序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇電子系統設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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在系統設計中，要確定用戶角色。在互聯網電子商務系統中，其角色為客戶。因為，角色并不是都表示人，也可以是外部系統。所以，本系統的數據庫處理角色就是一個外部系統。客戶在登陸到電子商務系統的首頁時，可以根據需求選擇商品，并能夠將商品加入到系統的購物車之中，然后用戶在判斷商品價值后，基于購買決策為商品付賬，就相當于完成一次電子商務交易，提升系統可用性[13-15]。在整個電子商務系統設計中，可以確保該電子商務系統設計完成后符合用戶實際應用需求。

2基于UML設計實現電子商務系統

2.1系統總體結構設計

采用UML對象建模，在財務軟件的客戶端與數據庫之間可以加入了一個中間層，將財務軟件應用程序的將業務規則、數據訪問以及合法性校驗等放到中間層進行處理。系統的客戶端采用JavaScript、Java等網絡編程語言編寫，其腳本程序簡單易用、靈活性強，可以控制整個Web頁面。其總體結構如圖1所示。

2.2系統功能設計

對于UML對象建模中，在設計電子商務系統中，能夠用統一的UML建模語言，構建電子商務系統，提升系統軟件的可用性。其電子商務系統功能設計如圖2所示。用戶管理：主要通過全局變量，記錄系統中的登錄用戶信息。商品管理：查看商品基本信息；根據商品名稱查看商品；對查詢結果進行操作。電子商務購物管理：用戶查看商品，選擇要購買的商品；能夠將用戶選中的商品加入到電子商務系統的購物車中，并且確保購物車信息也可以依據用戶需求變化，動態的更改購物車數據。

2.3分析電子商務系統業務流程

該電子商務系統是針對消費者購買商品設計的。消費者分為兩類，一類是會員，若是某會員要購買，直接登錄網站，就可以購買所需要的商品了；另一類是普通瀏覽者，該瀏覽者可以瀏覽網站基本信息，若要購買，則必須確保系統的用戶先進行注冊之后，才可以在該電子商務網站中購買展示的商品。并且，基于UML技術，用戶在注冊成系統用戶后，就可以選擇所需的商品，同時系統將會為用戶生成商品訂單，確保電子商務系統能夠滿足用戶使用需求。電子商務系統的主要業務流程，如圖3所示。

2.4UML建模設計

對象設計：UML對象建模中，確定設計模型中的類、關聯、接口和現實服務的算法。可以根據動態模型中的行為和功能模型中的用例描述確定類的服務，然后設計實現服務的數據結構和算法，主要是選擇能正確描述信息的邏輯結構和相應的能夠高效實現算法的物理結構。在UML中，一個系統由若干個用例圖描述，用例圖的主要元素是用例和角色。如圖，是在網上商店系統經理的用例圖如圖4。優化設計：UML對象建模中，還能夠從效率和清晰性角度優化對象模型[15]，提高效率和調整繼承關系；采用抽象與具體的方法來優化繼承關系，增加派生屬性和派生關聯可以提高訪問效率，以實現財務軟件代碼共享、減少冗余。在UML中，顯示了互聯網電子商務系統的類圖。上圖顯示了從用戶登陸首頁選擇商品到結帳離開類之間的關系，分別由4種類圖組成。主要就是將JSP與Servlet技術聯合使用，從而實現對電子商務系統的用戶提供動態的內容服務。設計對象約束：基于UML對象建模的財務軟件設計中，無論是消費者、商戶還是銀行員工都可以通過Internet訪問該系統，完成各自授權的活動、工作。

3系統應用效益分析

以基于UML的電子商務系統開發為視角，以MyEclipse6.0開發平臺為開發環境，介紹基于UML建模技術，并結合實例說明面向對象軟件的工作過程。實踐表明，基于Java三層架構設計的軟件系統結構清晰、便于維護，具有代碼復用之功能。基于UML設計出的互聯網電子商務系統，系統的結構清晰、便于維護，能夠構造一個科學準確的互聯網電子商務系統模型，提升系統設計質量，提升12.0%，將設計好的系統應用到實踐中發揮積極的應用效益。在本次電子商務系統設計中，基于UML技術，分析電子商務系統的建模開發工作，將UML應用到系統開發過程中，不僅可以提升系統開發工的靈活性，也可以提升系統的可擴展性與維護性，使設計完成的系統更具用戶使用性能，發揮積極應用效益。

4結論

綜上所述，在設計電子商務系統中，應用UML技術，具有應用價值，可以在實踐電子商務系統設計中推廣應用該技術。

作者:龐敏 單位:寶雞職業技術學院

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針對ARM內核的高速可順序執行特性，更適合處理復雜協議信息。ARM處理部分在設計中主要負責協議層處理工作，包括通信信息、人機交互設定、系統工作參數監測、報警數據設定、監測以及系統數據分析處理等多方面的工作，整體采用搶占式進行多任務分配，提高CPU利用率以及系統魯棒性。

1.2FPGA控制部分

總體來看，FPGA主要負責硬件設備底層驅動的讀寫，作為ARM的一個外部擴展RAM進行外設數據交換，所有FPGA采集、輸出的數據均可通過ARM的可變靜態存儲控制器(FlexibleStaticMemoryController，FSMC)總線讀寫。在設計中運用FPGA獨特的可多任務并行執行的特性，FPGA控制部分主要負責外部通信模式的選擇；外部模擬信號的采集、輸出溫度的控制、時鐘同步、時鐘移相、數碼管計數顯示等多項功能的處理。在外部模擬量、氫原子鐘內爐溫度采集部分，由FPGA內部硬件采用狀態機形式通過兩片AD7490D對外部32路模擬量采集，并直接用模數轉換器進行控制處理；另一個狀態機通過熱敏電阻對內爐頂，上，底等三部分溫度進行采集；在溫度輸出控制部分，通過三路PWM控制方式，以外部溫控器作為驅動信號，調節加熱功率。在模數轉換部分由專用基準電壓芯片REF192產生參考電壓，溫度轉換經過帶有前置運算放大器（Operationalamplifier，OP）的模數轉換器進行采樣，并同時具有抑制50Hz抑制功能，以抵消測量中所產生的工頻干擾。在通信電路的設計部分由FPGA來選擇所采用的通信方式，其中串口通信采用隔離式電平變換芯片，避免電平不兼容或是不同設備間的靜電釋放（Electro-Staticdischarge，ESD）所帶來的放電損壞；以太網部分采用專用以太網接口模塊，可同時兼容TCP/IPv4、用戶數據報協議（UserDatagramProtocol，UDP）等。

1.串口通信接口的電路設計

原本的串口通信設計為了滿足兩路串口通信的技術指標，采用AT89C52結合通用同步異步接收發送器8251A實現雙串口的擴展。本文采用ADM3251E[3]來解決多路串口的通信功能。ADM3251E是一款高速、2.5kV完全隔離、單通道RS-232/V.28收發器、具有isoPower隔離電源的雙通道數字隔離器，設計中無需使用單獨的隔離DC-DC轉換器。由于RIN和TOUT引腳提供高壓ESD保護，因此該器件非常適合在惡劣的電氣環境中工作，或頻繁插拔RS-232電纜的場合。ADM3251E采用ADI公司的芯片級變壓器iCoupler技術，能夠同時用于隔離邏輯信號和集成式DC-DC轉換器，因此該器件可提供整體隔離解決方案。

2.ADC模擬量采樣電路設計改進

原本的ADC采樣電路使用兩片ADC0816。ADC0816是逐次比較式16路8位A/D轉換器，其內部包含有一個8位A/D轉換器和16路的單端模擬信號多路轉換開關，轉換精度為1/2LSB，轉換時間為100us（時鐘頻率為640KHz）。改進設計中采用AD7490，它是一款12位高速、低功耗逐次逼近型ADC。同時AD7490采用單電源工作，電源電壓為2.7V至5.25V，最高吞吐量可達1MSPS；其內置一個低噪聲、寬帶寬采樣/保持放大器，可處理1MHz以上的輸入頻率；轉換過程和數據采集過程通過CS和串行時鐘進行控制，從而為器件與微處理器接口創造了條件。

3.溫度控制部分的設計改進

溫度對于氫原子鐘來說是個很重要的因素，溫度控制不好會引起氫原子鐘穩定度變差；溫度失控會直接導致氫原子鐘沒有中頻信號輸出。因此在溫度控制的設計中首先要做到可靠、穩定。原先的溫度控制系統采用模擬控制多塊電路板各溫度區域獨立控制模式，其缺點是變容二極管參數數值不在正常工作范圍內之后，需要人為調整電路板的電位器，即通過人為改變電阻的模式來達到調整溫度的目的。在數字化智能溫控設計中采用AD7792[4]，AD7792具有兩個高精度的可編程恒流激勵源，內置有可編程的儀表放大器，可以對不同的輸入信號選擇相對應的放大倍數，實現信號的匹配。它內置16位ADC，采用SPI串行接口，容易實現光耦隔離，有三路差分模擬輸入，可以滿足設計中分別對內爐頂，上，底三部分溫度進行采集的設計要求。AD7792為適應高精度測量應用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內置一個低噪聲、帶有三個差分模擬輸入的16位Σ-Δ型ADC。它還集成了片內低噪聲儀表放大器，因而可直接輸入小信號；內置一個精密低噪聲、低漂移內部帶隙基準電壓源，而且也可采用一個外部差分基準電壓。圖2中所示CHAN表示溫度區域，其中CH1代表內爐頂，CH2代表內爐上，CH3代表內爐底；ACTU代表采樣溫度數值，SET代表設定溫度數值，OUT代表了輸出功率的大小。

4.移相同步精度設計改進

傳統控制板同步精度為100ns±邏輯門延時（約幾個ns），移相分辨率為0.1us。經過設計改進后，采用獨特的先倍頻后同步技術，可大大提高移相同步分辨率。在本次應用中，先對外部輸入的10MHz方波信號，經過FPGA內部的鎖相環（PhaseLockedLoop，PLL）的配置進行零度移相五倍頻，得到和輸入信號零相位差的50MHz信號。上一幅為10MHz信號波形，下一幅為倍頻后的50MHz方波信號波形。

5.DDS電路設計部分

之前控制板在綜合器設計輸出時，采用AT89C52驅動三片74LS595串入并出輸出6位8421碼共24位數據信息經25芯彎角插座（DR-25）將數據傳輸至接收機控制板，再由CPLD處理后輸出所需的頻率信號。而目前設計中選取AD9956[5]，使用直接數字式頻率合成器（DirectDigitalSynthesizer，DDS）技術直接從監控板輸出所需的頻率信號，AD9956是由美國AnalogDevice公司推出的高性能的DDS芯片，提供速度高達400MHz的內部時鐘，可合成頻率高達160MHz，支持2.7GHz的時鐘輸入(可選2，4或8分頻)、內部集成14位的D／A轉換器，具備快速頻率轉換、精細頻率分辨率和低相位噪聲輸出的性能，適用于快速跳頻頻率合成器的設計，本設計DDS輸出頻率信號可以根據鍵盤鍵入的頻率值不同而輸出不同的頻率值。

6.存儲器設計改進

氫原子鐘必需具有對時間以及對所監測數據實時保存的功能。然而外部存儲器的選擇也是多種多樣的，目前應用最多的仍是SRAM、EEPROM及NVRAM這三種方案。我們目前使用的存儲器就是采用SRAM加后備電池的模式，型號62256，它是組織結構為32K*8位字長的高性能CMOS靜態RAM。在設備掉電的情況下，存儲數據易丟失。同時SRAM加后備電池的方法增加了硬件設計的復雜性，降低了系統的可靠性；EEPROM方式可擦寫次數較少(約10萬次)，且寫操作時間較長(約10ms)；而NVRAM的價格問題又限制了它的普遍應用。因此越來越多的設計者將目光投向了新型的非易失性鐵電存儲器(FRAM)。鐵電存儲器具有以下幾個優點：可以總線速度寫入數據，而且在寫入后不需要任何延時等待；有近乎無限次擦寫壽命；數據保持45年不丟失；具有較低的功耗。設計中采用的FM25L16是串行FRAM。其內部存儲結構形式為2k×8位，地址范圍為0000H~07FFH，FM25L16支持SPI方式0和方式3。具有先進的寫保護設計，包括硬件保護和軟件保護雙重保護功能。FM25L16的數據讀寫速度能達到18MHz，可與當前高速的RAM相媲美。結束語從設計的測試結果來看，全新的設計模式對電路的性能，可靠性，穩定性等多方面都有很大的提高，具體表現如下所示：

（1）設計中采用AD7490替代ADC0816，從而使得ADC精度提高8bit升級到12bit，精度提高了16倍，并且無需經過外接模擬開關，減少了信號經過多個模擬芯片引起誤差。

（2）溫度控制系統采用全數字化設計模式，提高測量精度，降低干擾，可避免處理運放電路所造成的對溫度飄移的影響以及多級模擬帶來的累計誤差，最重要的一點就是不用再人為的通過改變電阻模式來達到調整溫度的目的。

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通訊系統可以說是汽車電子信息系統的核心和中樞，同時也是車輛內部系統和外部網絡實現信息交互和重要橋梁，對于實現系統的各項功能而言有著不可替代的作用。從目前來看，在汽車電子信息系統中，最為常用的是GPRS無限數據傳輸系統，按照相應的網絡協議，利用傳統GSM網絡的相關資源，進行數據的傳輸工作，可以保證數據傳輸的速度和質量。不僅如此，在不斷的發展過程中，全球的運營商都針對商用GPRS系統進行了研發，為車載通訊系統提供了必要的網絡支持，也使得汽車電子信息系統有了一個接入時間短、傳輸速率高、安全可靠的信息交互平臺。

2車載嵌入系統

在科技發展的帶動下，車載系統的嵌入技術愈發成熟，逐漸成為汽車信息網絡的控制中心。車載嵌入系統可以對車輛內部設備的運行狀況進行檢測，一旦發現異常，可以立即向駕駛人員發送相應的警報信息，如語音提示或燈光信號等，同時針對故障進行前面細致的分析，向駕駛員提出合理化建議，如停車檢修或者調整路線前往維修點等，對安全事故進行規避，保證行車安全。在車載嵌入系統中，利用相應的處理器、GPS接收機、GPRS模塊以及人機交互接口等，可以構建出一個具備強大通信能力和信息處理能力的平臺，利用無線通訊、藍牙數據交互等網絡通訊技術，實現信息的交互和共享。系統的標準化和模塊化設計不僅便于系統功能的實現和維護，也使得其具備良好的拓展性，可以實現車輛定位、動態導航等功能。

3外部系統

從目前的發展情況看，外部系統包括一個專業的門戶網站，可以為每一位用戶提供個性化的服務，滿足用戶不同的使用需求，同時還可以根據相應的情況，進行動態更新，為用戶提供完整、合理、準確、可靠的信息。需要進行動態更新的情況包括：汽車自身的地理位置，或者用戶指定的道路路況圖；用戶的具體需求；與汽車服務供應商服務協議的相關內容；汽車在行駛過程中遇到的特殊狀況。

汽車電子信息系統功能的實現，不僅需要相應的硬件資源，還需要良好的軟件支持，因此，做好系統軟件的設計工作是非常重要的，應該重視以下兩個方面的內容：

篇（4）

    圖3-4 新聞信息實體圖

    圖3-5 公告信息實體圖

    圖3-6調查欄信息實體圖

    圖3-7 用戶信息實體圖

    圖3-8 管理員信息實體圖

    3.3.4 數據庫設計

    一個實體型轉換為一個關系模式的集合。實體的屬性就是關系的屬性,實體的碼就是關系的碼。

    對于實體間的聯系則有以下不同的情況:

    (1)一個1:1聯系可以轉換為一個獨立的關系模式,也可以與任意一端對應的關系模式合并。

    (2)一個1:N聯系可以轉換為一個獨立的關系模式,也可以與N端對應的關系模式合并。

    (3)一個M:N聯系轉換為一個關系模式,與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性均轉換為關系的屬性,而關系的碼為各實體碼的組合。

    (4)三個或三個以上實體間的一個多元聯系可以轉換為一個關系模式,與該多元聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性均轉換為關系的屬性,而關系的碼為各實體碼的組合。 3.3.5 數據庫表設計

    (1)管理員信息表如表3-1所示。

    表3-1 管理員信息表

    (2)新聞信息表如表3-2所示。

    表3-2 新聞信息表

    (3)調查統計表如表3-3所示。

    表3-3 調查統計信息表

    3.4 網站風格設計

    (1)logo設計和說明

    政府網站的標志,相當于商業網站的logo,但一般多為國徽或政府名稱。政府的標識體現著政府的莊嚴與權威,不能像企業的標識那樣帶有太多的感性色彩。因此本政府網站將國徽和政府名稱想結合,體現了政府網站的特殊性,如圖3-9所示。

    圖 3-9 Logo設計圖

    (2)色彩搭配

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關鍵詞：

應用型課程；電子信息類專業課程；教學模式

隨著信息化社會的不斷發展，我國經濟建設對人才的需求方向也發生了改變，不僅僅需要學術研究性人才，同時更加需要應用型人才和職業技能型人才，尤其是能將所學理論知識轉化為社會生產力的應用型人才的需求比重最大。在這一背景下，各地方高校擔負起應用型人才培養的重任[1]，開始將高校人才培養目標向應用型人才培養方向轉化，切實通過轉型發展促進內涵發展、特色發展，提高質量，解決好急需人才不夠用、普通人才就業難問題。在專業轉型的大背景下，如何將人才培養從原來的學術型人才培養過渡到應用型人才培養，切實對轉型過程中在人才培養方案、專業設置、課程體系、師資配備、教學管理機制等問題提出具體可行的方案，成為高校教育改革研究的新課題。目前本科院校的應用型課程建設已成為當前提高應用型高校教育質量的核心環節，在課程建設中必須能夠突出應用性知識的傳授與學生實踐能力的培養[2]，這樣才能將課程的應用性改造落到實處。電子信息類專業課程作為本科高等院校教學中應用性較強的專業課程，由于其專業本身具有的技術更新快、實踐性和應用性極強的特點，在課程的教學過程中必須注重新技術與工程性的結合、理論與實用的結合，所以在其教學開展中更應對課程理念、課程教學設計的優化、課程內容、評價體系等方面進行探討研究。文章從專業轉型的背景出發，以“電子系統設計”為例，在專業課程的課程理念、教學內容、教學模式、考核方式等方面對適應于應用型人才教育的專業課程改革模式進行了探索。

一、電子信息類專業課程現狀分析

目前國內各高校都著眼于學生動手實踐能力培養、并不斷提高學生學習的自覺性，但學生在專業課程學習中仍存在缺少創新精神和科學研究的主動性的問題。這也反應了在專業課程的設置及教學活動開展過程中存在的問題，主要表現為理論教學學時長、側重于理論知識的傳授；課程教學活動設計單一，缺乏體驗式教學；課程內容更新慢，與新技術脫節；實踐環節項目內容缺乏實際性和趣味化，學生難以深入；考核方式單一，仍然是簡單的考核學生對理論知識點的掌握程度。這一情況的存在，使學生在面臨就業時，與用人企業的需求相脫離，不能滿足企業對于綜合素質和實踐能力強的應用型人才的需要。“電子系統設計”是一門綜合性、實踐性和應用性很強的專業課程，面向電子信息類專業本科三年級開設的理論與實踐相結合課程[3]。課程系統地介紹電子系統分析、規劃、設計和工程實現的方法與步驟，并結合技術發展情況，介紹新技術、新方法、新器件在電子系統設計中的應用。該課程是本科生了解當前電子系統技術的窗口，是相關硬件與軟件設計結合、將所學理論知識付諸實踐、由書本走向實際的橋梁課程，因此其具有電子信息類專業課程的專業技術特點，通過對其向應用型轉型課程建設的研究具有一定的代表性。

二、課程改革內容

“電子系統設計”課程的改革主要從四個方面展開：課程理念的轉變、優化教學模式、課程內容的更新、建立多元的評價方式。

（一）課程理念的轉變

應用型人才不僅需要具備專業知識素養，而且需要能夠應用專業知識解決實際問題，因此必須對現有的課程理念進行轉變來指導課程建設。專業課程作為專業人才培養的重要教學科目，是學生在教師指導下通過學習專業知識來增長專業知識和專業能力的重要過程。而根據電子信息類專業課程的特點，更應將學生作為課程的主體，由學生主動的發現知識、主動思考、積極地參與學習，同時根據課程特點，由教師在學生的主動學習過程中給予專業指引，不再局限于教師的“教”，而是拓展為教師的“引”與學生的“學”相結合，注重對學生主動性、參與性的培養。同時注重課程教學設計的優化，課程教學內容的設置以及多元化的評價方式。以“電子系統設計”課程來說，主要綜合模擬電子技術、數字電子技術、嵌入式系統、DSP處理等相關技術[4]，將理論教學內容向實際應用轉化，其教學理念主要更應以學生的“學”為主，通過教師對相關技術及前沿發展的引導，激發學生的主動性，變被動學習為主動學習，在教學過程中除了理論知識講授外，增加課堂討論、項目實踐，使學生成為教學的主導。

（二）優化教學模式

原有的專業課教學側重于理論知識的傳授，課程教學多采用理論講授，造成填鴨式、灌輸式課程教學方法，學生通過聽、記完成應用型課程的學習，這必然導致僅僅對知識的掌握，而脫離實踐；同時，啟發式、研究式教學的運用少，也導致學生沒有學習的主動性。將CDIO工程教育理念[5]引入課程的專題項目教學中，通過對特定專題項目內容的構思、設計、實現和運作，讓學生以主動的、實踐的方式學習，培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團體能力和工程系統能力，從而培養學生的實踐應用能力。在“電子系統設計”課程中，采用以項目設計為導向、基于項目、問題學習的教學模式，通過讓學生通過對實際項目的構思與設計來激發學生的興趣，利用所學知識來開展系統層次上的構思、設計、實現及運用。

（三）課程內容的更新

若對應于項目驅動教學模式[6]，原有的課程內容必然不利用教學實踐的開展，同時課程內容也應與專業發展前沿相對應，所以在課程模塊中增加技術前沿介紹等的相關板塊，并不斷更新課程內容，使其與技術發展、專業應用相適應，既要考慮符合專業學習的邏輯，又要注重專業范圍的限定和課程內容的順序安排，盡可能使課程內容對學生有意義并具有合理性和綜合性，并且滿足不同層次學生的學習需求，適于課程教學活動的開展。在“電子系統設計”課程中，將課程內容整合優化為電子系統設計方法、專題技術知識、項目設計與實踐三大模塊。其中電子設計方法主要介紹電子系統設計概論、模擬電子系統設計方法、數字系統設計方法、基于嵌入式系統設計方法、基于DSP系統設計方法及電子系統實現過程中可靠性設計；專題技術知識主要結合新技術的發展和新器件應用，將在專業基礎課程中所學的相關知識與實際應用相聯系，介紹典型傳感器應用、模擬信號變換、放大及濾波電路應用設計、基于可編程邏輯器件的數字系統設計、基于嵌入式平臺的系統設計、DSP系統應用；項目設計與實踐要求學生完成具有工程應用背景的項目的規劃、確定項目設計方案、項目設計與實踐。這里項目實踐配合課程設計實驗及學生的課外科技活動、開放式實驗室教學進行，使課程的內容改革不僅僅局限于課堂內的教學，而是拓展學生的學習空間。

（四）建立多元的評價方式

現行的課程考核多以階段性考核（平時成績）和總結性考核（期末考試）構成，而對于采用學生主動式學習的專業課程，這種考核方式不符合面向應用型人才的培養模式，所以應采取有效且具有多元性的考核評價方式，對學生的知識掌握、實踐能力、應用素養等幾方面進行綜合評價。也就是說需要對學生的知識點轉化為實踐能力、思維能力、課堂參與程度、作業及實踐活動完成質量進行考核。“電子系統設計”課程的考核不僅要考核學生對課程基本理論知識的理解和掌握，還要考核學生對所學知識的吸收與應用情況，同時考核還要體現學生實踐動手能力。因此，課程考核包括平時成績、開卷考試和實踐考核。平時成績主要考核學生對課程的參與程度，包括課堂討論成績、課后作業，其中課后作業一方面對課堂講授知識進行復習，同時要求學生通過文獻檢索、網絡檢索對相關新器件、新技術應用進行學習，其占總成績的10%。開卷考試的命題過程中，從培養應用型人才的目標出發，不再含有記憶型考題，而是采取應用能力型考題。考題涵蓋器件應用、電路模塊設計和系統設計，其占總成績40%。實踐考核通過學生根據所學知識，進行電子系統設計理論探討，撰寫小論文；完成電路設計、仿真及實現，遞交設計報告及作品；實踐考核題目可選固定命題，也可以自主命題，特別鼓勵同學大膽想象，自擬課題，經教師確認后，完成相應任務。考核過程中設有答辯環節，學生以PPT形式向教師及全體同學展示項目研究及作品，并由教師進行提問，學生給予作答。通過答辯環節主要完成知識點的檢查和研究作品的展示，考查學生在從事設計和撰寫論文中知識點的應用情況和創新性。實踐考核占總成績50%。

三、結束語

經過對“電子系統設計”課程改革的初探，在課程教學和課程理念的重構方面進一步拓展了思路；課程內容的不斷更新使學生開拓了眼界；同時也可以將教師科研方面中應用性較強、具有工程背景的課題項目引入教學；面向實踐能力考核的多元化考核機制對提高學生學習主動性、積極性有一定推動作用。我國的信息化建設的不斷增強對信息化人才的需求也正在逐年增大。但電子信息類應屆本科生的理論基礎較好，但動手實踐能力薄弱，使學生就業加大了難度，造成了應用型人才的供給不足。通過對電子信息類專業課程的教學改革，提出適用于電子信息類應用型人才學生培養的課程理念，建立既能夯實學生基礎實踐能力，又可以培養學生創新精神和創新實踐能力的平臺，建立多元化考核機制，有效地實現學生實踐能力的檢驗，同時與不斷追蹤信息科學技術的發展，緊跟行業科技進步，不斷更新課程內容，將對學生的科技素養、應用能力培養起到重要作用，且對其他應用型課程改革具有一定的參考價值。

作者：馬利 張玉奇 牛斌 單位：遼寧大學

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[3]吳大鵬，黃沛昱.“電子系統綜合設計”課程建設探索[J].電氣電子教學學報，2014，06：41-43.

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本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生創新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。

具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計；掌握電子系統設計的基本方法，了解電子系統設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。

2.電子技術課程設計的教學過程

電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。教學環節可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環節中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。

2.2設計與調試環節。

2.2.1前期準備、方案及電路設計。

前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統結構設計、具體電路設計。學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。

2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。

在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。

2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。

撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度。總結報告應包括以下方面：系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等。總結報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數據和波形并與計算結果比較分析；調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現實際操作能力，而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神，等等。

3.電子技術課程設計的步驟

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    隨著高職院校實驗教學改革的深人，實驗教學已成為高職院校教學工作的重要組成部分。實驗教學已從過去單純的驗證性實驗逐步深人到綜合性、設計性實驗，從利用實驗來加深對已學理論知識的理解，深人到將實驗作為學生學習新知識、新技術、新器件，培養學生實踐能力、創新能力的重要目的仁‘〕。

1高職院校實驗教學存在的問題

    數字電路實驗是高職院校電子信息類、機電類專業必修的實踐性技術基礎課程，對培養學生的綜合素質、創新能力具有重要的地位。在傳統的實驗教學中，數字電路實驗教學多以驗證性實驗為主，并按實驗指導書的實驗步驟去完成實驗，這種實驗教學模式禁錮了學生的創新思維，失去了“實驗”真正的含義，培養出來的學生實踐技能差，無法達到高職教育人才培養的要求〔2)0

2開設數字電路設計性實驗采取的措施

通過多年來的實驗教學改革實踐，證明了開設設計性實驗有利于鞏固課堂所學的理論知識;有利于提高學生電子系統設計能力、綜合素質、創新能力[’]。2005年我校電子技術實驗教學中心(以下簡稱中心)以“加強基礎訓練，培養能力，注重創新”為指導思想，在面向各類專業的數字電路實驗教學中，開設了以學生為主、教師為輔的數字電路設計性實驗教學，取得了良好的教學效果。

2. 1構建實驗教學課程體系

    數字電路設計性實驗是一種較高層次的實驗教學，是結合數字電路課程和其它學科知識進行電路設計，培養學生電子系統設計能力、創新能力的有效途徑，具有綜合性、創新性及探索性[[4]。數字電路設計性實驗是學生根據教師給定的實驗任務和實驗條件，自行查閱文獻、設計方案、電路安裝等，激發學生的創新思維。設計性實驗的實施過程，如圖1所示。

    為了提高學生的電子設計能力和創新能力，中心根據高職教育教學特點與規律，構建了基礎型、提高型、創新型三個遞進層次的數字電路設計性實驗課程體系。三個實訓模塊的內容堅持以“加強基礎型設計性實驗，培養學生的電子設計能力、創新意識”為主線，由單元電路設計到系統電路設計，循序漸進，三年不斷線，為不同基礎、不同層次的學生逐步提高電子設計能力、創新能力的空間，如圖2所示。

基礎型設計性實驗是課程中所安排的教學實驗，學生在完成了驗證性、綜合性實驗以后，具有了一定的實驗技能，結合數字電路的基本原理設計一些比較簡單的單元電路，學生按照教師給出的實驗要求根據實驗室所擁有的儀器設備、元器件，從實驗原理來確定實驗方法、設計實驗電路等，且在規定的實驗學時內完成實驗。如表1所示。這一階段主要是讓學生熟悉門電路邏輯功能及應用，掌握組合邏輯電路、時序電路的設計方法，培養學生的設計意識、查閱文獻等能力。

    提高型設計性實驗對高職院校來說，可認為是數字電路課程設計。它體現了學生對綜合知識的掌握和運用，課題內容是運用多門課程的知識及實驗技能來設計比較復雜的系統電路，如表2所示。整個教學過程可分10單元，每個單元為4學時，每小組為一個課題。學生根據教師提供的設計題目確定課題，查閱文獻、設計電路、電路仿真、電路安裝調試、撰寫課程設計報告等，完成從電路設計到制作、成品的全部實踐過程。通過這一階段的訓練，學生的軟硬件設計能力進一步提高，報告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團隊協作趨于成熟。

    創新型設計性實驗主要為理論基礎知識扎實、實驗技能熟練的優秀學生選做，為“開放式”教學，實驗內容主要是結合專業的科研項目、工程實際及全國或省級電子設計競賽的課題。通過創新型設計性實驗，強化學生電子系統設計能力，充分發揮學生的潛能，全面提高學生的電子系統設計能力、創新能力，為參加大學生電子設計競賽奠定堅實的基礎。

   數字電路設計性實驗課程體系將數字電路基本原理、模擬電路、eda技術等多門課程知識點融合在一起，從單元電路設計到系統電路設計，深化了“系統”概念的意識。在每一輪設計性實驗結束后進行總結，開展學生問卷調查，對設計性實驗的教學方法、手段等進行全面評估，從而了解設計性實驗教學的效果。在實驗過程中，實驗教師鼓勵學生從不同角度去分析，大膽創新，設計不同的方案。

2. 2加強實驗教師隊伍的建設

    近年來，中心依托省級精品課程“數字電路與邏輯設計基礎”、省級應用電子技術精品專業建設，合理規劃，制定了實驗教師隊伍培養計劃;專業教師定期到企業培訓;專職實驗教師參加實驗教學改革研討和對新知識、新技術的培訓;同時制定優惠政策，吸引企業中具有豐富實踐經驗的工程師、技師到實訓基地擔任實驗教師tb}，形成一支能培養高素質技能型人才、能跟蹤電子信息技術發展、勇于創新并積極承擔教學改革項目的專兼職結合的實驗教師隊伍，實現了實驗教師隊伍的整體優化。

2. 3開放實驗室

    為了保證設計性實驗教學的有效實施，中心實行時間和內容兩方面開放的教學方法。學生除了要完成教學計劃內指定實驗外，還可以根據自己的專業和興趣，選擇規定以外的實驗項目。為了提高設計性實驗的教學效果，學校制定了系列激勵政策，調動了實驗教師及學生的積極性。

2. 4建設創新實訓室

    為了培養學生的電子設計能力、創新能力，給優秀學生營造良好的自主學習環境，提供展現創新設計的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實驗儀器設備，建設了一個軟件環境優良、硬件條件先進的創新實訓室。該實訓室配置了計算機、函數信號發生器、頻率計、掃頻儀、數字存儲示波器、單片機系統設計實驗開發系統、打孔機、制版機等儀器設備〔7〕。

2. 5完善實驗考核機制

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【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)04―0132―03

引言

高等教育提出朝著“寬口徑、厚基礎、重能力”的方向發展,培養適應能力強、發展潛力大的復合型人才是高等教育追求的目標。電子信息類專業主要培養具有寬厚電子技術和信息系統的基礎理論、較強的電子信息系統設計實踐能力、科學的思維方法、獨立分析問題和解決問題的能力、能從事各類電子設備和智能儀器的研究、設計、制造、應用和開發的應用型工程技術人才。

當今世界,電子產品層出不窮,并且向智能化方向發展,這樣日益凸現出單片機和FPGA等可編程器件在電子產品設計和創新中的重要性,用人單位普遍要求求職的畢業生能夠掌握單片機的基本原理和設計方法,有的單位甚至要求畢業生具有基于單片機系統的電子產品的設計經驗[1]。電子系統設計主要是指基于單片機控制的完整應用系統的設計,包括系統軟硬件設計及系統調試等多方面的知識。電子系統設計課程體系是以《單片機原理及應用》課程為核心,由《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《感測技術》、《電子設計自動化》、《可編程邏輯器件及應用》、《C語言程序設計》等相關課程組成。

一 設課背景

學生經過《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《單片機原理及應用》、《感測技術》、《電子設計自動化》、《可編程邏輯器件及應用》、《C語言程序設計》等課程的學習,通過教師教學和隨課的驗證性實驗,對于電子信息領域的相關理論知識有了了解和掌握,基本能夠進行單元電路的設計和調試,但驗證性實驗多數是教材內容的演示和再現,學生基本沒有進行系統級的設計和實訓,綜合實踐能力有待提高,學生沒有發揮自己的主觀能動性,不利于創新性人才的培養。

通過分析學生參加多屆電子設計競賽的情況,我們發現,按傳統理論教學和實驗方法培養的學生,在參加電子設計競賽時,會出現很多問題,達不到預期目標。比如:對某一功能電路進行設計,理論上設計正確但在工程上卻無法實現;單元電路正確卻無法實現系統聯調;各模塊功能實現卻無法完成一個系統等等。這是因為電子設計競賽既不是單純的理論設計競賽,也不僅僅是實驗競賽,而是由一個參賽隊共同設計、制作完成一個有特定工程背景的題目的競賽。電子設計競賽不僅要在單元電路上實現預期功能,更要考慮模塊間的接口關系;它既強調理論設計,更強調系統實現;它考核了學生綜合運用基礎知識的能力,更注重考察學生的創新意識,在2009年的全國大學生電子設計競賽中又增加了性能價格比和節能減排方面的考核內容,更加貼近工程實際和產品設計。從所涉及的課程內容上看,已經不是競賽題目一門或者幾門課程所能解決的,而是一個由相關課程組成的課程群。再從競賽使用的器件上看,有很大一部分是理論教學中沒有講授和更新的,因為電子信息技術的發展太快,新技術、新器件層出不窮,傳統的教學方法和體系面臨了嚴重的挑戰,如果不進行改革,建立一個新的理論課和實踐課教學課程體系,就無法適應培養現代化人才和發展高等教育的需要。

高等學校培養的人才最終是為社會和國家服務的,學生經過四年的本科學習,最終要走向社會,從畢業生的就業情況看,絕大多數畢業生從事電子信息相關的工作[2]。統計發現,到企業進行產品研發的學生通常是電子競賽獲獎或參加了電子競賽培訓的學生,動手能力較強,而從事銷售、服務等工作的畢業生很大比例是不能夠進行研發,不得已才去做銷售、服務的。為了使學生掌握電子系統的設計與開發,在相關理論課教學完成后我們開設了一系列的獨立的綜合設計實踐課,對學生開放實驗室,學生可以集中時間完成一系列的綜合性、設計性實驗項目,鞏固理論教學內容,提高學生的綜合設計能力和設計水平,為參加各級電子設計競賽和以后就業打好基礎,一舉兩得,事半功倍[3]。

二 實踐課設置情況

系列實踐課的設置遵循認知規律,是在隨課實驗基礎上的擴展和深入,經過調研和討論,聽取兄弟院校、相關企業和畢業生的意見和建議,在培養學生動手能力方面除了專業實習和畢業設計環節外,設置了一系列的獨立實踐課,分布于各個學期的教學中。以電子信息工程專業培養方案為例,實踐課設置情況如表1所示:

實踐課的教學基本上在相關的理論課程教學完成后進行,保證學生在進行實踐課時已經完成先導課程的學習和驗證性實驗,除《電子技術綜合實踐》,其它多數實踐課是對某一課程的強化和拓展。

三 《電子技術綜合實踐》教學過程

在系列獨立實踐課中,《電子技術綜合實踐》是關鍵性的教學環節,是最貼近電子設計競賽和實際工作應用的課程,要求綜合模擬電子技術、數字電子技術、傳感器、單片機、FPGA等多方面的知識。該課程強調以學生為主體,允許學生自由選題,題目的難度一般介于驗證性實驗和畢業設計之間。

本課程使學生能夠較系統地掌握電子系統設計的全過程,包選題、文獻查閱、方案論證、器件選擇、電路設計、電路實現、軟件編程、裝配調試、系統測試、總結報告、文檔整理等。學生完成由單元設計向系統設計的過渡,掌握現代化儀器設備在系統設計和實踐中的應用。課程充分發揮學生的主觀能動性和創造力,培養學生的獨立工作能力以及協作精神,并通過該課程選拔參加各類設計競賽的參賽選手。

1 題目設置

在該實踐課的教學上我們選擇了多個有代表性的、難易不同的實踐題目供學生選擇。具體題目有:液體點滴速度監控裝置、電子秤的設計與制作、智能電梯控制系統、水溫控制系統、脈搏測量儀的制作、直流數控穩壓源、數字式液量測量系統、轉速控制測量儀、數據采集系統、信號發生器、智能小車等等。這些題目基本上都是綜合性、設計性的,有的題目是歷年電子設計競賽題目的簡化或分解。以液體點滴速度監控裝置為例,該設計要求制作一個液體點滴速度監測與控制裝置,如圖1所示,實現的功能有:

(1)在滴斗處檢測點滴速度,并制作一個顯示裝置,能動態顯示點滴速度(滴/分)。

(2)通過改變h2控制點滴速度,也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤設定并顯示,設定范圍為20-150滴/分,控制誤差范圍為設定值 10% 。

(3)調整時間≤2分鐘(從改變設定值起到點滴速度基本穩定,能人工讀出數據為止)。

(4)當h1降到警戒值(2~3cm)時,能發出報警信號。

這個題目中對點滴速度和液面位置的檢測要用到傳感器,要有聲光報警電路,需要電機改變h2高度來控制點滴速度,整個系統由單片機進行控制,通常選擇PID算法來調整點滴速度。從實用和智能化角度出發,可以擴展成網絡,采用簡單的RS-232通訊實現從站和主站之間的通信,實現智能化管理。

學生在選題過程中進行引導,避免多組學生選擇同一題目,學生也可以自主擬定題目,經過指導教師審核即可。學生3人為1個小組,成員有所分工。

2 教學要求

(1)綜合運用EDA軟件

學生根據所選題目進行方案設計,對方案中的電路進行設計計算,包括元器件的選擇和電路參數的計算。要求學生通過各種EDA軟件進行仿真驗證,選擇Multisim7、Proteus、ISE等軟件進行相關仿真實驗。

(2)硬件電路制作

設計方案經指導教師審查通過后,學生領取所需元器件等材料,設計PCB電路板并且自己加工,最后焊接制作電路并調試。

本課程教學采用了“模板化”設計方法,將學生設計調試好的A/D轉換器、D/A轉換器、鍵盤、顯示電路“模板化”,使系統設計的局部和整體有機結合,提高了實驗資源的利用率和實踐效率,“模板化”后的單元電路在電子設計競賽中也可使用。

(3)軟件的編制與仿真。根據已設計出的軟件系統流程圖,編制出各功能模塊的子程序及整機軟件系統的主程序,程序設計時,要充分考慮與所設計硬件電路的連接及有關指標要求。向學生推薦使用C語言進行單片機的編程與開發,用C語言進行程序開發更方便移植,貼近實際工程背景,適合開發大型的工程應用程序。

(4)系統聯調。學生集中在1周內完成所選題目,3個學生為1組,按照模塊化設計方式有所分工,當每個同學所負責的模塊調試成功后進行系統聯調,要求學生之間相互配合,遇到問題一起找原因、想辦法,而不是相互埋怨、推脫責任,培養學生的合作精神,積累系統調試的經驗,培養學生分析問題和解決問題的能力。

(5)撰寫實踐總結報告。

書寫高質量的工作總結是反映工作實踐素質高低的一個重要方面,工程技術人員應能用書面形式系統、完整、清晰地表達自己的研究成果,其目的是讓人很容易地看懂所研究課題的內容、方案、原理、實現方法等。因此,書寫實踐總結報告也是實踐課考核的主要內容之一。

3 考核方法

(1)設計方案正確性與合理性,綜合考慮性能價格比和系統功耗。

(2)實踐動手能力,包括PCB設計水平、安裝工藝水平、焊接工藝水平。

(3)設計成果,達到的指標。

(4)調試中分析和解決問題的能力,創新精神。

(5)題目的難易程度。

(6)獨立工作能力,實踐工作態度。

(7)總結報告完成的質量。

四 教學效果

經過幾年的教學和改革,對學生動手能力的培養取得了較好的效果。2005年以來,學生參加了全國大學生電子設計競賽和浙江省大學生電子設計競賽,共獲3個全國一等獎,2個全國二等獎,4個省一等獎,6個省二等獎。近5年,本科生一次就業率年均在90%以上,多數畢業生到企業從事研發工作,少數畢業生獨立創業、注冊公司進行電子產品的設計與開發。

此外,學生參與教師科研項目、獨立申報承擔浙江省新苗計劃項目、浙江省大學生創新項目、校級學生科研項目的數量都顯著提高。

五 結束語

實踐課主要體現在對實際工程應用系統或產品的研制,使學生經歷從課題任務的提出到方案的論證、設計,軟件及硬件的開發、聯機調試等若干步驟。學生通過自己設計實驗電路、實驗步驟、實驗方法等,綜合應用電子技術的能力、理論聯系實際的能力得到了很大的提高,促進了學生創造性思維的發揮。這些實踐課是在理論課教學和相應驗證性實驗基礎上的深入和提高,是對學生電子系統設計的綜合性訓練,這種訓練培養了學生工程實踐能力、獨立工作能力及創新能力。

參考文獻

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從學術的角度來看，電力電子技術的主要任務是研究電力電子器件（功率半導體）設備，轉換器拓撲結構，控制和電力電子應用，實現電力和磁場的能量轉換、控制、傳輸和存儲，以便實現合理和有效使用的各種形式的能源，高品質的人力的電力和磁場的能量。

1 電力電子的研究方向

就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術的研究主要包括新的或電力能源的節約和新能源電力電子，軍事和空間應用等作為特殊的電力電子轉換器技術的智能電力電子變換器技術，控制電力電子系統和計算機仿真建模；3）電力電子技術的應用，其研究內容包括超高功率轉換器，在能源效率，可再生能源發電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進應用，電力電子系統的信息化和網絡；電力電子系統的故障分析和可靠性；復雜的電力電子系統的穩定性和適應性；4）電力電子系統集成，其研究內容包括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統設計，集成電力電子系統的穩定性和可靠性。

2 我國電力電子發展中存在的問題

當前的主要問題是：中國的電力電子產品和設備目前生產的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創造一些高科技電子產品和電氣設備，但他們都使用電力電子外國生產設備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口，而許多關系到國民經濟和國家安全，在一些關鍵領域的核心技術，軟件，硬件和關鍵設備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關系國民經濟和國家安全，更多先進水平的核心技術差距的關鍵領域，這種情況正在迅速變化的挑戰和我們的道德律令。

在過去，雖然我國國民經濟的各個部門，先后引進了國外先進技術，已開始注意到國內突出的問題，從表面上看，雖然對引進技術的絕大多數可以在幾年后達到國產化率70％的要求，但只要仔細分析，不難發現，并最終拒絕外國公司轉讓技術和關鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術和動力傳動產品在核心技術。

目前國外和問題的主要區別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內制造的高功率轉換器，低技術，設備可靠性差，電力電子數字控制技術水平仍處于初級階段；應用程序的控制技術和系統控制軟件的水平較低；缺乏經驗的重大項目等。高性能高功率轉換器設備幾乎全部從國外進口。

3 電力傳動系統的發展現狀分析

目前我國電力傳動系統的研究主要圍繞交流轉動系統展開，隨著交流電動機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調速從直流發電機-電動機組調速、晶閘管可控整流器，直流調壓調速逐步發展到交流電動機變頻調速。交流傳動系統之所以發展得如此迅速，和一些關鍵性技術的突破性進展有關。它們是功率半導體器件（包括半控型和全控型）的制造技術、基于電力電子電路的電力變換技術、交流電動機控制技術以及微型計算機和大規模集成電路為基礎的全數字化控制技術。為了進一步提高交流傳動系統的性能，國內有關研究工作正圍繞以下幾個方面展開：

1）輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑

高性能交流驅動系統電壓型PWM逆變器中的應用日益廣泛，PWM技術的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術可分為三類：正弦PWM，優化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關頻率將是一個非常出色的表現，在中小功率交流驅動系統等被廣泛使用。但為大容量的電源轉換設備，高開關頻率將導致大的開關損失，以及高功率設備，如GTO的開關頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術只是滿足的需求該設備。

2）應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代控制理論

交流電機交流驅動系統是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象，變頻調速控制，電機控制的穩定狀態方程的研究動態控制非常令人滿意的結果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現交流電機磁通和轉矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅動系統逐漸向實際使用。高動態性能的電流矢量控制變頻器已成功應用于軋機主傳動，電力牽引系統和數控機床。此外，為了解決系統的復雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術，現代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優控制和雙位模擬調節器控制，可以提高系統的動態性能，滑（滑模）變結構控制可以提高系統的魯棒性，狀態觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態信息不能測量，自適應控制能夠全面提高系統的性能。此外，智能控制技術，如模糊控制，神經網絡控制，也開始在交流變頻調速驅動系統用于提高控制精度和魯棒性。

3）廣泛應用微電子技術

隨著微電子技術的發展，數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。目前適于交流傳動系統的微處理器有單片機、數字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結構形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結構、流水線結構和多處理器結構等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅動信號的產生以及系統的監控、保護功能都可以通過微處理器實現，為交流傳動系統的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標準化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數字化控制系統達到了較高的性能價格比。

4 結論

雖然我國電力電子與電力系統傳動系統技術得到了長足的發展，但與發達國家相比仍然存在較大差距，許多關鍵技術有待突破，關鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。

篇（10）

 

1.引言

在信息社會中，數字化是電子產業發展的必然趨勢，因此在電子信息及相關專業的教學中也越來越看重數字技術，《數字電子技術》是電子信息及相關信息類專業的一門重要基礎課程，其基本理論及實踐技能也是許多后續課程的基礎。EDA(Electronic DesignAutomation)技術作為數字電子技術的延伸，已經引入到電子信息類教學中，不僅可以豐富教學摘要的意義。

2.《數字電子技術》課程教學的主要問題

教學手段單一，實驗內容枯燥，學生缺乏學習興趣。，EDA技術。在教學中仍采用理論教學與實驗課分離的教學模式，在理論教學中，《數字電子技術》內容大多抽象難懂，教師采用“黑板+粉筆”的傳統模式授課，不僅學生覺得枯燥乏味，而且教學效果不理想。而實驗課的實驗內容多為驗證性實驗，學生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗，設計性、綜合性實驗較少。數字電路的設計僅是“紙上談兵”的設計，學生自然對這門課的實驗毫無興趣。

3. EDA技術及其功能

3.1 EDA技術的含義

EDA即電子系統設計自動化技術是由計算機輔助設計和計算機輔助工程發展而來的，它以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統設計的主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計工具，通過有關的開發軟件，自動完成用軟件的方式設計電子系統的一門新技術。它可以實現邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合與優化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯．它不僅為電子技術設計人員提供了新的設計理念，同時也為教學提供了科學而便捷的平臺。

3.2 EDA技術的功能

EDA技術的開發平臺QUARTUS Ⅱ是Altera公司推出的新一代FPGA／CPLD開發軟件，適合于大規模復雜的邏輯電路設計。它是Altera公司的第4代可編程邏輯器件的集成開發環境，提供了從輸入設計到器件編程的全部功能。“自頂向下”設計方法從系統設計人手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述。在功能一級進行驗證，然后用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的，其對應的物理實驗級可以是印刷電路板或專用集成電路。

1)EDA軟件平臺中具有各類元件設計數據庫，同時EDA能夠進行元器件的創建和編輯。為學生掌握各類電子元器件提供了堅實的基礎。

2)EDA軟件平臺中可以完成電路原理圖的設計，通過這一功能可以完成各類元器件構成的電路原理圖。

3)EDA軟件平臺中具有綜合仿真模塊，可以進行多種類型的仿真分析。分析結果波形圖顯示出來，直觀、清晰。

4 應用EDA技術授課的好處

4.1 提高授課質量

有些內容選用EDA技術授課，傳授方式更直觀，教師感到得心應手，學生也容易接受。例如，組合邏輯電路中的競爭與冒險這部分內容一直是學生學習的一個難點。，EDA技術。，EDA技術。在組合電路中，當輸入信號改變狀態時，輸出端可能出現虛假信號---過渡脈沖的現象稱為競爭冒險。在傳統的教學中，對信號的延時只能采用一些形象的比喻，但初學者對這一概念比較模糊。現在，我們只需用QUARTUS Ⅱ模擬功能進行仿真，就可以很輕松地讓學生理解這一知識點，分析結果以波形圖顯示出來，豐富直觀的數據不但為學生提供方便，而且其得出的結論接近實踐性，同時節約了時間。，EDA技術。顯然，對某些章節中存在的教師難講、學生難懂的內容，這種授課方式可以起到事半功倍的作用。由于教授方式符合客觀認知規律，教學質量得以提高。

4.2 激發學生學習熱情，增強學習動力

EDA軟件的實驗環境是一個虛擬環境，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，簡化實驗電路。學生用硬件描述語言編寫程序，可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的數字電路實驗，避免了連線的繁瑣，豐富實驗內容。同時，可在實驗設計構想的指導下開發一個通用的基于EDA的硬件平臺，來實現所有的實驗內容，縮短實驗時間，提高實驗效率。符合學生接受知識的客觀規律，有助于調動學習的積極性，提高他們掌握所學知識的能力。課堂上師生互動、生動活潑，氣氛非常活躍。學生的學習興趣及學習動力大為增加。

4.3 以實驗教學為載體。構造創新人才培養平臺

采用EDA技術，那么學生必須自己在充分掌握實驗理論的基礎上自己編寫程序，這有別于傳統實驗，學生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗。這將大大調動學生的主觀能動性，提高知識應用能力。同時EDA工具能給學生創造優良的環境，強化了學生在教學活動中的主體地位，學生做實驗時可以有針對性的選做，使學生具有更大的自由度。也可以在計算機上主動、反復設疑和實驗，由不同實驗結果，選擇最佳設計或實驗方案。通過驗證、測試、設計、糾錯和創新等方面進行不同形式的訓練，使學生的動手實踐能力得到較好的鍛煉，逐步培養學生的綜合設計能力、創新能力，有利于學生個性和才能的全面發展。，EDA技術。在此基礎上還可以開設設計性實驗，進行電子實習、電子競賽、職業技能取證培訓等。

5 結論

在《數字電子技術》的教學過程引入EDA技術，不僅可以使學生形象、直觀地理解電路的相關原理和工作過程，還可以通過修改電路的形式或參數，與學生一起討論電路中出現的各種現象，找出解決問題的方法，這樣不僅可以活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，學生反應易學、新穎、有趣。，EDA技術。同時理論和實驗結合緊密，充分發揮了學生的積極性和創造性，達到了較好的教學效果。

參考文獻

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