基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實踐教學(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)課程的實踐教學(xué)改革的優(yōu)秀論文范文,對正在寫有關(guān)于電路論文的寫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，讓新知識充實傳統(tǒng)專業(yè)知識，才能培養(yǎng)出“以市場為導(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，加強學(xué)生工程實踐能力和創(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，在專業(yè)知識結(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內(nèi)容。此外，在傳統(tǒng)的實驗實訓(xùn)教學(xué)中，總存在：學(xué)生錯接電路，導(dǎo)致電路不能正常工作或造成元器件、實驗操作臺以及設(shè)備儀器的損壞。以及在試驗操作過程中發(fā)生一些不可預(yù)測的

3、安全隱患。同時，需要對老化、損壞的實驗設(shè)備進行定期的維護、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。這就要求實驗操作臺更新?lián)Q代的頻率加快，這樣無疑增加了學(xué)校的經(jīng)費投入?，F(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校的試驗設(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)生知識的落后。EDA 仿真軟件的優(yōu)點正好能彌補傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗的不足。而教學(xué)實踐恰恰就是將課堂上所講的理論知識轉(zhuǎn)化為實際的動手能力，通過多方途徑，強化學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平，強化學(xué)生的實踐能力。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)生通過相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)實踐，綜合運用所學(xué)知識，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，另一方面可以通過熟練掌握E

4、DA設(shè)計技術(shù)，對后面專業(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，通過這種實踐可以克服實驗室在元器件類型和數(shù)量上不足的諸多限制，同時也避開了設(shè)備的損壞。目前，EDA技術(shù)已經(jīng)成為整個電子技術(shù)教學(xué)實踐過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。2 EDA技術(shù)及常用的工具軟件電子設(shè)計自動化（EDA）是將計算機技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)計過程而形成的一門新技術(shù)，它依賴于功能強大的計算機，采用硬件描述語言HDL完成系統(tǒng)行為的設(shè)計，自動完成邏輯編譯、布局布線以及邏輯的仿真測試等，最后通過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)?？删幊踢壿嬈?/p>

5、件、硬件描述語言、設(shè)計工具（開發(fā)軟件、開發(fā)系統(tǒng)）和硬件驗證（實驗開發(fā)系統(tǒng)）四大部分。由于EDA技術(shù)的核心是利用EDA軟件實現(xiàn)電路設(shè)計的自動化，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，目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有PSPICE、Multisim、MaxplusII、MATLAB、QuartusII、Protel、OrCAD等。在我國對于工科電類專業(yè)學(xué)生來說，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)計創(chuàng)建，但又各有所長。Multisim和QuartusII 軟件

6、側(cè)重于電路信號的仿真分析，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。在電子技術(shù)課程的教學(xué)中可將這三種常用EDA軟件有機的結(jié)合起來，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的升級版本，它是一款專門用于電路分析、設(shè)計、仿真的電子設(shè)計工作平臺（或虛擬電子工作平臺）。其主要特點為：友好、直觀互動式的操作界面。整個圖形操作界面就像一個電子實驗工基于EDA技術(shù)的電子技術(shù)課程的實踐教學(xué)改革作臺，只需輕點鼠標(biāo)即可完成從原理圖的輸入到電路的仿真測試；種類繁多的元器件，提供了超過1萬 多種元件，同時能方便地對元件相關(guān)參數(shù)

7、進行編輯和修改；仿真功能強大，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；測試儀器豐富，能提供測試儀器外觀與實物相似的二十余種虛擬儀器進行電路動作的測量，如同操作真實儀器，逼真再現(xiàn)了實驗環(huán)境；分析手段先進、完備，能完成電路的靜態(tài)工作點和動態(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，在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中充分的運用Multisim仿真軟件，作為電路創(chuàng)建和測試仿真，能使學(xué)生較為直觀地認(rèn)識電子電路的分析和設(shè)計過程，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主

8、動性，開拓了思維，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)生創(chuàng)新能力。圖1 交通信號制約燈例如：設(shè)計一個交通信號燈，假設(shè)有個十字路口，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，B街道為紅燈；而A街道為紅燈時，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)計出如圖1的信號燈制約電路，電路設(shè)計好后接通虛擬電源進行模擬實現(xiàn)，來進一步驗證電路原理的可行性， 方案可行后，從設(shè)計電路圖中選出部分有代表性的設(shè)計方案，搭接電路制作成實際電路 ，這樣既達(dá)到了驗證設(shè)計方案的目的又有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力又真正做到了理論與實踐相結(jié)合。4 QuartusII軟件Quar

9、tusII軟件的元器件庫提供了數(shù)千種電子元器件，提供電路仿真和測試功能，還可進行時序分析。同時 QuartusII軟件可設(shè)計、測試和演示時序邏輯電路等各種電路，還可對被仿真電路進行各種故障點的設(shè)置，從而可以在課堂教學(xué)中模擬出各種故障，提高學(xué)生對實際電路分析、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)計一個任意進制計數(shù)器時， 以基于Altera公司的cyclone系列的EP1C6Q240C8實驗板和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)課程的實踐教學(xué)改革的優(yōu)秀論文范文,對正在寫有關(guān)于電路論文的寫作者有一

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)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、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)，在一個窗口里可以集合所有模塊，同時可與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。在印制電路版PCB（PriEDA開發(fā)軟件設(shè)計四進制計數(shù)器為例，采用“異步復(fù)位”法設(shè)計一個四進制計數(shù)器電路時，假設(shè)電路輸出狀態(tài)分別為：0000，0001，0010，0011，0100。其中，前四個狀態(tài)中每個狀態(tài)都各占用一個時鐘脈沖，而第五個狀態(tài)中0100

11、就是瞬時狀態(tài)，其出現(xiàn)時間很短暫，計數(shù)器的輸出狀態(tài)立刻變?yōu)?000。針對這種現(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，可以很直觀地觀測出這樣的清零過程，給學(xué)生帶來一個直觀的認(rèn)識。同時將它再與“同步預(yù)置數(shù)法”進行比較，讓學(xué)生真正體會到了“同步”和“異步”的不同，通過這樣的仿真使學(xué)生在總結(jié)同步和異步復(fù)位、置數(shù)時更清楚的掌握了規(guī)律和特點。利用Quartus II軟件對兩種策略進行時序仿真，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，可見瞬時狀態(tài)0100的確存在，只有幾個ns的時間。因其時間極短，

12、不計入計數(shù)器的計數(shù)周期，因此圖2是四進制計數(shù)器。同理，在圖3同步預(yù)置數(shù)仿真電路中，設(shè)計的四進制計數(shù)器只有四種狀態(tài)。利用Quartus II軟件對兩種策略進行比較，很清楚地觀測出兩種策略的差異。當(dāng)通過Quartus II軟件仿真的波形圖，其波形圖顯示的邏輯功能和設(shè)計目的完全一致時，這時就可將設(shè)計的項目下載/配置到所選擇的器件中，即通過硬件資源來驗證其功能的正確性。學(xué)生也可以很直觀地掌握四進制計數(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，它較早在國內(nèi)使用，普及率很高。早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用， 而現(xiàn)今

13、的PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個龐大的EDA軟件，是完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)。它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、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)，在一個窗口里可以集合所有模塊，同時可與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。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)計出來待設(shè)計的系統(tǒng)之后，在一塊印制電路版上，將所設(shè)計

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)課程的實踐教學(xué)改革實現(xiàn)所設(shè)計的功能。在印制電路版設(shè)計軟件中，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)計工具。以P-MOS大規(guī)模集成電路LM8560作為計數(shù)譯碼的石英數(shù)字鐘的設(shè)計方案為例，在Protel99SE軟件平臺下創(chuàng)建原理圖和繪制印制電路版，實現(xiàn)了基本計時顯示和設(shè)置、調(diào)整時間和鬧鐘等功能。圖4為制作設(shè)計好的數(shù)字鐘印制電路版。圖4 數(shù)字鐘印制電路版圖6 結(jié)束語通過對基于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，再到電子系統(tǒng)的設(shè)計與制作、仿真調(diào)試等，使學(xué)生經(jīng)歷了理論、實踐、技能和設(shè)計的系統(tǒng)技術(shù)訓(xùn)練，為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了較為夯實的理論和實踐技術(shù)基礎(chǔ)。同時隨著新技術(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