導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)字電路設(shè)計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在高速數(shù)字電路設(shè)計技術(shù)的研究中,最為主要的研究點在于:

(1)高速數(shù)字電路信號的完整性;

(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計兩個方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強化對高速數(shù)字電路設(shè)計的認(rèn)識與研究。具體而言,主要在于以下幾點內(nèi)容:

1.1高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計

在高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計中,最主要的研究要點在于兩個方面:一是不同電路信號網(wǎng)傳輸信號的干擾情況;二是不同信號在電路信號網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說,在電路信號的完整性中,信號干擾是最為關(guān)鍵的因素,無論是對于干擾問題,還是對于反射問題,都是高速數(shù)字電路信號完整性設(shè)計的研究要點。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計的過程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過小(過大)都會對線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號干擾問題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強調(diào),高速數(shù)字電路信號系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號質(zhì)量。

1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計

高速數(shù)字電路電源設(shè)計,是設(shè)計技術(shù)研究的重點內(nèi)容之一。對于高速數(shù)字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應(yīng)用,以更好地確保設(shè)計的需求。但是,低壓元器件的應(yīng)用,帶來了一個問題,即電源穩(wěn)定性受到一定的影響,造成電源設(shè)計問題的出現(xiàn)。因此,在實際的設(shè)計過程中,需要對高速數(shù)字電路電源設(shè)計作充分的考慮。在電源設(shè)計中“,電源完整性”是主要的關(guān)鍵因素,是指電源波形的質(zhì)量。這一因素的影響主要表現(xiàn)為:

(1)瞬間電流產(chǎn)生過大,即在高速開關(guān)狀態(tài)下,線路器件極易產(chǎn)生過大的瞬間電流;

(2)信號回路阻抗變大,即在電路之中,過多的電感以至于回路阻抗變大,進(jìn)而產(chǎn)生一定影響。因此,在高速數(shù)字電路電源的設(shè)計中,最為理想的狀態(tài)的設(shè)計就是在高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來,不僅不存在阻抗所帶來的損耗,而且確保了系統(tǒng)中各電位的恒定,當(dāng)然,在實際之中,理想狀態(tài)的設(shè)計是不存在,電源系統(tǒng)所形成的干擾噪聲,對高速數(shù)字電路系統(tǒng)的運行造成較大影響。于是乎,電路設(shè)計應(yīng)對電源的電阻及電感做充分的設(shè)計考慮,提高高速數(shù)字電路設(shè)計的有效性。

2結(jié)語

篇2

關(guān)鍵詞：時鐘，設(shè)計，安裝

 

數(shù)字電路時鐘實驗電路的設(shè)計方案種類很多，但大多是靜態(tài)顯示電路。本設(shè)計是一種動態(tài)顯示的數(shù)字時鐘，使用4位LED數(shù)碼管，可顯示小時和分鐘，電路功耗低、顯示器件壽命長；采用4.19MHz晶振蕩作為時基，計時非常準(zhǔn)確；用加速輸入脈的方法進(jìn)行調(diào)時、調(diào)分，使時間調(diào)整更加方便準(zhǔn)確；全部使用CMOS集成電路，減少整機功耗，提高了可靠性；雖然動態(tài)掃描顯示的電路相對比較復(fù)雜，但作為實驗電路，它用到數(shù)字電路各部分知識，如振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、譯碼電路、動態(tài)顯示電路及控制電路等，對于剛剛學(xué)習(xí)過電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生來說，是非常適合的，對電子愛好者學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計也是很適用的。

一、電路組成及工作原理

圖1為時鐘電路的原理圖。整個電路可按功能分為1HZ信號發(fā)生電路、計數(shù)電路、譯碼電路、動態(tài)掃描顯示電路及調(diào)時、調(diào)分控制電路這五部分。免費論文。

篇3

論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；電路仿真；考核方式

紹興文理學(xué)院（以下簡稱“我院”）作為一所地方性本科院校，在國家本科人才培養(yǎng)體系中，承擔(dān)著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的任務(wù)。應(yīng)用型人才必須掌握較為系統(tǒng)、扎實的專業(yè)知識和技能，而且應(yīng)具備較強的實踐能力和二次開發(fā)、創(chuàng)新能力。如何提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，課程教學(xué)是一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

“數(shù)字電路”是我校自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用，它既有自身的理論體系，又有很強的實踐性。傳統(tǒng)講授式的教學(xué)方法主要由老師講解一些事實、原理、特點和推理過程；在描述一個電路時，老師一般只從理論上講解電路的原理及運行結(jié)果，學(xué)生只需要認(rèn)真聽講，課后在練習(xí)本上做些習(xí)題。這種教學(xué)方法雖然注重了教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，但學(xué)生只能被動地接受知識，學(xué)習(xí)興趣得不到有效激發(fā)，實踐應(yīng)用能力也得不到充分的培養(yǎng)，已不適用于基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的“數(shù)字電路”課程教學(xué)。為了提高我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式勢在必行。本文圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，總結(jié)了“數(shù)字電路”在課程教學(xué)模式改革方面的實踐探索。

一、課堂教學(xué)模式改革實施情況

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)必須落實到課程教學(xué)中，而課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)能力的重要途徑，如何構(gòu)建有效課堂、體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使學(xué)生不僅能掌握較為系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且能提高實踐、創(chuàng)新能力，“數(shù)字電路”課程在以下幾方面進(jìn)行了改革嘗試。

1.應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入式教學(xué)模式

應(yīng)用型的定位應(yīng)真正體現(xiàn)“以應(yīng)用為本”、“學(xué)以致用”的理念。應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入法是以一種實際應(yīng)用項目為載體，以完成項目設(shè)計過程中的某個階段性結(jié)果為目標(biāo)，導(dǎo)入其中必備知識的教學(xué)方法。

在學(xué)習(xí)“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)內(nèi)容時，在以往教學(xué)過程中，沒有應(yīng)用目標(biāo)引入，按教材內(nèi)容直接講解“邏輯函數(shù)”，學(xué)生學(xué)習(xí)比較盲目，學(xué)習(xí)的目的性和主觀能動性有待提高。本次課堂教學(xué)中，先講解一個簡單的“少數(shù)服從多數(shù)表決電路”的設(shè)計過程：邏輯抽象—列出真值表—寫出邏輯函數(shù)—畫出邏輯電路。從設(shè)計過程引入邏輯函數(shù)在數(shù)字電路中的重要作用：邏輯函數(shù)是實現(xiàn)邏輯電路的依據(jù)，邏輯函數(shù)的復(fù)雜程度直接決定電路的復(fù)雜程度。為了能設(shè)計出符合要求的經(jīng)濟(jì)而可靠的邏輯電路，引入“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。通過應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生明確了所學(xué)知識的實際應(yīng)用，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且為知識的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.探究式的教學(xué)模式

應(yīng)用型人才需要具備較強的分析、解決問題的實踐能力及二次開發(fā)能力。探究式的教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體，由教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路在實際應(yīng)用中可能存在的問題、探究解決問題的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，而教師處起到引導(dǎo)作用，對每個問題如何提出，又怎樣展開和論證，都必須精心設(shè)計。

在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路中的競爭冒險”這一章節(jié)內(nèi)容時，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師直接從理論上講解競爭冒險的產(chǎn)生原因和消除方法，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不容易理解，屬于教學(xué)難點。在本次教學(xué)過程中，先讓學(xué)生對某一實際電路寫出邏輯函數(shù)；然后通過Proteus仿真此電路，分析電路運行結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：電路的仿真輸出結(jié)果與理論結(jié)果不完全符合，產(chǎn)生不符合邏輯的尖峰脈沖或毛刺，即競爭冒險；然后引導(dǎo)學(xué)生分析問題：為什么會產(chǎn)生這樣的結(jié)果？最后讓學(xué)生根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，自己分析解決問題的辦法，對原有電路進(jìn)行改進(jìn)。

本次教學(xué)中，結(jié)合形象直觀的實際應(yīng)用，通過探究式的互動教學(xué)方式，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅增強了學(xué)生對知識的理解，同時培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決實際問題的能力。

3.基于項目設(shè)計的課堂討論模式

基于項目設(shè)計的課堂討論法就是在課前先布置一個設(shè)計項目，然后讓學(xué)生在課堂上討論、點評、拓展及改進(jìn)。這種教學(xué)方法可以活躍課堂氣氛，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路設(shè)計”和“時序邏輯電路設(shè)計”等章節(jié)內(nèi)容時，課前先布置三個具有應(yīng)用背景的設(shè)計題目，要求學(xué)生分三組，每個學(xué)生都必須將三個題目都做在練習(xí)本上，同時每一小組的同學(xué)分別仿真一個設(shè)計項目。在布置設(shè)計任務(wù)時，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師只規(guī)定主要設(shè)計任務(wù)，而電路具體功能可以讓學(xué)生自由發(fā)揮，合理即可。在課堂上教師對每個題目的設(shè)計任務(wù)進(jìn)行新的拓展，要求學(xué)生分組討論，如何對現(xiàn)有電路進(jìn)行改進(jìn)，完成新的設(shè)計。經(jīng)過10分鐘左右的分組討論后，每組派三名同學(xué)先仿真調(diào)試課前布置的設(shè)計任務(wù)，然后當(dāng)場修改電路以完成新的設(shè)計任務(wù)。當(dāng)有同學(xué)在講臺上講解、設(shè)計和調(diào)試電路時，下面的同學(xué)精神集中，發(fā)現(xiàn)錯誤及時更正，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，提高了學(xué)習(xí)效率。通過學(xué)生討論，活躍了課堂氣氛，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。同時，學(xué)生在設(shè)計過程中會產(chǎn)生許多意想不到的錯誤，而這些錯誤也可以幫助教師及時補充相關(guān)知識點，以幫助學(xué)生解決疑難問題。

4.基于proteus的仿真項目驅(qū)動

Proteus是英國Labcentwer electronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件，它比較適合仿真數(shù)字信號，還能仿真單片機及外圍器件。本次課堂教學(xué)模式改革中，將“基于proteus的數(shù)字電路仿真項目”貫穿于整個教學(xué)過程中，把傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合，通過對數(shù)字電路的仿真，變抽象的電路為形象的仿真，不僅有助于學(xué)生對知識的理解，而且提高了學(xué)生的項目設(shè)計能力。

二、精選教學(xué)內(nèi)容，拓展課堂內(nèi)容

應(yīng)用型人才需要具備扎實的專業(yè)知識，但必須強調(diào)以應(yīng)用為主。傳統(tǒng)的“數(shù)字電路”教學(xué)中，偏重于教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，教師通常按照教科書的編排順序組織教學(xué)，缺少與實際應(yīng)用項目的有效配合，學(xué)生不能切實體會到工程實際與理論知識之間的關(guān)系，實踐應(yīng)用能力得不到有效提高。在本次數(shù)字電路教學(xué)過程中，根據(jù)實際需要對教材內(nèi)容進(jìn)行了精選，對于集成電路芯片，刪掉了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)內(nèi)容，簡單介紹工作原理，重點增加了集成芯片的實際應(yīng)用案例。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生的課外實踐能力，利用課程網(wǎng)站引入課外應(yīng)用廣泛的芯片，通過介紹資料的查詢和閱讀方法，拓展課堂內(nèi)容，增強學(xué)生的課外知識，有利于學(xué)生今后實際工作的開展。

三、考核方式改革

傳統(tǒng)的課程教學(xué)質(zhì)量評價方法滯后，考核形式一般為期末筆試+平時成績，這種評價方式雖然能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及對一些基本概念、知識、理論的掌握情況，但無法全面地反映學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用能力，而且容易出現(xiàn)高分低能，不利于培養(yǎng)具備發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題能力的應(yīng)用型人才。新的教學(xué)質(zhì)量評價體系中，強化過程考核和學(xué)生實踐動手能力的考核，將期末筆試、項目階段性測評、電子產(chǎn)品制作、平時作業(yè)及考勤、實驗等六個方面有效結(jié)合，綜合評定教學(xué)效果。學(xué)期總評成績構(gòu)成為：期末筆試50％+項目階段性測評10％+電子產(chǎn)品制作10％+平時作業(yè)及考勤10％+實驗20％。

篇4

論文關(guān)鍵詞：脈沖測量，峰值電壓，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣保持

 

1 引 言

隨著數(shù)字電路的發(fā)展越來越多的設(shè)備上使用數(shù)字邏輯電路，而數(shù)字電路多以脈沖方波的電流進(jìn)行驅(qū)動和控制。對于電壓或電流的測量使用最多的儀器是萬用表，但是常見的萬用表往往只能測量直流或交流的電壓，萬用表的交流檔測量出來的數(shù)值是其有效數(shù)值，普通萬用表的交流檔僅是針對正弦波形的交流電設(shè)計的。對于數(shù)字電路尤其是以脈沖方波驅(qū)動和控制電路或器具而言，使用普通的萬用表進(jìn)行測量顯然不準(zhǔn)確，這時就需要使用價格昂貴的示波器或是真有效值萬用表。無疑給沒有試驗條件的情況下帶來不小的麻煩。

使用常見的微控制器和一些專用的集成電路通過簡單的編程就可以實現(xiàn)對數(shù)字電路中常見的峰值電壓或電流檢測，不但簡單易用而且成本極低。為了降低開發(fā)的難度和電路設(shè)計的復(fù)雜度，本系統(tǒng)使用Atmega32這款基于增強型的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。其具有32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力)，1024 字節(jié)EEPROM，2K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式[1]?？梢詽M足針對數(shù)字電路檢測的絕大多數(shù)要求。

2 硬件組成

因此使用ATMega32單片機即可以滿足設(shè)計的需要又可以降低開發(fā)成本。該單片機具有8路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，選擇其中一路作為測量直流電的通道，將負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)后接入電路，根據(jù)負(fù)載阻值的不同來設(shè)定不同的檔位，達(dá)到不同范圍的測量。而另一路則需要先利用ATMega32單片機的ICP捕獲功能[2]，捕獲脈沖方波的上升沿并且根據(jù)這個上升沿信號再產(chǎn)生一個跟隨信號作為峰值采用保持芯片LF398的控制信號，當(dāng)LF398的控制信號為高電平時LF398為采樣狀態(tài)，而控制信號為低電平時LF398為保持狀態(tài)，因此單片機產(chǎn)生的這個跟隨信號正好與要測量的脈沖方波信號為同頻同相的信號。當(dāng)要測量的脈沖方波信號為低電平時，產(chǎn)生的跟隨信號也是低電平信號將之前LF398采樣到得峰值電平進(jìn)行保持。這時再利用單片機的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換將該峰值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行測量得到了脈沖方波的峰值電壓值。兩個通道測量的數(shù)值均顯示在LCD顯示屏上結(jié)果一目了然。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如下圖1。

由于AVR單片機內(nèi)部集成A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，因此可以大大的降低硬件電路的設(shè)計復(fù)雜度，其外圍電路及器件可以盡量的減少。但是在PCB布線的時候應(yīng)盡量緊湊以避免電磁的干擾。

圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 電源模塊

因系統(tǒng)中要使用到峰值采樣保持芯片LF398，其供電需要±15伏，因此購買一個18伏的電源作為適配器，需要接7815和7915獲得LF398所需的±15伏。在7815后再接7805可獲得+5伏的電壓給單片機和液晶屏供電。再通過電阻分壓的方式與TL431做一個外部的參考電壓。該參考電壓作為ATMega32單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換的參考電壓接在單片機的AREF引腳上。

2.2 峰值電壓采樣保持模塊

采用National Semiconductor所生產(chǎn)的LF398芯片作為峰值電壓的采樣保持芯片。并根據(jù)圖2保持時間與保持電容的曲線選取所需的保持電容，為能達(dá)到理想的保持時間應(yīng)使用高品質(zhì)的聚苯乙烯電容[8]。

圖2 保持時間與保持電容的選取曲線

LF398的連接示意圖如圖3所示。引腳3用于連接被測量的脈沖方波的觸點，引腳8則接單片機產(chǎn)生的用于控制LF398何時采樣和保持的跟隨信號控制引腳。引腳5輸出的則是被保持住的峰值電壓值，將這個模擬量再接回單片機的另一個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換[8]。

圖3 LF398的連接示意圖

2.3 顯示模塊

由于需要顯示漢字部分A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)選用內(nèi)核驅(qū)動芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，根據(jù)要寫的字制作字模即可。液晶顯示屏使用并口方式連接在Atmega32 單片機的PC端口的8個引腳上。液晶屏上的9~16引腳分別對應(yīng)接單片機的PC0~PC7引腳。另外液晶屏上還需5個端口。分別是E、RW、DI、CS1、CS2端口分別接在PD端口上的五個引腳即可。液晶屏的供電也來自7805轉(zhuǎn)換后得到的5伏電壓。液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖如4所示[3]。

圖4液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖

3軟件組成

軟件部分主要由ICP功能模塊、液晶屏顯示模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊三大部分組成。開發(fā)環(huán)境為AVR Studio應(yīng)用GCC編程。ICP功能使用服務(wù)中斷的方式，當(dāng)有上升沿脈沖接入時則發(fā)生服務(wù)中斷并進(jìn)入中斷程序，在服務(wù)中斷程序中設(shè)置延時，設(shè)定何時開始和終止跟隨信號的產(chǎn)生和關(guān)閉。以確保采樣保持住的是峰值電壓[7]。液晶屏顯示模塊主要負(fù)責(zé)液晶屏的初始化和顯示功能。A/D模塊使用交替法對兩個通道進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)值顯示在液晶屏上。

3.1 ICP捕獲及跟隨控制信號的產(chǎn)生

首先要對ICP端口進(jìn)行設(shè)置和初始化，其目的就是使能ICP捕獲中斷，同時使能T/C0的溢出中斷，跟隨控制信號的產(chǎn)生是在捕捉中斷處理程序中完成[4]。其端口的初始化程序為：

void init_icp(void)

{

MCUCR= 0x00;

GICR= 0x00;

TIMSK=0X21;//使能ICP捕捉中斷；使能T/C0溢出中斷

TCCR0=0X02;//8分頻，溢出中斷T0

TCCR1A=0X00;

TCCR1B=0XC2;

TCNT0=0;

ICR1=0;

TCNT1=0;

SEI();

}

使用ATMega32單片機的PB0引腳作為跟隨控制信號產(chǎn)生的引腳，跟隨控制信號應(yīng)在源信號的上升沿之后一定時間后再產(chǎn)生，這樣避免采集到的峰值電壓偏低，因此要在整個程序中設(shè)置兩個全局變量，整數(shù)f用于設(shè)定被測量信號的上升沿之后到產(chǎn)生跟隨控制信號的之間的間隔時間，整數(shù)b用于設(shè)定峰值期間采樣的時間，當(dāng)選擇合適容值的保持電容時可以將這兩個時間設(shè)定值設(shè)置的很小以便測量高頻率的脈沖信號。為了使A/D轉(zhuǎn)換器滿足一定的轉(zhuǎn)換精度[10]，應(yīng)盡量進(jìn)行多次采樣保持測量以保持測量精度。跟隨控制信號的中斷服務(wù)程序為：

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模數(shù)轉(zhuǎn)換

本系統(tǒng)采用8MHz晶振，參考電壓為外部AVCC即為5.0伏。設(shè)置ADC初始化程序為：

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分頻

SEI();

}

轉(zhuǎn)換的程序為：

while(!(ADCSRA&(1<<(ADIF))));//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

Ddata=ADCL;

Ddata+=ADCH*256;

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

通過這樣的轉(zhuǎn)換后得到的Ddata就是量化后的電壓數(shù)值單位是毫伏。通過對這個整數(shù)求商或是余數(shù)得到其各個位上的數(shù)值，若想使用引腳AREF上的電壓為參考電壓時，可使ADMUX=(adc_mux&0x1f)，根據(jù)參考電壓的穩(wěn)定性系統(tǒng)會有1~2mV的偏差。這樣就所得到的被測脈沖電壓的峰值電壓了[2,5,6]。

3.3 液晶屏顯示模塊

硬件方面系統(tǒng)選用的是內(nèi)核驅(qū)動芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，KS0108驅(qū)動芯片是專用于圖形點陣顯示的液晶顯示控制器，每一個KS0108芯片內(nèi)置8x64字節(jié)顯示RAM，可直接控制顯示64x64點的LCD顯示，用戶只需要向KS0108的顯示RAM中送數(shù)據(jù)，KS0108就會自動掃描將顯示RAM的數(shù)據(jù)自動在LCD液晶顯示器上顯示出來。顯示操作的指令僅有5條A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用起來極其方便。在使用液晶屏之前先要對其進(jìn)行初始化操作[9]，初始化程序為：

void init_lcd(void)//初始化函數(shù)

{

set_start_line_L(0); //顯示起始行為

set_start_line_R(0); //顯示起始行為

write_LCD(LEFT,CMD,DISPLAY_ON);

write_LCD(RIGHT,CMD,DISPLAY_ON);

}

要將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上的話，就是對液晶屏進(jìn)行寫的操作。寫液晶屏的操作程序為：

void write_LCD(unsignedchar lr,unsigned char cd,unsigned char data) //寫入指令或數(shù)據(jù)

{

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();

}

在主函數(shù)中將A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值寫入到液晶屏上就實現(xiàn)了數(shù)值的顯示功能，由于是實時顯示結(jié)果的。所以把顯示數(shù)值的函數(shù)放入到While(1)的死循環(huán)中再加上一定的延時程序就完成了實時顯示和刷新數(shù)值的功能。當(dāng)沒有被測的脈沖方波電壓時，由于單片機的ICP引腳沒有捕獲到上升沿，就不會觸發(fā)采樣保持芯片LF398進(jìn)行采樣保持，因此測量出的數(shù)據(jù)就是0伏。

4 結(jié)語

基于ATMega32單片機和電壓采樣保持芯片LF398制作的雙通道數(shù)字電壓測量計，主要是利用了AVR單片機強大的集成多通道的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。在使用高精度外部參考電壓的情況下，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度非常的高，誤差僅在幾毫伏之間。且AVR單片機的抗干擾能力強，基于哈佛結(jié)構(gòu)的AVR單片機具有更高的數(shù)據(jù)吞吐能力，能完成相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)計功能，具有普通的單片機所無法比擬的優(yōu)勢。通過細(xì)致的制版可以將這個測量計制作的很小便于攜帶和使用，且測量精度高。對于實驗室的學(xué)生非常適合。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉海成編著．AVR單片機原理及測控工程應(yīng)用：基于ATmega48/ATmega16 [M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2008.3.

[2]李泓等編著．AVR單片機入門與實踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社．2001．

[3]金鐘夫等編著.AVR ATmega128單片機C程序設(shè)計與實踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008

[4]周興華編著.AVR單片機C語言高級程序設(shè)計[M]. 北京.中國電力出版社, 2008.

[5]張軍,宋濤編著AVR單片機C語言程序設(shè)計實例精粹[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2009

[6]朱飛,楊平編著.AVR單片機C語言開發(fā)入門與典型實例[M]. 北京：人民郵電出版社，2009

[7]ATMEL，具有32KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位微控制器ATMEGA32數(shù)據(jù)手冊，2007

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

[9]ks0108 12864 液晶的C語言驅(qū)動 ,wenku.baidu.com

[10]張萌，和湘，姜斌等.單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例[M]，北京：清華出版社，2007：285-314.

篇5

關(guān)鍵詞：FPGA；原理；硬件設(shè)計；應(yīng)用技術(shù)

1 FPGA的簡介

當(dāng)前使用硬件的描述語言完成電路設(shè)計，都可以通過簡單的匯總和合理的布局，然后快速燒錄到FPGA器件上進(jìn)行基本的測試，這也是當(dāng)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行檢驗的主流技術(shù)。這些可編程器件可以用來實現(xiàn)基本邏輯門的電路，也可以實現(xiàn)一些更復(fù)雜的組合功能例如數(shù)學(xué)的方程式、解碼器等等。大多數(shù)的FPGA器件里，包含著一些記憶性元件，如觸發(fā)器，或者一些其它的更為完整、性能更為優(yōu)越的記憶塊。

設(shè)計師可以根據(jù)自己的需要按照可編輯的鏈接將FPGA器件內(nèi)部的邏輯模塊連接在一起，仿佛一整個電路的實驗板被裝在一個電子芯片內(nèi)，這些出廠后的FPGA器件的連接方式以及邏輯塊的使用都可以根據(jù)設(shè)計者不同的設(shè)計而進(jìn)行改變，從而能完成不同的邏輯功能。

當(dāng)你在進(jìn)行的電子設(shè)計使用到FPGA器件時，你不得不需要努力地解決好電源管理、器件配置、IP集成、完整信號輸出等硬件系統(tǒng)的設(shè)計問題。在進(jìn)行硬件設(shè)計時，你需要注意以下幾個問題：

1.1合理分配I/O信號

無論是哪種情況，在進(jìn)行I/O信號分配時，都必須牢記以下共同的步驟：

1）用表格列出所有需要分配的I/O信號，并按照他們的重要性依次進(jìn)行排列，比如電壓、端接方法、I/O標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)時鐘等；

2）檢查校驗?zāi)K之間的兼容性；

3）利用以上的表格和兼容準(zhǔn)則，先把受限制最大的信號分配到引腳上，最后分配那些受限最小的信號。因為受限制大的信號往往只能分配到特定的引腳上；

4）將剩余的信號分配到較為合適的地方。

1.2注意靜態(tài)功耗的降低

雖然靜態(tài)電流所帶來的功耗和動態(tài)功耗相比可以忽略不計，但對一些供電設(shè)備卻十分重要。引發(fā)靜態(tài)電流因素眾多，比如沒有完全接通或關(guān)斷的I/O 端口、三態(tài)電的驅(qū)動器的下拉或上拉電阻，除此之外，保持編程信息也會需要一定靜態(tài)功率。

2 FPGA應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計原則

從上文中對FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)分析可看出，F(xiàn)PGA器件的時序邏輯非常豐富，不同于其他的可編程器件。因而對于FPGA來說，應(yīng)該有一整套能夠有效利用其內(nèi)部豐富的時序邏輯功能的技術(shù)，而不同于其他一般的可編程器件的設(shè)計技術(shù)。由于其獨特的優(yōu)越性，F(xiàn)PGA被越來越多的設(shè)計人員所使用，其設(shè)計技術(shù)被許多的設(shè)計者所掌握。在FPGA的實際應(yīng)用中，使用最合理的設(shè)計方法，能很大程度的改善FPGA在應(yīng)用中出現(xiàn)的漏洞和問題，進(jìn)而全面提高設(shè)計性能。

2.1使用層次化的設(shè)計技術(shù)

使用層次化的設(shè)計的系統(tǒng)一般分成若干頂層模塊，而每一個頂層的模塊下又有若干個小模塊，并以此類推。層次化的設(shè)計模塊，可以是描述原理圖的結(jié)構(gòu)圖，也可以是經(jīng)過邏輯語言所描述、表現(xiàn)的實體。

使用層次化的設(shè)計對于系統(tǒng)的模塊劃分非常的重要，模塊劃分的不合理，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的設(shè)計不合理，從而使系統(tǒng)的性能下降，這樣層次化的系統(tǒng)甚至要比沒有經(jīng)過層次化設(shè)計的系統(tǒng)效果更差。

使用層次化設(shè)計的主要優(yōu)點有以下兩個方面：增強設(shè)計可讀性，增加設(shè)計重復(fù)使用的可能性。

2.2使用同步系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

所有時序電路具有同一個性質(zhì)――如果要使所設(shè)計的電路正常工作，必須嚴(yán)格的執(zhí)行事先定義好的邏輯順序。如果不按照此順序執(zhí)行，將會把錯誤數(shù)據(jù)寫進(jìn)存儲單元，從而導(dǎo)致錯誤的操作。同步系統(tǒng)的設(shè)計方法，也就是使用全分布周期性的同步信號使系統(tǒng)中所有的存儲單元進(jìn)行同時更新，這是執(zhí)行這一時序有效進(jìn)行的普遍的設(shè)計方法。電路的設(shè)計功能是通過產(chǎn)生時鐘信號并按照時序嚴(yán)格執(zhí)行來實現(xiàn)的。

對于靜態(tài)的同步設(shè)計，必須滿足下面的兩個條件：

1.每一個邊緣敏感的部件其時鐘的輸入應(yīng)該是一次輸入時鐘的某一個函數(shù)；并仍和一次時鐘輸入的時鐘信號。

2.所有的存儲單元都應(yīng)該是具有邊緣敏感特性，在該系統(tǒng)中不存在電平敏感的存儲單元。

我們對于FPGA器件的同步設(shè)計的理解就是全部狀態(tài)的改變都是由主時鐘所觸發(fā)，同一個系統(tǒng)不同的功能模塊可以是部分異步的，但是模塊與模塊之間必須是同步的。正如CPU的設(shè)計一樣，所有的電路都和系統(tǒng)的主時鐘是同步的。相比于異步設(shè)計，同步設(shè)計具有很多的優(yōu)點，但進(jìn)行同步設(shè)計時仍然需要考慮很多方面的因素。例如，在選取時鐘時，需要考慮以下幾點：首先，由于大部分的器件都是由時鐘的上跳沿觸發(fā)，這要求時鐘信號的延差要很?。黄浯?，時鐘信號的頻率通常很高；第三，時鐘信號一般是負(fù)載較重的信號，因此合理地進(jìn)行負(fù)載分配是很重要的。除此之外，在進(jìn)行FPGA器件的應(yīng)用時，還要考慮模塊的復(fù)位電路、時序同步電路等實際問題。

參考文獻(xiàn)

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篇6

論文關(guān)鍵詞：項目實訓(xùn),電子電路,實踐課程,改革

1 電子電路實踐課程改革的內(nèi)容

1.1 電子技術(shù)實踐課程體系的改革

為了體現(xiàn)電子技術(shù)實踐課程的自主學(xué)習(xí)、知識綜合、創(chuàng)新設(shè)計、工程實現(xiàn)、研究探索、項目規(guī)劃、交流溝通、團(tuán)隊合作的宗旨，擬把電子電路實踐課程體系劃分為5個模塊20多個實驗項目構(gòu)成，如圖1所示，每個實驗明確局部目標(biāo)，每個模塊完成階段目標(biāo)，可配合理論教學(xué)，在二年級分階段性實施教學(xué)。實現(xiàn)課程內(nèi)多知識點融合、跨課程知識體系融合、已學(xué)與拓展知識融合與課外研學(xué)融合的實踐。使學(xué)生盡早綜合運用知識，盡早接觸工程實際，盡早開展探索研究，向前覆蓋已學(xué)知識，向后拓展未學(xué)知識。

1.2 進(jìn)行實驗項目內(nèi)容的改革

項目內(nèi)容要突出工程背景、方法多樣、綜合應(yīng)用及研究探索。對學(xué)有余力的學(xué)生引導(dǎo)其嘗試運用電子新技術(shù)。

選擇具有生活和工程背景的內(nèi)容，讓學(xué)生在體驗“學(xué)有所用”的樂趣中，激發(fā)興趣這一原始動力。著重選擇實現(xiàn)方法具有多樣性，實驗結(jié)果具有變化和不確定性，展示科學(xué)研究的研究和探索性，盡量設(shè)計少有現(xiàn)成方案借鑒的項目。

課程內(nèi)開展設(shè)計性實驗項目的研究，盡量做到從點到面，分層次地擴大知識面覆蓋率。課程之間開展綜合性實驗項目的研究，在模擬電路、數(shù)字電路課程都學(xué)完后進(jìn)行綜合電路設(shè)計，可以融合模擬電路、數(shù)字電路、FPGA、多門課程的知識與技術(shù)方法，實現(xiàn)跨課程知識融合，最后完成從單元到系統(tǒng)的綜合。

研究項目既然融合了已學(xué)的模擬電路或數(shù)字電路等知識，則更需要自學(xué)FPGA、PSOC、單片機等拓展技術(shù)，實現(xiàn)已有知識與拓展知識融合。電子電路可在咫尺之間產(chǎn)生千變?nèi)f化，鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)電子的新器件、新技術(shù)與新方法，借助于日臻完善的電子電路及系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的軟硬件結(jié)合的平臺，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，保持課程內(nèi)容體系的先進(jìn)性。

課程團(tuán)隊可以組織指導(dǎo)創(chuàng)新大賽、飛思卡爾大賽、電子設(shè)計競賽等課外研學(xué)活動，完成理論到工程認(rèn)知的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新。

1.3 實驗項目考核要求的竌母？通過綜合設(shè)計性、工程實踐性、研究探索性實驗項目的實踐過程，考察學(xué)生在觀察分析、設(shè)計構(gòu)思、項目計劃、組織管理、工程實現(xiàn)、總結(jié)表達(dá)等方面的綜合能力，激勵實踐過程中表現(xiàn)出的思維、應(yīng)變、研究探索、團(tuán)隊合作等綜合素質(zhì)。

考核學(xué)生運用基本理論進(jìn)行項目需求分析的能力，如電路方案的合理性；理論計算和仿真結(jié)果是否合理；實驗表格是否完整等。

督促學(xué)生建立實踐的觀念，電子電路與系統(tǒng)設(shè)計不能紙上談兵，解決好原理—仿真—硬件實現(xiàn)的關(guān)系，即考核學(xué)生的動手能力，如硬件電路布局是否清晰，連線是否整齊，是否預(yù)留測試接口；儀器使用是否熟練、操作是否規(guī)范，功能與性能指標(biāo)的完成程度、完成時長等。

考核學(xué)生對項目各功能構(gòu)思的技巧性、自主思考與獨立解決問題的能力。中學(xué)語文論文

考核參數(shù)測試方案的合理性（包括各關(guān)鍵點的波形及實測數(shù)據(jù)）。完成設(shè)計的基本要求或提高要求程度如何，實驗原始數(shù)據(jù)必須當(dāng)堂找老師進(jìn)行現(xiàn)場驗收并登記，以保證考核的公正和嚴(yán)謹(jǐn)性。

通過驗收作品，演講答辯、交流總結(jié)等，考核學(xué)生實驗總結(jié)表達(dá)、應(yīng)變、研究探索及團(tuán)隊合作等方面的綜合能力。

1.4 實踐模式的改革

教師可以采用多樣化教學(xué)形式、層次化任務(wù)驅(qū)動、過程化考核激勵，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實踐過程，做精做透每一個實驗。如專題講座、技術(shù)展示、案例分析、主題討論、方案論證、質(zhì)疑講評等方法教學(xué)，鼓勵學(xué)生自主選擇任務(wù)要求、自主設(shè)計方案進(jìn)程、自主構(gòu)建實驗平臺、自主展示實踐成果，實現(xiàn)學(xué)生自主研學(xué)、創(chuàng)新實踐過程。

1.5 綜合優(yōu)化實踐環(huán)境的建設(shè)

統(tǒng)籌布局，集成打造建成多學(xué)科交融、軟硬件一體、資源豐富、配置合理、充分開放的先進(jìn)實驗教學(xué)環(huán)境，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)、研究、設(shè)計、分析、仿真、實驗、制作、焊接、測試等不同環(huán)節(jié)的軟硬件需求。

2 課題研究需解決的關(guān)鍵問題

課題研究需解決的關(guān)鍵問題是精心設(shè)計一整套實驗內(nèi)容、教學(xué)模式與考核方式。最重要的是，它應(yīng)滲透著實驗教學(xué)改革的理念，相對做到科學(xué)性、基礎(chǔ)性與先進(jìn)性的有機融合，具有較好的實用性和適用性，對綜合培養(yǎng)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)有較顯著效果，有示范性。其中設(shè)計的案例應(yīng)具備的教學(xué)思想如下。

2.1 科學(xué)性

（1）案例要體現(xiàn)實驗的科學(xué)研究目的與實際應(yīng)用背景。（2）案例是精心設(shè)計的。（3）教學(xué)內(nèi)容與要求的定位切合學(xué)生實際，服務(wù)于培養(yǎng)目標(biāo)。（4）案例經(jīng)過教學(xué)檢驗證明可行。

2.2 基礎(chǔ)性

（1）突出經(jīng)典的基本概念、基本方法和基本電路。（2）應(yīng)始于基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)地提升要求。不能講創(chuàng)新就忽視經(jīng)典基礎(chǔ)內(nèi)容，創(chuàng)新始于基礎(chǔ)。（3）要掌握好涉及基本概念、理論和方法的基礎(chǔ)單元電路實驗，應(yīng)有指標(biāo)性要求，訓(xùn)練測量操作與結(jié)果分析的規(guī)范方法。（4）能激勵學(xué)生對經(jīng)典實驗對象進(jìn)行適度的探究。

2.3 先進(jìn)性

（1）反映新技術(shù)和教學(xué)改革的可行成果。這是開展人才培養(yǎng)模式改革的具體成果。（2）合理地運用了新技術(shù)手段。實驗內(nèi)容反映并運用新技術(shù)，實驗手段與時俱進(jìn)，實驗教學(xué)以多種方式輔助開展。（3）強調(diào)實驗方法。強化實驗過程中的方案比較、定性與定量分析。（4）采用多元考核。注重實驗過程與效果，有不同于傳統(tǒng)方式的、客觀量化的多元考核方式。

2.4 實用性

（1）應(yīng)該配合學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)。（2）在綜合培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)上具有可操作性，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)特色。（3）實驗系統(tǒng)與裝置應(yīng)實用、完整、正確，是優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源的具體展現(xiàn)。

2.5 互動性

（1）強調(diào)師生之間的互動性、交流的生動性，以拓展知識、引發(fā)思考。（2）促使學(xué)生之間開展探討、合作，在智力與非智力素質(zhì)培養(yǎng)上能取得一定育人效果。

2.6 適用性

（1）具備分等級的評價系統(tǒng)，能夠提供不同定位的需求。（2）采用模塊分層結(jié)構(gòu)，適于不同專業(yè)、不同層次要求的實驗教學(xué)需求。（3）具有相應(yīng)的分級評價標(biāo)準(zhǔn)，考核適用性較強。

2.7 強調(diào)特色

（1）案例是精心設(shè)計的，培養(yǎng)目標(biāo)是明確的，能夠?qū)崿F(xiàn)具體教學(xué)目的之達(dá)成。（2）案例設(shè)計應(yīng)服務(wù)于該校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，照搬未必適合該校實際，要有所創(chuàng)新。（3）案例應(yīng)反映專業(yè)培養(yǎng)側(cè)重，有自身特色。

3 結(jié)語

對電子技術(shù)實踐課程的實訓(xùn)項目內(nèi)容進(jìn)行改革和探索，是針對新世紀(jì)能力型人才培養(yǎng)的需要， 著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生了解電路系統(tǒng)在生活和工程實際中的應(yīng)用，體驗電路功能實現(xiàn)方法的多樣性及根據(jù)工程需求進(jìn)行技術(shù)方案選擇的過程。使學(xué)生盡早綜合運用知識、盡早接觸工程實際，熟悉工程實踐中應(yīng)用必要的技術(shù)和現(xiàn)代化工具的方法。鼓勵學(xué)生站在基礎(chǔ)、面向未來，關(guān)注電子新技術(shù)發(fā)展，盡早開展探索研究。

參考文獻(xiàn)

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篇7

【關(guān)鍵詞】課程整體設(shè)計；單元設(shè)計；項目教學(xué)法

對于《數(shù)字電子技術(shù)》這門課程，我將從以下兩方面來進(jìn)行介紹：一是課程整體設(shè)計，二是教學(xué)單元設(shè)計。

一、課程整體設(shè)計

主要包括六方面的內(nèi)容：課程的定位與目標(biāo)，課程設(shè)計理念與思路，學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點分析，課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排，教學(xué)模式及教學(xué)方法手段，課程對教學(xué)條件的要求。

1.課程定位與目標(biāo)

秉承我院“優(yōu)秀員工的搖籃，職業(yè)經(jīng)理的基地”的辦學(xué)理念，確定了電子信息工程技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)電子信息工程領(lǐng)域具有組裝、調(diào)試、檢測、維護(hù)和管理能力的“社會需要、行業(yè)認(rèn)可、企業(yè)能用”的高端技能型專門人才。《數(shù)字電子技術(shù)》這門課是電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是為培養(yǎng)電子信息工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的行業(yè)通用能力而開設(shè)的一門課。

課程作用：為了更好的服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)符合電子行業(yè)需要的高端技能型專門人才，本課程的任務(wù)是培養(yǎng)具有較高素養(yǎng)的電子產(chǎn)品裝接和輔助設(shè)計人員，讓學(xué)生熟悉常用數(shù)字電路的應(yīng)用，使學(xué)生具備數(shù)字電子技術(shù)方面解決實際問題的能力。

課程目標(biāo)：包括知識目標(biāo)、能力目標(biāo)及素質(zhì)目標(biāo)。知識目標(biāo)：掌握組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法；掌握常用觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換；掌握時序邏輯電路分析和設(shè)計。能力目標(biāo)：學(xué)會使用和測試常用集成芯片；初步具有看懂簡單數(shù)字邏輯圖的能力及查閱集成電路產(chǎn)品手冊的能力；學(xué)會制作與調(diào)試小型數(shù)字電路。素質(zhì)目標(biāo)：樹立學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識；提高學(xué)生之間語言交流能力；提高自我創(chuàng)新及解決實際問題的能力。

2.課程設(shè)計理念

以企業(yè)真實項目為依托，從企業(yè)的真實項目中提煉出與本課程相關(guān)的一些項目，如八路搶答器，直流數(shù)字電壓表等項目，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo)，以企業(yè)實際生產(chǎn)工作過程為主線，企業(yè)參與的多方評價機制。

3.學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點分析

本課程的授課對象為電子信息工程技術(shù)專業(yè)的大一學(xué)生，該學(xué)生來源復(fù)雜，有理科生、文科生及對口生，該學(xué)生的特點是基礎(chǔ)和動手能力參差不齊，但有很高的學(xué)習(xí)熱情?；谝陨蠈W(xué)生基本特點，我們采取的措施主要是：在教學(xué)過程中，將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，每個小組兼有理科生、文科生及對口生，充分發(fā)揮理科生邏輯思維較強，文科生語言表達(dá)清晰，對口生計算機應(yīng)用能力較好的優(yōu)勢。以取長補短，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

4.課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排

本課程安排了5個綜合性的實訓(xùn)項目，聲光控制燈電路的制作、八路搶答器電路的制作、電子生日蠟燭電路的制作、流水彩燈電路的制作及直流數(shù)字電壓表的制作。以上5個實訓(xùn)項目在知識目標(biāo)和能力目標(biāo)上都是逐級遞深的，這一點也符合我們的認(rèn)知規(guī)律。

教學(xué)組織安排：對于每個實訓(xùn)項目，都包含知識目標(biāo)、能力目標(biāo)以及子任務(wù)，在這里，我就不再一一贅述了。

5.教學(xué)模式及教學(xué)方法手段

在教學(xué)實施過程中，綜合采用了多種教學(xué)方法：項目教學(xué)法、演示法、小組討論法、角色扮演法、實踐教學(xué)法及匯報展示法。

下面我以項目教學(xué)法為例，具體介紹一下該教學(xué)法在教學(xué)實施過程中的應(yīng)用。本課程安排了5個綜合性的實訓(xùn)項目，每個項目都以企業(yè)真實項目為依托，通過項目教學(xué)法，可以使學(xué)生對知識的理解實現(xiàn)從量的變化到質(zhì)的飛躍，還可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在教學(xué)過程中，我們根據(jù)內(nèi)容的不同，靈活采用不同的教學(xué)方法，以滿足教學(xué)。

教學(xué)手段包括：多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)有機結(jié)合，可以提高師生之間的互動；利用實訓(xùn)室進(jìn)行實踐教學(xué)，提高學(xué)生的動手能力；利用仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)的直觀性。

6.課程對教學(xué)條件的要求

師資方面：本課程專任教師共5名，均有豐富的信息類行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷，且都具有高級無線電調(diào)試師職業(yè)資格和電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力；兼職教師共3名，均有三年以上電子信息類的行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷和熟練的電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力，具有教師基本素質(zhì)。

實訓(xùn)條件方面：我們有數(shù)字電子技術(shù)實訓(xùn)室，可供學(xué)生進(jìn)行電路搭建，還有EDA實訓(xùn)室，學(xué)生可以進(jìn)行電路仿真，電子工藝實訓(xùn)室可以給學(xué)生提供電路焊接及調(diào)試的場所；校外實訓(xùn)基地有河北先控電源設(shè)備有限公司、河北鼎尚電子設(shè)備有限公司、河北方圓測控有限公司以及京華電子實業(yè)有限公司，為學(xué)生提供了崗位認(rèn)知及頂剛實習(xí)的校外場所。

學(xué)習(xí)資源方面：我們選用的教材為高職高專教材，是由本課程專任教師與企業(yè)合作開發(fā)的校企合作課程，另外還提供了三本參考教材，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了很好的輔助作用，網(wǎng)絡(luò)資源方面，首先包括《數(shù)字電子產(chǎn)品設(shè)計與制作》精品課建設(shè)，已經(jīng)通過了學(xué)院的遴選，現(xiàn)在正在建設(shè)期，目前可提供的資料有課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計劃、項目評分標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)課件、習(xí)題及參考答案及數(shù)字集成電路資料等。

二、教學(xué)單元設(shè)計

下面我以項目二“八路搶答器電路的制作”這一項目為例，介紹一下教學(xué)單元設(shè)計。

知識目標(biāo)：

1.能了解數(shù)制與數(shù)碼的種類及運算；

2.能對較復(fù)雜的組合邏輯電路進(jìn)行分析；

3.會用門電路進(jìn)行電路設(shè)計，實現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能；

4.了解常用的組合邏輯電路的功能；

5.能分析8路搶答器電路的工作原理。

能力目標(biāo)：

1.按要求用常用的集成門電路實現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯功能；

2.能對常用組合邏輯集成電路進(jìn)行測試；

3.用組合邏輯集成電路設(shè)計制作8路搶答器。

子任務(wù)：

1.用門電路制作簡單邏輯電路；

2.編碼器的邏輯功能測試；

3.譯碼器的邏輯功能的測試；

4.八路搶答器的制作與調(diào)試。

教學(xué)組織實施過程包括五個環(huán)節(jié)：資訊、計劃、準(zhǔn)備、實施及評價環(huán)節(jié)。

在資訊環(huán)節(jié)，首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，教師對項目所能實現(xiàn)的功能進(jìn)行演示，學(xué)生通過觀摩學(xué)習(xí)，閱讀并分析參考資料、工藝文件等相關(guān)資料，討論其功能，激發(fā)興趣，明確項目任務(wù)，用時1課時。在資訊環(huán)節(jié)主要采用了演示教學(xué)法。

在計劃環(huán)節(jié)，班組長先組織小組討論，然后交流對工作任務(wù)的認(rèn)識及相關(guān)知識的分析，將工作任務(wù)進(jìn)行分解，初步制訂工作計劃，用時1課時。在計劃環(huán)節(jié)主要采用了小組討論教學(xué)法。

在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要是知識的準(zhǔn)備：采用講授法、演示法、分組討論等教學(xué)方法，使得學(xué)生獲得相關(guān)知識，用時4課時。

在實施環(huán)節(jié)，首先對電路進(jìn)行設(shè)計，利用仿真軟件對電路進(jìn)行仿真調(diào)試，觀察和測量電路的性能指標(biāo)，并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各項指標(biāo)的要求，用時4課時。

然后是材料、工具準(zhǔn)備：工具人手一套，芯片等元器件利用課余時間分組去市場購買。接著進(jìn)行搭建電路、焊接、調(diào)試、檢查，用時10課時。

在評價環(huán)節(jié)，主要包括四方面的評價：

1.項目積分50%

芯片的使用和檢測；電路制作；匯報演講。

2.課堂表現(xiàn)10%

課堂紀(jì)律；學(xué)習(xí)態(tài)度10%。

3.能力表現(xiàn)10%

動手實踐；電路分析及調(diào)試。

4.企業(yè)評價30%

崗位認(rèn)知；職業(yè)道德；工作態(tài)度。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以制作出聲光控制燈電路、八路搶答器電路、電子生日蠟燭電路、流水彩燈電路及直流數(shù)字電壓表和觀賞臺燈等。

課程教學(xué)以技術(shù)應(yīng)用能力為培養(yǎng)主線，學(xué)生在項目訓(xùn)練和任務(wù)的實現(xiàn)來經(jīng)歷電路設(shè)計的整個工作過程，掌握必備知識，訓(xùn)練技能。

參考文獻(xiàn)

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篇8

【關(guān)鍵詞】競賽；集成電路；教學(xué)改革

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成電路在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開發(fā)中心正逐步向我國轉(zhuǎn)移。我們肩負(fù)重大的歷史使命，是要把我國建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國進(jìn)而成為集成電路強國[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。對學(xué)生來說，競賽為他們提供了一個開闊眼界、互相學(xué)習(xí)和交流的好機會，這是任何課堂教學(xué)都無法替代的；對指導(dǎo)老師來說，競賽可以促進(jìn)他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)理念，改進(jìn)落后的課程體系，積極尋求新的教學(xué)模式，真正做到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與時俱進(jìn)，切實達(dá)到面向應(yīng)用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學(xué)目標(biāo)[2]。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進(jìn)我國集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖和電路設(shè)計能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。

1.立足現(xiàn)實，拓寬應(yīng)用

本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、獨立思考和操作能力，鞏固和加深所學(xué)專業(yè)知識基礎(chǔ)，推動京津地區(qū)高校微電子學(xué)專業(yè)的交流和發(fā)展，并對國產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動作用。

2011年北京大學(xué)生集成電路設(shè)計大賽分成大學(xué)本科和研究生兩個級別（本科生組33個組；研究生33個組），每組3人，進(jìn)行筆試和上機操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊員獨立完成，最終成績計入小組總分；上機操作，以小組形式參加。

2.正確的指導(dǎo)思想

電子學(xué)會組織的此次大學(xué)生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學(xué)實際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導(dǎo)思想。

“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和我校學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)、老師及每個參賽隊員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導(dǎo)思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，吸引更多的學(xué)生參加各類競賽和科技活動，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業(yè)，他們對參賽學(xué)生的青睞，對于與學(xué)校合作的重視，也正是我們學(xué)校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學(xué)校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場對優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進(jìn)而能明確培養(yǎng)目標(biāo)，并在平時的課程教學(xué)中加以滲透，在教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗，不斷學(xué)習(xí)別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中提高教師的指導(dǎo)水平和改進(jìn)教育教學(xué)方法；在參賽中提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽的最終目的。

3.準(zhǔn)備認(rèn)真，重在過程

承辦方北方工業(yè)大學(xué)周密的準(zhǔn)備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學(xué)和華大九天公司組織的集訓(xùn)為成功參賽奠定了扎實的基礎(chǔ)。

在學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)和各位老師的努力下，在實驗室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓(xùn)人員的大力支持下，我們組織了兩個階段的集中培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了有針對性的輔導(dǎo)練習(xí)，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對學(xué)生和老師起到了很好的引導(dǎo)和督促作用，保證了良好的訓(xùn)練環(huán)境，營造了積極向上的參賽氛圍。

在電子競賽的準(zhǔn)備過程中，適逢暑假，假期長，學(xué)生們可以充分利用暑假時間認(rèn)真復(fù)習(xí)電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計等課程的理論知識。同時，學(xué)生們還學(xué)習(xí)華大EDA軟件，進(jìn)行實際電路和版圖繪制上機練習(xí)，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實踐的學(xué)風(fēng)。通過競賽準(zhǔn)備，學(xué)生需要綜合運用所學(xué)知識，解決競賽中遇到的各種問題，提高了運用理論知識解決實際問題的能力。通過競賽準(zhǔn)備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進(jìn)了師生情誼，提高了團(tuán)隊作戰(zhàn)能力。通過競賽準(zhǔn)備，找出了自己在知識上的不足，明確了社會的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標(biāo)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新的動力。

4.參賽對嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計教學(xué)改革的啟示

北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽對于培養(yǎng)學(xué)生參加實踐的積極性、理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊意識有著重要作用，競賽給學(xué)生提供了一個施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機會和平臺。并對高校集成電路設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容和電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系改革和學(xué)生今后工作起到一定的引導(dǎo)作用。

4.1 知識整合的系統(tǒng)教學(xué)思想

自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測飛速發(fā)展。面對集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢，教學(xué)工作也要與時俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新。我承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程，深深體會到微電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因為芯片的設(shè)計方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學(xué)生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時需要對典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計SOC芯片時才會有系統(tǒng)的設(shè)計思想[5]，又會對處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對微電子專業(yè)的學(xué)生講授嵌入式系統(tǒng)時，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學(xué)生不僅對處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來進(jìn)行芯片的設(shè)計，既是使用者，又是設(shè)計者。學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計的課程時，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計概念，整合學(xué)生對各個課程的分離的知識內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識解決系統(tǒng)問題。通過增加實驗和上機課時，提高學(xué)生將理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力。

4.2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式

我國的大學(xué)課堂教學(xué)模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標(biāo)下，他們所倡導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和施教程序越來越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學(xué)”的陳腐教學(xué)思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學(xué)方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學(xué)，決定了學(xué)生在整個教學(xué)過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對學(xué)生自學(xué)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙[2]。

現(xiàn)代教育理論指出：指導(dǎo)學(xué)生從實踐和探索中通過思考獲取知識，又在解決問題的探索活動中，運用已獲得的知識和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。

本次競賽上午閉卷完成理論知識的考試。本科生的上機操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計一個計數(shù)器電路，然后進(jìn)行原理圖的繪制，再次進(jìn)行版圖繪制，進(jìn)而進(jìn)行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗證，并撰寫設(shè)計報告。學(xué)生需要利用數(shù)字電路中所學(xué)的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計出具體的CMOS電路和版圖，并進(jìn)行驗證。同時還需要構(gòu)造出計數(shù)器所需的時鐘電路。在上機的開始一個半小時中，指導(dǎo)老師可以參與指導(dǎo)，這樣增加了比賽中老師對學(xué)生的限時指導(dǎo)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的競賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。

學(xué)生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗證到撰寫報告等環(huán)節(jié)。通過競賽，使學(xué)生能親自感受一個簡單的集成電路設(shè)計流程，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計概念。學(xué)生從早晨9點一直進(jìn)行到下午六點，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個小時的上機電路繪制和驗證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保持堅韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊精神，鍛煉了學(xué)生的毅力和體力。

施教之功，貴在引導(dǎo)?？梢钥闯觯傎愒诤艽蟪潭壬戏犀F(xiàn)代教育理論的要求，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程教學(xué)中，增大課程的實驗內(nèi)容，學(xué)生帶著問題，進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)行思考、小組討論，經(jīng)老師點撥，實現(xiàn)了運用所學(xué)理論解決實際問題的過程，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，又完成了教學(xué)任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。

施教之旨，在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學(xué)生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學(xué)生的主動性，引導(dǎo)他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進(jìn)行報告或?qū)嶒炑菔?。學(xué)生反映效果很好，獲取了知識，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和主動獲取知識的方法。

5.引導(dǎo)學(xué)生參與科研，撰寫學(xué)術(shù)論文

通過大賽引導(dǎo)大學(xué)生形成一股扎扎實實的學(xué)習(xí)和研究的風(fēng)氣。激發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，參與到老師平時的科研中，增加動手實踐的機會。并在科研中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對于取得的研究成果，可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫論文，并能在廣大同學(xué)中起到表率作用。

6.結(jié)束語

培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。正確的指導(dǎo)思想、科學(xué)的組織程序、踏實認(rèn)真的準(zhǔn)備工作以及大賽對校企合作、對教學(xué)改革將產(chǎn)生重要的影響。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進(jìn)我國集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖、電路設(shè)計能力和集成電路設(shè)計思想。

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致謝：競賽工作是由國家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業(yè)大學(xué)博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020

篇9

（一）建設(shè)背景

為了突顯網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)特色，加大與其它計算機相關(guān)專業(yè)的區(qū)分度，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在保持原有網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，重點突出物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全管理兩個專業(yè)方向，進(jìn)一步明確定位學(xué)校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是一門實踐性非常強的專業(yè)。因此，要實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，除了需要調(diào)整改革現(xiàn)有的專業(yè)課程體系外，還必須建立相應(yīng)的實踐教學(xué)體系和配套的實踐教學(xué)環(huán)境。為此，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)以中央支持地方高校發(fā)展專項資金的實驗室建設(shè)為契機，在網(wǎng)絡(luò)工程管理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析兩個現(xiàn)有實驗室的基礎(chǔ)上，新建物聯(lián)網(wǎng)、信息安全、網(wǎng)絡(luò)攻防、網(wǎng)絡(luò)測試等專業(yè)實驗室。這些實驗室建成后，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實驗室支撐的實踐教學(xué)內(nèi)容將基本上涵蓋物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三大方向的典型實驗、課程設(shè)計，乃至實習(xí)實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)。屆時，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)將具備實驗設(shè)施齊全、內(nèi)容涵蓋面廣的專業(yè)實驗環(huán)境。這為構(gòu)建特色鮮明、層次合理的實踐教學(xué)體系提供良好的實踐條件支持。

（二）體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在保持網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計特色的基礎(chǔ)上，重點突出物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全管理方向。圍繞這三大專業(yè)方向，以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)工程基礎(chǔ)專業(yè)實驗室和正在建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全方向?qū)I(yè)實驗室為依托，構(gòu)建出專業(yè)特色鮮明的多層次實踐教學(xué)體系，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究等多種形式，并分布在專業(yè)基礎(chǔ)實踐、專業(yè)核心實踐、專業(yè)方向?qū)嵺`、專業(yè)綜合實踐四個教學(xué)層次上。從教學(xué)層次的角度看，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括下列內(nèi)容。專業(yè)基礎(chǔ)實踐主要指電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算技術(shù)基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)三方面的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗、課程設(shè)計和實習(xí)。專業(yè)核心實踐主要指網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心課程的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗和課程設(shè)計。專業(yè)方向?qū)嵺`主要指物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三大專業(yè)方向的實踐教學(xué)，主要形式是課程實驗和課程設(shè)計。專業(yè)綜合實踐主要指學(xué)生根據(jù)自己選擇的專業(yè)方向而開展的專業(yè)綜合實踐教學(xué)，主要形式包括學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究、實訓(xùn)與實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計（論文）等。

二、實踐教學(xué)內(nèi)容

以上述實踐教學(xué)體系為依據(jù)，從四個專業(yè)實踐層次分別闡述網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容。

（一）專業(yè)基礎(chǔ)實踐

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)基礎(chǔ)實踐環(huán)節(jié)可分為電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算技術(shù)基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)三方面的實踐教學(xué)內(nèi)容。電子技術(shù)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括模擬電路實驗、數(shù)字電路實驗、計算機組成原理實驗、硬件工藝實習(xí)。模擬電路實驗是讓學(xué)生了解放大電路的原理，并能理解相應(yīng)的實驗現(xiàn)象。數(shù)字電路實驗是加強學(xué)生對數(shù)字邏輯的理解能力和數(shù)字電路的設(shè)計能力。計算機組成原理實驗是讓學(xué)生理解計算機硬件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理和方法。硬件工藝實習(xí)是讓學(xué)生綜合運用數(shù)字電路和模擬電路的相關(guān)理論知識，使用電路設(shè)計軟件設(shè)計并利用實際電路元器件實現(xiàn)一個具有實際生產(chǎn)意義的電子電路系統(tǒng)。計算技術(shù)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括程序設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、算法分析與設(shè)計實驗、程序設(shè)計應(yīng)用課程設(shè)計等。程序設(shè)計實驗是讓學(xué)生能夠運用所學(xué)的程序設(shè)計語言編寫并調(diào)試程序，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力和程序調(diào)試能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗是讓學(xué)生運用理論原理知識編程實現(xiàn)線性表、隊列、堆棧、二叉樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其訪問操作方法，以及常用的排序和查找算法，進(jìn)而能夠解決相關(guān)的實際問題。算法分析與設(shè)計實驗是讓學(xué)生掌握分治法、動態(tài)規(guī)劃法、貪心法、回溯法、分支界定法等常用經(jīng)典算法，從而更好地解決實際問題。程序設(shè)計應(yīng)用課程設(shè)計是綜合運用程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有實際生活意義的程序系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)內(nèi)容包括操作系統(tǒng)實驗、數(shù)據(jù)庫原理實驗、軟件工程實驗、軟件系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計。操作系統(tǒng)實驗是讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握處理機管理、進(jìn)程管理、存儲管理、文件管理和設(shè)備管理五大功能的工作原理與實現(xiàn)方法，進(jìn)而能夠模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)部分功能。數(shù)據(jù)庫原理實驗是讓學(xué)生熟練掌握SQL語言的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、完整性控制等功能，基本掌握數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。軟件工程實驗是加深學(xué)生對軟件開發(fā)方法的理解，掌握統(tǒng)一建模語言UML和可視化建模工具RationalRose的基本用法。軟件系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計是讓學(xué)生在掌握程序設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合運用操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、軟件工程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有實際應(yīng)用價值的軟件系統(tǒng)。

（二）專業(yè)核心實踐

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心實踐環(huán)節(jié)主要包括計算機網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)編程、無線網(wǎng)絡(luò)、Linux編程等專業(yè)核心課程的實踐教學(xué)內(nèi)容。計算機網(wǎng)絡(luò)實驗是讓學(xué)生學(xué)習(xí)利用Sniffer和Wireshark等常用網(wǎng)絡(luò)嗅探工具驗證TCP/IP協(xié)議報文格式和協(xié)議交互過程，從而加強學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其工作原理的理解，加深對計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。網(wǎng)絡(luò)編程實驗是以套接字編程為基礎(chǔ)編寫TCP/UDP協(xié)議通信程序以及數(shù)據(jù)包捕獲程序，編寫SMTP/POP3郵件客戶端、FTP客戶端、Web網(wǎng)站程序等經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。無線網(wǎng)絡(luò)實驗是讓學(xué)生掌握各種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝和配置方法，學(xué)會無線局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、安裝配置與故障排除。Linux編程是讓學(xué)生掌握LINUX環(huán)境下C語言應(yīng)用程序開發(fā)的基本過程，熟悉基本庫函數(shù)的使用，具有初步的應(yīng)用程序設(shè)計能力。

（三）專業(yè)方向?qū)嵺`

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)方向?qū)嵺`環(huán)節(jié)可分為物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計三個專業(yè)方向的實踐教學(xué)內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括射頻識別實驗、無線傳感網(wǎng)實驗、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實驗、以及物聯(lián)網(wǎng)方向課程設(shè)計。射頻識別實驗是讓學(xué)生掌握射頻識別技術(shù)的讀寫卡、多卡讀、編碼調(diào)制、防碰撞算法、通信協(xié)議、保密通信等基本原理，能夠編寫相關(guān)應(yīng)用案例程序。無線傳感網(wǎng)實驗是讓學(xué)生能夠?qū)囟?、濕度、光照、壓力、紅外等典型傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并利用Zigbee、藍(lán)牙、WIFI等通信模塊，開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實驗是讓學(xué)生在掌握嵌入式編程的基礎(chǔ)上，結(jié)合射頻識別和無線傳感技術(shù)，開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的核心功能模塊或簡單應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)方向課程設(shè)計是綜合運用物聯(lián)網(wǎng)方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有一定實用價值的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)安全管理方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)安全實驗、網(wǎng)絡(luò)管理實驗、網(wǎng)絡(luò)攻防實驗、以及網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程設(shè)計。

網(wǎng)絡(luò)安全實驗是讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)嗅探器和端口掃描工具的工作原理和實現(xiàn)方法，理解包過濾、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換等網(wǎng)絡(luò)安全策略，掌握防火墻和入侵檢測系統(tǒng)的安裝、配置和使用方法。網(wǎng)絡(luò)管理實驗是讓學(xué)生理解SNMP網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的原理和工作過程，掌握SNMP程序的設(shè)計與開發(fā)方法。網(wǎng)絡(luò)攻防實驗是讓學(xué)生熟悉網(wǎng)絡(luò)探測、緩沖區(qū)溢出、網(wǎng)絡(luò)欺騙、拒絕服務(wù)、SQL注入等主流攻擊技術(shù)的實現(xiàn)方法，從而預(yù)防和阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊。網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程設(shè)計是綜合運用網(wǎng)絡(luò)安全管理方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有某種安全管理功能的實用網(wǎng)絡(luò)軟件或系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實驗、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計實驗、網(wǎng)絡(luò)故障診斷與排除實驗、以及網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實驗是讓學(xué)生學(xué)會網(wǎng)線制作、VLAN配置、交換機配置、靜態(tài)路由配置、動態(tài)路由配置、ACL配置、NAT配置等，為實際網(wǎng)絡(luò)部署提供基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)故障診斷與測試實驗是讓學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)故障診斷與測試工具的使用方法，能夠?qū)ξ锢韺?、?shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、以太網(wǎng)、廣域網(wǎng)、TCP/IP、服務(wù)器等的故障進(jìn)行診斷與排除。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計實驗是讓學(xué)生學(xué)會網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具、需求分析、技術(shù)選擇、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計、網(wǎng)絡(luò)編址與命名、路由設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)性能保障、安全管理設(shè)計等各環(huán)節(jié)技能。網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程設(shè)計是綜合運用網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計方向課程的理論知識與開發(fā)技術(shù)，針對某個實際應(yīng)用場景，規(guī)劃并設(shè)計一個具有實用價值的網(wǎng)絡(luò)工程方案。

（四）專業(yè)綜合實踐

專業(yè)綜合實踐主要指學(xué)生根據(jù)自己選擇的專業(yè)方向而開展的專業(yè)綜合實踐教學(xué)，主要形式包括學(xué)科與專業(yè)競賽、自主創(chuàng)新研究、實訓(xùn)與實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計（論文）等。學(xué)科與專業(yè)競賽是鼓勵學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，利用課余時間和假期，參與學(xué)校、企業(yè)、省、教育部、乃至全球等各種級別的大學(xué)生學(xué)科或?qū)I(yè)競賽，以擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和動手操作的能力。目前適合網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生參加的競賽主要有全國大學(xué)生數(shù)據(jù)建模競賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、ACM大學(xué)生程序設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生系列科技作品競賽、全國大學(xué)生信息安全競賽。自主創(chuàng)新研究可分為課內(nèi)自主研究學(xué)習(xí)和課外科技創(chuàng)新活動。課內(nèi)自主研究學(xué)習(xí)是在部分專業(yè)課程內(nèi)，安排學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和自主學(xué)習(xí)研究能力。課外科技創(chuàng)新活動是學(xué)生根據(jù)自身興趣和專業(yè)特長組成小組，自主選擇研究課題，確定研究目標(biāo)、技術(shù)路線和研究計劃，利用課余時間和寒暑假在老師的指導(dǎo)下自主開展科技創(chuàng)新活動，以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神。實訓(xùn)和實習(xí)是讓學(xué)生熟悉或掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域中可能遇到的常用技能，以縮短第一任職崗前培訓(xùn)的時間。該類實踐教學(xué)內(nèi)容包括見習(xí)環(huán)節(jié)、實訓(xùn)環(huán)節(jié)、實習(xí)環(huán)節(jié)等。見習(xí)環(huán)節(jié)是參觀一個網(wǎng)絡(luò)行業(yè)相關(guān)的企事業(yè)單位或部門，見識各類產(chǎn)品和系統(tǒng)的研發(fā)過程或應(yīng)用情況，以增強學(xué)生對專業(yè)的興趣和自豪感。實訓(xùn)環(huán)節(jié)是在校內(nèi)實驗與實訓(xùn)基地，通過與企事業(yè)單位的合作，提煉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的典型功能模塊，進(jìn)而設(shè)計出一組項目供學(xué)生實習(xí)訓(xùn)練。

實習(xí)環(huán)節(jié)是與校外企業(yè)或培訓(xùn)基地合作，讓學(xué)生參與到實際的項目研發(fā)與實施工作中，從而使學(xué)生接觸社會，體驗未來就業(yè)單位的工作環(huán)境和實際的項目開發(fā)過程。畢業(yè)設(shè)計（論文）是大學(xué)生四年專業(yè)知識學(xué)習(xí)后的一次綜合性專業(yè)技術(shù)實踐鍛煉機會。畢業(yè)設(shè)計的周期為14周，主要包括選題、開題、課題研究與指導(dǎo)、撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)論文答辯等環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計課題可以由指導(dǎo)老師根據(jù)自己的項目課題、研究方向或興趣好確定，也可以根據(jù)學(xué)生就業(yè)單位的實際工作需要確定。

三、結(jié)論

篇10

電子系統(tǒng)的種類較多，從總體上可分為模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)和模/數(shù)混合系統(tǒng)三大類。在數(shù)字系統(tǒng)中，又可分為以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路(如TTL、CMOS器件)為核心的電子系統(tǒng)以及以MPU、MCU、PLD、ASIC為核心的電子系統(tǒng)。在模/數(shù)混合系統(tǒng)中，以SOC為核心的電子系統(tǒng)發(fā)展最為迅猛。以模擬器件為核心的電子系統(tǒng)是基本的，該設(shè)計環(huán)節(jié)對于學(xué)生鞏固及應(yīng)用已學(xué)電子技術(shù)理論和基本技能，進(jìn)一步提高實際工作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。

一、電子系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

電子電路系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循以下幾個基本原則:

(1)滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求，這是電子電路系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足的基本條件。

(2)電路優(yōu)化。在滿足功能和性能要求的情況下，通過優(yōu)化的簡單電路系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又可靠。

(3)電磁兼容性好。電磁兼容性是現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)應(yīng)具備的基本特性。

(4)可靠性高。電子電路系統(tǒng)的可靠性要求與系統(tǒng)的實際用途、使用環(huán)境等因素有關(guān)。

(5)系統(tǒng)集成度高。最大限度地提高集成度，是電子電路系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的一個重要原則。

(6)調(diào)試簡單方便。

(7)生產(chǎn)工藝簡單。生產(chǎn)工藝是電子電路系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)當(dāng)考慮的一個主要問題，無論是批量產(chǎn)品還是樣品，生產(chǎn)工藝對電路的制作與調(diào)試都是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。

(8)操作簡便、性價比高。

二、電子系統(tǒng)的設(shè)計方法根據(jù)電子系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)上的層次性，通常有如下三種設(shè)計方法。

1.自頂向下的設(shè)計方法這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)原始設(shè)計指標(biāo)或用戶需求，從整體上規(guī)劃整個系統(tǒng)的功能和性能，然后對系統(tǒng)進(jìn)行劃分，分解為規(guī)模較小、功能較簡單且相對獨立的子系統(tǒng)，并確定它們之間的相互關(guān)系。這種劃分過程可以不斷進(jìn)行下去，直到劃分得到的單元可以映射到物理實現(xiàn)，實現(xiàn)可以是具體的部件、電路和元件，也可以是VLSI的芯片版圖。

2.自底向上的設(shè)計方法

這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)要實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能的要求，首先從現(xiàn)有的可用的元件中選出最合適的，設(shè)計成一個個的部件，當(dāng)一個部件不能直接實現(xiàn)系統(tǒng)的某個功能時，需設(shè)計出由多個部件組成的子系統(tǒng)去實現(xiàn)該功能，上述過程一直進(jìn)行到系統(tǒng)所要求的全部功能都實現(xiàn)為止。該方法的優(yōu)點是可以繼承使用經(jīng)過驗證的、成熟的部件與子系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)設(shè)計重用，減少設(shè)計的重復(fù)勞動，提高設(shè)計生產(chǎn)率。其缺點是設(shè)計過程中設(shè)計人員的思想受限于現(xiàn)成可用的元件，故不容易實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護(hù)性好的設(shè)計。

3.以自頂向下方法為主導(dǎo)結(jié)合使用自底向上的設(shè)計方法

隨著SOC(單芯片系統(tǒng))的出現(xiàn)，為了實現(xiàn)設(shè)計重用以及對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化測試，通常采用以自頂向下方法為主導(dǎo)，并結(jié)合使用自底向上的方法，這樣既能保證實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護(hù)性好的設(shè)計，又能充分利用IP核，減少設(shè)計的重復(fù)勞動，提高設(shè)計生產(chǎn)率，因而得到普遍采用。

三、基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計流程

基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計的流程如圖1所示。模擬電路種類較多導(dǎo)致系統(tǒng)的設(shè)計步驟將有所差異，流程圖中的環(huán)節(jié)應(yīng)隨設(shè)計的實際作調(diào)整或交叉進(jìn)行、重復(fù)。

1.明確設(shè)計任務(wù)

該階段是對系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)進(jìn)行具體的分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，掌握系統(tǒng)的基本特征，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。

2.總體方案選擇

該階段針對所提出的任務(wù)、要求和條件，從全局著眼，用具有一定功能的若干單元電路構(gòu)成一個整體，來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項性能。通常符合要求的總體方案不止一個，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)針對任務(wù)、要求和條件，查閱有關(guān)資料，廣開思路，提出若干種不同的方案，然后逐一分析每一個方案的可行性和優(yōu)缺點，再加以比較，擇優(yōu)選用。

3.單元電路設(shè)計

在確定總體方案后，便可以畫出詳細(xì)框圖，設(shè)計單元電路。設(shè)計單元電路的一般方法和思路如下:

(1)根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案的原理框圖，明確對各單元電路的要求，必要時應(yīng)詳細(xì)擬定出主要單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。

(2)擬定出各單元電路的要求后，應(yīng)全面檢查一遍，確定無誤后方可按一定的順序分別設(shè)計各單元電路。

(3)選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。最簡單的辦法是從以往學(xué)過的和了解的各種電路中選擇一個合適的電路，但一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識、開闊眼界，從而找到適合的電路。具體設(shè)計時，在符合設(shè)計要求的電路基礎(chǔ)上適當(dāng)改進(jìn)或進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計。

4.計算和調(diào)整參數(shù)

電路設(shè)計中參數(shù)的計算方法主要在于正確運用課程中已經(jīng)學(xué)過的分析方法，搞清電路原理，靈活運用計算公式。對于一般情況，計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點:①各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)裕量;②對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不利的情況考慮;③對于元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按額定值的1．5倍左右考慮;④電阻、電容的參數(shù)應(yīng)選計算值附近的標(biāo)稱值;⑤在保證電路達(dá)到功能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡量減少所用元器件的品種、價格、體積、數(shù)量等。

5.元器件的選擇

從某種意義上講，電子電路設(shè)計就是選擇最合適的元器件，并把它們最好地組合起來。首先要根據(jù)具體問題和方案，考慮需要哪些元件、每個元件應(yīng)該具有哪些功能和性能指標(biāo);其次所需的元件哪些實驗室有，哪些市場上能買到，價格如何，指導(dǎo)學(xué)生關(guān)心元器件的信息和新動向，多查資料。以下概括地說明設(shè)計中元器件的選擇思路。

(1)阻容元件的選擇。電阻和電容的種類很多，正確選擇電阻和電容很重要，不同電路對電阻和電容的性能要求也不一樣。設(shè)計是要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。

(2)分立元件的選擇。分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電管、晶閘管等，根據(jù)用途、參數(shù)等進(jìn)行選擇。

(3)集成電路的選擇。集成電路的品種很多，選用的方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體的性能，最后根據(jù)供貨、價格等因素選用某種型號的集成電路。

6.審圖

在電路的設(shè)計過程中必然會有考慮不周的地方，各種計算也會出現(xiàn)誤差甚至錯誤，所以在畫出電路總圖后，要進(jìn)行全面審查。審查時要注意先從全局出發(fā)檢查總體方案是否合適，各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適，再檢查各單元電路之間的電平、時序配合是否合適，電路圖中有無煩瑣可優(yōu)化之處，接著根據(jù)電路圖中所標(biāo)出的各元器件的型號、參數(shù)等驗算是否能達(dá)到性能指標(biāo)，有無恰當(dāng)?shù)脑Ａ?，同時需注意電路中各元件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實驗時損壞。

7.實驗檢測

一個電路的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，在這個過程中需要考慮很多的因素和問題，設(shè)計中難免會出一些差錯。實驗檢測是設(shè)計電子電路必不可少的環(huán)節(jié)，通過實驗檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，通過解決實驗中所發(fā)現(xiàn)的問題，逐步完善設(shè)計，最終達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。在實驗中所需要檢測的內(nèi)容主要有:各元件的性能和質(zhì)量、各單元電路的功能和主要指標(biāo)、各個接口電路的功效、總體電路的功能等。

四、電子電路的安裝和調(diào)試

電子電路的安裝和調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要的地位。它是把理論付諸實踐的過程，是把人們的主觀設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐泛碗娮釉O(shè)備的過程，是把設(shè)計轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程。任何一個好的設(shè)計方案都是經(jīng)過安裝、調(diào)試和多次修改才形成的。安裝主要涉及到結(jié)構(gòu)布局、元器件的安排布置、線路的走向及連接等問題。電子電路系統(tǒng)的調(diào)試是電子電路設(shè)計中的重要內(nèi)容，它包括電子電路的測試和調(diào)整兩個方面。測試是對已經(jīng)安裝完成的電路進(jìn)行參數(shù)及工作狀態(tài)的測量，調(diào)整是在測試的基礎(chǔ)上對電路元器件的參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，使電路的各項性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。電子電路的調(diào)試通常有兩種方法，其一是分塊調(diào)試法，這是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，其二是統(tǒng)一調(diào)試法，即在整個電路系統(tǒng)安裝完成之后，進(jìn)行一次性的統(tǒng)一調(diào)試。以上兩種方法的調(diào)試步驟基本一致，具體有:通電前的檢查，主要內(nèi)容是檢查元器件、檢查連線、檢查電源進(jìn)線;通電檢查;靜態(tài)調(diào)試;動態(tài)調(diào)試。例如，對于數(shù)字電路的動態(tài)調(diào)試，一般先調(diào)整好振蕩電路，以便為整個電路提供時鐘信號，然后再分別調(diào)整控制電路、信號處理電路、輸入輸出電路及各種執(zhí)行機構(gòu)，在調(diào)試過程中要注意各部分的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，應(yīng)對照設(shè)計時的時序圖，檢查各點的波形是否正常。對于調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障，常用的診斷方法有直接觀察法、靜態(tài)工作點測量法、信號尋跡法、對比法、元件替換法、旁路法、短路法、斷路法、電子干擾的抑制措施等。