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近年来,我国电子技术获得突飞猛进发展,新型元器件和集成电路得以广泛应用,电集成化与复杂化显然已成为新时期电路设计的发展趋势。为更好满足当代电路设计需求,利用电子线路CAD技术取代传统的手工操作很有必要。在电子线路CAD技术的辅助下,电路设计的精密度将获得可靠保障。电子线路CAD技术的应用,其实是电路设计者在电路设计理论上具有可行性的基础上,通过计算机绘图、设计软件等工具,完成实际的设计工具。在电子线路CAD技术的帮助下,电路设计工作的效率与质量均将得以显著提升。目前,电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要包括以下内容:
1.1电路图的设计。作为电子设计中的重要环节,设计结构完善、功能全面的电路图很有必要,这是确保电子设计最终产物能够正常使用的根本保障。在电子设计者进行电路原理图的设计工作时,完全可以借助Protel工具,实现原理图的输入。Protel蕴藏着资源丰富的电子器件库,在Protel的辅助下,设计者在绘图期间能够结合设计需求,灵活使用各类电子器件,大大简化了设计的工作量,同时提高了电路原理图的精密度。譬如,使用者绘制完成元器件后,可以根据自己的想象,将其放在任何一个位置,仅需通过拖动就能实现,无需进行其他调整参数等操作。
1.2模拟数据。电子线路CAD技术还能起到模拟数据的作用,以便设计者根据模拟电路运行产生的数据,检验电路设计有无异常。同时,可结合模拟数据,对电路进行更深层次的分析。Protel软件本身自带多种模拟功能,设计者可通过模拟功能的运用,对电子设计在通电情况下的温度、瞬态、灵敏度等情况有一个初步的了解,以确保该电路的功能是否达到预期效果。另外,还可利用数据模拟,了解电路各环节的运行情况,以便设计者及时察觉线路异常,并尽快采取措施进行调整。
1.3设计PCB板。利用Protel软件,将电路设计图进行布线,最终形成的电路板即为PCB板。PCB板的设计,离不开电路原理图的导入,而电路原理图的导入工作,势必需要借助Protel软件的数据模拟功能。同时,为确保PCB板的设计达到理想效果,电路原理图与PCB板中的各类元器件的电气特点务必要保持一致。只有这样,设计者才能借助Prote软件的布线功能完成布线工作,并在后期,通过人工调整的方式,进一步改善布线工作的效果,使电路布线更加精确、整洁。
2运用电子线路CAD技术提高电子设计课程教学质量的有效建议
电子线路CAD课程是一门理论与实际结合性很强,具有一定实践性的新兴课程,是当代电子信息技术专业的核心课程之一。电子线路CAD课程的主要目的,是帮助锻炼学生PCB板的设计能力,能够结合设计需要,完成各种类型的PCB板布局与布线。作为电子信息技术专业的高职学生,务必要掌握:CAD软件的应用能力、原理图绘制能力、原理图元件制作能力。PCB板设计能力、新元件封装制作能力、单面PCB板设计与编辑。双面PCB板设计与编辑,并了解一定的有关多层PCB板设计与编辑以及电子线路仿真知识。结合电子线路CAD技术在电子设计中的应用情况来看,为能有效完成电子线路设计工作,全面落实电子线路CAD技术的教学很有必要。然而,从目前教学工作开展情况来看,在高职电子设计课程的教学工作中,电子线路CAD技术的应用并没有达到理想效果。学生在对电子线路CAD技术始终无法真正掌握电子线路CAD技术,也不能通过灵活应用该技术,顺利完成电子设计工作。学生对该技术的学习,往往只是停留在对理论知识的理解,对实践操作方面的内容,多呈现出临时性记忆的特点,一旦离开教师的辅导或一定时间未接触,就会出现无从下手的情况。针对这一问题,结合发达国家成功经验,发现运用以行动为向导的项目教学法效果更佳。告知电子设计课程在教学过程中,应遵循以下基本原则:
(1)先整体后具体。在开展CAD技术的教学工作时,教师应提前对该技术的应用价值与学习意义进行介绍,告知学生这一知识要点的学习难度与学习目的,使学生做好充分的心理准备后,再进行各项目的教学与实践;
(2)循序渐进。学生初步接触CAD技术时,教师注意引导学生进行简单尝试,带领学生运用该技术进行难度系数低的电子设计,然后不断增减难度,由浅入深,加强学生运用该技术的能力。比如说,相较于高频电子产品,低频电子产品的电路设计更为简单,教师在带领学生进行学习时,应从低频电子产品的设计入手,待学生完全掌握操作技能后,再逐渐转向高频电子产品的电路设计;
(3)鼓励创新。在使用CAD技术进行电子设计时,教师应在学生CAD技术掌握到一定程度时,鼓励学生积极创新,进一步增强学生电子线路CAD技术应用的灵活性;
(4)要求学生将理论落实到实践。子在学生运用CAD技术完成电子设计任务时,教师应要求学生将设计转化为成品,而不是停留在电脑的设计。将设计转化为成品,能有效激发学生学习成就感,使学生更加直观的感受到CAD技术的魅力,今后愿意更加专注地投入学习。
3结束语
关键词:数字信号处理器;三电平;PWM整流器;功率因数校正
引言
三电平(ThreeLevel,TL)整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器,具有功率因数接近1,且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路,用于对整流桥进行功率因数校正,但由于二极管整流电路的不可逆性,无法实现功率流的双向流动。文献[3],[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器,尽管实现了三电平,但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多,控制复杂,但?具有两电平整流器所不具备的特点:
1)电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能,在开关频率很低时,如300~500Hz就能满足对电流谐波的要求;
2)电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦,且随着电平数的增加,正弦性越好,功率因数更高;
3)开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力,提高装置工作的稳定性,适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主电路如图1所示,由8个开关管V11~V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2,则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例,1态时,当电流is为正值时,电流从A点流经VD11及VD12到输出端;当is为负值时,电流从A点流经V11及V12到输出端,因此,无论is为何值,均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理,在0态时,有uAG=0;在-1态时,有uAG=uDG=-ud/2,D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似,因此A及B端电压波形如图2所示,从而在交流侧电压uAB上产生五个电平:+ud,+ud/2,0,-ud/2,-ud。
每个半桥均有三种工作状态,整个TL桥共有32=9个状态。分别如下:
状态0(1,1)开关管V11,V12,V31,V32开通,变换器交流侧电压uAB等于0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态1(1,0)开关管V11,V12,V32,V41开通,交流侧输入电压uAB等于ud/2,输入端电感电压等于us-u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us,或放电us<u1),C2通过直流侧负载放电。
状态2(1,-1)开关管V11,V12,V41,V42开通,输入电压uAB=ud,正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电),由于输入电感电压反向,电流is逐渐减小。
状态3(0,1)开关管V12,V21,V31,V32开通,交流侧输入电压uAB等于-ud/2,输入电感上电压等于us+u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。
状态4(0,0)开关管V12,V21,V32,V41开通,输入端电压为0,电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态5(0,-1)开关管V12,V21,V41,V42开通,交流侧电压为ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态6(-1,1)开关管V21,V22,V31,V32开通,uAB=-ud,正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电),由于升压电感电压正向,线电流将逐渐增加。
状态7(-1,0)开关管V21,V22,V32,V41开通,交流侧电压电平为-ud/2,正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电),电容C1通过负载电流放电。
状态8(-1,-1)开关管V21,V22,V41,V42开通,输入端电压为0,升压电感电压等于us,两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。
2硬件电路设计
从图2可以看出,在输入电压频率恒定的情况下,要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形,输入电压一个周期内应定义两个操作范围:区域1和区域2,如图3所示。
在区域1,电压大于-ud/2,并且小于ud/2,在电压uAB上产生三个电平:-ud/2,0,ud/2。同理,在区域2,电压绝对值大于ud/2,并小于直流侧电压ud,在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平:ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相应电平的工作区域如表1所列。
表1相应电平的工作区域
工作区域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高电平
ud/2
ud
-ud/2
低电平
-ud/2
ud/2
-ud
为方便控制,这里定义两个控制变量SA及SB,其中
根据表1可以设计一个开关查询表,如表2所列,将其存储在DSP中,当进行实时控制时,便可根据输入电压、电流信号,从表中查询所需采取的开关策略。
表2查询表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
-1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
-ud/2
1
1
1
1
-1
1
1
1
1
ud/2
-1
1
1
1
1
1
-ud
-1
1
1
1
1
-ud/2
-1
-1
1
1
1
1
整个控制系统以一片DSP为核心,控制框图如图4所示。
锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形,ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节,电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节,电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节,补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。
检测的线电流命令is与参考电流is*比较,产生的电流误差信号送至电流内环G1,以跟踪电源电流变化,产生的线电流波形将与主电压同相位。
3软件设计
系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断,其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz),GPT2用于低频电压环的控制(10kHz),两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs,高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR,EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断,GPT2则仅在下降沿产生中断。
整个程序分为主程序模块、初始化模块、电流控制环计算模块、电压控制环计算模块、PWM信号产生模块等五大部份。程序流程如图5所示。
4仿真结果及实验
仿真参数如下:输入电压us交流220V,50Hz,输出功率1kW,开关管GTO,开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性,在采用GTO管、开关频率较低(500Hz)时,输入侧电流波形仍然非常接近正弦,装置得到了接近1的功率因数,同时开关上的电压应力减少了一半。
电子商务是买卖双方通过Internet的信息流动来实现商品交换的。电子商务图书交易系统不仅能有效解决传统图书交易中存在的客观条件限制、工作效率低下等问题,也能进一步规范图书交易活动;另外,网络技术的发展也为信息系统的规划、设计和实施提供了全新的技术支撑平台和解决方案。
本文以系统思想为指导,将图书交易的商务理论与现代信息技术有机结合,研究并创建了一个适合现代化特征的图书交易系统,从而有效地解决图书交易中的信息管理需求。
二、基于Web的商务系统优势分析
与传统的图书交易模式相比,本系统具有以下优势:
1.扩展了图书交易范围。传统的图书交易,竞争不够充分,交易效果也不理想,而利用图书交易系统,可将图书交易范围扩大到全省、全国,既扩大了视野,也增加了经济效益。
2.提高了工作效率,节省了交易时间。采用本系统实施图书交易以后,业务流程全部放在网络上进行,快速有效,经济效益好。
3.节省大量费用开支。采用本系统以后,可大量减少传统图书交易方式中的差旅费、交通费、活动费等一系列费用。
三、系统设计思想及系统结构
1.设计思想
(1)基于大型数据库的存储和管理
采用SQLSERVER2005为后台数据库。
(2)采用+Server2005为开发环境
大部分程序在服务器端执行,当程序执行完毕后,服务器仅将执行结果返回给客户端,既减轻了客户端的负担,也提高了信息交互的速度。
2.系统的概要设计
系统的主要逻辑结构如图所示。
系统的主要部分包括:
(1)用户信息管理部分。包括用户登录、图书信息管理、客户账单信息管理。
(2)图书信息管理部分。包括图书类别管理、图书交易管理。
客户成功购物过程如下:
系统的大致流程如下:
四、系统数据库设计
系统主要数据表如下:
管理员信息表:Admin(编号,用户名,用户密码,权限)
图书类别信息表:classinformation(类别编号,类别信息,是否在首页显示,顺序)
送货方式表:delivery(编号,送货/汇款方式,价钱,顺序)
订货信息表:orders(编号,订单用户名,订货日期,图书编号,图书订购数量,订单编号,状态,收货人,收货地址,邮编,留言,汇款方式编号,送货方式编号,性别,总金额,姓名,邮箱,电话,用户编号)
图书信息表:(图书编号,图书名称,作者,出版日期,积分,详注,目录,市场价格,会员价格,订购次数,察看次数,折扣,类别编号,添加日期,vip价格,出版社,ISBN,页数,开本,版本,简介)
五、系统的主要模块及实现
系统按使用流程主要分为两个功能模块。
用户信息模块。包括客户、系统用户的信息注册、查看和更新。
图书信息模块。对于客户,列出图书的有效信息,以供客户购买。
具体实现模块如下:
(1)数据连接公用模块
数据连接方法:
SqlConnectionconn=newSqlConnection("server=localhost\\sqlexpress
;uid=sa;pwd=数据库密码;database=DatabaseName");
(2)用户信息模块
主要用来实现用户的注册、登录及维护用户基本信息。
(3)图书信息模块
主要是查看图书信息列表、搜索图书信息、显示图书信息;还能实现在线网络客户对图书的购买、取消和完成结账等功能。
系统图书信息搜索中,又分为模糊搜索、高级搜索。
模糊搜索中,客户可通过图书大致类别信息查询图书信息列表。高级搜索中,客户可通过选择或输入图书的具体名称、出版社、出版时间或图书价格范围来进行查询。
(4)系统管理模块
主要实现图书基本信息的添加和删除,客户订单信息管理,商品类别管理等。
(5)数据导出导入模块
主要实现批量图书信息的导入和图书销售信息的导出。
(6)财务管理模块
主要实现财务信息管理。
六、系统安全性
系统采取了以下措施保证系统安全稳定。
1.身份鉴别和数字签名。系统采用了身份鉴别和数字签名技术,既防止收到伪造的信息,还要防止对方事后抵赖等问题。
2.分门别类管理用户。系统将用户分为:一般客户、系统管理员、图书管理员和财务管理员,不同的用户拥有不同的权限。
3.系统日志。系统对某些重要的数据和关键性操作会自动记录在系统日志中。
4.数据加密。系统采用了IDEA和MD5相结合的方法对数据进行了加密。
5.防火墙。主要目的是对受保护的网络实现访问控制。
七、结束语
基于WEB的图书交易系统是借助先进管理思想,结合图书交易实际情况而开发出来的产品化系统,该系统的实施,将使图书管理、图书交易、费用结算和财务管理等业务流程得到大幅度优化,工作效益得到提高,经济效益得到改善,相信该系统有一定的推广价值。
参考文献:
古人云“活到老,学到老”。学习伴随人的一生,一个学习者具备的基本素质是其自主学习能力。最早引入“自主学习”的Holec将其定义为“负责自己学习的能力”[1]。通俗讲,自主学习能力是由学习者自觉确定学习目标,制订学习计划,选择学习方法,调控学习过程,评价学习结果的过程或能力[2]。自主学习需要做到“四学”,即“想学”“能学”“会学”“恒学”。基于信息化条件的自主学习是指借助现代化技术及工具完成自主学习。信息化条件包括互联网、电子图书馆、学习软件(如Multisim,EWB,CAD)、音频视频、Flash等。信息化条件下的自主学习改变了以往的师生学习模式,学员成为学习的主体,教员主要以问题引导、知识顾问、技术支持、效果评价为主要任务,引导学员充分利用和开发信息化资源,将先进的信息技术和学习过程优化整合,开展自主性学习,提高教育的质和量,更好地适应新时代的要求。
2信息化条件
2.1互联网
随着信息技术的飞速发展,互联网在现代生活中越来越普及。互联网具有信息资源海量、不受时间和空间限制的特点,因此它为自主学习提供了便捷条件。利用互联网强大的搜索引擎功能,搜索学习内容、疑难问题、模拟考题等。计算机网络平台提供了一个友好的交互界面,图文并茂,静动结合,生动有趣。由于院校的特殊性,我院学员除了可以在特定地点及方便时间上互联网外,还可以查阅军网内部丰富资源。互联网改变了传统的学习方式,提高了学习兴趣,提高了学员发现问题、解决问题的能力,使学习成为一种主动、积极的过程,自主学习意识进一步加强,学员真正成为学习的主人。
2.2电子图书馆
电子图书馆以互联网为平台,主要由实地图书馆和虚拟图书馆两部分构成。实地图书馆是与传统图书馆具有一样的馆藏图书功能,资源归本单位共享;虚拟图书馆是指本馆没有收藏但是从网络系统、数据库中可以获得信息的图书馆,例如维普、万方、CNKI等电子期刊,超星、国图、阿帕比、中国军事等数字图书以及硕博论文、外文数据库等等。学习者在相应数据库进行文献搜索、下载需要的论文、书籍完成知识的自主学习与深化,多角度、多维度的学习理论,广范围、广视角的了解应用。我院电子图书馆馆藏丰富,既有实地图书馆又有虚拟数据库,为学员学习提供了资源保障。
2.3软件工具
软件工具是指能够辅助学习的工具软件,例如绘图工具AutoCAD,ProE,3DMAX等,仿真工具simulink,EWB,Multisim,ansys等,不同领域选择不同的软件工具。以数字电子技术中常用的Multisim和EWB为例(如图1和2所示),它具有丰富的元器件库和仪表库,当学完电路理论之后,学员大部分直观认识不深入,对电路是否能够实现所讲述的功能持怀疑态度,仿真软件恰好解决了这个问题。利用仿真软件构建虚拟的电路,通过仪表及指示装置,直观形象地看到电路现象,加深对理论的理解。同时,在实际搭建电路时,为了避免资源浪费及烦琐的调试,可利用仿真软件先验证设计电路的正确性,之后再去实际搭建。目前学员具有电脑使用条件,只需安装软件即可使用,软件工具的出现为自学提供了又一个有力的条件。
2.4自主学习平台
自主学习平台可以是远程教育学习平台,也可以是根据不同科目搭建的学习平台。其作用是学员在教员的辅导和帮助下,自主使用网络学习平台,有针对性地选择各种学习资源,调整学习时间,控制学习过程,以达到学习目标。自主学习平台具有辅、开放性、自主性、重复性、交互性的特点[3]。为方便学员数字电子技术课程学习,教研室设计了数字电子技术网络课程(如图3所示)。主要包含教案、视频、教案、习题、作业、答疑、测验以及参考资料等内容。
3以组合电路设计为例,借助信息化条件培养学员自主学习能力
3.1组织流程
组合电路设计内容丰富,方法多样。课本中讲述多以分立元件设计为例讲述,为拓展学员思路,本课程安排时笔者并未加以限定,只布置了任务,学员自行完成。教员布置任务,学员以小组形式开展学习。各小组实行组长负责制,针对任务组织学员讨论、确定方案,针对不同的方案安排组员提前查阅互联网、电子图书馆、网络课程等资料;课上分工协作,不同学员按照不同方案设计实现;学员自学仿真软件Multisim或者EWB,并借助软件仿真验证设计的正确性;设计报告由专人撰写,汇总各种方案及方法并进行描述;由于时间限制,并非所有奇思妙想都能一一设计实现,因此附加了拓展环节,集思广益,学员只需描述出新思路新创意即可;最后为检验学习效果,加入答辩环节,从小组中任意抽取一名组员,回答其他学员和教员提出的问题。
3.1.1设计任务
1个主评委和3个副评委共4人鉴定某项目,当主评委不赞同,但3个副评委全部赞同项目时,裁定项目通过鉴定;当主评委赞同并且3个副评委中多数赞同项目时,也裁定项目通过鉴定。试设计满足要求的逻辑电路。你还能想到哪些器件设计方法?
3.1.2小组分配
本教学班次共计43人,4~5人为一小组。组长负责分工,一般2人设计方案,1人学习仿真软件,1人撰写设计报告,最终集思广益,拓展创新方法。
3.1.3丰富的设计方案,多样化的仿真实现
借助分立元件实现电路设计组合电路是课本中主要讲述的方法,其他方法课本中并没有专门提及。另外,仿真软件使用方法,如何仿真电路都需要学员自行摸索。但从效果分析,学员都能够通过自学或者小组互助学习方式解决上述问题。现列举几种学员的设计方案及仿真电路。
3.1.4答辩环节
为保障学习效果,笔者设计了答辩形式的督促机制。要求在设计完成后,小组内每位成员都要掌握本组设计的电路方案,随机抽取某位学员上台讲解,一旦答辩不顺利,将会影响本组学员的整体成绩。在这种指导思想下,每位学员都参与其中,组内互助,使得方案形成时,每位学员也都掌握了知识。本次课程笔者提问了第一组的一位学员,答辩过程中每当出现思路断档,整组学员的精神都跟着紧张起来,但经过思考他顺利完成此环节,并且将创新性的设计思路也一同与大家分享。从答辩过程可以看出,第一组学员的团结与协作,看到了传统课堂上无法发现的闪光点。
3.1.5设计报告
第一项设计任务,第二项设计方案,第三项拓展及心得体会。前两项旨在对整个知识的梳理,第三项作用有两点,一是学员方面,总结收获及不足,创新新思路,例如第九组写到“电路设计注意布局,图纸与虚拟实验有着本质差距”,第一组写到“一个好的团队不光有一个好的带头人,还要有一群踏实肯干认真听话、积极进言的成员”。二是教员方面,便于发现学员学习中存在的问题,调查学员对教学实施的满意度,为后续教学提供宝贵经验。例如第五组写到”开关的选择开始由单刀开关接入不工作,后经小组讨论和教员指导换为单刀双掷开关完成电路仿真”。第二组写到“课程使我们认识到数电并非纯粹的理论学习,而是课堂发挥、试验动手等综合能力的培养”“增强了我们的发散性思维,是一种能力的提升”。
4效果分析
按照传统讲授组合逻辑电路设计方法,一般学员比较容易想到教员或者课本上讲述的方法,思路禁锢到此无法跳出。时序电路设计与组合电路设计课程形成了鲜明的对比,时序电路设计任务是课后习题,教员只讲授了一种设计方法,因此学员在设计过程中多数应用了这种方法,很难扩展思路,开拓创新。而此次组合电路设计是学员没有见过的任务,教员对其没有过多的限制,因此设计方案多种多样,学员自学的潜力此刻淋漓尽致地表现出来。在网络、仿真软件等信息化条件下,学员顺利完成了本讲内容的学习。学员不仅掌握了组合逻辑电路设计的多种方法和仿真软件的使用方法,还提升了自身的综合能力。从期末考试成绩上分析,平均分79.44,其中良好及以上24人。通过设计报告的心得体会及期末成绩分析采取自主学习模式学员多数比较赞同,收获颇丰。上述事实证明只要给予适合的条件,学员有能力并且能够出色完成自主学习,同时锻炼了学员的提出问题、分析问题、解决问题、语言表达等多种能力,强化了团队协作意识,激发了创新思维。
5结束语
关键词:单按键;自锁;设计;控制
常规电动机的启动、停止需要2个按钮,在多点控制中,按钮引线较多。利用一个按钮多点远程控制电动机的启停,则可简化控制线路。电动机多地控制一般用于应急停机,即出现异常情况后,如果到现场停机会造成大的事故或损失,那么采用电动机多地控制则可避免事故或损失的发生。例如:某公司的胶带运输机长500m,若不多设几个控制点,易出现事故。离厂区较远的泵也会用到多地控制。在控制线路中,所有停止按钮串接,所有启动按钮并接,如果按正常设计即设置2个按钮控制电机启停,则需要2倍的导线及按钮,而采用单按钮控制则可节省一半材料。
1单按键自锁控制电路设计理念
单按钮控制电动机启停,主要用于多点控制电动机启停或远距离控制电动机急停。设计理念为:设计一个单按钮控制电动机启停电路,解决远距离控制电机急停或多点控制问题。具体任务是:借助接触器或接触器与中间继电器结合,用一个按钮控制电动机起停;按下按钮,电动机起转,再次按下按钮,电动机停转;要求有短路保护、热保护。先设计按下按钮电机起转,同时为再次按下按钮电机停转做准备,由中间继电器或接触器控制另一路停止电路。整个控制步骤见图1。中间继电器实质上是一种电压继电器,特点是触点数目较多,电流容量可以增大,起到中间放大(触点数目和电流容量)的作用。用于转换控制信号的中间电器与接触器类似,通过线圈的通电与断电控制各触头的接通与断开,实现电气控制线路控制。中间继电器触头数量较多,各触头额定电流相同。当其他继电器触头数量或容量不够时,可借助中间继电器扩充触头数目或增大触头容量,起中间转换作用。将多个中间继电器相组合,还能构成各种逻辑运算电器或计数电器。中间继电器各部件的图形文字符号见图2。
2单按钮控制电动机启停电路原理
单按钮控制电动机的启动和停止,与2个按钮控制相比,特别是在多点控制和远距离控制时,可以大大节省引接导线。设计时,先满足按下按钮电动机启动,再次按下按钮时电机即停,这样第一次按下按钮时,可为第二次按下按钮时电动机停转做准备。设计有别于2个按钮控制电动机启停的控制电路,具体控制电路如图3所示。工作原理为:接通电源,即合上空气开关QF,按下启动按钮,SB常开闭合,常闭断开;控制电路FR常闭、SB常开闭合、KM2常闭、KM1线圈这条通道畅通,即KM1线圈得电,KM1主触头闭合,电机得电,开始工作,KM1辅助常开触点闭合,实现自锁;KM2,KM3常开控制KM2、KM3线圈均不得电;松开按钮,SB回位,常开触点、常闭触点均恢复常态,KM3常闭、KM1自锁及SB常闭、KM2常闭使得KM2线圈得电,KM2常开闭合,实现KM2线圈自锁,同时为KM3线圈得电做好准备;工作期间,KM1线圈、KM2线圈一直得电,电机正常工作。当工作结束或需要临时停机时,再次按下启动按钮,这时SB常开闭合,常闭断开,KM3线圈通过SB常开、KM2常开闭合得电,KM3常开闭合,常闭断开,使得KM1线圈断电,电机停转,而KM2线圈一直得电,直到松开按钮,整个线路全部失电,完成单按键控制电机的起停。由上述分析不难看出,此设计表面上完成单按钮控制电机启停,但实质上没有实现预先的设想。因为实际控制中用按钮联动,接线时用双线连接才能实现,不能达到通过单按键控制实现减少材料的目的。
3单按钮控控制电动机启停电路
为真正实现一对电缆完成多地控制电机启停,需进一步研究完善。改进后的电路原理如图4所示。工作原理为:合上总电源开关QF,按下按钮SB,继电器K1线圈得电,两个常开触头吸合,一个完成自锁并保证K1线圈始终得电,另一个保证控制电动机得电的接触器KM线圈得电,其主触头闭合,电动机M起动运转。KM的两个辅助常开触头闭合,一个完成自锁,松开按钮电动机持续运转;一个为继电器K2线圈得电做准备。KM的辅助触头常闭触点断开,为电动机停转做准备。在继电器K1线圈得电的同时,K1常闭触头断开。在KM线圈得电时,继电器K2线圈不能得电,这样可以保证电动机一直运转,直到需要电动机停转。当需要电动机停转时,再按下按钮SB,继电器K2线圈得电,K2常开触头闭合,完成自锁,两个常闭触头断开,控制电动机的接触器线圈失电,其主触头断开,电动机停转。
4结论
电机自动控制是电气自动化技术的基础。根据工作环境及条件调整电机控制方式,设计不同的控制电路,是电气控制技术人员必备能力之一。在职业教育教学中,通过任务驱动教学法充分发挥师生的创造力,设计既能适应多地控制又能节约材料的单按键控制电路。电路的实际接线大大简化,节省材料成本,使电路更加经济合理、安全可靠,具有很高的实用价值。与单片机和PLC相比,它还具有简单实用、成本低廉、稳定性好的优势。
作者:尚东升 单位:辽宁工程职业学院
参考文献
[1]高扬.基于三菱FX3U系列PLC的几种单按键启停控制程序设计方法[J].科技创新与应用,2012(22):24.
关键词:无线接收FSKASK频率合成器TH71101
1概述
TH71101是双超外差式结构的无线电接收芯片,工作在300~450MHzISM频段,能与TH7107等芯片配套,实现ISM频段无线模拟和数字信号传输;内部包含一个低噪声放大器、双混频器、压控振荡器、PLL合成器、晶体振荡器等电路。能接收模拟和数字FSK/FM/ASK信号。FSK数据速率可达40kb/s,ASK数据速率达80kb/s,FM带宽15kHz;灵敏度111dBm。电源电压2.5~5.5V,工作电流8.2mA,待机电流<100nA。适用于ISM(工业、科学和医学)频率范围内的各种应用,如数据通信系统、无钥匙进入系统、遥控遥测系统、安防系统等。
2芯片封装与引脚功能
TH71101采用LQFP32封装,各引脚功能如表1所列。
表1TH71101引脚功能
引脚号符号功能
1VEE地
2GAIN-LNA低噪声放大器(LNA)增益控制
3OUT-LNALNA输出,连接到外接的LC调谐回路
4IN-MIX1混频器1(MIX1)输入,单端阻抗约33Ω
5VEE地
6IF1P中频1(IF1)集电极开路输出
7IF1N中频1(IF1)集电极开路输出
8VCC电源输入
9OUT-MIX2混频器2(MIX2)输出,输出阻抗约330Ω
10VEE地
11IFA中频放大器(IFA)输入,输入阻抗约2.2kΩ
12FBC1连接外接的中频放大器反馈电容
13FBC2连接外接的中频放大器反馈电容
14VCC电源输入
15OUT-IFA中频放大器输出
16IN-DEM解调器(DEMOD)输入
17VCC电源输入
18OUT-OA运算放大器(OA)输出
19OAN运算放大器(OA)负极输入
20OAP运算放大器(OA)正极输入
21RSSIRSSI输出,输出阻抗约36kΩ
22VEE地
23OUTPFSK/FM正输出,输出阻抗100300kΩ
24OUTNFSK/FM负输出,输出阻抗100300kΩ
25VEE地
26RO基准振荡器输入,外接晶体振荡器和电容
27VCC电源输入
28ENRX模式控制输入
29LF充电泵输出和压控振荡器1(VCO1)控制输入
30VEE地
31IN-LNALNA输入,单端阻抗约26Ω
32VCC电源输入
3芯片内部结构与工作原理
TH71101内部结构框图如图1所示。芯片内包含低噪声放大器(LNA)、两级混频器(MIX1、MIX2)、锁相环合成器(PLLSynthesizer)、基准晶体振荡器(RO)、充电泵(CP)、中频放大器(IFA)、相频检波器(PFD)等电路。
LNA是一个高灵敏度接收射频信号的共发、共基放大器。混频器1(MIX1)将射频信号下变频到中频1(IF1),混频器2(MIX2)将中频信号1下变频到中断信号2(IF2),中频放大器(IFA)放大中频信号2和限幅中频信号并产生RSSI信号。相位重合解调器和混频器3解调中频信号。运算放大器(OA)进行数据限幅、滤波和ASK检测。锁相环合成器由压控振荡器(VCO1)、反馈式分频器(DIV16和DIV2)、基准晶体振荡器(RO)、相频检波器(PFD)、充电泵(CP)等电路组成,产生第1级和第2级本振信号LO1和LO2。
图2FSK接收电路图
使用TH71101接收器芯片可以组成不同的电路结构,以满足不同的需求。对于FSK/FM接收,在相位重合解调器中使用IF谐振回路。谐振回路可由陶瓷谐振器或者LC谐振回路组成。对于ASK结构,RSSI信号馈送到ASK检波器,ASK检波器由OA组成。
图3ASK接收电路
TH71101采用两级下变频。MIX1和MIX2由芯片内部的本振信号LO1和LO2驱动,与射频前端滤波器共同实现一个高的镜像抑制,如表2和表3所列。有效的射频前端滤波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC滤波器,在LNA的输出使用LC滤波器。
表2基准频率fREF、本振频率fL0、中频fIF与FRF镜像抑制关系
注入类型低端高端
fREF(fRF-fIF)/16fRF+fIF/16
fLO16·fREF16·fREF
fIFfRF-fLOfLO-fRF
fRFimagefRF-2fIFfRF+2fIF
表3在fIF=10.7MHz时,基准频率fREF、本振频率fL0与fRF镜像抑制的关系
参数fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz
低高低高
fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875
fLO/MHz304.3325.7422.9444.3
fRFimage/MHz293.6336.4412.2455.0
4应用电路设计
1电子技术课程设计计划的制定
为进一步深化“3CE”应用型创新人才培养模式和课程体系的教学改革,期间教研室课题组老师对在电子信息工程专业开设电子技术课程设计的目的意义和任务要求以及教学内容和教学方式进行了深入研讨,制定了课程设计的实施细则:①将课程设计放在短学期的18至21这4周来集中实施;②制定课程设计报告规范性材料包括存档封面、课程设计过程表格、课程设计技术报告封面、课程设计技术报告目录、课程设计技术报告正文格式、课程设计技术报告打印设置);③建立了课程设计的课题库和元器件库,以及元器件的购置领用制度;④制定了乐山师范学院“2+1”学期制短学期电子技术课程设计课程教学工作计划。为保证课程设计正规化和规范化的实施作了扎实的基础性工作。
2电子技术课程设计具体方案的落实与实施
课程设计就是按设计题目任务要求,运用课程所学知识和客观条件,完成和实现课题目标的全过程。电子技术课程设计就是在开设了模拟电路和数字电路以及实验课程之后,运用所学模电和数电知识,完成特定功能电子电路的设计、安装和调试等。这要求学生在老师的指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作,并写出总结报告。我们根据课程设计的特点和所要达到的目标要求,采用了开放式的教学模式,真正把课程教学转换到以学生为主体的知识运用能力、创新能力和综合素质的培养上来。课程设计教学环节及主要设计流程如下:课题选题电路设计提交元器件清单电路安装、调试撰写设计报告验收、答辩成绩评定。
2.1课题与选题
电子技术课程设计的选题是课程设计首要的第一环节,既要符合电信专业的综合培养目标,覆盖所学主干课程知识,又要体现电子技术的先进性和应用性,拓展学生的知识面,以达到学生综合运用专业技术基础知识和工程设计实践能力的培养。所以我们课题组的指导老师精心设计了20个课程设计题目,并制定了每个题目的具体设计任务和要求,以任务书的书面表格形式,供各组(每组不大于2人)学生进行选题。刚开始同学们选题只想挑选简单易做的题目,这个过程老师要悉心讲解每个课题的具体任务、要求和所要达到的目的,使学生明确自己的任务,鼓励并对选择任务多、难度较大、完成得好的课题要酌情加分。
2.2电路设计
电路设计是整个课程设计中花费时间最多的环节之一,老师首先系统讲解课程设计的设计方法,设计步骤,设计要点,并以成功的设计案例进行分析、讲授;对每一个设计题目,要求学生必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案的选择,然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数的计算和器件的选择,最后将各部分连在一起,画出一个符合设计要求的完整的系统电路图;指导学生要求利用EDA(电子设计自动化)技术来完成整个电路的设计与仿真。这个电路设计期间是一个仔细认真反复纠错的过程,只有电路设计通过了软件仿真各项设计指标以后,才能进行硬件电路板的设计与安装。
2.3电子电路的安装
电子电路的安装与调试在电子设计技术中占有重要位置。它是对理论设计进行检验、修改和完善的过程,任何一个新产品往往都是在安装、调试并反复改多次方能最终完成。在电路安装、调试之前,要求电路设计正确,软件仿真也通过后,提交元器件清单。虽然学生已经在大一就进行了电子安装及工艺训练课的实践,但时隔一年多,许多同学的安装焊接技术已退化,所以我们对学生进行了手把手的“师傅带徒弟”的方法来强化训练学生,严格要求学生在自己设计的PCB板或万通板上焊接时遵循以下安装原则。
(1)所有元器件在安装前应尽可能全部测试一遍,以保证所用元器件均合格。
(2)所有集成电路的安装方向要保持一致,以便于正确布线和查线。
(3)安装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向,以便于查找和更换。对于有极性的元件,例如电解电容器、晶体二极管等,组装时一定要特别注意,切匆搞错。
(4)为了便于查线,可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线。一般习惯是正电源用红色线、负电源用蓝色线、地线用黑色线、信号线用黄色线等。
(5)连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上,必须从其周围通过。同时,应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上方通过。
(6)为使电路能够正常工作与调测,所有地线必须连接在一起,形成一个公共参考点。正确的安装方法和合理的布局,不仅可使电路整齐美观、工作可靠,而且便于检查、调试和排除故障。如果能在组装前先拟订出组装草图,则可获得事半功倍之效果,使安装既快又好。
2.4电子电路的调试
电路的调试对于电子装置的最终形成和达到预定的技术指标是至关重要的环节。老师详细讲解电子电路的调试步骤,指导学生在调试前要对电路进行检查,包括连线是否正确;元、器件的安装是否良好,有无短路和连接错误的地方;电源供电(包括极性)、信号源连接是否正确;电源端对地(┴)是否存在短路的情况等;通过了上述的直观检查无误后,就可转入调试。调试包括测试和调整两个方面,它是为达到电路设计指标而进行的一系列的“测量判断调整再测量”的反复过程。调试的方法通常采用先分调后联调(总调)的原则,它包括通电观察、静态调试和动态调试的过程。在调试过程中电路会不可避免出现异常工作状况,学生要学会去查找、分析故障的原因和排除故障的方法,并把它看成一次良好的学习机会。
2.5撰写设计技术报告
撰写课程设计的技术报告是对学生写科技论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告,不仅把设计、组装、调试的内容进行全面的总结,而且把实践内容上升到理论的高度。我们对学生的设计技术报告进行了规范化的要求,技术报告应包括以下几点。
(1)课题名称。
(2)内容摘要。
(3)设计内容及要求。
(4)比较和选写设计的系统方案,画出系统框图。
(5)单元电路的设计、参数计算和器件选择。
(6)画出完整的电路图和PCB设计图,并说明电路的工作原理,截下仿真图并说明仿真数据和波形是否达到设计要求。
(7)组装调试的内容(包括使用的主要仪器仪表、电路调试的方法和技巧、测试的数据和波形与计算结果的比较、调试中出现故障的原因和排除方法等)。
(8)总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。列出系统所需元件清单。
(9)收获、体会。
(10)列出参考文献。
2.6验收与答辩
经过小学期的4周集中训练和实践,将自主设计的成果和作品以答辩的形式进行汇报和总结,答辩是有技巧的,答辩本身也是对学生进行综合素质、能力展示的训练,所以我们在课程设计的教学过程中也设计了这一环节,训练他们沉着冷静、自信应对在答辩过程中所遇到的所有问题。我们安排每组10分钟的答辩时间,要求先播放、阐述自己的设计幻灯(文档),然后演示自己的硬件作品,最后回答老师提出的2~3个问题。答辩过程中要求学生回答问题应该实事求是,不宜虚张声势,不懂装懂,回答问题要简明扼要;对确定自己无法回答的问题时,要态度平静地说明为什么未曾涉及这个问题的研究,不宜不着边际强行回答;有没有科学的求学态度,也是答辩的考核目的之一,千万不能给老师留下虚假狡辩的学术态度。遇到程度性问题,不能把话说得太死,恰当运用模糊词语,为自己留有余地。设计者对不同的意见要保持谦虚接纳的态度,同时要为自己的观点辩护。辩论中要客观、公正,言之有理、持之有据,语气平和,语言委婉,不能武断和伤人自尊,即使发问者有错误,也要举止文明,保持学者风度,不必将自己的观点强加于人,把自己的观点亮出来,供对方参考就可以。答辩完毕,无论气氛如何,应该有礼貌地向在场师友致谢。
3严格进行课程设计的成绩评定
教师主要根据学生课题完成质量情况即平时成绩20%+答辩及作品质量50%+技术报告30%,三个部分进行综合评定学生的课程成绩。平时成绩:主要考察学生在规定时间内是否在场并认真完成自己的设计,我们制定了工作指导、检查登记表,规定了9次师生见面辅导时间,并做好每次的指导记载。答辩及作品质量:主要验收学生的硬件作品的完成质量,采用作品演示加答辩方式来综合评定学生的答辩及作品质量成绩。技术报告:学生科技论文和科研总结报告的写作能力,我们同样制定了技术报告评分细则,主要包括:调查论证(资料的查阅与收集情况),方案设计与技能(方案的设计与选择,图形绘制与EDA软件仿真工具的掌握程度),分析与解决问题的能力(运用所学理论知识和技能去分析发现与解决实际问题),工作量工作能力与工作态度(按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实),报告质量(综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;方案正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;设计有应用价值),创新(工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解)。
关键词:电子科学与技术;本科培养方案;课程设置;办学特色
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0070-02
21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用,也对人才的培养提出了更高的要求。因此,本文从人才的社会需求出发,结合我校实际情况,进行了本科专业培养方案的改革探索,并详细介绍了培养方案的制定情况。
一、人才的社会需求情况
目前,我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业,市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均,分类较细,且发展变化较快。另外,电子科学与技术产业结构具有多样性,既有劳动密集型的大型企业、大公司,更多的是小公司和小企业;既有国有企业和私营企业,更有合资、独资的外企。因此,社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。
二、专业的培养目标和定位
本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识,熟练实验技能,能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能,有较强的工程实践能力,能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色,依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则,培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。
三、本科培养方案制定的思路
电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求,以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力,使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面,光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。
四、本科培养方案的改革探索
要实现电子科学与技术专业的培养目标,适应电子信息产业的不断发展,并结合我校学科发展方向和特色,对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究,并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研,最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案,主要内容如下:
1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时,根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下,专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块,下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程,到大三时根据自己的兴趣选择专业方向,选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求,因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块,每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。
2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础,因此,在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外,增加了与专业相关的课程,如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程,删减了原先与物理类相关的一些课程,如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等,并删减了一些计算机软件类课程,如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块,两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。
3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分,微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向,开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向,开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验,通过加强实验环节,训练学生的动手操作能力,增强学生的理论知识。
五、与省内外专业人才培养的区别
具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区,服务于不同的区域经济,这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系,也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面:
1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个国家级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室,人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业,培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。
2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力,在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力,开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程,以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统,从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力,开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程,以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力,开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力,开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程,以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力,开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程,以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。
3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。
参考文献:
[1]陈鹤鸣,范红,施伟华,徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.
创新实验是各个大学正在认真实施及探讨的一个重要课题,也是摆在教师和学生面前的一项首要任务,创新性实验的开发需要创新性的教学平台,几年来,我们根据电子专业的教学特点,将电子电路专业的实验同大学生创新创业实践项目、大学生挑战杯项目和毕业论文设计实践这一系列创新内容相结合[1],实现了从“传统教育模式”转型为“创新教育模式”[2-3].例如:设计PNP和NPN三极管电流分配关系演示实验仪,设计声光控传感器件性能的演示电路,设计可控硅导通特性演示电路,设计COMS集成电路特性演示电路等先进行电路的仿真实验,进而制作成有创意的演示教具,开发设计了一系列创新实验内容,既培养了学生的创新精神,又为实验教学奠定了一定基础.
2创新实验电路举例
几年来山西师范大学物信学院电子专业通过开放性多种实验训练方式,学生制作出有特色的多种创新电路及创新电路实验演示板,例如:图1是用数字集成电路制作的三极管电流分配关系演示仪,接通电源,该演示仪能模拟PNP和NPN三极管3个电极电流的流动Ie=Ib+Ic,使学生对三极管的结构、特性达到深刻的理解.图2是图1三极管电流分配关系演示仪图2单双向可控硅导通性能演示实验装置用数字集成电路设计制作的单双向可控硅导通性能演示实验装置[4-5].图3是单向可控硅导通性能模拟演示图,图4是双向可控硅导通性能模拟演示图,该演示装置如果将充电开关按下,电路左边的充电回路就有闪闪发光的充电电流在流动,如果将触发开关按下,右边回路里就有闪闪发光可控硅导通电流在流动,单向可控硅电流只能有一个方向导通电流,而双向可控硅可以有2种触发方式,控制2个方向导通电流在流动,模拟导通电流如图3~4所示,演示效果形象逼真,电路设计说服力强.图5是声光控特性原理设计框图,图6是声光控特性演示实验装置图,该实验装置可通过声光传感器将声光信号送给功放电路及可控硅导通电路分别将声光传感器的导通特性通过1组发光管进行形象演示,使学生对声光传感器件的特性加深了理解.图7是用多种数字集成块巧妙组合而成的CMOS门电路逻辑功能特性演示实验装置,该装置是对数字电路的综合应用,用译码器、数码管显示器、555时基电路、计数器以及多个控制开关组成的数字门电路特性演示器,它可将各种门电路的输出状态通过发光管亮暗的方式、数码管显示“0”“1”的方式、计数器输出端LED依次流动发光的方式,同时演示给学生,使学生对门电路的功能特性达到深刻的理解.图8、图9是学生制作的中学物理演示实验内容,图8将中学物理中二极管的单向导通、电容2个振动波的合成、声波信号的演示、电磁感应现象等中学物理实验电路用电子电路进行模拟演示,当有信号时电路右边的输出端接在二极管倍压整流电路的输入端,输出端接的是1组高亮发光管,显示感应电流的大小、方向等现象,显示方式生动活泼、形象逼真.图7CMOS门电路逻辑功能演示装置电路显示图10是仿真电路的创新设计,它将图7的CMOS门电路逻辑功能演示装置进行仿真演示,图8中学物理实验演示仪装置图9LED型倍压整流电路演示板从另一个方面演示了门电路逻辑功能特性,也是对实验电路的一种创新设计,可以将各种创新电路都可以进行计算机仿真演示,这里就不一一例举
3结束语
论文关键词:项目实训,电子电路,实践课程,改革
1 电子电路实践课程改革的内容
1.1 电子技术实践课程体系的改革
为了体现电子技术实践课程的自主学习、知识综合、创新设计、工程实现、研究探索、项目规划、交流沟通、团队合作的宗旨,拟把电子电路实践课程体系划分为5个模块20多个实验项目构成,如图1所示,每个实验明确局部目标,每个模块完成阶段目标,可配合理论教学,在二年级分阶段性实施教学。实现课程内多知识点融合、跨课程知识体系融合、已学与拓展知识融合与课外研学融合的实践。使学生尽早综合运用知识,尽早接触工程实际,尽早开展探索研究,向前覆盖已学知识,向后拓展未学知识。
1.2 进行实验项目内容的改革
项目内容要突出工程背景、方法多样、综合应用及研究探索。对学有余力的学生引导其尝试运用电子新技术。
选择具有生活和工程背景的内容,让学生在体验“学有所用”的乐趣中,激发兴趣这一原始动力。着重选择实现方法具有多样性,实验结果具有变化和不确定性,展示科学研究的研究和探索性,尽量设计少有现成方案借鉴的项目。
课程内开展设计性实验项目的研究,尽量做到从点到面,分层次地扩大知识面覆盖率。课程之间开展综合性实验项目的研究,在模拟电路、数字电路课程都学完后进行综合电路设计,可以融合模拟电路、数字电路、FPGA、多门课程的知识与技术方法,实现跨课程知识融合,最后完成从单元到系统的综合。
研究项目既然融合了已学的模拟电路或数字电路等知识,则更需要自学FPGA、PSOC、单片机等拓展技术,实现已有知识与拓展知识融合。电子电路可在咫尺之间产生千变万化,鼓励学生学习电子的新器件、新技术与新方法,借助于日臻完善的电子电路及系统设计与实现的软硬件结合的平台,激发学生的想象力和创造力,保持课程内容体系的先进性。
课程团队可以组织指导创新大赛、飞思卡尔大赛、电子设计竞赛等课外研学活动,完成理论到工程认知的转变和创新。
1.3 实验项目考核要求的竌母?通过综合设计性、工程实践性、研究探索性实验项目的实践过程,考察学生在观察分析、设计构思、项目计划、组织管理、工程实现、总结表达等方面的综合能力,激励实践过程中表现出的思维、应变、研究探索、团队合作等综合素质。
考核学生运用基本理论进行项目需求分析的能力,如电路方案的合理性;理论计算和仿真结果是否合理;实验表格是否完整等。
督促学生建立实践的观念,电子电路与系统设计不能纸上谈兵,解决好原理—仿真—硬件实现的关系,即考核学生的动手能力,如硬件电路布局是否清晰,连线是否整齐,是否预留测试接口;仪器使用是否熟练、操作是否规范,功能与性能指标的完成程度、完成时长等。
考核学生对项目各功能构思的技巧性、自主思考与独立解决问题的能力。中学语文论文
考核参数测试方案的合理性(包括各关键点的波形及实测数据)。完成设计的基本要求或提高要求程度如何,实验原始数据必须当堂找老师进行现场验收并登记,以保证考核的公正和严谨性。
通过验收作品,演讲答辩、交流总结等,考核学生实验总结表达、应变、研究探索及团队合作等方面的综合能力。
1.4 实践模式的改革
教师可以采用多样化教学形式、层次化任务驱动、过程化考核激励,引导学生关注实践过程,做精做透每一个实验。如专题讲座、技术展示、案例分析、主题讨论、方案论证、质疑讲评等方法教学,鼓励学生自主选择任务要求、自主设计方案进程、自主构建实验平台、自主展示实践成果,实现学生自主研学、创新实践过程。
1.5 综合优化实践环境的建设
统筹布局,集成打造建成多学科交融、软硬件一体、资源丰富、配置合理、充分开放的先进实验教学环境,满足学生学习、研究、设计、分析、仿真、实验、制作、焊接、测试等不同环节的软硬件需求。
2 课题研究需解决的关键问题
课题研究需解决的关键问题是精心设计一整套实验内容、教学模式与考核方式。最重要的是,它应渗透着实验教学改革的理念,相对做到科学性、基础性与先进性的有机融合,具有较好的实用性和适用性,对综合培养学生知识、能力和素质有较显著效果,有示范性。其中设计的案例应具备的教学思想如下。
2.1 科学性
(1)案例要体现实验的科学研究目的与实际应用背景。(2)案例是精心设计的。(3)教学内容与要求的定位切合学生实际,服务于培养目标。(4)案例经过教学检验证明可行。
2.2 基础性
(1)突出经典的基本概念、基本方法和基本电路。(2)应始于基础,循序渐进地提升要求。不能讲创新就忽视经典基础内容,创新始于基础。(3)要掌握好涉及基本概念、理论和方法的基础单元电路实验,应有指标性要求,训练测量操作与结果分析的规范方法。(4)能激励学生对经典实验对象进行适度的探究。
2.3 先进性
(1)反映新技术和教学改革的可行成果。这是开展人才培养模式改革的具体成果。(2)合理地运用了新技术手段。实验内容反映并运用新技术,实验手段与时俱进,实验教学以多种方式辅助开展。(3)强调实验方法。强化实验过程中的方案比较、定性与定量分析。(4)采用多元考核。注重实验过程与效果,有不同于传统方式的、客观量化的多元考核方式。
2.4 实用性
(1)应该配合学校办学定位和人才培养目标。(2)在综合培养学生的知识、能力和素质上具有可操作性,能体现学科专业培养特色。(3)实验系统与装置应实用、完整、正确,是优质实验教学资源的具体展现。
2.5 互动性
(1)强调师生之间的互动性、交流的生动性,以拓展知识、引发思考。(2)促使学生之间开展探讨、合作,在智力与非智力素质培养上能取得一定育人效果。
2.6 适用性
(1)具备分等级的评价系统,能够提供不同定位的需求。(2)采用模块分层结构,适于不同专业、不同层次要求的实验教学需求。(3)具有相应的分级评价标准,考核适用性较强。
2.7 强调特色
(1)案例是精心设计的,培养目标是明确的,能够实现具体教学目的之达成。(2)案例设计应服务于该校人才培养目标的定位,照搬未必适合该校实际,要有所创新。(3)案例应反映专业培养侧重,有自身特色。
3 结语
对电子技术实践课程的实训项目内容进行改革和探索,是针对新世纪能力型人才培养的需要, 着力提升学生的工程素养,着力培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力,引导学生了解电路系统在生活和工程实际中的应用,体验电路功能实现方法的多样性及根据工程需求进行技术方案选择的过程。使学生尽早综合运用知识、尽早接触工程实际,熟悉工程实践中应用必要的技术和现代化工具的方法。鼓励学生站在基础、面向未来,关注电子新技术发展,尽早开展探索研究。
参考文献
[1] 候艳红.电路分析课程教学设计的研究与实践[J].考试周刊,2015(81):104,170.
【关键词】Visio2003;电路图;Multisim
【中图分类号】TP317.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)01―0066-01
引言
制作电子教案、编写教材、撰写论文,绘制馈电图册等时,经常要绘制电子电路图。市面上,绘制电子电路图的软件有很多,如Microsoft Word,Autocad,Protel,Coreldmw。但是这几种软件各有特点:用MicrosoftWord自带的绘图工具绘图,简单易学,但不易绘制较复杂的电子电路图;Autocad和Coreldraw是两种专业绘图软件,绘制的电子电路图形标准美观,但是学习起来不太容易;Protel在创建电子电路原理图方面,功能强大,操作方便,但是在制作电子教案等时,却很难如愿;使用Microsoft Visio2003绘制相关的电子电路图,方便、准确、美观,同时,把绘制好的图形插入Word文档时,容易排版与改动,打印出来也很方便。
1 Microsoft Visio 2003简介
软件巨头Microsoft的Office系列软件包罗万象,但以前一直缺少一个绘图软件。大多数专业级的绘图软件,由干其操作复杂,图形可用性差,并不适合非专业制图人员使用。1999年Microsoft看中了Visio公司开发的Visio绘图软件,其软件采用的是“模块化”和“可重用性”先进设计思想,通过提供许多领域的基本图形模板,让用户通过拖放模板中的图形形状来组合建立自己需要的图形,从而大大减轻了用户的工作量。Microsoft并购Visio后,进行了重新开发,使该软件带上了明显的Microsoft特征,从而与其他的Microsoft软件有了较高的兼容性。
Microsoft Visio 2003是一款商用和科技图表制作程序,该程序帮助你以图表的形式诠释您的想法、过程、系统以及数字。与Autocad或其它专业绘图程序不同,Visio使用户能够在没有受过培训或只受过很少的培训的情况下绘制出复杂的图表。Microsoft Visio 2003的主要特点有:
(1)工作界面与Microsoft Office系列软件相似,操作相仿,易学易用。
(2)拖放式绘图,方便快捷。用户只需按住鼠标,从Visio形状库中选取适当的形状,拖放到绘图区稍加处理即可完成大多数图形的绘制工作。
(3)形状库中形状丰富,应用面广。Microsoft Visio 2003包含机械、电子、建筑、工艺等众多设计领域。
(4)具有现场编辑的功能。即可在其它软件中直接改动有Visio绘制的图形。
(5)多种图形建模功能,通过修改已有图形形状或用绘图工具绘制建立新图形,也可以从外界输入图形放入模板中调用。
2 绘制电路图的技巧
2.1 快捷键的利用
Microsoft Visio 2003该软件带上了明显的Microsoft特征,从而与其他的Microsoft软件有较高的兼容性。其中许多快捷键的设置与其他的Microsoft软件都相同。下面是一些常用快捷键ctrl+shift+g为组合快捷键、ctrl+shift+u为取消组合、delete为删除键、ctrl+z为撤销ctrl+c为复制ctrl+v为粘贴、ctrl+x为剪切、ctrl+a为全选、ctrl+h(horizontal)为水平翻转、ctrl+j为垂直翻转、ctrl+鼠标左键为同时选取多个目标、ctrl+鼠标滚轮向前滚动为将图形成比例放大、ctrl+鼠标滚轮向后滚动为将图形成比例缩小、按下鼠标滚轮为向左(右)移动则视图向左(右)移动。熟练掌握快捷键,可以方便更高速度画电路图。
2.2 模具的使用
Microsoft Visio 2003提供了大量的常用模板:流程图用于将多个部门和多种职能融合在一个流程中。网路图利用改进过的“基本网络”模板,可创建具有演示效果的图表,逻辑地表示不同设备的安装方式,可以从二十二的预先指定的定义中加以选择,以生成形状报告。电气工程图又分为基本电器图:表示示意图、布线、开关继电器、电路和传输路径;电路和逻辑电路图,表示带批注的电路或集成电路、印刷电路板和数字或模拟传输路径。
2.3 创建新的元器件形状
该软件为用户提供了很多的元器件,涉及到web图标、地图、电器工程、工艺工程、机械工程、建筑设计图、框图、流程图等等。是各个领域经常使用的功能强大的画图软件。但是当使用该软件用绘制复杂电路图时,里面的专业元器件就略显不足。但是通过所给的形状,可以组合出任何想要的元器件。
2.4 将绘制好的电路图粘贴到Word文档中
(1)用Microsoft Visio 2003绘制电路图后,打开“编辑”菜单,选择“复制绘图”,然后打开Microsoft Word文档,选择“粘贴”,电路图就很清楚地插入到Word文档中。
(2)如果对粘贴到Word文档中的电路图不甚满意,只需双击该电路图形,出现Visio编辑窗口,直接利用Visio编辑工具或命令进行编辑处理。
(3)为了能使粘贴到Word文档下的电路图形的大小与Visio 2003环境下绘制的电路图形的大小完全一致,有两点必须高度注意:①在Visio2003编辑好的电路图不能进行图形组合;②在Microsoft Visio2003环境下不能先保存图形。
3 Visio与Multisim结合绘图
Multisim 2001是著名的EDA(Electronic Design Automation)软件EWB(Electronics Workbench)的升级版,它秉承了EWB易学易用的特点,又拓宽了许多仿真设计功能,特别是新增了若干新的与实际电子器件相对应的器件仿真模型,其模型的图形符号除了国际上流行的ANSI(美国国家电气图形标准)标准外,还提供了与我国现行的GB4728电气图形标准相似的欧洲工业图形标准DIN,这为我们绘制标准型的电路图形提供了前提条件。但DIN和GB4728毕竟不是完全相同的标准,而且Multisim 2001也不是专业绘图软件,其绘制的图形与我国的图形标准仍有不少差距,且在Multisim 2001环境下不宜用GB4728标准进行修改。由此可见,这两种软件在电路图形绘制方面各有千秋,将Multisim 2001丰富的电子器件图形符号与Microsoft Visio 2003较强的图形处理功能相结合,就是一种快速有效绘制标准电子电路图形的基本思想。
结论
用Microsoft Visio 2003绘制电子电路图有以下优点:简单易学,文本输入灵活,图形组合简单,连接线的引入使图形的连接简单易行,对已粘附到其它软件中的Visio图形,改动起来方便,只需双击该电路图形。当然,Microsoft Visio 2003的应用不止这些,总之,随着计算机技术的发展,Microsoft Visio 2003在实际的应用将会越来越广泛。
参考文献
[1]邸春红,Visio 2003图形设计实用教程,北京,清华大学出版社,2006
[2]玄伟剑,中文版Visio 2003图纸设计入门与提高,上海,上海科学普及出版社,2004
本课题来源于试验室建设,研究对象为信号的调制与解调的matlab仿真。
2、研究的目的和意义
2.1、目的
我选择了《信号的调制与解调的MATLAB仿真》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固通信原理及其相关知识,并学会利用所学的知识能,在设计过程中能综合运用所学知识内容,进一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;对信号的调制与解调原理及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
2.2、意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用MATLAB电子线路设计软件,在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业,使用MATLAB等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势,〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。
3、国内外的研究现状和发展趋势
3.1、研究现状
MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件,通过MATLAB和相关工具箱,工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,这样,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了MATLAB的应用领域,所以MATLAB自推出以来就受到广泛的关注,信号处理工具箱就是其中之一,在信号处理工具箱中,MATLAB提供了滤波器分析、滤波器实现、FIR滤波器实现、IIR数字滤波器设计、IIR数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
3.2、发展趋势
由于我们所面对的工程问题越来越复杂,过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用MATLAB软件进行科学计算,能够极大加快科研人员进行研究开发的进度,减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费,从而获得最大的效能。
4、研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1、研究的主要内容
1、信号调制与解调的原理
众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。但是在计算机中的模拟和实现都是采用数字化的方法的,如果将采样的频率放的高一些,数字的所造成的失真就不容易察觉了,采用计算机对信号进行处理的话,非常的方便,这也是数字代替模拟的的原因之一。
2、信号调制与解调的基本方式
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数,可以对这三个参数进行调制,分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制,最常用的是对脉冲的宽度进行调制,称为脉冲调宽。数字信号调制的三种基本方式,有振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。
在信号的解调中首先已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。检波后的信号,再经低通滤波,滤除高频信号,即可获得所需调制信号,实现解调。
3、信号调制与解调的MATLAB教本程序编制
利用MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发,而且信号与系统,通信系统工具包可以很容易的使用MATLAB开发语言——M语言快速的实现信号调制与解调这一过程的仿真。
4、整个系统的实现过程
首先利用MATLAB编制教本文件,对信号调用相应的函数进行各种调制,产生各类已调波及对其进行解调,同时进行频谱分析,然后利用SIMULINK工具箱对其进行解调仿真,通过改变参数并观测结果为系统的设计和改进提供了良好的依据。
4.2、信号的调制与解调的MATLAB仿真的应用价值
调制与解调是信号处理应用的重要问题之一,而系统的仿真和设计是设计过程中的重要步骤和必要保证。利用MATLAB可以很方便的进行通信系统的分析和仿真,尤其对于我们电子信息专业的教学与设计非常有利,另一方面还可以为开设《高频电子基础》和《信号与系统》等课程提供模拟信号的调制与解调的计算机虚拟试验。
5、工作的主要阶段、进度
(1)、2007年秋季学期第11周前
接受毕业设计任务书,学习毕业设计(论文)要求及有关规定。
(2)、2007年秋季学期第12~20周
阅读指定的参考资料及文献(包括10万个印刷符号外文资料),基本完成开题报告、外文翻译等任务。
(3)、2007年春季学期第1周〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗
进一步修订完善开题报告、外文翻译,使其在内容及格式上符合毕业设计(论文)规范要求。
(4)、2008年春季学期第82周到第6周
完成各单元电路设计,protel辅助分析。
(5)、第6周至第12周
完成电路制作,调试。
(6)、第13周
完成毕业设计,全部成果交指导老师批阅。
(7)、第14周
毕业答辩
6、最终目标及完成时间
完成硬件设计,提供protel电路原理图及pcb印制版图,最终达到硬件软件能准确无误的应用的目标。
完成时间:第15周
7、现有条件
现有protel软件及制作硬件的必要设备,可以完成本课题的研究与设计。
参考文献
1.谢自美等电子电路设计、实验、测试。武汉:华中科技大学出版社。2000年7月。二版
2.全国大学生电子设计竞赛组委会。第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2001.北京:北京理工大学出版社。2003年1月。一版
3.孙继平等900MHZDDS|PLL在矿井无线通信系统中的应用煤炭科学技术2001年10期
4.张肃文等高频电子线路。北京:高等教育出版社。1993年4月。三版
5.王正谋PROTEL电路设计实用教程。北京:电子工业出版社。2003年6月。一版
6.郭勇等PROTEL99SE印刷电路板设计教程。北京:机械工业出版社。2004年6月。一版
7.许自图电子电路彷真平台与教程。武汉:华中科技大学出版社。2003年1月。一版
一、“电力电子技术”课程实践教学体系
从培养具有创新能力的应用型人才目标出发,根据“电力电子技术”课程的特点,建立起如图1所示的“电力电子技术”课程实践教学体系。实践教学体系以培养学生的创新能力和实践能力为核心,涵盖课程实验、课程设计、学生科研、教师科研四个方面。在培养体系中,课程实验是基础阶段,课程设计是提高阶段,学生科研和教师科研是升华阶段。下面对体系的四个组成部分予以分别介绍。
1“.电力电子技术”课程实验
课程实验是整个体系的基础阶段,是培养学生创新能力和实践能力的最起码的条件。课程实验包括验证性实验、设计性实验和研究性实验,主要是锻炼学生应用所学的电力电子理论知识验证电力电子主电路、触发电路与控制电路的工作原理、综合应用电力电子技术设计、电力电子电路等方面的能力,使学生具备初步的电力电子技术实验能力。为了更好地锻炼学生的创新能力和实践能力,我们采取的措施一是在实验项目中增加设计性实验项目的比例,使其达到50%,二是大胆尝试研究性实验教学方法。研究性实验教学根据“电力电子技术”课程教学大纲要求,根据课程实验课时要求,让学生完成规定的研究性实验项目。研究性实验项目跟一般的验证性实验项目相比有着本质的区别,着重锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,达到培养学生创新能力和实践能力的目的。研究性实验项目可以单独完成,也可以和其他学生组成小组共同完成。完成后必须撰写实验研究报告并答辩。
2“.电力电子技术”课程设计
课程设计是实践教学体系的提高阶段,主要是锻炼学生在课程实验的基础上综合应用所学的电力电子技术设计某种实际的电力电子应用电路(电力电子装置)或驱动电路、控制电路。设计内容包括电路拓扑结构的选择、功率开关器件的选型与参数计算、控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计等,为将来从事电力电子装置的研究和开发奠定基础。根据需要,我们给学生课程设计的题目也基本上归纳为主电路(含整流电路、斩波电路、交流电力控制与交变频电路、逆变电路)设计及器件选型与参数计算、PWM控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计,同时要求学生能熟练应用PSIM和MATLAB等仿真软件对所设计的电力电子主电路、控制电路和保护电路进行仿真分析。通过课程设计让学生具备“方案论证—理论分析—仿真分析—参数计算—器件选型—实验验证”的电力电子装置设计能力。
3“.电力电子技术”学生科研
学生科研就是积极鼓励学生申报电力电子技术类科研课题,带着问题去学习、去探索,锻炼学生的文献查阅能力、应用电力电子技术解决实际问题的能力等,从理论和实践两个方面全面提升学生的实践能力和创新能力。学生科研的主要途径就是申报各级各类大学生科研项目,如湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目、邵阳学院学生科研项目等。我们鼓励并资助大学生开展研究性学习和创新性实验计划项目,从项目的实施与管理、资助条件与项目申报、项目结题与奖励等几个方面对大学生申报项目进行管理。到目前为止,电气工程及其自动化专业学生已获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项、获得校级大学生科研立项项目2项。这些项目均以电力电子装置的设计与实验为研究内容。通过这些项目的研究,学生发表学术论文8篇、获得软件著作权3项。
4“.电力电子技术”教师科研
除了学生自己申报各级大学生研究性学习和创新性实验计划项目外,同时积极引导学生参与教师与电力电子技术相关的科研课题,进一步培养学生的创新意识和创新能力。在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中,要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。目前,学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”等多项电力电子研究课题当中,学生的毕业设计课题、申报的科研项目也大都与教师的科研课题相关。
二、“电力电子技术”课程实践教学体系的成效
根据以上内容构建的“电力电子技术”课程实践教学体系在电气工程系实践三年多来,成绩显著,学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显提高。到目前为止,学生获得的与电力电子技术相关的成果为:获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项,获得校级大学生科研立项项目2项,获得校级优秀毕业设计(论文)3篇,学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套,发表电力电子学术论文8篇,获得国家实用新型专利1项,获得软件著作权3项,实现了我校电气工程系电气工程及其自动化专业毕业生被许继电气、中山南瑞录用从事电力电子技术研发工作零的突破。在今后的工作中,我们将进一步完善“电力电子技术”课程实践教学体系,进而推广所取得的成果。
1模拟电子技术传统教学存在的问题
模拟电子技术传统教学常常重理论轻实践,采用按部就班的教学模式,力求对教材讲细讲透,学生习惯于被动接受,学习枯燥,无法激发学生的学习兴趣.在实验教学环节中,实验内容安排多为验证性实验,学生只是机械性的按照指导书连电路得数据,内容单一,过程简单,技术含量低,知其然,而不知其所以然.在教学内容上,多以电子元件为基本知识点,过于注重电子元件的内部结构,工作原理,特性曲线等进行反复讲解,使本来生动、有趣的一堂课变得生硬、呆板、沉闷.极大抑制了学生在整个教学过程中的主体作用,使学生的综合能力未能得到有效的训练和提高.
2改革课程体系,全面整合教学内容
(1)电子技术的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好理论基础,并使他们受到必要的技能训练,具备一定分析问题和解决工程实际问题的能力〔2〕.因此,在模拟电子技术教学大纲的制定上应以培养学生理论分析为基础,突出理论应用,注重实践能力的培养,比如在二极管、三极管、场效应管等元器件的讲解上,应把实物带进课堂,压缩对其内部结构,工作原理及特性的课时,增加其实际应用举例的比重,以够用为原则,突出实用性.(2)实验教学应从理论教学中剥离出来,单独设课,独立考核.为进一步提高学生的实践创新能力,还需开设电子创新设计选修课,开办电子设计大赛,充分满足学生电子爱好者求知探索的需求.同时精简整合实验教学内容,在模拟电路设计部分增加器件建模内容,并利用Multisim仿真软件做具体仿真分析与设计〔3〕.
3改革教学观念,注重全面、辩证的分析电子电路
(1)任何一个电子电路只能运用在一个特定的场合下,没有万能的电路,因此,最实用的电路就是最好的电路.比如在分析放大电路时,就去追求放大倍数越大越好,结果放大倍数足够大的同时带来频带变窄,输入电阻变化等问题,而这样不可避免的问题是否对你所应用的场合是最合适的呢?因此在分析模拟电子电路时要特别注意,要故此,又不失彼,辩证、全面的分析你所应用的场合,选择合适的电路.(2)要注意研究电路的利弊关系,牢记“有一利必有一弊”,当某一电路朝着你所理想的方向改变时,反过来要考虑,这样的改变产生了什么样的副作用,而这一副作用是否对你所应用的场合来说可以容忍,所以在研究电子电路实用性问题时,要抓主要矛盾或矛盾的主要方面.
4改革教学手段,突出多媒体教学的辅助作用
教学不仅是一门科学,更是一种艺术,“精讲多练”是各个学科经常运用的教学方法之一,精讲就是要详略得当,内容完整,重点突出,而不是少讲或略讲.要做到这些去取得良好的教学效果,就应该借助于多媒体教学手段,寻求最佳表述方式:板书,电子教案,实物投影,flas,现场演示,CAI课件,Multisim仿真等,这样的教学形象、直观,富有感染力,学生在多种感官的作用下,课堂有效时间大大延长,从而提高了课堂教学效率〔4〕.
5改革实验运行方式,全面开放实验室
传统实验教学以班级为单位,统一安排时间,完成一些基础性、验证性实验,并且在规定的时间不能完成的实验任务,而在下次实验课又有新的实验内容,导致学生对实验失去信心,难以激发学生的创新思维和探索精神,为此,在实验的安排上应打破常规,学生可以除了正常的实验时间外,预约时间完成未做实验.实施实验室全面开放,提高学生独立分析和解决实际问题的能力,在实验室开放期间,学生可自拟题目,自行设计,自选实验器材,独立装配调试,完成实验报告,教师提供实验资料,帮助学生排除实验故障,并验收设计电路.这样既激发了学生对实验课的兴趣,又培养了学生动手能力和独立工作的能力.为了突出以能力为本位的教学目的,培养学生的设计与创新意识,在原有基础实验的基础上,增加设计性、综合性实验,使实验内容更充实更灵活.在实验过程中教师不做过多指导,而是让学生结合所学理论知识指导自己去发现问题、解决问题,使他们有自己的思想和创造〔5〕.
6改革考核方式,科学评价学生综合知识与能力
更新考试观念,改革考试方式,突出考核在学生学习中发挥的重要作用.传统考试方式“期末一考定成败”,让学生成为了考试的工具,使学生学习的目的变成了为了考试过关而学习,而不是为了学习而学习.从而限制了创新能力的发展和综合素质的提高.考试要发挥引导教学的功能,改变“期末搞突击,不求甚解,死记硬背”的考试模式,推进适应培养学生创新能力,理论联系实践能力,知识应用能力的提高的考试模式.模拟电子技术是一门工程性、实践性、创新性极强的技术基础课,所以模拟电子技术在考试的改革上应根据教学目标详细制定课程考试方案,教师应以考试方案为纲具体实施.考试方案由平时考核、阶段性考核和结果考核三部分组成,突出平时考核和阶段性考核的重要性,强调对学生平时自学能力、实践能力、创新意识及学习态度的考核,在考试内容上,还要有利于对教师所教和学生所学的诊断反馈.对于期末结果考核应注意覆盖全面,重点突出.模拟电子技术是电子信息相关专业的基础学科,为夯实学生专业基础知识,在考试形式上实现考试次数由期末一次变成整个学期的过程性分阶段考试,另外,考试方式由期末单一闭卷变为小论文,抽签答题,展示作品,专题报告,小组讲述,开卷考试等多种考核方式,教师根据考试形式制定考核方法和评分标准.具体模拟电子技术课程总评成绩构成如表1.
7总结
1模拟电子技术传统教学存在的问题
模拟电子技术传统教学常常重理论轻实践,采用按部就班的教学模式,力求对教材讲细讲透,学生习惯于被动接受,学习枯燥,无法激发学生的学习兴趣.在实验教学环节中,实验内容安排多为验证性实验,学生只是机械性的按照指导书连电路得数据,内容单一,过程简单,技术含量低,知其然,而不知其所以然.在教学内容上,多以电子元件为基本知识点,过于注重电子元件的内部结构,工作原理,特性曲线等进行反复讲解,使本来生动、有趣的一堂课变得生硬、呆板、沉闷.极大抑制了学生在整个教学过程中的主体作用,使学生的综合能力未能得到有效的训练和提高.
2改革课程体系,全面整合教学内容
(1)电子技术的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好理论基础,并使他们受到必要的技能训练,具备一定分析问题和解决工程实际问题的能力〔2〕.因此,在模拟电子技术教学大纲的制定上应以培养学生理论分析为基础,突出理论应用,注重实践能力的培养,比如在二极管、三极管、场效应管等元器件的讲解上,应把实物带进课堂,压缩对其内部结构,工作原理及特性的课时,增加其实际应用举例的比重,以够用为原则,突出实用性.(2)实验教学应从理论教学中剥离出来,单独设课,独立考核.为进一步提高学生的实践创新能力,还需开设电子创新设计选修课,开办电子设计大赛,充分满足学生电子爱好者求知探索的需求.同时精简整合实验教学内容,在模拟电路设计部分增加器件建模内容,并利用Multisim仿真软件做具体仿真分析与设计〔3〕.
3改革教学观念,注重全面、辩证的分析电子电路
(1)任何一个电子电路只能运用在一个特定的场合下,没有万能的电路,因此,最实用的电路就是最好的电路.比如在分析放大电路时,就去追求放大倍数越大越好,结果放大倍数足够大的同时带来频带变窄,输入电阻变化等问题,而这样不可避免的问题是否对你所应用的场合是最合适的呢?因此在分析模拟电子电路时要特别注意,要故此,又不失彼,辩证、全面的分析你所应用的场合,选择合适的电路.(2)要注意研究电路的利弊关系,牢记“有一利必有一弊”,当某一电路朝着你所理想的方向改变时,反过来要考虑,这样的改变产生了什么样的副作用,而这一副作用是否对你所应用的场合来说可以容忍,所以在研究电子电路实用性问题时,要抓主要矛盾或矛盾的主要方面.
4改革教学手段,突出多媒体教学的辅助作用
教学不仅是一门科学,更是一种艺术,“精讲多练”是各个学科经常运用的教学方法之一,精讲就是要详略得当,内容完整,重点突出,而不是少讲或略讲.要做到这些去取得良好的教学效果,就应该借助于多媒体教学手段,寻求最佳表述方式:板书,电子教案,实物投影,flas,现场演示,CAI课件,Multisim仿真等,这样的教学形象、直观,富有感染力,学生在多种感官的作用下,课堂有效时间大大延长,从而提高了课堂教学效率〔4〕.
5改革实验运行方式,全面开放实验室
传统实验教学以班级为单位,统一安排时间,完成一些基础性、验证性实验,并且在规定的时间不能完成的实验任务,而在下次实验课又有新的实验内容,导致学生对实验失去信心,难以激发学生的创新思维和探索精神,为此,在实验的安排上应打破常规,学生可以除了正常的实验时间外,预约时间完成未做实验.实施实验室全面开放,提高学生独立分析和解决实际问题的能力,在实验室开放期间,学生可自拟题目,自行设计,自选实验器材,独立装配调试,完成实验报告,教师提供实验资料,帮助学生排除实验故障,并验收设计电路.这样既激发了学生对实验课的兴趣,又培养了学生动手能力和独立工作的能力.为了突出以能力为本位的教学目的,培养学生的设计与创新意识,在原有基础实验的基础上,增加设计性、综合性实验,使实验内容更充实更灵活.在实验过程中教师不做过多指导,而是让学生结合所学理论知识指导自己去发现问题、解决问题,使他们有自己的思想和创造〔5〕.
6改革考核方式,科学评价学生综合知识与能力
更新考试观念,改革考试方式,突出考核在学生学习中发挥的重要作用.传统考试方式“期末一考定成败”,让学生成为了考试的工具,使学生学习的目的变成了为了考试过关而学习,而不是为了学习而学习.从而限制了创新能力的发展和综合素质的提高.考试要发挥引导教学的功能,改变“期末搞突击,不求甚解,死记硬背”的考试模式,推进适应培养学生创新能力,理论联系实践能力,知识应用能力的提高的考试模式.模拟电子技术是一门工程性、实践性、创新性极强的技术基础课,所以模拟电子技术在考试的改革上应根据教学目标详细制定课程考试方案,教师应以考试方案为纲具体实施.考试方案由平时考核、阶段性考核和结果考核三部分组成,突出平时考核和阶段性考核的重要性,强调对学生平时自学能力、实践能力、创新意识及学习态度的考核,在考试内容上,还要有利于对教师所教和学生所学的诊断反馈.对于期末结果考核应注意覆盖全面,重点突出.模拟电子技术是电子信息相关专业的基础学科,为夯实学生专业基础知识,在考试形式上实现考试次数由期末一次变成整个学期的过程性分阶段考试,另外,考试方式由期末单一闭卷变为小论文,抽签答题,展示作品,专题报告,小组讲述,开卷考试等多种考核方式,教师根据考试形式制定考核方法和评分标准.具体模拟电子技术课程总评成绩构成如表1.