時間：2023-10-10 16:08:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路設(shè)計案例，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1項目設(shè)計案例化
培訓(xùn)內(nèi)容的確定，結(jié)合職業(yè)崗位定位，選擇與實(shí)際電路產(chǎn)品相關(guān)的案例，面向應(yīng)用，因用而學(xué)，學(xué)以致用。以丙級為例，其具體案例如：（1）時序邏輯電路設(shè)計與制作：設(shè)計制作一個數(shù)位電子鐘。（2）組合邏輯電路設(shè)計與操作：①半加減法器；②具有智能控制的2to4譯碼器；③具有優(yōu)先權(quán)的4to2編碼器；④4to1多任務(wù)數(shù)據(jù)選擇器；⑤1to4多任務(wù)數(shù)據(jù)分配器。（3）CPLD設(shè)計與應(yīng)用：①電子骰子控制；②二位數(shù)計時器；③紅綠燈控制。
2培訓(xùn)的組織實(shí)施
培訓(xùn)的實(shí)施采用面向職業(yè)崗位，以工作任務(wù)為引領(lǐng)，教學(xué)做一體的項目教學(xué)法進(jìn)行培訓(xùn)授課。如表2，即為實(shí)用丙級的實(shí)施方案示例。
3培訓(xùn)的鑒定認(rèn)證
培訓(xùn)的鑒定認(rèn)證，是參照臺灣嵌入式系統(tǒng)發(fā)展協(xié)會的職業(yè)能力認(rèn)證考核標(biāo)準(zhǔn)，制定出包括PLD電子設(shè)計專業(yè)知識和職業(yè)技能兼具的鑒定認(rèn)證系統(tǒng)，從專業(yè)知識和工程實(shí)踐技能兩大模塊分別進(jìn)行考核鑒定。在實(shí)用丙級中，專業(yè)知識模塊由100道選擇題組成，由在線測試系統(tǒng)（OSTS）從題庫中以隨機(jī)方式產(chǎn)生，以考核學(xué)員對專業(yè)知識的掌握。而實(shí)踐技能的考評，主要包括組合邏輯電路的設(shè)計與操作、時序邏輯電路的設(shè)計與制作、綜合邏輯電路的設(shè)計與應(yīng)用以及數(shù)位邏輯功能的模擬與紀(jì)錄等四個項目，規(guī)劃為二個階段來進(jìn)行：第一階段主要考量學(xué)員對于傳統(tǒng)數(shù)位邏輯電路的設(shè)計及制作能力，其中包含邏輯化簡、電路設(shè)計、電路板規(guī)劃、組件辨識及焊接等能力；第二階段則考量有關(guān)CPLD的設(shè)計與應(yīng)用能力，包含功能分析、工具使用、電路設(shè)計、程序撰寫以及功能模擬紀(jì)錄等能力。
4結(jié)束語
隨著超大規(guī)模集成芯片的發(fā)展，PLD電子設(shè)計自動化應(yīng)用越來越廣泛，在減少電路板的體積，產(chǎn)品的更新速度方面顯示出極大的優(yōu)越性。目前將其運(yùn)用于設(shè)計電路產(chǎn)品已經(jīng)成為一個主流，掌握PLD技術(shù)也成為電子設(shè)計人員的迫切需要。我們研究的培訓(xùn)鑒定認(rèn)證方案，其創(chuàng)新之處在于：（1）系統(tǒng)方案是以行業(yè)協(xié)會的職業(yè)能力認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)，銜接行業(yè)最新技術(shù)，直接面向企業(yè)的需求，凸顯了面向職業(yè)培訓(xùn)的所學(xué)即所需的特色。（2）臺灣的電子產(chǎn)業(yè)在業(yè)界比較領(lǐng)先，在長三角地區(qū)也有大量的投資。基于臺灣行業(yè)協(xié)會的培訓(xùn)認(rèn)證，在外資企業(yè)，尤其是臺資企業(yè)有較高的認(rèn)可度。（3）數(shù)位邏輯設(shè)計能力認(rèn)證按照實(shí)用級、專業(yè)級、專家級逐次遞進(jìn)，可分別面向不同的需求開展培訓(xùn)。
作者：湯朝霞單位：蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
關(guān)鍵詞 DOS數(shù)字合成頻率技術(shù)；步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計；EDA；VHDL邏輯語言應(yīng)用
步進(jìn)電機(jī)控制電路是機(jī)電一體化產(chǎn)品的核心零部件和不可缺少的重要組成部分，因此被普遍適用于機(jī)械精密加工與制造、電機(jī)自動化控制等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中。當(dāng)國際信息傳播技術(shù)、計算機(jī)軟件應(yīng)用技術(shù)不斷突破創(chuàng)新，各國對步進(jìn)電機(jī)控制電路的使用需求日益強(qiáng)烈，當(dāng)前普遍使用的步進(jìn)電機(jī)類型繁多，例如單相式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)等等。其中，最后一種類型的步進(jìn)電機(jī)多使用軟磁原材料制成，并使用了勵磁繞組，被廣泛使用于各生產(chǎn)領(lǐng)域中。
1.步進(jìn)電機(jī)控制電路的減速、增速設(shè)計要點(diǎn)
與普通電機(jī)控制電路相區(qū)別，步進(jìn)電機(jī)控制電路使用脈沖作為電路控制信號，并將數(shù)字控制技術(shù)與電路設(shè)計方案結(jié)合起來，摒棄了以往步進(jìn)電機(jī)多選擇了專業(yè)接口芯片、多用單片機(jī)的設(shè)計方法。采用脈沖作為控制信號的步進(jìn)電機(jī)電路系統(tǒng)能夠在極短時間內(nèi)，提升電路的運(yùn)行效率，但同時存在應(yīng)變能力薄弱、容易遭受外界環(huán)境干擾等問題。下文中，筆者將闡述應(yīng)用了EDA技術(shù)后的步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計策略，分析其中的優(yōu)勢與設(shè)計要點(diǎn)。
現(xiàn)階段，我國步進(jìn)電機(jī)控制電路的設(shè)計方案類型眾多，包括拋物線法、指數(shù)法、梯形圖法等等。本次設(shè)計案例選擇了梯形設(shè)計思路（具體參考圖1）。從梯形設(shè)計分析圖例中，我們可以看到電路脈沖信號的線性增速、線性減速、勻速不變等3個過程階段，通過不同階段中脈沖信號的不同傳播特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)傳播頻率的勻速減速、勻速增速，確保慣性轉(zhuǎn)矩數(shù)值和負(fù)載轉(zhuǎn)矩數(shù)值的總和，始終低于電磁轉(zhuǎn)矩，防止步進(jìn)電機(jī)發(fā)生跨步、失步等運(yùn)轉(zhuǎn)失誤。從圖1中，我們可以看出步進(jìn)電機(jī)控制電路的設(shè)計重點(diǎn)在于線性增速、線性減速這2個階段，為了有效控制脈沖信號變化頻率，最有效、簡便的設(shè)計策略是使用分頻手段，為了保證脈沖信號和頻率，二者同時實(shí)現(xiàn)線性變化，我們應(yīng)當(dāng)從中引入DDS數(shù)字合成變頻技術(shù)。
2.步進(jìn)電機(jī)控制電路的DDS設(shè)計要點(diǎn)
所謂的DDS數(shù)字合成變頻技術(shù)可以理解為，采用數(shù)字化的頻率合成手段，使脈沖頻率、脈沖信號、相位能夠被有效控制。DDS數(shù)字合成變頻技術(shù)的運(yùn)作原理為：利用相位增量累加的設(shè)計思路：在時鐘信號clk作用下，對相位增量寄存器輸出的相位增量作累加后寄存，相位累加寄存器取二進(jìn)制n位，當(dāng)累加值大等于2n時產(chǎn)生溢出，累加計算繼續(xù)運(yùn)行，相位累加寄存器數(shù)值漸次排列，直到再次溢出。分析得出，數(shù)值溢出速度的塊面和相位增量構(gòu)成正比關(guān)系，即：相位增量數(shù)值越高，溢出速度也相應(yīng)越快。如果相位累加寄存器每溢出一次，讓溢出信號co求反一次，則可輸出脈沖，這個脈沖信號的頻率代表了溢出率，只要給相位增量寄存器不同的頻率控制字（相位增量），就可以在co獲得對應(yīng)的不同頻率的脈沖信號，參考圖2。
3.步進(jìn)電機(jī)控制電路的方向控制模塊設(shè)計要點(diǎn)
方向模塊設(shè)計的實(shí)現(xiàn)與仿真設(shè)計可以理解為，方向模塊具有兩個脈沖控制電路，分貝輸入PWIVI信號和變頻脈沖信號，前者將根據(jù)輸入PWM信號數(shù)值的不同，而改變脈沖分配器的四相輸出時間順序，從而帶動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)作；后者根據(jù)輸入脈沖信號方向的不同，使得脈沖分配器產(chǎn)生的時序脈沖方向也有所不同，從而_定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)作方向。
根據(jù)四相八拍的控制方式，定子通電順序為（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A），因此本系統(tǒng)中采用了Mealy型狀態(tài)機(jī)描述方法，狀態(tài)取值依次是：SO=0001，S1=0011，S2=0010，S3=0110，S4=0100，S5=1100，S6=1000，S7=1001。-DAB-AB……。按控制時序的要求，用“1”表示該繞組加電，“0”表示該繞組斷電，參考圖3。
圖4為步進(jìn)電機(jī)控制電路的方向控制模塊的仿真波形運(yùn)作規(guī)律，當(dāng)信號u和D分別為高電平時，狀態(tài)流程為相反方向，代表步進(jìn)電機(jī)向著相反的方向運(yùn)作。
行動導(dǎo)向教學(xué)法Protel DXP教學(xué)方法教學(xué)模式《Protel DXP與計算機(jī)輔助設(shè)計》是借助于計算機(jī)完成電子線路的設(shè)計與制作，是電氣自動化技術(shù)、電力工程、城市軌道交通控制等專業(yè)的必修專業(yè)課，具有很強(qiáng)的技術(shù)性、專業(yè)性、實(shí)踐性和綜合性。該課程以電路的分析、應(yīng)用為基礎(chǔ)，遵循國際和行業(yè)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生電路原理圖的繪制和PCB板設(shè)計能力，以及利用電路設(shè)計軟件產(chǎn)生、輸出技術(shù)資料的能力。課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識和技能訓(xùn)練起到承前啟后的作用，而且為今后從事印制電路板工作起到增強(qiáng)適應(yīng)能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。
一、課程教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)：軟件的安裝與卸載；電路原理圖的繪制、原理圖元件的創(chuàng)建和原理圖庫的建立；PCB板的布局/布線；元件封裝庫的創(chuàng)建；設(shè)計文件的輸出；PCB板的制作。
能力目標(biāo)：獨(dú)立完成Protel DXP 2004安裝和配置；能夠熟練繪制簡單原理圖、復(fù)雜原理圖和層次原理圖；能夠?qū)㈦娐吩韴D轉(zhuǎn)化成PCB板，合理布局并布線；能夠制作元器件原理圖庫及PCB封裝庫；能夠完成PCB板裝配圖的輸出、打印；能夠根據(jù)輸出的裝配圖制作PCB板；通過學(xué)習(xí)Protel DXP 2004，提高軟件應(yīng)用能力及學(xué)習(xí)能力。
素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、愛護(hù)設(shè)備、具有高度的責(zé)任心、團(tuán)結(jié)合作的職業(yè)操守；培養(yǎng)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識、規(guī)范意識、成本意識、環(huán)保意識、質(zhì)量意識。在教學(xué)中融入企業(yè)的6S管理及行業(yè)規(guī)范，6S就是整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全。
二、課程設(shè)計理念與思路
課程的建設(shè)、改革遵循 “任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向”的設(shè)計理念。
以自動化制造類職業(yè)崗位需求為導(dǎo)向，以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，以“能力遞進(jìn)和適度循環(huán)反復(fù)”為原理，校企共同參與課程建設(shè)，融入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，用三個項目8個真實(shí)工作任務(wù)為載體。將知識和技能融入各個任務(wù)中，學(xué)生通過完成任務(wù)探索吸收知識、練好技能，同時培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，強(qiáng)化團(tuán)隊精神，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和適應(yīng)工作崗位奠定良好基礎(chǔ)。
三、教學(xué)內(nèi)容分析
本課程針對電子設(shè)計及安裝員、印刷線路板制作工藝員崗位要求，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行序化、整合，設(shè)置了三個項目，8個核心任務(wù)。
在項目一基本放大器PCB板的制作中設(shè)計了Protel DXP 2004軟件的安裝與卸載、基本放大器原理圖的繪制、基本放大器PCB板的制作3個工作任務(wù)，通過設(shè)計實(shí)物激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使掌握PCB板設(shè)計的基礎(chǔ)知識及基本操作，培養(yǎng)學(xué)生對電路設(shè)計步驟及工藝流程的初步認(rèn)識。
項目二中信號發(fā)生器PCB板的制作設(shè)計了數(shù)據(jù)采集電路原理圖的繪制、信號發(fā)生器電路原理圖繪制、信號發(fā)生器PCB板的制作3個工作任務(wù)，使學(xué)生掌握大中規(guī)模電路系統(tǒng)涉及的復(fù)雜電路原理圖、層次電路原理圖及PCB板布線的處理方法及技巧，掌握DXP庫中未收錄元件的原理圖元件和PCB封裝的制作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作完成中等復(fù)雜程度電路板設(shè)計與制作的能力。
項目三以完成 “單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的印制電路板”這個具有實(shí)用價值的產(chǎn)品為目標(biāo)成果進(jìn)行訓(xùn)練，使學(xué)生在完成電路板設(shè)計、裝配過程中，綜合應(yīng)用原理圖制作、PCB板制作、綜合布局布線、焊接調(diào)試等完整工藝流程，以訓(xùn)練學(xué)生職業(yè)態(tài)度、操作規(guī)范及工藝要求為主，注重職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。
通過完成任務(wù)，使學(xué)生掌握典型電路板繪制、設(shè)計原理與方法，并且能夠拓展到其它電路板的設(shè)計與制作。課程強(qiáng)調(diào)基本技能、操作規(guī)范與工藝，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
四、能力遞進(jìn)的三階段教學(xué)模式
緊密依托企業(yè)，選取三個典型項目作為案例，項目按照從簡單到復(fù)雜，從相對單一到綜合應(yīng)用的遞進(jìn)關(guān)系排序。教學(xué)模式注重能力遞進(jìn)，適度循環(huán)往復(fù)，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對Protel DXP這一電路設(shè)計工具運(yùn)用熟練程度，熟練電路設(shè)計流程。
項目一是簡單入門級項目，學(xué)生初步掌握工藝流程，初步培養(yǎng)起標(biāo)準(zhǔn)意識、規(guī)范意識、質(zhì)量意識。
項目二是技能訓(xùn)練型項目。學(xué)生通過小組合作的方式，在教師引導(dǎo)下，完成中等復(fù)雜程度電路板的設(shè)計與制作。對工藝方法、工藝標(biāo)準(zhǔn)的理解更加深刻，職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)一步養(yǎng)成。
項目三是綜合提高實(shí)訓(xùn)項目。小組獨(dú)立完成整個項目的分析、實(shí)施，成品的檢測工作。整個過程完全以學(xué)生為主體，在學(xué)生遇到難以解決的問題時，教師給予恰當(dāng)提示。
五、靈活、多樣的教學(xué)方法
根據(jù)三個項目不同的教學(xué)內(nèi)容及每個階段學(xué)生認(rèn)知的不同特點(diǎn)，采用了靈活、形式多樣的教學(xué)方法。
案例教學(xué)法：例如項目一中以Protel DXP為例介紹Protel系列軟件的安裝與卸載方法，以基本放大器PCB板的制作為例，介紹原理圖設(shè)計基本基礎(chǔ)， PCB板設(shè)計基礎(chǔ)等知識。
“行動導(dǎo)向教學(xué)法”：學(xué)生以小組的形式，分工合作，按照咨詢、計劃、決策、實(shí)施、檢查、評價六個步驟完成任務(wù)。項目二和項目三的任務(wù)均采用行動導(dǎo)向教學(xué)法。
在每個項目中根據(jù)具體內(nèi)容、步驟不同又融入多種教學(xué)方法，例如在任務(wù)開始采用引導(dǎo)文法。小組制定計劃時可用頭腦風(fēng)暴法；檢查任務(wù)完成情況時采用演示法。
六、多種教學(xué)手段
綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
多媒體教學(xué)：將抽象的教學(xué)內(nèi)容，采用圖片、錄像、動畫等方式形象的演示。
實(shí)物教學(xué)：以真實(shí)的元器件和電路板為載體進(jìn)行教學(xué)
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)：推薦相關(guān)網(wǎng)站和設(shè)計案例。
現(xiàn)場教學(xué)：讓學(xué)生經(jīng)歷項目全過程，親自操作、設(shè)計與加工制作電路板。
七、教學(xué)過程
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，三個項目采用不同的教學(xué)方法和教學(xué)過程。項目一以教師講解、演示為主，教學(xué)環(huán)節(jié)分為引入、講授、練習(xí)、小結(jié)、作業(yè)。項目二和項目三中的任務(wù)，學(xué)生均以小組形式，按照六步法完成任務(wù)。
資訊：教師通過視頻資料、課件或引導(dǎo)文，進(jìn)行問題引領(lǐng)，導(dǎo)入任務(wù)，下達(dá)任務(wù)書，學(xué)生查找搜集資料，學(xué)習(xí)相關(guān)知識，教師給予輔導(dǎo)答疑。
計劃：在教師指導(dǎo)下，學(xué)生分組討論，并制定計劃。
決策：通過黑板或張貼版討論方案合理性、可行性，進(jìn)行決策并確定實(shí)施方案，分配好每個人的任務(wù)。
實(shí)施：在實(shí)施過程中，學(xué)生進(jìn)一步掌握并學(xué)會運(yùn)用相關(guān)知識解決問題。
檢查：小組自檢，互檢、教師檢查。
評價：各小組自評、互評，教師評價任務(wù)完成情況并總結(jié)任務(wù)中的知識能力要點(diǎn)。
通過實(shí)施行動導(dǎo)向教學(xué)法，在教學(xué)中重視“案例”教學(xué)，重視“解決實(shí)際問題”及“自我管理式的學(xué)習(xí)”，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不僅掌握相應(yīng)的知識和技能，而且各種行為能力亦可以得到充分提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬福軍.行動導(dǎo)向教學(xué)法在職業(yè)教育中的應(yīng)用.職業(yè)技術(shù)教育，2007 ，（23）.
關(guān)鍵詞: 高職高專類應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè) 項目教學(xué)法 有效銜接
1.傳統(tǒng)教學(xué)的弊端
根據(jù)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,我們可以將各環(huán)節(jié)分為電子產(chǎn)品設(shè)計要求、電路原理圖設(shè)計、印制電路板(PCB)設(shè)計與制作、元器件采購與測試、電路安裝、調(diào)試與維修、產(chǎn)品整機(jī)裝配、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品售后服務(wù)。
根據(jù)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,高職高專類應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生可從事的崗位大體可分為電子產(chǎn)品設(shè)計人員、電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝管理人員、電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試與測試人員、電子產(chǎn)品生產(chǎn)維修及售后服務(wù)人員、電子產(chǎn)品生產(chǎn)營銷人員。
根據(jù)面向崗位的課程體系開發(fā),我們可將專業(yè)類課程分為專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練課程、專業(yè)核心課程。
大家公認(rèn),專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容單調(diào),雖然涵蓋了所有的專業(yè)必需的知識點(diǎn),但是缺乏實(shí)際運(yùn)用的案例,導(dǎo)致學(xué)生考試以后便很快忘記了;在后續(xù)的設(shè)計類課程中,需要靈活運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識的時候,卻不知道如何入手,翻開專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材,卻一片茫然,原因在于后續(xù)設(shè)計類課程突然將專業(yè)要求提得比較高,能力要求出現(xiàn)了一段間隙,沒有很好地與專業(yè)基礎(chǔ)課程銜接,這樣的情況容易導(dǎo)致學(xué)生在課程開始階段的迷失,甚至?xí)?dǎo)致學(xué)生逐漸地排斥本門課程,并最終放棄學(xué)習(xí)過程而只求考試及格。如此的現(xiàn)象在各大高校中都有存在。如何實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程之間的有效銜接,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,樹立學(xué)生學(xué)習(xí)的信心是眾多教育教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)深入思考的問題。
2.項目內(nèi)容連貫性的啟發(fā)
專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容之間的有效銜接,可以與現(xiàn)階段正在逐步推廣的項目教學(xué)法相結(jié)合,選用適當(dāng)?shù)捻椖?在專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)技能訓(xùn)練課程、專業(yè)核心課程之間建立起良好的橋梁紐帶,引導(dǎo)學(xué)生以此類項目為主線,逐漸建立學(xué)生的信心和興趣,舉一反三地進(jìn)行自我學(xué)習(xí)。
為了能比較具體地說明問題,本文以一例作為實(shí)例。如圖1是增益數(shù)控電路。其工作原理是用芯片NE555構(gòu)成一個多諧波發(fā)生器其頻率f=1/0.7(R1+2R2)C提供脈沖波,用RS觸發(fā)器、十進(jìn)制計數(shù)器和與非門能夠達(dá)到每按一下按鍵就能通過十個脈沖,平時該輸出口處于高電平。用一個按鍵與一個上拉電阻構(gòu)成一個開關(guān),平時處于高電平,每按一次形成一個脈沖。將這兩個脈沖輸出連接到與非門的輸入端,再將與非的結(jié)果輸入到X9C102P的INC端調(diào)節(jié)輸出電壓。
為了達(dá)到一個項目同時滿足專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練課程、專業(yè)核心課程教育教學(xué)訓(xùn)練的需求,其應(yīng)滿足以下條件。
(1)知識點(diǎn)在專業(yè)基礎(chǔ)課程中具有代表性。
應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)類課程在各大高校中開設(shè)的情況大同小異,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)兩門課程是必需的。一般所選用的項目中數(shù)字電子技術(shù)或者是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識點(diǎn)應(yīng)該體現(xiàn)得比較清晰,容易分離出知識點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用講解,這樣該項目可以作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用實(shí)例。
本案例中(如圖1)的集成計數(shù)器芯片應(yīng)用、集成門電路應(yīng)用、集成數(shù)字電位器應(yīng)用、上拉/下拉電阻應(yīng)用、RS觸發(fā)器應(yīng)用、555定時器應(yīng)用、三極管的開關(guān)作用等,都是非常典型的知識點(diǎn),在了解電路作用的前提下,進(jìn)行局部電路分析可以幫助學(xué)生進(jìn)行知識點(diǎn)鞏固學(xué)習(xí)和靈活運(yùn)用。
(2)復(fù)雜度適中,作為專業(yè)技能訓(xùn)練類課程的入門項目。
應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)技能訓(xùn)練類課程在各大高校中開設(shè)的情況也是大同小異,電子設(shè)計自動化(簡稱EDA)課程是必需的,EDA課程有課分為板級設(shè)計類的印制電路板(PCB)設(shè)計和芯片級設(shè)計類的可編程邏輯門陣列(FPGA)兩門課程。
對于這兩門課程,如果是單講軟件的使用操作,那就失去了其本身的意義,在這兩門課程中,學(xué)會使用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件是一定的,并且要體會板級電路設(shè)計和芯片級電路設(shè)計的區(qū)別和實(shí)際應(yīng)用價值,更重要的是要能夠自己設(shè)計相應(yīng)的電路,完成設(shè)計要求。
要利用計算機(jī)輔助設(shè)計進(jìn)行板級或者芯片級的電路設(shè)計,熟悉電路原理,掌握設(shè)計關(guān)鍵是至關(guān)重要的,對于初學(xué)者而言,如果課程開始便選用未見過的電路,則很難理解,更加談不上進(jìn)一步的設(shè)計。但是,如果教學(xué)所使用的項目中各單元電路部分是在先修的專業(yè)基礎(chǔ)類課程中作為實(shí)際案例,在不同的場合和章節(jié)中已經(jīng)分析過的,那么在進(jìn)一步的設(shè)計課程中,學(xué)生將會很好地銜接和過渡。例如電路圖的模塊化設(shè)計,數(shù)字功能模塊的設(shè)計都需要對單元電路原理非常熟悉才能進(jìn)行電路的合理劃分和硬件描述語言程序的設(shè)計。
在先修專業(yè)基礎(chǔ)類課程中所選用的項目的復(fù)雜度應(yīng)該適中,在計算機(jī)輔助設(shè)計課程中,作為入門項目,甚至是提高項目。
本案例作為印制電路板設(shè)計入門項目,屬于典型的數(shù)字電路印制電路設(shè)計,可以將設(shè)計的一般要求融入其中,在原理已經(jīng)基本明了的情況下,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路的進(jìn)一步設(shè)計將會事半功倍,而且比較容易建立學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。比如,布局設(shè)計中輸入/輸出接口、按鍵、信號產(chǎn)生電路等關(guān)鍵部件的設(shè)計技巧;布線設(shè)計中電源線、接地線、時鐘脈沖信號線、被控制信號線等的參數(shù)設(shè)計和走線技巧。
隨后在專業(yè)技能訓(xùn)練類課程的提高項目和綜合項目中逐漸地增加訓(xùn)練強(qiáng)度和設(shè)計難度,達(dá)到更高的水平。
(3)可移植性好作為核心類課程的設(shè)計原型。
應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)核心類課程一般都包括單片機(jī)設(shè)計、綜合電路設(shè)計等設(shè)計類課程。運(yùn)用數(shù)字控制類芯片可以使電路智能化,功能更加強(qiáng)大,而且電路卻非常簡單。例如在本案例中的按鍵消抖動是采用門電路構(gòu)成的RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn),其可以在單片機(jī)中軟件消抖動;本案例中的步進(jìn)控制需要為數(shù)字電位器輸入單脈沖或者是連續(xù)的十個脈沖,使用單片機(jī)程序可以非常容易地實(shí)現(xiàn)而擺脫復(fù)雜的硬件電路。
類比設(shè)計可以將抽象的枯燥單片機(jī)功能講解用實(shí)際效果來體現(xiàn),直觀的學(xué)習(xí)比抽象的學(xué)習(xí)更受學(xué)生歡迎,而且學(xué)習(xí)的效果會更好。
(4)易調(diào)試,觀察現(xiàn)象明顯。
在高職類院校的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)中,經(jīng)常會包括一些安裝調(diào)試類課程。同樣,在入門項目中,教師采用先修課程中已經(jīng)出現(xiàn)過的項目原理,可以在課程開始時,借助項目原理已經(jīng)比較清晰的前提,將教學(xué)重點(diǎn)放在調(diào)試技巧、儀器使用技巧、數(shù)據(jù)記錄分析技巧方面,在后續(xù)的提高項目和綜合項目中再逐漸地增加電路的復(fù)雜程度和調(diào)試難度,達(dá)到更高的水平。
3.結(jié)語
采用銜接式的項目內(nèi)容引導(dǎo)教學(xué),在專業(yè)課程體系中,構(gòu)建一個甚至是多個產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)全過程,有助于形成真正的以產(chǎn)品為對象的教學(xué)體系;對于接受引導(dǎo)學(xué)習(xí)的學(xué)生而言,可有效地實(shí)現(xiàn)課程間的平滑過渡,每次新階段的學(xué)習(xí)都能很快上手,并逐漸學(xué)習(xí)和掌握新的知識和技能,最終形成完整的知識體系。對于校企合作而言,訂單式培養(yǎng)是校企合作的一項重要內(nèi)容,企業(yè)可以提供自身的比較有代表性的產(chǎn)品作為教學(xué)的對象,在分析、設(shè)計和調(diào)試中實(shí)現(xiàn)針對性的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)踐與學(xué)校教育的良好對接。
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關(guān)鍵詞：交流電動機(jī)；動作時間；釋放時間；元器件節(jié)能
1問題的提出
2013年，江西某水泥公司二號窯200kW鼓風(fēng)機(jī)，2年內(nèi)已燒毀3次，造成直接經(jīng)濟(jì)損失200多萬元。同時，由于停產(chǎn)檢修，造成的間接損失難以估算。針對上述問題，該公司邀請了一個專業(yè)團(tuán)隊到公司協(xié)助解決該問題。
2原因分析
2.1生產(chǎn)現(xiàn)狀
2013年3月，專業(yè)團(tuán)隊來到該公司，與該公司的工程技術(shù)人員一起進(jìn)行了現(xiàn)場考察和技術(shù)資料研究。其中，該電動機(jī)的主電路圖和控制電路如圖1—2所示。
2.2原因分析
針對上述情況和相關(guān)參考文獻(xiàn)[1—5]，筆者認(rèn)為造成該事故的原因如下。（1）主要原因是前面設(shè)計者沒有考慮交流接觸器線包動作時間和其釋放時間；（2）在啟動電動機(jī)運(yùn)行前幾十ms內(nèi)，由于KM2未動作，導(dǎo)致KM2，KM3同時得電，則電源相序間短路，輕則燒斷熔斷絲和KM3主觸頭被燒壞可能，從而導(dǎo)致電動機(jī)缺相運(yùn)行，電動機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，電流急增，隨后，電動機(jī)可能被燒毀。由于以上第（2）點(diǎn)，造成KM3觸頭接觸不良，造成電源三相不平衡，電動機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，溫度升高，不及時關(guān)機(jī)，則有可能燒壞電動機(jī)；由于KM2釋放時間問題，造成電動機(jī)瞬間失電，從而電動機(jī)又重新啟動，電流加大，溫度急劇上升，繞組磁路飽和，繞組發(fā)熱，最后，電動機(jī)可能被燒壞。
3電路設(shè)計
針對以上原因，文章總結(jié)了以下幾點(diǎn)設(shè)計改進(jìn)：（1）充分考慮KM2的動作時間，利用KM2-4和KM1-4動作時間才能使KM3得電，避免了KM2和KM3在電動機(jī)啟動前幾十毫秒內(nèi)同時得電；（2）在KM2線包控制電路中又串聯(lián)KM3觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖，又避免了KM2釋放時間問題即電動機(jī)重新啟動；（3）同時使KT并聯(lián)在KM3線包中，使KM3動作時KT不得電，從而更加節(jié)能，延長電路元器件的壽命。改進(jìn)設(shè)計后的電路控制如圖3所示。
4實(shí)施效果
改造后，該電動機(jī)在3年內(nèi)未出現(xiàn)電動機(jī)燒毀現(xiàn)象，由此，可確定本次分析和解決措施是完全正確的。同時，直接為公司節(jié)約成本200多萬元。
5結(jié)語
綜上所述，不難得出如下結(jié)論：在交流電動機(jī)的控制電路設(shè)計過程中，必須要對繼電器的動作時間和釋放時間有充分的考慮；本次排障的過程中，文章提出了一套既滿足控制要求，又能實(shí)現(xiàn)元器件節(jié)能的新型電路。
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關(guān)鍵詞 工程教育專業(yè)認(rèn)證；射頻微電子；卓越工程師
中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1671-489X（2015）11-0007-02
1 引言
工程教育專業(yè)認(rèn)證對保證和提高工程教育質(zhì)量、推動我國卓越工程師教育培養(yǎng)計劃具有重要作用。我國工程教育于2013年6月在韓國首爾召開的國際工程聯(lián)盟會議上成功加入《華盛頓協(xié)議》，成為預(yù)備會員，這標(biāo)志著我國工程教育邁出重大步伐，為工程類學(xué)生今后走向世界提供了具有國際互認(rèn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的“通行證”。工程教育專業(yè)認(rèn)證作為國家工程師制度改革的基礎(chǔ)和前提，也將為廣大工科學(xué)生未來的工程執(zhí)業(yè)提供便利[1-2]。
隨著國內(nèi)半導(dǎo)體制造現(xiàn)代化工藝線的不斷建設(shè)和擴(kuò)展，以及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，IC產(chǎn)業(yè)對微電子人才需求日益增加。目前我國正面臨微電子技術(shù)人才奇缺的局面，對培養(yǎng)人才的要求也日益提高。射頻微電子學(xué)課程作為電磁場與微波技術(shù)方向的專業(yè)核心課程，是數(shù)字通信、射頻系統(tǒng)以及射頻集成電路設(shè)計的基礎(chǔ)。建立能適應(yīng)新形勢下滿足工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的射頻微電子學(xué)課程教學(xué)體系，提高射頻微電子學(xué)課程教學(xué)水平，是電類專業(yè)順利通過工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要環(huán)節(jié)之一。
為實(shí)施教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力，本文結(jié)合客觀實(shí)際，從教學(xué)方式方法改革、學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、側(cè)重學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用和創(chuàng)新能力的教學(xué)評價方法的研究和實(shí)踐等方面著手，建設(shè)面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的射頻微電子學(xué)課程教學(xué)體系[3]。
2 改進(jìn)教學(xué)方式方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性
采用先進(jìn)現(xiàn)代教學(xué)手段是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的重要方法之一。
1）在保證知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和知識點(diǎn)布局的全面性基礎(chǔ)上，采用啟發(fā)式互動教學(xué)法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)微電子課程的積極主動性，引導(dǎo)學(xué)生主動分析工程實(shí)際問題，有效提高課程的教學(xué)質(zhì)量。
2）改進(jìn)多媒體課件，使教學(xué)更貼近工程實(shí)踐。使用視頻剪輯、動畫、實(shí)物照片等教學(xué)手段，向?qū)W生展現(xiàn)該課程的核心內(nèi)容以及所學(xué)理論的工程實(shí)踐應(yīng)用，增加學(xué)生對射頻和微電子的感性認(rèn)識。例如：在介紹S參數(shù)時，可以通過視頻錄像介紹工程實(shí)踐中利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試射頻無源器件及有源器件S參數(shù)的方法；在介紹微波傳輸線時，可以向?qū)W生展示由微帶構(gòu)成的射頻前端系統(tǒng)中的饋電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)物照片和調(diào)試過程的視頻錄像；通過收集并展示各種射頻無源（濾波器、功分器等）、有源器件（低噪聲放大器、混頻器等）的照片和實(shí)物，使學(xué)生更形象地認(rèn)識射頻器件，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3）推進(jìn)課程網(wǎng)站的建設(shè)，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為教學(xué)輔助手段。在教學(xué)網(wǎng)站上提供國外著名科教網(wǎng)絡(luò)頻道有關(guān)射頻技術(shù)和微電子學(xué)的課程課件和相關(guān)教學(xué)資源，課堂教學(xué)課件、射頻微電子技術(shù)常用的網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)址，建立討論區(qū)供學(xué)生相互討論和教師答疑，建立專門的網(wǎng)頁介紹射頻微電子技術(shù)的前沿和發(fā)展方向，鼓勵學(xué)生跟蹤前沿技術(shù)自主創(chuàng)新。
4）在教學(xué)評價方面，側(cè)重學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用和創(chuàng)新能力的考查，將小組自主學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的情況納入對學(xué)生成績的評價，引導(dǎo)學(xué)生重視課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，改變單一的考試成績評價方式，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自我評價和自我改進(jìn)。
3 注重學(xué)生面向工程實(shí)際的能力培養(yǎng)，改革射頻微電子學(xué)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
微電子學(xué)課程體系主要包括微電子器件和工藝、集成電路設(shè)計與應(yīng)用兩大類，應(yīng)用性極強(qiáng)，學(xué)生需經(jīng)過實(shí)際器件工藝的操作和具體集成電路的設(shè)計，才能深刻理解器件工作原理、掌握集成電路仿真和版圖繪制方法，全面了解集成電路設(shè)計的全過程，達(dá)到很好的教學(xué)效果。
作為該課程體系中重要的一門課程，射頻微電子學(xué)是一門理論性與工程性都很強(qiáng)的課程。如圖1所示，射頻微電子學(xué)涉及許多學(xué)科交叉領(lǐng)域，因此，學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)數(shù)字集成電路設(shè)計、模擬集成電路設(shè)計等理論課程，掌握集成電路原理，還要能利用各代工廠提供的工藝庫和器件模型進(jìn)行各種集成電路原理設(shè)計和版圖繪制。現(xiàn)代射頻集成電路的開發(fā)流程，由仿真域（設(shè)計、仿真、驗證）實(shí)體域（電路實(shí)現(xiàn)）測試域（測試驗證）三個環(huán)節(jié)構(gòu)成。工業(yè)界需要的合格的射頻微電子工程師必須具備在上述三個領(lǐng)域的全面知識和技能。目前培養(yǎng)的學(xué)生比較注重基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，僅對仿真域中的設(shè)計環(huán)節(jié)比較熟悉，而仿真、電路實(shí)現(xiàn)、測試等方面的能力比較欠缺。
因此，在教學(xué)過程中，為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，除了基礎(chǔ)理論知識的教授外，還需教授學(xué)生掌握電路CAD軟件、電磁場仿真設(shè)計工具（HFSS、IE3D或CST）、各種集成電路測試設(shè)備（矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器、信號源、頻譜儀和噪聲儀），并要求學(xué)生利用電磁仿真軟件對所學(xué)的射頻無源及有源器件（如濾波器、功分器，低噪聲放大器、混頻器、振蕩器等）進(jìn)行分析和設(shè)計，使學(xué)生不僅能更深刻地理解所學(xué)習(xí)的射頻器件的工作原理及射頻集成電路設(shè)計方法，也能熟悉和掌握仿真軟件。學(xué)生在教師或助教的指導(dǎo)下，自主設(shè)計、仿真驗證射頻無源器件（如濾波器、功分器、工分器等）及其有源器件（如低噪聲放大器、混頻器等），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行射頻系統(tǒng)前端的集成電路設(shè)計，然后通過評估篩選出性能較好的設(shè)計，制作實(shí)物并進(jìn)行工程測試。這樣就實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生在射頻集成電路工程設(shè)計重要環(huán)節(jié)由仿真域（設(shè)計、仿真、驗證）實(shí)體域（電路實(shí)現(xiàn)）測試域（測試驗證）能力的培養(yǎng)。
在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過小組學(xué)習(xí)討論的方式，鼓勵學(xué)生按課題小組設(shè)計多種射頻元器件。但由于射頻器件及射頻系統(tǒng)前端的集成電路的制作和工程測試的成本較高，無法滿足所有學(xué)生的需求，對器件的制作和測試必須擇優(yōu)進(jìn)行。在實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)中，只進(jìn)行某種器件設(shè)計的小組為參照組，評估完成整個設(shè)計、仿真、制作、測試流程的小組對該器件掌握的改善情況。
4 進(jìn)行校企合作的卓越工程人才聯(lián)合培養(yǎng)
射頻微電子學(xué)教學(xué)可在校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制下，建立必要的激勵政策，充分發(fā)揮企業(yè)的行業(yè)優(yōu)勢，引導(dǎo)教學(xué)從注重學(xué)生“考試結(jié)果”向注重學(xué)生“學(xué)習(xí)過程”的轉(zhuǎn)變。這反映到本課程的教學(xué)內(nèi)容上，要強(qiáng)調(diào)理論性與本課程的有機(jī)結(jié)合，突出案例分析和實(shí)踐研究；反映到教學(xué)過程中，要重視運(yùn)用團(tuán)隊學(xué)習(xí)、案例分析、實(shí)踐研究和模擬訓(xùn)練等方法的運(yùn)用。在考核時，對校外課外的實(shí)踐內(nèi)容實(shí)行嚴(yán)格的考核，比如邀請校外射頻微電子工程技術(shù)人員與校內(nèi)專業(yè)教師組成考核小組，考核學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)的具體表現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際條件，增加工廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能在綜合運(yùn)用所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對企業(yè)崗位操作規(guī)程及相關(guān)管理規(guī)程等的詳細(xì)了解。
5 結(jié)束語
本文在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下并結(jié)合本校的本科卓越工程師教育培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)，基于筆者近兩年來在微波技術(shù)與天線、射頻微電子學(xué)課程授課過程中的總結(jié)，探討建立新形勢下能滿足工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的射頻微電子學(xué)課程教學(xué)體系，從而適應(yīng)國際化、社會化、高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求。需要指出的是，由于受到教學(xué)經(jīng)驗和客觀實(shí)際的限制，筆者只是簡要地討論了在工程教育背景下本課程教學(xué)的轉(zhuǎn)變，在未來的教學(xué)過程中會進(jìn)一步進(jìn)行思考和總結(jié)。
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關(guān)鍵詞 電阻測量 電路設(shè)計 器材選擇
高中電學(xué)實(shí)驗既需要有扎實(shí)的電學(xué)理論知識，又需要許多的實(shí)踐經(jīng)驗。筆者以為，電學(xué)實(shí)驗的教學(xué)應(yīng)分兩步進(jìn)行：一是解決供電電路的設(shè)計和器材選擇問題；二是解決測量電路的設(shè)計和器材選擇問題。分別設(shè)計好供電和測量電路后，再組合起來就得到完整的實(shí)驗電路。
一、供電電路的設(shè)計思路與器材選擇
電學(xué)實(shí)驗必然涉及到如何進(jìn)行供電的問題。在高中物理實(shí)驗中，采用的供電電路無外乎“限流接法”和“分壓接法”兩種，而適用于高內(nèi)阻電源的“分流接法”供電在高中階段不作為要求。對于這不同接法的命名，只是為了區(qū)別，不要去追究“分壓不也改變了電流”等跟命名相關(guān)的問題。下面就如何認(rèn)識這兩種接法的電路特點(diǎn)和選用依據(jù)進(jìn)行深入分析。
1.“限流接法”供電的特點(diǎn)與選擇依據(jù)
限流接法的供電電路如圖1所示。當(dāng)供電電路的輸出端a、b接上負(fù)載電阻Rx后，在不計電池內(nèi)電阻情況下，就只是滑動變阻器R與負(fù)載電阻Rx的串聯(lián)分壓。負(fù)載電阻Rx兩端的電壓可調(diào)范圍為：
U0=E～E
顯然，這種供電電路加在負(fù)載電阻Rx兩端的電壓不能從零起調(diào)。因此，對某些需要電壓從零起調(diào)的實(shí)驗（如描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗）來說，就不能采用該電路供電。不過，由于限流接法的供電具有電路結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、耗電量少等特點(diǎn)，在實(shí)驗中還是經(jīng)常被采用。
那么，在什么情況下選用限流接法供電呢？或者說，采用限流接法供電時，滑動變阻器和負(fù)載電阻的阻值有何搭配的要求？
從上述的電壓可調(diào)范圍可知，只有滑動變阻器的全電阻R越大，調(diào)壓的范圍才越寬。
如果電源電壓恒為E=10V，負(fù)載Rx=5Ω，從表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)選用阻值很大的滑動變阻器時，電壓也幾乎可以從零起調(diào)，是不是選擇滑動變阻器越大就越好呢？
事實(shí)上，如果真是選用1000Ω的滑動變阻器與5Ω的負(fù)載搭配，根本就談不上好不好的問題，而是根本無法進(jìn)行實(shí)驗。因為，所需要的某一電壓值根本就調(diào)不出來。假設(shè)1000Ω的滑動變阻器調(diào)節(jié)范圍的總長度為10cm，也就是說，當(dāng)滑過9cm，只剩1cm時（接入電阻值為100Ω），負(fù)載電壓只是從0.05V增大到0.48V；當(dāng)滑過9.9cm，只剩1mm時（接入電阻值為10Ω），負(fù)載電壓才能達(dá)到3.33V；問題是只在1毫米的范圍內(nèi)，怎么可能精確調(diào)出4V、5V、6V……呢？根本就做不到！
因此，滑動變阻器的電阻值選大一些，可以增大電壓的調(diào)節(jié)范圍，但絕非越大越好！
根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗，以滑動變阻器的電阻值R=（2～5）Rx為最佳搭配。
2.“分壓接法”供電的特點(diǎn)與選擇依據(jù)
分壓接法的電路如圖2所示。當(dāng)供電電路的輸出端a、b接上負(fù)載電阻Rx后，在不計電池內(nèi)電阻情況下，就是滑動變阻器左端阻值R左與負(fù)載電阻Rx并聯(lián)后，再與滑動變阻器右端阻值R右串聯(lián)分壓。
顯然，當(dāng)滑動片P位于最左端時，輸出電壓為零；滑動片P位于最右端時，輸出電壓為E。因此，在滑動片P由左滑向右的過程中，負(fù)載電阻Rx兩端的電壓可調(diào)范圍為：U0=0～E。
這種供電電路的突出特點(diǎn)，就是加在負(fù)載電阻Rx兩端的電壓可以從零起調(diào)。因此，對那些需要電壓從零起調(diào)的實(shí)驗（如描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗），就只能采用該電路供電。
那么，是否因滑動片P由左滑向右的過程中，輸出電壓范圍總是U0=0～E，就可以隨便選擇滑動變阻器的電阻值呢？在選用分壓接法供電時，滑動變阻器和負(fù)載電阻也有搭配的要求嗎？
為了充分認(rèn)識這些問題，掌握這里有關(guān)器材選用的判定方法，我們通過如下的假設(shè)展開分析。
仍假設(shè)電源電壓恒為E=10V，負(fù)載Rx=5Ω，當(dāng)選用阻值R=1000Ω的滑動變阻器時，該供電電路會怎樣對負(fù)載供電呢？
為便于認(rèn)識電路結(jié)構(gòu)，我們把供電電路旋轉(zhuǎn)90度，該畫為如圖3所示的電路。
當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑至中央時，滑動變阻器的上端電阻R1和下端電阻R2相等。此時如果開關(guān)S1斷開，即在供電電路空載情況下，輸出電壓5.0V；倘若將開關(guān)S1閉合，把負(fù)載Rx接上后，只能從10V的電源電壓中分得約0.10V。也就是說，這個供電電路在負(fù)載斷開時，供電電壓為5.0V，在負(fù)載接上時供電電壓突然就下降為0.10V。這說明什么？只能說明這個供電電路的供電能力太差！這是我們設(shè)計供電電路所不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。另外，如果真是這樣把1000Ω的滑動變阻器與5Ω的負(fù)載搭配，也是無法進(jìn)行實(shí)驗的。因此，從上述兩方面都否定了這樣的阻值搭配。
假如，把滑動變阻器的阻值與負(fù)載的阻值對調(diào)，即滑動變阻器的阻值為5.0Ω，而負(fù)載的阻值1000Ω，供電的情況又將如何呢？
同理得出，該供電電路的輸出電壓與負(fù)載無關(guān)，幾乎完全由滑動片P的位置決定。只要滑動片P的位置保持不動，其輸出的電壓即恒定不變。這樣的供電特點(diǎn)就如同電力公司給我們住宅區(qū)的供電，家里不會因為多用一個電器、多開一臺空調(diào)，電壓就從220V降低為100V，而是保持220V幾乎不變。這樣的供電特性，是一個供電系統(tǒng)能力強(qiáng)的直接表現(xiàn)。這也是我們設(shè)計供電電路所希望實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)然，在分壓接法的供電電路中所用的滑動變阻器，也并非選阻值越小越好。從上述分析來看，滑動變阻器的阻值越小，其供電能力是越強(qiáng)，但又產(chǎn)生另一個問題，就是電路的工作效率問題：負(fù)載消耗的電能是有用功，而滑動變阻器消耗的電能是無用功。前面例舉的案例中，電源輸出的電流達(dá)到安培級（I干路=2.0A），但流過負(fù)載的電流只是毫安級（I負(fù)載==0.005A），換句話說，就是這樣的阻值搭配將造成電能過多的浪費(fèi)，供電效率極低，其設(shè)計是不合理的。
綜上所述，在分壓接法的供電電路中，滑動變阻器的電阻值選小一些，可以增強(qiáng)供電能力，也便于精細(xì)調(diào)節(jié)電壓，但絕非越小越好。
根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗，以滑動變阻器的電阻值R=（）Rx為最佳搭配。
3.供電電路設(shè)計的案例分析
在描繪標(biāo)有“2.5V 0.3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗中，使用3V干電池和滑動變阻器進(jìn)行供電。該實(shí)驗本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調(diào)，所以也只能是選用分壓接法進(jìn)行供電。只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω，因此最好是選用實(shí)驗室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器。
二、測量電路的設(shè)計思路與器材選擇
根據(jù)電阻的定義式R=可知，只要測出待測電阻兩端的電壓U和通過待測電阻R的電流I，就可以得到待測電阻R的阻值大小。
這里就出現(xiàn)一個問題，電流表串接在電路中有兩種接法：一種是將電流表串接在電壓表測量范圍之內(nèi)；另一種是將電流表串接在電壓表測量范圍之外。人們將前者稱為“內(nèi)接法”，后者稱為“外接法”。
那么究竟選擇哪一種接法測量誤差會更小呢？這就得深入分析兩種測量方法的特點(diǎn)。
1.“內(nèi)接法”測量的特點(diǎn)與選擇依據(jù)
內(nèi)接法的電路如圖4所示。從該電路可知，電流表的示數(shù)IA就是流過待測電阻的電流值Ix，也就是說電流的測量沒有引入系統(tǒng)誤差，電流的測量是準(zhǔn)確的；而電壓表的示數(shù)UV并不是待測電阻兩端的電壓值Ux，也就是說電壓的測量引入了系統(tǒng)誤差，UV比Ux多出電流表的分壓UA。因此，由該電路測得的待測電阻的測量值Rx測=，比待測電阻的真實(shí)阻值Rx真=要大些，即測量結(jié)果偏大。
那么，應(yīng)該在什么情況下才能選擇內(nèi)接法進(jìn)行測量呢？或者說滿足什么條件下采用這種測量方法其誤差才能忽略不計呢？
上述的分析可知，系統(tǒng)誤差來源是電流表的分壓UA。因此，只有當(dāng)電阻兩端的電壓Ux遠(yuǎn)大于電流表的分壓UA，亦即當(dāng)Rx遠(yuǎn)大于RA時才適合選用內(nèi)接法進(jìn)行測量。換一種說法就是“內(nèi)接法適合測量大電阻”。
為便于記憶，內(nèi)接法可歸納為三個字“內(nèi)、大、大”――即“內(nèi)”接法適合測量“大”電阻，測量結(jié)果比真實(shí)值“大”。
2.“外接法”測量的特點(diǎn)與選擇依據(jù)
外接法的電路如圖5所示。從該電路可知，電壓表的示數(shù)UV就是待測電阻兩端的電壓值Ux，也就是說電壓的測量沒有引入系統(tǒng)誤差，電壓的測量是準(zhǔn)確的；而電流表的示數(shù)IA并不是流過待測電阻的電流值Ix，也就是說電流的測量引入了系統(tǒng)誤差，IA比Ix多出電壓表的分流IV。因此，由該電路測得的待測電阻的測量值Rx測=，比待測電阻的真實(shí)阻值Rx真=要小些，即測量結(jié)果偏小。
那么，外接法適用于什么情況呢？應(yīng)滿足什么條件該測量方法引起的誤差才能忽略不計？
由于這種測量方法引入的系統(tǒng)誤差是電壓表的分流IV。因此，只有當(dāng)流過待測電阻的電流值Ix遠(yuǎn)大于電壓表的分流IV，亦即當(dāng)Rx遠(yuǎn)小于RV時才適合選用外接法進(jìn)行測量。換一種說法就是“外接法適合測量小電阻”。
為便于記憶，外接法也可歸納為三個字“外、小、小”――即“外”接法適合測量“小”電阻，測量結(jié)果比真實(shí)值“小”。
細(xì)心的讀者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述對待測電阻是“大”電阻還是“小”電阻的兩次比較，其比較的標(biāo)準(zhǔn)不同。當(dāng)遇到一個待測電阻的阻值似乎比電流表的內(nèi)電阻RA大許多，同時也比電壓表的內(nèi)電阻RV小許多時，就會給準(zhǔn)確的判斷帶來困難。為此，又給出以下可以進(jìn)行準(zhǔn)確判定的方法。
即令內(nèi)接法和外接法產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差相等，可以反推得到：Rx≈
也就是說，如果待測電阻的阻值Rx跟差不多大，那么采用上述兩種測量方法引起的系統(tǒng)誤差相等。有了這個關(guān)系就很容易作出判斷了：
只要滿足Rx>，待測電阻就算是“大”電阻，應(yīng)該采用內(nèi)接法進(jìn)行測量；
如果滿足Rx
3.測量電路設(shè)計的案例分析
中學(xué)實(shí)驗室配備的學(xué)生用電壓表3V量程相應(yīng)的內(nèi)阻約3kΩ（即每伏量程的內(nèi)阻約為1kΩ），學(xué)生用電流表0.6A量程相應(yīng)的內(nèi)阻約0.14Ω。
關(guān)鍵詞 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；實(shí)習(xí)基地；定向培養(yǎng)
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1671-489X（2014）02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing， Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty， the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point， to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal， two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training， explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty； practice base； targeted training
2000年6月，國務(wù)院印發(fā)《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國發(fā)2000〔18號〕），明確提出軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化的重要基礎(chǔ)[1]。大力發(fā)展我國集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)，是克服我國集成電路人才短缺，抓緊培養(yǎng)集成電路專業(yè)人才方面的重大舉措。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國家和企業(yè)對集成電路各類人才的需求越來越多，對人才的要求也越來越高，這些都對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。高等學(xué)校在人才培養(yǎng)的模式上必須進(jìn)行有效的改革，校企合作體制的實(shí)施和更深層次的建設(shè)是高校人才培養(yǎng)模式改革的重要方面之一。通過校企合作體制的開展和教學(xué)質(zhì)量的不斷提高，使畢業(yè)生在準(zhǔn)備就業(yè)的時候不僅具有深厚的理論功底，而且能夠?qū)W習(xí)和掌握相關(guān)的設(shè)計軟件，具有相關(guān)工作經(jīng)驗和解決實(shí)際問題的能力，了解行業(yè)背景和企業(yè)需求，為培養(yǎng)直接上崗型人才打下了良好的基礎(chǔ)。
1 學(xué)校目前存在的問題
電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是為國家和社會培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)人才的重要專業(yè)分類。河北大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)集成電路工藝和集成電路設(shè)計兩大類課程，其中集成電路設(shè)計又包括電路設(shè)計和版圖設(shè)計。通過兩年的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的講授，學(xué)生可以了解和掌握集成電路制造過程中的各種工藝加工工序（如硅片的清洗、氧化、光刻和擴(kuò)散等）、集成電路中常用的設(shè)計方法（如全定制、半定制、CPLD和FPGA等）和集成電路基本單元的版圖結(jié)構(gòu)（如電阻、電容、BJT管和MOS管等）。雖然在理論授課的基礎(chǔ)上也開設(shè)了相應(yīng)的實(shí)驗課程，但是實(shí)驗軟件落后，以及與社會生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)的狀態(tài)十分嚴(yán)重。這里以集成電路版圖實(shí)驗為例來加以說明。
在集成電路版圖實(shí)驗教學(xué)過程中，由于經(jīng)費(fèi)的限制，只能通過免費(fèi)或者低級的版圖繪制軟件來完成實(shí)驗教學(xué)工作。由于使用軟件功能上的落后，沒有辦法讓學(xué)生更好地了解如何對版圖進(jìn)行設(shè)計規(guī)則檢查和電學(xué)規(guī)則檢查，不能清楚地知道設(shè)計規(guī)程檢查文件，不明白版圖后仿真和電路圖與版圖的比較過程中需要注意哪些事項，不知道實(shí)際生產(chǎn)中相關(guān)元件的版圖繪制方法，只能簡單地繪制出某個元器件的版圖，造成學(xué)生只是學(xué)習(xí)到了版圖設(shè)計中的一點(diǎn)兒皮毛，相關(guān)知識匱乏，不能很好地滿足企業(yè)的需求。
2 校企合作方案探索
實(shí)習(xí)基地的建立 2003年7月，教育部下發(fā)《教育部、科技部關(guān)于批準(zhǔn)有關(guān)高等學(xué)校建設(shè)國家集成電路人才培養(yǎng)基地的通知》，通知中要求高校要大力推進(jìn)“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”的教學(xué)改革[1]。為了培養(yǎng)應(yīng)用型的集成電路設(shè)計人才，了解企業(yè)需求，河北大學(xué)跟北京芯愿景軟件有限公司保定分公司簽訂了校企合作協(xié)議。這既能讓學(xué)生接觸到先進(jìn)的設(shè)計軟件，增長自身技能，又能為企業(yè)培養(yǎng)所需的人才。
在簽訂了校企合作協(xié)議之后，雙方又制定了詳細(xì)的實(shí)習(xí)基地實(shí)施方案，主要從以下幾個方面入手。
首先，暑期畢業(yè)實(shí)習(xí)。學(xué)校的畢業(yè)生需要在大三之后大四之前的暑期進(jìn)入實(shí)習(xí)單位完成畢業(yè)實(shí)習(xí)的工作。實(shí)習(xí)基地建立之后，企業(yè)可以接納電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入單位實(shí)習(xí)并對學(xué)生提供培訓(xùn)。學(xué)生要嚴(yán)格按照企業(yè)的上下班制度等要求自己。在為期一個月的實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生開闊了眼界，增長了見識，掌握了實(shí)際生產(chǎn)中相關(guān)元件的版圖實(shí)現(xiàn)方法，明白了集成電路產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)的作用和實(shí)現(xiàn)方法，為就業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
其次，雙向選擇，深入了解。在暑假畢業(yè)實(shí)習(xí)完成之后，企業(yè)對實(shí)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行了綜合評定，學(xué)生也對企業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。通過雙向選擇的方式，學(xué)生可以在大四下學(xué)期畢業(yè)設(shè)計階段進(jìn)入實(shí)習(xí)基地進(jìn)行更深層次的學(xué)習(xí)。畢業(yè)設(shè)計實(shí)行雙導(dǎo)師制，由學(xué)校的指導(dǎo)教師和企業(yè)的指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文，保障學(xué)生能夠順利畢業(yè)。這既能增加學(xué)生的工作經(jīng)驗，又能為企業(yè)本身培養(yǎng)所需的人才。
最后，除本科生的實(shí)習(xí)以外，還對集成電路工程的碩士生制定了實(shí)習(xí)計劃，并聘請了北京芯愿景軟件有限公司的兩名高級工程師擔(dān)任學(xué)校的兼職碩士生導(dǎo)師，對集成電路工程專業(yè)的碩士生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。企業(yè)根據(jù)不同層次的學(xué)生提供不同的培訓(xùn)方案，以滿足各自的需要。
定向培養(yǎng)方案 校企合作的目的不僅僅是為了提高學(xué)生的能力，為就業(yè)打好基礎(chǔ)，也是為了為合作企業(yè)培養(yǎng)合格的人才，實(shí)現(xiàn)雙贏。因此，在專業(yè)課程教學(xué)過程中，根據(jù)校企合作協(xié)議以及市場對人才培養(yǎng)的需要，高校應(yīng)該適時地調(diào)整教學(xué)方案。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，在本科教學(xué)過程中，從專業(yè)課開始到專業(yè)選修課，都融入了實(shí)際生產(chǎn)中會用到的相關(guān)內(nèi)容。
如在數(shù)字集成電路原理與設(shè)計以及模擬集成電路原理與設(shè)計兩個專業(yè)課的講授過程中，凡是涉及集成電路設(shè)計方法和版圖設(shè)計部分的內(nèi)容時，都融入了芯愿景有限公司的相關(guān)書籍或資料作為補(bǔ)充內(nèi)容，讓學(xué)生更加直觀地了解企業(yè)在進(jìn)行集成電路設(shè)計時是如何進(jìn)行綜合考慮的。在數(shù)字集成電路綜合實(shí)驗和集成電路CAD課程設(shè)計這兩門實(shí)驗課中，采用芯愿景公司的軟件和素材進(jìn)行案例教學(xué)，讓學(xué)生直觀地感受到芯片制作過程中模塊安排、虛擬結(jié)構(gòu)單元、數(shù)字單元、模擬單元、有源器件、無源器件以及布局布線的相關(guān)知識，加深對集成電路芯片設(shè)計的認(rèn)識。在集成電路版圖設(shè)計和集成電路版圖設(shè)計實(shí)驗兩門課程的開始過程中，從企業(yè)聘請了經(jīng)驗豐富的工程師進(jìn)入課堂幫助任課教師進(jìn)行理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)。
以上一系列的培養(yǎng)方案，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有了更清楚的認(rèn)識，讓學(xué)生了解到了企業(yè)對畢業(yè)生的需求，為合作企業(yè)培養(yǎng)了所需的人才，使企業(yè)減少了招聘風(fēng)險，降低了成本。
3 結(jié)束語
校企合作的實(shí)踐教學(xué)模式，帶給學(xué)生的不僅是對書本知識的深化和技能技巧的訓(xùn)練，更是一次記憶深刻的體驗，是一次寫在記憶中的成長經(jīng)歷[2]。校企合作協(xié)議簽訂半年多來，經(jīng)過2009級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中的檢驗，學(xué)生深刻地感受到在理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的過程中自己還存在哪些方面的欠缺，校園里所學(xué)習(xí)的理論知識在實(shí)際工作中發(fā)揮了哪些作用。實(shí)習(xí)經(jīng)歷雖然短暫，但是學(xué)生收獲頗豐，最終都找到了理想的工作。
筆者深信，隨著校企合作的進(jìn)一步開展和合作的進(jìn)一步深入，致力于把合作真真正正地落到實(shí)處，帶給學(xué)生的將是更加豐富的工作經(jīng)驗和待遇優(yōu)越的就業(yè)崗位，帶給企業(yè)的將是源源不斷的就業(yè)生力軍和企業(yè)品牌的進(jìn)一步推廣。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】下坡道電路；問題；中岔結(jié)合電路；處理策略
從電氣集中設(shè)計所出現(xiàn)的問題來看，設(shè)計過程中人們經(jīng)常會遇到進(jìn)站信號機(jī)外方超過6‰制動距離的6502下坡道，如果辦理正線通過進(jìn)路的時候，簡單的按照常規(guī)電路進(jìn)行設(shè)計，會導(dǎo)致正線的出站信號不能夠開放、亦或是進(jìn)行了錯誤的辦理使得進(jìn)路無法進(jìn)行解鎖。在實(shí)際的設(shè)計當(dāng)中，還會遇到中岔結(jié)合和下坡道同時出現(xiàn)的情況，這無疑加大了設(shè)計的難度，而這種電路也需要進(jìn)行特殊處理，才能夠保證電路安全。
1、什么是下坡道電路
通常人們所說的下坡道是指進(jìn)站信號機(jī)外面的制動距離內(nèi)的進(jìn)站方向稱為下坡道，在下坡道上面的平均換算坡度在6‰以上（或包括6‰），按照電路設(shè)計規(guī)則，通常處在下坡道的電路應(yīng)該設(shè)計為延續(xù)進(jìn)路[1]。
2、下坡道電路現(xiàn)存問題以及解決對策
從6502下坡道電路的應(yīng)用來看，6‰下坡道的接車延續(xù)進(jìn)路在實(shí)際運(yùn)用和最初設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)圖之間還存在著一定的問題，主要表現(xiàn)在以下四個方面：（1）由于正線是有下坡道的，當(dāng)在辦理通過進(jìn)路的時候，只能開放進(jìn)站的信號，出戰(zhàn)的信號是不能夠被開放的，原因是由于正線KXJ不能夠被吸起。經(jīng)過商討之后，決定再增設(shè)一個TKXJ來用于開放信號，并且還可以用正線出站信號機(jī)XI-IFKJ的第五組接點(diǎn)，來溝通TKXJ電路。所以在XIIFKJ的帶動電路中可以將其的第五組接點(diǎn)向前移動，通過將TKYJ的接點(diǎn)接入到KXJ電路當(dāng)中，就可以實(shí)現(xiàn)順利開放通過信號，從而解決只能開放進(jìn)站信號不能開放出戰(zhàn)信號的弊端[2]，如圖1所示。（2）在延續(xù)進(jìn)路的電路中，當(dāng)由兩個出發(fā)的信號機(jī)來共用一個共同的XPSHJ的時候，也會存在一定問題。例如，區(qū)間兩個列車跟的比較緊的時候，前面的列車在進(jìn)站的時候會壓進(jìn)股道，隨后PJJ會被吸起來，XPSHJ便出現(xiàn)了時延，列車又就開放了通向其他股道的延續(xù)口的進(jìn)路通道，這時后面的車就會壓入股道中去，后續(xù)的股道的PJJ如同之前一樣被吸起來，直到前面的車在進(jìn)行3min的時延之后，兩條延續(xù)的進(jìn)路會被同時解鎖，從而會對后面的列車造成威脅。為了解決這一個問題，在設(shè)計的時候應(yīng)該注意多設(shè)計一些PSHJ，從而會使所有的延續(xù)進(jìn)路保持暢通，互不影響，提高效率，保證安全[3]。（3）6502下坡道電路還存在著延時繼電器發(fā)生誤動的問題，例如，當(dāng)進(jìn)站信號機(jī)X開放并且進(jìn)入IIG延續(xù)進(jìn)路的時候，此時的XII信號還沒有開放，這個時候列車會壓入IIG，在壓入持續(xù)50s的時候，車站的工作人員會按下XIILA，使XII的信號開放，但是其開放后往往又會突然關(guān)閉，此時的原因是由于列車壓入了股道，而其中的SIIPJJ又被吸起來，XPSHJ出現(xiàn)時延，當(dāng)這個時延持續(xù)到兩分五十秒的時候，XII信號又會被開放，使得SIIPJJ落下去，但是XPSHJ型號為JSBXC-850型，是一種電子緩吸時間繼電器，這個繼電器充電到兩分五十秒的時候，會自動斷開，這時候，它的內(nèi)部就會進(jìn)行充電，它的電容會放電，從而使雙基極二極管發(fā)生擊穿，繼電器會錯誤的被吸起來，致使出發(fā)信號被開放又被關(guān)閉。為了解決這一問題，應(yīng)再增設(shè)一個復(fù)示的PSHJ繼電器，并將這個繼電器的時延設(shè)計成3s，用這個復(fù)示的繼電器來進(jìn)行解鎖電路的工作，這樣也會避免錯誤，提高電路工作效率[4]。（4）在6502下坡道電路中出現(xiàn)的問題還包括：如果一條進(jìn)路是向出站口方向延續(xù)的時候，延續(xù)進(jìn)路的誤辦提示取消。這種延續(xù)進(jìn)路的誤辦取消會造成QJ持續(xù)的處在被吸起來的狀態(tài)，而這種情況會導(dǎo)致出站信號的關(guān)閉，延續(xù)進(jìn)路也不能夠取消等等一系列后果嚴(yán)重的問題。只有在接車的進(jìn)路被解鎖了以后，才可以取消延續(xù)進(jìn)路。基于這個問題，相關(guān)的專家對QJ電路進(jìn)行了修改，并且豐富了延續(xù)進(jìn)路的條件，這條件就是在自己閉合的電路當(dāng)中再加進(jìn)去SIIPZCJ吸起以及SIIPZCJ落下，如此，便可以解決在下坡道電路出現(xiàn)的誤辦取消的問題[8]。
3、6502下坡道和中岔結(jié)合電路設(shè)計處理策略
6502下坡道和中岔結(jié)合電路處理策略的研究可以以南昆線龍廣站作為案例，其主要的結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)從南寧向昆明進(jìn)行通過進(jìn)路的辦理的時候，進(jìn)站信號機(jī)S和出站信號機(jī)SII都會被開放，但是現(xiàn)在會因為延續(xù)電路本身的缺陷致使出站信號機(jī)SII不能被開放，而只有進(jìn)站信號機(jī)S被開放，究其原因是由SIIKXJ不能被吸起所致，因此，要對電路進(jìn)行改進(jìn)，最直接最有效的方式就是增加設(shè)計一個信號開放按鈕，稱之為SIITAJF。借助SIITAJF的吸起點(diǎn)給之前不能被吸起的繼電器輸送KF電源[5]。如果辦理從S到IIG的通過進(jìn)路，之前被關(guān)閉的進(jìn)站和出戰(zhàn)信號都會被開放，在開放的同時也會建立通向出站口的延續(xù)進(jìn)路，而在此時，由于故障會誤辦進(jìn)路的信號取消工作，進(jìn)站信號被關(guān)閉。SIIQJ會一直保持在吸起的狀態(tài)中，這樣會致使一段時間以內(nèi)進(jìn)路信號即SII都不能被重新開放，只有在接車進(jìn)路的信號被解鎖以后，才可以將延續(xù)進(jìn)路取消。為了處理這個問題，要在SIIQJ1-2線圈的自保電路中串聯(lián)接入一個后接點(diǎn)（XIIPZJ，存在于延續(xù)電路中）[7]。如果要辦理一個進(jìn)路來實(shí)現(xiàn)由S接車進(jìn)入4G延續(xù)發(fā)車口，在4G里面存在著11號中間出岔，因此，中間岔道必須和下坡道結(jié)合在一起綜合考慮。在這個過程中需要對中岔道路11線的第三組后接點(diǎn)以及第四組的前接點(diǎn)進(jìn)行檢查，此時，因為中岔的定型電路第四組接點(diǎn)是KF類型的電源，所以要首先對KF電源進(jìn)行拆除工作，把其中一端組合到側(cè)面05-1上，再將05-1接入到X4PZCJ的第四組接點(diǎn)05-11中，此刻通過X4PZCJ第四組的后接點(diǎn)和其前接點(diǎn)共同接入到S4信號中位于LXZ組合的S4KJ第四組接點(diǎn)端子當(dāng)中去，此接點(diǎn)的標(biāo)注為01-11，最后再將上行的股道4的接車進(jìn)路一直延續(xù)到發(fā)車口的位置，從而使S進(jìn)入LXJ，使得勵磁能夠吸起來，最終開放上行信號機(jī)[6]，其主要內(nèi)容如圖3所示。
4、結(jié)語
中圖分類號：G642
0 引 言
微機(jī)接口技術(shù)是一門以硬件知識為主，軟硬件結(jié)合的課程，它的原理性、實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)。課程內(nèi)容涉及I/O端口地址譯碼技術(shù)、中斷系統(tǒng)、存儲器接口以及常用I/O接口硬件（并行接口、串行接口、定時器/計數(shù)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換和模/數(shù)轉(zhuǎn)換等）的功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部信號、工作原理及編程應(yīng)用。由于課程內(nèi)容繁雜、概念抽象、知識點(diǎn)分散卻又緊密聯(lián)系和相互交叉，既需要從系統(tǒng)的角度理解各個部分的邏輯關(guān)系，又要理論聯(lián)系實(shí)際，因此，對于一貫“欺軟怕硬”的學(xué)生來說，該課程是一根難啃的骨頭。在傳統(tǒng)的“重理論、輕應(yīng)用”的教學(xué)模式下，不少學(xué)生更是感覺該課程枯燥難懂，思路不清晰，實(shí)際應(yīng)用能力差，工程化能力不足。因此，有必要將新的教學(xué)模式引入到微機(jī)接口技術(shù)的教學(xué)過程中。
1 基于“問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”的教學(xué)模式
近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者先后提出將“實(shí)例化”教學(xué)法、“問題驅(qū)動”教學(xué)法等應(yīng)用于微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教學(xué)中[1-4]。“實(shí)例化”教學(xué)法是指教師選擇實(shí)用而不復(fù)雜的產(chǎn)品作為實(shí)例，引出相關(guān)理論知識，引導(dǎo)學(xué)生理解、模仿，將零散知識點(diǎn)串聯(lián)起來，從而達(dá)到活學(xué)活用的教學(xué)目的。“問題驅(qū)動”教學(xué)法是教師以設(shè)計的問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為中心， 以引導(dǎo)為手段，采取互動協(xié)作和自主探索等方式開展學(xué)習(xí)、解決實(shí)際問題的教學(xué)方法。然而，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，單純使用“實(shí)例化”教學(xué)法從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生了解解決問題大概的方法，但由于理論基礎(chǔ)不足，學(xué)生對實(shí)例的具體理解與模仿比較困難；而單一運(yùn)用“問題驅(qū)動”教學(xué)法時，雖然能夠使學(xué)生在解決一個個分解的問題過程中掌握理論知識，但是學(xué)生的綜合應(yīng)用能力還是不足。因此，我們嘗試將“實(shí)例化”和“問題驅(qū)動”教學(xué)法相結(jié)合，采用“問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”的教學(xué)模式，以實(shí)例開發(fā)過程為框架，以問題驅(qū)動為線索，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)，教學(xué)相長，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
在“問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”教學(xué)模式下，教師要選取既典型又不復(fù)雜的案例，貫穿課堂教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，通過案例引入新知識，作為學(xué)習(xí)模板，融會貫通知識點(diǎn)；圍繞實(shí)例的開發(fā)過程作為框架，以“問題驅(qū)動”為線索，將大問題劃分為具體的、細(xì)化的小問題，引導(dǎo)學(xué)生按照提出問題―分析問題―解決問題的方法進(jìn)行主動學(xué)習(xí)。
2 課堂教學(xué)改革
2.1 以實(shí)例開發(fā)過程為框架
“問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”教學(xué)法是以實(shí)例的開發(fā)過程作為框架，比如學(xué)習(xí)接口芯片應(yīng)用，首先通過實(shí)例功能分析引入相關(guān)接口芯片的用途、性能等；接著按照芯片選用、接口電路設(shè)計、軟件設(shè)計3個開發(fā)步驟，分?e引入芯片的相關(guān)原理與應(yīng)用。接口芯片應(yīng)用學(xué)習(xí)框架如圖1所示。
實(shí)例的選取很關(guān)鍵，要既典型又不過于復(fù)雜，如果實(shí)例太復(fù)雜，教師難以展開教學(xué)，學(xué)生難以入門；如果實(shí)例太簡單，就起不到融會貫通知識點(diǎn)、提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的效果。那些既可以簡化又能延伸的實(shí)例比較合適，比如在學(xué)習(xí)定時計數(shù)芯片8254時，使用一組燈光控制的實(shí)例，燈光可以設(shè)置為亮1秒鐘再暗1秒鐘，閃爍10次后熄滅，由此引出計數(shù)和定時的概念；然后講解簡化了的實(shí)例“實(shí)現(xiàn)亮1秒鐘再暗1秒鐘” 的開發(fā)過程，再進(jìn)一步研究整個實(shí)例；最后擴(kuò)展為“設(shè)置8個燈光不同的亮滅規(guī)則，比如流水燈”等綜合實(shí)例。這樣由一個實(shí)例把一類問題由淺入深地搞透。有些實(shí)例之間還可以聯(lián)系起來，比如，8255芯片學(xué)習(xí)中，使用8255的輸出功能和軟件延時的方法實(shí)現(xiàn)定時計數(shù)章節(jié)中的燈光閃爍的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生比較不同方法的區(qū)別，進(jìn)一步結(jié)合兩種方法，用第三種方法實(shí)現(xiàn)實(shí)例。
除了整塊章節(jié)知識點(diǎn)可以使用一個貫穿的、靈活的實(shí)例，也可以在一個小的知識點(diǎn)使用多個實(shí)例。比如，學(xué)習(xí)CPU與接換數(shù)據(jù)的方式，提出控制交通燈、打印文件、報警系統(tǒng)、批量傳送數(shù)據(jù)等4個實(shí)例，讓學(xué)生匹配合適的交換方式。通過實(shí)例開發(fā)過程的比較，引導(dǎo)學(xué)生從應(yīng)用的角度對接口理論有清晰的感性認(rèn)識。
2.2 以問題驅(qū)動為線索
“問題驅(qū)動”是指教學(xué)過程是在實(shí)例框架下，以問題為線索來展開。實(shí)例的開發(fā)過程實(shí)際上是解決問題的過程，問題要一步步解決，需把大問題劃分為小問題。教師在進(jìn)行問題劃分時，既要注重課程知識點(diǎn)的涵蓋，也要注重問題之間的關(guān)聯(lián)性，使學(xué)生能循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣地消化吸收課程的基礎(chǔ)理論和方法。因此，老師事前要充分準(zhǔn)備，適時提出問題，引導(dǎo)學(xué)生通過思考、模仿、討論等方式來理解和分析問題；最后老師根據(jù)課堂情況，進(jìn)行反饋強(qiáng)化，針對性地進(jìn)行講解，最終引導(dǎo)學(xué)生解決問題。
課堂上，常常通過問題引入知識點(diǎn)。比如：“打上課鈴后定時45分鐘，就打下課鈴，這是定時。數(shù)數(shù)上課時有幾個同學(xué)在低頭玩手機(jī)，這是計數(shù)。那么請同學(xué)們舉例說說計算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)控制領(lǐng)域有哪些定時和計數(shù)的應(yīng)用呢？”“你們的主機(jī)或筆記本有并行接口嗎？通常什么外設(shè)是通過并口和計算機(jī)連接的？”，通過問題的討論，老師了解了學(xué)生對相關(guān)知識的認(rèn)識程度，引導(dǎo)學(xué)生分類歸納整理。
當(dāng)進(jìn)一步理解概念時，通過問題來啟發(fā)同學(xué)們觀察、對比從而進(jìn)行更深入的理解。比如，理解定時與計數(shù)的關(guān)系，“拍照時候我們數(shù)1、2、3，假設(shè)每1秒鐘數(shù)一下，數(shù)到幾秒就拍呢？”“請大家觀察并口示意圖、串口示意圖，找找串并口的區(qū)別在哪里？”
隨著課程內(nèi)容的推進(jìn)，圍繞預(yù)設(shè)的各種問題進(jìn)行啟發(fā)、展開討論和總結(jié)。比如從“串口并口速度誰更快”延伸出“串久必并、并久必串”的演變過程，從“8254芯片使用哪幾種工作方式可以作為分頻器使用”引出8254芯片6種工作方式的歸納比較。
3 “問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”教學(xué)模式在課堂教學(xué)中的綜合應(yīng)用
以模數(shù)轉(zhuǎn)換器章節(jié)為例，討論“問題驅(qū)動、實(shí)例貫穿”模式在課堂教學(xué)中的實(shí)施過程。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器是模擬信號源與計算機(jī)系統(tǒng)之間的橋梁，無論在生活還是生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在簡單介紹模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多種實(shí)際應(yīng)用后，選取一個和生活息息相關(guān)的實(shí)例“健康監(jiān)控系統(tǒng)”作為貫穿課堂的實(shí)例：假設(shè)需要監(jiān)控人體的體溫、血氧飽和度、血壓、脈搏、體表濕度、心率、心電圖、腦電圖等8個健康參數(shù)，要求設(shè)計硬件系統(tǒng)以及使用軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，如圖2所示。
圍繞這個“健康監(jiān)控系統(tǒng)”的功能，我們引入模數(shù)轉(zhuǎn)換的概念、主要參數(shù)指標(biāo)。接著，圍繞實(shí)例的開發(fā)過程，以選用芯片、硬件電路設(shè)計、軟件編程的開發(fā)步驟為框架，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳、工作原理等基本知識點(diǎn)串聯(lián)起來。整個學(xué)習(xí)過程中，以問題驅(qū)動為線索，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)例，從實(shí)際出發(fā)，考慮在每個開發(fā)步驟中，要解決哪些問題，將問題分解成容易解決的小問題，解決這些問題要用到什么知識，使用怎樣的方法去解決等。
實(shí)例開發(fā)第一步是選用芯片。設(shè)問，首先要考慮什么問題呢？引導(dǎo)學(xué)生理清輸入輸出是選擇芯片的重要依據(jù)。進(jìn)一步考慮細(xì)節(jié)，實(shí)例當(dāng)中需要監(jiān)控8路模擬量，是否需要8個模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片呢？為了提示引導(dǎo)學(xué)生思考，采用類比教學(xué)法：學(xué)生寢室有8個同學(xué)，是否需要8個衛(wèi)生間呢？由此強(qiáng)調(diào)“復(fù)用”這一系統(tǒng)設(shè)計常用思想，引出ADC0809基本知識。ADC0809基本知識包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳以及分解為7個步驟的工作原理等知識點(diǎn)，它們之間是緊密聯(lián)系的。于是，在一張幻燈片上，以內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為背景，結(jié)合引腳信號，順著ADC0809工作的7個步驟，進(jìn)行動態(tài)演示，一步步有重點(diǎn)地講解，在此過程中，又不斷設(shè)問或引導(dǎo)學(xué)生。比如，怎樣讓ADC0809知道，用戶當(dāng)前選擇的是IN3第3路模擬量而不是IN1、IN2的模?M量呢？我們選擇IN3第3路模擬量，地址就應(yīng)該是多少？ADC0809已經(jīng)明確要做什么了，但怎樣知道什么時候可以開始工作？尤其是講解幾個關(guān)鍵的控制信號，可以用比喻教學(xué)法。比如，CPU去鎖存器里面取數(shù)據(jù)，就像你去同學(xué)寢室拿東西，要先敲門一樣，CPU要給鎖存器一個打開鎖存的OE信號。在講解EOC信號時，設(shè)問“CPU是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成”引出ADC0809輸出數(shù)據(jù)的3種傳送方式。這3個方法有什么區(qū)別呢？大家可以想象這樣一個場景，你去甜品店買冰激凌，一個冰激凌的制作時間是3分鐘，那么你打算采取什么方式去取冰激凌呢？這里再次用到類比教學(xué)法進(jìn)一步促使學(xué)生討論，歸納出3種數(shù)據(jù)傳送方法的特點(diǎn)及適用場景。
實(shí)例開發(fā)第二步是設(shè)計硬件電路。這里以實(shí)例作為模板。首先強(qiáng)調(diào)，ADC0809作為接口在系統(tǒng)當(dāng)中的地位，一邊接入多路模擬量，一邊連接到CPU。緊接著設(shè)問“不同的數(shù)據(jù)傳送方法對電路設(shè)計有什么影響嗎？”明確上述問題的基礎(chǔ)上，先以最簡單的延時等待法為例，沿著ADC0809的7個工作步驟，引導(dǎo)同學(xué)們理清信號之間的關(guān)系，討論相關(guān)信號應(yīng)該如何連接，最終得到電路設(shè)計圖。這個步驟是開發(fā)中的難點(diǎn)，分析要清晰、細(xì)致。期間不斷設(shè)問、讓學(xué)生設(shè)問：如EOC信號用上了嗎？模擬通道地址選擇信號是來自于地址線還是數(shù)據(jù)線？啟動信號和讀寫信號是什么關(guān)系？搞清楚延時等待法的解決方法后，設(shè)問“采用其他數(shù)據(jù)傳送方法時，電路設(shè)計有哪些不同呢？”要求學(xué)生根據(jù)之前的原理等基礎(chǔ)知識，自己完成電路設(shè)計圖并進(jìn)行比較。
實(shí)例開發(fā)第三步，在硬件電路設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件編程。秉著先易后難的原則，可以先簡化問題，把實(shí)例進(jìn)行簡化、拆分。在掌握基本方法后再將實(shí)例延伸，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。因此，首先討論只輸入一路模擬量的情況。將實(shí)例簡化為“假設(shè)健康監(jiān)控系統(tǒng)需要監(jiān)測老人的血氧信息，已知ADC0809芯片的端口地址為84H，轉(zhuǎn)換時間為100μS，要從輸入通道IN3讀入血氧信息。采用延時等待法，請畫出硬件連接圖，并寫出相應(yīng)程序”。這里要學(xué)生將之前學(xué)習(xí)的ADC0809工作原理進(jìn)行應(yīng)用，設(shè)問：根據(jù)工作原理，哪些信號需要進(jìn)行控制？站在CPU的角度，哪些操作是輸入操作？哪些是輸出操作？請同學(xué)們依據(jù)工作步驟的先后關(guān)系，繪制程序流程圖，選擇相應(yīng)的命令，分析軟件編程的過程。再修改例題，將延時等待法改為中斷法，程序該如何改寫呢？最后，再從簡化的例題回到原來的實(shí)例，如果要循環(huán)監(jiān)控8路模擬信息，硬件電路需要改嗎？程序需要怎么修改？這些問題作為作業(yè)布置給同學(xué)們。
在整個課堂教學(xué)過程中，以“健康監(jiān)控系統(tǒng)”實(shí)例開發(fā)過程為框架，以問題為索引，輔以類比法、比喻法等多樣的教學(xué)方法，抓住學(xué)生的注意力和主動性，極大地提升了教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
關(guān)鍵詞 測控系統(tǒng)；項目式教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1671-489X（2015）12-0145-03
Exploration and Practice of Teaching Reform in Design of Mea-surement & Control System//ZHANG Yan， WANG Heng， WANG Zhiling
Abstract According to the feature of the courses of the measure-ment and control， the teaching contents， teaching patterns and experimental modes of Measurement and Control Technology and Instrumentation Specialty are optimized. Teaching mode of projects is explored. Strengthen the practice teaching， pay attention to the thought and the capacity of innovation of the students culturing， and it gets manifest achievement.
Key words measurement &control system； teaching mode of pro-jects； practice teaching
1 引言
對于工科大學(xué)生，具備良好的工程素質(zhì)，掌握一定的工程實(shí)踐能力，在課程教學(xué)中加強(qiáng)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)，有利于提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和綜合素質(zhì)。在這種前提下，對傳統(tǒng)的理論和實(shí)驗課程內(nèi)容及教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化改革勢在必行。
計算機(jī)測控系統(tǒng)是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門必修技術(shù)課程，屬學(xué)科主干課。它有效結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等，具有多學(xué)科交叉、專業(yè)覆蓋面廣等特點(diǎn)。同時，這門課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等領(lǐng)域。計算機(jī)測控系統(tǒng)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)改革，有利于促進(jìn)學(xué)生思維能力和想象能力的發(fā)展，更好地發(fā)展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2 課程授課模式
計算機(jī)測控系統(tǒng)教學(xué)的最終目的不是為了驗證某測量控制原理的正確，也不僅僅是學(xué)會使用工具軟件，而是通過測量控制案例，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決具體問題的能力，培養(yǎng)一種實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的探索精神，實(shí)驗教學(xué)要將學(xué)生從依賴者轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立的操作者和學(xué)習(xí)者。
在教學(xué)過程中，首先要及時更新理論教學(xué)內(nèi)容，既有經(jīng)典理論，又要緊跟時展步伐，增加主流芯片的應(yīng)用；其次，動手實(shí)踐也是提高工程設(shè)計能力的必要步驟。采用分階段教學(xué)的方法，在課程前期采用多媒體教學(xué)和課題研究模式，從實(shí)驗項目出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料分析測控原理和設(shè)計方法；隨著知識的積累，在課程的后半階段指導(dǎo)學(xué)生嘗試設(shè)計測控系統(tǒng)方案。
功能模塊設(shè)計 借助實(shí)驗室的計算機(jī)和Proteus軟件強(qiáng)大的仿真功能，先將測控系統(tǒng)分成多個功能模塊進(jìn)行理論性仿真測試，設(shè)計實(shí)現(xiàn)測控系統(tǒng)中常見的功能模塊，如信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、模擬輸出通道和人機(jī)接口等，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計電路、編寫程序，讓學(xué)生從實(shí)驗的觀察者轉(zhuǎn)變成實(shí)驗的主體，從而讓學(xué)生更加熟練地掌握測控系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計過程。
項目綜合實(shí)訓(xùn) 選取合適的綜合實(shí)訓(xùn)項目，如“洗衣機(jī)控制器”和“家用電冰箱的控制系統(tǒng)”，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行硬件電路設(shè)計、軟件編程并聯(lián)合調(diào)試性能，體驗計算機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計的全部過程，使學(xué)生動手和動腦有機(jī)結(jié)合起來，加強(qiáng)學(xué)生的工程設(shè)計能力培養(yǎng)。
3 實(shí)踐內(nèi)容
實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，它不僅對學(xué)生鞏固理論知識、提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力具有重要作用， 而且是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的必要手段。
在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，首先借助Proteus平臺進(jìn)行仿真設(shè)計，以微弱信號調(diào)理為例，主要的設(shè)計模塊包含以下幾個部分。
前置放大器 對于測控系統(tǒng)而言，被測對象的電信號特征提取是分析和處理的前提和關(guān)鍵。前置放大電路是信號調(diào)理系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)，為了能在噪聲環(huán)境下將需要的微弱信號放大，對放大器的要求是：共模和差模輸入阻抗要很高；輸出阻抗需要很低；準(zhǔn)確和穩(wěn)定的增益；高共模抑制比。基于上述分析，放大器應(yīng)選用低功耗、高精度AD620為前置放大器件。圖1是基于AD620設(shè)計的前置放大器，放大倍數(shù)約15倍。
濾波器 我國的工業(yè)用電采用50 Hz交流電，因此在信號采集中經(jīng)常受到50 Hz的工頻干擾，消除或減少工頻干擾在調(diào)理電路中尤其重要。工頻陷波器在測控系統(tǒng)應(yīng)用極為廣泛，圖2是雙T型50 Hz陷波器的電路圖。
濾波電路是信號波形電路類似的過濾處理電路，具體來說，它是讓某些頻率的信號不能傳遞從而獲得一定頻率范圍內(nèi)的信號，對某些頻率的信號波形具有抑制功能。圖3是一個頻率范圍在0.3～45 Hz的帶通濾波電路。
二級放大器 前置放大部分由于噪聲信號的限制，放大倍數(shù)不能太大，而且前置放大器的放大倍數(shù)太高會使波形失真，所以在電路設(shè)計中常采用二級放大器的設(shè)計方法，目的是把信號放大到適合A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收的范圍內(nèi)，電路如圖4所示。
學(xué)生自行設(shè)計微弱信號的調(diào)理電路，從而鞏固了理論知識，加深了對相關(guān)芯片和器件的了解，對于硬件電路設(shè)計有了系統(tǒng)的認(rèn)識。
4 測控系統(tǒng)展示
隨著教學(xué)內(nèi)容的深入，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)設(shè)計目標(biāo)制作實(shí)際測控系統(tǒng)。在實(shí)驗中，從元器件的選型到系統(tǒng)的構(gòu)建，以及微弱信號調(diào)理電路的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集的設(shè)置及調(diào)試、接口程序的編制等，全部由學(xué)生自己去思考、去發(fā)揮，而教師只起引導(dǎo)作用。這樣，學(xué)生在完成實(shí)驗后，不僅在系統(tǒng)設(shè)計、硬件和芯片選擇、軟件編程和系統(tǒng)構(gòu)建等方面的能力獲得大大增強(qiáng)和提高外，自信心和成就感也得到極大加強(qiáng)。
圖5是一個由學(xué)生開發(fā)的全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)實(shí)物圖，可以模仿洗衣機(jī)包括浸泡、洗滌和脫水等一系列動作，真實(shí)再現(xiàn)了洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的工作過程。
5 結(jié)束語
上述理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及方式，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的效果，學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力得到明顯提高，學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣也大大增加，更積極地參與到各種電子設(shè)計競賽中，并取得優(yōu)異成績。通過近幾年來的實(shí)踐，參加校內(nèi)外課外科技創(chuàng)新活動和各類電子大賽的學(xué)生逐年增加，并且取得良好的成績。
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一、仿真法在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中應(yīng)用的必要性
《模擬電子技術(shù)》作為電子、電氣、通信等專業(yè)的重點(diǎn)課程，其中包括多種形式的放大電路、集成運(yùn)算放大器、振蕩電路等難點(diǎn)內(nèi)容，還涉及到二極管、三極管、電源、電容、電感等很多電子元件，過多分散的知識點(diǎn)給學(xué)生帶來了很大的記憶壓力，再加上電路原理枯燥難懂，傳統(tǒng)的教學(xué)方式讓學(xué)生的學(xué)習(xí)變得很被動，學(xué)生沒有實(shí)際的操作經(jīng)驗，根本達(dá)不到理想的教學(xué)效果。
二、仿真法在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用
（一）仿真法教學(xué)法的分類
一是實(shí)驗性仿真教學(xué)，理論講解加實(shí)驗課學(xué)，在理論知識講解之后，進(jìn)行實(shí)驗操作，加深學(xué)生對內(nèi)容的理解，同時提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合教育；二是設(shè)計性仿真教學(xué)，對單元課程的教學(xué)任務(wù)完成之后，制定一個小型的設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生結(jié)合單元內(nèi)容自主完成設(shè)計，加強(qiáng)對整個單元知識的融會貫通，并為以后的項目設(shè)計打下堅實(shí)的基礎(chǔ)；三是綜合性仿真教學(xué)，設(shè)計整體項目，并在實(shí)際中應(yīng)用，鍛煉學(xué)生的綜合技能，讓理論與實(shí)踐相結(jié)合，鍛煉學(xué)生的項目創(chuàng)作能力與設(shè)計制作能力，達(dá)到教育的最終目標(biāo)。
（二）仿真法應(yīng)用在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中案例
1、電壓比較器的制作
電壓比較器是應(yīng)用比較廣泛的常用集成電路，在實(shí)際的報警電路、自動控制電路中很常見，而且也可以用于A/D變換、過零檢測等常用電路中，也是《模擬電子技術(shù)》的一個重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過程中首先要講解一下電壓比較器在實(shí)際生活中應(yīng)用，讓學(xué)生對此有一個比較直觀的了解，在教學(xué)過程中結(jié)合實(shí)際案例，對學(xué)生進(jìn)行細(xì)致的內(nèi)容講解。
圖1 為電壓比較器的電路原理圖，UR為參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，Ui加在運(yùn)放的反相輸入端，當(dāng)UiUR時，運(yùn)放輸出低電平，穩(wěn)壓管正向?qū)āＡ私怆娐吩碇螅瑢W(xué)生對電路進(jìn)行高低壓測試，根據(jù)電壓由低到高的變化，觀察二極管的亮燈數(shù)量，根據(jù)二極管的明暗變化，觀察電壓的變化情況。
打開仿真開關(guān)，調(diào)節(jié)電位器就可看到發(fā)光二極管指示燈依次點(diǎn)亮。為了驗證當(dāng)前輸入電壓與閾值電壓比較結(jié)果的正確性，在每一路都接上電壓表，進(jìn)行仿真，我們就能觀測到隨著輸入電壓的降低，指示紅燈依次亮起，相當(dāng)于對電壓過低的警報。這個實(shí)例邊講解邊搭建，留給學(xué)生分析、思考的時間，允許中間出錯，允許更改電路設(shè)計，在試錯、仿真、再改進(jìn)、再仿真的過程中，逐漸得出最佳解決方案。對電壓比較器的理論知識與實(shí)際應(yīng)用都有了全面的了解，而且提高了學(xué)生的動手能力，使《模擬電子技術(shù)》在教學(xué)過程中更實(shí)際化，讓學(xué)生更容易接受。
2、放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置
在三極管放大電路中，靜態(tài)工作點(diǎn)是指在零信號輸入狀態(tài)下，電路處于直流工作狀態(tài)，電流與電壓的數(shù)值在BJT特性曲線上可以用一個確定的點(diǎn)表示，該點(diǎn)通常被稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，如果Q點(diǎn)設(shè)置不合理，會導(dǎo)致輸出放大波形將嚴(yán)重失真。因此，在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)過程中，首先要對三極管放大電路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)講解，利用仿真軟件，讓難懂的電路工作原理變得更加生動形象，學(xué)生可以利用仿真軟件，對偏置電阻的阻值進(jìn)行調(diào)整，觀察在阻值變化狀態(tài)下，放大器的波形輸出情況，進(jìn)而了解靜態(tài)工作點(diǎn)對電路的影響。
利用仿真系統(tǒng)對三極管放大信號的輸出波形進(jìn)行分析比較，根據(jù)正常波形與失真波形的差異分析，在實(shí)際教學(xué)過程中，讓學(xué)生自己動手操作，觀察兩種波形狀態(tài)下靜態(tài)工作點(diǎn)的狀態(tài)，然后連接實(shí)際電路，接入輸入信號，根據(jù)示波器的波形變化，對電路進(jìn)行調(diào)整，完成電路連接與調(diào)試。
