基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革論文

1、基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革論文    導(dǎo)讀：本論文是一篇關(guān)于基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革的優(yōu)秀論文范文,對(duì)正在寫(xiě)有關(guān)于電路論文的寫(xiě)作者有一定的參考和指導(dǎo)作用,論文片段：摘要：傳統(tǒng)的電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容和策略已不適應(yīng)當(dāng)前創(chuàng)新型電子技術(shù)人才的培養(yǎng)。只有把新技術(shù)引入到傳統(tǒng)的專業(yè)課程當(dāng)中去，讓新知識(shí)充實(shí)傳統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，才能培養(yǎng)出“以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以能力為本位”的創(chuàng)新型高技能人才。本文提出了將EDA技術(shù)真正融合到電子技術(shù)課程教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的思路和具體策略以及提高課程教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。關(guān)鍵詞：EDA技術(shù) 電子技術(shù)課程

2、 教學(xué)改革：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.20.0511 引言“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是電類專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它包含了模擬電子線路和數(shù)字電子電路的基本理論、基本元器件及基本單元電路的原理和應(yīng)用，是電類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的必備基礎(chǔ)知識(shí)，在專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)上充當(dāng)著基石的作用。目前，大部分學(xué)校的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)仍然采用的是傳統(tǒng)的教學(xué)策略 ，在課堂上教師往往是填鴨式教學(xué)，黑板、粉筆和一言堂就是課堂的全部?jī)?nèi)容。此外，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，總存在：學(xué)生錯(cuò)接電路，導(dǎo)致電路不能正常工作或造成元器件、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)以及設(shè)備儀器的損壞。以及在試驗(yàn)操作過(guò)程中發(fā)生一些不可預(yù)測(cè)的

3、安全隱患。同時(shí)，需要對(duì)老化、損壞的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)、維修。使設(shè)備的更新?lián)Q代跟上現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。這就要求實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)更新?lián)Q代的頻率加快，這樣無(wú)疑增加了學(xué)校的經(jīng)費(fèi)投入?，F(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校的試驗(yàn)設(shè)備更新?lián)Q代遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，這就導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)的落后。EDA 仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)正好能彌補(bǔ)傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的不足。而教學(xué)實(shí)踐恰恰就是將課堂上所講的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的動(dòng)手能力，通過(guò)多方途徑，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力。為此，將EDA應(yīng)用到電子技術(shù)的相關(guān)課程教學(xué)中，使學(xué)生通過(guò)相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)實(shí)踐，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，一方面使學(xué)生能鞏固并掌握所學(xué)的電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，另一方面可以通過(guò)熟練掌握E

4、DA設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)后面專業(yè)課程的學(xué)習(xí)也有著非常大的幫助，能夠培養(yǎng)學(xué)生的分析理由、解決理由和科技創(chuàng)新能力，通過(guò)這種實(shí)踐可以克服實(shí)驗(yàn)室在元器件類型和數(shù)量上不足的諸多限制，同時(shí)也避開(kāi)了設(shè)備的損壞。目前，EDA技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)電子技術(shù)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。2 EDA技術(shù)及常用的工具軟件電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)過(guò)程而形成的一門(mén)新技術(shù)，它依賴于功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，采用硬件描述語(yǔ)言HDL完成系統(tǒng)行為的設(shè)計(jì)，自動(dòng)完成邏輯編譯、布局布線以及邏輯的仿真測(cè)試等，最后通過(guò)綜合器和適配器生成最終的目標(biāo)器件。EDA技術(shù)所涉及內(nèi)容寬泛。單從教學(xué)的角度劃定，主要包括：大規(guī)模可編程邏輯器

5、件、硬件描述語(yǔ)言、設(shè)計(jì)工具（開(kāi)發(fā)軟件、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)）和硬件驗(yàn)證（實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)）四大部分。由于EDA技術(shù)的核心是利用EDA軟件實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，所以EDA軟件在EDA技術(shù)中占有及其重要的地位。EDA軟件品種繁多，目前進(jìn)入我國(guó)并具有廣泛影響的EDA軟件有PSPICE、Multisim、MaxplusII、MATLAB、QuartusII、Protel、OrCAD等。在我國(guó)對(duì)于工科電類專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，較常用的EDA工具軟件主要有Multisim、Max-plusII和Protel等。這三種軟件它們的功能相近，都可以方便地完成電路原理圖的設(shè)計(jì)創(chuàng)建，但又各有所長(zhǎng)。Multisim和QuartusII 軟件

6、側(cè)重于電路信號(hào)的仿真分析，而Protel軟件則側(cè)重于電路原理圖及PCB印制電路版圖的設(shè)計(jì)。在電子技術(shù)課程的教學(xué)中可將這三種常用EDA軟件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，以提高電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量。3 Multisim仿真軟件Multisim 仿真軟件是最流行的電子仿真軟件EWB的升級(jí)版本，它是一款專門(mén)用于電路分析、設(shè)計(jì)、仿真的電子設(shè)計(jì)工作平臺(tái)（或虛擬電子工作平臺(tái)）。其主要特點(diǎn)為：友好、直觀互動(dòng)式的操作界面。整個(gè)圖形操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革作臺(tái)，只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可完成從原理圖的輸入到電路的仿真測(cè)試；種類繁多的元器件，提供了超過(guò)1萬(wàn) 多種元件，同時(shí)能方便地對(duì)元件相關(guān)參數(shù)

7、進(jìn)行編輯和修改；仿真功能強(qiáng)大，包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL/Verilog HDL仿真、FPGA/CPLD綜合仿真等仿真能力；測(cè)試儀器豐富，能提供測(cè)試儀器外觀與實(shí)物相似的二十余種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量，如同操作真實(shí)儀器，逼真再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)環(huán)境；分析手段先進(jìn)、完備，能完成電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的分析、電路的瞬態(tài)和穩(wěn)定分析、失真度分析、噪聲分析等等一系列電路分析策略?；贛ultisim 軟件的上述特點(diǎn)，在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)過(guò)程中充分的運(yùn)用Multisim仿真軟件，作為電路創(chuàng)建和測(cè)試仿真，能使學(xué)生較為直觀地認(rèn)識(shí)電子電路的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主

8、動(dòng)性，開(kāi)拓了思維，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)生創(chuàng)新能力。圖1 交通信號(hào)制約燈例如：設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈，假設(shè)有個(gè)十字路口，分別有A、B兩條交叉的道路，交通燈的制約方式為：A街道先出現(xiàn)綠燈、黃燈時(shí)，B街道為紅燈；而A街道為紅燈時(shí)，B街道出現(xiàn)綠燈、黃燈；如此循環(huán)。根據(jù)要求在Multisim 仿真軟件上設(shè)計(jì)出如圖1的信號(hào)燈制約電路，電路設(shè)計(jì)好后接通虛擬電源進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)，來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證電路原理的可行性， 方案可行后，從設(shè)計(jì)電路圖中選出部分有代表性的設(shè)計(jì)方案，搭接電路制作成實(shí)際電路 ，這樣既達(dá)到了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的目的又有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力又真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。4 QuartusII軟件Quar

9、tusII軟件的元器件庫(kù)提供了數(shù)千種電子元器件，提供電路仿真和測(cè)試功能，還可進(jìn)行時(shí)序分析。同時(shí) QuartusII軟件可設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示時(shí)序邏輯電路等各種電路，還可對(duì)被仿真電路進(jìn)行各種故障點(diǎn)的設(shè)置，從而可以在課堂教學(xué)中模擬出各種故障，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際電路分析、排查故障和解決理由的能力。課堂教學(xué)中講到集成芯片74160用“異步復(fù)位法”和“同步預(yù)置數(shù)法”兩種策略設(shè)計(jì)一個(gè)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)， 以基于Altera公司的cyclone系列的EP1C6Q240C8實(shí)驗(yàn)板和QuartusII611 導(dǎo)讀：本論文是一篇關(guān)于基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革的優(yōu)秀論文范文,對(duì)正在寫(xiě)有關(guān)于電路論文的寫(xiě)作者有一

10、定的參考和指導(dǎo)作用,論文片段：原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能。具有Client/Server體系結(jié)構(gòu)，在一個(gè)窗口里可以集合所有模塊，同時(shí)可與OrCAD、PSpice、Excel等軟件相兼容等功能，其中最具代表性的是其PCB設(shè)計(jì)。在印制電路版PCB（PriEDA開(kāi)發(fā)軟件設(shè)計(jì)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例，采用“異步復(fù)位”法設(shè)計(jì)一個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路時(shí)，假設(shè)電路輸出狀態(tài)分別為：0000，0001，0010，0011，0100。其中，前四個(gè)狀態(tài)中每個(gè)狀態(tài)都各占用一個(gè)時(shí)鐘脈沖，而第五個(gè)狀態(tài)中0100

11、就是瞬時(shí)狀態(tài)，其出現(xiàn)時(shí)間很短暫，計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)立刻變?yōu)?000。針對(duì)這種現(xiàn)象，從理論角度分析講解，學(xué)生往往很難理解。但是利用Quartus II軟件的仿真功能，可以很直觀地觀測(cè)出這樣的清零過(guò)程，給學(xué)生帶來(lái)一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。同時(shí)將它再與“同步預(yù)置數(shù)法”進(jìn)行比較，讓學(xué)生真正體會(huì)到了“同步”和“異步”的不同，通過(guò)這樣的仿真使學(xué)生在總結(jié)同步和異步復(fù)位、置數(shù)時(shí)更清楚的掌握了規(guī)律和特點(diǎn)。利用Quartus II軟件對(duì)兩種策略進(jìn)行時(shí)序仿真，得輸出波形如圖2、圖3所示。圖2 異步復(fù)位法仿真電路圖3 同步預(yù)置數(shù)法仿真電路由圖2異步復(fù)位法仿真電路中，可見(jiàn)瞬時(shí)狀態(tài)0100的確存在，只有幾個(gè)ns的時(shí)間。因其時(shí)間極短，

12、不計(jì)入計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)周期，因此圖2是四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同理，在圖3同步預(yù)置數(shù)仿真電路中，設(shè)計(jì)的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器只有四種狀態(tài)。利用Quartus II軟件對(duì)兩種策略進(jìn)行比較，很清楚地觀測(cè)出兩種策略的差異。當(dāng)通過(guò)Quartus II軟件仿真的波形圖，其波形圖顯示的邏輯功能和設(shè)計(jì)目的完全一致時(shí)，這時(shí)就可將設(shè)計(jì)的項(xiàng)目下載/配置到所選擇的器件中，即通過(guò)硬件資源來(lái)驗(yàn)證其功能的正確性。學(xué)生也可以很直觀地掌握四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能，達(dá)到了預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。5 PROTEL軟件PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，它較早在國(guó)內(nèi)使用，普及率很高。早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用， 而現(xiàn)今

13、的PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個(gè)龐大的EDA軟件，是完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能。具有Client/Server體系結(jié)構(gòu)，在一個(gè)窗口里可以集合所有模塊，同時(shí)可與OrCAD、PSpice、Excel等軟件相兼容等功能，其中最具代表性的是其PCB設(shè)計(jì)。在印制電路版PCB（Printed Circuit Board）上附著著電子系統(tǒng)中所使用的電子元器件，當(dāng)利用各種EDA工具設(shè)計(jì)出來(lái)待設(shè)計(jì)的系統(tǒng)之后，在一塊印制電路版上，將所設(shè)計(jì)

14、系統(tǒng)中的全部電子元器件連接在一起，最終基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能。在印制電路版設(shè)計(jì)軟件中，能執(zhí)行PCB圖仿真的軟件比較少，所以PROTEL 99 SE是目前使用最廣泛的電路版設(shè)計(jì)工具。以P-MOS大規(guī)模集成電路LM8560作為計(jì)數(shù)譯碼的石英數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方案為例，在Protel99SE軟件平臺(tái)下創(chuàng)建原理圖和繪制印制電路版，實(shí)現(xiàn)了基本計(jì)時(shí)顯示和設(shè)置、調(diào)整時(shí)間和鬧鐘等功能。圖4為制作設(shè)計(jì)好的數(shù)字鐘印制電路版。圖4 數(shù)字鐘印制電路版圖6 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)教學(xué)研究，借助于EDA 的系列工具軟件和現(xiàn)代化的教學(xué)手段，從電子電路的分析，到電子電路的設(shè)計(jì)，再到電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作、仿真調(diào)試等，使學(xué)生經(jīng)歷了理論、實(shí)踐、技能和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)技術(shù)訓(xùn)練，為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了較為夯實(shí)的理論和實(shí)踐技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展電子技術(shù)的教學(xué)在圍繞創(chuàng)新性、應(yīng)用性人才培養(yǎng)的目標(biāo)方面，尚需不斷研究和探索。參考文獻(xiàn)：l康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社，199