導語：如何才能寫好一篇電子電路的設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：模擬；電子電路；實驗平臺；設計

21世紀是信息時代，電子計算機技術得到了快速的發(fā)展，覆蓋了社會的方方面面，尤其是在教育教學方面的影響更是十分顯著，模擬電子電路虛擬實驗發(fā)展十分迅速。模擬電子電路虛擬實驗的出現(xiàn)為電子電路的學習與研究帶來了巨大的方便，有效的培養(yǎng)了學生對電子電路的分析、測試、理解與研究能力。傳統(tǒng)的電子電路實驗過程復雜，方法單一，對于實驗設備的要求比較高，浪費了大量的人力物力，而且對一些復雜的電子電路實驗而言，傳統(tǒng)的實驗方式根本無法實現(xiàn)，或者由于實驗設備的制約，很多情況下根本無法完成相應的電子電路實驗。模擬電子電路虛擬實驗出現(xiàn)解決了這些難題，無論是在時間還是教學內容上都有很大的優(yōu)勢，在實際的學習與教學過程中得到了廣泛的應用。

1 建設模擬電子電路虛擬實驗平臺的理念

1.1 與理論相結合

電子電路教學是電學體系中十分重要的知識板塊，電子電路教學又分為理論教學、實驗教學兩個部分。我們進行模擬電子電路虛擬實驗就是為了更好的促進電子電路教學整體的進步，因此在實際的教學過程中我們應該充分的考慮模擬電子電路虛擬實驗與電子電路理論教學的有效結合，實現(xiàn)兩者之間的相互促進，這才是最為科學的實驗教學方式。

1.2 解決傳統(tǒng)實驗模式弊端

傳統(tǒng)的電子電路實驗教學經常受到儀器設備。實驗環(huán)境和實驗條件的影響，造成在進行電子電路實驗的過程中往往不能順利進行。另一方面，傳統(tǒng)的電子電路實驗過程中由于實驗步驟的復雜性，因此常常是以教師的講解為主導，學生動手操作和動腦思考的過程很少，并不能真正達到實驗的目的。傳統(tǒng)電子電路實驗教學的這些弊端共同造成了傳統(tǒng)實驗教學與理論知識脫節(jié)，失去實驗的意義，但是我們使用模擬電子電路虛擬實驗平臺進行實驗，可以有效的克服這些弊端，解決在實驗過程中的條件問題，讓學生通過思考進行設計仿真，這樣的實驗過程能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性和思維能力，真正達到實驗教學的目的。

1.3 與教學目標吻合

我們設計模擬電子電路虛擬實驗平臺就是為了促進電子電路教學的發(fā)展。通過實際的模擬電子電路虛擬實驗教學我們也清楚的發(fā)現(xiàn)，該技術可以很好的與電子電路課程的教學目標相吻合，這是傳統(tǒng)的實驗課程無法實現(xiàn)。在具體的表現(xiàn)方面有：首先，采用先仿真后實驗的方式，這樣幫助學生進行思考，鍛煉了學生思維能力；其次，重視基礎實驗，實現(xiàn)了對學生動手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以對學生的創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，實現(xiàn)學生綜合能力的提升。

2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計

2.1 模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構

模擬電子電路虛擬實驗平臺最為重要與核心的部分就是硬件結構的設計，一般的模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構主要是由計算機、接口電路、實驗板三個板塊組成。

2.1.1 計算機

計算機是進行模擬電子電路虛擬實驗平臺設計的物質基礎也是硬件結構的核心。學生在進行實驗的過程中首先要進行的就是在計算機上進行實驗的設計與模擬驗證。模擬電子電路虛擬實驗平臺還可以實現(xiàn)多個實驗之間的橫向對比，這樣的設計可以讓學習者更加清楚的掌握實驗。在模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計中要想實際的實驗與虛擬實驗進行有效的結合，這樣的設計才是更加科學合理的。

2.1.2 接口電路

接口電路也是模擬電子電路虛擬實驗平臺中十分重要的設計要素。計算機輸送的信號一般都是并行數(shù)據(jù)，而控制節(jié)點可以接收的一般都是串行數(shù)據(jù)，這時就需要植入接口電路，這種電路的作用就是實現(xiàn)控制信號與智能插件版的有效結合，通過這種方式控制節(jié)點的通斷，這時整個實驗平臺的關鍵所在，接口電路對于電路的控制功能一般是通過單片機進行的。

2.1.3 實驗板

模擬電子電路虛擬實驗平臺的實驗板是由穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、智能插件板、集成器件插件板等模塊組成。它是模擬電子電路虛擬實驗平臺中主要的模擬實驗中心，依靠正弦波形、方波、三角波三種函數(shù)發(fā)生器進行。

2.2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的軟件結構

2.2.1 電子電路虛擬實驗子系統(tǒng)

作為電子電路虛擬實驗平臺的核心電子電路虛擬實驗子系統(tǒng)主要是由擬實驗子系統(tǒng)、模擬電路虛擬實驗子系統(tǒng)、數(shù)字電路虛擬實驗子系統(tǒng)和綜合電路虛擬實驗子系統(tǒng)4個部分構成。該子系統(tǒng)可以幫助學生對理論知識進行深入的理解，對電子電路的基礎知識進行實驗驗證，培養(yǎng)和鍛煉學生的操作能力。在進行設計的過程中要將RLC移相電路與諧振電路，基本定理（律）驗證電路等系列實驗設計到該系統(tǒng)中，這樣才能充分發(fā)揮其作用。

2.2.2 模擬電路虛擬實驗子系統(tǒng)

模擬電路虛擬實驗子系統(tǒng)的主要作用是幫助學習者加深對于電路知識的理解與認識，同時提高學生的探究能力與獨立解決問題的能力。系統(tǒng)中經常會涉及到一些具有思考價值的實際問題，讓學生通過分析掌握模擬電路分析、仿真、設計的能力。在該系統(tǒng)的設計過程中要植入晶體管放大電路、信號運算電路、功率放大電路、濾波電路、信號產生電路和直流穩(wěn)壓電源、二極管電路等系列實驗。

2.2.3 數(shù)字電路虛擬實驗子系統(tǒng)

該系統(tǒng)的作用是幫助學生學習數(shù)字電路相關的理論知識的學習與理解。讓學生通過模擬實驗子系統(tǒng)熟練的掌握數(shù)字電路的分析、測試與仿真。在具體的系統(tǒng)設計中應該將A/D與D/A轉換電路、組合邏輯電路、邏輯器件測試、時序邏輯電路以及555定時器應用等系列實驗設計到該子系統(tǒng)中去。

3 結束語

模擬電子電路虛擬實驗平臺是現(xiàn)代計算機技術發(fā)展的產物，對于現(xiàn)代電子電路實驗研究和教學工作有著十分重要的意義與價值。該平臺為學生的學習提供了一個科學、理想、實用的實驗平臺，實現(xiàn)了電子電路教學的跨越式發(fā)展，對于現(xiàn)代教育教學工作有著重要的意義與價值。

參考文獻

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關鍵詞：電磁兼容性；濾波；接地

中圖分類號：F40 文獻標識碼：A

1關于過濾器

1.1低通濾波器的設計

例如為接收機設計一個低通濾波器，使高于接收機工作頻率的干擾信號至少衰減30dB，接收機的工作頻率范圍為2MHz～30MHz，經測定干擾信號的最低發(fā)射頻率為66MHz?？紤]到低通濾波器的截止頻率應略大于30MHz，選取32MHz，而最低的干擾頻率為66MHz，相對的頻率變化倍數(shù)為2.06。根據(jù)濾波器的衰減與頻率的關系，在66MHz處獲得30dB的衰減，應采用5級濾波器，經查巴特沃思濾波器1～20級元器件值，如圖1所示。

根據(jù)截止頻率c=32MHz，接收機的天線阻抗為72Ω，對元件參數(shù)進行轉換計算最后設計完成的低通濾波器如圖2所示。

1.2高通濾波器的設計

因此此類設備和上述的設備有一種對偶的特征，所以在設計的時候只要將上述的設備中的電容裝置變?yōu)殡姼醒b置，將電感裝置變?yōu)殡娙莸?，此時其網絡結構即科技明確，其截至的頻率和上述的設備的是一樣的。將原低通濾波器中的電感值的倒數(shù)值作為相應高通濾波器的電容值，而低通濾波器中的電容值的倒數(shù)值作為高通濾波器的電感值。

1.3其它濾波設計

當信號的頻率基本不變，可采用帶通濾波電路；干擾源的頻率基本不變時，可采用帶阻濾波電路；在電磁兼容濾波器中可使用一些特殊的電容器濾除干擾，如三端電容器，、饋通電容器、引線電容器、片狀電容器等。

2關于信號的接地問題

所謂的接地是體系之中的所有的電路設置公共參考電位點（或面），它和安全接地采用低阻抗體必須與大地連接的形式是不一樣的。它的連接對象是非常繁瑣的電路，所以其接地的樣式并不是完全的一樣的。之所以設置接地，它的關鍵意義是為了防止電磁擾動，所以要將兼容性當成是參考的關鍵數(shù)據(jù)。要綜合的分析接地體系的類型。在繁瑣的體系之中，不但有高頻的亦有一些頻率較低的。不但有強電的也有弱電的。不但有多次活動的裝置，同時還有一些非常靈敏的信號較弱的設備。此類綜合化的體系，如果只是靠著接地來活動的話，很顯然是無法合乎兼容新的規(guī)定的，所以要按照類型將信號等區(qū)分，將相同的電路組合而獲取接地體系。其中四類法就是非常常用的一個措施，其是把全部的信號結合其自身的特點分成四個類型，然后按照類型開展接地活動，此時得到四種不一樣的接地體系，分別使用不一樣的接地措施。

第一類是敏感信號和小信號“地”系統(tǒng)。包括低電平電路、弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路、混頻器等，因為其電平不高，而且信號的幅度非常低，會受到很大的擾動，所以其地線要防止存在于別的電路里面。第二類是不敏感信號和大信號電路的地線系統(tǒng)。包括高電平電路、末級放大器、大功率電路等。由于此類電路力的電流非常高，體系中的電流也很大，所以要和小信號的電路區(qū)分，要不然的話就會對其產生一定的干擾，導致電路無法有序的活動。第三類是干擾源設備地系統(tǒng)，它包括電動機、繼電器、接觸器等。因為此類元件在活動的時候會出現(xiàn)火花或是沖擊電流之類的，一般會對電路形成非常大的擾動，除了要使用必要的屏蔽隔離措施之外，還要保證地線和電路分隔。第四類是金屬構件地。它包括機殼、底板、機門、面板等.為避免人身傷害以及其他的一些危險事項的發(fā)生，要將機殼等合理的接地。

在設計中，按電路性質分類接地的措施還包括數(shù)字信號地和模擬信號地分別設置、交流電源和直流電源的地分開等措施。對于相同的電路，使用一樣的接地導線體系，然后結合其不一樣的接地措施等，一般可分成四類接地體系：單點接地系統(tǒng)、多點接地系統(tǒng)、混合接地系統(tǒng)、懸浮點接地系統(tǒng)。

3開展該項設計的時候要遵循的原則

3.1切斷電磁輻射進入轉換器內部產生互相干擾的通道，減少空間耦合。

3.2避免外在裝置帶來的擾動，所有的脈沖調節(jié)信號，電磁場的變動性要素等產生的負面意義，就要對那些有著較高的靈敏性的部件等使用屏蔽措施，比如：外殼屏蔽，電纜濾波和內部的電纜屏蔽。

3.3積極的開展電路設計活動，確保選取的設備和電路等是合理的，精準的分析元件和電路的設置，制定識別和隔離臨界電路的措施以及采用抑制干擾的技術方案，盡量選擇高的工作信號電平，符合器件和電路的實際載荷能力，注意“接口”設計。

3.4采用高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源，提高電源電壓靈敏度，減少因電源波動所引起的線性誤差、增益誤差和調整誤差等，確保精度的穩(wěn)定可靠。

3.5正確接地與電路布局，考慮到不同頻率段干擾的特點和電路的種類接地點可選擇：浮動接地，一點接地，多點接地；合理的電路布局應該是：正確布置元器件的位置和方向；不同用途，不同電平的連接線，如輸入線與輸出線，弱電線與強電線要遠離，更不能平行，高頻線要盡量短，傳輸線要加屏蔽，接地線要短而粗；對于一個復雜的工作系統(tǒng)（既包括不同頻率的工作電路，也包括微電、弱電和強電的不同子系統(tǒng)），要合理布局。在EMC設備中，對不同電路的地線應分小信號、大信號，及繼電和功率電路分別設置，連同機殼的地線應分三套或四套接地。不管怎樣，該項設計是多樣化的，要高度的關注一個要素及要有非常高的針對性。

結語

通過上述的分析我們得知了一些兼容性設計方面的內容，除此之外還有許多的事項是要切實的分析的，提升兼容性，才可以確保其設計指標合理，進而才能夠提升產品自身的穩(wěn)定性。

參考文獻

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【關鍵詞】模擬電子電路實驗 指標體系 實踐教學

【中圖分類號】O156 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0243-02

1 引言

為了促進高等學校實驗教學改革,教育部頒布了多個文件,突出了實踐教學在本科教學中的重要性。為了提高實踐教學質量,我校從2001年開始,成立了教學實踐部,把一些基礎實驗作為一門獨立的課程,單獨設課。模擬電子電路實驗課程就是一門獨立的基礎實驗課程,并且是一門電子類專業(yè)的基礎必修實驗性課程。作為一門實踐性課程,它有別于一般理論性課程,故應具有一套完善的學生實驗成績考核指標體系,但目前存在的考核指標體系不利于激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),學生的成績無法得到客觀、公正的評價。因此,必須建立一套適合于模擬電子[1]電路實驗課程特色的實驗教學的考核指標體系,從而加強學生實驗能力的培養(yǎng),提升實驗教學質量,提高學生學習實驗教學課程的積極性[1]。

2 模擬電子電路實驗中存在的問題

模擬電子電路實驗是高等工科院校實踐教學環(huán)節(jié)的一個重要組成部分。通過這門課程的學習,學生可將電子技術基礎理論與實際操作有機地聯(lián)系起來,加深對所學理論課程的理解,逐步培養(yǎng)和提高自身的實驗能力、實際操作能力、獨立分析問題的能力和解決問題的能力,以及創(chuàng)新思維能力和理論聯(lián)系實際的能力[2]。目前發(fā)現(xiàn)模擬電子電路實驗普遍存在以下幾個方面的問題:

(1)學生學習的主觀能動性不高,主要表現(xiàn)為:實驗前不認真預習、實驗后不深入分析所獲實驗結果,甚至出現(xiàn)抄襲他人實驗報告的情況;

(2)目前采用的實驗考核指標體系不能很客觀真實地反映學生的實際動手能力:學生的實驗成績通常采用“平時成績+總評”這種方式來體現(xiàn),由于考核指標體系缺乏具體定量指標,實驗成績評定仍有較大主觀誤差,從而導致學生的實踐能力得不到客觀反映;

(3)當前的學生實驗成績考核指標體系,不利于激發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng):目前所使用的實驗成績考核指標體系不夠細化具體,學生無法根據(jù)該指標體系來判斷自己所獲成績是否公正、合理。

因此現(xiàn)有的模擬電子電路學生實驗成績考核指標體系和考核方式與教育部培養(yǎng)高校學生實踐能力的目標還有較大距離,急需改革。為此需要制定一套規(guī)范合理的模擬電子電路學生實驗成績考核指標體系已迫在眉睫,使之既能客觀評價學生實驗成績,又能提高學生實踐動手能力和學習興趣,進而提高實驗教學質量。

3 模擬電子電路實驗課程成績考核指標體系設計

根據(jù)本校近幾年模擬電子電路實驗課程教學實際情況,結合該課程的特點,提出了一套具有很強可操作性的定量考核指標體系,其具體指標構成詳見圖1。

(1)出勤率:出勤率是實踐教學學生成績考核體系中最基本的內容之一,它是衡量一個學生對實踐教學的認識態(tài)度與重視程度[2]。我們對每次實驗教學學生的出勤都要進行考核,出勤成績占此次實驗成績的10%,且分為5個等級,每個等級對應于相應的分值見表1。

(2)實驗預習報告:我們要求每位學生參加實驗之前,必須預習,完整的預習報告應具有實驗名稱、原理摘要、儀器描述、實驗步驟(可以自己設計)、實驗數(shù)據(jù)表格,另外還有一些思考題,要求在預習報告中答出,這些思考題讓學生真正弄清要做什么實驗、實驗的目的、實驗原理以及用什么實驗儀器。指導教師在課前要檢查學生的預習情況,以了解學生對整個實驗預習的程度。形成嚴格的預習制度,通過規(guī)范的課前預習檢查,使學生對預習的重要性有了充分的認識。課前要熟悉與該實驗相關的理論知識并積極思考。這樣可以使學生在實驗時充滿信心[3]。比較順利地完成實驗任務。學生的預習成績也分5個等級,每個等級對應于相應的分值與出勤率量化表類似。

(3)實驗操作:學生做實驗的操作過程非常重要,該項占每次實驗成績的50%,這部分主要是考核學生在做實驗項目過程中的主動參與性、探究性、動手性、獨立性,以及團隊合作精神。實驗操作一般包括:連線、儀器使用熟練程度、數(shù)據(jù)處理、學習態(tài)度、分析解決問題的能力等五個方面完成的情況來給成績,這部分也分5個等級,在做實驗教學項目過程中,如果某一學生實驗操作等級Ci=5,則成績?yōu)?Ci×50%=5×50%=2.5,對應的百分制分數(shù)為50。

實驗課上,教師首先進行10到15分鐘的實驗講解后,然后放手讓學生自主實驗。教師在旁邊提供有針對性的輔導,同時,教師認真觀察學生是否按照正確的操作步驟、是否自已動手操作,觀察學生在實驗中遇到困難時的應變能力、實驗過程是否正確,觀察學生在實驗中是否具有動手能力和創(chuàng)新能力,如實驗需要團體來完成,則觀察學生在遵守實驗室紀律的同時,是否具有團隊精神,這5個方面可以各占10%的比例。

(4)實驗報告處理:實驗報告要求結構完整、數(shù)據(jù)合理?？梢砸髮W生按自己設計的步驟來編寫實驗報告,鼓勵學生在實驗報告中總結自己在做實驗中遇到的問題,并對這些問題進行深入分析和思考。

(5)實驗數(shù)據(jù)分析:學生應對實驗中記錄的數(shù)據(jù)進行分析處理,并將數(shù)據(jù)分析結果與理論相聯(lián)系,這也是學生在認識自然規(guī)律方面深化的過程,這個過程很重要,但往往被學生忽視了,以為有數(shù)據(jù)就行,不太注重數(shù)據(jù)是否合理有效。

(6)實驗儀器整理:完成實驗后要求學生整理實驗儀器,以此培養(yǎng)學生的道德素質和學習態(tài)度,養(yǎng)成良好的學習習慣,整理好了才有成績。

(7)實驗考核:實驗考核是通過考試來檢驗學生對本門實驗課程所學知識掌握程度,它不僅是評價學生學習成績的一種客觀指標,也是對教師教學效果的一種檢驗手段。該環(huán)節(jié)占學生實驗本門課程總評成績的60％。該部分也分5個等級,滿分等級為5,對應的百分制成績?yōu)?00。

(8)總評:總評是實驗教學學生成績考核體系中最后一個環(huán)節(jié),也是最關鍵的一個階段。它是將每位學生本門課程的所有實驗項目的成績之和的平均值乘以40％,再加上考核成績T的60％?？傇u成績Z分為5個等級級,它的計算公式如下:

Z＝*40%+T*60% (1)

其中Pi是每個實驗項目的成績。如果本門課程累計達到或超過三分之一缺席,則其本門課程總評成績?yōu)椴患案瘛?/p>

4 結語

模擬電子電路實驗課程學生成績考核體系是實驗教學管理規(guī)范化的組成部分,它保證了單獨設課的模擬電子電路實驗課程的正常進行,有利于優(yōu)秀人才的培養(yǎng),學生自主學習空間更加廣闊,有利于全面提高學生的素質,有利于學生理論與實際相結合,有利于學生主動研究與探索精神的發(fā)揚[3]。

總之,只有教師和學生都從思想上重視實驗課的重要性,大膽改革實驗教學方法和考核方法,才能充分調動學生的自學意識、轉變學生學風,從而為社會培養(yǎng)出具有扎實理論功底與豐富實踐技能的全面發(fā)展復合型人才[4]。

參考文獻

[1] 陸申龍.開放教學實驗室、提高學生創(chuàng)造能力[J].上海:實驗室研究與探索,1999,12.

[2] 奚鷹,浦海英等.機械基礎實驗課程學生成績考核體系的設計計[J] .實驗室研究與探索,2005,24(2):71～73.

[3] 段智英,韓學孟.提高物理實驗教學效果方法初探[J].山西農業(yè)大學學報,2006,26(6):226～227.

[4] 王水蓮,孫志良,劉進輝,劉自過.淺談家畜組織胚胎學實驗教學的改革[J].實驗室研究與探索,2005,24(2):67～69.

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關鍵詞：Protel；電子線路設計；電路圖

隨著計算機應用的普及，電子專業(yè)利用計算機來進行電路的設計越來越普遍。電子線路設計作為電子專業(yè)的中職生的一項技能，各中等職業(yè)學校都相繼開了Protel軟件應用課程。Protel具有原理圖設計、印制電路板設計、信號分析、電路仿真等功能，這門課程容易入門。有助于師生進行電路設計，教學相長，Protel是我校開設的課程，它的操作界面直觀、容易入門。雖然職業(yè)中學的學生電子基礎參差不齊，但是經過一個學期的教學，學生都能基本掌握Prote!應用的繪圖技能――原理圖設計、印制電路板設計。我曾擔任過這一課程的教學工作，面對的班級學生基礎參差不齊，能讓學生全面掌握這門課程困難重重，現(xiàn)正值學校的大力推廣教研之風。利用Protel課程容易人手的這一特點，結合從教學所獲得的經驗，我進行了一些教法的探究和嘗試，現(xiàn)總結如下。

一、學習初繪制各種實用的電路圖。激發(fā)學生的學習興趣

在開始上Protel這門課時，我準備了許多實用電子制作的電路圖，如：閃光燈、直流電源電路、報警器、倒計時等等，并把它們在上課時向學生們展示，再把它們粘貼在教室的后面，下課后學生也能看到。這些電路圖是學生們實際生活中接觸過的，他們對這些電路圖都有比較大的興趣，從而能較為自覺地去學Protel。根據(jù)學生的學習情況把電路圖分好類，有簡單的、也有復雜的。明確了教學目標，注重學科的特點，聯(lián)系實際，讓學生學會應用Protel99SE軟件，通過繪制一些實用的電子線路的原理圖，讓學生了解一些電路工作原理，根據(jù)原理圖設計一些簡單的印制電路板圖，初步掌握電路設計的能力。因此。學生訓練目標也明確，一學期下來，學生繪制的電路圖就有二十多份，其中有很多是實用電子電路。而且進行優(yōu)秀作業(yè)評比，評比出的作業(yè)圖紙打印出來并貼在教室的公布欄，圖紙形象、整齊美觀。每每學生看到自己設計的圖紙公布在教室上，就會覺得學有所獲，進而會更加努力地去學習Protel。這樣通過繪制各種各樣的實用電路，學生的信心加強，越來越多的學生向老師請教。學生中形成了良好的學風，使更多不愿意學習的學生進入好學學生的行列中來，從而做到共同進步。

二、把教學細化到每節(jié)課一個任務，讓學生的學習一環(huán)扣一環(huán)

上每節(jié)課時都詳細地講解一個內容。并一步一步地演示清楚，然后再讓學生去完成，在下課前給他們打分。這樣學生們都會覺得有事可做，學得會比較積極，碰到不懂的能自覺地向老師請教。Protel作為計算機輔助教學。學生每節(jié)課都能有相應的訓練內容，化整為零，每一節(jié)課里明確提出一個或多個任務，讓學生有更加明確的目標，知道自己在這一節(jié)課里該做什么。這樣學生比較容易把握學習的方向。強調學習的連貫性，如果這節(jié)課的內容完不成，將會影響到下一節(jié)課的學習。從而在每一節(jié)課里他們都能積極地去學習，一次課下來，會覺得自己學會了一定的操作技能。當然在布置單項的內容訓練時，要充分考慮學生的實際情況，不能太難，太難的話會讓學生產生畏難的情緒，有打退堂鼓的念頭。不過太容易的有些學生又會不想去做，這樣的話就算老師講得再好，也是白費工夫。因此我根據(jù)中職生水平參差不齊的實際情況，在每一次課都提出2個練習的任務。照顧到差的學生，第一個任務比較簡單，全體學生都能夠比較容易地完成，并加強對差生的輔導，務必使每個學生都能掌握。第二個任務讓學有余力的學生去完成，會比較難一點，這樣學習好、做得快的學生在做完第一個任務之后，不會閑下來，會試著去做第二個任務。這樣整個班的學生都會有較大的學習積極性。

三、教學過程中兼顧對學生的管理

中職生的自控力和紀律性會比較差點，因此要保證上課的效果，首先就要保證課堂紀律好。于是在上第一節(jié)課時就跟他們約法三章，強調了課堂上的紀律。這樣學生在上課時就能較好地遵守紀律，保證上課能順暢地進行下去。比如在機房上課時，有些差生不做練習而去玩游戲，大部分都是覺得自己不是學習的料從而懶得去學，我一方面布置學得好的學生坐在他旁邊，讓好學生去幫助差學生，另一方面下課前會首先檢查他們練習的完成情況并打分，對做得好的地方給予表揚。讓他們有學習上的壓力同時覺得自己也有能力把Protel學好，把他們的注意力轉移到學習上來。在教學中必須堅持精講多練的原則，采用靈活多樣的練習形式，激發(fā)學生的學習積極性，練習過程中，巡回輔導，加強管理，無形中培養(yǎng)了學生自我管理能力。因為Protel的操作性比較強，而教材上講的理論會較多。針對中職生喜歡動手操作的特點，在上課時我會本著“實用”和“夠用”原則，盡量地少講理論性的知識。把教材知識要點講出來就行了，而把教材提煉為一步一步地操作教授應該怎樣去做，多進行操作的演示和講解，這樣學生即使對理論的理解不深，也能去完成課堂上所布置的練習，通過Protel99SE軟件多做練習，會提高他們動手能力，也會加深他們對電子線路設計知識的理解。

四、進行強化訓練，提高學生的技能

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摘 要：將虛擬電子技術應用于交通燈設計電路中，通過虛擬現(xiàn)實的技術，可以對交通工具進行初步的模型設計，在交通工具設計當中發(fā)揮著重要的作用。交通工具具有獨特的行業(yè)特點，將虛擬電子技術應用在其中，可以有效的對交通工具的特點進行結合。

關鍵詞：交通工具設計；虛擬電子技術；工業(yè)設計；設計流程模型

引言

了解虛擬電子技術主要應用的領域范圍，對交通工具設計特點進行初步性的了解，利用虛擬子技術可以對交通燈進行初步的模型設計。將虛擬電子技術具體應用于交通燈設計中，會出現(xiàn)一系列怎樣的問題，對于這些問題又要怎樣去解決，這些都需要仔細的去探討和研究，這樣才可以推動交通燈設計模型的長遠發(fā)展。

1.交通燈的設計現(xiàn)狀和虛擬電子技術

1.1交通工具設計的行業(yè)背景

我國的經濟在快速的發(fā)展，每年的GDP都在飛速的增長，我國自主研發(fā)的品牌在市場經濟的比重越來越大，我國正在從中國制造轉向中國創(chuàng)造。隨著經濟的發(fā)展加入了世貿組織，我國在迎來經濟快速發(fā)展的同時也面臨著許多問題，在制造業(yè)發(fā)展方面我國的工業(yè)技術水平還達不到要求。我國許多汽車行業(yè)都進行自主品牌的創(chuàng)新，同時也取得了非常卓越的成就，但是地區(qū)之間工業(yè)設計水平發(fā)展不平衡，一些地區(qū)的設計流程和方法仍然發(fā)展的非常緩慢。利用虛擬電子技術，對交通工具進行設計有推動的作用，可以利用計算機輔助來幫助汽車團隊進行技術解決。

1.2交通燈的設計現(xiàn)狀

我國交通工具行業(yè)的競爭非常激烈，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，交通工具行業(yè)也受到了影響。汽車產業(yè)逐漸將發(fā)展方向轉移到了新興市場，給我國汽車產業(yè)帶來了許多機遇，同時國外的汽車企業(yè)也占領了大部分的市場。企業(yè)的自主開發(fā)能力和設計能力非常重要，在市場激烈的競爭當中，企業(yè)的創(chuàng)新設計能力備受關注。隨著新能源車型出現(xiàn)在人們的視野當中，許多汽車企業(yè)投入到了交通工具的設計當中，通過將虛擬電子技術應用與仿真交通燈領域的設計相融合，在一定程度上，可以更加深入的掌握交通燈設計的電路原理?；赑C的自動仿真技術之上，研發(fā)了虛擬電子線路設計技術，該技術的內核是PSPICE軟件。PC的圖形環(huán)境和在線幫助功能非常的強大，可以對圖形進行虛擬現(xiàn)實的全方位建立，為了更好的操作各種元件，需要采用虛擬現(xiàn)實技術，使測量儀器和電子線路進行連接。

2.虛擬電子技術的優(yōu)點

2.1建立電子實驗室，經濟實惠

在PC機之上利用虛擬電子技術，可以建立一個較為完整的工作平臺，其中的設備非常的齊全，各方面測試的性能也能達到實驗室的水平。設置函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用表、邏輯分析儀器、數(shù)字信號發(fā)生器以及邏輯轉換器，在工作的實際區(qū)域內，可以對虛擬儀器進行性能測試，現(xiàn)場就可以獲得相關的數(shù)據(jù)。平臺上會儲存許多種數(shù)字器件，方便交通燈在設計的過程運用，在對電路進行設置的過程當中，需要用到許多虛擬的電子器件，儲存庫當中的器件要經過分類，擴充到一定的數(shù)量才可以保障電路的設計順利開展。工作人員在使用電子工作平臺時，需要對整個電路進行實驗分析，同時要對電路進行初步的建立，為輸出的結果營造較為良好的實驗環(huán)境。虛擬電子技術可以在整體上去提高實驗室的實驗水平，在規(guī)定的區(qū)域之內，對虛擬電子技術進行有效的展開。將PC機投放于虛擬電子技術當中，可得到EWB軟件的支持，進而去建立起一個較為高級的電子實驗室。虛擬電子技術可以為實驗室節(jié)約大量的成本，可以解決雖然是資金不足的問題。在交通燈電路設計開展的過程當中，會消耗實驗室大量的人力資源和物力資源。為了更好地去提高儀器的整體功能，需要借助虛擬電子技術對交通燈的電路進行升級，指定合理的措施對元器件進行維護。

2.2能完成硬件模擬實驗不能實現(xiàn)的實驗

在對交通燈的電路進行設計時，硬件模擬實驗室并不能滿足實驗的要求，在對電路設計的過程當中，串聯(lián)和并聯(lián)經常會發(fā)生沖突。在實際的操作過程當中，交通燈的時效性和準確性較差，對交通燈電路進行維護的過程中，儀器并不能檢測出電路的問題，只能依靠虛擬的電子技術。將虛擬電子技術應用于交通燈的電路設計當中，完善硬件以及所不能夠實現(xiàn)的內容，進行極點分析、蒙特卡羅以及最壞情況分析。通過大量的實驗分析，可以降低交通燈電路設計過程中的錯誤幾率，爭取在單一層次的實驗中，就將交通燈的電路進行完整的設計。在日常硬件實驗室設計電路的過程當中，設計課程只不過是流于形式，并不會真正的去解決交通燈的電路設計問題，但是虛擬電子技術可以將計算機技術，融合于交通燈電路設計當中。將虛擬電子技術融合于交通燈的電路設計當中，可以有效的去解決電路中經常出現(xiàn)的問題，分清電路中的串聯(lián)和并聯(lián)。

3.交通燈控制系統(tǒng)的設計分析

3.1交通控制的分類

智能交通系統(tǒng)最重要的組成部分就是交通信號控制，對交通信號控制一定要經過精準的分類，這樣才可以對電路進行仔細的設計。一般會根據(jù)信號的控制范圍及信號的控制原理來進行分類，如圖所示，是交通系統(tǒng)的具體分類情況如圖。

交通控制系統(tǒng)當中最基礎就是點控系統(tǒng)，線控系統(tǒng)則是在點控系統(tǒng)的基礎之上進行研發(fā)的，長時間的積累經驗自己電路的創(chuàng)新，便研制出了線控系統(tǒng)。面控系統(tǒng)當中重要的組成部分就是線控系統(tǒng)，幾個系統(tǒng)之間進行有效的調整和結合，可以提高交通燈電路設計的整體水平。線路之間可以通過調整來進行控制，在對城市道路進行分析的過程當中，可以決定著交通燈對十字路口的控制。

3.2交通燈控制模塊設計

對城市的交通燈進行模擬設計時，一定要結合城市交通的特點，根據(jù)主干道得交通情況來對交通燈進行設計，不同的交通燈的內部電路是有區(qū)別的。交通燈的順序。一般是綠燈、黃燈、左轉綠燈、黃燈及紅燈，交通燈遍布南北方向，對于交通燈內部電路的控制要進行不斷的循環(huán)。在交通當中對于副干道也要設計，一般和主干道的設計電路有所差別，順序依次是紅燈、綠燈、黃燈、左轉綠燈和黃燈。在對交通燈的電路進行設計時，要保證穩(wěn)定循環(huán)的有兩個方向，這樣可以鞏固整個交通燈的運行狀態(tài)。交通燈在運行的過程當中，同一時刻交通燈所展現(xiàn)的顏色是不一樣的，所以在設計的過程當中，要保證有兩個電路是并行的。控制器的功能一般都是類似的，可以對兩個方向的交通燈進行同時控制，這樣運行也可以方便于后期的調整。

4.結語

綜上所述，利用虛擬電子技術，可以提高交通燈電路設計的整體水平，具有一定的先進性和實用性，這些優(yōu)點在實驗室當中可以得到有效的驗證。在對交通燈進行設計的整體過程當中，需要安排不同的虛擬電子技術，確保兩者在互相結合的過程中，不會出現(xiàn)過多的互斥反應。以上的粗淺之見，如有不到之處，還望相關的專業(yè)人士批評指正。

參考文獻：

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[6] 聶茹.基于Multisim 10的十字路通燈控制器的設計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術，2010

篇6

關鍵詞:興趣導向;數(shù)字電路設計;實驗改革

作為計算機專業(yè)的第一門由本專業(yè)開設的硬件類實驗課,數(shù)字電路設計實驗在計算機專業(yè)的培養(yǎng)體系中起著極其重要的基礎性作用。首先,它承接了大學物理、電路理論基礎、模擬電子技術等先修公共基礎課程;同時,它又是計算機組成原理、微型計算機接口技術等后續(xù)課程的基礎。

我校計算機專業(yè)的數(shù)字電路實驗自2004年起使用自主開發(fā)的微機硬件實驗臺,至今已有6年時間,歷經了多個教學循環(huán)。本實驗共24學時,分8次課,其中5次課為純硬件實驗,3次課為仿真實驗。對于計算機專業(yè)的學生,本實驗于大二下學期開設,在此之前,學生已有大學物理實驗及模擬電路實驗的基礎,但對于實驗設備的使用、電路的調試并不很熟悉,很多學生都是第一次見到一些電子元器件實物。因此,本門課程的實驗起到了入門的作用,即通過數(shù)字電路設計實驗,學生將基本掌握萬用表、示波器等各種常用實驗設備的使用方法,了解電子電路的調試步驟,學會排除實驗當中遇到的各種故障。

正因為這門實驗課有著如此的基礎性地位,學生對這門課的重視程度就顯得尤為重要。實驗課不同于理論教學,實驗的主體是學生,學生的參與熱情直接決定了實驗教學的效果。下面,筆者將就如何提高學生在實驗當中的興趣與大家進行探討。

1現(xiàn)行實驗模式效果的分析

目前,計算機專業(yè)的數(shù)字電路設計實驗有著如下特點:內容飽滿,課時緊張,對學生的預習工作和動手能力要求較高。由于數(shù)字電路設計的理論課所涵蓋的知識范圍非常廣泛,相應地,數(shù)字電路實驗的內容就要將其中的要點一一體現(xiàn),這就導致每次實驗課的項目都很多,部分同學無法按時完成實驗操作。例如,在第一次實驗當中,我們安排了7個小的實驗項目,雖然難度不大,但對于第一次接觸數(shù)字電路實驗的學生來說,任務還是比較艱巨的。因為,在第一次實驗課上,學生需要熟悉實驗設備,需要回憶萬用表和示波器的使用方法,需要了解74系列芯片的管腳分布,這些就要占用相當長的時間,如果調試中再遇到一些故障,或是預習不充分的話,就無法在當堂課上完成全部的實驗任務;即使完成了,也都比較匆忙,根本談不上體會這些實驗的目的,實驗現(xiàn)象與理論間的關系。這樣一連幾次課下來,高強度的實驗訓練使得學生的動手能力顯著增強,但是驗證理論、分析現(xiàn)象,尤其是體會過程,這些實驗課開設的初衷并沒有完全實現(xiàn)。更值得注意的是,這會導致學生對實驗課產生倦怠感,甚至會影響學生做實驗的熱情與興趣。

2增強學生實驗興趣的探索

學生的學習效果一直是教學當中的重中之重,因此,本實驗中心對于提高學生興趣、讓學生以更大的熱情參與實驗作出積極的探索,并將一些想法逐步付諸實踐。

1) 改善實驗條件,降低門檻。

本中心通過自制實驗臺、改造實驗臺等方式為學生的實驗操作提供了方便,使得實驗設備的可靠性大大提高;同時,在實驗課前對設備、儀表等進行測試,并通過儀器逐個檢測實驗用芯片是否完好,大大降低了在實驗中設備環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的可能性,從而讓學生能夠把更多的精力專注于實驗本身。

2) 結合實際應用,提高興趣。

例如,在三態(tài)門的應用實驗當中,將三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線結合起來,使得學生能夠了解到這一電路在實際當中的作用。

3) 強調預習作用,避免機械操作。

雖然我校的每次實驗課時間為2.5小時,遠多于理論課的1.75小時,但因為總的實驗學時有限,數(shù)字電路課程中大量的實驗內容被壓縮到有限的實驗課時中,其結果便是幾乎每次實驗課的時間都很緊張。要想在有限的實驗時間中取得良好的效果,預習工作就一定要做好。首先,要充分掌握課堂上所學的理論知識;其次,要通過課前閱讀實驗指導書充分了解本次實驗的內容,對設計性實驗,應在課前完成電路的設計,將課上有限的時間用于電路的搭建與調試,以充分利用實驗室的資源。這樣,學生才能做到知其然并知其所以然,看到表象背后的原理,而不是機械的操作。

4) 學會排除故障,增強信心。

在實驗過程中,學生不可避免地會遇到種種問題,導致實驗結果出錯。究其原因,既有可能是主觀上電路設計或連線過程中出現(xiàn)的問題,也有可能是實驗設備或實驗器材出現(xiàn)了故障。在實驗課堂上,讓學生來修復設備的故障是不現(xiàn)實的,但是找到故障點,發(fā)現(xiàn)問題之所在,并通過更換實驗器材等方法來解決問題,這應該是學生在實驗課上所應掌握的技巧。因為實驗課既是對課堂理論的一種驗證,又是對現(xiàn)實工作環(huán)境的一次模擬。在未來的實際工作中,學生將會遇到各種各樣的問題,而實驗課正是鍛煉如何解決這些問題的好機會。一旦學生掌握了排除故障的方法,獨立解決了問題,他們就會很有成就感,甚至就此對排除故障產生了濃厚的興趣。因此,我們在盡力減少實驗中因客觀原因造成問題的同時,也應該向學生講明排除故障的必要性,并引導其對獨立解決各種疑難問題的興趣,增強其信心,令其克服畏難情緒[1]。

5) 安排創(chuàng)新實驗,拓展實驗范圍。

通過理論課教師與實驗中心的合作,充分利用實驗室現(xiàn)有資源,為有興趣做數(shù)字電路類創(chuàng)新實驗的學生提供實驗條件,并給予相應的指導。例如,在大一學生中開展的“年度創(chuàng)新計劃”中安排了密碼鎖、自行車里程表等簡單而有趣的小項目,供感興趣的學生自由選擇,使得同學們在沒有開始數(shù)字電路學習時就能夠對本課程的實驗有一個感性的認識,并發(fā)現(xiàn)其有趣之處,進而對今后的實驗充滿了期待。

3今后實驗進一步改革的構想

隨著我校新一輪專業(yè)培養(yǎng)計劃的制定,數(shù)字電路設計實驗也迎來了又一次改革發(fā)展的契機。我們認為,在新的實驗課程設置方面,應進一步強調對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),而在這一進程中,對學生的興趣引導被擺在了突出的位置上?；谂d趣導向的改革思路主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

1) 引進新型設備,進一步降低門檻。

本中心計劃引進新的實驗設備,在增加了EDA實驗項目的同時,將原有的面包板接線方式改為固定插孔式接線,大大提高了連線的可靠性,降低了設備操作上的難度,使得學生能以較快的速度熟悉實驗臺,不至于在實驗伊始就產生畏難情緒。同時,可以將實驗設備和儀器儀表的使用方法及操作過程拍攝下來,制成視頻片斷并存放在實驗中心的網站上,供學生在課前下載觀看,以利于其提前了解實驗操作。

2) 設置演示實驗,激發(fā)學生興趣。

讓學生能夠看到實驗的結果,能夠知道數(shù)字電路具體的應用。展示給學生的可以是一些常見的電子產品,也可以是創(chuàng)新實驗中學生的成果。

3) 更新實驗內容,增加其趣味性。

芯片內部的電路是不可見的,芯片引腳的電平也無法直接觀察到。如果能設計一些直觀的實驗效果,肯定會比讓學生查看儀表的讀數(shù)更令其感興趣?？梢栽O置一些有趣的實驗項目(如電子琴、數(shù)字鐘等),充分利用實驗臺上的各種資源,產生各種聲光效果,讓實驗的過程和結果都變得生動有趣。

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【關鍵詞】線路板設計；學習項目；高職

0 引言

電子線路板（即印刷電路板，簡稱PCB板）是現(xiàn)代電子產品最基本的構件，相應地，《電子線路板設計與制作》課程是應用電子技術專業(yè)及專業(yè)群必修基礎課程，主要面向電子線路板生產、電子產品裝配、產品研發(fā)助理等崗位而設置，具有很強的理論性和實踐性。為了培養(yǎng)學生的崗位能力，項目教學法在課程教學中獲得了廣泛應用。項目化教學就是將課本的知識內容轉化為若干個教學項目，在教師的引導下，學生通過完成一個個“項目”而進行的教學活動。在項目教學中，學習過程成為一個人人參與的創(chuàng)造性實踐活動，學生不是被動地接受老師傳授的知識，而是著重于實踐，在完成任務的過程中獲得專業(yè)知識、職業(yè)技能和職業(yè)素質?？梢?，學習項目的設計是課程改革的核心，也是課程改革的難點。

1 電子線路板設計與制作課程學習項目設計的思路

由行業(yè)企業(yè)專家和課程專家組成的課程開發(fā)團隊，對北部灣經濟區(qū)和珠三角地區(qū)的電子信息制造業(yè)進行調研，確定了課程的對應典型工作崗位是電子產品PCB繪圖員和電子線路板的生產。分析了這些崗位的典型工作任務，歸納了完成典型工作任務所需要的職業(yè)核心能力：原理圖繪制能力、PCB板設計能力和PCB板實物制作能力，以此為依據(jù)，構建課程的知識內容。根據(jù)能力復雜程度和人的認知規(guī)律，將課程知識內容轉化為若干個教學項目，圍繞著項目開展教學活動，學生通過對項目的設計與制作，掌握專業(yè)知識和操作技能，熟悉企業(yè)生產工藝和相關的行業(yè)標準。

2 學習項目的設計

2.1 校企合作開發(fā)學習項目

高職院校的最終目標是向企業(yè)輸送高技能人才，因此，只有企業(yè)的參與，學校才能夠培養(yǎng)出符合企業(yè)需求的人才，這是因為：（1）學生專業(yè)技能的培養(yǎng)是以企業(yè)的崗位能力為依據(jù)，即企業(yè)崗位需要什么樣的能力，學校就培養(yǎng)學生什么樣的能力，企業(yè)的參與，能確保人才的培養(yǎng)質量。（2）項目教學法是以企業(yè)的真實產品為載體，以企業(yè)典型工作任務為教學內容，由傳統(tǒng)的軟件操作技能訓練轉變?yōu)檎鎸嶋娮赢a品電路設計的能力培養(yǎng)，訓練了學生制作印制電路板的技能，實現(xiàn)了教學與工作的對接。（3）教學中的指導教師來源于企業(yè)，熟知企業(yè)的生產工藝和企業(yè)的產品標準，能向學生傳授生產經驗，有利于培養(yǎng)學生的標準意識。

2.2 學習項目類型選擇――單項項目、綜合項目

課程內容按電路的復雜程度來劃分，可分為三大模塊：（1）簡單電路原理圖繪制模塊；（2）復雜電路原理圖繪制模塊（3）層次電路原理圖繪制模塊。對應的PCB板分別為：單面PCB板的設計；雙面 PCB板的設計；多層PCB板的設計。

因此，可將學習項目分為單項項目和綜合項目兩大類，根據(jù)學生的學習認知規(guī)律是一個從簡單到復雜，從單一到綜合的過程。在學習的初期，以簡單的工作任務設計單項項目，使學生較快地掌握整個工作過程，增強學生學習的信心，為發(fā)展綜合職業(yè)能力奠定基礎。到了學習中后期，圍繞整個工作過程設計若干個綜合項目，以獲得綜合職件能力。

2.3 學習項目的排序――從簡單到復雜

雖然每個學習項目的工作過程基本一致，都是電路原理圖的繪制――PCB板的設計――PCB板的制作，但項目的難度和復雜性不一樣，項目的學習順序應該遵循循序漸進的原則，后續(xù)項目比前期項目要提升一個層次，可以是電路復雜程度加大，也可以是工作過程的復雜性提升。隨著項目的推進，學生的職業(yè)能力不斷得到提升。

2.4 學習項目承上啟下作用

學習項目的設計，既要考慮前期課程的學習項目，又要考慮后期課程的學習項目。例如，采用前期課程《電子電路分析與制作》的項目“直流穩(wěn)壓電源的設計與制作”作為課程的引入，學生對電路原理已經很熟悉，用軟件Protel SE來畫該電路原理圖，學生感到好奇，學習興趣高，取得了很好的效果。另外，項目制作出來的電路板可以被其他課程采用，以減少耗材的開支，例如，項目“單片機開發(fā)板電路的制作”制作出來的PCB板為后續(xù)課程《單片機小型應用系統(tǒng)設計與制》所用。同時，單片機開發(fā)板電路原理圖的識圖和繪制也會后續(xù)課程做好了知識儲備。優(yōu)秀的學習項目設計，要縱觀全局，在教學進程中起到承上啟下作用。經過與行業(yè)企業(yè)專家反復論證，選擇了6個典型項目作為課程的教學內容，教學項目設計如表1所示。

3 項目化教學實施效果

通過與企業(yè)合作，課程組開發(fā)了一本工結合的項目化教材，教學中，通過真實產品的設計與制作，鍛煉了學生的操作技能，提高了學生的職業(yè)能力，教學效果良好，學生在各類電子競賽中，能熟練應用軟件設計與制作電路板，并多次獲獎。2013年全國大學生電子設計競賽獲得高職組全國一等獎2個；2014年廣西大學生電子設計競賽，獲得?？平M一等獎3個，課程改革得到了企業(yè)和學生的一致好評。

4 結束語

校企合作開發(fā)教學項目是高職教育改革的方向，作為教學過程中的載體，將企業(yè)真實產品的設計和制作過程及產品的相關標準融入到教學中，對培養(yǎng)適應行業(yè)企業(yè)，滿足區(qū)域經濟發(fā)展要求的應用型高技能人才具有重要的意義。

【參考文獻】

[1]何向榮.高等職業(yè)教育項目課程――理論、開發(fā)與實施[M].北京：高等教育出版社，2008.

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【關鍵詞】 電子設計　多路控制　安全　家用電器

引言

自動化技術已成為家用電器發(fā)展的主流。目前市場上智能家電產品層出不窮，但是大部分設計的出發(fā)點在于使產品的使用更為簡單便捷，而對于其在家電安全方面還有很多值得研究之處。

隨著輸電線路的電壓等級升高，各種安全裝置都進行了更新和改造，以確保系統(tǒng)的安全。但是在家電設計中，由于已建立的生產體系固定，使得安全設計沒有與時俱進的加強。雖然前者為高電壓技術，后者更多的只是涉及220V電壓等級的弱電技術，但是可以借鑒高電壓安全措施的思想，提高家用電器的安全性。

在輸電線路中需要大量的斷路器。但是在建設線路時，施工人員通常會購買不同廠家的斷路器，合用于同一段線路的電能傳輸。其原因在于一旦某一廠家的斷路器拒動，誤動或是損壞，只有一處或少數(shù)幾處線路出現(xiàn)問題，而不至引起大面積停電事故。

由此可以得出，對于單向控制的家用電器，如果以并聯(lián)的形式增加不同的控制回路，必然可以有效改善家用電器的安全可靠性能。本文提出了將多路控制應用于家電安全方面的思路，還利用數(shù)字電路給出了上述理念的具體實現(xiàn)，利用仿真計算驗證了其正確性和有效性。

1　多路控制在“熱得快”中的應用

“熱得快”是一種利用鎳鐵合金電熱絲發(fā)熱、作用于液體的小型快速電加熱器，其大功率設定對產品的安全性能提出了很高的要求。我國《家用和類似用途電器的安全通用要求》和《家用和類似用途電器的安全室內加熱器的特殊要求》等行業(yè)條例中明確規(guī)定，未獲得強制性產品認證證書和未注明3C認證標志的室內加熱器產品，均不得出廠、進口、銷售。使用這類功率大的電加熱器，特別要注意檢查室內電線是否老化，因為電線長期處于高溫狀態(tài)，萬一發(fā)生漏電，后果不堪設想。

市場上有可自動跳閘的熱得快產品，這使得其安全性在設計上得到改進，但是使用時其可靠性仍然存在隱患。由于水在劇烈運動，影響溫度傳感器不能正確判斷，可能出現(xiàn)拒動的狀態(tài)，造成千燒。工作示意圖如圖1所示。

應用多路控制改善這一設計，如圖2所示。在原有溫度傳感的基礎上，增加一種新思路的控制回路。即一般家用的熱水瓶容量約為2.5L，加熱時間可以進行計算。

加熱一瓶水所需熱量為：通常使用的熱得快為1kW，所以所需時間約為14min。所以可在熱得快電路中添加一個計數(shù)器模塊，它與加熱水系統(tǒng)完全隔離，不受加熱的影響，從熱得快通電開始進行計時，當?shù)竭_14min后送出一個高電平信號到熱雙金屬片，使之斷開，從而斷電。

計時電路一旦失電，自動回零，以備下次工作。如果溫度傳感器先感應到水溫，并動作，這時熱得快斷電，計時電路失電，停止計數(shù)并回零。

在設計時廠家可以根據(jù)具體條件設定時間，并且時間允許一定的裕度。因為計數(shù)器電路的作用在于提高安全性，所以時間可稍大于水燒開所需的計算時間。

2　多路控制在熱得快中的應用設計仿真

通過一定的換算，以14min為計數(shù)器的標準進行設計，即計數(shù)840s，設計840進制計數(shù)器需要3片74LSl61實現(xiàn)。

如圖3所示，當熱得快插電后，開始進入加熱狀態(tài)，有電流流過，這時通過取樣，經變壓器隔離得到電壓信號，與參考信號比較，輸出高電平。當熱得快斷電時，這時沒有工作電流，電壓信號為0，輸出低電平。

計數(shù)器部分的設計，如圖4所示。以高低電平代替實際電路輸入信號，作為置零端輸入，從而判斷是否計數(shù)。圖5為置零端輸入低電平，這時熱得快沒有通電，不計數(shù)。置零端為高電平時，熱得快通電加熱，計數(shù)工作。由于設計時根據(jù)二進制設計，圖中所示的七段數(shù)顯為十六進制計數(shù)。327對應十進制為839，即計數(shù)的最后一個狀態(tài)，這時輸出信號為高電平，送到溫度感應器輸出信號和雙金屬片的控制接口處，可使金屬片斷開。

3　多路控制在電熱毯中的應用

電熱毯內由電阻絲盤旋而成，通電后將電能轉化成熱能，從而實現(xiàn)供熱。其主要的安全隱患在于，電熱毯依靠手動控制，當人體進入睡眠狀態(tài)之后不能手動控制電熱毯的斷電。從而帶來身體不適，或更嚴重的后果。

引入多回路的控制思想，可有效改善這一實際問題。如圖6所示。

自動控制回路的具體設計為：將電熱毯上承擔的重量轉換為電信號，當電熱毯設定為升溫后，如果在一定時間內電熱毯感受到的壓力不變，表明無人或者人處于熟睡狀態(tài)，則手動控制失去作用，自動控制切斷電熱毯。在設定時間內壓力發(fā)生變化，則手動控制有效，計時回零，等待下次工作。

對電熱毯所承受重量進行采樣，再通過傳感器和模數(shù)轉換器將采樣結果變?yōu)閿?shù)字信號。并實時進行采樣，將某時間t的采樣和時間t+1的采樣信號輸入至一個同或門，當兩次采樣結果相同時輸出為1，當兩次采樣結果不同時輸出為0。取樣電流通過變壓器隔離轉換為電壓信號，進而與參考直流電壓進行比較，輸出高低電平信號。將此輸出接在計數(shù)器的置零端上，當采樣結果相同，表明可能無人或人處于睡眠狀態(tài)，置零端為1，計數(shù)器工作，當計數(shù)到設定的時間，可自動關斷開關，這時采用的電路與多用電插座自動關斷開關的設計完全一致；當采樣結果不同，表明人處于清醒狀態(tài)，可由人自己進行手動控制，置零端為0，計數(shù)器不工作。從而實現(xiàn)了整個電路的功能。

除輸入信號的產生方式外，計數(shù)器的設計過程和計數(shù)器輸出信號控制開關過程與熱得快十分類似。如圖7所示。

4　結束語

通過對熱得快和電熱毯的實例分析，可以看出，采用多路控制，一方面改善了原有控制的誤動率，增加了控制的量；另一方面改進了原有控制的局限性，提高了控制的質。增加支路法的多路控制原理還可以用于更為廣泛的家用電器領域，使弱電市場的安全性能得到大幅提高。

篇9

關鍵詞：電子產品；電路設計；綠色設計；環(huán)境污染；污染控制；電子產業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM44 文章編號：1009-2374（2015）30-0081-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.042

電子科技在高速發(fā)展的同時，電子產品在投入使用中對環(huán)境產生了一些影響。電子廢棄物得不到有效的處理會給環(huán)境造成一定的污染，比如污染土壤、水質、空氣等。對此，對于電子產品的污染控制問題成了社會關注的問題，研究者致力于電子產品的綠色設計，協(xié)調電子產業(yè)發(fā)展與環(huán)境污染的問題，力求在電子產品設計、使用、回收等過程中考慮到環(huán)境污染的問題。為了人們的健康，各電子企業(yè)要積極響應電子產品電路“綠色化”設計的理念，有效地控制電子產品污染源。

1 電子產品的環(huán)保現(xiàn)狀

社會對于電子產品環(huán)保的關注始于1973年美國馬薩諸塞州“聚溴苯”污染事件。污染事件發(fā)生之后，人們開始認識到電子廢棄物會對人們的健康造成嚴重的影響。隨后，1995年，在中國廣東嶼鎮(zhèn)也發(fā)生了嚴重的電子產品廢棄物污染。1995年，廣東嶼鎮(zhèn)一年要處理來自世界各國上百萬噸的電子產品廢棄物垃圾。當時，人們雖然已經注意到對電子產品廢棄物的處理，但是由于處理技術落后，給當?shù)氐沫h(huán)境造成了影響，影響了人們的健康。之后，電子產品廢棄物污染問題受到了全社會的高度關注。美國率先對電子垃圾治理做出了規(guī)定，2004年美國加州立法機構提出：“顧客在購買新的電子產品時，需要繳納電子垃圾回收處理費，規(guī)定每件電子產品10美元?！睔W盟也起草了一些相關的法律，歐盟對電子生產商提出了一些要求，要求生產商在生產電子產品時不添加有毒的原料，歐盟的治理措施更旨在從電子產品源頭控制污染源。

2 常用電路設計存在的問題

常用電路設計存在的問題有“電流污染”的電路結構和電池供電“浪費電流”現(xiàn)象。

2.1 “電流污染”的電路結構

在電子產品中，使用“電流污染”的電路結構會影響電子產品的質量，影響電子產品的使用時間?！半娏魑廴尽钡碾娐方Y構會影響電器芯片的穩(wěn)定性，降低單片機的使用時間。電子產品使用時間短，會產生更多的電子產品廢棄物，也會影響產品的銷量。

2.2 電池供電“浪費電流”現(xiàn)象

當前，許多電子產品都需要電池供電。如果電子產品在設計時未解決“浪費電流”的問題，那么電子產品在投入使用后會產生許多廢舊電池，廢舊電池沒有很好的處理，又會產生一系列的環(huán)境污染問題?！袄速M電流”會縮短電池的使用時間，使購買者的利用率降低，最終會影響電子產業(yè)的長遠發(fā)展。在日常生活中，“浪費電流”的現(xiàn)象會對人們的健康造成影響。假如在軍工設備、航天設備中也出現(xiàn)“浪費電流”的現(xiàn)象，這將會對國家造成嚴重的影響。

3 電子產品的綠色設計

本文以家電產品為研究對象：

3.1 電子產品綠色材料的選擇

企業(yè)如何選擇恰當?shù)牟牧先ドa電子產品，研究者也給出了一些原則：（1）選擇與環(huán)境相適應的材料，產品成分種類盡量少一些，以利于產品的回收；（2）產品上應詳細標明材料的型號、種類、等級等字樣以便于回收利用；（3）為了產品能回收再利用，產品選擇的材料應該是可以再利用的材料；（4）材料一定要具備無毒素、少污染、無腐蝕性等特點。

3.2 電子產品設計要綠色模塊化

電子企業(yè)為了提高產品的質量，增加產品的種類，減少電子產品廢棄物對環(huán)境的污染，加大電子產品廢棄物的循環(huán)利用效率，電子企業(yè)生產商在對電子產品設計時要積極采取模塊化設計。模塊化設計是指：在一定的范圍內，對不同功能或相同功能不同性能的產品在詳細分析其功能的條件下，劃分和設計出一些功能模塊，再把這些不同的模塊進行恰當?shù)慕M合，最終形成產品。針對一些復雜的家電產品，模塊化設計能大大縮短產品研發(fā)、制造的時間，提高產品的質量。當前，電子行業(yè)提倡環(huán)保研發(fā)、環(huán)保生產、環(huán)保使用、環(huán)?；厥眨娮赢a品在模塊化設計時再增加環(huán)保設計，那么產品的質量就會得到很大的提升。如冰箱的設計，生產商就是使用模塊化設計，把電冰箱化分為門體、箱體、制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)四個模塊。每個模塊是獨立的，擁有各自獨立的屬性，制造模塊時也減少了難度，回收的時候也很便利，各個模塊分別回收，提高了電子產品廢棄物的回

收率。

3.3 電子產品設計要以節(jié)能為理念

電子企業(yè)生產商在設計電子產品時要以“節(jié)能”為原則。在產品設計階段，生產商要充分考慮到產品在投入使用時“耗能”的問題?？梢哉f，產品耗能問題予以解決，產品質量也會得到一定的提升，產品廢棄物污染問題也會得到相應的控制。如，科龍企業(yè)關注到冰箱耗能的問題，它們研制出了節(jié)能冰箱“BCD209冰箱”，可以為每個家庭每天節(jié)省0.8千瓦時的電，這款冰箱深受顧客的歡迎。

3.4 電子產品的包裝進行綠色設計

電子企業(yè)生產商在對產品包裝時采用了“綠色包裝設計”，綠色包裝就是對環(huán)境不會產生污染，可以再次回收循環(huán)利用的包裝。

3.5 電子產品進行可維修設計

電子企業(yè)生產商在設計電子產品時，要充分考慮到產品的維修。畢竟產品在使用中會出現(xiàn)一些故障，顧客在使用產品時，不能一出現(xiàn)故障就換產品，一些小的故障是可以維修的。產品故障維修的設計可以增加產品的使用時間、使用效率。對于產品的維修設計，電子企業(yè)生產商要引以重視，既要設計產品整體維修方案，又要兼顧產品各模塊的維修。

3.6 電子產品進行可回收性設計

電子企業(yè)生產商對于電子產品回收利用方面需要做出精心的設計方案。電子企業(yè)生產商只有在電子產品設計初期充分考慮到電子產品的回收，才能在電子產品被廢棄時很好地回收利用。

4 倡導電子產品綠色設計

當前，電子產業(yè)獲得了快速的發(fā)展，但是電子廢棄物對環(huán)境的污染也隨之而來。作為電子企業(yè)生產商，企業(yè)應該以“綠色環(huán)保設計”為原則，設計產品時充分考慮環(huán)保問題，制造出無毒無污染的電子產品；作為銷售商也應該積極向顧客闡述“綠色環(huán)保”理念，大量回收可利用資源；作為電子產品使用者，我們也應該積極倡導“綠色環(huán)?！崩砟?，科學地使用電子產品，正確地處理電子廢棄物。相信在全社會的努力下，電子廢棄物污染問題會得以解決。

參考文獻

[1] 王幸之，鐘愛琴，王雷，等.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.

[2] 劉曉敘，陳敏.機械產品綠色設計理念[J].機械設計，2005，（11）.

篇10

【關鍵詞】 電子技術 聲光控制 照明電路 設計研究

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，人們對于環(huán)保概念中的節(jié)能減排理念逐漸加深了認同感，提倡節(jié)約資源，避免不必要的浪費，促進可持續(xù)發(fā)展[1]。而在我們生活中，對于電能使用方面的節(jié)約就成了當前電路設計研究的重點。小區(qū)、工廠等場所，在過去都是要提供整晚的照明，極大的造成了浪費。而手持照明設備雖然可以降低一定的照明燈使用，但是卻極其不方便。

基于電子技術的不斷發(fā)展進步，一種新型聲光控制照明電路已經逐漸被研發(fā)使用，真正的為我國的可持續(xù)發(fā)展建設做出了極大的貢獻。

一、基于電子技術的聲光控制照明電路設計研究的意義

我國傳統(tǒng)公共照明燈，要么為了方便人們夜晚活動徹夜不關，要么就是采用手動開關的設計方式。前者會造成嚴重的電能資源浪費，后者則給夜視能力欠佳的人造成了極大的困擾[2]。因此，聲控照明燈首先應運而生。相對于前面兩種情況來說，聲控照明燈的使用，的確在一定程度上解決了人們的使用困擾，但是，聲控燈無法避免白天不受聲音的影響，還是會存在一定的資源浪費現(xiàn)象。接著，人們?yōu)榱私鉀Q聲控燈的不便，又研發(fā)出了定時開關總電源，雖然解決了節(jié)能需求，但是又加大了管理方面的負擔。而聲光控制照明電路，顧名思義，就是從聲源以及光源兩方面對電路進行雙重控制，極好的滿足了人們對于夜晚照明設備兼具照明使用及節(jié)能減排功能的需求。

二、基于電子技術的聲光控制照明電路設計研究的具體方案

聲光控制照明電路設計的總原理，就是以光信號作為電路發(fā)光的基礎條件，然后用聲信號來完成對照明設備的發(fā)光控制。具體來說，就是通過聲電轉換裝置，能夠把電路接收到的聲信號轉變成為頻率不一且相對薄弱的電信號，再經過處理電路以及放大電路的加工，形成控制整個電路的控制信號[3]。

如果這一過程中電路接收到的光信號強度達到預定的恒定狀態(tài)，那么該部分控制開關就會打開，否則，開關就會關閉。具體各電路的設計介紹如下：

2.1電源電路設計

電源電路設計，選用了穩(wěn)壓二極管作為降壓裝置。穩(wěn)壓直流輸出后，先后經過降壓電容器（C1）、全橋整流器（QD）、濾波電容（C2）后，最后通過穩(wěn)壓二極管（DW）完成穩(wěn)壓，最終得到能夠滿足照明電路需要的穩(wěn)定電壓。這一部分的設計的主要原則，就是要保證電路能夠滿足正常的聲光控制電路工作，同時力求使整個電流電路的結構簡單化。

2.2信號放大線路設計

對于信號放大線路的設計，主要包括拾音器以及放大器兩部分。選擇拾音裝置時，要選取價格不貴，但內部壓電陶瓷片具有較高靈敏度的。例如，電壓蜂鳴器型號為HTD35A-1的這一裝置，采集到聲音后，經過壓電陶瓷片形成微弱的電效應，經過直藕式音頻放大器的作用，可以對這個電信號進行放大，再經過T3，產生倒向放大，進而觸發(fā)電路中的單穩(wěn)態(tài)電路。

2.3聲光控制電路設計

聲光控制電路設計，具體分為兩種情況：首先，是強制復位狀態(tài)。即光敏三極管在白天會接受到強烈的光照，受較大阻抗影響，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器會輸出低電平，形成強制復位狀態(tài)，照明開關不會打開，照明設備就不會發(fā)亮。其次，夜晚正好相反，光敏三極管能夠感受到的光照較弱，受阻抗值較小的影響，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就會輸出高電平，而此時如果拾音器也接收到一定的聲信號，通過對聲信號進行加工，產生了極大的電流，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使得可控硅被觸發(fā)倒通，照明設備就會持續(xù)一段時間的發(fā)光。一般這一電路設計要求照明持續(xù)保持120S，可以考慮選用型號3DK2的三極管，以及0.01μ的最小電容。

2.4光電傳感器電路設計

最后，對于光電傳感器電路的設計，主要就是滿足電路照明的需求。在這一設計環(huán)節(jié)中，主要注重選擇一些合適的貼近實際使用需求的材料，確保照明設備能夠正常使用即可。例如，選用型號為3DU5的光敏三極管，其工作電壓的正常范圍在6V――8V間，光譜響應范圍也剛好符合實際需求。

三、結語

綜上所述，基于電子技術研發(fā)的聲光控制照明電路的使用，在節(jié)省電能及人力方面，都具有極好的效果，大大方便了人們的夜間生活。且操作模式的自動化設計理念，正是當前時展的重要標志，同時也符合人們高效利用信息科學技術，滿足日常生活需求的理念，是一性價比極高的設計研究成果。

參 考 文 獻

[1]張英爭，陳鵬. 基于電子技術的聲光控制照明電路設計研究[J]. 電子測試，2016，（20）：26-27.