電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的改革實(shí)踐

裴玖玲 孫少杰 劉建萍

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了基于“實(shí)際工程項(xiàng)目”的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革。文中以1 000 s秒表電路設(shè)計(jì)為例，以EDA仿真軟件為基礎(chǔ)，對(duì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了教學(xué)改革，并建立了完善的成績(jī)?cè)u(píng)定體系。實(shí)踐證明新的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，點(diǎn)燃了學(xué)生的求知欲望。

關(guān)鍵詞：EDA 電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 改革實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（a）-0101-02

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是該校電氣、計(jì)算機(jī)、信息類等相關(guān)專業(yè)重要的理論和實(shí)踐綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其教學(xué)效果直接影響著學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和創(chuàng)新性。該校傳統(tǒng)的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)都是買成套產(chǎn)品讓學(xué)生按圖組裝，焊接、調(diào)試，根據(jù)作品和報(bào)告給定成績(jī)。這種傳統(tǒng)方式的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)缺乏鍛煉，學(xué)習(xí)興趣降低，不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和主動(dòng)探索精神。為了提高我校實(shí)踐教學(xué)效果，加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)，又恰逢我院新進(jìn)PCB板制作設(shè)備，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)引進(jìn)了Proteus仿真，Protel原理圖繪制和PBC制作，進(jìn)行了基于“實(shí)際工程項(xiàng)目”教學(xué)改革，下面就以1 000 s秒表電路設(shè)計(jì)為例，介紹電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程。

1 課程設(shè)計(jì)選題

要想挑起學(xué)生動(dòng)手興趣，提高設(shè)計(jì)熱情，學(xué)生親自參與課程設(shè)計(jì)全過(guò)程，可以自擬感興趣的題目，增強(qiáng)學(xué)生的自我意識(shí)和參與感。當(dāng)然，教師給定的題目必須貼近生活實(shí)際，有較強(qiáng)的應(yīng)用背景，與實(shí)驗(yàn)條件匹配，且不要限制太死板，要給學(xué)生發(fā)揮的空間。一般讓學(xué)生提前一個(gè)月的時(shí)間選題，可以留充足的時(shí)間在網(wǎng)上購(gòu)買元器件。秒表在電子產(chǎn)品中用到非常廣泛，又較全面的覆蓋了電子技術(shù)的主要知識(shí)點(diǎn)，現(xiàn)以1 000 s秒表為例，對(duì)該校電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面改革。

2 建立模塊化設(shè)計(jì)思想

根據(jù)題目，上網(wǎng)查找資料，確定1 000 s秒表這個(gè)項(xiàng)目分4個(gè)模塊。他們分別是基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)譯碼顯示部分。確定基本RS觸發(fā)器的職能是啟動(dòng)和停止秒表工作；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為計(jì)數(shù)器提供清零信號(hào)；時(shí)鐘發(fā)生器用555定時(shí)器構(gòu)成，為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘信號(hào)；計(jì)數(shù)及譯碼顯示是對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用數(shù)碼管顯示出來(lái)。確定好各模塊基本功能后，通過(guò)查閱資料，熟悉相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)各模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 Proteus仿真

為了高效設(shè)計(jì)，對(duì)各模塊電路分別進(jìn)行仿真，即分別測(cè)試基本RS觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器邏輯功能，待各模塊電路仿真工作正常后，在將有關(guān)電路逐級(jí)連接起來(lái)進(jìn)行測(cè)試，直到測(cè)試整個(gè)1 000 s秒表整個(gè)電路的功能，，最終的仿真設(shè)計(jì)電路圖為圖1所示。模塊1為用集成與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它的一路輸出為模塊3的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，另一路輸出為與非門C（U1）的輸入控制信號(hào)，按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K2，則門A（U1）輸出，門B（U1）輸出，K2復(fù)位，和狀態(tài)保持不變；再按動(dòng)K1，則由0變?yōu)?，門C（U1）開(kāi)啟，為計(jì)數(shù)器啟動(dòng)做好準(zhǔn)備，由1變?yōu)?，送出負(fù)脈沖，啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。模塊3的輸入觸發(fā)脈沖由模塊1的提供，輸出負(fù)脈沖通過(guò)非門B（U3）加到計(jì)數(shù)器的清零端，為計(jì)數(shù)器提供清零信號(hào)。模塊2為用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)鐘源。當(dāng)基本RS觸發(fā)器時(shí)，門C（U1）開(kāi)啟，555產(chǎn)生的脈沖信號(hào)通過(guò)門C（U1）作為計(jì)數(shù)脈沖加于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。模塊4是計(jì)數(shù)顯示部分。采用異步二-五-十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS90芯片，該芯片，先通過(guò)不同的連接方式，測(cè)試74LS90的四種不同的邏輯功能，然后把它工作于十進(jìn)制計(jì)數(shù)的8421碼狀態(tài)。經(jīng)過(guò)仿真，電路設(shè)計(jì)合理，仿真結(jié)果好。這種設(shè)計(jì)和仿真方法有利于檢查和排除故障，保證設(shè)計(jì)高效、圓滿完成。

4 繪制電路原理圖和PCB板建立

為了更接近于工程實(shí)踐，電路設(shè)計(jì)仿真好后，學(xué)生還需根據(jù)PROTEL軟件進(jìn)行原理圖的繪制和PCB板的制作，設(shè)計(jì)PCB板時(shí)盡量自動(dòng)布線后，再加上人工修改，這樣使布線更合理。根據(jù)每個(gè)學(xué)生上交的PCB板文件，教師根據(jù)該院新引進(jìn)的PCB板生產(chǎn)設(shè)備印制出學(xué)生獨(dú)一無(wú)二的PCB板。接下來(lái)的工作就是焊接元器件和調(diào)試硬件電路，因?yàn)橛蟹抡婊A(chǔ)，大大減少了硬件調(diào)試時(shí)間，產(chǎn)品的合格率得到了很大提高。

5 全面的考核系統(tǒng)

建立完善的成績(jī)考核系統(tǒng)是保證電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。結(jié)合工程實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般流程，根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的所占比重，課程設(shè)計(jì)成績(jī)由設(shè)計(jì)方案成績(jī)（占20%）、軟件仿真成績(jī)（25%）、硬件調(diào)試成績(jī)（占35%）和總結(jié)報(bào)告成績(jī)（占20%）四部分組成。設(shè)計(jì)方案成績(jī)重點(diǎn)考察學(xué)生是否認(rèn)真查閱資料，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)方案與器件選型，按課題要求完成電路圖設(shè)計(jì)，所涉及的方案是佛偶偶有創(chuàng)新性。在軟件仿真成績(jī)和硬件調(diào)試成績(jī)的評(píng)定過(guò)程中，不僅要重視結(jié)果，而且要重視過(guò)程，通過(guò)提問(wèn)等方式來(lái)進(jìn)一步考核學(xué)生對(duì)于設(shè)計(jì)電路原理的理解和掌握程度，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。總結(jié)報(bào)告成績(jī)考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范程度，內(nèi)容完整性，電路原理圖和印制電路板圖繪制的規(guī)范情況。

通過(guò)近幾年的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神、協(xié)作和配合能力，鍛煉了學(xué)生的科技總結(jié)報(bào)告撰寫能力，提高了我校電氣專業(yè)學(xué)生的整體素質(zhì)。為他們參加校內(nèi)和全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴文妍，王皖貞.電子信息工程專業(yè)撟酆峽緯躺杓茢教學(xué)實(shí)踐與探討[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（3）： 60-62.

[2] 李松松，郭顯久，曹立杰，等.電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2011（22）：51-52.