《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討

黃秀珍

1《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)存在的問題

《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)是電子信息工程專業(yè)課階段理論知識的綜合應(yīng)用?！峨娮酉到y(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)是針對電子信息工程高年級學(xué)生開設(shè)的,這時(shí)理論課程已經(jīng)學(xué)了很多,例如模擬電子技術(shù),數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù),單片機(jī)應(yīng)用及原理,C程序設(shè)計(jì)等,通過《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)把各門課程更加有效的綜合起來,提高學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。

而原課程的設(shè)置中普遍存在以下幾個(gè)問題:以單片機(jī)小系統(tǒng)實(shí)物展開設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)周期較長,而且掌握的電子系統(tǒng)開發(fā)工具相對單一;原教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)使用單片機(jī)匯編語言,但是當(dāng)前企業(yè)中大部分用單片機(jī)C語言來進(jìn)行軟件開發(fā),與企業(yè)不能有效的接軌;系班級學(xué)生成績兩級分化嚴(yán)重,特別是高年級的專業(yè),任務(wù)布置上使用一刀切,不利于程度不同的學(xué)生有效的掌握,影響教學(xué)的有效性;驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。

對《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容、任務(wù)布置、考核方式等方面進(jìn)行了改革,使其更好的發(fā)揮本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果,節(jié)約成本同時(shí)讓學(xué)生有更多的鍛煉機(jī)會(huì),并能讓學(xué)生掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的使用方法和軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。

2教學(xué)改革的內(nèi)容

2.1 改革教學(xué)內(nèi)容

改革《電子線路CAD》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容,掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的protel軟件、multisim電路仿真軟件、proteus軟件、Keil C軟件等軟硬件仿真軟件的使用方法。并從protel 硬件設(shè)計(jì)、multisim仿真設(shè)計(jì)電路分析性能、keil C與proteus聯(lián)合仿真調(diào)試的形式,從硬件工程師和軟件工程師的兩個(gè)方面來了解一個(gè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程。同時(shí)針對目前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展,軟件設(shè)計(jì)時(shí)利用單片機(jī)C語言進(jìn)行設(shè)計(jì)編程,代替原來的匯編語言設(shè)計(jì),并且用軟件項(xiàng)目管理的架構(gòu)進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這四種軟件都是電子設(shè)計(jì)工作者需要掌握的。

Protel一個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng),包含有電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、PCB自動(dòng)布線、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、模擬/數(shù)字信號仿真等功能模塊,并具有Client/Server(客戶/服務(wù)器)體系結(jié)構(gòu)。Protel軟件功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便,它最具代表性的是電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)[1]。

Multisim適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力?？梢允褂肕ultisim交互式地搭建電路原理圖,并對電路行為進(jìn)行仿真。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù),PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程[2]。

Keil uVision2與匯編相比,C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期。KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中,這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含:編譯器,匯編器,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),項(xiàng)目管理器,調(diào)試器。

Proteus從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。其處理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086和PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、MSP430等,在編譯方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

2.2 改革教學(xué)方法與手段

針對本系學(xué)生特點(diǎn),充分運(yùn)用各種教學(xué)手段和教學(xué)資源,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性,活躍課堂氛圍,提高教學(xué)質(zhì)量和效果。從簡單并能看到結(jié)果的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始做起,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如學(xué)生完成一個(gè)LED燈循環(huán)點(diǎn)亮,程序簡單容易實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)時(shí)學(xué)生會(huì)有成就感。改進(jìn)任務(wù)書的布置方式,實(shí)行分級多任務(wù)的布置。針對不同學(xué)生的不同學(xué)習(xí)能力,分為簡單任務(wù)題庫和復(fù)雜任務(wù)題庫。復(fù)雜任務(wù)題庫的任務(wù)分基礎(chǔ)部分和提高部分,分等級分步驟臺階式的遞進(jìn)增長。

2.3 改革考核方式

特別強(qiáng)調(diào)的是考核方式是加入平時(shí)成績的登記和最后答辯成績登記,并且增大平時(shí)成績和答辯成績占的總成績的比例。平時(shí)成績的登記,是督促學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的重要手段。最后答辯成績登記,是區(qū)別實(shí)驗(yàn)是否優(yōu)秀的重要方法,杜絕實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲的現(xiàn)象。

3教學(xué)改革的效果

因本課程設(shè)計(jì)改革側(cè)重點(diǎn)放在軟硬件設(shè)計(jì)工具的掌握和軟硬件電路仿真設(shè)計(jì)上,掌握電子系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的流程,并且用單片機(jī)C語言實(shí)現(xiàn),提高我系學(xué)生自主設(shè)計(jì)的能力。考核方式嚴(yán)格把關(guān),杜絕抄襲現(xiàn)象。提高教學(xué)效果的有效性:針對不同程度的學(xué)生給出不同難度的題目,讓大多數(shù)的學(xué)生都有收獲,解決有些學(xué)生拿到題目無從下手的困境。同時(shí)多任務(wù)也可以杜絕實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象。節(jié)約成本并提高效率:軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)只需要在機(jī)房中進(jìn)行,不需要購買元器件。并且能讓每個(gè)人都有鍛煉的機(jī)會(huì)。

4結(jié)語

通過《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生對電子系統(tǒng)開發(fā)過程中設(shè)計(jì)有深刻的了解,學(xué)生掌握了在電子系統(tǒng)開發(fā)過程中用到的軟硬件設(shè)計(jì)工具的使用方法,熟悉硬件開發(fā)設(shè)計(jì)的流程及軟件開發(fā)設(shè)計(jì)的流程,并對單片機(jī)C語言的編程技巧,軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目管理有一定程度的了解。節(jié)約成本并讓每個(gè)學(xué)生得到充分鍛煉的機(jī)會(huì)。并逐步過渡到以學(xué)生自行設(shè)立控制對象,自主編程以及通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電路組成,以達(dá)到較高層次的設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張瑾.Protel 99SE入門與提高[M].北京:人民郵電出版社,2007:2～10.

[2] 熊偉.Multisim 7電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:2～20.

[3] 丁明亮.51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真——基于Keil C與Proteus[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009:41～82.