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電子電路設(shè)計(jì)范文1
關(guān)鍵詞：數(shù)字電子電路，EDA技術(shù)，應(yīng)用探究
在數(shù)字電子電路這門(mén)課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)固然重要，但是相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能也是必備的。在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，可以從實(shí)驗(yàn)方面出發(fā)，更透徹的學(xué)習(xí)這門(mén)課程。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)導(dǎo)線把各種實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材連接在一起，主要在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，更好的理解實(shí)驗(yàn)原理，從而有助于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有了EDA這項(xiàng)技術(shù)。EDA技術(shù)就以計(jì)算機(jī)為載體，承載著各種模擬的軟件，然后通過(guò)在相應(yīng)軟件的操作界面上進(jìn)行軟件的連接以及操作，這樣大大方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，而且還能從一定程度上節(jié)省實(shí)驗(yàn)器材的經(jīng)費(fèi)，總之，這樣的做法有很多的好處。本文將重點(diǎn)討論關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。
1關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究
1.1數(shù)字電子電路的概述
在我國(guó)職業(yè)教育體系中，與電子技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)中都設(shè)置到相關(guān)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，比如說(shuō)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程，其中數(shù)學(xué)電子基礎(chǔ)這門(mén)課程還是比較重要的。在數(shù)字電子技術(shù)這門(mén)課程中，主要講述一些邏輯關(guān)系，以及以邏輯關(guān)系為基礎(chǔ)的各種門(mén)電路，除此之外就是各種組合而成的邏輯電路，其中包括TTL邏輯門(mén)電路，CMOS邏輯門(mén)電路等等，這些邏輯電路都是與生活息息相關(guān)的。在平時(shí)的生活中也會(huì)用到很多，比如說(shuō)家里的開(kāi)關(guān)，現(xiàn)在很多家中都會(huì)安裝兩個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)進(jìn)門(mén)的時(shí)候在門(mén)口開(kāi)燈，睡覺(jué)時(shí)在臥室關(guān)燈，這個(gè)就是是使用了最簡(jiǎn)單的邏輯電路。邏輯電路的使用方便了人們的生活。
1.2數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)
數(shù)字電子電路技術(shù)這門(mén)課程在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，除了要學(xué)好基礎(chǔ)的理論知識(shí)，更重要的是在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，要提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，因?yàn)楝F(xiàn)在社會(huì)需要的是實(shí)踐性的人才，正如在教育大會(huì)中指出，要平衡教育人才的培養(yǎng)，并且要重視實(shí)踐性人才的培養(yǎng)。要培養(yǎng)實(shí)踐性的人才，首先要做的就是對(duì)他們基礎(chǔ)的動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng)，要如何培養(yǎng)才是要思考的問(wèn)題。那就是從實(shí)驗(yàn)做起，實(shí)驗(yàn)技術(shù)隨著科學(xué)的不斷發(fā)展也在不斷進(jìn)步，如今已經(jīng)有了比較成熟的EDA實(shí)驗(yàn)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)就是讓學(xué)生在虛擬的軟件中模仿實(shí)物進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。在數(shù)字電子技術(shù)中使用EDA這一項(xiàng)技術(shù)大大方便了教學(xué)，而且同時(shí)也能有效的提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
1.3數(shù)字電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展前景
目前我國(guó)的電子技術(shù)方面還是有一定的欠缺的，而且我國(guó)的市場(chǎng)這么大，所以要努力發(fā)展屬于我國(guó)自己的電子信息技術(shù)。而且電子信息技術(shù)是一個(gè)非常核心的力量，只有掌握了這樣的核心力量，才能讓我國(guó)的電子技術(shù)發(fā)展的更好。通過(guò)電子信息技術(shù)，可以成為擊垮一個(gè)國(guó)家的秘密武器，所以努力發(fā)展自己國(guó)家的核心技術(shù)力量，并且還要不斷的更新，這樣才能在未來(lái)的世界中變得強(qiáng)大。所以，電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)良好，而且發(fā)展空間也足夠大。
2數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)應(yīng)用的作用
2.1有助于更好的學(xué)習(xí)理論知識(shí)
在數(shù)字電子電路這門(mén)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，都是一些枯燥無(wú)味的理論知識(shí)，這樣容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疲勞，而且會(huì)造成課堂效率大大降低的不良影響。數(shù)字電子技術(shù)是一門(mén)純粹的理論知識(shí)，而且都是一些我們不熟悉的電路方面的內(nèi)容，所以在單單的講解理論知識(shí)的時(shí)候，學(xué)生們不容易想象到他的具體的實(shí)物，這樣就對(duì)學(xué)習(xí)造成了很大的困擾。但是通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的幫助。在學(xué)習(xí)了抽象的理論知識(shí)之后，通過(guò)在EDA技術(shù)上進(jìn)行模擬，這樣就比較容易理解理論知識(shí)。這樣的做法對(duì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)都很大的幫助，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且還能培養(yǎng)實(shí)踐性的人才。
2.2通過(guò)學(xué)習(xí)EDA技術(shù)，不斷創(chuàng)新
在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)借助EDA技術(shù)，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生一般都是通過(guò)對(duì)課本上已有的知識(shí)進(jìn)行模擬，學(xué)習(xí)。但是實(shí)驗(yàn)就是創(chuàng)造的過(guò)程，有很多偉大的發(fā)明就是在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，有可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)新的成果。所以可以通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)中，讓學(xué)生在不斷實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，碰撞出科學(xué)的火花，不斷的創(chuàng)新，壯大我國(guó)的電子科學(xué)技術(shù)。所以說(shuō)要大量的運(yùn)用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路的學(xué)習(xí)中，這樣可能某個(gè)時(shí)刻就會(huì)對(duì)我國(guó)的科學(xué)作出貢獻(xiàn)。
2.3更好的適應(yīng)于未來(lái)的社會(huì)
現(xiàn)階段我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，日新月異，盡管如此我國(guó)的科學(xué)技術(shù)與世界還有一段差距，所以說(shuō)還是要不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，尤其是電子科學(xué)技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)已經(jīng)是非?，F(xiàn)代化的電子信息社會(huì)了，未來(lái)的社會(huì)更是電子信息的社會(huì)，任何事情都離不開(kāi)電子技術(shù)。所以在目前這個(gè)階段要大力發(fā)展電子信息技術(shù)并且掌握基本的電子信息技術(shù)的使用方法，這樣才能在將來(lái)的社會(huì)中立足。所以在目前的學(xué)習(xí)中不斷使用實(shí)用性的EDA軟件的過(guò)程也是在不斷適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的過(guò)程。
3結(jié)束語(yǔ)
本文中，通過(guò)講述數(shù)字電子電路，數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)以及數(shù)字電子技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展前景這三點(diǎn)來(lái)闡述了關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。數(shù)字電路是一門(mén)貼近生活的比較基礎(chǔ)的課程理論，它的成果運(yùn)用于人們的生活中大大方便了人們的生活。相信通過(guò)使用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中，一定會(huì)使數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的更好，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)EDA技術(shù)不斷成熟。
參考文獻(xiàn)
[1]關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究；陳惠娟；《電子制作》；2015年23期
[2]CGP函數(shù)建模在天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；于章意曾三友；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)；2013年
電子電路設(shè)計(jì)范文2
[關(guān)鍵詞]數(shù)字電子電路；EDA技術(shù)；應(yīng)用；探究
在微電子技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)的難度也在不斷加大，電子產(chǎn)品翻新的速度也在不斷加快，這給數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的壓力。EDA技術(shù)是數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)中較為先進(jìn)的技術(shù)，具有其他技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)，使數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)得到了革命性的發(fā)展[1]。EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)程序修改錯(cuò)誤時(shí)，不需要使用額外的硬件電路，且在使用EDA技術(shù)進(jìn)行電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)能夠使電子產(chǎn)品的成本降低和設(shè)計(jì)周期縮短。因而，EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用，也推動(dòng)了數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)領(lǐng)域的變革，促進(jìn)電子產(chǎn)品的發(fā)展。對(duì)此，我們需要EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)中應(yīng)用有所了解。
1EDA技術(shù)概述
EDA（ElectronicDesignAutomation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)是逐漸從計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助工程中發(fā)展而來(lái)的[2]。該技術(shù)主要是將計(jì)算機(jī)作為載體，在EDA軟件平臺(tái)上，設(shè)計(jì)者主要采用硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成各項(xiàng)工作。EDA技術(shù)是一種融合了當(dāng)前多種新型技術(shù)的新技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)為載體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)以及智能技術(shù)相互融合起來(lái)，進(jìn)而完成電子產(chǎn)品的自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作，這樣有效促進(jìn)了電路設(shè)計(jì)的可操作性以及效率性，不僅保障了電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，同時(shí)也極大地減輕了設(shè)計(jì)者的工作強(qiáng)度，同時(shí)也降低了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。具體來(lái)說(shuō)，EDA技術(shù)的特點(diǎn)以及EDA技術(shù)設(shè)計(jì)流程如下。
1.1EDA技術(shù)的特點(diǎn)
相比于傳統(tǒng)的CAD（ComputerAidedDesign，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)而言，EDA技術(shù)具有顯著的特點(diǎn)。首先一點(diǎn)，EDA技術(shù)在硬件電路選擇軟件設(shè)計(jì)方式方面上，它可以選擇多種設(shè)計(jì)輸入，如VHDL語(yǔ)言、波形等等，它在完成下載配置前能夠在沒(méi)有硬件設(shè)備的情況下能夠自行完成。與此同時(shí)，它在修改硬件設(shè)備也是非常簡(jiǎn)單、易于操作，這種修改硬件設(shè)備的方式和軟件程序修改方式非常接近，采用軟件測(cè)試的方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，這樣就能科學(xué)有效地設(shè)計(jì)特定功能的硬件電路[3]。第二點(diǎn)，EDA技術(shù)能夠儀自動(dòng)化的形式進(jìn)行產(chǎn)品直面設(shè)計(jì)。它可以通過(guò)HDL語(yǔ)言和電路原理圖等自動(dòng)化的邏輯編譯的相關(guān)程序輸入其中，并生成相應(yīng)的目標(biāo)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，這種技術(shù)能夠以計(jì)算機(jī)為依托，從電路功能模擬、電路性能分析、電路的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化、電路功能的測(cè)試和完善等全部流程都可以以自動(dòng)化的形式實(shí)現(xiàn)。第三點(diǎn)，EDA技術(shù)具有較高的集成化特點(diǎn)，并可以自身構(gòu)成片上系統(tǒng)。EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中是以芯片為載體進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種設(shè)計(jì)方式。因而，當(dāng)前大規(guī)模集成線路的不斷發(fā)展能夠有效促進(jìn)繁雜的芯片設(shè)計(jì)工作的完成，同時(shí)也能夠完成專(zhuān)業(yè)化的集成電路設(shè)計(jì)[4]。第四點(diǎn)，EDA技術(shù)可以大大提高系統(tǒng)升級(jí)的工作效率，它能夠當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行目標(biāo)系統(tǒng)的編程，實(shí)現(xiàn)有效的系統(tǒng)升級(jí)。第五點(diǎn)，EDA技術(shù)具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，且進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)的時(shí)間并不長(zhǎng)，且能夠有效節(jié)約設(shè)計(jì)的費(fèi)用，避免了資源的浪費(fèi)，同時(shí)EDA技術(shù)也具有極大的靈活性和實(shí)用性，可操作性較強(qiáng)。
1.2EDA技術(shù)設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介
EDA技術(shù)對(duì)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)的意義可以認(rèn)為是它將推動(dòng)了數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展變革，使其進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的新時(shí)期。傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)的模式多是以硬件搭試調(diào)試焊接的方式，而E-DA技術(shù)以計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)模式對(duì)傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了創(chuàng)新。EDA技術(shù)設(shè)計(jì)流程主要包含8個(gè)流程依次為[5]：設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)輸入（將電路系統(tǒng)采用一定的表達(dá)式輸入計(jì)算機(jī)，其中包括圖形輸入以及文本輸入）邏輯編譯（將設(shè)計(jì)者在EDA中輸入的圖形或文本進(jìn)行有效的編排轉(zhuǎn)化）邏輯綜合（將電路中高級(jí)的語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為低級(jí)的，并與基本結(jié)構(gòu)相應(yīng)射）器件適配（將由綜合器產(chǎn)生的網(wǎng)表文件配置到指定文件中，使之能夠下載文件）功能仿真（跟進(jìn)吧算法和仿真庫(kù)對(duì)涉及進(jìn)行模擬，以驗(yàn)證其涉及是否和要求一致）下載編程（將適配后生成的配置文件和下載文件以編程器下載）目標(biāo)系統(tǒng)。
2可編程邏輯器件
數(shù)字邏輯編輯器具有自身的發(fā)展歷程，一般可以將其分為分立元件、中小型標(biāo)準(zhǔn)芯片以及可編程邏輯器件等三個(gè)階段。對(duì)邏輯器分類(lèi)方面可以將其分為固定邏輯器和可編程邏輯器。其中固定邏輯器的電路是固定的、不可變的，而可編程邏輯器則可以為使用者提供多種邏輯能力，也可以在不同的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行改變，進(jìn)而完成不同的功能[6]。可編程邏輯器件（programmablelogicdevice，PLD）產(chǎn)生于通用集成電路，根據(jù)使用者對(duì)器件編程來(lái)確定其邏輯功能?？删幊踢壿嬈骷哂休^高的集成度，一般能夠滿(mǎn)足大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的情況下，可編程邏輯器件也隨之不斷發(fā)展。當(dāng)前，可編程邏輯器件已經(jīng)成為解決邏輯方案的首選，這主要是因?yàn)樗軌蚋鶕?jù)用戶(hù)的需求進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品功能增加以及產(chǎn)品升級(jí)，且操作較為簡(jiǎn)便，具有低成本、低消耗、多功能、高集成性等優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，當(dāng)前一些公司也在不斷對(duì)其進(jìn)行研究，不斷完善可編程邏輯器件的功能，并獲得了較為顯著的效果，如Altra公司的FLEX10K的系列產(chǎn)品、Xilinx公司的XC4000的系列產(chǎn)品[7]。
3VHSIC硬件描述語(yǔ)言
VHSIC硬件描述語(yǔ)言（Very-High-SpeedInte-gratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，VHDL）是電路設(shè)計(jì)中使用的一種高級(jí)語(yǔ)言，主要在20世紀(jì)80年代由美國(guó)國(guó)防部認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言，之后其他公司紛紛推出了VHSIC硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)環(huán)境。對(duì)此，我們需要對(duì)VHSIC硬件描述語(yǔ)言具有一個(gè)較為清晰的了解。數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)的第一步就是使用EDA技術(shù)以及相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是簡(jiǎn)要描述電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及測(cè)試方法。在設(shè)計(jì)一些規(guī)模不大的數(shù)字電子電路時(shí)，一般硬件描述的方式為原先的時(shí)序波在設(shè)計(jì)一些大規(guī)模的數(shù)字電子電路時(shí)，其描述方式就需要采用具有較強(qiáng)針對(duì)性的硬件描述語(yǔ)言。VHSIC硬件描述語(yǔ)言不僅能夠詳細(xì)描述硬件電路的功能、定時(shí)與信號(hào)連接的關(guān)系，而且還能采用簡(jiǎn)潔的模式準(zhǔn)確描述硬件電路中邏輯較為抽象的部分[8]。由于VHSIC硬件描述語(yǔ)言具有詳細(xì)準(zhǔn)確描述硬件電路功能的特征，因而，VHSIC硬件描述語(yǔ)言成為EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中最為常用的設(shè)計(jì)輸入方式和描述語(yǔ)言。在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中，VHSIC硬件描述語(yǔ)言已經(jīng)成為使用最為廣泛的硬件電路應(yīng)用描述語(yǔ)言。這主要是因?yàn)閂HSIC硬件描述語(yǔ)言具有硬件特點(diǎn)的語(yǔ)句，其結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法具有高級(jí)計(jì)算機(jī)具有高度相似性。除此之外，VHSIC硬件描述語(yǔ)言在程序結(jié)構(gòu)上也有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，它進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)⑵湓O(shè)為可視部分和不可視部分。從中可以發(fā)現(xiàn)，VHSIC硬件描述語(yǔ)言與綜上所述，可以看出VHDL硬件描述語(yǔ)言比傳統(tǒng)的其他硬件描述語(yǔ)言相比，如AHDL、VBLE，具有強(qiáng)大的描述功能，能夠有效規(guī)避器件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對(duì)數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的描述[9]。具體說(shuō)來(lái)，與其他硬件描述語(yǔ)言相比，VHSIC硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：其一，具有強(qiáng)大的功能以及靈活的設(shè)計(jì)。這主要是VHSIC硬件描述語(yǔ)言有著功能強(qiáng)大的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，能夠采用簡(jiǎn)短的語(yǔ)言進(jìn)行復(fù)雜邏輯的描述；同時(shí)，它也具備多層次的設(shè)計(jì)功能，支持多種設(shè)計(jì)方法。其二，具有廣泛的支持性，且易于修改。由于VHSIC硬件描述語(yǔ)言已經(jīng)成為使用最為廣泛應(yīng)用描述語(yǔ)言，因而具有廣泛的支持性；由于其結(jié)構(gòu)化和易讀化的特征，因而易于修改。其三，系統(tǒng)硬件描述能力強(qiáng)大，VHSIC硬件描述語(yǔ)言可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)描述、寄存器傳輸描述、行為描述，也可以進(jìn)行三者混合描述。其四，與器件設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立，在進(jìn)行VHSIC硬件描述語(yǔ)言可以不用考慮器件設(shè)計(jì)情況，專(zhuān)心用于VHSIC硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)的優(yōu)化。其五，移植能力強(qiáng)，能夠共享。VHSIC硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)完成后可以將成果進(jìn)行分享，避免電路的重復(fù)設(shè)計(jì)。除此之外，VHSIC硬件描述語(yǔ)言還具有其他的特征：其一，VHSIC硬件描述語(yǔ)言屬于設(shè)計(jì)輸入語(yǔ)言，它能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)詳細(xì)描述硬件電路的運(yùn)行狀態(tài)，并將其與數(shù)字電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)自動(dòng)綜合。其二，VHSIC硬件描述語(yǔ)言是常用的測(cè)試語(yǔ)言，它能夠以測(cè)試基準(zhǔn)對(duì)數(shù)字電子電路進(jìn)行可以仿真與模擬，進(jìn)而判斷其功能情況。其三，VHSIC硬件描述語(yǔ)言是標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言，它是當(dāng)前設(shè)計(jì)語(yǔ)言中使用最為廣泛的語(yǔ)言之一，也是當(dāng)前電子領(lǐng)域普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。其四，VHSIC硬件描述語(yǔ)言是可讀性語(yǔ)言，它不僅可以被計(jì)算機(jī)識(shí)讀，同時(shí)也可以被設(shè)計(jì)者識(shí)讀。其五，VHSIC硬件描述語(yǔ)言一種網(wǎng)表語(yǔ)言，它獨(dú)特的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)讓其在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中工作較好，同時(shí)它在設(shè)計(jì)工具間聯(lián)系的格式中屬于低級(jí)設(shè)計(jì)工具，即它在門(mén)級(jí)網(wǎng)表文件形成中具有相互轉(zhuǎn)化的功能和高度兼容性。
4EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘電路來(lái)展現(xiàn)E-DA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，該數(shù)字電路鐘能夠顯示秒、分、時(shí)。
4.1準(zhǔn)備的設(shè)備
本次實(shí)驗(yàn)主要是選用FPGA芯片EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)工具以及電子計(jì)算機(jī)。
4.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
依照EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括數(shù)字鐘；時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)以及譯碼顯示；24進(jìn)位制計(jì)數(shù)器、60進(jìn)位制計(jì)數(shù)器以及譯碼顯示電路。在VHDL語(yǔ)言描述上，要使用VHDL語(yǔ)言對(duì)60進(jìn)位制計(jì)數(shù)器、24進(jìn)位制計(jì)數(shù)器進(jìn)行描述編程，并將兩者進(jìn)位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，使其一致。關(guān)于譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中可以使用動(dòng)態(tài)譯碼掃描處理電路進(jìn)行處理，這能夠某個(gè)時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)亮單個(gè)數(shù)字碼而達(dá)到6個(gè)同時(shí)顯示的視覺(jué)效果，這樣不僅將電路能耗降到最低，同時(shí)也節(jié)約了器件資源，并延長(zhǎng)了器件的使用壽命[11]。關(guān)于頂層設(shè)計(jì)，在這一設(shè)計(jì)中需要建立在底層設(shè)計(jì)模塊的基礎(chǔ)上，通過(guò)原理圖方法將兩者進(jìn)行有機(jī)的融合，進(jìn)而獲得一個(gè)完整電路。
4.3編譯下載
電子電路設(shè)計(jì)范文3
關(guān)鍵詞 Multisim仿真；電子電路設(shè)計(jì)；搶答器
中圖分類(lèi)號(hào)：TP319.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2015）10-0035-03
Abstract Introduces the function and characteristic of Multisim simu-
lation software， and describes the use of Multisim simulation software for electronic circuit design process with a digital responder
design as an example.
Key words Multisim simulation； electronic circuit design； responder
1 前言
隨著電子電路復(fù)雜程度越來(lái)越高、更新速度越來(lái)越快、設(shè)計(jì)規(guī)模越來(lái)越大、推向市場(chǎng)時(shí)間越來(lái)越短，這就迫切需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)的出現(xiàn)，改革了傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)方法。
2 Multisim仿真軟件的功能及特點(diǎn)
Multisim是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，可實(shí)現(xiàn)原理圖捕獲、電路分析、電路仿真、仿真儀器測(cè)試等功能；具有如下特點(diǎn)：界面設(shè)計(jì)人性化、操作簡(jiǎn)潔明了、元件庫(kù)規(guī)模龐大、儀器儀表庫(kù)種類(lèi)齊全（包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀等）、分析功能強(qiáng)大（包括直流工作點(diǎn)分析、交流分析、噪聲分析等）。
3 應(yīng)用實(shí)例
以數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)為例，闡述采用Multisim仿真軟件進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過(guò)程。
設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字搶答器，設(shè)計(jì)要求：
1）搶答器可同時(shí)供8名選手參加比賽，每個(gè)選手擁有一個(gè)搶答按鍵，分別用按鍵J0～J7表示，按鍵編號(hào)和選手編號(hào)相同；
2）主持人扳動(dòng)控制開(kāi)關(guān)J8，可控制系統(tǒng)的復(fù)位和搶答的開(kāi)始；
3）搶答器具有第一搶答信息的鑒別、鎖存和顯示功能，搶答開(kāi)始后，第一搶答者按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，該選手的編號(hào)立即被鎖存，并顯示在LED數(shù)碼管上，控制電路使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，并對(duì)輸入電路進(jìn)行封鎖，使其他選手的搶答不起作用；
4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，主持人通過(guò)設(shè)定一次搶答時(shí)間，控制比賽的開(kāi)始和結(jié)束[1]。
電路組成 搶答器由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路由主持人控制開(kāi)關(guān)、搶答按鍵、控制電路、優(yōu)先編碼器、鎖存器、譯碼器、編號(hào)顯示器和報(bào)警電路構(gòu)成，完成基本搶答的功能；擴(kuò)展電路由秒脈沖產(chǎn)生電路、定時(shí)電路、譯碼器和定時(shí)顯示器構(gòu)成，完成定時(shí)搶答的功能。
搶答器工作過(guò)程：首先，接通搶答器電源，主持人將開(kāi)關(guān)J8置于復(fù)位位置，禁止搶答器工作，編號(hào)顯示器被熄滅，定時(shí)顯示器顯示定時(shí)時(shí)間；然后，主持人將開(kāi)關(guān)J8置于開(kāi)始位置，允許搶答器工作，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)；當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，計(jì)數(shù)器停止工作，編號(hào)顯示器顯示搶答選手的編號(hào)，定時(shí)顯示器顯示剩余搶答時(shí)間，并禁止其他選手隨后的搶答；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，但無(wú)人搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并禁止選手超時(shí)搶答。
電路設(shè)計(jì)及仿真
1）搶答器電路。搶答器電路如圖1所示。優(yōu)先編碼器74LS148能鑒別第一搶答者的按鍵操作，并使其他選手的操作無(wú)效；RS鎖存器74LS279能鎖存第一搶答者的編號(hào)，并經(jīng)譯碼器74LS48譯碼后顯示在LED數(shù)碼管上。
搶答器電路仿真波形如圖2所示。借助于Multisim仿真軟件中的邏輯分析儀，可對(duì)搶答器電路的多路邏輯信號(hào)同步進(jìn)行高速采集和時(shí)序分析。將邏輯分析儀的輸入端口相應(yīng)地連接到電路的如下測(cè)試點(diǎn)上：開(kāi)關(guān)J8，74LS279的輸出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按鍵J7、J6、J5、J4、
J3、J2、J1、J0。被采集的輸入信號(hào)將顯示在屏幕上。
由圖2可知，在第一個(gè)Clock脈沖的上升沿，主持人將開(kāi)關(guān)J8置于復(fù)位位置時(shí)，74LS279被復(fù)位，禁止鎖存器工作，其輸出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的選通輸入端EI=0，允許優(yōu)先編碼器工作；74LS48的消隱輸入端BI=0，編號(hào)顯示器被熄滅。在第一個(gè)Clock脈沖的下降沿，當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)J8置于開(kāi)始位置時(shí)，允許優(yōu)先編碼器和鎖存器工作。在第二個(gè)Clock脈沖的下降沿，將J6按鍵按下時(shí)，74LSl48的輸出A2A1A0=001，GS=0，經(jīng)RS鎖存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允許74LS48工作；Q4Q3Q2=110，經(jīng)譯碼顯示為“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即在第三個(gè)Clock脈沖的上升沿J3按鍵的輸入）。在第四個(gè)Clock脈沖的上升沿，當(dāng)按下的J6鍵松開(kāi)后，GS=1，此時(shí)由于仍為Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即第五個(gè)Clock脈沖的下降沿J0按鍵的輸入），從而實(shí)現(xiàn)了搶答的優(yōu)先性，保證了電路的準(zhǔn)確性。在第六個(gè)Clock脈沖的下降沿，主持人將開(kāi)關(guān)J8重新置于復(fù)位位置，以便進(jìn)行下一輪的搶答。
2）定時(shí)電路。將兩片同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LSl92級(jí)聯(lián)，以串行進(jìn)位方式構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖由555定時(shí)器構(gòu)成的秒脈沖電路提供；通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路，主持人對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次搶答時(shí)間的預(yù)置；74LS48譯碼器和定時(shí)顯示器構(gòu)成譯碼顯示電路。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)J8置于復(fù)位位置時(shí)，計(jì)數(shù)器預(yù)置定時(shí)時(shí)間，并顯示在定時(shí)顯示器上。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)J8置于開(kāi)始位置時(shí)，74LS279的輸出Q1=0，經(jīng)非門(mén)反相后，使555定時(shí)器的時(shí)鐘輸出端CP與74LSl92的時(shí)鐘輸入端CPD相連，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)；在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，74LS192的借位輸出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允許74LSl48工作。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，Q1=1，經(jīng)非門(mén)反相后，封鎖CP信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止工作，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)復(fù)位為止；同時(shí)，EI=1，禁止74LSl48工作。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到無(wú)人搶答時(shí)，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止選手超時(shí)搶答；同時(shí)，BO2=0，封鎖CP信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止工作，定時(shí)顯示器上顯示00[2]。
3）報(bào)警電路。報(bào)警電路由555定時(shí)器、三極管推動(dòng)級(jí)和揚(yáng)聲器構(gòu)成。由若干電阻、電容和555定時(shí)器接成多諧振蕩器，將時(shí)序電路控制信號(hào)PR接至555定時(shí)器的清零端，以控制多諧振蕩器振蕩的起停，多諧振蕩器輸出信號(hào)控制三極管的導(dǎo)通、截止，從而推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出各單元電路的仿真電路圖，先對(duì)各單元電路逐個(gè)進(jìn)行仿真調(diào)試，再將各單元電路連接起來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；通過(guò)Multisim仿真，觀察各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系，測(cè)量電路各項(xiàng)性能指標(biāo)，調(diào)整部分元器件參數(shù)，檢查電路各部分功能，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；最后進(jìn)行電路焊接與裝配，并對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)試。
4 結(jié)語(yǔ)
Multisim是電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)，在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用Multisim仿真軟件，把虛擬仿真和硬件實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期和提高設(shè)計(jì)效率，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐、綜合分析和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)工具的能力。
參考文獻(xiàn)
電子電路設(shè)計(jì)范文4
【關(guān)鍵詞】數(shù)控;直流穩(wěn)壓電源;Proteus;設(shè)計(jì)與仿真;教學(xué)案例
1 引言
Proteus軟件是英國(guó)LabCenter Electronics公司開(kāi)發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個(gè)部分構(gòu)成，其中Proteus ISIS軟件包含了革命性的VSM（虛擬仿真技術(shù)），用戶(hù)可以對(duì)模擬電路、數(shù)字電路、模擬數(shù)字混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有的周?chē)娮悠骷黄鸱抡鎇1-2]。在電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)中，除了引導(dǎo)學(xué)生掌握好基礎(chǔ)理論知識(shí)外，教師更需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，才能促進(jìn)學(xué)生電路設(shè)計(jì)能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力提高，也才能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)所培養(yǎng)人才的專(zhuān)業(yè)能力需求。而將Proteus仿真軟件技術(shù)應(yīng)用于電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)活動(dòng)中，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)等課程的教學(xué)，不僅能夠促進(jìn)教師形象生動(dòng)地完成教學(xué)任務(wù)，還可以提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，如開(kāi)展創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽[2]。采用Proteus進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)需要隨時(shí)對(duì)原理電路圖進(jìn)行修改，并立即獲得仿真結(jié)果。一邊設(shè)計(jì)一邊實(shí)驗(yàn)，調(diào)試時(shí)隨時(shí)可以修改電路，要比用萬(wàn)能板焊接元件搭建硬件平臺(tái)更為方便，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中元器件的浪費(fèi)，節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量[3]。本文探討的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和仿真，涉及電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、EDA技術(shù)等多方面知識(shí)，是電子電路設(shè)計(jì)與仿真教學(xué)的典型案例。
2 電路的硬件設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)方案分析
數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)是一個(gè)具有綜合性的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，要求具有一定的電壓輸出范圍，輸出電壓能步進(jìn)可調(diào)，能實(shí)時(shí)數(shù)字顯示輸出電壓。
根據(jù)任務(wù)要求，首先該電路主體是一個(gè)電源，屬于模擬電路設(shè)計(jì)，其次需要實(shí)時(shí)顯示輸出電壓，需要譯碼顯示電路，屬于數(shù)字電路知識(shí)，還有數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程需要相應(yīng)的時(shí)序控制，需要微控制器有序控制電壓的轉(zhuǎn)換、輸出、顯示。因此設(shè)計(jì)方案很多，本文給出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方案，在此方案中主要由以下幾個(gè)部分組成（如圖1）：
控制器部分：為了能有序控制電源的步進(jìn)輸出及顯示，本設(shè)計(jì)選用學(xué)生熟悉又比較常用的8051系列單片機(jī)AT89C52。單片機(jī)的作用除了有效控制電壓的數(shù)控輸出及顯示外，還可進(jìn)行功能擴(kuò)展。
電壓輸出部分：本設(shè)計(jì)對(duì)電源的輸出電壓電流沒(méi)有太高的要求，當(dāng)前已有集成三端穩(wěn)壓器一般能滿(mǎn)足要求，而且這類(lèi)芯片內(nèi)部都有過(guò)流和過(guò)熱的保護(hù)電路。例如型號(hào)為L(zhǎng)M317集成三端穩(wěn)壓器，其額定電流可達(dá)1.5A，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為1.2～37V，內(nèi)部有過(guò)熱和過(guò)流保護(hù)電路，價(jià)格也不貴，所以采用這種芯片為主體來(lái)組成所要求的系統(tǒng)是比較合理的。
電壓調(diào)節(jié)部分：為了能實(shí)現(xiàn)電源輸出步進(jìn)變化，結(jié)合集成三端穩(wěn)壓器的特點(diǎn)，選擇模擬開(kāi)關(guān)和電阻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路，將單片機(jī)與三端穩(wěn)壓器聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。控制單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)即可改變?nèi)朔€(wěn)壓器輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的數(shù)控調(diào)節(jié)。
電壓顯示部分：該部分選用常用的數(shù)字電路中的譯碼顯示電路，為了節(jié)約單片機(jī)的IO端口，顯示方式采用動(dòng)態(tài)顯示。
圖1 整體電路設(shè)計(jì)方案原理圖
2.2 各單元電路硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)上面的設(shè)計(jì)思路，為了能快速方便的實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案，采用常用的一種仿真設(shè)計(jì)軟件Proteus完成該電路的設(shè)計(jì)與仿真。Proteus軟件包含了豐富的元器件庫(kù)，能夠很方便地調(diào)用設(shè)計(jì)方案中需要的各種元器件連接成電路，并進(jìn)行仿真測(cè)試。
2.2.1 單片機(jī)控制電路
單片機(jī)是數(shù)控電源的核心，它通過(guò)軟件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)電路的工作，從而完成設(shè)定的功能。本設(shè)計(jì)中控制電路選用AT89C52單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位CMOS單片機(jī)，片內(nèi)含8K字節(jié)的FLASH或PEROM和256字節(jié)的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容[4]。AT89C52接收來(lái)自按鍵的信息，并對(duì)按鍵輸入的信息進(jìn)行處理，從而控制輸出電壓的變化，并將變化的結(jié)果輸出到顯示電路上。
2.2.2 電壓輸出電路
該電路主要由集成三端穩(wěn)壓器LM317作為核心器件穩(wěn)定輸出電壓，該芯片內(nèi)部有過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)電路，電容C1、C3濾除交流雜波，二極管D1為負(fù)載電容的存儲(chǔ)電荷提供一條放電通路[4]。LM317的穩(wěn)壓輸出電路如下圖2所示。
圖2 LM317穩(wěn)壓輸出電路
圖2中輸出電壓滿(mǎn)足下列關(guān)系，
由于調(diào)整端的電流IADJ小于100uA，大多數(shù)情況應(yīng)用時(shí)可以忽略，因此輸出電壓近似為 ，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R2可以很方便地改變輸出電壓。
2.2.3 電壓調(diào)節(jié)電路
從上面的LM317輸出電壓公式得知只要改變可調(diào)電阻R2的大小可以很方便地改變輸出電壓的大小，如果把R2設(shè)計(jì)成一個(gè)線性電阻網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控輸出電壓的要求[5]。線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，電路中選用8個(gè)電阻值依次倍增的精密電阻，模擬開(kāi)關(guān)選擇常見(jiàn)的繼電器，通過(guò)按鍵輸入控制單片機(jī)P1口輸出的數(shù)字量控制繼電器的閉合與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)一種類(lèi)似于數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，來(lái)改變接入LM317調(diào)整端電阻的大小，從而改變輸出電壓大小。
圖3 線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)
2.2.4 電壓顯示電路
譯碼顯示電路選用4位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示方式（如圖4所示）。將單片機(jī)的P2.0和P2.1口控制數(shù)碼管的段選和位選的選通，P0口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管段選和位選的數(shù)據(jù)傳送。P0口既要輸出位選數(shù)據(jù)還要輸出段選數(shù)據(jù)，因此采用分時(shí)傳送方式，分別用兩個(gè)鎖存器74HC573保存對(duì)應(yīng)的位選數(shù)據(jù)和段選數(shù)據(jù);兩個(gè)鎖存器的工作分別通過(guò)單片機(jī)的P2.0和P2.1口來(lái)控制。
圖4 譯碼顯示電路
2.2.5 聲光指示電路
為了能指示輸出電壓的最大值、最小值，分別添加紅、綠LED指示燈;為了能指示按鍵的增減，添加蜂鳴器，按鍵每按下一次，就發(fā)出報(bào)警聲一次。
3 電路的軟件設(shè)計(jì)
直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心控制電壓的調(diào)節(jié)與顯示，因此需要編寫(xiě)相應(yīng)軟件程序控制單片機(jī)有序工作。
根據(jù)以上電源系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)功能，軟件程序的結(jié)構(gòu)可分為主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系統(tǒng)初始化、數(shù)碼管顯示、按鍵是否按下，并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)功能的子程序中去。主程序流程圖如圖5所示。子程序包括：系統(tǒng)初始化子程序、顯示數(shù)據(jù)處理子程序、數(shù)碼管顯示子程序、按鍵中斷子程序等。
圖5 主程序流程圖
4 電路的整體設(shè)計(jì)與仿真分析
單片機(jī)系統(tǒng)的仿真是Proteus軟件的一大特色。首先在Proteus中將上面硬件設(shè)計(jì)的各單元電路連接成一個(gè)完整的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源仿真電路（如圖6所示）;然后創(chuàng)建源代碼程序文件，并編輯該電源系統(tǒng)的程序源代碼;接著將源代碼編譯生成為目標(biāo)代碼，將目標(biāo)代碼添加到圖6中的單片機(jī)元件的屬性中，相當(dāng)于在實(shí)際電路中對(duì)單片機(jī)下載目標(biāo)程序;最后進(jìn)行電路的調(diào)試仿真[7]。
圖6 整體設(shè)計(jì)仿真電路圖
圖6所示電路的仿真結(jié)果如下：當(dāng)電路上電工作后，由于電阻網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有電阻接入LM317的調(diào)整端，數(shù)碼管上顯示出電壓為1.25V。當(dāng)電壓增加按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的外部中斷0產(chǎn)生中斷，蜂鳴器報(bào)警，電壓計(jì)數(shù)值增加1，接入的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值增加一個(gè)單位，相應(yīng)的輸出電壓增加0.1V;保存數(shù)碼管結(jié)果的計(jì)數(shù)器值加1，P2.0端口選通譯碼顯示電路的位選鎖存器，送入相應(yīng)的位選數(shù)據(jù);P2.1端口選通譯碼顯示電路的段選鎖存器，送入段選數(shù)據(jù);數(shù)碼管上顯示結(jié)果值增加0.1。當(dāng)電壓增大到15V時(shí)，紅燈亮，顯示電壓值不變化，輸出電壓值也不再增加;當(dāng)電壓減小到1.25V時(shí)，綠燈亮，顯示電壓值不變，輸出電壓也不再減小。
在仿真電路中增加虛擬測(cè)試儀器，如圖6中在穩(wěn)壓輸出端Vout添加直流電壓表或者電壓探針，可以在仿真中實(shí)時(shí)觀測(cè)輸出電壓的變化數(shù)據(jù)[3]。
電路仿真輸出的理想結(jié)果是：電壓輸出大小從1.25V到15V變化，變化步進(jìn)單位為0.1V;但實(shí)際上仿真結(jié)果是：數(shù)碼管上顯示結(jié)果與LM317輸出端接的電壓探針測(cè)量的電壓值有一點(diǎn)誤差。仿真測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 仿真測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表
顯示值 測(cè)量值 誤差 顯示值 測(cè)量值 誤差 顯示值 測(cè)量值 誤差
1.35 1.356 -0.006 5.55 5.527 0.023 11.55 11.475 0.075
1.55 1.554 -0.004 5.95 5.924 0.026 11.95 11.871 0.079
1.95 1.951 -0.001 6.55 6.520 0.030 12.55 12.465 0.085
2.35 2.349 0.001 6.95 6.916 0.034 12.95 12.861 0.089
2.55 2.548 0.002 7.55 7.511 0.039 13.35 13.257 0.093
2.95 2.946 0.004 7.95 7.908 0.042 13.55 13.455 0.095
3.35 3.343 0.007 8.55 8.503 0.047 13.95 13.850 0.100
3.55 3.541 0.009 8.95 8.900 0.050 14.35 14.247 0.103
3.95 3.939 0.011 9.55 9.494 0.056 14.55 14.444 0.106
4.35 4.335 0.015 9.95 9.891 0.059 14.75 14.642 0.108
4.55 4.535 0.015 10.55 10.485 0.065 14.85 14.741 0.109
4.95 4.932 0.018 10.95 10.881 0.069 14.95 14.840 0.110
從仿真結(jié)果上看，隨著電壓的增加，數(shù)碼管輸出的理想結(jié)果與電壓探針輸出的結(jié)果誤差將逐漸增加，最大相對(duì)誤差為0.11V，即數(shù)碼管上顯示電壓值為14.95V時(shí)，電壓探針實(shí)時(shí)測(cè)量電壓值為14.840V。仿真結(jié)果說(shuō)明該電路在精度要求不是很高的場(chǎng)合足以適合應(yīng)用。
分析誤差的原因：（1）仿真軟件中的電路元件畢竟是模擬元件，不是真實(shí)電路，即使真實(shí)電路也會(huì)有一定的誤差;（2）顯示結(jié)果是直接將控制繼電器的數(shù)字信號(hào)通過(guò)單片機(jī)軟件顯示出來(lái)，而電壓探針測(cè)量的是LM317輸出端的電壓值，兩種的顯示位數(shù)、精度不同。當(dāng)然實(shí)際輸出端的結(jié)果還取決于連接的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值的合理選取。通過(guò)仿真不但可以觀察輸出結(jié)果，還可以在仿真軟件中很容易修改電路并分析結(jié)果。
5 小結(jié)
本文利用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)控穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計(jì)與仿真，無(wú)論設(shè)計(jì)過(guò)程還是仿真測(cè)試結(jié)果都達(dá)到了滿(mǎn)意的效果。該電路的設(shè)計(jì)與仿真作為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的綜合課程設(shè)計(jì)典型教學(xué)案例，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用Proteus仿真軟件對(duì)電路的設(shè)計(jì)方案及結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的仿真測(cè)試與分析，一方面仿真設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，搭建電路、測(cè)試結(jié)果方便，修改設(shè)計(jì)快捷;另一方面在教學(xué)中增加了學(xué)生電路設(shè)計(jì)上的感性認(rèn)識(shí)，便于對(duì)電路設(shè)計(jì)理論的理解，提高了學(xué)生的興趣。總之，利用Proteus仿真軟件能較好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，將之應(yīng)用到相關(guān)課程教學(xué)中是一種新的教
學(xué)方法，有助于教師的教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。
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電子電路設(shè)計(jì)范文5
【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)；單元電路；設(shè)計(jì)方法
電子電路的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方法在EDA技術(shù)的發(fā)展下發(fā)生了根本性的變化。電子技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先應(yīng)該將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)明確下來(lái)，依據(jù)任務(wù)選擇方案，然后單元設(shè)計(jì)方案中的各個(gè)部分，選擇參數(shù)計(jì)算和期間，最后有機(jī)連接各個(gè)部分，將一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的完整的系統(tǒng)電路圖畫(huà)出來(lái)。作為電子電路設(shè)計(jì)人員，對(duì)單元電路的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行熟練掌握，具備實(shí)際設(shè)計(jì)電路的能力尤為重要。
1.電子技術(shù)及單元電路概述
電子技術(shù)是依據(jù)電子學(xué)的原理，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中應(yīng)用電子器件將某種特定功能的電路設(shè)計(jì)和制造出來(lái)。包括兩大分支，即信息電子技術(shù)和電路電子技術(shù)。前者又包括兩個(gè)分支，即模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)；后者是處理電子信號(hào)的技術(shù)，發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換信號(hào)是其主要的處理方式[1]。
電子電路由電子元件和電子器件兩部分組成。前者是指電子設(shè)備中的開(kāi)關(guān)、電阻器、變壓器等，后者是指晶體管、電子管等。按組成方式，我們可以將電子電路分為分立電路和集成電路兩種形式。單元電路是整個(gè)電子電路系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，常用的有放大電路、振蕩電路、數(shù)字電路等幾種。設(shè)計(jì)訓(xùn)練單元電路的主要目的是促進(jìn)整體電子電路設(shè)計(jì)水平的顯著提升[2]。
2.電子技術(shù)單元電路的設(shè)計(jì)步驟
2.1 明確任務(wù)
將本單元電路的任務(wù)明確化是設(shè)計(jì)單元電路前均需要明確的，設(shè)計(jì)單元電路的最基本條件是將單元電路的性能指標(biāo)詳細(xì)擬定出來(lái)。在設(shè)計(jì)單元電路的過(guò)程中，我們應(yīng)該將電壓放大的倍數(shù)、輸入輸出電阻的大小計(jì)算出來(lái)，并盡可能做到簡(jiǎn)單明了、盡可能地節(jié)約成本、使單元電路具有較小的體積和較高的性能等。
2.2 計(jì)算參數(shù)
計(jì)算參數(shù)的目的是使單元電路的功能指標(biāo)達(dá)到實(shí)際需求。專(zhuān)業(yè)化的電子技術(shù)知識(shí)是計(jì)算參數(shù)的必要條件，比如，只有將各電阻值及其放大倍數(shù)計(jì)算出來(lái)，才能有效設(shè)計(jì)放大器電路；只有將電阻電容及其震蕩頻率制定出來(lái)才能有效設(shè)計(jì)震蕩器[3]。在計(jì)算參數(shù)的過(guò)程中，同一電路可能得出一組以上的數(shù)據(jù)，這是我們就應(yīng)該給予數(shù)據(jù)選擇方法以充分的重視，保證所選擇的數(shù)據(jù)達(dá)到并符合完成電路設(shè)計(jì)的要求，并能夠在實(shí)踐中得到有效的應(yīng)用。
2.3 畫(huà)出電路圖
在電子技術(shù)單元電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要將完整的電路圖繪制出來(lái)，這樣做的目的是對(duì)單元電路和整機(jī)電路的連接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的表達(dá)。同時(shí)，設(shè)計(jì)者還應(yīng)該依據(jù)單元電路之間的相互配合和前后之間的關(guān)系將電路結(jié)構(gòu)盡可能地簡(jiǎn)化。比如，在確定各單元電路之后，應(yīng)該給予單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)以充分的重視和考慮，從而將浪費(fèi)及工作量減少到最低限度。給予各部分輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和控制信號(hào)之間的關(guān)系以充分的重視，對(duì)輸入、輸出進(jìn)行模擬，完全隔離輸入、輸出、電源、通道，分割直流電流、電壓信號(hào)為多路不同或相同的電流、電壓信號(hào)，從而使同時(shí)采集控制不同設(shè)備的目的得到切實(shí)的實(shí)現(xiàn)。首先，注意電路圖的可讀性。在繪圖的過(guò)程中應(yīng)該盡可能地在一張紙上畫(huà)主電路圖，在另一張紙上畫(huà)比較獨(dú)立和次要部分，標(biāo)記號(hào)圖的端口和兩端，將各圖紙之間的信號(hào)的引入和引出標(biāo)出來(lái)；其次，注意信號(hào)的流向及圖形符號(hào)。一般情況下，我們可以將起始點(diǎn)設(shè)在輸入端和信號(hào)源，然后依據(jù)信號(hào)流向從左到右、從上到下將單元電路畫(huà)出來(lái)。同時(shí)，還應(yīng)該將適當(dāng)?shù)臉?biāo)注加在圖中，保證圖形符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)性；再次，注意連接線畫(huà)法。用直線連接各元件，并盡可能地減少交叉[4]。一般情況下，應(yīng)水平或垂直布置連接線，盡可能地不畫(huà)斜線，用原點(diǎn)表示互相連接的交叉。
3.電子技術(shù)單元電路的設(shè)計(jì)方法
3.1 對(duì)于線性集成運(yùn)放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)
調(diào)整部分、取樣部分、基準(zhǔn)電壓電路等是單元電路中串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的主要組成部分。設(shè)計(jì)線性集成運(yùn)放組成的穩(wěn)壓電源的主要功能是過(guò)流和短路保護(hù)，起到對(duì)電路的保護(hù)功能的標(biāo)準(zhǔn)為負(fù)載電路達(dá)到限額。在對(duì)其的設(shè)計(jì)過(guò)程中，直流電通過(guò)整流出來(lái)后，用濾波將其波文系數(shù)降低，從而對(duì)負(fù)載進(jìn)行直接的帶動(dòng)，但是這種電路無(wú)法起到穩(wěn)壓的作用，因此，應(yīng)該依據(jù)一定的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源。
3.2 單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)
在確定各單元電路之后，設(shè)計(jì)者還應(yīng)該給予單元電路之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題以充分的重視并認(rèn)真考慮。阻抗匹配、負(fù)載能力匹配等是單元電路之間電氣性能相互匹配的主要問(wèn)題，設(shè)計(jì)者應(yīng)該謹(jǐn)慎認(rèn)真地思考這些問(wèn)題。如果沒(méi)有過(guò)高要求驅(qū)動(dòng)能力，則可以運(yùn)用運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器；如果對(duì)驅(qū)動(dòng)能力要求高，則可以運(yùn)用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出電路或功率繼承電路；如果為數(shù)字電路，則可以運(yùn)用單管反向器或達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器等。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)問(wèn)題就是模擬單元電路之間的相互干擾及匹配問(wèn)題[5]，在整個(gè)電路的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，值得我們予以充分重視。
3.3 對(duì)于運(yùn)算放大器電路的設(shè)計(jì)
UA741、OP07等均是依據(jù)工業(yè)上的普通用途設(shè)定的運(yùn)算放大器電路，具有中等的性能和極為便宜的價(jià)格。在設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器電路的過(guò)程中，應(yīng)該將單雙電源供電、電源電流選擇出來(lái)作為基本參數(shù)，同時(shí)將失調(diào)電壓、失調(diào)電流、電阻輸入，對(duì)速率進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，將時(shí)間確定下來(lái)。在運(yùn)用運(yùn)算放大器時(shí)，如果沒(méi)有特殊要求，應(yīng)該盡可能地運(yùn)用通用性運(yùn)算放大器。指標(biāo)的先進(jìn)性不應(yīng)該成為設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇各種參數(shù)的唯一依據(jù)。當(dāng)運(yùn)算放大器作弱信號(hào)放大時(shí)，所選擇的運(yùn)算放大器應(yīng)該具有極小的失調(diào)和噪聲系數(shù)，同時(shí)保持等效直流電阻運(yùn)放同相端和反相端對(duì)地。為了將運(yùn)放的高頻自激有效消除掉，設(shè)計(jì)者應(yīng)該依據(jù)推薦參數(shù)將適當(dāng)?shù)碾娙菹窠槿胍?guī)定的消振引腳之間，同時(shí)對(duì)兩級(jí)以上放大級(jí)級(jí)聯(lián)的情況進(jìn)行有效的預(yù)防和避免，以將消振困難減小到最低限度[6]。
隨著科技的飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，電子電路的種類(lèi)越來(lái)越多，因此需要各種不同的有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方法。在集成發(fā)生電路的快速發(fā)展的過(guò)程中，各種專(zhuān)用功能的新型期間不斷涌現(xiàn)出來(lái)，對(duì)電路設(shè)計(jì)工作提出了新的要求，集成塊直接組裝逐漸取代了傳統(tǒng)的分立原件電路的設(shè)計(jì)方法。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)該將注意力逐漸從設(shè)計(jì)單元電路向設(shè)計(jì)和規(guī)劃整體方案轉(zhuǎn)移，清楚明了各種集成電路的性能和指標(biāo)，在選取集成器件的過(guò)程中嚴(yán)格依據(jù)實(shí)際需求，并能合理地進(jìn)行單元連接，從而成功完成總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)在日常工作中積極積累經(jīng)驗(yàn)、深入研究其設(shè)計(jì)原理、努力改進(jìn)及設(shè)計(jì)方法，為推動(dòng)社會(huì)各方面的發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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電子電路設(shè)計(jì)范文6
“電子技術(shù)基礎(chǔ)”包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門(mén)主要課程，是理工科相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課。生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)“電子電路課程設(shè)計(jì)”課程，對(duì)提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力、硬件制作能力和系統(tǒng)調(diào)試能力，以及培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力具有非常重要的意義。如何利用科學(xué)的選題在較短的時(shí)間內(nèi)訓(xùn)練和提高學(xué)生的這些能力，并有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力，是該課程在教學(xué)過(guò)程中重要的教學(xué)研究課題。[4-6]
一、生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)“電子電路課程設(shè)計(jì)”教學(xué)中存在的問(wèn)題
由于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的特殊性，目前在生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的“電子電路課程設(shè)計(jì)”教學(xué)過(guò)程中，普遍存在以下幾個(gè)問(wèn)題：
1.課程設(shè)計(jì)的選題沒(méi)有考慮專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，實(shí)施的目的性不強(qiáng)，與專(zhuān)業(yè)的整體發(fā)展建設(shè)結(jié)合較差，達(dá)不到課程設(shè)計(jì)要求
一個(gè)突出的問(wèn)題是，課程設(shè)計(jì)的選題大部分是沿用電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)選題，如多級(jí)低頻阻容耦合放大器、功率放大器、語(yǔ)音放大器、函數(shù)發(fā)生器、交直流放大器、數(shù)字電子鐘、定時(shí)器、智力競(jìng)賽搶答器、簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)試儀等選題，這些題目與生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的聯(lián)系較少。這樣既不能體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，也不能提高學(xué)生的興趣，從而使得學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)不能很好地運(yùn)用于實(shí)際，造成與實(shí)踐的脫節(jié)。
2.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容不完善，所設(shè)計(jì)的內(nèi)容不能充分體現(xiàn)課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)
“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”課程應(yīng)該是由許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個(gè)整體，從多個(gè)方面訓(xùn)練和提高學(xué)生的能力和素質(zhì)。但原有的教學(xué)過(guò)程中，往往會(huì)忽略其中的一些重要環(huán)節(jié)。這些問(wèn)題表現(xiàn)在：只要求學(xué)生完成電路制作，對(duì)于任務(wù)分析、方案選擇、分析計(jì)算要求較少，把課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成操作實(shí)訓(xùn)；不重視測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，不能充分鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；不注重使用設(shè)計(jì)軟件和選擇流行器件，只使用過(guò)時(shí)的器件，甚至老舊的分立元件，制作的電路達(dá)不到任務(wù)要求。這些對(duì)于提高課程設(shè)計(jì)的效果都有不利的影響，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力練習(xí)不夠、電路設(shè)計(jì)能力偏低、綜合調(diào)試能力不高。
3.評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單，隨意性大
教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，課程成績(jī)?cè)u(píng)定基本上流于形式，從而造成課程設(shè)計(jì)質(zhì)量下降。
在這種情況下，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生普遍存在電路設(shè)計(jì)能力和系統(tǒng)調(diào)試能力不足，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力偏低，這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生難以在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)揮獨(dú)當(dāng)一面的作用，不能快速適應(yīng)社會(huì)要求。
二、“電子電路課程設(shè)計(jì)”的改革思路和實(shí)踐
幾年來(lái)，在“電子電路課程設(shè)計(jì)”教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了幾點(diǎn)改革嘗試，取得了較好的教學(xué)效果。
1.明確專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建課程設(shè)計(jì)選題庫(kù)
“電子電路課程設(shè)計(jì)”是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)課程，有大量的課程設(shè)計(jì)選題，但這些選題中，大部分與生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)和生物醫(yī)學(xué)電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和要求有較大的區(qū)別。為此，學(xué)院組織教師從眾多的課程設(shè)計(jì)選題中，選出若干與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的訓(xùn)練內(nèi)容，進(jìn)行加工改造，并對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)選題提出具體的訓(xùn)練要求和目標(biāo)，構(gòu)成課程設(shè)計(jì)選題庫(kù)。題庫(kù)中題目所涉及到的課程內(nèi)容和設(shè)計(jì)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1。從表中可以看出，與生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的選題占總選題的72%，這樣就形成了有專(zhuān)業(yè)特色的電子電路課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。
另外還結(jié)合專(zhuān)業(yè)的特色，對(duì)與醫(yī)療儀器密切相關(guān)的設(shè)計(jì)，如測(cè)量心電、腦電、心音、血氧飽和度、脈搏波等信號(hào)的電子系統(tǒng)的采集電路部分，要求學(xué)生做成完整的模塊，作為以后系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的子模塊。
2.以學(xué)生為主體，改革傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)方式
改變過(guò)去教師全程指導(dǎo)，有問(wèn)必答，甚至直接給出參考電路的指導(dǎo)方式。教師在給出選題和要求后，將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組在選題范圍內(nèi)選定設(shè)計(jì)題目。學(xué)生自己查閱資料，提出方案，獨(dú)立設(shè)計(jì)，最終完成設(shè)計(jì)并進(jìn)行完整的調(diào)試和測(cè)試。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師每周留出固定或靈活的課堂答疑時(shí)間，回答學(xué)生提出的問(wèn)題或啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題，直至課程設(shè)計(jì)結(jié)束。
3.充分發(fā)揮學(xué)生潛能，加深加寬課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練內(nèi)容并提高要求
在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師提出設(shè)計(jì)的目的和要求后，實(shí)驗(yàn)室只負(fù)責(zé)提供材料及儀器，其他工作全部由學(xué)生自己完成。為了更多地訓(xùn)練學(xué)生的綜合素質(zhì)，學(xué)生需要獨(dú)立完成實(shí)踐步驟確定、任務(wù)分析、方案選擇、電路設(shè)計(jì)、元件選擇、電路布線、印刷板設(shè)計(jì)及制造、元件測(cè)試、電路焊接、系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試方案設(shè)計(jì)、電路測(cè)試等訓(xùn)練步驟，并將這些步驟作為課程考核的訓(xùn)練點(diǎn)（見(jiàn)表2）。通過(guò)這種完整的訓(xùn)練過(guò)程，學(xué)生不僅能夠初步掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，還能較好地鍛煉自己的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。
4.重視現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生掌握和使用工具軟件和最新芯片
做到軟件和硬件結(jié)合，學(xué)生除了完成電路設(shè)計(jì)以及硬件的焊接、安裝、調(diào)試外，還需要至少掌握一種印刷電路板設(shè)計(jì)軟件和一種電路仿真軟件，有條件的學(xué)生還應(yīng)掌握一種數(shù)字電路設(shè)計(jì)軟件（如EDA軟件）。學(xué)生既要熟練掌握電阻、電容、電感、二極管、三極管等分立元件的選擇和使用外，還應(yīng)盡量掌握和使用最新的集成芯片，以進(jìn)一步訓(xùn)練工程設(shè)計(jì)能力。這樣，電子電路課程設(shè)計(jì)可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。
5.培養(yǎng)學(xué)生興趣，將課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新課題訓(xùn)練相結(jié)合
鼓勵(lì)教師將本科創(chuàng)新課題、教師科研課題等進(jìn)行簡(jiǎn)化、分割，形成適合課程設(shè)計(jì)的課題，供學(xué)生選擇。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行電子產(chǎn)品整機(jī)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、組裝、調(diào)試，并且組織學(xué)生共同交流，互相學(xué)習(xí)，不斷提高。
三、結(jié)束語(yǔ)
“電子技術(shù)”課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，而“電子電路課程設(shè)計(jì)”作為教學(xué)過(guò)程中的重要一環(huán)，體現(xiàn)出了越來(lái)越重要的作用。對(duì)該課程進(jìn)行的一系列教學(xué)改革實(shí)踐，取得了良好的效果。按照改革后的教學(xué)模式，“電子電路課程設(shè)計(jì)”不斷能夠鞏固課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)課堂抽象概念的理解，提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，還能使學(xué)生對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)更加明確具體，這些都有利于培養(yǎng)出理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)際工作能力強(qiáng)的高素質(zhì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才。
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