時(shí)間：2023-10-25 10:30:57
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篇電子電路設(shè)計(jì)步驟，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。
關(guān)鍵詞：電子電路；調(diào)試方法；調(diào)試步驟
中圖分類號(hào)：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編碼：1003-2738（2012）06-0333-02
電子電路設(shè)計(jì)制作、調(diào)試是高職電子類專業(yè)課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要階段。一個(gè)性能較好的電子裝置，即使按照理論設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行安裝，往往也難于達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全地考慮各種復(fù)雜的客觀因素（如元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性、分布參數(shù)的影響等），必須通過安裝后的測(cè)試和調(diào)整，來發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足，然后采取相應(yīng)措施加以改進(jìn)，使裝置達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。因此，對(duì)高職電子類學(xué)生從事電子技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域工作，調(diào)試電子電路的技能是不可缺少的。
一、調(diào)試方法
電子電路調(diào)試方法有兩種：分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。
（一）分塊調(diào)試法。
分塊調(diào)試是把總體電路按功能分成若干個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊分別進(jìn)行調(diào)試。模塊的調(diào)試順序最好是按信號(hào)的流向，一塊一塊地進(jìn)行，逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍，最后完成總調(diào)。
實(shí)施分塊調(diào)試法有兩種方式，一種是邊安裝邊調(diào)試，即按信號(hào)流向組裝一模塊就調(diào)試一模塊，然后再繼續(xù)組裝其他模塊。另一種是總體電路一次組裝完畢后，再分塊調(diào)試。
分塊調(diào)試法的優(yōu)點(diǎn)是：問題出現(xiàn)的范圍小，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易于解決。所以，此種方法適于新設(shè)計(jì)電路和課程設(shè)計(jì)。
（二）整體調(diào)試法。
此種方法是把整個(gè)電路組裝完畢后，不進(jìn)行分塊調(diào)試，實(shí)行一次性總調(diào)。顯然，它只適于定型產(chǎn)品或某些需要相互配合、不能分塊調(diào)試的產(chǎn)品。
不論是分塊調(diào)試還是整體調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容應(yīng)包括靜態(tài)與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩部分。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒有外加輸入信號(hào)的條件下，測(cè)試電路各點(diǎn)的電位，比如測(cè)試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字電路各輸入和輸出的高、低電干和邏輯關(guān)系等。動(dòng)態(tài)調(diào)試包括調(diào)試信號(hào)幅值、波形、相位關(guān)系，頻率、放大倍數(shù)及時(shí)序邏輯關(guān)系等。
值得指出的是，如果一個(gè)電路中包括模擬電路、數(shù)字電路和微機(jī)系統(tǒng)等三個(gè)部分，由于它們對(duì)輸入信號(hào)的要求各不相同，故一般不允許直接連調(diào)和總調(diào)，而應(yīng)分三部分分別進(jìn)行調(diào)試后，再進(jìn)行整機(jī)聯(lián)調(diào)。
二、常用的調(diào)試儀器
（一）萬用表。
萬用表可以測(cè)量交、直流電壓，交、直流電流，電阻及電平值，還常用于判斷二極管、穩(wěn)壓管、晶體管和電容的好壞與引腳。
萬用表有數(shù)字式與指針式兩種。數(shù)字式萬用表比指針式萬用表貴，但測(cè)量精度和輸入阻抗比指針式高。
（二）示波器。
用于觀察與測(cè)量電路各點(diǎn)波形幅度、寬度、頻率及相位等動(dòng)態(tài)參數(shù)，是調(diào)試中不可缺少的儀器。示波器的主要特點(diǎn)是靈敏度高，交流輸入阻抗高，但測(cè)量精度一般較低。在電子電路調(diào)試中，最好選用雙蹤示波器，便于對(duì)兩個(gè)信號(hào)波形和相位進(jìn)行比較。所選用示波器的頻帶必須大于被測(cè)信號(hào)的頻率，否則，被觀察的波形會(huì)嚴(yán)重失真。
（三）信號(hào)發(fā)生器。
調(diào)試中常需外加一定波形的信號(hào)，如正弦波、三角波、方波及單脈沖波等，以測(cè)試電路的—工作情況。因此，需要產(chǎn)生這些波形的信號(hào)發(fā)生器，如多功能信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器或自制簡易的信號(hào)發(fā)生器等。
三、調(diào)試步驟
不論是采用分塊調(diào)試還是整體調(diào)試，其調(diào)試步驟大體如下：
（一）調(diào)試準(zhǔn)備——檢查電路。
任何組裝奸的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否有錯(cuò)誤。檢查的方法是對(duì)照電路圖，按一定的順序逐級(jí)對(duì)應(yīng)檢查。
特別要注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否有短接，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯(cuò)，輕輕拔一拔元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢固等等。
（二）通電觀察。
—定要調(diào)試好所需要的電源電壓數(shù)值，然后才能給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀測(cè)波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異常現(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有，不要驚慌失措，而應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后再測(cè)量每個(gè)集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。
（三）靜態(tài)調(diào)試。
先不加輸入信號(hào)，測(cè)量此時(shí)電路有關(guān)點(diǎn)的電位是否正常。對(duì)于模擬電路為測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)；對(duì)于數(shù)字電路則測(cè)量輸入與輸出的高、低電平值及邏輯關(guān)系。若有不正?，F(xiàn)象，則應(yīng)找出故障點(diǎn)和故障原因，以及解決故障的措施。一般應(yīng)特別注意管子與集成電路是否正常工作，其次是所使用的電路元件參數(shù)是否有錯(cuò)，以及電路連線是否有錯(cuò)等。
（四）動(dòng)態(tài)調(diào)試。
加上輸入信號(hào)，觀測(cè)電路輸出信號(hào)是否符合要求。若輸入信號(hào)為周期性的變化信號(hào)，可用示波器觀測(cè)輸出信號(hào)。對(duì)于模擬電路，則觀測(cè)輸出波形是否符合要求。對(duì)于數(shù)字電路，則觀測(cè)輸出信號(hào)波形，幅值、脈沖寬度、相位及動(dòng)態(tài)邏輯關(guān)系是否符合要求。在數(shù)字電路調(diào)試中，常常希望讓電路狀態(tài)發(fā)生一次性變化，而不是周期性的變化。因此，輸入信號(hào)應(yīng)為單階躍信號(hào)（又稱開關(guān)信號(hào)），用以觀察電路狀態(tài)變化的邏輯關(guān)系。
當(dāng)采用分塊調(diào)試時(shí)，除輸入級(jí)采用外加輸入信號(hào)外，其他各級(jí)的輸入信號(hào)應(yīng)采用前—級(jí)的輸出信號(hào)。
（五）指標(biāo)測(cè)試。
電路經(jīng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試正常之后，即可對(duì)課題要求的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)認(rèn)真測(cè)量和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后作出測(cè)試結(jié)論，確定電路的技術(shù)指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。如有不符，則應(yīng)仔細(xì)檢查問題所在，—般是對(duì)某些元件參數(shù)加以調(diào)整和改變，若仍達(dá)不到要求，則應(yīng)對(duì)某部分電路進(jìn)行修改，甚至要對(duì)整個(gè)電路加以修改，或推倒重來。當(dāng)然，我們并不希望大返工，因此，要求在設(shè)計(jì)的全過程中，要認(rèn)真、細(xì)致，考慮問題要更周全。盡管如此，但出現(xiàn)局部小返工是難免的。
四、調(diào)試中的注意事項(xiàng)
1.采用分塊調(diào)試方法時(shí)，對(duì)那些非信號(hào)流向上的電路應(yīng)首先單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，之后才能按信號(hào)流向順序進(jìn)行分塊調(diào)試。這些電路是：作為電路時(shí)鐘信號(hào)的振蕩電路、作為電路節(jié)拍控制的節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器、作為電路電源的直流穩(wěn)壓電路等等。
2.調(diào)試前，應(yīng)熟悉所使用儀器的使用方法，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意儀器的地線與被測(cè)試電路的地線是否接好，以避免因?yàn)閮x器使用不當(dāng)而做出錯(cuò)誤的判斷。
3.調(diào)試過程中，不論是更換元器件，或是更改連線，一定要先關(guān)斷電源，待更換完畢經(jīng)檢查無誤后方可再通電。
4.調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真細(xì)致觀測(cè)，還要勤于做記錄。試驗(yàn)記錄是十分重要的技術(shù)文件，它是調(diào)試過程科學(xué)分析的依據(jù)，又是電路技術(shù)性能的科學(xué)證據(jù)。初學(xué)者往往只注重最后的技術(shù)指標(biāo)測(cè)試記錄，而不注意對(duì)調(diào)試過程中出現(xiàn)的非正?，F(xiàn)象進(jìn)行記錄，這是十分錯(cuò)誤的，—定要改正過來。非正常現(xiàn)象的記錄內(nèi)容包括：故障現(xiàn)象、故障原因分析、解決措施、措施效果等。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:電子電路設(shè)計(jì)；創(chuàng)新；路徑
科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展,電子產(chǎn)品逐漸的滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域,成為國家科技生產(chǎn)水平的主要組成因素,推動(dòng)者計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,成為國家發(fā)展的動(dòng)力,為技術(shù)的全面進(jìn)步提供必要的條件。但是現(xiàn)階段我國進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中存在一定的問題,創(chuàng)新能力不足,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)較弱,造成整體發(fā)展水平出現(xiàn)滯后性,因此在今后的發(fā)展中需要對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑進(jìn)行分析,全面的掌握創(chuàng)新方法,保證電子電路自主研發(fā)能力的提升,促進(jìn)我國科技水平的全面進(jìn)步。
1電子電路設(shè)計(jì)概述
1.1電子電路設(shè)計(jì)的原則
電子電路設(shè)計(jì)需要遵循相關(guān)的原則,這樣才能更好地保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性,首先需要對(duì)電子電路內(nèi)部的各項(xiàng)原件相互之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析,掌握設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部結(jié)構(gòu),整體上對(duì)原件內(nèi)部的各項(xiàng)構(gòu)造進(jìn)行分析,綜合地對(duì)電子電路的各項(xiàng)類型進(jìn)行分析,全面地掌握各項(xiàng)設(shè)計(jì)類型。其次需要關(guān)注設(shè)計(jì)的功能性原則,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要將電子電路系統(tǒng)進(jìn)行更加細(xì)致全面的劃分,掌握不同模塊的實(shí)際功能,考慮到實(shí)現(xiàn)這些模塊和功能的途徑,從而在設(shè)計(jì)中了解掌握原件的情況,實(shí)現(xiàn)電子電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性。在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中需要保證各項(xiàng)功能的完整性,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要針對(duì)每一個(gè)部件的實(shí)際使用效果進(jìn)行分析,確定整體的設(shè)計(jì)成果符合實(shí)際使用的效果,這樣才能進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性,在實(shí)際使用中保證使用的質(zhì)量。
1.2電子電路設(shè)計(jì)的技術(shù)
進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)需要采用合適的方法,具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中將關(guān)注的焦點(diǎn)放在需要解決的問題上,針對(duì)性地進(jìn)行代碼設(shè)計(jì),對(duì)需要解決的問題進(jìn)行相應(yīng)的編程,這樣的方式可以在進(jìn)行程序編制的過程中避免因?yàn)楦?jìng)爭機(jī)制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題,滿足現(xiàn)實(shí)情況下的管理機(jī)制,對(duì)其中較差的個(gè)體進(jìn)行替代,保證代碼的使用更加符合技術(shù)的需要,不斷地滿足現(xiàn)實(shí)條件,對(duì)結(jié)果進(jìn)行更加全面的管理,對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行整體解決。而現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進(jìn)行應(yīng)用,采用在線編程的方式,將存儲(chǔ)芯片設(shè)置在RAM內(nèi),在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對(duì)語言進(jìn)行描述,然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到RAM內(nèi),這樣將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的方式使得相關(guān)的邏輯關(guān)系得到更加科學(xué)的處理,一旦對(duì)其中的FPGA開發(fā)軟件進(jìn)行斷電之后,就會(huì)出現(xiàn)RAM的邏輯關(guān)系空白,為整體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)省較多的空間,提升FPGA系統(tǒng)的使用效率,將不同的數(shù)據(jù)流灌入到硬件系統(tǒng)中,提升電子電路設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量,便于對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行全面的創(chuàng)新。
2電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新基本方法
2.1對(duì)電子電路進(jìn)行層次化的設(shè)計(jì)
進(jìn)行電子電路層次化的設(shè)計(jì)首先需要將基本構(gòu)造分成相應(yīng)的模塊,對(duì)不同的模塊進(jìn)行分層次的設(shè)計(jì)描述,整體設(shè)計(jì)過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,直到實(shí)現(xiàn)硬件單元描述為止,層次化設(shè)計(jì)在進(jìn)行管理設(shè)計(jì)的過程中相比較而言較為靈活,可以根據(jù)實(shí)際特點(diǎn)選擇適宜的設(shè)計(jì)方式,既能夠是自頂向底的方式,也可以是自底向頂?shù)姆绞?具體情況需要按照實(shí)際情況進(jìn)行分析,對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面科學(xué)的管理。
2.2對(duì)電子電路進(jìn)行漸進(jìn)式設(shè)計(jì)
漸進(jìn)式設(shè)計(jì)也是電子電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的情況,這種設(shè)計(jì)方式主要是將一些附加功能帶入到管理中,將設(shè)計(jì)的相關(guān)指標(biāo)使用到設(shè)計(jì)中,其中包括高頻、低頻模擬電路、數(shù)字電子線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),然后依據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的單元電路結(jié)構(gòu),將電子電路工作的特點(diǎn)和運(yùn)行方式融入到設(shè)計(jì)中,并將線路設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的整合,注重輸入與輸出之間的相互關(guān)系,保證電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性,將電子電路設(shè)計(jì)得更加便于操作。同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)漸進(jìn)式設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行分析,根據(jù)應(yīng)用型電子電路的功能,及時(shí)地對(duì)電子電路進(jìn)行組合,在進(jìn)行拼裝時(shí)需要關(guān)注連接點(diǎn)信號(hào)連接的強(qiáng)度、幅度以及電壓值之間的關(guān)系,將整體電路進(jìn)行更加科學(xué)的設(shè)計(jì)。
2.3硬件語言描述設(shè)計(jì)
在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式,首先需要對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行全面的管理,熟悉電子設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制的相關(guān)原理,保證信號(hào)處理的各項(xiàng)參數(shù)。在具體信息確定完成之后需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解,找出硬件的總體框架,之后對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),將較為重要的位置使用相關(guān)的記號(hào)進(jìn)行標(biāo)注,然后借助CAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測(cè)試,保證電子電路設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系、正負(fù)極值、時(shí)序等的正確性,提升方案設(shè)計(jì)的規(guī)范性。
3電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑
3.1電子電路構(gòu)架設(shè)計(jì)
進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新首先需要對(duì)整體的設(shè)計(jì)構(gòu)架進(jìn)行管理,在設(shè)計(jì)中對(duì)FPGA系統(tǒng)進(jìn)行重新定義,在硬件單元內(nèi)部建立連接,找出更加明確的構(gòu)建系統(tǒng),對(duì)設(shè)計(jì)途徑進(jìn)行創(chuàng)新。在設(shè)計(jì)結(jié)束之后需要對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,可以采用錯(cuò)誤的代碼,驗(yàn)證系統(tǒng)在進(jìn)行甄別過程中的效果,對(duì)于出現(xiàn)問題的地方及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。在結(jié)束之后選擇適宜的子系統(tǒng),其中一部分保持原本的運(yùn)行狀態(tài),一部分按照遺傳算法進(jìn)行一定的修改,這樣可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更加完善的處理,使操作的適應(yīng)性更強(qiáng)。進(jìn)行改進(jìn)之后再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的驗(yàn)證,不斷地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn),使得設(shè)計(jì)更加符合方案的需要。
3.2對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新
在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)系統(tǒng)的環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新,用于測(cè)試的環(huán)境需要將測(cè)試的硬件與顯示的FPGA構(gòu)架和硬件進(jìn)行全面的控制,制定適宜的仿真軟件。計(jì)算機(jī)在使用的過程中可以通過通信電纜將數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)下載到FPGA系統(tǒng)中,使用規(guī)范化的儀器對(duì)數(shù)據(jù)采集中的硬件和軟件進(jìn)行連接,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的評(píng)估,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化進(jìn)行應(yīng)試實(shí)驗(yàn),對(duì)軟件進(jìn)行仿真處理,提升系統(tǒng)整體運(yùn)行環(huán)境。
4結(jié)語
電子電路設(shè)計(jì)對(duì)于科技的發(fā)展具有較為關(guān)鍵的作用,需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理,對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行不斷的創(chuàng)新,使設(shè)計(jì)在多變的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自我重構(gòu),提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性,使抽象的理論形象化、復(fù)雜的電路實(shí)際化。不僅能提高理解分析能力,而且能提高設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)和模擬仿真可以快速地反映出所設(shè)計(jì)電路的性能,使設(shè)計(jì)更加生動(dòng)、直觀、實(shí)時(shí)、高效,更好地為人類造福。
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1半導(dǎo)體二極管與整流濾波電路的模擬實(shí)驗(yàn)
一般情況下，半導(dǎo)體集成電路常用直流電壓，電網(wǎng)中的電壓通常是交流電壓，若要將電網(wǎng)中交流電的電壓換成直流電壓，則需要借由電壓變壓器進(jìn)行降壓，再經(jīng)由整流電路實(shí)現(xiàn)交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的目的。但是，整流過后的直流電壓內(nèi)還存在著交流電壓的成分，應(yīng)采用濾波電路濾除夾雜的交流電壓，得到平滑純正的直流電壓。通過利用Protel98軟件進(jìn)行模擬仿真和分析發(fā)現(xiàn)，沒有接連濾波電路之前，整流電路所輸出電壓的波形呈現(xiàn)為直流電壓。而將濾波電容器加在電路中以后，不僅可以降低整流輸出脈動(dòng)直流電壓，并使電容器的容量得以改變，還能夠改變電路開關(guān)電源的波紋。如果需要較小的電路開關(guān)電源波紋，受負(fù)載電流大小的影響，應(yīng)該將電容量調(diào)大。由于電流大的時(shí)候，放電的速度比較快，最電容量的要求就會(huì)增大。而當(dāng)電路交流成分減少時(shí)，也會(huì)使電容器的容量減少，因此容量改變以后所輸出的計(jì)算結(jié)果也會(huì)不同于容量改變前的計(jì)算結(jié)果。通過采用示波器進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來圖形同實(shí)際電路測(cè)試輸出的波形相同。由此可見，若要改變電子電路中的某個(gè)元件，只需要利用Protel98軟件修改參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到模擬仿真應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。Protel98軟件成為修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)電子電路的有效輔助工具，也是電子電路設(shè)計(jì)模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設(shè)計(jì)的具體步驟包括以下幾個(gè)方面：第一，根據(jù)電子電路設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)和所需規(guī)模繪制準(zhǔn)確的電路原理圖。在繪制原理圖時(shí)，應(yīng)選用比較簡單和普及的電路，從而有效實(shí)現(xiàn)模擬仿真的目的。第二，繪制完電路原理圖之后，借由Protel98軟件設(shè)置元件的參數(shù)，通過鼠標(biāo)選中元件并雙擊元件的性質(zhì)項(xiàng)目后，就可以修改元件的參數(shù)。修改結(jié)果可以利用電子電氣法進(jìn)行測(cè)試和檢查，從而找出出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，再通過有效的分析和科學(xué)的修改，就可以完善電路設(shè)計(jì)。第三，再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖，并對(duì)電路功能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，從而判斷所設(shè)計(jì)的電路是否具有可行性。
2基本邏輯門電路的模擬實(shí)驗(yàn)
Protel98軟件的仿真器由實(shí)用的數(shù)模與模擬混合而組成，利用網(wǎng)表文件將電路的所有元素結(jié)合起來，使數(shù)字仿真與模擬間的壁壘被有機(jī)的打破，再利用波形記錄分析系統(tǒng)將數(shù)字波形的結(jié)果同模擬結(jié)果一起顯示出來，組合成一個(gè)各種門電路。在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)首先輸入繪制出來的電路圖，并編輯激勵(lì)信號(hào)波形和跟蹤誤差信號(hào)的波形，再從電子元件的數(shù)據(jù)庫里找出相關(guān)的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行電路模擬，并計(jì)算出波形模擬的結(jié)果。而從繪制的波形圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入信號(hào)的電平組合表現(xiàn)為高—高、高—低、低—低和低—高時(shí)，基本邏輯門電路輸出的信號(hào)和輸入的信號(hào)之間具有可行的邏輯性關(guān)系。由此可見，利用Protel98軟件對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行模擬仿真，不僅能擴(kuò)大模擬電路設(shè)計(jì)規(guī)模，而且對(duì)其進(jìn)行定時(shí)的精確度也非常高，通過采取輸入不同激勵(lì)信號(hào)波形的方式，可以準(zhǔn)確修改基本邏輯門電路數(shù)據(jù)庫的特性。不但如此，Protel98軟件進(jìn)行電路模擬仿真，其良好界面對(duì)于分析電路設(shè)計(jì)和修改電路設(shè)計(jì)具有重要的意義。
3結(jié)束語
根據(jù)相關(guān)理論與具體的輔助案例可以發(fā)現(xiàn)，Protel98模擬軟件能有效解決電路設(shè)計(jì)中遇到的問題，對(duì)于電子電路設(shè)計(jì)的相關(guān)工作人員具有非常重要的意義。許多復(fù)雜電路的元件參數(shù)是已知的，而采用Protel98軟件可以正確分析電路的特性，從而使傳統(tǒng)的方法無法解決的問題得以有效解決。此外，Protel98軟件還能優(yōu)化實(shí)際生活中解決電路相關(guān)技術(shù)方面問題的手段和方法，使解決電路問題的成本大大降低，并提高處理問題的效率，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
作者：胡國柱 單位：遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；微任務(wù)；電子電路；實(shí)訓(xùn)教學(xué)
中圖分類號(hào)：G4
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：16723198（2015）22018502
1電子電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀
電子電路設(shè)計(jì)是電類專業(yè)為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計(jì)算機(jī)綜合性設(shè)計(jì)課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開展，一些課程的課時(shí)量也相應(yīng)遞減，比如筆者所在學(xué)校電氣自動(dòng)化專業(yè)的《電子電路設(shè)計(jì)》課程已由原36學(xué)時(shí)減至24學(xué)時(shí)。如何在減少的課時(shí)的課程中讓學(xué)生掌握同樣程度的技能水平以適應(yīng)社會(huì)的需求，考驗(yàn)著每一位專業(yè)教師。
以往傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)教學(xué)的方式大多是由教師先講授知識(shí)點(diǎn)，然后將知識(shí)點(diǎn)所涉及到的圖例向?qū)W生繪制演示，最后讓學(xué)生依樣畫葫蘆。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師為主導(dǎo)，而學(xué)生僅限于單純的模仿與記憶，并沒有主動(dòng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。因此在教學(xué)中應(yīng)該有意識(shí)到加入興趣式教學(xué)，調(diào)動(dòng)他們的求知欲，激發(fā)學(xué)生更積極主動(dòng)的思考，學(xué)習(xí)甚至創(chuàng)新，打造優(yōu)質(zhì)課堂，全面提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。
2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法
2.1任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理
任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是近年來被廣為應(yīng)用的一種教學(xué)手法，它一改傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，嘗試采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法。需要教師將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為多個(gè)特定任務(wù)，每個(gè)任務(wù)包含一定知識(shí)點(diǎn)，只要學(xué)生完成了課程中設(shè)定的任務(wù)，就可以掌握課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的核心內(nèi)容就是由教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，教學(xué)任務(wù)必須融合學(xué)生所需要掌握的技能點(diǎn)和相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)又具有一定的生活性、探究性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生帶著解決問題完成任務(wù)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自主或協(xié)作性學(xué)習(xí)，使他們真正了解知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，學(xué)以致用。
2.2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用
電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時(shí)較為簡單易學(xué)。但無論多簡單的圖形，在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識(shí)點(diǎn)綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節(jié)順序來講，而是應(yīng)該由教師將所有知識(shí)融會(huì)貫通后重新組織，將它們?nèi)谌氲揭粋€(gè)個(gè)工程任務(wù)中再向?qū)W生展示，如向?qū)W生展示電動(dòng)小車電路設(shè)計(jì)圖紙，將其作為一個(gè)工程任務(wù)，讓學(xué)生嘗試用學(xué)過的知識(shí)來繪制，或讓學(xué)生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和在完成任務(wù)后的成就感，形成良性循環(huán)。因此電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程非常適合采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法。
3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法
3.1微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理
采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)所提供的任務(wù)由于綜合性較強(qiáng)所以工程量較大且難度較高，學(xué)生在一節(jié)課中難以完成，即使有些基礎(chǔ)好，動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生完成了任務(wù)，也會(huì)因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學(xué)生素質(zhì)和能力，將大任務(wù)進(jìn)行科學(xué)性的分解，將之細(xì)化為中任務(wù)，小任務(wù)甚至微任務(wù)。讓具有不同層次知識(shí)能力的學(xué)生都能被激發(fā)興趣，在任務(wù)量合適的微任務(wù)環(huán)境中嘗試和實(shí)踐。
以上所述即為微任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，它就是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為基礎(chǔ)，將總?cè)蝿?wù)依靠知識(shí)的內(nèi)在邏輯或采取分類的方式進(jìn)行具體化，以微任務(wù)的形呈現(xiàn)。較之任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，其目標(biāo)更為明確，導(dǎo)向性更強(qiáng)，教師使用這種方法教學(xué)也更容易控制課堂教學(xué)的節(jié)奏，保證能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)進(jìn)度。
3.2微任務(wù)教學(xué)設(shè)計(jì)
微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的實(shí)施過程是：教師先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)總?cè)蝿?wù)，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再引導(dǎo)學(xué)生分析總?cè)蝿?wù)的解決方法并將總?cè)蝿?wù)拆分為一個(gè)個(gè)的微任務(wù)，各微任務(wù)之間可以是從屬或并列關(guān)系。拆分出來的微任務(wù)不能太難或任務(wù)量太大，應(yīng)設(shè)計(jì)為學(xué)生較易完成的程度，以便于將學(xué)生的理解逐步引向深入。通過一個(gè)個(gè)的微任務(wù)引導(dǎo)和推動(dòng)學(xué)生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達(dá)到復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)的頂點(diǎn)。
微任務(wù)法的核心是如何科學(xué)合理的設(shè)計(jì)微任務(wù)。首先，任務(wù)必須要有明確的目的性，教師提出的每一個(gè)微任務(wù)，原則上都是為了完成總?cè)蝿?wù)而設(shè)計(jì)的，盡量不設(shè)置多余任務(wù)，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務(wù)時(shí)應(yīng)考慮到大多數(shù)學(xué)生的水平，注意難易適度。并且在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)與掌握程度以及課程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整微任務(wù)，不能任務(wù)教條化僵化。第三，微任務(wù)還應(yīng)遵循完整性原則。教師所設(shè)計(jì)的微任務(wù)必須連貫，不能有斷續(xù)感，讓學(xué)生知道自己要做什么，可以解決什么問題，使他們獲取的知識(shí)完整且有條理。最后，微任務(wù)的設(shè)計(jì)要適當(dāng)增添趣味性，可以在教學(xué)過程中加上圖片插畫，視頻音頻等數(shù)字教學(xué)資源，讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣。
3.3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用
Altium Designer軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數(shù)也較雜，若逐個(gè)講解，則顯得各知識(shí)點(diǎn)雜亂無章，學(xué)生記的多忘得快，但在實(shí)際繪圖時(shí)還是束手無策，不知該用哪個(gè)工具來繪制。
例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識(shí)點(diǎn)，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學(xué)內(nèi)容，可設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)電路制圖微任務(wù)，圍繞一個(gè)小目標(biāo)，教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)由簡單到復(fù)雜的小任務(wù)，布置學(xué)生循序漸進(jìn)地完成任務(wù)，在練習(xí)中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓(xùn)練可將學(xué)生已在模擬電路和數(shù)字電路課程中學(xué)過的常用電子元件符號(hào)如：變壓器、運(yùn)算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們?cè)O(shè)計(jì)為一個(gè)個(gè)需要完成的微任務(wù)。每個(gè)任務(wù)都考慮到學(xué)習(xí)課程的前后連貫和趣味性，讓學(xué)生繪制自己所熟悉的事物。隨著學(xué)習(xí)的深入，可以布置學(xué)生完成如圖1（c）所示的七段數(shù)碼管等稍復(fù)雜的繪制任務(wù)。完成任務(wù)后的喜悅感和成就感會(huì)更加強(qiáng)烈，也為以后的學(xué)習(xí)增添了動(dòng)力。
微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在教學(xué)過程中將知識(shí)點(diǎn)分解到一些小任務(wù)中進(jìn)行，學(xué)生頭腦中的知識(shí)是零散的，有時(shí)會(huì)降低知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。因此，這樣的設(shè)計(jì)任務(wù)和完成過程是十分必要的，教師可以通過一個(gè)較為完整的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生將已完成的微任務(wù)中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。
例如，上完第三次課后，教師即可布置學(xué)生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務(wù)。從創(chuàng)建元器件、調(diào)用常用元件開始，直至綜合運(yùn)用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學(xué)生在本次課中復(fù)習(xí)鞏固了前面微任務(wù)中所學(xué)的小知識(shí)并將其融合，初步完成了一張簡單的電子電路設(shè)計(jì)原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程，具有綜合應(yīng)用性。
3.4電路設(shè)計(jì)課程與其余課程的前后融合
電路設(shè)計(jì)課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規(guī)則時(shí)，還會(huì)涉及到數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用等課程的接續(xù)關(guān)系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎(chǔ)前移到數(shù)字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實(shí)際譯碼電路、三態(tài)電路與緩沖器芯片等知識(shí)點(diǎn)不再占用本課程學(xué)時(shí)。本課程把握好銜接關(guān)系，主講等電路板制版規(guī)范、電路設(shè)計(jì)的仿真方法等要點(diǎn)主題，把以往重復(fù)性內(nèi)容節(jié)省的學(xué)時(shí)用于應(yīng)用層面。
在重點(diǎn)講述電子電路圖繪制方式的時(shí)候，還應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生加強(qiáng)常用接口電路的連接方法知識(shí)點(diǎn)，并向?qū)W生擴(kuò)展對(duì)嵌入式處理器及新技術(shù)的了解，為后續(xù)單片機(jī)原理課以及傳感與檢測(cè)技術(shù)中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數(shù)字式一體傳感器等內(nèi)容的講授打下基礎(chǔ)。
4總結(jié)
本文提出在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程中提出微任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的思路，該方式以“微任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主題”嶄新教學(xué)模式，改變了往常的以教定學(xué)到被動(dòng)教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在解決任務(wù)中學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)與解決問題的方法，通過這種方法，既能激發(fā)學(xué)生勤于思考的熱情，有加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解，提高了創(chuàng)新思維的能力。在教學(xué)中始終貫穿“應(yīng)用入手，學(xué)中建，建中學(xué)；分解項(xiàng)目，逐步深入與完善”的理念，對(duì)人才培育重點(diǎn)落在實(shí)際操作能力的培養(yǎng)上，提升整體教學(xué)水平。
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1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定
為進(jìn)一步深化“3CE”應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和課程體系的教學(xué)改革，期間教研室課題組老師對(duì)在電子信息工程專業(yè)開設(shè)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的意義和任務(wù)要求以及教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了深入研討，制定了課程設(shè)計(jì)的實(shí)施細(xì)則：①將課程設(shè)計(jì)放在短學(xué)期的18至21這4周來集中實(shí)施；②制定課程設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范性材料包括存檔封面、課程設(shè)計(jì)過程表格、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告封面、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告目錄、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告正文格式、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告打印設(shè)置）；③建立了課程設(shè)計(jì)的課題庫和元器件庫，以及元器件的購置領(lǐng)用制度；④制定了樂山師范學(xué)院“2+1”學(xué)期制短學(xué)期電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)工作計(jì)劃。為保證課程設(shè)計(jì)正規(guī)化和規(guī)范化的實(shí)施作了扎實(shí)的基礎(chǔ)性工作。
2電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)具體方案的落實(shí)與實(shí)施
課程設(shè)計(jì)就是按設(shè)計(jì)題目任務(wù)要求，運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)和客觀條件，完成和實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)的全過程。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)就是在開設(shè)了模擬電路和數(shù)字電路以及實(shí)驗(yàn)課程之后，運(yùn)用所學(xué)模電和數(shù)電知識(shí)，完成特定功能電子電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等。這要求學(xué)生在老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行查閱資料、設(shè)計(jì)方案與組織實(shí)驗(yàn)等工作，并寫出總結(jié)報(bào)告。我們根據(jù)課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和所要達(dá)到的目標(biāo)要求，采用了開放式的教學(xué)模式，真正把課程教學(xué)轉(zhuǎn)換到以學(xué)生為主體的知識(shí)運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)上來。課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)及主要設(shè)計(jì)流程如下：課題選題電路設(shè)計(jì)提交元器件清單電路安裝、調(diào)試撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告驗(yàn)收、答辯成績?cè)u(píng)定。
2.1課題與選題
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的選題是課程設(shè)計(jì)首要的第一環(huán)節(jié)，既要符合電信專業(yè)的綜合培養(yǎng)目標(biāo)，覆蓋所學(xué)主干課程知識(shí)，又要體現(xiàn)電子技術(shù)的先進(jìn)性和應(yīng)用性，拓展學(xué)生的知識(shí)面，以達(dá)到學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。所以我們課題組的指導(dǎo)老師精心設(shè)計(jì)了20個(gè)課程設(shè)計(jì)題目，并制定了每個(gè)題目的具體設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，以任務(wù)書的書面表格形式，供各組（每組不大于2人）學(xué)生進(jìn)行選題。剛開始同學(xué)們選題只想挑選簡單易做的題目，這個(gè)過程老師要悉心講解每個(gè)課題的具體任務(wù)、要求和所要達(dá)到的目的，使學(xué)生明確自己的任務(wù)，鼓勵(lì)并對(duì)選擇任務(wù)多、難度較大、完成得好的課題要酌情加分。
2.2電路設(shè)計(jì)
電路設(shè)計(jì)是整個(gè)課程設(shè)計(jì)中花費(fèi)時(shí)間最多的環(huán)節(jié)之一，老師首先系統(tǒng)講解課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并以成功的設(shè)計(jì)案例進(jìn)行分析、講授；對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)題目，要求學(xué)生必須明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案的選擇，然后對(duì)方案中的各部分進(jìn)行單元的設(shè)計(jì)、參數(shù)的計(jì)算和器件的選擇，最后將各部分連在一起，畫出一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的完整的系統(tǒng)電路圖；指導(dǎo)學(xué)生要求利用EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)來完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)與仿真。這個(gè)電路設(shè)計(jì)期間是一個(gè)仔細(xì)認(rèn)真反復(fù)糾錯(cuò)的過程，只有電路設(shè)計(jì)通過了軟件仿真各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)以后，才能進(jìn)行硬件電路板的設(shè)計(jì)與安裝。
2.3電子電路的安裝
電子電路的安裝與調(diào)試在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中占有重要位置。它是對(duì)理論設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)、修改和完善的過程，任何一個(gè)新產(chǎn)品往往都是在安裝、調(diào)試并反復(fù)改多次方能最終完成。在電路安裝、調(diào)試之前，要求電路設(shè)計(jì)正確，軟件仿真也通過后，提交元器件清單。雖然學(xué)生已經(jīng)在大一就進(jìn)行了電子安裝及工藝訓(xùn)練課的實(shí)踐，但時(shí)隔一年多，許多同學(xué)的安裝焊接技術(shù)已退化，所以我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行了手把手的“師傅帶徒弟”的方法來強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生，嚴(yán)格要求學(xué)生在自己設(shè)計(jì)的PCB板或萬通板上焊接時(shí)遵循以下安裝原則。
（1）所有元器件在安裝前應(yīng)盡可能全部測(cè)試一遍，以保證所用元器件均合格。
（2）所有集成電路的安裝方向要保持一致，以便于正確布線和查線。
（3）安裝分立元件時(shí)應(yīng)使其標(biāo)志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。對(duì)于有極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時(shí)一定要特別注意，切匆搞錯(cuò)。
（4）為了便于查線，可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線。一般習(xí)慣是正電源用紅色線、負(fù)電源用藍(lán)色線、地線用黑色線、信號(hào)線用黃色線等。
（5）連線盡量做到橫平豎直。連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周圍通過。同時(shí)，應(yīng)盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過。
（6）為使電路能夠正常工作與調(diào)測(cè)，所有地線必須連接在一起，形成一個(gè)公共參考點(diǎn)。正確的安裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調(diào)試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍之效果，使安裝既快又好。
2.4電子電路的調(diào)試
電路的調(diào)試對(duì)于電子裝置的最終形成和達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。老師詳細(xì)講解電子電路的調(diào)試步驟，指導(dǎo)學(xué)生在調(diào)試前要對(duì)電路進(jìn)行檢查，包括連線是否正確；元、器件的安裝是否良好，有無短路和連接錯(cuò)誤的地方；電源供電（包括極性）、信號(hào)源連接是否正確；電源端對(duì)地（┴）是否存在短路的情況等；通過了上述的直觀檢查無誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。調(diào)試包括測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面，它是為達(dá)到電路設(shè)計(jì)指標(biāo)而進(jìn)行的一系列的“測(cè)量判斷調(diào)整再測(cè)量”的反復(fù)過程。調(diào)試的方法通常采用先分調(diào)后聯(lián)調(diào)（總調(diào)）的原則，它包括通電觀察、靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試的過程。在調(diào)試過程中電路會(huì)不可避免出現(xiàn)異常工作狀況，學(xué)生要學(xué)會(huì)去查找、分析故障的原因和排除故障的方法，并把它看成一次良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
2.5撰寫設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告
撰寫課程設(shè)計(jì)的技術(shù)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科技論文和科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過寫報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論的高度。我們對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告進(jìn)行了規(guī)范化的要求，技術(shù)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)。
（1）課題名稱。
（2）內(nèi)容摘要。
（3）設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。
（4）比較和選寫設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖。
（5）單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。
（6）畫出完整的電路圖和PCB設(shè)計(jì)圖，并說明電路的工作原理，截下仿真圖并說明仿真數(shù)據(jù)和波形是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
（7）組裝調(diào)試的內(nèi)容（包括使用的主要儀器儀表、電路調(diào)試的方法和技巧、測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形與計(jì)算結(jié)果的比較、調(diào)試中出現(xiàn)故障的原因和排除方法等）。
（8）總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值，提出改進(jìn)意見和展望。列出系統(tǒng)所需元件清單。
（9）收獲、體會(huì)。
（10）列出參考文獻(xiàn)。
2.6驗(yàn)收與答辯
經(jīng)過小學(xué)期的4周集中訓(xùn)練和實(shí)踐，將自主設(shè)計(jì)的成果和作品以答辯的形式進(jìn)行匯報(bào)和總結(jié)，答辯是有技巧的，答辯本身也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)、能力展示的訓(xùn)練，所以我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中也設(shè)計(jì)了這一環(huán)節(jié)，訓(xùn)練他們沉著冷靜、自信應(yīng)對(duì)在答辯過程中所遇到的所有問題。我們安排每組10分鐘的答辯時(shí)間，要求先播放、闡述自己的設(shè)計(jì)幻燈（文檔），然后演示自己的硬件作品，最后回答老師提出的2~3個(gè)問題。答辯過程中要求學(xué)生回答問題應(yīng)該實(shí)事求是，不宜虛張聲勢(shì)，不懂裝懂，回答問題要簡明扼要；對(duì)確定自己無法回答的問題時(shí)，要態(tài)度平靜地說明為什么未曾涉及這個(gè)問題的研究，不宜不著邊際強(qiáng)行回答；有沒有科學(xué)的求學(xué)態(tài)度，也是答辯的考核目的之一，千萬不能給老師留下虛假狡辯的學(xué)術(shù)態(tài)度。遇到程度性問題，不能把話說得太死，恰當(dāng)運(yùn)用模糊詞語，為自己留有余地。設(shè)計(jì)者對(duì)不同的意見要保持謙虛接納的態(tài)度，同時(shí)要為自己的觀點(diǎn)辯護(hù)。辯論中要客觀、公正，言之有理、持之有據(jù)，語氣平和，語言委婉，不能武斷和傷人自尊，即使發(fā)問者有錯(cuò)誤，也要舉止文明，保持學(xué)者風(fēng)度，不必將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加于人，把自己的觀點(diǎn)亮出來，供對(duì)方參考就可以。答辯完畢，無論氣氛如何，應(yīng)該有禮貌地向在場(chǎng)師友致謝。
3嚴(yán)格進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的成績?cè)u(píng)定
教師主要根據(jù)學(xué)生課題完成質(zhì)量情況即平時(shí)成績20％+答辯及作品質(zhì)量50％+技術(shù)報(bào)告30％，三個(gè)部分進(jìn)行綜合評(píng)定學(xué)生的課程成績。平時(shí)成績：主要考察學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否在場(chǎng)并認(rèn)真完成自己的設(shè)計(jì)，我們制定了工作指導(dǎo)、檢查登記表，規(guī)定了9次師生見面輔導(dǎo)時(shí)間，并做好每次的指導(dǎo)記載。答辯及作品質(zhì)量：主要驗(yàn)收學(xué)生的硬件作品的完成質(zhì)量，采用作品演示加答辯方式來綜合評(píng)定學(xué)生的答辯及作品質(zhì)量成績。技術(shù)報(bào)告：學(xué)生科技論文和科研總結(jié)報(bào)告的寫作能力，我們同樣制定了技術(shù)報(bào)告評(píng)分細(xì)則，主要包括：調(diào)查論證（資料的查閱與收集情況），方案設(shè)計(jì)與技能（方案的設(shè)計(jì)與選擇，圖形繪制與EDA軟件仿真工具的掌握程度），分析與解決問題的能力（運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和技能去分析發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題），工作量工作能力與工作態(tài)度（按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿，難度較大；工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)），報(bào)告質(zhì)量（綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；方案正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；設(shè)計(jì)有應(yīng)用價(jià)值），創(chuàng)新（工作中有創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解）。
關(guān)鍵詞:LabVIEW程序設(shè)計(jì);電子電路模擬;仿真設(shè)計(jì);
引言
LabVIEW是以虛擬器，即VI作為應(yīng)用設(shè)計(jì)中的硬件資源，并提供數(shù)據(jù)分析的功能。其作為一種圖像化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，集成了電子電路模擬機(jī)仿真設(shè)計(jì)所需的全部工具，幫助開發(fā)者完成從設(shè)計(jì)到測(cè)試等一系列步驟，使得仿真系統(tǒng)能夠快速便捷地采集、分析和可視化訪問所有數(shù)據(jù)，并直觀、真實(shí)的再現(xiàn)電子電路運(yùn)行情景，模擬和仿真電子電路運(yùn)行過程，加深學(xué)生對(duì)電子電路的理解、記憶和運(yùn)用。本文就將LabVIEW引入電子電路模擬及仿真設(shè)計(jì)中，應(yīng)用LabVIEW開發(fā)軟件在圖形界面、擴(kuò)展功能、編程語言、虛擬儀器上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，明晰設(shè)計(jì)原理和步驟，并以負(fù)反饋放大電路為設(shè)計(jì)實(shí)例，推進(jìn)模擬與仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。
1電子電路模擬仿真中LabVIEW的設(shè)計(jì)原理
1．1LabVIEW的主要功能操作
LabVIEW是美國NI公司推出的圖形化編程軟件，也即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)，在開發(fā)程序中，一般將LabVIEW界定為虛擬儀器，也即VI，其擴(kuò)展名默認(rèn)．VI。LabVIEW是世界上首個(gè)采用圖形化編程語言也即G語言、技術(shù)的面相儀器的32位編譯程序開發(fā)系統(tǒng)，其支持?jǐn)?shù)值型、文本型、字符串型、布爾型等多種數(shù)據(jù)類型，且改變了傳統(tǒng)的文本語言編程形式，簡化了程序開發(fā)、設(shè)計(jì)流程。LabVIEW軟件以應(yīng)用程序VI為核心，每個(gè)VI又由多個(gè)更底層的VI構(gòu)成，底層VI為最基本的計(jì)算，具體可實(shí)現(xiàn)以下功能:一，可以通過I/O接口設(shè)備來采集、測(cè)量相關(guān)電子電路信號(hào)，并完成操作與界面設(shè)計(jì)功能;二，LabVIEW中集成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算，可運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能來運(yùn)算、分析與處理信號(hào)數(shù)據(jù);三，可借助于計(jì)算機(jī)的顯示功能來模擬仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的控制面板，將電子電路信號(hào)進(jìn)行輸出顯示，及利用計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)采集卡來采集、監(jiān)測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)，而后通過計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算、分析、處理之后將其結(jié)果傳遞給顯示界面，予以顯示測(cè)試結(jié)果。LabVIEW中的VI由圖表/連接器、框圖程序和程序前面板構(gòu)成，其中程序前面板主要是用來模擬儀表的前面板，結(jié)合實(shí)際要求設(shè)置數(shù)據(jù)來檢測(cè)輸出量，輸出量在模擬電子電路中稱之為顯示，而輸入量則可以看作是對(duì)系統(tǒng)的控制，無論是顯示還是控制在程序前面板上均是以圖標(biāo)的形式呈現(xiàn)，或開關(guān)、或按鈕、或圖形等;框圖程序:每一個(gè)程序都有相應(yīng)配套的程序跟隨，與程序前面板配套的則是框圖程序，框圖程序主要是通過LabVIEW編寫程序，本質(zhì)上是一種傳統(tǒng)程序的源代碼，其包含節(jié)點(diǎn)、端口、連線以及圖框，端口是傳統(tǒng)程序前面板中命令的下達(dá)，節(jié)點(diǎn)主要是保證系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，圖框確保程序控制命令的下達(dá)，連線是程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流，并指明了數(shù)據(jù)流的動(dòng)態(tài)方向;圖標(biāo)/連接器端口可將一個(gè)VI在其它VI的方框圖中作為子VI應(yīng)用，為虛擬儀器向子儀器的數(shù)據(jù)傳輸提供條件。
1．2LabVIEW程序設(shè)計(jì)步驟
其一，創(chuàng)建前面板，前面板主要是儀器操作界面，實(shí)際工作開展中用戶通過操作前面板實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作，所以創(chuàng)建前面板時(shí)需要考慮到儀器界面內(nèi)容是什么，根據(jù)設(shè)計(jì)儀器的功能需要來設(shè)計(jì)器見面板。在前面板中加入數(shù)值輸入空間、現(xiàn)實(shí)空間以及波形顯示控件等，甚至可以結(jié)合用戶實(shí)際需要自定義功能。其二，創(chuàng)建程序框圖，程序框圖主要就是創(chuàng)建儀器想要實(shí)現(xiàn)的功能，等同于儀器內(nèi)部電路，結(jié)合程序框圖特點(diǎn)，做好各部分連線，完成程序設(shè)計(jì);程序框圖對(duì)象包括接線端、子VI、函數(shù)、常量、結(jié)構(gòu)和連線，創(chuàng)建前面板后，需要添加圖形化函數(shù)代碼來控制前面板對(duì)象，程序框圖窗口中包含了圖形化的源代碼，其基本程序框圖，如圖1所示。其三，對(duì)前面板和程序框圖設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行調(diào)試，通過加亮執(zhí)行、單步執(zhí)行等方法，每次調(diào)試同相配套理論進(jìn)行分析，直到確定調(diào)試結(jié)果同理論分析結(jié)果相一致。二基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)鑒于LabVIEW軟件的功能優(yōu)勢(shì)性，本文在結(jié)合電子電路模擬及仿真的應(yīng)用需求，遵循相關(guān)設(shè)計(jì)原則和方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種電子電路模擬及仿真系統(tǒng)，主要涉及演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K和實(shí)操實(shí)驗(yàn)?zāi)Ａ績纱笾髂K，同時(shí)，因電子電路教學(xué)中，常包含晶體管單管放大電路、負(fù)反饋放大電路、RCL串聯(lián)諧振電路、一階動(dòng)態(tài)電路、二階動(dòng)態(tài)電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、基本運(yùn)算電路等模擬及仿真。本文所設(shè)計(jì)的電子電路模擬及設(shè)計(jì)系統(tǒng)是以NIELVIS教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件作為硬件平臺(tái)，其是一種模塊化平臺(tái)，在單個(gè)小巧的組成結(jié)構(gòu)中集成了12款最為常用的測(cè)量儀器，為系統(tǒng)搭建實(shí)驗(yàn)電路和調(diào)理電路;在電子電路模擬及仿真系統(tǒng)中，首先要檢測(cè)擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象的狀態(tài)，如電子電路輸入輸出數(shù)值、電子電壓信號(hào)的頻率和幅值，RMQ震蕩波形及單調(diào)衰減波形等，并將這類信號(hào)數(shù)值轉(zhuǎn)換為符合實(shí)際數(shù)值的信號(hào)，以此作為模擬及仿真實(shí)驗(yàn)的根本出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用LabVIEW圖形變成軟件為開發(fā)工具和其相應(yīng)的DAQ數(shù)據(jù)采集卡，圍繞信號(hào)的采集、分析和處理，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的主要模擬及仿真模塊?；贚abVIEW的電子電路模擬機(jī)仿真系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，其中，硬件系統(tǒng)主要負(fù)將電子電路實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的模擬信號(hào)，并運(yùn)用信號(hào)店里電路的放大、隔離、濾波，使得輸入的電子電路信號(hào)符合LabVIEW的DAQ數(shù)據(jù)采集設(shè)備預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)經(jīng)由計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過LabVIEW中的VI面板顯示測(cè)試結(jié)果;軟件系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)程序和多種用戶自定義的虛擬儀器構(gòu)成，運(yùn)用LabVIEW軟件的多層次化結(jié)構(gòu)，可以將創(chuàng)建的VI程序作為子程序調(diào)用，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜程序的擴(kuò)展，并借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)傳輸能力，得到電子電路實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在其內(nèi)存緩沖區(qū)來進(jìn)行電子電路的實(shí)際操作。
2基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真的應(yīng)用實(shí)例
就LabVIEW本質(zhì)特點(diǎn)來看，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用較為廣泛，能夠通過模擬儀器實(shí)驗(yàn)獲得教學(xué)需要，為了進(jìn)一步探究LabVIEW實(shí)際應(yīng)用成效，本文在客觀分析模擬電子電路的應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以LabVIEW為開發(fā)集成環(huán)境，并采用數(shù)據(jù)采集卡，以負(fù)反饋放大電路的模擬及仿真設(shè)計(jì)為研究實(shí)例，進(jìn)行了詳細(xì)分析，其總體程序框圖如圖2所示。多功能信號(hào)發(fā)射器設(shè)計(jì)的目為模擬電子電路實(shí)驗(yàn)，而在傳統(tǒng)的負(fù)反饋放大電子電路模擬及仿真設(shè)計(jì)中，主要是選擇元器件，并借助示波器來測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度和頻率，結(jié)合實(shí)際需要增加其他元件，這樣的設(shè)計(jì)存在較大局限性，造成最終設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，一旦某一元件出現(xiàn)問題極易造成整體電路出現(xiàn)故障，而信號(hào)在傳播過程中為模擬信號(hào)，輸出信號(hào)不準(zhǔn)確，甚至信號(hào)中摻雜著過沖、雜散等一系列問題，影響模擬電子電路實(shí)驗(yàn)效果。而較之傳統(tǒng)電子電路實(shí)驗(yàn)方法來看，LabVIEW模擬電子電路實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)勢(shì)較為突出，可在LabVIEW的控制模塊中加入相關(guān)的開關(guān)和按鍵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的靈活性，且因控制模塊自由度較高，在設(shè)置顯示器時(shí)應(yīng)選擇3個(gè)為最佳，以此對(duì)3中不同類型的電路波形進(jìn)行顯示;同時(shí)，可增設(shè)頻率選擇、幅值選擇、開關(guān)等控件設(shè)置，頻率選擇控件簡化為數(shù)值輸入控件，便利了電子電路頻率和幅值數(shù)據(jù)信息的直接輸入，并可通過計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)右鍵選擇屬性，在計(jì)算機(jī)外觀選項(xiàng)中重新命名這些標(biāo)簽。在前面板中加裝數(shù)字濾波器相關(guān)控件，以此多功能信號(hào)發(fā)生器與濾波器連接在一起，經(jīng)過在虛擬面板上的操作，實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形的輸出、數(shù)字濾波器在時(shí)域上的功能分析。為驗(yàn)證LabVIEW軟件在負(fù)反饋放大電路模擬及仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用失效，本文設(shè)計(jì)了電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，其主要由兩級(jí)放大子電路構(gòu)成，并通過一個(gè)電容相連，可在前面板中設(shè)置電路電阻阻值，輸入信號(hào)頻率、電壓數(shù)值以及三極管放大倍數(shù)等參數(shù)，并加入其它的輸出信號(hào)和工作點(diǎn)，在程序框圖中反映出來;同時(shí)結(jié)合模擬電路知識(shí)與輸出結(jié)果可知，仿真結(jié)果驗(yàn)證了負(fù)反饋電路對(duì)整個(gè)電路的影響，串聯(lián)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)反饋減小輸入電阻，電壓反饋穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)，電流反饋穩(wěn)定電流放大倍數(shù)。
3結(jié)論
綜上所述，本文主要基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析和探討，LabVIEW軟件是以VI虛擬儀器為應(yīng)用程序的圖形編程軟件，以數(shù)字化的編程形式替代了傳統(tǒng)文本式編程，使得電子電路模擬及仿真系統(tǒng)可視化、創(chuàng)建和編程設(shè)計(jì)更為簡單、靈活，且支持多樣化的操作形式，為系統(tǒng)各類模塊設(shè)計(jì)提供更多選擇。
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關(guān)鍵詞：仿真；Multisim；教學(xué)
中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）05-1082-02
傳統(tǒng)教學(xué)中，大都采用課堂講授法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，在教學(xué)過程中只有把兩種方法相互結(jié)合起來，才能獲得較理想的教學(xué)效果。一些復(fù)雜電路會(huì)花費(fèi)較多的時(shí)間在設(shè)計(jì)和連接電路上，同時(shí)，由于各方面的影響，有些內(nèi)容在課堂上只能在黑板上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)較少，缺少教學(xué)的互動(dòng)性環(huán)節(jié)，直接影響教學(xué)效果，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺少創(chuàng)新和學(xué)以致用的能力。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，某些類型的電路可以通過計(jì)算機(jī)輔助分析和仿真技術(shù)來完成電路設(shè)計(jì)。用計(jì)算機(jī)仿真代替了試驗(yàn)電路，可以減輕驗(yàn)證階段的工作量，其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)交互性、信息的集成性和生動(dòng)直觀性，為電子電路教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的平臺(tái)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)，并能保存仿真中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，為整機(jī)檢測(cè)提供參考數(shù)據(jù)，還保存了大量單元電路、元器件的模型參數(shù)。這種既能滿足學(xué)生的感觀要求，又能滿足實(shí)際教學(xué)的仿真技術(shù)，在電子電路教學(xué)當(dāng)中顯得格外重要。
仿真軟件借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使設(shè)計(jì)者能“如實(shí)”地選擇、更換元件，操作各種儀器、設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能快速地模擬、分析、驗(yàn)證電路的性能。一方面可以克服實(shí)驗(yàn)室各種條件的限制，另一方面又可以針對(duì)不同目的（驗(yàn)證、測(cè)試、設(shè)計(jì)、糾錯(cuò)和創(chuàng)新等）進(jìn)行訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析、應(yīng)用和創(chuàng)新的能力。
Multisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的 EDA 工具軟件。Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)生可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來。Multisim可以極大地提高課堂教學(xué)效果，使課堂內(nèi)容變得充實(shí)，師生間有了互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
在電子電路教學(xué)中，教師普遍都需要展示電路圖和波形圖。但由于受各方面的限制，這些一般都只在黑板畫出，或到實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)完成，這些人工繪制的圖線并不包含真正的電學(xué)意義，更無法實(shí)現(xiàn)交互式工作。通過實(shí)驗(yàn)講解又需要耗費(fèi)較多的時(shí)間和精力準(zhǔn)備較多的元件、設(shè)備，實(shí)驗(yàn)效果還可能不夠理想。這種教學(xué)方法顯然缺乏說服力，從傳授科學(xué)思想和方法的角度來看也是不可取的?，F(xiàn)在，用Multisim仿真軟件不僅可以輕松地解決上述難題，還可為多媒體教學(xué)提供教學(xué)素材。
串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路是電子電路中需要講解的一個(gè)重要的電路，它是在輸入電壓存在波動(dòng)時(shí)，輸出電壓保持恒定的裝置，利用穩(wěn)壓二極管兩端電壓不變的原理，使輸出電壓保持不變。像這樣的一些電路，講解電路中各部分電路的工作原理及電壓變化情況可通過仿真軟件。電子仿真電路如圖1所示。
在電路里面接入示波器與萬用表，這樣可對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可通過觀察實(shí)際波形理解變壓、整流、濾波等每一部分電路的工作。
穩(wěn)壓電路的工作原理：
2）擴(kuò)展了學(xué)生的實(shí)踐空間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
仿真實(shí)驗(yàn)可作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和課后分析總結(jié)，也可作為學(xué)生創(chuàng)造性思維的檢驗(yàn)平臺(tái)。打破了時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可以在不同的時(shí)間、地點(diǎn)和領(lǐng)域自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)他們提出問題、分析問題和解決問題的能力，并根據(jù)自己的興趣愛好，滿足了不同層次學(xué)生的需要，從而大大擴(kuò)展了實(shí)踐空間和實(shí)驗(yàn)范圍。
3）體現(xiàn)了學(xué)生的主導(dǎo)地位、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力
在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生是主體，教師是外因。利用電子仿真軟件，學(xué)生不再需要照講義的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班的進(jìn)行，可以把被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，按自己的思維開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。鞏固和拓展學(xué)生所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
總之，在電子電路教學(xué)過程中，采用Multisim仿真軟件教學(xué)，不僅豐富了教師的教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。更有利于學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】Altium Designer，使用方法，電路設(shè)計(jì)
對(duì)電子專業(yè)學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，還必須學(xué)會(huì)利用電路設(shè)計(jì)軟件繪制電路原理網(wǎng)和印制電路板PCB圖。Altium Designer是Altium公司開發(fā)的高端設(shè)計(jì)軟件，它擁有強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)功能，深受電子類各專業(yè)設(shè)計(jì)人員和廣大電子愛好者的青睞。如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生熟練地掌握Altium Designer制圖軟件，將繪制的原理圖轉(zhuǎn)換為印刷電路板的方法，完成印刷電路板的布局和布線，并應(yīng)用到具體的電子電路設(shè)計(jì)中去，是老師要重點(diǎn)探討的問題。根據(jù)我多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)快速掌握Altium Designer軟件的學(xué)習(xí)方法和技巧。
1、創(chuàng)建PCB項(xiàng)目工程文件。啟動(dòng)Altium Designer軟件，執(zhí)行菜單命令[File]/[New]/[Project]/[PCB Project]，完成新建項(xiàng)目工程，同時(shí)保存項(xiàng)目文件。
2、創(chuàng)建原理圖文件
（1）在新建的項(xiàng)目工程文件（*.PrjPCB）中添加SCH文件（*.SchDoc），執(zhí)行菜單命令[File]/[New]/[Schematic]，此時(shí)項(xiàng)目面板中“ PrjPCB”項(xiàng)目下面出現(xiàn)“Sheet1.SchDoc”文件名，這是系統(tǒng)以默認(rèn)名稱創(chuàng)建的原理圖文件，執(zhí)行菜單命令文件[File]/[Save]，在彈出的保存文件對(duì)話框中輸入文件名，單擊保存按鈕。
（2）放置元器件并修改元件屬性。打開元器件所在元件庫，然后根據(jù)原理圖要求，找到并放置元器件。同時(shí)雙擊放置圖紙上的元器件，打開元件的屬性對(duì)話框，對(duì)元件屬性進(jìn)行修改，主要包括Designator、Value和Footprint。
Altium Designer中提供很多庫文件，其中系統(tǒng)默認(rèn)打開兩個(gè)常用的集合元件庫，即常用的分立元器件庫Miscellaneous Devices.IntLib和常用的接插件庫Miscellaneous Connectors.IntLib 。
對(duì)于某些特殊元器件， Altium Designer提供的庫文件里沒有此元件，需要自己繪制。執(zhí)行菜單命令[File]/[New]/[Library]/[Schematic Library]，在Schematic Library界面，進(jìn)行繪制原理圖元件，繪制完成后，將文件保存在項(xiàng)目工程中，再放置該元件。
（3）原理圖連線。執(zhí)行菜單命令中[Place]/[Wire]或單擊布線工具欄的放置導(dǎo)線按鈕，光標(biāo)變?yōu)榇笫止鈽?biāo)。光標(biāo)移到元件的引腳端時(shí)，光標(biāo)中心的“×”號(hào)變?yōu)橐粋€(gè)紅“米”字形符號(hào)，表示導(dǎo)線的端點(diǎn)與元件引腳的電氣點(diǎn)可以正確連接，單擊左鍵，導(dǎo)線的起點(diǎn)與元件的引腳相連接，同時(shí)確定了導(dǎo)線的起點(diǎn)，移動(dòng)光標(biāo)時(shí)在光標(biāo)和導(dǎo)線之間會(huì)有一條線出現(xiàn)這就是所要放置的導(dǎo)線。
3、編譯原理圖。編譯項(xiàng)目是Altium Designer進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中的重要步驟，主要包括項(xiàng)目檢查、各種數(shù)據(jù)生成等內(nèi)容。執(zhí)行菜單命令[Project]/[Compile PCBProject Document.PrjPcb]，對(duì)所建項(xiàng)目進(jìn)行編譯，同時(shí)彈出信息面板（Messages），在信息面板中就會(huì)顯示原理圖的錯(cuò)誤所在，如信息面板是空白，則說明原理圖沒有錯(cuò)誤，符合你設(shè)置的檢查規(guī)則。
4、PCB文件的創(chuàng)建。在新建的項(xiàng)目工程文件中添加PCB文件，執(zhí)行菜單命令[File]/[New]/[Pcb]，此時(shí)項(xiàng)目面板中“ .PrjPCB” 項(xiàng)目下面出現(xiàn)“Pcb1.PcbDoc”文件名，單擊保存按鈕，保存PCB文件。執(zhí)行菜單命令[Design]/[“Import Changes From * .PrjPCB]，把項(xiàng)目工程中的SCH導(dǎo)入PCB文件中。在導(dǎo)人SCH過程中，出現(xiàn)錯(cuò)誤較多的就是，元件封裝沒有發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的一般原因有：
（1）元件封裝庫沒有導(dǎo)人新建的PCB文件中，要求在導(dǎo)人SCH前把對(duì)應(yīng)的元件封裝庫導(dǎo)入PCB文件中。
（2）自己繪制的封裝庫，新建的元件封裝名字和原理圖里元件屬性里的封裝名字不對(duì)應(yīng)導(dǎo)致錯(cuò)誤。自己繪制的封裝，其封裝命名，要和原理圖里元件屬性里的封裝名相同，否則要進(jìn)行修改。
5、規(guī)劃電路板。在軟件界面下層的選擇中，選中禁止布線層Keep Out Layer，用畫線命令畫矩形框，來確定電路板的電氣邊界。
6、元件布局。SCH正確導(dǎo)人后，對(duì)于元器件布局要合理放置，既要注意美觀性，同時(shí)也要符合電路設(shè)計(jì)的要求。
7、電路板布線。在PCB設(shè)計(jì)中，布線操作之前，一般要進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置。
（1）布線規(guī)則設(shè)置。執(zhí)行菜單命令Design/Rule，根據(jù)對(duì)電路板的實(shí)際的要求設(shè)置布線規(guī)則。首先設(shè)置布線層數(shù)，是單面板還是雙面板，是底層、頂層或雙面走線；再指定印刷導(dǎo)線的線寬，通常接地線和電源線要寬一些，信號(hào)線寬要窄一些，并盡量把電源線、地線和其他信號(hào)線的走線一致，以增強(qiáng)抗干擾能力。
（2）手工或自動(dòng)布線。對(duì)于簡單的電路，可以直接利用交互式布線工具，在指定的層繪制印刷導(dǎo)線；對(duì)于較復(fù)雜的電路，可以先進(jìn)行自動(dòng)布線，再采用手工布線，進(jìn)行局部修改和優(yōu)化，而且要反復(fù)修改，以達(dá)到布線的美觀性和合理性。
8、制作印刷電路板，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。將設(shè)計(jì)的PCB圖，打印、轉(zhuǎn)印、腐蝕、打孔，制作出印刷電路板，并安裝焊接元件，調(diào)試，最后制作出真實(shí)的產(chǎn)品。
Altium Designer設(shè)計(jì)出的印刷電路板圖，其效率高、可靠性好，但要設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的電路板，應(yīng)對(duì)電路原理的設(shè)計(jì)、元器件的選擇、空間電磁波的干擾、導(dǎo)線的寬度和走向等諸多問題綜合考慮。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：電子電路制作技術(shù)；教學(xué)創(chuàng)新；工程實(shí)踐能力
1課程特色與創(chuàng)新
《電子電路制作技術(shù)》以電子產(chǎn)品為載體，采用項(xiàng)目層次教學(xué)，產(chǎn)教融合為一體，讓學(xué)生“在學(xué)中做，在做中學(xué)”，通過原理圖設(shè)計(jì)、電路制作和調(diào)試，項(xiàng)目驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握電子電路制作技術(shù)相關(guān)技能，適應(yīng)社會(huì)的需求，符合人才培養(yǎng)目標(biāo)。本課程通過完成典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（典型電子產(chǎn)品），達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)用電子線路設(shè)計(jì)與制作能力的目的。采用工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式、項(xiàng)目教學(xué)法，教學(xué)活動(dòng)參照企業(yè)崗位的工作過程，總體流程：“(1)獲取信息、明確任務(wù)。(2)制定計(jì)劃、安排進(jìn)度。(3)選擇方案、做出決策。(4)任務(wù)實(shí)施、完成工作。(5)對(duì)照要求、檢查控制。(6)總結(jié)評(píng)估、提出改進(jìn)。”六個(gè)教學(xué)步驟來設(shè)計(jì)。電子電路制作技術(shù)是電子信息類各專業(yè)必不可少的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，它包括設(shè)計(jì)方案的選擇、設(shè)計(jì)方案的論證、方案的電路原理圖設(shè)計(jì)、印制板電路（即PCB）設(shè)計(jì)、元器件的選型、元器件在PCB板上的安裝與焊接，電路的調(diào)試，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。電子電路制作技術(shù)的全過程是以實(shí)踐操作為主，教師的講授、指導(dǎo)、討論和研究相結(jié)合為輔的方式進(jìn)行。根據(jù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的要求，對(duì)設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方案等展開討論。
2課程建設(shè)與改革探索
2.1課程沿革
電子電路制作技術(shù)是電子信息類相關(guān)專業(yè)實(shí)踐課程體系核心課程之一，積累十余年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已成為學(xué)院課程建設(shè)的亮點(diǎn)。本課程至2006開始設(shè)置，課程名為電子實(shí)習(xí)，以收音機(jī)組裝為載體培養(yǎng)學(xué)生的電子工裝技能，系統(tǒng)集成和調(diào)試技能；2017年至今，課程名為電子電路制作技術(shù)，運(yùn)用OBE教育理念，通過對(duì)行業(yè)企業(yè)需求調(diào)研分析后，充實(shí)了課程內(nèi)涵，學(xué)生可結(jié)合理論學(xué)習(xí)提出不同的設(shè)計(jì)任務(wù)；改進(jìn)了教學(xué)方法，采用探究式、翻轉(zhuǎn)教學(xué)等方法發(fā)揮學(xué)生主體作用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
2.2課程與教學(xué)改革要解決的重點(diǎn)問題
本課程是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后受到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是對(duì)理工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。訓(xùn)練學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，良好的?shí)驗(yàn)習(xí)慣以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，使學(xué)生具有良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，同時(shí)又為后繼的課程打好基礎(chǔ)。
2.3課程內(nèi)容與資源建設(shè)及應(yīng)用情況
本課程要求使AltiumDesigner為設(shè)計(jì)工具，完成原理圖、PCB板的設(shè)計(jì)、布局；依托新一代信息技術(shù)綜合訓(xùn)練中心，對(duì)PCB電路進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印、蝕刻、打孔、焊接、調(diào)試檢測(cè)等提高學(xué)生電子電路制作設(shè)計(jì)能力。課程項(xiàng)目內(nèi)容多樣化，課程內(nèi)容包括：幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤，無線收發(fā)話筒，小音響，多彩搖搖棒等。與學(xué)生興趣相結(jié)合，加入實(shí)用元素，學(xué)生對(duì)制作產(chǎn)品感興趣，能驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，并能使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，提高動(dòng)手能力和綜合能力。課后作品可以在生活中使用，一舉多得。
2.4課程教學(xué)內(nèi)容及組織實(shí)施情況
本課程以任務(wù)為主線，學(xué)生為主體，將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與任務(wù)相結(jié)合，圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成情況作為檢驗(yàn)的重要依據(jù)，使學(xué)生主動(dòng)探究、實(shí)踐、思考后，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決問題的綜合能力。在項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主性的電子產(chǎn)品單元電路設(shè)計(jì)和規(guī)劃。在學(xué)生自主創(chuàng)意設(shè)計(jì)的過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，豐富學(xué)生制作以及設(shè)計(jì)的多樣性，提升學(xué)生設(shè)計(jì)制作的興趣和積極性。通過創(chuàng)新思考、設(shè)計(jì)、電路規(guī)劃及實(shí)訓(xùn)報(bào)告思考中，體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。評(píng)價(jià)采用分階段分評(píng)價(jià)的模式，重點(diǎn)評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。
2.5課程成績?cè)u(píng)定方式
本課程的考核方法采用五級(jí)制，包括平時(shí)考勤（占20%）、階段考查（占40%）、功能考核（占20%）和設(shè)計(jì)報(bào)告（占20%）四個(gè)環(huán)節(jié)。平時(shí)考勤考核學(xué)生到課與遵守課堂紀(jì)律情況；階段考查檢查學(xué)生對(duì)每個(gè)任務(wù)的完成情況，以及階段性成果，功能考核主要檢查學(xué)生作品完成情況以及功能實(shí)現(xiàn)情況。通過平時(shí)考勤，確保學(xué)生都能積極參與課堂，通過任務(wù)考核和階段性考查驅(qū)動(dòng)學(xué)生去學(xué)習(xí)，并完成任務(wù)，最后功能考核是對(duì)學(xué)生最后成績的肯定，也是學(xué)生對(duì)自己工作的認(rèn)定，通過設(shè)計(jì)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫設(shè)計(jì)文案的能力，也是學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作的總結(jié)。
3課程開發(fā)原則
本課程通過充分的社會(huì)企業(yè)調(diào)研，以“走出去，引進(jìn)來”原則完成課程開發(fā)，大致分五個(gè)環(huán)節(jié)。圖1電子電路制作流程圖根據(jù)項(xiàng)目要求，完成元器件的選用。（2）完成原理圖、PCB板圖設(shè)計(jì)。（3）根據(jù)工程模式完成電路的焊接工作，達(dá)到良好的電氣性能與機(jī)械強(qiáng)度。（4）通過電路調(diào)試與測(cè)試，掌握常用儀器儀表的使用。（5）項(xiàng)目答辯驗(yàn)收。
4課程設(shè)計(jì)方案
4.1課程設(shè)計(jì)理念
《電子電路制作技術(shù)》通過理能聯(lián)系實(shí)際，產(chǎn)教融合，對(duì)電路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試、驗(yàn)收為前提，綜合提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。
4.2項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)
本課程通過完成典型項(xiàng)目，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的提升。在開發(fā)典型項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，既要考慮工作過程的真實(shí)性，也要考慮與教學(xué)規(guī)律相結(jié)合，考慮教學(xué)的適用性。因此，我們選擇以下典型的項(xiàng)目任務(wù)：項(xiàng)目1：NE555多諧振蕩器設(shè)計(jì)與制作；項(xiàng)目2：計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與制作；項(xiàng)目3：LED顯示設(shè)計(jì)與制作；項(xiàng)目4：對(duì)前面項(xiàng)目進(jìn)行級(jí)聯(lián)調(diào)試。
4.3學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)
本課程采用工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式，采用項(xiàng)目教學(xué)法，學(xué)習(xí)活動(dòng)參照企業(yè)崗位的工作過程，大體按照“信息、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估”六步工作法來設(shè)計(jì)。對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目，具體的教學(xué)過程如圖2所示。（1）明確任務(wù)，制定計(jì)劃：根椐項(xiàng)目，采用從上而下的方法分析任務(wù)要求，明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，制定明確完整的計(jì)劃，對(duì)方案進(jìn)行選擇（2）設(shè)計(jì)電路：在理論基礎(chǔ)上，充分查閱相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對(duì)各單元電路的設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。擬定出各單元電路的要求后進(jìn)行全面檢查，無誤后按順序設(shè)計(jì)各單元電路。（3）制作、調(diào)試電路：電子電路的安裝與調(diào)試在電子電路實(shí)踐和電子工程技術(shù)中都占有非常重要的地位。它是把理論付諸于實(shí)踐的階段，也是將理論電路轉(zhuǎn)換為實(shí)際電路和電子設(shè)備的過程。同時(shí)，這一過程也是對(duì)理論設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)、修改和完善。調(diào)試過程是利用符合指標(biāo)要求的各種電子測(cè)量儀器，如示波器、萬用表、信號(hào)發(fā)生器等。對(duì)安裝好的電路或電子裝置進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量，以保證電路或裝置正常工作；同時(shí)，判別其性能的好壞，各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求等。因此，調(diào)試必須按一定的方法和步驟進(jìn)行。（4）驗(yàn)收：學(xué)生獨(dú)立測(cè)試，教師對(duì)項(xiàng)目輸出結(jié)果，電路制作工藝等方面進(jìn)行評(píng)分（5）答辯：項(xiàng)目驗(yàn)收結(jié)束后，學(xué)生進(jìn)行答辯，闡述項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，制作方法以及整個(gè)過程中的問題解決思路。（6）提出改進(jìn)意見：教師對(duì)學(xué)生的工作有針對(duì)性的提出意見，便于后期整改。（7）撰寫報(bào)告：寫項(xiàng)目報(bào)告的寫作，要求包含方案論證，設(shè)計(jì)原理，制作過程，輸出數(shù)據(jù)參數(shù)等，誤差分析。
5教學(xué)效果
（1）學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣有了很大程度的提高。多數(shù)同學(xué)利用課余時(shí)間到實(shí)訓(xùn)室制作電路的情況。（2）學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力有了較大的提高。多數(shù)學(xué)生基本能夠看懂電路圖，并能夠按照電路圖和設(shè)計(jì)要求制作和調(diào)試電路，能夠撰寫比較完整的項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告。（3）從一開始遇到問題不知如何是好，到現(xiàn)在能分析問題，解決問題。（4）學(xué)生參加各種競(jìng)賽獲得佳獎(jiǎng)。由此看出，我們的教學(xué)改革已初見成效。
6課程建設(shè)計(jì)劃
能正確識(shí)別、檢測(cè)和選用常用電子元器件。能對(duì)典型電子電路進(jìn)行分析和計(jì)算。能讀懂實(shí)用電子電路原理圖。能對(duì)照不同電路方案分析選擇電路。能夠根據(jù)電路原理圖完成PCB的設(shè)計(jì)制作。能夠按照電路原理圖焊接實(shí)用電路。熟練使用萬用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器等常用儀器儀表。能夠?qū)χ谱魍瓿傻碾娐愤M(jìn)行調(diào)試以滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，培養(yǎng)對(duì)電子產(chǎn)品制作技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣和愛好，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣；通過參加電子產(chǎn)品制作的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)運(yùn)用電工電子技術(shù)知識(shí)和工程應(yīng)用方法解決電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中相關(guān)的實(shí)際問題的能力；強(qiáng)化安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量等職業(yè)意識(shí)，養(yǎng)成良好的工作方法、工作作風(fēng)和職業(yè)道德。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù) 發(fā)展背景 電子線路設(shè)計(jì) 應(yīng)用分析
一、前言
作為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心，EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)是以硬件描述語言HDL（Hardware Description Language）為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以可編程器件PLD（Programmable Logic Device）為實(shí)驗(yàn)載體，依賴功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在EDA工具軟件平臺(tái)上，自動(dòng)的完成邏輯編譯，邏輯化簡，邏輯分割，邏輯綜合，結(jié)構(gòu)綜合（布局布線）以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。EDA技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用硬件描述語言和EDA軟件平臺(tái)來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)，極大的提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。EDA技術(shù)涉及面廣，內(nèi)容豐富，融合了的微電子、電路系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多個(gè)學(xué)科。EDA技術(shù)的本質(zhì)是電子產(chǎn)品的自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程，其相關(guān)設(shè)定分別如下：工作平臺(tái)為計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)語言為硬件描述語言，實(shí)驗(yàn)載體為可編程器件，應(yīng)用方向?yàn)殡娮酉到y(tǒng)設(shè)計(jì)。在電子線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用EDA技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，周期時(shí)間大幅度縮短，設(shè)計(jì)效率得到進(jìn)一步提升。因此，對(duì)EDA技術(shù)在電子線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，對(duì)于EDA技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用和電子線路設(shè)計(jì)的長足發(fā)展有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。
二、EDA技術(shù)的產(chǎn)生背景與內(nèi)容
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的簡稱就是EDA技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)，集成電路和電子系統(tǒng)的高速發(fā)展，所以電子設(shè)計(jì)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了，他的出現(xiàn)可以提高人們對(duì)于電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，這種技術(shù)對(duì)于應(yīng)用電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化技術(shù)都有集成，所以能夠?qū)τ诟鞣N電子通信方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助的設(shè)計(jì)，目前來看，該項(xiàng)技術(shù)主要是對(duì)于IC的設(shè)計(jì)，電子線路的設(shè)計(jì)以及PCB板的設(shè)計(jì)起到了一定的作用，而且在日常運(yùn)用的范圍較廣，當(dāng)前，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其的推進(jìn)作用，所以在國家的各個(gè)行業(yè)都有了大量的應(yīng)用，比如國防，昂天，儀器儀表，工業(yè)自動(dòng)化等等，該項(xiàng)技術(shù)正在以驚人的速度發(fā)展，逐漸變成了當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展的前沿。
（一）EDA技術(shù)的產(chǎn)生背景
上世紀(jì)后半期，計(jì)算機(jī)和集成電路迅速發(fā)展起來，電子技術(shù)面臨著新的機(jī)遇和嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因電子技術(shù)周期不斷縮短，其與專用集成電路設(shè)計(jì)難度日益提升間的矛盾日益加劇。這一形勢(shì)下，就需要應(yīng)用高層次的設(shè)計(jì)工具和新的設(shè)計(jì)方法來解決這一問題，而EDA技術(shù)就是在這一現(xiàn)實(shí)背景下應(yīng)運(yùn)而生的。
（二）EDA技術(shù)的內(nèi)容
EDA技術(shù)主要包括四方面內(nèi)容：第一，可編程邏輯器件（大規(guī)模）；第二，硬件描述語言；第三，軟件研發(fā)工具；第四，試驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。EDA技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程當(dāng)中，其四方面內(nèi)容依次扮演著載體、表達(dá)手段、設(shè)計(jì)工具、下載與硬件驗(yàn)證工具。
三、EDA技術(shù)的發(fā)展
回顧自20實(shí)際90年代初到如今近30年電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程，EDA工具的發(fā)展經(jīng)歷大致可劃分為三個(gè)階段：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）。
（一）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（Computer Aided Design）階段
20世紀(jì)70年代是EDA技術(shù)發(fā)展的初期階段，人們開始使用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯和PCB布局布線，使設(shè)計(jì)者從繁瑣，重負(fù)的計(jì)算和繪圖中解脫出來，由于PCB布局布線工具受到計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)的制約，其支持的設(shè)計(jì)工作有限且性能較差。
（二）計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)CAE（Computer Aided Engineering）階段
20世紀(jì)80年代為CAE階段，此時(shí)EDA工具主要以邏輯模擬，定時(shí)分析，故障仿真，自動(dòng)布局和布線為核心，如果說CAD工具代替了設(shè)計(jì)工作中繪圖的重復(fù)勞動(dòng)，則CAE工具則代替了設(shè)計(jì)師的部分工作。然而，大部分從原理圖出發(fā)的EDA工具仍不能滿足復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
（三）電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA（Electronic Design Automation）階段
20世界90年代，設(shè)計(jì)工程師逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)硬件，從單個(gè)電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)電子產(chǎn)品開發(fā)，即片上系統(tǒng)集成。這時(shí)的EDA工具不僅具有電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，而且能提供獨(dú)立于工藝和廠家的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)能力，具有高級(jí)抽象的設(shè)計(jì)構(gòu)思手段?？梢哉f，20世紀(jì)90年代EDA技術(shù)的發(fā)展是電子電路設(shè)計(jì)的革命。
四、EDA技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的理論應(yīng)用
（一）EDA技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用EDA技術(shù)，使得設(shè)計(jì)人員不必通過門級(jí)原理圖來對(duì)電路進(jìn)行描述，而只需對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)功能作出描述。電路細(xì)節(jié)方面的的束縛得以擺脫，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒏嗑Ψ旁诟拍顦?gòu)思和創(chuàng)造性方案上。而當(dāng)通過高層次描述將這些概念構(gòu)思輸入計(jì)算機(jī)后，EDA技術(shù)便可以規(guī)則驅(qū)動(dòng)形式來實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)的自動(dòng)完成。這樣，新概念能夠有效迅速地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，產(chǎn)品研制周期大大縮短。
（二）EDA技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基本應(yīng)用步驟
高層次設(shè)計(jì)法是EDA技術(shù)在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的有效形式，其基本步驟如下：第一，通過“自上而下”形式的設(shè)計(jì)手段來劃分系統(tǒng)；第二，完成VHDL代碼的輸入，并應(yīng)用圖形法來EDA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真輸入；第三，對(duì)設(shè)計(jì)輸入做編譯處理，使其轉(zhuǎn)化為VHDL標(biāo)準(zhǔn)文件；第四，采用仿真器來優(yōu)化處理VHDL源代碼，進(jìn)而生成網(wǎng)表文件；第五，參考網(wǎng)表文件，應(yīng)用適配器件來對(duì)對(duì)具體目標(biāo)器件做邏輯映射操作；第六，經(jīng)下載電纜或編程器來講器件編程文件載入目標(biāo)芯片中，如需更換綜合庫，只需通過ASIC的形式即可完成。
五、EDA技術(shù)在電子線路設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
（一）分頻器的設(shè)計(jì)要求
分頻器是基本的電子線路，依據(jù)設(shè)計(jì)的不同要求，通常會(huì)遇到半整數(shù)分頻、整數(shù)分頻等，等占空比、非等占空比也會(huì)成為設(shè)計(jì)有時(shí)的要求。同一設(shè)計(jì)中，多種形式的分頻要求也往往存在。鑒于EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，本文將設(shè)計(jì)目標(biāo)定位基準(zhǔn)信號(hào)整數(shù)分頻的實(shí)現(xiàn)。
（二）分頻器的設(shè)計(jì)思路
假設(shè)系統(tǒng)輸入信號(hào)為時(shí)鐘信號(hào)，分別設(shè)定其頻率、周期、占空比為60MHZ、20微秒、30%。之后將輸入信號(hào)視作敏感信號(hào)，并進(jìn)行4分頻處理，這就就得出相應(yīng)的輸出信號(hào)。同時(shí)，設(shè)置一個(gè)復(fù)位信號(hào)于另外系統(tǒng)中，并配備相應(yīng)計(jì)數(shù)器，隨之融入進(jìn)程中即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
（三）分頻器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
分頻器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分六步來進(jìn)行，第一步，找到應(yīng)許程序中的QuartusII標(biāo)志，將其打開；第二步，進(jìn)行新工程項(xiàng)目的建立。在已有工程項(xiàng)目完成的情況下，作“Open Existing Project”的單擊處理，并對(duì)項(xiàng)目保存路徑進(jìn)行選擇。這里，即可應(yīng)用原有文件夾，也可建立新文件夾，隨之輸入相應(yīng)的項(xiàng)目名稱，便可在項(xiàng)目中完成文件的加載。之后，進(jìn)行FPGA芯片的選擇，以試驗(yàn)箱芯片型號(hào)為依據(jù)來作出選擇，并通過對(duì)芯片封裝、引腳數(shù)、速度三欄自上而下的選擇，來將芯片選擇范圍進(jìn)一步縮小。完成芯片選擇后，來對(duì)所需調(diào)用的EDA工具作出選擇，因本文不涉及調(diào)動(dòng)，故可直接點(diǎn)擊下一步，待出現(xiàn)工程對(duì)話框后，點(diǎn)擊完成即完成本步操作；第三步，建立硬件描述語言文件。單擊工具欄File菜單欄正下方的New圖標(biāo)，輸入已經(jīng)編寫好的語言程序于程序輸入框內(nèi)。待輸入完畢后，加以保存并確定文件名（文件名應(yīng)與硬件描述語文和工程名中的模塊名相一致）。這時(shí)，單擊工具欄中編譯圖標(biāo)，如無錯(cuò)誤，電機(jī)確定即可，如彈出警告信息，其信息中對(duì)設(shè)計(jì)問題有相應(yīng)的說明；第四步，建立仿真波形圖。類比于上一步驟，不同之處，在于選擇“New”中的波形文件，雙擊其下空白處，進(jìn)入到時(shí)序仿真端口當(dāng)中，單機(jī)“OK”即完成仿真端口的選擇；第五步，仿真。在菜單欄中對(duì)仿真截止時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，通常情況下位20微秒。之后，進(jìn)行輸入的設(shè)置，在時(shí)鐘對(duì)話框中對(duì)起始時(shí)間、周期、結(jié)束時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。最后對(duì)低電平或高電平數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行選擇，完成后保存，且注意應(yīng)保持波形文件同模塊名、項(xiàng)目名的一致性；第六步，編譯。對(duì)仿真波形圖進(jìn)行編譯，使其每隔四個(gè)時(shí)鐘周期，能夠在輸出端得到等占空比的四分頻波形。之后，改變占空比，或?qū)τ?jì)數(shù)器技術(shù)狀態(tài)值作出稍微改變，多種形式分頻隨即實(shí)現(xiàn)。
六、結(jié)束語
通過論述EDA技術(shù)在電子線路設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，可以看出，EDA技術(shù)簡化了繁瑣的設(shè)計(jì)工作，表現(xiàn)出較好的應(yīng)用效果，能夠滿足電子線路的設(shè)計(jì)要求。21世紀(jì)是EDA技術(shù)的發(fā)展高速期，其應(yīng)用正在朝著數(shù)模混合電路和模擬電路的方向邁進(jìn)，EDA技術(shù)必將突破電子設(shè)計(jì)范疇，來進(jìn)入其他領(lǐng)域。且隨著EDA技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用的日益成熟，其定將在設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。
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【關(guān)鍵詞】Arduino；Proteus；單片機(jī)；虛擬技術(shù)
1.引言
Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，具有接口豐富、編程環(huán)境簡便、自由度大與可拓展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]。它基于AVR平臺(tái)，對(duì)AVR庫進(jìn)行了二次編譯封裝，將復(fù)雜的單片機(jī)底層代碼封裝成簡單實(shí)用的函數(shù)，使使用者不用關(guān)心單片機(jī)編程繁瑣的細(xì)節(jié)，如寄存器、地址指針等基本不用管，從而大大降低了單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)難度，特別適合老師、學(xué)生和一些業(yè)余愛好者使用。
由于Arduino使用者一般都是那些對(duì)電路知識(shí)、電子技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)等了解不深入的初學(xué)者，如何在Arduino開發(fā)過程中快速有效的提高他們的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)能力及電子電路設(shè)計(jì)能力是一個(gè)需要迫切解決的問題。
Proteus的引入較好的解決了存在的問題。Proteus是一款電路分析與實(shí)物仿真軟件，它除了能進(jìn)行基本電子電路仿真外，還能直接在單片機(jī)虛擬系統(tǒng)上對(duì)MCU編程[2]。Proteus虛擬開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，形成了一種全新的Arduino系統(tǒng)開發(fā)理念，其系統(tǒng)開發(fā)流程為：電路設(shè)計(jì)與仿真—電路修改與完善—繪制PCB與生成PCB三維效果圖—硬件組裝與調(diào)試，打破了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，使Arduino使用者將系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷暴露在設(shè)計(jì)初期，克服了因設(shè)計(jì)中不斷修改焊接電路帶來的弊端，此外PCB的三維效果圖使元件符號(hào)與實(shí)際封裝進(jìn)行形象的對(duì)接，給初學(xué)者帶來強(qiáng)烈的感官認(rèn)識(shí)，從而加深他們對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的感悟。
2.Arduino虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
下面以四個(gè)按鍵分別控制四個(gè)不同顏色發(fā)光二極管的狀態(tài)為例子，介紹應(yīng)用Proteus進(jìn)行Arduino虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。
2.1 Proteus仿真電路繪制
在Proteus ISIS中繪制原理圖主要分如下三步：
（1）新建設(shè)計(jì)：在Proteus ISIS開發(fā)環(huán)境中，點(diǎn)擊“文件—新建設(shè)計(jì)”，在打開的對(duì)話框中選中其中一個(gè)設(shè)計(jì)模板，本文選中LandscapeA4模板，確定后即打開一個(gè)Proteus工作區(qū)，保存該設(shè)計(jì)。
（2）元器件選取及放置：首先選取元件，點(diǎn)擊窗口左側(cè)的按鈕，在彈出的Pick Devices界面左上角的文本欄輸入要查找的元器件名稱，如ATMEGA328P，選中搜索到的元件，重復(fù)操作，把系統(tǒng)所需的所有元器件添加到元器件列表區(qū)中；其次放置元件，依次選中元器件列表區(qū)的元器件，單擊鼠標(biāo)左鍵將該器件放置到繪圖區(qū)，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
（3）布局與布線：對(duì)所有元器件進(jìn)行合理布局后，點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行連線；連線時(shí)，當(dāng)鼠標(biāo)指針靠近一個(gè)對(duì)象的引腳時(shí)，鼠標(biāo)可自動(dòng)捕獲該節(jié)點(diǎn)，并且出現(xiàn)一個(gè)以該節(jié)點(diǎn)為中心的紅色正方形，單擊鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行連線，單擊鼠標(biāo)右鍵取消操作。
根據(jù)以上步驟，應(yīng)用Proteus ISIS繪制的硬件原理圖如圖1所示。
2.2 Arduino程序設(shè)計(jì)與.hex文件獲取
Arduino是以單片機(jī)ATMEGA328P為核心的控制板，在進(jìn)行Proteus仿真時(shí)，只需將Arduino控制板的接口與ATMEGA328P的端口進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)即可，其中，Arduino端口與ATMEGA328P單片機(jī)的引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。
與ATMEGA328P引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系
根據(jù)圖2所示Arduino端口與單片機(jī)ATMEGA 328P引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用Arduino軟件開發(fā)環(huán)境對(duì)圖1所示的硬件電路進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，其中按鍵K1控制發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮及熄滅的程序代碼如下所示[3]，同樣地，可通過修改Arduino端口來實(shí)現(xiàn)按鍵K2～K4分別控制發(fā)光二極管LED2～LED4狀態(tài)的功能。
int K1 = 0； //設(shè)置第0腳為按鈕輸入引腳
int LED1 = 8； //設(shè)置第8腳為LED輸出引腳，
void setup（）
{ pinMode（K1，INPUT）；//設(shè)置為輸入
pinMode（LED1，OUTPUT）；}//設(shè)置為輸出
void loop（）
{ if（digitalRead（K1）==HIGH）//如果讀取高電平
digitalWrite（LED1，HIGH）；//8腳輸出高電平
else
digitalWrite（LED1，LOW）；}//否則8腳輸出低電平
由于Arduino軟件在編譯、鏈接、下載之后.hex文件會(huì)自動(dòng)刪除，而沒有.hex文件就無法實(shí)現(xiàn)Proteus仿真，通過實(shí)踐，通過進(jìn)行以下設(shè)置可獲取Arduino編譯后的.hex文件。
（1）新建一個(gè)文件夾用于存放.hex文件：在某邏輯盤，如D盤，建立一個(gè)文件夾，文件名可任意，如為arduinohex，則該文件夾路徑為：d：＼arduinohex。
（2）Arduino編程環(huán)境設(shè)置：點(diǎn)擊Arduino軟件界面菜單欄的“File->preferences”菜單，在彈出對(duì)話框中，首先選中“compilation”和“upload”兩個(gè)參數(shù)項(xiàng)；其次雙擊“C：＼Documents and Settings＼…＼preferences.txt”這一項(xiàng)，找到“preferences.txt”文件的位置并打開該文件，同時(shí)關(guān)掉Arduino編程環(huán)境所有窗口；最后在“preferences.txt”文檔中加入“build.path=d：＼arduinohex”這行文字，并保存文檔。
完成以上設(shè)置后，通過在Arduino進(jìn)行編譯，即可在d：＼arduinohex這個(gè)文件夾中找到當(dāng)前程序的.hex文件。
2.3 基于Proteus的arduino仿真實(shí)現(xiàn)
在完成Proteus仿真電路設(shè)計(jì)及Arduino的.hex文件獲取后，通過在ATMEGA328P上加載.hex文件即可實(shí)現(xiàn)arduino虛擬系統(tǒng)的仿真[4]。在圖1中，雙擊ATMEGA328P芯片，在彈出的對(duì)話框中，點(diǎn)擊“Program File”參數(shù)項(xiàng)的“文件夾”按鈕，在打開對(duì)話框中到d：＼arduinohex文件夾找到當(dāng)前程序的.hex文件。同時(shí)將“CLKDIV8（Divide clock by 8）”參數(shù)項(xiàng)修改為“Unprogrammed”、“CKSEL Fuses”參數(shù)項(xiàng)修改為“（1111）Ext.Crystal 8.0-MHz”、“Advanced Properties”的“Clock Frequency”參數(shù)項(xiàng)設(shè)為“16Mhz”。
.hex文件加載成功及其他參數(shù)設(shè)置完成后，在Proteus中運(yùn)行程序，其中，分別按下K1、K4按鍵，所對(duì)應(yīng)的LED1、LED4亮，其他兩個(gè)LED滅，仿真效果圖如圖3所示。
2.4 PCB繪制及三維仿真實(shí)現(xiàn)
在繪制PCB之前，要先檢查Proteus ISIS中的每個(gè)元器件是否已經(jīng)存在封裝，如果沒有指定的封裝，則需自行查找、添加封裝。在確保每個(gè)元件已添加好封裝后，通過在Proteus ISIS中導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)表到ARES，從而進(jìn)入到Proteus ARES軟件環(huán)境進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)[5]，其中，圖1對(duì)應(yīng)的PCB圖如圖4所示。
為了使Arduino使用者更直觀形象的了解電路原理圖中各個(gè)元器件的符號(hào)與實(shí)物對(duì)應(yīng)的關(guān)系，給他們帶來感官的認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)所用元件的理解與應(yīng)用，如圖4所示的PCB圖對(duì)應(yīng)的3D效果圖如圖5所示，其中，Proteus給出的PCB三維預(yù)覽圖可360度旋轉(zhuǎn)，使設(shè)計(jì)者能從各個(gè)角度預(yù)覽PCB的實(shí)物效果圖。
3.結(jié)論
利用Proteus虛擬開發(fā)技術(shù)進(jìn)行Arduino單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，使Arduino使用者在制作接口板之前能利用Proteus實(shí)現(xiàn)電路仿真、電路調(diào)試與完善、PCB三維效果預(yù)覽等功能，從而減少了他們?cè)谙到y(tǒng)開發(fā)初期因頻繁修改硬件電路而帶來電路焊接工藝較差、性能不穩(wěn)、甚至無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能等的弊端，使他們快速、牢固地掌握單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)流程，同時(shí)對(duì)該開發(fā)流程有直觀形象的認(rèn)識(shí)，從而有效調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)Arduino的積極性與主動(dòng)性，對(duì)提高他們的自主學(xué)習(xí)能力與科研創(chuàng)新能力起到有力的促進(jìn)作用。
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[3]楊繼志，郭敬.Arduino的互動(dòng)產(chǎn)品平臺(tái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012（04）：39-41.
[4]林榮鏡.PROTEUS編譯51匯編實(shí)例[J].電子制作，2011 （02）：57-58.
1 引言
電子工藝實(shí)訓(xùn)是面向高校工科各專業(yè)的實(shí)習(xí)課程，屬于實(shí)踐性環(huán)節(jié)教學(xué)范疇。要求學(xué)生通過電子工藝實(shí)訓(xùn)的工程訓(xùn)練實(shí)踐環(huán)節(jié)，了解電子產(chǎn)品從基本的電路設(shè)計(jì)、電路焊接到產(chǎn)品裝配工藝的完整過程，使學(xué)生掌握電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試、焊接和裝配的基本技能，目的在于加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐訓(xùn)練，從而進(jìn)一步提高學(xué)生實(shí)踐能力和提出、分析、解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)[1-3]。
在多年的電子工藝實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作過程中，經(jīng)常出現(xiàn)問題。尤其在信號(hào)測(cè)試和分析時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，使得問題更加突出[4-5]。
Proteus 軟件是英國Labcenter公司研發(fā)的目前最先進(jìn)的電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)交互仿真和PCB設(shè)計(jì)的平臺(tái)[6]，可以實(shí)現(xiàn)從電路設(shè)計(jì)、分析與仿真，單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真，系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到PCB制板圖設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)過程[7，8]。
一個(gè)完整的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作，要求學(xué)生完成電路調(diào)試和PCB制板整個(gè)過程，為了解決學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中需要掌握多種軟件問題，我們?cè)陔娮庸に噷?shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中引入Proteus軟件完成電路的輔助設(shè)計(jì)和調(diào)試功能。本文以多功能秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，闡述了Proteus 8.2在電子產(chǎn)品制作中應(yīng)用的完整過程。通過電子工藝實(shí)訓(xùn)的教學(xué)實(shí)踐證明：Proteus 軟件有助于提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)縮短設(shè)計(jì)周期，特別在節(jié)約設(shè)計(jì)成本方面尤其明顯，取得了較好的應(yīng)用效果。
2 系統(tǒng)功能要求分析
電子工藝實(shí)訓(xùn)中多功能秒表要求實(shí)現(xiàn)的功能是：利用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)秒表，能夠顯示秒的十位和個(gè)位，啟動(dòng)秒表工作后能夠從00秒到99秒周而復(fù)始的工作;能夠通過按鍵控制秒表的暫停和繼續(xù)計(jì)時(shí);具備正計(jì)時(shí)和倒計(jì)時(shí)選擇控制功能;倒計(jì)時(shí)狀態(tài)下具備初值在線設(shè)定功能。
分析系統(tǒng)功能后可知，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含單片機(jī)模塊、顯示模塊、鍵盤模塊和時(shí)鐘信號(hào)模塊，時(shí)鐘信號(hào)模塊可以利用單片機(jī)內(nèi)部集成的定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，所以只需要設(shè)置主機(jī)模塊、顯示模塊和鍵盤模塊即可。
3 工程創(chuàng)建與仿真
Proteus 8.2軟件較之前版本的Proteus軟件最大的區(qū)別在于將ISIS、ARES、代碼窗口基于一體，可以在一個(gè)工程中實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)、代碼調(diào)試和PCB設(shè)計(jì)的完整過程。點(diǎn)擊新建工程后，根據(jù)新建工程向?qū)Х謩e完成原理圖、PCB圖、固件以及編譯器的選擇。
3.1 原理圖的繪制
在新創(chuàng)建的工程中，通過“原理圖”標(biāo)簽進(jìn)入ISIS原理圖編輯環(huán)境，在軟件左側(cè)的元件模式工具欄中分別添加相應(yīng)的元器件，元器件的查找支持多種模式，用戶可按照器件大類、器件小類和生產(chǎn)商等三個(gè)層次進(jìn)行器件查找和選擇。查找到需要的器件后，雙擊器件，可將器件裝入工程器件列表欄中。最后在原理圖編輯環(huán)境中分別完成元件添加、編輯和連線等工作后，完成如圖1所示的多功能秒表系統(tǒng)電路原理圖繪制，電路繪制后可以通過電氣規(guī)則檢查功能進(jìn)行電路完整性的電氣規(guī)則檢查。
3.2 代碼編輯
原理圖繪制檢查結(jié)束后，就可以通過“源代碼”標(biāo)簽進(jìn)入代碼編輯環(huán)境，在代碼窗口中完成代碼編輯后，通過構(gòu)建菜單進(jìn)行代碼工程的構(gòu)建。進(jìn)行工程構(gòu)建后，VSM Studio會(huì)輸出相應(yīng)的提示信息，用戶可依照VSM Studio輸出信息提示逐步完成代碼修改、編輯和完善，直至VSM Studio輸出信息提示為編譯成功，通過編輯編譯器的工作模式，可分別得到工程的*.OMF文件和*.HEX目標(biāo)代碼。特別值得一提的是，新的Proteus 8.2版本不僅內(nèi)部集成了自己的ASM51編譯器，還可調(diào)用外部編譯器，如常見的Keil和IAR等編譯器，程序調(diào)試非常方便。
3.3 電路和程序協(xié)同仿真程序編輯結(jié)束并且編譯成功后，Proteus軟件會(huì)自動(dòng)把目標(biāo)代碼加載到單片機(jī)中，點(diǎn)擊“開始仿真”按鈕后，就可以進(jìn)行電路圖和代碼的協(xié)同仿真和調(diào)試運(yùn)行了。通常在程序調(diào)試時(shí)，不僅需要觀察代碼的運(yùn)行情況，還需要觀察原理圖中器件的輸入輸出變化，從而分析程序的正確性。為此，Proteus軟件提供了一個(gè)調(diào)試彈出模式控件，在仿真調(diào)試的過程中，可以將原理圖中選定的一部分電路在VSM Studio頁面中顯示出來，可以非常方便地在調(diào)試窗口中同時(shí)查看程序和原理圖，圖2給出了使用調(diào)試彈出模式控件后進(jìn)行程序調(diào)試效果圖。
4 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)
4.1 PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)備
當(dāng)原理圖和代碼協(xié)同仿真調(diào)試成功后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)PCB之前需要檢查原理圖元器件的封裝情況，可以點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)瀏覽器”工具欄查看元件封裝情況，只有所以器件的封裝都正常后方可進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。如果部分元件沒有合適的元件封裝，那么就需要給相應(yīng)的器件創(chuàng)建或者安排相應(yīng)的封裝[9]。
4.2 元件封裝創(chuàng)建
本次設(shè)計(jì)的多功能秒表中的多個(gè)按鍵和數(shù)碼管就沒有合適的封裝可選擇，因此需要自行進(jìn)行按鍵的封裝創(chuàng)建。具體的操作步驟為：選擇二維方框圖形模式(需要將層面設(shè)置為Top silk)，繪制出器件外形輪廓或者邊框;添加相應(yīng)類型和大小焊盤，并且編號(hào);選擇邊框和焊盤單擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行封裝，圖3給出了制作完成后的數(shù)碼管和鍵盤封裝效果圖。
4.3 電路板布局與布線
完成PCB設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作后，就可以通過“PCB布板”標(biāo)簽進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，在放置元件之前，首先需要定義好電路板的形狀和大小。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的簡單工程，只需要繪制一個(gè)矩形電路板邊框即可。其基本步驟為：選擇二維方框圖形模式(需要將層面設(shè)置為Board Edge)，繪制出電路的邊框;選擇工具菜單欄中的自動(dòng)布局菜單，完成器件的自動(dòng)布局;通過手工布局優(yōu)化器件布局效果;設(shè)置相應(yīng)的布線規(guī)則(如電源或者地線設(shè)置不同寬度等);通過工具菜單欄中的自動(dòng)布線工具進(jìn)行布線;進(jìn)行布線規(guī)則檢查;電路板敷銅或者補(bǔ)淚滴等操作。
所有工作完成后，就可以生產(chǎn)系統(tǒng)PCB圖的三維預(yù)覽效果圖和物料清單，完成PCB的設(shè)計(jì)，圖4和圖5分別給出了多功能秒表系統(tǒng)的PCB和三維預(yù)覽圖。
5 結(jié)語
目前，各種EDA工具種類繁多，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作中需要進(jìn)行電路仿真和PCB設(shè)計(jì)，尤其電子產(chǎn)品涉及單片機(jī)等未處理器時(shí)，還需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行程序調(diào)試和仿真，因此，挑選合適的仿真軟件是十分重要，筆者經(jīng)過多年的電子工藝實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐后，提出了基于Proteus軟件的電子工藝實(shí)訓(xùn)輔助設(shè)計(jì)方法。
該方法有效減輕了學(xué)生要學(xué)習(xí)多種EDA軟件的負(fù)擔(dān)，在同一款軟件中實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試和PCB設(shè)計(jì)的完整設(shè)計(jì)任務(wù)，該方法經(jīng)教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，在提高了設(shè)計(jì)效率、節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間的同時(shí)，有效地降低了設(shè)計(jì)成本，值得借鑒和推廣。
