数字电路设计论文范文

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第1篇

在高速数字电路设计技术的研究中,最为主要的研究点在于:

(1)高速数字电路信号的完整性;

(2)高速数字电路电源的设计两个方面。在本节中,笔者将进行系统的阐述,强化对高速数字电路设计的认识与研究。具体而言,主要在于以下几点内容:

1.1高速数字电路信号的完整性设计

在高速数字电路信号的完整性设计中,最主要的研究要点在于两个方面:一是不同电路信号网传输信号的干扰情况;二是不同信号在电路信号网中的相互干扰情况。也就是说,在电路信号的完整性中,信号干扰是最为关键的因素,无论是对于干扰问题,还是对于反射问题,都是高速数字电路信号完整性设计的研究要点。在理想状态之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在电路设计的过程中,要特别注意阻抗的控制,阻抗过小(过大)都会对线路中的电流及电压造成影响,进而形成信号干扰问题。当然,在高速数字电路的设计中,是很难以让临界阻抗与电路新城相互匹配的状态,这就强调,高速数字电路信号系统,应最可能的处于较为合适的状态,以最大程度上提高高速数字电路的信号质量。

1.2高速数字电路电源的设计

高速数字电路电源设计,是设计技术研究的重点内容之一。对于高速数字电路而言,需要大量的低电压元器件的应用,以更好地确保设计的需求。但是,低压元器件的应用,带来了一个问题,即电源稳定性受到一定的影响,造成电源设计问题的出现。因此,在实际的设计过程中,需要对高速数字电路电源设计作充分的考虑。在电源设计中“,电源完整性”是主要的关键因素,是指电源波形的质量。这一因素的影响主要表现为:

(1)瞬间电流产生过大,即在高速开关状态下,线路器件极易产生过大的瞬间电流;

(2)信号回路阻抗变大,即在电路之中,过多的电感以至于回路阻抗变大,进而产生一定影响。因此,在高速数字电路电源的设计中,最为理想的状态的设计就是在高速数字电路电源系统中,并不存在所谓的“阻抗”。这样一来,不仅不存在阻抗所带来的损耗,而且确保了系统中各电位的恒定,当然,在实际之中,理想状态的设计是不存在,电源系统所形成的干扰噪声,对高速数字电路系统的运行造成较大影响。于是乎,电路设计应对电源的电阻及电感做充分的设计考虑,提高高速数字电路设计的有效性。

2结语

第2篇

1.1 信号线间距离的影响

计算机高速数字电路设计技术的发展是电子设计领域一次新的突破，对计算机电子技术的发展有着极大的作用。但是，在现阶段计算机高速数字电路设计技术中却存在一定的问题。例如，信号线间距离对计算机高速数字电路设计的影响，一般情况下，信号线间的距离会随着印刷版电路密集度的增大而变化，越来越狭小，而在这个过程中，也会导致信号之间的电磁耦合增大，这样就不会对其进行忽略处理，会引发信号间的串扰现象，而且随着时间的推移会越来越严重。

1.2 阻抗不匹配的问题

阻抗是信号传输线上的关键因素，而在现阶段计算机高速数字电路设计的过程中，却存在信号传输位置上的阻抗不相匹配的现象，这样极易引发反射噪声，而反射噪声将会对信号造成一定的破坏，使得信号的完整性受到极高速数字电路设计是电子技术行业发展的重要结晶，通过多个电子元件组成，更是将电子技术发挥的淋漓尽致，而且，计算机高速数字电路技术的应用也极为广泛。但是，在实际的应用中，计算机高速数字电路设计技术却受到一些因素的影响，例如，信号线间距离的影响、阻抗不匹配的问题、电源平面间电阻和电感的影响等，都会对计算机高速数字电路技术的运行效率产生影响，要提升计算机高速数字技术的应用效率，必须解决这些影响因素，对此，本文主要对计算机高速数字电路设计技术进行研究。摘要大的影响。

1.3 电源平面间电阻和电感的影响

计算机高速数字化电路设计技术是根据实际的情况，利用先进的电子技术设计而成，在诸多领域都得到广泛的应用。现阶段计算机高速数字电路设计中，由于电源平面间存在电阻和电感，使得大量电路输出同时动作时，就会使整个电路产生较大的瞬态电流，这将会对极端级高速数字电路地线以及电源线上的电压造成极大的影响，甚至会产生波动的现象。

2计算机高速数字电路技术的研究分析

2.1 合理设计，确保计算机高速数字电路信号的完整性

通过以上的分析得知，现阶段计算机高速数字电路设计技术中，由于受到阻抗不匹配的影响，对电路信号的完整性也造成一定的影响，因此，要对计算机高速数字电路技术进行合理的设计，确保计算机高速数字电路信号的完整性。主要分为两方面研究，一方面是对不同电路之间电路信号网的传输信号干扰情况进行研究，也就是以上所提到的反射和干扰的问题，而另一方面，要对不同信号在传输的过程中，对电路信号网产生的干扰情况进行分析。计算机高速数字电路在运行的过程中，会受到阻抗不相匹配的因素而影响到电路信号的传输效率，而且，现阶段计算机高速数字电路运行的过程中，阻抗很难控制，经常会出现阻抗过大或过小的现象，都会对电路信号传播的波形产生一定的干扰，从而对计算机高速电路传输信号的完整性产生直接的影响。为了避免这类情况的发生，要对计算机高速数字电路设计技术展开研究，从正常理论来看，高速数字电路设计难以使电路与临街阻抗的状态相互符合，可以对计算机高速数字电路设计技术进行改进，保持系统处于过阻抗状态，这样就能保证计算机高速数字电路设计不会受到阻抗不等的状态而影响到计算机高速数字电路信息传输的完整性。

2.2 对高速数字电路电源进行合理设计

电源是计算机高速数字电路技术的重要组成元件，通过以上的分析得知，计算机高速数字电路设计中，由于受到电源平面间电阻和电感的影响，使得电源运行过程中会出现过电压的故障，也就是电源的波形质量受到影响，严重影响到计算机高速数字电路运行的可靠性。从理论上来看，如果高速数字电路设计中，电源系统中不存在阻抗的话是电路设计最理想的状态，这样整个信号的回路也不会存在阻抗耗损的问题，系统中的各个点的点位就会保持恒定的状态。但是，在实际中却不会存在这种理想状态，计算机高速数字电路系统运行的过程中，就必须要考虑到电源的电阻和电感因素，而要减少电源面的电阻和电感对电源系统的影响，就必须对其采取降低的处理措施。从当今计算机高速数字电路系统电源材质的分析了解到，电路系统中大多数都是采用大面积铜质材料，如果结合电源系统要求来分析的话，这些材料远远达不到计算机高速数字电路电源的标准要求，这样在系统正常运行的过程中势必会受到一定的影响，对此，要将所有影响因素进行综合性的考虑和研究，可以采用楼电容应用到电路中，这样可以有效的避免或降低电源面电阻和电感对系统的影响，从而有效的提高计算机高速数字电路系统运行的可靠性。

3总结

第3篇

电子技术的发展，推动各行各业的发展，应用广泛———广播通信、网络、航空航天、工业、交通、医学、消费类电子领域都离不开电子技术。众所周知的北京2008年奥运会的水立方建筑运用50万颗LED灯构成世界上最大的半导体照明工程。学习电子技术基础是适应时展之必须。高职教育不同于普通高等教育，它的专业设置和课程设置指导思想都是以服务为宗旨，以就业为导向。针对区域经济发展的要求，我们进行了广泛的市场调研，重点调研了长三角地区高职毕业生的主要就业岗位，需要具备的职业能力及从业资格证书等问题，应用电子专业的就业岗位主要有：电子产品维修工，电子产品装配工，电子产品调试员，电子产品工艺员。通过岗位的典型工作任务，职业能力分析，归纳出职业行动领域，然后根据我系的实际教学条件，实训条件，将职业行动领域转化为学习领域，构建了《电路与模拟电子技术》这门课程。同时，我们制定了课程标准。

2电路与模拟电子技术课程目标

本课程的总体目标是：通过对电路原理、常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得电路与模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。其中包括：（1）知识目标：掌握电路基本概念、基本分析和计算方法；会计算电路主要参数；掌握电路波形图画法、建立电路模型的方法；会判断器件类型、电路工作状态；（2）能力目标：培养学生正确使用常用仪表的能力；培养学生正确选择元器件的能力；培养学生检索与阅读各种电子手册及资料的能力；培养学生识读与分析电路的能力；培养学生安装和焊接电路的能力；培养学生电路测试方案的设计能力和对测试数据的分析能力；培养学生排除电路故障的能力；培养学生进行简单电路设计的能力；（3）情感目标：通过趣味案例激发学生好奇心和学习兴趣；通过学习情境挖掘学生的求知欲和创造欲，树立学生自信心。

3电路与模拟电子技术课程设计

本门课程设计的理念是：以学生职业能力的培养为最根本的出发点，理论学习以必须，够用为度,同时进行课证融合。在课程的教学过程中采用多种教学方法和手段：传统的教学法、直观教学法、探究法、启发式教学和多媒体教学手段。

4电路与模拟电子技术课程实施

在课程的实施过程中教师首先进行了学情分析：高职院校的学生学习基础普遍较差，学习能力欠缺，急于求成，缺乏持久性。虽然学生对电类专业课入门的学习具有一定的兴趣，但这种兴趣不够稳定，需要教师创设适度的情境，适时地激发。所以在教学过程中，教师要力求做到将深奥的知识浅显化，抽象的知识形象化。课程的重点难点是半导体器件，放大电路，负反馈。教师对重点、难点的处理方法有：（1）传统的讲解法；（2）直观式教学；（3）配合flas演示；（4）通过万用表测试加深理解；（5）创建学习情境。例如:在半导体器件的讲解部分，可采用直观式的教学法，带领学生认识各种不同的二极管，三极管。对于三极管的讲解，配合万用表测试加深理解。下面以一次课实验课———三极管电流放大特性为例，来说明课堂的教学组织。三极管的电流放大特性这节内容是深入模拟电子技术部分的第一道难关。学生只有深入到心里层面去理解了这节内容，才可以举一反三去理解后续学习的电子元器件。教师采用基于工作过程“教、学、做”一体化的教学设计，把启发式教学贯穿整个教学过程，通过探究实验操作和多媒体仿真，把抽象的理论知识难度降低，达到突破难点，帮助学生化难为易，让学生轻松愉快充满信心地完成学习。

5考核方案

课程的考核方案根据学院教务处的要求，期中成绩占30%，平时成绩占30%，期末成绩占40%。平时成绩包括：课堂考核，课后作业，单元测验。在学期结束前另有为期一周的教学实习，教师根据维修电工的考试内容结合实际情况申报，并由系部统一采购实习耗材。实习的考核分为：优———电路功能完全实现，性能优良，工艺精美。良———电路功能基本实现，性能优良。中———电路功能基本实现，性能不够稳定。及格———在教师辅助制作下，电路功能基本实现。不及格———电路功能未实现且学习态度有问题。

6教学评价

课程的教学评价包括：校内督导评价，同行专家评价，教师自我评价，学生评价。

7课程特色及展望

第4篇

关键词：时钟，设计，安装

 

数字电路时钟实验电路的设计方案种类很多，但大多是静态显示电路。本设计是一种动态显示的数字时钟，使用4位LED数码管，可显示小时和分钟，电路功耗低、显示器件寿命长；采用4.19MHz晶振荡作为时基，计时非常准确；用加速输入脉的方法进行调时、调分，使时间调整更加方便准确；全部使用CMOS集成电路，减少整机功耗，提高了可靠性；虽然动态扫描显示的电路相对比较复杂，但作为实验电路，它用到数字电路各部分知识，如振荡电路、分频电路、计数电路、译码电路、动态显示电路及控制电路等，对于刚刚学习过电子技术基础的学生来说，是非常适合的，对电子爱好者学习电子电路设计也是很适用的。

一、电路组成及工作原理

图1为时钟电路的原理图。整个电路可按功能分为1HZ信号发生电路、计数电路、译码电路、动态扫描显示电路及调时、调分控制电路这五部分。免费论文。

第5篇

【关键词】容错技术硬件冗余 VHDL代码

1 引言

数字硬件电路设计越来越精密，但其故障的检测也越来越难。而数字电路的设计大都是用VHDL语言来描述的，因此提出了一个在VHDL描述中自动插入故障容错结构的工具。采用这种工具来做容错电路的设计，用户可以根据不同的需求在VHDL源码级自动做电路故障容错设计。

2 电路源码级故障容错的插入工具

数字电路自动化实现故障容错，也就是在用VHDL语言设计数字电路时，自动化的加入故障容错结构，并且最后得到具有容错功能的VHDL描述的数字电路。这个自动化的过程用一个工具来实现，也就是故障容错结构自动插入工具。该工具由六部分组成，如图1所示。

VHDL源码经过分析器转化成一种特殊的中间数据格式，存储在设计库中；这种数据格式以有向无环图（DAG）的形式组织起来，保存了VHDL完整的语义信息。用户通过用户接口输入某些信息，来定位所需容错的关键部件及从故障容错器选择所用的容错器件。容错后的数据重新送回到设计库中，用反编译系统再次恢复成VHDL代码。本文对基于硬件冗余技术对源码级容错结构插入过程进行阐述。

3 硬件冗余技术

硬件冗余技术采用在系统中多加的硬件资源，包括被动冗余、主动冗余及主被动相结合三种形式。

被动冗余又称为静态冗余（Masking Redundancy ），它不改变系统的结构，靠附加的元器件来屏蔽掉故障元器件的作用。常用的被动冗余称为三模冗余（Triple Modular Redundancy， TMR）结构。系统由相同功能的三个模块及表决器构成，三个相同模块同步运行，三个模块的输出作为表决器的输入，系统的输出是多数表决的结果。

所谓的主动冗余技术，就是能让系统配置动态的改变，从而消除故障对系统的影响，同时补充系统冗余。当系统模块发生故障时，依靠存储多个模块和故障检测机构，通过系统内部的一次重组来切除或替换故障模块。

4 硬件冗余的插入过程

数字电路设计者在使用该工具时，首先需要编写电路的VHDL源码、同时要提供采用的容错技术类型及想要的容错的位置（设计单元名和需复制的对象名）这些信息。

此处假定需要容错的位置是：设计单元A，需复制的对象RESULT，而容错技术采用硬件被动冗余中的三模冗余技术。插入技术主要由以下过程来实现。

4.1 三个新信号的拷贝

如图2所示，首先通过设计库的search（pname，sname）函数从库中找到用户所输入的设计单元A，然后再使用符号表的 search（object_name，global）函数从符号表中查找目标对象RESULT，进行相对应的属性修改后，清空temp。经过这些步骤后，完成了三模冗余技术所需要的新对象的声明。

4.2 语句的复制

如图3所示，该流程图是对于语句的修改。

经过上面的步骤，完成了三模冗余技术的对象复制部分，将这些信息修改完成后再返存入设计库中，实现了在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入。

5 结语

利用自动化工具在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入，能够有效的提高设计者的工作效率。

参考文献

[1]徐拾义.容错计算系统[M].武汉：武汉大学出版社，2010.

[2]L.Entrena，C.Lopez，E.Olias.Automatic insertion of fault-tolerant structures at the RT level.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，48-50.

[3]齐星刚.VDHL编译器设计技术研究[D]. [硕士学位论文].成都：四川大学，2013.

[4]Isabel Gonzalez，LuisBerrojo. Supporting fault tolerance in an industrial environment：the AMATISTA approach.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，178-183.

第6篇

    USB2.0(通用串行总线)已经成为PC外设接口标准。但USB2.0接口芯片技术只被Intel,Philips等少数国外大型半导体厂商占有,在国内还是空白。无论从市场需求,还是从促进我国芯片设计能力来说,开发具有我国完全自主知识产权的USB2.0接口芯片都是非常迫切的一个问题。

    接口芯片中高速(480Mbps)及模拟电路部分是设计的难点所在,本论文首次引入基于数字的模拟化设计技术(DBA),并成功应用到发送器电路、数据恢复电路、时钟发生电路(DLL)等关键模块的设计之中。 DBA技术的核心在于:将数字电路设计的思想渗透到模拟、混合信号电路设计中,使用数字算法将尽可能多的电路设计放在数字一边。由于采用了数字技术来实现模拟电路部分的功能,因此这种全新的设计方法可以避免模拟、混合信号电路中参数调整和工艺控制的难点,提高电路设计精度和稳定性,并降低噪音影响,是一个好的解决方案。

    在发送器电路的设计中,论文在同一结构电路中兼容高速和全速两种模式,不仅降低了芯片设计复杂度,而且减少了芯片引脚处的额外电容及芯片面积;在接收器电路的设计中,论文采用了经优化的新型拓扑结构,提高了数据采样和接收精度;在数据恢复电路中,论文提出了新颖的基于5-倍DLL-过采样的数字算法和查找表技术,可省去繁杂的时钟恢复过程,同时提高了高速数据信号对相位偏移(skew)和抖动(jitter)的容忍度。

    基于TSMC0.25um CMOS混合信号工艺,用于功能外设的USB2.0接口芯片采用自顶向下的设计方法。芯片的核心组成部分,即发送器、接收器电路以及能隙基准电压源已经在上海集成电路产业化基地参加MPW流片,测试结果表明:在正确的基准电压偏置下,芯片发送、接收功能参数指标符合USB2.0协议要求。 另外,Link层中新型数据处理电路、“PLL+DLL”结构的五相高精度等间距时钟产生电路也在相应的后仿真结果中得到成功验证

第7篇

论文关键词：数字电路；电路仿真；考核方式

绍兴文理学院（以下简称“我院”）作为一所地方性本科院校，在国家本科人才培养体系中，承担着培养应用型人才的任务。应用型人才必须掌握较为系统、扎实的专业知识和技能，而且应具备较强的实践能力和二次开发、创新能力。如何提高应用型人才的培养质量，课程教学是一个十分关键的环节。

“数字电路”是我校自动化专业的一门专业基础课程，在整个人才培养方案中起着承上启下的作用，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性。传统讲授式的教学方法主要由老师讲解一些事实、原理、特点和推理过程；在描述一个电路时，老师一般只从理论上讲解电路的原理及运行结果，学生只需要认真听讲，课后在练习本上做些习题。这种教学方法虽然注重了教学的系统性和完整性，但学生只能被动地接受知识，学习兴趣得不到有效激发，实践应用能力也得不到充分的培养，已不适用于基于应用型人才培养目标下的“数字电路”课程教学。为了提高我校应用型人才的培养质量，改进传统的教学模式势在必行。本文围绕应用型人才培养目标，总结了“数字电路”在课程教学模式改革方面的实践探索。

一、课堂教学模式改革实施情况

应用型人才的培养必须落实到课程教学中，而课堂教学是学生获取知识、培养能力的重要途径，如何构建有效课堂、体现学生的主体地位，使学生不仅能掌握较为系统的专业知识，而且能提高实践、创新能力，“数字电路”课程在以下几方面进行了改革尝试。

1.应用目标导入式教学模式

应用型的定位应真正体现“以应用为本”、“学以致用”的理念。应用目标导入法是以一种实际应用项目为载体，以完成项目设计过程中的某个阶段性结果为目标，导入其中必备知识的教学方法。

在学习“逻辑函数”这一章节内容时，在以往教学过程中，没有应用目标引入，按教材内容直接讲解“逻辑函数”，学生学习比较盲目，学习的目的性和主观能动性有待提高。本次课堂教学中，先讲解一个简单的“少数服从多数表决电路”的设计过程：逻辑抽象—列出真值表—写出逻辑函数—画出逻辑电路。从设计过程引入逻辑函数在数字电路中的重要作用：逻辑函数是实现逻辑电路的依据，逻辑函数的复杂程度直接决定电路的复杂程度。为了能设计出符合要求的经济而可靠的逻辑电路，引入“逻辑函数”这一章节的教学内容。通过应用目标导入教学内容，学生明确了所学知识的实际应用，不仅激发了学生的学习积极性，而且为知识的实际应用奠定了基础。

2.探究式的教学模式

应用型人才需要具备较强的分析、解决问题的实践能力及二次开发能力。探究式的教学模式是一种以学生为主体，由教师引导学生发现数字电路在实际应用中可能存在的问题、探究解决问题的教学方法。在教学过程中，学生是主体，而教师处起到引导作用，对每个问题如何提出，又怎样展开和论证，都必须精心设计。

在学习“组合逻辑电路中的竞争冒险”这一章节内容时，传统的教学方法是教师直接从理论上讲解竞争冒险的产生原因和消除方法，内容比较抽象，学生不容易理解，属于教学难点。在本次教学过程中，先让学生对某一实际电路写出逻辑函数；然后通过Proteus仿真此电路，分析电路运行结果，引导学生发现问题：电路的仿真输出结果与理论结果不完全符合，产生不符合逻辑的尖峰脉冲或毛刺，即竞争冒险；然后引导学生分析问题：为什么会产生这样的结果？最后让学生根据问题产生的原因，自己分析解决问题的办法，对原有电路进行改进。

本次教学中，结合形象直观的实际应用，通过探究式的互动教学方式，活跃了课堂气氛，激发了学生的学习兴趣，不仅增强了学生对知识的理解，同时培养了学生分析、解决实际问题的能力。

3.基于项目设计的课堂讨论模式

基于项目设计的课堂讨论法就是在课前先布置一个设计项目，然后让学生在课堂上讨论、点评、拓展及改进。这种教学方法可以活跃课堂气氛，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的知识应用能力和创新能力。

在学习“组合逻辑电路设计”和“时序逻辑电路设计”等章节内容时，课前先布置三个具有应用背景的设计题目，要求学生分三组，每个学生都必须将三个题目都做在练习本上，同时每一小组的同学分别仿真一个设计项目。在布置设计任务时，为了培养学生的创新能力，教师只规定主要设计任务，而电路具体功能可以让学生自由发挥，合理即可。在课堂上教师对每个题目的设计任务进行新的拓展，要求学生分组讨论，如何对现有电路进行改进，完成新的设计。经过10分钟左右的分组讨论后，每组派三名同学先仿真调试课前布置的设计任务，然后当场修改电路以完成新的设计任务。当有同学在讲台上讲解、设计和调试电路时，下面的同学精神集中，发现错误及时更正，充分发挥了学生的主观能动性，提高了学习效率。通过学生讨论，活跃了课堂气氛，培养了学生分析、解决问题的能力和团队协作精神。同时，学生在设计过程中会产生许多意想不到的错误，而这些错误也可以帮助教师及时补充相关知识点，以帮助学生解决疑难问题。

4.基于proteus的仿真项目驱动

Proteus是英国Labcentwer electronics公司开发的多功能EDA软件，它比较适合仿真数字信号，还能仿真单片机及外围器件。本次课堂教学模式改革中，将“基于proteus的数字电路仿真项目”贯穿于整个教学过程中，把传统的理论教学与实际应用相结合，通过对数字电路的仿真，变抽象的电路为形象的仿真，不仅有助于学生对知识的理解，而且提高了学生的项目设计能力。

二、精选教学内容，拓展课堂内容

应用型人才需要具备扎实的专业知识，但必须强调以应用为主。传统的“数字电路”教学中，偏重于教学的系统性和完整性，教师通常按照教科书的编排顺序组织教学，缺少与实际应用项目的有效配合，学生不能切实体会到工程实际与理论知识之间的关系，实践应用能力得不到有效提高。在本次数字电路教学过程中，根据实际需要对教材内容进行了精选，对于集成电路芯片，删掉了其内部结构方面的教学内容，简单介绍工作原理，重点增加了集成芯片的实际应用案例。同时，为了培养学生的课外实践能力，利用课程网站引入课外应用广泛的芯片，通过介绍资料的查询和阅读方法，拓展课堂内容，增强学生的课外知识，有利于学生今后实际工作的开展。

三、考核方式改革

传统的课程教学质量评价方法滞后，考核形式一般为期末笔试+平时成绩，这种评价方式虽然能反映学生的学习态度及对一些基本概念、知识、理论的掌握情况，但无法全面地反映学生对所学知识的综合运用能力，而且容易出现高分低能，不利于培养具备发现、分析、解决问题能力的应用型人才。新的教学质量评价体系中，强化过程考核和学生实践动手能力的考核，将期末笔试、项目阶段性测评、电子产品制作、平时作业及考勤、实验等六个方面有效结合，综合评定教学效果。学期总评成绩构成为：期末笔试50％+项目阶段性测评10％+电子产品制作10％+平时作业及考勤10％+实验20％。

第8篇

1.电子技术课程设计的重点与要求

本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。

在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。

2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。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，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。

3.电子技术课程设计的步骤

在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。

第9篇

关键词：等占空比；奇数分频器；倍频器；格雷码计数器

在基于FPGA的数字电路设计中，虽然可以使用集成锁相环(EDA软件提供的宏功能模块)来进行时钟的分频、倍频以及相移设计，但是这类锁相环数量有限，因此在一些场合需要自主设计电路进行时钟分频。

文中设计了一种简单的电路结构实现奇数等占空比分频，全部电路都采用CMOS元器件构成，与现在非常流行的CMOS工艺相兼容，可以方便的集成到芯片上，实现分频功能。

本设计要点是利用倍频器将输入频率变为原来的2倍，然后对加倍后的频率进行偶数等占空比分频。设计中倍频器的实现受到数字电路中边沿检测电路的启发，完全与CMOS工艺兼容，其难点是时序的控制，直接影响到整个电路能否工作；偶数分频还是采用计数器实现，但是设计中利用格雷码来计数，尽可能最大的消除了计数时电路可能产生的冒险现象。本设计利用Candence自带的仿真工具Spectre进行了仿真验证。

1 奇数分频电路设计原理

受外部周期信号激励的震荡，其频率恰为激励信号频率的纯分数，都叫做分频。分频的目的在于只用一个振荡器(如石英晶体振荡器)通过分频电路得到所需的不同频率的时钟信号。可用计数器和门电路实现分频或者用比较器实现分频。例如5分频电路，从0000开始计数，当计数到0100时，让计数器发出一个脉冲，迫使计数器复位，再从0000开始计数，则此脉冲就是分频后的脉冲信号。另一种方法是用计数器作为计数电路，与比较器预置的数字N比较，一旦两者相等，就输出一个脉冲信号。此信号即为N分频信号。当实现等占空比分频时，奇数分频用计数器来分频实现就比较困难。

有些文章介绍过实现占空比为50%的N倍奇数分频电路的方法。大多数是采用2个模N计数器，当计数到相同的值时分别用时钟的上升沿和下降沿触发，再将2个非等占空比信号相与，来实现奇数等占空比分频。原理很简单，但是用2个计数器，浪费资源，尤其是现在芯片做的越来越小，面积是一个很重要的制约芯片发展的因素。而且计数器产生的信号有很多毛刺，即所谓的冒险现象。本文提出了一种新的方法，原理框图如图1所示，来解决以上问题。

当要求N奇数等占空比分频，输入频率为CLK，输出频率F，则三者满足如下关系

F=CLK /N(1)

利用倍频器将CLK信号二倍频，输出信号F1 频率为CLK的2倍，即F1=2CLK，因此计数器只需对2CLK信号进行(2N)倍偶数等占空比分频，实现起来十分方便。此时三者的关系如下

F=(2CLK)/(2N)(2)

1.1 倍频器原理

倍频器的作用是将奇数分频变为偶数分频，它的设计受到数字电路中边沿检测电路的启发，在数字电路中，尤其是FPGA方面的设计，译码器肯定会用到，一般的大规模集成电路的译码器都会多出一根输出信号，作为边沿检测，来检测地址的电平翻转。可以仿照此设计，来实现倍频。比如输入时钟CLK，在CLK的上升沿和下降沿，输出信号都翻转，即只要CLK电平发生翻转，则输出信号F1就跳变。这样得到的输出信号的频率就为CLK频率的2倍，即F1=2CLK。用数字电路的基本门单元进行逻辑设计。电路图如图2所示。D触发器构成T触发器，只要其时钟发生跳变，其输出就跳变。D触发器由多路开关组成，其电路图如图3所示。

首先假设输入频率CLK和D触发器的输出Q的初始状态均为高电平1。经过逻辑运算，F1输出低电平0，即D触发器的时钟为恒定电平，其输出维持1不变。现在建设输入频率CLK发生跳变，CLK跳变为低电平，此时由于延时，D触发器的输出Q仍然维持1一段时间，在这段时间里，F1的电平跳变为1。当F1跳变时，D触发器输出随之发生跳变，由1变为0，此时再与CLK的低电平逻辑组合，F1的输出又跳变为0。由此可以看出，CLK一次电平跳变，F1的电平跳变2次。即频率满足如下关系

F1=2CLK(3)

图2实现了输入信号CLK的倍频。

图4给出了图2所示的倍频器电路输入和输出时钟的波形示意图。其中F1的高电平宽度与延迟有关，假设触发器的延迟为tdq ，各个基本单元的延迟为tab，所以tn满足

tn=tdq+4tab(4)

其中4tab分别为图2中I3，I5，I7，和I8的延迟。有一点必须注意，tn必须足够宽，使得图1中的计数器可以计数，考虑最坏情形，tn必须大于计数器的传播延迟和建立时间。本设计中I5和I6均采用相同的反相器链设计，来增加F1的高电平延迟。反相器链前几级PMOS管采用倒比管，以此增加上升时间，增加延迟，最后一级采用驱动管，来驱动后面的负载。但是反相器链不能一味的增加反相器，因为延迟太久可能导致倍频器不能对输入时钟进行双边沿采样，即倍频。

本设计的重点就是时序的控制，延迟时间直接影响后面的计数器的工作。

1.2 格雷码计数器原理

在高速电路中计数，当计数值跳变时电路可能会出现冒险现象，使分频电路的可靠性降低，为了消除冒险现象，本设计中计数时采用格雷码计数，使计数值跳变时只有1位信号发生变化。为了详细说明原理，以3分频设计为例，当要求实现等占空比的3分频电路时，采用此设计，经过倍频器倍频，输入频率加倍，计数器需要实现6分频，需要为6进制计数器，会有6个状态的跳变。格雷码跳变顺序为

001―011―010―110―111―101(Q2Q1Q0)

在格雷码计数器值从001到101的6个状态跳变过程中，每次跳变都只有1位信号发生变化，其跳变过程中不可能出现任何的毛刺输出。有效的避免了冒险现象的发生。为了实现等占空比分频，选定值010，当计数器计数到此值时，进行输出时钟翻转，经过3个时钟后恢复到初始状态，输出时钟再次翻转，这样计数器实现了6分频。

采用3个D触发器和门级单元逻辑组合实现六进制计数器，为了实现等占空比，D触发器需要为下降沿出发，计数的状态转移顺序按上面的格雷码跳变顺序，Q2 作为输出，用卡诺图化简后得到逻辑表达式如下

Q0*=Q2Q1+Q0Q1(5)

Q1*=Q1Q0′+Q2′Q0(6)

Q2*=Q1Q2′+Q2′Q1Q0′(7)

根据表达式设计格雷码6进制计数器，电路图如图5。Q0* 、Q1*、 Q2*按照上面的表达式，采用基本的门单元进行逻辑组合，组合前先利用范德蒙定律将表达式化简。

2分频电路仿真验证

将图1作为顶层电路，图2和图5作为其子电路，对图1进行仿真。仿真工具采用Candence自带的仿真工具Spectre，输入时钟信号CLK占空比为1：1，仿真结果如图6所示。

从图6仿真结果看出分频后的时钟F满足设计要求，实现了3分频，且占空比1∶1，且波形规则，没有毛刺，从而验证了本设计逻辑正确。

3等占空比任意奇数分频电路的设计思路

本论文提出的原理思想，可以很容易的推广到等占空比为50%的任意奇数分频电路的设计中。

只需对输入频率CLK信号进行倍频，得到(2CLK)时钟信号，剩下的只

需对(2CLK)信号进行偶数分频，偶数分频的方案已经很成熟，利用计数器，计数到N/2-1，然后时钟翻转，即可实现等占空比分频。采用格雷码计数器，又很好的消除了冒险现象。

4 结束语

文中提出利用倍频器和格雷码计数器实现等占空比奇数分频电路，给出了3分频电路的完整设计，并且对3分频电路进行了仿真验证，结果完全符合设计要求。

在基于FPGA的数字电路设计中，在一些场合需要自主设计电路进行时钟分频。根据本文提出的原理思想，可以方便的实现等占空比任意奇数分频。本设计全部电路都采用CMOS元器件构成，与现在非常流行的CMOS工艺相兼容，可以方便的集成到芯片上，实现分频功能。在一些特殊的场合，本论文提出的实现等占空比奇数分频的方法是很重要的。

参考文献

[1] 杜刚，孙超，陈安军. 基于FPGA技术的16位数字分频器的设计.仪器仪表学报，2006(SI)：887-888.

第10篇

论文关键词：脉冲测量，峰值电压，A/D模数转换，采样保持

 

1 引 言

随着数字电路的发展越来越多的设备上使用数字逻辑电路，而数字电路多以脉冲方波的电流进行驱动和控制。对于电压或电流的测量使用最多的仪器是万用表，但是常见的万用表往往只能测量直流或交流的电压，万用表的交流档测量出来的数值是其有效数值，普通万用表的交流档仅是针对正弦波形的交流电设计的。对于数字电路尤其是以脉冲方波驱动和控制电路或器具而言，使用普通的万用表进行测量显然不准确，这时就需要使用价格昂贵的示波器或是真有效值万用表。无疑给没有试验条件的情况下带来不小的麻烦。

使用常见的微控制器和一些专用的集成电路通过简单的编程就可以实现对数字电路中常见的峰值电压或电流检测，不但简单易用而且成本极低。为了降低开发的难度和电路设计的复杂度，本系统使用Atmega32这款基于增强型的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。其具有32K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力)，1024 字节EEPROM，2K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器A/D模数转换，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式[1]。可以满足针对数字电路检测的绝大多数要求。

2 硬件组成

因此使用ATMega32单片机即可以满足设计的需要又可以降低开发成本。该单片机具有8路模数转换通道，选择其中一路作为测量直流电的通道，将负载和采样电阻串联后接入电路，根据负载阻值的不同来设定不同的档位，达到不同范围的测量。而另一路则需要先利用ATMega32单片机的ICP捕获功能[2]，捕获脉冲方波的上升沿并且根据这个上升沿信号再产生一个跟随信号作为峰值采用保持芯片LF398的控制信号，当LF398的控制信号为高电平时LF398为采样状态，而控制信号为低电平时LF398为保持状态，因此单片机产生的这个跟随信号正好与要测量的脉冲方波信号为同频同相的信号。当要测量的脉冲方波信号为低电平时，产生的跟随信号也是低电平信号将之前LF398采样到得峰值电平进行保持。这时再利用单片机的A/D模数转换将该峰值进行模数转换进行测量得到了脉冲方波的峰值电压值。两个通道测量的数值均显示在LCD显示屏上结果一目了然。系统的总体结构图如下图1。

由于AVR单片机内部集成A/D模数转换功能，因此可以大大的降低硬件电路的设计复杂度，其外围电路及器件可以尽量的减少。但是在PCB布线的时候应尽量紧凑以避免电磁的干扰。

图1系统的总体结构图

2.1 电源模块

因系统中要使用到峰值采样保持芯片LF398，其供电需要±15伏，因此购买一个18伏的电源作为适配器，需要接7815和7915获得LF398所需的±15伏。在7815后再接7805可获得+5伏的电压给单片机和液晶屏供电。再通过电阻分压的方式与TL431做一个外部的参考电压。该参考电压作为ATMega32单片机的模数转换的参考电压接在单片机的AREF引脚上。

2.2 峰值电压采样保持模块

采用National Semiconductor所生产的LF398芯片作为峰值电压的采样保持芯片。并根据图2保持时间与保持电容的曲线选取所需的保持电容，为能达到理想的保持时间应使用高品质的聚苯乙烯电容[8]。

图2 保持时间与保持电容的选取曲线

LF398的连接示意图如图3所示。引脚3用于连接被测量的脉冲方波的触点，引脚8则接单片机产生的用于控制LF398何时采样和保持的跟随信号控制引脚。引脚5输出的则是被保持住的峰值电压值，将这个模拟量再接回单片机的另一个模数转换通道进行模数转换[8]。

图3 LF398的连接示意图

2.3 显示模块

由于需要显示汉字部分A/D模数转换，系统选用内核驱动芯片为KS0108的12864液晶显示屏，根据要写的字制作字模即可。液晶显示屏使用并口方式连接在Atmega32 单片机的PC端口的8个引脚上。液晶屏上的9~16引脚分别对应接单片机的PC0~PC7引脚。另外液晶屏上还需5个端口。分别是E、RW、DI、CS1、CS2端口分别接在PD端口上的五个引脚即可。液晶屏的供电也来自7805转换后得到的5伏电压。液晶屏和峰值保持电路的接口连接电路图如4所示[3]。

图4液晶屏和峰值保持电路的接口连接电路图

3软件组成

软件部分主要由ICP功能模块、液晶屏显示模块、A/D模数转换模块三大部分组成。开发环境为AVR Studio应用GCC编程。ICP功能使用服务中断的方式，当有上升沿脉冲接入时则发生服务中断并进入中断程序，在服务中断程序中设置延时，设定何时开始和终止跟随信号的产生和关闭。以确保采样保持住的是峰值电压[7]。液晶屏显示模块主要负责液晶屏的初始化和显示功能。A/D模块使用交替法对两个通道进行循环转换，并将数值显示在液晶屏上。

3.1 ICP捕获及跟随控制信号的产生

首先要对ICP端口进行设置和初始化，其目的就是使能ICP捕获中断，同时使能T/C0的溢出中断，跟随控制信号的产生是在捕捉中断处理程序中完成[4]。其端口的初始化程序为：

void init_icp(void)

{

MCUCR= 0x00;

GICR= 0x00;

TIMSK=0X21;//使能ICP捕捉中断；使能T/C0溢出中断

TCCR0=0X02;//8分频，溢出中断T0

TCCR1A=0X00;

TCCR1B=0XC2;

TCNT0=0;

ICR1=0;

TCNT1=0;

SEI();

}

使用ATMega32单片机的PB0引脚作为跟随控制信号产生的引脚，跟随控制信号应在源信号的上升沿之后一定时间后再产生，这样避免采集到的峰值电压偏低，因此要在整个程序中设置两个全局变量，整数f用于设定被测量信号的上升沿之后到产生跟随控制信号的之间的间隔时间，整数b用于设定峰值期间采样的时间，当选择合适容值的保持电容时可以将这两个时间设定值设置的很小以便测量高频率的脉冲信号。为了使A/D转换器满足一定的转换精度[10]，应尽量进行多次采样保持测量以保持测量精度。跟随控制信号的中断服务程序为：

void Icp_timer1(void)

{

ICR1=0;

TCNT1=0;

TCCR1B=0XC2;

delay_nus(f);

TCNT0=1;

i++;

PORTB=i;

delay_nus(b);

PORTB=0;

}

3.2 A/D模数转换

本系统采用8MHz晶振，参考电压为外部AVCC即为5.0伏。设置ADC初始化程序为：

void ADCINI(void)

{

ADCSRA= 0x00;

ADMUX=(adc_mux&0x1f)|(1<<REFS0)|(1<<REFS1);

ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADSC)|(1<<ADIE)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1); //64分频

SEI();

}

转换的程序为：

while(!(ADCSRA&(1<<(ADIF))));//等待转换结束

Ddata=ADCL;

Ddata+=ADCH*256;

Ddata=(unsignedint)(((float)Ddata)*5000/1023);

通过这样的转换后得到的Ddata就是量化后的电压数值单位是毫伏。通过对这个整数求商或是余数得到其各个位上的数值，若想使用引脚AREF上的电压为参考电压时，可使ADMUX=(adc_mux&0x1f)，根据参考电压的稳定性系统会有1~2mV的偏差。这样就所得到的被测脉冲电压的峰值电压了[2,5,6]。

3.3 液晶屏显示模块

硬件方面系统选用的是内核驱动芯片为KS0108的12864液晶显示屏，KS0108驱动芯片是专用于图形点阵显示的液晶显示控制器，每一个KS0108芯片内置8x64字节显示RAM，可直接控制显示64x64点的LCD显示，用户只需要向KS0108的显示RAM中送数据，KS0108就会自动扫描将显示RAM的数据自动在LCD液晶显示器上显示出来。显示操作的指令仅有5条A/D模数转换，使用起来极其方便。在使用液晶屏之前先要对其进行初始化操作[9]，初始化程序为：

void init_lcd(void)//初始化函数

{

set_start_line_L(0); //显示起始行为

set_start_line_R(0); //显示起始行为

write_LCD(LEFT,CMD,DISPLAY_ON);

write_LCD(RIGHT,CMD,DISPLAY_ON);

}

要将数据显示在液晶屏上的话，就是对液晶屏进行写的操作。写液晶屏的操作程序为：

void write_LCD(unsignedchar lr,unsigned char cd,unsigned char data) //写入指令或数据

{

CLI();

LCD_BUSY(lr);

if(cd==CMD) SET_LCD_CMD;

else SET_LCD_DATA;

SET_LCD_WRITE;

SET_LCD_E;

LCD_DIR_PORT= 0xff;

LCD_OP_PORT= data;

asm("nop"); asm("nop");

asm("nop"); asm("nop");

CLEAR_LCD_E;

LCD_OP_PORT= 0xff;

SEI();

}

在主函数中将A/D模数转换后的数值写入到液晶屏上就实现了数值的显示功能，由于是实时显示结果的。所以把显示数值的函数放入到While(1)的死循环中再加上一定的延时程序就完成了实时显示和刷新数值的功能。当没有被测的脉冲方波电压时，由于单片机的ICP引脚没有捕获到上升沿，就不会触发采样保持芯片LF398进行采样保持，因此测量出的数据就是0伏。

4 结语

基于ATMega32单片机和电压采样保持芯片LF398制作的双通道数字电压测量计，主要是利用了AVR单片机强大的集成多通道的A/D模数转换功能。在使用高精度外部参考电压的情况下，A/D模数转换的精度非常的高，误差仅在几毫伏之间。且AVR单片机的抗干扰能力强，基于哈佛结构的AVR单片机具有更高的数据吞吐能力，能完成相当复杂的设计功能，具有普通的单片机所无法比拟的优势。通过细致的制版可以将这个测量计制作的很小便于携带和使用，且测量精度高。对于实验室的学生非常适合。

[参考文献]

[1]刘海成编著．AVR单片机原理及测控工程应用：基于ATmega48/ATmega16 [M]．北京航空航天大学出版社，2008.3.

[2]李泓等编著．AVR单片机入门与实践[M]．北京：电子工业出版社．2001．

[3]金钟夫等编著.AVR ATmega128单片机C程序设计与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008

[4]周兴华编著.AVR单片机C语言高级程序设计[M]. 北京.中国电力出版社, 2008.

[5]张军,宋涛编著AVR单片机C语言程序设计实例精粹[M]. 北京：电子工业出版社，2009

[6]朱飞,杨平编著.AVR单片机C语言开发入门与典型实例[M]. 北京：人民邮电出版社，2009

[7]ATMEL，具有32KB系统内可编程Flash的8位微控制器ATMEGA32数据手册，2007

[8]National Semiconductor ，LF198/LF298/LF398 MonolithicSample-and-Hold Circuits DataSheet，1998

[9]ks0108 12864 液晶的C语言驱动 ,wenku.baidu.com

[10]张萌，和湘，姜斌等.单片机应用系统开发综合实例[M]，北京：清华出版社，2007：285-314.

第11篇

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

第12篇

集成电路作为关系国民经济和社会发展全局的基础性和先导性产业，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。鉴于我国集成电路市场持续快速的增长，对集成电路设计领域的人员需求也日益增加。集成电路是知识密集型的高技术产业，但人才缺失的问题是影响集成电路产业发展的主要问题之一。据统计，2012年我国对集成电路设计人才的需求是30万人 [1-2]。为加大集成电路专业人才的培养力度，更好地满足集成电路产业的人才需求，2003年教育部实施了“国家集成电路人才培养基地”计划，同时增设了“集成电路设计和集成系统”的本科专业，很多高校都相继开设了相关专业，大力培养集成电路领域高水平的骨干专业技术人才[3]。

黑龙江大学的集成电路设计与集成系统专业自2005年成立以来，从本科教学体系的建立、本科教学内容的制定与实施、师资力量的培养与发展等方面进行不断的探索与完善。本文将结合多年集成电路设计与集成系统专业的本科教学实践经验，以及对相关院校集成电路设计专业本科教学的多方面调研，针对黑龙江大学该专业的本科教学现状进行分析和研究探索，以期提高本科教学水平，切实做好本科专业人才的培养工作。

一、完善课程设置

合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。

首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。

其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。

第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。

二、变革教学理念与模式

CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。

在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。

三、加强EDA实践教学

首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009―2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。

其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。

第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。

四、搭建校企合作平台

第13篇

关键词：FPGA；原理；硬件设计；应用技术

1 FPGA的简介

当前使用硬件的描述语言完成电路设计，都可以通过简单的汇总和合理的布局，然后快速烧录到FPGA器件上进行基本的测试，这也是当代数字系统设计进行检验的主流技术。这些可编程器件可以用来实现基本逻辑门的电路，也可以实现一些更复杂的组合功能例如数学的方程式、解码器等等。大多数的FPGA器件里，包含着一些记忆性元件，如触发器，或者一些其它的更为完整、性能更为优越的记忆块。

设计师可以根据自己的需要按照可编辑的链接将FPGA器件内部的逻辑模块连接在一起，仿佛一整个电路的实验板被装在一个电子芯片内，这些出厂后的FPGA器件的连接方式以及逻辑块的使用都可以根据设计者不同的设计而进行改变，从而能完成不同的逻辑功能。

当你在进行的电子设计使用到FPGA器件时，你不得不需要努力地解决好电源管理、器件配置、IP集成、完整信号输出等硬件系统的设计问题。在进行硬件设计时，你需要注意以下几个问题：

1.1合理分配I/O信号

无论是哪种情况，在进行I/O信号分配时，都必须牢记以下共同的步骤：

1）用表格列出所有需要分配的I/O信号，并按照他们的重要性依次进行排列，比如电压、端接方法、I/O标准、相关时钟等；

2）检查校验模块之间的兼容性；

3）利用以上的表格和兼容准则，先把受限制最大的信号分配到引脚上，最后分配那些受限最小的信号。因为受限制大的信号往往只能分配到特定的引脚上；

4）将剩余的信号分配到较为合适的地方。

1.2注意静态功耗的降低

虽然静态电流所带来的功耗和动态功耗相比可以忽略不计，但对一些供电设备却十分重要。引发静态电流因素众多，比如没有完全接通或关断的I/O 端口、三态电的驱动器的下拉或上拉电阻，除此之外，保持编程信息也会需要一定静态功率。

2 FPGA应用技术的设计原则

从上文中对FPGA内部的硬件结构分析可看出，FPGA器件的时序逻辑非常丰富，不同于其他的可编程器件。因而对于FPGA来说，应该有一整套能够有效利用其内部丰富的时序逻辑功能的技术，而不同于其他一般的可编程器件的设计技术。由于其独特的优越性，FPGA被越来越多的设计人员所使用，其设计技术被许多的设计者所掌握。在FPGA的实际应用中，使用最合理的设计方法，能很大程度的改善FPGA在应用中出现的漏洞和问题，进而全面提高设计性能。

2.1使用层次化的设计技术

使用层次化的设计的系统一般分成若干顶层模块，而每一个顶层的模块下又有若干个小模块，并以此类推。层次化的设计模块，可以是描述原理图的结构图，也可以是经过逻辑语言所描述、表现的实体。

使用层次化的设计对于系统的模块划分非常的重要，模块划分的不合理，将会导致整个系统的设计不合理，从而使系统的性能下降，这样层次化的系统甚至要比没有经过层次化设计的系统效果更差。

使用层次化设计的主要优点有以下两个方面：增强设计可读性，增加设计重复使用的可能性。

2.2使用同步系统设计技术

所有时序电路具有同一个性质――如果要使所设计的电路正常工作，必须严格的执行事先定义好的逻辑顺序。如果不按照此顺序执行，将会把错误数据写进存储单元，从而导致错误的操作。同步系统的设计方法，也就是使用全分布周期性的同步信号使系统中所有的存储单元进行同时更新，这是执行这一时序有效进行的普遍的设计方法。电路的设计功能是通过产生时钟信号并按照时序严格执行来实现的。

对于静态的同步设计，必须满足下面的两个条件：

1.每一个边缘敏感的部件其时钟的输入应该是一次输入时钟的某一个函数；并仍和一次时钟输入的时钟信号。

2.所有的存储单元都应该是具有边缘敏感特性，在该系统中不存在电平敏感的存储单元。

我们对于FPGA器件的同步设计的理解就是全部状态的改变都是由主时钟所触发，同一个系统不同的功能模块可以是部分异步的，但是模块与模块之间必须是同步的。正如CPU的设计一样，所有的电路都和系统的主时钟是同步的。相比于异步设计，同步设计具有很多的优点，但进行同步设计时仍然需要考虑很多方面的因素。例如，在选取时钟时，需要考虑以下几点：首先，由于大部分的器件都是由时钟的上跳沿触发，这要求时钟信号的延差要很小；其次，时钟信号的频率通常很高；第三，时钟信号一般是负载较重的信号，因此合理地进行负载分配是很重要的。除此之外，在进行FPGA器件的应用时，还要考虑模块的复位电路、时序同步电路等实际问题。

参考文献

[1] 周莉莉，周淑阁，井娥林. FPGA课程教学方法的探讨与研究[期刊论文]. 实验室科学，2013（3）.

[2] 夏陛龙，陈津平，胡春光. 基于FPGA的实时数据采集系统设计[期刊论文]. 计算机工程，2013（11）.

[3] 郑争兵. 双时钟FIFO在多通道高速传输系统中的应用[期刊论文]. 核电子学与探测技术，2013（5）.

[4] 李列文，桂卫华. 面向FPGA的低泄漏功耗SRAM单元设计方法研究[期刊论文]. 高技术通讯，2012（12）.

[5] 郑文荣，孙朝江，刘少伟. 复杂系统的多FPGA可重构设计与实现[期刊论文]. 电子测量技术，2012（9）.

[6] 胡圣领. 基于FPGA的多项式运算器设计[期刊论文]. 现代电子技术，2012（1）.

[7] 孙立波，雷加. 基于SRAM型FPGA测试技术的研究[期刊论文]. 国外电子测量技术，2011（5）.

[8] 周发标，杨海钢，秋小强，王飞. FPGA测试配置完备性的分析评价方法[期刊论文]. 计算机辅助设计与图形学学报，2011（10）.

第14篇

【关键词】高职教育 行动导向教学法 数字电子技术 课程改革

顺应国家政策的指导，从上世纪九十年代开始，我国的高等职业教育事业得到蓬勃发展，高职院校的规模迅速扩大。受到普通高等教育的影响，我国的高等职业教育初期一直延续着本科院校的培养模式，教学方式传统，虽然投入了高质量的教学师资和教学配备，但教学效果不佳，学生不仅理论学习掌握不好，甚至对高职学生最根本的熟练技术掌握的要求也没有达到，不能给企业提供合格的高级技术人员。因此，促进了高职院校对适合高职教育的人才培养模式和课程体系的探索。顺应这一需求，西方的行动导向教学法被引入我国，并迅速被高职教育工作者应用到实践中，称为现今高职教育的主流。

行动导向教学法并不是一种具体的教学方法，而是以行动或工作任务为导向的一种职业教育教学的指导思想与策略，是由一系列的以学生为主体的教学方式和方法所构成的，如项目教学法、案例教学法、角色扮演法等等。

行动导向教学法可分三个发展阶段。第一阶段，始于上世纪80年代，高职教育急于摆脱普通教育的影响，追求自身特色，主要体现在添加实训设备、增加实训时数，重视实践教学。第二阶段， 在90年代之后，国外课程理论蓬勃发展，其中有许多被纷纷引入国内，在我国的直接教育中被吸收和实验，课程改革称为热点，各教学团队不断进行教学内容重组，重新编写教材。第三阶段，进入本世纪以来，我国高职教育已进入内涵提升的阶段，不断提高教学质量。在这一时期，许多高职院校以行动导向教学法为主导，用系统思维来调整教学体系的各个要素，着力知识与技术的整合、理论与实践的整合、学习与创新的整合，学习领域与工作过程相统一，以此发挥系统整合的功能。

社会的发展和科技的进步，要求学校的教学内容和教学设备的更新必须跟随时代的变化与发展，原有的教学体系已不能适应现实的需要。并且由于高职院校数量的增加，学生对学校有了更大的选择余地，也提高了对学习提供更好服务的要求，学校间的竞争加大。教育部在《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》中要求，“高职高专教育的教学建设与改革，必须以改革教育思想和教育观念为先导。”

当今社会科技发展日新月异，虽然数字电子技术是电子信息类专业的基础课程，但其实用性强，随着新技术、新产品的不断涌现，其知识更新速度很快。因此我们不仅要传授知识给学生，更重要的是培养学生今后从事专业工作的职业素养以及职业发展能力。特别是高职院校的学生，由于在中学阶段学习成绩不好，在学习过程中缺乏自信，且学习积极性也不高，所以我们要引导学生认识到“要学”比“学好”更重要，在这个过程中指导学生学会学习，树立终身学习的思想。而行为导向教学法与高职教育的初衷一致。数字电子技术这门课程，在传统的教学方法中，偏重理论教学，配以少量的验证性实验，对高职的学生而言吸引力不大。如果将行动导向教学法引入数字电子技术的课程中，那么可以通过各种形式的活动，最大限度地让学生真正的动起来，在活动中培养和激发学生的学习热情和兴趣，使学生在主动地动脑、动心、动手过程中进行学习，培养学生行为能力的发展。其教学环节可以分成以下几个方面：

一、咨询信息

根据数字电子技术课程的特点及对学生能力锻炼的要求，将课程内容划分为若干个适合的工作任务，在任务完成过程中培养学生的各方面能力，如查询和参阅相关材料能力，数字电子电路设计、读图能力，硬件电路检测排错能力，焊接技术或应用软件连接、仿真数字电路的能力等。教师通过任务书向学生公布独立工作的任务，任务书包括项目名称、项目要求、项目设计内容、设计完成时间等，学生从中得到必要信息。项目任务书中所涉及的专业性强的材料由教师或者由学生主动收集，再由老师审查其准确性，为了锻炼学生的实践能力和信息处理能力，要求由学生完成案例的收集。

二、计划

将学生分成若干小组，在得到任务书后，组织学生以小组为单位进行讨论任务的解决方法，每位组员都要发表自己的看法和建议，将设计任务模块化，并对组员进行分工，由小组成员按模块分析研究讨论和查找资料，最后上交数字电路的设计方案。

三、决策

当小组的方案定下来后，教师参与到方案的评价中，让学生认识到计划的可行性，或准备再次修改方案，确定使用到的电子元件等。

四、实施

当小组方案最终确定后，学生按照计划独立完成电路的设计任务，完成数字电子电路的搭建。

五、控制检测

学生完成数字电路搭建后进行功能检测，看是否符合设计要求，如果出现问题，小组讨论如何解决，并查找相关资料。根据市场上相关产品的技术参数，看设计出的实际电路是否符合标准。

六、展示成果

以小组为单位，在全班进行设计成果展示，每位成员对自己的设计内容和心得进行分享，也可以在各小组间交流经验，从而锻炼学生的自我展示能力，教师也能从中了解学生对相关知识的掌握和理解。

七、评估和总结

评估包括三个方面：一是自我评价；二是学生互评；三是老师讲评，在老师讲评的过程中要指出每个小组在任务完成过程中的优点和不足之处，并对上一环节所记录各组成果的内容和形式、演讲者、互评者进行评价。

【参考资料】

第15篇

关键词：实践教学；科技创新；综合设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0104-02

针对大学生中普遍存在实践创新能力亟待提高的现状，在教学中积极推进实验教学环节的改革，增加实践教学的比重，强化实践教学环节，提高学生实践创新能力。一直以来，学校非常重视实践性教学环节的改革与建设。在专业实验室建设中，投资大量资金，用于购置实验教学设备，购进诸如EDA实验开发系统、嵌入式操作平台、DSP开发软硬件系统、LabView系统软件、PROTEUS专业仿真软件等高科技、综合性实践教学设备，保证了实验室提供各种层次的实验教学平台，为实验及实践教学提供了牢固的物质保障。如何真正将理论联系实际，通过强化实践教学环节，完善大学生的创新培养机制，培养学生的科技创新能力，结合多年教学经历，提出以下几点构想。

一、合理规划课程结构，培养实践创新能力

大学生从跨进大学校门开始，就为他们四年的培养安排了相应的指导性教学计划，其中就有各种实验、实习等实践环节的课程，就电子技术类实验课程有《电路分析》、《模拟电子线路》、《数字电路》、《机电传动控制》、《传感器检测技术》、《微机原理》、《单片机技术应用》、《EDA技术》、电子技术综合课程设计等。在传统的实验教学中，开设的验证性实验项目多，教师包办一切，学生在指定的时间进入实验室，按照教师的讲述和实验指导书一步一步去完成。这种教学方法是一种典型的“灌输式”教学法，学生很难有独立思考的空间和自由发挥的余地，更谈不上有所创新、有所突破。为了克服传统实验项目设置上的缺点，修订新的学生培养计划和实验教学内容，对专业基础课程安排一定比例的综合性、设计性实验项目。综合性实验涉及的教学内容广、系统全面，能够培养学生综合、灵活运用所学知识的能力。设计性实验从形式上迫使学生无法按图索骥的完成实验任务，必须调动个人的思维和创造性，有助于培养学生的自主意识、创新意识和创造能力。

二、重视课程设计环节，提升学生的动手能力

为了保证学生真正掌握所学的课程并能应用自如，在每门专业主干课程后，都配套有课程设计环节，以提高学生综合运用课程知识和综合设计的水平，课程设计分为三个阶段完成。

1.在专业基础课配套课程设计，培养学生设计能力和动手能力。在学生大二完成《电路分析》、《模拟电子线路》、《数字电路》专业基础课后，配套《电子系统综合设计》课程设计，课程设计内容以基本电路设计为核心，针对模拟及数字电路内容进行综合实践。指导学生完成中规模的电路系统设计，例如：针对模拟信号的放大电路设计、滤波电路设计、应用正反馈的信号发生器设计等，针对数字信号，完成数字钟设计、智能抢答器设计、模拟交通灯设计等。在课程设计中，突出培养学生的设计及动手能力。在设计阶段，应用MULTISIM软件进行电路设计，电路的正确性及元器件的参数修正及计算通过软件仿真最终确定。在硬件实现阶段，所设计的系统在软件上仿真通过实现后，需要在实验板上连线、焊接、调试通过完成。在这一环节，通过学生亲手将功能芯片、阻容元件焊接在实际电路板上，并通过调试将题目要求的功能全部实现，对于学生的实际动手能力的提升具有重要意义。

2.在每门主干专业课程完成后配套课程设计，以提高学生对专业技术的应用能力。在这一阶段的课程设计中，更突出设计内容的综合性，并适当增加设计应用技术的难度。以《单片机课程综合设计》为例，在课程设计的选题上，发挥广大教师的积极参与，不断对课程设计的题目进行更新，修改课程设计的内容，增加设计性、综合性设计内容。目前，开设的新增加的课程设计题目包括：基于CAN局域网络的远程数据采集板卡设计实现；基于凌阳单片机的音乐播放器设计开发实例；基于I2C总线的公交语音报站播放器设计；基于ZIGBEE无线通信系统设计；通过大量新颖的具有高技术含量的综合设计，充分调动学生的热情，让学生从实验中既学到知识，由学会探索问题进而解决问题，发挥潜能，提高创造能力。

3.通过智能仪器综合实践，将工程应用与课程教学紧密结合。智能仪器综合实践环节是测控专业第七学期开设的一门综合性设计类课程，是学生在学习完成大学主要所有主干专业课程后的一次设计性实践，其特点是具有系统性和工程性。经过这次课程设计后，学生即将进入毕业设计阶段，因此，课程设计的效果对后期毕业论文的顺利进行及后期学生的就业意义重大。

在课程设计中，注重将大学所学知识的综合运用，因此从设计内容层面，涉及单片机、EDA、模拟电路、数字电路及数字信号处理各个学科的综合知识。除此而外，为增加设计内容的工程性，增加电子线路板设计及绘制环节，为学生讲解PCB电路板的设计方法及技巧，多层电路板的设计技术及高速电路板的设计，等等，进一步提高学生应用所学知识进行工程综合设计的水平。

三、积极开展科技创新活动，提高大学生的科技创新能力

学校每年投入近百万资金，组织开展大学生科技创新活动。活动采用学生自主申报的形式，学生是项目负责人，由学生根据项目需求，联系专业课教师作为指导教师。按照项目具体需求，学生进行项目规划、经费预算，完成项目申请报告。项目执行过程中，为提高创新能力和独立进行系统设计能力，采用以学生设计为主、教师指导为辅的方式，学校通过项目汇报、中期检查及结题报告的形式，监督项目的进行，保证完成的质量。项目完成时间期限一般为1―2年，受益面达到30%以上。学生一般可以在大学一、二年级提出申报项目，然后根据科技创新项目的内容要求，在接下来的学习中逐渐丰富自身的知识和能力，在学习中逐步把项目完成。通过以学校的行为开展科技创新，鼓励学生参加创新实验项目，激发对实践技能的学习热情，吸引大学生积极参与进来，在学生中营造一个科研开发与实践创新的良好风气。激发学生对电子专业课程的学习兴趣，使学生由被动学习状态转入主动学习状态，并以此鼓励学生开拓进取，逐步把自己培养成高素质、强能力、厚知识的新型人才。

四、结语

实验教学对于引导学生掌握科学的思维方法，培养综合分析问题和解决问题的能力，严谨求实的工作作风和协同工作的团队精神，等等方面具有独特的、不可替代的作用。实验教学与理论教学互为依托，相辅相承。以培养学生的实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨，以实验教学改革为核心，以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障，全面提高实践教学水平，有利于全面推进学生知识、能力、素质协调发展，有利于培养厚基础、强能力、高素质的创新人才。

参考文献：

[1]曹旭东，李卓然.全日制专业学位研究生的《DSP芯片原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛，2014，（24）.

[2]曹旭东，张少华.《单片机原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛，2015，（30）.

[3]王英红.浅析开放式电工电子实验室的建设[J].电气电子教学学报，2012，（8）：24-27.

[4]江锦花.大学生科技创新与开放实验室管理模式[J].实验室研究与探索，2009，（12）：32-48.

Enhance the Experiment Teaching Improve the Mechanism of College Students' Innovation

WEI Xue-liang，CAO Xu-dong，LI Jun-jie

（College of Geophysics and Information Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）