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电子设计技术论文:电子设计中EDA技术的应用
1EDA技术的特征
全新的设计方法:自顶向下传统的电子设计方法一般多是“自底向上”的,通俗来说就是在确定标准的通用的集成电路芯片之后,再行模块设计,最终完成系统设计。这种设计长期以来存在着难以克服的缺陷,效率不高,容易出故障,所需元器件太多,消耗大……EDA技术是对传统电子设计方法的一种突破与变革,它的设计是“自顶向下”的,也即以系统设计为切入点,在设计之时就做好功能方框图的划分并完成各部分结构的规划,在方框图划分阶段完成仿真、纠错工作,同时借助HDL完成对高层次系统的逻辑描述,经验证后,借助综合的优化工具完成电子设计,借助EDA技术,操作者可以通过利用软件来实现对硬件功能的一个描述,之后利用FPGA/CPLD才可得到最终设计结果。这样,我们可以发现,不论是仿真还是调试都是在初期在一个高层次上就完成了的,如此,既有助于及时发现结构设计上可能出现的错误,减少设计工作中的失误,同时有效地提高了电子设计工作效率和成功率。
独特的描述语言:硬件描述语言EDA技术以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述的主要表达方式,那么什么是硬件描述语言?它是相对于一般的计算机语言如C、Pascsl来说的,多应用于设计硬件电子系统,也属计算机语言,它描述电子系统的逻辑功能、电路功能和连接方式。ABEL-HDL和VHDL是现今应用比较广泛的两种硬件描述语言,后者较前者应用更多。ABEL可以支持各种方式的输入,所谓的输入方式就是指电路系统设计的表达方式,包括真值表、状态图。它的描述具有很强的独立性,与此同时,从宽口径到系统它都能完成描述,因而可以适应不同规模的编程设计,利用标准格式设计还可以转换设计环境,对比VHDL来说,它的适用面要宽许多,使用操作灵活简单,要求也要宽松,易于速成。
典型的设计:ASIC现在电子产品更新极快,复杂度也在不断提高,有时候一个看起来比较简单电子系统它的组成也许是数万的中小规模集成电路,这样就使电子系统经常遭遇耗能高、性低等问题的挑战。ASIC芯片是对此问题进行改善的一个有效途径。它包涵了FPGA和CPLD器件,FPGA/CPLD是实现EDA的基础,也是EDA思想的最终表述手段,属于高密度的可编程逻辑器件,一般像样品的研制或者是批量不大的产品开发它们都能适用,并且极大的缩短设计周期,削减开销,避免风险,使产品能够尽快上市。FPGA和CPLD的结构有所不同,前者是标准的门阵列,而后者是与或阵列,但是二者的集成度及易用性都颇为相似,因而可以并驾齐驱。当然二者也有各自的特点,其差异表现在以下几个方面:(1)颗粒粗细不同。与CPLD相比,FPGA的颗粒相对细一些,它的一个颗粒只是逻辑宏单元,而CPLD的则是逻辑宏块。(2)适用结构不同。FPGA更适合应用于触发器相对丰富的结构之中,CPLD比较适合应用于触发器有限但是积项特别丰富的结构之中。(3)编程方式不同。FPGA在逻辑门下就可以实现编程,多采用改变内部布线的方式,具备很强的灵活性。GPLD只有在逻辑快下才可实现变成,多采用修改已经固定了的内连电路的逻辑功能的方式,速度更快。(4)功能消耗不同。FPGA消耗小,CPLD消耗比较而言大一些。
2EDA技术在电子设计中的应用
EDA技术属于一种层次比较高的电子设计方式,也可以称作系统级设计方法,它以概念来驱动,电子设计工作者并不需要利用门级原理图,只是针对确定了的设计目标就可以实现对电路的描述,这样一来,就少了电路细节的约束和限制,使设计可以更多的放开从而更具创造性,待设计人员有了概念构思之后,再讲高层次描述输入到计算机中去,EDA系统在规则驱动下就会自动完成整个电子的设计。如此,新的概念就可以在段时间中就成为产品,基于EDA技术的电子设计流程如图1所示:可以看到电子EDA技术设计的工作流程包括:系统划分、VHDL代码或图形的输入、代码级功能仿真、送配前时序仿真、编程下载、ASIC实现。电子设计的及时步是借助文本或者是图形编辑工具将设计呈现出来,即实现设计描述。第二步是借助编译器实施错排编译,也即HDL程序输入,至于选择那种输入形式并不一定,一般设计的原理图比较直观,所以不难掌握,也不难被接受,并且编辑器中可供利用的单元器件非常多,这时候就给设计者提供了根据自己需要选择表达的方式的机会,倘使是编译文件是VHDL文件,那么在进行综合之前还要进行的一项重要工作就是仿真,就是把设计原程序送入VHDL仿真器之中,这个仿真过程可以有助于及时发现结构设计上可能出现的错误。第三步就是综合,沟通软件和硬件设计,待综合后,就可以生成网表,针对网表,可以实施功能仿真,从而保障设计描述严格遵循并符合设计意图,仿真功能实际上只是从逻辑功能上对电子设计进行检测,并不涉及器件的一些硬件方面的特性,例如典型的有延迟特性,一些不甚严格的设计,这一层仿真通常可以省去。一步是编程下载,通过仿真确定设计正确无误后,利用FPGA/CPLD来完成逻辑映射操作,适配,利用JTAG编程器或者其它下载设计项目到目标器件PFGA之中,完成系统级设计。
3基于EDA技术的电子设计应注意的事项
及时,考虑到电子电路延时的时间具备不确定性,和部分自动编译可能会为冗余的电路所简化两个因素,将EDA技术应用于电子设计中时,不宜采用偶数个数的反向器,并以并联的方式将它们连接以构成“延时电路”;第二,输入引脚不能置于悬空状态,一者要有有源信号来驱动,再者一些不用的引脚必须时刻保持接地;第三,要切实保障各大器件的电源和地线引脚是始终连接着的,且它们之间有必要进行滤波及去耦;第四,为了使设计扩展及修改更容易更方便进行,在使用器件的过程中,不管是逻辑单元还是引脚都要有一个多余的量;第五,环境问题也应警惕,尽可能避免器件过热。
总之,EDA技术是对传统电子设计技术的一种突破与创新,如果失去了EDA技术的支持,是不可能顺利完成出大规模集成电路设计制造的,反过来思考,现代集成电路技术发展需求对EDA技术提出了更高的要求,可以预见,在不久的将来,EDA技术定会成为电子设计中的主导力量。
本文作者:朱永立 单位:新乡职业技术学院
电子设计技术论文:汽车电子设计中仿真技术的应用
【摘要】本文首先分析了仿真技术在汽车电子设计中的应用优势,并介绍了SABER软件对汽车电子设计做出的贡献,具体分析了汽车电子设计中仿真技术的应用,为汽车电子设计中仿真技术的应用提供资料参考。
【关键词】汽车电子设计仿真技术应用
仿真技术是一门利用系统模型对实际或设想的系统进行动态验证的技术,仿真技术综合控制论、系统论、相似原理和信息技术,以计算机和专用设备为工具,能够模拟汽车或飞机驾驶训练,在汽车工业中有着广泛的应用。现代的汽车制造业,对电子设备依赖程度越来越大,随着人们对汽车安全性能要求不断提高,仿真技术在汽车电子设计中得到了广泛应用。仿真技术在汽车电子设计中的应用,缩短了汽车电子系统的研发周期,提高了汽车电子系统设计的安全系数,并帮助工程师在电子系统应用于实践之前发现问题,大大的提高了汽车电子系统的研发效率,推进了汽车工业的发展。
1仿真技术概述
1.1仿真技术在汽车电子设计中的应用优势
信息时代的来临,汽车中应用的电子设备越来越多。电子设备在汽车中的应用,不仅提高了汽车的安全系数,还优化了汽车的驾驶体验,推动了汽车行业的发展。但在汽车新产品研发时,却由于汽车电子系统研发成本过高,限制了汽车行业的发展。仿真技术的出现,为汽车电子系统设计提供了强大的工具。利用仿真技术,工程师可以利用计算机和仿真软件,来模拟汽车的运行状态,并在虚拟现实中对汽车电子系统的设计进行仿真验证。这一研发模式,极大的缩短了汽车电子系统的研发周期,并降低了汽车电子系统研发的资金投入量。我国作为发展中国家,近年来汽车工业的飞速发展正是基于仿真技术的应用实现的。随着计算机互联网技术的发展,仿真技术在汽车研发和制造领域的技术优势更是与日凸显,如何在汽车电子设计中应用好仿真技术,已经成为决定汽车制造企业研发能力的关键之一。
1.2SABER仿真软件与汽车电子设计
SABER仿真软件是美国Analogy公司于1987年推出的模拟机混合信号仿真软件,该软件能够同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号和模数混合信号设备进行仿真,被广泛应用于电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、水利、光学和控制系统等研发和数据采样中。该系统在汽车电子设计中的应用,代表着我国汽车电子设计技术进入新的阶段。SABER软件能够分析从SOC到大型系统之间的设计,并模拟数字电路及混合电路,通过仿真内核的运算和模拟,给出与真实实验相似的实验数据,从而帮助设计人员检验设计方案。在现代汽车制造工业中,包括ABS防抱死系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统均能够运用SABER仿真软件进行仿真检验,帮助设计人员发现设计中存在的问题。该系统目前已经被很多西方汽车制造研发企业定位行业标准,推动了我国汽车制造业和世界汽车制造业的技术发展。
2汽车电子设计中仿真技术的运用
汽车电子设计中仿真技术的运用,主要分为建立数学模型、系统原理仿真和仿真模型的检验修改三个阶段。通过在汽车电子设计中应用仿真技术,有效的降低了汽车电子系统设计验证的资金投入,并提高了工程师的工作效率和质量。
2.1建立数学模型
数学模型的建立,是运用仿真系统设计和检验汽车电子系统的及时步,也是最基础和最关键的一步。计算机仿真软件的根本运行原理就是将实际系统运行的规律转为数学方式,即微分和差分方程来表达。为了实现对汽车电子系统的发展检验,在建立数学模型时,需要将系统原理图中的所有部件及其运动状态转化为数学模型,转化完成的数学模型综合到一起,才能形成一组模拟仿真系统。因此,在建立数学模型中,零部件的数学建模质量将直接影响到仿真系统的真实性,并决定了仿真系统的运算结果是否与系统的实际运行相似。为了提高数学模型的建立效率,工程师在建立一系列数学模型时,会对相似的元件归类为同一种数学模型,这样虽然会拉大仿真软件与现实的差距,但却能够极大的缩短开发周期,实现开发成本的节约。
2.2系统原理的仿真
汽车电子设计中应用仿真技术时,是采用计算机程序运算,来模拟汽车电子系统中各个子系统和零部件在工作中的电压、电流、功率等参数变化,通过对这些参数变化的波形分析,来找到实际试验与模拟仿真质检单额区别,从而发现涉及疏漏或问题,对电子系统的设计实施改进措施。在汽车电子系统设计中,仿真系统能够实现对双电压系统、供电系统、起动机和发电机系统以及双电压42V系统的仿真验证。汽车的双电压系统设计,将汽车的高电压设备和低电压设备区分开来,不仅是保障汽车安全性的关键,还是降低汽车能耗的重要技术。通过运用仿真技术,能够对双电压系统的运行效率和安全性进行验证,以确保汽车电子设计中双电压系统的安全性和性。14V电压系统主要用于各控制单元,该系统对波形有极高的要求。如果14V电压系统存在问题,将其应用于汽车时将会由于峰值电压和电流产生的脉动,对蓄电池造成干扰,发生蓄电池电位波动性变化,导致其他控制系统的控制信号失灵,给汽车的行车安全带来致命的威胁。运用仿真软件,能够检验14V系统对蓄电池干扰的影响度,确保其不会影响到控制系统的工作,避免由于电位波动导致控制系统失灵。起动机和发电机由于都具有相同的转矩特性,所以可以设计一种设备集合这两种机器的特点。如果设计成功,并投入大规模的生产中,则可以获得的利益是难以想象的。这种将两种设备集于一体的技术是科学家努力创新而创造出来的财富。这种系统可以让发动机在很快的时间内启动,并且发动机启动以后,切换到发电的模式,使汽车的重启动更加容易。双电压系统中的42v供电系统,如果在设计中电子元件选择错误,将会由于电压随转速变化的提高,导致电子元器件被烧毁,带来巨大的行车安全隐患。而采用模拟仿真技术,则能够测试电子元器件的所需承受的电压峰值,更加科学的进行选择,保障系统安全。
2.3仿真系统的检验和修改
仿真系统只是运用计算机技术和数学原理对汽车电子设计的运行状态进行模拟实验,其与实际试验还是有很大差距的。因此,在运用SABER软件中,需要通过严谨的实验对比,确定仿真结果与现实存在的差距,并在此基础上对电子设计进行优化,以不断提高汽车电子系统设计的质量,促进汽车工业的发展。综上所述,在现如今的汽车研发与制造中,运用仿真技术对设计方案进行检验和修改,已经成为汽车研发的必须技术之一。近年来,我国汽车工业发展迅速,这离不开我国汽车电子设计中仿真技术应用的日渐成熟。相信随着仿真技术的发展,我国汽车研发和制造将会迎来新一轮的发展,为我国经济的发展做出更大的贡献。
电子设计技术论文:电子设计竞赛与电子技术应用能力的培养
【摘要】随着信息技术的发展,电子信息的相关行业也在发展壮大。对国内和国际市场都产生了重要影响,电子信息教育行业也一跃成为科技信息教学中的重要组成部分。电子类的相关竞赛可以促进学生创新能力和合作交流能力的提高,让学生在今后遇到技术难题的时候能够更加从容的解决。了解电子竞赛对学生的作用,可以推动学生教师之间进行更好的交流。
【关键词】技工院校;设计竞赛;电子信息;应用能力
引言
新课程改革开放以来,不少技工院校的办学方式和教学机制都在发生转变,这就使得电子教学的改革渐渐浮出水面,受到有关技工院校的重视。电子设计竞赛作为推动学生掌握电子技能的一项重要活动,考验学生的随机应变能力和综合素质能力,需要电子信息类院校予以关注。大学生电子设计竞赛的概念是从1993年提出的,到今天为止已有相当长的历史,历届电子设计大赛都取得了圆满的成果。由此可见,电子设计类的竞赛对促进技工院校学生的信息技术能力和教学体系的改革有着重要的作用,为学生综合职业技术能力的培养提供了有利条件。全国性的大学生电子设计竞赛是基于面向大学生这一群体提出的,对培养大学生的创新精神、团队协作精神、手动操作能力有益,关注电子设计竞赛对电子教学的作用,可以为学生专业能力的提高制定出有针对性的举措。
1设计竞赛对教学制度的作用
电子信息技术不断发展,传统的教学模式已无法适应变化的教育局势,旧的管理模式也逐渐被新的管理方式所替代。现如今市场需要的是高素质的人才,无论是职业素养还是技术水平都是重点关注的内容,所以,实行教学改革对提高整体教学质量有重要意义。学校从具体条件出发,结合学生实际,提出培养方案,在教学改革的过程中占据了举足轻重的作用。
1.1完善师资队伍建设
设计类的竞赛不仅可以提升学生的实际操作能力,还能对电子教学中教师素质进行检测。学生光光有理论储备是不够的,在电子设计竞赛的过程中,经过系统的培训和实战经历的积累,才能够保障学生在这个过程中提高自身综合能力,教师在这个竞赛活动中的作用是不可小觑的,评价学生的综合能力和发挥状况,为他们今后积累更多经验奠定基础。此外,部分院校在电子竞赛的过程中也会增派专业教师,在竞赛中对学生进行更好指导。年轻的学科教师也可以完善自身的教学研究目标,在一定程度上扩大了教师队伍建设,形成更好的学术氛围。
1.2建立完善的教学体系
在电子技术基础课程中,有部分知识点是需要掌握的。例如模拟电路设计的整个过程和电路模拟过程的顺序是不能够被忽视的。电子设计竞赛推出之后,新的教学理念和内容也随之出现,分析单元集成电路变得简单易行。电子技术是一项专业性很强的学科,考验学生的动手操作能力和团队协作能力,在电子竞赛的过程中,学生学到的知识要比听课时学到得多。教学过程中利用系统性更强的专业知识,可以保障学生在学习过程中能够更快适应和掌握知识脉络,这对学生综合能力的培养有重要意义。电子设计类竞赛可以帮助教师形成较为完善的教学体系,为今后更好的设计相关教研活动打下基础。
1.3加强电子设计自动化
这个方面主要指的是利用前沿的电子科技,从而在电子竞赛的过程中,保障学生能够学到更多的东西,这实际上是对电子技术的更新和升级,对学生进一步接触电子设计有关的设备有重要意义。ASIC和EDA是两项受欢迎的电子技术,熟练的使用可帮助学生快速学会电子设计,让他们在电子竞赛中取得良好成绩,进而形成良性循环,也就是利用技术在比赛中获得胜利。目前,虽然我国有少部分高校已开通EDA的课程,但是设计数量较少。电子竞赛是学生发散创新思维,挖掘自我潜力的重要平台,不少学生在竞赛中更加容易找到自己的人生目标和方向,竞赛对他们的教育意义是相当大的。通过开展EDA式教学模式,建立专业的电子设计实验室和科学化的研究方案,可以促进学生电子设计能力迈上一个台阶。
1.4改革考察制度
考试对所有在校学生来说,都是相当重要的。这是由我国现阶段教育体制所决定的。但是,国内的就业形势又在朝着培养全能型人才目标的方向前进着。这就说明,对考试制度进行变革,在一定程度上可以使学生综合素质得到提高。电子设计竞赛这项实践活动,可以培养学生的动手操作能力,不管是初赛的准备工作还是决赛的心理素质考验,都在潜移默化的改变着学生的整体素质。往往创新性竞赛中出众的学生都会被企业所看重,学校将电子设计竞赛作为期末考试成绩的衡量指标之一,有条件的把学生传递到电子竞赛的环节中去,学生积极参与到电子设计竞赛,从而为他们的实践能力打下良好基础。
2设计竞赛对电子教学活动的作用
电子设计竞赛促进教学制度更新,而关注电子设计比赛过程对改变教师原有的教学方法也有关键性影响。通过研究电子竞赛的整个过程,结合课堂中的授课要点、重难点知识和讲课方法来对教学方法进行改造,据此归纳出的教学方法对教学质量的提升也有较大益处,主要体现在以下几个方面。
2.1对实践内容进行改造
实验对提高学生动手操作能力有积极意义,学生在电子竞赛活动中,经过不断的实践操作,掌握一些实验要领和电子技术的重要知识点,促使他们在今后的学习活动中树立起看待问题的正确态度和科学的分析方法论。例如在讲授《计算机控制技术》的课程时,教师通过改变原有的实验模式,让学生先进行自主实验,实验之后保留学生的疑问,之后再向他们讲述课程要领,以此来加深他们的印象。
2.2对课堂活动进行改造
这个部分主要体现在对教学方法的改造上,教师将电子竞赛活动中对学生影响较大的成分贯穿于教学中,能够起到事半功倍的教学效果。教学方法主要有多媒体教学、实验直观式教学、应用型教学等几种,其中,多媒体教学是指运用现代有利的教学模式和资源,在进行计算机教学的过程中,利用网络上已有的教学课件,能够比教师自己重做课件来得轻松,效率也会比之前的高,从而达到更好的教学成果。实验式教学主要是通过教师携带教学器材,让学生真实感知计算机原理的直观性,增加教学中的实验成分,利用实验加强学生对抽象概念的理解,电子设计原理也不再模糊和晦涩难懂。课程标准的改革将学生的知识掌握和实际应用结合在一起,在对计算机相关课程进行讲解的过程中,教师要是能够及时关注到工程设计和课堂学习之间的密切联系,在讲述知识点之前设计出和工程有关的编程,从而获得良好的教学效果,这样学生理解起来更清晰,另外,使用这种教学方法之后,学生将来也能迅速适应工作需求。
3结束语
电子设计竞赛是改变教学方法和掌握学生学习情况的重要平台。对学生而言,参加电子竞赛活动是挖掘自己潜力的方式,也是将来发展的契机。对学校而言,加大理论和实践教学的相互贯通,能够建立起科学的人才培养方案。此外,有关教师也应该积极重视教学引导的作用,关注学生的学习状态,投身于创新型的师资队伍建设,只有教师在教学活动中关注到创新的作用,学生才能以创新的精神要求自己,真正成为创新型人才。
电子设计技术论文:EDA技术对电子设计的应用
摘要:随着当今经济和科学技术的不断发展,一种电子设计自动化的技术又称为EDA技术被广泛应用于电子设计中并得到了的认可。EDA技术成为了传统的电子设计发展上的新机遇,为电子设计带来了新的技术理念,对电子设计行业的影响是巨大的。EDA技术在电子设计的发展中凭借着独特的灵活性和便利性占据着举足轻重的地位,引领着电子技术发展的潮流。本文将针对以EDA技术的研究应用工作,对EDA技术的概念进行了简单的阐述,并根据技术的优势对设计流程进行了步骤和环节的分析,在EDA技术的应用中分析了它需要注意的问题,希望可以对电子行业中更深层次的利用提供帮助,为之后的电子设计系统化和现代化的工作提供技术方面的启示。
关键词:电子设计;EDA技术;应用;注意事项
引言
EDA技术在电子设计中是基于网络、计算机和众多科技中的一种新型技术。目前,在很多西方发达国家中已经将EDA这种先进的技术广泛的应用于电子设计中,从在效率、速度和质量上都取得了明显的成效。EDA技术已经的引领了电子设计发展的方向,所以,想要有效的利用EDA技术发展电子设计就要的去认识它,正确的以EDA技术的含义为基础了解它的优势,并熟练的掌握EDA技术的设计应用流程。注意EDA技术在电子设计中实际操作中会出现的问题从而更好的实现它的技术价值,这样才能在电子设计的发展中追赶发达国家的脚步,才能的提升我国电子设计行业的发展水平。
1.EDA技术概述
EDA(ElectricDesignAutomation)又被称为电子设计自动化[1],EDA技术作为电子技术和仿真模拟工作的技术基础引领着电子技术发展的潮流。EDA技术在电子行业中的应用为电子设计的工作提供了很大的技术依靠。当前,EDA技术的应用领域正不断地得到扩展,许多电子设计行业发达的国家对EDA技术的应用越来越广泛,我国也应该在电子行业中以EDA技术为发展的突破口提高电子设计的质量和水平,可以让电子设计工作在更加系统和科学技术的支撑下实现更深层次和更广泛的发展应用。EDA技术在电子设计中是通过可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)技术在数字系统上的应用发展而来的。EDA技术通过计算机在PLD技术的基础上利用硬件描述语言HDL(HardwareDescripitionLanguage)来实现目标逻辑[2]。设计者可以在EDA技术的支持下完成软件描述硬件的功能,然后通过现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)或者是复杂可编程逻辑器件CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)来完成所要设计得结果。这个技术的应用为电子设计工作带来了极大的灵活性和便利性。
2.EDA技术的基本特征及优势
2.1EDA技术的基本特征
EDA技术的设计流程与传统的电子设计流程恰好相反,它是自上而下的设计流程[3]。在传统的电子设计中,它是先确定了集成电路的芯片后再根据各个模块的功能进行局部的设计,然后再完成整个的系统设计。这种电子设计的方法存在着很多的问题和缺陷,需要的器件太多,容易出现故障,对元件的消耗很大,设计的效率很低。而EDA技术在电子设计中采用相反的电子设计流程可以有效的克服传统的电子设计中存在的问题和缺陷。它在设计之前就从电子设计的整体角度考虑将系统中的各部分结构规划好,在对方的框图进行划分时对相关的工作进行仿真和纠错,利用HDL进行描述高层次逻辑并结合综合优化的方法来完成所有的工作,在EDA技术的帮助下实现对任意一项硬件功能进行系统描述。通过FPGA和CPLD来实现电子设计的结果。这样的电子技术的应用有效的避免了传统电子设计中会出现的问题,降低了实际操作中可能出现的故障几率,极大的提高了设计的效率。
2.2EDA技术的优势
1)应用广泛EDA技术具有应用广泛的优点。现阶段,在电子设计中比较常用的编程方式酒红色无线编程和在线编程,而EDA技术在电子设计中可以很好的适应并实现无障碍编程,同时让编程更加具有保密性的特征引领着电子设计的发展潮流。2)性高EDA技术具有性高的优点。传统的电子设计中具有复位障碍和跑飞缺陷,EDA技术不仅可以很好的克服这个缺陷还可以将电子产品中的各系统通过集成和压缩在一个芯片中,在电子设计中便于被管理并有效的控制了风险,提高了电子设计的性。3)普适性好EDA技术具有普适性好的优点。在电子设计的升级和创新环节中,EDA技术可以凭借其容量大、速度快和效率高的特征被得到有效的应用[4],这对于通信类的电子设计具有很大的优势。4)效率高EDA技术具有效率高的优点。EDA技术在多种模块的功能化下可以实现多任务的并行,大大的提高了电子设计中的速度和效率。超越了传统的电子设计,满足了电子设计对信息化和市场化适应的需求。
3.EDA技术在电子设计中的流程
EDA技术在电子设计中的流程(如图1EDA电子设计流程图)首先是将设计的意图通过EDA工具的文本或图形编辑器用文本方式或图形方式表达出来。在通过设计意图完成设计的描述之后就可以进行编译,编译主要是转换格式和对一般性的语法及电路进行排错。为接下来的逻辑综合和优化做准备。逻辑综合是综合器针对于FPGA/CPLD供应商的具体产品对源文件进行综合,综合后得结果具有硬件可实现性,这也是硬件电路从软件转化过来的关键一步。综合的同时,还将设计中冗余逻辑进行去除优化,从而节省了资源,提高了效率。一般是对资源优先或是速度优先两种方式进行优化。综合优化就是对软件的设计和硬件的可实现性进行结合,也就是对具体型号的芯片进行布局、布线和适配。之后进行功能的仿真和时序的仿真,在这个阶段如果仿真没有发现问题就可以通过编程器或者是下载电缆将适配器产生的配置文件下载到目标芯片中。然后针对FPGA/CPLD直接应用于系统中通过硬件测试进行检测[5]。4.EDA技术在电子设计中的应用在电力的系统设计中,电力线主要是通过采用滤波器的低通功能进行载波通讯,它是通过滤波器将高频的信息过滤掉,使得工频电流可以接地,阻抗可以变换。由于常见的数字滤波器在实际操作中有着计算速度低等缺陷常常使用模拟滤波器来满足实际的操作需求,但是模拟的滤波器在应用中还是有着很多的问题。比如。在实际的操作中,模拟的滤波器很难调试、系统的级数低、参数漂移等。所以为了解决这些问题,就会在电子设计中采用EDA技术。在EDA技术中的A/D转换和滤波器可以很好的解决传统的滤波器存在的问题。如图2所示就是在电子设计中应用EDA技术进行设计的被递归型滤波器的模拟图[6]。在现场可编程门列阵的内容主要由六个部分组成,是以时序控制器为核心的非递归型滤波器的设计,在具体的工作过程中是由时序控制器为其余的五个模块进行控制信号的输送。具体工作流程如下:1)A/D转换器将转换结束的信号EOC上升沿发送给时在这个阶段如果仿真没有发现问题就可以通过编程器或者是下载电缆将适配器产生的配置文件下载到目标芯片中。然后针对FPGA/CPLD直接应用于系统中通过硬件测试进行检测[5]。
4.EDA技术在电子设计中的应用
在电力的系统设计中,电力线主要是通过采用滤波器的低通功能进行载波通讯,它是通过滤波器将高频的信息过滤掉,使得工频电流可以接地,阻抗可以变换。由于常见的数字滤波器在实际操作中有着计算速度低等缺陷常常使用模拟滤波器来满足实际的操作需求,但是模拟的滤波器在应用中还是有着很多的问题。比如。在实际的操作中,模拟的滤波器很难调试、系统的级数低、参数漂移等。所以为了解决这些问题,就会在电子设计中采用EDA技术。在EDA技术中的A/D转换和滤波器可以很好的解决传统的滤波器存在的问题。如图2所示就是在电子设计中应用EDA技术进行设计的被递归型滤波器的模拟图[6]。在现场可编程门列阵的内容主要由六个部分组成,是以时序控制器为核心的非递归型滤波器的设计,在具体的工作过程中是由时序控制器为其余的五个模块进行控制信号的输送。具体工作流程如下:1)A/D转换器将转换结束的信号EOC上升沿发送给时序控制器,然后时序控制器接收到信号之后向并串转换、串行延时、系数查表、位移相加、锁存输出五个模块发送并串转换信号、串行延时信号、系数查表信号、位移相加信号、锁存输出信号。2)并串转换模块、串行延时模块、系数查表模块、位移相加模块、锁存输出模块这五个模块在按照到时序控制器发送来的信号依次进行运行[7]。对各个模块的描述语言采用的是VHDL语言,系数查表模块在设计时元件使用的是ROM元件,把查找的内容写入MIF文件中,采样的频率要比截止的频率小一级,芯片结构在通过对算法的改进过程中得到的匹配[8]。从而运算的效率被提高,5.结论在我国的经济飞速发展的带动下我国的科学技术也在不断的进步,在科学技术的支持下电子产品的设计水平也得到了大幅度的提升。现如今EDA技术凭借着自身的优势俨然已经成为电子设计过程中的核心技术,成为电子产品研发应用的源动力。随着科学技术的不断变革,EDA技术也将电子设计的水平推向新的高度。电子设计的工程师要熟练的运用和掌握EDA技术,将EDA技术在电子设计中的应用优势得以凸显出来,通过实际的实践操作中不断的完善和创新,有效的解决传统电子设计中的弊端,减少实际中的故障几率,使得设计效率大幅度的提高,让EDA技术得到更好的推广前景,提高电子产品的核心竞争力,进一步促进电子产业的发展。
电子设计技术论文:电子设计竞赛的模拟电子技术教学改革
摘要:全国大学生电子设计竞赛是大学生参与的重要科技活动之一。安徽工程大学电气工程学院在总结学生参加电子设计竞赛经验的基础上,完善了以项目化为核心的模拟电子技术课程教学体系,革新了以仿真计算和自制教学设备相融合的教学手段。实践表明,教学改革显著提升了教学质量、教学效果以及学生的工程实践能力,同时提高了学生在电子设计大赛中的成绩。
关键词:电子设计竞赛;项目化;电子技术;仿真
电子设计竞赛是非常重要的大学生学科竞赛活动,推动了高等学校电子信息类专业课程体系和课程内容的改革,不仅培养了大学生的实践创新能力和团队协作精神,而且提高了学生的工程实践素质。另外,大赛组委会还增加了全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统专题邀请赛,命题以模拟电子系统设计为主题,内容涉及模拟信号获取、处理、转换、产生以及变换技术等方面。由此可以看出模拟电子技术在电子信息类专业课程体系中的重要地位。模拟电子技术是电子信息类专业非常重要的专业基础课,对学生后续课程的学习有着举足轻重的作用。随着电子技术的发展,数字电路的应用越来越普遍,使得部分学生产生了模拟电子电路不再重要的错误认识。由于传统的教学模式存在着过分重视理论知识考核成绩,重分析轻设计,验证性实验多综合性实验少等问题,加上课程学时数的不断减少,使得模拟电子技术课程的学习效果不尽理想。综上所述,进行模拟电子技术课程教学改革已势在必行。安徽工程大学电气工程学院在总结学生多年参加电子设计竞赛经验的基础上,利用仿真计算和自制教学设备相结合的教学手段,建立了以项目化为核心的模拟电子技术课程教学体系,并取得了显著的教学效果。
1以电子竞赛题目为依托,设计项目化教学任务
全国大学生电子设计竞赛的题目是在广泛开展赛区征题的基础上由专家统一进行命题,具有较高的前瞻性。通过分析大赛命题所包含的知识点,结合模拟电子技术教学大纲中的内容,建立项目化教学任务,实现该课程由重理论到重实践的转变[1~3]。电气工程学院师生经过多年的探索,结合电子竞赛中用到的知识点,建立了若干个综合性的实验项目,实现模块化教学[4~6]。通过这些项目,学生可以很轻松得将理论和实践联系起来,加深对所学知识的理解。这里以其中的一个实验项目“差动变压器式位移传感器的调理电路设计和制作”为例进行说明。图1所示的是差动变压器式位移传感器调理电路原理框图。图中正弦波或方波产生电路的功能是产生一定频率的正弦波或方波,用来激励传感器的初级线圈;检波电路的功能是将差动变压器次级线圈输出的电压转换成一个既能反映位移大小,又能反映位移方向的电压信号;放大电路的功能是将检波电路得到的小信号放大成合适的大信号;滤波电路的功能是将放大信号的高频分量滤掉,获得一个纯净的直流电压信号;转换电路的功能是将电压信号转换成电流信号,以便适应信号的远距离传输;直流电源电路的功能是对整个电路进行供电,一般情况下供电电压为24VDC。该电路通常用来检测物件移动的位移量,在电子设计竞赛中的应用非常普遍,同时整个调理电路基本上包含了模拟电子技术课程的所有知识点。表1为调理电路包含的单元电路和教学大纲的对应关系。
2仿真计算和自制教学设备相互融合
随着计算机技术的发展,仿真计算在学习和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真计算已经与理论分析、科学实验成为当代科学研究的三大支柱。在电路板制作之前未能发现设计缺陷可能延迟计划,从而显著增加成本,仿真则有助于这类问题的及时发现。在模拟电子技术教学过程中,支持“理论分析仿真计算实验验证”的完整流程。目前,在计算机上搭建仿真计算的平台非常容易,这就为课程教学实现理论和实践结合提供了极大的便利。全国大学生电子设计竞赛考查参赛者的一项重要能力就是设计并制作电路板。我校电气工程学院师生结合历年电子设计竞赛的题目,先用PSpice软件进行仿真,然后自行设计制作了多套实验装置,并用于实验教学。其中,2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题要求利用综合测试板上的555芯片和四运放324芯片,设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I、正弦波II的波形产生电路。图2是其中一个单元电路即方波和锯齿波产生电路的仿真计算,(a)图为方波和锯齿波产生的电路原理图,(b)图为uo1端输出的方波波形,(c)图为uo2端输出为锯齿波波形。同样,可以利用PSpice软件对其它单元电路进行仿真计算。图3为自制的2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题的PCB图和实物图。
3教学改革的效果
以项目化教学任务为载体,结合大学生电子设计竞赛,优化了模拟电子电路课程的教学内容,并采用近期的教学手段,培养了学生的动手能力、创新能力和团队协作精神。
3.1学生理论基础明显扎实
以前学生在学习模拟电子电路时,很多概念学得不是很扎实,自从课堂教学中使用了仿真计算后,特别是我校电子电气类专业开设了仿真软件学习课程,学生的学习兴趣明显提高。学生可以利用仿真软件对学习的每一个电路都进行仿真计算,这样可以很好地检验理论学习的效果。
3.2学生竞赛成绩显著提高
自从教学改革以来,参加电子设计大赛的人数大幅度提高,同时取得了很好的成绩。截止到2017年,我校电气工程学院学生参加大学生电子设计竞赛,共获得部级一等奖3个,部级二等奖2个,2014年和2015年蝉联安徽省TI杯,成绩喜人。
4结语
在总结电子竞赛经验的基础上,运用仿真软件进行项目化教学,对模拟电子技术课程教学进行了多方位的改革,优化教学内容,革新教学手段,形成了完善的课程体系。通过多年的教学实践,该体系能够有效地调动学生的主动性,在最近几年模拟电子技术课程考试中,学生的不及格率明显下降。同时,教学改革的各项措施,提高了学生的实践创新能力,教学效果显著。
电子设计技术论文:电子设计自动化技术研究
【文章摘要】电子设计自动化技术,是以强大的计算机功能为基础,通过与相应的计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助测试与计算机辅助工程结合而研究发展过来的,主要是采取计算机工具将计算机信息技术、电路理论、信息分析与信号处理结合而形成的,在一定程度上,可以大大提高电子设计的性能与效率。因此,本文将从电子设计自动化技术的概念出发,浅谈了电子设计自动化技术的发展过程,有针对性地概括了电子设计自动化技术的发展前景。
【关键词】电子设计;自动化技术;电子工程
引言
随着现代科学技术高速发展,电子工程新来了发展的新时代,通过合理应用网络技术与计算机技术,电子设计开始向自动化与智能化方向发展,极大程度促进了电子设计系统自动化的发展。因此,关于电子设计自动化技术的研究,必须了解电子设计自动化技术的基本概念,与电子设计系统中存在的问题,切实根据实际情况完善电子的自动化设计,让电子设计自动化技术在现代工程科学技术中发挥着作用,切实促进电子设计向现代化和科技化方向发展。当然,电子设计自动化技术,主要是指以计算机强大的功能系统为工作平台,在一定程度上,加强了电子技术、计算机技术与智能化技术等的有机结合,通过充分发挥各技术的优势资源作用,形成了电子设计的自动化技术。一般来说,电子设计自动化技术,主要是采取和利用电子设计自动化工具,通过电子工程师的构图与设计,将电子产品设计纳入电子设计自动化技术的战略性任务研究中,从而通过合理的电路设计,合理分析电子各性能,从而借助计算机系统自动处理和完成电子工程工作各方面的需求。
1.电子设计自动化技术的概念
电子设计自动化技术,简称EDA技术,是由“ElectronicDesignAutomation”简化而来的,一般来说,主要是将计算机科学与微电子技术有机结合,以现代科学技术为发展先导,在一定程度上,融合了电子设计与计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子结构学等,通过充分发挥和利用计算机强大的功能,提高计算机应用领域所取得的近期成果,切实提高电子设计过程中的自动化,以引进和创新电子设计过程中的先进技术,以计算机工作平台为基础,专门用于电子工程而开发出的电子系统软件设计工具,极大范围内融入了强大的计算机功能。
2.电子设计自动化技术的发展过程
2.1初期阶段
根据相关资料显示,电子设计自动化技术的初期阶段大约在20世纪70年代,人们改变了传统的手工操作与绘图设计,逐渐开始利用计算机辅助系统,对电子设计的IC图进行相关的编辑和PCB布局布线。这个阶段,计算机科学技术发展还在探索阶段,初步形成了中小规模的集成电路,传统的手工设计方法已经不能满足人们生产工艺的需求,因此,必须加强电子制图的设计与印刷,充分发挥计算机辅助功能与电路板和集成电路的方法,不断增大电子设计自动化技术的效率,切实降低整个设计过程中的花费成本,适当减少整个设计与制造周期,这样利用二维平面图形,通过计算机加强电子设计的编辑与分析,形成电子版图设计、布局布线等一系列基础的自动化技术。
2.2发展阶段
电子设计自动化技术的发展阶段开始于20世纪80年代,此时也是在纯粹的图形绘制以外,加强了计算机功能中电路功能设计和结构设计,从而加强计算机原理图输入、逻辑仿真、电路分析等一系列的功能发挥,从实际情况出发加强电子设计自动化技术的发展和完善,通过逐渐扩大集成电路规模,坚持以电子系统为背景、以生产工艺为要求开发和设计各类软件,促使电子设计工具形成巨大的电路功能和结构设计,以编程半导体芯片提高电子设计的自动化。
2.3成熟阶段
电子设计自动化技术的成熟阶段始于20世纪90年代,随着微电子技术迅速发展,极大程度上促进了电子设计自动化技术的发展,主要是加强了电子设计过程中的高级语言描述,切实进行电子系统级仿真,综合作用各种现代化技术,力争把人们从繁重的设计工作中解放出来,但是这个阶段电子设计的自动化和智能化程度还有待加强,缺乏统一的电子设计自动化软件界面,由于系统的复杂性大大增加了其技术的学习与使用的难度,甚至严重影响到电子设计环节间各项工作的衔接,因此,必须加强电子设计自动化技术的研究,促进其向智能化方向发展。
3.电子设计自动化技术的发展前景
加强电子设计自动化技术的发展与应用,一方面为电子设计方案提供了明确的方向,增大了计算机等先进科学技术的语言描述范围,切实促进电子设计与生产工艺要求结合,整体性、系统性地进行编程,从而在电子设计过程中促进了自动化技术语言的交流、保存与修改;另一方面,大大提高了电子设计的自动化程度,通过各级的仿真、纠错和调试,切实避免设计者及时发现并改正在电子结构设计过程中的错误,为电子设计的具体细节问题提供了良好的保障,从而充分发挥电子设计自动化技术的功能,提高设计效率的同时降低了设计过程中所花费的成本,合理加强了电子设计自动化技术的应用,通过现代EDA技术自身为当代社会、经济、政治发展创造了良好的框架工作环境,通过不断发展,切实应用到人们生活与工作的方方面面中,为人们生活与工作质量的提高提供了良好的基础。
4.结论
总而言之,从基本概念、发展历程与发展前景三个方面切实加强电子设计自动化技术的研究,有利于充分利用电子设计自动化技术,为人们生活与工作需求创造良好的条件。
电子设计技术论文:EDA技术的电子设计述评
ABEL可以支持各种方式的输入,所谓的输入方式就是指电路系统设计的表达方式,包括真值表、状态图。它的描述具有很强的独立性,与此同时,从宽口径到系统它都能完成描述,因而可以适应不同规模的编程设计,利用标准格式设计还可以转换设计环境,对比VHDL来说,它的适用面要宽许多,使用操作灵活简单,要求也要宽松,易于速成。
1典型的设计
ASIC现在电子产品更新极快,复杂度也在不断提高,有时候一个看起来比较简单电子系统它的组成也许是数万的中小规模集成电路,这样就使电子系统经常遭遇耗能高、性低等问题的挑战。ASIC芯片是对此问题进行改善的一个有效途径。它包涵了FPGA和CPLD器件,FPGA/CPLD是实现EDA的基础,也是EDA思想的最终表述手段,属于高密度的可编程逻辑器件,一般像样品的研制或者是批量不大的产品开发它们都能适用,并且极大的缩短设计周期,削减开销,避免风险,使产品能够尽快上市。FPGA和CPLD的结构有所不同,前者是标准的门阵列,而后者是与或阵列,但是二者的集成度及易用性都颇为相似,因而可以并驾齐驱。当然二者也有各自的特点,其差异表现在以下几个方面:(1)颗粒粗细不同。与CPLD相比,FPGA的颗粒相对细一些,它的一个颗粒只是逻辑宏单元,而CPLD的则是逻辑宏块。(2)适用结构不同。FPGA更适合应用于触发器相对丰富的结构之中,CPLD比较适合应用于触发器有限但是积项特别丰富的结构之中。(3)编程方式不同。FPGA在逻辑门下就可以实现编程,多采用改变内部布线的方式,具备很强的灵活性。GPLD只有在逻辑快下才可实现变成,多采用修改已经固定了的内连电路的逻辑功能的方式,速度更快。(4)功能消耗不同。FPGA消耗小,CPLD消耗比较而言大一些。
2EDA技术在电子设计中的应用
EDA技术属于一种层次比较高的电子设计方式,也可以称作系统级设计方法,它以概念来驱动,电子设计工作者并不需要利用门级原理图,只是针对确定了的设计目标就可以实现对电路的描述,这样一来,就少了电路细节的约束和限制,使设计可以更多的放开从而更具创造性,待设计人员有了概念构思之后,再讲高层次描述输入到计算机中去,EDA系统在规则驱动下就会自动完成整个电子的设计。如此,新的概念就可以在段时间中就成为产品,基于EDA技术的电子设计流程如图1所示:可以看到电子EDA技术设计的工作流程包括:系统划分、VHDL代码或图形的输入、代码级功能仿真、送配前时序仿真、编程下载、ASIC实现。电子设计的及时步是借助文本或者是图形编辑工具将设计呈现出来,即实现设计描述。第二步是借助编译器实施错排编译,也即HDL程序输入,至于选择那种输入形式并不一定,一般设计的原理图比较直观,所以不难掌握,也不难被接受,并且编辑器中可供利用的单元器件非常多,这时候就给设计者提供了根据自己需要选择表达的方式的机会,倘使是编译文件是VHDL文件,那么在进行综合之前还要进行的一项重要工作就是仿真,就是把设计原程序送入VHDL仿真器之中,这个仿真过程可以有助于及时发现结构设计上可能出现的错误。第三步就是综合,沟通软件和硬件设计,待综合后,就可以生成网表,针对网表,可以实施功能仿真,从而保障设计描述严格遵循并符合设计意图,仿真功能实际上只是从逻辑功能上对电子设计进行检测,并不涉及器件的一些硬件方面的特性,例如典型的有延迟特性,一些不甚严格的设计,这一层仿真通常可以省去。一步是编程下载,通过仿真确定设计正确无误后,利用FPGA/CPLD来完成逻辑映射操作,适配,利用JTAG编程器或者其它下载设计项目到目标器件PFGA之中,完成系统级设计。
3基于EDA技术的电子设计应注意的事项
及时,考虑到电子电路延时的时间具备不确定性,和部分自动编译可能会为冗余的电路所简化两个因素,将EDA技术应用于电子设计中时,不宜采用偶数个数的反向器,并以并联的方式将它们连接以构成“延时电路”;第二,输入引脚不能置于悬空状态,一者要有有源信号来驱动,再者一些不用的引脚必须时刻保持接地;第三,要切实保障各大器件的电源和地线引脚是始终连接着的,且它们之间有必要进行滤波及去耦;第四,为了使设计扩展及修改更容易更方便进行,在使用器件的过程中,不管是逻辑单元还是引脚都要有一个多余的量;第五,环境问题也应警惕,尽可能避免器件过热。总之,EDA技术是对传统电子设计技术的一种突破与创新,如果失去了EDA技术的支持,是不可能顺利完成出大规模集成电路设计制造的,反过来思考,现代集成电路技术发展需求对EDA技术提出了更高的要求,可以预见,在不久的将来,EDA技术定会成为电子设计中的主导力量。
作者:朱永立 单位:新乡职业技术学院
电子设计技术论文:电子设计自动化技术教育论述
如何让学生们对学习的兴趣进一步提高?如何让大部分学生能通过自己的思考完成任务?这些是教学急需解决的问题。理论教学中培养了学生的一种思考方式,但不能最终提高学生的动手能力。在项目教学法中,EDA课程设计和开放的实验给学生提供了进实验室的平台,在EDA课程中采用项目教学能很好地锻炼学生的学习能力、实践能力及创新能力。我们所讨论的项目教学法是以教师为主导、学生为主体、实践为导向的教学方法。在教学活动中,项目教学法最重要的特点是改变了传统教学方法中教师为主体的局面,使学生从被动学习改变为主动探究性学习。在项目教学法的教学过程中,有以下几个重点需要特别注意。
1选择合适的教学项目
教学项目的选择主要是从教师层面来讲的,选择好一个好的项目对教学的顺利开展至关重要。采用项目式教学的前期工作是选择合适的工程项目,这些项目应该是从工程实际出发选择符合学生知识水平的典型性的项目,项目的选择应遵循以下几个原则:
1.1项目的工程实用性:我们应尽量将真实的工程项目作为教学所用的项目,首先,真实的工程项目可以培养学生的工程意识,学生在参与项目的真实工作和学习环境中更能提高自身的能力;其次,学生对真实的工程项目更感兴趣,学习的热情更高,学习的主动性和积极性也更高;再次,真实的项目不应该只是采用仿真的方法模拟,好能用实物的形式实现,让项目的真实成果给予学生更多的成就感,较大限度地激发学生的学习兴趣;,真实的项目能提高学生动手能力,尤其是调试电子电路的能力,还能促进学生从实践的角度对理论知识进行进一步的综合与理解。
1.2项目难易程度需要适合学生的层次:项目教学的进程中,所选择的项目太难可能导致学生无法完成预期目标,从而打击学生的信心,知识的传授也无从说起。另外,太容易的项目则会让学生感觉没有挑战性,即使完成了项目也会缺乏成就感,无法调动学生的积极性,违背了项目教学的初衷。所以,在EDA技术这门课程的教学过程中,项目的难易选择需要教师不断摸索,寻找出难易适中的教学项目。
2以学生为主体
以学生为主体是项目教学法的一个重要标志,包括以下几个内容:首先,各个学生小组是完成项目的主体,学生的分组以学生自愿为原则,以体现学生的主动性。另外,不合理的分组可能会使小组内部合作不顺畅,出现小组之间竞争不合理的现象,从而降低学生的学习主动性,所以,分组在学生自愿的基础上,还需要老师根据班级内不同学生的学习情况(包括学生的知识结构、动手能力甚至性格特点等)对分组进行一定程度的干预,从而达到成绩好的学生带动成绩较差的学生的目的,以保障教学效果。其次,小组成员中以投票的方式自由选择并确定小组队长,由队长来分配各个成员的工作任务,对于不同的项目,小组队长可以轮流当选,以培养学生的工程组织与合作能力。再次,在参与项目的过程中,小组中各个成员按不同的任务或搜集、选择信息资料,或搭建电路,或编写程序,由学员共同研究解决问题。,任务完成后,每个小组成员都必须汇报工作,汇报内容包括在完成项目的过程中所遇到的问题及解决问题的方法,以督促学生共同合作。
3教师适时引导
在项目教学的过程中,虽然是以学生为主体,但教师的地位仍然很重要。教师在教学过程中适时引导与点评是教学顺电子设计自动化技术的教学研究与实践(桂林航天工业学院电子工程系,广西桂林541000)黄书童王伟利开展的必备条件。首先,在项目式教学开始时,教师要对项目有一个整体介绍,还要给予学生必要的引导,并由此上升到理论的知识传授上,使学生在做项目时少走弯路。其次,在项目进行的过程中,学生遇到的难题,应该给予针对性的、启发引导式的指导,引导学生自己总结问题,理论联系实际,避免学生出现“卡壳”的现象而无法跟上项目的进度。只有这样,学生才能在参与项目的过程中提高技能,理解并掌握知识,以避免学生在做项目时盲目处理,手足无措。说到底,在项目式教学的过程中,教师要从知识的灌输者变成组织与引导者。
4评价机制
在项目教学法中,对学生的评价机制非常重要,这将极大地影响教学的质量。因为好的评价机制让学生更加勤奋,而差的评价机制则可能扼杀学生的创造性和积极性。所以,在学生的评价机制中,及时,各个项目小组成员要加强合作,学生的相互合作参与能力也作为成绩的一个重点,以提高学习成绩较好的学生对学习较差的学生进行一定程度的帮、传、带的积极性,同时也可以尽量避免出现小组中个别学生偷懒不参与完成项目的情况。第二,在项目完成时,鼓励各个小组之间相互交流,并尽量利用每一次课堂的机会,让每个小组都进行相应的汇报。第三,教师再进行适当的点评和评分,这样做不但可以提高学生的综合能力,还能提高学生对项目中所蕴涵知识点的掌握程度。第四,根据具体情况,将每次课堂的评分为学期成绩的重要组成部分,加大平时课堂评分在评价机制中的比重,让学生更认真地对待平时课堂知识的积累,同时也能较大限度地提高学生的学习积极性,培养学生的能力,增强教学效果。
5结论与展望
项目教学法在DEA技术教学中的实践表明,学生在参与完成具体项目的过程中学习热情更高,学生的动手能力和团队合作能力得到了大幅度提高。在教学的过程中,不仅使学生在实践中巩固了理论知识,让学生掌握教学中的各个重要知识点,而且让学生学会了在探索中发现问题并解决问题,提高了学生综合能力。项目教学法的研究与实践是教学改革的一个重要方向,它激发了学生的学习兴趣,培养了学生的综合素质。在今后的研究中,我们可以在项目的选择与讨论及对学生的评价机制上进一步进行完善,以较大限度地调动学生的学习主动性,增强教学效果。
作者:黄书童 王伟 单位:桂林航天工业学院
电子设计技术论文:电子设计中EDA技术运用
1.EDA技术简介
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写,EDA技术作为现代电子技术的核心,它依赖功能强大的计算机,在EDA工具软件上,对以硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage)为系统逻辑描述手段完成的设计文件,自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合(布局布线),以逻辑优化和仿真测试,直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设计技术、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD编程下载技术。自动测试技术等,在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助工程(CAE)技术以及多种计算机语言的设计概念。EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。
2.EDA技术的发展过程
EDA技术的发展过程反映了近代电子产品设计技术的一段历史进程,就过去几十年电子技术的发展历程,大致可以将EDA技术的发展分为三个阶段。(1)初级阶段:早期阶段即是CAD(ComputerAssistDesign)阶段,大致在20世纪70年代,当时中小规模集成电路已经出现,传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法效率低、花费大、制造周期长。人们开始借助于计算机完成印制电路板一PCB设计,将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动如布图布线工作用二维平面图形编辑与分析的CAD工具代替,主要功能是交互图形编辑,设计规则检查,解决晶体管级版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试。(2)发展阶段:20世纪80年代是EDA技术的发展和完善阶段,即进入到CAE(ComputerAssistEngineeringDesign)阶段。
由于集成电路规模的逐步扩大和电子系统的日趋复杂,人们进一步开发设计软件,将各个CAD工具集成为系统,从而加强了电路功能设计和结构设计,该时期的EDA技术已经延伸到半导体芯片的设计,生产出可编程半导体芯片。(3)成熟阶段:20世纪90年代以后微电子技术突飞猛进,一个芯片上可以集成几百万、几千万乃至上亿个晶体管,这给EDA技术提出了更高的要求,也促进了EDA技术的大发展。各公司相继开发出了大规模的EDA软件系统,这时出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术。
3.EDA技术的特点
EDA技术代表了当今电子设计技术的近期发展方向,它的基本特征是采用高级语言描述,即硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage),就是可以描述硬件电路的功能。信号连接关系及定时关系的语言。它比电原理图更有效地表示硬件电路的特性,同时具有系统仿真和综合能力,具体归纳为以下几点:(1)现代化EDA技术大多采用“自顶向下(Top-Down)”的设计程序,从而确保设计方案整体的合理和优化,避免“自底向上(Bottom-up)”设计过程使局部优化,整体结构较差的缺陷。(2)HDL给设计带来很多优点:①语言公开可利用;②语言描述范围宽广;③使设计与工艺无关;④可以系统编程和现场编程,使设计便于交流、保存、修改和重复使用,能够实现在线升级。(3)自动化程度高,设计过程中随时可以进行各级的仿真、纠错和调试,使设计者能早期发现结构设计上的错误,避免设计工作的浪费,同时设计人员可以抛开一些具体细节问题,从而把主要精力集中在系统的开发上,保障设计的高效率、低成本,且产品开发周期短、循环快。(4)可以并行操作,现代EDA技术建立了并行工程框架结构的工作环境。从而保障和支持多人同时并行地进行电子系统的设计和开发。
4.EDA技术的应用
EDA技术在电子工程设计中发挥着不可替代的作用,主要表现在以下几个方面:
4.1验证电路设计方案的正确性
设计方案确定之后,首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证设计方案的可行性,这只要确定系统各个环节的传递函数(数学模型)便可实现。这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统设计,或某种新理论、新构思的设计方案。仿真之后对构成系统的各电路结构进行模拟分析,以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。这种量化分析方法对于提高工程设计水平和产品质量,具有重要的指导意义。
4.2电路特性的优化设计
元器件的容差和工作环境温度将对电路的稳定性产生影响。传统的设计方法很难对这种影响进行的分析,也就很难实现整体的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性,便于确定元件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度,真正做到优化设计
4.3实现电路特性的模拟测试
电子电路设计过程中,大量的工作是数据测试和特性分析。但是受测试手段和仪器精度所限,测试问题很多。采用EDA技术后,可以方便地实现全功能测试。
5.EDA技术的发展趋势
高层次设计技术是近几年来国际上在EDA技术领域研究、开发、应用的热门课题,并且发展非常迅速,成效异常显著。这一领域主要包括功能强大的硬件描述语言、高层次综合技术、高层次模拟技术以及测试设计的综合技术等。相信随着科学技术水平的不断进步,作为EDA发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。
电子设计技术论文:以电子设计竞赛为主推动电子技术教学创新
全国大学生电子设计竞赛是教育部和前电子工业部于1994年共同倡导主办的,全国先后举办了九届竞赛。它是四大学科(电子设计、数学建模、机械设计、结构设计)竞赛之一,面向全国大学生的群众性科技活动。竞赛内容紧扣当前教学内容与教学环节,注重理论联系实际,并体现基础教学知识与综合能力的结合,设计计算与制作测试的结合,电子技术基本内容与多专业内容的结合,传统器件与新型器件应用的结合;也特别注意在新技术、新器件、新仪器上的应用。对高校教育思想和教育观念的转变,对教育教学改革特别是电子技术课程教学改革起积极的推进作用。正因为竞赛逐渐成为教学改革实践的载体,从而越来越被高校所重视,得到广大师生的认可和积极参与。[1]从1994年举办首届竞赛以来竞赛规模和影响力逐届扩大,参赛高校和参赛人数逐年增加,竞赛质量持续提高,另外为配合全国电子竞赛,湖北省每隔一年举办一次湖北省大学生电子竞赛,形成了一个“偶数年全国电子竞赛、奇数年湖北省电子竞赛”的一个良性循环,更有力的促进了湖北省高校的电子技术课程教学改革。
1电子技术课程的特点
电子技术课程是电子技术方面入门性质的技术基础课,基础性强,其内容包括模拟和数字两个部分。该课程是电类专业重要的几门专业基础课之一,也是专业主干课程之一,在学生的知识结构中地位极其重要,其任务是使学生获得电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,为进一步深入学习电子技术以及在专业中的应用打下基础。课程具有很强的工程性和实践性,同时电子技术的日新月异的发展以及电子竞赛的影响为该课程教学注入新的内容,而后续专业课程的改革,也对电子技术课程的改革提出更高的要求。
2优化教学内容体系
大学生电子设计竞赛是一项大学生学科竞赛,反映学科的发展动向及新技术、新设备的采用,而电子技术课程的内容明显滞后于新技术的发展,因此课程改革的首要是从教学内容上进行整改。自从参加首届电子竞赛以来,本校特别注重及时的总结,包括召集指导教师、课程主讲教师、各教学单位主管教学领导、校竞赛专家组成员,共同探讨竞赛对本校目前教学内容改革的影响。根据我校电类专业定位于培养工程技术人才的要求,专门成立相应的电子技术课题组。在多年的教学实践中,课程组一方面注重基本理论、基本知识、基本技能,突出基本概念、基本原理、基本电路、基本方法的教学,打好基础,另一方面,课程的教学要适应技术的发展和进步,要适时而又适度的将电子技术发展的新的成果及电子竞赛的内容予以体现。在教学实践中,不断优化课程体系,适当的弱化了一些非核心内容,强化核心内容的教学,适量在教学内容中加入了一些新技术和新器件的内容。加强集成电路应用的教学,适当加强大规模集成电路的内容。在集成电路教学中,适当缩减了内部电路的分析,加强了集成电路外部特性及应用方面的内容,适当向学生介绍一些在工程实践和电子竞赛中大量使用的新器件,如仪表放大器、开关电容滤波器、模拟乘法器、串行ADC/DAC等。教学中注重课程内容与其它专业课程的联系与衔接,注重课程内容的工程应用背景,提高学生对课程内容的兴趣。[2]
3教学方法的改进与探索
探索和改进教学方法,采用启发式教学,调动学习自主学习的积极性,根据课程特点,合理恰当的运用包括多媒体技术和网络技术在内的多种现代教育手段辅助教学,同时,将CAD、EDA技术引入电子技术的教学,丰富教学内容和教学方法,弥补传统教学方法的不足,提高教学效果。结合课程教学,建立电子技术课程网站,利用网络技术辅助教学,将一些与课程相关的内容而又不能在课堂上讲授的内容挂在网站上,开拓学生的视野。根据课程工程性、实践性强的特点,注重理论与实践的结合,在保障学生掌握课程内容要求的前提下,结合课程的教学内容,利用现代教育手段,适时而适度的通过一些有效的方法和手段,让学生了解到自己所学知识如何应用到电子竞赛和工程实践中,如何解决实际问题,培养、激发和提高学生对电子技术课程以及电子技术的浓厚兴趣,让学生在兴趣的驱动下,主动学习,积极探索,加深对内容的理解,变被动学习为主动学习。在电子技术课程的学习中,一方面引导学生学习理论知识,另一方面引导学生思考解决问题的方法,尝试用所学知识解决一些简单的实际问题,授人以渔,同时教师为学生进一步深入学习提供指导。
4强化实践教学内容和方法的改革
电子竞赛的最终目的是培养大学生的实际动手能力和素质,这与我校培养应用型创新人才的计划如出一辙,因此实践教学方面的改革更是我校整个电子技术课程改革的“灵魂”。为避免学生眼高手低,只注重理论学习,而忽略实践环节。我校在电气与电子工程学院专门成立湖北省电子示范中心和大学生创新实习基地,同时修改培养计划,构建基于基础实验、开放实验、综合训练、学科竞赛四个层次的电子技术实践教学体系。修订课程教学大纲和实验教学大纲,增加了实验学时和内容,在验证性实验的基础上,大幅度增加设计性实验和综合性实验,在课程大纲指导下提供选做实验内容,由学生根据兴趣选择实验内容。改革实验考核办法,在要求完成的实验内容之外,另选一个实验作为实验考试内容,由操作、实验报告、考试三部分的成绩综合得到实验总评成绩,以此来督促学生,提高实验教学的质量。[3]借鉴电子竞赛的实施方法,通过一系列的实际训练,学生普遍较好的掌握了简单电子系统设计的基本方法,了解了元器件的基本知识,进一步熟练各种基本仪器的使用,而且动手能力和相应的计算机应用能力得到明显提高。由于方法得当,效果明显,学生在训练中非常认真,非常投入,有一半左右的学生整天在实验室工作,几乎达到了废寝忘食的程度,更重要的通过这一环节,学生真切的体会到电子技术的魅力,学生普遍对电子技术课程的兴趣大增,能够在课外主动的思考用所学知识解决身边一些问题的方法,能够主动去做一些感兴趣的简单设计,能够积极的参加各类相关科技竞赛,同时又通过电子竞赛和参赛同学的的积极反馈作用,更有效的提高了实验教学的质量,从而为我校培养应用型创新人才奠定坚实的基础。
5教师队伍的培养
师者,传道授业解惑也,教师在整个课程改革中起着举足轻重的作用,高水平的教师梯队是课程质量的保障。教师队伍的建设一直是学校的重要工作之一,多年来,严格的执行青年教师助课制度和导师制,让青年教师从最基本的环节开始,对他们予以培养和指导,建立起了一支人员稳定,结构合理,水平较高的教师队伍。通过组织青年教师观摩、参加各种教育教学研究实践甚至出国参加国际会议,以拓展学术视野。[4]在这个过程中,课程组负责人要带领他们参加相关的教改项目和教学研究课题,引导他们撰写教学研究论文和参加教材建设,指导和帮助青年教师不断提高教学水平和学术水平。同时以大学生电子设计竞赛为平台,鼓劝更多青年教师参与培训工作,使他们能更好更快地成长。通过岗位突践培养,加强对青年教师指导的力度,充分发挥老教师的“传帮带”作用,使广大青年教师在各自的岗位上尽快成才。
6结语
紧抓电子设计竞赛的契机,促进电子技术课程教学改革。大学生电子设计竞赛,从多方面有效地推动了各高校电子技术课程教学的改革,为学生提供施展才华的平台与空间,激发和调动学生学习和参与实践的积极性,充分的发挥学生在高校教育教学过程中的主体作用,有利于促进学生的创新精神和实践能力的培养。通过一系列的教学改革,学生是实际动手能力得到了培养,而且在电子设计竞赛中我校也取得了很大的成绩,这些都表明课程改革和探索是和有效的。通过电子技术课程的教学改革和探索,进一步激发了学生的学习兴趣,更好地引导了学生掌握电子技术的基础知识和和基本方法,提高了学生获取、分析和处理信息的能力;增强了理论教学效果,将理论教学与实际应用紧密联系起来,提高了学生学以致用的能力,为我校培养应用型创新人才打下了夯实的基础。
电子设计技术论文:汽车电子设计中仿真技术的价值
【摘要】
本文首先分析了仿真技术在汽车电子设计中的应用优势,并介绍了SABER软件对汽车电子设计做出的贡献,具体分析了汽车电子设计中仿真技术的应用,为汽车电子设计中仿真技术的应用提供资料参考。
【关键词】
汽车;电子设计;仿真技术;应用
仿真技术是一门利用系统模型对实际或设想的系统进行动态验证的技术,仿真技术综合控制论、系统论、相似原理和信息技术,以计算机和专用设备为工具,能够模拟汽车或飞机驾驶训练,在汽车工业中有着广泛的应用。现代的汽车制造业,对电子设备依赖程度越来越大,随着人们对汽车安全性能要求不断提高,仿真技术在汽车电子设计中得到了广泛应用。仿真技术在汽车电子设计中的应用,缩短了汽车电子系统的研发周期,提高了汽车电子系统设计的安全系数,并帮助工程师在电子系统应用于实践之前发现问题,大大的提高了汽车电子系统的研发效率,推进了汽车工业的发展。
1仿真技术概述
1.1仿真技术在汽车电子设计中的应用优势信息时代的来临,汽车中应用的电子设备越来越多。电子设备在汽车中的应用,不仅提高了汽车的安全系数,还优化了汽车的驾驶体验,推动了汽车行业的发展。但在汽车新产品研发时,却由于汽车电子系统研发成本过高,限制了汽车行业的发展。仿真技术的出现,为汽车电子系统设计提供了强大的工具。利用仿真技术,工程师可以利用计算机和仿真软件,来模拟汽车的运行状态,并在虚拟现实中对汽车电子系统的设计进行仿真验证。这一研发模式,极大的缩短了汽车电子系统的研发周期,并降低了汽车电子系统研发的资金投入量。我国作为发展中国家,近年来汽车工业的飞速发展正是基于仿真技术的应用实现的。随着计算机互联网技术的发展,仿真技术在汽车研发和制造领域的技术优势更是与日凸显,如何在汽车电子设计中应用好仿真技术,已经成为决定汽车制造企业研发能力的关键之一。
1.2SABER仿真软件与汽车电子设计SABER仿真软件是美国Analogy公司于1987年推出的模拟机混合信号仿真软件,该软件能够同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号和模数混合信号设备进行仿真,被广泛应用于电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、水利、光学和控制系统等研发和数据采样中。该系统在汽车电子设计中的应用,代表着我国汽车电子设计技术进入新的阶段。SABER软件能够分析从SOC到大型系统之间的设计,并模拟数字电路及混合电路,通过仿真内核的运算和模拟,给出与真实实验相似的实验数据,从而帮助设计人员检验设计方案。在现代汽车制造工业中,包括ABS防抱死系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统均能够运用SABER仿真软件进行仿真检验,帮助设计人员发现设计中存在的问题。该系统目前已经被很多西方汽车制造研发企业定位行业标准,推动了我国汽车制造业和世界汽车制造业的技术发展。
2汽车电子设计中仿真技术的运用
汽车电子设计中仿真技术的运用,主要分为建立数学模型、系统原理仿真和仿真模型的检验修改三个阶段。通过在汽车电子设计中应用仿真技术,有效的降低了汽车电子系统设计验证的资金投入,并提高了工程师的工作效率和质量。
2.1建立数学模型数学模型的建立,是运用仿真系统设计和检验汽车电子系统的及时步,也是最基础和最关键的一步。计算机仿真软件的根本运行原理就是将实际系统运行的规律转为数学方式,即微分和差分方程来表达。为了实现对汽车电子系统的发展检验,在建立数学模型时,需要将系统原理图中的所有部件及其运动状态转化为数学模型,转化完成的数学模型综合到一起,才能形成一组模拟仿真系统。因此,在建立数学模型中,零部件的数学建模质量将直接影响到仿真系统的真实性,并决定了仿真系统的运算结果是否与系统的实际运行相似。为了提高数学模型的建立效率,工程师在建立一系列数学模型时,会对相似的元件归类为同一种数学模型,这样虽然会拉大仿真软件与现实的差距,但却能够极大的缩短开发周期,实现开发成本的节约。
2.2系统原理的仿真汽车电子设计中应用仿真技术时,是采用计算机程序运算,来模拟汽车电子系统中各个子系统和零部件在工作中的电压、电流、功率等参数变化,通过对这些参数变化的波形分析,来找到实际试验与模拟仿真质检单额区别,从而发现涉及疏漏或问题,对电子系统的设计实施改进措施。在汽车电子系统设计中,仿真系统能够实现对双电压系统、供电系统、起动机和发电机系统以及双电压42V系统的仿真验证。汽车的双电压系统设计,将汽车的高电压设备和低电压设备区分开来,不仅是保障汽车安全性的关键,还是降低汽车能耗的重要技术。通过运用仿真技术,能够对双电压系统的运行效率和安全性进行验证,以确保汽车电子设计中双电压系统的安全性和性。14V电压系统主要用于各控制单元,该系统对波形有极高的要求。如果14V电压系统存在问题,将其应用于汽车时将会由于峰值电压和电流产生的脉动,对蓄电池造成干扰,发生蓄电池电位波动性变化,导致其他控制系统的控制信号失灵,给汽车的行车安全带来致命的威胁。运用仿真软件,能够检验14V系统对蓄电池干扰的影响度,确保其不会影响到控制系统的工作,避免由于电位波动导致控制系统失灵。起动机和发电机由于都具有相同的转矩特性,所以可以设计一种设备集合这两种机器的特点。如果设计成功,并投入大规模的生产中,则可以获得的利益是难以想象的。这种将两种设备集于一体的技术是科学家努力创新而创造出来的财富。这种系统可以让发动机在很快的时间内启动,并且发动机启动以后,切换到发电的模式,使汽车的重启动更加容易。双电压系统中的42v供电系统,如果在设计中电子元件选择错误,将会由于电压随转速变化的提高,导致电子元器件被烧毁,带来巨大的行车安全隐患。而采用模拟仿真技术,则能够测试电子元器件的所需承受的电压峰值,更加科学的进行选择,保障系统安全。
2.3仿真系统的检验和修改仿真系统只是运用计算机技术和数学原理对汽车电子设计的运行状态进行模拟实验,其与实际试验还是有很大差距的。因此,在运用SABER软件中,需要通过严谨的实验对比,确定仿真结果与现实存在的差距,并在此基础上对电子设计进行优化,以不断提高汽车电子系统设计的质量,促进汽车工业的发展。综上所述,在现如今的汽车研发与制造中,运用仿真技术对设计方案进行检验和修改,已经成为汽车研发的必须技术之一。近年来,我国汽车工业发展迅速,这离不开我国汽车电子设计中仿真技术应用的日渐成熟。相信随着仿真技术的发展,我国汽车研发和制造将会迎来新一轮的发展,为我国经济的发展做出更大的贡献。
电子设计技术论文:电工电子技术实验改革基于电子设计竞赛的探索
当前电子设计竞赛进行的如火如荼,作为专业基础课的电工电子技术,其教学和实验安排必然要紧跟时展的脉搏,借助于各种仿真手段,通过综合性的设计培训,达到提高基础知识、选拔人才的目的。
[关键词]电工电子 实验 设计竞赛 探索
当前科技发展日新月异,电工电子技术等基础课程的教学改革也必须跟上信息时代的脚步,在国家倡导技能院校的大背景下,高职院校拥有了前所未有的发展机遇,随着大学生电子设计竞赛在全国各个省市地区的深入发展,势必带动一大批的科技人才进入到科研创新的队伍中来,作为高等学校的一部分,高职院校既承担着大学教育的一部分功能,也天然地继承了作为职业院校的技能教育的基本要求。
一、结合电工电子技术实验进行培训
根据我们最近几年所进行的培训和赛前辅导的相关工作,针对高职院校的特点,探讨如何更好地提高电子技术实验在实际教学中的作用,以及如何推动电子设计竞赛在高职教学过程中的改革和创新。为保障竞赛取得佳绩,同时培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作精神,提高学生的动手能力,各高校都将在竞赛开展前进行相关的培训,并从中遴选出选手参加每两年举行一届的全国大赛。
培训的过程一般从大一新生就开始入手,以电子协会的名义召集有兴趣的同学加入,然后统一培训,培训的思路基本遵从教师辅导有基础的同学,而让有经验的同学去培训新生,这样既可以节省教师的时间,又可以锻炼高年级同学的组织能力和领导能力。本着“实践、服务、创新、提高、发展、学以致用、技术强身、技术为民”的宗旨来开展工作,在传统工作中具体实现形式上要有所创新。
针对电工电子技术课程的特点,指导教师分配了相应的管理任务,具体工作如下:
1.对新会员进行学习相关协会管理制度和各种用电安全,实行一对一的进行教育和学习,力争每个新会员都能够接纳和理解此次教育目的,以便今后更好的开展各项工作。
2.对新进会员开展培训,主要课程有:电子元器件的认识、电子基本电路的认识、简易电路的制作,并开展电子设计、维修方面的学术讲座,电子设计实验:数字温度计、数字钟、秒表、稳压电源、简易液压控制装置、功率放大器、可调基准等电路的制作,单片机的简单程序的设计等。同时开放实验室让同学们能动手进行更多实际的操作。
3.为了让学生在不断发展过程中获得经验,同时也使他们懂得更多做人的道理,传承一种“团结奋进,甘于奉献”的精神,每个月在学校学院进行一次大型的家电义务维修活动,以此来带动学生的学习热情和扩大影响力。
二、开发工具软件的培训
针对以上的项目,进行相应的课程培训,并收集相关的资料。下面简单介绍一下所需的开发工具软件,当前竞赛一般都用到下面三个工具软件:Protel 2004、Keil μVision、Proteus以及EWB软件,下面具体的一一说明。
1.Protel 2004。电工电子技术的教学目的就是要求学生掌握各类元器件的类型,电路图的读图和绘制以及电路的工作原理,并掌握分析电路的方法。然而在教学过程中,电路元件的特性、工作曲线等十分抽象,课堂教学的直观性差,学习这些内容比较吃力。可以应用电路仿真技术来解决这个问题,Protel 2004就是其中之一。
2.Keil μVision。Keil μVision是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。其功能强大,生成的代码紧凑,是目前世界上使用最广的51系列兼容单片机开发工具Keil μVision可以编译汇编语言和C语言,但单片机软件是一般采用C语言编写,C51语言是ANSI C的扩展集,其语法结构、关键字等与ANSI C绝大部分是相同的。
3.Proteus设计仿真。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合; 支持主流单片机系统的仿真;提供软件调试功能。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是,它不仅能仿真单片机CPU的工作情况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。可从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。
4.EWB。EWB是一款仿真功能十分强大的电子电路仿真分析设计软件,几乎可以完整地仿真出真实电路的效果。EWB具有完整的混合模拟与数字模拟功能,可任意在系统中集成数字及模拟元器件。EWB能自动进行信号转换,在输出信号的观察上,具备即时显示的功能。该软件带有丰富的元器件库,可提供多种电路分析方法。还有虚拟的仪表设备,比如函数信号发生器、万用表、示波器以及逻辑分析仪等,可具体的模拟实际的测量情况。利用EWB提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,仿真电路的实际运行情况,熟悉常用电子仪器的测量方法。
三、综合项目设计培训
电子综合设计是电工电子技术实践教学中的重要环节。将“电工技术” “模拟电子技术” “数字电子技术” “电子线路EDA及仿真”等课程融会贯通,整合成一门综合性的实验课程,在前述理论课后单独设课。在设计内容、测试方法及数据处理方面均有一定的深度和广度,在现代电子仪器仪表及设备的使用、实验基本技能方面,使学生得到了很好的锻炼。根据电子设计竞赛所要求的能力,安排相应难度的综合性的设计项目,可以巩固所学的理论知识,并且可以在平时针对竞赛的能力进行分散的锻炼。
电子综合设计的教学目的是培养学生初步具有电子技术的工程技术能力,尽力改变以验证理论性质的纯理论实验,合理使用常用的电子仪器进行电路的设计和测试,巩固和加深所学理论,并通过电子综合设计培养学生的综合能力和创造性,提高实验技能,培养学生严谨的科学态度和作风。电子综合设计以设计为主线,采用仿真与实做调试结合、课内与课外结合、硬件与软件结合的教学模式和手段,而系统地培养学生的获知能力、综合设计与研究创新能力。
总之,高职院校由于时间限制,无法开展大规模的系统的集训,只好从开学就着手进行学生的动手能力的培训。经过对电子综合设计教学实践,注意在教学内容上采用适当教学方法,引入EDA仿真技术和现场调试等多种设计手段,完善了设计考核方法,使学生加深了对课程理论内容的理解和消化,培养学生了的综合分析能力和应用能力及创新能力。实践表明这是一种提高电工电子技术课程教学质量和提高学生综合素质的有效方式。
电子设计技术论文:关于微电子设计自动化技术的研究
摘要:在电气化的当今,基于电子科技的发展,微电子设计技术已逐渐的运用于自动化领域,而且在实际的生产和生活中占据着重要的地位。本文主要论述微电子系统的优越性,以及其各个功能模块的生成。
关键词:微电子设计自动化技术应用研究
1、引言
随着科学技术的不断发展,电子技术已经逐渐的渗入人们的实际生产和生活之中。尤其是基于微电子的自动化技术,其很大程度上改变了我们的生产和生活方式。而且,基于现代人的生活观念的转变,对于电子技术有着更高的要求。微电子自动化的实现,需要合理的生成各个功能模块,尤其是在电子电路的功能模块上,其需要进行有效的功能模块的构建。
2、电子设计自动化的特性
基于计算机技术的发展,微电子设计系统逐渐的采用程序编程的方式进行电子的性能设计。因此,当今的电子技术正朝着高性能、环保、自动化等方向发展。尤其是基于自动化技术的微电子的系统设计,更加加快了电子设计的革新。
(1)基于计算机软件技术,进行电子系统的板块设计。通过有效的程序编程,进而设计出电子系统的各功能板块。这样可以很好的避免传统手工作图设计带来的弊端。同时,基于计算机的软件开发功能,极大地优化了电子系统的革新。
(2)拥有开放式的集成芯片。电子系统的设计可以实现程序的良好转换,并且开放式的集成电路,其电路的功能板块集中于电路板之中,而且具有消耗低、性能高、便于安装的特点。同时,这也是电子产品环保型发展的关键。
(3)具有便捷的升级软件。现代的电子系统设计都是基于计算机软件,进行有效的开发。进而,现代的电子系统具有良好的升级平台,而且依托良好的计算机程序编程,可以做到在线或即时升级。这一特性便于电子系统的性能升级以及修补系统的漏洞。
(4)具有良好的系统仿真功能。这一特性可以很好的解决系统中的电子数值问题,同时可以对系统起到试验或定量分析的目的,进而进一步的开放化系统。
微电子设计自动化的过程,需要基于数学、物理等多学科的技术。尤其是计算机的程序编程,极大地丰富了微电子的系统设计,同时使得微电子系统很好的集成于芯片之中。
3、微电子设计自动化系统的功能板块生成
微电子设计自动化很大程度上是基于计算机编程技术,尤其是系统的仿真、升级、集成等功能,为系统的功能板块生成提供了良好的平台。因此,现在的微电子功能通过电子芯片就可以很好的实现。
(1)系统的子板块设计。这一板块的设计主要是对于子版块的输入功能设计,这样可以便于体统开发者对于系统的程序语言进行合理的定义。同时基于子系统的输入功能,便于系统程序的编程的优化处理。子系统的输入板块可以起到程序语言的检查或修正的作用,而且在进行系统程序编程的过程中,还需要基于输入子板块,进行合理的程序语言的数据转化,从而便于系统的内容统一化。对于输入的数据,输入板块可以实现很好的数据储存,进而便于系统的调用。
(2)数据板块的生成。系统的程序编程是一项复杂的工程,其编程的数据比较的庞大。尤其是对于系统的功能编程,会产生大量的结果和调用数据。这样就需要对数据建立一个数据板块,这样便于系统的调用,以及系统的在线升级。同时数据板块可以扩容系统的功能,尤其是自动化的程序革新。
(3)系统的仿真板块。这一板块的生成主要是针对系统的数据进行自动化的试验和数据分析。这样就可以比较真实反应出系统的演变情况及运行发展的全过程。同时,基于“人造”电子环境,对系统的模型进行功能测试,可以对系统进行优化处理,这也是系统现代化的主要特性之一。
(4)功能诊断板块。基于程序系统的微电子技术,其在进行编程的过程中,需要对系统进行自动化的验证和检测。也即是说,这一板块的设计,可以对各个子版块的系统进行故障的排查和诊断。这样,可以保障各个子版块做到无缝连接,避免其系统在运行的过程中,出现系统的规划不合理的问题。
(5)电路板块的有效规划。基于微电子系统的开放式的特性,其在功能的实现过程中,各个板块要实现无缝连接,电路板块的规划非常的重要。而且合理的板块规划可以实现芯片的低消耗、高性能的目的。
4、微电子设计自动化的应用
基于微电子设计自动化的优越性,其已经逐渐的渗入到我们的实际生产和生活之中,尤其是仿真技术的生成,极大地优化了高校的教学改革,以及开放的集成技术,便于各种应用程序的开发。
(1)基于微电子自动化技术的仿真特性,其广泛的应用于高校的教学领域之中。尤其是对于电气工程类的实践性教学,其具有良好的优越性。基于该项技术可以对于专业术语和操作,进行形象的展示和描述,这样便于抽象性问题的解答和知识的传授。同时,基于其仿真性能可以优化电子实现的开展,让学生可以自主的实践性学习,进而拓展了学生的学习空间。
(2)加速了电气设备的革新。基于微电子自动化技术的开放式程序软件,其在后期的改革过程中,为电气设备预备了足够升级的空间。尤其是功能系统的扩容性,极大地优化了电气设备的升级模式。同时,由于微电子技术的集成特性,使得现代的电气设备逐渐的朝着小型化、高性能的方向发展。
(3)应用于各种应用软件的开发,尤其是开放式的电路模式,更加实现了电气设备的通用化的进程。一些关键的电气设备制造,已经很好的实现了ASIC的编程。同时,基于这种编程模式,便于专一化的电路集成,进而使得电气设备的规格逐渐的统一化,这样可以极大的方便电气设备的使用,同时降低了电器的生产成本。
5、结语
在电子信息科技时代,基于计算机技术的不断发展,微电子设计自动化逐渐的通过程序化的模式实现其系统化。同时,基于其优越的特性,其已广泛的渗入到实际的生活和生产之中,尤其是应用于高校的教学和应用软件的开发之中。
电子设计技术论文:电子设计自动化技术的教学研究与实践
摘 要: 本文讨论了在EDA技术的教学中采用项目式教学法,使学生在参与项目的过程中学习知识。学生在教师的指导下实施并完成一个比较完整的特殊项目工作获取知识,而项目的选择需要根据学生的特点和相关的理论知识特别设置。与此同时,教师在学生参与项目的过程中穿插讲解知识,让学生更容易理解和掌握教学内容。在项目开发的教学过程中,让学生分成不同的研究小组,增强了学生的工程意识和团队意识。
关键词: 项目教学法 EDA技术 教学改革
1.引言
在传统的教学模式下,教学内容是理论教学和实践教学相结合独立开课,而且学生是在学习理论知识的基础之后再到实验室去做相关的实验。而对于电子设计自动化技术,即EDA技术,这门课程的教学来说,这种传统的教学模式存在着一定的弊端,因为很多学生及时次接触这门课程,所以在理论教学的过程中存在很多难以理解的抽象内容,而在做实验的过程中又无法将学习的理论知识运用到实践中去,理论与实践相脱节,这大大降低了学生学习的主动性和兴趣,导致了教学难度成倍增加,所以教学的改革需要加快进行。在传统的教学方式下,其教学目标不明确,传统教学注重理论知识而忽视实践能力。而社会要求高校毕业的学生动手能力提高,动手能力成了高校毕业生的一个重要能力,所以我们要着重培养学生的实践能力。因此,在进行EDA技术教学时,我们需要采用新的教学模式,而项目教学法是在学生参与项目的过程中学习知识,同时理论知识在实践的过程中获取,所以采用新的教学模式,即采用项目教学的方式引导学生成为迫切的要求。
2.研究现状分析
国外的高等职业教育形式多样,各有千秋。德国经济的腾飞与其高等职业教育密切相关,经过多次教学改革,德国目前采用“双元制”的校企合作方式取得了很大成功。法国注重产、学、研的结合,以“大学校”的模式培养人才,强调理论加实践,坚持培养人才的多面性和多学科性。澳大利亚“阶梯教育”模式与证书、学位及工作方向对应。澳大利亚实行“阶梯教育”模式,这种模式将教育水平与所取得的证书、学位及工作方向对应起来。[1]
我国的高等教育从1979年至2009年间教育有关法律、法规及文件的变化可以看出,在改革开放的初级阶段,高等教育发展战略主要还处于探索和调整阶段。从1998年以后,随着高等教育本身实力的不断增强,也随着中国特色的社会主义市场经济体制的初步形成和走向完善,中国高等教育发展战略也逐步自成体系、重点明确,走向有详细规划、有落实措施的新阶段。[2]
随着社会对高等教育要求的不断提高,尤其是北部弯开发区建设的深入,社会需要直接从事生产、建设、管理、服务及时线工作的应用型高等专门人才,高等院校越来越多采用项目教学法培养学生的实践能力及团队合作能力。对人才的需求不断提高,这就要求院校在培养EDA技术人才时结合产品的市场效率和技术要求,加大教学改革的力度,研究实践具有实效的教学方法,培养具有工程意识和创新能力的EDA技术人才[3]。
3.教学形式与内容
如何让学生们对学习的兴趣进一步提高?如何让大部分学生能通过自己的思考完成任务?这些是教学急需解决的问题。理论教学中培养了学生的一种思考方式,但不能最终提高学生的动手能力。在项目教学法中,EDA课程设计和开放的实验给学生提供了进实验室的平台,在EDA课程中采用项目教学能很好地锻炼学生的学习能力、实践能力及创新能力。我们所讨论的项目教学法是以教师为主导、学生为主体、实践为导向的教学方法。在教学活动中,项目教学法最重要的特点是改变了传统教学方法中教师为主体的局面,使学生从被动学习改变为主动探究性学习。在项目教学法的教学过程中,有以下几个重点需要特别注意。
3.1选择合适的教学项目
教学项目的选择主要是从教师层面来讲的,选择好一个好的项目对教学的顺利开展至关重要。采用项目式教学的前期工作是选择合适的工程项目,这些项目应该是从工程实际出发选择符合学生知识水平的典型性的项目,项目的选择应遵循以下几个原则:
3.1.1项目的工程实用性:我们应尽量将真实的工程项目作为教学所用的项目,首先,真实的工程项目可以培养学生的工程意识,学生在参与项目的真实工作和学习环境中更能提高自身的能力;其次,学生对真实的工程项目更感兴趣,学习的热情更高,学习的主动性和积极性也更高;再次,真实的项目不应该只是采用仿真的方法模拟,好能用实物的形式实现,让项目的真实成果给予学生更多的成就感,较大限度地激发学生的学习兴趣;,真实的项目能提高学生动手能力,尤其是调试电子电路的能力,还能促进学生从实践的角度对理论知识进行进一步的综合与理解。
3.1.2项目难易程度需要适合学生的层次:项目教学的进程中,所选择的项目太难可能导致学生无法完成预期目标,从而打击学生的信心,知识的传授也无从说起。另外,太容易的项目则会让学生感觉没有挑战性,即使完成了项目也会缺乏成就感,无法调动学生的积极性,违背了项目教学的初衷。所以,在EDA技术这门课程的教学过程中,项目的难易选择需要教师不断摸索,寻找出难易适中的教学项目。
3.2以学生为主体
以学生为主体是项目教学法的一个重要标志,包括以下几个内容:首先,各个学生小组是完成项目的主体,学生的分组以学生自愿为原则,以体现学生的主动性。另外,不合理的分组可能会使小组内部合作不顺畅,出现小组之间竞争不合理的现象,从而降低学生的学习主动性,所以,分组在学生自愿的基础上,还需要老师根据班级内不同学生的学习情况(包括学生的知识结构、动手能力甚至性格特点等)对分组进行一定程度的干预,从而达到成绩好的学生带动成绩较差的学生的目的,以保障教学效果。其次,小组成员中以投票的方式自由选择并确定小组队长,由队长来分配各个成员的工作任务,对于不同的项目,小组队长可以轮流当选,以培养学生的工程组织与合作能力。再次,在参与项目的过程中,小组中各个成员按不同的任务或搜集、选择信息资料,或搭建电路,或编写程序,由学员共同研究解决问题。,任务完成后,每个小组成员都必须汇报工作,汇报内容包括在完成项目的过程中所遇到的问题及解决问题的方法,以督促学生共同合作。
3.3教师适时引导
在项目教学的过程中,虽然是以学生为主体,但教师的地位仍然很重要。教师在教学过程中适时引导与点评是教学顺利开展的必备条件。首先,在项目式教学开始时,教师要对项目有一个整体介绍,还要给予学生必要的引导,并由此上升到理论的知识传授上,使学生在做项目时少走弯路。其次,在项目进行的过程中,学生遇到的难题,应该给予针对性的、启发引导式的指导,引导学生自己总结问题,理论联系实际,避免学生出现“卡壳”的现象而无法跟上项目的进度。只有这样,学生才能在参与项目的过程中提高技能,理解并掌握知识,以避免学生在做项目时盲目处理,手足无措。说到底,在项目式教学的过程中,教师要从知识的灌输者变成组织与引导者。
3.4评价机制
在项目教学法中,对学生的评价机制非常重要,这将极大地影响教学的质量。因为好的评价机制让学生更加勤奋,而差的评价机制则可能扼杀学生的创造性和积极性。所以,在学生的评价机制中,及时,各个项目小组成员要加强合作,学生的相互合作参与能力也作为成绩的一个重点,以提高学习成绩较好的学生对学习较差的学生进行一定程度的帮、传、带的积极性,同时也可以尽量避免出现小组中个别学生偷懒不参与完成项目的情况。第二,在项目完成时,鼓励各个小组之间相互交流,并尽量利用每一次课堂的机会,让每个小组都进行相应的汇报。第三,教师再进行适当的点评和评分,这样做不但可以提高学生的综合能力,还能提高学生对项目中所蕴涵知识点的掌握程度。第四,根据具体情况,将每次课堂的评分为学期成绩的重要组成部分,加大平时课堂评分在评价机制中的比重,让学生更认真地对待平时课堂知识的积累,同时也能较大限度地提高学生的学习积极性,培养学生的能力,增强教学效果。
4.结论与展望
项目教学法在DEA技术教学中的实践表明,学生在参与完成具体项目的过程中学习热情更高,学生的动手能力和团队合作能力得到了大幅度提高。在教学的过程中,不仅使学生在实践中巩固了理论知识,让学生掌握教学中的各个重要知识点,而且让学生学会了在探索中发现问题并解决问题,提高了学生综合能力。
项目教学法的研究与实践是教学改革的一个重要方向,它激发了学生的学习兴趣,培养了学生的综合素质。在今后的研究中,我们可以在项目的选择与讨论及对学生的评价机制上进一步进行完善,以较大限度地调动学生的学习主动性,增强教学效果。