电路与系统专业课程计划

电路与系统专业课程计划（通用12篇）

电路与系统专业课程计划 篇1

专业：电路与系统

研究方向：数模混合及射频集成电路设计（射频集成电路与系统）课程设置

公共课（2）：自然辩证法 科学社会主义理论与实践

基础课（2）：工程矩阵理论

数值分析

学位课（13）：

（1）模拟集成电路的分析与设计

（2）OP放大电路设计——从重视再现性设计的基础到实际应用

（3）晶体管电路设计——放大电路技术的试验解析

（4）振荡电路的设计与应用——RC振荡电路到数字频率合成器的实验解

析（上）

（5）振荡电路的设计与应用——RC振荡电路到数字频率合成器的实验解

析（下）

（6）测量电子电路设计——滤波器篇

（7）测量电子电路设计——模拟篇

（8）射频集成电路设计基础

（9）射频集成电路设计

（10）射频电子学

（11）射频与微波电子学

（12）无线发射与接收电路设计

（13）电路与系统设计

选修课（6）： ADS2008射频电路设计与仿真

模拟及模数混合器件的原理与应用

嵌入式系统与技术（基于DSP芯片开发）

数字信号处理与应用

现代数字信号处理

集成电路设计方法

限选课（10）： 现代电路技术

VLSI设计技术

近代数字理论

数字通信

超大规模集成电路设计基础

现代电子系统设计

模拟集成电路设计

模拟集成电路的设计与仿真

模拟CMOS集成电路设计

电路与系统专业课程计划 篇2

1 课程设计理念和思路

1.1 课程设计理念

在教学内容上, 原来以理论、结构分析为主的内容, 现转变为以维修、检测等实用技能为主。主要针对汽车电路和电子系统维修过程中出现的检测诊断与修复项目, 以工作过程引领课程改革, 以工作典型案例架构课程内容, 以提高工作能力为目标, 基于工作过程与项目课程的有机结合, 进行《汽车电路和电子系统检测诊断与修复》课程教学模式设计, 形成“工学结合、能力导向”的课程教学模式。

1.2 课程设计思路

以提高学生的职业实践能力和职业素养为目标, 按照“以能力为本位, 以职业实践为主线”的总体设计要求, 以项目任务为载体, 设计若干个项目情景教学, 从岗位需要出发, 形成以能力为导向的课程设计。采用以行动为导向、基于工作过程的课程开发方法进行设计, 整个学习领域由若干个学习情境组成。学习情境的设计覆盖国产及日、韩、德、美等车系中的典型车辆。每个学习情境都围绕一个工作任务开展, 模拟设置故障现象, 让学生反复操练, 提高学习效率。学习情境是在实训场地对真实工作过程的教学化加工, 以完成具体的工作任务为目标。

2 课程教学模式

2.1 六位一体的教学设计

遵循学生职业能力的培养, 以“以企业实际维修岗位及岗位要求为主的工作任务和职业能力分析”为依据, 依照企业维修模式“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六步法进行设计, 有效地培养学生的专业能力、方法应用能力和社会适应能力。

现以照明系统为例说明六步法的实施情况, 具体如图1所示。汽车实训中心为4S维修车间, 教师为4S店维修总监, 学生为4S店维修部的维修工, 将学生分成6个维修小组, 每组5人。其中, 组长1名, 主要负责统筹安排工作;安全员1名, 主要负责维修作业过程中设备和人员的安全工作;记录员1名, 主要负责记录数据和作业现场清洁工作;操作员2名, 主要负责故障的诊断与修复工作。小组内分工采取每次任务进行角色轮换制度。

2.2 “教、学、做、考”一体化的教学过程

在教学过程中, 将“教、学、做、考”融为一体。采用讲练结合、课堂教学与实训操作结合、校内校外结合等方式, 交替采用情境教学法、任务驱动法、案例教学法、现场教学法等教学手段, 做到“教、学、做、考”一体化, 学中做、做中学;强化教学互动, 吸引学生主动参与“教、学、做、考”过程。

在“教、学、做、考”一体化中采用“四阶段”教学法:设置情景, 案例入门→教师示范 (怎样做) 、学生观摩→学生练习, 教师检查、纠正→以考促学, 形成技能, 具体如图2 所示。整个过程采用“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”的任务驱动式教学模式, 教师和学生要围绕“任务”这个主题, 将完成任务作为最终目标, 课堂上把握好呈现任务、明确任务、完成任务、归纳总结四个教学环节。

3 考核评价体系改革

对学生的评价取消传统的按照平时成绩与期末理论考试成绩的相应比例进行计算的考核方式, 采用过程考核与期末考核相结合、知识考核与技能考核相结合的考核方式, 并将素质考核与操作考核贯穿于整个考核过程中。项目考核主要看能力训练项目的完成情况和学习过程中的主观性表现, 考核内容尽可能贴近职业岗位要求。考核方案见表1.

4 改革成果

4.1 大大提高了学生学习的积极性

采用六位一体的教学模式和“教、学、做、考”一体化的教学模式, 学生由原来的被动听课变为主动参与学习, 每一个任务学生都带着问题去学习、去思考、去实践。学生的学习目的明确, 学习兴趣浓厚, 学习过程完全模拟企业的工作过程, 从而提高了课程的教学效果。

4.2 培养了学生综合运用知识的能力

在学习过程中, 学生学会了收集资料、整理资料, 具备了良好的自学能力。通过小组合作, 加强了学生之间交流与沟通。通过对毕业生就业情况的调研, 得到了企业领导的一致好评, 满意率达到了98%以上。这得力于在校期间扎实的理论学习和较强的实践动手能力锻炼。

4.3 提高了教师的“双师型”素质

通过课程改革, 教师的教学方法、教学手段、教学模式得到了学生的普遍认同, 近3 年课题组教师、学生评教都在95 分以上。教师的任务由原来的传授改为指导, 课改后的课程内容与实际的汽车维修岗位相适应。这就要求教师不仅要有过硬的理论, 还要有较强的实际操作能力。采用“走出去, 请进来”的办法, 专任教师带着任务到企业参加实践锻炼, 企业技术人员返聘到学校参加课程改革及教学任务, 校企共同合作, 大大提高了教师的“双师型”素质。

摘要：在《汽车电路和电子系统检测诊断与修复》课程改革中, 采用“工学结合、能力导向”的设计理念, 以行动为导向、基于工作过程的设计思路, 依照企业维修“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六位一体的设计模式, 以“教、学、做、考一体化”的教学模式实施教学。对课程考核体系进行了优化, 取到了一定的教学成果。

关键词：汽车电路,电子系统,教学模式,课程改革

参考文献

[1]李春明.汽车电器设备与维修[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2]唐培忠.《汽车电器设备构造与维修》教学探讨[J].职业, 2008 (2) .

电路与系统专业课程计划 篇3

关键词：分层教学 数字电路与系统 横向分层 纵向分层

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0139-02

目前，国内很多高校都尝试在不同课程中实施分层教学，并收到了良好的教学效果。大连理工大学城市学院面向三本招生，生源层次不一，学生学习水平不一，若仍采用传统“一刀切“的课堂集体授课的方法，必将无法区分学生层次，严重影响学生的培养质量。因此，我院自2009级学生开始实施分层教学。该文以大连理工大学城市学院为例，重点研究了在数字电路与系统课程中实施分层教学的探索和实践。

1 横向分层

横向分层，是指同一门课程在不同层次学生之间分层，在我院，学生以A、B班的形式分层上课。横向分层的主要实施如下。

1.1 教材分层

由于A、B班学生的学情不同，若采用同样的教材，则不能充分体现分层教学的思想，故在我院数字电路与系统课程中，A班同学前后采用过王毓银主编的《数字电路逻辑设计》一书（高等教育出版社）、康华光主编的《电子技术基础-数字部分》（第五版，高等教育出版社），这两部教材都是国内数字电子技术领域的经典教材，也是国内多数高校，尤其是重点高校研究生招生考试的指定教材。B班同学采用北京邮电大学出版社唐志宏主编的《数字电路与系统》一书，概述内容简练，理论和实践结合较为密切，适合应用型人才的培养。

1.2 大纲分层

A、B班数字电路与系统课程采取不同的教学大纲，A班教学大纲充分体现研究型人才培养的特点，B班教学大纲则体现了应用型人才培养的特点。以本课程第三章集成逻辑门为例，A班要求掌握CMOS基本逻辑门和TTL基本逻辑门的电路结构、工作原理和特性参数，以达到培养学生自行分析、设计和应用类似电路的目的，B班对这些内容仅要求达到“了解”的程度，而在集成逻辑门的实际应用方面（如CMOS电路和TTL电路的接口问题）提出了更高的要求。

2 纵向分层

纵向分层，是指同一个教学班内再将学生和教学内容划分为不同层次，根據实际情况实施教学。

2.1 同一教学班中学生的再分层

即便在同一个教学班，学生的学情也不尽相同，学生的学习能力、理解能力也是参差不齐的，故需要任课教师通过各种途径，充分了解学生的基本状况，这也是能否有效实施分层教学的基本。以我院2012级数字电路与系统课程A班来讲，本班共98名学生，来自于电子、自动化、电气工程、通信工程等4个专业，并不均匀地分布在14个班级，涉及到14个班导师和4个辅导教师。因此，任课教师在课外花了大量时间，与班导师、辅导教师以及前续模拟电子电路课程任课教师展开调查和交流，争取做到对绝大多数学生的基本学情掌握第一手的资料，在正式开课之前做到心中有数。由于本文作者除了担任数字电路与系统A班的教学任务之外，还担任了数字电路实验、数字电路课程实践、电路理论及实验、模拟电子电路理论及实验、模拟电子电路课程设计等课程教学任务，与学生在不同学期、不同课程之间经常“不期而遇”，有着广泛的学生基础，与学生之间建立了互相信任的和谐师生关系，故在数字电路与系统课程开课之前，就已经很好地掌握了该教学班的基本情况，学生的层次水平已然做到心中有数。

2.2 教学内容的分层

同一门课程的教学内容要自成体系，又要区分层次，这也是分层教学理论提出的基本要求。在确定数字电路与系统教学内容的同时，也要清晰地区分教学内容的层次，并将这些信息准确地传达给学生。以本课程第五章“锁存器和触发器”为例，将教学内容区分为基本概念、原理、方法及应用三个层面，基本概念中，又按照教学要求区分为掌握、理解和了解三个层次，例如基本概念里将“锁存器、触发器、现态、次态”等划分为需要掌握的内容，将“双稳态、触发方式、空翻”等划分为需要理解的内容，将“介稳态”划分为需要了解的内容。

2.3 授课策略上的分层

课堂授课的分层策略对教师提出了更高的要求，要想达到课堂分层教学的良好效果，教师可以从以下几个方面实施：

（1）在授课过程中，将教学内容之间的层次关系，准确无误地传递给学生。教师可以通过讲解时间的长短、是否有配套实例、是否有提问和讨论环节、语音语调的变换等方式达到这一目的，万万不可采用“这些内容是重点，考试一定会考”、“这些内容不重要，考试不考，不讲了”等等此类生硬的话语。

（2）精心设计提问环节。课堂提问是提高师生互动的有效方法，教师在提问之前，一定要准备好需要提问的问题、准备提问哪个层次的学生，甚至要想好如果学生回答不上来应该怎么应对等。

（3）采用多媒体课件和板书有效结合的授课方式，基本内容和重点内容要精讲，提高和创新内容根据学生的理解和接受程度选择性讲解。在教学内容讲解时间的安排和授课时的语音语调来向学生传达不同层次的信息。

2.4 作业的分层

课后作业的选取也要恰当分层，数字电路与系统课程的作业选取分为三个层次：基本题目、提高题目和创新题目。基本题目帮助学生复习和巩固基本知识点，提高题目帮助学生自我检查学习效果，创新题目帮助学生激发学习热情。以数字电路与系统第六章“时序逻辑电路”为例，基本作业为时序逻辑电路的基本概念题，提高作业为同步时序逻辑电路的分析题目，创新作业为“任务驱动型”作业：利用D触发器设计一个四路抢答器，要求学生在课后自己查阅相关资料、选择器件、确定电路结构、到实验室搭建测试电路。实践证明：恰当选取分层作业，既可以帮助学生梳理知识结构，又能帮助学生将理论和实践很好地结合起来，最终达到学以致用的目的。

2.5 考核的分层

考核是考察学生学习效果的重要环节，如何做到科学考核也是分层教学中需要重视的问题。2013年秋季学期数字电路与系统A班学生中分层考核主要分为两个环节：平时测验和期末考试，分层考核主要体现在考察内容的分层上，教师在选取考察内容时，要遵循“基础-提高-选拨”的原则，确保既能保证大部分学生通过，又能将学习优等生区分出来，这三部分内容的比例掌握在8∶1∶1或者7∶2∶1均可。

3 结语

综上所述，在大连理工大学城市学院数字电路与系统分层教学的研究和实践中，主要探索了横向分层和纵向分层的实施方法，通过与学生进行各种形式的沟通和交流以及期末考试卷面成绩分析，分层教学在本课程的教学中收到了良好的教学效果。

参考文献

[1]周光明，彭红军.尊重差异，因材施教，构建“和谐”教学新模式[J].中国大学教学，2007（6）.

[2]王旭明.分层教学模式的实验研究[J].学科教育，2002（2）.

[3]曹骥.独立学院分层教学的实践与探讨[J].中国成人教育，2007（4）.

电路与系统专业课程计划 篇4

对于论坛，我充满了感激，确实，在这里面得到了很多帮助：答疑解惑，得到很多珍贵一手资料，艰辛的考研日子里调节心情。如今我考上了工大的电路系统专业，趁着记忆还是温热的，现在就将我知道的所有东西给大家分享下。

首先，初试，我有几个收获，如果你要考北工大的话可以参考：

1．不能忽略数学：我数学复习得还算比较早，考前60天，除了数学，我什么都没看。但是确实由于很多不想提及事，仅仅是把数学的高数看了一遍，线数看了一半，但后期，还是花了很多时间做题，而不是看题。虽然自己很笨，但是还是考了不错的数学成绩。

2．考研班不易太多：北工大离海淀太远了，如果报了两个以上，每周在公交车上就会浪费很多时间了。我报了个数学班，帮我梳理了几遍，还是挺有用的。

3．一定要注重最新信息：我不便明说，自己打听。

4．少看多做：题目看是没用的（天才除外），我脑子笨，就不停做，做到会为止，貌似很浪费时间，但是做出题目后，很开心。

然后是复试笔试，我建议：在本科期间，一定要学好微机原理和C语言。在我们学校，干活的也就两个方向：软件、硬件。

所谓的软件，基础就是编程，就是c语言，老师一定会考察你这个的.；而所谓的硬件，基础就是微机原理，里面的什么最小系统，以及时序图，都是之后电路设计的基础。

所以一定要学好。很羞愧，我初试排名不错，又是本校，所以笔试部分没好好看，考了倒数第几，差几名就弄成自费了。

另外，对于面试，有时候会遇到好多专业问题的，以及开头的英语自我介绍什么的。由于我本科就是北工大的，面试的4个老师其中有3个都是给我带过课的，所以就聊了下家常什么的，倒是没什么压力。反正我觉得，无论是谁，没必要紧张，都是几个普通老师罢了，没必要怕，也不可怕。

先就说到这里吧，有什么问题的都可以问我。另外，我这帖子只适合我这种普通的学生，很聪明的，就不用看啦。

。

电路与系统专业课程计划 篇5

华中科技大学机械科学与工程学院 《数字电路与单片机原理》课程设计报告

（在此输入项目设计题目）

姓名：学号：专业/班级：指导老师：

小组成员、分工及签名：

年

说明

组织形式

每个小组3－5人，每组选择一个题目，每人独立承担一部分设计内容，分工合作，共同完成课程设计任务。设计任务

每个小组完成电路设计与制作、程序设计、软硬件调试及演示工作。答辩及演示

 以小组为单位进行课程设计答辩。要求介绍设计原理，分析计算过程，并

演示设计成果。 各小组答辩时间共计15分钟，其中，演讲8分钟，演示2分钟，回答问

题5分钟。成果提交

 实物及打印材料（答辩时提交）

每个小组需提交一份电路板实物；每人需提交一份独立完成的课程设计报告（A4纸打印，以软件开发为主要设计任务的学生需要提交完整的程序清单）。 电子版材料（以小组为单位打包压缩后，答辩时提交）

每个小组完成并提交一份答辩材料（PPT文档）、实物照片、演示视频（并配音）。每人独立完成的课程设计报告（word文档，以软件开发为主要设计任务的还需提交程序清单电子版）。

注意事项

 由于多媒体教室计算机没有安装Protel等软件，为方便答辩时讲解，请将电路原理图粘贴到PPT文档和Word文档中，重点部分局部放大后再粘贴，确保电路图及标注清晰。 为节省答辩时间，每个小组提前准备好电子文档并考入U盘的同一个文

件夹中（以“班级＋小组编号”为文件夹名）。文件夹中包括：小组每个成员提交的课程设计Word报告（以学生姓名作为文件名）、小组答辩PPT电子文档、程序、演示视频。

（在此输入项目设计题目）

（专业、班级、学号、姓名）

摘要：（100-200字）

（以下为课程设计说明书参考结构，请每人根据具体完成的课程设计任务进行适当的增减、修改。）

1.课程设计任务概述

1.1 课程设计任务描述（或定义）1.2拟达到的设计目标

1.3拟采用的技术手段、方法

2.系统功能、技术指标分析

2.1系统功能划分与定义 2.2主要技术指标分析

3.系统方案设计与主要参数计算

3.1系统总体方案设计、系统原理框图

3.2系统主要模块工作原理、各模块间的关系 3.3主要参数计算

3.4主要器件选型及其主要参数

图1 H-桥驱动电路原理图

4.算法及软件开发

4.1算法分析与选择 4.2软件框图

5.系统调试、实验及结果分析 5.结束语

课程设计总结、感言、思考、建议等

参考文献

1.胡乾斌等编，单片微型计算机原理与应用（第二版），武汉，华中科技大学出版社，2006

年。

2.槐创锋、李振军、张克涛编著，Protel 99 SE电路设计基础与典型范例，北京，电子

工业出版社, 2008

电路与系统专业课程计划 篇6

集成电路设计与集成系统专业是2003年教育部针对国内对集成电路设计和系统设计人才大量需求的现状而最新设立的本科专业之一。集成电路设计和应用是多学科交叉高技术密集的学科，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。它通过理论与实践相结合的培养模式，以培养既具有坚实的理论基础，又具有丰富的集成电路开发、电子系统集成和工程管理能力的复合型和应用型高级集成电路和电子系统集成人才为目标，重视本专业的发展前沿和相关专业知识的拓展，注重培养学生的动手能力。

基本信息

业务培养目标

本专业培养德、智、体全面发展、从事集成电路设计、微电子器件与集成系统领域的研究、设计、制造、开发、管理和教学方面工作的专门高级人才。

业务培养要求

该专业培养的学生不仅对微电子材料及其工艺技术有所了解，而且更具有电路与系统，电磁场与微波技术、电磁兼容技术以及系统封装设计，多芯片组件设计和微电子工艺技术等多方面的知识。本专业毕业生应熟练掌握一门外语，有较强的分析、解决理论及实际问题和计算机应用能力，能在集成电路设计与集成系统及相关领域从事科研、教学、科技开发、生产管理和行政管理等工作。

主要课程

计算机应用技术、模拟电路与数字电路、电路分析基础、信号与系统、集成电路应用实验、现代工程设计制图、微机原理与应用、软件技术基础、量子力学与统计物理、固体电子学、电磁场与波、现代电子技术综合实验等

核心课程

固体电子学、电路优化设计、数字通讯、系统通信网络理论基础、数字集成电路设计、模拟集成电路设计、集成电路CAD、微处理器结构及设计、系统芯片（SoC）与嵌入式系统设计、射频集成电路、大规模集成电路测试方法学、微电子封装技术、微机电系统（MEMS）、VLSI数字信号处理、集成电路制造工艺及设备、修业年限

四年

授予学位

工学学士

主要实践环节

电子线路CAD、单片机课程设计、数字系统课程设计、电子设计综合课程设计等专业发展前景

集成电路设计涵盖了微电子、制造工艺技术、集成电路设计技术的众多内容，目前国内外对集成电路设计人才需求旺盛。集成电路的应用则覆盖了计算机、通信、消费电子等电子系统的集成与开发，随着电子信息产业的发展，使国内对高层次系统设计人才的需求也在不断增加。集成电路设计与集成系统专业的学生主要学习数理基础知识、集成电路设计技术和电子系统集成所必须的电路、计算机、信号处理、通信等知识。

通过课程设计、实验、生产实习和毕业设计环节，学习各种工具的使用，使学生将所学理论基础知识逐渐转化为实际的集成电路设计和系统集成等技能。

学生毕业后能从事集成电路设计、制造、封装测试以及集成电路工具的研发等工作，也可在电子系统（如计算机、通信、家电等）领域中从事教学和研发等技术工作。在硕士或博士研究生阶段可从事集成电路设计方法学、片上系统设计、集成电路制造工艺等集成电路设计方面的研究，也可从事计算机、通信、信号处理以及电路系统开发等集成电路应用方面的研究工作。就业方向

集成电路设计与集成系统专业介绍可在与通信产业相关的高新技术企业、科研设计单位、国防军工企业、政府部门、大专院校、邮电等单位和研究院所从事现代通信系统、通信工程与技术、计算机网络与数据通信、无线通信、遥控遥测、INTERNET、INTRANET、嵌入式计算机技术、嵌入式INTERNET技术等有关工程技术的研究、设计、技术开发、教学、管理以及设备维护等工作。约15%优秀毕业生学生可推荐免试攻读硕士研究生。

开设院校

国内该专业主要开设院校：青岛科技大学西安电子科技大学电子科技大学

4西安邮电学院

5北京航天航空大学

6华南理工大学

7天津大学

8天津理工大学

9华中科技大学

10黑龙江大学

11杭州电子科技大学

12重庆大学

13哈尔滨理工大学

14华侨大学

15南通大学

集成电路设计与集成系统专业课程

大三上：数字电子技术、数字电子技术实验、专业英语、光电子物理基础、半导体器件物理、电子工程物理基础、集成电路工艺；

大三下：文献信息检索、大学生职业辅导、微机原理、集成电路原理、集成电路封装、集成电路测试、硬件描述语言；

大四上：MEMS技术、集成电路CAD、MCN组件设计技术、嵌入式系统及应用、功率器件与功率集成电路、CMOS模拟集成电路设计、电磁兼容技术、微电子材料及制造设备、系统芯片SOC设计、可编程逻辑器件基础及应用、复杂数字系统设计2节。

电路与系统专业课程计划 篇7

实验教学是大学理工科教学的一个重要环节,是学生掌握理论知识的必要途径,对培养学生的实际操作能力和解决问题的能力至关重要[1]。然而,随着我国高校教育体制改革的深化以及招生规模的不断扩大,学校的教学资源(特别是实验设施)越来越难以满足学生规模急剧膨胀的客观需求;教学重点向培养学生的实践能力和创新能力的转变,也使得传统的实验教学模式已经无法适应创新性教育的需求。随着现代通信、多媒体和计算机网络技术的发展,网络实验的概念应运而生,它使实验不再受时空限制,充分利用有限教学资源,提高设备利用率。所谓网络实验就是采用计算机技术和远程网络技术,实验者可以像在本地真实环境中一样完成各类实验项目,取得学习或训练效果等于或大于真实环境中的取得的效果[2,3]。

基于远程控制技术的网络实验[4]是目前最接近现场实验的网络实验模式,国内外许多高校都致力于该种模式网络实验的开发与应用。如美国德克萨斯州立大学Nitin Swamy等建立的控制倒立摆的远程实验室[5],其通过Matlab Simulink远程控制倒立摆的运动并经视频(音频)观察实验结果;浙江大学建立的电工电子网络实验室[6],利用虚拟仪器、网络和计算机实时控制等技术,可完成控制类、电路类、电力电子类、电机类及微处理器类等实验,所有实验都基于真实物理对象。这种网络实验模式的成功应用取得了一定的成效。

数字电路与系统是高校电子信息类专业非常重要的专业基础课程,其实验教学也存在着诸如时空限制、教学资源不足以及仪器设备更新率和利用率低等问题。本研究设计并实现一种满足相应教学需求的网络化数字电路与系统实验平台。

1 系统总体结构

1.1 远程实验平台结构

远程数字电路与系统实验平台主要包括3部分功能模块:可接入网络的数字电路与系统实验装置(以下简称实验平台)、基于.Net技术的实验平台客户端软件以及服务器管理软件,为了使实验更加直观,本研究提供了实时视频功能。

该系统采用“双C/S结构”[7,8],即“客户端(浏览器)+服务器+实验平台”,客户端与服务器是第1层C/S结构,实验平台与服务器是第2层C/S结构。客户端和实验平台承担实验数据和命令的处理功能,服务器负责信息的存储和用户登录等功能。本研究采用这种模式,不但可以加强系统的安全性,而且可以让系统更易于扩展和维护。

服务器主要负责用户以及实验平台的注册、实验资源的调度、用户登录的验证以及实验平台使用信息的保存等功能。

实验平台是整个系统的硬件核心,其主要功能有:(1)监听客户端和服务器的命令,并作出相应的响应;(2)接收用户程序,通过PS模式配置至可编程逻辑器件;(3)运行用户程序并对实验平台相关数据进行采集与处理;(4)将实验数据发给客户端,供用户分析观察使用。实验平台接入网络后首先向服务器申请注册,然后等待服务器分配给用户使用。

客户端作为直接面向用户的部分,主要功能是在用户的个人PC机上提供一个可交互的图形用户界面。利用其虚拟实验平台上相应的资源,可使用户直观地对实验平台进行远程控制并观察其返回的实验结果,为使实验更加直观,为用户提供网络视频功能,实时观察真实的实验平台状态。

1.2 实验操作流程设计

传统的实验形式是学生在计算机上借助各种EDA工具完成实验项目方案确认、系统设计、仿真,再将程序下载至FPGA/CPLD实验系统中,调试、修改、验证直至最后完成。所以用户在登录实验之前,需要在QuartusII等EDA工具上完成实验项目的设计工作并生成可用于PS模式远程配置FPGA的配置文件(.rbf)。在登录实验后,用户在客户端图形界面上完成配置文件的远程下载,并可对图形界面上的按键等可控资源进行操作,客户端将以各种数据形式发送到实验平台,当实验平台将实验结果返回时,能够通过图形界面上的LED灯、波形图等方式动态显示结果;而实验平台在接收客户端发送过来的配置文件后,对可编程芯片进行配置,对不同的指令进行解析后,对实验平台实际的资源进行操作,最后采集实验平台上的状态信息返回至客户端。

实验操作流程如图1所示,图1同时也表示了系统的平台结构。

2 实验平台硬件设计

2.1 实验平台硬件结构

实验平台主要功能包括实验资源控制、实验数据采集及数据基于Internet的远程传输3部分,同时需要管理包括以太网、DDS信号发生器、可编程目标板下载电路、各类存储器等诸多外设。实验平台硬件结构如图2所示,其主要由控制器、实验主板与可编程目标板3部分组成。

控制器主要负责网络接入以及实验程序配置、实验操作指令的解析和实验结果的返回。控制器核心为C8051F单片机,通过外扩以太网芯片RTL8019来实现实验平台的网络接入。单片机通过嵌入μC/OS-II操作系统,使其能完成功能复杂的任务调度;通过嵌入uIP协议栈,使其能更方便地进行网络通信。

本研究利用ALTERA公司CPLD器件MAXII EPM1270作为实验主板的控制核心以完成对实验资源的控制以及实验结果的采集。实验平台设计充分考虑实验教学的需求,配合可编程目标板接口电路、复位电路、时钟源电路、LED显示电路、数码管显示电路、A/D和D/A转换电路等资源。除支持在系统可编程实验外,该平台还配有DDS函数信号发生器、等精度频率计、逻辑笔、脉冲信号源等模块,可完成小至单元电路大至数字系统的设计。用户只需将编译好的程序通过PS方式远程配置至可编程目标板器件中,通过实验主板上的可编程目标板接口电路即可控制实验主板上的实验资源,完成相关实验。

2.2 可动态重构实验平台的设计

由于实验平台的硬件是有限的,为向用户提供更丰富的实验资源,完成尽可能多的实验项目,该平台利用动态重构技术,分时复用系统资源。动态重构是指实验平台从物理结构上看是固定的,但在CPLD(MAX II EPM1270)的控制下,呈现不同的电路连接结构,以实现不同的硬件资源配置[9]。这样,用户就可以根据不同实验需要切换各种实验电路结构,极大地增强了系统的扩展性,该功能由CPLD内部3个VHDL描述的模块构成,多模式配置原理如图3所示。

模式配置中心根据用户选择的模式,分别控制按键动作选择模块和显示控制模块执行不同的动作,并控制A/D和D/A转换电路;同时,将按键等信号连接至可编程目标板不同端口,并把可编程目标板上不同端口信号连接到显示控制模块。模式控制中心起到控制和数据交互的作用,使得在用户看来实验资源直接连接到可编程目标板,并在不同的模式下有着不同的连接方式。

2.3 FPGA可编程目标板远程配置技术

FPGA可编程目标板的远程配置是实现网络实验功能的基础环节,只有将用户在远程端EDA工具上生成的FPGA配置文件下载至实验平台,再由单片机通过PS(passive serial)模式将配置文件配置到实验平台上的用户可编程目标板,才能完成用户实验的后续操作。

该实验平台上供用户使用的可编程目标板为Altera CycloneII EP2C5T144 FPGA芯片,其支持3种配置模式:主动串行(AS)配置模式、被动串行(PS)配置模式以及JTAG配置模式。其中PS模式具有配置电路简单、配置适中要求低等特点,适合用微处理器对芯片进行配置,故采用PS配置模式。

3 实验平台软件设计

3.1 远程实验平台软件设计

3.1.1 远程实验平台软件简介

实验平台稳定、高效地工作,需要软件的支持。远程实验平台软件设计主要包括系统初始化,在网络协议栈初始化完成后,本研究使用标准的套接字API创建新任务访问协议栈,发送和接收数据包,同时根据接收的命令完成用户可编程目标板的远程配置、控制其他实验资源(如按键、DDS信号源、时钟模块等)。

3.1.2 uIP协议栈的接口及应用

为使实验平台网络可接入,该系统采用性能稳定的开源的TCP/IP协议栈uIP来实现平台的网络功能。uIP协议栈是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发的一种免费公开源代码的小型TCP/IP协议栈,它适用于8位和16位MCU代码占用量和对RAM资源的要求[10]。uIP协议栈通过接口与底层硬件和顶层应用“通信”。其接口关系如图4所示。

协议栈完成了大部分网络功能,一方面利用以太网芯片的收发函数做数据传递,另一方面为上层应用程序提供简单易用的API接口。在主程序中,完成了协议栈的初始化之后,程序需要不停查询是否有数据包到来,如果有,则查看是ARP包、ICMP包还是TCP包,由uip_input()进行数据处理;如果没有,则调用uip_periodic()处理定时事件。当底层有数据包传来需要处理时,uIP将调用应用程序函数UIP_APPCALL(),同时uIP也向应用程序提供接口函数,应用程序可以根据接口函数提供的信息,执行相应的操作。利用这种方式,uIP具有极高的通用性与独立性,使得移植到该平台上变得很方便。

uIP协议栈提供了protosocket接口函数库,其类似于传统的BCD Socket接口,在网络通信过程中可以很方便地完成顺序方式通信,并具有很好的兼容性和移植性。应用程序部分代码如下:

这段代码先是定义一个结构体,结构体包含了连接时接收到的数据等信息。当有客户端进行连接时,应用程序会对该连接进行初始化,并调用protosocket函数库里的函数对用户传送过来的信息进行读取,经过判断后进行相应操作。

3.2 服务器管理软件设计

服务器管理软件负责远程实验平台与用户的管理,本研究在.Net Framework平台上设计服务器管理软件,采用用户名/密码验证机制及线程池技术,有效管理服务器中的线程,保证服务器管理软件稳定、高效运行[11]。

在服务器应用程序中,响应客户端、实验平台端和服务器是并列的3个最基本的主线程。用户在初次使用平台时需先向服务器申请注册,注册成功后服务器在数据库中存档用户信息;用户登录时,客户端把用户名和密码发送到服务器,服务器在数据库中检索用户信息,检查该用户名和密码是否匹配,如果出现不匹配的情况,服务器就返回登录失败信息至客户端,否则返回成功信息,同时把用户的登录时间等信息记录到数据库中并为用户分配空闲实验资源,用户退出时,把用户的退出时间等信息记录到数据库中;实验平台在接入网络后向服务器注册,注册成功后在数据库中记录实验平台IP等信息,并且定时查询实验平台状态,更新数据库信息。

3.3 客户端软件设计

客户端软件是用户直接操作实验的部分,为用户提供了一个直观的操作的界面。在Visual Studio.Net环境下采用Visual C#编写基于TCP传输协议、对话框的远程客户端软件。本研究利用Measurement Studio所提供的科学用户界面控件,设计与真实实验平台相接近的人性化界面,方便用户操作及直观地观察实验结果。同时提供网络视频功能,以便实时观察到真实实验平台的状态。客户端运行界面如图5所示。

用户首先在个人PC机上利用QuartusII等设计软件完成数字电路系统设计,仿真编译通过之后利用设计软件生成配置文件(.rbf文件),然后用户通过客户端软件登录系统,经服务器分配得到空闲实验资源之后与实验平台完成TCP/IP连接。通过客户端软件,本研究完成对可编程器件的远程下载配置,并对按键、时钟、信号发生器等的实验资源进行远程操作,通过软件界面上的数码管、LED灯、波形等实验平台返回的实时数据观察实验结果,实现实验平台与用户良好的信息交互。

4 结束语

基于远程控制技术的网络实验作为目前最接近现场实验的网络实验模式,是网络实验与真实实验模式的真正结合,这也是远程实验发展的必然趋势。

数字电路与系统实验平台的设计采用了“双C/S结构”,由客户端、服务器及实验平台3部分组成,很好地保证了系统的稳定性和可扩展性。远程实验的操作方式与传统的数字系统实验操作相类似,可以完成单元电路到具有一定使用价值的小型综合数字系统实验。由于本研究利用网络技术实现了实验设备的共享,只需少数几个实验平台,就可以分时为多个用户提供服务,充分利用了教学资源,节约大量基础设施建设;突破时间和空间的束缚,为学生提供一个开放、直观的实验环境,使学生获得更能充分发挥自主性、创造性的空间,从而更好地培养学生的实践能力和创新能力。

摘要：为了实现数字电路与系统等课程的远程实验教学,根据数字电路与系统的课程特点,设计了一种基于网络的实验教学平台。该系统采用双C/S结构,由数字电路与系统实验装置、实验客户端软件、服务器管理软件等3部分组成,对平台的整体框架、控制功能和方案设计给予了说明,阐述了系统客户端、服务器和实验硬件平台的设计要点和实现方法。用户通过客户端软件登入系统,远程配置可编程器件,操作远程实验平台并实时获取实验数据。研究结果表明,该系统可以完成单元电路实验到综合数字系统实验,系统性能稳定,能满足数字电路与系统远程实验的要求。

关键词：远程实验,数字电路与系统实验,可编程器件

参考文献

[1]屈泳.基于校园网络的虚拟实验室的研究[J].现代教育技术.2010,5(20):133-135.

[2]AKTAN B,BOHUS C A,CROWL L A,et al.Distancelearning applied to control engineering laboratorie[sJ].IEEETransaction on Education,1996,39(3):320-326.

[3]HOYER H,JOEHHEIM A,RHRIG C.A multiuser virtu-al-reality environment for a tele-operated laboratory[J].IEEE Transaction on Education,2004,47(1):121-126.

[4]孙莹,姚俊,高建宝.远程模拟实验的探索与研究[J].现代教育技术,2010,20(2):127-130.

[5]SWAMY N,KULJACA O,LEWIS F L.Internet-based ed-ucational control systems lab using NetMeeting[J].IEEETransaction on Education,2002,45(2):145-151.

[6]陆晶晶,朱善安,叶旭东.基于TCP/IP协议的电工电子网络实验室[J].机电工程,2007,27(4):70-72.

[7]胡裕峰,孙志海,朱善安.基于Internet的电工电子网络实验系统[J].教育理论与实践,2007,27(2):258-260.

[8]黄琰,张扬,朱善安.基于Internet的PLC实验系统[J].机电工程,2009,26(1):25-28.

[9]文雯,李宏.基于CPLD数字系统实验平台的设计与实现[J].宁波大学学报,2008,21(4):505-509.

[10]DUNKELS A.uIP-A Free Small TCP/IP Stack[Z].[s.l.]:[s.n.],2004.

电路与系统专业课程计划 篇8

关键词：工学结合 一体化 照明线路 课程标准

工学结合是当代一种重要的职业教育模式, 对于培养人才的全面素质和综合能力起着十分重要的作用，是被当前职业院校普遍认可的一种教学模式。在这种教学模式下，我们的课程设计、课程标准、教学内容及教学方法都需作适当的调整和改革。本文探讨的就是在这种教学模式下对“照明电路安装与检修”这一典型工作任务所做的改进与建设。

一、对“工学结合”一体化教学模式的理解

“工学结合”是一种将学习与工作相结合的教育模式，其特点是学生在校期间不仅学习，还进行工作。这种工作不是指一般意义上的“工作”或者单纯的“顶岗”，也不是单纯的“理论+实训”，而是让学生经历完整的工作过程，获得工作过程知识，是专业学习的组成和延伸。“工学结合”讲求以职业为导向，以技能为宗旨，从知识技能的掌握转为综合职业能力和职业素质的培养，让学生在工作中学习，在学习中工作，自己建构自己的知识、经验体系。一体化教学改革是颠覆性的变革，其本质属性决定了它与传统的教学法有很大的区别。“工学结合”一体化教学与传统的教学相比有如下特点。

1.教育目标不同

培养的不是成绩优异的人，而是“一个有能力的人”。

2.教学内容不同

不仅要让学生知道是什么，更要让他们知道怎么做。

3.教材模式不同

使用的不是复现间接经验的“教材”，而是示范或引导的“学材” （学习材料的简称）。

4.教师的作用不同

教师不是知识传授者，而是行为的指导或咨询者。

5.教学方法不同

不是单向地“教”、被动地“学”，而是在工作中学习、在学习中工作。

6.效果控制不同

不是靠考试分数的外在激励，而是靠不断取得成就的内在体验。

二、典型工作任务的提炼

下面以照明电路安装与检修课程为例说明典型工作任务的提炼过程。

1.学习基于工作过程一体化的课程改革理论

2010年7月，笔者学校正式启动“工学结合”一体化教学模式的实施方案，在北京千秋业教育顾问公司的指导下，课题组成员系统学习了“工学结合”一体化的理论，在一定程度上掌握了“工学结合”一体化课程体系改革的技术和基本方式方法。

2.进行企业调研

电气技术应用系组织该系课程改革小组成员到华银铝业公司、中信大锰公司、柳州工程机械厂、柳州运力汽车公司等二十多家知名企业进行调研，了解机电一体化采用了哪些新技术、新设备、新材料、新工艺，工作的环境条件、工作的操作对象、工作内容，完成工作任务的基本流程、企业的生产工艺流程，同时物色机电一体化的实践专家，为“工学结合”一体化教学改革奠定了坚实的基础。

3.提炼典型工作任务

2010年8月8日，学校召开了一体化课程改革实践专家研讨会，来自不同行业的16位机电一体化专业实践专家参加了本次研讨会。他们是具有丰富实践经验的一线技术工人、技师、班组长、工段长、车间主任和基层部门负责人。本次研讨会提炼出实践专家实际从事过的典型工作任务16个。其中“照明电路安装与检修”是本次研讨会提炼出的典型工作任务之一。该典型工作任务包含安全用电知识、电工常用工具的正确使用、白炽灯照明电路的安装与维修、荧光灯照明线路安装与维修四个代表性工作任务。

三、照明电路安装与检修课程“工学结合”一体化的构建

机电一体化课程改革以10机电5班作为试点班，笔者负责照明线路安装与检修课程“工学结合”一体化的构建和实施。这项课改工作分三个阶段进行。

1.第一阶段：课程标准的构建

在调研企業和实践专家研讨会的基础上，依据职业成长规律，初步完成照明线路安装与检修一体化课程标准的构建。其主要内容包括：典型工作任务描述、学习目标、工作对象、工作方法、工作要求、工作所需工具、学习组织形式与方法、学业评价、学习情境设计等，并于2010年10月21日通过北京千秋业教育顾问公司的审核。

2.第二阶段：学习材料开发

学习材料编写以职业活动为导向，以典型工作任务为基础，以完整的工作过程为内在逻辑，以职业成长规律为外在逻辑，以提高学生综合职业能力为核心，以学习基本规律为主线，打破学科体系，编写理论学习和工作相融合的学材。到目前为止，笔者已开发了《安全用电知识》《电工常用工具的正确使用》《白炽灯照明电路的安装与维修》《荧光灯照明线路的安装与维修》《电能表的安装与维护》共五种学习材料，初步完成了本学习领域一体化课程体系构建。

3.第三阶段：探索建设一体化课程学习工作站

由于一体化课程的特点——学习的内容是工作、通过工作实现学习，所以要打破理论课与实训课授课地点分离的传统模式，建设既能满足理论学习、又能进行工作训练的一体化教学场地，将传统理论教学教室和工作场地合一。该学习工作站有理论教学区，为每位学生设置一个座位，配置音像和多媒体视听设备；有小组工作讨论区，可将学生分为六组，每组8～12人开展讨论；有技能训练区，该区目前为活动模块，根据不同的工作任务放置实训设备；有资料检索区，配置资料库、网络系统。学习工作站根据照明线路安装与检修的工作任务要求，创设真实的工作环境，为学生提供体验实际工作过程的学习条件，提供照明线路安装与检修的真实工作环境，目前已投入使用，并取得了良好的效果。

四、照明电路安装与检修课程“工学结合”一体化运行试验

在完成“工学结合”一体化构建的基础上，笔者负责10机电5班“工学结合”一体化的教学运行试验。照明电路安装与检修分为安全用电知识、白炽灯照明电路的安装与维修等四个代表性工作任务，每个代表性工作任务在具体实施过程中大同小异。现以白炽灯照明电路的安装与维修为例加以说明。基于工作过程一体化的教学组织工作分10个步骤进行，涵盖了全部工作过程的6个阶段。

1.识读学习材料

学习材料引导学生自主学习，获得完成项目工作所需的知识、技能。学生在学习材料中引导课文的帮助下，通过自主学习构建自己的知识体系，获得解决新的、未知问题的能力，实现了理论认识与实践学习的统一。

2.分组

根据工作需要，每一组按具有法人资格的公司运作，组长即为经理，其他成员由经理按公司各职能部门进行任命。

3.下达任务

笔者根据学习工作站提供的照明线路安装与检修的真实工作环境，设计学习情境，然后由学生组成的公司进行运作。

4.收集材料

通过三种途径收集材料。（1）应用网络系统，进行网上询价；（2）市场调查，安排学生到附近的万泰隆建材市场调查；（3）实地勘察，先到学校周边建设中的八桂绿城、华南城、普罗旺斯楼盘实地勘察，再到学习工作站实际安装场地勘察，为后续的工作做好充分准备。

5.作出决定

组内讨论学习材料引导问题，每个人提出方案，进行决策，得出最优方案，出现困难时，及时告诉教师。

6.制定工作计划

要求每组作出书面的工作计划，确定具体的工作内容、工作对象、工作方法、工作要求、工作所需工具，确定并量化各工序的具体工时及总工程工时。

7.签订协议

签订《白炽灯照明电路的安装工程施工承包合同》，甲方为学生组成的公司，乙方为由指导老师扮演的客户。

8.实施计划

学习工作站提供照明线路安装与检修的真实工作环境。学生在这个真实工作环境里可以用电锤钻墙孔、在墙上钉线槽、在梯子上进行高处作业等，经历完整的工作过程，取得特定的工作成果，学习到相应的专业知识和技能，获得工作过程知识。学生在工作过程中消化学习材料中的知识，对于工作过程中出现的问题在“学材”中寻找解决方法，从而实现“工学结合”一体化的教学目的。

9.检查控制

以安全检查控制为主，质量检查控制为辅，安全检查控制贯穿整个工作过程。

10.评价反馈

按学习材料中照明电路安装与检修评分标准和《白炽灯照明电路的安装工程施工承包合同》进行评价，同时适当加入具有“工学结合”一体化特色的元素，由自我评价、小组评价、教师评价三部分组成。

五、结束语

从2010年9月28日到12月4日，笔者已经完成了照明电路安装与检修这一典型工作任务的“工学结合”一体化教学模式的教学循环试验。与传统的教学法相比，“工学结合”一体化教学模式不仅能让学生掌握知识和技能，而且注重培养学生的信息处理能力、与人合作能力、工作能力、应变能力等关键能力，有利于学生职业生涯的长远发展。新教学模式基本扭转了学生被动听课的习惯，学生转变为探究知识的主体，学生的学习参与度提高了，气氛活跃了，学习兴趣增加了，课堂纪律明显优于传统授课方式，是一种更符合技工院校学生的教学模式，有较强的应用性。

参考文献：

[1]赵志群.工学结合课程的认识.职教论坛,2008(1)．

[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南.北京：清华大学出版社，2009．

[3]姜大源，吴伞全.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京：清华大学出版社，2007．

(作者单位：广西石化高级技工学校)

电路与系统专业课程计划 篇9

一、课题：搅拌器控制电路设计

二、设计要求

1．能够控制搅拌机电机的运转，搅拌机电机的工作顺序为：

启动→正转30s→暂行10s→反转30s→停止。

2．用4个LED模拟搅拌机的转动方向：LED1~LED4右移循环点亮表示正转；LED1~LED4左移循环点亮表示反转；LED1~LED4点亮表示暂停；全灭为停止。

3．用数码管显示搅拌时间，对搅拌过程作倒计时显示，直到时间到停机，并发出音响信号报警。

4．设置停止键，在搅拌过程中随时可终止动作，并使显示器清零。

三、要求完成的任务

1．设计该电路并画出整体电路原理图

2．完成设计电路连接与调试

3．写出设计说明书

四、设计说明书规格：不少于3000字（不含图）

封面

目录

1）设计目的、任务

2）设计方案比较及选择

3）总体功能说明

4）各单元电路图及功能说明、参数选择

5）设计总结

电路与系统专业课程计划 篇10

一、课程题目……………………………………………….2

二、设计要求……………………………………………….2

三、系统框图及说明………………………………………..2

四、单元电路设计…………………………………………..4

五、仿真过程与效果分析

………………………………….12

六、体会总结……………………………………………….13

七、参考文献………………………………………………13

《一》课程设计题目：

交通灯控制电路设计

《二》设计要求：

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒，时间可设置修改。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；

3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。

5、同步设置人行横道红、绿灯指示。

《三》系统框图及说明：

1、分析系统的逻辑功能，画出其框图

交通灯控制系统的原理框图如图 1-1 所示。它主要由计时电路、主控电路、信号

灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是 555 定时器；计时计数器是

由74LS160 来完成、输出四组驱动信号T0 和T3 经信号灯转换器(4 片7448)来控制信

号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

（图1-1）

2、信号灯转换器

状态与车道运行状态如下：

S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行

S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行

S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行

S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行, 人行道禁止通行

G1=1：主干道绿灯亮 Y1=1：主干道车道黄灯亮

R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮

G2=1：支干道车道绿灯亮

Y2=1：支干道车道黄灯亮

R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮

四．单元电路设计

1．主控电路：

1).原理：

通过一片 74LS160，选择其 4 个状态、分别为(00 01 10 11)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00->(30 秒)01->(5 秒)10->(20 秒)11（5 秒）{循环图}。中间延时通过计时电路来实现。

2).原器件的选择及参数：

若选集成计数器74160，74160 是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4 位二进制加法计数器。表1-1 是它的状态表。

表1-1 74160 的状态表

CLR

LOAD

ENP

ENT

CLK

A B D C

QA QB OC OD

0

X

X

X

X

X X X X

0

0

0

0

0

0

0

POS

X X X X

A

B

C

D

POS

X X X X

Count

X

X

X X X X

QA0 QB0 QC0 QD0

X

X

X X X X

QA0 QB0 QC0 QD0

设状态编码为：S0=0000

S1=0001

S2=0010

S3=0011，则其状态表为：

表1-2

状态编码与信号灯关系表

Qd Qc Qb Qa

G1

Y1

R1

G2

Y2

R2

0 0 0 0

0

0

0

0

0 0 0 1

0

0

0

0

0 0 1 0

0

0

0

0

0 0 1 1

0

0

0

0

态的相应控制来分别实现30 秒、5 秒、25 秒。通过7448（2 片）译码器和数码管的连接 的连接实现几个灯时间的显示。

2).原器件的选择及参数：

若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段

数码管（2个）等。

表1-3 7447 状态表

Inputs

Outputs

No.LT

RBI

D C B A

BI/RBO | a b c d e f g

----|----|-----|-----------|--------|--------------

0 | 1 | 1 | 0 0 0 0 |

| 1 1 1 1 1 1 0

| 1 | X | 0 0 0 1 |

| 0 1 1 0 0 0 0

| 1 | X | 0 0 1 0 |

| 1 1 0 1 1 0 1

| 1 | X | 0 0 1 1 |

| 1 1 1 1 0 0 1

----|----|-----|-----------|--------|--------------

| 1 | X | 0 1 0 0 |

| 0 1 1 0 0 1 1

| 1 | X | 0 1 0 1 |

| 1 0 1 1 0 1 1

| 1 | X | 0 1 1 0 |

| 0 0 1 1 1 1 0

| 1 | X | 0 1 1 1 |

| 1 1 1 0 0 0 0

----|----|-----|-----------|--------|--------------

| 1 | X | 1 0 0 0 |

| 1 1 1 1 1 1 1

| 1 | X | 1 0 0 1 |

| 1 1 1 0 0 1 1

表 1-4 状态编码与时间关系表

开关(s)A

B

C

时间（T）

0

0

0

0

0

0

3）电路接法如下：

3.支干道计时电路

1)原理：

通过 74LS160(2 片)采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来

分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器

和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。

2).原器件的选择及参数：

若选集成计数器 74160（2 片），采用同步整体置数。译码器 7448（2 片）、7

段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。

表 1-5 状态编码与时间关系表

开关(s)A

B

C

时间（T）

0

0

0

0

0

0

计数器选用集成电路74190 进行设计较简便。74190 是十进制同步可逆计数器，它

具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD 的输出数据间接实现清零功能。

表 1-4

74190 的状态表

CTEN D/U CLK LOAD

A B C D

QA QB QC QD

0

X

X

0

X X X X

A

B

C

D

0

POS

X X X X

Count Down

0

0

POS

X X X X

Count Up

X

X

X

X X X X

Qa0 Qb0 Qc0 Qd0

图1-5

现选用两个 74190 芯片级联成一个从 99 倒计到 00 的计数器，其中作为个位数的

74190 芯片的CLK 接秒脉冲发生器（频率 为 1），再把个位数 74190 芯片输出端的QA、QD 用一个与门连起来，再接在十位数 74190 芯片的CLK 端。当个位数减到0时，再减1

就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的 QA、QD 同时由 0 变为1，把QA、QD 与

起来接在十位数的CLK 端，此时会给十位数 74190 芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图 1-5所示。

信号 LD 由两个芯片的8 个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数

工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD 变为 1，计数器开始倒计时。当倒

计时减到数00 时,LD 又变为 0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。

图 1-6

预置数（即车的通行时间）功能：如图 1-6所示，８个开关分别接十位数 74190 芯

片的D、C、B、A 端和个位数 74190 芯片的D、C、B、A 端。预置数的范围为6～98。

假如把通行时间设为45 秒，就像图１-5的接法，A 接 0，B 接 1，C 接 0，D 接 0，E 接

0，F 接 1，G 接 0，H 接 1。（接电源相当于接 1，悬空相当于接 ０）

图 1-7

向译码器提供模5 的定时信号T5 和模0 的定时信号T0,它表示倒计时减到数“00”

（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T =1，此时T 给译码器一个脉

冲号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法 为：把两个74190 计数

器的8 个输出端用一个或非门连起来。T 表示倒计时减到数“05”时。T =1，此时T 给译

码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为“05”

（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA.QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与门连接

起来。具体连接方法如图1-7 所示。

4、黄灯闪烁控制

要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5 秒亮，0.5 秒灭，故用一个频率为2 的脉冲与控制黄

灯的输出信号用一个与门连进来，再接黄灯。

图 1-8

《五》 仿真过程与效果分析

1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4 个时间显示器，10 个交通灯。但由于 4 个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图 1-8 电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1 个时间显示器。

另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。所以在图1-8 电路中就只接了6 个灯。

2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main 的子电路中。然后再在子电路外面接输入端和输出端。

3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为45 秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。时间显示器从预置的 45 秒，以每秒减 1，减到数 5 时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数 1 时，1 秒后显示器又转换成预置的45 秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为

绿灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红东西方向灯。如此循环下去。

4、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98 秒），效果同3 一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数 5，车灯进行一次转换，到0 秒时又进行转换，而且时间重

置为预置的数值，如此循环。

《六》体会总结

1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为 2 个74190 计数器，2个 JK触发器。

2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累。或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！

3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。《七》

电路与系统专业课程计划 篇11

【关键词】集成电路版图；教学方法；改革

集成电路版图设计是集成电路设计的最终结果，版图质量的优劣直接关系到整个芯片的性能和经济性，因此，如何培养学生学好集成电路版图设计技术，具备成为合格的版图设计工程师的基本潜质，是摆在微电子专业老师面前的一个普遍难题。如何破解这个难题，我们做了以下探索。

一、突出实践，理论配合

传统的《集成电路版图设计》课程采取理论教育优先，学生对于版图的基本理论和设计规则非常熟悉，但动手实践能力缺乏培养，往往在学生毕业后进入集成电路设计企业还需二次培训版图设计能力，造成了严重的人力资源浪费。这是由于没有清晰的认识《集成电路版图设计》课程的性质，造成对它的讲授还是采取传统教学方式：老师讲，学生听，偏重理论，缺乏实践，影响到学生在工作中面临实际设计电路能力的发挥。《集成电路版图设计》是一门承接系统、电路、工艺、EDA技术的综合性课程，如果按照传统方式授课，课程的综合性和实践性无法得到体现，违背了课程应有的自身规律，教学效果和实用意义不能满足工业界的要求。我们在重新思考课程的本质特点后，采取了实践先行，理论配合的教学方法，具体如下：集成电路版图是根据逻辑与电路功能和性能要求，以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜图形，实现芯片设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图使用不同的图案来表示。我们首先讲授版图设计工具EDA软件的使用，让学生掌握EDA软件的每一个主要功能，从图形的选择、材料的配置，让学生从感性角度认识实际的版图设计是如何开展的，每一个步骤是如何使用软件完成的，整体芯片版图设计的流程有哪些规定，学生此时设计的版图可能不是很精确和完美，但学生对于什么是版图和如何设计版图有了初步的感性认识，建立起版图设计的基本概念，对于后续的学习奠定了牢实的实践基础，此时再去讲授版图设计理论知识，学生更能理解深层的工艺知识和半导体理论，真正做到了知行合一，实践先行的教育理念，对学生能力的培养大有裨益。

二、注重细节，加强引导

传统方式讲授《集成电路版图设计》理论占大部分时间，学生知道二极管、晶体管、场效应管、电阻、电容等基本元器件的工作原理和构成要素，但是在版图设计中，这些元器件为什么要这样设计，其实内心中充满着疑惑和不解。针对学生的疑惑，我们从工艺细节入手来解决这个问题。作为集成电路版图设计者，首先要熟悉工艺条件和期间物理，才能确定晶体管的具体尺寸、连线的宽度、间距、各次掩膜套刻精度等。版图设计的规则也是由工艺来确定的，掌握了工艺也就掌握了版图设计的钥匙。我们将通用工艺文件的每一条规则向学生讲解，通用元器件的规则整理出它们的共性，最小宽度、长度、间距的尺寸提醒学生要记忆，不同芯片生产厂的工艺对比学习和研究，学生在这一系列规则的学习过程中，慢慢理解熟悉了工艺规则文件的组织构成及学习要点，能够举一反三的在不同工艺规则下，设计同一种元器件的版图，即使电路元器件的数量巨大，电路拓扑关系复杂，在老师耐心的讲解下，学生也能够依据工艺规则设计出符合要求的版图，这都是在理解了工艺规则细节的基础上完成的。所以，关注细节，加强引导，是提高学生学习效果的一个重要方法。

三、完善考核机制，争取比赛练兵

学生成绩的提高，合理完善的考核机制不可或缺。以往《集成电路版图设计》课程的考核主要是理论知识作业和课程报告，学生的学习效果和实际动手能力没有得到考核，造成不能全面评价学生的学习成绩。我们采取项目形式，全方位考核学生的学习效果。根据知识点，将通用模拟电路分成五大类，每个大类提取出经典的电路10种，使用主流芯片加工厂的生产工艺，由经验丰富的老师把它们的版图全部设计出来，作为库单元放在服务器中供学生参考。在学生充分理解库单元实例的基础上，将以往设计的一些实用电路布置给学生，要求在规定的时间内，设计出合格的版图，以此作为最终的考核结果。学生在学习课程期间，可以接触到不同工艺、不同结构的多种类电路，而且必须在规定的时间内设计出版图，这极大的促进了他们学习的积极性和时间观念。学生在设计版图的过程中，会遇到多种问题，他们会采取问老师答疑，和同学讨论的多种方式解决，不仅能督促他们平时上课认真听讲，而且对遇到的问题也能多角度思考，最重要的是他们亲自动手设计版图，将工艺、电路、器件综合考虑，在约定的时间内能力得到极大提高。老师根据学生上传至服务器中设计的不同项目版图打分，而且将每个项目的得分出具详细的报告，对学生的成绩进行点评。学生通过查阅报告，能够知道课程学习的缺点和得分项，为下一次提高设计成绩是一个很好的参考。除了日常学习设计版图项目，学生可以争取参加微电子专业的一些比赛，通过比赛体会一些具有挑战性的版图设计项目，来提高学生在实际场景下如何发挥设计能力和项目组织能力，为他们未来进入职场从事版图设计工作奠定坚实的专业能力和实际解决问题能力。

四、总结

《集成电路版图设计》课程是一门兼具理论基础和实践锻炼想结合的课程，对它的讲授不仅需要扎实的理论基础，还需合理的实践环节配合，才能取得良好的教学效果。

参考文献

[1]Christopher Saint/Judy Saint.集成电路版图基础-实用指南[M].北京:清华大学出版社,2006(10).

[2]蔡懿慈.超大规模集成电路设计导论[M].北京:清华大学出版社,2005(10.

[3]编委会.最新高等院校实验室建设与管理及教学指导手册[M].北京:中国教育出版社,2006(11).

基金项目：北方工业大学教育教学改革和课程建设基金。

本文得到北方工业大学教育教学改革和课程建设基金赞助，在此表示感谢！

作者简介：鞠家欣（1972—），黑龙江双城人，硕士，讲师，研究方向：集成电路设计与测试技术。

电路实验课程教学改革与探索 篇12

电路实验是一门技术基础课,通过实验学生不仅巩固和加强理解所学的知识,初步掌握常用电工仪表、电子仪器的使用方法,更重要的是受到电工电路技术基本技能的训练,提高独立分析问题和解决电路问题的能力,为后续专业课程的学习以及从事工程技术工作打好电路和电工基础。针对目前电路实验教学存在的一些问题我们进行了一些改革和探讨。

1 以实验独立设课手段建立实验课程体系

根据理工类院校的生源特点,有针对性地、系统地锻炼学生的实践能力,我们提出了电路实验独立设课,把电路实验从电路理论课中分离出来,作为一门独立的实验课程,单独考核计算学分,制订了电路实验课程教学大纲,对实验学时、实验教学的目标实验内容、实验教学的组织形式和指导方法实验教材实验考核办法等进行了精心的规划与设计,完善了教学指导文件,建立了科学系统的、相对独立的电路实验课程体系独立设课从根本上改变了电路实验教学依附理论教学的传统观念,从而可以对学生进行完整、系统的实验理论、方法和技能训练,对课内实验单元进行整体优化设计组合,使课程单元功能和目标与课程总体功能目标到达最佳组合;同时也促使学生更加重视实验。

2 改革教学内容

根据以往实验教学过程中出现的问题,在教学内容等方面也进行了一些改革探索。

2.1 增加对电工元器件知识的介绍和加强安全用电的教育

电路实验课大多是在大一第二学期或大二的第二学期开始,学生对电学知识还停留在高中水平,学生对于电学常识知之甚少,对于电路元件,电阻、电感、电容等是什么样都不知道。而在实验中大部分实验元器件也是封闭在实验箱里,在这种情况下进行电路实验学生感觉云里雾里,为此我们在实验项目开始之前增加了介绍电路元器件电阻电容晶体管等的分类、标识和检测等内容,在同学们对电路元器件有一个基本认知的情况下,再进行实验项目的开展,收到很好的效果。

另外实验安全问题也是一个非常重要的问题,电路实验涉及到强电,单相工频电路和三相电路的实验电源电压为220 V,学生稍有疏忽就会有危险,所以要强调安全用电,在做好实验安全保护措施的同时加强对学生的安全教育,一个是人身安全,一个是设备安全。要求学生严格按操作规程进行,严禁带电拆接电路;按要求对负载施加电源,不允许超过设备的额度值,以免烧坏元器件,影响实验。以往最多的是学生对元件的额度电压功率等缺乏认识,随意加电源电压,造成设备损坏。安全教育在第一堂课时就要给学生讲清楚,在以后的课程中还要根据每次课的内容再次强调,以保证实验安全顺利的进行。

2.2 精简验证性的实验,增加综合性设计性的实验

传统的电路实验依附于课程的理论教学,实验项目也基本上以配合理论教学的验证性实验为主,因此,必须对实验内容实验模式以及实验方法进行改革,更好的提高学生的综合素质,实验内容应具有实用性、综合性、先进性。我们结合课时安排、学生基础和实验条件,有计划的精简验证性实验,更新实验内容,增加综合性设计性实验。

以电阻电路故障检查实验为例,电阻电路故障检查的实验目的是通过本实验学会检查电路故障的方法。首先通过按键对实验电路人为设置一些故障,学生然后用电压表、电流表和欧姆表,测电压、电流和电阻,最后根据测量结果,分析数据,判断电路故障位置以及故障性质。要求学生当课判断出结果,并向指导教师说出判段的依据。在课堂上学生们都表现出了积极的态度,大家热烈讨论,课堂气氛非常活跃,大家有时会为一个结论而争论不休。大家这样动脑思考、分析,即使得出的结论是错误的也是一个发现问题,找出错误,提高认识的过程。

再如万用表电路的设计实验,该实验的目的是研究万用表的基本原理,初步了解万用表电路的设计思路,提高综合设计实际电路的能力。本实验要求根据实验模块提高的表头,根据实验提供的表头参数要求设计不同量程的直流电流表、直流电压表、交流电压表和欧姆表。具体要求学生提出设计方案,计算有关数据、完成具体接线及调试、校验实验数据并进行误差分析。所有这些基本都有学生独立完成,教师只其指导作用

这种综合设计性的实验安排大大提高了电路实验的质量,强化了工程技能的训练,实现了实验教育由验证性实验向综合性设计性的转变,锻炼了学生的综合设计能力,有利于学生创新思维和实践能力的提高。

3 改变教学思想,以学生为主,教师为辅,多启发和引导学生

以往的电路实验是教师准备好实验器材,讲清实验目的、实验原理、实验步骤及注意事项,教师讲解过多过细,学生只知道照图接线,被动接受,不利于学生动手与思维能力的提高。我们逐渐尝试改变这种教学模式,尽量让学生多提实验测试方法、多思考、多提问题。在保证安全的前提下,学生遇到问题教师不急于指导,急于纠正,而是多启发和引导学生,尽量让学生去发现问题,解决问题。如示波器的使用,我们放手让学生大胆动手调节设备,这样学生一旦学会了示波器的使用会记得很牢。如果教师过多的指导,学生就会依赖教师,结果是每次用到示波器都要教师帮助调节,最后很难真正掌握仪器的使用。

4 引导学生充分利用网络获取知识和通过课外实践提高能力

学生如果只是依靠几十学时的课堂实验教学,要想提高到一个高水平是远远不够的,很多知识的获得都是在课堂之外。我们鼓励和引导学生利用网络平台,通过网络获取更丰富的教学资源和电子电路的知识,拓展知识面。

另外我们还鼓励和支持学生积极参加一些实验兴趣小组,多参加一些学校或省市的电子设计竞赛等各种比赛,同时也为学生提高实验的条件,如场地、设备和指导。对学生来说,从参赛作品方案的设计、制作到参赛的每一个过程是一个很好的学习和提高的过程。近年来我们越来越多的学生参加各种比赛,学生反映通过参加竞赛,无论成绩如何都感觉有很大的收获。

5 结语

实验教学改革是一项长期艰巨的工作,还需要不懈努力,我们只有在实践中不断探索认真研究和总结经验才能使教学效果达到预期的目标,培养出具有很强的理论和实践能力的优秀人才。

摘要：从电路实验课程体系建设、教学内容、教学思想等几方面提出了一些具体的改革方案,实践证明,这些改革措施对本科电路实验教学起到了一定的促进作用。

关键词：电路实验,实践,教学改革

参考文献

[1]薛同泽.电路实验技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.