eda技術(shù)論文范文
時(shí)間:2023-03-31 03:31:12
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篇1
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容沒有或較少向生產(chǎn)應(yīng)用延伸,當(dāng)學(xué)生走上工作崗位時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在學(xué)校所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與真正的生產(chǎn)實(shí)際差距很大,不能很快地為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。為了解決以上在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中存在的問題,我們經(jīng)過不斷地探索、研究和實(shí)踐,在電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方面做了大量的改進(jìn)和創(chuàng)新,也取得了一些明顯的效果,其中最主要的就是將eda技術(shù)應(yīng)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
二、基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
EDA即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAu-tomation),它是以計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)為先導(dǎo),匯集了圖形學(xué)、邏輯學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)最新成果的先進(jìn)技術(shù)。在我國(guó),由于EDA應(yīng)用技術(shù)先進(jìn),軟硬件結(jié)合,知識(shí)面寬,實(shí)踐性強(qiáng),幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設(shè)了EDA課程的學(xué)習(xí)。為了將EDA技術(shù)與電子技術(shù)的教學(xué)更好地融合到一起,我們?cè)诙鄠€(gè)方面也做了建設(shè)和改革。
(一)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
1.硬件設(shè)施建設(shè)
為了能更好地將EDA技術(shù)運(yùn)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們首先建立了兩個(gè)EDA實(shí)驗(yàn)中心,配備了近百臺(tái)性能先進(jìn)的計(jì)算機(jī),并購(gòu)進(jìn)了與EDA教學(xué)相配套的實(shí)驗(yàn)箱,學(xué)生在利用計(jì)算機(jī)上安裝的軟件和與之配套的實(shí)驗(yàn)箱可以完成由程序設(shè)計(jì)到硬件下載的全部過程。
2.軟件設(shè)施建設(shè)
硬件設(shè)施只是基礎(chǔ)框架,要想真正學(xué)好EDA技術(shù),具備與之相配套的應(yīng)用軟件更為重要?,F(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)流行的、市場(chǎng)占有率比較高的EDA軟件主要有6種。根據(jù)電子技術(shù)這門課程的特點(diǎn),我們主要選擇了其中的三種軟件:即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim這個(gè)軟件最大的特點(diǎn)就是給出了類型相對(duì)完善、實(shí)用性更強(qiáng)的虛擬電子庫(kù)以及各種仿真儀器,操作簡(jiǎn)單,仿真結(jié)果形象逼真,功能十分強(qiáng)大、實(shí)用。Max+PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成電路的設(shè)計(jì)輸入、編譯仿真、編程下載等功能,并且其設(shè)計(jì)輸入具有多種方式,可以滿足不同層次的需求,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電路的時(shí)序分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)單、直觀。
(二)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新
在基礎(chǔ)建設(shè)完善之后,我們?cè)陔娮蛹夹g(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容上也做了調(diào)整和改革。我們首先把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分階段、分層次地分成了三類,使更多的實(shí)驗(yàn)適合在EDA實(shí)驗(yàn)中心完成。
1.基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)
這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占比例較少,主要是對(duì)理論教學(xué)中最基礎(chǔ)的內(nèi)容的一個(gè)測(cè)試:例如共發(fā)射極單管放大電路、集成運(yùn)放的線性應(yīng)用、基本門電路的功能測(cè)試等。這類實(shí)驗(yàn)的主要目的在于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)常用的電子器件,了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備,學(xué)會(huì)各種儀器的使用方法,掌握電子實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能,學(xué)會(huì)觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。
2.訓(xùn)練提高型實(shí)驗(yàn)
這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要要求學(xué)生在具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能的基礎(chǔ)上,能把所學(xué)的不同內(nèi)容、不同類型的知識(shí)和電路有機(jī)地結(jié)合在一起,形成一個(gè)相對(duì)完整的邏輯功能。這部分實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于理論知識(shí)的綜合應(yīng)用,其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和解決問題的能力。
3.綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)
這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是以學(xué)生自行設(shè)計(jì)為主,教師指導(dǎo)為輔,要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)要求獨(dú)立地完成查閱資料、設(shè)計(jì)電路、選擇器件、安裝調(diào)試等任務(wù),分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并獨(dú)立寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這類實(shí)驗(yàn)的開設(shè),對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力有著非常重要的作用。
三、EDA技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融合的策略
前面我們提到的是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的改革,那我們?nèi)绾尉唧w做到將EDA技術(shù)更好地應(yīng)用到電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中呢?我們從多個(gè)方面入手,加強(qiáng)EDA技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的融合。
1.在正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增大EDA實(shí)驗(yàn)的比例
以前我們所做的實(shí)驗(yàn)全部都是在實(shí)驗(yàn)箱上搭接完成,現(xiàn)在我們將部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī),增大了EDA實(shí)驗(yàn)的比例,讓學(xué)生在正常的教學(xué)計(jì)劃內(nèi)就可以接觸到兩種不同的實(shí)驗(yàn)方式,體會(huì)它們不同的特點(diǎn),得到不同的訓(xùn)練。
2.充分利用學(xué)生自身的資源和業(yè)余時(shí)間加強(qiáng)EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)
要完成我們上面所說的內(nèi)容,單純依靠教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們首先想到的就是充分利用學(xué)生自身的資源,現(xiàn)在計(jì)算機(jī)在學(xué)生中十分普及,幾乎人人都有,我們將常用的仿真軟件推薦給學(xué)生,讓學(xué)生安裝在自己的電腦中,這樣學(xué)生就可以利用自己的業(yè)余時(shí)間來完成一些內(nèi)容,以彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間上的不足。
3.將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容延伸到電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)
各個(gè)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)期末都會(huì)有和理論教學(xué)相配合的課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)。在這些實(shí)踐環(huán)節(jié)中都會(huì)安排專門的時(shí)間來讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的EDA仿真測(cè)試,因此學(xué)生可以把實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的內(nèi)容延伸到其他的實(shí)踐環(huán)節(jié)中,大大提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。
4.充分利用學(xué)校為學(xué)生提供的各種課外訓(xùn)練機(jī)會(huì)
篇2
論文摘要:介紹了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)與管理的經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)要分析了由此給教學(xué)產(chǎn)生的實(shí)際影響。
由于集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展,設(shè)計(jì)自動(dòng)化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個(gè)重要方面。國(guó)內(nèi)各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實(shí)驗(yàn)室。EDA實(shí)驗(yàn)環(huán)境的硬件、軟件和服務(wù)水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學(xué)水平和辦學(xué)水平的一個(gè)重要標(biāo)志。我校在教育部電工電子教學(xué)基地的建設(shè)過程中,始終對(duì)EDA的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)給予了足夠地重視,專門成立了EDA(實(shí)驗(yàn))中心,旨在負(fù)責(zé)全校EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué),EDA項(xiàng)目開發(fā)和新技術(shù)推廣工作。經(jīng)過近兩年的建設(shè),EDA中心已初具規(guī)模,為全校的EDA教學(xué)提供了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,促進(jìn)了我校電類現(xiàn)代化課程教育的發(fā)展。
1EDA實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)
EDA(實(shí)驗(yàn))中心的建設(shè)起始于1998年初,學(xué)校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺(tái)Pentium166MMX微機(jī)的多媒體實(shí)驗(yàn)室和硬件實(shí)驗(yàn)室各一個(gè);1999年進(jìn)行了第二期工程,又建起了一個(gè)包含40臺(tái)PentiumⅡ400微機(jī)和兩臺(tái)專用服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)管理辦公室。并進(jìn)行了軟件建設(shè)和有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)。到目前為止已建立起的軟硬件環(huán)境如表1。
在EDA中心的建設(shè)中,我們遵循以下原則:
(1)創(chuàng)建一流具有EDA特色的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。EDA的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的好壞在某種程度上直接影響電類學(xué)生對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的掌握,同時(shí)EDA的實(shí)驗(yàn)環(huán)境也是一個(gè)窗口,代表了一個(gè)學(xué)?,F(xiàn)代化教學(xué)的形象。EDA中心的建設(shè)不應(yīng)等同于一般的計(jì)算中心或機(jī)房的建設(shè),應(yīng)該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導(dǎo)開發(fā)力量。為了建設(shè)好一流的EDA實(shí)驗(yàn)環(huán)境,我們成立了專家指導(dǎo)小組指導(dǎo)環(huán)境的建設(shè),并多次派人到EDA教學(xué)較好的學(xué)校去參觀學(xué)習(xí)。為了體現(xiàn)時(shí)代的特點(diǎn),我們將中心80臺(tái)機(jī)器內(nèi)部互連,整個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)完全按照Internet技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì),能提供全套Internet服務(wù)。中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)還通過Linux網(wǎng)關(guān)與校園網(wǎng)相連。服務(wù)器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統(tǒng)。
(2)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),高質(zhì)量完成建設(shè)。EDA所有軟硬件設(shè)備的引進(jìn)都經(jīng)過認(rèn)真市場(chǎng)調(diào)查研究,并嚴(yán)格的檢測(cè),對(duì)不合格的產(chǎn)品堅(jiān)決清除。如曾進(jìn)一批微機(jī),檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)配置與樣機(jī)不符,立刻退貨,重新購(gòu)置。軟件的建設(shè)對(duì)EDA來說是體現(xiàn)特色的關(guān)鍵性建設(shè),盡管EDA軟件投資較大,為保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量,劃出專項(xiàng)資金,引進(jìn)許多最新的正版EDA軟件。
(3)加強(qiáng)外聯(lián),尋求多方支持。EDA教學(xué)的開展需要許多方面的技術(shù)支持,為了做好這方面的工作,我們加強(qiáng)了校際之間的技術(shù)交流以及與EDA軟硬件開發(fā)商家的聯(lián)系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學(xué)贈(zèng)送給我們不少非常有用的EDA軟件和設(shè)備,美國(guó)Altera公司通過其大學(xué)項(xiàng)目贈(zèng)送給我們專業(yè)版和網(wǎng)絡(luò)版的Max+PlasⅡ軟件開發(fā)工具等。
(4)鼓勵(lì)師生開發(fā)EDA教學(xué)項(xiàng)目。我校EDA教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強(qiáng)了這方面工作的開展,目前已自行開發(fā)并用于教學(xué)有ISP和FPGA等實(shí)驗(yàn)裝置,全定制的A-SIC實(shí)驗(yàn)環(huán)境也正在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備中。
(5)勤儉節(jié)約,變廢為寶。EDA的某些硬件實(shí)驗(yàn)對(duì)微機(jī)要求并不高并且有可能對(duì)微機(jī)產(chǎn)生傷害,為此我們從校計(jì)算中心等地方找來約20臺(tái)淘汰了的386和486微機(jī),建成了硬件機(jī)房,很好地解決了這類問題并節(jié)約了不少資金。
2EDA實(shí)驗(yàn)環(huán)境的管理
我校的EDA實(shí)驗(yàn)環(huán)境主要面向電子工程系和自動(dòng)控制系學(xué)生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協(xié)調(diào)管理,兩系分別任命了兼職正副主任負(fù)責(zé)中心的建設(shè)和日常管理。
在EDA(實(shí)驗(yàn))中心的日常管理中我們努力做到:
(1)全心全意為EDA教學(xué)服務(wù)。EDA(實(shí)驗(yàn))中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學(xué)實(shí)驗(yàn)提供方便。為了做好服務(wù)工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網(wǎng)絡(luò)授課,我們引進(jìn)了Lanstar網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)軟件。有教師需要提供語音教學(xué)服務(wù),我們購(gòu)買了無線話筒。有一些國(guó)外引進(jìn)的EDA軟件需要用英文操作系統(tǒng),中心工作人員經(jīng)過多次試驗(yàn),使中英文操作系統(tǒng)能夠方便地切換。中心的Internet網(wǎng)及打印機(jī)等設(shè)備也均向師生開發(fā)。
(2)開放式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。中心除正常設(shè)備維護(hù)日外,保持全日制開放。開放時(shí)除了安排一般值班人員外,還經(jīng)常安排對(duì)EDA技術(shù)熟悉的教師或研究生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),學(xué)生可以自由地上機(jī)實(shí)習(xí)。
(3)不斷推廣EDA新技術(shù)。EDA技術(shù)的發(fā)展速度非常快,我們利用中心與外界聯(lián)系較多的優(yōu)勢(shì),不斷向師生推薦EDA新技術(shù)和新方法。如我們?cè)?qǐng)經(jīng)銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點(diǎn)和使用方法,與東南大學(xué)EDA實(shí)驗(yàn)中心合作舉辦了兩期全國(guó)性的EDA研討班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了“電路”、“電子線路”、“數(shù)字電路”、“信號(hào)與系統(tǒng)”等十多門課程的上百個(gè)實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)還延伸到非電類專業(yè)的“電工學(xué)”課程中;每年還有幾十名本??粕脱芯可谶@里進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和課題上機(jī)??偵蠙C(jī)時(shí)數(shù)已達(dá)4萬機(jī)時(shí)。
(2)EDA中心的構(gòu)建,推動(dòng)了我校多門類課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革。就數(shù)字電子課程而言,迫切需要充實(shí)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法,EDA中心的服務(wù)為此創(chuàng)造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時(shí)間與學(xué)生一起共同體驗(yàn)前人創(chuàng)造知識(shí)的途徑與方法,而把一些繁瑣的計(jì)算交給EDA工具,學(xué)生通過EDA工具的使用去實(shí)踐他們?cè)谡n堂上學(xué)到的方法和思路。對(duì)電路分析、模擬電子線路、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課也起到了同樣的作用。
(3)開放式的管理,方便了學(xué)生,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發(fā)現(xiàn),原擬定通過Lanstar授課系統(tǒng)對(duì)學(xué)生講授EWB的使用方法,結(jié)果在現(xiàn)場(chǎng)卻發(fā)現(xiàn),不少學(xué)生已初步學(xué)會(huì)了EWB的使用,其原因是他們已主動(dòng)地到EDA中心,通過自學(xué),進(jìn)入了EDA環(huán)境。這是一個(gè)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的例子。通過這樣的學(xué)習(xí)客觀上提高了學(xué)生的自學(xué)能力,反映了他們高度的學(xué)習(xí)熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現(xiàn)代化、更復(fù)雜的EDA工具打下了基礎(chǔ)。
(4)EDA中心成為學(xué)生第二課堂的場(chǎng)地,培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的能力。如數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的老師利用EDA中心進(jìn)行電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,取得很好的效果,受到了學(xué)生的歡迎。
參考文獻(xiàn):
篇3
關(guān)鍵詞:電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化,課程創(chuàng)新,教學(xué)改革,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)03-0082-02
隨著微電子技術(shù)在世界范圍內(nèi)的飛速發(fā)展,以及各相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)電子電路技術(shù)的需求日益增長(zhǎng),《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》已經(jīng)成為電子信息工程等相關(guān)專業(yè)的重要課程,也是國(guó)內(nèi)外諸多理工科一流高校的電子信息類專業(yè)必修的核心課程[1-3]。尤其在近年來,智能硬件的發(fā)展與半導(dǎo)體技術(shù)的革新為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了革命性的變化,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)一躍成為現(xiàn)代電子工業(yè)的核心學(xué)科,引領(lǐng)了現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展方向,也成為了電子信息工程專業(yè)本科生考研深造與就業(yè)所必需的重要技能[3]。綜上,考慮到創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)的重要作用,筆者作為學(xué)校《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程的任課教師,對(duì)本課程的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了綜合性的思考與建設(shè)。
一、《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程實(shí)驗(yàn)改革的必要性
我們通過對(duì)國(guó)內(nèi)外一流高校的調(diào)研發(fā)現(xiàn),許多著名高校的EDA技術(shù)本科教學(xué)有兩個(gè)明顯的特點(diǎn):一是課程在各工科專業(yè)的普及率極高;二是在實(shí)驗(yàn)中大量引入新技術(shù)、新方法與新器件,更多地注重創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性、綜合性項(xiàng)目,突出EDA技術(shù)的實(shí)用性,以及面向工程實(shí)際的特點(diǎn)[4]。這些特點(diǎn)讓我們認(rèn)識(shí)到,通過《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程實(shí)驗(yàn)的改革與建設(shè),既能夠幫助學(xué)生更好地理解《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》的理論知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力,更能夠緊跟學(xué)科和行業(yè)的需求發(fā)展,為課程拓寬評(píng)價(jià)方法,提高教學(xué)效果,為學(xué)生樹立創(chuàng)新精神,培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì),增強(qiáng)科創(chuàng)能力,最終增強(qiáng)其綜合素質(zhì),提高學(xué)院與學(xué)生的綜合競(jìng)爭(zhēng)力有很好的幫助。
二、實(shí)驗(yàn)改革方案及主要工作
為了充分結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程基礎(chǔ),全面提高試驗(yàn)課程效果,筆者從實(shí)驗(yàn)過程管理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核與評(píng)價(jià)反饋四個(gè)角度對(duì)《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綜合性的方向改進(jìn),具體內(nèi)容如下。
1.實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化的實(shí)驗(yàn)過程管理。筆者基于對(duì)科研與教學(xué)工作的熟悉,以《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程實(shí)驗(yàn)為改進(jìn)對(duì)象,將其現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)進(jìn)行壓縮,補(bǔ)充對(duì)應(yīng)EDA能力所需要的主要課程知識(shí)點(diǎn),融合現(xiàn)代EDA技術(shù)的最新發(fā)展,并將最后四個(gè)學(xué)時(shí)設(shè)置為一次綜合性、設(shè)計(jì)性的“綜合實(shí)驗(yàn)”,實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)的重要評(píng)價(jià)因素。該綜合實(shí)驗(yàn)采用項(xiàng)目化的過程管理,學(xué)生須在給定的范圍中任選題目或自選題目,在四個(gè)小時(shí)內(nèi)完成該題目的主要設(shè)計(jì),并在課程完成后提交課程報(bào)告時(shí)以“項(xiàng)目任務(wù)書”的形式填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,系統(tǒng)闡述選題原因、題目關(guān)鍵環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)時(shí)遇到的主要困難及解決方案、最終成果演示及存在不足分析等。
2.設(shè)計(jì)層次性的“綜合實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目。為了確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際效果,保持學(xué)生的創(chuàng)新熱情,全面提高電子設(shè)計(jì)水平,在上述“綜合實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上劃分為三個(gè)層次:第一層次為邏輯行為的實(shí)現(xiàn);第二層次為控制與信號(hào)傳輸功能的實(shí)現(xiàn);第三層次為電子系統(tǒng)模塊的實(shí)現(xiàn)。每個(gè)層次設(shè)置三至五個(gè)題目。此外,考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間的約束,隨著教學(xué)課程的進(jìn)行,預(yù)先在教學(xué)中對(duì)“綜合實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行題目的預(yù)告和必要的講解,讓學(xué)生提前進(jìn)行課外的準(zhǔn)備和練習(xí),并將該四個(gè)學(xué)時(shí)的“綜合實(shí)驗(yàn)”集中安排在一個(gè)下午進(jìn)行,學(xué)生通過集中性的高強(qiáng)度的學(xué)習(xí)、討論和實(shí)驗(yàn),完成主要的“綜合實(shí)驗(yàn)”功能。
3.設(shè)置創(chuàng)新導(dǎo)向的評(píng)價(jià)激勵(lì)形式。考慮到該門課程的授課時(shí)段為大三下學(xué)期的后半段,學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課及絕大多數(shù)專業(yè)課業(yè)已經(jīng)結(jié)束,筆者在課堂上滲透該門課程對(duì)于考研及科學(xué)研究的重要意義,以及對(duì)于科創(chuàng)及電子行業(yè)就業(yè)的作用,在完成課程教學(xué)的同時(shí)講授和提供論文撰寫及專利申請(qǐng)與重要競(jìng)賽的資料信息,并鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行深入鉆研、挖掘,并主動(dòng)利用配套實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行研究性學(xué)習(xí),進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的科創(chuàng)熱情向論文(算法)、軟件著作權(quán)(程序)、專利(電子電路)及重要競(jìng)賽(電子設(shè)計(jì)類)的成果轉(zhuǎn)化。
4.提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)反饋渠道。結(jié)合自身工作特長(zhǎng)與經(jīng)驗(yàn),筆者利用信息技術(shù)手段,設(shè)置了“韓博士工作室”教學(xué)專題網(wǎng)站(http://),為學(xué)生及時(shí)訪問和評(píng)價(jià)的反饋提供渠道。通過調(diào)查問卷、在線信箱、有獎(jiǎng)問答、專題活動(dòng)等方式,在授課過程中進(jìn)行多次課下問卷調(diào)研,并開設(shè)貫穿授課全過程的實(shí)時(shí)反饋渠道,作為授課、答疑等必要教學(xué)活動(dòng)的有效補(bǔ)充,便于及時(shí)了解學(xué)生對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)的接受程度以及對(duì)課程各方面的綜合評(píng)價(jià)。
三、實(shí)驗(yàn)改革周期及內(nèi)容
為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程實(shí)驗(yàn)的改革與創(chuàng)新,筆者制定了以十二個(gè)月為周期的長(zhǎng)期方案,主要分為以下五個(gè)關(guān)鍵性階段。
1.第一階段,時(shí)間為1個(gè)月。結(jié)合《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)需要,更新課程教案,豐富和擴(kuò)充現(xiàn)有教學(xué)大綱及授課內(nèi)容,補(bǔ)充相關(guān)多媒體與軟硬件資料,完成“綜合實(shí)驗(yàn)”的選題與設(shè)計(jì)。
2.第二階段,時(shí)間為2個(gè)月。截至開學(xué)前,與實(shí)驗(yàn)課程老師進(jìn)行充分的溝通和協(xié)調(diào),完成各個(gè)“綜合實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目的軟硬件環(huán)境配置、具體要求、實(shí)施細(xì)則及評(píng)價(jià)方法,嚴(yán)格制定精密科學(xué)的給分標(biāo)準(zhǔn)。
3.第三階段,時(shí)間為2個(gè)月。完成課程的教學(xué)與本項(xiàng)目的實(shí)施,除了完整進(jìn)行原有授課內(nèi)容的教學(xué)以外,按照既定方案進(jìn)行綜合性創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)、綜合能力的滲透、實(shí)驗(yàn)技能的提高,并全面介入、觀察、管理和把控“綜合實(shí)驗(yàn)”的開展、實(shí)施與評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)。
4.第四階段,時(shí)間為4個(gè)月。結(jié)合課程成績(jī),在課程結(jié)束后主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和聯(lián)系具有良好科創(chuàng)能力的學(xué)生,在學(xué)生的自我意愿的基礎(chǔ)上為其推薦和設(shè)置針對(duì)性的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題,同時(shí)鼓勵(lì)和推薦其參加與之水平相適應(yīng)的科創(chuàng)競(jìng)賽,并進(jìn)行必要的指導(dǎo)和培訓(xùn)。
5.第五階段,時(shí)間為3個(gè)月。根據(jù)前期各個(gè)階段的進(jìn)展情況,穩(wěn)步完成此次立項(xiàng)的后續(xù)各項(xiàng)相關(guān)工作,總結(jié)此次立項(xiàng)成績(jī)與不足,鼓勵(lì)、指導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生將其成果、申請(qǐng)專利或獲取軟件著作權(quán)。
四、實(shí)驗(yàn)改革實(shí)踐成果與創(chuàng)新點(diǎn)
自《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程實(shí)驗(yàn)改革在學(xué)校實(shí)施一年以來,已經(jīng)取得了良好的效果。首先,對(duì)于學(xué)生而言,實(shí)驗(yàn)改革的實(shí)施有效地拓寬了學(xué)生的視野,并實(shí)現(xiàn)教學(xué)與行業(yè)的相互影響與促進(jìn)。大部分學(xué)生在結(jié)課后的反饋表明,通過完成本項(xiàng)目所涉及的授課課程,使學(xué)生熟悉了具有一定強(qiáng)度的開發(fā)過程,培養(yǎng)了其科學(xué)的態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)與創(chuàng)新的精神。截止課程結(jié)束,已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生能夠掌握基本的EDA項(xiàng)目開發(fā)、電子設(shè)計(jì)類專利申請(qǐng)及學(xué)術(shù)論文撰寫、電子設(shè)計(jì)類科創(chuàng)競(jìng)賽準(zhǔn)備及參賽等綜合性的技能,一大批學(xué)生在各類相關(guān)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng);其次,對(duì)于學(xué)校而言,通過實(shí)驗(yàn)改革的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了以項(xiàng)目模式重構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容,構(gòu)造了“教―學(xué)―做―研”一體化的EDA教學(xué)模式,有效實(shí)現(xiàn)了學(xué)?!峨娮釉O(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程的教學(xué)深度挖掘與教學(xué)效果的提升,并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了學(xué)校EDA課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與完善,使得進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所必需的軟件、系統(tǒng)、例程、方案及芯片、板卡、連接線纜等軟硬件設(shè)施得到了補(bǔ)充;最后,對(duì)于任課教師而言,通過本項(xiàng)目的發(fā)展與磨合,有助于任課教師及實(shí)驗(yàn)教師更好地了解學(xué)生現(xiàn)狀,為后續(xù)編制符合學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)與發(fā)展需要的新教材、新課件與新方案打下基礎(chǔ),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有EDA實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新和發(fā)展。
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Reform and Innovation of "EDA" Experiment
HAN Peng,LI Yan ,LIU Zhi-gang,NIU Xue-fen
(Northeastern University at Qinhuangdao,Qinhuangdao,Hebei 066004,China)
篇4
關(guān)鍵詞:研究性教學(xué);EDA技術(shù);研究性教學(xué)平臺(tái);研究性教學(xué)模式;研究性教學(xué)成效
作者簡(jiǎn)介:譚會(huì)生(1966-),男,湖南茶陵人,湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,副教授。(湖南株洲412008)
基金項(xiàng)目:本文系湖南工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革教學(xué)之星專項(xiàng)(2011C03)、湖南省教育廳大學(xué)生研究型學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(2009-225)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)17-0035-02
一、開展本科生研究性教學(xué)的必要性和條件
研究性教學(xué)[1-4]是一種新的教育理念,是一種新的現(xiàn)代學(xué)習(xí)觀,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的自主性和開放性,在教師的研究性教學(xué)理念的引導(dǎo)下,在教學(xué)設(shè)計(jì)上將教學(xué)看成是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,從研究思想、研究手段、研究策略等各方面進(jìn)行教學(xué)過程的全新設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生的研究及探索科學(xué)問題的興趣。通過讓學(xué)生運(yùn)用探索的方法對(duì)問題進(jìn)行研究,最終獲得知識(shí)。研究性教學(xué)理念要求教師通過自己的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生做事和做人的能力和素質(zhì)。
開展本科生研究性教學(xué),綜合文獻(xiàn)[1-6]有關(guān)觀點(diǎn)并結(jié)合多年實(shí)際開展研究性教學(xué)的實(shí)踐,其必要性如下:大眾化高等教育的差異化教育的需要;提高大學(xué)生綜合應(yīng)用能力的需要;提高大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的需要;提高大學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新能力的需要;提高大學(xué)生專業(yè)綜合素養(yǎng)的需要;改變大學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)學(xué)風(fēng)的需要。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和高等教育的大力發(fā)展,我國(guó)高等教育已由精英化教育轉(zhuǎn)向大眾化教育,學(xué)生群體出現(xiàn)多樣化的趨勢(shì),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)需求的差異性日顯突出。為了提高大眾化高等教育的質(zhì)量,更好地滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)人才的高要求,按人才培養(yǎng)方案組織大學(xué)基本教育的同時(shí),對(duì)一些優(yōu)秀和比較優(yōu)秀的學(xué)生應(yīng)根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需求、學(xué)生的興趣愛好、學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃等進(jìn)行加深與擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)優(yōu)才優(yōu)教。
開展本科生研究性教學(xué),綜合文獻(xiàn)[3,7]有關(guān)觀點(diǎn)并結(jié)合多年實(shí)際開展研究性教學(xué)的實(shí)踐,其主要條件如下:提高教師研究性教學(xué)的能力;激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的積極性;提供研究性教學(xué)資源與教學(xué)場(chǎng)地;選擇合適的有效平臺(tái);構(gòu)建有效的研究性教學(xué)評(píng)價(jià)與評(píng)估體系。其中選擇合適的有效平臺(tái)是研究性教學(xué)持續(xù)而有效開展的一個(gè)關(guān)鍵性因素。作為電類專業(yè)研究性教學(xué)的有效平臺(tái),應(yīng)該能方便學(xué)生進(jìn)行軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)與制作,并具有綜合性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)、成本低廉、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
二、基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)
EDA技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代,在20世紀(jì)90年代才真正形成一門新技術(shù)。在我國(guó)EDA技術(shù)的研究和教育只有10年左右的歷史。所謂EDA技術(shù),就是指以大規(guī)??删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體,以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)??删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,通過有關(guān)的開發(fā)軟件,自動(dòng)完成用軟件方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的各種轉(zhuǎn)化,直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒囊婚T新技術(shù)。
利用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng),它具有傳統(tǒng)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無法比擬的許多優(yōu)點(diǎn),綜合起來它有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):[8]用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件,設(shè)計(jì)成本低,設(shè)計(jì)周期短,修改移植方便;系統(tǒng)具有重配置性,可現(xiàn)場(chǎng)編程,在線升級(jí),設(shè)計(jì)調(diào)試非常方便,節(jié)約開發(fā)成本;并行執(zhí)行,速度快,實(shí)時(shí)性好;集成度高,體積小,可靠性好,功耗低。
EDA技術(shù)作為研究性教學(xué)的平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn):技術(shù)先進(jìn),社會(huì)急需,綜合性強(qiáng),創(chuàng)新性強(qiáng),靈活性好,可重配置,成本低廉。
三、基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)的研究模型
為了描述基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)的研究背景、主要研究目標(biāo)、主要研究?jī)?nèi)容以及主要研究期望,圖1給出了基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)模型?,F(xiàn)將主要內(nèi)容具體闡述如下:
1.利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的研究目標(biāo)
利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的研究目標(biāo),主要包括三個(gè)方面:基于EDA技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練;基于EDA技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究;基于EDA技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課題研究。
2.利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的研究?jī)?nèi)容
利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的研究?jī)?nèi)容,主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:[8-11]
(1)基于EDA技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練:包括大規(guī)??删幊踢壿嬈骷﨔PGA/CPLD;硬件描述語言VHDL/Verilog HDL;EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)軟件;EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)基礎(chǔ)理論、基本方法、基本工具的學(xué)習(xí)與使用;流水線、并行處理、重定時(shí)、展開、折疊、脈動(dòng)結(jié)構(gòu)等各種VLSI結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的基本理論、分析比較和實(shí)際應(yīng)用;強(qiáng)度消減、超前或馳豫超前等FPGA系統(tǒng)性能優(yōu)化技術(shù)。
(2)基于EDA技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究:主要是與課題設(shè)計(jì)與開發(fā)有關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、工業(yè)智能控制、網(wǎng)絡(luò)通信控制、數(shù)字家電控制等基礎(chǔ)理論、實(shí)現(xiàn)算法和系統(tǒng)仿真等研究,重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)算法的設(shè)計(jì)、選擇和仿真。
(3)基于FPGA實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與課題實(shí)現(xiàn)研究:包括系統(tǒng)控制算法的選擇;系統(tǒng)控制模型的確定;FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);FPGA系統(tǒng)性能的優(yōu)化;FPGA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試等。
3.利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的主要形式
利用EDA技術(shù)開展研究性教學(xué)的主要形式,包括組建EDA技術(shù)學(xué)習(xí)興趣小組、課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究小組和選撥教師科研項(xiàng)目助理等,通過專題訓(xùn)練、分散研究、定期討論、按需答疑、總結(jié)匯報(bào)等形式開展研究活動(dòng)。
四、基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)的主要成效
1.熟練掌握EDA技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧、調(diào)試方法和調(diào)試技巧
通過研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練的學(xué)生,通過畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的質(zhì)量可以看出,熟練掌握ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧、調(diào)試方法和調(diào)試技巧,能夠盡快適應(yīng)從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。
2.熟練掌握基于EDA技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧
通過研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練的學(xué)生,與課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧,無論是以前學(xué)習(xí)過并且掌握的,還是以前學(xué)過但似是而非的,或是以前根本沒接觸過需重新學(xué)習(xí)的,熟練掌握與EDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本方法、基本技巧。
3.全面提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力
通過研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練的學(xué)生不但具有良好的參考文獻(xiàn)查找能力、分析利用和文檔處理能力,同時(shí)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大為提高,就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高,80%的學(xué)生畢業(yè)時(shí)均能找到從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的工作,并且工資待遇也相當(dāng)不錯(cuò)。
五、結(jié)論
實(shí)踐結(jié)果表明,以課題為中心,以興趣為紐帶,以現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)核心技術(shù)——EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用為目標(biāo),采用EDA技術(shù)學(xué)習(xí)興趣小組、課題設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究小組、參加教師科研項(xiàng)目等形式,通過具體的專題訓(xùn)練、分散研究、定期討論、按需答疑、總結(jié)匯報(bào)等活動(dòng)開展基于EDA技術(shù)的電類專業(yè)本科研究性教學(xué),對(duì)于提高大學(xué)生綜合應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,提高大學(xué)生的專業(yè)核心能力,提高大學(xué)生就業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,培養(yǎng)從事EDA技術(shù)研究、設(shè)計(jì)與開發(fā)的高級(jí)人才,具有非常明顯的成效。
參考文獻(xiàn):
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篇5
關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù) 教材內(nèi)容 教學(xué)方法 實(shí)用性
前言
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高等院校工科電專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。由于課時(shí)數(shù)少、內(nèi)容覆蓋面廣、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn),學(xué)生們普遍認(rèn)為該課程比較難學(xué)。為此,筆者就該課程的改革作一探索,不妥之處,歡迎批評(píng)指正。
1 教材內(nèi)容探討
限于篇幅,本文不討論整個(gè)教材的編寫提綱,但總原則是:理論聯(lián)系實(shí)際,服務(wù)于培應(yīng)用型人材。本文就各章節(jié)內(nèi)容提出一些重點(diǎn)實(shí)例,與同行交流。這些內(nèi)容,在不少教材中很少提及,或者提到了但沒有就它們的實(shí)用性作較多的講述。
1.1 常用半導(dǎo)體器件
介紹半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí);二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。應(yīng)增加介紹二極管的位作用和三極管參數(shù)與命名方法的實(shí)用意義;根據(jù)三極管的三個(gè)電極電位判斷三極管的工作狀態(tài)及應(yīng)用實(shí)例。
1.2 基本放大器
* 共射基本放大器,通過它學(xué)習(xí)基本知識(shí),包括靜態(tài)工作點(diǎn)、微變等效電路、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻與輸出電阻計(jì)算方法。應(yīng)增講設(shè)置合適工作點(diǎn)的重要性。
* 工作點(diǎn)穩(wěn)定放大器。應(yīng)指出:工作點(diǎn)穩(wěn)定不是說工作點(diǎn)絕對(duì)不變,而是變化很小而已。
* 共集放大器:重點(diǎn)介紹三大特點(diǎn)及用途。
* 共基放大器:重點(diǎn)介紹其特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。適合做高頻放大器。
* 要求掌握三類放大器輸入端和輸出端的相位關(guān)系。
* 多級(jí)放大器的耦合方式及其特點(diǎn)。
1.3 直接耦合放大器
直接耦合放大器存在問題及解決方法;差分放大器工作原理和計(jì)算方法。
1.4 放大器的頻率響應(yīng)
討論影響放大器頻率響應(yīng)的因素、增加研究頻率響應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例;了解波特圖的概念。
1.5 放大器中的反饋
反饋的概念,反饋性質(zhì)的判斷方法;深度負(fù)反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法。負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響。增加介紹實(shí)用意義和應(yīng)用實(shí)例。
1.6 信號(hào)的運(yùn)算和處理
* 要求掌握基本運(yùn)算電路:比例、加減、積分運(yùn)算等。利用“虛短”和“虛斷”的概念分析各種運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系,用實(shí)例講解如何選擇運(yùn)算電路。
* 增講測(cè)量放大器(在單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng)中常用)。
* 幾種常用的運(yùn)算放大器型號(hào)及應(yīng)用實(shí)例。
1.7 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換
* 正弦波振蕩電路的振蕩條件、判斷方法;方框圖;分類。
* RC、LC正弦波振蕩電路;增加正弦波振蕩器應(yīng)用實(shí)例。
* 單限、滯回、窗口比較器的特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例。
1.8 功率放大器
* 只講兩種功率放大器:OTL和OCL。用實(shí)例講解功率管的選擇。
* 介紹幾種集成功率放大器。
1.9 直流穩(wěn)壓電源
* 整流(半波、橋式)、電容濾波。
* 可調(diào)晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源及其輸出電壓的計(jì)算。
* 集成穩(wěn)壓電源及應(yīng)用實(shí)例。應(yīng)特別指出:電源變壓器內(nèi)阻大小的重要性。
1.10 實(shí)驗(yàn)儀器使用
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,因此,動(dòng)手能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán),增加講解一些常用儀器的使用方法很有必要。儀器的工作原理可不講,需用實(shí)例講解并演示各種儀器的操作方法。這些儀器是:指針式和數(shù)字式萬用表、直流穩(wěn)壓電源、通用示波器、低頻和高頻信號(hào)發(fā)生器、晶體管毫伏表。
如課時(shí)少,本部分內(nèi)容可不講,但應(yīng)要求學(xué)生們自己閱讀。也可安排在實(shí)驗(yàn)課中講解。
1.11 增加仿真技術(shù)在輔助教學(xué)中的應(yīng)用
為了解決學(xué)生反映的“枯燥難學(xué)”問題,應(yīng)該把多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)結(jié)合起來,這樣可以使模擬電路的知識(shí)形象化,學(xué)習(xí)生動(dòng)有趣。為此在教材中應(yīng)增加EDA(Electronic design Automation 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù),用它來輔助教學(xué),效果非常好[2][3]。每章可通過實(shí)例,增加EDA輔助教學(xué)內(nèi)容。
2 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材編寫的原則
編寫教材的原則是:以學(xué)生為本,因?yàn)榻滩膬?nèi)容首先是給學(xué)生閱讀用的。即使教師沒有講的內(nèi)容,學(xué)生也應(yīng)該去閱讀,因此所編寫的教材就應(yīng)是讓學(xué)生讀得懂的教材。教材不是專著。
不少學(xué)生反映:有些教材若沒有教師講,根本就看不懂。打個(gè)比方:有的教材絕大部分是用“文言文”寫的,語言簡(jiǎn)潔、扼要;有的語言像寫專業(yè)論文似的,學(xué)生看不懂,有的教師也看不懂。為此,我們建議:用“白話文”來寫教材。所謂“白話文”就是用通俗易懂的語言來編寫教材。深?yuàn)W難懂的地方,絕對(duì)不能用一兩句話一帶而過,而必須多用些具體材料或?qū)嵗右哉f明,深入必須淺出。
其次,本課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)應(yīng)用型人才,因此教材內(nèi)容的編寫應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際,真正成為一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程,所舉例題及習(xí)題均應(yīng)突出解題思路及方法。
3 教學(xué)方法探討
教學(xué)方法多種多樣,筆者就體會(huì)較深的方面提出以下三點(diǎn):
(1)建議用多媒體和傳統(tǒng)粉筆板書相結(jié)合的教學(xué)方法,而絕對(duì)不能照課件內(nèi)容一念了之,絕對(duì)不能丟掉粉筆。
(2)教學(xué)方法中的另一個(gè)重要問題是:教師用什么“語言”來講課?是用大多數(shù)教材中的語言――“文言文”――來講課?還是教師在對(duì)教材內(nèi)容充分理解基礎(chǔ)上,用自己的語言――“白話文”――來講課?筆者積極贊成后者。用教師自己的語言講課,比較生動(dòng),學(xué)生容易接受,容易理解,效果很好。
(3)如果教師本人有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),那么能結(jié)合自己做過的課題講課,會(huì)更生動(dòng)、更能吸引學(xué)生,效果會(huì)更
好。
4 考試應(yīng)增加一些實(shí)用性強(qiáng)的試題
考試往往是從理論到理論,這是不妥的。我們認(rèn)為應(yīng)增加一些實(shí)用性強(qiáng)的試題。例如:如何利用萬用表檢查放大器是否正常工作?如何測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)?如何測(cè)量放大器的頻帶寬度?如何設(shè)計(jì)一個(gè)最大不失真功率為2W的功率放大器?如何設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電壓為6―9V的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源?等等。
參考文獻(xiàn):
[1]華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社(第四版),2006.5.
篇6
關(guān)鍵詞 EDA技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0 引言
隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展和制造工藝水平的提高,現(xiàn)代電子產(chǎn)品正在以前所未有的革新速度,朝著功能多樣化、體積最小化、功耗最低化的方向迅速發(fā)展。EDA(Electronic Design Automation,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)正是為了適應(yīng)這種現(xiàn)狀,以縮短電子產(chǎn)品的開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力為目的,吸收多學(xué)科最新成果而形成的一門新技術(shù)。日趨完善的EDA技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)電子、醫(yī)藥衛(wèi)生、汽車電子、無線通信、儀器儀表等領(lǐng)域。
1 EDA技術(shù)課程概述
EDA技術(shù)是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體,以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、布局布線和仿真,直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒囊婚T新技術(shù),或稱為IES/ASIC自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)。①
EDA技術(shù)是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。需要掌握四個(gè)方面:大規(guī)??删幊踢壿嬈骷?,硬件描述語言,軟件開發(fā)工具,實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。大規(guī)??删幊踢壿嬈骷饕橇私庵髁鞯腇PGA/CPLD廠商及其主要器件,對(duì)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以少講,不作深入的剖析。常用的硬件描述語言包括VHDL和Verilog HDL兩種,在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生至少掌握一種。選用不同廠家的可編程邏輯器件需要使用不同的EDA軟件開發(fā)工具。目前比較流行的、主流廠家的EDA 軟件工具有Altera公司的QuartusⅡ,Xilinx的ISE/ISE-WebPACK Series 和Lattice公司的ispLEVER。實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)是硬件驗(yàn)證工具。②
EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)作為EDA技術(shù)理論課程的后續(xù)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),主要教學(xué)目的是提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,注重學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),比較全面的掌握EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)方法和工程開發(fā)流程,為畢業(yè)后能適應(yīng)工作崗位打下基礎(chǔ)。
2 EDA課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐
2.1 教學(xué)安排
我校學(xué)生在上EDA課程設(shè)計(jì)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了EDA技術(shù)理論課,并進(jìn)行了18學(xué)時(shí)的EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn),已經(jīng)具備一定的理論基礎(chǔ),掌握QuartusⅡ軟件的使用,能夠進(jìn)行一些基本的組合邏輯電路及時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì),并下載到實(shí)驗(yàn)箱上面觀察硬件現(xiàn)象。課程設(shè)計(jì)的教學(xué)安排主要包括下面幾個(gè)階段。
圖1 系統(tǒng)組成框圖
選題:學(xué)生3人一組,根據(jù)分發(fā)的題目,通過查找資料,選擇自己感興趣的課題或者自由定題,如果是自由定題需經(jīng)過指導(dǎo)教師批準(zhǔn)后方可進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。
具體設(shè)計(jì):主要包括設(shè)計(jì)方案的確定,各模塊程序設(shè)計(jì),仿真,硬件測(cè)試。學(xué)生在完成設(shè)計(jì)之后,需在實(shí)驗(yàn)箱上演示硬件現(xiàn)象并進(jìn)行講解,提交項(xiàng)目文件。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行驗(yàn)收。主要考察學(xué)生設(shè)計(jì)中所用的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)、基本技能的掌握程度,以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和解決方案。
課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫:對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行歸納總結(jié),按照規(guī)定的格式要求完成設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫,每人一份,不得抄襲。主要是培養(yǎng)學(xué)生的論文寫作能力。
答辯:學(xué)生對(duì)其設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行講解并回答指導(dǎo)教師的提問。
2.2 電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)的題目一般比較復(fù)雜,需要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。采用自上而下的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),主要包括下面幾個(gè)步驟:(1)分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的題目及要求;(2)通過查找資料,確定系統(tǒng)方案,將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分;(3)利用Altera公司的QuartusⅡ軟件,采用VHDL語言或原理圖的輸入方式進(jìn)行具體模塊設(shè)計(jì);(4)功能仿真、時(shí)序仿真,功能仿真是為了驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠完成要求的邏輯功能,時(shí)序仿真是考慮了器件延時(shí)特性之后的仿真。(5)硬件測(cè)試。下面以汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)為例介紹數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
設(shè)計(jì)任務(wù):設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制器,假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3盞指示燈,其控制功能應(yīng)包括:(1)汽車正常行駛時(shí)指示燈都不亮;(2)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí),右側(cè)的一盞指示燈亮且閃爍;(3)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí),左側(cè)的一盞指示燈亮且閃爍;(4)汽車剎車時(shí),左右兩側(cè)的一盞指示燈同時(shí)亮;(5)汽車在夜間行駛,左右兩側(cè)的一盞指示燈同時(shí)一直亮,供照明使用。
按照設(shè)計(jì)要求,采用自頂向下的設(shè)計(jì)方式,將整個(gè)系統(tǒng)分為時(shí)鐘分頻模塊、主控模塊、汽車左燈控制模塊及汽車右燈控制模塊等四個(gè)模塊。其系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK、剎車信號(hào)BRAKE、夜間行駛信號(hào)NIGHT、汽車左轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)LEFT及汽車右轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)RIGHT,系統(tǒng)的輸出信號(hào)包括左側(cè)3盞指示燈LD1(左轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈)、LD2(左剎車燈)、LD3(左夜燈)及RD1(右轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈)、RD2(右剎車燈)、RD3(右夜燈)。
分頻模塊:輸入系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK(16Hz)進(jìn)行16分頻得到1Hz的時(shí)鐘信號(hào)CP,CP的電平信號(hào)分別和LEDL、LEDR電平相與,用于控制左轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈LD1及右轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈RD1的閃爍。
主控模塊:此模塊用于整體控制,當(dāng)輸入左轉(zhuǎn)彎信號(hào)LEFT時(shí),輸出左燈控制信號(hào)LP,當(dāng)輸入右轉(zhuǎn)彎信號(hào)RIGHT時(shí),輸出右燈控制信號(hào)RP,當(dāng)輸入剎車信號(hào)BRAKE時(shí),輸出剎車燈控制信號(hào)BRAKE_LED,當(dāng)輸入夜間行駛信號(hào)NIGHT時(shí),輸出夜燈控制信號(hào)NIGHT_LED,其它情況輸出錯(cuò)誤控制信號(hào)LR。主控模塊的VHDL源程序如下:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY CTRL IS
PORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT: IN STD_LOGIC;
LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED: OUT STD_LOGIC);
END ENTITY CTRL;
ARCHITECTURE ART OF CTRL IS
BEGIN
NIGHT_LED
BRAKE_LED
PROCESS(LEFT,RIGHT)
VARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
BEGIN
TEMP:=LEFT&RIGHT;
CASE TEMP IS
WHEN "00"=>LP
WHEN "01"=>LP
WHEN "10"=>LP
WHEN OTHERS=>LP
END CASE;
END PROCESS;
END ARCHITECTURE ART;
汽車左燈控制模塊:用于控制左側(cè)尾燈的亮、滅和閃爍情況。在時(shí)鐘信號(hào)上升沿的控制下,左燈控制信號(hào)LP有效時(shí),左燈LEDL輸出有效電平,輸出的LEDL信號(hào)與CP信號(hào)相與,使得左轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈LD1閃爍。剎車控制信號(hào)有效時(shí),LEDB輸出高電平,使得左邊剎車燈LD2點(diǎn)亮;夜間行駛信號(hào)有效時(shí),LEDN輸出高電平,使得左邊夜燈LD3點(diǎn)亮。當(dāng)錯(cuò)誤控制信號(hào)出現(xiàn)時(shí),左側(cè)三盞燈都不亮。源程序如下:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY LC IS
PORT(CLK,LP,LR,BRAKE,NIGHT: IN STD_LOGIC;
LEDL,LEDB,LEDN: OUT STD_LOGIC);
END ENTITY LC;
ARCHITECTURE ART OF LC IS
BEGIN
LEDB
LEDN
PROCESS(CLK,LP,LR)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
IF(LR='0') THEN
IF(LP='0')THEN
LEDL
ELSE
LEDL
END IF;
ELSE
LEDL
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END ARCHITECTURE ART;
汽車右燈控制模塊:此模塊與左燈控制模塊類似,在這里不作詳細(xì)介紹。
頂層電路:各模塊設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)后,可以分別創(chuàng)建各個(gè)模塊的元件符號(hào),然后將各子模塊采用原理圖的輸入方式連接起來建立頂層文件,或者用VHDL語言編寫頂層文件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路。圖2是頂層VHDL文件編譯后生成的RTL電路圖。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真,根據(jù)設(shè)計(jì)要求添加測(cè)試輸入條件,觀察仿真后的輸出結(jié)果是否與理論結(jié)果相符,如果不符,則必須修改源程序,直到相符為止。圖3為系統(tǒng)仿真圖,由仿真現(xiàn)象可知,當(dāng)剎車信號(hào)Brake為高電平時(shí),不管時(shí)鐘信號(hào)如何,左右兩盞燈ld2及rd2同時(shí)點(diǎn)亮。當(dāng)夜燈Night為高電平時(shí),不管時(shí)鐘信號(hào)如何,左右兩盞燈ld3及rd3同時(shí)點(diǎn)亮。當(dāng)左轉(zhuǎn)信號(hào)Left及右轉(zhuǎn)信號(hào)Right同時(shí)有效時(shí),這是一種錯(cuò)誤輸入,左右三盞燈均不亮,而當(dāng)左轉(zhuǎn)信號(hào)Left單獨(dú)有效時(shí),在時(shí)鐘CLK的上升沿到來后,相應(yīng)尾燈Ld1開始閃爍。仿真結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相符,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。
電路仿真正確后,進(jìn)行硬件驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱,選擇Altera公司的EP1K30TC144-3芯片,正確分配好引腳,進(jìn)行全編譯,生成編程文件,連接好實(shí)驗(yàn)箱,將編程文件通過編程器下載到實(shí)驗(yàn)箱上面,然后撥動(dòng)開關(guān),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否符合設(shè)計(jì)要求。
3 結(jié)束語
通過課程設(shè)計(jì),同學(xué)們對(duì)EDA技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣,逐漸從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成了主動(dòng)學(xué)習(xí)。同學(xué)們掌握了如何基于FPGA器件進(jìn)行系統(tǒng)電路設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)了應(yīng)用編程技術(shù)設(shè)計(jì)專用集成電路芯片的方法,實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力得到很大的提高,為將來的就業(yè)奠定了基礎(chǔ)。
注釋
篇7
【關(guān)鍵詞】EDA;FPGA;開發(fā)平臺(tái)
1.引言
可編程邏輯器件(PLD)包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD),已經(jīng)成為電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要角色,PLD器件開發(fā)和設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)人員必備的一項(xiàng)基本技能。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的的潮流,較早地開設(shè)了EDA課程,同時(shí)配備了相關(guān)EDA實(shí)驗(yàn)設(shè)備。鑒于EDA技術(shù)的飛速發(fā)展,課程的深度改革,已有的實(shí)驗(yàn)箱不能完全滿足實(shí)踐教學(xué)的需求,研制新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備勢(shì)在必行。多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)復(fù)雜電子系統(tǒng)的能力和綜合應(yīng)用能力,提高了人才競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)也為教師科研開發(fā)提供了設(shè)計(jì)平臺(tái)。
2.總體設(shè)計(jì)方案
2.1 多功能綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的構(gòu)建思路
構(gòu)建思路遵循以下原則:
(1)必須滿足可編程邏輯器件及編程技術(shù)課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)課程設(shè)計(jì)的要求
(2)滿足高端的SOPC層面的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)需求
(3)在功能必要的前提下,盡量精簡(jiǎn)電路,降低成本,實(shí)現(xiàn)“一人一組”的全面開放式教學(xué)
(4)兼顧綜合性和設(shè)計(jì)性,為大學(xué)生課外創(chuàng)新活動(dòng)及全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽提供開發(fā)平臺(tái)
(5)采用模塊化設(shè)計(jì)理念,各模塊既完成特定實(shí)驗(yàn),同時(shí)面向設(shè)計(jì)開發(fā),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活,實(shí)用性強(qiáng)
(6)面向新技術(shù)和新實(shí)驗(yàn)的要求,強(qiáng)調(diào)可擴(kuò)展性。
2.2 總體設(shè)計(jì)方案
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括核心板和擴(kuò)展板兩部分,相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)形式,使核心板完全可以脫離擴(kuò)展板而單獨(dú)使用,用于獨(dú)立開發(fā)。核心板選擇性價(jià)比較高、資源較豐富的FPGA芯片EP2C8Q208作為處理器,提供JTAG和AS兩種下載方式;擴(kuò)展板資源豐富,根據(jù)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的內(nèi)容選擇器件,提供了大部分常用實(shí)驗(yàn)?zāi)K的接口以及便于擴(kuò)展的電路接口,總體框圖如圖1所示。
圖1 開發(fā)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)框圖
3.硬件設(shè)計(jì)
3.1 核心板設(shè)計(jì)
FPGA核心板以Altera公司的CycloneII系列EP2C8Q208C8作為核心邏輯器件,EP2C8Q208C8具有4608個(gè)邏輯宏單元,89個(gè)輸入/輸出引腳,內(nèi)部PLL,工作頻率最高可達(dá)320Mhz[1],具有通用性強(qiáng)、價(jià)格適中、開發(fā)軟件易于教學(xué)等特點(diǎn),可以滿足設(shè)計(jì)功能要求。
核心板還包括電源模塊、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、配置電路模塊、 SDRAM模塊、JTAG和AS接口等。開發(fā)板采用擴(kuò)展板上插接FPGA核心板結(jié)構(gòu),用戶可以通過核心板外接其他電路,可以方便升級(jí)或更換,既保證了通用性,又保證了實(shí)用性。USB BLASTER是ALTERA公司PLD的開發(fā)器,采用配置芯片EPCS4,同時(shí)加入了下載指示電路,指示為綠色或紅色 LED燈,下載的時(shí)候,該指示燈會(huì)亮,另外設(shè)計(jì)了重配置按鍵,可以不用斷電直接重新配置FPGA,下載配置電路如圖2所示。
圖2 EP2C8Q208C8與USB BLASTER的JTAG連接圖
3.2 擴(kuò)展板設(shè)計(jì)
擴(kuò)展板上集成了最常用和經(jīng)典接口,可以滿足大部分EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)需要,另外為了方便進(jìn)行功能擴(kuò)展和二次開發(fā),專門引出了40個(gè)通用I/O引腳。在設(shè)計(jì)過程中充分考慮了電磁兼容性、信號(hào)完整性與功耗問題,合理布局布線,確保實(shí)驗(yàn)板具有可靠的性能。
3.2.1 人機(jī)接口模塊設(shè)計(jì)
人機(jī)接口模塊是用于實(shí)驗(yàn)的操作接口,完成輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)輸出。人機(jī)接口實(shí)驗(yàn)是學(xué)生從理論到應(yīng)用的重要實(shí)踐內(nèi)容。該模塊包括以下部分:
(1)基本人機(jī)邏輯接口模塊,包括8個(gè)獨(dú)立按鍵、8個(gè)撥碼開關(guān)和8個(gè)獨(dú)立 LED,電路如圖3所示,對(duì)于按鍵電路部分,如果輸出低電平,則表示按鍵按下。按鍵和開關(guān)都設(shè)計(jì)了保護(hù)電阻,以防止FPGA芯片IO設(shè)為輸出且為高電平時(shí),在按鍵按下時(shí)直接對(duì)地短路,引腳燒毀。
圖3 基本人機(jī)邏輯接口模塊電路圖
(2)數(shù)碼顯示模塊。設(shè)計(jì)了8位數(shù)碼管,數(shù)碼管直接與FPGA 連接,用于數(shù)碼動(dòng)態(tài)或靜態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)如頻率計(jì)、秒表和FPGA讀取ADC結(jié)果顯示等。數(shù)碼管是共陽(yáng)極的,當(dāng)位碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)為 0 時(shí),對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管即操作,位碼由于電流較大,采用了三極管驅(qū)動(dòng)。
(3)高級(jí)人機(jī)接口模塊,包括4×4矩陣鍵盤和4位共陽(yáng)極動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管,用于單片機(jī)接口應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和基于FPGA的SOPC實(shí)驗(yàn)等;
(4)聲音模塊,設(shè)計(jì)了蜂鳴器單元,用于與基本人機(jī)邏輯接口模塊的LED部分構(gòu)成聲音報(bào)警電路。蜂鳴器使用PNP三極管驅(qū)動(dòng)控制,如果在BEEP輸入一定頻率脈沖時(shí),蜂鳴器會(huì)響,改變輸入頻率可以改變蜂鳴器的響聲,可以完成簡(jiǎn)易樂音實(shí)驗(yàn)等。
(5)鍵盤鼠標(biāo)接口電路,使用5V電源供電,接口的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線均要接上拉電阻,可做PS/2鍵盤實(shí)驗(yàn)。
3.2.2 ADC和DAC模塊
ADC和DAC是數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的接口,是數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用的重要組成。DAC 電路使用一片串行接口的4通道8位DA轉(zhuǎn)換器 TLC5620,TLC5620具有半緩沖輸出功能,可編程輸出量程功能。它的每一路DA通道均需要參考電源,由 REFA、REFB、REFC和REFD 引腳輸入。串行AD電路采用單通道8位AD轉(zhuǎn)換器TLC549C,轉(zhuǎn)換所需的電壓基準(zhǔn)由REF+輸入,電壓基準(zhǔn)定為2.5V,電路如圖4所示。該模塊可以做電壓表、DA輸出控制實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)。
圖4 ADC和DAC模塊電路圖
3.2.3 其他電路模塊
為了便于實(shí)驗(yàn)拓展,還設(shè)計(jì)了時(shí)鐘/日歷芯片 PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、DS18B20溫度傳感器模塊、RS232串口電路、LCD1602接口、LCD12864接口、256色VGA接口電路,各個(gè)模塊都設(shè)有插針,方便與其他電路接口,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要安裝選配器件,完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。
4.結(jié)束語
該平臺(tái)可以完成“EDA技術(shù)”、“SOPC技術(shù)”等多門課程實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),也為學(xué)生開展課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)以及參加各種電子設(shè)計(jì)大賽帶來極大的方便。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力、提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量有重要意義。
參考文獻(xiàn)
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篇8
關(guān)鍵詞:多媒體;電子技術(shù);課堂教學(xué);仿真
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是工科各類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程,在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,新器件、新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn),使得教學(xué)內(nèi)容不斷的增加,另一方面,授課學(xué)時(shí)數(shù)反而有所減少,特別是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來,必須從教育思想、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面全方位的進(jìn)行教學(xué)改革的研究與實(shí)踐。我校非電類專業(yè)的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是省級(jí)教學(xué)改革試點(diǎn)課程,經(jīng)過多年的教學(xué)改革與實(shí)踐,取得了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與成果,其中將電化教學(xué)引入電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)就是其中之一,電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐,獲得校級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng),二等獎(jiǎng)2項(xiàng),電子技術(shù)系列課程均為省級(jí)精品課程,并獲得省級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)2項(xiàng),省級(jí)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)1部,校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)近10項(xiàng)等。現(xiàn)就多媒體課件在教學(xué)的體會(huì)做簡(jiǎn)要論述,供同行們參考。
1 多媒體教學(xué)勢(shì)在必行
(1)該課程是技術(shù)基礎(chǔ)課程,學(xué)生班級(jí)數(shù)較多,實(shí)踐性強(qiáng),大多采用大合堂授課,每批80人左右,傳統(tǒng)教學(xué)坐在遠(yuǎn)離講臺(tái)的同學(xué),在聲音和視覺上都將受到限制,而多媒體教學(xué)則不然,試驗(yàn)臺(tái)上的計(jì)算機(jī)圖象清晰,音像效果都大大優(yōu)過傳統(tǒng)教學(xué)方法。
(2)當(dāng)今,上課學(xué)時(shí)矛盾非常突出,授課計(jì)劃學(xué)時(shí)減少,而教學(xué)內(nèi)容不斷增加,學(xué)時(shí)過少,采用傳統(tǒng)教學(xué)方法勢(shì)必被迫刪除一些內(nèi)容,或走馬觀花地講授課程。多媒體教學(xué)擁有信息量大,不用板書,節(jié)省時(shí)間等明顯優(yōu)勢(shì),能較好的解決內(nèi)容多課時(shí)少的矛盾。
(3)電子技術(shù)課程需要圖表很多,傳統(tǒng)教學(xué),教師在黑板作圖,一是費(fèi)時(shí),二是使學(xué)生思維不連貫,易使學(xué)生開小差。多媒體則不然,它不但便捷、省時(shí),而且可以吸引學(xué)生自始至終都能集中精力聽課。
(4)電子技術(shù)課程比較抽象,是比較難學(xué)的一門課程,傳統(tǒng)的授課方式也比較枯燥,采用多媒體教學(xué),合理運(yùn)用文本、音頻、圖像、圖形、動(dòng)畫、視頻等,既可以大大簡(jiǎn)化難度,也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,特別是可以引入較多的電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例,比如,波形的產(chǎn)生與整形,功率放大電路,巡回顯示電路、定時(shí)、計(jì)時(shí)電路、智力競(jìng)賽搶答電路等,能夠極大的激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的求知欲。
(5)電子技術(shù)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程,采用多媒體技術(shù),將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入課堂教學(xué),當(dāng)授課中涉及到某些電路需要實(shí)驗(yàn)演示時(shí),利用超級(jí)鏈接調(diào)用PPT課件中建立的虛擬電子實(shí)驗(yàn)(EWB)電路文件進(jìn)行演示,較好的解決了課堂教學(xué)中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的矛盾,在同等時(shí)間獲得最佳教學(xué)效果。
(6)網(wǎng)絡(luò)課程是當(dāng)今教學(xué)改革的熱點(diǎn),提倡使用立體教材,鼓勵(lì)將黑板教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)結(jié)合起來。所以,無論是教學(xué)的需要、時(shí)代的驅(qū)使,還是學(xué)??己说囊?,采用多媒體教學(xué)勢(shì)在必行。
2 采用多媒體教學(xué),上好緒論課
每門課程的第一堂課是相當(dāng)重要的,除學(xué)生對(duì)老師的印象感覺外,對(duì)該門課程的認(rèn)識(shí)更為重要,學(xué)生認(rèn)識(shí)到你這門課程的重要性還不夠,關(guān)鍵還要激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的求知欲,所以,上好第一堂課,講好緒論課尤為重要。
大家知道:“電子技術(shù),無處不在、無所不用、領(lǐng)先潮流、奧妙無窮”。這可以充分利用PPT課件,在緒論課中把這種思想灌輸給學(xué)生,使學(xué)生對(duì)此有較深刻的了解。
電子技術(shù)PPT課件中,主要通過以下幾個(gè)方面的內(nèi)容來達(dá)到目的:
(1)展示大量的電子器件:電阻器、電容器、電感器、二極管、三極管等各類電子元器件。
(2)展示大量的電子技術(shù)應(yīng)用圖片:電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等通信設(shè)備等等。
(3)播放小電視片:如電子產(chǎn)品組裝現(xiàn)場(chǎng)、自動(dòng)生產(chǎn)線、衛(wèi)星升天、電子對(duì)抗等。
(4)演示小電子制作作品的工作過程:如智力競(jìng)賽搶答器、報(bào)警電路、電子計(jì)時(shí)器等。
利用PPT課件,大約需半個(gè)小時(shí)講完總概述,也就是緒論課。通過多個(gè)班級(jí)的實(shí)踐教學(xué)表明,采用了PPT教學(xué)后,學(xué)生對(duì)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。
3 引入EDA技術(shù),提高課件水平
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù),可以根據(jù)電子電路的結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)對(duì)電路進(jìn)行仿真,獲得電路的技術(shù)指標(biāo),從而可以快速、方便、精確地評(píng)價(jià)電路設(shè)計(jì)的正確性,節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。同時(shí)還可以對(duì)那些用傳統(tǒng)方法不好進(jìn)行分析試驗(yàn)的諸如溫度特性、容差、靈敏度、最不利運(yùn)行狀況等進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)等,因此,EDA技術(shù)已成為電子工程設(shè)計(jì)的重要手段,它的應(yīng)用與發(fā)展,促進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)向著更高、更新的層次發(fā)展,這就要求現(xiàn)代工程技術(shù)人員必須了解掌握EDA技術(shù),以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。
虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)(EWB)是比較基礎(chǔ)簡(jiǎn)單易學(xué)的電路仿真軟件,它具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點(diǎn);一般電子技術(shù)人員,只要幾個(gè)小時(shí)就可以學(xué)會(huì)EWB的基本操作;它是一種非常優(yōu)秀的電子實(shí)訓(xùn)工具;提供了數(shù)千電子元器件、多種電子實(shí)驗(yàn)儀器和各種電路分析方法等。EWB最明顯的特點(diǎn)是:仿真的手段切合實(shí)際,選用元器件和儀器與實(shí)際情形非常相近。繪制電路圖需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取,而且儀器的操作開關(guān)、按鍵同實(shí)際儀器的極為相似,因此特別容易學(xué)習(xí)和使用。通過電路仿真,既掌握了電路的性能,又熟悉了儀器的使用方法。
目前使用的是Multisim 7 ,將EWB軟件融合到了PPT課件中,當(dāng)授課時(shí)涉及到某些電路需要實(shí)驗(yàn)演示時(shí),利用超級(jí)鏈接調(diào)用課件中建立的虛擬電子實(shí)驗(yàn)(EWB)電路文件進(jìn)行演示,包括當(dāng)場(chǎng)接線、連接儀器和實(shí)驗(yàn)方法、步驟、結(jié)果等,它不僅可以彌補(bǔ)元器件、儀器的不足,而且排除了原材料的損耗和儀器的損壞等,更重要的是理論聯(lián)系實(shí)際及時(shí),這樣可以幫助學(xué)生更快、更好地掌握課堂講述的內(nèi)容,加深對(duì)概念、原理的理解,補(bǔ)充課堂理論教學(xué)的不足,而且通過電路仿真,可以熟悉常用電子儀器的測(cè)量方法,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)、創(chuàng)新能力等。
實(shí)踐證明,應(yīng)用多媒體課件授課與傳統(tǒng)授課有機(jī)結(jié)合的方式才是最佳方式。這樣既有形象生動(dòng)、信息量大、交互性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),又有教師通過口頭、筆頭表達(dá)能力、語言手勢(shì)、甚至表情的相互傳遞,能產(chǎn)生無窮魅力的優(yōu)勢(shì)。只有主導(dǎo)者—教師靈活運(yùn)用教學(xué)媒體、教學(xué)方法,把現(xiàn)代媒體教學(xué)和傳統(tǒng)媒體教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),相互彌補(bǔ)不足,才能真正提高授課水平。
通過實(shí)踐,在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中,以下幾方面內(nèi)容最適合穿插使用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)。
(1)傳統(tǒng)媒體不易表達(dá)清楚的內(nèi)容:例如借助三維動(dòng)畫展現(xiàn)晶體管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律、放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定等,直觀、形象、易懂。
(2)大型電路原理圖:在講解較復(fù)雜的電子電路時(shí),若黑板畫圖既不一定清晰正確,又過于費(fèi)時(shí),此時(shí)采用課件形式較好。
(3)具有對(duì)偶性的內(nèi)容:對(duì)于具有對(duì)偶性的原理,可選其典型內(nèi)容采用傳統(tǒng)方式講授,其余部分采用課件,這樣松弛有度、重點(diǎn)突出、節(jié)約時(shí)間。
(4)需要設(shè)計(jì)選擇參數(shù)的內(nèi)容:在運(yùn)用PPT課件中,應(yīng)當(dāng)特別注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,努力促進(jìn)學(xué)生開闊視野、活躍思路,多角度、全方位地思考問題。例如通過現(xiàn)場(chǎng)改變參數(shù)、變換電路的結(jié)構(gòu)等方式,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,注意引導(dǎo)學(xué)生思考,靈活運(yùn)用所掌握的知識(shí)。
(5)需要觀看輸入輸出波形的內(nèi)容:對(duì)于放大電路、運(yùn)算電路和信號(hào)產(chǎn)生、整形電路等,顯示出電路的有關(guān)波形,對(duì)學(xué)生來說,直觀、明確的結(jié)果,使得學(xué)習(xí)既有趣,又輕松。如基本共射放大電路具有倒相作用,在屏幕上顯示出兩個(gè)不同顏色的反相的波形來,學(xué)生結(jié)果明確,還能夠增強(qiáng)記憶。
(6)結(jié)論性的內(nèi)容和簡(jiǎn)單介紹的內(nèi)容:總之,在授課過程中,教師結(jié)合內(nèi)容,適時(shí)引入PPT課件,與傳統(tǒng)教學(xué)恰當(dāng)而有機(jī)地結(jié)合在一起,有效地應(yīng)用課件才能真正地提高教學(xué)質(zhì)量。
4 采用PPT多媒體教學(xué)的注意事項(xiàng)
4.1 防止電子填鴨式教學(xué)
由于PPT是當(dāng)今教學(xué)熱點(diǎn),是學(xué)校提倡的教學(xué)改革的重點(diǎn)工作,進(jìn)而走向一個(gè)極端,一味的追求時(shí)髦,單純地追求教學(xué)手段的先進(jìn)和信息量的增大,簡(jiǎn)單地替代掉傳統(tǒng)地教學(xué)方式,成為“電子式的滿堂灌”。由此導(dǎo)致學(xué)生往往會(huì)抓不住重點(diǎn)或跟不上進(jìn)度而失去信心和興趣,使PPT教學(xué)的優(yōu)勢(shì)不能得到充分的發(fā)揮,結(jié)果適得其反。
4.2 禁止使用粗糙的課件
要制作一個(gè)好的PPT課件,不是件容易的事,它包含多方面人才的智慧和極大的勞動(dòng)量。從立意到選材、美工、動(dòng)畫設(shè)計(jì),從腳本到系統(tǒng)設(shè)計(jì)等,每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)有較高水平的教師來完成。應(yīng)當(dāng)避免使用低檔的PPT課件,比如僅僅將教案投放到屏幕、操作緩慢、圖文模糊、音樂圖象花哨、交互性特差等情況。若PPT課件質(zhì)量低下,教學(xué)效果肯定還不如傳統(tǒng)教學(xué)方法,這就失去了意義。
5 結(jié)束語
采用多媒體輔助教學(xué),必須保留傳統(tǒng)教學(xué)的精華,適當(dāng)運(yùn)用PPT教學(xué)手段,合理靈活地采用多媒體教學(xué),才能夠提高教學(xué)質(zhì)量。無論采用何種教學(xué)方法、教學(xué)手段,都必須以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)進(jìn)行,教師是學(xué)生的幫助者。在教學(xué)過程中,根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和不同的聽課對(duì)象,教師采用不同的教學(xué)媒體和教學(xué)方法,才能夠出色的完成教學(xué)任務(wù)。
參考文獻(xiàn):
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高琴.利用電子板書授課的體會(huì)[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2003,25(02)
篇9
關(guān)鍵詞:EWB仿真軟件,電子時(shí)鐘,設(shè)計(jì)
1.引言
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電子產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)緊密相連,電子產(chǎn)品的智能化日益完善,電路的集成度越來越高,而產(chǎn)品的更新周期越來越短。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù),使得電子線路的設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印刷電路板的自動(dòng)設(shè)計(jì)。EDA是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。與早期的CAD軟件相比EDA軟件的自動(dòng)化程度更高、功能更完善,而且操作界面友善,有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。
EWB仿真軟件是常用的EDA軟件之一。它是 Electronics Work Bench的簡(jiǎn)稱,中文名稱為“電子工程師仿真工作室”,是一種虛擬的電子工作平臺(tái)。其仿真功能十分強(qiáng)大,能接近100%地仿真出實(shí)際電路的結(jié)果,它就像實(shí)驗(yàn)室桌面那樣,提供示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器、萬用表等實(shí)驗(yàn)室必備儀器、儀表等。EWB軟件具有以下特點(diǎn):(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路。,EWB仿真軟件。。它在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái),繪制電路圖需要的元器件和電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取。(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似,可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。(3)帶有豐富的電路元件庫(kù),提供多種電路分析方法。器件庫(kù)沒有的元器件還可以由外部模塊導(dǎo)入,因此元器件選擇范圍很廣,參數(shù)還可以十分方便的修改,不用像實(shí)際操作那樣,因多次把原件焊下而損壞元器件和電路板,從而使電路調(diào)試變得方便快捷。,EWB仿真軟件。。(4)可同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制版軟件交換數(shù)據(jù)。(5)EWB是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具,利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn),可以仿真電路的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況,有助于使用者熟悉常用的電子儀器測(cè)量方法。
隨著EDA技術(shù)的發(fā)展,利用電腦輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行電路模擬與分析,并進(jìn)行輸入與輸出信號(hào)響應(yīng)的驗(yàn)證,可有效地節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間與成本。本文采用電子設(shè)計(jì)平臺(tái)EWB9.0,設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)制的功能可擴(kuò)展的電子時(shí)鐘。
2. 設(shè)計(jì)方案
24小時(shí)制的功能可擴(kuò)展的電子時(shí)鐘主要由時(shí)鐘模塊、顯示模塊、基準(zhǔn)信號(hào)模塊和功能擴(kuò)展模塊幾部分組成。,EWB仿真軟件。。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。首先通過基準(zhǔn)信號(hào)模塊產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的秒信號(hào),然后通過六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)和分信號(hào),通過二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)時(shí)信號(hào),而每種計(jì)數(shù)器又都是利用74ls160芯片的異步清零端實(shí)現(xiàn)。最后通過譯碼顯示電路加以顯示。在此基礎(chǔ)上可以適當(dāng)增加一些模塊如調(diào)時(shí)、鬧鐘等,使得該時(shí)鐘電路的功能進(jìn)一步完善,
圖1 電子鐘表的設(shè)計(jì)框圖
3. 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)和仿真
(1)時(shí)間基準(zhǔn)電路
時(shí)間基準(zhǔn)電路主要用于實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的秒輸入信號(hào),其頻率為1HZ,其主要原理是首先石英晶體振蕩器產(chǎn)生震蕩信號(hào),然后通過分頻最終產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的秒信號(hào),供時(shí)鐘模塊中的計(jì)數(shù)器使用。其原理如圖2所示
(2)時(shí)鐘+顯示模塊
時(shí)鐘模塊包括時(shí)信號(hào)、分信號(hào)和秒信號(hào)的實(shí)現(xiàn),可以通過六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)和分信號(hào),通過二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)時(shí)信號(hào)。分信號(hào)和秒信號(hào)的實(shí)現(xiàn)如圖3所示,分信號(hào)和秒信號(hào)的十位信號(hào)是利用異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls290芯片的異步清零端(R01和R02)實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制,個(gè)位信號(hào)利用異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls290芯片直接輸出產(chǎn)生;時(shí)信號(hào)是利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls160芯片的異步清零(CLR)功能實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制;最后將秒信號(hào)、分信號(hào)和時(shí)信號(hào)連接到一起,就組成了一個(gè)基本的電子時(shí)鐘電路。如圖4所示。
圖3 電子時(shí)鐘表分、秒計(jì)數(shù)器模塊
圖4 電子時(shí)鐘電路
(3)功能擴(kuò)展模塊
以上電路的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本的數(shù)字電子時(shí)鐘,但是其功能比較單一,只實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘的顯示,為了使該電路的功能更加完善,可以增加調(diào)時(shí)、鬧鐘、整點(diǎn)報(bào)時(shí)等模塊來增加該電子時(shí)鐘的功能。,EWB仿真軟件。。
4.結(jié)束語
使用EWB軟件,可方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真,其電路結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)觀念可以很容易地被修正;也可方便地更換所需要的元件。,EWB仿真軟件。。通過模擬可快速地反映出所設(shè)計(jì)電路的性能。,EWB仿真軟件。。本文給出利用仿真軟件EWB進(jìn)行數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的實(shí)例,該電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)無需編程語言,利用了基本的集成芯片及電路元件,具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便、性能可靠、成本低的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了電子手表的計(jì)時(shí)功能,在此基礎(chǔ)上增加一些簡(jiǎn)單的模塊,即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能完善的電子手表,具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
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篇10
關(guān)鍵詞:課題項(xiàng)目研發(fā);教學(xué)模式;應(yīng)用型人才
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1672-5913(2007)10-0039-02
西北師范大學(xué)知行學(xué)院是甘肅省第一所獨(dú)立院校,為了增強(qiáng)辦學(xué)競(jìng)爭(zhēng)力,不斷地創(chuàng)建專業(yè)特色鮮明、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出、就業(yè)需求看好的新專業(yè),在傳承和發(fā)揚(yáng)西北師范大學(xué)百年老校的崇尚學(xué)術(shù)、追求卓越、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)同時(shí),積極研究和探索,采用新的教學(xué)模式培養(yǎng)人才,提高教育教學(xué)質(zhì)量。
知行學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系是為適應(yīng)西部大開發(fā),加快培養(yǎng)信息技術(shù)人才而設(shè)置的,在堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的前提下,全面推進(jìn)素質(zhì)教育,從改革教學(xué)模式著眼,有效地培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面,做了許多切實(shí)的工作。
第一,從社會(huì)需要定位培養(yǎng)目標(biāo),制定務(wù)實(shí)的辦學(xué)思路,就是“面向社會(huì)、以人為本、任務(wù)激勵(lì)、實(shí)踐創(chuàng)新、多能多證、應(yīng)試應(yīng)市”。面向社會(huì)就是以社會(huì)的需求,和“科教興國(guó)”戰(zhàn)略、“人才強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的要求確定專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)模式,為西部大開發(fā)培養(yǎng)信息技術(shù)人才。以人為本,就是以學(xué)生為本,教師和管理人員要為學(xué)生的成才服務(wù)。實(shí)踐創(chuàng)新,就是要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí),使其具有新型應(yīng)用型人才的重要素質(zhì)。任務(wù)激勵(lì),就是以課題項(xiàng)目的研究、開發(fā),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。多能多證是所培養(yǎng)的應(yīng)用型人才,不僅要拿到學(xué)校的畢業(yè)證,還要拿到國(guó)家相關(guān)的專業(yè)等級(jí)與職業(yè)資格證書。應(yīng)試應(yīng)市,表明素質(zhì)教育不排斥考試能力,學(xué)生要能適應(yīng)專升本的考試、研究生考試和國(guó)家機(jī)關(guān)凡進(jìn)必考的形勢(shì),適應(yīng)人才市場(chǎng)的需求,應(yīng)聘就業(yè)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步實(shí)施的新舉措是“兩手抓”:一手抓學(xué)生的搞課題項(xiàng)目實(shí)踐,一手抓考取國(guó)家的專業(yè)技術(shù)等級(jí)和職業(yè)資格證書。使學(xué)生在畢業(yè)時(shí),每個(gè)人都搞出幾個(gè)項(xiàng)目成果,獲得幾個(gè)資格證書。幾年來的實(shí)踐證明了整個(gè)辦學(xué)思路有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和實(shí)際意義,已在增強(qiáng)學(xué)生素質(zhì),提高就業(yè)率方面凸現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
第二,根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人才市場(chǎng)對(duì)各專業(yè)人才的素質(zhì)要求,合理地調(diào)整各專業(yè)的課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng),積極推行教學(xué)改革,努力推進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新已勢(shì)在必行。教學(xué)改革要落在實(shí)處,除了科學(xué)地制訂教學(xué)計(jì)劃外,在課程設(shè)置中,知行學(xué)院計(jì)算機(jī)系突出了這樣幾個(gè)方面:首先,瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域的前沿,不斷的選擇增設(shè)實(shí)用性強(qiáng)的新課程,以適應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)日益迅速的發(fā)展。幾年來先后增設(shè)了大型數(shù)據(jù)庫(kù)、ASP、EDA技術(shù)等課程;其次,著眼應(yīng)用,增加實(shí)踐性課程,制定了x+1學(xué)期的教學(xué)與實(shí)踐計(jì)劃,即專科生第六學(xué)期從事專業(yè)實(shí)習(xí),本科生第八學(xué)期安排專業(yè)實(shí)習(xí)。為了加強(qiáng)畢業(yè)生專升本與就業(yè)工作,把專升本的輔導(dǎo)提早到第5學(xué)期,把畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文提前到第7學(xué)期,這一措施既可以保證上述工作有充分的時(shí)間來完成,更重要的是學(xué)生的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)成果在就業(yè)應(yīng)聘面試中派上用場(chǎng)。再次,面向社會(huì),增設(shè)開發(fā)和研究性課題。對(duì)專職教師要求教學(xué)采用新技術(shù)、新手段,以全新的姿態(tài)走上講臺(tái),教學(xué)效果普遍較好。
第三,為落實(shí)辦學(xué)思路培養(yǎng)應(yīng)用型人才,多年來的實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到,應(yīng)用型人才的最主要的特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神,既能創(chuàng)新,又能創(chuàng)業(yè)。能夠搞項(xiàng)目與課題的研究和開發(fā),所以培養(yǎng)學(xué)生從事課題、項(xiàng)目的研究和開發(fā)能力,成為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。依據(jù)動(dòng)機(jī)理論,人們?cè)敢庾龀雠Φ氖虑椴煌夂鮾煞N:一是他們指望做后能成功的事,一是能看到成功帶來收益的事。在教學(xué)過程中向?qū)W生公布一系列有實(shí)際意義的課題任務(wù),向?qū)W生說明實(shí)際意義,完成這些任務(wù)能學(xué)到什么技能,然后讓他們報(bào)名選做,老師進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行社會(huì)調(diào)查、搜集資料、進(jìn)行實(shí)踐和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)。通過任務(wù)激勵(lì),極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。
第四,采用課題、項(xiàng)目研究與開發(fā)教學(xué)模式,培養(yǎng)應(yīng)用型人才。為了使學(xué)生有較多的項(xiàng)目開發(fā)的體驗(yàn)與實(shí)踐,在一部分應(yīng)用性強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程的教學(xué)中,改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法,采用新的教學(xué)模式,就是把教學(xué)的目標(biāo)、教學(xué)的過程、教學(xué)結(jié)果考核均與課題項(xiàng)目的研發(fā)相連接的教學(xué)模式。這樣就改變了只靠畢業(yè)設(shè)計(jì)集中搞項(xiàng)目的辦法,而讓每一門專業(yè)課為新型人才培養(yǎng)做出貢獻(xiàn)。筆者有幸承擔(dān)了“Visual Basic程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)任務(wù),率先進(jìn)行“課題、項(xiàng)目研究與開發(fā)教學(xué)模式”的教學(xué)。第一步,改編寫了教材,將VB課程學(xué)習(xí)中要做的課題一一列出。VB這門課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)和電子信息工程專業(yè)學(xué)習(xí)的核心必修課,實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力能發(fā)揮重要作用,在學(xué)生整個(gè)知識(shí)體系中,占有重要地位。第二步,設(shè)計(jì)一個(gè)全面全新的教學(xué)模式:“一個(gè)飛躍達(dá)標(biāo)、兩個(gè)階段教學(xué)、三個(gè)層次要求、四個(gè)方面考核”。一個(gè)飛躍達(dá)標(biāo),就是實(shí)現(xiàn)從案例教學(xué)入門到項(xiàng)目開發(fā)的飛躍。由于教學(xué)目標(biāo)定位于培養(yǎng)應(yīng)用型人才,其最重要的特征就是能搞課題項(xiàng)目研發(fā),具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。把課題、項(xiàng)目研發(fā)的任務(wù)分解到相關(guān)課程教學(xué)中進(jìn)行。這樣,畢業(yè)時(shí)每個(gè)學(xué)生可以搞出三、四項(xiàng)成果,提高了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力;兩個(gè)階段教學(xué),就是把一個(gè)學(xué)期分成兩個(gè)階段,進(jìn)行階段教學(xué)。第一階段,進(jìn)行案例教學(xué),以課題為主線,學(xué)習(xí)基本概念、基本理論和基本設(shè)計(jì)方法,做到由基本概念與案例入門。第二個(gè)階段,進(jìn)行項(xiàng)目研發(fā)。綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法,分析和解決實(shí)際問題,不僅能做小項(xiàng)目,也能做功能相對(duì)完整的中等程度項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)由“案例”到“項(xiàng)目”的飛躍;整個(gè)階段都是講練結(jié)合,加強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)。具體做法是:每個(gè)課題單元分兩個(gè)階段,教師講解、演示為一個(gè)階段(2學(xué)時(shí)),學(xué)生實(shí)訓(xùn)練習(xí)為一個(gè)階段(4學(xué)時(shí))。教師講解、演示課題項(xiàng)目時(shí),給出課題項(xiàng)目名稱,說明課題目的、課題意義,講解演示設(shè)計(jì)過程,(包括界面設(shè)計(jì)、屬性設(shè)置、代碼編寫、運(yùn)行調(diào)試、整理保存和注釋詳解)讓學(xué)生知其然而且知其所以然。通過實(shí)訓(xùn)練習(xí),使學(xué)生親手完成一些案例和項(xiàng)目任務(wù),獲得成就感,從而引起繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。提高學(xué)習(xí)的積極性,達(dá)到“任務(wù)激勵(lì)”和“實(shí)踐創(chuàng)新”的目的;因材施教,分層次教學(xué)。實(shí)訓(xùn)練習(xí)課題難度分一般、較難和難三個(gè)層次。一般的課題任務(wù)要求全體同學(xué)完成,較難的課題任務(wù)要求二分之一的學(xué)生完成,難的課題任務(wù)供少數(shù)優(yōu)秀同學(xué)選做??己顺煽?jī)考慮到四個(gè)方面:學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況、創(chuàng)新精神和成果業(yè)績(jī)。期末考試,讓學(xué)生分組選題,采用論文答辯的方式進(jìn)行??磩?chuàng)新精神,看成果業(yè)績(jī)。第三步,根據(jù)改革了的教學(xué)模式,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了改革要求,即為授課編寫?yīng)毦咛厣闹v稿,打印成冊(cè);采用多媒體手段進(jìn)行教學(xué),做出教學(xué)課件;匯編學(xué)生完成的課題成果,刻錄成光盤并保存。按照上述的教學(xué)模式以及改革要求進(jìn)行的教學(xué),從教得方面來看,因?yàn)椤癡isual Basic程序設(shè)計(jì)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,為避免單調(diào)的理論講解,筆者從多本輔導(dǎo)教材中精心挑選了多個(gè)有代表性的實(shí)例匯總為16個(gè)課題(如窗體程序設(shè)計(jì)、復(fù)選框程序設(shè)計(jì)、查詢密碼程序設(shè)計(jì)、菜單程序設(shè)計(jì)、多重文檔程序設(shè)計(jì)、訪問數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、賓館管理系統(tǒng)等)作為主導(dǎo)教材詳細(xì)講解,制作了多媒體教學(xué)課件。并在多媒體教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際演示,配合理論知識(shí)的強(qiáng)調(diào),教學(xué)效果良好,學(xué)生比較感興趣,學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性較強(qiáng),在期末課題設(shè)計(jì)時(shí)也充分發(fā)揮了創(chuàng)造性思維。從學(xué)的方面來看,學(xué)生對(duì)這門課程的教學(xué)比較感興趣,因?yàn)檫@門課程實(shí)用性較強(qiáng),但難度不算很大。學(xué)生們?yōu)榱四軐W(xué)好VB這門課,借閱了多本相關(guān)資料,花費(fèi)了大量業(yè)余時(shí)間來上機(jī)實(shí)踐,進(jìn)一步強(qiáng)化他們對(duì)一些VB實(shí)用例子的理解和掌握。因此,學(xué)習(xí)的效果也比較好?!癡isual Basic程序設(shè)計(jì)”這門課程實(shí)用性較強(qiáng),符合專業(yè)課學(xué)習(xí)的改革要求。達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生從事課題、項(xiàng)目的研究和開發(fā)能力,促進(jìn)他們成為應(yīng)用型人才的目的。2006年VB程序設(shè)計(jì)課題項(xiàng)目研發(fā)教學(xué)的成果比較顯著,下半年期末考試中列出26個(gè)課題,學(xué)生分組進(jìn)行研發(fā),同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出了“學(xué)籍管理系統(tǒng)”、“電子教務(wù)系統(tǒng)”、“評(píng)語管理系統(tǒng)”、“企業(yè)人事管理系統(tǒng)”、“小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)”、“快捷Windows桌面操作系統(tǒng)”、“AMT模擬系統(tǒng)”、“黃河風(fēng)采抽獎(jiǎng)系統(tǒng)”、“多媒體播放器”等課題項(xiàng)目,一些同學(xué)的程序設(shè)計(jì)很具特色和創(chuàng)造性。
第五,知行學(xué)院計(jì)算機(jī)系又將“課題項(xiàng)目研發(fā)的教學(xué)模式”推廣到EDA技術(shù)、數(shù)字圖像處理、C程序設(shè)計(jì)、CAXA、多媒體技術(shù)、JAVA等課程,都收到了良好的效果。數(shù)字圖像處理期末列出了27個(gè)課題,同學(xué)們完成的“建立五官數(shù)據(jù)庫(kù)為特征人物畫像”、“運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼識(shí)別處理系統(tǒng)”獨(dú)具特色。EDA出了20個(gè)課題,“三層電梯控制設(shè)計(jì)器”、“乒乓球游戲設(shè)計(jì)”、“智能函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)”、“數(shù)字鐘”等課題學(xué)生們?cè)趧?chuàng)建過程中充分發(fā)揮了創(chuàng)造性,使同學(xué)們都很有成就感。2003年以來學(xué)生完成各類課題150多項(xiàng),學(xué)生的專業(yè)技能顯著提高。因此在一部分專業(yè)課程中改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式,對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)應(yīng)用型人才很有實(shí)際意義。
收稿時(shí)間:2007-2-3