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传统的电子设计方法多采用自底向上的设计方法,自顶向下的的设计方法是一种低效、低可靠性、费时费力且成本高昂的设计手段。随着微电子技术发展,借助于DEA设计工具,可以自动地实现从高层次到低层次的转换,使自顶向下的设计过程得以实现。
2传统电子设计方法设计十二进制加法计数器
2.1设计框图在本设计中,十二进制同步加法计数器用四个CP下降沿触发的JK触发器实现,其中有相应的跳变,即跳过了1011110011101111四个状态,这在状态转换图1中可以清晰地显示出来。选择四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器,因要使用同步电路,所以时钟方程应该为。
2.2求状态方程由所示状态图可直接根据电路次态的卡诺图得到相应的状态方程。
2.3求驱动方程用状态方程与特性方程做比较,可得对应驱动方程。
2.4画逻辑电路图根据所选用的触发器,便可以画出由四个JK触发器构成的简易逻辑电路图,如图2。
3EDA电子设计
十二进加法制计数器十二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号升沿到来时,且复位信号clr低电平有效时,就把计数器的状态清0。在clr复位信号无效(即此时高电平有效)的前提下,当clk的上升沿到来时,如果计数器原态是11,计数器回到0态,否则计数器的状态将加1。通过VHDL语言编写源程序,并对程序在QuartusII6.0进行仿真得到图3所示结果。从上面所举的例子可以得到以下的结论:若以传统的方法来设计,需要用一块万能板将芯片固定,在布线的时候用线将各个引脚连起来。如果出现错误,还得将原来的设计拆掉再次焊接测试,再检查,如此反反复复的进行,这样就增长了设计的时间周期。这样既花费了大量的时间,也耗费了大量的劳动力。若以QuartusII软件设计,完成设计描述后用VHDL来编写代码十二进制计数器的代码,通过编译器进行排错编译。若出现错误,只须在计算机上检查代码是否有误,或逻辑关系是否正确。可以很容易地对它进行修改,来适应不同规模的应用。并且这些设计只是在电脑上进行,如果调试时出现错误,只需要在电脑上进行改动。这样就可以避免在板上进行测试不对又拆而造成器件损坏的浪费。采用EDA软件的优点是其与工艺的无关性。这使得工程师在功能设计、逻辑验证阶段,可以不必过多考虑门级逻辑实现的具体细节,只需要利用系统设计时对芯片的要求,施加不同的约束条件,即可设计出实际电路。
4结束语
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
培养计划修订要遵循高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的要求,坚持全员性与社会性、科学性与规范性、基础性与实践性、个性化与自主性、特色化与国际化五大原则,建立一个符合电子信息类专业特点的“通识教育+专业教育”的人才培养体系及学科平台课程体系。
1.1课程内容
在知识结构方面,要求学生有良好的思想素养与专业知识。专业知识主要有学科基础课、专业核心课程、高校学生电子设计能力培养的探讨楼然苗(浙江海洋学院,浙江舟山316022)专业方向课、专业选修课。课程设置一定要有针对性,象模拟电路、数字电路、单片机技术、EDA技术、电路原理图与PCB设计、电子综合设计等课程一定要重点把握。一些针对性不强的课程如计算机辅助设计、集成电路设计可作为辅修或选修课程。
1.2课程学时
以“精简教学内容、压缩课堂教学学时,加强实践教学环节的有效性”为原则,合理分配课堂学时与实验学时的比例,对于与学生电子设计能力关系密切的课程需适当增加一些学时。如电子信息类专业方向课中的电子设计自动化、电子综合设计辅导等课程可适当提高实验学时数;专业核心课中的单片机原理及应用课程可按2:1.5设定理论学时与实验学时比(32学时+24学时)。
1.3集中实践教学环节
去消一些效果不好、由学生自主联系、分散实习的课程或减少学分,减少一些效果不好的课程设计、毕业设计学时或改为完成设计作品学分制。为了让学生拥有对一个电子产品从设计、开发到成品的全过程能力,除一般的实验、课程设计、毕业设计外,可重点开设电路图与PCB制作、C语言编程、单片机设计、电子设计等综合技能训练项目。
1.4形成系统教学
将大学生学科竞赛的培训与辅导教学内容纳入课程学分系统中,形成系统的教学计划,为提高学生电子设计创新能力及参加全国全省大学生电子设计竞赛奠定基础。
1.5学分的替代制度
建立学分免修、替代制度,将学生专利、学术论文、竞赛获奖等纳入学分免修、替代等制度中,促进学生参与创新研究的积极性。
2.教材改革与建设
要鼓励教师选用国内外优秀教材,鼓励教师编写有校本专业特色的教材,体现专业特色、行业特色和学校特色。对电子信息类专业来说,出版编写一些实用性强、有工程项目应用实例的实践教材是非常有必要的,如电子综合设计实例与辅导、电路原理图与PCB设计实例、单片机设计实例辅导等等。
3.课堂与实验教学改革
在课堂教学中要积极推动课程教学范式的根本性转变,在基础课程中可探索包班制、分级制、分层制、挂牌上课等基础课程综合改革,逐步实行教考分离。在学科基础课、专业课中实施任务驱动、基于问题、合作学习、案例教学等研究性教学方法,积极探索各种理论与实践互动的教学方式,培养学生的自学能力、研究能力、合作能力。对一些与电子设计能力培养关系密切的课程的课堂与实验教学可作以下一些偿试。
3.1将与计算机操作关系密切的如“单片机原理及应用”、“电路原理图与PCB设计”等理论课放在电子交互教室(机房)上课,在教学中将理论教学与上机实训内容交替进行,强化教学效果。
3.2探索慕课等网络助学平台教学方式。分清教师讲与学生学的内容,在网上可布置课外学生个人学习内容、探究式学习内容、拓展性学习内容,提高学生自主学习能力。一些选修课、方向课可借助网络课堂等形式开设。
3.3实验项目尽量与实际电子设计工程项目结合起来,真题真做,促进“教、学、做”相结合的“理论实际一体化”教学模式。
3.4实施教考分离,以机考替代纸质考试,或实施以设计作品为主的课程成绩评分制度,促进实践动手能力的提高。
4.实践环节的改革
通过对电子信息类大学生就业岗位能力要求的调研,合理制定学生的专业技能标准,明确职业技能考证要求,优化实践教学环节,提高实践学分,从基本素质、基础技能、专业技能、综合训练四个步骤及素质拓展、基础技能、专业技能、专业综合能力、综合实习和创新实践六个模块构建实践教学体系。对一些效果不好的课程设计报告、毕业设计论文学分评定制,可改成以课程设计实物作品、毕业设计实物作品、发表的科技论文、获得的知识产权(专利)证书、学科竞赛获奖证书等为主的成果学分评定制;一些分散的学生自主生产实习、毕业实习可改为教师带队制的集中实习;有条件的高校可建设校内电子焊接加工生产线,使之成为具备电子路线设计、加工、生产、测试全过程功能的电子设备校内生产实习基地。
5.课外学科竞赛教学
大学生学科竞赛是促进提高创新实践能力的重要载体,要建立一套与教学培养计划相辅助的学科竞赛教学体系,适当开设一些电子设计类知识的公选课、必修课,成立学生电子设计兴趣小组(社团),提供开放的活动场地,在教师指导下开展日常的电子设计活动,鼓励并辅导学生进行科技、知识产权申请等学术研究活动,活跃校园学术研究气氛,也为大学生电子设计竞赛打下基础。
6.职业证书考证教学
职业技能证书是为了适应用人单位工作的客观需求。在教学上一定要强化与职业考证相关的实践性教学环节。可将职业技能考证培训内容整合到相关教学课程及实验内容中,减少课外考证辅导的教学学时。建立校内电子工程师考证、电工考证、电子CAD考证点并设立网上辅导平台,开放考证训练的实训场地,提高电子工程师、板级工程师、电工等考证学生的持证率。
7.小结
(一)暑期赛前培训阶段经过中期培训以后,按照比赛要求让学生自愿组队。在队内,队员按负责单片机和EDA程序设计、硬件设计和报告撰写进行分工。指导教师根据我校在竞赛中擅长仪器仪表和通信两个方向,对学生进行系统电路设计培训。在培训的过程中着重培养学生检索资料的能力、系统设计能力、分析排除故障能力、设计报告撰写能力等。赛前培训每个题目一般安排8天左右时间,分资料查找、方案认证、单元电路设计、系统电路调试和测试这几个阶段。为了让学生适应比赛现场氛围,赛前半月进行模拟比赛演练,严格按照比赛时间和规则要求学生完成规定的任务。在竞赛组委会下达了竞赛所需仪器设备和器件后,准备好相关的仪器和器件,并让学生进行有针对性的准备。
(二)赛后工作在学生完成参赛作品测试后,召集指导老师和参赛学生召开专门会议,对本届比赛的作赛后总结,总结本次比赛题目涉及的知识点,完成项目时的不足之处,以及今后努力的方向。最后,并把所有训练时和竞赛的技术资料归档保存,传承给下一届的学生作为参考。
二、大学生电子设计竞赛促进了我校电子信息类专业课程体系和教学内容的改革
通过组织学生参加大学生电子设计竞赛,发现我校电子信息类学生存在理论基础较好而动手能力较差、参与意识较强而工程素养不足等现象。这说明现有的教学内容和课程体系急需改革,如:在平时实验课中,验证性实验多而自主设计的实验少,单科性实验多而综合性实验少,采用传统的方法多而应用最新的技术少。针对这些问题,我们对现有的电子信息类课程体系进行了一些调整和改革。
(一)理论和实践并重,不断完善课程体系和教学内容根据专业人才培养目标和大学生电子设计竞赛内容,我们对课程体系和教学内容进行了调整,调整主要内容有三个方面,第一,理顺各门课之间的衔接关系,做到教学内容知识宽但不重复。些外,为了让学生了解电子信息领域的新知识和新技术,我们在选修课中开设了《前沿技术讲座》课程,分别讲述各自研究方向的新知识、新技术和新应用。第二,在重视理论教学的同时,加强了实践教学。除了增加了实验学时和综合实验课程外,还在选修课中增加了《电子线路设计制作》、《电子系统综合设计》等两门综合设计性选修课,在实习环节增加了《综合设计》实践环节,让学生有更多的时间参与实践,提高了他们的实践动手能力和工程应用能力。第三,由于可编程器件的不断发展和应用,对电子信息类的程序设计能力提出了更高的要求。在课程体系中,我们增加《数据结构》等程序设计类课程,以加强对学生程序设计能力的培养。
(二)实践教学体系改革根据大学生电子竞赛对学生实践能力、创新能力的要求。通过研究与探索,我们优化了实践教学体系,按照学生认识———训练———创新能力形成规律,整合实践教学内容,构建由专业认知、专业技能训练、课程实验、开放式实验、课程设计、电子系统综合设计、中期实验、毕业实习、毕业设计、科技竞赛组成的实践教学体系,实践教学的比例占总学时的27%左右。实践教学体系整合课程实验内容,按照基本实验、设计性实验、综合性实验创新性实验四个层次设计实验内容。在实验教学内容设计方面,对于基础性和设计性实验,我们规定了必做内容和选做内容;对综合性和创新性实验,我规定了系统设计的基本要求和扩展要求。这样,对学生即达到某一实验目的的共性训练,又实现了对学生的个性化培养。
(三)不断丰富教学方法和教学手段,提高了教学的质量和效率除了采用传统的板书和多媒体技术教学手段之外,我们尽可能将各种EDA仿真软件应用到理论教学和实验教学中。让学生很直观地认识到各种理论知识在实际中的应用及应用效果。在实验教学中,对于安装电路和焊接电路等一些技能性工作,我们要求学生在课外学时完成。采用这些教学方法和手段,不仅提高了教学质量和效率,而且节约实验成本和实验室的有效利用率。
三、电子设计竞赛促进了创新实验室的建设
大学生电子设计竞赛对实验仪器的功能、性能、类型及实验室的管理模式提出了更高的要求,原来实验室常规实验教学仪器和管理模式不能满足大学生电子设计竞赛、工程应用型人才以及创新型人才培养的要求。为了给学生创新型的实验项目和教师的科研创造一个良好的平台,我们建成了电子创新实验室。实验室建设以建设先进、实用、开放的现代化实验室为目标,建成了7个实验平台:高频电路实验平台、EDA实验平台、单片机实验平台、电子测量、综合电路实验平台、DSP实验平台和通信工程实验平台。电子创新实验室能满足综合课程设计、学生毕业设计、电子设计竞赛、教师科研和创新实践活动的需要。电子创新实验室以开放性建设模式为基础建立了较为完善的开放制度,为最大限度地发挥实验室的效能,除实验教学所安排的时间段外,其他时间段面向所有学生开放,这种管理方式,保障了多元化实践教学模式的正常运行。
四、大学生电子设计竞赛促进师资队伍的建设
大学生电子设计竞赛题目有类型较多,涉及的知识几乎涵盖到电子信息类专业的专业必修课和专业选修课的所有知识。在指导大学生电子设计竞赛的过程中,教师会接触到各种各样的知识和技术,在指导竞赛过程中,教师和教师、教师和学生之间的交流会更加拓宽教师的学术和专业视野,每一届比赛结束之后留下的技术资料更是教师最宝贵的资料。经过历届指导,教师在参与实践的过程中,不断积累经验,吸收前沿知识和技术。这不仅对他们提高教学水平有很大帮助,而且也会慢慢找到自己的研究方向,并充分运用以往的研究经验,形成清晰的学术观念,逐渐地提高自己的科研能力。因此,竞赛的指导过程也是中青年教师提高教学能力和增强科研能力的过程。
五、结语
模拟电子技术是一门技术性和实践性很强的课程,尤其在实践过程中,有很多因素影响实验结果,比如噪声、接地方式、强弱电隔离等,而这些因素往往是无法统一定量分析的,对于初学者来说就会觉得模电太难掌握,往往一个实验花很长时间都解决不了问题。如果把模拟电子技术作为第二课堂电子设计的第1门课,绝大多数同学都会因为模电琢磨不定,实验做不出来,结果丧失信心,无法坚持学习。而单片机则相对较简单,实践也容易出效果,把单片机作为第1门课,学生会在看到实验结果时获得成就感,从而建立信心增强对电子设计的兴趣。学完单片机然后再开始学习模电,有了之前建立的信心以及一些实践的方法,学生就有勇气面对困难,坚持不懈。学习完前面提到的两门基础课程的理论和实践之后,要把模电和单片机结合起来,安排两个培训项目:(1)语音采集与回放系统;(2)简易数控电源设计。通过这两个项目的培训,可以建立系统的概念,掌握一个完整项目的系统设计方法。考虑到电子设计不同项目对微控制器的不同要求,后续课程再安排FPGA相关课程及实验项目。前面各阶段培训之后,学生已经具备基本的电子设计的专业能力,之后的培训课程安排就必须要进一步提高学生的设计能力,力求把每一个电子设计的作品做到高指标、高精度。因此我们挑选一些难度较大,指标较高的电子设计题作为后一阶段的强训课程内容。第二课堂电子设计课程设置必须遵循由简到难、由局部到整体、由粗到精的原则。
二、第二课堂培训方法研究
第二课堂课程设置好之后,还必须注重培训方法。由于学生是刚开始接触电子设计,对很多东西都不懂,碰到问题也不知如何去解决,再加上刚开始跟学长们也不是很熟,也没怎么交流,导致在最开始的几个星期里会像个无头苍蝇到处乱撞,基本上拿到一个问题都不会自己独立地去思考,更不用说形成自己的方案甚至去实施自己的方案了。那么培训时,老师必须采取科学的方法,引导学生分析问题,解决问题。电子设计的培训基地为学生提供了很好的实践环境和实验条件,为了确保每一课程项目的培训都能提高学生的专业能力,一定要有合适的培训方法。电子设计重实践,但培训时一定要注意实践必须以理论为指导,引导学生从理论入手,通过实践验证理论设计是否正确,实践中遇到问题时又要上升到理论,补充理论知识,最后解决问题。培训过程中,切忌全程灌输,要启发学生独立思考,培养学生的自学能力,这样学生才能在提高专业能力的同时又具备一定的创新能力。下面以模电的实践培训为例,探讨第二课堂的培训方法。学生刚开始对模电的认识还是比较模糊。用分立元件实现10W的低频功率放大器,经过这个项目的培训后,学生的动手能力可以大幅提高,而且能建立对模电的具体认识。但这个项目难度也是很大的,培训时既要培养学生的自学能力和独立解决问题的能力,又要在适当的时候帮助学生找到解决问题的方法,以免学生长时间解决不了问题时丧失信心。根据题目要求,将5mV信号放大为10w×8Ω姨=8.94V,电压放大倍数为1788倍,单级放大电路不能满足要求,必须采用多级放大电路。因此,本次设计要用到差分放大电路,集电极输出的共射放大电路和乙类功率放大电路。培训时,首先要求学生自己通过《模拟电子技术》课本理解这三种电路的基本原理,包括放大电路的静态分析与动态分析。当学生具备理论基础后,指导学生确定直流电源电压及进行器件选型,各级三极管的型号根据UCEO,ICM和PCM三个参数确定。三极管型号确定后,学生就可以结合电路指标和三极管的放大系数确定各级静态工作点及动态范围,最终独立设计出完整的低频功率放大器电路图。此时的电路设计还完全停留在理论设计,由于学生理论水平有限,设计出的电路多少都存在问题,不过经过后面的调试后,电路会逐步得到改善,所以老师不必在这个阶段指出问题,要培养学生独立发现问题并且解决问题的能力。接下来,要求学生按自己设计的电路先焊接输入级差分放大电路,调试好后再焊接调试中间放大的共射放大电路。当这两级电路联调时,大部分同学会发现电压放大倍数比两级单独设计的放大倍数的乘积要小得多,但每级单调时又与理论设计符合。出现这个问题后,学生往往无法找到真正原因,自然也无法把问题解决。其实问题在于学生对多级放大电路的放大倍数计算没有理解清楚,他们只知道整体放大倍数等于各级放大倍数的成绩,而这里各级放大倍数已经不是每级独立的放大倍数了,还要考虑前后级输入输出电阻对各级放大倍数的影响,所以这时要提醒学生查阅多级放大电路的放大倍数的计算方法。理解了这一点后,学生就知道了问题所在,进而找到办法,通过增加射级跟随电路把两级电路隔离,就解决了这个问题。经过一段时间的培训,学生基本上可以简单地去分析一些问题了,尽管分析得还不是很全面,但至少不会像最开始进实验室的那种碰到问题无从下手的问题了。拿到题目,首先就是将题目进行仔细的分析,将题目要求做的系统分成若干个小的模块,再逐个完成。在完成各个小模块的同时,学生会碰到很多之前还没有考虑到的一些细节,由此可能会产生一些问题,这时就需要去网上找相关的资料来解决这些问题。最后每个模块完成后,需要将它们结合在一起形成一个系统来完成想要完成的功能,在此过程中又会碰到两个模块之间相互影响、参数不匹配等问题,这又需要我们去解决匹配与相互影响的问题,在解决这些问题的同时学生的能力也得到了提高。在培训时,要求学生在规定时间内完成规定的题目,在做的过程中会出现各种意想不到的情况,所以必须在尽可能短的时间内找出问题和解决问题。不懂的知识可以去学习,硬件、软件调不出来,只要有耐心,认真分析总能找出原因,从而找到解决问题的方法。出现问题时应保持冷静、沉着,不应急躁,急躁也不能解决问题,说不定还会造成更严重的问题。这在一定的程度上使得学生的应变能力得到提高。其次,是团队精神的培养。在做项目时非常需要团队精神,三个人必须互相信任、互相配合、分工合作,只有这样才能在最短的时间内完成项目。在顺境时小组成员要相互提醒保持冷静,逆境时要相互鼓励共度难关,出现问题时不能相互埋怨一个实验能否顺利地做成功,取决于每一个小组成员之间的相互沟通,比如,做硬件的告诉写软件同学的思路,以及硬件上面可能存在的一些问题,是否在软件上面可以得到弥补,如果可以,就让软件去弥补弥补。如果软件弥补不了的,就去解决硬件上面的问题,争取让软件和硬件相辅相成。大家都减轻负担。同时也应该充分认清楚自己小组之间的强项,比如,小组在软件上面存在着一些不足,那么做硬件的就尽量去为软件的减轻负担,让实验能够顺利地进行。或者当软件比较简单的时候,负责软件的同学就告诉在软件上面哪些地方可以弥补硬件上面的不足,这样做到软硬结合。随着所做项目的增多,经验积累增多,后面所做的项目也越来越难,每个项目给的时间也越来越紧,要想在规定的时间内完成任务,就不能像之前那样拖拖拉拉,而且单凭个人能力是无法做到的,这时学生开始真正意义上的分工合作。最开始同学们本打算自己都尽快地完成自己的那一部分,然后争取提前两天完成每个项目,然后每个组员再将自己负责的那一部分讲给小组其他成员听,以及在这过程中应该避免什么问题,让小组其他成员在此基础上加以理解并消化,争取让每个小组成员都尽可能多地学到东西。但在实际中,或许是题目太难,又或者是配合得不够好,总是在每个项目快要截止的那天才能做出来,甚至有的项目在超过截止日期之后还没做出来,又由于时间紧迫,所以每个项目做完之后也没什么时间进行小组内部交流,小组内部成员学到的东西都有一定的局限性,这也预示着在接下来的日子里还有更多的东西要学,丝毫不能有半点松懈。
三、结语
目前在新功能或加强功能的某些趋势是增加更复杂的电子元器件,以便提高品牌声誉和竞争差异性,同时让消费者更安全舒适。例如复合动力电动车就像把iPod®连接到汽车娱乐系统一样,现已成为一种流行时尚。消费者还把手机与整合型免持听筒装置之间的蓝牙连结视为标准配备。
复杂功能
这些特色仅是冰山一角,其它精心设计的复杂功能虽不会被乘客看到或摸到,却会影响他们的行车经验,这些功能也逐渐导入汽车设计。感应照明系统、多轴调整座椅、智能型天候控制系统、防撞系统和动力巡航控制在21世纪汽车市场变得格外重要。消费者甚至期望车商提供高质量的仪表板功能。要将这些先进功能导入汽车系统往往需要付出代价。
汽车电子设计人员的一项挑战是迅速推出新的电子元器件,提高乘客的舒适性、安全保护和其它加强功能。设计人员必须缩短整体的设计与认证时间和增强现有系统功能,并且不能影响日益严格的质量与可靠性要求和成本目标。为了克服这些挑战,汽车电子设计人员需要集成度更高的解决方案以便提高系统的功能密度。混合信号元器件的高功能集成就是很有吸引力的一项替代方案。
捕捉、运算和通讯
几乎所有的嵌入式汽车电子系统都必须执行捕捉、运算和通讯等三种功能。“捕捉”是从实际世界取得信息,再将它转为数字形式。这可能是车胎监控系统的压力传感器所传来的模拟电压,或是碰撞侦测感应器I/O接脚的上升沿波形,这个感应器可能会连接到安全气囊的触发系统。“运算”是指在应用环境下处理数字信息的能力,例如安全气囊控制器可能在极短时间内就决定不启动安全气囊,因为它发现座位上有小孩。“通讯”是指将处理结果传送给其它需要该信息的系统,譬如启动指示灯就是很简单的例子。其它复杂功能可能会通过网络总线把排气系统的一氧化碳含量告知引擎管理计算机,以便提高燃油的氧气混合比例。解决方案的有效性最终将由系统执行这三种功能的程度决定。
新设计挑战
油箱感测是一个很好例子,说明汽车电子设计人员所须面对的挑战。仅在几年前,油量传感器还是一个相当直接的设计问题。它包含一个简单的浮筒装置,上面有扫描式碳刷接触着电阻性表面,它会使得模拟输出电压正比于油箱的剩余油量。但对今日汽车而言,通常必须等到平台设计快结束时才会开始油箱设计,而且多半要利用任何尚未使用的空间。这可能使得油箱的形状怪异,容量也不再与液面高低成正比,这会让浮筒系统的设计变得很复杂。更重要的是,替代燃料的出现和燃料衍生物让油箱的燃料成份变得很重要。举例来说,汽油与乙醇燃料的比例会影响点火、燃烧时间和废气排放等引擎动力特性。厂商现已认为新一代油箱传感器必须能决定燃油成份,同时将这项信息提供给汽车的其它电子控制系统。这使得过去被认为很简单的感测设计现已变为一种复杂的分析控制挑战。
值得注意的是,几乎车内的所有系统都在扩充功能。主动式露点(dew-point)控制器正在取代挡风玻璃除雾功能,它可以避免或排除水滴凝结所需的条件。雨水感应雨刷系统则会把马达控制和雨水感应功能整合为一套系统。下一代防夹车窗与天窗的关闭则是这些安全系统的微电子元器件所需整合的另一代表性应用。
第一代防夹技术
第一代防夹设计通常包含一套由电动马达驱动的机械驱动系统。马达电流由一颗控制器监测,然后与代表失速状态(stallcondition,亦即马达转动受阻)的固定临界值比较;只要达到该临界值,车窗方向就会从上升反转为下降。这套系统如图1所示。
图1:第一代防夹车窗升降系统的控制图
第一代设计有几项缺点。首先是要开发一套方法分辨马达启动和车窗受阻时的马达失速电流(图2和3)。为了达到这项要求,比较电路中增加一段固定延迟时间,确保它只在马达转动后才开始比较失速电流临界值,只不过这种做法有时无法为半开的车窗提供防夹保护。举例来说,如果车窗的起始位置仅距顶端10毫米,那么在临界定时器的计时结束前,车窗很可能早已撞到顶端的挡板(hard-stop)。
图2:关闭车窗时的电流变化
图3:关闭车窗遇到阻碍时的电流变化
第二个缺点是机械系统的参数会随着时间改变,这会影响马达的工作负载,使得防夹临界值变大或变小。
最后,这些系统由于使用固定临界值,所以无法适应行车环境的改变。车窗密封条的热膨胀效应会让温度变化对工作负载产生很大影响。汽车静止时关闭天窗所需的力量与行驶中车辆有很大不同,在平滑路面升起车窗所需的力量也不同于车辆在石头路上行驶时。在这两种情形中,无法补偿这些变动的状况都会影响安全或造成车窗无法正常操作。
设计人员过去是以不同方式应付这三项重要挑战。在有些情形下,他们会增加更多的传感器或使用更精确的控制材料与元器件来减轻这些问题,但这些方法都会增加设计的成本与复杂性。这使他们日益需要一套低成本的防夹功能设计来克服这些缺点。
新的设计解决方案
如图4所示,一颗包含高速中央处理单元(CPU)和高效能模拟数字转换器(亦即带宽大于180MSPS和分辨率超过12位)的混合信号微控制器是此问题的最佳解决方案。
图4:采用混合信号微控制器的防夹系统
这种做法让设计人员利用一颗微控制器同时执行马达的通讯功能和监控马达电流。通讯噪声可由芯片内建的模拟数字转换器直接在马达电源电路的电流传感器(亦即分流电阻)上侦测。这种方法能更精确分辨马达处于转动或失速状态,不仅比较器电路不需再增加一段固定延迟时间,就算车窗已经半开也可提供完整的防夹功能。
如图5所示,系统会根据历史数据和参数计算结果设定可变的马达电流临界值,以便动态响应马达负载变动和将系统扭力限制在适当范围,同时将长期因素(例如马达磨损和密封材料老化)和短期因素(例如环境、湿度、温度和振动)都列入考虑。另外,系统还能与其它的电子控制装置(ECU)交换信息,把外界温度和车速等信息当成加权输入来决定适当的临界值(参考图6)。利用其它系统不仅会提高整体系统效能,还能避免在车上重复安装传感器的额外成本。
图5:使用可变临界值后的车窗关闭过程电流变化
图6:存储在内存表格的环境参数与历史数据,它们可用来决定临界值
论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
中国-2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
因为电子设计自动化的实践性与技能性,使得电子设计自动化需要人们真正去动手完成,而不是单纯的只靠理论就能学好的,它不像文学,管理等的学科只要将课本上和老师讲的知识掌握了就算是学会了这门学科[2]。电子设计自动化是一门纯理科性质的学科,它需要在实践中发现问题和学习知识。所以,许多高校专门为这门学科设立了实验课程,在实验课上学生可以使用实验中的程序和软件自己设计电路,自己完善设计作品。电子设计自动化需要用到计算机和许多高科技的东西,这些东西的价格十分昂贵,一些仪器也需要很多的钱才能购买得起。所以在建立电子自动化实验系统后,要对其进行充分的开发和利用,设计一些快捷有效的途径,来减少在使用过程中对材料的使用次数,这样就能节省一些资金。电子设计自动化实验系统发挥的作用是非常强大的,它不仅让人民在其中学到该有的知识,还可以对一些电路进行检验,检验其是否合格与有效,正是因为该系统所含有的高技能和高有用性,让电子设计自动化实验系统的建立充满难题,只有真正有技术的才能将该系统进行开发和建立。许多高校在该课程上的教学能力以及电子工程师本人的能力,最重要的一个衡量标准就是是否对电子设计自动化实验系统进行了开发和利用,其使用系统是否有先进的设备和软件,包括其系统的硬件和软件等[3]。电子设计自动化在很多领域都有其运用,因为它可是实现自动化,并且含有高的稳定性,甚至可以完成人类亲手无法完成的工作,这样就节约很多的劳动力,也降低了作业的危险性。对该系统进行开发,就可以更多的完成一些其他高危险率和高劳动量的工作。在这个以科技进步为主的世界,更多的对相关项目进行创新和开发,才能让国家的实力有明显的提升。
2电子设计自动化实验系统的主要内容和开发
2.1电子设计自动化技术内容
电子设计自动化实验系统在电子设计上的作用是无可比拟的,它的用途体现在多个方面。该系统的开发是让其往更加全面具体,高效快速的方面发展。电子设计自动化实验系统可以运用于电子设计自动化教学及一些科学实验的项目开发。电子设计自动化通过从计算机内部进行设计,从界面上进行表现的一种工具,糅合了计算机编程,计算机图形学,数学物理,以及人工智能等各种基础计算机知识和高科技技术等的精华,将这些结合在一起形成了一个新兴的高智能的软件工具。它已经被广泛应用电子的各个方面,如于通信系统的开发,集成电路的版图设计,电子电路的设计,印刷电路板的设计和可编程器件的编程等。所以,不难看出,电子设计自动化技术一般包括软件设计工具,硬件描述语言,实验开发系统和可编程逻辑器件。
2.2电子设计自动化实验系统环境的建立和开发原则
对于高校来说,电子设计自动化实验系统的建立与开发,需要遵循一些原则和注意事项,才能让该系统发挥其所有作用。首先,需要建设一个一流的系统环境,要有可以过关的硬件和软件设置,拥有最先进的计算机技术和有能力的指导,才能满足学生的所有需求。有的电子设计自动化实验系统的建立没有先进的技术,也没有正确的指导,使得使用的人们无法正常完成自己的实验,白白浪费了很多的资源和材料。其次,对于建设和开发需要使用到的设备和仪器必须有严格的质量把关,那些由质量问题的仪器要坚决更换和不使用,这样才能保证在以后的使用中不会因为仪器和设备的问题使项目和实验功亏一篑,或是让实验结果出现误差及延误。同时,还要借鉴先进的经验,去那些建立得好的高校和试验站取经,交流经验,或是去国外引进新的技术和开发软件,这样会使该系统在建立中少走一些弯路。最后,最重要的是要进行自我开发和创新,鼓励学生和老师对该系统的开发,设计出更好的技术和软件,才能促进科技的发展。在进行试验和项目时,要注意勤俭节约,不要浪费,对于那些不用的可以试着去改装,让其变得有用。在电子设计自动化实验系统建好后,可以开放给所有感兴趣的学生进行实验,老师在一旁进行指导,好的环境氛围对于学生的学习起着至关重要的作用。这些原则的遵守可以让电子设计自动化实验系统的建立更加顺利。
2.3电子设计自动化实验系统的硬件开发设计举例
电子设计自动化实验开发系统硬件开发也是一个炙手可热的科技上的创新,一个好的的硬件对于该实验系统的安全性和运行性有着不可替代的作用,硬件系统包括基本的计算机和其他器件等。例如现在较为运用广泛的器件是FPGA/CPLD器件,它可以提供计算机在进行电路设计时有一个具体的编程环境,FPGA/CPLD器件的组成较为复杂,包括很多不同功能的模块和电路。对于该系统的硬件在引进其他先进的设备的同时,也可以借鉴他人的先进技术,改革创新,研究属于自己硬件。
2.4电子设计自动化实验系统的软件开发
该系统的软件主要是指可编程逻辑器件,用于对电路的编程和自动化的实现,对于该软件的开发有很多的技术软件可以使用。如现在比较流行的是FPGAAExpressh等用于开发芯片的软件,这种软件可以实现多种功能,它的逻辑综合与布线能力很强,在电路设计时,电路线路在计算机上的图线非常清晰和颜色鲜明,同时它可以自动储存及方便逻辑仿真功能。一些公司根据该系统原则与使用条件,发明了更加先进的开发软件,为开发提供的无限的可能和便利。
3结语
EDA技术的提出给整个电子设计行业带来了巨大的冲击,除了为行业的发展提供了技术和标准的依靠,更成为电子设计的巨大潮流。当前世界电子设计发达的国家和地区对于EDA技术的应用越来越普遍,EDA技术的应用方式和领域正得到不断地开发和扩展,在电子设计行业方兴未艾的我国更应该将EDA技术作为一个突破口,通过对EDA技术的应用研究和功能拓展来提升电子设计的水平和质量,使电子设计工作找到更为系统和科学的技术体系支撑,在普及和推广EDA技术的基础上,实现电子设计向更深的层次和更广的范围发展。
2EDA技术的优势
2.1EDA技术的应用范围广
当前电子设计中比较流行的编程方式是无线编程和在线编程,EDA技术可以很好地适应电子设计发展的潮流,实现无障碍编程,同时也会使编程具有更高的保密性。
2.2EDA技术的可靠性高
EDA技术可以有效克服电子设计中复位障碍和跑飞缺陷,并可以通过集成和压缩将电子产品的各系统集成在同一个芯片之中,便于在电子设计中进行管理,有利于实现电子设计中对风险的有效控制,大大提升了电子设计的可靠性。
2.3EDA技术的普适性好
EDA技术可以在电子设计的升级和创新环节中得到有效应用,并能发挥出EDA技术独有的容量大、速度快、效率高的特点,这对于设计通信类电子产品来讲无疑是具有根本性的优势。
2.4EDA技术的效率高
EDA技术可以实现多任务并行,通过多种模块的功能化EDA技术可以加快电子设计中速度和效率的提升,实现了对传统电子设计的超越,达到了电子设计工作对信息化和市场化的适应。
3EDA技术的流程
3.1EDA技术的源程序
EDA技术通过EDA工具对需要编辑的图形或文本加以编译,形成规范的VHDL格式文件,这有利于逻辑综合过程之前对编辑的控制,在形成源程序的同时将其送入到仿真器中进行处理,一般检验图形或文字编辑的错漏。
3.2EDA技术的逻辑综合
通过综合器把电路设计的高级语言描绘转化成为低级的语言描绘,该过程就是逻辑综合。在进行逻辑综合之后能够将VHDL网表文件送到仿真器中进行仿真操作,其结果与功能基本保持一致。
3.3EDA技术的目标器件
逻辑适配是指对生成的网表文件针对某个具体的目标器件进行映射操作。这个过程包括器件配置、布线操作等,在指定的目标器件中进行配置,产生下载文件,之后可以进行时序仿真操作。VHDL仿真器在运行的过程中已经对EDA器件的属性特征进行了全面充分的考虑,因此能够保证时序结果的精确性。
4EDA技术的应用
本研究以EDA技术在8255A芯片的设计工作为例,来阐述EDA技术应用的要点。
4.18255A端口及构造体说明
该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚,定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚,其端口是相互对应的在芯片端口的构造体内部,都是通过EDA技术的bus-in和bus-out总线来实现。
4.2构造体进程
构造体进程主要包括如下两个:一是,读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时,从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。二是,写进程工作就是在片选信号和写信号有效时,将总线上的数据信息写入到bus-out总线上,便于以后对使用方式的判别。在这两项进程中需要EDA技术作为系统支撑。
5结语
论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
中国-2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
电子设计竞赛要求学生对电路设计、低频、高频、数字电路、单片机控制、通信、电源设计、PCB板制作等知识要熟练掌握,目前电子类实验教学的现状为[1-3]:(1)电子信息类课程设置不够合理。我校参赛学生大多是二、三年级学生,他们中有一些专业课程开设滞后,学生专业知识缺乏,不少学生不能根据竞赛题意准确、合理地设计方案。(2)实验教学内容长期不变,业界流行的设计软件、产品跟现有的教学内容部分脱节。(3)将理论知识应用于实际的能力较差。部分同学不能运用所学知识分析问题、解决问题,不能运用理论知识对系统电路进行周密分析,在系统联调中出现问题很难准确地判断故障点,不能独立解决问题。(4)部分学生动手能力、实践技能不扎实。在组装连接电路时,布局不太规范,电路走线随意,考虑问题不全面。有些学生对仪器使用、焊接等操作不太熟练。(5)综合能力较差。不会写设计报告,对单元电路论证缺少系统分析,对系统电路论证缺乏逻辑性。报告格式、文档编辑不规范。
2.电子类实验教学改革方案
电子设计竞赛不仅能够反映学生综合能力,也基本反映出一个学校的教学水平,特别是实践教学水平。针对竞赛中暴露的课程设置、实践内容、综合能力等方面的问题,我们应对电子类实践课程体系、教学内容与教学模式进行改革与探索。
2.1电子类课程体系和教学内容改革方案大学生电子设计竞赛试题的内容涉及电子、通信、传感与测试、控制和计算机科学等学科类课程。对这类专业电子信息类课程应分为5个模块开设:(1)电子信息类公共基础课程模块公共基础模块包括电子技术与计算机技术基础课程,其中电子技术部分课程主要有:电路、模拟电子技术、数字电子技术;计算机部分课程主要有:C语言、微机原理、单片机原理等;通过加强这些课程的教学,为学生以后相关专业课程的学习奠定了坚实的电子技术和计算机软硬件技术知识基础,也是学生参加电子设计竞赛所必备的基础知识。该部分课程的学习应从第一、第二、第三学期开设。(2)现代电子技术课程模块电子技术的快速发展主要体现器件的不断更新,其中经历了从电子管到半导体晶体管、从晶体管到集成电路及超大规模集成电路、从线路连接关系固定的常规集成电路到连接关系可变可编程逻辑器件等几个阶段。我们应将可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言和ARM控制器等课程构成现代电子技术课程模块。该部分课程的学习应从第三、第四学期开设。(3)无线通信技术类课程模块无线通信类题目基本每届赛题中都有,也是IT界所必备的知识。该课程模块主要包括信号与系统、高频电子线路、通信原理等课程;该课程应从第三、第四、第五学期开设。(4)测控技术类课程模块测控技术类课程模块主要包括传感器及检测技术。自动控制原理、计算机控制等课程。该课程应从第三、第四、第五学期开设。(5)电子电路仿真软件课程模块目前电子技术发展迅速,要借助先进的虚拟仿真软件对设计的电路先期进行电路仿真,将对电路设计方案起到了至关重要的作用;该课程模块主要有:CandencePCB制作软件、Proteus、Multisim、TINA、Labview及电源设计软件等。
2.2教学模式改革方案要想在短期内完成上述课程的讲授和实践部分,我们必须要从学生选拔、教师选拔、学生学分认定、教学内容变革、教师工作量考核、学生管理等各个方面进行一整套完整的改革方案,让选拔出的学生要有很好的绩点,教师要有较高的教学业绩点,同时学生正真从竞赛准备中能力得到提高,将来就业社会认可度高。要充分发挥大学生科技创新基地、校企共建联合实验室等平台作用,为创新性人才培养提供坚实的基础。
3.结束语
《电子设计自动化(EDA)》是应用电子技术、汽车电子技术等专业的专业核心能力课程,也是电气自动化技术等专业的专业拓展能力课程,在通信工程、自动控制系统和机电一体化等领域占有举足轻重的地位。课程内容分为三个模块,即:电子CAD技术(Protel电子电路原理图与PCB设计)、电子电路仿真技术(EWB、Multisim仿真调试与分析)和EDA综合应用开发技术。课程本身既是一门综合应用专业课程,对前面所学的电子电路进行电路绘图、制版、测试、仿真等综合内容,同时又学习电子电路的设计、仿真及开发方法,跟踪现代电子技术的发展、应用潮流与趋势,为后续课程的学习及毕业后能迅速适应专业工作需要打下坚实的技术基础,起着承前启后的重要枢纽作用。课程的学习,选择恰当的软件系统至关重要。一般要求所选择的软件系统是国际主流应用系列,具有强大的功能与兼容性,还应该较为简单易学,操作简便,符合高职高专人才培养目标的要求。本着“必需、够用”的原则,选择了澳大利亚Altium公司的ProtelDXP和美国NI公司的Multisim12这两款业界公认的优秀的EDA软件,内容难易适度,符合人才培养目标,对学生学习、掌握电子设计自动化相关技能是切合实际和行之有效的。
二、教学改革与建设
教学改革与建设在课程教学改革与建设中,深刻领会教育部[2012]4号、教职成[2011]12号等文件精神,借鉴吸收兄弟院校的优秀成果和宝贵经验,引入校企合作的开发机制,着力构建基于工作过程的课程改革模式。
(一)基于企业应用需要,架构课程核心。通过企业调研、挂职顶岗等形式,针对电子类专业毕业生从事的岗位群(包括电子产品装接技师、调试维修技师、检验服务技师和电子设计工程师等)进行深层调研分析,确定了岗位群对职业能力的要求。同时,以山东半岛制造业基地为背景,以黄河三角洲地区引进发展急需人才项目为载体,大力加强与山东五洲电气有限公司、潍坊华彤电气有限责任公司等校外实训基地的交流与合作,校企双方共同探讨以职业能力培养为导向开展课程改革的新模式,架构了《电子设计自动化(EDA)》的课程核心。
(二)基于典型工作过程,设计课程结构。近年来,德国基于工作过程的职业教育课程开发方法代表着世界职业教育课程发展的方向,比较成功地解决了职业教育课程改革中的难题。其参照系是工作过程,但并非所有的、原生态的工作过程,而是从职业群中归纳整合出的典型的职业工作过程。根据工作岗位与工作任务的调研结果,进行归纳汇总,得到了电子电路原理图设计、电子电路PCB设计、电子电路仿真调试、EDA综合应用等分解工作任务,将相互关联的任务归类,得到了《电子设计自动化(EDA)》的具体行动领域。实际教学过程中采取由易而难、循序渐进的方式,将单管放大电路、射极跟随器等基本电路,单片机最小系统等中等集成电路,智能手机拆解电路等实际复杂电路逐层展开,层层融入课程结构,收到了非常好的效果。
(三)基于企业发展前沿,提升教学标准。鼓励学生考取职业资格证书,以便有能力在激烈的市场竞争中搏风击浪。在继续开展维修电工职业技能鉴定的同时,也在尝试将电子制图员、助理电子设计师等职业标准和电子设计自动化新器件、新技术、新工艺等融入课程内容,全面提升教学标准,以满足企业需要,实现与岗位零距离对接。将PCB设计软件由旧的Protel99SE升级为更为完备的ProtelDXP,将电子仿真软件由旧的EWB5.12升级为功能更强的Multisim12。在教学过程中,将深圳华为技术有限公司等知名电信电子公司的设计规范标准介绍给学生,既开阔了学生的眼界,同时又激发了学生的学习兴趣和热情。
三、教材选用与处理
根据最新的教学大纲,选用教育部高职高专规划教材,以提高学生的动手及工程实践能力为目标,以电子技术基础为背景,以计算机为工具,全面培养学生的工作和实践能力。根据需要,把教材内容分为两大部分:第一部分是电子电路原理图与PCB设计,包括设计的一般方法、元件库与封装库的编辑、手工布局与手工布线、自动布局与布线等内容;第二部分是电子电路仿真,包括仿真软件的基本操作、分析方法及实际应用等内容。在此基础上,又将两者有机融合,单独开辟了EDA综合应用这一环节作为第三部分。另外,结合现代信息技术,突出实用性、时代性,以自主、设计和创新为重点,强调学生的综合素质教育,培养学生初步的科研和产品开发能力,选拔优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛、山东省职业院校技能竞赛及机电产品创新设计竞赛等活动,“走出去———以赛带练”不失为一条培养高素质人才的好路子。
四、教学方法与手段
借鉴行动导向教学法的先进理念,注重实践活动,充分调动学生学习的主动性、积极性。在教学方法上,不拘泥形式,而是根据学生的个性特征及教学的实际需要,综合设计,推陈出新,以达到教学的目的。如在电子电路分析方法的选择上,采用头脑风暴法,让学生各抒己见,充分调动其学习兴趣;在PCB板的设计中,采用角色扮演法,根据设计流程让学生在规范确定、PCB规划、封装选择、布局布线、DRC检测等环节担任不同角色,合理分工,提高其工作责任心和学习效率,让学生在学习过程发现问题、思考问题、解决问题,变被动学习为主动学习。在教学手段上,综合应用现代教学技术,充分利用电子课件等多种电子资源进行多媒体教学。课件内容形式多样,充分发挥多媒体的特点,把文字、图像、声音、动画及视频等信息进行有机结合,使得讲授更加生动,演示更加直观,上机练习更加充分,辅导答疑更加全面。
五、教学过程与评价
在教学过程中,努力营造活跃开放的课堂氛围,引导学生积极主动思考。鼓励学生提问,因为每一个疑问都是智慧火花的碰撞,每一个疑问的解决都是能力升华的结晶。以积极心态去引导,对提出问题的学生加以表扬,给予平日成绩加分的奖励。在“传道、授业、解惑”的过程中,老师起了一个传帮带的作用,与学生拉近了距离,是学生学习上的良师,更是生活中的益友。谦逊的态度使人受用终生,在老师的平易近人面前,学生也学会了彬彬有礼,这便是一个和谐的教学氛围。在授课过程中,还坚持一个理念,即高职教育培养出来的学生不是只会干活的流水线机器,而是有思想、有内涵的高素质人才。教师要教给学生的,理论知识固然重要,做人的道理亦不可或缺。《电子设计自动化(EDA)》作为一门发展潜力巨大的优秀课程,教学考核与评价体系也应该先进实用,首先要与我国高等职业教育要求的通用能力相关联;其次要与对应职业领域的国家职业标准相关联。为此,初步探索了基于能力评价的学生考评系统,使之与基于工作过程的课程内容改革相配套,具体包括作业完成情况、基本能力展示、实践操作技能、工作与职业操守、学习态度、团队合作精神等考核内容。作为一门实践性很强的专业课,在大力强化技能训练的同时,并不忽略理论的重要性。重理论、轻实践只是纸上谈兵:而重实践、轻理论则是匹夫之勇;只有理论与实践相统一,那才是王者之道。现代教育培养的学生不是一个个操作工人,而是具有深厚理论功底的能工巧匠。
六、结语
EDA技术是机械电子工程设计当中重要的技术,其主要载体可以进行大规模编程的逻辑器件,在编程过程当中,使用的表达方式是硬件描述语言。EDA技术在应用的过程中要使用计算机、编程逻辑器件等科技工具,应用的最终目标是对特定的目标新平进行适配编译和逻辑映射,形成电子系统或是成为专用集成芯片。EDA技术是在电子电路技术之上发展起来的,EDA技术要编译器、综合器、下载器、适配器等部件共同构成。其中,综合器能够对设计者的设计文件进行转换,使其成为系统内门级电路描述。适配器可以生产最终的下载文件,并安排到制定的器件中。EDA技术是机械电子工程设计中的核心技术,EDA技术使用的HDL语言可以公开利用,其描述范围广泛,可以机械电子工程设计带来诸多的帮助。在后期进行交流、修改、保存等工序时也可以十分方便的进行。另外,EDA技术拥有较高的自动化,一些常规的纠错、调整等工作可以快速完成。
2电子工程中存在的问题
机械电子工程快速发展,但是到目前为止,世界各国对于机械电子工程都没有明确的定义和统一的认识,出现这种问题的原因,一方面是机械电子工程发展速度太快,所涉猎的领域越来越多,另一方面是因为设立明确的定义必定会对其发展产生一定的限制作用,不利于机械电子工程继续快速发展。电子工程在发展的过程中产生了一些难以解决的问题,电子产品的发展方向是具有更高集成和大容量,同时体积也越来越小,这就需要技术的不断升级来实现发展目标。电子工程设计方案需要获得科学的检验,要对其进行仿真分析。电子元件所处的工作环境是设计人员应该考虑的问题,要对设计方案进行有效优化,最后要对电路特性进行分析。另外电子工程在运行中要避免静电的危害。为了实现电子工程取得进步获得发展,需要在电子工程设计中采用EDA技术。
3电子工程设计要点
3.1仿真分析
机械电子工程设计方案需要通过科学的系统仿真或是结构模拟来说对其可行性、科学性进行验证和分析。通过仿真分析来确保设计方案在后续实践中能够顺利应用。在仿真分析过程中,使用EDA技术可以为仿真分析提供良好的支持。EDA技术能够通过各个环节当中的传递函数来进行数学建模并对其进行仿真分析,这样构建和仿真系统能够准确验证设计方案的实践性,并能够对电子系统工最后程设计方案进行推广和使用。这种仿真分析对于提高我国电子工程设计的整体水平和产品质量有积极的指导意义。
3.2优化设计
对设计方案进行优化的目的是尽可能确保电子元件在应用过程中具备稳定性与可靠性,保证其拥有最佳的容差和工作环境。在实际工作条件下,使用传统的电子工程设计方法,难以对实际容差及电子工程元件工作环境进行全面的检查和分析。不能对电子元件环境进行全面勘测,就容易导致设计方案在此方面出现漏洞,这样一来电子元件的容差及其工作环境温度就很难得到有效的保障。利用EDA技术则能对设计方案进行良好的优化,因为EDA技术可以对电子方案环境进分析计算,获得电子元件在实际工作中所处的环境温度等相关数值。在分析获得的数值基础上,来对电子工程设计方案进行优化,保证方案在实施后,可以稳定工作,具有可靠安全保障。
3.3预防机械结构中的静电
机械结构是根据设计方案来工作并应用于事物成为满足功能需求的结构。在科技快速发展的大环境下,集成电路设计愈来愈复杂,这对静电的防治也提出了更高的要求。静电对电子元件的破坏巨大,静电电场能够对周边电荷有吸引力会破坏绝缘体,使电子元件敏感度降低,甚至是引发集成电路烧毁,使电子产品直接报废。这要求工作人员做好静电防护,对防静电工作区域进行划分,保持操作空间的清洁,降低静电发生的概率。在电子工程故障检测方面,要将传统的电子工程故障检测和智能故障检测方法结合,相互验证,在电子技术投入方面加强,提升电子工程检测技术的能力,增强电子元件、电路对环境的适应能力。
3.4电路特性的有效分析
对电特性进行有效分析是EDA技术中的重要内容,在电子工程设计的过程中,理论分析都是在数据分析和特性分析的基础之上进行。因此,数据分析和特性分析方面的数据必须准确及时,使用传统的电子工程设计方法会受到多方面的限制,难以保证数值的准确性,电力测试的实际精度会受到较大的影响,不利于后期稳定性的建立。EDA技术就能够对整个系统进行全面的测试,并保证测试的精确性与科学性,避免设计方案出现结构性的差异确保设计方案的整体性以及合理性。
4结论
目前电子书籍取得很大的进展,但是其发展时间还比较段,因此在电子书籍的设计中有很多元素都没有得到很好地利用或者设计,在电子书籍的设计中普遍存在粗放、缺乏艺术性以及优点表现不出来的现象,电子书籍通过屏幕的放大导致这种缺陷更加具有明显性,电子书籍的设计主要存在以下几方面的缺陷。首先电子书籍的设计出现设计零散的问题,电子书籍的组成元素包括文字、图片、音乐、视频、超链接以及互动等元素,包含大量的信息,这些元素若是没有很好得整合在一起必然会导致电子书的整体内涵下降,终将成为会被代替的单组作品形式。如一些文摘等的电子书封面的设计没有添加目录和链接,在视觉上导致这个设计存在很大的缺陷,对读者来说缺乏引导作者。又如一些电子书籍的内容往往不相关,内容多属于一种单独的作品形式,作品之间缺乏连续性,给读者的感觉就是编辑人员不认真工作,导致板面出现问题。在电子书的设计中有时会包含有各种视频以及游戏等多媒体元素,在设计中这些元素的添加没有依照电子书的整体风格进行添加,因此读者的视觉很容易分散,显得过于突兀。其次电子书籍在设计中出现很大的视觉无序性,在电子书的设计中很多都是没有版面规划,也不存在视觉引导,多种元素混合在一起,导致患者找不到目标而放弃阅读。如电子书籍的纸张变化需要通过文字和图片显示出来,若是变化的时间过长,而内容过少,必然会使读者的思维停滞,影响阅读质量。设计师若是不把文字以及图片等有效整合,对于长篇文章而言,很有可能失读者失去阅读兴趣。如在设计中长篇文章的翻阅设计采取简单的菜单方式阅读,增加了操作程序,读者的阅读兴趣大大减小。最后电子书的设计很多都是简单的复制,尤其是一些以文字为主的电子书籍,向PDF、txt以及Doc等格式的文件需要读者操作键盘捉着鼠标等实现翻页,虽然在设计中添加了一些元素,是文字能够改变形式,背景也能发生改变,但是整篇文章可以说没有采用一些多媒体等元素,缺乏人机互动的平台,仅仅是实体书籍的电子化形式,与实体书籍相比,没有太大的优越性。造成电子书籍设计的问题主要是因为设计人员对电子书的认识不够,其次电子书的设计人员很多都不是专业人士,本身并不存在很强的创作能力,最后设计人员在设计电子书的过程中往往受到传统书籍等的限制,无法突出电子书籍的影响。
二、电子书籍设计形式
电子书籍的世界同传统印刷书籍相同也需要经过栏目创意、素材加工以及版面设计等阶段,传统书籍的设计仅仅包括了文本、板面以及封面等的设计,电子书籍设计与传统书籍设计相比少去了纸张、装订等的过程,在封面设计、色彩设计以及文字设计等方面还具备了新的特点和需求。
1.电子书籍封面的设计对于电子书籍来说封面同样是吸引读者视觉的重要部分,在设计中已不需要选取材料和印刷工艺等,电子书籍的封面在网络上往往需要下载后才能完全看到,因此在设计中一定要注意封面图片的效果,可以从以下几方面进行把握。首先封面设计需要好的立意,所谓立意是指封面读者对书籍内容获得理解和感受,在具体的设计中设计人员需要先熟悉书籍的内容、风格以及性质等,提炼与书籍相关的主题,使利益深化。封面设计需要去表现书籍的主题,还需要突破自身的限制,去联想扩大意境,使读者能够从封面中联想到更多的东西。艺术的美丽来源于情感,封面设计同样要具有非常强烈的感彩,使景语与情语连接在一起,激发读者的阅读欲望。封面设计的意境往往需要通过形象思维来进行完成,封面在设计中不能力考想象思维的规律,同时也不能脱离出书籍的内容凭空去创造意境。电子书籍封面意境的创造需要设计者能够创造出更加具有思想交流的画面。封面构图的设计是设计者意境的主要表现形式,只有深邃的立意才能通过构图表现出来,封面的构图设计想要表现出设计者的意境情感,需要符合以下几点,首先选取合理的平面构图,使整个封面构图的分割能够带来主题清晰层次分明的艺术效果。其次从经营位置上来说,我国传统画讲究经营位置和布势等,意思知识一定要处理好对立统一和局部和整体之间的关系,使整个画面能够呈现出每一的含义,并使画面的内容有各自独特的特点。在构图的设计中一定要注意调和统一,否则必然会影响封面的审美,在设计中和需要注意整体分散的作用,是内容色彩以及形式等完美的集中在构图中。第三封面构图的设计要主次分明,体现出整体设计观念的布局,对此要的内容能简则简,保留下来后作为主要形象的陪衬,突出封面设计的主题。色彩同样是体现书籍表现意境的重要因素,在封面设计中需要主义色彩的变化。封面意境的主题不仅仅需要形象来进行体现,还需要采取色彩进行搭配,与形象共同构成优美的旋律,在色彩的设计中需要注意以下几点内容,首先封面色彩的设计虽然处在从属地位,但必须符合书籍本身的特性,使封面构图显得庄重而不呆板。其次色彩封面设计中需要具有装饰性,注意色彩的色相、名都等的对比,利用颜色之间的调和突出封面主题,带给读者视觉上的美感。第三色彩设计要具有简约性,现代人们追求的是高效率、高速度的节奏,这些使人们的审美也发生了变化,色彩的设计也需要跟随这个不发,凝练各种色彩的搭配使用,达到更好的色彩效果。最后封面色彩的设计还需要具有象征意义,为读者的思维带来启迪作用,在设计中使色彩形成没得旋律。
2.电子书籍版式和色彩的设计对于传统书籍而言,电子书籍最大的不同之处是阅读的画面为电脑以及手机等数码工具的视频界面,电子书籍版式设计的构成要素主要包含了传统书籍的文字、色彩等,同时增加了一些新的动态构成要素等。电子书籍的版式设计往往需要有很多的电子按钮来进行组合形成,主要包括链接按钮、公共关系按钮以及互动式按钮等。其中链接按钮的主要作用是链接出版单位以及链接网站等,公共关系按钮主要是帮助读者更加快捷的实现电子书籍的阅读,互动式按钮是指读者发表评论等的场所。这些所有功能的产生实现都需要借助显示器达到,为给读者留下充足的舒缓空间,在电子书籍的版式设计中应留有空白区域。同时在电子书籍的设计中,版式设计应该更加得具有灵活性和生动性,电子书籍的页面设计往往会更加倾向于多媒体的设计,需要在页面合适的地方增加第四维空间,为读者带来书籍本身外的乐趣。在很多人的眼里,为达到吸引人的目的,电子书籍的色彩设计应该是丰富多彩的,比之传统书籍而言要丰富得多,这是因为新兴的视频媒介赋予了色彩很多新的生命。电子书籍有时需要通过视频等进行传输,通常采取的模式为RGB模式,在每个阶段中指定色彩,并进行和混合会搭配出约1670万种色彩,电子书籍在设计中的色彩选择有很大的选择余地。视频色彩模式的网页画面多是采用白色作为主色调,这主要是因为网络的一些原因。但是电子书籍不同于单纯网页的设计,首先其信息量要小于网页,因此可以考虑使用色彩进行弥补,另外RGB模式下色彩是通过自然发光来呈现,避免出现读者视觉疲劳的现象。
3.数字化图像和交互式的设计图像和图像是突出数字画艺术的主要表现形式,在网络中存在很多能够表现的形式,如数字的三维、动画以及虚拟现实等,以艺术字为例数字化的图像是很抽象的一种形式不仅仅具有传统图像所具有的功能,还具有一些时间特征,不停转换图像元素和位置。同时在电子书籍的设计中,使用群主要是网络上的人群,接受能力强,因此图像的设计为达到吸引人的目的,可以尽量的新颖,或者是采取一定的动态画面等。电子书籍的交换设计通常分为视觉设计师以及程序设计师等,这几种设计师必须完美的结合在一起,如视觉设计师整合视觉效果,交互式设计师设计读者的阅读空间等。交互环节是交互设计的核心,在设计中可以为读者设定书友论坛等内容,增加趣味性。最后在电子书籍的文字设计中文字的设计一定不能脱离于作品的风格特征,在设计中不仅仅要突出书名的个性色彩,还需要探寻文字的形态特征与组合的关系,设计出更加具有特色的文体,给读者视觉上的美感,封面的文字设计针对不同风格的书籍需要采取不同的设计方式,如针对儿童电子书而言,文字形式就尽可能的生活活泼,对于古典书籍而言,文字形式需要便显出古风古韵,给人以联想。
三、结束语
1概念
1.1什么是电子商城
电子商城指的是通过互联网进行的大型的商品电子交易平台,其主要功能是通过电子商城对客户进行准确的、快捷的产品销售。在电子商城上我们能够购买到任何需要的产品,还能够通过快递送货上门。电子商城的出现带动了互联网、物流和银行的发展。比较著名的网站有淘宝网、京东商城、聚美优品、当当网等,这类商城的在整个电子商城中都是代表性的品牌。随着时代的发展,电子商城正在逐渐的走向品牌化、规模化和集团化。
1.2什么是SSH2
SSH2是Struts2、Spring、Hibernate的缩写,是在JavaEE平台中比较流行的技术框架开发平台。
1.2.1Struts2
Struts2指的是WebWork的基础上发展而来的全新的技术框架,随着WEB技术的不断进步和发展,Struts1的技术框架已经不能够满足发展的需要,其中很多的缺陷也逐渐的显现。Struts2并不是Struts1的延伸和发展,他的关键技术凸显在他的组建功能上,我们可以将他的组件分为控制器组件、视图组件和模型组件。
1.2.2Spring
Spring框架的出现为企业级系统的开发起到了简化的作用,Spring是一个轻量级的IoC和AOP的容器框架。其中包含着六个基本的模块,并且每一个模块中都有着一个对应的JAR文件,Spring框架多数都存在于JavaEE多层服务器之中,对不同的开发环境有很强的适应能力。
1.2.3Hibernate
Hibernate是一个将对象与关系相互转化的映射工具,在JavaEE的应用程序内,将数据源利用二维表的方式进行储存,是一种关系型的数据库系统,还能够使用面向对象编程,使用对象对实体进行描述,能够妥善的解决面向对象的应用程序,以及面向关系数据的数据库之间出现的不匹配的问题。
2电子商城用户需求进行分析
电子商城要满足顾客的基本需要,对于普通的操作,比如:用户名的注册、修改、对个人信息的填写、账户登录。注销等都属于最基本的还做,还要对产品要进行详细的分类,能够对商品查看详情,对商品添加购物车,以及对订单的管理和物流的跟踪。然后,也要满足网站的管理人员的工作需要,对工作人员信息的登录,对用户信息的检索、查看,对商品进行管理,对用户的订单进行管理等功能。
3如何利用SSH2对电子商城进行设计
3.1用户注册界面
在用户的注册模块中,要在WEBROOT文件夹中建立一个JSP文件,这个文件中导入Struts2的标签库,在利用Struts2框架技书创建一个form表单。根据用户的需要对其页面进行注册以及对注册的信息进行处理,用户在注册界面中填写了信息,进行提交后,Action接收到了用户的信息,并对其中的数据进行分析整理,再进行结果的反馈。
3.2产品显示界面
在使用Struts2对网站进行设计时,要将Action中的数据信息进行提取,再将信息传递到页面中,在Action中获取到的数据,需要以某种方式进行保存。这种模式下的网站会在操作访问JSP页面的时候,对Action的文件进行数据信息的获取,再通过Struts2进行数据的显示。3.3用户购物车模块现阶段很多的电子商城的购物车是通过Cookie进行实现的,这种方式虽然有优点,但是也有着很多的缺点,比如:安全性低,有效期短等。我们可以试着采用Session的方式对购物城进行设计,能够提升购物车的安全性能,对订单的添加或者删除也比较方便,还能够对总金额进行一键计算。
4结语
随着经济的发展,人们的生活水平逐渐的提高,对生活质量的要求也越来越高,传统的商场已经不能满足人们对商品的需求了。但是要做好一个电子商城,首先就要做到吸引顾客,要满足顾客的需求,利用SSH2技术框架对电子商城网站进行设计,在满足用户基本需求的同时,更能够对网站进行优化,方便顾客对商品的选择,更多的客户选择了电子商城,也能够提升电子商城的根本利益。
作者:刘钱 单位:公安海警学院
参考文献:
[1]陈兴强.消费者对零售商线下信任向线上信任转移的影响因素研究[D].西南财经大学,2012.
[2]陈轩.B2C环境下中介信任和卖方信任对态度忠诚和购买意愿的影响研究[D].西南财经大学,2011.