發(fā)布時(shí)間:2023-03-27 16:41:19
序言:寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)字電路論文樣本,期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā),請(qǐng)盡情閱讀。
1.1提高照明質(zhì)量
電子技術(shù)可以改善頻閃的現(xiàn)象,我國(guó)目前的照明交流電都是50Hz,也就相當(dāng)于1s內(nèi)流過(guò)電流100次,這就使電燈在使用的過(guò)程中出現(xiàn)頻閃的現(xiàn)象,長(zhǎng)時(shí)間下去,不僅會(huì)傷害人們的眼睛,還會(huì)給人們的生活帶來(lái)一定的影響。在醫(yī)院一定要避免電燈頻閃的現(xiàn)象,如果在手術(shù)中出現(xiàn)電燈閃爍,很有可能會(huì)導(dǎo)致手術(shù)的失敗,甚至?xí){到病人的生命安全。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,很多廠家利用電力原件來(lái)組成變頻器,從而研制出了保護(hù)視力的電燈,有效避免了電燈頻閃的現(xiàn)象,同時(shí)提高了照明的質(zhì)量。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們生活水平的不斷提升,對(duì)生活環(huán)境的需求也越來(lái)越高,如果電子技術(shù)能夠在綠色照明電路中得到充分利用,那將有助于創(chuàng)造理想的生活環(huán)境,從而滿足人們的需求。
1.2節(jié)約能源
目前,其全球都在利用電子技術(shù)解決能源與環(huán)境的問(wèn)題。在世界能源消耗中,照明消耗占很大一部分,特別是在我國(guó)電能消耗是非常嚴(yán)重的,因此要想解決照明耗能問(wèn)題,就必須加強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)的應(yīng)用。首先要想有效的節(jié)約能源,就應(yīng)該充分利用傳感技術(shù)以及電子技術(shù),例如在白天,很多企業(yè)的燈都是亮著的,這就是一種能源浪費(fèi)的現(xiàn)象,利用電子技術(shù)完全可以解決這一問(wèn)題,其主要原理是通過(guò)光源進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在白天它可以對(duì)電能進(jìn)行調(diào)節(jié),找到最適合人們工作的光效,這樣可以提高能源的利用率。其次可以對(duì)節(jié)能燈進(jìn)行推廣。節(jié)能燈主要是利用電子技術(shù)中的IGBT整流器,在整流裝置對(duì)電流進(jìn)行改變的過(guò)程中,是將其變成了直流電,然后再改變成交流電,從而加強(qiáng)了節(jié)能燈的使用效率,同時(shí)提高了能源利用率。
1.3提高電源使用的安全性和可靠性
隨著我國(guó)電子技術(shù)的不斷發(fā)展,要保障照明電源的安全性和可靠性,這樣才能有效解決應(yīng)急電源的安全問(wèn)題,從而減少噪音以及震動(dòng)對(duì)人們生活的傷害。特別是當(dāng)EMS出現(xiàn)的時(shí)候,蓄電池需提高其使用效率和質(zhì)量,并且在使用的時(shí)候,主要是將IGBT和PWM技術(shù)結(jié)合起來(lái),從而避免本身過(guò)熱、電壓過(guò)小等現(xiàn)象,同時(shí)也保障了照明電源使用的安全性和可靠性。
1.4減少對(duì)環(huán)境的污染
傳統(tǒng)的照明對(duì)環(huán)境的污染比較大,特別是以汞為主要原料的傳統(tǒng)照明,它們會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體,從而威脅到人們的身體健康。很多生產(chǎn)廠家,他們對(duì)廢棄的汞進(jìn)行隨意的處理,這將嚴(yán)重污染到環(huán)境,并且對(duì)人身產(chǎn)生非常大的傷害。傳統(tǒng)的照明中物體的構(gòu)成比較差,這會(huì)嚴(yán)重影響電光源的使用壽命,因此必須對(duì)其進(jìn)行有效的管理,不然會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。將電子技術(shù)應(yīng)用到綠色照明電路中,可以有效解決這一問(wèn)題,并且LED中不含有汞等有毒物質(zhì),從而可以降低其對(duì)環(huán)境的污染。隨著電力電子諧振開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā)展,零電壓的開(kāi)關(guān)也在無(wú)功補(bǔ)償中得到更多的應(yīng)用,從而減少了對(duì)能源的消耗。
2電子技術(shù)在綠色照明電路中的應(yīng)用價(jià)值
2.1光纖照明技術(shù)
光纖照明是最新的一種照明方式。光纖最開(kāi)始是被利用在建筑導(dǎo)光中,并且它是一種柔性的導(dǎo)光體,目前在綠色照明中得到大量的應(yīng)用。光纖照明非常具有個(gè)性色彩,會(huì)滿足人們的不同需求。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在很多領(lǐng)域,例如:醫(yī)學(xué)、科研、景區(qū)等等。發(fā)光導(dǎo)體、發(fā)光器以及終端附件等都是光纖照明系統(tǒng)的重要組成部分。對(duì)于發(fā)光導(dǎo)體而言,其是由玻璃纖維束或者塑料組成的,一般傳輸距離在30米以內(nèi)。而發(fā)光器一般包括反射器、光源等,并且根據(jù)內(nèi)部光源的不同,可將其分為金鹵燈和鹵鎢燈系列;由于防護(hù)等級(jí)的不同,還可以分為室內(nèi)型和室外型。終端附件分為不發(fā)光終端附件和發(fā)光終端附件。光源通過(guò)反射器后,形成一束類似于平行光,這就是光纖照明的原理。在濾光器的作用下,又將這道光束變成了彩色光,隨后光束進(jìn)入了光纖,彩色光就被送到了指定的位置。想要產(chǎn)生近似平行光束,就應(yīng)該將發(fā)光點(diǎn)變小,讓其與光源更相像。反光鏡大多數(shù)是采用的非球面反光鏡,調(diào)換不同顏色的濾光片可以根據(jù)不同的需求,獲取相應(yīng)的彩色光源。光纖的主要作用是將光傳送到制定的位置。光線理論上來(lái)說(shuō)是直線傳播的,但在現(xiàn)實(shí)生活中,人們都希望能控制光線的傳播方向。光纖照明的出現(xiàn)正好解決了這個(gè)問(wèn)題,它能利用一些光學(xué)元件來(lái)改變光纖的傳播方向,光纖將光線進(jìn)行傳送,實(shí)現(xiàn)了光的柔性傳播,從而體現(xiàn)出了電子技術(shù)在綠色照明電路中的應(yīng)用價(jià)值。
2.2電子技術(shù)在燈具中的應(yīng)用
2.2.1緊湊型的熒光燈
緊湊型熒光燈主要包括“H”型“、D”型等,并且其主要代替白熾燈使用。緊湊型熒光燈得到很多場(chǎng)所的應(yīng)用,例如:酒店、餐廳、走廊等地方。緊湊型熒光燈和白熾燈相比,前者的質(zhì)量更好一些,并且比白熾燈更實(shí)用、更美觀,因此緊湊型熒光燈得到越來(lái)越多的關(guān)注。緊湊型熒光燈還會(huì)減少照明費(fèi)用,會(huì)比白熾燈節(jié)省65%左右,并且每瓦產(chǎn)生的光通量要比白熾燈高出很多倍,其壽命是白熾燈壽命的10倍。隨著熒光粉質(zhì)量的不斷改進(jìn),緊湊型熒光燈顯色指數(shù)也逐漸提高,在生活中人們是完全可以接受的。由于緊湊型熒光燈具有光效高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),因此是取代白熾燈最好的光源之一。
2.2.2擴(kuò)大發(fā)光二極管
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷提升,光電子技術(shù)是又一項(xiàng)技術(shù)革命。光電子技術(shù)是將固體發(fā)光器件作為新的照明能源,其固體發(fā)光器件主要是以半導(dǎo)體技術(shù)制造而成的,這一技術(shù)將會(huì)慢慢地取代傳統(tǒng)的白熾燈光源。LED則是其技術(shù)的重要體現(xiàn),半導(dǎo)體光電子技術(shù)是由LED產(chǎn)生的,它是目前發(fā)展最快,創(chuàng)新活躍度最高的技術(shù)領(lǐng)域。LED具有很多優(yōu)點(diǎn),例如:壽命長(zhǎng)、顯色性能好、省電等。正因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn),一些裝飾照明、廣告照明都會(huì)應(yīng)用LED,可以說(shuō),LED使照明光源發(fā)生了革命性的飛躍。
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:電網(wǎng);高壓輸電線路;絕緣子;選型
Abstract:Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis,thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed,thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.
Keywords:powernetwork;high_voltagetransmissionline;insulator;typeselection
近幾年江蘇電網(wǎng)發(fā)展迅速,截至2001年底,全省投運(yùn)的500kV線路3174km、500kV變電站11座。線路使用的絕緣子種類繁多,目前輸電線路使用的絕緣子按型式主要分為盤式絕緣子和長(zhǎng)棒型絕緣子。下面介紹這2種絕緣子的特點(diǎn)。
1盤式絕緣子的特點(diǎn)
盤式絕緣子按材質(zhì)可分為盤式瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子。
1.1盤式瓷絕緣子
盤式瓷絕緣子是最早用在線路上的絕緣子,已有一百多年的歷史。它具有良好的絕緣性能、抗氣候變化的性能、耐熱性和組裝靈活等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于各種電壓等級(jí)的線路。盤式瓷絕緣子是屬于可擊穿型的,它是采用水泥將物理、化學(xué)性能各異的瓷件與金屬件膠裝而構(gòu)成的,在長(zhǎng)期經(jīng)受電場(chǎng)、機(jī)械負(fù)荷和大自然的陽(yáng)光、風(fēng)、雨、雪、霧等的作用,會(huì)逐步劣化,對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)威脅。特別是含有劣化絕緣子的絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)(由于雷擊或污閃等原因)時(shí),可能會(huì)使劣化的絕緣子頭部瞬間發(fā)熱爆炸,造成導(dǎo)線落地的事故。華東電網(wǎng)在1996年底的大污閃事故中,500kV系統(tǒng)有11條線路因霧閃發(fā)生72次跳閘。其中,3條線路因零值絕緣子爆炸造成導(dǎo)線落地;2條線路多串絕緣子結(jié)構(gòu)中有1串因零值絕緣子爆炸斷串。
2000年9月22日,江蘇省220kV溧陽(yáng)變電站220kV旁母、正母瓷瓶發(fā)生因大量低值絕緣子的存在而導(dǎo)致的掉串事故。所以劣化絕緣子的檢測(cè)工作非常重要,前系統(tǒng)停電是較難的,即使線路停電,也無(wú)足夠的時(shí)間和人力進(jìn)行全線絕緣子的檢測(cè)工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區(qū)域的原因,向來(lái)是絕緣在線檢測(cè)的一個(gè)難點(diǎn)。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測(cè),這些方法易于檢測(cè)零值絕緣子,測(cè)試方法簡(jiǎn)單,但準(zhǔn)確性較低,對(duì)低值絕緣子,特別是1串中存在多片低值的情況下,則很難作出正確的判斷。瓷絕緣子的老化率隨其運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而逐年上升。
1.2鋼化玻璃絕緣子
鋼化玻璃絕緣子具有較好的機(jī)電性能,其抗拉強(qiáng)度、耐電擊穿性能、耐振動(dòng)疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱沖擊性能等都優(yōu)于瓷絕緣子。且與瓷絕緣子不同,玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我淘汰能力,這樣就很容易被發(fā)現(xiàn),無(wú)需對(duì)其進(jìn)行絕緣測(cè)試。自爆率通常在前3年較高,這與瓷絕緣子相反。數(shù)十年的運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,鋼化玻璃絕緣子具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的機(jī)電性能和較長(zhǎng)的使用壽命。防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離,只有在傘裙下表面增加數(shù)個(gè)深棱來(lái)實(shí)現(xiàn)(由于工藝的原因,無(wú)法像瓷絕緣子通過(guò)雙傘或三傘增加爬距)。當(dāng)用于粉塵污染較嚴(yán)重的地區(qū),因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、清掃不便,下表面結(jié)垢嚴(yán)重,造成耐污閃能力大大降低。從江蘇電網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)看,鐘罩深棱型絕緣子(包括瓷的和玻璃的)不適合江蘇地區(qū)這種以粉塵污染為主、污染較重的地區(qū)使用,如果使用,應(yīng)充分考慮其爬電距離的有效利用系數(shù)。1999-2002年,江蘇省500kV線路污閃跳閘中,只有7%(一次跳閘)是瓷雙傘絕緣子,其余都是玻璃絕緣子。這里針對(duì)的是懸垂串絕緣子,全省尚未發(fā)生過(guò)耐張串絕緣子的污閃跳閘。
2長(zhǎng)棒型絕緣子的特點(diǎn)
長(zhǎng)棒型絕緣子按材質(zhì)可分為合成絕緣子和長(zhǎng)棒瓷絕緣子。
2.1合成絕緣子
論文關(guān)鍵詞:高職院校,課程改革,項(xiàng)目教學(xué),數(shù)字電路
《數(shù)字電路》是高職院校電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程,學(xué)生通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí),能夠掌握《數(shù)字電路》的相關(guān)知識(shí),為將來(lái)的就業(yè)奠定基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái)《數(shù)字電路》的教學(xué)過(guò)程是先由教師在課堂上講解理論知識(shí),然后再讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。但是這種被動(dòng)式的教學(xué)模式其教學(xué)效果并不是非常理想。因此,需要對(duì)《數(shù)字電路》的教學(xué)模式進(jìn)行改革。如何實(shí)現(xiàn)《數(shù)字電路》的有效教學(xué),如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,如何提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,這些都是《數(shù)字電路》課程改革中亟待解決的問(wèn)題。起源于德國(guó)的項(xiàng)目教學(xué)法作為一種切實(shí)可行的教學(xué)模式[1],已經(jīng)受到了全國(guó)各所高職院校的廣泛關(guān)注。項(xiàng)目教學(xué)法是將課程知識(shí)轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng),這是一種理論與實(shí)踐相結(jié)合的真實(shí)演練。在《數(shù)字電路》的課程改革中引入項(xiàng)目教學(xué),不僅打破了理論課、實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)課的界限,將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、企業(yè)要求融于一體,達(dá)到了高職教育與企業(yè)生產(chǎn)的零距離,而且實(shí)現(xiàn)了以就業(yè)為導(dǎo)向,以技能為核心的辦學(xué)宗旨。
一、項(xiàng)目教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)
1、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
捷克教育家夸美紐斯說(shuō)過(guò),興趣是創(chuàng)造一個(gè)歡樂(lè)和光明的教學(xué)環(huán)境的主要途徑之一[2]。事實(shí)證明,興趣是誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)注意力的重要因素。然而目前高職學(xué)生的整體素質(zhì)并不是非常理想項(xiàng)目教學(xué),他們學(xué)習(xí)興趣不濃,學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)期刊網(wǎng)?!稊?shù)字電路》中抽象的概念、繁瑣的公式和縝密的推導(dǎo)很容易使他們失去學(xué)習(xí)的興趣。因此,在《數(shù)字電路》的教學(xué)過(guò)程中可以采用項(xiàng)目教學(xué)法,以實(shí)用性、趣味性、創(chuàng)造性的項(xiàng)目來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,變以前的“你不想學(xué)習(xí),我壓你學(xué);你不會(huì)學(xué)習(xí),我來(lái)教你學(xué)”為“你不想學(xué)習(xí),我來(lái)引導(dǎo)你學(xué);你不會(huì)學(xué)習(xí),我來(lái)吸引你學(xué)。”項(xiàng)目教學(xué)法打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,它把技能訓(xùn)練與理論教學(xué)做到了有機(jī)的結(jié)合,無(wú)論是元件特性的分析,電路的焊接組裝,還是項(xiàng)目的調(diào)試,故障的排查,都需要學(xué)生親自動(dòng)手。學(xué)生通過(guò)觀察、比較、分析,逐步加深對(duì)知識(shí)的理解,這樣可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2、提高學(xué)生的動(dòng)手能力
在傳統(tǒng)的教育模式中,僅僅把學(xué)生當(dāng)作教育的對(duì)象和客體,忽視了學(xué)生主體性的培養(yǎng)和發(fā)展,學(xué)生受到太多的限制和束縛,主要表現(xiàn)在重理論、輕技能,眼高手低。研究表明,項(xiàng)目教學(xué)法能夠使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握邁上一個(gè)新臺(tái)階,讓學(xué)生把知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄?、技能轉(zhuǎn)變?yōu)榧记?。技能、技巧的形成和完善,是?dòng)作技能與心智技能互相聯(lián)系、互相促進(jìn)的過(guò)程。在《數(shù)字電路》傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,元件的特性、電路的工作原理一般都是通過(guò)老師抽象的講解來(lái)完成的。而在《數(shù)字電路》的項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中,是將課程的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為若干個(gè)完整的項(xiàng)目,它將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、企業(yè)要求融于一體,實(shí)現(xiàn)了課程的綜合化和模塊化。為了完成項(xiàng)目任務(wù),學(xué)生就必須掌握元件的檢測(cè)、電路的焊接、項(xiàng)目的調(diào)試、故障的排查等相關(guān)知識(shí)。在此期間,學(xué)生通過(guò)烙鐵、萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等的使用,一方面鞏固了自己的理論知識(shí),另一方面提高了自己的動(dòng)手能力。
二、《數(shù)字電路》項(xiàng)目教學(xué)的設(shè)計(jì)
1、項(xiàng)目任務(wù)的確定
項(xiàng)目教學(xué)有別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,課程中理論知識(shí)和實(shí)踐技能的傳授是通過(guò)實(shí)施具體的項(xiàng)目來(lái)完成的。因此,在《數(shù)字電路》的項(xiàng)目教學(xué)中,項(xiàng)目任務(wù)的選取是項(xiàng)目教學(xué)法成功與否的關(guān)鍵。項(xiàng)目任務(wù)的選取要以教學(xué)摘要求融入于四個(gè)階段項(xiàng)目和一個(gè)綜合項(xiàng)目之中,其項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)為:(1)三人表決器的設(shè)計(jì)與制作;(2)智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作;(3)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作;(4)循環(huán)彩燈的設(shè)計(jì)與制作;(5)脈寬測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與制作。
2、項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施
項(xiàng)目任務(wù)在教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中是一個(gè)學(xué)生全體參與的實(shí)踐活動(dòng),它注重的不是最終的結(jié)果,而是完成項(xiàng)目的過(guò)程。在《數(shù)字電路》的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,要以項(xiàng)目任務(wù)作為教學(xué)單元[3]項(xiàng)目教學(xué),采用分組方式,每組包含3~4名學(xué)生,每個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該按照知識(shí)結(jié)構(gòu)分解成若干個(gè)子任務(wù),每個(gè)子任務(wù)要明確學(xué)生需要掌握的知識(shí)和技能,子任務(wù)的實(shí)施要以學(xué)生為中心,教師則充當(dāng)技術(shù)支持的角色,當(dāng)學(xué)生遇到疑難問(wèn)題時(shí),主要由小組成員共同探討尋找解決問(wèn)題的方法,期間教師可以選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)對(duì)學(xué)生給予指導(dǎo)和幫助,逐步培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成勤于思考的好習(xí)慣。項(xiàng)目實(shí)施的流程為:(1)項(xiàng)目導(dǎo)入;(2)師生共同分析項(xiàng)目,確定若干個(gè)子任務(wù);(3)針對(duì)各子任務(wù),教師引入相關(guān)的知識(shí),工學(xué)交替,實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的同步進(jìn)行;(4)學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)依次對(duì)各子任務(wù)提出實(shí)施方案;(5)學(xué)生利用Multisim仿真軟件檢測(cè)設(shè)計(jì)的電路是否符合要求,待檢測(cè)通過(guò)后,再依次完成各子任務(wù);(6)學(xué)生把各子任務(wù)進(jìn)行級(jí)聯(lián),通過(guò)綜合調(diào)試完成整個(gè)項(xiàng)目;(7)教師推選優(yōu)秀的項(xiàng)目成果進(jìn)行展示,學(xué)生之間相互借鑒,取長(zhǎng)補(bǔ)短;(8)教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該項(xiàng)目所涉及到的知識(shí)進(jìn)行歸納、總結(jié),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
3、項(xiàng)目教學(xué)的考核
項(xiàng)目教學(xué)的考核注重學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施過(guò)程中綜合能力的表現(xiàn),主要以學(xué)生完成項(xiàng)目的情況來(lái)考核其學(xué)習(xí)效果,期間可以引入企業(yè)人員的參考文獻(xiàn)教學(xué)的理論知識(shí)、操作技能、測(cè)試方法等相關(guān)內(nèi)容以書(shū)面形式給學(xué)生進(jìn)行筆試,占總成績(jī)25%,由教師批改后給出得分。
三、項(xiàng)目教學(xué)法中的注意事項(xiàng)
1、項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)企業(yè)崗位的要求
高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)是復(fù)合型人才,既強(qiáng)調(diào)人才的實(shí)用型、技能型,又注重培養(yǎng)人才的職業(yè)能力、社會(huì)能力、創(chuàng)造能力和發(fā)展能力。學(xué)生作為準(zhǔn)職業(yè)人,無(wú)論將來(lái)從事何種職業(yè),都必須具備良好的職業(yè)道德素質(zhì)和職業(yè)技能素質(zhì)。在《數(shù)字電路》中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法,不僅能將理論知識(shí)和實(shí)踐技能相結(jié)合,提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,而且通過(guò)模擬與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,還能提高學(xué)生對(duì)未來(lái)崗位的適應(yīng)能力。因此,首先,教師在選擇項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容前,要走訪往屆畢業(yè)學(xué)生的企業(yè),分別對(duì)各相關(guān)崗位進(jìn)行調(diào)研,了解企業(yè)對(duì)這些崗位的要求,如該崗位對(duì)知識(shí)的要求、對(duì)能力的要求、對(duì)素質(zhì)的要求等;其次,針對(duì)《數(shù)字電路》的具體教學(xué)目標(biāo),教師要將教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際的工作過(guò)程作有機(jī)的結(jié)合項(xiàng)目教學(xué),編制有一定應(yīng)用價(jià)值的教學(xué)項(xiàng)目,凸顯項(xiàng)目教學(xué)法的職業(yè)導(dǎo)向、能力目標(biāo)、任務(wù)引領(lǐng)、學(xué)生主體、實(shí)訓(xùn)操作等特點(diǎn)期刊網(wǎng)。
2、不是課程的所有內(nèi)容都要采用項(xiàng)目教學(xué)法
隨著項(xiàng)目教學(xué)法的推廣,有些教師認(rèn)為《數(shù)字電路》中的所有內(nèi)容都應(yīng)該采用項(xiàng)目教學(xué)法[4],其實(shí)這是一種對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法的片面理解。項(xiàng)目教學(xué)法是以生產(chǎn)某一產(chǎn)品或完成某一任務(wù)來(lái)劃分項(xiàng)目的,需要將課程內(nèi)容與市場(chǎng)需求、企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程緊密地聯(lián)系起來(lái)。因此,《數(shù)字電路》中不同的內(nèi)容需要采用不同的教學(xué)方法。例如在不同進(jìn)制的轉(zhuǎn)換上可以采用類比法,在布爾代數(shù)、卡諾圖、真值表等基本概念上可以采用講授教學(xué)法,在組合邏輯電路的設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)、集成電路的應(yīng)用等內(nèi)容上可以采用項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目教學(xué)法的思路是邊學(xué)邊用,教學(xué)要以“少而精”為原則,旨在引導(dǎo)學(xué)生先對(duì)項(xiàng)目感興趣然后再主動(dòng)學(xué)習(xí)。這就要求教師不僅熟悉教材,而且能夠深入企業(yè)第一線,了解各崗位的技能要求,熟悉生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工序銜接。這樣才能合理選擇《數(shù)字電路》中的教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)教學(xué)要求和高職學(xué)生的特點(diǎn)采用項(xiàng)目教學(xué)法。
三、結(jié)束語(yǔ)
以實(shí)踐為導(dǎo)向、注重課程內(nèi)容要體現(xiàn)企業(yè)崗位的要求已成為當(dāng)前高職教育課程改革的趨勢(shì)。在《數(shù)字電路》中采用項(xiàng)目教學(xué)法,實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代高職教育的特點(diǎn)和發(fā)展方向。項(xiàng)目教學(xué)法采用理論、實(shí)踐相結(jié)合,分組教學(xué)、師生互動(dòng)的教學(xué)方式,創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、相互協(xié)作、探索創(chuàng)新的全新教學(xué)模式,這與高職教育“以能力為本位,培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的復(fù)合型人才”的教育目標(biāo)是一致的。面對(duì)數(shù)字電路技術(shù)日新月異的發(fā)展,《數(shù)字電路》的課程改革依然任重道遠(yuǎn),它還需要在具體的教學(xué)過(guò)程中根據(jù)廣大師生的反映來(lái)進(jìn)行不斷地調(diào)整和完善。
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論文關(guān)鍵詞:脈沖測(cè)量,峰值電壓,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換,采樣保持
1 引 言
隨著數(shù)字電路的發(fā)展越來(lái)越多的設(shè)備上使用數(shù)字邏輯電路,而數(shù)字電路多以脈沖方波的電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。對(duì)于電壓或電流的測(cè)量使用最多的儀器是萬(wàn)用表,但是常見(jiàn)的萬(wàn)用表往往只能測(cè)量直流或交流的電壓,萬(wàn)用表的交流檔測(cè)量出來(lái)的數(shù)值是其有效數(shù)值,普通萬(wàn)用表的交流檔僅是針對(duì)正弦波形的交流電設(shè)計(jì)的。對(duì)于數(shù)字電路尤其是以脈沖方波驅(qū)動(dòng)和控制電路或器具而言,使用普通的萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量顯然不準(zhǔn)確,這時(shí)就需要使用價(jià)格昂貴的示波器或是真有效值萬(wàn)用表。無(wú)疑給沒(méi)有試驗(yàn)條件的情況下帶來(lái)不小的麻煩。
使用常見(jiàn)的微控制器和一些專用的集成電路通過(guò)簡(jiǎn)單的編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電路中常見(jiàn)的峰值電壓或電流檢測(cè),不但簡(jiǎn)單易用而且成本極低。為了降低開(kāi)發(fā)的難度和電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,本系統(tǒng)使用Atmega32這款基于增強(qiáng)型的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。其具有32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力),1024 字節(jié)EEPROM,2K 字節(jié)SRAM,32 個(gè)通用I/O 口線,32 個(gè)通用工作寄存器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換,用于邊界掃描的JTAG 接口,支持片內(nèi)調(diào)試與編程,三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷,可編程串行USART,有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口,8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益的ADC ,具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器,一個(gè)SPI 串行端口,以及六個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式[1]??梢詽M足針對(duì)數(shù)字電路檢測(cè)的絕大多數(shù)要求。
2 硬件組成
因此使用ATMega32單片機(jī)即可以滿足設(shè)計(jì)的需要又可以降低開(kāi)發(fā)成本。該單片機(jī)具有8路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道,選擇其中一路作為測(cè)量直流電的通道,將負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)后接入電路,根據(jù)負(fù)載阻值的不同來(lái)設(shè)定不同的檔位,達(dá)到不同范圍的測(cè)量。而另一路則需要先利用ATMega32單片機(jī)的ICP捕獲功能[2],捕獲脈沖方波的上升沿并且根據(jù)這個(gè)上升沿信號(hào)再產(chǎn)生一個(gè)跟隨信號(hào)作為峰值采用保持芯片LF398的控制信號(hào),當(dāng)LF398的控制信號(hào)為高電平時(shí)LF398為采樣狀態(tài),而控制信號(hào)為低電平時(shí)LF398為保持狀態(tài),因此單片機(jī)產(chǎn)生的這個(gè)跟隨信號(hào)正好與要測(cè)量的脈沖方波信號(hào)為同頻同相的信號(hào)。當(dāng)要測(cè)量的脈沖方波信號(hào)為低電平時(shí),產(chǎn)生的跟隨信號(hào)也是低電平信號(hào)將之前LF398采樣到得峰值電平進(jìn)行保持。這時(shí)再利用單片機(jī)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換將該峰值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行測(cè)量得到了脈沖方波的峰值電壓值。兩個(gè)通道測(cè)量的數(shù)值均顯示在LCD顯示屏上結(jié)果一目了然。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如下圖1。
由于AVR單片機(jī)內(nèi)部集成A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能,因此可以大大的降低硬件電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度,其外圍電路及器件可以盡量的減少。但是在PCB布線的時(shí)候應(yīng)盡量緊湊以避免電磁的干擾。
圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖
2.1 電源模塊
因系統(tǒng)中要使用到峰值采樣保持芯片LF398,其供電需要±15伏,因此購(gòu)買一個(gè)18伏的電源作為適配器,需要接7815和7915獲得LF398所需的±15伏。在7815后再接7805可獲得+5伏的電壓給單片機(jī)和液晶屏供電。再通過(guò)電阻分壓的方式與TL431做一個(gè)外部的參考電壓。該參考電壓作為ATMega32單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的參考電壓接在單片機(jī)的AREF引腳上。
2.2 峰值電壓采樣保持模塊
采用National Semiconductor所生產(chǎn)的LF398芯片作為峰值電壓的采樣保持芯片。并根據(jù)圖2保持時(shí)間與保持電容的曲線選取所需的保持電容,為能達(dá)到理想的保持時(shí)間應(yīng)使用高品質(zhì)的聚苯乙烯電容[8]。
圖2 保持時(shí)間與保持電容的選取曲線
LF398的連接示意圖如圖3所示。引腳3用于連接被測(cè)量的脈沖方波的觸點(diǎn),引腳8則接單片機(jī)產(chǎn)生的用于控制LF398何時(shí)采樣和保持的跟隨信號(hào)控制引腳。引腳5輸出的則是被保持住的峰值電壓值,將這個(gè)模擬量再接回單片機(jī)的另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換[8]。
圖3 LF398的連接示意圖
2.3 顯示模塊
由于需要顯示漢字部分A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換,系統(tǒng)選用內(nèi)核驅(qū)動(dòng)芯片為KS0108的12864液晶顯示屏,根據(jù)要寫(xiě)的字制作字模即可。液晶顯示屏使用并口方式連接在Atmega32 單片機(jī)的PC端口的8個(gè)引腳上。液晶屏上的9~16引腳分別對(duì)應(yīng)接單片機(jī)的PC0~PC7引腳。另外液晶屏上還需5個(gè)端口。分別是E、RW、DI、CS1、CS2端口分別接在PD端口上的五個(gè)引腳即可。液晶屏的供電也來(lái)自7805轉(zhuǎn)換后得到的5伏電壓。液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖如4所示[3]。
圖4液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖
3軟件組成
軟件部分主要由ICP功能模塊、液晶屏顯示模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊三大部分組成。開(kāi)發(fā)環(huán)境為AVR Studio應(yīng)用GCC編程。ICP功能使用服務(wù)中斷的方式,當(dāng)有上升沿脈沖接入時(shí)則發(fā)生服務(wù)中斷并進(jìn)入中斷程序,在服務(wù)中斷程序中設(shè)置延時(shí),設(shè)定何時(shí)開(kāi)始和終止跟隨信號(hào)的產(chǎn)生和關(guān)閉。以確保采樣保持住的是峰值電壓[7]。液晶屏顯示模塊主要負(fù)責(zé)液晶屏的初始化和顯示功能。A/D模塊使用交替法對(duì)兩個(gè)通道進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換,并將數(shù)值顯示在液晶屏上。
3.1 ICP捕獲及跟隨控制信號(hào)的產(chǎn)生
首先要對(duì)ICP端口進(jìn)行設(shè)置和初始化,其目的就是使能ICP捕獲中斷,同時(shí)使能T/C0的溢出中斷,跟隨控制信號(hào)的產(chǎn)生是在捕捉中斷處理程序中完成[4]。其端口的初始化程序?yàn)椋?/p>
void init_icp(void)
{
MCUCR= 0x00;
GICR= 0x00;
TIMSK=0X21;//使能ICP捕捉中斷;使能T/C0溢出中斷
TCCR0=0X02;//8分頻,溢出中斷T0
TCCR1A=0X00;
TCCR1B=0XC2;
TCNT0=0;
ICR1=0;
TCNT1=0;
SEI();
}
使用ATMega32單片機(jī)的PB0引腳作為跟隨控制信號(hào)產(chǎn)生的引腳,跟隨控制信號(hào)應(yīng)在源信號(hào)的上升沿之后一定時(shí)間后再產(chǎn)生,這樣避免采集到的峰值電壓偏低,因此要在整個(gè)程序中設(shè)置兩個(gè)全局變量,整數(shù)f用于設(shè)定被測(cè)量信號(hào)的上升沿之后到產(chǎn)生跟隨控制信號(hào)的之間的間隔時(shí)間,整數(shù)b用于設(shè)定峰值期間采樣的時(shí)間,當(dāng)選擇合適容值的保持電容時(shí)可以將這兩個(gè)時(shí)間設(shè)定值設(shè)置的很小以便測(cè)量高頻率的脈沖信號(hào)。為了使A/D轉(zhuǎn)換器滿足一定的轉(zhuǎn)換精度[10],應(yīng)盡量進(jìn)行多次采樣保持測(cè)量以保持測(cè)量精度。跟隨控制信號(hào)的中斷服務(wù)程序?yàn)椋?/p>
void Icp_timer1(void)
{
ICR1=0;
TCNT1=0;
TCCR1B=0XC2;
delay_nus(f);
TCNT0=1;
i++;
PORTB=i;
delay_nus(b);
PORTB=0;
}
3.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換
本系統(tǒng)采用8MHz晶振,參考電壓為外部AVCC即為5.0伏。設(shè)置ADC初始化程序?yàn)椋?/p>
void ADCINI(void)
{
ADCSRA= 0x00;
ADMUX=(adc_mux&0x1f)|(1<<REFS0)|(1<<REFS1);
ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADSC)|(1<<ADIE)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1); //64分頻
SEI();
}
轉(zhuǎn)換的程序?yàn)椋?/p>
while(!(ADCSRA&(1<<(ADIF))));//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束
Ddata=ADCL;
Ddata+=ADCH*256;
Ddata=(unsignedint)(((float)Ddata)*5000/1023);
通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換后得到的Ddata就是量化后的電壓數(shù)值單位是毫伏。通過(guò)對(duì)這個(gè)整數(shù)求商或是余數(shù)得到其各個(gè)位上的數(shù)值,若想使用引腳AREF上的電壓為參考電壓時(shí),可使ADMUX=(adc_mux&0x1f),根據(jù)參考電壓的穩(wěn)定性系統(tǒng)會(huì)有1~2mV的偏差。這樣就所得到的被測(cè)脈沖電壓的峰值電壓了[2,5,6]。
3.3 液晶屏顯示模塊
硬件方面系統(tǒng)選用的是內(nèi)核驅(qū)動(dòng)芯片為KS0108的12864液晶顯示屏,KS0108驅(qū)動(dòng)芯片是專用于圖形點(diǎn)陣顯示的液晶顯示控制器,每一個(gè)KS0108芯片內(nèi)置8x64字節(jié)顯示RAM,可直接控制顯示64x64點(diǎn)的LCD顯示,用戶只需要向KS0108的顯示RAM中送數(shù)據(jù),KS0108就會(huì)自動(dòng)掃描將顯示RAM的數(shù)據(jù)自動(dòng)在LCD液晶顯示器上顯示出來(lái)。顯示操作的指令僅有5條A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換,使用起來(lái)極其方便。在使用液晶屏之前先要對(duì)其進(jìn)行初始化操作[9],初始化程序?yàn)椋?/p>
void init_lcd(void)//初始化函數(shù)
{
set_start_line_L(0); //顯示起始行為
set_start_line_R(0); //顯示起始行為
write_LCD(LEFT,CMD,DISPLAY_ON);
write_LCD(RIGHT,CMD,DISPLAY_ON);
}
要將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上的話,就是對(duì)液晶屏進(jìn)行寫(xiě)的操作。寫(xiě)液晶屏的操作程序?yàn)椋?/p>
void write_LCD(unsignedchar lr,unsigned char cd,unsigned char data) //寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)
{
CLI();
LCD_BUSY(lr);
if(cd==CMD) SET_LCD_CMD;
else SET_LCD_DATA;
SET_LCD_WRITE;
SET_LCD_E;
LCD_DIR_PORT= 0xff;
LCD_OP_PORT= data;
asm("nop"); asm("nop");
asm("nop"); asm("nop");
CLEAR_LCD_E;
LCD_OP_PORT= 0xff;
SEI();
}
在主函數(shù)中將A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值寫(xiě)入到液晶屏上就實(shí)現(xiàn)了數(shù)值的顯示功能,由于是實(shí)時(shí)顯示結(jié)果的。所以把顯示數(shù)值的函數(shù)放入到While(1)的死循環(huán)中再加上一定的延時(shí)程序就完成了實(shí)時(shí)顯示和刷新數(shù)值的功能。當(dāng)沒(méi)有被測(cè)的脈沖方波電壓時(shí),由于單片機(jī)的ICP引腳沒(méi)有捕獲到上升沿,就不會(huì)觸發(fā)采樣保持芯片LF398進(jìn)行采樣保持,因此測(cè)量出的數(shù)據(jù)就是0伏。
4 結(jié)語(yǔ)
基于ATMega32單片機(jī)和電壓采樣保持芯片LF398制作的雙通道數(shù)字電壓測(cè)量計(jì),主要是利用了AVR單片機(jī)強(qiáng)大的集成多通道的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。在使用高精度外部參考電壓的情況下,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度非常的高,誤差僅在幾毫伏之間。且AVR單片機(jī)的抗干擾能力強(qiáng),基于哈佛結(jié)構(gòu)的AVR單片機(jī)具有更高的數(shù)據(jù)吞吐能力,能完成相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)功能,具有普通的單片機(jī)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)細(xì)致的制版可以將這個(gè)測(cè)量計(jì)制作的很小便于攜帶和使用,且測(cè)量精度高。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生非常適合。
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關(guān)鍵詞:FPGA;原理;硬件設(shè)計(jì);應(yīng)用技術(shù)
1 FPGA的簡(jiǎn)介
當(dāng)前使用硬件的描述語(yǔ)言完成電路設(shè)計(jì),都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的匯總和合理的布局,然后快速燒錄到FPGA器件上進(jìn)行基本的測(cè)試,這也是當(dāng)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)的主流技術(shù)。這些可編程器件可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)基本邏輯門的電路,也可以實(shí)現(xiàn)一些更復(fù)雜的組合功能例如數(shù)學(xué)的方程式、解碼器等等。大多數(shù)的FPGA器件里,包含著一些記憶性元件,如觸發(fā)器,或者一些其它的更為完整、性能更為優(yōu)越的記憶塊。
設(shè)計(jì)師可以根據(jù)自己的需要按照可編輯的鏈接將FPGA器件內(nèi)部的邏輯模塊連接在一起,仿佛一整個(gè)電路的實(shí)驗(yàn)板被裝在一個(gè)電子芯片內(nèi),這些出廠后的FPGA器件的連接方式以及邏輯塊的使用都可以根據(jù)設(shè)計(jì)者不同的設(shè)計(jì)而進(jìn)行改變,從而能完成不同的邏輯功能。
當(dāng)你在進(jìn)行的電子設(shè)計(jì)使用到FPGA器件時(shí),你不得不需要努力地解決好電源管理、器件配置、IP集成、完整信號(hào)輸出等硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí),你需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
1.1合理分配I/O信號(hào)
無(wú)論是哪種情況,在進(jìn)行I/O信號(hào)分配時(shí),都必須牢記以下共同的步驟:
1)用表格列出所有需要分配的I/O信號(hào),并按照他們的重要性依次進(jìn)行排列,比如電壓、端接方法、I/O標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)時(shí)鐘等;
2)檢查校驗(yàn)?zāi)K之間的兼容性;
3)利用以上的表格和兼容準(zhǔn)則,先把受限制最大的信號(hào)分配到引腳上,最后分配那些受限最小的信號(hào)。因?yàn)槭芟拗拼蟮男盘?hào)往往只能分配到特定的引腳上;
4)將剩余的信號(hào)分配到較為合適的地方。
1.2注意靜態(tài)功耗的降低
雖然靜態(tài)電流所帶來(lái)的功耗和動(dòng)態(tài)功耗相比可以忽略不計(jì),但對(duì)一些供電設(shè)備卻十分重要。引發(fā)靜態(tài)電流因素眾多,比如沒(méi)有完全接通或關(guān)斷的I/O 端口、三態(tài)電的驅(qū)動(dòng)器的下拉或上拉電阻,除此之外,保持編程信息也會(huì)需要一定靜態(tài)功率。
2 FPGA應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計(jì)原則
從上文中對(duì)FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)分析可看出,F(xiàn)PGA器件的時(shí)序邏輯非常豐富,不同于其他的可編程器件。因而對(duì)于FPGA來(lái)說(shuō),應(yīng)該有一整套能夠有效利用其內(nèi)部豐富的時(shí)序邏輯功能的技術(shù),而不同于其他一般的可編程器件的設(shè)計(jì)技術(shù)。由于其獨(dú)特的優(yōu)越性,F(xiàn)PGA被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員所使用,其設(shè)計(jì)技術(shù)被許多的設(shè)計(jì)者所掌握。在FPGA的實(shí)際應(yīng)用中,使用最合理的設(shè)計(jì)方法,能很大程度的改善FPGA在應(yīng)用中出現(xiàn)的漏洞和問(wèn)題,進(jìn)而全面提高設(shè)計(jì)性能。
2.1使用層次化的設(shè)計(jì)技術(shù)
使用層次化的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)一般分成若干頂層模塊,而每一個(gè)頂層的模塊下又有若干個(gè)小模塊,并以此類推。層次化的設(shè)計(jì)模塊,可以是描述原理圖的結(jié)構(gòu)圖,也可以是經(jīng)過(guò)邏輯語(yǔ)言所描述、表現(xiàn)的實(shí)體。
使用層次化的設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)的模塊劃分非常的重要,模塊劃分的不合理,將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理,從而使系統(tǒng)的性能下降,這樣層次化的系統(tǒng)甚至要比沒(méi)有經(jīng)過(guò)層次化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)效果更差。
使用層次化設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有以下兩個(gè)方面:增強(qiáng)設(shè)計(jì)可讀性,增加設(shè)計(jì)重復(fù)使用的可能性。
2.2使用同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)
所有時(shí)序電路具有同一個(gè)性質(zhì)――如果要使所設(shè)計(jì)的電路正常工作,必須嚴(yán)格的執(zhí)行事先定義好的邏輯順序。如果不按照此順序執(zhí)行,將會(huì)把錯(cuò)誤數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)存儲(chǔ)單元,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的操作。同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,也就是使用全分布周期性的同步信號(hào)使系統(tǒng)中所有的存儲(chǔ)單元進(jìn)行同時(shí)更新,這是執(zhí)行這一時(shí)序有效進(jìn)行的普遍的設(shè)計(jì)方法。電路的設(shè)計(jì)功能是通過(guò)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)并按照時(shí)序嚴(yán)格執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)于靜態(tài)的同步設(shè)計(jì),必須滿足下面的兩個(gè)條件:
1.每一個(gè)邊緣敏感的部件其時(shí)鐘的輸入應(yīng)該是一次輸入時(shí)鐘的某一個(gè)函數(shù);并仍和一次時(shí)鐘輸入的時(shí)鐘信號(hào)。
2.所有的存儲(chǔ)單元都應(yīng)該是具有邊緣敏感特性,在該系統(tǒng)中不存在電平敏感的存儲(chǔ)單元。
我們對(duì)于FPGA器件的同步設(shè)計(jì)的理解就是全部狀態(tài)的改變都是由主時(shí)鐘所觸發(fā),同一個(gè)系統(tǒng)不同的功能模塊可以是部分異步的,但是模塊與模塊之間必須是同步的。正如CPU的設(shè)計(jì)一樣,所有的電路都和系統(tǒng)的主時(shí)鐘是同步的。相比于異步設(shè)計(jì),同步設(shè)計(jì)具有很多的優(yōu)點(diǎn),但進(jìn)行同步設(shè)計(jì)時(shí)仍然需要考慮很多方面的因素。例如,在選取時(shí)鐘時(shí),需要考慮以下幾點(diǎn):首先,由于大部分的器件都是由時(shí)鐘的上跳沿觸發(fā),這要求時(shí)鐘信號(hào)的延差要很??;其次,時(shí)鐘信號(hào)的頻率通常很高;第三,時(shí)鐘信號(hào)一般是負(fù)載較重的信號(hào),因此合理地進(jìn)行負(fù)載分配是很重要的。除此之外,在進(jìn)行FPGA器件的應(yīng)用時(shí),還要考慮模塊的復(fù)位電路、時(shí)序同步電路等實(shí)際問(wèn)題。
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論文關(guān)鍵詞:項(xiàng)目實(shí)訓(xùn),電子電路,實(shí)踐課程,改革
1 電子電路實(shí)踐課程改革的內(nèi)容
1.1 電子技術(shù)實(shí)踐課程體系的改革
為了體現(xiàn)電子技術(shù)實(shí)踐課程的自主學(xué)習(xí)、知識(shí)綜合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工程實(shí)現(xiàn)、研究探索、項(xiàng)目規(guī)劃、交流溝通、團(tuán)隊(duì)合作的宗旨,擬把電子電路實(shí)踐課程體系劃分為5個(gè)模塊20多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)成,如圖1所示,每個(gè)實(shí)驗(yàn)明確局部目標(biāo),每個(gè)模塊完成階段目標(biāo),可配合理論教學(xué),在二年級(jí)分階段性實(shí)施教學(xué)。實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)多知識(shí)點(diǎn)融合、跨課程知識(shí)體系融合、已學(xué)與拓展知識(shí)融合與課外研學(xué)融合的實(shí)踐。使學(xué)生盡早綜合運(yùn)用知識(shí),盡早接觸工程實(shí)際,盡早開(kāi)展探索研究,向前覆蓋已學(xué)知識(shí),向后拓展未學(xué)知識(shí)。
1.2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的改革
項(xiàng)目?jī)?nèi)容要突出工程背景、方法多樣、綜合應(yīng)用及研究探索。對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生引導(dǎo)其嘗試運(yùn)用電子新技術(shù)。
選擇具有生活和工程背景的內(nèi)容,讓學(xué)生在體驗(yàn)“學(xué)有所用”的樂(lè)趣中,激發(fā)興趣這一原始動(dòng)力。著重選擇實(shí)現(xiàn)方法具有多樣性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有變化和不確定性,展示科學(xué)研究的研究和探索性,盡量設(shè)計(jì)少有現(xiàn)成方案借鑒的項(xiàng)目。
課程內(nèi)開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究,盡量做到從點(diǎn)到面,分層次地?cái)U(kuò)大知識(shí)面覆蓋率。課程之間開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究,在模擬電路、數(shù)字電路課程都學(xué)完后進(jìn)行綜合電路設(shè)計(jì),可以融合模擬電路、數(shù)字電路、FPGA、多門課程的知識(shí)與技術(shù)方法,實(shí)現(xiàn)跨課程知識(shí)融合,最后完成從單元到系統(tǒng)的綜合。
研究項(xiàng)目既然融合了已學(xué)的模擬電路或數(shù)字電路等知識(shí),則更需要自學(xué)FPGA、PSOC、單片機(jī)等拓展技術(shù),實(shí)現(xiàn)已有知識(shí)與拓展知識(shí)融合。電子電路可在咫尺之間產(chǎn)生千變?nèi)f化,鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)電子的新器件、新技術(shù)與新方法,借助于日臻完善的電子電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的軟硬件結(jié)合的平臺(tái),激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力,保持課程內(nèi)容體系的先進(jìn)性。
課程團(tuán)隊(duì)可以組織指導(dǎo)創(chuàng)新大賽、飛思卡爾大賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等課外研學(xué)活動(dòng),完成理論到工程認(rèn)知的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新。
1.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考核要求的竌母?通過(guò)綜合設(shè)計(jì)性、工程實(shí)踐性、研究探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程,考察學(xué)生在觀察分析、設(shè)計(jì)構(gòu)思、項(xiàng)目計(jì)劃、組織管理、工程實(shí)現(xiàn)、總結(jié)表達(dá)等方面的綜合能力,激勵(lì)實(shí)踐過(guò)程中表現(xiàn)出的思維、應(yīng)變、研究探索、團(tuán)隊(duì)合作等綜合素質(zhì)。
考核學(xué)生運(yùn)用基本理論進(jìn)行項(xiàng)目需求分析的能力,如電路方案的合理性;理論計(jì)算和仿真結(jié)果是否合理;實(shí)驗(yàn)表格是否完整等。
督促學(xué)生建立實(shí)踐的觀念,電子電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)不能紙上談兵,解決好原理—仿真—硬件實(shí)現(xiàn)的關(guān)系,即考核學(xué)生的動(dòng)手能力,如硬件電路布局是否清晰,連線是否整齊,是否預(yù)留測(cè)試接口;儀器使用是否熟練、操作是否規(guī)范,功能與性能指標(biāo)的完成程度、完成時(shí)長(zhǎng)等。
考核學(xué)生對(duì)項(xiàng)目各功能構(gòu)思的技巧性、自主思考與獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。中學(xué)語(yǔ)文論文
考核參數(shù)測(cè)試方案的合理性(包括各關(guān)鍵點(diǎn)的波形及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù))。完成設(shè)計(jì)的基本要求或提高要求程度如何,實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)必須當(dāng)堂找老師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收并登記,以保證考核的公正和嚴(yán)謹(jǐn)性。
通過(guò)驗(yàn)收作品,演講答辯、交流總結(jié)等,考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)總結(jié)表達(dá)、應(yīng)變、研究探索及團(tuán)隊(duì)合作等方面的綜合能力。
1.4 實(shí)踐模式的改革
教師可以采用多樣化教學(xué)形式、層次化任務(wù)驅(qū)動(dòng)、過(guò)程化考核激勵(lì),引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)踐過(guò)程,做精做透每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。如專題講座、技術(shù)展示、案例分析、主題討論、方案論證、質(zhì)疑講評(píng)等方法教學(xué),鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇任務(wù)要求、自主設(shè)計(jì)方案進(jìn)程、自主構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、自主展示實(shí)踐成果,實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主研學(xué)、創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程。
1.5 綜合優(yōu)化實(shí)踐環(huán)境的建設(shè)
統(tǒng)籌布局,集成打造建成多學(xué)科交融、軟硬件一體、資源豐富、配置合理、充分開(kāi)放的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,滿足學(xué)生學(xué)習(xí)、研究、設(shè)計(jì)、分析、仿真、實(shí)驗(yàn)、制作、焊接、測(cè)試等不同環(huán)節(jié)的軟硬件需求。
2 課題研究需解決的關(guān)鍵問(wèn)題
課題研究需解決的關(guān)鍵問(wèn)題是精心設(shè)計(jì)一整套實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式與考核方式。最重要的是,它應(yīng)滲透著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的理念,相對(duì)做到科學(xué)性、基礎(chǔ)性與先進(jìn)性的有機(jī)融合,具有較好的實(shí)用性和適用性,對(duì)綜合培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)有較顯著效果,有示范性。其中設(shè)計(jì)的案例應(yīng)具備的教學(xué)思想如下。
2.1 科學(xué)性
(1)案例要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究目的與實(shí)際應(yīng)用背景。(2)案例是精心設(shè)計(jì)的。(3)教學(xué)內(nèi)容與要求的定位切合學(xué)生實(shí)際,服務(wù)于培養(yǎng)目標(biāo)。(4)案例經(jīng)過(guò)教學(xué)檢驗(yàn)證明可行。
2.2 基礎(chǔ)性
(1)突出經(jīng)典的基本概念、基本方法和基本電路。(2)應(yīng)始于基礎(chǔ),循序漸進(jìn)地提升要求。不能講創(chuàng)新就忽視經(jīng)典基礎(chǔ)內(nèi)容,創(chuàng)新始于基礎(chǔ)。(3)要掌握好涉及基本概念、理論和方法的基礎(chǔ)單元電路實(shí)驗(yàn),應(yīng)有指標(biāo)性要求,訓(xùn)練測(cè)量操作與結(jié)果分析的規(guī)范方法。(4)能激勵(lì)學(xué)生對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行適度的探究。
2.3 先進(jìn)性
(1)反映新技術(shù)和教學(xué)改革的可行成果。這是開(kāi)展人才培養(yǎng)模式改革的具體成果。(2)合理地運(yùn)用了新技術(shù)手段。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容反映并運(yùn)用新技術(shù),實(shí)驗(yàn)手段與時(shí)俱進(jìn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)以多種方式輔助開(kāi)展。(3)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)方法。強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的方案比較、定性與定量分析。(4)采用多元考核。注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程與效果,有不同于傳統(tǒng)方式的、客觀量化的多元考核方式。
2.4 實(shí)用性
(1)應(yīng)該配合學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)。(2)在綜合培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)上具有可操作性,能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)特色。(3)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與裝置應(yīng)實(shí)用、完整、正確,是優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的具體展現(xiàn)。
2.5 互動(dòng)性
(1)強(qiáng)調(diào)師生之間的互動(dòng)性、交流的生動(dòng)性,以拓展知識(shí)、引發(fā)思考。(2)促使學(xué)生之間開(kāi)展探討、合作,在智力與非智力素質(zhì)培養(yǎng)上能取得一定育人效果。
2.6 適用性
(1)具備分等級(jí)的評(píng)價(jià)系統(tǒng),能夠提供不同定位的需求。(2)采用模塊分層結(jié)構(gòu),適于不同專業(yè)、不同層次要求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。(3)具有相應(yīng)的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),考核適用性較強(qiáng)。
2.7 強(qiáng)調(diào)特色
(1)案例是精心設(shè)計(jì)的,培養(yǎng)目標(biāo)是明確的,能夠?qū)崿F(xiàn)具體教學(xué)目的之達(dá)成。(2)案例設(shè)計(jì)應(yīng)服務(wù)于該校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位,照搬未必適合該校實(shí)際,要有所創(chuàng)新。(3)案例應(yīng)反映專業(yè)培養(yǎng)側(cè)重,有自身特色。
3 結(jié)語(yǔ)
對(duì)電子技術(shù)實(shí)踐課程的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行改革和探索,是針對(duì)新世紀(jì)能力型人才培養(yǎng)的需要, 著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng),著力培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力,引導(dǎo)學(xué)生了解電路系統(tǒng)在生活和工程實(shí)際中的應(yīng)用,體驗(yàn)電路功能實(shí)現(xiàn)方法的多樣性及根據(jù)工程需求進(jìn)行技術(shù)方案選擇的過(guò)程。使學(xué)生盡早綜合運(yùn)用知識(shí)、盡早接觸工程實(shí)際,熟悉工程實(shí)踐中應(yīng)用必要的技術(shù)和現(xiàn)代化工具的方法。鼓勵(lì)學(xué)生站在基礎(chǔ)、面向未來(lái),關(guān)注電子新技術(shù)發(fā)展,盡早開(kāi)展探索研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 候艷紅.電路分析課程教學(xué)設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐[J].考試周刊,2015(81):104,170.
和電路、電磁場(chǎng)、電磁波、信號(hào)和系統(tǒng)模塊不同的是線性、非線性電子電路、數(shù)字邏樣電路模塊除了是子信息工程教育中重要基礎(chǔ)課,還是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科。無(wú)論是線性、非線性電子電路課程還是數(shù)字邏樣電路模塊都包含著豐富的基本內(nèi)容。線性、非線性電子電路、數(shù)字邏輯電路課程參考學(xué)時(shí)較多,在一百五十到一百六十之間,數(shù)學(xué)邏輯電路課程參考學(xué)時(shí)在七十到八十之間。
二、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程模塊
現(xiàn)在計(jì)算機(jī)成為大家普遍使用的工具,計(jì)算機(jī)科學(xué)也被廣大的人民所接受,并得到了廣泛的應(yīng)用,所以現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系列課程成為電子信息工程技術(shù)教育的核心課程。根據(jù)中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)“93大綱”的規(guī)定,它包括9個(gè)領(lǐng)域、3個(gè)進(jìn)程、12個(gè)基本概念,基本內(nèi)容有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、編程語(yǔ)言和基本算法、計(jì)算機(jī)原理與體系結(jié)構(gòu)等。
三、試驗(yàn)教學(xué)課程體系的初步構(gòu)想
1.宏觀體系的把握—體系結(jié)構(gòu)圖大學(xué)生步入社會(huì)總要開(kāi)啟自己的工作之路,公司看中能力多過(guò)于學(xué)歷,為了幫助更多的大學(xué)生在畢業(yè)時(shí)找到更理想的工作,在學(xué)校開(kāi)設(shè)鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力等的試驗(yàn)性課程是很有必要的。根據(jù)現(xiàn)有課程開(kāi)設(shè)存在的弊端和學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo),我們可以將電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)、電子線路、數(shù)字電路等課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分合并開(kāi)設(shè)一門新的學(xué)科,內(nèi)容可以包含整個(gè)電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的前兩個(gè)模塊。2.微觀世界的分析—各試驗(yàn)?zāi)K詳細(xì)說(shuō)明我們可以將實(shí)驗(yàn)?zāi)K分成課程設(shè)計(jì)性質(zhì)的電路綜合實(shí)驗(yàn)、綜合專題實(shí)習(xí)、計(jì)算機(jī)能力訓(xùn)練三個(gè)模塊。在第一個(gè)模塊中,電路綜合實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試一個(gè)電子電路或一個(gè)簡(jiǎn)單裝置,檢查并排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障。設(shè)計(jì)題目可以設(shè)置包括多級(jí)放大器、OTL功放、直流穩(wěn)壓電源等,實(shí)驗(yàn)最合適的階段應(yīng)該是安排在大學(xué)三年級(jí)在學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ)的前提下,學(xué)時(shí)可以控制在六十到七十的范圍內(nèi);第二個(gè)模塊—綜合專題實(shí)習(xí)。在這個(gè)模塊結(jié)束時(shí),學(xué)生應(yīng)該在方案論證、工程計(jì)算、撰寫(xiě)論文等方面有一定的提高。像學(xué)生在實(shí)習(xí)中遇到的電視機(jī)安裝與調(diào)試、音響系統(tǒng)安裝與調(diào)試等都可以當(dāng)作綜合專題實(shí)習(xí)的經(jīng)典案例,供學(xué)生相互之間學(xué)習(xí)探討。綜合專題實(shí)習(xí)進(jìn)行的場(chǎng)所較多,校內(nèi)、工廠等都可以開(kāi)展,實(shí)習(xí)時(shí)間可以控制在一個(gè)月左右;第三個(gè)模塊,計(jì)算機(jī)能力訓(xùn)練。具體可以包括計(jì)算機(jī)操作訓(xùn)練、編程訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)等,整個(gè)課程的安排可以由易到難,先將計(jì)算機(jī)操作訓(xùn)練安排在前面,計(jì)算機(jī)編程訓(xùn)練在前者的基礎(chǔ)上開(kāi)展。在此基礎(chǔ)上可在數(shù)學(xué)、物理、電路與信號(hào)、電子線路等課程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析和設(shè)計(jì)。
四、結(jié)語(yǔ)