般交易性業(yè)務操作處理轉(zhuǎn)向策略性的功能上.由圖1可以看出，企業(yè)目前對功能需求最多的是“事務處理層面”的功能，其次是“業(yè)務流程層面”的功能.人力資源管理系統(tǒng)在績效評估、員工能力發(fā)展與管理、知識管理、職業(yè)生涯管理等方面的拓展功能遠未實現(xiàn).這說明國內(nèi)企業(yè)人力資源管理信息化水平處于初級階段，人力資源管理信息化應用水平較低.

4微電子制造企業(yè)實施人力資源管理系統(tǒng)的對策探討

4.1系統(tǒng)在實施過程中應注重對微電子制造企業(yè)相關數(shù)據(jù)信息的收集

一是收集項目環(huán)境方面的數(shù)據(jù)資料.任何一個項目的建設實施和建成后的運行都離不開與其相關的環(huán)境.對于企業(yè)人力資源管理信息化建設來講，環(huán)境將會對信息化項目的建設產(chǎn)生重大的影響.這里的環(huán)境既包括宏觀的政治、經(jīng)濟、文化環(huán)境，也包括企業(yè)外部的合作單位,如管理咨詢機構(gòu)、軟件供應商，以及企業(yè)內(nèi)部微觀的組織、管理、企業(yè)文化等環(huán)境.二是收集類似項目的有關數(shù)據(jù)資料.包括以前經(jīng)歷的項目的數(shù)據(jù)資料以及其他微電子制造企業(yè)類似項目的數(shù)據(jù)資料，對于類似的項目，還可以是類似的建設環(huán)境，也可以是類似的項目結(jié)構(gòu)，或者兩方面均類似則更好，它們的建設經(jīng)驗教訓對當前項目的風險分析也是很有幫助的.因此要注重這兩方面數(shù)據(jù)資料的收集，包括過去建設過程中的檔案記錄、總結(jié)、驗收資料以及過程變更資料等.

4.2微電子制造企業(yè)必須明確自己的需求和實施重點

不是每家企業(yè)都需要人力資源管理系統(tǒng)，也不是每一項人力資源職能都需要信息化，更不是每一項人力資源職能內(nèi)的每一項作業(yè)步驟都需要信息化，企業(yè)在實施之前，首先要對自身作一個客觀而充分的評估，要了解企業(yè)自身人力資源管理當前所處的階段、實施人力資源管理系統(tǒng)的預算以及是否需要引入管理咨詢等等，然后才能確定將要實施的系統(tǒng)的范圍與邊界.一方面,不能只要求簡單地滿足企業(yè)當前的人力資源管理需求，還要充分考慮系統(tǒng)是否能為人力資源管理層次的提升帶來幫助；另一方面，要從企業(yè)的實際情況出發(fā)，不能盲目地貪大求全，追求時髦，要盡可能做到量體裁衣.同時,既要考慮企業(yè)今后的長遠發(fā)展，又要分析找出近期企業(yè)最迫切需要解決的問題.根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎、流程改進的迫切性、模塊實現(xiàn)的難易程度等，對系統(tǒng)包含的不同模塊劃定其必要性和優(yōu)先次序，有的放矢，避免出現(xiàn)由于盲目鋪開、資源精力分散而帶來的問題.例如可以從建立簡單的人力資源管理系統(tǒng)做起，降低事務處理的手工操作，將人力資源人員解放出來，然后再進行專項的系統(tǒng)建設，如人事信息、薪資等系統(tǒng)，從而最后建設一個大型的人力資源管理系統(tǒng).對于大型企業(yè)，如果先前已經(jīng)形成了良好的人力資源管理規(guī)范、行為、流程以及良好的管理平臺，則可以選擇一步到位.[3]

4.3改進微電子制造企業(yè)的相關制度和信息結(jié)構(gòu),完善人力資源的規(guī)范行為與流程

由于歷史的原因和條件的局限，很多微電子制造企業(yè)現(xiàn)行的相關制度、人事相關信息的組成和報表不盡合理和科學.而實施人力資源管理系統(tǒng)正是一個非常好的契機來回顧本企業(yè)不合理、不科學或不符合國家相關法律和規(guī)章的地方，重新合理地組織人事相關信息和報表，從而減少企業(yè)運行的潛在風險，將人力資源部門員工的工作放在刀刃上.因此，實施人力資源管理系統(tǒng)，不應只是單純地將現(xiàn)行的制度和報表計算機化，而是應該充分地回顧本企業(yè)的相關政策和信息組成，去掉不合理的成分，將改進的建議報告給企業(yè)的決策領導并爭取付諸實施.

4.4主要領導應該全力支持和理解

人力資源管理系統(tǒng)的實施不只是人事部門或計算機部門的事.為了保證數(shù)據(jù)的完整、準確和及時，需要企業(yè)內(nèi)各個部門和全體員工的積極配合.同時，采用人力資源管理系統(tǒng)，需要在充分回顧企業(yè)政策的基礎上，根據(jù)先進的人力資源管理理念，從程序到操作進行全面改進.所有這些工作，如沒有企業(yè)決策層的支持是很難實現(xiàn)的.

4.5將項目進行細分

為了避免時間成本超支，必須把項目進行分解，分解得越細越好，以防止項目的范圍被蔓延.項目按時、保質(zhì)保量完成的最好辦法是，嚴格按照進度和預算完成每一個細分階段，上一個階段完成，再接著完成下一個階段，否則擴大了項目的范圍，導致項目拖延的危險就會來臨.嚴格按照計劃分步實施、循序漸進地推進人力資源信息化建設.

4.6加強宣傳引導

系統(tǒng)運行時開展有效的內(nèi)部動員，做好企業(yè)人員的宣傳引導工作，創(chuàng)造良好的實施環(huán)境.在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中必須保證持續(xù)不斷的溝通，才能解決問題，使系統(tǒng)的實施效果達到最佳.

4.7建立科學的程序性文件

微電子制造企業(yè)由于人員眾多，人事相關信息的特點是信息量大、變化頻繁、采集和確認困難而且無內(nèi)聯(lián)關系.采用計算機系統(tǒng)來管理人事信息要求數(shù)據(jù)的采集、更新能夠完整、準確和及時，另外新系統(tǒng)在運行后無疑會迫使一部分員工改變已經(jīng)熟悉了的工作方法和習慣，學習包括計算機知識在內(nèi)的新知識、新方法、新程序.在系統(tǒng)的實施過程中，很多企業(yè)由于有關人員素質(zhì)較低、工作責任心不強，加上某些管理人員的隨意指揮，會造成系統(tǒng)的實施和運行事倍功半，而且降低了系統(tǒng)的功效.所以，除加強培訓外，還要建立必要的科學的程序性文件，做到有章可循，減少和杜絕各種特例情形，為人力資源管理系統(tǒng)的實施和正常運行提供有效的保證.[4]

4.8制定配套的應用的管理策略

系統(tǒng)運行后制定配套的應用管理策略，系統(tǒng)應用對象即各類用戶的責、權、利不清晰，影響用戶應用的積極性，甚至成為系統(tǒng)應用推廣的阻力.因此企業(yè)要制定相應規(guī)章，進行系統(tǒng)使用前培訓則可避免此類情況發(fā)生.

5總結(jié)