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1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
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1.2实验系统的设计方案
该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分,即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计,采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。
1.3实验系统的电路设计
根据电路功能,将其划分为两部分,即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1,下面是各个模块的介绍:(1)7段数码管模块,用于实现各种数字显示,例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。(2)红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。(3)LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。(4)点阵模块,用来显示点阵输出。(5)时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。(6)状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成,用于序列信号发生器、告警器等的设计。(7)蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答;第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率,在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。(8)键盘电路模块,该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。(9)DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。(10)液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。
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2.1智能电网总体结构设计缺乏严谨性
智能电网设计缺乏一个较为科学合理的设计方案来对电网建设进行规划调整,在进行智能电网设计时没有进行全面、系统的电力分析,导致了部分智能电力电网的设计不严谨,实用性上存在不足,从而对电力负载的运行转供有了误差影响,降低了智能电网运行的稳定性。
2.2智能电网分布不均衡
在中国的中部、西部地区,智能电网的分布较不平衡,妨碍了整体电力电网事业的发智能配电网建设中配电自动化技术的研究与应用探讨文/邓雄在智能配电网的建设中,配电自动化技术起着重要的作用,是控制整个智能配电网稳定运行的技术基础。因此,加强对配电自动化技术的研究力度能有效加强中国智能电网的建设发展。结合我国电力信息技术系统的发展形势,从创新性的角度对智能配电网建设中配电的自动化技术进行了探讨和研究。摘要展进步。智能电网的分散建设造成了光纤覆盖率不均衡等情况。
2.3自动化配电技术发展不完善
从技术角度出发来看,中国的配电自动化技术发展落后于世界领先水平,尤其是自动配电装置的研发尚不具备自主独立的技术基础,造成了在智能电网的建设中不能对电力大小的调配进行及时准确的控制,造成了智能电网运行共组的不稳定性。
3对于中国智能配电网建设中自动配电技术发展建议
目前中国的智能配电网建设具有较大的发展潜力,需要相关电力技术人员加强对配电自动化技术的研究力度,在政策的鼓励以及相关设备得到及时财政支持的同时,加速推进在智能电网建设中的配电自动化技术发展。通过研究分析,笔者对加强在智能电网建设过程中的自动化配电技术的应用提出了几点建议。
3.1建立电力信息技术信息系统的统一管理
首先要建立起电力信息技术信息系统的统一管理,以便于各个分部之间能够更好更快的进行交流。提升配电自动化中的自动化策略中电力信息技术的比重,提升配电自动化中电力信息技术的比重,更好更有效的发展电力系统和配电自动化中的自动化策略。更好更有效的发展电力系统和配电自动化中的自动化策略。实现了统一管理,各部门的行为判断会得到高度的统一,从而实现在智能电网的运行中能够起到集中管理。及时对电网的运行做出科学化指示,统筹主计算机端的计算数据对电网运行进行控制。
3.2分配好电力系统各部门间的信息自动化领域
让部门和企业之间的信息共享问题成功解决,提高电力信息技术信息系统的统一管理能有效地提高配电自动化中的自动化策略的稳定性,并将电网的运行环境进行合理科学的调控,从而确保配电自动化中的自动化策略的安全可靠性。同时,实现电力信息技术信息系统的统一管理也让数据的传递速度有所提升,信息失真的问题也会有所减少和降低,继而进一步的让配电自动化中的自动化策略的安全度在整体上面得以提升,让电路系统的优质运行得到保证。此外,电力信息技术信息系统的统一管理也使得浪费成本的问题得到了很大的改善。
3.3充分运用互联网技术
运用互联网技术使得智能电力系统趋以完善,真正实现低投资,高收益。对互联网进行有效利用的使用和构建,对电力系统以及相关网络的安全性有保证,并使得安全性有所加强,以此会让配电自动化中的自动化策略中电力信息技术的应用收效更加显著。同时必须要让网络的漏洞可以得到组织,否则有可能会受到严重的损失。此外,以互联网为前提,能够让每个片区以及部门的管理者,都可以对整个电网和整条线路实时了解,因此集成网络技术系统的应用,还能够通过互联网技术的纳入使得整个电网信息的集中度得到有效提升。
4智能电网中的自动化配电技术应用实例分析
现以贵州省贵阳市某智能电网建设中心为例,贵州省的智能电网行业发展落后于国内平均水平,技术层面上存在着一些缺陷,不能满足贵州人民对于智能电网的需求,因此需要加强自动化配电技术在智能电网建设中的应用,分析其在智能电网建设过程中对配电自动化技术的应用。贵州省目前该电力企业首先明确了配电自动化在智能电网的运行中具有十分重要的作用,并引进了一批较为先进的自动配电装置,以及与之配套的安全保护装置。其中安全自动装置是在智能电力系统发生故障和不正常运行的情况时,用于快速切除故障,消除不正常状况的重要自动化技术和设备,以保证智能电网运行的安全性的一种装置。贵州省该电力企业成立了专门的自动化配电技术控制中心研究小组,致力于研究继电系统能以最短时限将故障或异常从系统中切除的可能性,实现配电自动化中的自动化策略的高度安全和可靠性。因此该电力公司的智能电网一直处于稳定状态,其引进的安全保护装置能及时对智能电网进行故障监控。同时该企业引进的自动化配电装置能对输出电压进行敏锐感知,智能调整电压值,从而确保电能不会被过多损耗。
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2.两者阅读习惯有很大的差异
传统书籍的记载由于受到纸质的限制,记录方式比较抽象,人们阅读起来需要对书籍中的文字和词语等进行深层次的理解、组织和思考,很难获得阅读的愉悦感。而电子书籍则能够直观的表达思想内容,并通过影像、声音、图片等给人们的视觉和听觉造成直接的刺激,变抽象为具体,变复杂为简单,从而更有助于读者进行理解和接受。在科学技术发展的推动下,社会呈现信息化的趋势,在这种背景下,人们开始追求文化速食、新奇时尚以及感官上的愉悦,电子书籍正好满足了人们的这一需求,因此逐渐开始取代传统书籍。而阅读模式与阅读思维是相辅相成的,阅读模式发生转变必将会对人们的阅读思维产生影响,在信息化时代下,人们将会逐渐改变文字类逻辑表达的思维方式,而开始以来电子书籍提供的图像、视听类信息,从而转变阅读思维模式。
二、动漫电子书籍情感化设计的措施分析
1.本能水平的情感吸引
本能情感是指瞬时的情感效果,也就是说当人们在第一眼看到事物的时候心里所产生的情感。在人的行为趋向中,本能情感具有较强的支配能力。人们首先对事物进行观察,如果本能情感是喜欢,就会产生好感,并对其表现出巨大的兴趣和热情,进而产生主动与之发生进一步交流和互动的欲望,然而如果本能情感是讨厌,那么就会产生消极的心理,缺乏与其发生深层次的交流和互动的趋向和意图。动漫电子书籍设计中,情感设计是一个基础环节,在设计中,要以读者为出发点,根据他们的喜恶,在书籍的整体外观设计上寻找突破点,从而能够激发读者的阅读兴趣,使他们产生本能喜爱,进而产生强烈的情感吸引。动漫电子书籍的外观形态是它的第一传递信息,它往往是读者本能情感的决定性因素。一般来说,动漫电子书籍的阅读对象都是年龄较小的儿童,他们热爱大自然以及小动物和花鸟虫鱼等,同时也喜欢童话世界。那么在设计中我们就可以运用仿形法模仿、加工并创造孩子们喜爱的形象,更容易获得读者的喜爱。例如在动漫作品《小鲤鱼历险记》电子书籍的设计中,可以将外形设计成儿童喜欢的小鲤鱼的形象,并将电子书籍的功能按钮设计成小水母美美、海马阿酷等与小鲤鱼一起历险的朋友们的形象,这样就容易使读者觉得更加有趣,情感上也更加亲切,从而激发主动、积极的阅读兴趣。
2.行为水平的情感化设计
行为情感主要是指在使用过程中,产品的功能设计给人带来的情感体验。也就是人们的使用产品的过程中所产生的切身感受,在产品的设计中要求产品不仅要具有易用性,同时也要具有趣味性,只有这样的设计才能使人在使用中产生愉悦的情感体验。动漫电子书籍中的行为水平的情感设计也是一个非常重要的设计环节,同时也是设计中的一个中心环节,它能够将书籍的阅读功能、趣味功能以及娱乐功能完美的结合在一起,不仅具有承上的作用,同时还具有启下的作用,因此非常关键。在以行为水平的情感为基础的设计中,要求动漫电子书籍一方面要读者提供全方位的多功能阅读服务,发挥电子书籍的功能优势,另一方面还要根据读者的年龄特点和情感特点,在书籍设计中灵活的运用游戏等方式,加强书籍阅读与读者之间的互动性,从而使读者获得完美的阅读情感体验。从色彩设计上来说,首先色彩要有利于保护读者的视力健康,并且色彩搭配要以恰当、和谐、适度为原则,要符合人的色彩审美标准。除此之外,还要对文字与图像等之间的呈现关系进行巧妙的处理和融合。另外,在设计中还要注意为读者提供方便、快捷、舒适的全方位视听服务,充分利用数字多媒体功能,运用情感化的设计语言,将书籍动态设计与静态设计有机结合起来,加强动漫意境的情感表达,使读者产生身临其境之感。最后电子书籍还可以开设一个自我创作的版面,在这个版面中,读者可以自主的根据自己的喜好来对图画进行描绘,然后将作品保存起来,可用作举办个人画展等,从而使读者更好的享受现代科技给他们带来的独特情感体验和全新阅读感受。
3.反思水平的情感记忆
数字化时代,对电子书籍设计者提出了更高的要求,要与时俱进,丰富自身的艺术修养,才能使电子书籍设计更好地发挥自身的优势,创造出新时代的特征。由产品本身引发的用户情感共鸣以及感动等,就是我们所说的反思情感。反思情感是产品本身对用户的一种感动,往往决定了一个人对产品的总体印象和评价。例如,迪士尼卡通形象作为动漫中永恒不变的经典,它受到了一代又一代人的喜爱,这主要是因为它满足了儿童对美好事物的幻想,能够带给他们深刻的情感共鸣和情感记忆。动漫电子书籍在情感设计中也要充分运用这一设计思想,要力图带给读者一份感动和永恒不变的情感记忆,给读者留下美好的、深刻的印象。这就要求动漫电子书籍在设计中,在本能情感吸引和行为情感体验的基础之上,还要对读者的内心最深处的情感需求进行探索和研究,将书籍作者想要表达的情感与书籍情感设计完美的融合在一起,并以读者最容易理解和接受的方式表达出来,从而实现书籍与读者之间的更深层次的情感互动和交流,为读者创造他们喜欢的阅读情境,在游戏中体会现代阅读的快乐,最终达到情感设计的目的。
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二、电气工程自动化系统中节能技术的体现
选择合理的变压器变压器的损耗会造成电能的浪费,但是,其使用范围有很广,因此,要注重对变压器的类型的选择。首先要注重变压器自身的能耗,其次,要注重节能性,减少有功功率的耗损。降低传输进行中电能的损失电能在传输的进行中,能量损耗无法避免。但是,根本的方式是减小电阻。首先,要重视导线的布局,防止出现弯路,缩短导向的长度;其次,导线材料要进行电阻率较小;再次,在统一的条件下,选择横截面积较大的导线;最后,靠近负载中心,减少实际供电的距离。选择有源滤波器在实际操作过程中,要借助对谐波的去除,降低误操作的频率,其根本途径就是使用滤波器。
三、节能设计在电气自动化中的具体应用
1.不断提升电气系统的运行效率在进行电气设备选择的时候,要注重其节能的特性,目的是为后期的节能功能奠定基础。同时,还可以对无功功率进行补偿,对运行负荷进行有效均衡,减少电能输送过程中的损失,这些做法的目的都是为了提升节能的效果,也可以在设计中,对负荷值进行合理调整,运用科学的设计参数。这样做的目的是确保系统安装和运行进行中,电源的高效、综合地运用,增强设备运行效率,降低能耗。
2.对配电系统的设计进行不断优化电力系统的功能就是为系统安装提供必须的动力。因此,在具体的配电设计中,最基本的就是充分考虑适用性,保障对电气设备的有效控制,与此同时,要达到用电设备对供电设备的综合要求,对各种不良因素进行有效控制。在配电工程中,在达到设备有效运行的基本要求外,还要保障整个电力系统的全面、可靠、稳定的运行,促进系统的灵活性,保障操作的便捷性。另外,要全面考虑系统运行的安全性。要重视导线的绝缘性能,在进行布线的过程中,要保障合理的绝缘距离,以提升导线的稳定性,提升配电和用电的安全性。另外,要做好接地,安排和设置防雷设施。
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1. 前言
EDA(Electronics Design Automation,电子设计自动化)技术是现代电子学的标志,是微电子设计领域的一场革命,而基于EDA技术的芯片设计正成为电子系统的主流。随着微电子技术的迅猛发展,电子设计技术跨过了三个阶段。①20世纪五十年代:小规模集成电路(SSI)和中规模集成电路(MSI)用来设计硬件系统;②七十年代:以微处理器为核心的软件编程设计;③八十年代末至今:硬件系统集成设计,即系统芯片(SOC)和专用集成电路(ASIC)设计,是21世纪微电子技术发展的重点。
本文主要阐述了采用先进的EDA工具MAX+plusⅡ对10MHz自动频率计进行设计的过程。论文参考。在此设计中我们采用现在国际流行的VHDL硬件描述语言对CPLD进行编程,并通过MAX+plusⅡ平台对设计进行仿真验证,最终完成设计的要求,用单片CPLD实现10MHz频率计的功能。
2. 单片自动频率计的设计
数字化、智能化、自动化和小型化是现代测量仪器的发展方向。论文参考。具有50多年发展历史的频率计是实验室中常用的仪器之一,它已成为一种典型的数字化、智能化、自动化的测量仪器,并越来越趋于小型化。单片自动频率计以单片可编程器件为载体,利用VHDL语言,实现10MHz以内频率的自动测量。该频率计用可编程器件一片,10MHz晶体振荡器一块和4位七段LED显示器。
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EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础,具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计,EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上,进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是,传统的教学模式是将两门课程分开,先上数字电路,后上EDA技术,分两学期授课。这样的教学模式存在弊端,减弱了课程之间的联系,降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革,以实训的方式采用项目教学法,使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统,从数字系统的单元电路,如译码器、计数器等入手,加深对数字电路基础理论的认识,逐渐完成数字系统设计。
1. EDA技术及其在教学中的应用
1.1 EDA技术
EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式,是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。
图1 EDA设计流程图
1.2 EDA技术在教学中的应用
在教学过程中,EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力,以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台,使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证,保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易,让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来,将精力集中在电路的设计上。同时,采用EDA技术实现数字电路设计,不但提高了系统的稳定性,也增强了系统的灵活性,方便学生对电路进行修改、升级,让实验不在单调的局限于几个固定的内容,使教学更上一个台阶,学生的开发创新能力进一步得到提高。
2.课程教学改革实施
2.1课程改革思路
课程改革本着体现巩固数字电路基础,掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法,以设计应用为基本要求,开发基于工作过程的项目化课程,以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容,即:可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统,其中,可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体,硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段,软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法,以实训的方式展开,让学生在“学中做,做中学”。
2.2课程改革措施
以电子线路设计为基点,从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中,自然地给出完整的VHDL描述,同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式,将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚,使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容,并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程,将语言与EDA工程技术有机结合,以实现良好的教学效果,同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。
能力
目标
学习情境
项目载体
课时
QuartusⅡ开发工具使用能力
QuartusⅡ开发环境、实验系统
二选一音频发生器设计
6
VHDL语言编程能力
VHDL语言基本结构
计数器电路设计
6
VHDL语言并行语句
8位加法器设计
8
VHDL语言顺序语句
7段数码显示译码器设计
8
VHDL语言综合运用
数控分频器的设计
8
层次化调用方法
4位加减法器的设计
4
综合开发调试能力
8位16进制频率计设计;
十字路通灯设计;
数字钟设计;
波形信号发生器设计,等。
(任选一题)
20
总计
篇8
主办单位:中国计算机学会
出版周期:月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1003-9775
国内刊号:11-2925/TP
邮发代号:82-456
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1989
期刊收录:
SA 科学文摘(英)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊荣誉:
第三届(2005)国家期刊提名奖期刊
联系方式
期刊简介
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2006年教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》指出:“高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命。”人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性,实验、实训、实习是三个关键环节。电子类基础实验要向综合性、设计性、研究性方向发展,提高学生分析问题、处理问题的能力,加强培养学生的创新能力和实际操作能力。高职电类专业的《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》是学生从理论走向实践,以及到创新培养的必由之路,如何搞好三门课程的实验教学,对于培养学生动手能力、创新能力等起着理论教学无法替代的作用。
一、改革前实验教学状况
近年来,高校不断扩招,在校人数不断增加,受师资力量、实验仪器设备、场地及资金等限制,实验教学中存在以下问题:
1.实验从属于理论课设置,学生存在重理论,轻实验的现象,对后续课程特别是实训环节的学习不利。
2.实验项目中,多为验证性和演示性实验创新能力,而设计性实验太少,无法充分调动学生的主观能动性,锻炼其综合运用能力。
3.实验教学方式陈旧化,知识传授按部就班进行,学生无思维和发展空间,不利用学生自主学习和创新能力的培养。
4.与当前计算机技术的迅猛发展不协调,计算机辅助教学、辅助设计手段运用不足。
以上几个方面的现状对培养具有创新意识和创造能力的高技能型人才极不相称,必须开展实验教学改革。
二、实验教学改革措施
1.建立完善的实验硬件条件,科学设置各实验室
实验硬件是实验教学的先决条件,必须加大相关教学设备的投入,同时科学设置各实验室,使实验教学合理高效运行。为此,实验室可按以下原则设立,如表1所示。
表1 实验室设置及功能表
实验室名称
主要硬件设备
功能
目的
电工电子实验室
电工电子实验装置、仪器仪表
完成电类基础实验
培养学生基本实践能力
EDA实验室
计算机、EDA实验箱、相关仿真软件
完成实验功能仿真
初步掌握现代电子设计自动化技术
电子工程实践室
印制板制作设备、仪器仪表等
完成电子产品制作、调试、总装
培养学生的专业综合能力
创新实验室
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1. 本专业特点
电子技术、计算机技术、通信技术方面的新技术、新理论层出不穷。通信行业有有线、无线、微波、卫星、光纤、移动通信等,使得本专业的教学计划、教学内容必须不断进行修改更新,以适应新技术的发展要求。
2. 社会对本专业人才的要求
在检查学生毕业实习和毕业设计过程中我们有意识地针对我们的教学计划和学生的实际情况与学生实习单位的领导和技术人员座谈讨论,认真听取他们的意见和建议。
3. 高职教育特点
我们的培养目标就是应用型人才,加强学生实践环节是非常必要的。强化学生设计能力和实际动手能力,突出创新意识和创新精神的培养是大学生素质教育的核心。我们在教学计划的制定和修订中,一直遵循着这个原则。
4.专升本的需要
因为我们电子信息工程专业的升本已经成功,这样有一部分学生有继续学习的要求。我们考虑到学生专升本,必须有较扎实的基础知识,因此在修改教学计划时也考虑了这个因素。
二、可行性
近几年我们在实验室建设和师资队伍建设方面做了很大努力,为我们专业的教学改革创造了有利的条件。
1. 实验室条件
目前已经建成电子信息工程专业EDA实验室和专业实验室,配有PC机、投影机及各类实验箱等硬件设备,并配有电子设计自动化的各种正版软件。本专业的有关课程实验、大作业和课程设计,以及高年级学生的综合课程设计均可以在本专业实验室完成。今后,随着专业发展的需要,我们将进一步扩充实验室的功能,完善实验室的建设。
2. 师资条件
近两年我们先后招聘了计算机、通信等专业的高职称、高学历的教师,形成了一支老中青结合的、具有敬业精神、创造能力、配合默契的团队,是我们的教学改革顺利进行的有利保证。
三、 具体措施
1. 满足宽口径教学的要求
宽口径的教学模式是目前我国高校教改的趋势。
为了满足社会主义市场经济的需求和飞速发展的科学技术需要,目前我国许多高校都把培养适应能力较强、专业面较宽、具有创新精神的跨世纪人才作为教改的目标。一些重点高校,例如北京大学、清华大学以及上海一些高校,目前在招生方面正逐步推广“按大类或按院系招生”新模式。学生入学后,前两年上全院基础平台课,能够得到宽口径、厚基础的培养,第三年再分专业方向学习。
2. 加强新技术、新知识的学习,不断完善课程建设
EDA技术即 “电子设计自动化技术”,是一门实用性很强的新技术,它提供了电路系统的先进设计方法。掌握这种技术是电子信息类学生就业的一个基本条件。经过调查,我们发现许多用人单位都对学生有这方面的要求。作为一门新技术,目前许多高校的EDA教学也还处在试验阶段,是教改的一个重要方面,我们这么做正是适应了这种教改的形势要求。
EDA技术方面的课程都是实践性很强的课程,入门并不太难,只要有电子技术基础和计算机的基本技能就可以掌握,因此这类课特别适合我们的学生学习。例如:在2000级学生进行综合课程设计时,我们只需大概讲述有关EDA软件的功能和用法,学生就能很快接受并能用其进行课程设计,效果非常好,使我们受到了很大鼓舞,这说明我们的学生在这类课程的学习能力上还是相当强的。
3. 增加实践环节,进一步加强学生综合能力的培养
具体作法如下:
(1) 增加综合课
我们这样做的主要目的是让学生对大学期间所学的电子专业基础知识和专业知识进行一次综合运用,为下一步毕业实习和毕业设计做好准备。学生通过本课程设计可以进一步理解电子技术、电路理论、微机、通信等方面的相关知识,并可综合运用这些知识解决一定的实际问题,使学生在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。
(2) 进一步提高毕业实习和毕业设计的水平、质量
毕业实习和毕业设计是学生走向社会之前最后的环节,是大学期间学习的总结。
理工学部一直非常重视学生的毕业设计环节,我们的毕业设计是让学生下到公司、科研院所参与实际项目来进行的。我们专业的专业主任、专业秘书具体负责组织学生进行开题、中期汇报和毕业论文答辩工作。每个同学要撰写1.5~2万字的毕业论文,并且要求每个同学都要进行毕业答辩。
4. 不断补充完善教学计划和教学大纲,明确教学要求
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1 EDA技术概述
所谓EDA技术,就是电子设计自动化,由CAE、CAD、CAM等计算机概念发展出现。EDA技术以计算机为主要工具,集合了图形学、数据库、拓扑逻辑、优化理论、计算数学、图论等学科,形成最新的理论体系,是微电子技术、计算机信息技术、电路理论、信号处理和信号分析的结晶。现代化的EDA技术具备很多特点,普遍采用了“自顶向下”的程序进行设计,保证了设计方案的整体优化,EDA技术的自动化程度更高,在设计过程中能够进行各类级别的调试、纠错和仿真,设计者能够及时发现结构设计的错误,避免了设计上的工作浪费,设计人员也能抛开细枝末节的问题,将更多精力集中于系统开发,保证了设计的低成本、高效率、循环快、周期短。EDA技术还能实现并行操作,建立起并行工程框架的结构环境,支持更多人同时并行电子工程的技术开发和设计。
2 EDA技术发展
电子工程设计的EDA技术自出现以来,大致可以分为三个历史时期:
2.1 初级阶段
大约在二十世纪的七十年代,早期的EDA技术处于CAD阶段,出现了小规模的集成电路,由于传统手工在制图设计中的集成电路和集成电路板的花费大、效率低、周期长,借助于计算机技术的设计印刷,采取了CAD工具实现布图布线的二维平面编辑和分析,取代了高重复性的传统工艺。
2.2 发展阶段
到了二十世纪八十年代,EDA技术进入了发展完善的阶段。集成电路的规模逐渐扩大,电子系统日益复杂化,人们深入研究软件开发,将CAD集成为系统,加强了电路的机构设计和功能设计,这一时期的EDA技术已经开始延伸到半导体芯片设计的领域。
2.3 成熟阶段
经过了长期的发展,直至二十世纪九十年代,微电子技术的发展突飞猛进,单个芯片的集成就能够达到几百万或是几千万甚至上亿的晶体管,这种科技现状对EDA技术提出更高的要求,推动了EDA技术的发展。各类技术公司陆续开发出大规模EDA软件系统,出现了系统级仿真、高级语言描述和综合技术的EDA技术。
3 EDA技术软件
3.1 EWB软件
所谓EWB是一种基于PC的电子设计软件,具备了集成化工具、仿真器、原理图输入、分析、设计文件夹、接口等六大特点。
3.2 PROTEL软件
该技术软件广泛应用了Prote199,主要由电路原理图的设计系统和印刷电路板的设计系统两大部分组成。高层次的设计技术在近年的国际EDA技术领域开发、研究、应用中成为热门课题,并且迅速发展,成果显著。该领域主要包括了硬件语言描述、高层次模拟、高层次的综合技术等,伴随着科技水平的提升,EDA技术也必然会朝向更高层次的自动化设计技术不断发展。
4 EDA在电子工程设计中的应用技术流程
近年来的EDA技术深入到了各个领域,包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等,但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出,主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中,主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下:
4.1 源程序
通常情况下,电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件,利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用,都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作,文件能够实现格式的转化,为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序,就能够实现仿真器的仿真。
4.2 逻辑综合
在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后,就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言,这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程,这可以看作是电子设计的目标优化过程,将文件输入仿真器,实施仿真操作,保持功效和结果的一致性。
4.3 时序仿真
在实现了逻辑综合透配之后,就可以进行时序仿真的环节了,所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中,开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性,所以适配后的时序仿真结果较为精确。
4.4 仿真分析
在确定了电子工程设计方案之后,利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递,选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中,能够应用到方案构思和理论验证等方面。
5 结束语
伴随着科学的发展,技术的革新,EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发,成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究,研究表明,EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力,基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中,对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。
参考文献
[1]白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览.科技探索,2012(6):242.
[2]于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作,2012(12):83.
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1 构建创新人才培养课程体系和实践教学体系
(1)优化创新人才培养的课程体系。面对社会对具有创新精神和创新能力的电子类人才的迫切需求,经多次修订电子类专业教学计划,构建了适应创新人才培养的课程体系,体现了外语系列课程、计算机应用系列课程、实践类教学课程四年不间断的原则;加强了以工程实现为主要内容的课程训练,体现了理论联系实际原则,加强实践原则。由于近年来DSP技术在科学技术研究和产品开发中得到了广泛的应用,在数字信号处理课程的基础上,开设了DSP应用技术课程,引入已经被工程界广泛使用的DSP器件,指导学生完成数字信号处理算法的实时实现。加强了单片机原理及应用、电子系统设计、电子设计自动化、VHDL与数字系统设计等课程的建设。部分专业课程的课时有所压缩,但要求教学内容不能压缩,规定某些内容让学生自学,但期末考试时必考,目的在于给学生提供主动探索、自主学习的空间,培养学生的自学能力。
(2)构建以培养学生动手实践和创新能力为主线的实践教学体系。实践教学体系设置“三大平台”,即:实验教学平台,综合实践平台和创新实践平台,体现了“动手实践能力提高为重点,创新能力培养为核心,四年不间断”的实践教学。实验教学平台中包括专业基础和专业方向课程的实验及课程设计。其中,专业基础课及实践性强的专业课都配有实验课,单片机原理及应用等必修课程还配有课程设计。综合实践平台包括生产实习、社会实践和毕业设计环节。创新实践平台包括参加教师科研项目、参加国家、校大学生创新计划项目、参加科技活动、学科竞赛等。
(3)强化综合性设计性及创新性实验项目的开发。精简验证性实验,增加综合性、设计性、创新性实验,重新编写实验大纲和实验教材,改革考试办法,取得了明显的教学效果。课程设计的内容增加创新意识的设计内容,如增加小发明、小制作等。部分学生生产实习和毕业设计到校企合作企业去进行,充分利用企业的先进仪器设备、优越的工作环境,加强学生的工程实践能力,培养学生的专业技能和工程素质能力。把电子设计自动化技术(EDA)引入实践教学中,使学生能在计算机上完成电路的功能设计、性能分析和测量直至印刷电路板的自动设计,集学习、设计、创新于一体。
(4)加强实践创新校内外基地建设。在学校和有关部门的大力支持下,对实验室进行整合,把以前小而且分散的实验室合并归类,按照基础、专业、创新三个层次,成立基础实验室、专业实验室和创新实验室。实验室配置了比较齐全的仪器设备,不仅能完成传统的、固定的验证性实验,也能完成一些综合性、设计性实验项目。先后建成了“电子创新设计开发基地”,省重点实验室“油气田控制与动态监测实验室”、省教育厅“测试计量技术及仪器仪表工程技术研发中心”,学生可以在校内外创新开发基地和研发中心进行各种创新设计项目。创新基地实行学生自主管理为主,教师指导为辅的管理体制,基地在开放时间内,都有学生值班,负责出入人员的登记、实验室卫生和实验室设备、仪器的使用和管理;为防止学生自主管理存在的散漫问题,配备责任心非常强的管理员(教师)跟踪管理,使基地的运行效率稳步提高;实验室技术人员在寒暑假期均实行轮值制度,保障各项课外实践创新活动的顺利开展。
2 实行导师制、科研团队培养制度
大一新生开始实行本科生导师制培养方式,要求教师在大学生活、专业学习、创新能力等各个方面对学生进行一对一的教育和培养。大三大四学生实行科研团队培养制度,一般由学生自愿申请,教师进行综合考察,然后进入课题组,参加科研活动,开展创新研究、产品开发、撰写科技论文、申报专利等活动。针对大四学生,聘请校外、大庆油田等油田企事业单位专家作为兼职导师,联合指导本科生毕业设计论文,实施本科生培养双导师制。
3 开展课外科技活动和各类电子竞赛
开展“科技创新文化节”活动,营造创新人才培养的良好氛围。针对不同年级,开展不同形式的创新活动。对一、二年级的学生,重点通过参加学术报告会、科技节等活动来培养、激发学生的学习与创新兴趣。对于三、四年级的学生,选择一些要求较高的研究题目,如电子设计竞赛题目、教师科研课题的一个组成部分等。同时,每学期主办多场专家教授讲座、开展学术研讨、科技作品设计竞赛等活动。科技创新文化节开阔了学生的知识视野,激发了广大学生的科技创新热情,使学生在科技的熏陶下不断充实科技知识、管理知识和其它人文知识,也是鼓励学生参与到各类科技竞赛中的重要平台。每年申报“国家大学生创新性实验计划项目”、参加国家级、省级和校级学科竞赛的学生逐年增加。从比赛结果来看,学生的知识水平和创新能力有大幅度提升。
4 建设创新实践型师资队伍
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现代电子电路设计已经进入电子设计自动化时代,电路仿真是电子设计自动化中的一项重要技术,可以广泛应用于电子产品的分析、设计、检测、改造和技术革新等方面。嵌入式系统是以计算机体系结构、计算机软件以及其他相关电子技术为基础上发展而来的综合技术。嵌入式系统技术已经成为当下主流发展研究技术,对于具备一定嵌入式开发能力的人才在企业非常受欢迎。在当前高校普遍开设的嵌入式系统课程中,普遍采用的微处理器是8位的单片机8051,32位ARM7TDMI 核的飞利浦NXP LPC系列和三星S3C44B0芯片。实验教学中往往以单片机作为学习嵌入式的基础铺垫,待基础掌握后将ARM7内核CPU 作为升级版单片机引入,轻松过渡到ARM平台。
传统的嵌入式系统教学,课堂环节基本是在传统实验箱基础上辅助纯理论教学,由于硬件的限制,学生可自主实验和拓展项目较少,不利于创新学习。针对传统教学模式的不足,为此将Proteus软件引入到课堂教学、实验、毕业设计、创新设计中,能起到更好的学习效果。这种教学方案将传统理论教学可以实时的与实验相结合,不仅可以提高理论教师的实践能力同时对于学生而言,不会产生对理论的抵触心理,更多的实验自主能够更好的激发学生的学习创新兴趣。
2 Proteus软件介绍
Proteus 嵌入式系统仿真与开发平台是目前世界上最先进、最完整的嵌入式设计与仿真平台,由英国Labcenter 公司开发的[1]。Proteus主要由ARES、ISIS两大模块构成,ARES主要用于印刷电路板( PCB) 的设计及其电路仿真,ISIS 主要用于原理图的设计并仿真。在Windows 操作系统平台,可以对各种模拟器件和集成电路进行仿真、分析( SPICE)。
Proteus软件和其它EDA工具软件一样提供仿真功能,但是它还能从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真,一键切换到PCB 设计,实现了真正意义上的从概念到产品的完整设计。能够同时提供将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三大功能的软件目前只有Proteus软件;在编译方面,它也支持IAR、Keil 和MatLAB 等多种编译。
3 Proteus软件在实验教学中的优越性
教师在实际教学中通过Proteus和Keil搭建虚拟实验平台,同时引入仿真平台,辅以硬件实验的验证,可以使得学生更好的由理论过渡到实践,对于产品的电子系统能够有更全面的理解和掌握[2]。毕业生在自己的毕业论文设计中可以采用Proteus软件为辅助手段;学生可以采用Proteus软件为辅助手段,进行大学生科技创新活动,或参加市级以及全国各类电子设计竞赛活动。下面是利用Proteus软件进行仿真和硬件验证的流程图:(图1)
针对Proteus软件以上多种优点,建立一个Proteus实验室,它的出现为电类专业的实验教学带来了前有未有的新思维和解决之道。Proteus实验室可以为教学创造一个更加优质的平台,在现有资源的基础上,实验室具有如下的优点:
3.1 功能多样化 Proteus软件除了提供仿真电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验外,同时还可以对嵌入式系统实验仿真,提供嵌入式系统(单片机应用系统、ARM应用系统)仿真实验功能是它区别其它软件的最大特点,因此,Proteus软件是一个多功能的实验平台。它的多样化功能解决了教师教学过程中可能出现硬件设备不齐全问题。
3.2 资源开放 由于其硬件是基于网络平台的,如一个单位内的局域网、或企业网、或校园网(或单机板,基于一台PC)或Internet用户。因此解决了学生受传统实验室的时间、空间、及实验内容的限制问题,可以发挥自身的学习热情来学习,更好的解放由传统硬件带来的思维限制,提高创新能力,同时也可以最大发挥设备的利用率。
3.3 内置资源先进 Proteus实验室主要由其Proteus仿真软件实现,软件内部包括万种以上元器件及多达30多个元件库,多种现实存在的虚拟仪器仪表,丰富的测试信号源,先进的混合仿真系统(SPICE电路仿真器+数字仿真器+MCU仿真器)。基于上述强大的内置配备,可以保证实验室的先进性。另外,软件提供用户自己制作器件模型,英国Labcenter公司也能够为用户制作,此外,软件跟硬件相比升级更为方便,几乎无成本,可以保持软件库中的器件的实时先进性,保证了实验室的先进性。
3.4 实验创新化 Proteus仿真软件内置的丰富资源是进行创新型实验研究的基础。软件库中提供了仪器仪表、信号源、元器件、器件模型,教师利用软件设计相应的教学内容或者进行创新实验的研究,学生除了完成实验内容外可以自己研究感兴趣的内容,由于丰富的软件库中器件,不受到传统硬件的束缚,可以更好的放开思维,展开实验仿真学习,对于提高学生的自主学习,培养创新能力有重大的意义。
3.5 易管理、易维护 由于其核心为Proteus仿真软件,在实验过程中不会产生损耗问题,软件的管理、维护也仅仅是帐户的管理、软件的安装及更新,设备的管理工作量得到了降低,可以将更多的时间精力投入到实验创新研究中。
3.6 低投入、高回报
将Proteus实验室与传统实验室对比,投入低,回报高。教师只需建立相应的计算机网络平台(也可使用已有的计算机网络平台),外加购买一套Proteus网络板软件,部分实验验证板即可。几乎不会产生维护费用,此外,建立这样的实验室还可以被嵌入式系统(单片机应用系统、ARM应用系统)、微机原理与接口技术课程学习用到,做到资源利用的最大化。
4 Proteus软件的应用实例
由于液晶显示器的低功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等诸多优点,已经被广泛应用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中[3]。在LCD显示电路的硬件电路中,我们通常使用LPC2106芯片和LM016L显示模块。LPC2106由一个支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、与片内存储器控制器接口的ARM7 局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线(AHB)和连接片内外设功能的VLSI外设总线组成。LM016L液晶模块通过指令编程来完成读写操作、屏幕和光标控制。LCD显示电路电子电路图如下图所示:
<D:\123456\中小企业管理与科技・下旬刊201511\1-297\245-2.jpg>
图2 LCD电子电路图
我们可以看到,虽然在这个电路中,电路并不复杂,但是LPC2106这个芯片是双电源芯片,CPU操作电压范围为1.65V~1.95V(1.8V ±8.3%) ,I/O电压范围为3.0V~3.6V(3.3V ±10%) ,这两个小伏电压范围比较难调整,学生在实验过程很容易就会出现电压过大,烧坏芯片的事故。除此之外,学生还很有可能出现电路连接等错误,在实际操作中,这会很大程度地影响教学。所以,我们可以采用用Proteus软件来仿真电路这一方案。
下面是基于ARM7的LCD显示电路仿真,介绍电路的设计和使用Proteus 进行仿真与实现的过程。首先运用Keil编译C语言,连接生成Hex文件,使用PROTEUS 7.8SP2仿真,选用ARM7 LPC2106 芯片和LM016L,将Hex文件导入,然后进行软件仿真调试[4]。其电路原理图如下图所示:
<D:\123456\中小企业管理与科技・下旬刊201511\1-297\245-3.jpg>
图3 系统电路图
设计的最终效果是使得字符串从左往右逐个依次出现在屏幕上,同时逐渐右移,直至全部消失。然后再从右向左逐个依次出现,待移到最左端后消失。如此循环往复。其设计效果如以下图所示:
<D:\123456\中小企业管理与科技・下旬刊201511\1-297\245-4-1.jpg><D:\123456\中小企业管理与科技・下旬刊201511\1-297\245-4-2.jpg><D:\123456\中小企业管理与科技・下旬刊201511\1-297\245-4-3.jpg>
图4 设计效果显示框图
在这个实验中,学生可以通过Proteus模拟ARM7芯片设计,将理论与实际相结合,应用现有的仿真工具和嵌入式软件开发平台,合理规范地设计实现一个小型LCD显示电路功能。同时,提供KeilC51 uVision2软件的调试功能。
如果电路出现结果与实验目的有所偏差,可以利用软件调试系统全速、单步、设置断点等,对各个变量、寄存器状态进行实时观察。只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可,能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法,大大提高了电路设计的效率和可操作性,将解析法在近似处理中带来的较大误差有效的避免,还可以与实物试制和调试相互补充,通过理论与实践相结合的教学,大大提高教学效率,更好的达到教学目的,也能提高学生自主的学习兴趣,培养学生自己的探究研究问题能力,提高创新意识。
5 结语
采用Proteus仿真软件作为嵌入式系统实验教学平台,不仅帮助工科类学院学生更快地掌握业内主流电子设计工具,综合最新的电子设计技术,提升学生的实践动手能力,还使得学生在校期间,比较灵活地将不同学科的电子设计知识融会贯通,为学生提供更多的实践与应用平台,拉近了学习与就业的距离。实践证明,这种教学方法在教学效率、成本预算、后期维护方面优势明显,具有较高的推广价值。
参考文献:
[1]朱清慧,张风蕊,等.Proteus教程-电子线路设计、制版与仿真[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]陈燕,李娜娜.Proteus和Keil在单片机教学中的应用[J].中国科技信息,2009(20):194-195.