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電路設計與開發(fā)范文第1篇

【論文摘要】：文章簡單介紹了高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用研究。

一、系統(tǒng)開發(fā)應用背景

1.高速公路運營管理的內(nèi)容和特點

（1）交通管理。交通管理的任務就是利用先進的技術手段檢測、控制、誘導交通流量，維護交通秩序，保障交通安全和道路暢通，對違章行為進行糾正和處罰。

（2）養(yǎng)護管理。養(yǎng)護管理的任務是對高速公路道路、橋梁及交通工程設施進行定期和不定期的保養(yǎng)和修復，以保證其正常的使用功能。

（3）收費管理。收費管理的主要任務是按國家批準的收費政策和價格向通行車輛收取足夠的通行費，同時對營私舞弊、偷逃通行費的行為進行稽查。

（4）路政管理。路政管理的任務是貫徹實施國家和地方的有關法律、法規(guī)，保證高速公路路產(chǎn)完整，維護高速公路路權(quán)不受侵犯，保護高速公路設施不受破壞。

（5）服務區(qū)管理。服務區(qū)管理的目的是利用高速公路已有的餐飲、住宿、休息、娛樂、購物、加油、維修、停車、通信等設施，向用戶提供舒適、方便的全天候服務。

2.系統(tǒng)基本組成概述

高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)是發(fā)揮道路設施控制與管理功能的主要輔助系統(tǒng)，是對高速公路機電設備實施現(xiàn)代化管埋(實時和數(shù)據(jù)管理)的主要工具。機電設備信息管理系統(tǒng)是包含多個子系統(tǒng)，以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統(tǒng)，它由控制、收費、通信、照明、供配電和安全運行保障等子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間由通信網(wǎng)聯(lián)系，其中，機電設備信息管理系統(tǒng)為計算機控制系統(tǒng)，通過光纜數(shù)字通信連結(jié)成遠程計算機網(wǎng)絡，各網(wǎng)絡間信息共享。

二、機電設備管理內(nèi)容

1.處理

設備的滑動、轉(zhuǎn)動部分要根據(jù)設備的工作需求上油，如：打印機打印頭的滑動軸，要上輕質(zhì)油，用干凈的紗布涂擦，且油不可過多，以免造成污染。設備機械轉(zhuǎn)動軸有打油孔的要上油，室外手動欄桿和自動欄桿的轉(zhuǎn)軸要上脂。

2.防水處理

設備的電路部分，要經(jīng)常檢查有無進水的可能性。收費亭是否進水，外場設備的防水橡皮墊是否完整，空調(diào)溫度是否設置適宜。如果濕度大，開啟頻繁的房間（如收費亭），溫度太低導致設備內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水，水是導體，會導致設備工作不正常，甚至燒毀設備。如發(fā)現(xiàn)進水或線路板潮濕，立即停機斷電，并及時用熱吹風筒除去潮氣后，方可再次投入運行；溫度太高對設備也不利。防水重點是收費亭，收費亭內(nèi)安裝的設備較多，一定要保證運行正常，運行的數(shù)據(jù)都保存在工控機內(nèi)。造成收費亭漏水的原因主要有：收費亭設計不合理，亭上有積水，排水不暢通；安裝在亭頂?shù)目照{(diào)的冷凝水排路不暢通，造成亭頂積水；安裝在亭頂?shù)目照{(diào)固定設計不合理，直接打孔用膨脹螺栓固定，打孔造成防水層的破壞，造成漏水；在亭頂安裝報警器，鉆孔走線，防水處理不好，造成漏水，以上所涉及的幾個工藝環(huán)節(jié)，要經(jīng)常檢查，以免因漏水造成設備的損壞。

3.經(jīng)常檢查降溫風扇運轉(zhuǎn)是否正常

降溫風扇主要位置有：工控機、計算機、UPS、穩(wěn)壓器、硬盤、錄像機等，如工控機經(jīng)常死機，需檢查CPU的降溫風扇轉(zhuǎn)動是否正常，如果發(fā)現(xiàn)不正常，應立即停機修理。要經(jīng)常檢查并保證設備的散熱風扇工作正常，如散熱風扇停轉(zhuǎn)，必須立即處理。

4.防銹處理

外場設備由于雨淋日曬易被氧化生銹，要定期進行防銹處理。如：手動欄桿的轉(zhuǎn)軸、設備的地腳固定螺栓、設備與固定裝置的連接螺栓等要涂抹防銹油。銹蝕不但會對設備造成損壞，而且會帶來安全隱患，特別是沿海地區(qū)的高速公路，鐵質(zhì)金屬被腐蝕嚴重，采取必要措施防銹，常見的問題是：金屬件防銹鍍鋅層薄，造成銹蝕，更換符合防銹要求的金屬件；檢查收費雨棚車道照明燈及雨棚信號燈緊固件及安裝螺栓是否銹蝕嚴重，如已失去功能，需更換以免掉下來造成人身損傷。

5.電源系統(tǒng)供電

首先檢查電源供給是否正常，對于用集成電路組成的板路，檢查電壓是否正常，要從集成塊上測量，逐步向電源模塊，檢查電源模塊輸入/輸輸出狀態(tài)。對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提出電壓，而后檢查信號的輸入/輸出狀態(tài)，對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提高功率，電容要提高耐壓程度。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和模塊功能

高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)需要對各機電設備的各種信息進行采集、處理，與控制指標比較后，做出控制決策，下達控制指令，由執(zhí)行機構(gòu)準確實施，以達到預期的控制目標。要深入了解控制的全過程，需要對組成控制過程的各個環(huán)節(jié)進行分析，并在此基礎上找出其特點和規(guī)律，采取相應的措施。

1.控制中心計算機系統(tǒng)

包括主計算機、交通信息計算機、彩色圖形顯示計算機等。整個系統(tǒng)通過快速以太網(wǎng)將各個計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，各計算機與外場設備的連接方式為分布式控制系統(tǒng)，并利用光環(huán)路載波系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的通信傳輸。這種局域網(wǎng)及其通信方式的優(yōu)點是：通信靈活方便，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、傳輸速率高、可靠性強、實時性好，可消除通信中的"瓶頸"現(xiàn)象。計算機系統(tǒng)的使用主要是使用其安裝的應用軟件控制、瀏覽數(shù)據(jù)以及圖像等信息。

2.控制中心軟件系統(tǒng)

控制中心軟件系統(tǒng)為高速公路控制核心處理系統(tǒng)，其功能包括：系統(tǒng)配置模塊、信息查詢與報表打印模塊、信息等模塊。具體構(gòu)成各模塊的功能為：

（1）系統(tǒng)配置模塊程序包括：用戶管理、系統(tǒng)管理、設備信息、數(shù)據(jù)管理。

（2）信息查詢與報表打印包括：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置信息查詢處理；設備基本信息查詢處理；

（3）設備運行狀態(tài)查詢處理；設備報警信息查詢處理；各外場設備檢測信息查詢；用戶信息查詢；人工輸入事件查詢處理；操作員操作日志報表查詢。

（4）信息模塊包括：可變情報板信息的采集和信息編輯。

3.系統(tǒng)運行應用

（1）信息采集

需要采集的信息按性質(zhì)可分為：數(shù)據(jù)、圖像、語音三種類型。從信息反應的功能歸屬為環(huán)境干擾、設備狀態(tài)金額故障部位三大類。信息采集方法由信息的特點決定。數(shù)據(jù)信息需要通過各種傳感器將電量轉(zhuǎn)換成電量再輸出。

（2）信息處理

要取得良好的信息系統(tǒng)管理效果，必須對機電設備狀態(tài)有一個比較全面的了解，但是機電設備的某些狀態(tài)無法直接測出，只能憑借已測出的參數(shù)去估計、判斷，狀況的出現(xiàn)與否、事件性質(zhì)和嚴重程度都無法直接測出，只能根據(jù)已測出的各種變量，采取一定的數(shù)學分析方法去識別、判斷。

（3）控制策略

調(diào)整供求，爭取平衡是控制機電設備狀態(tài)的基本恩路。即抑制和轉(zhuǎn)移需求量，通過調(diào)整設備參數(shù)提高設備運行能力，實現(xiàn)供求動態(tài)平衡，使設備狀態(tài)到預期的控制目標。調(diào)整供求有多種控制方法可供選擇，根據(jù)實際情況選樣控制方法稱為控制策略。

參考文獻

電路設計與開發(fā)范文第2篇

【論文摘要】：文章簡單介紹了高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用研究。

一、系統(tǒng)開發(fā)應用背景

1. 高速公路運營管理的內(nèi)容和特點

（1） 交通管理。交通管理的任務就是利用先進的技術手段檢測、控制、誘導交通流量，維護交通秩序，保障交通安全和道路暢通，對違章行為進行糾正和處罰。

（2） 養(yǎng)護管理。養(yǎng)護管理的任務是對高速公路道路、橋梁及交通工程設施進行定期和不定期的保養(yǎng)和修復，以保證其正常的使用功能。

（3）收費管理。收費管理的主要任務是按國家批準的收費政策和價格向通行車輛收取足夠的通行費，同時對營私舞弊、偷逃通行費的行為進行稽查。

（4）路政管理。路政管理的任務是貫徹實施國家和地方的有關法律、法規(guī)，保證高速公路路產(chǎn)完整，維護高速公路路權(quán)不受侵犯，保護高速公路設施不受破壞。

（5） 服務區(qū)管理。服務區(qū)管理的目的是利用高速公路已有的餐飲、住宿、休息、娛樂、購物、加油、維修、停車、通信等設施，向用戶提供舒適、方便的全天候服務。

2. 系統(tǒng)基本組成概述

高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)是發(fā)揮道路設施控制與管理功能的主要輔助系統(tǒng)，是對高速公路機電設備實施現(xiàn)代化管埋(實時和數(shù)據(jù)管理)的主要工具。機電設備信息管理系統(tǒng)是包含多個子系統(tǒng)，以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統(tǒng)，它由控制、收費、通信、照明、供配電和安全運行保障等子系統(tǒng)組成。子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)間由通信網(wǎng)聯(lián)系，其中，機電設備信息管理系統(tǒng)為計算機控制系統(tǒng)，通過光纜數(shù)字通信連結(jié)成遠程計算機網(wǎng)絡，各網(wǎng)絡間信息共享。

二、機電設備管理內(nèi)容

1. 處理

設備的滑動、轉(zhuǎn)動部分要根據(jù)設備的工作需求上油，如：打印機打印頭的滑動軸，要上輕質(zhì)油，用干凈的紗布涂擦，且油不可過多，以免造成污染。設備機械轉(zhuǎn)動軸有打油孔的要上油，室外手動欄桿和自動欄桿的轉(zhuǎn)軸要上脂。

2. 防水處理

設備的電路部分，要經(jīng)常檢查有無進水的可能性。收費亭是否進水，外場設備的防水橡皮墊是否完整，空調(diào)溫度是否設置適宜。如果濕度大，開啟頻繁的房間（如收費亭），溫度太低導致設備內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水，水是導體，會導致設備工作不正常，甚至燒毀設備。如發(fā)現(xiàn)進水或線路板潮濕，立即停機斷電，并及時用熱吹風筒除去潮氣后，方可再次投入運行；溫度太高對設備也不利。防水重點是收費亭，收費亭內(nèi)安裝的設備較多，一定要保證運行正常，運行的數(shù)據(jù)都保存在工控機內(nèi)。造成收費亭漏水的原因主要有：收費亭設計不合理，亭上有積水，排水不暢通；安裝在亭頂?shù)目照{(diào)的冷凝水排路不暢通，造成亭頂積水；安裝在亭頂?shù)目照{(diào)固定設計不合理，直接打孔用膨脹螺栓固定，打孔造成防水層的破壞，造成漏水；在亭頂安裝報警器，鉆孔走線，防水處理不好，造成漏水，以上所涉及的幾個工藝環(huán)節(jié)，要經(jīng)常檢查，以免因漏水造成設備的損壞。

3. 經(jīng)常檢查降溫風扇運轉(zhuǎn)是否正常

降溫風扇主要位置有：工控機、計算機、UPS、穩(wěn)壓器、硬盤、錄像機等，如工控機經(jīng)常死機，需檢查CPU的降溫風扇轉(zhuǎn)動是否正常，如果發(fā)現(xiàn)不正常，應立即停機修理。要經(jīng)常檢查并保證設備的散熱風扇工作正常，如散熱風扇停轉(zhuǎn)，必須立即處理。

4. 防銹處理

外場設備由于雨淋日曬易被氧化生銹，要定期進行防銹處理。如：手動欄桿的轉(zhuǎn)軸、設備的地腳固定螺栓、設備與固定裝置的連接螺栓等要涂抹防銹油。銹蝕不但會對設備造成損壞，而且會帶來安全隱患，特別是沿海地區(qū)的高速公路，鐵質(zhì)金屬被腐蝕嚴重，采取必要措施防銹，常見的問題是：金屬件防銹鍍鋅層薄，造成銹蝕，更換符合防銹要求的金屬件；檢查收費雨棚車道照明燈及雨棚信號燈緊固件及安裝螺栓是否銹蝕嚴重，如已失去功能，需更換以免掉下來造成人身損傷。

5. 電源系統(tǒng)供電

首先檢查電源供給是否正常，對于用集成電路組成的板路，檢查電壓是否正常，要從集成塊上測量，逐步向電源模塊，檢查電源模塊輸入/輸輸出狀態(tài)。對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提出電壓，而后檢查信號的輸入/輸出狀態(tài)，對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提高功率，電容要提高耐壓程度。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和模塊功能

高速公路機電設備信息管理系統(tǒng)需要對各機電設備的各種信息進行采集、處理，與控制指標比較后，做出控制決策，下達控制指令，由執(zhí)行機構(gòu)準確實施，以達到預期的控制目標。要深入了解控制的全過程，需要對組成控制過程的各個環(huán)節(jié)進行分析，并在此基礎上找出其特點和規(guī)律，采取相應的措施。

1. 控制中心計算機系統(tǒng)

包括主計算機、交通信息計算機、彩色圖形顯示計算機等。整個系統(tǒng)通過快速以太網(wǎng)將各個計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，各計算機與外場設備的連接方式為分布式控制系統(tǒng)，并利用光環(huán)路載波系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的通信傳輸。這種局域網(wǎng)及其通信方式的優(yōu)點是：通信靈活方便，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、傳輸速率高、可靠性強、實時性好，可消除通信中的"瓶頸"現(xiàn)象。計算機系統(tǒng)的使用主要是使用其安裝的應用軟件控制、瀏覽數(shù)據(jù)以及圖像等信息。

2. 控制中心軟件系統(tǒng)

控制中心軟件系統(tǒng)為高速公路控制核心處理系統(tǒng)，其功能包括：系統(tǒng)配置模塊、信息查詢與報表打印模塊、信息等模塊。具體構(gòu)成各模塊的功能為：

（1） 系統(tǒng)配置模塊程序包括：用戶管理、系統(tǒng)管理、設備信息、數(shù)據(jù)管理。

（2） 信息查詢與報表打印包括：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置信息查詢處理；設備基本信息查詢處理；

（3） 設備運行狀態(tài)查詢處理；設備報警信息查詢處理；各外場設備檢測信息查詢；用戶信息查詢；人工輸入事件查詢處理；操作員操作日志報表查詢。

（4） 信息模塊包括：可變情報板信息的采集和信息編輯。

3. 系統(tǒng)運行應用

（1） 信息采集

需要采集的信息按性質(zhì)可分為：數(shù)據(jù)、圖像、語音三種類型。從信息反應的功能歸屬為環(huán)境干擾、設備狀態(tài)金額故障部位三大類。信息采集方法由信息的特點決定。數(shù)據(jù)信息需要通過各種傳感器將電量轉(zhuǎn)換成電量再輸出。

（2） 信息處理

要取得良好的信息系統(tǒng)管理效果，必須對機電設備狀態(tài)有一個比較全面的了解，但是機電設備的某些狀態(tài)無法直接測出，只能憑借已測出的參數(shù)去估計、判斷，狀況的出現(xiàn)與否、事件性質(zhì)和嚴重程度都無法直接測出，只能根據(jù)已測出的各種變量，采取一定的數(shù)學分析方法去識別、判斷。

（3） 控制策略

調(diào)整供求，爭取平衡是控制機電設備狀態(tài)的基本恩路。即抑制和轉(zhuǎn)移需求量，通過調(diào)整設備參數(shù)提高設備運行能力，實現(xiàn)供求動態(tài)平衡，使設備狀態(tài)到預期的控制目標。調(diào)整供求有多種控制方法可供選擇，根據(jù)實際情況選樣控制方法稱為控制策略。

參考文獻

電路設計與開發(fā)范文第3篇

>> 電學實驗中的電路設計 無線數(shù)傳電臺在水情遙測中的應用 一種用于軟件無線電的接收機射頻前端電路設計與實現(xiàn) 基于無線數(shù)傳電臺的RFID手持機設計 數(shù)字電視多頻率射頻信號源系統(tǒng)射頻電路設計 基于ARM的無線頭盔系統(tǒng)電路設計 高中電學實驗中電路設計的分析與探討 射頻設計軟件ADS支持下的CMoS放大器電路設計 《PROTEL電路設計》實驗教學改革初探 “自動控制實驗電路設計”的教學探討 興趣導向的數(shù)字電路設計實驗改革 “射頻集成電路設計”課程教學改革初探 “射頻集成電路設計”課程教學改革的新思路 射頻功率放大器與微帶電路設計 GNSS接收機的射頻電路設計與應用 應用于相控陣收發(fā)組件的射頻微波集成電路設計探討 考慮無源器件寄生參數(shù)的接收機射頻前端電路設計 基于對數(shù)檢測法的射頻功率測量電路設計 基于MSP430單片機的實用射頻卡讀卡電路設計 一種有源RFID標簽射頻前端收發(fā)電路設計 常見問題解答 當前所在位置：l.

［5］孫肖子，李要偉．現(xiàn)代電子線路和技術實驗簡明教程［M］．北京：高等教育出版社，2009．

［6］曾興雯，劉乃安．高頻電子線路［M］．北京：高等教育出版社，2004．

［7］張企民，高如云．通信電子線路［M］．西安：西安電子科技大學出版社，2002．

電路設計與開發(fā)范文第4篇

顧玲芙 江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學校 214153

【文章摘要】

計算機技術的迅速發(fā)展，為軟件

的開發(fā)與應用創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空

間。在電子線路設計領域中，軟件應

用作為其重要組成部分，能夠為電路

設計提供更為高效的參數(shù)優(yōu)選方案，

其在當下社會應用和教學中所占比

重也日漸增加。在電路研究與設計過

程中，已有越來越多的設計者利用電

腦仿真技術對電路設計進行分析與

調(diào)試，計算機軟件的應用逐漸成為當

下電子電路設計中的重要工具。本文

從電子電路設計過程中的設計質(zhì)量，

設計周期及成本計算角度出發(fā)，對電

子電路設計教學中的軟件應用進行

分析，并通過探討不同類軟件在電子

電路設計教學中的應用特點，為電子

電路教學提供有效的教學依據(jù)。

【關鍵詞】

軟件應用；電子電路設計；設計教學

1 電子電路設計教學發(fā)展概況

隨著計算機技術的飛速進步，軟件的

開發(fā)與利用日漸成為當下社會各領域發(fā)

展的重要構(gòu)成部分，在現(xiàn)階段的電子電路

設計中，各類軟件的應用在為電路設計提

供極大便利的同時，也為電子線路連接及

功能的驗證提供了有效途徑。各類軟件在

日漸普及和廣泛應用中得以不斷完善，這

也極大的促進了計算機軟件在電子電路

設計中的應用。在電子電路的實際設計應

用中，由于電子電路結(jié)構(gòu)設計和線路搭建

涉及到了多個電子領域，如電路圖繪制，

電路設計，元件設計及結(jié)構(gòu)調(diào)動等，都需

要不同類型的軟件進行應用設計。在當下

我國電子電路的設計與教學中，理論課程

與課程實驗的有機結(jié)合為學生的電路學

習設計提供了良好的發(fā)展空間。計算機軟

件的應用教學，使得學生在掌握了軟件應

用的基礎上，能夠以軟件工具開展電子電

阻的設計，搭建和線路調(diào)試。在計算機軟

件的電子電路教學設計與應用中，模擬電

子技術實驗教學是一個極具代表性的實

例，學生在模擬電子電路設計的課程中，

能夠在課程內(nèi)容中學習到電路技術和計

算機技術的基礎知識，并通過課堂練習和

課程實踐不斷加深對計算機軟件應用和

電子電路設計的認知，在課程教學后期的

課程實踐中，教師通過帶領學生開展電路

設計實踐，以進一步促進學生軟件知識和

電子電路知識的有機融合。電子電路教學

的開展，為計算機軟件和電路設計應用的

結(jié)合提供了發(fā)展前提，這也為我國電子電

路技術的發(fā)展奠定了基礎。

各類軟件在電子電路

設計教學中的運用

顧玲芙 江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學校 214153

2 電子電路設計教學中軟件應用意

義探討

在電子電路的實際設計與開發(fā)中，

電路結(jié)構(gòu)的軟件設計仿真測試已成為當

下最具有效性的技術，加之越來越多的電

子電路設計者選擇運用計算機軟件對電

子電路設計進行研究，這就使計算機軟件

應用在電子電路的設計中具有十分重要

的意義。計算機軟件提供的軟件仿真功能

為電子電路的方案設計提供了有力的參

考，學生能夠利用軟件進行對預先設計好

的電路方案進行仿真，并通過對比方案設

計與當真結(jié)果對具體內(nèi)容進行改進，這在

幫助學生完善仿真方案的同時，也進一步

鞏固了其對知識的掌握，提升了電路設計

中發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力。與傳統(tǒng)形

式的電路測量檢驗方式不同，計算機軟件

的應用僅需要將電路接口連接到實驗箱，

通過程序調(diào)試模擬實際應用環(huán)境，以更為

高效率的檢測出電路系統(tǒng)的設計錯誤。軟

件應用在為電子電路設計提供仿真環(huán)境

的同時，也能夠在學生的電子理論學習中

起到極大的輔助作用。在電子電路教學開

展過程中，課程理論和實驗設計的有機結(jié)

合能夠進一步加深學生對電路知識的理

性認知，而在電路的設計和應用檢測過程

中，由于校園客觀環(huán)境的限制，電路的檢

驗與應用通常無法得到充分開展，而利用

計算機軟件設計則能夠有效實現(xiàn)對電路

設計的檢驗和校正，使得學生能夠在真正

意義上掌握電子電路設計課程中的研究

方法。

3 各類軟件在電子電路教學中的具

體運用

3.1 CAD 軟件在電子電路教學中的

應用

CAD 軟件系統(tǒng)是當下電路設計軟件

中圖形設計功能作為全面的應用軟件，其

在電子電路設計教學中的應用也十分廣

泛。在電路設計教學的開展中，CAD 軟

件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及

特征計算等功能，在進行電路設計過程

中，教師能夠通過帶領學生進行元件設

計，是學生進一步掌握不同電路元件的功

能，并以此為基礎，使學生利用不同元件

的特性進行電路的功能設計。CAD 軟件

在為電路教學設置元件設計功能的同時，

也自帶有元件庫，電路的實際設計可以直

接對元件進行調(diào)用，這也能夠有效節(jié)約電

路原理圖設計時間。在利用該軟件開展教

學時，教師還要強調(diào)實際元件和虛擬元件

的區(qū)別，并通過在教學過程中著重強調(diào)，

以保證學生實際電路連接的準確性和安

全性。

3.2 EWB 軟件在教學中的具體應用

分析

EWB 計算機軟件是一種用于電路設

計與仿真的EDA 工具軟件，與CAD 軟件

不同，EWB 軟件中包含更多的高品質(zhì)模

擬電路元件和組件模型。教師在開展電子

電路設計教學時能夠在元件調(diào)用的基礎

上，引導學生利用軟件進行多種功能仿

真，如對以連接的電路結(jié)構(gòu)進行交流頻

率特性分析，靜態(tài)分析和參數(shù)掃描分析

等。EWB 軟件主要結(jié)構(gòu)包括函數(shù)信號發(fā)

生器和仿真電路模板等，學生能夠在課程

設計中通過元件調(diào)用和參數(shù)整合，完成電

路設計，并通過將電路系統(tǒng)調(diào)用與仿真模

板中，對其進行功能測試。在電路仿真教

學過程中，教師應首先開展信號發(fā)生器教

學，使得學生能夠依據(jù)實際電路結(jié)構(gòu)設計

選定對應的激勵信號，以此保證電子電路

結(jié)構(gòu)仿真結(jié)構(gòu)的準確性和有效性。

3.3 PSPICE 仿真軟件在電路設計教

學中的應用

作為現(xiàn)階段不同類型電路分析與設

計仿真軟件之一，PSPICE 軟件具有十分

優(yōu)越的實用性能。該軟件主要包括電子線

路仿真，圖形方式輸出，模擬計算電路功

能和網(wǎng)表生成等功能，不僅能夠?qū)δM電

子線路進行仿真與模式實驗，也能夠與實

體電路結(jié)構(gòu)進行連接并開展模擬仿真。在

電子電路的設計教學中，教師要將課程演

示重點放在利用 PSPICE 軟件模擬連接

電路上，使學生能夠在掌握元件參數(shù)的基

礎上，更為全面的掌握電路波形和電壓電

流值的檢測方法。PSPICE 仿真軟件的應

用，也為電路設計教學中元件參數(shù)的優(yōu)化

提供了科學有效的途經(jīng)，教師通過對比軟

件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度

高和容差關系穩(wěn)定的軟件開展教學，這能

夠極大的優(yōu)化電路設計中的元件參數(shù)，并

使得電子電路設計的教學質(zhì)量得到有效

提升。

4 結(jié)束語

不同類型計算機軟件在電子電路教

學中的應用，為電路設計與功能檢測提供

了有效的教學方式。教師在備課過程中通

過對比不同電路軟件的應用特點，并選取

更具教學價值的應用軟件開展電子電路

教學，能夠更為全面的對電路參數(shù)進行講

解，進而培養(yǎng)學生電路工程設計的眼光，

為學生今后的就業(yè)與發(fā)展打下堅實的基

礎。

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電路設計與開發(fā)范文第5篇

關鍵詞：數(shù)字邏輯；VerilogHDL；FPGA；EDA；教學改革

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0177-02

The teaching reform and practice of digital logic taking verilogHDL as the key points

ZHAO Tian-xiang， HE Jin-zhi

（Nanyang Institute of Technology， Nanyang 473000， China）

Abstract：Aiming at the backward methods and old content in the traditional digital logic course， the reform and practice of the digital logic teaching with VerilogHDL and FPGA as the key points are carried out， and the new teaching mode of the experiment drive is discussed. Not only make the students come into contact with the latest digital circuit design method， but also make it have a wide range of application prospects of the new skills. The students in the completion of this course， can really do the design， application.

Key words： Digital logic； VerilogHDL； FPGA； EDA； teaching reform

承擔《數(shù)字邏輯》這門課兩個學期了，我發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學內(nèi)容已經(jīng)不適合現(xiàn)在社會的發(fā)展，并對此進行了教學內(nèi)容的改革。在傳統(tǒng)的教學內(nèi)容中，邏輯表達式、真值表和波形圖等這些老舊的數(shù)字電路設計方法，是教學的重點。而CPLD、FPGA和VHDL、VerilogHDL等現(xiàn)代化的數(shù)字電路設計方法僅僅是一個簡單的介紹。這樣的數(shù)字邏輯課程學完后，學生僅僅是對數(shù)字電路的設計有所了解，至于設計是無從談起的，現(xiàn)在用邏輯表達式、真值表和波形圖等去設計一個數(shù)字電路簡直是可笑的。于是，我決定把基于VerilogHDL和FPGA的現(xiàn)代化的設計方法作為教學的重點，這樣使學生學完這門課程后，真正能做設計，做應用。

1 VerilogHDL簡單易學

VerilogHDL是一種硬件描述語言，使用這種語言只需要把我們想設計的數(shù)字電路的功能或結(jié)構(gòu)描述出來，然后由計算機輔助電路設計軟件綜合出實際可用的數(shù)字電路出來。完全不用像傳統(tǒng)的設計方法那樣，用邏輯表達式或真值表那樣一個邏輯門一個邏輯門的去設計。傳統(tǒng)的設計方法，費時費力，在門數(shù)比較少的時候還可以。但在現(xiàn)在動輒數(shù)億門的集成電路設計中幾乎是不可能的。使用計算機輔助電路設計軟件進行數(shù)字電路設計是時展的必然。

使用計算機輔助電路設計件進行數(shù)字電路設計就必須要用硬件描述語言，現(xiàn)在主流的硬件描述語言主要有兩種，一種是VHDL，一種是VerilogHDL。VerilogHDL的風格非常接近計算機軟件語言中的C語言，因此VerilogHDL比前者更容易被計算機專業(yè)的學生接受和理解。VerilogHDL和VHDL都是IEEE標準，功能和性能上沒有太大的差異，在國內(nèi)使用Verilog HDL的用戶也比較多，因此我決定以VerilogHDL作為這門課的編程語言。VerilogHDL在語法，數(shù)據(jù)類型，控制語句等方面和C語言都有較多的相似性，學過C語言的計算機專業(yè)的學生很容易就可以理解和掌握這門語言。

VerilogHDL需要在計算機輔助電路設計軟件中使用，現(xiàn)在這種軟件已經(jīng)非常成熟。我們使用的是Altera公司開發(fā)的Quartus II軟件，Altera公司是世界第二大FPGA廠商，其產(chǎn)品在國內(nèi)有廣泛應用。FPGA是現(xiàn)場可編程邏輯陣列，可以通過編程變成我們想要的任意電路。我們用VerilogHDL做出設計，由Quartus II綜合出電路，如圖1所示。然后下載到FPGA，由FPGA實現(xiàn)驗證，最后由半導體企業(yè)生產(chǎn)出來使用。也可以直接使用FPGA，使用FPGA和使用專用芯片幾乎沒什么差別。

圖1 Quartus II綜合VerilogHDL設計生成的電路原理圖

2 實驗驅(qū)動的教學模式

我在教學中采用實驗驅(qū)動的教學模式，即通過大量可驗證的實驗，逐步把知識傳授給學生。在傳統(tǒng)的教學模式中，教師往往從基本的語法，原理講起，等語法，原理講完了，再講復雜的應用。結(jié)果，前期講理論時，學生覺得非?？菰铮笃谥v應用時，前面的理論又忘得差不多了，教學效果不理想。實驗驅(qū)動的教學模式即把理論教學和應用教學結(jié)合起來，穿插起來。前期不純講理論，而是以簡單的實驗，把理論融入實驗，一一驗證。每一個實驗都是一個較為完整的應用，都可以通過軟硬件驗證，這樣可以引發(fā)學生的學習興趣。由簡單到復雜，每一次實驗都會有一些收獲，跨度也不大，逐步深入，而且每一次實驗都印證了學科的實用性，增強學生學習的信心和動力。

這些實驗可以通過軟件或硬件來驗證，在Altera公司的Quartus II軟件中自帶了一個由Mentor Graphics公司為Altera定制的ModelSim-Altera軟件。ModelSim-Altera是一個仿真分析軟件。VerilogHDL包括分析測試的功能，我們寫出的實驗例程可以包含一個測試模塊。在測試模塊中，我們可以通過對輸入端口賦值，設置時間點，對實驗進行充分的測試驗證。在ModelSim-Altera仿真過程中，可以輸出虛擬示波器波形，對這些波形進行分析可以查找錯誤，驗證功能。ModelSim-Altera還提供了豐富的系統(tǒng)任務和系統(tǒng)函數(shù)幫助我們分析電路功能，可以按時間點輸出監(jiān)控的參數(shù)數(shù)值。

ModelSim-Altera雖然是一個簡單實用的好工具，但仿真還是有一些局限性的。這時候，一塊FPGA的開發(fā)板就非常重要了。我們寫的VerilogHDL設計，下載到FPGA開發(fā)板中，以硬件的方式進行驗證，親眼看到，非常有說服力。使用FPGA開發(fā)板還可以進行非常實用的應用開發(fā)，比如紅外遙控、視頻編碼、VGA輸出等。

3 FPGA應用前景廣泛

使用VerilogHDL和FPGA不僅使數(shù)字電路設計簡單方便，而且對于小規(guī)模的應用，我們根本就不需要把電路生產(chǎn)出來，直接把設計寫入FPGA，直接用FPGA就行了。FPGA相對于單片機等傳統(tǒng)控制器，有很多優(yōu)點。例如：FPGA可以生成任何電路，大大簡化了控制器周邊的復雜度，一些譯碼器、編碼器等芯片不需要了，降低了成本，提高了可靠度。FPGA純硬件運行，沒有CPU執(zhí)行延時，響應速度非常快。在一些實時性要求非常高的場合有著傳統(tǒng)控制器無法比擬的優(yōu)勢。比如：實時的視頻采集，高速運動裝置的控制等。

4 結(jié)束語

以VerilogHDL和FPGA為重點的數(shù)字邏輯課程教學改革，經(jīng)過我這兩個學期的實踐，使原本邊緣化的一門傳統(tǒng)課程，煥發(fā)出新的活力。不但使學生接觸到最新的數(shù)字電路設計方法，而且使學生掌握了一門有廣泛應用前景的新技能，為其以后的發(fā)展又增添了一條新的選擇。今后我將繼續(xù)在實用化，現(xiàn)代化的教學實踐中探索前進。

⒖嘉南祝

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