電路與電子設計基礎精選(九篇)

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第1篇：電路與電子設計基礎范文

關鍵詞： 數字系統設計課程群 教學改革 教學成效

現今的時代是信息化的時代，信息化的特征就是對所有信息進行數字化的處理，并由此構成數字系統。所謂數字系統，即對數字信息進行傳送、加工、處理的電子設備。一個數字系統既可能是一個小而簡單的，又可能是一個龐大而復雜的系統，如：數字鐘是一個數字系統，數據采集系統、信息網絡系統也是一個數字系統。隨著電子技術的高速發展，采用傳統設計手段完成復雜數字系統設計越來越力不從心。以FPGA/CPLD為代表的大規模集成可編程邏輯器件（PLD）和電子設計自動化（EDA Electronic Design Automation）設計方法，代表著現代數字系統設計的發展方向。

重慶郵電大學數字系統設計課程群教學團隊從培養能在通信與信息領域從事科學研究、工程設計、設備制造等高級工程技術人才的目的出發，經過多年的實踐和總結，提出了層次型的數字系統設計課程體系，完善了數字系統系列課程內容，理順了課程之間的銜接，提出了數字系統設計系列課程的建設要體現三個特性：理論體系的系統性、學科知識的前沿性和工程實踐的應用性，并已將課程改革寫入專業的培養方案，在2011年9月獲得重慶市優秀教學團隊的稱號。

1.構建系統的課程體系。

教學團隊以現代設計手段和方法為主線，重塑了教學課程體系，構建了以經典數字電路課程教學為基礎，以現代電子技術應用和設計課程教學為提升的理論和實踐教學課程相融合的體系結構，在經典數字電路教學中注重理論體系的邏輯性，在電子技術應用和數字系統設計中強調學科知識的前沿性和工程實踐的應用性。具體層次見圖1。

圖1 數字系統設計課程體系圖

1.1注重數字電路基礎教學，培養學生專業課程素養。

“數字電路與邏輯設計”是一門重要的專業基礎課，是關于數字系統經典電路的分析設計方法的課程，因此，課程的教學以構筑學生的知識結構為主線、訓練邏輯思維能力為主體。

針對不同專業培養要求，數電課程在理論和實驗教學上采取了不同教學方法和手段，如：通信與信息類專業側重系統級應用，實驗以綜合設計為主；計算機類側重外部邏輯關系和可編程PLD、淡化內部電路原理，實驗以應用為主；自動化類側重控制觀念和電氣特性，重視A/D、D/A內容，實驗以應用控制型為主。

針對我校通信學院和光電學院強化班學生的特點和教學要求，教學團隊開展了數電課程的雙語教學，旨在讓學生提前掌握專業詞匯，提高閱讀外文文獻和自學現代電子技術的能力。自2005年在光電學院強化班進行試點開始，至今已送出6屆1000多名學生。

1.2強化現代數字系統設計教學，培養學生工程實踐能力。

由“可編程邏輯器件與應用”、“單片機原理與應用”、“電子設計自動化”、“DSP原理與應用”、“嵌入式系統開發與設計”、“電子系統綜合設計與仿真”6門課程構成現代設計方法和理論層次。該層次以培養學生的工程實踐能力為目標，在課程內容的具體設置中，教學團隊提出開放的思路、打破單一課程限制。如：在數字電路實驗教學時間內，有步驟地推進FPGA初級應用訓練（原理圖的設計訓練）；在FPGA教學時間內，有目的地聯系數字信號處理、通信原理等專業背景課程，強化FPGA在數字系統、通信領域等各方面的應用能力。

其中，“電子系統綜合設計與仿真”為重點建設課程，課程涵蓋知識面廣泛，強調系統綜合性設計。特別根據電子競賽相關內容模塊，添加了電源設計、信號源設計等內容，培養學生綜合運用所學知識進行實用數字系統設計的能力。

2.采取多樣化的教學方法和手段，增強教學效果。

2.1形象、生動的理論教學方法。

通過長期的教學研討，團隊形成了案例教學法、比喻教學法、啟發教學法、思維訓練法等多種方法綜合使用的教學方法，極大地調動了學生的積極性和興趣。以“數字電路與邏輯設計”課程為例，談談各種教學方法。

2.1.1案例教學法。如數字電路課程教學中，學完組合邏輯與觸發器后，以三人搶答器為例，先從組合邏輯電路的設計入手，分析其功能，找出其缺陷，再添加觸發器，改進其功能，增強學生的學習興趣，引發學生設計電路和改進電路的意識和愿望；在講了組合邏輯電路的競爭冒險之后，以MULTISM為仿真軟件，演示組合邏輯電路競爭冒險的險象及消除方法，要求學生課后查找資料，提交仿真作業；在講完計數器后，以電子鐘設計為例，串講前面所講的譯碼器、計數器、數碼管，極大地調動了學生的興趣。

2.1.2比喻教學法。在講卡諾圖化簡時以“擒賊先擒王”來說明圈圈得越大越好；“不打落水狗”來說明保證每個圈中至少有一個小方格不被重復圈過。

2.1.3啟發教學法。觸發器的講解過程中，從RS觸發器入手，講其特點、優點，引導學生發現其電路的缺點，從而提出改進電路鐘控RS觸發器，再進一步分析其電路優點和缺點，進一步啟發學生提出改進電路，引出鐘控JK觸發器、鐘控D觸發器，進一步引出主從觸發器。隨著電路一步一步地改進，又會帶來新的問題，引發學生思考，提高學生的學習興趣。此時，再以人生哲理為例，引發學生從電子技術的改進過程中思考人生。

2.1.4思維訓練法。在講中規模計數器設計任意模值的計數器過程中，以畫狀態轉移圖為工具，引導學生從復位法、置位法及進位輸出置最小數、級聯等多種方法設計電路，實現學生設計電路的思維訓練，從而完成數字電路時序邏輯電路設計教學任務——任意模制的計數器均可實現。

2.2以自學為主的實驗教學方法。

為了加強學生系統設計能力以及工程實踐能力，團隊經過多年的摸索，對數字系統設計系列課程實驗教學進行了大力度的改革。

2.2.1加大實驗課時，調整理論、實驗課時所占比例。如數字電路與邏輯設計（56學時理論+24學時實驗）、可編程邏輯器件與應用（16學時理論+16學時實驗）、嵌入式系統（16學時理論+16學時實驗）、DSP原理與應用（20學時理論+20學時實驗）、電子系統綜合設計與仿真（30學時理論+26學時實驗）。

2.2.2從2006年開始我們通過中央與地方共建資金、學校撥款、企業捐助的方式，建立了基礎教學平臺和開放實驗教學基地兩級實驗教學平臺。實驗教學上采取傳統實驗與開放實驗相結合的形式。教師講授基礎入門知識，除必須完成的實驗項目外，學生可以根據自身學習情況自行安排實驗時間、實驗內容。

以“可編程邏輯器件與應用”課程為例，必做實驗包括：QUARTUSⅡ簡介與應用、帶使能端的計數器的設計、數控分頻器的設計等，采用傳統實驗方式，由教師講授基本原理和設計思路，學生按部就班完成。該部分實驗要求學生主動性較少，主要目的在于設計流程、軟件開發、硬件平臺的掌握。選作實驗包括：基于LPM-ROM的四位乘法器設計、序列檢測器的設計、數碼管掃描顯示電路、硬件電子琴設計、數字頻率計的設計等。學生還可以自行擬定題目，與教師商量后進行。該部分實驗采用開放實驗教學，以學生自主學習為主，強調學生的實踐精神和動手設計能力。

3.日常教學與科技活動有機融合

教學團隊把相關課程與各類課外創新活動結合起來，多渠道促進學生創新能力的培養。

首先，我們從課程學習中選擇優秀的學生進行進一步的培訓。建立系統化的現代數字系統設計課程教學體系和開放實驗教學，能夠提升多數學生創新能力和一定的電子設計和應用能力，具有參加各類科技活動最基本的素質。在此基礎上，選拔條件更加出眾的學生進行后續的集中培訓。

其次，根據各屆競賽的題目和要求修改課程教學內容。例如：在“EDA”、“可編程邏輯器件與應用”等課程會根據的新技術的發展增加相應的技術講座。“電子系統綜合設計與仿真”為新開設課程，重點在于系統性應用綜合知識，在基本模塊講完后，進行綜合性實際項目的設計，其中就包括精心選擇的各類電子競賽試題。各類科技活動對推動課程教學的各項改革起到了促進作用。

最后，我們與中國電子協會合作，進行全國電子設計工程師認證培訓。多渠道提升學習動力，營造科技氛圍。

4.建設高水平師資隊伍

我校通過引進、國內外進修培訓，以及采用“以科研促教學”、“以科技競賽促師資隊伍”、“理論實踐教學雙肩挑”的模式，加快教師隊伍的成長，形成了一支以中青年為主，職稱、學歷和知識結構合理的教師隊伍。教學團隊在特色專業建設，教學方法與手段改革，精品課程建設，教材建設（自編教材12本），自制實驗設備（自行研發設備6項），尤其是指導學生課外科技活動、組織和參加各種科技競賽等方面取得了很大的成績，具有較強的示范作用。

5.結語

數字系統設計系列課程的教學改革獲得了較大的成功，課堂教學成效得到了顯著的提升，尤其在課外科技競賽方面取得了豐碩的成果。2005年以來，教學團隊教師指導參加全國大學生電子設計競賽，獲得全國一等獎2項、二等獎2項，重慶市一等獎6項、二等獎5項。2008年以來，參加重慶市盛群單片機電子設計大賽，獲得創意獎1項、一等獎3項、二等獎7項、三等獎5項。2010年，參加“高教社&XILINX杯”重慶市大學生電子設計競賽本科組7人獲得二等獎、2人獲得三等獎；參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽，獲得全國二等獎2項、三等獎1項，重慶賽區一等獎2項。人才的培養是一項系統而艱巨的工程，我們仍需要不斷地探索，尋求如何不斷提升學生的綜合設計能力與實踐能力。

參考文獻：

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［4］張鵬，石鑫，應俊.HOLTEK HT46系列單片機C語言實例教程［M］.北京：北京郵電大學出版社，2010：61.

第2篇：電路與電子設計基礎范文

一、“電子設計自動化”課程教學的特點

電子設計自動化是一個較為寬泛的概念，它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數側重電路設計部分，即采用硬件描述語言設計數字電路。因此，該課程的教學具非常突出的特點。

1.既要有廣度，又要有深度

有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環節都要讓學生了解，從而使學生從整個產業鏈的角度出發，把握電子設計自動化的真正含義，以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點，著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路，使學生具備電路設計的具體技能，并能夠應用于實踐和工作當中。

2.突出硬件電路設計的概念

在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中，多數是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言，與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此，在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區別，并通過實例，如CPU的設計及制造過程，讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途，并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。

3.理論與實踐并重

“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程，必須兩者并重，才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想，[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固，同時在實踐中鍛煉學生的創新能力。

二、“電子設計自動化”課程教學方法總結

良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此，針對“電子設計自動化”課程的教學特點，筆者根據近幾年的教學經驗總結了一些行之有效的教學方法。

1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界

電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中，并了解這個世界的大概，從而對這個領域產生興趣，是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現代化的多媒體授課技術，讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念，因此，可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入，通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻，讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法，并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現在的集成電路的圖片對比，引出EDA的概念，并詳細講解EDA對于集成電路行業的發展所作的巨大貢獻。在教學過程中，通過向學生介紹一些使用EDA技術實現的當前比較主流的產品及其應用，提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關的產業有了相應的了解，更激發了學生的學習興趣，使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。

2.以實例展開理論教學

“電子設計自動化”的學習內容包含三大部分：[3]硬件描述語言（以VHDL語言為學習對象）、開發軟件（以QUARTUSII為學習對象）和實驗用開發板（以FPGA開發板為學習對象）。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分，是重中之重。對于一門編程語言的學習來說，語法和編程思想是學習要點。在傳統的編程語言學習的過程中，通常都是將語法作為主線，結合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區中，不僅不能學到精髓，還會因為枯燥乏味而產生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法，又輕松掌握語法規則是一個教學難題。筆者改變傳統觀念，將編程思想的學習作為教學主線，在理論學習過程中，以具體電路實例為基礎，引導學生從分析電路的功能入手，熟悉將電路功能轉換為相應的程序語句的過程，并掌握如何將這些語句按照規則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中，不斷引入新的語法規則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現上，而語法的學習就顯得不那么突兀，也不會產生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記，因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現象，以避免學生遺忘，以此讓學生明白，學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐，學生體會到語言學習的成就感，進一步提高了學習興趣，此方法收到了良好的教學效果。

3.將硬件電路設計的概念貫穿始終

硬件描述語言與軟件語言有本質區別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點，在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中，這對于掌握硬件電路設計的實質有非常大的阻礙。因此，在教學過程中，從最初引入到最后設計電路，都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時，需要向學生分析該例中的語句和硬件電路的關系，并強調這些語句與軟件語言的區別。以if語句為例，在VHDL語言中，if語句的不同應用可以產生不同的電路結構。完整的if語句產生純組合電路，不完整的if語句將產生時序電路，如果應用不當，會在電路中引入不必要的存儲單元，增加電路模塊，耗費資源。[4]而對于軟件語言，并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結構特性，可以通過一個小實例綜合之后的電路結構圖來說明。如以下兩個程序：

（1）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsifa<btheny<='0'；endif；endprocess；end；

（2）entitymuxabisport（a，b：inbit；y：outbit）；end；architecturebehaveofmuxabisbeginprocess（a，b）beginifa>btheny<='1'；elsey<='0'；endif；endprocess；end；

（1）（2）兩個程序唯一的不同點在于：程序（1）中使用的是elsif語句，是一個不完整的if語句描述，而程序（2）使用的是else語句，是一個完整的if語句描述。這一條語句的區別卻決定了兩個程序的電路結構有很大的不同。（1）綜合的結果是一個時序電路，電路結構復雜，如圖1所示。而（2）綜合的結果是一個純組合電路，電路結構非常簡單，如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較，學生更深刻理解這兩類語句的區別。強化硬件電路設計的思想，可以促使學生逐漸形成一種規范、高效、資源節約的設計風格，培養一個優秀的硬件電路設計工程師。

4.通過實踐拓展強化學生動手能力

“電子設計自動化”是一門實用性很強的課程，學生在學完該課程后必須具備一定的硬件電路設計和調試的能力，因此在教學中需要不斷地用實踐訓練來強化學生在課堂所學習的理論知識，并使他們達到能夠獨立設計較復雜硬件電路的能力。筆者在教學過程中鼓勵學生將課程實踐和畢業設計內容相結合的方法，讓學生強化實踐能力，收到了良好的效果。學習“電子設計自動化”課程的學生基本上都是即將進入大四，此時他們的畢業設計已經開始進入選題，開始了初步設計的過程。筆者先在實驗課堂向學生布置一些常用硬件電路設計的題目，比如交通燈、自動售貨機、電梯控制器等，讓學生體會電子設計自動化課程的實用性，激發他們的思考和學習興趣。在此基礎上分組組建實踐小團隊，讓每組學生共同完成一個較復雜的電路系統，比如遙控小車、溫度測控系統等，鼓勵他們將所做的內容與畢業設計對接。其中大部分同學通過這些訓練都可以掌握硬件電路設計的基本方法和流程，有一部分同學還能設計出比較出色的作品。此過程不僅讓學生體會到了學習知識的快樂，也培養了他們的團隊協作精神，為他們以后的繼續深造和工作做了鋪墊。

第3篇：電路與電子設計基礎范文

電子設計類實踐課程的教學目的是要學生掌握電子電路的基本設計方法、驗證方法，同時培養學生的實踐能力。本文以交通燈控制電路為例，介紹了電子電路的一般設計方法。設計過程中使用Multisim軟件對理論設計結果進行電路仿真，并對結果進行了分析。通過驗證，該交通燈可以實現現有道路十字路口的交通指揮功能，具有較高的可靠性和一定的實用性。使用Multisim軟件進行電路的設計和仿真，不僅省時，而且可以節約大量的實驗資源，而且可以給枯燥的課堂教學提供生動的教學演示，激發學生的學習興趣，提高教學效果。

【關鍵詞】

Multisim；交通燈；電子設計；仿真

電子設計實踐是我校開設的一系列電子技術實踐類課程，包括電子技術課程設計、電子技術綜合訓練等。課程要求學生應用電子技術課程所學理論知識進行電子電路的綜合設計，完成電路仿真、圖紙繪制與實際電路的焊接等。重視理論與實踐教學相結合是學好此類課程的一個重要方法[1]。因此，就要求學生在完成理論學習之后，要進行系統的實驗驗證與綜合設計，對所學知識從“系統”的角度進行完善，從而促進學生對動手、分析和解決問題的能力培養。電子技術高速發展的今天，各種新型電子器件、電子電路日新月異，僅靠現有實驗條件將無法滿足電子設計實踐課程中電子電路的設計和調試要求[2]，對于這樣一類學科基礎課程的教學效果而言，無疑將受到很大影響，甚至在一定程度上影響了學生創新能力的培養[3]。NI公司的Multisim軟件具有強大的電路分析和電路仿真等基礎功能，并且界面友好、生動，將其虛擬的設計環境引入到理論與實踐教學中，對解決這一問題有著較強的實踐意義。

1Multisim軟件概述

Multisim13是美國NI公司推出的最新電路設計與仿真工具軟件，與早期版本相比，其性能提升的同時，用戶可以根據自己的需求自定義儀器；仿真時的虛擬信號可以通過計算機輸出到實際的硬件電路上；實際硬件電路的結果可通過數據線傳輸回計算機進行分析、處理。Multisim13仿真軟件主要可以完成電路原理圖設計、仿真分析等功能，可對實際模擬/數字電路及模數混合電路進行有效的設計與仿真分析。用戶可以通過其人性化的界面，使用其龐大的虛擬器件、儀表庫，進行絕大部分的電子電路設計與仿真，各種虛擬儀表非常逼真地與電路原理圖放置在同一操作界面上進行各項參數和波形的測試，以圖形化的方式消除了傳統電路仿真的復雜性，幫助教育工作者、學生和工程師使用先進電路分析技術。同時，該軟件可將電路原理圖轉換輸出至PCB設計界面，進行相應的電子電路制板操作[4]。因此，利用Multisim13進行電子電路設計類課程教學時，學生可在虛擬環境中完成原理圖設計，包括元件的選擇、創建，電路參數的調整以及仿真結果的分析等環節，仿真過程中，可以隨時對設計結果進行修正，并利用虛擬的測試儀表進行相關電路特性的測試[5,6]；完成理論設計之后，即可采購元件，進行電路的安裝、調試，優化了電路設計過程，且可以保證達到設計要求。

2簡易交通燈信號控制電路設計

本文以一簡易交通燈信號控制電路為例，說明Multisim13在電子設計課程中應用。該交通燈電路具體功能要求如下：（1）十字路口車輛東西-南北方向交替通行，通行時間一致且可在電路中設置、修改；（2）變換通行車道前，要求當前通行車道黃燈閃爍亮燈5s，每秒一次；（3）亮燈時間均采用LED倒計時的方法顯示。

2.1主要單元電路器件的選擇

2.1.1計數單元的選擇由設計要求可知，所有亮燈時間均需要采用LED顯示器進行倒計時顯示，因此本文采用同步十進制可逆計數器74LS190N構成所需模態的減計數器。在Multisim設計界面，使用快捷鍵Ctrl+W調出放置元件對話框，在彈出的對話框中的Group欄中選擇TTL，Family欄中選擇74LS系列，并在Component欄中找到“74LS190N”并選中，點擊“確定”即可放置所需的計數器元件。設計中，設置撥碼開關，可按要求改變預置數的數值。

2.1.2邏輯切換控制單元由設計要求可知，紅、黃、綠三色交通燈需要在計時過程中實現有規律的切換，且紅色和綠色LED燈都需要保持顯示一定的時間，黃燈則為閃爍5s，每秒一次。設計中采用雙JK觸發器“7473N”實現輸出狀態保持，并配合門電路實現三色燈轉換邏輯。在Multisim設計界面，使用快捷鍵Ctrl+W調出放置元件對話框，在彈出的對話框中的Group欄中選擇TTL，Family欄中選擇74STD系列，并在Component欄中找到“7473N”并選中，點擊“確定”即可放置所需的觸發器元件。

2.2交通燈信號控制電路系統設計簡易交通燈信號控制電路系統的總體設計結果如圖1所示。在Multisim電路設計界面，放置如圖1所示所有需要的元件。電路運行仿真時，假設東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮，通行時間45s通過上方LED倒計時顯示。時間顯示數字“5”時，東西方向車道（當前通行車道）的綠燈切換為黃燈，每秒閃爍亮燈一次，以此提醒司機通行時間將結束，請減速緩行并停車；倒計時結束1s后，LED倒計時顯示預置的通行時間45s，通行車道切換完成。如此循環，實現十字路通信號燈的循環切換控制。通行時間可由用戶通過撥碼開關自行設置（范圍1~99），具體運行效果同前。為了便于快速仿真，電路中的時鐘信號頻率為1kHz，實際電路制作時，應設置相應的時鐘信號產生電路，以便產生標準的秒信號。

3結論

通過Multisim軟件實現此類電路的設計時，學生可以直觀的看到設計結果，并且可以隨時對設計中的問題進行修改，大大縮減電路設計周期，且避免利用實物進行實驗時的不必要浪費，節約成本。在多媒體教學演示過程中，電路的分析過程清晰、直觀、形象、生動，使教學過程中寓教于樂，激發學生的學習熱情。我們還利用該軟件對電子技術類課程進行傳統教學模式改革，使實踐與理論有機結合，有效提高學生在電子電路問題的分析、設計中的應變能力，提高學生的實踐興趣和創新精神，同時也有效提高了電子設計類課程的教學效果。

參考文獻

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[3]劉君,楊曉蘋,呂聯榮,等.Multisim11在模擬電子技術實驗中的應用[J].實驗室研究與探索,2013,32(2):95-98.

[4]沙春芳.Multisim10在模擬電子技術教學中的應用[J].中國現代教育裝備,2011(3):125-126.

[5]雷躍,譚永紅.用Multisim10提升電子技術實驗教學水平[J].實驗室研究與探索,2009,28(4):24-27.

第4篇：電路與電子設計基礎范文

    在電子設計競賽培訓中最大的特點和成功就是在于以學生為主體,以興趣為導師,以項目實踐為主、教師輔導為輔的學習鍛煉模式。在電子設計競賽培訓實驗室經常可見學生自主學習自由討論,學生在“做中學”“學中做”,真正提高了學習能力和創新實踐意識。這種模式下學生學習主動刻苦,學生的自信心、實踐能力得以提高;創新實踐意識得以建立和培養。本科實踐教學環節的課程設置和實驗教學內容相對比較老化,缺乏靈活性,且書本知識與實踐環節的聯系相對單一,實踐內容多為課本理論知識的測試性、驗證性、模仿性內容,學生對理論知識的融會貫通能力幾乎沒有,學生的學習主動性及積極性相對比較差;同時,大學本科學院由于經費有限,實驗條件、實驗技術更新能力不夠,對實踐教學環節重視度不夠,在傳統實踐教學理念缺乏對學生工程實踐素質和實際解決問題能力的培養。借鑒電子設計競賽培訓模式,在本科實踐教學中實現本科實踐教學內容的融合。以工程實踐素質培養為主線,改革原有的基礎實踐課程電工電子技術實驗,如電路與電子技術實驗、微機原理實驗、單片機實驗、EDA實驗以及電子綜合設計實驗等,在內容體系上實現工程實踐訓練培養模式。電子專業類本科實踐教學經過多年的改革基本大多形成了電子基礎類實驗—電子專業類實驗—電子綜合類實踐三個層次。為充分調動學生的學習興趣和學習積極性,在課程內容和實踐手段上跟進新思維新技術新發展,從基礎類實驗環節開始就建立學生工程實踐鍛煉的思路,引導學生工程實踐創新意識和實踐動手能力的培養。1在基礎類實踐教學中,以內容多樣實用性實驗代替內容單一驗證性實驗,減少驗證型實驗內容,增加與工程實踐緊密相關聯的實驗內容,如電源設計、濾波電路、選頻網絡實驗等。對理論性驗證實驗如戴維南定理疊加定理等實驗進行刪減,增加變壓器的實驗。簡化理論推導計算,強化學生安裝、調試能力,同時加強實驗方法重要性的指導和實驗報告書寫規范的指導。2在專業類實踐教學中,加強理論對實驗的指導作用,強調參數對實驗結果的影響,加強專業技術術語參數的含義講解。同時為貫通學生軟硬件設計和軟件編程能力,將專業類實踐教學課程進行融合,如微機原理實驗課程與C語言課程的融合、單片機實驗課程與傳感器技術課程的融合、實現軟硬件聯合調試與分析,還可以進行功能擴展,指引學生“學中做”。3在綜合性實踐教學中,借鑒電子設計大賽的模式與內容,在原有基礎上增加綜合性、應用性較強的實踐環節(課程設計、實訓、電子綜合實驗等,加強工程項目實踐的鍛煉。以提升實驗內容的綜合性、實用性、系統性為前提,實時融入當前最新技術新知識,不但能增加學生學習興趣,同時增強學生工程實踐意識,提高學生工程實踐素質和解決實際問題的能力,指引學生“做中學”。與電子設計大賽培訓相比,本科實踐教學環節側重點是引發學生的學習興趣和培養學生的學習能力,教師的“教”更多是“引導、誘導”學生主動學習,學生才能更好地“學”。在實踐教學環節中加強與工程實際相結合,與應用相結合,可以使得更多的學生受益,同時也為電子設計大賽類的學科競賽活動提供更多的優秀學生。

    2采用多種教學模式,激發學生的學習興趣

    在電子設計競賽培訓模式中,學生的學習興趣是學生實踐的原動力。在電子設計競賽培訓實驗室,開放的實驗環境,良好的實驗條件和設備,優秀的教師輔導,使學生的學習能力和實踐能力得以更好地提高。本科實踐教學的條件和設備就相對受限了,而且本科實踐教學時間內容空間也是有限的。采用多種教學模式,激發學生的學習興趣是本科實踐教學的第一任務。

    2.1建設虛擬實驗教學平臺

    將Multisim、Proteus仿真軟件引入實踐教學是激發學生學習興趣和跟進技術發展的第一步。基于Multisim軟件建立電子技術仿真實驗教學平臺,克服電子技術課程教學內容理論化難于理解的問題,能很好地解決學生學習興趣學習引入的問題;基于Proteus仿真軟件建立單片機、ARM虛擬實驗教學平臺,能提升學習興趣同時加強工程實踐鍛煉。利用互聯網和校園網設施和條件,建設虛擬實驗教學平臺,將數據資源共享、內容開放、實驗信息交互;讓學生隨時進入虛擬實驗平臺獲取實驗學習的資料,自己動手配置、連接、調節和使用虛擬儀器進行各種實驗;降低學生面對教師產生壓力和依賴情況,實現學生遠程自主實驗教學;還能解決實驗場地、實驗設備沖突和緊缺等情況,營造網絡教學和移動學習的氛圍.

    2.2采用多種教學方法

    相同的教學內容不同的教學方法,可以獲得不一樣的教學效果。在實踐教學中引入項目案例講解并實踐,以工程實踐設計模塊化教學,加強教學內容的實用性,注重對學生的引導,鍛煉和培養學生的工程實踐素質。例如,在單片機實驗教學中采用最小系統模塊、定時中斷模塊、液晶控制顯示模塊、ADC/DAC模塊等實際應用范例,不僅有利于提升學生的學習興趣,還有助于培養學生的主動性創造性思維,有助于提高學生的學習方法和學習效果,更是為后續學生參加電子設計大賽等活動進行創新實踐能力綜合培養做好充分的知識儲備。

    2.3建設綜合性開放式實驗室

    開放的含義有兩層:設備管理開放,能為學生提供所需的所有實驗設備和元器件;在時間上開放,學生可以根據自己的時間安排。綜合性開放式實驗室也是自主創新性實驗室,學生可以自己設計實驗方案和實驗步驟,實驗室能夠滿足學生自主選做實驗內容,可以是單一性質的實驗項目,也可以是設計性應用性的實驗項目。實驗室為學生提供常用的信號源、示波器、電源、萬用表等常用儀器,以及各類單片機最小系統和開發板、EDA實驗箱、仿真器、PCB制作臺、調試臺等設備。同時實驗室還配有輔導教師,指導學生正確進行實驗項目。學生通過自主設計應用性實驗內容,不僅將所學書本理論知識融會貫通,增進實踐動手能力,更是有助于學生學習自主性和主體性的培養。

    2.4開展各種專題培訓講座

    電子設計大賽題目大多具有綜合性、實用性特點,題目涉及專業知識理論多,涉及工程實際問題多。經過多年深入研究分析各類電子設計大賽的題目,電子設計大賽題目范圍主要分為信號源、電源、放大器、智能儀器儀表、數據采集系統、發射接收系統和控制系統7大類型。涉及電路、電子技術、高頻電路、通信電路原理、單片機原理及其應用、電子測量、可編程邏輯期間、電子線路設計等多門課程[3]。在本科實踐教學中有意識地結合每年的電子設計大賽題目,有針對性地開展各類專題實踐培訓講座。例如,電源設計、單片機應用電路、放大器電路設計、數據采集系統設計等;同時,提出同一設計題目的不同實現方案對比,不同設計問題的解決思路差異等;結合學生平時的學習問題展開各種專題討論。有針對性地引導學生學習解決工程實際問題的思路和方法,展開知識點,拓寬視野,有助于學生工程實踐素質的培養,有助于學生解決實際問題能力的培養。

    3拓展課外科技活動,培養學生創新實踐能力

    豐富多彩的課外實踐活動,是培養學生實踐能力與創新精神和發展學生個人興趣的有效途徑[4]。課外活動不僅能開闊學生的眼界,引發學生的學習興趣,盡力縮短書本知識與工程實踐之間的距離,促進學生自主完善知識結構,提高學生的自學能力,還可以培養學生的創新精神和科研精神,增進學生的工程實踐素質培養。課外科技活動的形式多種多樣,除了各種全國性地方性的各類電子設計比賽,如全國電子設計競賽、“挑戰杯”“TI電子設計競賽杯”“盛群杯”等大學生課外科技活動,還有校內的各種科研訓練,例如,參加老師的科研項目或學生自己申請的實驗創新項目等學生科研項目。參與各種課外科技活動,不僅能夠考驗學生實踐能力、創新思維、團隊合力和臨場應變能力,而且每次活動經驗對每個學生的心理和能力成長也很重要,在參與活動的同時更是鍛煉培養學生的溝通能力和團隊協作精神的好機會。學生通過參與各種科技活動開闊了視野,增強了競技心理與承受能力,通過“實踐—問題—解決—實踐—成功”,能鍛煉學生的構思能力、設計能力,提高團隊的合作能力和運作效率。此外,課外的各類科技競賽活動所涉及知識的深度和廣度,不僅能培養學生實踐創新能力,也是對學生電子設計基礎知識及實踐能力的綜合檢驗。

第5篇：電路與電子設計基礎范文

大學生電子設計大賽是目前大學生關注的比賽之一，如何提高學生比賽成績，是每個指導教師、參賽學生一直共同關注的重點。本文根據電子大賽期間，學生在完成電路時候經常出現的問題，指出賽前培訓的重要性，提出賽前需要通過對學生進行理論培訓，電路設計、電子器件認識、電路焊接工藝，來提高學生設計電路、實現電路的能力，以使學生在比賽中獲得更好的成績。

關鍵詞：

電子大賽；理論培養；焊接工藝

一、導論

全國大學生電子設計競賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一，是主要面向全國電子類學科大學生賽事，目的在于推動教學改革、培養實用型人才，同時也有助于培養大學生的實踐創新意識與基本能力、團隊協作、提高學生電子設計制作的能力，為選拔人才也創造了條件。比賽自從開辦以來，一直備受全國高等院校和學生的重視，被認為國內“含金量”最高的比賽之一，比賽成績在某種程度上已經成為標志著學校教學水平的高低。而參加比賽獲獎的學生在求職過程中，也經常受到用人單位的青睞。全國大學生電子大賽是一種半開放的比賽，比賽時間為4天3夜。比賽期間[1]，同一個隊伍的隊員之間可以商討設計思想，確定設計方案，進行分工協作，以隊為基本單位獨立完成比賽任務。指導教師不允許對參賽學生進行指導，參賽隊員也不可以與其他人員探討任何問題，隊員可以查詢相關資料設計電路并完成作品。比賽內容涉及范圍比較廣，包含高頻、低頻電子線路設計、單片機等控制電路，幾乎包含了電子類專業所有的專業課程，沒有深厚的理論基礎和對電子元器件扎實的認識，很難在短短的4天中完成比賽，賽前培訓則成為完成比賽內容提高比賽成績的關鍵。如何進行賽前培訓、提高比賽成績，已經成為指導教師及參賽學生討論的重點問題。本文根據電子大賽和教學內容，對學生的培訓可以從幾個方面進行考慮，主要包括是理論培養、電路設計訓練、電子元器件認識、焊接工藝練習等。

二、理論培養

良好的比賽成績與對電路理論知識的掌握情況是分不開[2，3]。首先需要熟練掌握基礎知識。電子設計大賽的電路設計與參加考試不同，對知識的認知不能停留在僅僅會做習題的層面上，需要深刻理解教材中每一個電路設計的原理，如三極管、電阻、電容、電感等元器件在電路中發揮的作用，其數值變化對電路的影響等。例如，三極管的三個工作狀態飽和、截止、放大，如何設計參數，使其工作在不同的工作狀態，實現所需要的功能，這些都需要學生對電路知識有深刻的認識才能夠設計出相關的電路。然而，電子大賽比賽時間一般為9月初，大四的學生已經學習了電路與電工基礎、模擬電子線路、單片機、高頻電子線路等課程等相關的電子技術專業課，從所學習的課程上可以看出，完全具有獨立完成電子大賽題目的電路設計的能力。但是由于時間的關系，大四的學生對以前所掌握的部分知識存在遺忘的現象，這些都需要學生利用業余或者假期時間重新復習以前學習過的相關知識，以便在比賽的時候能靈活運用理論去設計電路。由于電子大賽與電子線路等課程相關的內容比較多，單靠學生自己很難在業余時間復習學會相關的知識，并且，學生習慣于考試的方法學習，對于電路的設計，幾乎沒有任何經驗，很難把握住理論學習的重點。為了提高學生的理論水平，學校應該組織在電路設計上有經驗的教師，對參賽學生進行輔導，以加深對理論知識的認識與理解。

三、電路設計訓練

普通高等學校課程體系建設上[4]，受到高等學校師資、投入等各方面的影響，電子類的教學還是以理論授課為主，同時開放對應的實驗、課程設計等實踐教學環節，學生對電路的認識還停留在實驗上，很少能夠形成電路設計的概念。面對一個電路設計，不知道如何從何處入，這就需要從簡單的電路設計入手，培養學生設計電路的能力。如何貫穿所學電路知識設計電路，是參賽的關鍵。電子大賽的電路設計是絕對不是靠一門課程可以設計出理想的電路完成比賽任務的，它是需要依靠多門課程知識內容的集中體現。電子大賽的電路設計通常需要由多個小單元電路組成。如遇到顯示溫度、采集信號等內容則需要使用單片機等器件來實現、如果采集的信號幅度過小則需要對其進行放大達到下一級電路的輸入要求。因此將電路知識融合貫穿起來才能完成整個電路的設計。總所周知，無論多么復雜的電路，都是由簡單的單元電路組合起來，實現復雜的電路功能，因此，根據學生所掌握的本科知識，先給出若干單元電路題目進行設計，如加法器、振蕩器、乘法器等電路設計，讓學生自行設計。隨著軟件技術的發展，已經存在一些電路仿真軟件，如EWB、Proteus等，學生可以依據這些軟件將自己設計的電路進行仿真實現，驗證自己的設想是否正確。采用這些軟件實現電路仿真，不僅可以使學生的設計電路時候的一些想法得到實現，也可以降低成本，同時學生也可以很容易修改參數，觀察每個單個電子元件在電路中發揮的作用，這在實物電路中是很難實現的。

四、電子元器件的認識與焊接工藝

電路設計采用仿真軟件實現，可以對學生起到一個鍛煉作用，但是這些仿真電路畢竟與實際電路的設計畢竟存在一定的距離，我們必須把仿真電路轉換成實物電路，才能提高學生對真正電路的認識。對于很少接觸實際應用的本科生來說，首先培養學生對電子元器件的認識，如電阻、電容、電感等型號、阻值、電容數值等的認識，如何分清三極管、二極管的管腳；認識常用的運放芯片，比如OP07等，對于比較不熟悉的芯片，學會如何查找芯片的參數，芯片輸入的電壓范圍等，以便用于在設計電路的時候可以依據參數，選擇性能比較合適的芯片用于電路中。其次，電路焊接問題一直是困擾學生電路成功參賽的主要原因，經過了2~3天的電路設計及仿真實現，學生基本上完成電路設計，在實現作品的時候，學生焊接完的電路板，經常會出現電路不能正常工作、或者輸出信號與設計初衷不一樣的情況，甚至無任何信號輸出，電路的焊接往往是出現問題的主要原因，虛焊、焊點過大、電子元器件被燒壞等問題都嚴重影響電路正常工作，即使比賽結束前可以正常工作的電路，到了比賽現場測試的時候，也經常會出現電路無法正常工作，或者是電子元器件被燒的情況。當然電路無法正常工作的原因有很多，焊接技術不過關是常見的原因，由此，需要加強對學生平時對焊接工藝的訓練，提高作品成功由于焊接問題導致的比賽失敗。另外，熟練的掌握示波器、萬用表、直流穩壓電源、信號源等基本儀器也是需要對學生進行培訓的重要環節。比賽賽場通常不是在本校進行，而常用的儀器種類有分為很多種，國內的儀器面板也幾乎都是專業英文標識，在緊張的比賽環境中，順利操作這些儀器儀表進行測量也不是很容易的事情，因此需要訓練學生熟練掌握常用儀器的使用方法，掌握儀器面板每一個按鈕的英文含義，熟練掌握儀器的操作和按鈕含義以后，即使遇到不熟悉的儀器，也可以很快學會使用方法。

五、賽前模擬練習

實戰模擬訓練是賽前不可缺少的一個重要環節。由于電子大賽需要面向電子、通信、自動化等專業學生參賽，因此，每年電子大賽的題目大致包括幾個方面：電源、放大器相關的內容、通信、控制等幾個大方面的設計。指導教師可以依據自己所帶學生的專業方向設計一些相關題目進行模擬訓練。經過理論、電路設計等方面系統的培訓，參賽學生已經基本掌握了電路設計的相關知識。在這種情況下，參賽學生也需要參與幾次模擬訓練以達到組員之間相互配合的目的。每組參賽隊員為3人，比賽中也通常涉及基礎電路設計、單片機設計、電路焊接、最后完成比賽報告。合理的分工合作能夠數順利完成電路設計，如果在比賽配合出現問題，則有可能導致在規定時間內無法完成比賽，指導教師可依據學生掌握知識的情況，對學生進行分工。如將基礎知識掌握比較全面的學生作為組長，負責電路整體設計、單片機編程比較好學生的負責單片機控制、文筆比較好的同學負責論文報告的寫作。這種賽前實戰模擬訓練還有一個重要的目的，學會排查問題電路。在電路的設計和焊接過程中，會出現各種問題，一般來說，即使是指導教師在短時間內發現問題也是很困難的事情，這些問題出現在賽場上，只能依靠學生自己解決問題，對于對電路的初學者來說，這種問題也是經常發生，焊接的電路也很難一次成功，學會排查電路故障時參賽學生必須掌握的基本內容。針對存在問題的電路，當某一部分電路出現問題的時候，首先需要要做的是需要是檢查電路設計的是否正確，確信電路設計正確后，再依照電路圖檢查電路連線問題，如果都沒有問題，則需要依照電路從前往后每一個焊點都需要采用萬用表或者示波器測量電壓或者波形。這也需要對電路的原理極為熟悉，清楚了解電路中每一處的電壓的大小、每一處電壓波形形狀等相關參數，以判斷電路出現的問題所在。

六、結論

本文僅僅是從以上幾個方面來討論如何在賽前對學生進行培訓，以提高學生參加比賽的成績。但是，畢竟比賽各種意外都會發生，在短時間內完成電路的設計、購買元器件、完成電路作品，即使參加培訓的學生也會由于經驗不足，參數設計等問題等會有很多意外發生，影響比賽成績。加強平時對學生的訓練、增加電路設計經驗是靠平時一點一滴積累起來的，只有打下深厚扎實的基礎，才能在比賽中取得良好的成績。

參考文獻：

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[3]郭亮，姜文聰，任旭虎.大學生電子競賽培訓模式的思索[J].中國教育技術裝備，2014，（2）：92-93.

第6篇：電路與電子設計基礎范文

【關鍵詞】計算機專業群 電類基礎課 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）08C-0157-02

計算機相關專業是面向系統開發和應用、軟硬件結合的一個寬口徑專業，同時與其他學科緊密關聯。在各學科互相滲透和交叉、電子信息技術快速發展的今天，社會對寬口徑人才需求尤為迫切。大多數計算機專業畢業生在實際工作中都涉及或從事有關電路方面的內容，因此，計算機專業畢業生應具有較好的電類基礎知識和綜合應用能力，才能具備較好的就業競爭力。目前，幾乎所有高校都開設了計算機相關專業，但國內外、區內外不同高校的計算機相關專業根據各自的培養目標定位，開設了不同的電類基礎課程。為適應IT產業集群迅速發展和國家高等教育發展的總體布局要求，各高校的計算機專業群迫切需要進行相關的教學改革。目前，廣西已全面啟動引導一批普通本科高校向應用技術類型高校轉型，以主動適應國家高等教育發展和經濟發展新常態。桂林電子科技大學信息科技學院計算機專業群作為廣立學院轉型試點專業集群，在計算機專業群電類基礎課程教學體系、教學內容、教學方法與實驗教學等方面做了一些有益的改革探索。

一、課程體系的改革

目前桂林電子科技大學信息科技學院計算機專業群包括計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程和物聯網工程4個專業，由于每個專業培養目標和方向不同，因此開設了不同的相關電類課程。其中4個專業都開設了數字電子技術基礎這門電類基礎課程，而網絡工程和物聯網工程專業還分別開設了數據通信基礎和高頻電子線路等后續電類課程。目前存在的問題是學生由于沒有學習電路分析基礎、模擬電子技術這兩門電類基礎課程，電子技術基礎知識明顯缺乏，特別是物聯網工程專業學生學習高頻電子線路等后續課程非常吃力。由于培養目標方案的不同和學時的限制，對于計算機相關專業，不可能按通信電子類專業那樣再單獨開設電路分析基礎、模擬電子技術兩門課程。為此，桂林電子科技大學信息科技學院計算機專業群的轉型作為廣立學院轉型試點專業集群，率先將電路分析基礎、模擬電子技術以及數字邏輯電路三門電類核心課程有機地整合為電路與電子技術基礎一門課程。通過改革，電路與電子技術基礎課程成為桂林電子科技大學信息科技學院計算機專業群的核心基礎課程之一，統一和貫通桂林電子科技大學信息科技學院計算機群相關專業電類基礎課的課程設置和教學要求，既讓學生掌握電類的基礎知識，又突出計算機專業的特色，加強計算機專業群學生電路與電子技術基礎及綜合應用能力的培養，以適應IT產業集群的迅速發展和市場對軟硬件綜合能力創新人才的需要，提高學生的就業競爭力。

二、教學內容的改革

教學內容的整合必須注重課程間知識內容的融合與滲透，注意課程之間的有效銜接，以培養學生應用能力的基本要求為主線，通過有機整合以減少課程門數，達到提高課程群綜合化程度的目標要求。電類核心基礎課程主要包括電路分析基礎、模擬電子技術和數字邏輯電路三大部分的內容，涉及的知識點多、知識面廣，因此，合并后的電路與電子技術基礎課程不能只是電路分析基礎、模擬電子技術以及數字邏輯電路三門課程的簡單相加，但這三門課程作為電類基礎核心課程，關聯度較密切，為課程教學內容改革提供了先決條件。我們針對獨立學院的培養目標和教學要求，結合計算機專業特點的應用與拓展，經過反復研討，將改革的原則確定為“必需”、“夠用”，對教學內容進行精簡和提煉，既要讓學生掌握電類的基礎知識，保證足夠的知識儲備，又要突出計算機專業的特色，緊密結合后續專業課程確定課程的理論與實踐教學內容。合并后的電路與電子技術基礎課程將電路分析基礎、模擬電子技術以及數字邏輯電路三大部分的內容有效整合，其中電路分析基礎的內容占30%，模擬電子技術的內容占25%，數字邏輯電路的內容占45%。電路與電子技術基礎課程總學時為80學時，其中理論64學時，實驗16學時并獨立成課。電路分析部分主要講解電阻、電感、電容的基本特性和基本直流和交流電路，使學生掌握電路分析的基本方法，初步具備分析典型電路的能力；模擬電子技術部分主要講解二極管、三極管的基本特性、放大電路基礎及集成運算放大器的應用，使學生能對一般性的、常用的模擬電子電路進行分析；而數字邏輯電路部分是計算機專業電子技術課程的重點，主要講解門電路、組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路，使學生熟悉數字邏輯電路基本器件的功能和使用方法，掌握數字邏輯電路的基本分析方法，并以中規模集成電路為例，將最新的技術融入教學內容當中。教學內容改革優化后，理論與實驗的總學時與改革前一樣，在不增加學生負擔的情況下，使學生的電路與電子技術基礎及綜合應用能力得到加強。

三、教學方法和手段的改革

（一）轉變授課方式。課堂授課是教師通過對書本知識的講解和演繹，使學生掌握分析和解決問題的途徑與方法。因此，教師在教學過程中不能只是簡單地敘述和板書書本知識，而是要以多種教學形式和方式將知識傳遞給學生，并且充分激發學生的學習興趣，引導學生主動學習。針對電路與電子技術基礎這門課許多概念和原理相對比較抽象、電路圖和物理過程圖示多的特點，授課過程中采用黑板與多媒體課件相結合的教學方式。傳統板書有利于學生邏輯思維能力的培養，因此，利用黑板比較適合進行習題講解和完成一些重要公式的推導。對于大量的電路、圖形以及公式等，利用黑板板書費時費力，并且難以形象說明，而利用多媒體課件不僅可以代替大量的板書，節省時間，而且表達清晰、直觀生動。我們制作的多媒體課件主體采用PPT的形式，對教材的內容進行精簡和提煉，對課本的關鍵原理知識點配上了flas（如PN結的形成等），對課本的主要電路進行了Multism軟件仿真（如晶體管放大電路等），并且把相關的Multism軟件仿真和flas與PPT課件進行了有效完整的鏈接。多媒體課件利用圖、文、聲、像等媒體有機結合，可以將電路中信號的復雜變化過程，逼真形象地展示在學生眼前，因此，通過多種教學表現形式，有利于問題的講解和分析，加強教學的說服力，加深學生對知識的理解和運用。

（二）強調基礎，減少理論性。由于電路與電子技術基礎課程的概念多、單元電路多、內容涉及面廣、分析方法也較為復雜，是學生開始接觸電子技術的一門基礎課程。因此，在授課過程中應注意突出定性分析、強調基本概念，弱化解題技巧、減少理論性，把重點放在分析問題的規律和思維方法上。例如我們在講授二極管、三極管等半導體器件時，重點講授半導體器件的功能特性、應用及測試方法，沒必要花太多時間討論其內部結構以及載流子如何運動等問題。同樣，在講授門電路等數字邏輯電路時，重點講授電路的功能真值表、時序圖等，忽略芯片內部電路的分析，主要研究其輸入輸出特性。由于現代電子設備高度集成化，并且電子器件種類繁多、內部結構復雜，因此，在教學過程中從工程應用的角度進行講解，加強器件功能級的教學，在有限的課時內可以把抽象的理論轉化為實際的應用。

（三）結合工程實際舉例講解。電路與電子技術基礎課程與工程實際應用緊密相關，在教學過程中，我們盡量引入課程理論在日常生活或工程實際中的應用實例，在講解某個電路時，結合其實際應用背景進行分析，加強學生對電路基本原理的理解和掌握。例如，在講授電路的基本模型時，引入手電筒的基本電路；在講授二極管的特性時，引入手機充電器的整流電路；用多媒體教室的功率放大器舉例來導入晶體管放大電路的分析；用電子鐘舉例來導入計數器的相關教學內容的學習；用LCD視頻信號傳輸中的LVDS信號來說明差分放大電路的優點等。通過結合日常生活中的實例進行講解，可以激發學生的學習興趣，使學生理解學習電路與電子技術的應用價值和意義，從而會有正確的學習態度，形成有效的學習行動。

四、層次化的實驗教學

電路與電子技術基礎課程實驗教學改革與理論教學改革同步，結合計算機專業特點和市場對軟硬件綜合能力創新人才的需要優化實驗內容，實行分層次教學。每次實驗課分必做實驗和選修實驗兩個大模塊，對基礎一般的學生，要求完成必做實驗；對基礎較好的學生，可以選擇增加選修實驗。必做實驗一般為驗證性實驗，是讓學生鞏固和深化課程的基本概念和基礎理論，要求學生掌握電路與電子技術的基本實驗技能，掌握常用電子儀器的使用方法；選修實驗一般為綜合性、設計性實驗，是為了進一步培養學生的綜合設計能力，培養學生勤于動手的工程素質和探索精神，以適應新技術發展和未來服務于社會的需要。另外，對于部分學有余力且有興趣的學生，依托創新實踐基地由任課教師專門指導其完成設計性的、創新性的實驗課題，進一步提高學生的創新能力和創新意識。近年來，我們通過層次化的實驗教學，為創新實踐基地發現和篩選出了一批優秀的動手能力較強的學生，這些學生不僅從事多項國家或自治區級大學生創新創業項目等課外科技活動，而且在“挑戰杯”、全國大學生電子設計競賽等比賽中取得了可喜的成績。

綜上，桂林電子科技大學信息科技學院通過以上計算機專業群電類基礎課程的教學改革，統一和貫通全院計算機相關專業電類基礎課程的設置和教學要求，在不增加學生負擔的情況下，使學生的電路與電子技術基礎知識及綜合應用能力得到加強，適應了IT產業集群的迅速發展，提高了學生的就業競爭力，并為廣西應用型本科計算機專業群的轉型提供了一個較好的示范。

【參考文獻】

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[3]蔡惟錚，等.電子技術基礎課程體系和教學內容的改革[J].電氣電子教學學報，2014（6）

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[5]姚纓英，等.電類基礎實驗課程關聯化教學模式的探索[J].電氣電子教學學報，2013（3）

【基金項目】廣西教育科學“十二五”規劃2015年度課題（2015C543）

第7篇：電路與電子設計基礎范文

【關鍵詞】高速數字電路 設計技術 計算機

在微電子技術飛速發展中，高速電子電路器件不斷被應用，在現階段的電子設計領域中，高速數字電路設計已經被廣泛應用。高速數字電子電路設計是一門處在不斷發展與進步中的學科，目前有很多理論尚處于研究與發展中。在我國，現階段的高速數字電路設計在一定程度上取得了一些成績，但是大部分都是偏于理論方面的，對于實踐操作方面還有一定的欠缺。所以，從高速電路設計的角度來看，了解和掌握高速數字電路設計方法對于實踐工程的指導工作有著非常直接的作用。

1 什么是高速數字電路

高速數字電路的概念：是一種由高速變化信號在電路中所產生的具備諸如：電容、電感等模擬特性作用的電路，其主要是由集中參數系統和分布參數系統兩個部分組成。其中，集中參數系統對低速數字電路設計進行了簡化處理，使其始終處于一種較為理想的狀態，所以集中參數系統不適用于高速數字電路技術，而是在低速數字電路設計中得到了廣泛的應用；分布參數系統則比較適合用于高速數字電路設計中。分布參數系統的概念與實際運行情況比較接近，其通常認為信號時間與其所處的位置對信號的特性有著決定性作用，所以元器件間的線路長度會對信號特性產生影響，另外，線路中的信號進行傳輸時需要一定的延遲。

2 影響高速數字電路設計技術的問題

高速數字電路設計成功與否取決于信號的質量，也就是信號完整性的保持，若是無法保持信號完整性，那么就會出現信號失真的現象，影響正確數據、地址以及控制信號的生成，進而導致系統工作出現錯誤，嚴重的甚至會導致系統崩潰。對信號質量產生影響的因素非常多，但是，對信號完整性產生影響的因素主要有以下三點：

系統中處于信號傳輸線位置的阻抗不相匹配，容易形成反射噪聲，這是破壞信號完整性的主要原因；信號線間的距離隨著處于印刷板位置的電路密集度不斷增大而變的愈加狹小，這就導致信號間的電磁耦合增大，以至于無法對其進行忽略處理，進而造成信號間的串擾情況越加嚴重；處于芯片內的大量電路輸出同時動作的過程中，因為寄生于電源平面間電感和電阻的影響，就會出現較大的瞬態電流，進而對電源線和地線上的電壓產生影響，使其發生波動和變化。

總而言之，對電路進行合理的設計，減小或是消除上述因素對信號完整性的影響，促進高速數字信號質量的提高，已經成為現階段所有高速數字電路設計所需要解決的主要問題。

3 高速數字電路設計技術的具體研究

3.1 設計高速數字電路信號完整性

針對高速數字電路信號完整性的設計主要包括兩個方面內容：第一個是研究不同信號在電路信號網中所產生的干擾，第二個是研究不同電路信號網傳輸信號的干擾，簡單來說，也就是研究反射和干擾的問題。由于電路中不相匹配的阻抗因素等影響，反射問題在低速數字電路設計中并不存在。數字電路網在理想狀態下的不同阻抗是相等并相互匹配的，位于數字電路傳輸線上的阻抗處于連續的狀態，因此反射現象不會出現在線路的電流和電壓中。進行設計數字電路時，阻抗過大或是過小都會導致電路傳播的波形產生干擾現象，進而對信號完整性造成影響。高速數字電路設計難以使電路與臨界阻抗的狀態相符合，因此保持系統處于過阻抗狀態是一個較為合適的方法。

設計高速數字電路時首先要考慮的就是感性串擾等問題。根據信號基本理論得出，電流在電路中是處于循環流動的狀態，這一方面往往會被數字電路設計工作人員所忽視。信號的回路和路徑構成了電流環路，電感在電路中隨著電流環路的增大而變大，而環路中的電流也會隨著其中的電磁場變化而發生改變。盡可能的對電流環路進行減小處理，對感性串擾起到了降低的作用，在設計高速數字電路中，主要可以通過兩個方法來進行，即對線路距離進行增加和對電流環路面積進行減小的處理，以此來提高高速數字電路信號的完整性。

3.2 設計高速數字電路電源

設計高速數字電路需要應用大量的低電壓元器件，其對電源的穩定性造成了一定的影響，這也是設計數字電路所要考慮的一個主要因素。電源完整性指的是電源在系統運行中的波動情況，也就是電源的波形質量。在高速數字電路設計中能夠對電源穩定性造成影響有：由處于高速開關狀態下線路器件所產生的過大的瞬間電流，以及數字電路中過多的電感所導致的變大的信號回路阻抗。

高速數字電路設計的理想狀態是其電源系統中不存在阻抗，由于整個信號回路不存在阻抗的耗損問題，可以使電源系統中各個點的電位保持恒定。但是，在實際中并不存在這種狀態，電源分配系統往往會產生嚴重的干擾噪聲，進而對整個電路的正常運行造成影響。在進行高速數字電路設計時，要充分考慮到電源的電感和電阻因素，對其進行降低處理。現階段在電路系統中大多都是采用大面積的銅質材料，這遠遠不能滿足高速電路設計的標準和要求，因此在設計的過程中還要對其它影響因素進行綜合的考慮，其中將去耦電容運用到電路中就是一個非常簡單有效的方法。

4 結語

綜上所述，電子設計正在朝著速度快、密度高的方向發展和進步，在這種狀態下的電子系統，為了能夠對高速數字電路設計問題進行有效合理的解決，對高速數字電路設計方法和手段進行創新和改進是勢在必行的。不斷促進高速數字電路設計方法可行性的提高，為其在現代化技術的發展進程中不斷進步提供了可靠保障。

參考文獻

[1]李琳琳.高速數字電路設計中電源完整性分析[J].火控雷達技術，2010（02）.

[2]馮巨標.高速數字電路電源分配網絡的近場電磁干擾研究[D].哈爾濱工業大學，2012.

[3]付亞如.淺談高速數字電路特性與信號完整性設計[J].黑龍江科技信息，2011（04）.

[4]張婧.高速數字電路信號完整性仿真設計與驗證[D].西安電子科技大學，2013.

第8篇：電路與電子設計基礎范文

關鍵詞：獨立學院嵌入式課程設置課程改革優化

中圖分類號：G423.04

引言

以我校（武漢長江工商學院）為例，電子信息工程專業主要培養能在信息通信、電子技術、智能控制、計算機與網絡等領域和行政部門從事各類電子設備和信息系統的科學研究、產品設計、工藝制造、應用開發和技術管理的應用型工程技術人才，因此，我們以培養應用型人才為目標制定了培養方案。

課程設置現狀

在我們的培養方案中，除了專業基礎課程（C語言程序設計、電路分析、電工基礎、數字電路、模擬電路）外，有兩條主線：嵌入式方向與信號處理方向。其它方向如微電子、射頻、無線電等方向，考慮到我們學生的基礎以及培養方案總課時的要求，最終選擇了嵌入式與信號處理兩個方向，當然，隨著社會的不斷發展，以后的培養方案可能會考慮微電子等較新的方向。

之所以選擇嵌入式硬件方向為我們的一條主線是因為嵌入式系統是當前很熱門而且很有發展前景并且對于學生而言也是比較好就業的應用領域之一。嵌入式系統在智能化家居、家電，汽車電子、醫療、交通等各個方面都有應用，我們的生活已經離不開嵌入式系統。嵌入式系統是軟硬結合的技術，我們以硬件設計為主設置了我們的課程如下：

表1：嵌入式方向的課程設置

圍繞ARM嵌入式技術這門課，還有微機原理、單片機、EDA、DSP等課程及相關實驗。

學習了微機原理和單片機這兩門課后再學習嵌入式，學生更容易入門，因為嵌入式本身是從單片機發展而來，并且在微機原理與單片機這兩門課程中，我們以匯編指令為主，主要是考慮到做嵌入式系統除了了解ARM處理器工作原理和接口技術還要了解ARM的匯編指令系統。

考慮到嵌入式開發的發展方向與相關領域，我們還設置了EDA技術與DSP技術兩門課。數字圖像壓縮技術是嵌入式的應用領域之一，主要是掌握MPEG編解碼算法和技術和DSP技術，另外，為追求更高速的信號處理速度，現在一些速度要求較高場合，有不少公司是將一些DSP算法用硬件來實現，這就涉及到HDL數字電路設計技術及其FPGA/IP核實現技術。這也是我們將EDA技術與DSP技術這兩門課作為這個方向的專業課程的原因。

課程改革思路

首先是微機原理與單片機這兩門課，目前我們開設《微機原理與接口技術》理論課54課時，實驗課18課時，《單片機原理及其應用》理論課54課時，實驗課18課時，課程設計36課時。微機原理課程主要是幫助學生理解一款微型計算機的工作原理、結構、匯編語言編程及其接口電路，為以后的進一步學習不同的CPU以及計算機應用打下基礎。目前我們的教學還是以8086/8088作為微機原理主講芯片，其難度較大，與實驗教學和學生在課外的實際應用（如參加電子設計系列競賽、制作小作品、畢業論文、課程設計等）脫節，教學效果不理想。

隨著半導體技術的進步，處理器從單核時代進步到了多核時代，并且將來處理核的數目將會越來越多。隨著多核技術的發展，可能不久的將來大多數的軟件開發都將以多核芯片為基礎硬件平臺，隨之而來的是編程語言、數據結構、算法理論、軟件工程等都將隨著多核的出現而進行修訂，對我們專業而言，要考慮的主要是計算機硬件方向的課程設置要進行調整以適應多核時代的到來。經過調研與研討，我們決定將上述兩門課整合優化為《單片機原理與接口技術》54課時及《多核架構與編程技術》54課時。前瞻性的將多核架構及編程技術引入到獨立學院電子信息工程本科培養方案中，將培養方案中的專業基礎知識進行綜合與升華，幫助學生，順應市場格局變化，接受新技術新理念，建立系統、完整的專業基礎理論體系，培養學生綜合應用能力與創新型思維，提高動手實踐能力，開拓學生的專業學術視野。使我們的學生能順應時代的變化，在硬件、軟件方面能夠更好地了解多核思想及編程技術，以適應高新技術的飛速發展的需要。

其次是EDA技術與數字電路的整合。目前我們開設《EDA技術》理論課34課時，實驗課18課時，課程設計18課時，《數字電路》理論課54課時，實驗課18課時，課程設計36課時。這兩門課在實驗和課程設計的內容上有一定的重復。我們可以將這兩門課整合成一門課《數字電路與VHDL》，理論課72，實驗課18，課程設計36課時，改變原有的教學模式和教學內容，建立新的實驗體系，讓學生感受2種不同的設計方法，擺脫傳統的人工設計方法與思維模式，提高學生的創新意識與競爭能力，適應市場的需要。

最后是ARM嵌入式技術，目前我們以ARM7進行理論教學，以LPC2000系列ARM7微控制器及ADS1.2集成開發環境進行實驗，理論課36學時，實驗課18學時，只能滿足低端教學任務。在最初制定教學計劃，大部分ARM系統都是基于ARM7處理器，但是隨著更多應用在嵌入式系統中的實現，嵌入式系統設計向著更高級、更復雜的方向發展，現在基于ARM9處理器的產品越來越多，我們的教學要與時俱進，教學內容也要進行升級為以ARM9進行教學。從ARM體系結構的教學內容上看，ARM9的指令集完全兼ARM7，教學上沒有任何區別。并且學生們面對的編程模型和架構基礎也保持一致。

總結

本校電子信息工程專業實行3+1培養模式，所有課程安排在大一到大三完成，大四學生全部參加實習，現有培養方案中，專業基礎課排在第三、四學期，專業課基本壓縮在第五、六學期，比如上面提到的微機原理安排在第五學期，單片機、EDA技術、ARM嵌入式技術安排在第六學期。通常在第六學期，一部分學生忙于考研，一部分學生忙于找工作，精力沒有全部用于學習專業知識上，但是，經過上面的整合后，我們可以將單片機以及ARM嵌入式技術提前一個學期，再將EDA技術提前兩學期，讓學生們在整個大學的學習過程中，盡早的接觸到專業課程，提高學生們的學習興趣，這不僅可以讓一部分想參加電子設計系列競賽的同學可以盡早的進行系統學習，也可以讓準備考研和找工作的同學投入更多精力學習專業知識。

參考文獻

第9篇：電路與電子設計基礎范文

在生活和生產的各領域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現；從簡單到復雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求。現在盡管單片機的應用已經很普遍了，但仍有許多可以用單片機控制而尚未實現的項目，因此，單片機的應用大有想像和拓展空間。而隨著單片機技術的飛速發展，單片機在各個領域得到了廣泛的應用，在很多電子產品也將其用到設計中，如交通燈我們以傳統電子設計方法為基礎的工程設計基礎上，引入了電子設計自動化技術，模擬與數字、硬件與軟件相結合的綜合性設計，通過運用軟件及邏輯器件，設計了可控LED交通信號燈，可在持續發光、雨淋、灰塵等惡劣的氣候條件下，仍能保持較好的工作性能，可設計以AT89C51單片機和開關為核心組成的交通燈控制系統，利用AT89C51單片機和開關實現對交通燈紅、綠、黃燈之間轉換的控制。該電路非常簡單,易于實現。

2.單片機

2.1單片機的應用

單片機的應用在后PC時代得到了前所未有的發展，但對處理器的綜合性能要求也越來越高。綜觀單片機的發展，以應用需求為目標，市場越來越細化，充分突出以“單片”解決問題，而不像多年前以MCS51/96等處理器為中心，外擴各種接口構成各種應用系統。單片機系統作為嵌入式系統的一部分，主要集中在中、低端應用領域（嵌入式高端應用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構成），在這些應用中，目前也出現了一些新的需求，主要體現在以下幾個方面：

（1）以電池供電的應用越來越多，而且由于產品體積的限制，很多是用鈕扣電池供電，要求系統功耗盡可能低，如手持式儀表、水表、玩具等。

（2）隨著應用的復雜，對處理器的功能和性能要求不斷提高。既要外設豐富、功能靈活，又要有一定的運算能力，能做一些實時算法，而不僅僅做一些簡單的控制。

（3）產品更新速度快，開發時間短，希望開發工具簡單、廉價、功能完善。特別是仿真工具要有延續性，能適應多種MCU，以免重復投資，增加開發費用。

（4）產品性能穩定，可靠性高，既能加密保護，又能方便升級。

2.2單片機的發展

單片機誕生于20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。

1.SCM即單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。“創新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。

2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。

3.單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基于SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。

3.AT89C51介紹

3.1簡介

89C51是一種低功耗、低電壓、高性能的8位單片機。它采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲器（NURAM）技術,而且其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容；片內的FlashROM允許在系統內改編程序或用常規的非易失性存儲器編程器來編程。因此89C51是一種功能性強、靈活性高，且價格合理的單片機，可方便的應用在各種控制領域。

3.2.AT89C51單片機的特點

(1)8位CPU、晶振：0~24MHZ

(2)4K FLASH ROM

(3)21個SFR

(4)32根I/O線

(5)2個16位定時器/計數器

(6)5個中斷源，2個優先級

(7)一個全雙工串行口

(8)外部可擴展64K ROM/RAM

(9)布爾處理器

3.3.AT89C51單片機的內部結構

1、CPU是單片機的核心，是單片機的控制和指揮中心，由運算器和控制器等部件組成

（1）運算器

（2）控制器

2、存儲器

(1)程序存儲器（PLASH ROM）

(2)數據存儲器（RAM）

3、I/O接口

3.4.AT89C51單片機引腳

1、Vcc：電源端，為+5V

Vss：接地端

2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2

4.簡易交通燈的設計

參考文獻：

[1]王兆月等編.微型計算機接口技術[M].機械工業出版社.2006.

[2]鄒逢興.計算機硬件技術基礎[M].高等教育出版社.1997年7月第1版.

[3]趙秀珍.單永磊.單片微型計算機原理及其應用[M].北京：中國水利水電出版社.2001.8.

[4]張友德等編.單片微型機原理、應用與實驗[M].復旦大學出版社.1997.