電子技術論文范文

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篇1

在電子技術中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通，也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差，但這個誤差控制得好，不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在于我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。

在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。

二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題

由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此，納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面，其主要表現在以下幾個方面。

（1）納米Si基量子異質結加工

要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中，不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱作“半導體異質結”。

（2）分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線，但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術何時能夠走出實驗室進入實用，仍無法斷言。

（3）超高密度量子效應存儲器

超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。

（4）納米計算機的“互連問題”

一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局，而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說，就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內，并極快地使用和產生信息，需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件，而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言，由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”，這樣就有一些幾何學上的考慮和限制，連接的數量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。

（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境

當前，分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展，利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境，并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。

三、交互式電子技術手冊

交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段，根據美國國防部的定義：加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在，大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段，但是各有優點，較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。

簡單的說，電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。

四、電子技術在時間與頻率標準中的應用

時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數，可由時間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個基準。

1952年國際天文協會定義的時間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的，分別稱為世界時（UT）和歷書時（ET）。這種基于天文方面的宏觀計時標準，設備龐大，操作麻煩，精度僅達10-9。隨著電子技術與微波光譜學的發展，產生了量子電子學、激光等新技術，由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準，如（133Cs）頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后，將過去基于宏觀的天體運動的計時標準，改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化，體積、重量大減小；另一方面使頻率標準的穩定度大為提高（可達10-12—10-14量級，即30萬年——300萬年差1秒）。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議，規定：“一秒等于133Cs原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770個周期所持續的時間”。該時間基準，發展了高精度的測頻技術，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長度計量提供了新的測試手段。

總之，在探討了近似計算在靜態分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊后，廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮，尖端信息普遍進入我們生活之中的同時，國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用，因此說，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。

【參考文獻】

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篇2

1提煉基礎，注重應用

“職業技術教育向高層次延伸”是時代的呼喚，在培養模式上，應提倡“寬基礎”，這樣才能具備較廣泛的社會適應性。但是，隨著科技的進步和發展，電子方面的新知識、新技術層出不窮，因此，在課程教學體系中，一定要提煉基礎性內容，并注重向應用性內容延伸。前期的基礎課不僅是為專業教學和專業課程服務，其意義還在于，基礎知識要與學生的潛能和悟性相結合，將其內化為學生的科學和文化素質，憑借它去開辟新的領域，適應新的職業情境。

2貼近就業市場，重視資格認證

將職業資格認證引入課程中是社會發展的需要，“21世紀是職業證書的時代”早已是不爭的事實。職業資格證書也是社會對人的基本要求，將學歷教育與職業資格認證相結合，使學生在取得學歷證書的同時獲得相應的資格證書，這是提高學生就業競爭力，提升學生自我價值的重要途徑。因此，在電子專業教學的課程設置、教學內容和教學進度安排方面，要為學生獲得資格認證提供更大的便利。在“雙證書”制度下，電子專業要求學生在畢業時，除了要通過學校開設的各門課程外，還需獲得至少兩三項電子專業相關的職業上崗證或職業資格認證，比如電工上崗證、家用電子產品維修工、電子設備裝接工和維修電工等證書。此外，電子專業還應積極配合學校建立相關的職業資格鑒定站，引入職業資格鑒定，鼓勵學生擁有一技之長，為就業做好充分的準備。

二改革傳統的教學模式

隨著電子技術的迅速發展，課程內容更新快，課程內容的綜合性、實踐性很強，加大了學生學習的難度。近年來，學生的基礎差距比較大，教學形式單一，不能很好地培養學生的實踐能力和創新思維。這樣做，不但難以保證教學效果，而且還難以適應社會和電子技術的發展。針對這些問題，電子專業應從以下2方面入手實行改革。

1精講多練

針對電子技術實踐性、綜合性、應用性很強的特點，采取精講多練的教學方式，即在課堂上講授重、難點和關鍵知識，借助教學軟件的實際操作與自主學習相結合，注重模仿練習和實際操作能力的培養。在“以教師為主導，以學生為主體”的傳統教學模式的基礎上，改為以“教師、學生、媒體、教學內容”為教學4要素的項目教學模式，建立集課件、作業、答疑、討論和考試為一體的教學資源平臺。這樣做，不僅方便學生自主學習，還有利于學生個性的發展，有利于培養學生的學習能力和創造能力。

2現場案例教學

針對電子技術的廣泛性和多樣性，教師在實際的教學過程中，可以根據真實的電子產品開發項目或檢修項目，有步驟地將相關內容呈現給學生，并與學生共同完成電子產品的設計、制作和調試。同時，鑒于信息時代的先進性，也可以利用學校內外的網絡，將相關的教學案例拍攝制作成微課視頻，并將與教學案例有關的教學資源分享在網絡上，使學生即學即用，開闊學生視野，進而激發學生的學習興趣。

三強力推進教學方法改革

在教學過程中，應采用多種教學方法。在中等職業技術教育中，探究型教學方法更能體現職業教育的特點，更適合培養高素質的應用型人才。探究型教學包括啟發式、問題討論式、理論與實踐相結合等多種以啟發、引導為主的教學方法。在專業基礎理論教學中，注重概念的理解和基本思維能力的訓練，采用理論啟發和問題式的方法教學。在電子專業的基礎模塊系列課程中，有很多概念、名詞和規則，對學生而言，這具有很大的難度，很易產生枯燥甚至畏難的情緒。因此，在教學設計過程中，教師可以提前將各種問題交給學生，在講課中對問題引而不發，激發學生對新知識的求知欲望，而學生則要主動去探索、研究、討論和回答，加強師生間的交流，使學生真正理解和掌握所講授的理論知識，起到良好的教學效果。在專業實訓教學中，要注重培養學生的應用能力，采用實訓作業、綜合練習、課程設計、面向應用和開發實際產品的畢業設計，使學生在“調查—分析—綜合”和“實踐—理論—實踐”的過程中逐步深入，進而加深對理論知識的掌握，提升其應用能力。電子專業是實踐性、應用性很強的專業，開設職業拓展模塊的任選課程后，能夠讓學生從被動變為主動，進而使實訓內容不斷更新和發展，培養的學生也不再是“千人一面”，個性將會得到較好的發揮。此外，對于不同的課程門類，要將綜合作業與課程設計相結合，通過靈活多樣的綜合設計和多環節的綜合實踐培養學生獨立思考和分析問題、解決問題的能力，讓學生了解技術進步與發展動向，從而培養學生的創新能力。

四加強教材建設

以培養適應生產、建設、管理、服務需要的中等技術應用型人才為目標，編寫一批反映教學改革成果，突出中職教育特色，適應中職學校需要的電子專業核心課程教材。教材內容要體現中職教育的特色，理論以必需、夠用為度，突出應用性，使理論聯系實際。在目前無合適教材的情況下，應鼓勵教師根據學校的實際教學情況，自編校本項目教材、項目實訓指導書和相關的項目指導視頻，逐步形成基礎公共課教材、專業核心項目教材和實習實訓指導材料三大系列。從目前所使用的校本教材（教學資料）的反饋情況看，這些教材能把握學生的特點，激發學生的學習興趣，提高其學習效率。

五結束語

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教學資料包括教學大綱、教案、教學輔助材料、教材、參考書目等。任課教師在學期開始前要將教學大綱分發到學生手中，確保學生在學期初就對本課程的教學目標、學習成果、考核方式、教學計劃有清晰的認識。教師在每次課前要準備完善的教案和教學輔助材料，例如視頻、圖片等。其中，尤其要注重根據教學內容和學生水平設置合理有效的教學手段，用以引起學生對本門課程的學習興趣，引導學生主動學習，激勵學生參與課堂教學，提出有意義的問題。每一門課程采用統一的教學大綱，有助于相同課程任課教師互相交流、監督，使教學要求標準化，統一化。同時，不同的教案又能夠體現不同任課教師的教學特色，使得教學過程靈活多樣。教材和參考書目的選取也很重要。ISEC項目要求必須選擇國外原版教材，并且要近兩年出版的新版教材。對于計算機專業，知識的更新速度非常快，新版的教材更能幫助學生獲得位于前沿的知識，不會脫離現實。參考書目可以幫助學生加深對所學知識的理解，拓寬知識面，同時提高學生的閱讀能力。當然，國外的原版教材也存在很多問題。比如，原版教材價格較高，內容體系和國內教材差距也比較大，閱讀中存在語言障礙等問題。因此，ISEC教師的其中一個長期目標就是把國外原版教材與國內中文教材有機結合起來，重新調整、組合教學內容，發揮、兼容中西方教材的特點和優勢。編寫適合我們學生實際需求的優質雙語教材，實現教學資源本土化。

2教學模式和教學策略的改革

2．1轉變教學理念

在數字電子技術的傳統教學中，采用的是“教－學－練”的教學模式。而現如今，信息大爆炸和獨生子女教育的負面問題，使得學生的自我約束能力降低，學習主觀能動性降低，傳統教學模式不再合適，轉變教學模式勢在必行。ISEC項目中，教學模式為“引導－問答－探究－發現”。教師不再是教學活動中的主體和靈魂，而是要形成以學生為中心，教師為主導的教育理念，真正成為高等教育中的“導師”而是“教書匠”。引導不僅僅是對教學內容的引導，還有對學生的能力訓練的引導，精神追求的引導。因此，任課教師首先要對本門課程的歷史沿革、理論體系和前沿發展具有深入的了解，在教學中能夠為學生傳授更加貼近實際，更加符合專業培養目標的理論知識。課堂教學模式需要從單一向學生傳授教科書上的現成知識，轉為以提高學生的能力為主要目標的教學活動。學生不再只是被動的接受和記憶，而是要在主動思考和提出問題的過程中，將聽到的、看到的內容轉化為自己的。通過小組合作討論的形式，探究更深層的知識，既提高學習的興趣和效率，又能在討論中學會與他人合作、分享，而最終具有將理論知識應用到實際中的能力。

2．2互動式教學

受傳統文化的影響，我國的教師更喜歡站在講臺上講課，而國外的很多教師，更偏向于走到學生中間。課堂實踐證明，站在學生中間更容易引起學生的共鳴、認同和學習興趣。消除了空間上的距離感，同時也會減輕學生心目中的隔閡感，更容易對自己的老師產生認同感，而對任課教師的認同是影響學生學習的一個很大的因素。在課堂中，還可以采用其他很多種互動的方式。例如，

(1)可以將簡單的授課內容分配給學生來講。這類內容大多零散、連貫性差、偏重概念理論，如果由教師講，很容易使得學生在聽講中感覺枯燥乏味，而由他們自己來講解，就可以解決這一問題，同時又可以鍛煉學生的總結和語言表達能力。

(2)可以將人們喜聞樂見的娛樂節目中的競賽形式引入課堂中，將枯燥的知識點融入到競賽題目中去，同時制定合理的獎勵政策，這將大大提高學生的學習興趣和學習積極性，并能促進學生利用課余時間去學習，為課堂學習做準備，提高課堂學習效率。

2．3任務教學法

在任務教學法中，教師只是起到組織和協調的作用，真正是以學生為中心。教師需要選取合適的任務，既要包含基本的教學知識點，又能調動學生解決問題的積極性。例如在數字電子技術課程中，可以選擇數字電子鐘的設計作為一個任務，它既包含數字電子技術課程的主要內容，既有組合電路的部分，又包含時序電路的設計，同時又是生活中常見的實物，難度也在可控的范圍內。學生需要獨立地制定設計方案、選擇設計元件、評估設計成果。通過一個任務的完成，使學生在獲得基本知識的同時，又鍛煉了多方面的能力，一舉多得。

3過程性考核形式改革

課程的考核評價是教學過程的一個重要組成部分，當前考核方式的弊端已經制約了良好學風的形成和教學質量的提高，不利于學生創造性思維的培養，不利于調動學生學習的主動性和積極性，考試失去了它所具有的評估、反饋功能。過程性考核要求閉卷考試的成績不得超過總成績的40%，增加例如小論文、研究報告、市場調研、案例分析、答辯、口述、面試等其他多種考試形式。同時，學生的出勤和課堂參與情況也是一個考核的方面。采用多元化、過程性的考核方式，既可以避免學生只在考試前一周突擊學習和抄襲的不良風氣，又能夠促進教學互動，同時還可以鍛煉學生應對多種挑戰的能力，對新世紀能力型人才的培養具有重要意義。

4結論

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福建省武夷學院作為應用型本科院校，電類專業開設的模擬電子技術課程，分列為三門子課程:包括60個學時的理論課程、20個學時的實驗課程和1周的課程設計，其中實驗課和課程設計為實踐環節。用倒三角圖表示課程結構、學時安排以及三者之間的相輔相成的關系。模擬電子技術課程的最大特點是內容較多，學生普遍感覺較難，涉及知識面廣、應用性較強。

二、課程教學探討

1．靈活運用多種教學手段。

學生上理論課普遍感覺比較抽象、較難理解與掌握，合適的教學手段顯得尤為重要，板書和多媒體相結合的教學手段對于一般本科學生比較合適。教師在黑板寫的時間，學生有短暫的時間進行消化和記筆記，有利于對內容的即時理解和課后復習，使得大部分學生能跟上老師的授課進度。比如，在講授到三極管基本共射極放大電路時，學生對于小信號等效電路畫法比較難于掌握，而僅僅用多媒體授課放映效果不理想。教學中可以結合板書，分步畫出三極管的H模型，結合小信號等效電路的依據，在黑板上一步步畫出來，學生理解起來就更方便。這在模擬電子技術中是比較基礎的理論內容，基礎內容講透了，有利于后續章節的順利展開。但是對于某些比較難用語言描述的概念或者復雜的演變過程，使用多媒體動畫效果進行講解可以更形象生動，使學生更易于理解。例如，P、N型半導體中電子的擴散與復合，晶體管、MOS管器件中的電子、空穴的運動，電流的運動以及器件的制造工藝過程等。這些內容如果采用板書，畫圖太多、耗時較長，也很難做到形象表達。若用多媒體加上Flas的方式學生就會更感興趣，有利于知識的理解。需要注意的是多媒體教學課件畫面切換快，學生記筆記跟不上，授課時注意放慢速度，講清基本概念和基本分析方法，適當結合板書對內容作出提綱挈領性的總結。這樣結合多種教學手段既緩解了課程內容多與學時數明顯不足的矛盾，又發揮了多媒體教學省時、直觀、形象的優點，因此受到了學生們的普遍歡迎。

2．營造討論式教學環境，加強課外輔導。

為增強學生學習的主觀能動性，教師可結合實際的學習狀態引導學生思考問題，每節課上教師可以適當提出1－2個比較有代表性的問題，供學生探討，這一過程不僅激發了學生的興趣也提高了學生的思維能力。總結之前的教學效果，教材的后面章節，比如反饋、功率放大等，學生理解起來就很困難，學習興趣急劇下降。每周設置1－2個課外的時間段老師給學生們答疑解惑，在學與問的過程中，學生對每堂課的內容能及時消化和吸收，這樣學生對整體內容能更好地進行理解，學會融會貫通，達到較好的教學效果。

三、重視實踐教學，加強動手能力的培養

1．加強實驗教學過程管理。

模擬電子技術實驗大綱中包括驗證性和綜合性實驗，其中驗證性實驗總計有8個，選做5個;綜合性實驗有2個，選做1個。實驗采用自編的實驗指導書，書中包括實驗目的、實驗原理、實驗使用儀器、實驗操作步驟和思考題等等，要求學生結合實驗原理和思考題認真完成實驗預習報告，學生在每次實驗前對實驗項目有基本理解，教師批閱后再根據情況進行講授。在實驗過程中，摒棄傳統的“老師做、學生看”的教學模式，我們要求學生自己調試電路和操作實驗儀器，獨立排除實驗故障，找出問題、原因，必須在規定的時間內完成每個實驗項目。實驗報告中學生需對數據進行處理、分析誤差，對實驗現象做合理的分析及總結，提出改進意見與措施。這樣學生能結合理論與實踐，動腦動手相互結合，提高實驗的教學效果。

2．重視課程設計，解決實際問題。

課程設計是學生把理論知識應用于解決實際問題的一個重要的實踐環節，是培養學生實踐技能的重要手段，可以提高學生理論結合實際、分析問題和解決問題的能力。應用性本科學校培養學生的主要目標為未來的技術人員和工程師，動員和組織電類學生開學初準備基本的實踐工具，比如電烙鐵、萬用表、斜口鉗、焊錫等等。學校專門設置1周的時間進行本門課程的設計，如何充分利用有限的時間，引導學生綜合運用所學的基本理論知識，來分析問題、解決實際問題呢?教師可先給學生提出基本要求，給出一些參考題目，為發揮學生的主觀能動性，學生也可自擬題目。課程設計分組進行，要求每組限2名學生。在課程設計教學中要求學生充分利用圖書館和網絡資源，學生學會怎樣查資料、怎樣看資料，如何從資料中獲取有用的信息。對于興趣濃厚的學生可以結合每年的校園科技節活動和大學生創新訓練項目，給學生更大的平臺去實踐鍛煉，對于學生的科技成果，還應指導學生試著撰寫科技小論文，實踐聯系理論，提高其科研能力。

3．強調專業仿真軟件的運用。

隨著計算機的發展，利用計算機的仿真軟件對電路進行驗證、設計和分析已成為一種趨勢。主要原因有:(1)計算機仿真不局限于地點和時間，比較方便，用電腦裝好軟件就可以進行電路的設計;(2)其可替代采用簡化電路模型搭接實際電路進行驗證的傳統設計方式，同時可有效地對電路參數確定和方案選擇，并在設計初期對產品的性能進行可靠預估，從而提高設計質量、縮短設計時間、節省設計費用，因此成為了現代設計中重要的組成部分;(3)利用仿真結果得出電路性能受電路中某些關鍵參數的影響，可更好地理解電路的特性和性能指標，對實際電路設計和調試具有重要指導意義。目前電子技術中應用較廣泛的仿真軟件有Proteus、Pspice和EWB等等。教師對于剛剛接觸仿真軟件的學生，應先結合實際情況講解一個軟件的基本用法，系統地介紹相關的電子資料和軟件安裝的方法。隨著電子產品的普及，大學生基本上都有個人電腦，挖掘其自學能力，對引導其觸類旁通具有現實意義。對于課本上難理解的內容，比如放大電路的幅頻特性等可通過仿真實現，通過仿真過程與結果分析能更好地理解和掌握理論知識，而且學習好一門軟件對于今后的學習和工作起著很重要的作用。

四、重塑培養方案，改革評分機制

傳統的培養方案是理論課、實驗課和課程設計加起來是一門課程，教師評出總成績，實驗課和課程設計只是作為總成績中平時成績的一部分。改革后理論課、實驗課和課程設計分列為三門子課程，三門課程各給出總評成績。理論課評分是按照“3+7”的機制評分，實驗成績按照“3+4+3”機制評分，課程設計按照“1+4+5”機制評分，詳細評分機制如表1所示。改革前實踐成績比重偏低，很難考查出學生的動手能力，學生對實踐環節總是馬虎、敷衍，心里想著實踐成績不理想，還可以靠期末筆試成績提起來。評分機制改革后，學生比較重視實踐教學，做實驗和課程設計的積極性明顯提高。

五、總結

1．經過學校上述教學探索和實踐，使得教學形式多樣、生動活潑，學生自學能力和動手能力的培養收到了良好的效果。

學生感覺模擬電子技術雖然有點兒難，但是他們覺得能學到許多知識。

2．應用型本科模擬電子技術課程的教學具有電類課程理論性和應用性教學的雙重特點，同時符合相關應用崗位技能要求。

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1、兩個重點

任何一種邏輯功能都可以設計出一種相應的邏輯電路，從這個意義上講，數字電路是不可勝數的。教學的重點是教會學生學習方法，而不是死記硬背書本內容。就本課程而言，只要能夠根據需要設計出符合要求的邏輯電路，也能分析出任何一種給定邏輯電路所具有的邏輯功能即可。因此，組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析方法和設計方法是本課程的核心內容。

2、三個基礎

為更好地學習后續專業課程和從事工程技術工作，數字電子技術在教學實踐中必須強化理解和掌握數制和碼制、邏輯代數基礎、半導體數字集成電路的工作原理和特性、組合邏輯電路和時序邏輯電路分析方法和設計方法等基本原理、基本理論和基礎知識。

二、教學方法實現“三個基于”

2.1基于問題的教學

美國教育家蘇娜丹戴克曾說過：“告訴我，我會忘記，做給我看，我會記住，讓我參加，我就會完全理解。”在教學實踐中，就要打破“以知識為本位，以灌輸為特征”的傳統教學模式，采取以學生為中心的問題導向型教學方法。教師通過實例、設疑、示錯等方法導入需要講解的問題，而分析問題和解決問題兩個關鍵環節則由教師引導學生來完成。學生通過思考、查閱資料、討論等方式尋求解決問題的方案，教師最后結合問題系統講授知識點，使學生對相關知識點有更加深入地理解。同時，學生的成就感、自信心倍增，學習主動性更強，從而達到良性循環的效果。通過引導、啟發，學生自己搭建出具有記憶功能的電路—觸發器。

2.2基于項目的教學

基于項目的教學強調的是以學生為中心,強調小組合作學習,教師引導發現。實施步驟分為選定項目、制定計劃、活動探究、作品制作、成果交流和活動評價等六個基本步驟。結合本課程，就是在課程開始階段,以任務書的形式給學生下發一些與課程內容結合緊密的、適合學生研究的課題，如電子搶答器、數字電子鐘、交通燈控制器、出組車計價器等，學生自由選題、自主組合，通過課程的學習、查閱相關資料以及與教師的交流討論，利用軟件仿真或硬件焊接制作出課題作品，期末提交研究成果和設計報告，并進行專題匯報，研究成果作為評定平時成績的重要依據。

2.3基于資源的教學

基于資源的教學是以學習者的學習活動為中心的教育教學模式，其主要特征是靈活性和自主性。此模式的教學目標是以教會學生學習為主，而不是以傳授知識為主。也就是說，通過基于資源的教學，學生應該學會確定學習目標，學會查找的資源的手段和方法，學會如何做讀書筆記，學會評價信息，學會與他人合作交流，學會評價自己的學習進展，學會反映學習過程和成果。目前，校園網、互聯網上數字電子技術課程資源較多。通過基于資源的教學，學會查找資源、利用資源，不僅可以克服課堂教學的時空限制，更為開展研究性學習提供了廣闊的平臺。

三、結束語

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關鍵詞：電力電子技術；開關電源

現代電源技術是應用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用,是現代電力電子技術的具體應用。

當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。

1.電力電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關電源

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統

分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。

3.1高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統"整流行業"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為"開關變換類電源",其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。3.3數字化

在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。

總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。

參考文獻：

[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992。

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和模擬電路比較，其數字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：第一、結構簡單，能夠進行集成化、系列化生產，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強、可靠性高、精確度高、穩定性好等優點。第三、在處理功能方面較強，除了能實現數值的運算，還實現邏輯運算和判斷。第四、能夠進行編程數字電路，很好地實現在各種運算方面的靈活性。第五、通過數字信號的應用，更方便進行存儲、加密、壓縮、傳輸。

2單片機技術

2.1單片機的定義對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統。而單片機的設計，是為了控制其應用而設計的、以及制造其固有的構造，在國際上，也叫微控制器。

2.2基本結構及特點在單片機芯片內，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時器計數器部分、中斷控制系統時鐘部分、A/D即模數轉換器部分和D/A即數模轉換器部分、以及WDT監視定時器等部分。對于單片機，其特點為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統所需器件少。對于單片機的應用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業方面進行測控的；第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品；第四類：在設備方面是屬于計算機的一個外設及通信的設備。

3結合數字電子技術與單片機的應用實例

3.1數字電子鐘20世紀末，隨著電子技術的發展，現代電子產品已經出現在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發展，即社會變得信息化，以及提高了現代電子產品的性能化。目前，隨著單片機的發展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉化為CMOS，最終實現了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設備，在電路方面，其具有了內裝片的設備。這種技術屬于微控的一個技術。而在單片機模塊中，最普邊的是數字鐘的使用。對于數字鐘，是利用數字電子技術而實現的，即能進行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數字電路來進行的，用時、分、秒的數字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應用比較廣泛，大部分是出現在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產品。對于數字鐘及其擴大應用的研究，這是具有很重要的意義。

3.2由數字電子鐘組成的單片機的選擇在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時可以進行擦除，也不會對芯片產生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產生傷害。

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1.1明確任務

再設計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標，再通過計算電壓需要放大的倍數、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執行流程圖，通過設計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數的精度，在提高設計電路的可靠性、穩定性的前提下，盡量簡化設計電路。

1.2參數計算

計算參數是設計電路必須要進行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標需要達到的要求，計算參數需要電子技術的相關知識，單元電路的設計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數，同一個電路，可能有很多數據，所以要正確的選擇數據，注意方法。

1.3繪制電路圖

電路設計時，需要將單元電路與整機電路相連，設計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠導通，實現預定功能。例如，設計單元電路間的級聯時，各單元電路設計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標記。其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當的說明，如符號的標注、阻值等。最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應為水平或者垂直，除非應對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現交叉，要將連接點用原點表示。

2幾種典型單元電路的設計方法

電子電路設計中，單元電路一定要設計合理，否則將會影響整個電路的聯通，所以，電氣工程師在設計電路時，應該更謹慎的致力于單元電路的設計。

2.1對于線性集成運放組成的穩壓電源的設計

穩壓電源的設計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進行整流，然后經過濾波電路，成為穩壓電路。設計單元電路時，串聯反饋式穩壓電路可分為幾個部分，調整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。

2.2單元電路之間的級聯設計

單元電路設計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復雜，需要對每個單元電路的信號進行詳細的分析，來確定電路時序。

2.3對于運算放大器電路的設計

運算放大電路在電路設計中十分常用，它能夠與反饋網絡連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數的單元電路。運放電路的設計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應功能的芯片構成，設計時對各種參數都要整體權衡，不能盲目的追求某個指標的先進。其中，要引起重視的是，應在消震引腳間接入適當的電容消振盡量避免兩級以上的放大級相連。

3結束語

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OSEK/VDX規范從實時操作系統（Real-TimeOperatingSystem,RTOS）、軟件接口、通訊和網絡管理等方面對汽車的電子控制軟件開發平臺作了較為全面的定義與規定。將OpenSystemsandtheCorrespondingInterfacesForAutomotiveElectronics規范簡稱為OSEK規范。

兼容OSEK/VDX規范的操作系統應用架構

OSEK/VDX標準包括以下四部分：OSEK/VDX操作系統規范（OSEKOperatingSystem，OSEKOS）,OSEK/VDX通訊規范（OSEKCommunication，OSEKCOM）,OSEK/VDX網絡管理規范（OSEKNetworkManagement，OSEKNM）以及OSEK/VDX實現語言（OSEKImplementationLanguage，OSEKOIL）。采用符合OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系

統可以提高產品代碼的復用率、降低開發成本、縮短產品開發周期。使用兼容OSEK/VDX標準的嵌入式實時操作系統的應用架構如下圖所示。

2．OSEK/VDX任務管理

OSEK/VDX將任務分為基本任務和擴展任務。基本任務具有3種狀態：運行狀態、就緒狀態、掛起狀態；擴展任務比基本任務增加一個等待狀態。基本任務只在開始和結束時才有同步點。擴展任務運行時可能進入等待狀態，因此不僅在開始和結束有同步點，而且運行過程中可能有多個同步點。下圖所示的是擴展任務與基本任務的狀態轉化圖。

OSEKOS規范規定的任務類型

3。OSEK實現語言規范

為了達到軟件可移植的目標，OSEKOIL規范（OSEKImplementationLanguageSpecification）定義了一種配置和使用OSEK應用的方法。下圖表示了一個遵守OSEK規范的應用開發過程。OIL文件可以是手寫的或者是系統配置工具產生。

基于OSEK規范的應用開發過程

OIL提供一種在特定CPU中配置OSEK應用的機制。每個CPU對應一個OIL描述。所有的OSEK系統對象用OIL對象來描述。OSEK應用的OIL描述是一組OIL對象的組合。CPU是這些OIL對象的容器。OIL明確地為每個OIL對象定義了所有標準屬性。每個OSEK應用可以定義附加地特殊執行屬性和引用。每個OSEK應用可以限制每個屬性的取值范圍。

4．車控電子產品的開發流程

車控電子產品是軟硬件結合的嵌入式系統。為了節約資源，縮短產品開發周期，一般應采取軟硬件同步開發的方案。車控電子產品的開發工具對軟硬件的同步開發、調試提供了很好的支持。車控電子產品的軟件開發分為功能描述、軟件設計、代碼生成、操作系統環境下高級調試等步驟。車控電子產品的硬件開發分為硬件描述、硬件設計、硬件調試等步驟。當軟件設計完成后，通過使用相應的工具，完成在虛擬ECU平臺上的驗證。當硬件設計完成后，與硬件一起進行軟硬件集成調試。通過這種開發方式，縮短了產品上市的時間。

軟硬件并行的開發方案

5．車控電子產品軟件開發流程

汽車車控電子產品軟件開發流程是“V”形開發流程。“V”形開發流程分為五個階段，即功能設計、原型仿真、代碼生成、硬件在回路仿真－HIL、標定。

在功能設計階段使用的主要工具是MATLAB。通過使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具，完成控制方案的設計、功能模塊的設計、控制算法的設計等任務，并進行初步的仿真模擬工作。在原型仿真階段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型－RCP工具完成離線的仿真工作。在開始該階段之前，需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等產生的代碼向標準C代碼的轉換工作。

6．車控電子產品代碼生成過程

在進行向標準C代碼的轉換的過程中，可以根據需要加入符合OSEK規范的嵌入式實時操作系統。在代碼生產階段使用的主要工具是CodeWarrior。通過使用CodeWarrior提供的編譯器、調試器等工具，完成從標準C代碼向目標硬件平臺上的產品代碼的轉換工作。下圖表示了車控電子產品的代碼生成過程。

篇10

嵌入式技術融合了先進的集成電路技術、通信技術和計算機軟硬件技術，設計學科眾多，具有很強的實用性和專業性，是一個技術密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。由于涉及多個學科的交叉，嵌入式技術課程除了包含傳統的應用電子技術專業課程外還涵括了一些正處在發展中的新興的技術課程。嵌入式技術教學體系主要體現以下4個特點：①知識涉及面廣。嵌入式技術的理論和實踐幾乎涵蓋了計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程等多個專業的基礎知識，知識體系要求比較全面。所以嵌入式技術涉及多學科專業的相互融合，而且大多為較為先進的新技術，知識內容較為龐大。②課程綜合性強。嵌入式技術不像方向只側重于某一點的其他一些專業學科，其集軟硬件技術于一體，需要在課程學習的同時，進行軟硬件協同設計。③課程實踐性要求高。嵌入式技術的相關課程實踐學時比例較大，通過動手實踐來解除學生對理論知識的深澀難懂，通過實例驗證來加深對課程內容的理解。實踐學時的增添，培養了學生的實踐應用能力，同時也為省級或國家級技能大賽的嵌入式方向賽題及課外第二課堂及創新小組進行知識儲備。④新興領域多，內容較前沿。嵌入式技術的相關原理、基本技術雖然近些年內沒有根本性改變，但是研究和應用往往牽涉到社會生活的新興領域和科技研究的最新成果，需要不斷補充新的內容。

二嵌入式技術課程門類建設

鑒于嵌入式技術課程授課內容概括性強，講授難度大；同時高職學生的理解能力又有限，對領會此類課程難度更大，教與學都存在一定的問題，所以在高職學生的培養過程中，需要與本科學生有很大的不同，每門課程都要強調實踐，注重理論與實際緊密結合。課程講授過程中注重知識的前沿性，以適應嵌入式技術的快速更新。

1嵌入式系統處理器及應用

本課程結合典型的ARM芯片，通過講授ARM的內部架構、ARM的指令系統、ARM匯編程序設計、ARM存儲系統、ARM內部資源的C語言編程以及簡單的嵌入式系統的設計等知識，使學生熟悉ARM嵌入式處理器結構與簡單應用，掌握ARM系統的軟硬件構成，具備基于ARM體系架構的應用處理器為核心進行系統設計及相關應用的能力。

2嵌入式系統設計與開發

本課程通過實際的嵌入式應用項目的案例分析，講授嵌入式系統的開發流程和方法，使學生掌握幾種常用的嵌入式應用開發方法，如嵌入式圖形系統、嵌入式數據庫、嵌入式Web服務器、GSM、GPRS等，熟悉嵌入式系統的開發環境、嵌入式實時操作系統，培養學生從事嵌入式系統設計與開發的能力。

3智能家居系統

本課程通過兩室兩廳智能家居電子系統設計項目的學習，使學生掌握智能燈光控制、智能電器控制、智能溫度控制、智能窗戶控制、智能窗簾控制、智能安防控制、智能遙控控制、智能定時控制、智能網絡控制、智能遠程控制、智能場景控制等智能家居系統組成與控制工作原理，使學生初步具備根據客戶要求設計制定智能家居控制系統方案的能力。

4物聯網技術

本課程主要內容包括射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按物物與互聯網連接起來，及物聯網在各個領域的典型應用。讓學生學生理解物聯網的概念，開闊學術視野，啟發學習興趣。

5教學機器人組裝與調試

本課程通過具體的教學機器人制作項目讓學生了解機器人的結構、種類、工作原理，使學生熟悉教學機器人的制作及控制調試過程，讓學生在掌握機器人的核心技術的基本知識基礎上，具備組裝、控制、調試和維護機器人的能力。

三嵌入式技術課程實施方法

在進行嵌入式技術授課時，教師可以引入一些實際的嵌入式電子產品，并進行實例分析，分解產品加工特點，進而倒推出整個產品的開發過程。這種教學方法即為實例剖析教學法。實例剖析教學法包含了產品到部件的整個過程。這種教學方法便于學生更好地了解和把握各章節內容的內在聯系，從而有效提升其解決實際開發問題的能力。教師可以在具體的學習過程中適當安排一些嵌入式技術學習任務，并劃分學習小組，引導和鼓勵學生單獨完成相應的產品設計和開發工作。同時，在課程結束后，教師還可以單獨開設一些綜合實訓項目，使學生從整體上把握嵌入式產品開發的規律和方法，提升其職業能力，使其更好地適應企業的崗位需求，實現學校到企業的良好過渡。通過三個實踐教學環節，學生的專業能力水平得到了極大的提升，并逐漸具備單獨完成嵌入式項目開發的能力。這三個環節即章節實驗環節、課程設計環節、綜合實訓環節。其中，章節實驗環節主要通過實驗的方式進行內容分解，并將章節知識融入實驗當中，實現了理論和實踐的有機結合。課程設計環節則側重課程內容的組織和安排，旨在通過課程的優化設計提升學生的專業能力。綜合實訓過程的實踐性較強。在此環節中，學生的主要任務為設計出嵌入式產品雛形，并明確其功能和性能，并制定出具體的改進方案。

四結束語