數(shù)字電路論文大全11篇

緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇數(shù)字電路論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

將EDA技術(shù)最新的科研成果融于課堂教學(xué)中，這也是數(shù)字電路教學(xué)革新最基本的思路，呈現(xiàn)課堂教學(xué)方式現(xiàn)代化，并構(gòu)建非常先進(jìn)的教學(xué)平臺以及現(xiàn)代化課堂教學(xué)環(huán)境。以現(xiàn)代化教學(xué)平臺為基礎(chǔ)，展開課堂教學(xué)內(nèi)容以及方式的革新，構(gòu)建能提升學(xué)生創(chuàng)新精神與能力良好培養(yǎng)的課堂。數(shù)字電路課程理論性教學(xué)內(nèi)容是講關(guān)于集成度的，該標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件是中小規(guī)模集成電路。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)邏輯器件所設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)數(shù)字體系是使用自下向上的設(shè)計(jì)方式，總體所需的器件較多，并且其電路連接非常復(fù)雜，對應(yīng)的可靠性也不高。用戶不能對相關(guān)器件功能進(jìn)行修改，這也就促使修改體系設(shè)計(jì)難度提升。

（二）教學(xué)內(nèi)容及方式的創(chuàng)新

近年來，電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展飛速，隨著EDA技術(shù)的出現(xiàn)及不斷應(yīng)用，促使數(shù)字體系設(shè)計(jì)進(jìn)入新的階段。實(shí)際上基于標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件數(shù)字電路有著諸多缺陷，不過運(yùn)用其展開相關(guān)教學(xué)也仍是有好處的，其能促使學(xué)生很好的了解掌握對應(yīng)基本原理及知識，教學(xué)者也能夠很好的向?qū)W生講解其組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路的最原始電路，并合理的講述與其對應(yīng)的分析及設(shè)計(jì)方式。想要幫該專業(yè)學(xué)生打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)，還要掌握該學(xué)科的最新研究成果及發(fā)展趨勢，并合理的結(jié)合科研成果進(jìn)行課堂調(diào)整及教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，找尋可行性較高的實(shí)施方法以及教學(xué)方式。將各類分類元件及較小規(guī)模的集成電路內(nèi)容進(jìn)行合理精簡，重點(diǎn)講述中規(guī)模的對應(yīng)集成電路和運(yùn)用，將EAD技術(shù)學(xué)習(xí)列為重點(diǎn)，并將其軟件融入課堂教學(xué)過程中，進(jìn)行現(xiàn)場仿真直接性概念演示、分析進(jìn)程及驗(yàn)證、設(shè)計(jì)結(jié)果，很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升教學(xué)效果。全方位的引進(jìn)多媒體教學(xué)，并將其與傳統(tǒng)方式合理有效的結(jié)合，呈現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)的良好效果。

二、革新課堂教學(xué)理念并確立教學(xué)新目標(biāo)

（一）課堂教學(xué)新理念

古往今來，我國的傳統(tǒng)教學(xué)模式就是以教師為中心，課堂教學(xué)大多是理論性教學(xué)，內(nèi)容均是需要驗(yàn)證的。教師可以在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)步驟以及電路圖，學(xué)生們則是按部就班的驗(yàn)證其對應(yīng)結(jié)果，這樣根本激發(fā)不出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及積極性，致使其不能將所學(xué)的知識綜合運(yùn)用，不能全方位的分析及解決問題。高等教育若是不能滿足學(xué)生的所有需求，就不能很好的發(fā)揮其自身創(chuàng)造力，這樣高等教育發(fā)展則會停滯。以教師為中心的教學(xué)模式不能長此已久，需要全方位的模式革新，務(wù)必要將學(xué)生轉(zhuǎn)移至模式中心，扼制被動(dòng)式教學(xué)，呈現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)式學(xué)習(xí)的良好模式，構(gòu)建以學(xué)生為中心教師為主導(dǎo)，并著重于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。這樣充分的發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，提升高等教育的發(fā)展。

（二）課堂教學(xué)新目標(biāo)

應(yīng)不斷的強(qiáng)化基礎(chǔ)、拓展知識層面、持續(xù)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新能力、發(fā)展其個(gè)性，并對學(xué)生進(jìn)行因材施教與分流培養(yǎng)，展開啟發(fā)式創(chuàng)新及各類實(shí)驗(yàn)合理結(jié)合，軟硬件結(jié)合、課內(nèi)外結(jié)合、拓展實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，不斷培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化的各類設(shè)計(jì)工具，持續(xù)提升學(xué)生管理較大規(guī)模復(fù)雜體系的能力。教育創(chuàng)新的核心力量是教師，務(wù)必要在整體教學(xué)過程中不斷培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、思維以及能力，并很好的激發(fā)學(xué)生能夠提出問題、分析問題以及解決問題，培養(yǎng)這類內(nèi)在動(dòng)機(jī)的良好形成，促使學(xué)生學(xué)習(xí)自主性及創(chuàng)造性的形成，并運(yùn)用各類機(jī)會指導(dǎo)學(xué)生參與并實(shí)驗(yàn)，持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、處理問題的能力。

三、運(yùn)用多樣教學(xué)方式

（一）啟發(fā)教學(xué)

問題是學(xué)生思維開啟的關(guān)鍵，教學(xué)者應(yīng)該通過對應(yīng)教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)來很好的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題的發(fā)現(xiàn)、分析以及處理，在尋找答案的過程中不斷提升學(xué)生綜合能力。啟發(fā)式教學(xué)對新課程的引入最有效，也是應(yīng)用最廣泛的。

（二）互動(dòng)教學(xué)

互動(dòng)教學(xué)有別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，該方式主要是突出師生之間的互動(dòng)和學(xué)生創(chuàng)造力的良好培養(yǎng)。從學(xué)生進(jìn)入高等教育之后，對應(yīng)的教學(xué)模式以及課程安排是不同于中學(xué)時(shí)期的，尤其是數(shù)字電路基礎(chǔ)課程，其授課時(shí)間以及間隔時(shí)間較長。講課中教學(xué)者及學(xué)生互動(dòng)不到位，學(xué)生則會因?yàn)檎n程時(shí)間較長從而出現(xiàn)怠學(xué)的心理，進(jìn)而忽略了較為重要的相關(guān)知識點(diǎn)，長此已久學(xué)生就會因?yàn)閷W(xué)不會而出現(xiàn)厭學(xué)情況。所以教學(xué)者應(yīng)注重課堂之上與學(xué)生的互動(dòng)，要留有一定的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)思考、討論、分析以及總結(jié)，促使學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)揮。

（三）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

數(shù)字電路基礎(chǔ)課程最關(guān)鍵的就是實(shí)踐，所以對于數(shù)字電路基礎(chǔ)課程教學(xué)來講任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是個(gè)很實(shí)用的方式，將各個(gè)重要的知識點(diǎn)巧妙的設(shè)計(jì)成不同類型的小任務(wù)，這樣學(xué)生就知道自己是帶著學(xué)習(xí)任務(wù)的，也知道自己要完成怎樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)者在設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)要保證任何一個(gè)任務(wù)都是包含著新舊知識以及技能的，進(jìn)而很好的將學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性激發(fā)，并保持著這樣積極的學(xué)習(xí)熱情。

（四）類比教學(xué)

數(shù)字電路基礎(chǔ)課程會有比較抽象的知識概念，學(xué)生們要是沒有對應(yīng)的理論知識基礎(chǔ)以及空間想象力，這就在一定程度上影響了學(xué)生的深入理解。所以教學(xué)者應(yīng)運(yùn)用適應(yīng)的教學(xué)方式來輔助學(xué)生強(qiáng)化基礎(chǔ)性概念理解，這樣來講類比法則是非常有效的一種教學(xué)方式，其是將學(xué)生要學(xué)習(xí)的各個(gè)知識點(diǎn)及平常生活巧妙的聯(lián)系，學(xué)生則可以通過對比及比較發(fā)現(xiàn)相應(yīng)概念的內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而很好的激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣。

篇（2）

2電路與模擬電子技術(shù)課程目標(biāo)

本課程的總體目標(biāo)是：通過對電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得電路與模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本技能，為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。其中包括：（1）知識目標(biāo)：掌握電路基本概念、基本分析和計(jì)算方法；會計(jì)算電路主要參數(shù)；掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法；會判斷器件類型、電路工作狀態(tài)；（2）能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生正確使用常用儀表的能力；培養(yǎng)學(xué)生正確選擇元器件的能力；培養(yǎng)學(xué)生檢索與閱讀各種電子手冊及資料的能力；培養(yǎng)學(xué)生識讀與分析電路的能力；培養(yǎng)學(xué)生安裝和焊接電路的能力；培養(yǎng)學(xué)生電路測試方案的設(shè)計(jì)能力和對測試數(shù)據(jù)的分析能力；培養(yǎng)學(xué)生排除電路故障的能力；培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行簡單電路設(shè)計(jì)的能力；（3）情感目標(biāo)：通過趣味案例激發(fā)學(xué)生好奇心和學(xué)習(xí)興趣；通過學(xué)習(xí)情境挖掘?qū)W生的求知欲和創(chuàng)造欲，樹立學(xué)生自信心。

3電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

本門課程設(shè)計(jì)的理念是：以學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)為最根本的出發(fā)點(diǎn)，理論學(xué)習(xí)以必須，夠用為度,同時(shí)進(jìn)行課證融合。在課程的教學(xué)過程中采用多種教學(xué)方法和手段：傳統(tǒng)的教學(xué)法、直觀教學(xué)法、探究法、啟發(fā)式教學(xué)和多媒體教學(xué)手段。

4電路與模擬電子技術(shù)課程實(shí)施

在課程的實(shí)施過程中教師首先進(jìn)行了學(xué)情分析：高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)能力欠缺，急于求成，缺乏持久性。雖然學(xué)生對電類專業(yè)課入門的學(xué)習(xí)具有一定的興趣，但這種興趣不夠穩(wěn)定，需要教師創(chuàng)設(shè)適度的情境，適時(shí)地激發(fā)。所以在教學(xué)過程中，教師要力求做到將深?yuàn)W的知識淺顯化，抽象的知識形象化。課程的重點(diǎn)難點(diǎn)是半導(dǎo)體器件，放大電路，負(fù)反饋。教師對重點(diǎn)、難點(diǎn)的處理方法有：（1）傳統(tǒng)的講解法；（2）直觀式教學(xué)；（3）配合flas演示；（4）通過萬用表測試加深理解；（5）創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境。例如:在半導(dǎo)體器件的講解部分，可采用直觀式的教學(xué)法，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識各種不同的二極管，三極管。對于三極管的講解，配合萬用表測試加深理解。下面以一次課實(shí)驗(yàn)課———三極管電流放大特性為例，來說明課堂的教學(xué)組織。三極管的電流放大特性這節(jié)內(nèi)容是深入模擬電子技術(shù)部分的第一道難關(guān)。學(xué)生只有深入到心里層面去理解了這節(jié)內(nèi)容，才可以舉一反三去理解后續(xù)學(xué)習(xí)的電子元器件。教師采用基于工作過程“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，把啟發(fā)式教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過程，通過探究實(shí)驗(yàn)操作和多媒體仿真，把抽象的理論知識難度降低，達(dá)到突破難點(diǎn)，幫助學(xué)生化難為易，讓學(xué)生輕松愉快充滿信心地完成學(xué)習(xí)。

5考核方案

課程的考核方案根據(jù)學(xué)院教務(wù)處的要求，期中成績占30%，平時(shí)成績占30%，期末成績占40%。平時(shí)成績包括：課堂考核，課后作業(yè)，單元測驗(yàn)。在學(xué)期結(jié)束前另有為期一周的教學(xué)實(shí)習(xí)，教師根據(jù)維修電工的考試內(nèi)容結(jié)合實(shí)際情況申報(bào)，并由系部統(tǒng)一采購實(shí)習(xí)耗材。實(shí)習(xí)的考核分為：優(yōu)———電路功能完全實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)良，工藝精美。良———電路功能基本實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)良。中———電路功能基本實(shí)現(xiàn)，性能不夠穩(wěn)定。及格———在教師輔助制作下，電路功能基本實(shí)現(xiàn)。不及格———電路功能未實(shí)現(xiàn)且學(xué)習(xí)態(tài)度有問題。

6教學(xué)評價(jià)

課程的教學(xué)評價(jià)包括：校內(nèi)督導(dǎo)評價(jià)，同行專家評價(jià)，教師自我評價(jià)，學(xué)生評價(jià)。

篇（3）

電子技術(shù)可以改善頻閃的現(xiàn)象，我國目前的照明交流電都是50Hz，也就相當(dāng)于1s內(nèi)流過電流100次，這就使電燈在使用的過程中出現(xiàn)頻閃的現(xiàn)象，長時(shí)間下去，不僅會傷害人們的眼睛，還會給人們的生活帶來一定的影響。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，很有可能會導(dǎo)致手術(shù)的失敗，甚至?xí){到病人的生命安全。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多廠家利用電力原件來組成變頻器，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。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提升，對生活環(huán)境的需求也越來越高，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，特別是在我國電能消耗是非常嚴(yán)重的，因此要想解決照明耗能問題，就必須加強(qiáng)對電子技術(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題，其主要原理是通過光源進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在白天它可以對電能進(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，在整流裝置對電流進(jìn)行改變的過程中，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)急電源的安全問題，從而減少噪音以及震動(dòng)對人們生活的傷害。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，從而避免本身過熱、電壓過小等現(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減少對環(huán)境的污染

傳統(tǒng)的照明對環(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，這會嚴(yán)重影響電光源的使用壽命，因此必須對其進(jìn)行有效的管理，不然會對環(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題，并且LED中不含有汞等有毒物質(zhì)，從而可以降低其對環(huán)境的污染。隨著電力電子諧振開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，零電壓的開關(guān)也在無功補(bǔ)償中得到更多的應(yīng)用，從而減少了對能源的消耗。

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。光線理論上來說是直線傳播的，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)問題，它能利用一些光學(xué)元件來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越多的關(guān)注。緊湊型熒光燈還會減少照明費(fèi)用，會比白熾燈節(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、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、廣告照明都會應(yīng)用LED，可以說，LED使照明光源發(fā)生了革命性的飛躍。

篇（4）

2配電線路自動(dòng)化功能

配電線路自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)對饋電線路的進(jìn)行快速的故障定位、故障隔離、非故障區(qū)域供電恢復(fù)，最大限度的降低了因電網(wǎng)運(yùn)行故障引起的停電范圍，有效縮短了故障恢復(fù)時(shí)間。同時(shí)，配電線路自動(dòng)化還實(shí)現(xiàn)了對10kV架空線環(huán)網(wǎng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控。而實(shí)現(xiàn)10kV架空線環(huán)網(wǎng)配電線路自動(dòng)化功能，需要具備如下幾點(diǎn)要求：⑴在分支線或用戶出門處設(shè)置用戶分界開關(guān)，達(dá)到自動(dòng)切除故障的目的，從而縮小停電時(shí)間和停電面積；⑵越靠近電源側(cè)的開關(guān)，在跳閘后所引起的停電范圍便也越大，因此，應(yīng)該盡量減少靠近電源側(cè)的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)；⑶饋線出線開關(guān)跳閘會影響整條饋線的全部供電區(qū)域，應(yīng)該通過增設(shè)分段開關(guān)的措施，盡可能在出線開關(guān)跳閘之前隔離故障區(qū)域，以減少出線開關(guān)動(dòng)作次數(shù)；⑷饋線開關(guān)控制器應(yīng)該根據(jù)需求，合理、靈活地配置多種通信模塊，在開關(guān)動(dòng)作后，控制器便可將預(yù)警信號上傳至后臺，從而縮短檢查人員對故障的查找時(shí)間；⑸饋線出線開關(guān)可依靠自動(dòng)化開關(guān)自動(dòng)切除永久性故障區(qū)域，提高變電站出線開關(guān)重合閘成功率。

3配電線路故障處理及恢復(fù)供電模式

10kV架空線環(huán)網(wǎng)配電線路中，因饋線問題引起的停電問題比較普遍，一旦發(fā)生故障，必須盡快處理，才能保證供電的安全性與可靠性。而配電線路自動(dòng)化，便能夠在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對故障的定位、隔離以及恢復(fù)供電。⑴利用故障指示器處理線路故障。于架空線配電線路上安裝故障指示器，發(fā)生故障時(shí)，工作人員便可通過故障指示器及時(shí)查找到故障區(qū)段，然后再利用開關(guān)設(shè)備，對故障區(qū)段進(jìn)行人工隔離，恢復(fù)正常區(qū)段的供電。該處理方式雖然簡單、有效，但通過長期實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)，利用故障指示器處理線路故障時(shí)，造成的停電時(shí)間較長、供電的恢復(fù)也比較慢。⑵利用智能開關(guān)處理線路故障?；诠收现笜?biāo)器處理線路故障時(shí)存在的限制，遵循自動(dòng)化處理的理念，又研制開發(fā)出了智能化開關(guān)設(shè)備，例如智能化分段器、重合器等。將智能化開關(guān)設(shè)備安裝于10kV架空線環(huán)網(wǎng)配電線路上時(shí)，通過智能化設(shè)備之間的相互配合，便可在線路發(fā)生故障后進(jìn)行就地自動(dòng)隔離，進(jìn)而及時(shí)恢復(fù)供電，見圖1所示：⑶利用遠(yuǎn)程遙控處理線路故障。經(jīng)過以上兩個(gè)階段的發(fā)展后，很多電力企業(yè)目前已加入了遙測、遙控、遙信的遠(yuǎn)程通信管理方式，該方式是指開關(guān)設(shè)備與饋線終端單元（FTU）集成，使之成為一個(gè)集傳輸、采集、控制功能于一體的智能型裝置。將此裝置與計(jì)算機(jī)控制中心相連接，便可進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，以遠(yuǎn)程遙控方式進(jìn)行集中控制，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以一次性完成對故障的定位、隔離、恢復(fù)供電，以此來規(guī)避短路時(shí)電流對配電線路及其設(shè)備的沖擊。

根據(jù)縣級供電企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合配電線路自動(dòng)化運(yùn)行的可行性、經(jīng)濟(jì)性要求分析可見，利用故障指示器處理線路故障時(shí)，雖然具有簡單、有效等優(yōu)點(diǎn)，但其所造成的停電時(shí)間較長、供電恢復(fù)比較慢，經(jīng)濟(jì)性要求難以滿足，不建議選擇。利用智能開關(guān)處理線路故障在目前供電企業(yè)中的應(yīng)用也比較廣泛，其能實(shí)現(xiàn)故障就地隔離、縮小停電范圍，也無需使用其他通信手段，只通過重合器的多次重合及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的配合，便能對線路故障進(jìn)行自動(dòng)定位、隔離，進(jìn)而恢復(fù)供電，完全達(dá)到了按照規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的要求，實(shí)現(xiàn)了“快、穩(wěn)、準(zhǔn)”的自動(dòng)化目的，此種方式比較合理、經(jīng)濟(jì)的，可以推廣應(yīng)用。而第三階段利用遠(yuǎn)程遙控處理線路故障屬于智能化技術(shù)，其雖然比自動(dòng)化技術(shù)更先進(jìn)，但由于其要依靠通信才能運(yùn)行，且裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存在有一定的局限性，因此，應(yīng)該研究基于無線通信的遠(yuǎn)程遙控裝置，才能保證遠(yuǎn)程遙控的應(yīng)用效果[2]。

4架空線路集中智能模式分析

4.1線路故障處理方式在10kV架空線環(huán)網(wǎng)配電線路自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，對于線路故障的處理方式主要有集中控制方式與單元控制方式兩種，最為常用的是集中控制方式。集中控制方式是指現(xiàn)場的FTU（饋線終端裝置），將監(jiān)測到的線路故障信息傳達(dá)給主站，主站再根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用相應(yīng)的算法對故障進(jìn)行定位，再將命令下達(dá)到FTU，使開關(guān)跳閘，以此來隔離故障[3]。

4.2迅速恢復(fù)供電的設(shè)計(jì)文章就通過實(shí)例分析，探討在架空線路集中智能模式下迅速恢復(fù)供電的設(shè)計(jì)：⑴可靠性預(yù)測模型。配電線路發(fā)生故障后，事件的模擬順序?yàn)椋孩俟收稀０l(fā)生故障，開關(guān)跳開，隔離故障；②上游恢復(fù)供電。將故障的上游分段打開；③下游恢復(fù)供電。因上開關(guān)斷開，其他部分仍然失電，便可通過關(guān)合聯(lián)絡(luò)開關(guān)為下游恢復(fù)供電；④檢修。排除故障，將配電線路自動(dòng)化系統(tǒng)恢復(fù)到故障前的狀態(tài)。⑵兩級恢復(fù)供電。如圖2所示，當(dāng)故障發(fā)生后，饋線開關(guān)斷開，饋線上所有用戶被停電，若將上游第1個(gè)手動(dòng)開關(guān)打開，A段和B段便能恢復(fù)供電，但要使A、B段同時(shí)恢復(fù)供電，便需要較長的時(shí)間?；谏鲜鲆蛩氐闹萍s，便可選擇兩級恢復(fù)供電方案：將上游第1個(gè)自動(dòng)開關(guān)開斷，讓A段快速恢復(fù)供電，此時(shí)B段仍是停電狀態(tài)，等待手動(dòng)開關(guān)斷開后，再合上自動(dòng)開關(guān)，便可使B段恢復(fù)供電。這種方案中，A段恢復(fù)供電快速，B段恢復(fù)供電較慢，但兩段都實(shí)現(xiàn)了在故障排除前恢復(fù)供電，同樣的原理，在下游線路中也可使用兩級恢復(fù)供電方案。

篇（5）

1概述

TH71101是雙超外差式結(jié)構(gòu)的無線電接收芯片，工作在300～450MHzISM頻段，能與TH7107等芯片配套，實(shí)現(xiàn)ISM頻段無線模擬和數(shù)字信號傳輸；內(nèi)部包含一個(gè)低噪聲放大器、雙混頻器、壓控振蕩器、PLL合成器、晶體振蕩器等電路。能接收模擬和數(shù)字FSK/FM/ASK信號。FSK數(shù)據(jù)速率可達(dá)40kb/s，ASK數(shù)據(jù)速率達(dá)80kb/s，F(xiàn)M帶寬15kHz；靈敏度111dBm。電源電壓2.5～5.5V,工作電流8.2mA，待機(jī)電流<100nA。適用于ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻率范圍內(nèi)的各種應(yīng)用，如數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、遙控遙測系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等。

2芯片封裝與引腳功能

TH71101采用LQFP32封裝，各引腳功能如表1所列。

表1TH71101引腳功能

引腳號符號功能

1VEE地

2GAIN-LNA低噪聲放大器（LNA）增益控制

3OUT-LNALNA輸出，連接到外接的LC調(diào)諧回路

4IN-MIX1混頻器1（MIX1）輸入，單端阻抗約33Ω

5VEE地

6IF1P中頻1（IF1）集電極開路輸出

7IF1N中頻1（IF1）集電極開路輸出

8VCC電源輸入

9OUT-MIX2混頻器2（MIX2）輸出，輸出阻抗約330Ω

10VEE地

11IFA中頻放大器（IFA）輸入，輸入阻抗約2.2kΩ

12FBC1連接外接的中頻放大器反饋電容

13FBC2連接外接的中頻放大器反饋電容

14VCC電源輸入

15OUT-IFA中頻放大器輸出

16IN-DEM解調(diào)器（DEMOD）輸入

17VCC電源輸入

18OUT-OA運(yùn)算放大器（OA）輸出

19OAN運(yùn)算放大器（OA）負(fù)極輸入

20OAP運(yùn)算放大器（OA）正極輸入

21RSSIRSSI輸出，輸出阻抗約36kΩ

22VEE地

23OUTPFSK/FM正輸出，輸出阻抗100300kΩ

24OUTNFSK/FM負(fù)輸出，輸出阻抗100300kΩ

25VEE地

26RO基準(zhǔn)振蕩器輸入，外接晶體振蕩器和電容

27VCC電源輸入

28ENRX模式控制輸入

29LF充電泵輸出和壓控振蕩器1（VCO1）控制輸入

30VEE地

31IN-LNALNA輸入，單端阻抗約26Ω

32VCC電源輸入

3芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

TH71101內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。芯片內(nèi)包含低噪聲放大器（LNA）、兩級混頻器（MIX1、MIX2）、鎖相環(huán)合成器（PLLSynthesizer）、基準(zhǔn)晶體振蕩器（RO）、充電泵（CP）、中頻放大器（IFA）、相頻檢波器（PFD）等電路。

LNA是一個(gè)高靈敏度接收射頻信號的共發(fā)、共基放大器。混頻器1（MIX1）將射頻信號下變頻到中頻1（IF1），混頻器2（MIX2）將中頻信號1下變頻到中斷信號2（IF2），中頻放大器（IFA）放大中頻信號2和限幅中頻信號并產(chǎn)生RSSI信號。相位重合解調(diào)器和混頻器3解調(diào)中頻信號。運(yùn)算放大器（OA）進(jìn)行數(shù)據(jù)限幅、濾波和ASK檢測。鎖相環(huán)合成器由壓控振蕩器（VCO1）、反饋式分頻器（DIV16和DIV2）、基準(zhǔn)晶體振蕩器（RO）、相頻檢波器（PFD）、充電泵（CP）等電路組成，產(chǎn)生第1級和第2級本振信號LO1和LO2。

圖2FSK接收電路圖

使用TH71101接收器芯片可以組成不同的電路結(jié)構(gòu)，以滿足不同的需求。對于FSK/FM接收，在相位重合解調(diào)器中使用IF諧振回路。諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。對于ASK結(jié)構(gòu)，RSSI信號饋送到ASK檢波器，ASK檢波器由OA組成。

圖3ASK接收電路

TH71101采用兩級下變頻。MIX1和MIX2由芯片內(nèi)部的本振信號LO1和LO2驅(qū)動(dòng)，與射頻前端濾波器共同實(shí)現(xiàn)一個(gè)高的鏡像抑制，如表2和表3所列。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器，在LNA的輸出使用LC濾波器。

表2基準(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0、中頻fIF與FRF鏡像抑制關(guān)系

注入類型低端高端

fREF（fRF-fIF）/16fRF+fIF/16

fLO16·fREF16·fREF

fIFfRF-fLOfLO-fRF

fRFimagefRF-2fIFfRF+2fIF

表3在fIF=10.7MHz時(shí)，基準(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0與fRF鏡像抑制的關(guān)系

參數(shù)fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz

低高低高

fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875

fLO/MHz304.3325.7422.9444.3

fRFimage/MHz293.6336.4412.2455.0

篇（6）

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，在長期經(jīng)受電場、機(jī)械負(fù)荷和大自然的陽光、風(fēng)、雨、雪、霧等的作用，會逐步劣化，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來威脅。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工作非常重要，前系統(tǒng)停電是較難的，即使線路停電，也無足夠的時(shí)間和人力進(jìn)行全線絕緣子的檢測工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區(qū)域的原因，向來是絕緣在線檢測的一個(gè)難點(diǎn)。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測，這些方法易于檢測零值絕緣子，測試方法簡單，但準(zhǔn)確性較低，對低值絕緣子，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)，無需對其進(jìn)行絕緣測試。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期穩(wěn)定的機(jī)電性能和較長的使用壽命。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)深棱來實(shí)現(xiàn)（由于工藝的原因，無法像瓷絕緣子通過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。這里針對的是懸垂串絕緣子，全省尚未發(fā)生過耐張串絕緣子的污閃跳閘。

2長棒型絕緣子的特點(diǎn)

長棒型絕緣子按材質(zhì)可分為合成絕緣子和長棒瓷絕緣子。

篇（7）

1概述

在教學(xué)過程中，具備數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐工程能力，涉及相關(guān)數(shù)字系統(tǒng)課程體系教學(xué)與實(shí)踐，在各高校的電氣、電子信息類專業(yè)中，數(shù)字電路是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在后續(xù)專業(yè)課程中，顯而易見，隨著電子產(chǎn)品數(shù)字化部分比重增大，它在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)性地位越來越突出。

因此，培養(yǎng)適合現(xiàn)代電氣、電子、信息技術(shù)發(fā)展的卓越人才，創(chuàng)新數(shù)字電路的課程幾次理論與工程實(shí)踐教學(xué)迫在眉睫。

根據(jù)我校近幾年電氣、電子課堂教學(xué)的實(shí)踐情況，數(shù)字電路課程應(yīng)該以面向應(yīng)用的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為核心，在熟練掌握基本電路教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的課程教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容。

工程實(shí)踐過程中，逐步從自底向上的設(shè)計(jì)方法逐步轉(zhuǎn)變到自頂向下的設(shè)計(jì)方法中來，以教師科研應(yīng)用來拓展，以全面培養(yǎng)優(yōu)秀數(shù)字設(shè)計(jì)卓越技術(shù)人才[1]。

2探索構(gòu)建數(shù)字電路教學(xué)中的多層次的創(chuàng)新實(shí)踐平臺

2.1多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)思。

面向卓越人才培養(yǎng)的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，可以分層次進(jìn)行在各個(gè)教學(xué)階段逐步推進(jìn)，包括：面向基礎(chǔ)的數(shù)字設(shè)計(jì)的基本原理與工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)和結(jié)合科研項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)踐平臺[2][6]。

多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺架構(gòu)如圖1所示。

2.2數(shù)字設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

數(shù)字電路基礎(chǔ)原理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系的基礎(chǔ)入門階段，是培養(yǎng)數(shù)字邏輯代數(shù)與邏輯電路的重要過程，大類可分為時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時(shí)序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復(fù)用器、比較器、加（減）法器、數(shù)值比較器和算術(shù)邏輯單元等。教學(xué)的目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握組合和時(shí)序邏輯電路堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，不但要注重基本數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的理解，同時(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步了解面向應(yīng)用和現(xiàn)代科技進(jìn)步數(shù)字電路新的設(shè)計(jì)理念[2][3]。

2.3面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。

隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發(fā)展和應(yīng)用，以EDA技術(shù)為主導(dǎo)的數(shù)字系統(tǒng)理念已經(jīng)成為企業(yè)工程技術(shù)的核心。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生利用中小規(guī)模數(shù)字集成電路器件和大規(guī)模可編程器件進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。在卓越工程師培養(yǎng)背景下，結(jié)合前階段數(shù)字電路課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況及EDA技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，適時(shí)進(jìn)行數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)和EDA技術(shù)課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內(nèi)容包括：

2.3.1基于Multisim等相關(guān)軟件的數(shù)字系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?？梢詷?gòu)建虛擬數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不但較好地模擬實(shí)物外觀外，還可以利用系統(tǒng)提供的實(shí)驗(yàn)平臺開展實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、仿真，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯驗(yàn)證。

2.3.2基于通用和專用數(shù)字芯片的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數(shù)學(xué)系統(tǒng)硬件描述。采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)，基于EDA環(huán)境仿真和驗(yàn)證?？梢越Y(jié)合上述（1）和（2）的優(yōu)點(diǎn)，采用硬件設(shè)計(jì)軟件化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過綜合性實(shí)驗(yàn)的自行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)規(guī)模、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)[5]。

2.4結(jié)合科研項(xiàng)目的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺。

在高等院校，教師即承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)有各自的科學(xué)研究方向，同學(xué)們可以根據(jù)自己的研究興趣，加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，形成教學(xué)與科研互利的良性循環(huán)。面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以借助橫向或縱向科研項(xiàng)目形成綜合教學(xué)體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺，形成數(shù)字電路、電路線路課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件以及集成芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，形成面向數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系[3]。同時(shí)，應(yīng)用高校與知名企業(yè)建立的校企合作平臺，把企業(yè)界的研究信息和研發(fā)需求引入到教學(xué)平臺，開拓了學(xué)生的研究思路和視野，提升了學(xué)生設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的能力；目前，我校正在與國際知名的半導(dǎo)體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續(xù)建立卓越人才大學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，利用大學(xué)設(shè)置小學(xué)期，在FPGA和PSoC開發(fā)平臺上進(jìn)行了面向?qū)嶋H應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)踐平臺上不僅有學(xué)校的任課教師，還有知名企業(yè)派來的一線工程師指導(dǎo)同學(xué)們的實(shí)踐，相比改革前，取得很好的實(shí)踐效果，同學(xué)們的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平得到了提高，同時(shí)在編程、接口、通信協(xié)議等方面也有了深刻的認(rèn)識。

對于優(yōu)秀的學(xué)生，借助全國各種形式的大學(xué)生電子（信息）設(shè)計(jì)競賽這個(gè)創(chuàng)新平臺，組織他們積極參與，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)研究興趣和創(chuàng)新意識，綜合所應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識，發(fā)揮競賽團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神。每年，我們都有部分優(yōu)秀學(xué)生通過努力，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作品獲得專業(yè)認(rèn)可，并取得了良好的參賽成績，也使得數(shù)字設(shè)計(jì)課程體系的建設(shè)上了一個(gè)新的臺階。

3基于創(chuàng)新平臺的課程體系優(yōu)化與實(shí)踐

卓越工程師培養(yǎng)要求的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系協(xié)調(diào)好相關(guān)電氣、電子類專業(yè)上下游相關(guān)理論課程、實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)同時(shí)得到協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實(shí)踐論文所提到的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺，應(yīng)該引進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)理念，重點(diǎn)把EDA軟件、設(shè)計(jì)工具、開發(fā)平臺與傳統(tǒng)的數(shù)字電路基礎(chǔ)理論教學(xué)相銜接。我們在這幾年對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容等方面的進(jìn)行了改革與探索，取得了一定的成效。經(jīng)過這幾年的實(shí)踐，我們逐步構(gòu)建了面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數(shù)字電路理論教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

4.1以數(shù)字電路設(shè)計(jì)為目的強(qiáng)化基本邏輯電路理論教學(xué)。

在進(jìn)行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前應(yīng)該熟練掌握這些常用基本組合和時(shí)序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應(yīng)用場合等。

樹立電路設(shè)計(jì)思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設(shè)計(jì)思想需要理論講解與實(shí)踐相結(jié)合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)采用硬件描述語言來對電路與系統(tǒng)進(jìn)行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。

學(xué)生在掌握數(shù)字電路基本概念和一般電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、途徑和手段。其主要內(nèi)容包括：數(shù)字系統(tǒng)與EDA的相關(guān)概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺以及應(yīng)用實(shí)例的介紹等。這些課程內(nèi)容涉及面較廣，為了提高教與學(xué)的效果，探索總結(jié)了以下的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，并作為教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)切入點(diǎn)[1]。

隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)在方法、對象、規(guī)模等方面已經(jīng)完全不同于傳統(tǒng)的基于固定功能的集成電路設(shè)計(jì)[1][2]?，F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實(shí)現(xiàn)高達(dá)千萬門的目標(biāo)系統(tǒng)。這一過程需要也應(yīng)該有先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)用的需要，在教學(xué)過程中闡述了先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。例如：采用基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制器（時(shí)序電路），應(yīng)用或設(shè)計(jì)鎖相環(huán)或延時(shí)鎖相環(huán)來處理時(shí)鐘信號，應(yīng)用自行設(shè)計(jì)（IPcore）軟核來提高數(shù)據(jù)吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，加強(qiáng)學(xué)生工程思維訓(xùn)練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合的分析能力。在實(shí)踐過程中的提高創(chuàng)新性和綜合性能力，面向應(yīng)用的數(shù)字電路創(chuàng)新平臺建設(shè)，需要不斷提高課程試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程在教學(xué)中的比例，在符合認(rèn)知規(guī)律的同時(shí)，逐步加強(qiáng)來源與實(shí)際需要的綜合性數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

5結(jié)語

數(shù)字電路是電氣、電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，論文針對當(dāng)今卓越工程師培養(yǎng)的要求，以及在教學(xué)過程中遇到的主要問題，探討了面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐平臺。提出了多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)和面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系。目的在于，通過課程及相關(guān)課程體系改革與創(chuàng)新，使得學(xué)生更快、更好的適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]孔德明.《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)重點(diǎn)的探討，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012.1，173-174.

[2]任愛鋒，孫萬蓉，石光明.EDA實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路相結(jié)合的教學(xué)模式的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009.4，200-202.

[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學(xué)改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.

篇（8）

 

EDA技術(shù)是以數(shù)字電子技術(shù)課程知識為基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)實(shí)踐性、工程性的專業(yè)課程。將數(shù)字電路設(shè)計(jì)從簡單元器件單元電路設(shè)計(jì)，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進(jìn)一步鞏固和提高學(xué)生電子電路綜合設(shè)計(jì)能力。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是將兩門課程分開，先上數(shù)字電路，后上EDA技術(shù)，分兩學(xué)期授課。這樣的教學(xué)模式存在弊端，減弱了課程之間的聯(lián)系，降低了學(xué)生對數(shù)字電路理論的認(rèn)識程度。通過對EDA技術(shù)課程的教學(xué)改革，以實(shí)訓(xùn)的方式采用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握EDA技術(shù)基礎(chǔ)及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從數(shù)字系統(tǒng)的單元電路，如譯碼器、計(jì)數(shù)器等入手，加深對數(shù)字電路基礎(chǔ)理論的認(rèn)識，逐漸完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1. EDA技術(shù)及其在教學(xué)中的應(yīng)用

1.1 EDA技術(shù)

EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic DesignAutomation)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果而形成的一門新技術(shù)畢業(yè)論文格式，是一種能夠設(shè)計(jì)和仿真電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設(shè)計(jì)，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實(shí)現(xiàn)，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級設(shè)計(jì)，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標(biāo)器件。圖1為一個(gè)典型的EDA設(shè)計(jì)流程。

圖1 EDA設(shè)計(jì)流程圖

1.2 EDA技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

在教學(xué)過程中，EDA技術(shù)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關(guān)、按鍵、數(shù)碼管、發(fā)光二極管等)、標(biāo)準(zhǔn)并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴(kuò)展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發(fā)平臺，使得在電子設(shè)計(jì)的各個(gè)階段、各個(gè)層次可以進(jìn)行模擬驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)過程的正確性。從而使數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)起來更加容易，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的電路離散元件的安裝、焊接、調(diào)試工作中解放出來，將精力集中在電路的設(shè)計(jì)上。同時(shí)，采用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計(jì)，不但提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，方便學(xué)生對電路進(jìn)行修改、升級，讓實(shí)驗(yàn)不在單調(diào)的局限于幾個(gè)固定的內(nèi)容，使教學(xué)更上一個(gè)臺階，學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提高。

2.課程教學(xué)改革實(shí)施

2.1課程改革思路

課程改革本著體現(xiàn)鞏固數(shù)字電路基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的原則來處理和安排EDA技術(shù)教學(xué)內(nèi)容。打破傳統(tǒng)的從EDA技術(shù)概述、VHDL語言特點(diǎn)、VHDL語句等入手的按部就班的教學(xué)方法，以設(shè)計(jì)應(yīng)用為基本要求，開發(fā)基于工作過程的項(xiàng)目化課程，以工作任務(wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識。將EDA技術(shù)分為四個(gè)方面的內(nèi)容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發(fā)工具、實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)手段，軟件開發(fā)工具是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化的自動(dòng)設(shè)計(jì)工具,實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的下載工具及硬件驗(yàn)證工具。采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，以實(shí)訓(xùn)的方式展開，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”。

2.2課程改革措施

以電子線路設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，從實(shí)例的介紹中引出VHDL語句語法內(nèi)容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時(shí)給出其綜合后的表現(xiàn)該電路系統(tǒng)功能的時(shí)序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實(shí)例畢業(yè)論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內(nèi)容解釋清楚，使學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)就能有效地掌握VHDL的主干內(nèi)容，并付諸設(shè)計(jì)實(shí)踐。這種教學(xué)方法突破傳統(tǒng)的VHDL語言教學(xué)模式和流程，將語言與EDA工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，同時(shí)大大縮短了授課時(shí)數(shù)。表1為課程具體內(nèi)容及實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)分配。

 

能力

目標(biāo)

學(xué)習(xí)情境

項(xiàng)目載體

課時(shí)

QuartusⅡ開發(fā)工具使用能力

QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

二選一音頻發(fā)生器設(shè)計(jì)

6

VHDL語言編程能力

VHDL語言基本結(jié)構(gòu)

計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)

6

VHDL語言并行語句

8位加法器設(shè)計(jì)

8

VHDL語言順序語句

7段數(shù)碼顯示譯碼器設(shè)計(jì)

8

VHDL語言綜合運(yùn)用

數(shù)控分頻器的設(shè)計(jì)

8

層次化調(diào)用方法

4位加減法器的設(shè)計(jì)

4

綜合開發(fā)調(diào)試能力

8位16進(jìn)制頻率計(jì)設(shè)計(jì)；

十字路通燈設(shè)計(jì)；

數(shù)字鐘設(shè)計(jì)；

波形信號發(fā)生器設(shè)計(jì)，等。

(任選一題)

20

總計(jì)

篇（9）

 

《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)生通過這門課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握《數(shù)字電路》的相關(guān)知識，為將來的就業(yè)奠定基礎(chǔ)。長期以來《數(shù)字電路》的教學(xué)過程是先由教師在課堂上講解理論知識，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《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)生分析問題和解決問題的能力，這些都是《數(shù)字電路》課程改革中亟待解決的問題。起源于德國的項(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)法是將課程知識轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，師生通過共同實(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

1、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

捷克教育家夸美紐斯說過，興趣是創(chuàng)造一個(gè)歡樂和光明的教學(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)；你不會學(xué)習(xí)，我來教你學(xué)”為“你不想學(xué)習(xí)，我來引導(dǎo)你學(xué)；你不會學(xué)習(xí)，我來吸引你學(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)生通過觀察、比較、分析，逐步加深對知識的理解，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)生對知識的掌握邁上一個(gè)新臺階，讓學(xué)生把知識轉(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)的過程。在《數(shù)字電路》傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，元件的特性、電路的工作原理一般都是通過老師抽象的講解來完成的。而在《數(shù)字電路》的項(xiàng)目教學(xué)過程中，是將課程的知識點(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、電路的焊接、項(xiàng)目的調(diào)試、故障的排查等相關(guān)知識。在此期間，學(xué)生通過烙鐵、萬用表、示波器、信號發(fā)生器等的使用，一方面鞏固了自己的理論知識，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，課程中理論知識和實(shí)踐技能的傳授是通過實(shí)施具體的項(xiàng)目來完成的。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)目的過程。在《數(shù)字電路》的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中，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)生遇到疑難問題時(shí)，主要由小組成員共同探討尋找解決問題的方法，期間教師可以選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)對學(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）針對各子任務(wù)，教師引入相關(guān)的知識，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)的知識依次對各子任務(wù)提出實(shí)施方案；（5）學(xué)生利用Multisim仿真軟件檢測設(shè)計(jì)的電路是否符合要求，待檢測通過后，再依次完成各子任務(wù)；（6）學(xué)生把各子任務(wù)進(jìn)行級聯(lián)，通過綜合調(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，取長補(bǔ)短；（8）教師引導(dǎo)學(xué)生對該項(xiàng)目所涉及到的知識進(jìn)行歸納、總結(jié)，加深學(xué)生對知識的理解。

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、操作技能、測試方法等相關(guān)內(nèi)容以書面形式給學(xué)生進(jìn)行筆試，占總成績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，無論將來從事何種職業(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，不僅能將理論知識和實(shí)踐技能相結(jié)合，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，而且通過模擬與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程，還能提高學(xué)生對未來崗位的適應(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)，分別對各相關(guān)崗位進(jìn)行調(diào)研，了解企業(yè)對這些崗位的要求，如該崗位對知識的要求、對能力的要求、對素質(zhì)的要求等；其次，針對《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)來劃分項(xiàng)目的，需要將課程內(nèi)容與市場需求、企業(yè)的生產(chǎn)過程緊密地聯(lián)系起來。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

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。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)過程中根據(jù)廣大師生的反映來進(jìn)行不斷地調(diào)整和完善。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號：TN407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0167-02

隨著數(shù)字電路的廣泛應(yīng)用和推廣，作為教育工作者的我們不但要能對數(shù)字電路的理論知識進(jìn)行講解，同時(shí)也要具備對數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步解決的能力。只有這樣才能不斷提高我們的教學(xué)水平和更好地培養(yǎng)學(xué)生。

1、數(shù)字電路產(chǎn)生故障的原因

數(shù)字電路出現(xiàn)故障的類型很多，主要包括客觀故障和主觀故障兩種。即一種是由電路中本身的元件的老化等所產(chǎn)生的故障，而另一種是由人為的疏忽產(chǎn)生的故障。下面就從產(chǎn)生故障的主觀性和客觀性，來對數(shù)字電路中常出現(xiàn)的兩種故障進(jìn)行分析。

1.1 客觀性產(chǎn)生的故障

1.1.1 電子元件的參數(shù)發(fā)生變化

電子元件的參數(shù)在數(shù)字電路中所起的作用是非常重要的，細(xì)微的偏差都會產(chǎn)生很大的變動(dòng)。因此，在數(shù)字電路中電子元件的參數(shù)發(fā)生變化，一定會使數(shù)字電路出現(xiàn)故障。由于電子元件在使用過程中會出現(xiàn)老化，進(jìn)而導(dǎo)致電子元件參數(shù)下降。除此之外，溫度的變化也會導(dǎo)致電子元件參數(shù)發(fā)生變化。

1.1.2 電子元件、器件等的不良接觸

數(shù)字電路是由若干電子元件、器件組成的電路。因此，各個(gè)元件、器件接觸的情況也會引發(fā)數(shù)字電路出現(xiàn)故障。由電子元件、器件接觸不良引發(fā)數(shù)字電路發(fā)生故障的情況很多。例如，插件的松動(dòng)、焊點(diǎn)被氧化、焊接不牢靠等。而這些情況都會造成電路板故障。

1.1.3 信號線的損壞

信號線在電路板中所起的作用也是不容忽視的，信號線是電路板能否正常工作的保障之一。但是由于電路板經(jīng)常受潮濕和大電流等的影響，因此，就會導(dǎo)致信號線經(jīng)常出現(xiàn)短路、燒損、斷路等現(xiàn)象。信號線的損壞就會導(dǎo)致數(shù)字電路板無法處于正常的工作狀態(tài)。

1.1.4 工作環(huán)境惡劣

由于電路板是由很多電子元件、器件組接而成的，又因?yàn)檫@些元件、器件的性能受環(huán)境的影響很大。因此，當(dāng)電路的工作環(huán)境比較惡劣，如，潮濕、電磁場等環(huán)境，都會使得電子元器件的性能有所改變，由此也就改變了電路板的工作狀態(tài)，使之出現(xiàn)故障。

1.1.5 使用過期的元器件

當(dāng)元器件出現(xiàn)老化等現(xiàn)象時(shí)，它們的參數(shù)也會隨之發(fā)生變化。因此使用一些過期的元器件，就會造成數(shù)字電路板無法正常進(jìn)行工作，從而導(dǎo)致了電路板故障。

1.2 主觀性產(chǎn)生的故障

1.2.1 不合理的設(shè)計(jì)產(chǎn)生的故障

由于數(shù)字電路板是由很多電子元器件組合而成的，因此任何一個(gè)元器件的選擇和使用情況，都會對整個(gè)電路板造成很大的影響。如果選擇的元器件的參數(shù)不合適，或者是在組合裝配上出現(xiàn)錯(cuò)誤，都會使數(shù)字電路板出現(xiàn)故障。

1.2.2 線路連接產(chǎn)生的故障

線路連接是保證電路板正常工作的重要保障之一，因?yàn)殡娐钒逯械脑骷^多，這就使得線路的連接非常復(fù)雜，也不容易操作。線路連接的錯(cuò)誤通常會導(dǎo)致線路之間的短路，從而使電路板出現(xiàn)故障。

2、數(shù)字電路中常見的故障分析

對數(shù)字電路的常見故障進(jìn)行分類，主要可以分為兩類。一類是邏輯故障，也就是數(shù)字電路中一些邏輯值由于故障發(fā)生變化，與規(guī)定的邏輯值之間出現(xiàn)偏差，甚至相反的現(xiàn)象。另一類就是非邏輯故障，指邏輯故障之外的其它故障。下面就針對數(shù)字電路中的邏輯故障來進(jìn)行如下的分析。

2.1 固定電平故障

所謂電平故障就是指某處的邏輯電平值保持為固定電平值。當(dāng)在同一時(shí)間只考慮一個(gè)電平故障時(shí)，就成為固定電平故障。在數(shù)字電路的內(nèi)部故障中，都可以歸為輸入端和輸出端的固定電平故障，這在一般數(shù)字電路中也得到了推廣。

2.2 橋路故障

橋路故障是信號線的接插短路和電路工藝的不完善、松動(dòng)，或者是有過長的裸線等造成的故障。主要包括兩種類型：第一種是由于輸入信號之間，或者是門電路輸入信號之間的橋接造成的故障。另一種則是由反饋橋接造成的故障。主要表現(xiàn)為輸入信號和輸出信號之間的橋接造成的故障。

2.3 固定開路故障

這類故障是發(fā)生在CMOS電路中的。例如，當(dāng)CMOS電路或非門正常工作時(shí)，電路應(yīng)該能夠完成或非門的功能。當(dāng)電路出現(xiàn)既不接電源，也不接地的高阻狀態(tài)時(shí)就成為固定開路故障。

2.4 信號延遲故障

有時(shí)即使電路結(jié)構(gòu)沒有任何的故障，電路也不會正常的工作，這時(shí)就要考慮可能是由信號延遲引發(fā)的故障。而由信號延遲所引起的故障我們通常稱為延遲故障。所謂的延遲故障，就是指電路中由于各個(gè)元件的延遲變化、脈沖信號參數(shù)的變化等所產(chǎn)生的各種故障。

2.5 軟故障

所謂的軟故障就是指由電子元件、器件的參數(shù)，或者性能的不穩(wěn)定，以及電路某一方面的原因等，使電路產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。產(chǎn)生這類故障的原因有很多，例如，元器件的老化、參數(shù)的改變、性能的不穩(wěn)定等。這類故障有較強(qiáng)的隨機(jī)性和偶然性，造成這類故障的因素也有很多。例如，環(huán)境的潮濕、較強(qiáng)的電磁環(huán)境、電源的干擾等。由于這類故障產(chǎn)生的原因很多，因此在排查的過程中也是非常的困難的。

3、數(shù)字電路故障的檢測方法

3.1 直接觀察檢測法

這種檢測法是指不采用任何的輔助儀器、設(shè)備，而是通過直接觀察電路來發(fā)現(xiàn)問題，找尋解決故障的方法。觀察主要包括靜態(tài)觀察和動(dòng)態(tài)觀察（通電后觀察）這兩種觀察方法。靜態(tài)觀察是指：查看器件是否插好、插對；電源是否接入電路板中；引腳是否彎折；輸入端是否都已經(jīng)處理好；線路是否正確的接入到電路板中，是否有短路現(xiàn)象；查看器件是否有發(fā)燙、發(fā)出異味、冒煙的情況。而動(dòng)態(tài)觀察法則是查看脈沖是否被接入到電路板中。這種方法可用于對數(shù)字電路中出現(xiàn)故障的初步檢測，如果電路中出現(xiàn)這種非常明顯的故障就可以直接被檢測出來了。

3.2 分塊測試法

如果通過直接觀察的方法沒有檢測出故障，可以考慮用分塊測試的方法。分塊測試法是指根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)、功能等，把電路分成若干幾個(gè)獨(dú)立的電路，然后再通電分別進(jìn)行測試，找出有故障的那部分電路。針對有故障的部分再采用相應(yīng)的措施來找出具置。例如，計(jì)數(shù)譯碼顯示電路，就可以根據(jù)它的特點(diǎn)把它分成兩個(gè)部分。即計(jì)數(shù)器電路和譯碼顯示電路。我們可以先檢測計(jì)數(shù)器電路，如果計(jì)數(shù)器電路能夠正常工作，再檢測譯碼顯示電路。采用這種檢測方法可以大大提高檢測的速度和效率。

3.3 對比替代檢測法

當(dāng)大概知道哪一部分電路有故障的時(shí)候，可以通過對該部分電路中的個(gè)點(diǎn)信號進(jìn)行檢測，然后在通過與正常電路相比較，找出電路中有故障的信號，從而對故障的原因進(jìn)行分析和解決。

但有時(shí)候很難發(fā)現(xiàn)電路的故障，這時(shí)我們就可以采用替代法來檢測電路的故障。所謂的替代法就是把電路中的電子元器件用同樣型號、優(yōu)質(zhì)的器件來替代，然后再觀察電路是否能夠正常工作。為了安全起見，應(yīng)用此方法時(shí)一定要在斷電的情況下更換器件。

3.4 電阻檢測方法

如果器件出現(xiàn)冒煙、散發(fā)出異味等明顯異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該馬上切斷電源，以免故障進(jìn)一步的擴(kuò)大。為了判斷電路是否有短路現(xiàn)象，我們通常采用的就是電阻檢測的方法。除此之外，采用電阻檢測法還可以檢測出底板內(nèi)部和電路連線之間是否有接觸不良和短路等現(xiàn)象。

3.5 波形檢測方法

我們還可以通過用示波器對各級的輸出波形進(jìn)行檢測，觀察所輸出的波形是否正常，以此來檢測出電路的故障。這種方法被廣泛的用在脈沖電路中。

4、結(jié)語

數(shù)字電路的廣泛應(yīng)用和推廣，大大改善了我國各個(gè)科技領(lǐng)域的發(fā)展。數(shù)字電路這一門學(xué)科也早已成為各工科專業(yè)學(xué)生必修的課程之一。因此，在數(shù)字電路的教學(xué)中難免會遇到各種各樣的問題，而電路中的一些故障就是比較常見的問題之一。本文作者希望通過對數(shù)字電路產(chǎn)生故障的原因、常見的故障分析和檢測方法的闡述給置身于數(shù)字電路教學(xué)的教育工作者一些幫助。

參考文獻(xiàn)

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1.引言

當(dāng)今社會數(shù)字電路已經(jīng)遍布人們生活的各個(gè)角落，數(shù)字電路廣泛應(yīng)用于通信、娛樂、工業(yè)生產(chǎn)等不同領(lǐng)域。隨著數(shù)字電路的不斷發(fā)展，電路的測試和故障診斷成為了其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)維修的重要組成部分。目前國內(nèi)部分國防單位使用的數(shù)字電路板具有高性能、高功耗、高集成度等特點(diǎn)，比如戰(zhàn)斗機(jī)上從俄羅斯等國引進(jìn)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能的數(shù)字電路板[1]。而使用年限及次數(shù)等因素不可避免的會對這些電路板造成損傷，導(dǎo)致包含這些數(shù)字電路板的設(shè)備無法正常使用，因此對數(shù)字電路板的性能測試及故障檢測尤為重要。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文介紹了一種采用向量法對數(shù)字電路進(jìn)行故障診斷的系統(tǒng)，通過向被測電路發(fā)送測試向量，接收被測電路對激勵(lì)的響應(yīng)結(jié)果，然后將該結(jié)果與正常工作電路的相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行比對，從而驗(yàn)證被測電路的功能以及診斷故障[2]。該系統(tǒng)兼容目前主流的采用TTL，CMOS等電平邏輯的數(shù)字電路。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)和8個(gè)下位機(jī)子系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。每個(gè)子系統(tǒng)包含32路IO端口，負(fù)責(zé)完成測試向量的發(fā)送和接收，計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶建立的測試任務(wù)，控制下位機(jī)子系統(tǒng)，并顯示處理被測數(shù)字電路的響應(yīng)結(jié)果。系統(tǒng)選用PXI6534來完成計(jì)算機(jī)與下位機(jī)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，PXI6534是NI公司的一款高速數(shù)字IO卡。它將復(fù)雜的PXI總線轉(zhuǎn)換為相對簡單的16位同步并行總線供下位機(jī)設(shè)計(jì)人員開發(fā)，而為上位機(jī)設(shè)計(jì)人員提供了大量API函數(shù)從而簡化底層驅(qū)動(dòng)的開發(fā)過程，讓設(shè)計(jì)人員將更多精力集中在其它應(yīng)用功能上的開發(fā)。各個(gè)子系統(tǒng)通過母板掛接到16位數(shù)據(jù)總線上。由于PXI6534的數(shù)字IO驅(qū)動(dòng)能力有限，本系統(tǒng)通過母板來提高數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，并且進(jìn)行電平邏輯的轉(zhuǎn)換和提供同步時(shí)鐘。

2.2 下位機(jī)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

子系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的測試任務(wù)，完成對某種數(shù)字電路的檢測診斷，并緩存被測電路的響應(yīng)結(jié)果，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 診斷檢測子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

子系統(tǒng)包括FPGA核心模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊（SDRAM）、發(fā)送調(diào)理電路、接收調(diào)理電路和參考電壓模塊。通過FPGA進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)的讀取，根據(jù)測試任務(wù)所需的測試向量的電壓范圍設(shè)置參考電壓，并且將待發(fā)送的測試向量的數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩存SDRAM。測試開始后，F(xiàn)PGA從發(fā)送緩存SDRAM讀取數(shù)據(jù)通過發(fā)送調(diào)理電路，同時(shí)將接收調(diào)理電路接收的被測電路的響應(yīng)數(shù)據(jù)存入接收緩存SDRAM。測試完成后，F(xiàn)PGA從接收緩存SDRAM中讀取測試結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線上傳給計(jì)算機(jī)。

2.2.1 控制芯片

本系統(tǒng)選用ALTERA公司CycloneIII系列芯片EP3C25F324C8作為下位機(jī)子系統(tǒng)的主控制芯片。該芯片具有215個(gè)可編程IO口，24624個(gè)邏輯單元，4個(gè)鎖相環(huán)。相比于ARM，DSP等主流微處理芯片，F(xiàn)PGA具有更高速度的優(yōu)勢，且其內(nèi)部PLL鎖相環(huán)資源可以為系統(tǒng)提供不同的工作頻率。FPGA豐富的IO資源可以滿足系統(tǒng)在測試多輸入輸出的數(shù)字電路時(shí)的需求。

FPGA是整個(gè)數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)下位機(jī)子系統(tǒng)的核心，測試向量的發(fā)送和接收，以及與計(jì)算機(jī)的通信均由FPGA編程實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 發(fā)送調(diào)理電路

發(fā)送調(diào)理電路完成測試向量的電壓轉(zhuǎn)換，由于FPGA輸出的是0和3.3V的電壓，為滿足測試不同數(shù)字電路的需求，需要將FPGA輸出的電壓轉(zhuǎn)換為被測數(shù)字電路所能識別的電壓。本系統(tǒng)選用，系統(tǒng)采用Intersil 公司的高性能管腳驅(qū)動(dòng)芯片EL1056 作為發(fā)送驅(qū)動(dòng)芯片，可輸出電壓范圍-12V～+12V，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)140mA，最高頻率可達(dá)60MHz。

2.2.3 接收調(diào)理電路

接收調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)對被測數(shù)字電路響應(yīng)向量的比較，將響應(yīng)向量轉(zhuǎn)變?yōu)镕PGA兼容的電平。系統(tǒng)采用Intersil 公司的EL2252 作為接收比較芯片，該比較芯片含有兩個(gè)獨(dú)立的比較器，帶寬可達(dá)50MHz，電平范圍為-12V～+12V，電路原理如圖3所示。

圖3 接收調(diào)理電路

通過兩個(gè)比較器將被測電路的響應(yīng)向量分別與VH、VL高低兩個(gè)電壓比較，得到vec1和vec2。當(dāng)vec1=1，vec2=1時(shí)，則響應(yīng)結(jié)果為高即邏輯1;當(dāng)vec1=0，vec2=0時(shí)，則響應(yīng)結(jié)果為低即邏輯0;當(dāng)vec1=0，vec2=1時(shí)，則響應(yīng)結(jié)果為高阻。通過兩個(gè)比較器實(shí)現(xiàn)了對被測數(shù)字電路響應(yīng)向量的三態(tài)判斷。

2.2.4 參考電壓模塊

參考電壓模塊由D/A轉(zhuǎn)換電路和偏置放大電路兩部分組成。本文選用8為D/A芯片AD8801來完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，該芯片含有8個(gè)模擬輸出通道，有效的提高了系統(tǒng)的集成度。

2.2.5 數(shù)據(jù)存儲模塊

系統(tǒng)選用SDRAM作為測試向量發(fā)送和接收的存儲模塊，SDRAM具有讀寫速度快，存儲容量大，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在數(shù)字電路領(lǐng)域。本系統(tǒng)選用兩片位寬為16位、容量為64MBits（4MBits×16）的MT48LC4M16A2TG-75組成容量為128MBits（4MBits×32）的存儲單元，該芯片最高讀寫時(shí)鐘頻率可達(dá)133MHz。

3.軟件設(shè)計(jì)

3.1 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)下位機(jī)硬件驅(qū)動(dòng)程序使用Verilog HDL語言，在Quartus II開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)完成。Verilog是一種硬件描述語言，采用模塊化的編程方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。工作流程如圖4所示，程序上電啟動(dòng)，首先進(jìn)去自檢流程，檢測系統(tǒng)自身的健康狀態(tài)，以保證系統(tǒng)能正常運(yùn)行。自檢流程完成后等待計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，識別不同指令完成測試任務(wù)。

通道狀態(tài)設(shè)置。FPGA根據(jù)測試任務(wù)，設(shè)置某一路IO通道的狀態(tài)，選擇是否從該路通道接收或發(fā)送測試向量。各個(gè)通道均可獨(dú)立設(shè)置，系統(tǒng)可以根據(jù)被測對象靈活的選用不同的IO通道。

接收帶發(fā)送數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)將待發(fā)送的測試向量數(shù)據(jù)下傳給下位機(jī)子系統(tǒng)，F(xiàn)PGA將這些數(shù)據(jù)暫存在SDRAM中。

發(fā)送頻率初始化。FPGA進(jìn)行分頻，設(shè)置本次測試任務(wù)發(fā)送和接收測試向量的頻率。

參考電壓初始化。設(shè)置IO通道發(fā)送和接收測試向量的高低電壓值。

開始測試。FPGA從發(fā)送緩存中讀取測試向量的數(shù)據(jù)，通過IO通道發(fā)送。同時(shí)將接收到的響應(yīng)數(shù)據(jù)存入接收緩存中。

上傳接收數(shù)據(jù)。FPGA從接收緩存中讀取測試結(jié)果，通過16位數(shù)據(jù)總線上傳給計(jì)算機(jī)，以便顯示和比較。

圖4 系統(tǒng)工作流程

圖5 計(jì)算機(jī)界面

整個(gè)程序包括以下幾個(gè)模塊：①主程序模塊。實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，接收和上傳數(shù)據(jù)，識別計(jì)算機(jī)所發(fā)出的指令，控制其他模塊配合完成測試任務(wù)。②D/A控制模塊?？刂艱/A的輸出，設(shè)置測試任務(wù)所用的參考電壓。③SDRAM控制模塊?？刂芐DRAM的刷新和數(shù)據(jù)存取。④分頻模塊。為發(fā)送和接收測試向量提供不同的頻率，采用整數(shù)分頻，半整數(shù)分頻和小數(shù)分頻結(jié)合的方式提高頻率調(diào)節(jié)的分辨率。⑤向量發(fā)送接收模塊?？刂茰y試向量的發(fā)送和接收。

3.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序

本系統(tǒng)采用LABVIEW構(gòu)建人機(jī)交互界面。如圖5所示。LABVIEW是一種圖形化的編程語言，利用了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大性能，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序界面是非常方便。由于本系統(tǒng)采用了NI公司的高速數(shù)字IO板卡，NI公司提供了該數(shù)字板卡在LABVIEW環(huán)境下的API函數(shù)，為編程提供的方便。

4.結(jié)論

論文設(shè)計(jì)了一種通用數(shù)字電路故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：擁有256路獨(dú)立I/O，輸出頻率可達(dá)50MHz，輸出電壓在-6V～+9V內(nèi)可調(diào)，可以滿足目前大部分?jǐn)?shù)字電路的診斷需要。

參考文獻(xiàn)

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