數字電路設計教程精選(九篇)

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第1篇：數字電路設計教程范文

關鍵詞：高職 電子設計 電子線路CAD技術 應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0186-01

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

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第2篇：數字電路設計教程范文

關鍵詞：數字電路與邏輯設計；教學方法；教學質量

1 課程的現狀

在高速發展的電子產業中數字電路具有較簡單又容易集成的特點，是集成電路設計的基礎。數字電路又是現代電子技術、計算機硬件電路、通信電路、信息與自動化技術的基礎。因此，《數字電路與邏輯設計》是電子、通信、計算機、自動化等專業的重要基礎課程，其理論性和實踐性很強。

在當今信息數字化時代，隨著CMOS工藝的發展，式子電子技術中TTL的主導地位被撼動。在工程實踐中，數字電路的文本描述已逐漸取代圖形描述。FPGA/CPLD器件的大量應用，也改變了數字系統的設計理念、設計方法，使數字電子技術開創了新局面，不僅規模大，而且將硬件與軟件結合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。因而，數字電路的教學內容也需要不斷更新與改進，已適應人才培養的需要。

對以電工基礎及電子電路為基本的理論基礎知識，由于其邏輯性極強、極具抽象性、并枯燥無味，對該門課程有極大興趣的學生不多，大部分學生都感到難學、學不懂、不會學，對各種電子產品的結構特別是在電路結構、電路工作原理分析方面，更是覺得困難重重。由于缺乏學習興趣，學生的學習純粹是―種被動學習，也就是為了應付考試，最終的教學目的很難達到。

目前，大部分年輕老師都是直接從學生轉變為老師的。在講授這門課之前完全沒有任何教學經驗，更談不上實踐經驗了。所以在教學過程中只是在簡單完成教學任務，照搬書上的內容，沒有將這門課程與當今科研技術結合起來，對激發學生的學習興趣也并未起到積極的作用。在學校，數字電路與邏輯設計分為兩部分教學，分別為理論知識與實驗操作。大部分老師只承擔某一部分的教學工作，很少同時從事兩部分的教學工作。這樣的話，會使理論與實踐脫節，老師各講各的，學生的學習效率也會相應降低。因此，教師應該重視這一狀況。教師是否了解當前學科技術的前沿，能否更多地將當前新工藝、新電子元件、新儀器產品的使用等內容融入課堂教學是至關重要的。

考慮到上述現狀，針對學校專業特點和有關課程設置，改革數字電路與邏輯設計課程體系已經成為大家的共識。

2 提高教學質量和效果的策略

2.1 學生學習興趣的培養與提高

課堂教學是學校教育的基本途徑，面對有些學生注意力不夠集中，自律能力較弱的狀況，怎么樣使自己的講課更有吸引力，激發學生的學習興趣，這是很多教師關心的問題。針對以上問題，具體實施方案如下：

調研。采用無記名答卷調查以及課間交談等方式，及時了解學生心理狀態和學習狀態信息，對學生的電路基礎知識、學習興趣、知識獲得取向等進行統計和分析，為制定合適的教學計劃、選取恰當的教學內容和教學方式打下基礎。充分了解學生的心理狀態和學習狀態、現有的教學條件和實驗條件，為課程教學質量的提高提供理論依據。

激發動機，學以致用。具體內容的授課過程中，盡量將理論內容和實際結合，尋找與人們實際生活息息相關的數字電路，讓學生有種數字電路就在身邊的感覺，拉近與數字電路的距離，而不是將數字電路作為一門距離很遠的知識來學。

營造生動活潑的學習氣氛。不論是在課堂教學中還是課后與同學們的交流中，盡量從學生的角度出發，走到學生身邊，拉近與學生的距離，在教學過程中穿插一些幽默的語氣，適當的讓學生放松。

創設問題情境，讓學生廣開思路。在教學過程中，不是老師一味的講，適當的時候可以引導學生，讓學生自己思考。

關注學習過程，讓學生品嘗成功。積極關注學生參與學習的程度是教學成功的重要因素。沒有學生積極參與的教學應該是失敗的。教師在關注學生的同時，要積極創設機會讓學生體驗成功的。

2.2 教學過程中教學相長的互動性教學模式研究

這其實是一個在教學過程中以誰為主的問題，也是很多教師一直在探索的問題，大學專業課程基礎較寬、內容較豐富，要完全實施互動式教學模式會與課堂人數眾多以及課時的限制之間發生矛盾。目前一般數字電路基礎及專業基礎課程的教學，基本仍采用教師詳細講解每個知識點和例題的模式，這是解決上述矛盾的最方便直接但卻不是最好的方法。鑒于課時的限制，挑選合適的內容和時間逐步進行互動式教學還是切實可行的。除此之外，最大限度地將重要知識點、特別是在工程實際和深造過程中應用較多的知識點以應用實例體現出來，解決學生“有沒有用”和“怎樣用”的疑問，也調動起學生的學習積極性；條件允許還可進行實物演示，或提供多媒體材料（如教學錄像、flash等）、書面參考資料及電子資源，引導學生掌握科學的學習方法和嚴謹的科研思維方式，達到互教互學、學有所用、輕松愉快的學習效果。

在“教”環節，充分借鑒現有教改科研成果，形成本課程特色的教學方式，并在內容上恰當加入相關專業領域的科研成果、科研思想來豐富理論內容、拓寬知識面以掌握本專業領域發展現狀與趨勢，力求把枯燥無味的理論公式、物理概念和科研思路通過具體的數字電路實例表現出來；在“學”環節，積極引導學生在掌握好理論知識前提下，發展分析和設計數字電路的能力，形成“學有所用、學以致用”的科研思維方式，選取合適的內容在合適的時機采取學生分組討論并鼓勵他們走上講臺講述各自的理解，教師則加以肯定和補充，從而增強學生的學習積極性，逐步形成互動式教學模式。

對這門課程的知識體系、教學方法作進一步的研究，充分利用網絡資料，掌握數字電路領域發展現狀和趨勢，了解并借鑒相關學科的現有科研成果，并恰當運用于本課程教學過程、課后習題布置以及課程考核過程中，使其跟得上科學發展的步伐。借鑒國內外高校的先進教學模式，充分調動學生的學習積極性，選擇內容進行分組討論并鼓勵學生走上講臺、輔以教師補充，建立教學相長的互動性教學模式。

2.3 課程設計強化實踐能力的研究

本課程的突出特點是其應用性和工程實踐性，因此需要通過各種實踐教學手段和措施提高學生的認知和應用能力。在課程快結束時可安排課程設計環節，培養學生運用課程中所學到的理論知識與實踐技能，獨立地解決實際問題。可以設計傳統的一些數字電路，例如：聲控器、溫控器、交通控制燈、序列碼發生器和頻分計等。學生也可以發揮自己的創造力對這些題目進行改進，擴展它們的功能，或者學生可以對自己感興趣的數字電路進行研究以及利用所學知識設計某種功能的數字電路。通過課程設計，提高學生獨立進行電路調試和分析能力，培養學生接受新事物的能力，開發學生運用所學知識解決實際問題的技能。

根據教學大綱要求，課程配套實驗屬于驗證性實驗，這對學生科研動手能力和知識掌握程度的要求并不高，而學生對不同知識點或實驗的掌握理解和興趣不盡相同，對課程中物理概念的理解以及是否需要更深入探索的需求也不一樣，因此按照學生的上課情況及基礎掌握程度進行分組課程設計，并針對各組按情況給出難度適中的課程設計題目或要求，通過團隊合作來設計數字電路系統并對實驗現象進行解釋和解決，這樣非常有助于學生加深理論知識理解和鍛煉理論聯系實踐、團隊協作的能力。

大量引入實際范例以激發學生的學習興趣，從而讓學生從被動學向主動學轉變，鼓勵學生積極思考、勇于探索、勤于實踐，利用所學理論知識，能對實際應用進行分析和解釋，從而加深對課堂理論知識的理解，達到“在課堂上學理論，在實踐中習真知”的效果；通過增加課程設計環節培養學生設計特定功能器件的能力。

2.4 合理靈活的考試機制探索

歷年的考核方法教師沿用了期末結合平時成績的形式，期中成績占30%，期末成績占70%。從歷年的教學經驗來看，這種考核機制存在嚴重的弊端。許多學生為了能拿到高的平時分，相互抄襲現象非常嚴重，但是老師在認定抄襲上相當困難，所以不能單純從作業情況來評定一個學生的平時成績。很多學生平時不認真預習，上課不認真聽講，課后不認真復習，為了應付期末考試，到考前臨時抱佛腳，把過多的時間和精力放在套題和猜題上。集中考前幾天時間把歷年試卷看下，有的甚至直接背下答案。這樣的話，這門課的學習以及教學目的并未真正達到。而且這種考試機制下，會導致老師在教學過程中想到的只是怎么提高學生的期末成績，素質教育已拋到腦后。基于上述情況，教師改變這種傳統的考核機制，結合多種考核形式，綜合評定學生，具體方案如下：擴到平時成績的比例，可適當擴到50%，平時成績包括平時作業、課堂測驗、設計作業以及附加分。不單純的以作業情況計算平時成績，而是在教學過程中，隨機的進行課堂測驗，當場交，將每次測驗成績計入平時分；在結束這門課程之后，學生利用所學知識對某個實際數字電路進行分析或者設計某個數字電路，以大作業的形式上交，并計入平時成績；最后，還可以在課堂練習的時候，給優先得到正確結果的學生相應獎勵，比如平時分加5分。在期末考試出卷上，可以邀請外校相關學科的老師出卷，這樣避免每年試卷題目都相似，也遏制學生背題、猜題的想法。

第3篇：數字電路設計教程范文

關鍵詞：單片機；數碼管顯示；單總線；DS18B20

1 引言

及時準確地得到溫度信息并對其進行適時的控制，在許多工業場合中都是重要的環節.水溫的變化影響各種系統的自動運作，例如冶金、機械、食品、化工各類工業中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等，對工件的水處理溫度要求嚴格控制。對于不同控制系統，其適宜的水質溫度總是在一個范圍。超過這個范圍，系統或許會停止運行或遭受破壞，所以我們必須能實時獲取水溫變化。對于，超過適宜范圍的溫度能夠報警。

傳統的溫度采集電路相當復雜，需要經過溫度采集、信號放大、濾波、AD轉換等一系列工作才能得到溫度的數字量，并且這種方式不僅電路復雜，元器件個數多，而且線性度和準確度都不理想，抗干擾能力弱?，F在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準確率高，而且比傳統的溫度傳感器有更好的線性表現，最重要的一點是使用起來方便。

2. 硬件電路設計

本次設計主要思路是通過對單片機編程將由溫度傳感器DS18B20采集的溫度外加驅動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進行升溫，當溫度達到上下限蜂鳴器進行報警。圖1為單片機AT89C52引腳圖。第一位到第八位地址會被P1采取是在對快速只讀存儲器進行編譯和程序檢驗的情況下。數字32到39處：都屬于P0接口，一個驅動電路的集電極開路的8位標準雙極晶體管電平的I/O口。任意的一個管腳能發動8個標準雙極晶體管電平，如果輸出端接連的是TTL數字電路，為TTL負載，把“1”付給端口P0時，能夠成為高電阻等效電阻。若是P0口要供給DB7到DB0的數據地址復用總線，就需要在詢問鏈接主程序的一個子程序和有有名隨機存儲器情形下，一個電阻就可以使P0口內部不確定的信號鉗位在高電平，并且有限制電流的功效。發送指令字節是為了研究程序按正確性，測試時需要連接一個能夠使其處在高電平的電阻；指令字節讓P0端口采納時實在快速擦寫只讀編程器編寫數字計算機的編碼指令的次序。

同時可以在系統里設定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當采集到的外界溫度高于當前所設定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發蜂鳴器進行報警，電路原理圖如圖2所示。

發生溫度變換時，在 DQ 線上提供一強的上拉，這期間單總線上不能有其它的動作發生。如圖3所示，通過使用一個 MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實現這一點，這時DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。

3 結論

通過本次設計，使我們不僅對單片機這門課程有了更深刻的認識，懂得了如何運用課本知識結合實際來完成定時器的顯示和編程方法以及數碼顯示電路的驅動方法，使我能夠很快的適應現代控制技術發展的需求，同時也提高了我們的思維能力和實際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定了堅實的基礎。另外，還讓我更進一步的認識了關于AT80C52等芯片的引腳功能以及使用方法，使我學會了應用不同的芯片來配合完成整個設計的操作。

參考文獻

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作者簡介

蒙琴，邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業學生。

第4篇：數字電路設計教程范文

關鍵詞：CCD; USB 2.0; CPLD; TWAIN

中圖分類號：TN949.119

文獻標識碼：A

引 言

自1970年美國貝爾實驗室研制成功第一只電荷耦合器件（CCD）以來，依靠業已成熟的MOS集成電路工藝，以及其體積小、重量輕、電壓及功耗低、可靠、壽命長等一系列優點，在短短不到40年的時間里得到了飛速發展。如今其應用領域涉及到生產生活及國防事業中，如航天、航空、遙感、衛星偵察、相機、機器人視覺等各個領域。尤其是近些年由于機器人視覺的快速發展，對視覺傳感器的速度、精度都提出了更加苛刻的要求，同時也促進著CCD的發展。

1 CCD簡史

美國是世界上最早開展CCD研究的國家,也是目前投入人力、物力、財力最多的國家,在此應用研究領域一直保持領先的地位。貝爾實驗室是CCD研究的發源地,并在CCD傳感器及電荷域信號處理研究方面保持優勢。麻省理工學院林肯實驗室、宇航局噴氣推進研究室、羅姆空間發展中心以及SRI David Sarnoff研究中心在CCD及其應用等方面的研究保持著雄厚的實力，并形成了具有較大規模的實驗研究中心。此外，還有無線電公司、通用電氣公司、仙童公司、福特航空公司及EG&G公司等。在CCD傳感器和應用電視技術方面，美國高清晰度、特大靶面、低照度、超高動態范圍、紅外波段等CCD攝像機占有絕對優勢。這些產品不僅價格昂貴，而且又受到國家的嚴格管制。

日本是目前世界上CCD的生產大國，在民用消費型光電產品的開發和生產上堪稱世界第一位，尤其是CCD攝像機、攝錄一體化和廣播數字化電視攝錄設備，基本上包攬了世界大部分市場。日本的CCD技術起步較晚，但發展極快，特別是日本的彩色CCD攝像機具有極強的競爭力。索尼公司在1979年用三片242(H)×242(V)像素高密度隔列轉移CCD像感器首先實現了R、G、B分路彩色攝像機。1980年，日立公司首先推出單片彩色CCD攝像機。1998年日本采用拼接技術開發成功了16，384×12，288像素即(4，096×30，72)×4像素的CCD圖像傳感器。由于日本本國的新產品更新換代速度很快，所以無論產品的產量還是質量都占據世界首位。

法國也是開展CCD技術研究較早的國家之一，湯姆遜無線電公司(CSF)和EEV公司是世界上生產和開發CCD產品的著名廠家。

此外，英國通用電氣公司(GEC)和荷蘭的飛利浦公司在CCD技術的研究開發上也很著名。

我國的CCD研制工作起步比較晚，目前落后日歐美等先進國家10年以上。我國自行研制的第一代普通線陣CCD(光敏元為MOS結構)和第二代對藍光響應特性好的(光敏元為光電二極管陣列)CCPD已形成系列產品；面陣CCD也基本上形成了系列化產品。除可見光CCD外，國內目前還研制出了硅化鉑肖特基勢壘紅外CCD。目前國內正在研制和開發的CCD有:512×512像素X射線CCD、512×512像素光纖面板耦合CCD像敏器件、512×512像素幀轉移可見光CCD、1，024×1，024像紫外CCD、1，024×1，024像素X射線CCD、微光CCD和多光譜紅外CCD等。但目前國內CCD器件的研究進展尚不夠迅速，與國際先進水平相比差距還很大 。

2 復雜可編程邏輯器件

CPLD是Complex Programmable Logic Device 的簡稱，一種較PLD復雜的邏輯元件。CPLD是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是借助集成開發軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法 ，生成相應的目標文件，通過下載電纜JTAG 方式將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統。

發展歷史及應用領域 ：

20世紀70年代，最早的可編程邏輯器件――PLD誕生了。其輸出結構是可編程的邏輯宏單元，因為它的硬件結構設計可由軟件完成（相當于房子蓋好后人工設計局部室內結構），因而它的設計比純硬件的數字電路具有很強的靈活性，但其過于簡單的結構也使它們只能實現規模較小的電路。為彌補PLD只能設計小規模電路這一缺陷，20世紀80年代中期，推出了復雜可編程邏輯器件――CPLD。目前應用已深入網絡、儀器儀表、汽車電子、數控機床、航天測控設備等方面。

由于具有編程靈活、集成度高、設計開發周期短、適用范圍寬、開發工具先進、設計制造成本低、對設計者的硬件經驗要求低、標準產品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現較大規模的電路設計，因此被廣泛應用于產品的原型設計和產品小批量生產(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應用中小規模通用數字集成電路的場合均可應用CPLD器件。CPLD器件 已成為電子產品不可缺少的組成部分，它的設計和應用成為電子工程師必備的一種技能。

3 通用串行總線

USB(Universal Serial Bus) 是一種通用串行總線，主要用于PC與USB設備的互聯。近年來，USB接口以其快速、即插即用、使用安裝方便等優點逐漸成為現代數據傳輸的發展趨勢。目前，國內外采用USB 1.1和USB 2.0兩種規范。USB 1.1主要用于低速傳輸要求的場合，支持1.5Mb/s和12Mb/s兩種傳輸速率；而USB 2.0規范則提供高達480Mb/s的傳輸速率 。

4TWAIN簡介

4.1引起 TWAIN 的問題

在早期的桌面出版時代，多數出版物只包含文本和激光打印機輸出的簡單黑白線圖。 但近年來，計算機軟硬件已經變得更加完善。 商業專家和圖形藝術家現在能夠生成和輸出復雜的全彩色出版物。 這些接近商業品質的作品包括黑白、灰度和彩色圖像，它們來自臺式和手持掃描儀、靜止錄像、數碼相機或圖像捕獲板。

技術的發展意味著廠商面臨挑戰：為客戶不斷提供用于高效易用計算過程的硬件。 但是，圖像采集仍然是一個困難的過程。 要獲得圖像并將它置于出版物中，必須使程序能夠自動工作。 查找并打開硬件驅動程序，設置設備選項，采集圖像、將其保存到磁盤、關閉硬件驅動程序，然后返回程序，這些是必須的步驟， 然后從磁盤中查找和讀入圖像。 此過程耗時并且繁瑣，而在按需集成實時采集圖像的要求日益增加的情況下，尤其如此。

4.2 TWAIN 如何提供解決方案

當出現圖像采集問題時，硬件和軟件開發者開始定義自己的圖像采集接口。 這一步驟的方向正確，但很快，大量專有接口不是最終解決方案這個問題變得明顯了。 不可能要求一位軟件開發者為需要支持的每臺設備編寫驅動程序。 相反，要求硬件廠商編寫不同的驅動程序與每個程序連接也不現實。 最重要的是，用戶必須應付許多不同程序/設備驅動程序文件，這讓人無法接受。

解決方案就是開放的業界接口，它直接從外源，同時在程序內獲取圖像數據。 為此，每位軟件開發者支持一個標準的數據采集管理器，而每位硬件廠商為其設備編寫一個驅動程序。 由于硬件廠商只需要為其設備提供一個標準驅動程序，然后可用于所有支持標準數據采集接口的程序，因此廠商會受益。 軟件廠商將從編寫和支持設備驅動程序或為自己的專有接口請求支持中解放出來。

由于一個接口將支持編寫這些設備驅動程序的廠商、軟件廠商也將受益。 這些好處能夠將較少的驅動程序置于操作系統級別，并且利用從大量程序中采集的圖像。

4.3 體系架構

TWAIN 為與 TWAIN 設備普遍連接的符合 TWAIN 的程序提供一種簡單的方法。 程序與輸入數據來源的交互方式模型可以通過下列四層協議加以描述： 應用層、協議層、獲取層和設備層。

TWAIN 體系架構的硬件接口元素是源代碼。 源代碼是 TWAIN 實體，其目的是從硬件設備獲得數據，并將它提供給兼容 TWAIN 的程序。 源代碼通常由硬件廠商編寫，以控制外設。 盡管虛擬設備（如圖像數據庫）也符合源代碼模型，但這些設備通常是物理硬件，如掃描儀，設備可以在本地連接或通過網絡遠程訪問。

此體系架構的中心元素是 Source Manager（SM）。 SM 的主要作用是建立和管理程序與來源間的連接。 SM 允許用戶選擇希望的來源，裝卸選定的來源，確保來自特定程序的所有調用都正確傳送到相應的來源。 SM 在 Macintosh 機上作為源代碼，而在 MicrosoftWindows 中是動態鏈接庫（DLL）。 在 Windows 中，在任何時間，內存中只有一個活動的 SM 副本。 在 Macintosh 上，對于每個訪問的程序，都存在獨立的 SM 副本。 當程序需要與來源通信時，它使用正確的編址消息調用 SM， 程序從來不直接調用來源。

結 論

線陣CCD圖像采集系統：可利用CPLD作為核心控制，在為線陣CCD提供驅動脈沖的同時，還要完成整個系統中其它部件，如A/D、USB芯片等器件之間的協調工作。軟件部分則主要基于TWAIN協議完成TWAIN源。

參考文獻

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