時(shí)間：2022-04-26 02:48:46
序論：在您撰寫電子設(shè)計(jì)技術(shù)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘 要： 本文討論了在EDA技術(shù)的教學(xué)中采用項(xiàng)目式教學(xué)法，使學(xué)生在參與項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下實(shí)施并完成一個(gè)比較完整的特殊項(xiàng)目工作獲取知識(shí)，而項(xiàng)目的選擇需要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和相關(guān)的理論知識(shí)特別設(shè)置。與此同時(shí)，教師在學(xué)生參與項(xiàng)目的過程中穿插講解知識(shí)，讓學(xué)生更容易理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。在項(xiàng)目開發(fā)的教學(xué)過程中，讓學(xué)生分成不同的研究小組，增強(qiáng)了學(xué)生的工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。
關(guān)鍵詞： 項(xiàng)目教學(xué)法 EDA技術(shù) 教學(xué)改革
1.引言
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教學(xué)內(nèi)容是理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合獨(dú)立開課，而且學(xué)生是在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)之后再到實(shí)驗(yàn)室去做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。而對(duì)于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即EDA技術(shù)，這門課程的教學(xué)來說，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著一定的弊端，因?yàn)楹芏鄬W(xué)生第一次接觸這門課程，所以在理論教學(xué)的過程中存在很多難以理解的抽象內(nèi)容，而在做實(shí)驗(yàn)的過程中又無法將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，理論與實(shí)踐相脫節(jié)，這大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣，導(dǎo)致了教學(xué)難度成倍增加，所以教學(xué)的改革需要加快進(jìn)行。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，其教學(xué)目標(biāo)不明確，傳統(tǒng)教學(xué)注重理論知識(shí)而忽視實(shí)踐能力。而社會(huì)要求高校畢業(yè)的學(xué)生動(dòng)手能力提高，動(dòng)手能力成了高校畢業(yè)生的一個(gè)重要能力，所以我們要著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。因此，在進(jìn)行EDA技術(shù)教學(xué)時(shí)，我們需要采用新的教學(xué)模式，而項(xiàng)目教學(xué)法是在學(xué)生參與項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)，同時(shí)理論知識(shí)在實(shí)踐的過程中獲取，所以采用新的教學(xué)模式，即采用項(xiàng)目教學(xué)的方式引導(dǎo)學(xué)生成為迫切的要求。
2.研究現(xiàn)狀分析
國外的高等職業(yè)教育形式多樣，各有千秋。德國經(jīng)濟(jì)的騰飛與其高等職業(yè)教育密切相關(guān)，經(jīng)過多次教學(xué)改革，德國目前采用“雙元制”的校企合作方式取得了很大成功。法國注重產(chǎn)、學(xué)、研的結(jié)合，以“大學(xué)校”的模式培養(yǎng)人才，強(qiáng)調(diào)理論加實(shí)踐，堅(jiān)持培養(yǎng)人才的多面性和多學(xué)科性。澳大利亞“階梯教育”模式與證書、學(xué)位及工作方向?qū)?yīng)。澳大利亞實(shí)行“階梯教育”模式，這種模式將教育水平與所取得的證書、學(xué)位及工作方向?qū)?yīng)起來。
我國的高等教育從1979年至2009年間教育有關(guān)法律、法規(guī)及文件的變化可以看出，在改革開放的初級(jí)階段，高等教育發(fā)展戰(zhàn)略主要還處于探索和調(diào)整階段。從1998年以后，隨著高等教育本身實(shí)力的不斷增強(qiáng)，也隨著中國特色的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的初步形成和走向完善，中國高等教育發(fā)展戰(zhàn)略也逐步自成體系、重點(diǎn)明確，走向有詳細(xì)規(guī)劃、有落實(shí)措施的新階段。
隨著社會(huì)對(duì)高等教育要求的不斷提高，尤其是北部彎開發(fā)區(qū)建設(shè)的深入，社會(huì)需要直接從事生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線工作的應(yīng)用型高等專門人才，高等院校越來越多采用項(xiàng)目教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力及團(tuán)隊(duì)合作能力。對(duì)人才的需求不斷提高，這就要求院校在培養(yǎng)EDA技術(shù)人才時(shí)結(jié)合產(chǎn)品的市場(chǎng)效率和技術(shù)要求，加大教學(xué)改革的力度，研究實(shí)踐具有實(shí)效的教學(xué)方法，培養(yǎng)具有工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的EDA技術(shù)人才。
3.教學(xué)形式與內(nèi)容
如何讓學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)的興趣進(jìn)一步提高？如何讓大部分學(xué)生能通過自己的思考完成任務(wù)？這些是教學(xué)急需解決的問題。理論教學(xué)中培養(yǎng)了學(xué)生的一種思考方式，但不能最終提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在項(xiàng)目教學(xué)法中，EDA課程設(shè)計(jì)和開放的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)，在EDA課程中采用項(xiàng)目教學(xué)能很好地鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。我們所討論的項(xiàng)目教學(xué)法是以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)方法。在教學(xué)活動(dòng)中，項(xiàng)目教學(xué)法最重要的特點(diǎn)是改變了傳統(tǒng)教學(xué)方法中教師為主體的局面，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)改變?yōu)橹鲃?dòng)探究性學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)過程中，有以下幾個(gè)重點(diǎn)需要特別注意。
3.1選擇合適的教學(xué)項(xiàng)目
教學(xué)項(xiàng)目的選擇主要是從教師層面來講的，選擇好一個(gè)好的項(xiàng)目對(duì)教學(xué)的順利開展至關(guān)重要。采用項(xiàng)目式教學(xué)的前期工作是選擇合適的工程項(xiàng)目，這些項(xiàng)目應(yīng)該是從工程實(shí)際出發(fā)選擇符合學(xué)生知識(shí)水平的典型性的項(xiàng)目，項(xiàng)目的選擇應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
3.1.1項(xiàng)目的工程實(shí)用性：我們應(yīng)盡量將真實(shí)的工程項(xiàng)目作為教學(xué)所用的項(xiàng)目，首先，真實(shí)的工程項(xiàng)目可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，學(xué)生在參與項(xiàng)目的真實(shí)工作和學(xué)習(xí)環(huán)境中更能提高自身的能力；其次，學(xué)生對(duì)真實(shí)的工程項(xiàng)目更感興趣，學(xué)習(xí)的熱情更高，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性也更高；再次，真實(shí)的項(xiàng)目不應(yīng)該只是采用仿真的方法模擬，最好能用實(shí)物的形式實(shí)現(xiàn)，讓項(xiàng)目的真實(shí)成果給予學(xué)生更多的成就感，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；最后，真實(shí)的項(xiàng)目能提高學(xué)生動(dòng)手能力，尤其是調(diào)試電子電路的能力，還能促進(jìn)學(xué)生從實(shí)踐的角度對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的綜合與理解。
3.1.2項(xiàng)目難易程度需要適合學(xué)生的層次：項(xiàng)目教學(xué)的進(jìn)程中，所選擇的項(xiàng)目太難可能導(dǎo)致學(xué)生無法完成預(yù)期目標(biāo)，從而打擊學(xué)生的信心，知識(shí)的傳授也無從說起。另外，太容易的項(xiàng)目則會(huì)讓學(xué)生感覺沒有挑戰(zhàn)性，即使完成了項(xiàng)目也會(huì)缺乏成就感，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，違背了項(xiàng)目教學(xué)的初衷。所以，在EDA技術(shù)這門課程的教學(xué)過程中，項(xiàng)目的難易選擇需要教師不斷摸索，尋找出難易適中的教學(xué)項(xiàng)目。
3.2以學(xué)生為主體
以學(xué)生為主體是項(xiàng)目教學(xué)法的一個(gè)重要標(biāo)志，包括以下幾個(gè)內(nèi)容：首先，各個(gè)學(xué)生小組是完成項(xiàng)目的主體，學(xué)生的分組以學(xué)生自愿為原則，以體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性。另外，不合理的分組可能會(huì)使小組內(nèi)部合作不順暢，出現(xiàn)小組之間競(jìng)爭不合理的現(xiàn)象，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，所以，分組在學(xué)生自愿的基礎(chǔ)上，還需要老師根據(jù)班級(jí)內(nèi)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況（包括學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、動(dòng)手能力甚至性格特點(diǎn)等）對(duì)分組進(jìn)行一定程度的干預(yù)，從而達(dá)到成績好的學(xué)生帶動(dòng)成績較差的學(xué)生的目的，以保證教學(xué)效果。其次，小組成員中以投票的方式自由選擇并確定小組隊(duì)長，由隊(duì)長來分配各個(gè)成員的工作任務(wù)，對(duì)于不同的項(xiàng)目，小組隊(duì)長可以輪流當(dāng)選，以培養(yǎng)學(xué)生的工程組織與合作能力。再次，在參與項(xiàng)目的過程中，小組中各個(gè)成員按不同的任務(wù)或搜集、選擇信息資料，或搭建電路，或編寫程序，由學(xué)員共同研究解決問題。最后，任務(wù)完成后，每個(gè)小組成員都必須匯報(bào)工作，匯報(bào)內(nèi)容包括在完成項(xiàng)目的過程中所遇到的問題及解決問題的方法，以督促學(xué)生共同合作。
3.3教師適時(shí)引導(dǎo)
在項(xiàng)目教學(xué)的過程中，雖然是以學(xué)生為主體，但教師的地位仍然很重要。教師在教學(xué)過程中適時(shí)引導(dǎo)與點(diǎn)評(píng)是教學(xué)順利開展的必備條件。首先，在項(xiàng)目式教學(xué)開始時(shí)，教師要對(duì)項(xiàng)目有一個(gè)整體介紹，還要給予學(xué)生必要的引導(dǎo)，并由此上升到理論的知識(shí)傳授上，使學(xué)生在做項(xiàng)目時(shí)少走彎路。其次，在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中，學(xué)生遇到的難題，應(yīng)該給予針對(duì)性的、啟發(fā)引導(dǎo)式的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)問題，理論聯(lián)系實(shí)際，避免學(xué)生出現(xiàn)“卡殼”的現(xiàn)象而無法跟上項(xiàng)目的進(jìn)度。只有這樣，學(xué)生才能在參與項(xiàng)目的過程中提高技能，理解并掌握知識(shí)，以避免學(xué)生在做項(xiàng)目時(shí)盲目處理，手足無措。說到底，在項(xiàng)目式教學(xué)的過程中，教師要從知識(shí)的灌輸者變成組織與引導(dǎo)者。
3.4評(píng)價(jià)機(jī)制
在項(xiàng)目教學(xué)法中，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制非常重要，這將極大地影響教學(xué)的質(zhì)量。因?yàn)楹玫脑u(píng)價(jià)機(jī)制讓學(xué)生更加勤奮，而差的評(píng)價(jià)機(jī)制則可能扼殺學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。所以，在學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制中，第一，各個(gè)項(xiàng)目小組成員要加強(qiáng)合作，學(xué)生的相互合作參與能力也作為成績的一個(gè)重點(diǎn)，以提高學(xué)習(xí)成績較好的學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)較差的學(xué)生進(jìn)行一定程度的幫、傳、帶的積極性，同時(shí)也可以盡量避免出現(xiàn)小組中個(gè)別學(xué)生偷懶不參與完成項(xiàng)目的情況。第二，在項(xiàng)目完成時(shí)，鼓勵(lì)各個(gè)小組之間相互交流，并盡量利用每一次課堂的機(jī)會(huì)，讓每個(gè)小組都進(jìn)行相應(yīng)的匯報(bào)。第三，教師再進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評(píng)和評(píng)分，這樣做不但可以提高學(xué)生的綜合能力，還能提高學(xué)生對(duì)項(xiàng)目中所蘊(yùn)涵知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。第四，根據(jù)具體情況，將每次課堂的評(píng)分為學(xué)期成績的重要組成部分，加大平時(shí)課堂評(píng)分在評(píng)價(jià)機(jī)制中的比重，讓學(xué)生更認(rèn)真地對(duì)待平時(shí)課堂知識(shí)的積累，同時(shí)也能最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的能力，增強(qiáng)教學(xué)效果。
4.結(jié)論與展望
項(xiàng)目教學(xué)法在DEA技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐表明，學(xué)生在參與完成具體項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)熱情更高，學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力得到了大幅度提高。在教學(xué)的過程中，不僅使學(xué)生在實(shí)踐中鞏固了理論知識(shí)，讓學(xué)生掌握教學(xué)中的各個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，而且讓學(xué)生學(xué)會(huì)了在探索中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提高了學(xué)生綜合能力。
項(xiàng)目教學(xué)法的研究與實(shí)踐是教學(xué)改革的一個(gè)重要方向，它激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。在今后的研究中，我們可以在項(xiàng)目的選擇與討論及對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制上進(jìn)一步進(jìn)行完善，以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)教學(xué)效果。
【摘 要】 為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高教學(xué)效果。根據(jù)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的特點(diǎn)，在分析電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)電子技術(shù)課程教學(xué)方法的改革進(jìn)行了探討，提出了改革和調(diào)整的方法。實(shí)踐結(jié)果證明，其對(duì)培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性起到了積極的作用。
【關(guān)鍵詞】 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽；數(shù)字電子技術(shù)；模擬電子技術(shù)；教學(xué)改革
兩年一屆的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，為在校大學(xué)生開拓視野、促進(jìn)理論和實(shí)踐的結(jié)合、提高學(xué)生動(dòng)手能力提供了平臺(tái)。該比賽不但為中國電子信息領(lǐng)域的人才培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)，也為促進(jìn)電子類學(xué)科建設(shè)和課程教學(xué)改革，提高教學(xué)水平帶來了深刻的啟示。如何以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為鍥機(jī)，促進(jìn)電子技術(shù)類課程的教學(xué)改革成為一個(gè)重要的課題。
一、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的特點(diǎn)
1、競(jìng)賽試題的內(nèi)容及要求
全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題有電源類、信號(hào)源類、無線電技術(shù)類、自動(dòng)控制類、測(cè)量及儀器儀表類題目。涵蓋了電子技術(shù)應(yīng)用的各個(gè)方面，涉及數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、高頻電路、單片機(jī)、傳感器、可編程邏輯器件等[1]。競(jìng)賽要求參賽學(xué)生每3人一隊(duì)分工協(xié)作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成題目要求，包括了電路系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)、實(shí)際制作和調(diào)試，最后交出制作的成品控制電路及設(shè)計(jì)報(bào)告。試題有基本要求部分和發(fā)揮部分，既考察學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)，也考察學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和相互協(xié)作能力。使學(xué)生在電路分析、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試等方面得到充分的鍛煉,也使優(yōu)秀學(xué)生有發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的余地[2]。
2、新技術(shù)、新觀念的體現(xiàn)
為鼓勵(lì)參賽學(xué)生使用新電路、新器件和新技術(shù)，體現(xiàn)“綠色產(chǎn)品、環(huán)保設(shè)計(jì)”的概念，近年來,一些大的電子器件公司也積極參與競(jìng)賽，為競(jìng)賽提供器件、設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)。例如在2011年大賽中可使用由瑞薩電子公司提供的專用板及瑞薩節(jié)能環(huán)保元器件，為學(xué)生接觸新器件和新電路提供了機(jī)會(huì)。
3、競(jìng)賽的積極作用
根據(jù)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的要求，參賽學(xué)生需要掌握電子技術(shù)中電路的基本分析、設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試方法。參賽學(xué)生在備賽中都需要經(jīng)過的一系列培訓(xùn)和磨練，基本具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和分析問題、解決問題的能力，同時(shí)也具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。具備這些技能，使他們就業(yè)時(shí)成為用人單位的首選。由此影響，使得近年來報(bào)名參賽的學(xué)生人數(shù)急劇上升，競(jìng)賽規(guī)模越來越大、參賽的學(xué)校越來越多。2011年第十一屆，全國共有1062所高校11002支隊(duì)伍，參賽學(xué)生33006名。但是由于現(xiàn)實(shí)客觀條件限制，各學(xué)校參賽學(xué)生只能是各專業(yè)選拔出來的少數(shù)學(xué)生,受益面相對(duì)較小。
同時(shí)，通過幾屆電子設(shè)計(jì)大賽，從中暴露出一些問題:一方面是電子技術(shù)類課程教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際不夠，新技術(shù)、新器件涉及少等；另一方面是學(xué)生在學(xué)習(xí)中綜合運(yùn)用知識(shí)能力不強(qiáng)、實(shí)踐應(yīng)用技能差等[3]。
如何借助電子設(shè)計(jì)竟賽的訓(xùn)練和培養(yǎng)模式,改革電子技術(shù)課程教學(xué)，將其特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)更好地發(fā)揮出來,使廣大學(xué)生受益,成為當(dāng)前亟待解決的問題[4]，由此給于了電子技術(shù)課程教學(xué)改革新的啟示。
二、電子技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀
電子技術(shù)課程包含模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，是電子類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，基本是以理論為主, 輔之以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。容易出現(xiàn)教學(xué)效率不高、教學(xué)效果不夠理想等問題，其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、偏重基本原理，理論聯(lián)系實(shí)際不夠
傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，側(cè)重基本理論教學(xué)，注重基本知識(shí)、基本原理及分立元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的介紹，而對(duì)元器件的工程應(yīng)用實(shí)例介紹的比較少，使得理論和實(shí)踐分離。兩者在教學(xué)內(nèi)容、考核等方面由不同的教師負(fù)責(zé)，互動(dòng)較少。在有限的實(shí)驗(yàn)課中基本以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生只能接觸到有限幾個(gè)的器件，了解其簡單功能，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制作電路的機(jī)會(huì)少。
2、知識(shí)的綜合應(yīng)用少
模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)任課教師不同，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容不同，學(xué)生少有機(jī)會(huì)將兩門課程的知識(shí)融會(huì)貫通應(yīng)用。在分析簡單電路時(shí)，學(xué)生可能比較順利, 但要分析復(fù)雜電路或設(shè)計(jì)制作一個(gè)電路系統(tǒng)時(shí)，常常無從下手，畫的電路圖不實(shí)用，不知怎樣合理應(yīng)用器件，不會(huì)調(diào)試電路。這些嚴(yán)重制約學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，阻礙學(xué)生主動(dòng)探索的積極性、創(chuàng)新性。
3、新技術(shù)、新器件涉及少
當(dāng)前電子技術(shù)的發(fā)展非常迅速，特別是新器件日新月異。然而長期以來，由于教材內(nèi)容更新緩慢，跟不上實(shí)際生產(chǎn)和技術(shù)的變化，加之課時(shí)量的限制，教學(xué)中常常僅限于基本原理和中小規(guī)模集成電路本身。對(duì)如何應(yīng)用新技術(shù)構(gòu)建電子控制系統(tǒng)的技術(shù)和大規(guī)模新集成器件，幾乎沒有涉及。
三、電子技術(shù)課程教學(xué)改革的措施
在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革中應(yīng)該突出基本原理與應(yīng)用并重，課程之間的銜接及綜合應(yīng)用。在教學(xué)內(nèi)容、方法和教學(xué)手段上要多樣化，特別在實(shí)踐教學(xué)中突出應(yīng)用性、綜合性和創(chuàng)新性。
1、理論教學(xué)的改革
對(duì)課程的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在講解基本原理的基礎(chǔ)上，注重應(yīng)用實(shí)例。例如，在數(shù)字電子技術(shù)中，大量精簡壓縮分立元件、小規(guī)模集成電路的內(nèi)容；注重器件的外部邏輯功能、特點(diǎn)和重要參數(shù)，而對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不作太多的講解。如在學(xué)習(xí)555定時(shí)器時(shí)，多用實(shí)例講其功能和使用方法，并將在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中用到的電路及所制作的電路板展示給學(xué)生。使學(xué)生對(duì)這一單元電路有更深刻的了解。
適當(dāng)?shù)拈_辟課堂討論，改變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法[5]。在生動(dòng)、活躍的課堂氣氛中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，變被動(dòng)接受為主動(dòng)思考。在討論中，引導(dǎo)學(xué)生廣開思路，對(duì)學(xué)生發(fā)言中暴露的問題及時(shí)給予解答，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
2、實(shí)踐教學(xué)的改革
將實(shí)踐教學(xué)分為實(shí)驗(yàn)課和電子實(shí)訓(xùn)課兩個(gè)部分，采用由淺入深，由易而難的逐步推進(jìn)方式。
（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 主要使學(xué)生在認(rèn)識(shí)器件、了解功能的基礎(chǔ)上，完成簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[6]。在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前，讓學(xué)生先根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)好電路，計(jì)算好各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)后，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行插面包板調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，理論課老師參加也指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，以便及時(shí)幫助學(xué)生解決問題，發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)理論上欠缺的內(nèi)容，使理論與實(shí)踐一體化，克服兩者脫節(jié)的現(xiàn)象[7]。
摘 要 在電氣化的當(dāng)今，基于電子科技的發(fā)展，微電子設(shè)計(jì)技術(shù)已逐漸的運(yùn)用于自動(dòng)化領(lǐng)域，而且在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中占據(jù)著重要的地位。本文主要論述微電子系統(tǒng)的優(yōu)越性，以及其各個(gè)功能模塊的生成。
關(guān)鍵詞 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究
一、引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)逐漸的滲入人們的實(shí)際生產(chǎn)和生活之中。尤其是基于微電子的自動(dòng)化技術(shù)，其很大程度上改變了我們的生產(chǎn)和生活方式。而且，基于現(xiàn)代人的生活觀念的轉(zhuǎn)變，對(duì)于電子技術(shù)有著更高的要求。微電子自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，需要合理的生成各個(gè)功能模塊，尤其是在電子電路的功能模塊上，其需要進(jìn)行有效的功能模塊的構(gòu)建。
二、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的特性
基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)逐漸的采用程序編程的方式進(jìn)行電子的性能設(shè)計(jì)。因此，當(dāng)今的電子技術(shù)正朝著高性能、環(huán)保、自動(dòng)化等方向發(fā)展。尤其是基于自動(dòng)化技術(shù)的微電子的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更加加快了電子設(shè)計(jì)的革新。
（一）基于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，進(jìn)行電子系統(tǒng)的板塊設(shè)計(jì)
通過有效的程序編程，進(jìn)而設(shè)計(jì)出電子系統(tǒng)的各功能板塊。這樣可以很好的避免傳統(tǒng)手工作圖設(shè)計(jì)帶來的弊端。同時(shí)，基于計(jì)算機(jī)的軟件開發(fā)功能，極大地優(yōu)化了電子系統(tǒng)的革新。
（二）擁有開放式的集成芯片
電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)程序的良好轉(zhuǎn)換，并且開放式的集成電路，其電路的功能板塊集中于電路板之中，而且具有消耗低、性能高、便于安裝的特點(diǎn)。同時(shí)，這也是電子產(chǎn)品環(huán)保型發(fā)展的關(guān)鍵。
（三）具有便捷的升級(jí)軟件
現(xiàn)代的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是基于計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行有效的開發(fā)。進(jìn)而，現(xiàn)代的電子系統(tǒng)具有良好的升級(jí)平臺(tái)，而且依托良好的計(jì)算機(jī)程序編程，可以做到在線或即時(shí)升級(jí)。這一特性便于電子系統(tǒng)的性能升級(jí)以及修補(bǔ)系統(tǒng)的漏洞。
（四）具有良好的系統(tǒng)仿真功能
這一特性可以很好的解決系統(tǒng)中的電子數(shù)值問題，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)起到試驗(yàn)或定量分析的目的，進(jìn)而進(jìn)一步的開放化系統(tǒng)。微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的過程，需要基于數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科的技術(shù)。尤其是計(jì)算機(jī)的程序編程，極大地豐富了微電子的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)使得微電子系統(tǒng)很好的集成于芯片之中。
三、微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能板塊生成
微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化很大程度上是基于計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，尤其是系統(tǒng)的仿真、升級(jí)、集成等功能，為系統(tǒng)的功能板塊生成提供了良好的平臺(tái)。因此，現(xiàn)在的微電子功能通過電子芯片就可以很好的實(shí)現(xiàn)。
（一）系統(tǒng)的子板塊設(shè)計(jì)
這一板塊的設(shè)計(jì)主要是對(duì)于子版塊的輸入功能設(shè)計(jì)，這樣可以便于體統(tǒng)開發(fā)者對(duì)于系統(tǒng)的程序語言進(jìn)行合理的定義。同時(shí)基于子系統(tǒng)的輸入功能，便于系統(tǒng)程序的編程的優(yōu)化處理。子系統(tǒng)的輸入板塊可以起到程序語言的檢查或修正的作用，而且在進(jìn)行系統(tǒng)程序編程的過程中，還需要基于輸入子板塊，進(jìn)行合理的程序語言的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，從而便于系統(tǒng)的內(nèi)容統(tǒng)一化。對(duì)于輸入的數(shù)據(jù)，輸入板塊可以實(shí)現(xiàn)很好的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，進(jìn)而便于系統(tǒng)的調(diào)用。
（二）數(shù)據(jù)板塊的生成
系統(tǒng)的程序編程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，其編程的數(shù)據(jù)比較的龐大。尤其是對(duì)于系統(tǒng)的功能編程，會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)果和調(diào)用數(shù)據(jù)。這樣就需要對(duì)數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)板塊，這樣便于系統(tǒng)的調(diào)用，以及系統(tǒng)的在線升級(jí)。
（三）系統(tǒng)的仿真板塊
這一板塊的生成主要是針對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。這樣就可以比較真實(shí)反應(yīng)出系統(tǒng)的演變情況及運(yùn)行發(fā)展的全過程。同時(shí)，基于“人造”電子環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)的模型進(jìn)行功能測(cè)試，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，這也是系統(tǒng)現(xiàn)代化的主要特性之一。
（四）功能診斷板塊
基于程序系統(tǒng)的微電子技術(shù)，其在進(jìn)行編程的過程中，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的驗(yàn)證和檢測(cè)。也即是說，這一板塊的設(shè)計(jì)，可以對(duì)各個(gè)子版塊的系統(tǒng)進(jìn)行故障的排查和診斷。這樣，可以保障各個(gè)子版塊做到無縫連接，避免其系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)劃不合理的問題。
（五）電路板塊的有效規(guī)劃
基于微電子系統(tǒng)的開放式的特性，其在功能的實(shí)現(xiàn)過程中，各個(gè)板塊要實(shí)現(xiàn)無縫連接，電路板塊的規(guī)劃非常的重要。而且合理的板塊規(guī)劃可以實(shí)現(xiàn)芯片的低消耗、高性能的目的。
四、微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的應(yīng)用
基于微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的優(yōu)越性，其已經(jīng)逐漸的滲入到我們的實(shí)際生產(chǎn)和生活之中，尤其是仿真技術(shù)的生成，極大地優(yōu)化了高校的教學(xué)改革，以及開放的集成技術(shù)，便于各種應(yīng)用程序的開發(fā)。
（一）基于微電子自動(dòng)化技術(shù)的仿真特性，其廣泛的應(yīng)用于高校的教學(xué)領(lǐng)域之中
尤其是對(duì)于電氣工程類的實(shí)踐性教學(xué)，其具有良好的優(yōu)越性?；谠擁?xiàng)技術(shù)可以對(duì)于專業(yè)術(shù)語和操作，進(jìn)行形象的展示和描述，這樣便于抽象性問題的解答和知識(shí)的傳授。
（二）加速了電氣設(shè)備的革新
基于微電子自動(dòng)化技術(shù)的開放式程序軟件，其在后期的改革過程中，為電氣設(shè)備預(yù)備了足夠升級(jí)的空間。尤其是功能系統(tǒng)的擴(kuò)容性，極大地優(yōu)化了電氣設(shè)備的升級(jí)模式。
（三）應(yīng)用于各種應(yīng)用軟件的開發(fā)，尤其是開放式的電路模式，更加實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備的通用化的進(jìn)程
一些關(guān)鍵的電氣設(shè)備制造，已經(jīng)很好的實(shí)現(xiàn)了ASIC的編程。同時(shí)，基于這種編程模式，便于專一化的電路集成，進(jìn)而使得電氣設(shè)備的規(guī)格逐漸的統(tǒng)一化，這樣可以極大的方便電氣設(shè)備的使用，同時(shí)降低了電器的生產(chǎn)成本。
五、結(jié)語
在電子信息科技時(shí)代，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化逐漸的通過程序化的模式實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)化。同時(shí)，基于其優(yōu)越的特性，其已廣泛的滲入到實(shí)際的生活和生產(chǎn)之中，尤其是應(yīng)用于高校的教學(xué)和應(yīng)用軟件的開發(fā)之中。
作者簡介：趙上閣，湖北隨州市人，就讀于長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化.
當(dāng)前電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽進(jìn)行的如火如荼,作為專業(yè)基礎(chǔ)課的電工電子技術(shù),其教學(xué)和實(shí)驗(yàn)安排必然要緊跟時(shí)展的脈搏,借助于各種仿真手段,通過綜合性的設(shè)計(jì)培訓(xùn),達(dá)到提高基礎(chǔ)知識(shí)、選拔優(yōu)秀人才的目的。
[關(guān)鍵詞]電工電子 實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)競(jìng)賽 探索
當(dāng)前科技發(fā)展日新月異,電工電子技術(shù)等基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革也必須跟上信息時(shí)代的腳步,在國家倡導(dǎo)技能院校的大背景下,高職院校擁有了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,隨著大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽在全國各個(gè)省市地區(qū)的深入發(fā)展,勢(shì)必帶動(dòng)一大批優(yōu)秀的科技人才進(jìn)入到科研創(chuàng)新的隊(duì)伍中來,作為高等學(xué)校的一部分,高職院校既承擔(dān)著大學(xué)教育的一部分功能,也天然地繼承了作為職業(yè)院校的技能教育的基本要求。
一、結(jié)合電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行培訓(xùn)
根據(jù)我們最近幾年所進(jìn)行的培訓(xùn)和賽前輔導(dǎo)的相關(guān)工作,針對(duì)高職院校的特點(diǎn),探討如何更好地提高電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際教學(xué)中的作用,以及如何推動(dòng)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽在高職教學(xué)過程中的改革和創(chuàng)新。為保證競(jìng)賽取得佳績,同時(shí)培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與基本能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,各高校都將在競(jìng)賽開展前進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn),并從中遴選出優(yōu)秀選手參加每兩年舉行一屆的全國大賽。
培訓(xùn)的過程一般從大一新生就開始入手,以電子協(xié)會(huì)的名義召集有興趣的同學(xué)加入,然后統(tǒng)一培訓(xùn),培訓(xùn)的思路基本遵從教師輔導(dǎo)有基礎(chǔ)的同學(xué),而讓有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)去培訓(xùn)新生,這樣既可以節(jié)省教師的時(shí)間,又可以鍛煉高年級(jí)同學(xué)的組織能力和領(lǐng)導(dǎo)能力。本著“實(shí)踐、服務(wù)、創(chuàng)新、提高、發(fā)展、學(xué)以致用、技術(shù)強(qiáng)身、技術(shù)為民”的宗旨來開展工作,在傳統(tǒng)工作中具體實(shí)現(xiàn)形式上要有所創(chuàng)新。
針對(duì)電工電子技術(shù)課程的特點(diǎn),指導(dǎo)教師分配了相應(yīng)的管理任務(wù),具體工作如下:
1.對(duì)新會(huì)員進(jìn)行學(xué)習(xí)相關(guān)協(xié)會(huì)管理制度和各種用電安全,實(shí)行一對(duì)一的進(jìn)行教育和學(xué)習(xí),力爭每個(gè)新會(huì)員都能夠接納和理解此次教育目的,以便今后更好的開展各項(xiàng)工作。
2.對(duì)新進(jìn)會(huì)員開展培訓(xùn),主要課程有:電子元器件的認(rèn)識(shí)、電子基本電路的認(rèn)識(shí)、簡易電路的制作,并開展電子設(shè)計(jì)、維修方面的學(xué)術(shù)講座,電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):數(shù)字溫度計(jì)、數(shù)字鐘、秒表、穩(wěn)壓電源、簡易液壓控制裝置、功率放大器、可調(diào)基準(zhǔn)等電路的制作,單片機(jī)的簡單程序的設(shè)計(jì)等。同時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室讓同學(xué)們能動(dòng)手進(jìn)行更多實(shí)際的操作。
3.為了讓學(xué)生在不斷發(fā)展過程中獲得經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也使他們懂得更多做人的道理,傳承一種“團(tuán)結(jié)奮進(jìn),甘于奉獻(xiàn)”的精神,每個(gè)月在學(xué)校學(xué)院進(jìn)行一次大型的家電義務(wù)維修活動(dòng),以此來帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和擴(kuò)大影響力。
二、開發(fā)工具軟件的培訓(xùn)
針對(duì)以上的項(xiàng)目,進(jìn)行相應(yīng)的課程培訓(xùn),并收集相關(guān)的資料。下面簡單介紹一下所需的開發(fā)工具軟件,當(dāng)前競(jìng)賽一般都用到下面三個(gè)工具軟件:Protel 2004、Keil μVision、Proteus以及EWB軟件,下面具體的一一說明。
1.Protel 2004。電工電子技術(shù)的教學(xué)目的就是要求學(xué)生掌握各類元器件的類型,電路圖的讀圖和繪制以及電路的工作原理,并掌握分析電路的方法。然而在教學(xué)過程中,電路元件的特性、工作曲線等十分抽象,課堂教學(xué)的直觀性差,學(xué)習(xí)這些內(nèi)容比較吃力?？梢詰?yīng)用電路仿真技術(shù)來解決這個(gè)問題,Protel 2004就是其中之一。
2.Keil μVision。Keil μVision是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其功能強(qiáng)大,生成的代碼緊湊,是目前世界上使用最廣的51系列兼容單片機(jī)開發(fā)工具Keil μVision可以編譯匯編語言和C語言,但單片機(jī)軟件是一般采用C語言編寫,C51語言是ANSI C的擴(kuò)展集,其語法結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵字等與ANSI C絕大部分是相同的。
3.Proteus設(shè)計(jì)仿真。Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件,可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合; 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真;提供軟件調(diào)試功能。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是,它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況,也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。可從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。
4.EWB。EWB是一款仿真功能十分強(qiáng)大的電子電路仿真分析設(shè)計(jì)軟件,幾乎可以完整地仿真出真實(shí)電路的效果。EWB具有完整的混合模擬與數(shù)字模擬功能,可任意在系統(tǒng)中集成數(shù)字及模擬元器件。EWB能自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換,在輸出信號(hào)的觀察上,具備即時(shí)顯示的功能。該軟件帶有豐富的元器件庫,可提供多種電路分析方法。還有虛擬的儀表設(shè)備,比如函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、萬用表、示波器以及邏輯分析儀等,可具體的模擬實(shí)際的測(cè)量情況。利用EWB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),仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況,熟悉常用電子儀器的測(cè)量方法。
三、綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)培訓(xùn)
電子綜合設(shè)計(jì)是電工電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。將“電工技術(shù)” “模擬電子技術(shù)” “數(shù)字電子技術(shù)” “電子線路EDA及仿真”等課程融會(huì)貫通,整合成一門綜合性的實(shí)驗(yàn)課程,在前述理論課后單獨(dú)設(shè)課。在設(shè)計(jì)內(nèi)容、測(cè)試方法及數(shù)據(jù)處理方面均有一定的深度和廣度,在現(xiàn)代電子儀器儀表及設(shè)備的使用、實(shí)驗(yàn)基本技能方面,使學(xué)生得到了很好的鍛煉。根據(jù)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽所要求的能力,安排相應(yīng)難度的綜合性的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí),并且可以在平時(shí)針對(duì)競(jìng)賽的能力進(jìn)行分散的鍛煉。
電子綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生初步具有電子技術(shù)的工程技術(shù)能力,盡力改變以驗(yàn)證理論性質(zhì)的純理論實(shí)驗(yàn),合理使用常用的電子儀器進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和測(cè)試,鞏固和加深所學(xué)理論,并通過電子綜合設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)造性,提高實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和作風(fēng)。電子綜合設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)為主線,采用仿真與實(shí)做調(diào)試結(jié)合、課內(nèi)與課外結(jié)合、硬件與軟件結(jié)合的教學(xué)模式和手段,全面而系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的獲知能力、綜合設(shè)計(jì)與研究創(chuàng)新能力。
總之,高職院校由于時(shí)間限制,無法開展大規(guī)模的系統(tǒng)的集訓(xùn),只好從開學(xué)就著手進(jìn)行學(xué)生的動(dòng)手能力的培訓(xùn)。經(jīng)過對(duì)電子綜合設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐,注意在教學(xué)內(nèi)容上采用適當(dāng)教學(xué)方法,引入EDA仿真技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等多種設(shè)計(jì)手段,完善了設(shè)計(jì)考核方法,使學(xué)生加深了對(duì)課程理論內(nèi)容的理解和消化,培養(yǎng)學(xué)生了的綜合分析能力和應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力。實(shí)踐表明這是一種提高電工電子技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效方式。
摘要：電子線路CAD技術(shù)在高職的電子信息工程技術(shù)專業(yè)中是非常重要的一門課程，在電子設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中都講用到該技術(shù)。電子線路CAD技術(shù)主要是用來繪制電路圖，并在計(jì)算機(jī)上利用該繪圖軟件對(duì)電路進(jìn)行排列，從而讓設(shè)計(jì)出的電路更加的美觀。本文主要是針對(duì)電子線路CAD技術(shù)在高職電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。
關(guān)鍵詞：高職 電子設(shè)計(jì) 電子線路CAD技術(shù) 應(yīng)用
對(duì)于高職學(xué)生而言，要學(xué)習(xí)的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，動(dòng)手能力是在學(xué)好專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上更高的一個(gè)層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術(shù)專業(yè)的學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到電子設(shè)計(jì)等問題，因此，在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的時(shí)候需要用到的很多專業(yè)知識(shí)他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術(shù)在電路板的制作方面的應(yīng)用就必不可少了。下面我們將對(duì)電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究與探索，說明電子線路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系以及在電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用。
1、電子線路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系
隨著電子技術(shù)的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應(yīng)用，電路在設(shè)計(jì)方面也越來越復(fù)雜與集成化，因此，對(duì)電路的要求也越來越精密。而為了達(dá)到電路在復(fù)雜與集成化方面的要求，在制作電路的時(shí)候單靠手工的操作已經(jīng)不能完成設(shè)計(jì)的目的了。所以，就產(chǎn)生了現(xiàn)在我們所用到的電子線路CAD技術(shù)。我們?cè)陔娮釉O(shè)計(jì)過程中利用它就能達(dá)到電路所要求的精密度。
2、電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
電子線路CAD技術(shù)是使用當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件，然后結(jié)合學(xué)過的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量等。電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是一下幾個(gè)方面：
2.1 繪制電路圖
在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的過程中，要實(shí)現(xiàn)電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個(gè)設(shè)計(jì)，還需要有一個(gè)完善的電路來承載這個(gè)程序，讓它實(shí)現(xiàn)它本該實(shí)現(xiàn)的功能。在電子設(shè)計(jì)中，我們一般運(yùn)用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時(shí)候就會(huì)用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠?yàn)槲覀冸娮釉O(shè)計(jì)的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們?cè)诋嫼靡粋€(gè)元器件后，覺得它應(yīng)該放在其他的位置，則只要將它拖動(dòng)到我們想要放置的位置即可。
2.2 計(jì)算機(jī)仿真
電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程中還具備運(yùn)用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達(dá)到了我們所預(yù)期的功能，并且能夠?qū)σ恍?shù)據(jù)進(jìn)行仿真，可進(jìn)一步對(duì)電路進(jìn)行分析。對(duì)于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進(jìn)行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點(diǎn)分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進(jìn)行仿真的時(shí)候，我們首先要進(jìn)行一個(gè)功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達(dá)到了預(yù)期的功能，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，對(duì)該電路進(jìn)行具體的分析，并改正錯(cuò)誤的地方。在進(jìn)行仿真過后，分析結(jié)果一般都是以數(shù)值或波形的方式顯示出來。
2.3 PCB板的設(shè)計(jì)
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進(jìn)行布線后的一種電路板。在進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)之前，首先要將電路原理圖導(dǎo)入，而導(dǎo)入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設(shè)計(jì)者就可以利用PCB板自動(dòng)布線以及手動(dòng)布線的功能對(duì)其進(jìn)行布線。采用該軟件對(duì)電路圖進(jìn)行布線，設(shè)計(jì)者可以先采用自動(dòng)布線功能對(duì)電路進(jìn)行大致的布線，然后用手動(dòng)布線功能對(duì)其進(jìn)行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。
2.4 三維視圖
在將PCB板設(shè)計(jì)好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點(diǎn)擊三維視圖的菜單就可以觀看設(shè)計(jì)電路板的三維視圖。
3、讓學(xué)生更好地掌握電子線路CAD技術(shù)
如上所述，掌握了電子線路CAD技術(shù)對(duì)于學(xué)生而言，可以更好地進(jìn)行電子線路方面的設(shè)計(jì)工作。但在學(xué)習(xí)這一項(xiàng)技術(shù)的過程中，我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍(lán)本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應(yīng)用的例子。學(xué)生學(xué)習(xí)后多呈現(xiàn)一種臨時(shí)性的記憶，即在課程中會(huì)用，考核結(jié)束后在不長的時(shí)間后就不再掌握的現(xiàn)象。
解決這一問題的方法以，通過實(shí)踐我們認(rèn)為采用類似德國職業(yè)教育所推行的以行動(dòng)為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法為好。其基本的思路是：
(1)先整體后具體：在學(xué)習(xí)CAD技術(shù)時(shí)，先期進(jìn)行總體介紹，讓學(xué)生有全局的認(rèn)識(shí)，打消畏難的情緒；而后開始進(jìn)入各項(xiàng)目的的學(xué)習(xí)實(shí)踐。
(2)先低頻后高頻：總體而言學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)后應(yīng)從簡而繁，低頻的一些電子產(chǎn)品其電路較之高頻的簡單，學(xué)習(xí)應(yīng)從其中入手。
(3)先規(guī)范后異型：突出異型電路板的設(shè)計(jì)制做，其目的是讓學(xué)生今后在實(shí)際工作中具有變通的能力，在CAD技術(shù)中也手工調(diào)整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點(diǎn)是，對(duì)于各個(gè)CAD制作的電路，不應(yīng)僅停留于電腦的設(shè)計(jì)，在教學(xué)的過程中應(yīng)讓學(xué)生的設(shè)計(jì)成為成品。這樣可使學(xué)習(xí)更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)到的技術(shù)彌久常新。當(dāng)然，這種做法也會(huì)使教學(xué)的成本大幅上揚(yáng)，但從人才培養(yǎng)的角度看，這樣的投入是值得的。
4、結(jié)語
在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用電子線路CAD技術(shù)，不僅解決了電子設(shè)計(jì)中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時(shí)，讓學(xué)生通過在自主地進(jìn)行一些電子設(shè)計(jì)，并在的過程中運(yùn)用該技術(shù)，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術(shù)的實(shí)際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術(shù)。
摘 要：FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣）在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化中的運(yùn)用越來越廣泛了。FPGA是基于PAL、GAL、PLD等邏輯編程系統(tǒng)發(fā)展起來的一種綜合性的可編程器件。其自07年開始投入市場(chǎng)以來，在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用是極為廣泛和深入的，在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域擔(dān)任著各級(jí)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的重要角色。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）；電子設(shè)計(jì)；可編程片上系統(tǒng)
FPGA即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣，是一種半定制專用集成電路（ASIC），這個(gè)可編程器件的研發(fā)主要是為了解決ASIC的不足和PLD電路數(shù)的缺點(diǎn)。其包含了可配置邏輯模塊、輸出輸入模塊和內(nèi)部連線三個(gè)部分。由于其新的特點(diǎn)和高的運(yùn)用價(jià)值，所以在電子設(shè)計(jì)中得到了十分廣泛的運(yùn)用。本文就基于FPGA的一些特點(diǎn)結(jié)合電子設(shè)計(jì)的運(yùn)用進(jìn)行探討，得出FPGA在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用方面的結(jié)論。
一、FPGA的簡介和特點(diǎn)
FPGA是以可編程陣列邏輯、通用陣邏輯、可編程邏輯器件為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，從簡單的接口電路設(shè)計(jì)到復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)，甚至系統(tǒng)級(jí)芯FPGA都扮演著十分重要的角色。其主要的特色就是現(xiàn)場(chǎng)可編程序性，這一點(diǎn)運(yùn)用到電子設(shè)計(jì)中，可以靈活地進(jìn)行控制，縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間。其采用了邏輯單元陣列的概念，與傳統(tǒng)的編輯電路和門列陣相對(duì)比而言，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)，它運(yùn)用的是小型的查找表實(shí)現(xiàn)了組合邏輯的編輯，每一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)D觸發(fā)器，而這個(gè)觸發(fā)器正好驅(qū)動(dòng)相匹配的I/O，這樣的組合模式正好完成了既可實(shí)現(xiàn)組合編輯又可以進(jìn)行時(shí)序編輯的功能，這些每一個(gè)相鄰模塊運(yùn)用金屬線連接。通過內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元和編程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)邏輯編輯的功能。
FPGA的特點(diǎn)：（1）FPGA特有的可編程片上的特點(diǎn)，就是指設(shè)計(jì)專用的集成電路的時(shí)候，用戶不需要投片生產(chǎn)，可直接合成芯片；（2）FPGA以其可由簡單接口到復(fù)雜接口的設(shè)計(jì)特點(diǎn)可以作為全定制或者半定制的專用集成電路的中試樣片；（3）就其特殊的結(jié)構(gòu)而言，其內(nèi)部含有極為豐富的觸發(fā)器和I/O引腳；（4）設(shè)計(jì)周期短，開發(fā)費(fèi)用低，風(fēng)險(xiǎn)小。
二、電子設(shè)計(jì)
電子設(shè)計(jì)技術(shù)是指面向?qū)Ｓ眉呻娐吩O(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在和傳統(tǒng)的ASIC的相對(duì)比而言，電子設(shè)計(jì)的性質(zhì)更加偏向于自動(dòng)化，所以它具備了幾個(gè)很突出的特點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)時(shí)是全過程的設(shè)計(jì)，在整個(gè)集成電路中的電路系統(tǒng)、硬件、軟件和仿真等包括在內(nèi)都由計(jì)算機(jī)完成；（2）與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，電子設(shè)計(jì)主要擔(dān)任了兩方面的角色，一個(gè)是主動(dòng)的設(shè)計(jì)者一個(gè)是被動(dòng)的使用者，二者結(jié)合就可以直接運(yùn)用于客戶了；（3）實(shí)現(xiàn)的途徑相對(duì)而言更加具有選擇性，除了FPGA以外還有CPLD等可編程器件來運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，但是FPGA的運(yùn)用較為廣泛。電子設(shè)計(jì)由于其可大規(guī)模地進(jìn)行編程，并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，在用戶體現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)，所以成為了近年來主要的技術(shù)。
三、FPGA在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
由于市場(chǎng)的競(jìng)爭十分地激烈，在相應(yīng)的集成電路的設(shè)計(jì)中，要有一席之地就需要在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用很好的可編程器件，這些器件和傳統(tǒng)的相對(duì)比而言需要更好的適應(yīng)市場(chǎng)的能力。
（一）符合電子設(shè)計(jì)要求的器件的發(fā)展
可編程邏輯器件即PLD在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用應(yīng)該是數(shù)百萬門的大規(guī)模的器件，其中為代表的就是將近10萬門宏的FPGA。FPGA的主要結(jié)構(gòu)中包括了一個(gè)復(fù)雜的電路系統(tǒng)，這樣的電路系統(tǒng)是為了迎合電子設(shè)計(jì)中的需要一個(gè)或者多個(gè)嵌入式系統(tǒng)處理器，以及控制模板和對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)控制的通信口而存在的。FPGA正好滿足所有的針對(duì)于電子設(shè)計(jì)的關(guān)于大規(guī)模器件的要求，再加上其獨(dú)有的可編程片上系統(tǒng)，可以直接裝入一個(gè)芯片，不需要投片生產(chǎn)，即能滿足所謂的SOPC的設(shè)計(jì)。
電子設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的專用集成電路設(shè)計(jì)最大的不同就是它的多種專用端口，在FPGA中的一些開發(fā)的型號(hào)器件，這些器件的主要特點(diǎn)就是其嵌入式的系統(tǒng)塊設(shè)計(jì)，一切的功能都是采用系統(tǒng)塊的嵌入式結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的，在這樣的一種將處理器和傳統(tǒng)器件的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，創(chuàng)造出的性價(jià)比極高的FPGA，適用于電子設(shè)計(jì)上是十分有利的，針對(duì)于自動(dòng)化的專門集成電路的設(shè)計(jì)，這樣一來可以避免很多不必要的缺點(diǎn)，包括其中的成本問題和高揮發(fā)性的問題?？傊現(xiàn)PGA的開發(fā)適應(yīng)了針對(duì)于電子設(shè)計(jì)的一系列的要求是很好的可編程器件。
綜上可知，F(xiàn)PGA的研發(fā)，結(jié)合了傳統(tǒng)的各類可編程器件的優(yōu)勢(shì)和作用，真正地運(yùn)用于專門集成電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)即電子設(shè)計(jì)是十分有用的。其可自帶編程片上系統(tǒng)，可以就復(fù)雜或者簡單的芯片的使用，其能耗低可以節(jié)省運(yùn)行的成本，其多種專用端口和附加功能模塊的使用可以更加適用于多端口的電子設(shè)計(jì)上。
（二）植入了嵌入式系統(tǒng)處理器后的FPGA運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)
在FPGA中植入嵌入式系統(tǒng)處理器是很有必要的，來解決系統(tǒng)的體積、能耗和可靠性等問題。在現(xiàn)行的嵌入式系統(tǒng)中大多都是采用了ARM的32位知識(shí)產(chǎn)權(quán)處理器核的器件，但是在運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中，主要的還是要迎合其對(duì)于處理器多接口的要求，如果直接就將二者結(jié)合，那么系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的體積和能耗必然會(huì)增加而系統(tǒng)可靠性就相應(yīng)地減少了。將嵌入式系統(tǒng)直接植入到電子設(shè)計(jì)所使用的FPGA中可以很好地解決這個(gè)問題，一般采用的是將知識(shí)產(chǎn)權(quán)核以硬核的形式植入，和FPGA的可編程邏輯資源以及IP軟核相融合，代替原來的FPGA中的硬核的功能。運(yùn)用于電子設(shè)計(jì)之中，就是將FPGA的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了硬件和處理器的強(qiáng)大的軟件功能相結(jié)合起來，相輔相成實(shí)現(xiàn)了一種高效的全新的SOC。
（三）以FPGA為基礎(chǔ)的DSP系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
在電子設(shè)計(jì)當(dāng)中的DSP處理器必不可少的，但是在過去的電子設(shè)計(jì)行業(yè)中，大多都是利用DSP應(yīng)用系統(tǒng)，但是其存在的缺點(diǎn)在市場(chǎng)快速發(fā)展的過程中得以顯現(xiàn)，比如處理的速度、硬件的靈活性或者是效率等方面。
FPGA具有大容量、高速度D的優(yōu)良特性。所以FPGA為基礎(chǔ)而開發(fā)的DSP系統(tǒng)可以借助其數(shù)字信號(hào)處理的能力以及靈活的配置特性來彌補(bǔ)傳統(tǒng)的工具的不足，配套的嵌入式先進(jìn)工具的開發(fā)是很好的一種和傳統(tǒng)相銜接又進(jìn)行優(yōu)化的形式。
電子設(shè)計(jì)的流程都是自頂向下的順序，這樣的一種特點(diǎn)就表示它是與硬件完全無關(guān)的一種系統(tǒng)設(shè)置，以FPGA為基礎(chǔ)發(fā)展起來的DSP系統(tǒng)就是基于這種設(shè)計(jì)流程的，在仿真測(cè)試上，利用了Matlab提供的IP核來完成，接著的轉(zhuǎn)型是通過SignaiCompiier來進(jìn)行的，將設(shè)計(jì)的模型轉(zhuǎn)化成了RTL，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行時(shí)序的仿真，實(shí)現(xiàn)硬件DSP系統(tǒng)的仿真測(cè)驗(yàn)。
以FPGA為基礎(chǔ)的DSP系統(tǒng)，是結(jié)合了FPGA的大容量、高速度的優(yōu)勢(shì)發(fā)展起來的，并且與電子設(shè)計(jì)中的自頂向下的結(jié)構(gòu)順序相適應(yīng)，對(duì)于現(xiàn)今市場(chǎng)上存在的硬件靈活性、開發(fā)效率和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等許多方面存在難以克服的缺點(diǎn)來進(jìn)行的改進(jìn)，很有市場(chǎng)利用價(jià)值。
（四）在電子設(shè)計(jì)的處理器上運(yùn)用
在通信領(lǐng)域的電子設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用是十分廣泛的，將FPGA和一般的處理器相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)通信是稀松平常的一件事。但是真正地將二者相結(jié)合還是十分有挑戰(zhàn)的，利用FPGA實(shí)現(xiàn)高性能的處理器是很有前景的。
如果采用FPGA直接來武裝電腦，就會(huì)形成超級(jí)電腦的概念，由于FPGA擁有獨(dú)特的嵌入式的微處理器，所以結(jié)合他的可重配置的特性就可以對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來配置整理文件。從而使得同一硬件電路結(jié)構(gòu)在不同的時(shí)間段，形成不同的等效硬件結(jié)構(gòu)以高效地對(duì)付不同的處理任務(wù)。例如，此類超級(jí)計(jì)算機(jī)某一段時(shí)間可以用于預(yù)報(bào)全球天氣狀況，下一時(shí)間則能用于根據(jù)某一公司的主要利率對(duì)沖情況來評(píng)估債券市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，然后又可進(jìn)入基因組合核對(duì)的分析等等。利用FPGA發(fā)展的電子設(shè)計(jì)的處理器雖然還研究地不夠深入，但是真正的研究出來的成果是十分符合現(xiàn)今的電子設(shè)計(jì)市場(chǎng)對(duì)于處理器的功能需求的。
四、總結(jié)
FPGA技術(shù)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣，在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用可以說是十分重要和廣泛的。本文就FPGA的主要特點(diǎn)進(jìn)行了簡單的描述，其具有的片上可編程序性是很有特色的一個(gè)特點(diǎn)，基于這樣的一種設(shè)計(jì)也可以開發(fā)出很好的功能。在電子設(shè)計(jì)上的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在器件的革新，嵌入式的處理器在設(shè)計(jì)FPGA時(shí)的運(yùn)用和電子設(shè)計(jì)相結(jié)合，還有DSP系統(tǒng)的革新，以及電子設(shè)計(jì)處理器的運(yùn)用等，這些運(yùn)用足以見得FPGA在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性。
摘 要：在現(xiàn)今電氣化的時(shí)代，電子自動(dòng)化技術(shù)迅猛發(fā)展。將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化領(lǐng)域越來越受到關(guān)注，并且逐漸應(yīng)用到實(shí)際生活中。本文系統(tǒng)介紹了微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)過程和相關(guān)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：微電子；自動(dòng)化
隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷深入發(fā)展，電子自動(dòng)化技術(shù)也逐漸應(yīng)用到人們的日常生活中，在很大程度上影響著人們的生活生產(chǎn)過程。并且，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于微電子技術(shù)的要求也日益提高，因此深入研究基于微電子的自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量有很大作用。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微電子的自動(dòng)化過程，需要構(gòu)建合適的功能模塊，尤其是電子電路的設(shè)計(jì)。
一、基于微電子的自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，微電子系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)逐步采用編程的方式完成。這種程序編程的方式使微電子技術(shù)更加的高性能化、高自動(dòng)化以及高節(jié)能環(huán)保。同時(shí)，將微電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來，更加推進(jìn)了自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新?；谖㈦娮拥淖詣?dòng)化技術(shù)主要有以下幾個(gè)特性[1]：
（一）基于計(jì)算機(jī)編程
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)技術(shù)，通過編程的手段來完成系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的手工做圖方式相比，誤差小、效率高、簡單易行等特點(diǎn)。同時(shí)應(yīng)用軟件功能開發(fā)各個(gè)系統(tǒng)模塊，優(yōu)化了整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的性能。
（二）芯片集成度較高
電子系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，在一塊小尺寸的電路板上集成很多具有不同功能的相關(guān)電路，減小了電子線路的占用面積，使芯片集成度高、功耗較小、性價(jià)比高并且便于安裝，與此同時(shí)，這種高集成的芯片符合節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。
（三）軟件升級(jí)方便
電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)，具有優(yōu)良的系統(tǒng)升級(jí)平臺(tái)。采用計(jì)算機(jī)編程的方式對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)，可以做到實(shí)時(shí)在線工作，使系統(tǒng)的性能升級(jí)便捷，漏洞修補(bǔ)及時(shí)。
（四）具備仿真功能
計(jì)算機(jī)仿真功能是電子自動(dòng)化技術(shù)的一大特色，可以解決自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的數(shù)值問題。同時(shí)，利用仿真功能可以很好的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和分析，方便進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化[2]。
整個(gè)電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科的理論知識(shí)。其中計(jì)算機(jī)編程的應(yīng)用，推動(dòng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，使整個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)集成在小規(guī)格芯片之上成為可能。
二、微電子自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
整個(gè)電子自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是包括各個(gè)功能模塊的生成、系統(tǒng)的維護(hù)與升級(jí)以及各功能版的集成等內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，為系統(tǒng)功能模塊的生成和功能的實(shí)現(xiàn)提供了良好的技術(shù)平臺(tái)，使電子自動(dòng)化系統(tǒng)的功能可以通過高集成的電子芯片體現(xiàn)出來。
（一）輸入模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的輸入版塊主要是負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的輸入功能這一子模塊的設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)編程語言完成的。首先，要對(duì)輸入內(nèi)容用程序語言的方式進(jìn)行定義，這樣便于系統(tǒng)程序的優(yōu)化處理。進(jìn)而，還需要對(duì)程序語言進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，從而使整個(gè)系統(tǒng)一體化。最后輸入數(shù)據(jù)才可以被很好的儲(chǔ)存供系統(tǒng)調(diào)用。簡言之，輸入版塊設(shè)計(jì)就是程序語言設(shè)計(jì)過程。
（二）數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)編程系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)據(jù)量比較龐大的復(fù)雜的過程。在整個(gè)系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)等，調(diào)用數(shù)據(jù)的過程變得很是復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)模塊，對(duì)系統(tǒng)各階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用，便于系統(tǒng)的生成和在線維護(hù)。另外，數(shù)據(jù)模塊可以在一定程度上拓展系統(tǒng)的功能，推動(dòng)自動(dòng)化的革新[3]。
（三）仿真模塊設(shè)計(jì)
仿真模塊的功能主要是完成系統(tǒng)的功能檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析。通過仿真模塊的運(yùn)行狀況反映出整個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的工作過程，方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞并進(jìn)行在線升級(jí)。
（四）檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)
利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的過程中，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)和漏洞排查。檢測(cè)模塊可以保證各個(gè)功能模塊之間更好的匹配運(yùn)行，避免程序運(yùn)行過程中的系統(tǒng)規(guī)劃故障的發(fā)生。
（五）各功能模塊規(guī)劃
將各個(gè)功能模塊合理規(guī)劃集成到一塊小規(guī)格的芯片之上，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高集成、低功耗的關(guān)鍵步驟。
三、微電子自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
微電子自動(dòng)化技術(shù)主要是應(yīng)用在高校教學(xué)、電氣設(shè)備以及應(yīng)用軟件開發(fā)等方面。
首先，基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的電子自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以很好的應(yīng)用到高校電氣電子工程的教學(xué)實(shí)踐過程中。采用各專業(yè)術(shù)語和特定操作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行形象描述和展示，可以使抽象的知識(shí)具體化，同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力，提高學(xué)生的整體素質(zhì)。
其次，微電子自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了電氣設(shè)備的升級(jí)。利用計(jì)算機(jī)程序語言來完成后期的系統(tǒng)革新階段，為電氣設(shè)備的更新升級(jí)提供了很大的空間。同時(shí)，微電子技術(shù)的集成特性，使電氣設(shè)備更好的實(shí)現(xiàn)了高集成、高性能的特點(diǎn)。
最后，軟件編程技術(shù)方便了各個(gè)應(yīng)用軟件的開發(fā)，在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)過程中統(tǒng)一編程，實(shí)現(xiàn)各軟件的兼容，從而便于各功能模塊的集成，推動(dòng)電氣設(shè)備的統(tǒng)一化，同時(shí)降低了研發(fā)成本。
四、小結(jié)
隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為電子自動(dòng)化研究越來越深入，基于計(jì)算機(jī)編程的電子設(shè)計(jì)業(yè)逐漸系統(tǒng)化和模式化。微電子自動(dòng)化系統(tǒng)憑借其高集成、高性能、易拓展以及低成本等特性，逐漸應(yīng)用到人們的日常生產(chǎn)和生活過程中。
摘 要：隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，新形勢(shì)下社會(huì)需求對(duì)電子技術(shù)專業(yè)人才的“技能型”、“應(yīng)用型”提出了新的更高要求，結(jié)合我校參加相關(guān)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)提出了實(shí)踐性教學(xué)模塊的設(shè)計(jì)思想及其實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽；實(shí)踐性教學(xué)
近年來，我校學(xué)生分別參加了“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、“全國職業(yè)院校技能大賽”、等多項(xiàng)比賽。經(jīng)過我們努力，我們?nèi)〉昧丝上驳某煽?。通過比賽，我們深刻認(rèn)識(shí)到參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽不但提高了學(xué)生的水平，同時(shí)也是對(duì)我系電子專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)工作的檢驗(yàn)。為了全面提升電子專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力來適應(yīng)各類電子設(shè)計(jì)大賽對(duì)高職學(xué)生的要求，應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)體系改革刻不容緩。
1 改革傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式
我校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)于1999年開始進(jìn)行招生，在早期的教學(xué)過程中，我們專業(yè)教師就根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)際需要，對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)。2006年，我校電子專業(yè)成功申報(bào)河南省教學(xué)改革省級(jí)試點(diǎn)專業(yè)，我們對(duì)“應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃與大綱”進(jìn)行了大范圍的調(diào)整。
根據(jù)“以提高人才質(zhì)量為宗旨，以培養(yǎng)綜合能力為目標(biāo)，以強(qiáng)化職業(yè)技能為核心，以就業(yè)為導(dǎo)向”的高等職業(yè)教育改革指導(dǎo)思想，適時(shí)對(duì)教學(xué)計(jì)劃做出微調(diào)以適應(yīng)電子信息技術(shù)的快速發(fā)展。如：2008年，對(duì)電子課程設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了重訂，由原來的純理論教學(xué)變?yōu)槔碚摷訉?shí)踐操作的教學(xué)，使學(xué)生要通過本課程的學(xué)習(xí)，對(duì)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程有個(gè)系統(tǒng)的了解，即：理論設(shè)計(jì)、繪制原理圖、制造電路板、焊接元器件、調(diào)試電路以及完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。從改革的總體效果看，學(xué)生也從實(shí)踐教學(xué)過程中學(xué)到了“實(shí)實(shí)在在”的知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。
在教學(xué)模式上將理論知識(shí)和實(shí)際操作緊密結(jié)合起來，使枯燥的理論知識(shí)變得易于接受和理解，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要求各門專業(yè)課盡量安排在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所上課，利用實(shí)物教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，力爭教學(xué)方案的最佳化，從根本上改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。比如單片機(jī)、可編程序控制器完全安排在實(shí)驗(yàn)室中，隨講隨做，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。極大地增強(qiáng)了理論與實(shí)踐教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性，提高了課堂教學(xué)的效益，吸引了更多學(xué)生的主動(dòng)參與，活躍課堂氣氛，取得了較好的教學(xué)效果，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。
通過以上三個(gè)環(huán)節(jié)來綜合提高學(xué)生的生產(chǎn)勞動(dòng)技能，取得了良好的教學(xué)效果。除此之外，我們還開設(shè)了綜合開發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)選修課來鍛煉一部分動(dòng)手能力比較強(qiáng)的學(xué)生，提高他們的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。
通過這些改革，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力明顯提高，畢業(yè)生受到了社會(huì)的歡迎和好評(píng)。參加過電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生，他們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)、方案論證、整機(jī)裝調(diào)、選用新器件及創(chuàng)新能力與合作精神等方面得到了全面提高，他們的自信心增強(qiáng)了。他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)和科研中，獨(dú)立工作的能力較強(qiáng)，受到了教師的歡迎和好評(píng)。
2 “五環(huán)”實(shí)踐教學(xué)體系
按傳統(tǒng)教學(xué)方法培養(yǎng)的學(xué)生，在實(shí)踐性環(huán)節(jié)上發(fā)生諸多的問題，比如：單元電路正確卻無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；理論設(shè)計(jì)正確卻無法在工程上實(shí)現(xiàn)功能等等。這種問題的癥結(jié)點(diǎn)在于電子設(shè)計(jì)既不是單純的理論設(shè)計(jì)也不僅僅是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，而是實(shí)踐性很強(qiáng)的有特定工程背景的項(xiàng)目。
根據(jù)認(rèn)識(shí)規(guī)律和學(xué)科規(guī)律而設(shè)計(jì)的“五環(huán)”實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系?！拔瀛h(huán)”指的是五個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)（基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)、專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)）。“五環(huán)”教學(xué)體系環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)。
（1）基本技能訓(xùn)練：重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生讀圖能力，電子元器件的識(shí)別、檢測(cè)技能，儀器儀表的使用技能，電子元器件的焊接與拆卸技能。
（2）專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)：通過EDA電路設(shè)計(jì)、電工學(xué)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)、可編程控制器等課程的實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生按原理圖組裝功能電路的能力，選擇正確儀器、儀表獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)、波形的技能，進(jìn)行電路參數(shù)調(diào)整、完成電路整體調(diào)試的能力。
（3）專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)：安排一個(gè)月的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)，主要培訓(xùn)學(xué)生分析和解決系統(tǒng)問題的能力，整機(jī)電路的組裝和調(diào)試技能，維護(hù)、維修技能。
（4）頂崗實(shí)習(xí)：本專業(yè)安排了10個(gè)月的頂崗實(shí)習(xí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)綜合能力。
（5）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）：要求學(xué)生從生產(chǎn)、工程和實(shí)際生活中尋找設(shè)計(jì)題目，獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、印刷電路版制作、元器件焊接、整機(jī)調(diào)試等環(huán)節(jié)。本專業(yè)安排了三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立工作能力。
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)時(shí)數(shù)中所占的比重較大。應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)授課學(xué)時(shí)總量為2600學(xué)時(shí)，理論授課學(xué)時(shí)數(shù)為1158學(xué)時(shí)，占學(xué)時(shí)總數(shù)的46%；實(shí)踐教學(xué)（實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等）多達(dá)1405學(xué)時(shí)，占學(xué)時(shí)總數(shù)的54%。整個(gè)課程體系的設(shè)置中體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的重要性，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和應(yīng)用技能提供了保障。
3 引入虛擬仿真技術(shù)
眾所周知，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展又為電子信息技術(shù)的發(fā)展提供了前進(jìn)的動(dòng)力，二者是相互促進(jìn)、相互滲透、共同發(fā)展的。
為了將可編程技術(shù)及系統(tǒng)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用引入教學(xué)，我們開設(shè)了追蹤電子技術(shù)發(fā)展前沿的“在線系統(tǒng)可編程技術(shù)”及“虛擬與仿真技術(shù)”等課程；同時(shí)，盡可能將各種EDA軟件穿插于各門相關(guān)課程中，如Protel、Workbench、QuartusⅡ、MATLAB、labview等軟件的應(yīng)用，大大開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，提高了設(shè)計(jì)效率。
4 實(shí)踐教學(xué)與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽緊密結(jié)合
全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，推動(dòng)高等學(xué)校信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革，有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)與基本能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力。[4]
電子設(shè)計(jì)大賽，積極推動(dòng)了我系對(duì)電子專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)改革。在平時(shí)的實(shí)踐教學(xué)中綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，引入電子設(shè)計(jì)大賽的賽題，電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題具有實(shí)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、技術(shù)水平發(fā)揮余地大的特點(diǎn)；所涉及的電類專業(yè)的課程有：模擬電路、數(shù)字電路、C語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、電子設(shè)計(jì)、EDA技術(shù)等；
電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽成績作為檢驗(yàn)教學(xué)改革是否成功的標(biāo)準(zhǔn)。通過近幾年的比賽，我們?nèi)〉昧丝上驳某煽儯?011年，獲得參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽河南賽區(qū)二等獎(jiǎng)1個(gè)、三等獎(jiǎng)3個(gè)，獲得全國職業(yè)院校技能大賽河南賽區(qū)二等獎(jiǎng)1個(gè)，三等獎(jiǎng)1個(gè)；2012年，獲“畢杯”全國大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國一等獎(jiǎng)，獲全國職業(yè)院校技能大賽電子產(chǎn)品檢測(cè)與維修項(xiàng)目全國第三名；從獲獎(jiǎng)情況不難看出，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革的效果在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中得到了檢驗(yàn)，切實(shí)提高了學(xué)生的實(shí)踐水平。
我們將不斷的調(diào)整專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系以適應(yīng)電子設(shè)計(jì)大賽對(duì)學(xué)生知識(shí)水平的要求，從而滿足不斷發(fā)展的信息化時(shí)代對(duì)畢業(yè)生的更高需求。
作者單位：焦作師范高等?？茖W(xué)校物理與電子工程系，河南焦作 454001
摘要：為契合我院開展模塊化教學(xué)改革的需求，培養(yǎng)社會(huì)所需要的應(yīng)用型人才，我系現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊化建設(shè)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。本文論述了目前高校現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀、問題，以及我系自制定并實(shí)施現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊以來在實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一塊所進(jìn)行的一些新思路和新做法。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù) 模塊化 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在市場(chǎng)競(jìng)爭和教育競(jìng)爭日益激烈的今天，如何求得合理的自身定位和發(fā)展空間是擺在各大高校面前的一大難題，正是在這樣的形勢(shì)和背景下，合肥學(xué)院（以下簡稱我院）提出了“地方型、應(yīng)用型、國際化”的辦學(xué)思路，并在全院各系部圍繞如何更好的培養(yǎng)應(yīng)用型人才為核心和主線開展了系列教學(xué)改革，模塊化課程改革便是其中的一項(xiàng)重要舉措。
眾所周知，課程的好壞和貫徹實(shí)施的程度直接關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低。基于這一大的前提和背景，合肥學(xué)院電子信息與工程系（以下簡稱我系）現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過近幾年的探索與實(shí)踐，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊已經(jīng)形成了相對(duì)完善的體系，在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的預(yù)期效果，但與此同時(shí)，與之相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未同步跟上，依然存有較大的有待完善的空間?，F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指的是將傳統(tǒng)數(shù)字電路、在系統(tǒng)編程技術(shù)、SOPC實(shí)踐這三門課程的內(nèi)容按照“即學(xué)即用”、“活學(xué)活用”的原則進(jìn)行重新編排，注重及時(shí)給予學(xué)生驗(yàn)證、操作和強(qiáng)化所學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)機(jī)和實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)從“知識(shí)輸入”為導(dǎo)向走向 “能力輸出”為導(dǎo)向，面向社會(huì)和市場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)踐能力和動(dòng)手能力強(qiáng)的應(yīng)用型電子信息人才。
2 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)術(shù)技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀
現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)這一門課程，無論從外延和內(nèi)涵上都很豐富。首先，從內(nèi)涵來講，模擬電路、數(shù)字邏輯電路,硬件描述語言,微機(jī)原理,單片機(jī)原理與應(yīng)用,DSP原理等課程都屬于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的范疇；第二，從外延的角度來講，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的范圍極為廣泛，DSP技術(shù),嵌入式系統(tǒng),傳感與控制,PCB設(shè)計(jì),電源技術(shù)等在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍事等方面都有用武之地。如何在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生對(duì)這一領(lǐng)域有比較精準(zhǔn)到位的理解和認(rèn)知，就相當(dāng)不容易的事情。此外,身處信息社會(huì)，知識(shí)的更新速度越來越快，電子行業(yè)更是如此，知識(shí)和技術(shù)的不斷創(chuàng)新與教學(xué)內(nèi)容的相對(duì)滯后是各高校工科專業(yè)所共同面臨的問題?？傮w而言，從各高校實(shí)踐的情況來看，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)主要呈現(xiàn)出以下局面[1-12]。
2.1教材改革滯后
大部分高校依然沿用以前的老教材，這樣一來，就可能存在這樣的問題：教材缺乏更新顯然就不能及時(shí)更新，缺少最新鮮的一線現(xiàn)代電子技術(shù)信息；從教材本身來講，偏重于理論基礎(chǔ)部分，實(shí)踐部分得不到應(yīng)有的重視；教材的趣味性和可操作性不夠，缺乏針對(duì)性，對(duì)學(xué)生的吸引力不夠；部分教材雖然加入了新內(nèi)容和新元素，但是介紹得不夠詳細(xì)，往往一帶而過；就選題而言，其范圍往往有所側(cè)重而失之全面，體系繁瑣而邏輯性不夠。目前我國所選用的電子設(shè)計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)所采用的教材以傳統(tǒng)教材偏多，無論從內(nèi)容的新穎性而言還是從教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性而言，都跟不上現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展的節(jié)奏。
2.2硬件設(shè)備不配套
對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備必不可少。對(duì)于相當(dāng)部分高校而言，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用周期長，電子設(shè)備更新速度快，在硬件設(shè)備的配套方面，難以做到滿足實(shí)際的客觀需求。對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程而言，基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握和內(nèi)化需要建立在學(xué)生實(shí)際參與，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，迫切需要為學(xué)生提供豐富的、及時(shí)的、開放的實(shí)驗(yàn)室硬件支持體系。
此外，各高校紛紛采用擴(kuò)招來應(yīng)對(duì)高等教育大眾化時(shí)代的
到來，學(xué)生數(shù)量的激增卻并未能伴隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置和更新的同步增加，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。
2.3教師的教學(xué)水平整體不高
師資隊(duì)伍建設(shè)直接關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低，電子信息專業(yè)作為一門工科專業(yè)，要求所任教的教師擁有豐富、精湛的理論知識(shí)，同時(shí)，同時(shí)對(duì)其實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐操作要求亦很高，需要教師能夠雙肩挑。但是，從目前的現(xiàn)狀來看，教師隊(duì)伍的現(xiàn)狀還不盡如意，主要表現(xiàn)在：年齡層次結(jié)構(gòu)不合理，一般而言，年齡結(jié)構(gòu)過老化，要么年齡結(jié)構(gòu)年輕化都不利于人才培養(yǎng)。對(duì)于剛從相關(guān)院校畢業(yè)的年輕教師而言，從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上的缺乏，造成他們不易發(fā)揮年輕人敢于嘗試敢于創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)，而走向“傳統(tǒng)依賴”路徑，習(xí)慣性地依從傳統(tǒng)的教學(xué)模式，過于依賴書本知識(shí)，實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)力不夠；同樣的道理，年齡結(jié)構(gòu)中青年成分不夠，對(duì)于人才培養(yǎng)也是不利的。
2.4教學(xué)手段和方法滯后
對(duì)于現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程這一門課程而言，如果單純地依托傳統(tǒng)的授課方式，恐怕是難以有效地完成教學(xué)任務(wù)的。這里不是否認(rèn)傳統(tǒng)授課方式的作用和價(jià)值，而是因?yàn)椋F(xiàn)在電子設(shè)計(jì)技術(shù)這一課程本身的特殊性決定了必須依托多媒體等現(xiàn)代化這樣的媒介，具體而言表現(xiàn)在：第一，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)本身就是信息革命的產(chǎn)物，體現(xiàn)了信息化社會(huì)的最新成果，具有先進(jìn)性、前瞻性和復(fù)雜性；第二，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的知識(shí)具有豐富性、生動(dòng)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，雖然部分知識(shí)依托傳統(tǒng)的教授和講課方式是可行的，但是總體如若不能很好地利用現(xiàn)代化信息手段的作用的話，是不利于學(xué)生的理解和接受的。然而，現(xiàn)實(shí)的情況是，很多高校在教學(xué)過程中仍以傳統(tǒng)的板書設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，若教材和教法不能同步跟進(jìn)，想要有良好的教學(xué)效果幾乎可能性不大，這些和培養(yǎng)適合市場(chǎng)需求的一線人才是相背離的。
2.5實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱
對(duì)于工科專業(yè)，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)的理解和把握需要建立在親自實(shí)驗(yàn)、反復(fù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)之上；而對(duì)于一些有創(chuàng)意，想要拔高的學(xué)生，若脫離了實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一環(huán)節(jié)，單憑大腦和想象幾乎是無法獲取想要的知識(shí)信息，取得原本可以的進(jìn)步的，尤其是電子設(shè)計(jì)技術(shù)這樣的課程，若脫離實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無異于無源之水無本之木。然而，現(xiàn)實(shí)的情況是，在相當(dāng)一部分高校，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)未能得到應(yīng)有的重視，具體體現(xiàn)在：與理論課課時(shí)相比，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)偏低；實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教師師資薄弱；學(xué)校重視程度不夠，經(jīng)費(fèi)投入偏低，導(dǎo)致儀器設(shè)備陳舊，不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展。
3 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題
3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，利用率低
首先體現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊。一方面，信息社會(huì)科學(xué)技術(shù)知識(shí)本身的更新速度越來越快，電子行業(yè)儀器設(shè)備更新?lián)Q代的速度在加快，高校如何跟上節(jié)奏為學(xué)生提供合適的最新的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備本身就是一個(gè)考驗(yàn)；與此同時(shí)，很多地方高校,由于種種原因其所使用的設(shè)備還是幾年前甚至是十幾年前的東西。
再就是由于師資匱乏、實(shí)驗(yàn)室管理理念和技術(shù)不能同步跟上等方方面的原因，導(dǎo)致已有的設(shè)備并不能發(fā)揮最大的功效。一個(gè)典型的例子就是各個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的各項(xiàng)具體情況不能得到得到及時(shí)有效的識(shí)別和跟蹤，學(xué)生是不是掌握了正確的試驗(yàn)方法，有沒有掌握正確的操作步驟，操作是否規(guī)范等等都變得無法識(shí)別。這樣一來，最有技術(shù)含量的實(shí)踐考核成了學(xué)生最容易通過或那份的項(xiàng)目。
3.2教材內(nèi)容面向基礎(chǔ)，與社會(huì)發(fā)展相脫節(jié)
除去教材本身的局限性不講，從現(xiàn)行各高校使用的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)教材而言，普遍存在以下問題：第一，題材范圍求全，求廣，百科全書的傾向嚴(yán)重，但缺乏針對(duì)性，深度不夠，也就是當(dāng)教師和學(xué)生對(duì)某一個(gè)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)需要的時(shí)候，我們的教材不能提供所需要的支持；第二，重基礎(chǔ)，輕應(yīng)用，往往對(duì)電子信息這一專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)有濃墨重彩的講解，但是對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中有什么應(yīng)用缺乏必要的延伸；第三，各章節(jié)內(nèi)容分立，連貫性和一致性不夠，教材內(nèi)容多為現(xiàn)代電子技術(shù)這一領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)分章節(jié)的匯聚，這種知識(shí)組合未必符合所指教的教師和學(xué)生的認(rèn)知和邏輯，如果缺乏指導(dǎo)教師深入地指導(dǎo)的話，學(xué)生往往學(xué)到的是一些零散的，隨機(jī)的知識(shí)，而不是整體的有機(jī)的統(tǒng)一的知識(shí)。
3.3理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)
首先表現(xiàn)在理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)銜接不緊密。電子信息工程作為工科專業(yè)，學(xué)生必須在實(shí)際操作，實(shí)際動(dòng)手，必須在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，所習(xí)得的理論知識(shí)才可能為學(xué)生所掌握；再好的理論教學(xué)如果沒有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的支撐，也會(huì)因此而大打折扣。第二，從實(shí)驗(yàn)類型來說，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，而綜合性實(shí)驗(yàn)居少、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)少或幾乎沒有。再者，從學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的角度而言，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是主體，然后才是學(xué)生的設(shè)計(jì)制作。以上種種，導(dǎo)致的一個(gè)基本問題就是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩者的分離，而不是統(tǒng)一，不利于學(xué)生的動(dòng)手能力、應(yīng)用能力等的培養(yǎng)。
3.4實(shí)驗(yàn)類型單一，與高速社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)相脫節(jié)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)得不到足夠重視的必然結(jié)果就是會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)類型單一，即多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。所謂驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是在對(duì)書本知識(shí)有一定了解的基礎(chǔ)上，提出一種假說，驗(yàn)證假說的正確性，往往有一套較完整和程序化的步驟和方法，因而，它更加強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，而不是實(shí)驗(yàn)過程。換言之，是一種“按方抓藥”、高度固化的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，這對(duì)于學(xué)生的積極性和興趣顯然是不利的，因而，要論及真正提高學(xué)生的主動(dòng)性，積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，顯然是不夠的。
3.5實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)成擺設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位得不到應(yīng)有的體現(xiàn)
作為工科專業(yè)，現(xiàn)代電子信息技術(shù)知識(shí)的習(xí)得和理解必須依賴足夠的、及時(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐聯(lián)系機(jī)會(huì)，然后現(xiàn)實(shí)的情況是，在相當(dāng)部分高校，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)雖然也有開設(shè)課程，但是總體處于依附狀態(tài)，形同擺設(shè)，其教學(xué)地位得不到應(yīng)有的體現(xiàn)。比如總體實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課時(shí)不足總課時(shí)的一半；實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)考核往往伴隨相關(guān)課程的考核進(jìn)行，具有較大的隨意性等等。
3.6實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資薄弱
高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)需要一支同樣高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍，方如此，才能保證實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)落到實(shí)處，進(jìn)而也就無法保證學(xué)生能夠保證學(xué)生習(xí)得基礎(chǔ)的電子信息技術(shù)知識(shí)，基礎(chǔ)不牢，學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力也就成為空中樓閣，紙上談兵了。一方面，在部分院校，實(shí)踐教學(xué)被編排在電子相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)中，課時(shí)嚴(yán)重不足；另一方面，師資力量的匱乏是其硬傷，在實(shí)驗(yàn)過程中，一名教師需要同時(shí)指導(dǎo)幾十名學(xué)生，除去教師講解、示范的時(shí)間，剩余的時(shí)間學(xué)生才能用于模仿，求證，其實(shí)驗(yàn)效果讓人質(zhì)疑。再者，由于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場(chǎng)地的限制，加上實(shí)驗(yàn)室管理未能同步跟上等多因素，師資不足會(huì)導(dǎo)致教師不能及時(shí)、充分識(shí)別、監(jiān)督并及時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中的種種問題。如此一來，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐考核成為學(xué)生最容易通過的項(xiàng)目也就不足為怪了。
4 新思路
如何進(jìn)一步推進(jìn)我院實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，促進(jìn)創(chuàng)新人才成長，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，并最終形成優(yōu)質(zhì)資源融合、教學(xué)科研協(xié)同、學(xué)校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，我系在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了以下嘗試：
4.1“少臺(tái)套、大循環(huán)”
前面我們講到，對(duì)于電子設(shè)計(jì)技術(shù)這樣的工科專業(yè)，面臨著雙重困境：電子設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)備的更新速度越來越快；學(xué)院對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入資金總是有限的，不可能完全跟進(jìn)電子設(shè)備的更新速度。這樣一來，如何最大化地使用已購設(shè)備，同時(shí)將資金花在“刀刃”上，及時(shí)為師生引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備就成為擺在我院決策和管理層面前的一大難題和挑戰(zhàn)了?；谶@一問題，我院在各系部上下進(jìn)行了廣泛而深入的交流和探討，最終提出“少臺(tái)套、大循環(huán)”的基本理念，一方面，充分發(fā)揮儀器、設(shè)備的利用率，另一方面，通過加強(qiáng)管理，逐步建立起“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、多方向”的實(shí)驗(yàn)管理體系，整合并優(yōu)化現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)課程模塊的實(shí)驗(yàn)資源，倡導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手，學(xué)以致用的能力,致力于培養(yǎng)應(yīng)用型人才。
與先進(jìn)硬件設(shè)備的引進(jìn)和先進(jìn)管理理念相配套的是，我系注重采用豐富多樣的教學(xué)手段以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，如充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體的優(yōu)勢(shì)，借助仿真軟件，為學(xué)生購置機(jī)器人等模型，為學(xué)生提供全方位立體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)刺激和環(huán)境，讓學(xué)生在耳濡目染中不知不覺樂于動(dòng)手、勤于動(dòng)手，養(yǎng)成基本的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，這點(diǎn)可在我系歷屆電子競(jìng)賽中學(xué)生的優(yōu)異表現(xiàn)中窺見一斑。
4.2教材內(nèi)容與社會(huì)發(fā)展高度掛鉤
模塊化課程改革的一個(gè)基本特點(diǎn)就是打破原來學(xué)科間的界限，依據(jù)一定的目的和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)若干學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、重組、優(yōu)化，形成具有可操作性的模塊。具體而言,我系積極響應(yīng)學(xué)院全面開展模塊化課程改革的理念和號(hào)召，積極開展“電氣信息類”專業(yè)電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊建設(shè)，具體而言，就是將傳統(tǒng)的數(shù)字電路、在系統(tǒng)編程技術(shù)、SOPC實(shí)踐課程三門課程進(jìn)行重新整合，打破了過去學(xué)科間固有的界限，按照市場(chǎng)對(duì)電子技術(shù)人才需求和知識(shí)本身的邏輯體系進(jìn)行重新編排，重新組合，按照“即學(xué)即用”、“活學(xué)活用”的原則對(duì)各子模塊進(jìn)行最優(yōu)化組合，將應(yīng)用型辦學(xué)理念深入滲透到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，內(nèi)化到師生的教學(xué)過程當(dāng)中，以致力于培養(yǎng)符合市場(chǎng)需求的電子類應(yīng)用型人才。從日前的改革成效來看，我系所進(jìn)行的這一現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊成果是喜人的。
如果說模塊化課程改革是為學(xué)生精心準(zhǔn)備的“主食”和“大餐”的話，那么組織學(xué)生開展相關(guān)競(jìng)賽無疑就是一道道美味可口的“點(diǎn)心”和“佳肴”了。自2007年以來，我系組織學(xué)生開展了各種類型和層次的競(jìng)賽，取得了豐碩的成果，學(xué)生多次獲得國家級(jí)、省級(jí)大獎(jiǎng)。這樣大張旗鼓大力組織師生投身競(jìng)賽活動(dòng)的初衷就在于為學(xué)生提供新的契機(jī)和視野，競(jìng)賽能夠很好地為教材內(nèi)容補(bǔ)充新鮮血液，及時(shí)為師生呈現(xiàn)電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新信息，增強(qiáng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力，這些和我院“地方型、應(yīng)用型、國際化”的辦學(xué)定位是相符合的。
4.3理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，各有側(cè)重
對(duì)于工科專業(yè)而言，如何正確處理好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系是一道值得認(rèn)真對(duì)待的課題。傳統(tǒng)教學(xué)中過于重視基礎(chǔ)教學(xué)，忽視或者不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的做法肯定是不對(duì)的，但是，我們也不能走入非此即彼的另一個(gè)誤區(qū)，即重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，忽視理論教學(xué)的重要性。我們以為，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)模塊的兩個(gè)非常重要的組成部分，學(xué)生需要具備扎實(shí)的電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)進(jìn)行的比較順利，同時(shí)因?yàn)閷W(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握得系統(tǒng)、扎實(shí)，那么，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程當(dāng)中，當(dāng)學(xué)生頭腦中更好的創(chuàng)意的時(shí)候，才有可能付諸實(shí)踐并進(jìn)而激發(fā)更多的靈感和創(chuàng)意。
在我系電子設(shè)計(jì)模塊化教學(xué)的過程，采用的正是基于理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重，兩者互為基礎(chǔ)這樣一種理念，比如電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊理論和實(shí)驗(yàn)采用的便是靈活穿插的這樣一種方式，當(dāng)理論知識(shí)要驗(yàn)證、強(qiáng)化、延伸的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)教學(xué)及時(shí)地跟上，什么時(shí)候需要上理論，什么時(shí)候需要上實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)比較靈活的切換，學(xué)生在書本上學(xué)到的知識(shí)能夠得到及時(shí)的動(dòng)手操作和強(qiáng)化，往往學(xué)習(xí)效果也最佳。
4.4實(shí)驗(yàn)體系豐富，層次多樣
解決了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系，接下來面臨的問題就是如何建立多層次、豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系了。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的輔助，依附于理論教學(xué)，數(shù)量上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，類型上比較單一，加上實(shí)驗(yàn)室管理未必到位，導(dǎo)致學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功效不能得到有效發(fā)揮。鑒于此，在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)模塊在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分發(fā)揮了“即學(xué)即用”的原則，為學(xué)生提供豐富多樣的實(shí)驗(yàn)體系，滿足不同口味和需求的學(xué)生的需要。我系在“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、多方向”的指導(dǎo)思想下，積極建立相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，有計(jì)劃有步驟地調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，逐步減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，增加綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的比例，建立起集驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)于一體的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通過創(chuàng)設(shè)寬松的氛圍，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)想并實(shí)踐自己的猜測(cè)和設(shè)想，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)探究，分析問題和解決問題的能力，為將來的職業(yè)生涯奠定良好的基礎(chǔ)，比如在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中，我們鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣和偏好自主選題，在為學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，只為學(xué)生提供一些基本的資料題，留白部分就需要學(xué)生獨(dú)立完成了，這就需要學(xué)生自己依據(jù)所學(xué)知識(shí)，多方查閱相關(guān)資料，最后再提交可行的實(shí)驗(yàn)方案交與老師進(jìn)行探討和完善。無疑，在學(xué)生選擇可行的實(shí)驗(yàn)方案，制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的過程中，學(xué)生的動(dòng)手能力，自主意識(shí)和創(chuàng)新能力都得到了全面的提升。
4.5讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位得到充分體現(xiàn)
對(duì)于應(yīng)用型高校，要培養(yǎng)面向市場(chǎng)面向社會(huì)的電子技術(shù)人才，這就意味這，相對(duì)研究型高校而言，需要更加重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)，唯有如此，才能促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力，實(shí)踐能力等綜合素養(yǎng)的提升，為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型電子技術(shù)人才。以我系電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，我系在領(lǐng)導(dǎo)班子的部署下，采取了一系列積極的舉措，如自2007年下半年，成立專門的實(shí)驗(yàn)技術(shù)教研室：實(shí)驗(yàn)室成員主要由中青年博士和碩士擔(dān)任，由他們來承擔(dān)系里的絕大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)和其它實(shí)踐教學(xué)的工作，確保實(shí)踐教學(xué)的教師班子基礎(chǔ)扎實(shí)；又如積極鼓勵(lì)并組織中青年教師（特別是實(shí)驗(yàn)教師）擔(dān)任學(xué)生的第二課堂指導(dǎo)教師，這一方面能有效提高我系學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力等綜合素養(yǎng)，另一方面也能積極調(diào)動(dòng)一線教職工的積極性，為他們走在電子信息技術(shù)的最前沿，立足課堂教學(xué)實(shí)踐，不斷總結(jié)反思搭建了一個(gè)嶄新的平臺(tái)，八年來，我系取得了豐碩的成果，搭建了從教學(xué)理念、教師團(tuán)隊(duì)、活動(dòng)內(nèi)容、組織形式、管理模式到年度考核等方面一體化的第二課堂實(shí)踐平臺(tái)。
4.6加強(qiáng)應(yīng)用型師資隊(duì)伍建設(shè)
建設(shè)一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，具有舉足輕重的作用，所有物的因素，包括先進(jìn)的理念，方式方法等要起作用，都必須依托教師這一能動(dòng)要素才能起作用，這是因?yàn)椋涸俸玫睦砟?，若不能被教師所理解，領(lǐng)會(huì)并實(shí)踐到起教學(xué)科研的過程當(dāng)中去，也會(huì)是海市蜃樓，不能成為現(xiàn)實(shí)的美景；再好的設(shè)備，若沒有得到合理的組織和管理，也會(huì)喪失起先進(jìn)的理由和價(jià)值，不能物盡其用；再好的模塊化教學(xué)，內(nèi)容設(shè)置得再合理再精巧，若沒有好的教師團(tuán)體去實(shí)現(xiàn)它，也會(huì)泯然于眾不能凸顯其實(shí)際的價(jià)值。
鑒于此，我系在充分挖掘人的要素方面做出了新的探索。首先，積極組織青年教師參加合肥學(xué)院青年教師大獎(jiǎng)賽，切實(shí)提高一線青年教師的教學(xué)水平和實(shí)踐操作素養(yǎng)，具體到實(shí)踐教學(xué)這一塊時(shí)，我系在教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)步驟、操作規(guī)范、操作流程等方面都作了較詳盡的規(guī)范和指導(dǎo)。第二，組織青年教師單人第二課堂指導(dǎo)教師，去企業(yè)掛職鍛煉。一般而言，系統(tǒng)化的學(xué)科知識(shí)總是滯后于生產(chǎn)一線的，這在瞬息萬變的信息化社會(huì)更是如此，因而，為加強(qiáng)我系實(shí)驗(yàn)教師培養(yǎng)，豐富他們的社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，切實(shí)提高他們的業(yè)務(wù)能力和教學(xué)水平，及時(shí)更新觀念和知識(shí)體系，提升我系“雙師型”教師的綜合素質(zhì)，組織青年教師去企業(yè)掛職鍛煉，使其熟悉企業(yè)的基本情況和對(duì)電子行業(yè)知識(shí)的需求。第三，以電子信息與電氣工程系這一團(tuán)體組織為依托，積極鼓勵(lì)中青年教師，特別是實(shí)驗(yàn)教師開展與企業(yè)的橫向合作課題。這一舉措對(duì)于更好地激發(fā)青年教師了解企業(yè)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)的熱情，挖掘青年教師參與橫向課題研究的潛力，提高我系教職工科研水平、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)水平發(fā)揮了不可估量的作用和影響，充分體現(xiàn)了學(xué)院“地方型、應(yīng)用型、國際化”的辦學(xué)定位。
5 結(jié)語
總而言之，我系緊跟學(xué)院模塊化教學(xué)改革的步伐，圍繞現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)課程模塊的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教學(xué)改革教學(xué)進(jìn)行的系列改革成效顯著，為我系培養(yǎng)應(yīng)用型電子信息人才提供了新思路，這對(duì)于其他高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具有積極意義。
摘 要 在當(dāng)今這個(gè)科技高速發(fā)展的時(shí)代，不論是工業(yè)還是生活中無處不見自動(dòng)控制的影子，隨著對(duì)高級(jí)控制的需求，將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化控制領(lǐng)域越來越受到人們的關(guān)注。微電子技術(shù)不僅可以使電氣控制更加精確，同時(shí)還能極大的縮小設(shè)備體積，是將來發(fā)展的大趨勢(shì)所在。本文就微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹，了解微電子技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】微電子技術(shù) 自動(dòng)控制
1 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)概述
隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)化控制也不斷更新，由原來的簡單控制向更加智能的方向發(fā)展。近幾年，自動(dòng)化技術(shù)不斷進(jìn)步，微電子技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到自動(dòng)化控制當(dāng)中，直接促進(jìn)這工業(yè)的進(jìn)步和人們生活水平的提高。微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，就是將微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的綜合智能控制系統(tǒng)。將電子電路和機(jī)械控制相結(jié)合，只要合理的設(shè)計(jì)控制電路，不僅可以大量的解放人力，還能更加的環(huán)保，并提高控制效率。微電子技術(shù)使得電路向集成化方向發(fā)展，不僅體積小，而且具有極低的功耗，目前最先進(jìn)的微電子技術(shù)產(chǎn)品是SOC系統(tǒng)，它將所需要的功能和外圍電路集成在一個(gè)非常小的芯片上，只要對(duì)外留出預(yù)定的接口就可以直接使用在各種控制系統(tǒng)中，這也是自動(dòng)化控制中的“大腦”，控制這整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的特點(diǎn)
與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展相同步，微電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)編程的方式來完成。只要將所需要的控制功能通過計(jì)算機(jī)程序編寫出來，下載到控制芯片中就可以完成預(yù)想的控制效果。另外編程的方式，不僅大量節(jié)約了硬件資源，還是得控制系統(tǒng)更加靈活，需要增加或更改控制方式時(shí)，只要重新編寫控制代碼即可，不需要更改硬件，節(jié)約了成本，提高了效率。微電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的完美結(jié)合，更加推動(dòng)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。其主要有一下幾個(gè)特點(diǎn)。
2.1 使用計(jì)算機(jī)編程控制
集成電路的飛速發(fā)展，可以將所需要的各個(gè)功能都集成在一塊芯片上，不同的控制系統(tǒng)所需要的控制功能可以通過計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行選擇。與古老的控制系統(tǒng)相比，它不需要額外的硬件開銷，針對(duì)不同的控制，只需要改變控制代碼即可。無論是從調(diào)試上，還是從成本上，甚至是效率上，采用編程的方式都具有無可挑剔的優(yōu)勢(shì)。
2.2 集成度高
微電子技術(shù)的發(fā)展，決定了今后的電子線路越來越小，在一塊芯片上集成很多不同功能的相關(guān)電路，減少了系統(tǒng)體積，而且非常方面移動(dòng)和安裝。當(dāng)然功耗也隨著集成度的提高在不斷下降，無疑這是控制系統(tǒng)中不可忽略的優(yōu)勢(shì)，將這種集成控制系統(tǒng)應(yīng)用在工業(yè)控制上，會(huì)省下大量的空間和成本。
2.3 功能調(diào)節(jié)方便
在實(shí)際的控制應(yīng)用中，控制的對(duì)象不可能相同，而且就算是同一個(gè)對(duì)象，隨著工業(yè)系統(tǒng)的升級(jí)，控制功能也需要隨之升級(jí)。前面提到，微電子自動(dòng)化技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)編程控制的，需要新的控制功能時(shí)只需要將新功能編寫成代碼下載到控制芯片中即可。另外，采用計(jì)算機(jī)編程的控制系統(tǒng)還能及時(shí)的修補(bǔ)系統(tǒng)漏洞，對(duì)電子系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。
2.4 開發(fā)時(shí)能進(jìn)行仿真
在使用之前能對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行仿真，是微電子自動(dòng)化技術(shù)的一大特點(diǎn)，在之前所有的自動(dòng)化控制技術(shù)都需要在實(shí)際的場(chǎng)合進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)試和采集，也就是需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。微電子技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)就是可以使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真，將微電子技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化控制當(dāng)中，可以解決之前自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的數(shù)值問題，只要經(jīng)過嚴(yán)格的仿真就可以保證控制系統(tǒng)在實(shí)際的工作過程的準(zhǔn)確性。
3 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)主要有兩部分組成：微電子控制端和自動(dòng)化執(zhí)行端。
按照詳細(xì)的功能設(shè)計(jì)來劃分，整個(gè)系統(tǒng)由輸入模塊、數(shù)據(jù)模塊、仿真模塊和檢測(cè)模塊組成。
3.1 輸入模塊的設(shè)計(jì)
輸入模塊是系統(tǒng)控制的命令輸入端，所有的控制命令都由此模塊輸入。所以輸入模塊就是計(jì)算機(jī)編程的設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)語言對(duì)輸入的命令進(jìn)行定義，進(jìn)行解析，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行合理的拆分。輸入模塊設(shè)計(jì)的好壞直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行效率，所以設(shè)計(jì)時(shí)要做到最簡化，執(zhí)行速度最大化，不要有冗余的代碼出現(xiàn)。
3.2 數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)中存放著大量的控制數(shù)據(jù)信息，如何管理這些數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)模塊功能。自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)控制的精確度要求是非常高的，這也就要求對(duì)數(shù)據(jù)的提取和存儲(chǔ)有極高的速度，數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度上。一個(gè)好的數(shù)據(jù)模塊直接決定著系統(tǒng)的性能。
3.3 仿真模塊的設(shè)計(jì)
仿真的目的就是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況做出反映，模擬實(shí)際的運(yùn)行條件，及早的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷，即使調(diào)整系統(tǒng)功能。
3.4 檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)
檢測(cè)模塊不屬于系統(tǒng)的功能模塊，是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對(duì)系統(tǒng)分進(jìn)行故障檢測(cè)用的。保證系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時(shí)及早的發(fā)現(xiàn)和更正。
4 微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
微電子自動(dòng)化技術(shù)一般應(yīng)用在工業(yè)電氣控制、高校教學(xué)和計(jì)算機(jī)開發(fā)等方面。
4.1 工業(yè)電氣控制
首先，微電子技術(shù)的進(jìn)步促使自動(dòng)化的飛速發(fā)展，可以說是推動(dòng)了工業(yè)社會(huì)的前進(jìn)，在目前的各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)控制機(jī)器人必不可少。例如，汽車制造行業(yè)基本上全是機(jī)器人自動(dòng)控制化，解放了人力勞動(dòng)。機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備就是采用的微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)[3]，所有的機(jī)器人都通過微電子技術(shù)芯片進(jìn)行控制，并且可以認(rèn)為的干預(yù)和升級(jí)，給工業(yè)發(fā)展帶來了極大的推動(dòng)力。
4.2 高校教學(xué)
由于將來的自動(dòng)化控制都將采用微電子技術(shù)，這是技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，之前的單純的機(jī)械控制已經(jīng)淘汰，高校的教學(xué)設(shè)備也必須跟上時(shí)代的步伐，對(duì)學(xué)生進(jìn)行微電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的教學(xué)，使他們滿足社會(huì)的需求，提高學(xué)生在新時(shí)代下的專業(yè)技能。
5 結(jié)束語
隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微電子自動(dòng)化技術(shù)的使用會(huì)越來越廣泛，逐漸滲入到人們生活的方方面面，為人類社會(huì)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。
作者單位
湖北工程學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院 湖北省孝感市 432000
引言：在汽車技術(shù)開發(fā)迅速的背景下，逐漸有更多的新型技術(shù)被應(yīng)用到汽車設(shè)計(jì)中，可以有效的縮短汽車總體開發(fā)周期，同時(shí)可以降低開發(fā)試驗(yàn)成本。仿真技術(shù)是現(xiàn)在被廣泛用于汽車電子設(shè)計(jì)中的一種新興技術(shù)，通過專業(yè)仿真技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合汽車電子設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及要求，利用仿真結(jié)果不斷對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證與完善，提高汽車電子設(shè)計(jì)的合理性與有效化。本文分析了汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的應(yīng)用策略。
電子設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)周期中的重點(diǎn)，在設(shè)計(jì)管理上存在一定的難度，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式需要借助各種液壓、機(jī)械與電子零部件等來對(duì)汽車各子項(xiàng)系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證，周期與成本控制難度比較大。為提高汽車電子設(shè)計(jì)的效率，可以將仿真技術(shù)應(yīng)用到其中，選擇合適的仿真軟件等，來對(duì)汽車系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析，可以節(jié)約大量的試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)時(shí)間，達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本的目的。
一、EDA仿真技術(shù)分析
EDA仿真技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中，主要是利用計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)人員通過EDA軟件平臺(tái)，用硬件描述語言VHDL進(jìn)行文件設(shè)計(jì)，最后通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局以及仿真等，最終完成對(duì)特定目標(biāo)芯片的適配翻譯、邏輯映射與編程下載等。將EDA仿真技術(shù)應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中，可以有效提高電路設(shè)計(jì)的可操作性，降低了工作量。其中EDA技術(shù)中存在的Multisin仿真設(shè)計(jì)軟件可以在汽車電子線路中實(shí)現(xiàn)軟件仿真技術(shù)所具有的虛擬設(shè)計(jì)功能[1]。
Multisin仿真設(shè)計(jì)軟件可以完成對(duì)模擬、數(shù)字以及混合電路進(jìn)行電路性能仿真與分析，主要包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式等，交由比較高的仿真分析能力。第一，直觀的圖形界面。在軟件操作界面，繪制電路所需要的元器件，以及仿真所需要的測(cè)試儀器可以直接拖放在屏幕界面上，通過鼠標(biāo)就可以將各個(gè)器件連接起來。并且還可以直接通過儀觀察到數(shù)據(jù)、波形以及特性曲線等。第二，較高的仿真能力。軟件引擎為SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核，通過Electronic workbench帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能可以完成數(shù)據(jù)與混合模式仿真性能的優(yōu)化，如MCU仿真、RF仿真、VHDL仿真等[2]。第三，豐富的元器件?？梢酝瓿蓪?duì)原件各種參數(shù)的編輯與修改，并且可以利用模型生成器與代碼模式創(chuàng)建模型等功能，來達(dá)到創(chuàng)建自己元器件的目的。將此種仿真軟件應(yīng)用到汽車電子設(shè)計(jì)中，可以有效減少資源的浪費(fèi)，縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期。并且，通過仿真設(shè)計(jì)軟件所具有的虛擬性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員能夠在計(jì)算機(jī)平臺(tái)內(nèi)完成模擬試驗(yàn)，對(duì)于存在的錯(cuò)誤可以及時(shí)更改，最后將完善的設(shè)計(jì)方案落實(shí)到硬件上，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。
二、仿真技術(shù)在汽車電子中應(yīng)用分析
1.建立數(shù)學(xué)模型。計(jì)算機(jī)仿真即利用數(shù)學(xué)形式將實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律表達(dá)出來，一般情況下為微分方程或者差分方程，最后通過計(jì)算機(jī)以數(shù)值求解的方式完成方程的解答。在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)前，應(yīng)先將電子系統(tǒng)原理圖中所有零部件抽象化并建立數(shù)學(xué)模型。一般情況下，為滿足系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真要求，應(yīng)開發(fā)一個(gè)或者一組模型。通過對(duì)電路特性的研究，針對(duì)不同物理器件來建模，存在部分情況需要對(duì)大型電路或者系統(tǒng)建模。系統(tǒng)零部件數(shù)學(xué)模型質(zhì)量與仿真設(shè)計(jì)結(jié)果有著直接聯(lián)系，應(yīng)合理設(shè)置各模型的參數(shù)屬性，并且在不斷計(jì)算與試驗(yàn)中對(duì)數(shù)模進(jìn)行修正與完善。在受到外界一定條件影響下，從系統(tǒng)一定初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的尤其內(nèi)部固有特性決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)工程，通過對(duì)系統(tǒng)、輸入與輸出之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，就可以確定其性能屬性。
2.系統(tǒng)原理仿真。在仿真設(shè)計(jì)過程中，通過仿真軟件將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)上運(yùn)行的仿真模型，并根據(jù)仿真模型來編制仿真程序。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)后，可以隨時(shí)得出各個(gè)子系統(tǒng)或者零部件的瞬時(shí)工作狀態(tài)以及性能參數(shù)變化，包括電流、電壓、功率以及轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的波形變化，通過對(duì)各類波形與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，即可確定設(shè)計(jì)中存在的問題，最終對(duì)其進(jìn)行改善即可。
3.雙電壓系統(tǒng)。對(duì)于雙電壓系統(tǒng)，需要將用電設(shè)備分成兩各部分，即中小功率負(fù)載與大功率負(fù)載。小功率負(fù)載主要通過14V電壓完成供電，如中控鎖、室內(nèi)燈、儀表、收音機(jī)等主要車身電子設(shè)備；大功率負(fù)由42V電壓供電，如電控機(jī)械制動(dòng)裝置、三元催化轉(zhuǎn)換加熱器、電控機(jī)械氣門正時(shí)裝置以及電控懸架等，主要為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤系統(tǒng)電子設(shè)備等。汽車雙電壓供電系統(tǒng)中含有兩個(gè)關(guān)鍵性部件，即DC/DC變換器以及啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，其中對(duì)于DC/DC變化器，主要是將交流發(fā)電機(jī)輸出的42V高電壓轉(zhuǎn)換成為14V電壓；而啟動(dòng)發(fā)電機(jī)一般會(huì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，通過半導(dǎo)體整流-逆變功率變化器，實(shí)現(xiàn)交流發(fā)電機(jī)的功能，發(fā)出42V高電壓，同時(shí)也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)作用，在啟作用實(shí)現(xiàn)時(shí)，其直接作用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)間僅為0.5s，設(shè)備所具有的噪音比較小[3]。
4.仿真模型修改完善。通過對(duì)汽車電子系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)，一般情況下得出的初步結(jié)果與理想值存在一定的偏差，為達(dá)到電子設(shè)計(jì)結(jié)果，就需要對(duì)初步結(jié)果進(jìn)行研究分析，通過與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面對(duì)比，完成系統(tǒng)嚴(yán)厲與數(shù)學(xué)模型的修改。通過仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)分析工作，如直流工作點(diǎn)分析、順態(tài)分析、交流小信號(hào)分析等，在進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)在模型參數(shù)值浮動(dòng)的范圍內(nèi)隨機(jī)取樣，然后完成所取數(shù)值的分析，測(cè)定器件參數(shù)在特定范圍內(nèi)浮動(dòng)對(duì)輸出的影響，進(jìn)而可以不斷完善模型設(shè)計(jì)。
結(jié)束語
現(xiàn)在仿真技術(shù)逐漸被應(yīng)用到新車型的開發(fā)中，并且取得了一定的成果，尤其是在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)容量參數(shù)上取得顯著的效果。想要進(jìn)一步提升仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果，必須要不斷加強(qiáng)對(duì)此方面的研究，選擇合適的仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，爭取進(jìn)一步縮短汽車開發(fā)的周期，提高設(shè)計(jì)的綜合效益。
摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)各種硬件資源、電子產(chǎn)品的可擴(kuò)展性、可靠性的要求也逐漸提高。FPGA作為一種可編程的邏輯器件，具有高容量、高性能、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用日益廣泛?；诖吮疚膶?duì)FPGA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】探析FPGA技術(shù) 電子設(shè)計(jì) 相關(guān)應(yīng)用
1 FPGA技術(shù)簡介
FPGA技術(shù)是在CPLD、GAL、PAL等編程器件的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，解決了定制電路的不足，克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
FPGA基本的邏輯功能是由內(nèi)部進(jìn)行規(guī)則排列的邏輯單元陣列（LCA）來完成的。邏輯單元陣列主要由輸入輸出模塊（IOB）、可配置邏輯模塊CLB、內(nèi)部連線（Interconnect）構(gòu)成。電子設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要通過可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來,實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯功能。
隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA的容量和性能也不斷提高，F(xiàn)PGA內(nèi)部集成的片內(nèi)外設(shè)也越來越多，可集成SRAM、Flash、AD、RTC、CPU硬核等?，F(xiàn)在FPGA已被用于實(shí)現(xiàn)大的邏輯電路甚至整個(gè)系統(tǒng)。
FPGA的設(shè)計(jì)流程就是利用EDA開發(fā)軟件和編程工具對(duì)FPGA芯片進(jìn)行開發(fā)的過程。簡單的FPGA設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：
1.1 功能定義/器件選型
在FPGA項(xiàng)目開始設(shè)計(jì)之前，首先要根據(jù)FPGA器件在電子系統(tǒng)中的功能進(jìn)行系統(tǒng)功能的定義和模塊的劃分；然后根據(jù)任務(wù)要求，如系統(tǒng)的功能和復(fù)雜度，對(duì)工作速度和器件自身的資源、成本、以及連線的可布性等方面進(jìn)行權(quán)衡，選擇合適的設(shè)計(jì)方案和合適的器件類型。
1.2 設(shè)計(jì)輸入
指的是使用原理圖輸入、狀態(tài)圖輸入、流程圖輸入、硬件描述語言HDL等方法對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行描述并輸入EDA工具的過程。常用的硬件描述語言是Verilog / SystemVerilog，其次是VHDL。設(shè)計(jì)輸入編輯的EDA工具有很多，常用的EDA軟件ModelSim、Visual HDL、ActiveHDL、Xilinx ISE、Quartus II 都有針對(duì)HDL的編輯工具。
1.3 功能仿真
功能仿真是最基本的仿真驗(yàn)證，主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)前的設(shè)計(jì)文件。功能仿真的主要是驗(yàn)證設(shè)計(jì)文件的邏輯功能是否正確、滿足設(shè)計(jì)要求。此時(shí)的仿真沒有延遲信息，僅對(duì)初步的功能進(jìn)行檢測(cè)。仿真前，要先利用波形編輯器或HDL等建立仿真激勵(lì)文件，仿真結(jié)果將會(huì)生成報(bào)告文件和輸出信號(hào)波形，從中便可以觀察各個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)的變化。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則返回設(shè)計(jì)修改邏輯設(shè)計(jì)。
1.4 綜合設(shè)計(jì)
綜合就是將設(shè)計(jì)輸入依據(jù)給定的硬件結(jié)構(gòu)組件和約束控制條件進(jìn)行編譯、優(yōu)化、轉(zhuǎn)換盒綜合，最終獲得門級(jí)電路甚至更底層的電路描述網(wǎng)表文件。綜合優(yōu)化根據(jù)目標(biāo)與要求優(yōu)化所生成的邏輯連接，使層次設(shè)計(jì)平面化，供FPGA布局布線軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。目前，各個(gè)FPGA廠家都推出了自己的綜合開發(fā)工具。
1.5 實(shí)現(xiàn)（適配）
實(shí)現(xiàn)是指利用工具把綜合后生成的網(wǎng)表文件針對(duì)具體目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射，配置到具體的FPGA芯片上。主要包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、邏輯布局布線等過程。
實(shí)現(xiàn)（適配）結(jié)束后，可以利用其產(chǎn)生的仿真文件作精確的時(shí)序仿真，同時(shí)產(chǎn)生可用于編程的文件。
由于開發(fā)商對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常了解，通常要選擇生產(chǎn)商開發(fā)的布線工具。比如在Sie集成環(huán)境中，可以使用FlowEngine來進(jìn)行布局布線。
1.6 時(shí)序仿真
時(shí)序仿真也叫后仿真，時(shí)序仿真是接近真實(shí)器件運(yùn)行特性的仿真，是必不可少的仿真驗(yàn)證形式。時(shí)序仿真通過計(jì)算各信號(hào)之間的時(shí)間延遲，可以有效地分析設(shè)計(jì)中可能存在的競(jìng)爭和冒險(xiǎn)，從而確定設(shè)計(jì)的實(shí)際工作性能，將芯片的具體情況準(zhǔn)確的反映出來。時(shí)序仿真使用的仿真工具和綜合前仿真工具是一樣的。
1.7 編程下載
在時(shí)序仿真和功能仿真都無誤的基礎(chǔ)上，將實(shí)現(xiàn)（適配）后的設(shè)計(jì)文件，通過編程器或編程電纜下載到FPGA芯片或配置芯片中。
1.8 硬件測(cè)試
將含有FPGA芯片的硬件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試，驗(yàn)證FPGA設(shè)計(jì)在整個(gè)在電路中工作情況，以排除錯(cuò)誤，改進(jìn)設(shè)計(jì)，有效的降低資源的浪費(fèi)以及電路邏輯搭配功能錯(cuò)誤的概率，提高電子設(shè)計(jì)的速度。同時(shí)這也是FPGA在電子設(shè)計(jì)中得到廣泛使用的一個(gè)重要原因。
2 在電子設(shè)計(jì)中FPGA技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)
隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷的發(fā)展，F(xiàn)PGA的復(fù)雜程度也逐漸提高，所具有的功能也越來越完善，芯片體積也逐漸縮小，正逐漸成為復(fù)雜的數(shù)字化電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在電路設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA技術(shù)主要在下面幾個(gè)方面應(yīng)用：（1）通過對(duì)FPGA內(nèi)部資源進(jìn)行利用，來達(dá)到一些外圍芯片的功能，從而減少系統(tǒng)中的外圍芯片，節(jié)約系統(tǒng)的成本。（2）作為系統(tǒng)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)。（3）可以利用FPGA編寫數(shù)字濾波器、膠合邏輯、計(jì)算密集算法加速器、FFT等，同時(shí)也可以利用IP內(nèi)核來提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低工作量，對(duì)很多的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。（4）在時(shí)序上對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行綜合管理，尤其是進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用。
3 電子設(shè)計(jì)中FPGA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
FPGA技術(shù)的不斷發(fā)展為電子設(shè)計(jì)技術(shù)提供了成本低廉、設(shè)計(jì)靈活的解決方案。當(dāng)前，國內(nèi)外的汽車電子設(shè)計(jì)大都是基于FPGA來完成的。由于FPGA的處理速度非?？欤谄囆畔蕵废到y(tǒng)使用非常廣泛，比如影音視頻播放功能、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、FM收音機(jī)、車載電視功能等。本文對(duì)FPGA在汽車方向盤測(cè)試儀電子設(shè)計(jì)過程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行介紹。如圖1所示。
3.1 FPGA在ADC模塊中的運(yùn)用
由于精準(zhǔn)度比較高、運(yùn)行速度比較快的A/D芯片對(duì)電源的噪音很敏感，并且在連入數(shù)字系統(tǒng)后，精準(zhǔn)度降低。為了解決這個(gè)問題，可以使用差分驅(qū)動(dòng)器、光電耦合器對(duì)數(shù)字系統(tǒng)和ADC芯片進(jìn)行隔離。不僅提升了A/D采樣的精確度而且，A/D采樣的噪音也降低了很多，數(shù)字信號(hào)和隔離模擬框圖如圖2所示。在ADC驅(qū)動(dòng)模塊中FPGA主要有下面幾個(gè)方面構(gòu)成：（1）ADC采樣數(shù)據(jù)暫存區(qū)域；（2）ADC收集控制模塊；（3）ADC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域；（4）ADC濾波數(shù)據(jù)修正模塊。
3.2 在角度信號(hào)收集模塊中的運(yùn)用
角度信號(hào)收集模塊主要是使用FPA器件和光電編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，利用四倍頻、辨向和計(jì)數(shù)的方法對(duì)契合方向盤角度測(cè)量的精準(zhǔn)度進(jìn)行了提升，達(dá)到了汽車方向盤角度高精度測(cè)量的目的。角度信號(hào)收集模塊主要是為了處理光電編碼器輸出的信號(hào)，主要有判向信號(hào)、四倍頻信號(hào)、24位計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清零、數(shù)據(jù)鎖存等。FPGA的角度測(cè)量功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。通過利用光電編碼器，在輸出脈沖不斷的增加下，分辨率也有了比較的大的提高。
3.3 在接口控制模塊中的應(yīng)用
使用總線的方法進(jìn)行MCU和FPGA通訊，使用這種方法把MCU總線轉(zhuǎn)變成分離的數(shù)據(jù)總線和地址，總線通信方法具有編程容易、傳播速率高、控制穩(wěn)定，而且通過在FPGA中進(jìn)行邏輯切換，更加便于ROM或RAM和MCU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，將MCU數(shù)據(jù)處理的能力充分的發(fā)揮了出來。
3.4 使用FFT算法處理ADC信號(hào)
在收集和處理ADC信號(hào)的過程中，使用FFT（快速傅立葉變換）對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。FFT算法是利用FPGA自帶的IP核來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要由IP核和接口兩個(gè)部分構(gòu)成，接口的主要作用是將對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送到IP核模塊，然后利用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，將變換后的結(jié)果送到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。FFT計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度主要是由輸入數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)度、運(yùn)算中的位數(shù)來決定的，另外和數(shù)據(jù)表現(xiàn)的基本形式也有著較大的聯(lián)系。通常情況下，浮點(diǎn)要高于定點(diǎn)的精準(zhǔn)度。在定點(diǎn)計(jì)算的過程中，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的位數(shù)越高、數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確度就越高，可以利用邏輯單位和存儲(chǔ)單元也越多。在實(shí)際使用的過程中，要參考具體的情況選擇資源和精確度。
4 在電子設(shè)計(jì)中使用FPGA需要注意的地方
在電子設(shè)計(jì)中使用FPGA主要是為了對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行改善，對(duì)外界的干擾進(jìn)行抑制，確保設(shè)計(jì)的合理性。在設(shè)計(jì)的過程中，主要需要注意下面幾個(gè)方面的問題：（1）消除毛刺。為了降低FPGA設(shè)計(jì)電路的過程中，毛刺的出現(xiàn)概率，降低邏輯錯(cuò)誤，提高電路的穩(wěn)定性，要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改變，對(duì)毛刺出現(xiàn)的原因進(jìn)行控制，從而降低毛刺的出現(xiàn)概率，使結(jié)構(gòu)更加的科學(xué)合理。（2）時(shí)序設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。在設(shè)計(jì)時(shí)序的過程中，要對(duì)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘速率進(jìn)行考慮，盡可能使用全局時(shí)鐘來對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，使用一個(gè)時(shí)鐘來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存，不使用全局網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，要將約束條件加入到設(shè)計(jì)中。（3）由于代碼推斷即不可靠，又很麻煩，要多使用自帶的Core genrate。（4）仿真方面的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的過程中，要對(duì)調(diào)試工具進(jìn)行充分使用，在進(jìn)行功能仿真的過程中，要重點(diǎn)考慮功能的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)各方面的初始情況進(jìn)行考。（5）對(duì)設(shè)計(jì)功能塊進(jìn)行層次化。要先對(duì)頂層的功能塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)底層的功能塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)設(shè)計(jì)功能進(jìn)行層次化，可以使得設(shè)計(jì)調(diào)試起來更加容易，可讀性更好。
5 結(jié)語
在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用FPGA技術(shù)，在設(shè)計(jì)完成前，通過短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)和修改FPGA內(nèi)部邏輯，不僅有效的提升了產(chǎn)品的性能，而且也降低了產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間。隨著FPGA技術(shù)的高速發(fā)展,FPGA產(chǎn)品的規(guī)模越來越大，集成度越來越高，價(jià)格不斷降低，F(xiàn)PGA技術(shù)必將在電子設(shè)計(jì)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
作者單位
天津市安中通訊電子有限公司天津市300300
【摘要】隨著科技的發(fā)展，電子設(shè)計(jì)也得到迅速發(fā)展。在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，EDA技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，基于此，本文就對(duì)電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入地研究。
【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計(jì)；EDA技術(shù)；應(yīng)用
前 言：EDA又稱電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，它是電子技術(shù)的發(fā)展潮流，是電子技術(shù)及仿真模擬工作的基礎(chǔ)技術(shù)，因此，在電子設(shè)計(jì)中，EDA得到了廣泛的應(yīng)用。
1.EDA技術(shù)概述
在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中以可編程邏輯器件在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)工作帶來了極大的靈活性，可編程邏輯器件在軟件編程時(shí)重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)及工作方式，從而大大的提高了設(shè)計(jì)硬件的效率。PLD應(yīng)用的結(jié)構(gòu)原理、下載方式及集成規(guī)模等方面的具體的進(jìn)步都在一定程度上推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的革命的發(fā)展，它使得傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)過程等都發(fā)生了改變。隨著PLD技術(shù)的不斷完善及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，EDA技術(shù)開始在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)光發(fā)熱。EDA技術(shù)在計(jì)算機(jī)上的EDA工具軟件平臺(tái)完成設(shè)計(jì)文件時(shí)利用硬件描述語言來進(jìn)行系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者利用硬件描述語言及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件等完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計(jì)工作，EDA技術(shù)可以自動(dòng)的完成邏輯編譯、邏輯分割及布局布線等功能從而使電子線路系統(tǒng)功能全部實(shí)現(xiàn)。
2.EDA技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展
隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)也不斷地推動(dòng)著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在不斷高度發(fā)展的同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品上市周期越來越短、成本越來越低等要求都迫使設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)選用更高效的EDA技術(shù)。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中必須全面的考慮問題，不僅要考慮硬件的物理特性對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)序及功能可靠性等的影響，同時(shí)也要選用合適的設(shè)計(jì)術(shù)語及抽象形式等數(shù)據(jù)來描述設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)不僅需要測(cè)試深驗(yàn)證亞微米技術(shù)的物理效應(yīng)的能力同時(shí)也需要提供抽象設(shè)計(jì)的能力。EDA技術(shù)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成電路等，EDA技術(shù)的發(fā)展大致上可以分為計(jì)算機(jī)輔助階段、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段這三個(gè)階段。電子輔助階段主要是在計(jì)算機(jī)輔助的前提下進(jìn)行的電路原理圖編輯，用PCB進(jìn)行布線布局，從而使得設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)的繪圖工作中解放出來。計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段主要是解決電路設(shè)計(jì)中的電路檢測(cè)等問題，CAE以邏輯模擬、故障仿真及定時(shí)分析等為核心，從而使得設(shè)計(jì)可以提前預(yù)知產(chǎn)品的相關(guān)性能及功能。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段主要是通過高級(jí)描述語言、綜合技術(shù)及系統(tǒng)仿真等“自上而下”的完成設(shè)計(jì)前期的高層次設(shè)計(jì)。
3.EDA技術(shù)的要點(diǎn)分析
3.1硬件描述語言
硬件描述語言是一種進(jìn)行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)語言，它通過軟件編程來具體的描述電子系統(tǒng)中的電路結(jié)合、連接形式及邏輯功能等，硬件描述語言適應(yīng)于設(shè)計(jì)大規(guī)模的電子系統(tǒng)。高速集成電路（VHDL）硬件描述語言于1985年美國國防部推出的目的是為了克服EDA產(chǎn)品不兼容問題，同時(shí)也可以進(jìn)行多層次設(shè)計(jì)。IEEE以VHDL為硬件描述語言柄灘以覆蓋之前的硬件描述語言的各種功能。IEEE是一種全方位的硬件描述語言，包括系統(tǒng)行為級(jí)、邏輯門級(jí)及寄存器傳輸?shù)榷鄠€(gè)設(shè)計(jì)層次，同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)流、結(jié)構(gòu)及行為等三種形式進(jìn)行混合描述整個(gè)項(xiàng)目。VHDL硬件描述語言不僅移植性好，同時(shí)它的設(shè)計(jì)也方便了工藝間的轉(zhuǎn)換，而且VHDL使得設(shè)計(jì)人員的主要工作是進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。
3.2ASIC設(shè)計(jì)
在集成電路的設(shè)計(jì)中加入ASIC芯片可以解決電子系統(tǒng)集成電路存在的功耗的、可靠性差及體積大等主要問題。隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場(chǎng)的門檻不斷提高，ASIC芯片分為全定制或半定制ASIC及可編程，因此在設(shè)計(jì)ASIC芯片時(shí)應(yīng)該盡可能的是芯片獲得最優(yōu)的性能，從而達(dá)到高利用率、高速度及低耗能的目標(biāo)。
4.EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)流程
EDA技術(shù)是系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法，是一種層次相對(duì)較高的電子設(shè)計(jì)方式，EDA技術(shù)以概念為驅(qū)動(dòng)從而使電子設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)時(shí)無需利用門級(jí)原理圖，電子設(shè)計(jì)工作者在確定設(shè)計(jì)目標(biāo)之后就可以用EDA技術(shù)來表述電路，這樣不僅可以減少電路細(xì)節(jié)的約束及限制，同時(shí)也可以使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)造性。EDA系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)人員將概念構(gòu)思及高層次的描述輸入計(jì)算機(jī)之后在系統(tǒng)規(guī)則下完成對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)的電子設(shè)計(jì)工作流程大致包括系統(tǒng)劃分、代碼級(jí)功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時(shí)序仿真及ASIC實(shí)現(xiàn)部分。首先，電子設(shè)計(jì)借助文本或者圖形編輯器呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)描述，也就是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)表述。其次，電子設(shè)計(jì)借助編譯器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行錯(cuò)排編譯，即輸入HDL程序。然后，設(shè)計(jì)人員需要溝通軟件和硬件設(shè)計(jì)，以便實(shí)施功能仿真，即綜合。最后，在確認(rèn)仿真設(shè)計(jì)無誤時(shí)，通過FPGA或CPLD完成邏輯映射操作，即編程下載，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)完成。
5.EDA技術(shù)的應(yīng)用
EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中扮演著非常重要的角色，它的作用體現(xiàn)在不同的方面。首先，電子自動(dòng)化技術(shù)可以驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性，在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)，待設(shè)計(jì)方案確定之后，會(huì)利用結(jié)構(gòu)模擬或者系統(tǒng)仿真等方式來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性，在驗(yàn)證過程中系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)確定之后設(shè)計(jì)方案便可以實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)推廣到非電子專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也會(huì)得到充分的發(fā)展。EDA技術(shù)在系統(tǒng)進(jìn)行仿真之后的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，從而使得電路設(shè)計(jì)方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次，電子自動(dòng)化字?jǐn)?shù)也可以對(duì)電路特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。電路的穩(wěn)定性能受到元器件容差及工作環(huán)境溫度等的影響。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中難以對(duì)電路的整體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，也無法全面的分析電路穩(wěn)定性的影響因素。EDA技術(shù)中的溫度分析及統(tǒng)計(jì)分析等功能的應(yīng)用則可以全面的分析電路特性影響因素，從而對(duì)電路特性進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，電子自動(dòng)化技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)電路特性的全功能模擬測(cè)試。
6.以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)電子設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
在利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)充分的考慮電子電路延時(shí)的不確定性，以及在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編譯時(shí)會(huì)被冗余的電路簡化，因此，在應(yīng)用EDA技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意采用的反向器個(gè)數(shù)避為偶數(shù)，同時(shí)以并聯(lián)的方式將反向器連接成延時(shí)電路。其次，在設(shè)計(jì)過程中輸入的引腳不能處于置空狀態(tài)，要保證有信號(hào)源來驅(qū)動(dòng)引腳，及保持部分不用的引腳保持接地，同時(shí)，器件的電源應(yīng)始終與地線引腳保持相連，彼此之間可以進(jìn)行濾波及去耦。最后，在設(shè)計(jì)中藥避免器件過于發(fā)熱。
結(jié)束語：
我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶動(dòng)著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從而也使得了電子產(chǎn)品得到了飛速的發(fā)展。在現(xiàn)階段的電子設(shè)計(jì)中，EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)過程中的核心技術(shù)，是電子產(chǎn)品研制開發(fā)的源動(dòng)力。隨著EDA技術(shù)的不斷深入發(fā)展，EDA技術(shù)將引發(fā)電子產(chǎn)業(yè)界及電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命變革，EDA技術(shù)的不斷完善使得電子設(shè)計(jì)的水平在不斷的提升。為了使電子系統(tǒng)朝著集成化及規(guī)?；确较虻陌l(fā)展，電子設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該充分的掌握EDA技術(shù)，以便開發(fā)出更多的高性能電子產(chǎn)品。
摘 要：隨著集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（簡稱EDA）已經(jīng)成為一門電子領(lǐng)域的重要學(xué)科。EDA技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用成為21世紀(jì)電子設(shè)計(jì)的主流方向。本文主要介紹EDA技術(shù)的發(fā)展內(nèi)容，展望EDA技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)圖。
關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)；自動(dòng)化發(fā)展；應(yīng)用藍(lán)圖
一、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的概況
現(xiàn)代電子產(chǎn)品多體現(xiàn)開發(fā)周期短、更新?lián)Q代快、功能多重、能耗偏低等特點(diǎn)，產(chǎn)品體積日趨小巧，相比較傳統(tǒng)電子產(chǎn)品，其廣泛運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度提升，產(chǎn)品的競(jìng)爭力迅速提高，能夠更有效運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，以適應(yīng)時(shí)展變化。而這歸因于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，集合眾多學(xué)科的最新研究成果發(fā)展而來的一門新科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)。
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容主要為大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷ê喎QPLD）、硬件描述語言（簡稱VHDL）、軟件開發(fā)工具（主要為MAX+plusII、ispEXPERT和Foundation Series）和實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)四個(gè)方面。大規(guī)模可編程邏輯器件是EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)載體物質(zhì)，幫助用戶利用編程實(shí)現(xiàn)邏輯功能；硬件描述語言是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能的表達(dá)手段；軟件開發(fā)工具則是系統(tǒng)化、自動(dòng)化的設(shè)計(jì)工具，幫助EDA技術(shù)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是有助于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系列下載工具和硬件驗(yàn)證工具。
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也并非一日而成，由一學(xué)科而誕生，其發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段：計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（簡稱CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)（簡稱CAE）和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（簡稱EDA）。
（一）CAD階段（20世紀(jì)70年代）
早期電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)經(jīng)由分立元件向集成電路模式發(fā)展，硬件設(shè)計(jì)隨之進(jìn)入早期發(fā)展階段。硬件設(shè)計(jì)主要采用集成電路，并將其焊接在電路板上，做成早期的電子系統(tǒng)，而對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整試驗(yàn)則是在PCB上進(jìn)行。制作過程的復(fù)雜性要求，傳統(tǒng)的利用手工圖紙方式無法實(shí)現(xiàn)，因此過程高度復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作由CAD工具，利二維圖形編輯和分析完成。在20世紀(jì)70年代EDA技術(shù)發(fā)展階段，電路板畫圖工具受到計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)的約束，其設(shè)計(jì)的性能較差，工作時(shí)間受制約有限。
（二）CAE階段（20世紀(jì)80年代）
20世紀(jì)80年代推出了新的EDA工具，伴隨著計(jì)算機(jī)和集成電路的推廣發(fā)展而來的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段到來――CAE階段。其推出的EDA工具主要核心為邏輯形式模擬、計(jì)劃性分析、模擬故障分析和自動(dòng)布局布線，解決之前無法完成的對(duì)工具功能檢測(cè)的重點(diǎn)問題。設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品制造之前可以提前知曉產(chǎn)品的功能，利用計(jì)算機(jī)生成有關(guān)產(chǎn)品制造的文件，幫助在設(shè)計(jì)古城有效對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行早期分析檢測(cè)。
EDA工具核心之一――自動(dòng)布局功能與早期階段產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具解決人工重復(fù)繪圖的缺陷相比較，80年代的CAE工具可以保證設(shè)計(jì)和制造出最優(yōu)的電子產(chǎn)品，該工具不僅可以為產(chǎn)品開發(fā)提供便利，也能幫助設(shè)計(jì)人員提供最佳腦力創(chuàng)作。然而，電子系統(tǒng)復(fù)雜多樣化，EDA工具無法全面滿足設(shè)計(jì)要求，無法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)元件進(jìn)行優(yōu)化處理。
（三）EDA階段（20世紀(jì)90年代）
這一階段EDA技術(shù)向電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)方向大幅度進(jìn)步，歸功于微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展――芯片集成于工作效率的技術(shù)創(chuàng)新。集成電路高速率設(shè)計(jì)和電子系統(tǒng)的高水平發(fā)展趨勢(shì)，極大促進(jìn)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)取得進(jìn)步發(fā)展。EDA工具實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、測(cè)試、生成文件等系統(tǒng)化的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，其不僅僅具備系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，并且包含各個(gè)工藝標(biāo)準(zhǔn)元件庫，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力獨(dú)立化，幫助設(shè)計(jì)工程師熟練設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)[1]。
二、EDA技術(shù)應(yīng)用藍(lán)圖
EDA技術(shù)應(yīng)用前景廣泛，可應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)、產(chǎn)品開發(fā)和科研、電器設(shè)備的更新?lián)Q代與改造。隨著軟件開發(fā)功能的完善，電子系統(tǒng)可以集成在一個(gè)芯片上，產(chǎn)品設(shè)計(jì)硬件則可以利用軟件方式完成，全面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的編程和升級(jí)活動(dòng)，因此，在科研活動(dòng)和產(chǎn)品的開發(fā)過程中，EDA技術(shù)可被廣泛運(yùn)用。
各高校電子類專業(yè)較為火熱的教學(xué)活動(dòng)以及研究課題，都較多借用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)各種復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也可以便捷地應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行硬件驗(yàn)證，簡化數(shù)字電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的流程，而不同的學(xué)生可以根據(jù)自身的設(shè)計(jì)完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，便于高校教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行，也有利于提高學(xué)生的自我創(chuàng)造能力。這種技術(shù)大大簡化了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，因而也被推廣應(yīng)用。
采用EDA技術(shù)可以對(duì)機(jī)電設(shè)備中的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或改造，設(shè)計(jì)時(shí)間較短，成本較低，同時(shí)可以提高機(jī)電設(shè)備的性能，增加產(chǎn)品的技術(shù)含量。電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速率愈來愈快，為滿足市場(chǎng)消費(fèi)需求，不一定要求所有的工程師創(chuàng)造出新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備電子系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)或改造，有利于產(chǎn)品額外價(jià)值的實(shí)現(xiàn)[2]。
三、總結(jié)
進(jìn)入21世紀(jì)90年代，隨著集成電路、微電子技術(shù)和芯片組合技術(shù)的發(fā)展完善，EDA技術(shù)在數(shù)字系統(tǒng)和微電子技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展，現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為電子領(lǐng)域發(fā)展的重要內(nèi)容，同時(shí)EDA技術(shù)也需要在PLD和VHDL方面做出不斷的更新完善，使之在計(jì)算機(jī)、工業(yè)、電器等領(lǐng)域廣泛拓寬應(yīng)用市場(chǎng)，利用電子設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)制造出領(lǐng)域更寬廣的電子產(chǎn)品。在此可以展望EDA技術(shù)的興起將超越電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域向其他領(lǐng)域發(fā)展，設(shè)計(jì)不再單純是電子類專業(yè)的設(shè)計(jì)，電子系也不再是工程師的代名詞。
