時間：2023-10-11 16:32:55
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路設計方案，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1．元件的選擇．電學實驗中，元件的選擇十分重要，它關乎著電路是否能設計成功．首先應該選擇合適的電源，在選擇時一定要考慮符合電路設計的電流值，其次還要對電表進行選擇，盡量選擇更貼近自己需要的量程，保證設計的精確性．還要選擇適合電路的元件的型號等，將這些問題都進行全面考慮才能保證實驗的進行．2．了解元件的使用方法．電路設計中存在許多電路元件，要想電學實驗能順利的進行，就必須了解各種電路元件的使用方法和使用規則．例如電表，電表上顯示兩個數值，如果不提前進行了解很容易將數值弄混．造成實驗結果的錯誤．因此電學實驗中電路設計時一定要先弄清電路元件的使用方法，才能保障實驗的進行．3．熟悉電路構成，加強對特殊電路的記憶與理解電學實驗中有許多特殊的電路，如果內心沒有一個完整的電路構成圖，在遇到這些特殊電路時，就沒有辦法將實驗順利開展下去．因此在實驗前一定要加強對電路構成的設計．
二、電路設計的原則
1、整體性原則．在電路設計時不能將每一部分分開設計，電路的各個部分的關聯性都很強，必須以整體性的原則進行設計，電流、電壓的選擇等都是根據電路的整體方案進行選擇的．2、優化原則．電路設計不是一個簡單的電學實驗，它有龐大的系統性，在這個系統里又有許多小系統，這樣才能形成一個完整的電路，電路設計時或多或少都會有一定的問題存在，出現這些問題不能視而不見，要將問題進行整合，拿出一套合理的改進方案，將電路設計達到最佳的設計效果．3、功能性原則．電學實驗電路設計不是讓學生完成一個簡單的實驗，目的是為了讓學生通過電路設計來掌握一定的學習技能，這才是進行電路設計最終要完成的目標，所以在電路設計上一定要考慮它的功能性．
三、電路設計的方法
1．明確實驗目的．所有的實驗設計都有一個設計目的，為了達到這個目的才來進行實驗操作，電路設計前也應該如此，首先要設定一個實驗的目標，然后再進行實驗，實驗結束后來看看自己的實驗結果是否達到了設計目的，才能從中分析思路找到設計的缺陷，從而進行改進．2．選擇實驗器材．實驗設計除了理論的知識還需要實驗器材的支撐，我們明確了實驗的目的后就要進行實驗器材的選擇，選擇時一定要配合自己的設計目標，盡可能的保證實驗器材對實驗帶來的誤差影響，選擇最適宜的器材將誤差降到最低．選擇器材時還要考慮器材的操作性是否適用于自己的實驗設計中，避免在進行實驗時造成實驗失敗．在器材選擇上最應該注意的就是器材的安全性，由于電路設計的復雜性往往會由于器材的選擇不當造成電路燒毀，因此在器材的選擇上這些問題都應該被注意．3．選擇設計方案．電路設計是一種靈活的設計，不同的方案可以有不同的設計效果，實驗目的、實驗器材確定后根據這些內容來進行分析選擇一些適宜的電路設計方案，將它們整理出來，繪制成設計圖，結合學過的理論知識加以比較選擇最適宜的設計方案．包括電流表應設計內接還是外接，滑動變阻器應采取分壓式接法還是限流式接法，電路結構原理選擇伏安法還是半偏法等等．保證電路的設計方案能順利的運用在電學實驗中．4．簡化電路方程．電路設計中有許多的電路方程，它們是非常復雜的，但是在電路設計時還必須要用到，如果不將其進行簡化在設計的過程中就會遇到許多麻煩，不僅會對電路的結構產生較大的影響，還有可能造成電路系統紊亂，所以在進行電路設計前要在合理的范圍內將復雜的電路方程簡化，保證電學實驗的有效進行．5．電路設計案例分析．在描繪標有“2．5V0．3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實驗中，使用3V干電池和滑動變阻器進行供電．該實驗本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調，所以也只能是選用分壓接法進行供電．只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發光時的電阻為12．5Ω，因此最好是選用實驗室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器．電路實驗設計題其設計思路、方法一般都來源于教材，要求用學過的物理知識、原理、實驗思路、方法設計出合理的方案．因此在教學中或者復習過程中要特別注意對所學過電學實驗問題的多種方法、遠離的優劣、電路聯接式的選擇方法以及有關的實驗注意事項進行歸納總結．從中體會多種方法的優劣，養成發散性思維的好習慣，才能比較順利完成實驗設計問題．高中物理電學實驗電路設計學習起來雖然復雜，但是如果方法得當，進行實驗前考慮的全面，在進行電路設計時就會相對簡單些．高中生進行實驗是對學生的理論知識及動手能力的考察，教師在學生的操作過程中也要加以指導幫助學生實驗的誤差變小，安全性提高，學生才能更好的將電學知識運用到考試中和實際生活中．
作者:湯從 單位:安徽省滁州市明光明光中學
參考文獻:
［1］王慧．中學生電學實驗能力現狀及影響因素研究［D］．蘇州大學，2010．
［2］曹會．高中物理電學實驗資源開發與能力培養的初步研究［D］．蘇州大學，2010．
［3］胡可玲．初中生電學學習中常見錯誤診斷性分析及策略［D］．蘇州大學，2013．
【關鍵詞】三人多數表決器 電路設計 Multisim10仿真
在組合邏輯電路設計的學習環節中，將學習過程中接觸到的電路設計題目通過整理分析，不難發現有這樣的兩個特點，其一，對于同一題目電路的設計，可采用基本邏輯門、譯碼器、數據選擇器、加法器等不同的設計方案。學習者通過多種設計方案的整理和分析，可加強對電路的理解，掌握更多的設計思路，這些設計思路將所學知識聯系起來，通過以點到面的學習方式達到系統掌握知識的目的。其二，對于不同題目的電路設計，可采用相同設計方案。如果不同題目根據其電路功能寫出來的真值表相同，就意味著可以采用相同的電路來完成其功能，通過把這種類型的設計題目搜集和歸類，可以節省大量的電路設計時間，對學生學習效率的提高和知識的綜合應用都會起到很大作用。
本文以三人多數表決器電路設計為例，從兩方面探討和總結了電路設計題目的特點，希望學習者能夠借鑒這種學習方法，達到綜合掌握知識的目的。
1 三人多數表決器電路設計舉例
假設題目要求設計一個三人表決器電路[1]，當表決某個提案時，多數人同意，則提案通過，少數人同意時，提案被否決。
由組合邏輯電路設計步驟[2]，首先定義變量，設三個人分別用A、B、C表示，同意提案時用1表示，否則用0表示，提案表決結果用Y表示，Y為1表示提案表決通過，Y為0則不通過。其次，寫真值表，根據上述定義，把題目設計要求的文字信息轉化為數字信息的真值表，具體見表1所示。最后， 由表1所示真值表得到邏輯函數表達式為：
表1 三人表決器真值表
輸入 輸出
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
2 “一題多解法”在電路設計中的應用
所謂“一題多解法”是指在設計同一個電路時，采用不同的設計方法。由于數字電路是用0、1代碼表示特定含義的電路設計，任何題目在設計是都要把文字信息轉換為數字信息，即用真值表的數字信息來體現電路的功能。根據這個特點在電路設計時，我們除采用傳統的用與或非實現電路設計外，還可以采用各種中規模集成塊來實現電路設計，只要設計出來的電路經過測試，得到的真值表和題目要求的真值表相同，那么就可以實現題目的要求。這種采用不同思路設計電路的做法，對學生思維擴展和知識綜合應用方面起到了積極的作用。下面以三人多數表決器電路設計為例，介紹不同設計思路在電路設計中的應用[3]。
2.1采用基本邏輯門設計
在采用組合邏輯電路現實時，根據表達式（2）的特點，采用1個異或門、一個或門和兩個與門就可完成電路搭建和測試，具體設計電路如圖1所示，筆者用Multisim10仿真軟件進行測試[4]，其結果完全和表1相同，達到了三人多數表決器的設計要求。
圖1 基本邏輯門實現三人表決器功能仿真界面
2.2采用譯碼器設計
譯碼器74LS138是根據三個地址輸入端的輸入情況，在同一時刻輸出其中一個Yi，譯碼器是組合邏輯電路設計中很重要的一個中規模集成電路，根據74LS138的工作原理，我們將表達式（1）化為：
由表達式（3）和譯碼器工作原理可設計出圖2所示電路，經測試結果與表1數據一致，由此可見采用譯碼器也能實現三人表決器的功能。
圖2 譯碼器實現三人表決器功能仿真界面
2.3 采用數據選擇器設計
數據選擇器是根據地址碼的特點，從多路輸入數據中選擇其中一路輸出的中規模集成器件。當邏輯函數的變量個數和數據選擇器的地址輸入變量個數相同時，將變量和地址碼對應連接，就可以用數據選擇器實現邏輯函數的功能。
根據上述工作原理，將八選一數據選擇器74LS151的D3、D5、D6、D7接高電平，D0、D1、D2、D4接低電平，控制端G接低電平，按圖3所示連接，即可實現三人多數表決器功能。經筆者用Multisim10仿真軟件進行測試，其結果和表1相同，因此，采用數據選擇器同樣可以三人表決器的功能。
圖3 數據選擇器實現三人表決器功能仿真界面
2.4采用全加器設計
由于一位二進制全加器的進位輸出端Ci=∑m（3，5，6，7），與三人表決器的真值表中Y的輸出完全一樣，所以只需將A、B、C對應接到全加器集成塊CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，輸出Y接到Ci端，即可用全加器實現三人表決器的功能，采用全加器實現三人表決器功能非常簡單，此處不再論述。
3 “多題一解法”在電路設計中的應用
“多題一解法”是指不同功能的電路設計題目，可采用同一個電路來實現。在電路設計過程中，只要設計題目真值表相同，其設計出的電路也就相同。學習者如果善于總結這種規律，當再次遇到真值表相同的設計題目時就可以直接使用原來的電路，這樣可以節省大量的電路設計時間，從而提高學習效率。
通過筆者的搜集和歸類，發現許多不同功能的電路設計題目，都可使用相同電路來實現其功能。例如，題目要求設計一個火災報警系統，設有煙感、溫感和紫外光感三種不同類型的火災探測器，為了防止誤報警，只有當兩種或三種探測去發出探測信號時，報警系統才會產生報警信號。
假設煙感、溫感和紫外光感三種火災探測器分別用個A、B、C表示，發出探測信號時用1表示，否則用0表示，報警信號用Y表示，其中Y為1表示有報警，Y為0表示沒有火災報警。
在此定義下的得到該報警系統的真值表和表1完全一樣，這也意味著火災報警系統的電路設計和三人多數表決器一樣，可使用相同的電路來完成其功能，當然也可采用上述所講的四種方案來實現報警系統的功能。由此看來把不同類型、不同功能的電路設計題目進行歸納和總結，對比各電路真值表的特征，就可以將具有相同真值表的設計題目歸為一類。這樣的學習方法既提高了學習效率，又增強了學習興趣，最終達到了深入理解知識，靈活應用知識的目的。
4 結論
通過“一題多解”和“多題一解”學習方法的總結和歸類，一方面可以讓學生以點學面，把所學知識系統的聯系起來，通過各知識點的相互滲透，達到全面理解知識的目的。另一方面，可以為學習者節約大量的電路設計時間，對學生電路設計思想和興趣的培養方面都會起到積極的作用。
【參考文獻】
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[2] 丁業兵，譚學琴，等.基于 Multisim 的組合邏輯電路設計與仿真[J].價值工程，2013，6（8）63-64.
【關鍵詞】PLC技術；自動化控制系統；優化設計；電氣工程
1PLC技術及自動化控制系統概念
1.1PLC技術
工業自動化水平是衡量國家經濟生產力水平的關鍵性標準，在這個過程中，工業自動化模式的發展，有利于促進國民經濟的健康、可持續運作。隨著科學技術的不斷創新及應用，電氣自動化系統已經成為工業發展體系的關鍵構成部分，該系統實現了對計算機技術、網絡技術等的應用，自動化控制器是該技術系統的核心部件。在實踐工作中，PLC自動化控制系統實現了對處理器、電源、存儲器等設備的結合性應用，通過對各個設備應用功能的結合，有利于提升自動化控制系統的運作效率。在這個過程中，電源設備是該系統正常運作的基礎，一旦電源設備不能正常發揮其功能，就會導致控制系統停滯的狀況。在控制系統運作環節中，處理器是該系統的核心構成要素，在工作場景中，其需要進行相關數據信息的處理及轉化，其具備良好的處理功能，為了應對電氣自動化的復雜性工作環境，必須實現功能系統、設備運作及管理系統、監督系統等的協調。
1.2自動化控制系統優化概念
為了提升PLC自動化控制系統的運作效率，必須進行相關優化設計原則的遵守，滿足被控制對象的工作要求，針對控制系統的基本功能及環境應用狀況，展開積極的調查及研究，滿足該系統優化設計工作的要求。這需要進行系統相關運作數據資料的整理及分析，進行系統設計及應用方案的優化選擇。為了提升系統的整體運作效率，進行系統設計方案的科學性、規范性、簡約性設計是必要的，從而降低系統的整體運作成本，實現系統綜合運作效益的提升，確保系統整體運作的安全性及可靠性。為了提升系統的生產效率，進行PLC自動化控制目標的制定是必要的，進行工作實際與系統運作狀況的結合，實現PLC容量模塊的合理配置。
2PLC自動化控制系統設計方案
2.1硬件設計模塊
為了實現自動化控制系統的穩定性運作，必須為其創造一個良好的硬件設計環境，這就需要進行硬件設計方案的優化，實現其內部各個工作模塊的協調，進行控制系統工作總目標的制定。
2.2輸入電路設計模塊
輸入電源是PLC自動化控制系統正常運作的基礎，控制系統的供電電源具備良好的工作適應范圍。為了滿足現階段自動化控制系統的工作要求，需要進行電源抗干擾性的增強，降低環境對輸入電源的工作影響，這就需要進行電源凈化原件的安裝，實現隔離變壓器、電源濾波器等的使用。在隔離變壓器工作模塊中，進行雙層隔離方案的應用是必要的，實現屏蔽層的構建，降低外部環境高低頻脈沖的影響。在輸入電路設計過程中，需要進行電源容量的控制，優化電源的短路防護工作，確保電源系統的穩定性、安全性運作，提升輸入電源的整體容量，為了提升電路的整體安全性，需要專門安裝相應型號的熔絲。
2.3輸出電路設計模塊
在輸出電路設計過程中，需要遵循自動化控制系統的相關生產工作要求，進行電路設計準備體系的健全，在這個過程中，通過對晶體管等的利用，進行變頻器調速信息、控制信息等的輸出，實踐證明，通過對晶體管的利用，可以實現PLC控制系統運作效率的增強。在頻率較低的工作環境中，需要進行繼電器設備的選擇，將其作為輸出電路設備，該工程流程比較簡單，且具備較高的工程應用效益，有利于增強自動化控制系統的整體負載能力。在這個過程中，為了避免出現浪涌電流的沖擊狀況，需要在直流感性負載旁進行續流二極管的安裝，進行浪涌電流的有效性吸收，實現PLC自動化控制系統的穩定性運作。
2.4抗干擾設計模塊
為了降低外部環境對系統運作的干擾，可以進行隔離方法的使用，在這個過程中，通過對超隔離變壓器的使用，進行系統高頻干擾狀況的隔離。這也可以進行屏蔽方法的使用，進行干擾源傳播途徑的阻斷，提升控制系統的整體抗干擾性，在實際工作場景中，可以將PLC工作系統放于金屬柜內，金屬柜具備良好的磁場屏蔽及靜電屏蔽功能。為了減少控制系統運作過程中的干擾狀況，進行布線分散干擾模式的應用是必要的，確保弱點信號線、強電動力線路等的分開走線。
3結語
為了實現社會經濟的穩定性發展，必須進行PLC自動化控制方案的優化，實現硬件設計模塊、軟件設計模塊、抗干擾模塊等的協調，提升控制系統的整體運作效益。
參考文獻
[1]李懷智.試析PLC自動化控制系統的優化設計[J].中國新技術新產品，2011（11）.
[2]何富其.基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析[J].制造業自動化，2011（06）.
摘要:在汽車電子技術領域,機器視覺的各種應用也在對汽車設計進行著逐步的科技武裝,倒車影像就是汽車機器視覺最早的應用之一,但是由于車身環境復雜多變,倒車影像的顯現質量多為不太理想,為了提高汽車音響娛樂系統模擬視頻信號抗干擾性能,通過對干擾路徑的有效理論分析,進行總結歸納,創新采用差分電路設計方式,并經過電磁干擾,整車環境等各種模擬驗證,充分驗證了可靠性,從而有效提供出了高質量、低成本的車載模擬視頻信號抗干擾電路的設計方案。
關鍵詞:車載倒車影像;低成本;高性能;抗干擾電路
引言
汽車電子行業正處于大刀闊斧的改革創新時代,“互聯網+冶及“機器視覺冶的浪潮不斷改變人們的生活,影響著汽車電子的發展。汽車音響娛樂系統是汽車電子中的重要部分,近些年發展迅猛,視頻技術也在汽車音響娛樂系統上有了越來越多的應用。隨著視頻顯示技術的不斷提高,車載視頻產品已經開始迅猛的充斥著整個汽車電子市場。我們熟知的倒車影像已經不再是中高端以上轎車的專利,在一些小型車和微客上也已經配置倒車影像系統,倒車影像技術的應用也越來越趨于普遍化。這也讓更多商用用途的消費者體驗到科技配置給倒車入車位帶來的方便。隨著產品的普及,越來越多的終端用戶對顯示的質量要求也越來越高。同時各大汽車制造車廠對汽車零部件成本控制要求也越來越嚴格,傳統的倒車視頻設計方案越來越多的不能滿足終端用戶及汽車制造廠的要求。所以低成本,高質量的倒車影像設計方案也顯得尤為重要,采用廉價的模擬視頻信號無疑是最佳的控制成本的選擇,但在模擬視頻的無損耗傳輸過程中,同時還要考慮更好地應對整車環境中錯綜復雜的電磁干擾環境,確保模擬視頻信號的顯示質量。因此必須在了解整車電磁干擾環境的情況下,改進傳統的電路設計方案,并通過模擬整車環境的各種電磁干擾實驗,確保倒車影像能夠抵抗整車的電磁干擾和眾多電子設備的互擾,從而更好地提高當前倒車影像的視頻顯示質量。
1硬件設計
1.1當前常規設計前常用的倒車影像系統傳輸電路設計方案有以下幾種:(1)顯示模塊和倒車攝像頭通過平衡電路方式來傳輸視頻信號。如果兩個導體及其所連接的電路相對于地線或其他電路參考點具有相同的阻抗,則這個電路稱為平衡電路。任何電路在高頻時要做到完全平衡是很困難的,因為實際的電路中會有很多雜散參數,這些參數對電路阻抗的影響較大。由于這些雜散參數的不確定性,電路的阻抗也是不確定的,很難保證兩個導體的阻抗完全相同。因此,對傳輸電纜的要求很高,大大提高了倒車影像系統的成本。隨著商用攝像頭用途的越來越廣泛,非平衡CVBS視頻信號輸出的攝像頭已經成為市場主流。整車廠也越來越多地采用非平衡CVBS視頻信號輸出的攝像頭了;(2)顯示模塊和倒車攝像頭通過非平衡電路方式來傳輸視頻信號(如圖1)。非平衡傳輸方式對電纜的要求大大降低。但是由于信號線CVBS-分別連接到顯示模塊GND2和攝像頭GND3,形成了一個很大的地環路。兩個接地點(GND2和GND3)電位的不同(由顯示模塊工作電流I1導致,現在顯示模塊的功能越來越多,有時I1甚至會超過10A)以及環境中交變的電磁場都會在環路上形成電流I2。導致顯示模塊和攝像頭參考地之間形成電位差V1。如果V1包含模擬視頻信號頻率帶寬內的成分,則會對視頻信號形成干擾并且無法濾除,直接影響顯示效果,用戶體驗差。一般的解決方案是在攝像頭端增加共模扼流圈,通過增加地環路的阻抗來減小地環路電流,從而減小了地環路電流的影響,也可以認為一部分電壓降在了共模扼流圈上,減小了對電路的影響。共模扼流圈的電感量越大,這個共模扼流圈的效果越好,扼流圈的尺寸也越大。攝像頭本身尺寸較小,共模扼流圈也受到限制,電感量沒有辦法做到很大。在極端情況下,用戶就會感受到畫面的抖動,嚴重影響了使用感受。
1.2改善電路設計
本電路設計目的在于克服上述現有技術中的不足之處,提供一種新型的車載模擬視頻信號抗干擾電路,有效地提高了模擬視頻信號的抗干擾能力,從而提供一種高效、低成本模擬視頻信號抗干擾電路的設計方案。顯示模塊接口電路為差分電路,CVBS-不再連接到GND2,切斷了地環路,環路電流無法產生。另外將攝像頭的GND3直接連接到顯示模塊GND2,保證了不會由于顯示模塊工作電流較大,顯示模塊和整車地電位不一致而影響到顯示效果。并且攝像頭本身電流很小(及I3很小),保證了攝像頭和顯示模塊電位差V2足夠小。但是如果干擾的頻率較高時,這種單點接地的方法效果不明顯,因為雖然不存在明顯的地環路,但是由于雜散電容的原因會有隱含的地環路。因此本設計在OPA電路之后增加了一個低通濾波電路,來濾除這些較高頻率的干擾信號。如圖2所示,攝像頭輸出的模擬視頻信號線連接到顯示模塊的差分接口電路上,地環路消失。攝像頭電源地直接連接到顯示模塊,保證兩模塊之間參考地電位差足夠小,不會受到其它模塊的影響,不再影響顯示效果。模擬視頻信號經過OPA電路之后,通過低通濾波器濾除模擬視頻信號上因為隱含地環路而存在的高頻干擾。從而提高了模擬視頻信號的抗干擾能力。以下結合圖3對電路設計進行進一步的說明:如圖3所示,R1、R2、R3根據AD轉換器對輸入信號幅度的要求進行分壓,并且一起組成了模擬視頻信號的終端匹配電阻。R9、C5、C6組成了運放供電電源上的濾波電路。C2、C3、C9為電路的隔直電容,阻隔電路上的直流成分。R4、R5、R6、R7、R8、C1、C7、IC1組成運放電路,將輸入的模擬視頻信號的參考地CVBS-轉變為顯示模塊參考地GND2。R10、L1、C8構成低通濾波器,濾除視頻模擬信號中的高頻干擾成分。通過運放電路,CVBS-信號不需要連接到GND2,切斷了地環路;增加低通濾波器濾除模擬信號中的高頻干擾信號。提高了模擬視頻信號的抗干擾能力。1郾3搖電路設計驗證及結果對電路進行了電磁干擾及整車環境變化的性能驗證。淤在電磁干擾試驗中,進行了大電流注入干擾實驗,輸入了200mA的干擾電流,在整個實驗過程中,倒車影像性能沒有任何墮落,滿足各項性能指標要求。同時進行了電源,地平面波動實驗,注入50mS的電源,地變化波動周期,通過500個循環的注入實驗,各項性能指標都符合要求。于整車環境變化模式實驗,在整車上進行了發動機啟停循環,電動雨刮頻率變化,電動車窗,電動后視鏡工作等實驗,均沒有發現倒車影像收到任何干擾,滿足整車要求。綜上,對于電路進行了電磁抗干擾和整車環境模擬實驗,通過各項實驗,電路設計性能可靠穩定,沒有發現任何倒車影像顯示質量問題。
2結束語
圖像去噪是一種圖像退變處理,而任何濾波技術對不同的噪聲類型有不同的處理能力。一般來說對濾波技術性能優劣的質量評價主要用細節和邊緣的保護、噪聲濾除性能及濾波復雜性等指標來衡量。其中細節和邊緣的保護是該技術的一個重要特性。同時主觀的判斷也是一種有效的衡量判定方式。總之,性能優良的濾波技術應具有在較好保護圖像細節和邊緣前提下,能有效去除圖像噪聲,盡最大可能恢復局部相關像素的原來特性,盡量滿足符合人類視覺系統特征規律。但是對濾波技術主觀評價具有一定的個體差異性和片面性,所以探索對濾波技術客觀全面的評價體系是一項長期而艱巨的研究任務。但是到目前為止,除了利用人眼視覺系統對濾波結果直接主觀觀察評價外,還沒有一個比較理想的客觀標準對濾波效果能夠全面有效地評價。在汽車復雜環境下,模擬視頻信號極其容易受到干擾,倒車后視影像的顯示質量對于駕駛客戶來說,也是尤為重要的,通過使用信號差分電路的設計,可以有效的減去隱性的地環路,避免模擬信號收到外部的各種干擾,保證視頻影像的顯示質量。該電路設計也在實際產品上在整車環境上進行了了實驗驗證,達到了預期的效果,大大提高了終端客戶使用的滿意度。
作者：張園 朱康 林榮生 單位：延鋒偉世通汽車電子科技有限公司
關鍵詞：LED；多路平衡電路
中圖分類號：TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-02
一、LED與多路LED電流平衡電路
LED是一種利用固體半導體材料作為發光材料，通過導電，使得其中的半導體發生載流子的復合變化，從而釋放出能量，引發光子發光的裝置。LED的中文全稱為發光二極管，是當前應用最為廣泛的照明設施之一。LED之所以能夠成為當前世界上應用最廣泛的照明設施之一，在于其多方面的優勢。
其一，LED的照明高校節能。相較于普通的白熾燈（60W），一個LED燈管（10W）連續運行100個小時，所消耗的電能是白熾燈（60W）運行17個小時所消耗的電能。而二者在照明的效果上是一樣的。由此可見LED照明效率之高，能耗之低。其二，LED的壽命非常高。由于采用了半導體材料，加之其結構簡單，無燈絲，無玻璃泡等裝置，因此使用壽命可以高達50000個小時。相較于LED，普通的白熾燈的使用壽命只有短短1000個小時。其三，LED照明效果良好，環保健康。LED可以將9成以上的電能轉換成光能，并且由于是直流驅動，所以不存在頻閃的問題，因此照明效果很好。不僅如此，由于LED發出的光不含有紫外線和紅外線，因此光線健康。以上特性，使得LED的應用得以迅速拓展。
LED是由恒流驅動電路構成，那么在恒流驅動電路的設計的時候，需要充分考慮到一系列的因素。第一，恒流驅動電流可以通過單一的外界電阻來設定；第二，需要嚴格控制恒流工作電壓，將其電壓保持在最低限度；第三，在恒流電流輸出的時候，可以采用數字信號進行控制，從而滿足LED供電驅動對反應速度的要求。因此，在LED供電電路的設計中，需要考慮到上述因素。本文通過分析比較三種供電電路的優劣點，嘗試性的進行了多路LED電流平衡電路設計和運用。
二、LED恒流供電電路比較
對于LED電源來說，要求其實就是恒流限壓。在某種程度上，LED燈的壽命和可靠性，其實是有LED的驅動電源決定的。如果沒有恒流限壓的驅動電源，就不能夠保證LED等發光的均勻性和長期性。不僅如此，由于LED需要長期滿載行工作，因此就需要較高的供電效率。當前，對于LED電流平衡電路的設計，有很多的方法。下面就當前比較流行的TL431，來對一些簡單的LED電流平衡電路的設計進行介紹：
（一）單個TL431恒流電路
圖1 單個TL431恒流電路設計示意圖
從圖1中我們可以看到，單個TL431恒流電路設計，其實就是利用了單個的TL431恒流系統。這是一個比較簡單的電路設計，其恒流是以431的2.495V為基礎的。同時，此電路設計也同樣限制了LED上面的壓降。這一設計的最大的有點在于其簡潔性。電路設計非常簡單，所需要的電子元件也很少，因而成本低廉。不僅如此，由于采用了TL431的基準電壓，保證了其高精度。同時R12，T13只要采高精度電阻，恒流精度比較高。但是，這一電路設計同樣存在著一系列的缺點與問題。由于TL431是2.5V基準，故恒流取樣電路的損耗極大，不適合做輸出電流過大的電源。不進如此，此電路設計的最大缺陷，也是最致命的缺陷在于，不能進行空載。因此，這一電路設計只適合內置，不能作為外置式的LED電源進行運用。
（二）單個TL431恒流改進型電路
圖2 單個TL431恒流電路改進型設計示意圖
如圖2所示，對單個TL431恒流電路設計進行進一步的改進，可以得到一個新的恒流電路設計。與單個TL431恒流電路設計一樣的是，這一電路設計也是基于相同的基準來實現恒流（TL431的2.495V）。但是，這一電路設計與上面的電路設計存在一定程度的差別，這一改進型的電路設計減少了電流取樣電路的電壓，只要合計設計R12，R13，R14的值，可以限制LED上面的壓降。因此，這一點路與上述電路一樣，最大的有點在于其簡潔性，因而電路設計簡單，所適用的電子元器件較少，成本較低。相較于前面的電路設計，該電路設計可以實現空載。但是，需要注意的是，該電路設計中空載依然是其軟肋。當輸出空載時，輸出電壓會有上升，上升幅度由電流取樣電路電阻與R12，R13的比值決定。
（三）兩個TL431恒流電路
相較于上述單個TL431橫流電路的電路設計，雙TL431恒流電路，包括了兩個TL431。在此電路設計中，使用兩個TL431加少數元件即可組成恒流電路，相對于線路較復雜、采用元器件較多的恒流檢測控制電路，不僅成本大大降低，更能滿足LED照明技術越來越小型化的要求。
三、多路電流平衡控制電路設計
要實現LED電路多路電流平衡控制，主要有兩種實現方法。一種方法是每路恒壓后搭配限流電阻，另外一種方法每一路LED串都用一個恒流轉換電路來控制。
前者的做法恰如圖4所示，在同一個電路支路上，進行多個LED的串連。這樣的做法，一方面可以提高電路供電的效率，同時也可以在整體上實現能耗的降低。該電路設計的優點在于其平衡性，但是該電路的電阻選取需要基于LED的個數。當LED的數量發生變化后，電阻就需要重新極端。因此，降低了整體的效率。
后者的做法恰如圖5所示，在電路設計中，每一路LED串都用一個恒流轉換電路來控制。在這一設計之中，最大的有點在于可以不需要電阻，因此就可以不考慮LED串之間的正向特性不一致狀況。因此，本系統具有易于維護的特點。但是，其缺點也是比較明顯的，最顯著的特點就是在于其復雜性。
在綜合比較了兩個多路LED電流平衡電路的設計方案后，本文選擇設計方案二作為多路LED電流平衡電路的設計。該設計其實就是每個支路LED串的獨立恒流驅動方式。在之前設計的單路恒流電路的基礎上，加入多路控制電路和升降壓自動切換電路，就構成了一個完整的低成本多路控制器。
四、結束語
本文基于CSMC0.5μm DPTMCMOS工藝庫芯片設計了一個多路LED電流平衡電路，在原有的單路恒流電路設計基礎上，實現多路控制與升降壓自動控制，從而是設計出一個完整的低成本多路控制器。本設計工藝簡單，成本低廉，并且具有高精度性與電流平衡能力，可以有效的支撐中小功率LED照明系統。
參考文獻：
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EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫,EDA技術作為現代電子技術的核心，它依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件上，對以硬件描述語言HDL（HardwareDescriptionLanguage）為系統邏輯描述手段完成的設計文件，自動完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結構綜合（布局布線），以邏輯優化和仿真測試，直至實現既定的電子線路系統功能。EDA技術在硬件實現方面融合了大規模集成電路制造技術、IC版圖設計技術、ASIC測試和封裝技術、FPGA/CPLD編程下載技術。自動測試技術等，在計算機輔助工程方面融合了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機輔助工程（CAE）技術以及多種計算機語言的設計概念。EDA技術為現代電子理論和設計的表達與實現提供了可能性。
2.EDA技術的發展過程
EDA技術的發展過程反映了近代電子產品設計技術的一段歷史進程,就過去幾十年電子技術的發展歷程，大致可以將EDA技術的發展分為三個階段。（1）初級階段:早期階段即是CAD(ComputerAssistDesign)階段,大致在20世紀70年代,當時中小規模集成電路已經出現,傳統的手工制圖設計印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費大、制造周期長。人們開始借助于計算機完成印制電路板一PCB設計,將產品設計過程中高重復性的繁雜勞動如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替,主要功能是交互圖形編輯,設計規則檢查,解決晶體管級版圖設計、PCB布局布線、門級電路模擬和測試。（2）發展階段:20世紀80年代是EDA技術的發展和完善階段,即進入到CAE(ComputerAssistEngineeringDesign)階段。
由于集成電路規模的逐步擴大和電子系統的日趨復雜,人們進一步開發設計軟件,將各個CAD工具集成為系統,從而加強了電路功能設計和結構設計,該時期的EDA技術已經延伸到半導體芯片的設計,生產出可編程半導體芯片。（3）成熟階段:20世紀90年代以后微電子技術突飛猛進,一個芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個晶體管,這給EDA技術提出了更高的要求,也促進了EDA技術的大發展。各公司相繼開發出了大規模的EDA軟件系統,這時出現了以高級語言描述、系統級仿真和綜合技術為特征的EDA技術。
3.EDA技術的特點
EDA技術代表了當今電子設計技術的最新發展方向,它的基本特征是采用高級語言描述,即硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionLanguage),就是可以描述硬件電路的功能。信號連接關系及定時關系的語言。它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性,同時具有系統仿真和綜合能力,具體歸納為以下幾點:（1）現代化EDA技術大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設計程序,從而確保設計方案整體的合理和優化,避免“自底向上(Bottom-up)”設計過程使局部優化,整體結構較差的缺陷。（2）HDL給設計帶來很多優點:①語言公開可利用;②語言描述范圍寬廣;③使設計與工藝無關;④可以系統編程和現場編程,使設計便于交流、保存、修改和重復使用,能夠實現在線升級。（3）自動化程度高,設計過程中隨時可以進行各級的仿真、糾錯和調試,使設計者能早期發現結構設計上的錯誤,避免設計工作的浪費,同時設計人員可以拋開一些具體細節問題,從而把主要精力集中在系統的開發上,保證設計的高效率、低成本,且產品開發周期短、循環快。（4）可以并行操作,現代EDA技術建立了并行工程框架結構的工作環境。從而保證和支持多人同時并行地進行電子系統的設計和開發。
4.EDA技術的應用
EDA技術在電子工程設計中發揮著不可替代的作用,主要表現在以下幾個方面:
4.1驗證電路設計方案的正確性
設計方案確定之后,首先采用系統仿真或結構模擬的方法驗證設計方案的可行性,這只要確定系統各個環節的傳遞函數(數學模型)便可實現。這種系統仿真技術可推廣應用于非電專業的系統設計,或某種新理論、新構思的設計方案。仿真之后對構成系統的各電路結構進行模擬分析,以判斷電路結構設計的正確性及性能指標的可實現性。這種量化分析方法對于提高工程設計水平和產品質量,具有重要的指導意義。
4.2電路特性的優化設計
元器件的容差和工作環境溫度將對電路的穩定性產生影響。傳統的設計方法很難對這種影響進行全面的分析,也就很難實現整體的優化設計。EDA技術中的溫度分析和統計分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數、最佳電路結構以及適當的系統穩定裕度,真正做到優化設計
4.3實現電路特性的模擬測試
電子電路設計過程中,大量的工作是數據測試和特性分析。但是受測試手段和儀器精度所限,測試問題很多。采用EDA技術后,可以方便地實現全功能測試。
關鍵詞：攝像頭 智能汽車 設計方案
中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0152-01
本設計是基于MK60DN512ZVLL10單片機開發實現的，該系統采用攝像頭采集、識別道路兩旁或者中央的引導線，在此基礎上利用合理閉環的算法控制智能車運動，從而實現智能車快速穩定的尋跡行駛。
1 智能車整體結構的選型與設計
1.1 圖像傳感器的選擇
圖像傳感器，即數字攝像頭。目前市場主流的兩種攝像頭傳感器：以金屬氧化物半導體元件為感光材料的CMOS攝像頭和以電荷耦合元件為感光材料的CCD攝像頭。綜合兩種攝像頭解析度、靈敏度、成本、功耗比、模塊電路、體積、重量，CMOS攝像頭可以滿足于4米/秒速度以下智能車行駛，并且CMOS攝像頭功耗低，工作電壓只需3.3V-7V，完全可以由智能車穩壓后得到，穩定經濟，所以選擇CMOS攝像頭中的OV7725攝像頭。
1.2 起跑線檢測傳感器選擇
起跑用的是發車燈塔控制方式，發車燈塔不僅發出起跑信號，而且發出終點信號。我們使用基于使用HS0038B傳感器的基礎電路作為接收燈塔光信號一個基礎電路，OUT口接MK60的C5。
1.3 速度檢測傳感器選擇
一個完整的控制系統是閉環控制的，所以需要測速裝置，用以精準反映智能車實時速度。我們采用了由歐姆龍公司研制的一款200線的小型編碼器。
1.4 車模選型
本次設計采用由飛思卡爾半導體公司贊助的G768型車模，即為競賽中的C車模。
2 智能車硬件電路設計
2.1 硬件設計方案
本設計方案采用模塊化方式完成總設計，模塊化設計使思路清晰，在使用出現錯誤時容易修理。
2.2 電路設計方案
本次設計將智能車系統電路分成兩個主要部分，以MK60N512ZVLQ10為核心的控制電路和以電源為核心的驅動電路。考慮到MK60最小系統電路板比較大，所以將整個系統電路分為兩塊規則PCB板（主控板和驅動板）。
2.3 控制電路
以MK60為核心的單片機系統的硬件電路設計主要包括以下幾個部分：電源電路、時鐘電路、JTAG接口、復位電路。
2.4 驅動電路
因為本次比賽攝像頭組使用的電機是RS-380SH直流電機，小車驅動芯片決定選用集成的高電流半橋電機驅動應用BTN7971B，它的輸出電流足以帶動電機轉動并且較穩定。
2.5 電源模塊
比賽使用飛思卡爾專用電池，2000mAh的鎳鎘電池1塊，標準電壓7.2V。
3 智能車軟件算法設計
3.1 軟件控制整體設計
本次設計所用的軟件調試工具支持C語言和匯編語言混合編程的IAR Embedded Workbench軟件，由于C語言操作簡單，可修改和移植性強，所以本次軟件設計大部分程序都使用C語言編寫，只有在某些地方加入了匯編語句。
3.2 主程序結構
在系統初始化方面，我們所用到的底層硬件資源進行初始化和上層模塊初始化。在方案選擇及參數設定上，我們在主板上設置了一組四位的撥碼開關和三個按鍵結合OLED顯示屏實現的方案和參數的可調，以在比賽時對車作適當地調整。在圖像獲取上，對于Ov7725數字攝像頭，使用場中斷加高速DMA傳輸的方式來獲取圖像。圖像處理則采用黑線提取和中心線提取。
3.3 控制算法
控制算法是智能車的靈魂，為了使小車能以穩定的速度通過跑道，精確的速度控制是關鍵，采用速度閉環控制方案。
4 智能車開發與調試
4.1 軟件開發環境
系統編譯下載是在IAR IDE開發環境下完成的，Embedded Workbench for ARM是IAR Systems公司為ARM單片機開發的一個集成開發環境，這一開發環境使用方便、入門容易和代碼簡明緊湊。此外，由于在IAR軟件中進行編寫，調用，修正函數比較復雜繁瑣，所以使用了Source insight 3軟件進行輔助編寫小車程序。
4.2 硬件開發環境
本次畢業設計所用的硬件開發平臺為著名硬件開發公司Altium公司的Altium Designer 10，這已開發環境在板級設計特性、軟設計特性、數據管理特性、通用特性都較有優勢。
4.3 軟件調試
軟件調試主要包括：程序在線仿真調試，上位機調試。在線調試主要使用的是IAR中的調試器IAR C-SPY。上位機調試主要是通過藍牙模塊將智能車運行過程中的狀態和SD卡采集的圖像及時地反饋到PC機上。
4.4 現場調試
現場的調試包括攝像頭調焦以及固定、PID參數整定、速度控制算法的參數整定、智能車運行狀態等方面的調試。
隨著半導體工藝技術的不斷發展，EDA技術也不斷地推動著電子設計技術的發展。IC設計產業在不斷高度發展的同時也面臨著巨大的挑戰，產品上市周期越來越短、成本越來越低等要求都迫使設計者在進行電子設計時選用更高效的EDA技術。設計者在設計的過程中必須全面的考慮問題，不僅要考慮硬件的物理特性對設計時序及功能可靠性等的影響，同時也要選用合適的設計術語及抽象形式等數據來描述設計。EDA技術不僅需要測試深驗證亞微米技術的物理效應的能力同時也需要提供抽象設計的能力。EDA技術的發展離不開計算機、電子系統設計及集成電路等，EDA技術的發展大致上可以分為計算機輔助階段、計算機輔助工程設計階段及電子設計自動化階段這三個階段。電子輔助階段主要是在計算機輔助的前提下進行的電路原理圖編輯，用PCB進行布線布局，從而使得設計師從傳統的繪圖工作中解放出來。計算機輔助工程設計階段主要是解決電路設計中的電路檢測等問題，CAE以邏輯模擬、故障仿真及定時分析等為核心，從而使得設計可以提前預知產品的相關性能及功能。電子設計自動化階段主要是通過高級描述語言、綜合技術及系統仿真等“自上而下”的完成設計前期的高層次設計。
2EDA技術的要點分析
2.1硬件描述語言硬件描述語言是一種進行電子系統硬件設計的計算機語言，它通過軟件編程來具體的描述電子系統中的電路結合、連接形式及邏輯功能等，硬件描述語言適應于設計大規模的電子系統。高速集成電路（VHDL）硬件描述語言于1985年美國國防部推出的目的是為了克服EDA產品不兼容問題，同時也可以進行多層次設計。IEEE以VHDL為硬件描述語言柄灘以覆蓋之前的硬件描述語言的各種功能。IEEE是一種全方位的硬件描述語言，包括系統行為級、邏輯門級及寄存器傳輸等多個設計層次，同時也支持數據流、結構及行為等三種形式進行混合描述整個項目。VHDL硬件描述語言不僅移植性好，同時它的設計也方便了工藝間的轉換，而且VHDL使得設計人員的主要工作是進行實現與調試系統功能。
2.2ASIC設計在集成電路的設計中加入ASIC芯片可以解決電子系統集成電路存在的功耗的、可靠性差及體積大等主要問題。隨著現代電子產品市場的門檻不斷提高，ASIC芯片分為全定制或半定制ASIC及可編程，因此在設計ASIC芯片時應該盡可能的是芯片獲得最優的性能，從而達到高利用率、高速度及低耗能的目標。
3EDA技術在電子設計流程
EDA技術是系統級的設計方法，是一種層次相對較高的電子設計方式，EDA技術以概念為驅動從而使電子設計工作者在設計時無需利用門級原理圖，電子設計工作者在確定設計目標之后就可以用EDA技術來表述電路，這樣不僅可以減少電路細節的約束及限制，同時也可以使設計者的設計更具創造性。EDA系統在電子設計人員將概念構思及高層次的描述輸入計算機之后在系統規則下完成對電子產品的設計。EDA技術的電子設計工作流程大致包括系統劃分、代碼級功能仿真、VHDL代碼或圖形的輸入、送配前時序仿真及ASIC實現部分。首先，電子設計借助文本或者圖形編輯器呈現出設計描述，也就是實現設計表述。其次，電子設計借助編譯器對設計進行錯排編譯，即輸入HDL程序。然后，設計人員需要溝通軟件和硬件設計，以便實施功能仿真，即綜合。最后，在確認仿真設計無誤時，通過FPGA或CPLD完成邏輯映射操作，即編程下載，系統級設計完成。基于EDA技術電子設計流程如圖。
4EDA技術的應用
EDA技術在電子工程設計中扮演著非常重要的角色，它的作用體現在不同的方面。首先，電子自動化技術可以驗證電路設計方案的正確性，在進行電子設計時，待設計方案確定之后，會利用結構模擬或者系統仿真等方式來驗證設計方案的正確性，在驗證過程中系統中的各個環節的傳遞函數確定之后設計方案便可以實現。這種系統仿真技術推廣到非電子專業的系統設計也會得到充分的發展。EDA技術在系統進行仿真之后的電路結構進行模擬分析，從而使得電路設計方案的可行性及正確性得到充分的保障。其次，電子自動化字數也可以對電路特性進行優化設計。電路的穩定性能受到元器件容差及工作環境溫度等的影響。在傳統設計過程中難以對電路的整體進行優化設計，也無法全面的分析電路穩定性的影響因素。EDA技術中的溫度分析及統計分析等功能的應用則可以全面的分析電路特性影響因素，從而對電路特性進行整體的優化設計。最后，電子自動化技術也可以實現電路特性的全功能模擬測試。
5以EDA技術為基礎電子設計的注意事項
關鍵詞： 帶通濾波器； EDA； FilterPro； Proteus； 仿真分析
中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0024?03
0 引 言
帶通濾波器是一種僅允許特定頻率通過，同時對其余頻率的信號進行有效抑制的電路。由于它對信號具有選擇性，故而被廣泛地應用現在電子設計中。但是，帶通濾波器的種類繁多，各個類型的設計差異也很大，這就導致了在傳統濾波器的設計方法中不可避免地要進行大量的理論計算與分析，不但損失了寶貴的時間，同時也提升了電路的設計門檻[1]。為了解決上述弊端，本文介紹了一種使用FilterPro和Proteus相結合的有源帶通濾波器的設計方案，隨著EDA技術的不斷發展，這種方法的優勢也將越來越明顯。
1 帶通濾波器設計工具簡介
1.1 濾波器設計軟件FilterPro
FilterPro是美國TI（德州儀器）公司推出的一款優秀的濾波器設計軟件，它支持低通、高通、帶通以及全通濾波器的設計，同時也支持常見的貝塞爾、巴特沃斯以及切比雪夫響應類型。設計人員只需要根據濾波器的設計向導按部就班地往下進行，就可以得到符合要求的濾波器電路，同時還可以得到與之相對應的響應曲線。但是有一點需要注意：這款軟件的計算結果是一個連續域的計算結果，只有當使用的運算放大器是絕對理想的運放時才能得到與所給響應曲線完全吻合的響應結果，但這并不影響我們使用它進行濾波器的設計。因此只需要使用其他基于Spice模型的EDA仿真軟件對電路進行仿真分析和調整，這就可以設計出性能穩定的濾波器電路[2]。
1.2 電路仿真軟件Proteus
Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司開發的一款功能強大的EDA軟件，它自身集成了豐富的元件庫，更具有其他軟件無法與之相媲美的單片機仿真功能，使得它被廣大單片機設計人員所熟知。其實Proteus在模擬電子的設計與仿真中做的同樣出色，只不過對它在這方面的介紹較少。
4 結 語
本文介紹的這種帶通濾波器的設計方法具有很強的通用性。實踐表明，該方法不但可以避免一些復雜的理論計算和分析，同時通過仿真還可以直觀的檢驗電路的輸入和輸出，進而使得濾波器的性能更加的穩定。另外，使用EDA軟件進行電路設計和仿真測試也可以有效地降低設計難度和設計成本，這種設計方法也為濾波器的設計提供了一種新的設計思路。
參考文獻
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（下轉第30頁）
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關鍵詞：單片機 控制系統 電子電路
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0025-01
采用單片機控制系統對普通銑床進行數控化改造，可以提高機械加工工藝水平和產品質量，提高生產效率并減輕操作者的勞動強度。
1 設計方案和基本方案確定
（1）控制功能：X軸、Y軸、Z軸進給伺服運動；行程控制；鍵盤控制；報警電路、復位電路、隔離電路、功放電路等。（2）設計方案：綜合考慮功率、技術難度、精度、成本因素，采用“步進電機+滾珠絲杠副”的開式伺服驅動控制模式。（3）基本方案：采用MCS-51單片機，并擴展兩片2764芯片，一片6264芯片，三片8155可編程并行I/O等構成控制系統；采用軟件環形分配器；由于銑床三個方向的三步進電機均為三相，所以直接與8155（2）的PA口再加上8155（3）的PA口相接，經光電耦合電路、功放電路驅動電機。
2 單片機擴展
（1）程序存儲器EPROM的選擇：芯片型號不同，應用參數也不同，主要有最大讀出速度、工作溫度及容量。在確定容量內選擇EPROM型號，主要考慮讀取速度。根據CPU與EPROM的匹配要求，應滿足8031能提供的讀取時間大于EPROM所需的讀取時間。應考慮在滿足容量要求的同時盡可能選擇大容量芯片，以減少芯片組合數。（2）數據存儲器RAM的選擇：選RAM是主要考慮因素是RAM的讀寫速度與CPU提供的讀寫時序的匹配要求，還應滿足這樣一個關系：即8031所能提供的讀寫時間應大于RAM所需求的讀寫時間，常用RAM主要有6116和6264兩種。
3 地址分配及接線方法
（1）地址分配：8031所支持的存儲系統其程序存儲器與數據存儲器獨立編址，故EPROM和RAM的地址分配自由，不必考慮沖突問題。8031復位后從0000H單元開始執行程序，故程序存儲器地址從0000H開始。只用EPROM，地址為0000H-1FFFH，擴展RAM與I/O口及設備實行統一編址。
（2）EPROM、RAM與8031連接方法：803不必加以驅動。EPROM、RAM與8031的連接：1）地址總線：將A0～A12與EPROM的A0～A12對應連接。A0～A12與RAM的A0～A12對應連接，其余地址經譯碼產生片選信號；2）數據總線：P01～P07分別與存儲器D01～D07對應連接；3）地址總線：將A0～A12與EPROM的A0～A12對應連接，A0～A12與RAM的A0～A12對應連接，其余地址經譯碼產生片選信號；4）數據總線：P01～P07分別與存儲器D01～D07對應連接。
4 接口電路及輔助電路設計
本系統接口電路包括鍵盤、數碼顯示器及步進電機接口電路，輔助電路包括復位電路及報警顯示電路。
8031單片機的口P01可以作為I/O接口，為管理上述接口電路，還需要擴展接口電路，現在用8031的P01管理步進電機，用擴展接口管理鍵盤和顯示電路。
4.1 接口電路設計
8155內部RAM和I/O選擇由引腳IO/M（__）控制，當IO/M（__）=0時，CPU訪問RAM，RAM的低8位編制為：00H～FFH；IO/M（__）=1時，CPU訪問IO口，8155的工作方式選擇通過對8155內部命令，寄存器通過設定控制命令來實現。8155具有兩種基本操作，即用8155中的256字節RAM及擴展I/O口使用，作RAM時與系統RAM無區別；作I/O口使用時，可通過工作方式以滿足不同需要。8155有一個狀態寄存器，鎖存I/O口和定時器的當前狀態，使CPU查詢用。狀態寄存器和命令寄存器共用一個地址，只能讀入，不能寫入。CPU讀地址時，做狀態寄存器，讀出時是當前I/O口和定時器的狀態，而寫時則作為命令寄存器寫入命令。
4.2 輔助電路設計
關鍵詞 電子技術綜合設計；實踐能力；創新思維
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2017）02-0113-02
Reform and Practice of Integrated Design of Electronic Techno-logy//ZHOU Tao， ZHANG Ruimin， LIU Qiao， LI Shuanming， ZHONG Furu
Abstract This article introduces the curriculum reform and practice from the aspects of teaching goal， teaching content， teaching imple-mentation， teaching method， examination method and teaching effect. The reform of the integrated design course of electronic tech-nology will be beneficial to the improvement of students’ practical ability， and to cultivate the students’ innovative thinking.
Key words integrated design of electronic technology； practical ability； innovative thinking
1 引言
隨著石河子大學人才培養模式的不斷改革，以及社會對高等教育培養具備實踐能力、創新思維人才目標要求的提出，實踐教學環節作為工科專業人才培養體系中的重要組成部分[1]，成為當下大學生創新思維和創新能力培養的重要環節。電子技術綜合設計是一門實踐性非常強的實訓類課程，是電子技術人才培養成長的必由之路。由學生自行設計、自行制作和自行調試電子電路，旨在培養學生掌握綜合模擬、數字、高頻電路知識，解決電子信息方面常見實際問題的能力，培養學生電子電路設計與EDA（Electronic Design Automation）調試工具的使用方法，以及開展項目管理的基本方法。
2 現狀
以往的教學安排中主要側重電子電路的設計和仿真，留給學生自己用于思考和設計的時間有限，設計基本停留在紙上和計算機上。因此，教學效果很難達到預期的教學目的。雖然W生在參加接下來的相關課程的課程設計、大學生訓練計劃、全國大學生電子設計大賽、畢業設計時理論分析能力得到提高，但實際設計和調試時卻出現大量問題很難得到快速解決的現象。所以，這種教學模式不再適應目前新的人才培養方案對于電子信息工程專業提出的要求以及創新人才的培養。
3 課程改革探索與實踐
電子技術綜合設計課程的改革與探索主要從課程教學目標、課程教學內容、課程教學實施、教學方法、考核方法和教學效果等幾個方面進行。
課程目標 電子技術綜合設計將學生已學過的電路基礎、模擬電路、數字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2]，從而培養學生具備電子元器件的識別和選擇，電子電路仿真和電路設計軟件的使用，電子電路的分析和設計以及實際應用電路項目的開發、管理等綜合能力，使學生切實經歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現過程。該課程是對現有課程體系的完善和補充[3]，幫助學生拓展視野，提升學生參加課外科技活動、校級SRP（Student Research Project）活動、國家大學生創新計劃以及全國電子設計競賽等專業競賽的興趣和畢業設計的質量與水平。
教學內容 課程的主要內容按照基本知識驗證、專業知識綜合、創新設計能力培養的原則進行安排，主要包括：常用電子元器件基礎知識；常用電子測量儀表的使用；電路仿真軟件的使用；印刷電路板的設計與實現；電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試；撰寫總結報告、答辯等。
1）常用電子元器件基礎知識：主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區分，還包括一些電子常用術語，比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。
2）常用電子測量儀表的使用：包括萬用表、示波器、函數發生器、直流穩壓電源的基本使用方法。
3）電路仿真軟件的使用：主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。
4）印刷電路板的設計與實現：Altium Designer軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。
5）電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試：對全班學生進行分組，四個人一組，每組一個設計題目，每組經過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設計出電路仿真圖，仿真沒有問題后設計PCB圖，然后制成單面板進行元件焊接、調試。
6）撰寫總結報告、答辯：系統設計完成后，每組撰寫總結報告，提出系統的優點和設計不足，以及設計過程中自己的心得體會，最后制作幻燈片進行課程匯報答辯。
教學實施 在完成各個教學內容時，課程采用項目驅動的方式使學生在掌握理論知識的同時，實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學過程分為4個項目進行，通過項目的完成，學生逐步完成課程的學習，綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。
1）基本元件及電路測試項目。教學內容的前兩部分講解完成后，要求每個學生進行基本元件參數的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目，學生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。
2）電子電路設計和仿真項目。在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數的選取、放大倍數的計算、系統測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后，學生參考實例設計一個放大倍數不同的晶體管放大電路作為練習。練習完成后，全體學生設計一個波形發生電路用來產生方波、三角波信號。學生設計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預期目標。該項目完成后，學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計的基本原則。
3）電子電路制板與焊接調試項目。前兩階段的項目完成后，教師講解電路制板軟件Altium Designer的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程，講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例，講解的過程中學生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。最終要求學生自己實現一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。通過該項目，學生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現的過程。
4）C合設計與總結項目。學生按學號進行隨機選題，題目內容涵蓋模擬電路（如連續可調直流穩壓電源）、數字電路（如循環彩燈控制器）、高頻電路（如小信號阻容耦合放大電路設計）。題目選定后，題目相同的學生分成一組，組建項目小組。項目組成員提出設計方案，經過理論論證，設計完成仿真電路和PCB電路，然后采用手工腐蝕法實現電路系統的板面布線，最后進行元件焊接和調試。系統完成后，整個課程基本接近尾聲，每組學生要對自己的設計方案進行匯報答辯。通過該項目，學生掌握了復雜電路的設計與實現，以及團隊合作完成項目設計、管理、總結的過程。
教學方法 課程的教學方法，打破傳統理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學生動手為主的模式，采用教師講授、項目訓練、學生參與設計和討論、分析講解和答辯的形式。學生有機會表達自己的觀點和設計思路，充分調動積極參與的興趣。
考核方法 課程的總評成績由5個部分組成：考勤10%+課程表現10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標準打破原來課程總評成績主要由平時成績、設計成績兩部分組成的模式，主要以學生在教學實踐活動中的參與度和完成度作為考量，注重學生實踐能力和綜合能力的培養。
教學效果 經過兩周的項目驅動訓練和實踐環節的總結，學生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚，對電子電路的設計和實現更加有信心，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。
4 結論
課程改革和實踐在石河子大學電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行，學生對于課程內容安排和各個環節的設計比較歡迎，加大了學生創新思維和創新能力的培養。課程實施的整個過程側重基礎能力培養，將項目管理理念貫穿整個課程的始終，加大創新能力的培養。學生在后續的畢業設計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創新能力。■
參考文獻
[1]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，2014，36（6）：41-43.
關鍵詞：數字電子技術；時序電路；串行序列；仿真；EDA
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）06-0131-02
串行序列檢測在通信領域應用廣泛，因此，教材中對這種電路的設計進行介紹是有必要的。但是目前大多數的數字電子技術教材介紹的串行序列檢測電路都存在一定的問題，作者在2003年全國高校電子經驗交流會上就指出了問題并提出了多種修訂方案[1]，該文也引起了一些老師對該問題的注意[2]。但當時論文中給出的修訂方案與時序邏輯電路狀態圖描述不一致。同時，作者最近在圖書館查閱了最新出版的數字電子技術教材，其中的串行序列檢測電路設計仍然是采用以往教材中的設計方法，都沒有進行功能驗證，問題依然存在。因此本文有必要進一步討論這一問題。另外，串行序列檢測電路設計作為數字電子技術的一個經典實例，欠缺一定的基礎知識，比如串行通信的概念、異步串行通信幀格式概念、串行通信的檢測和同步問題等。作者在教學中，首先讓學生查找資料熟悉上述基本概念，然后設計串行序列檢測電路，掌握上述基本概念后，個別同學自己就會發現以往教材中設計存在的問題。這種教學方式執行多年，效果很好。
一、傳統串行序列檢測電路仿真
大多數數字電子技術教材都是設計了110或111的串行序列檢測電路，多數教材中得到的111序列檢測電路（要求檢測到連續的3個1時輸出Z=1）如圖1（a）所示，利用MaxplusⅡ仿真的結果如圖1（b）所示。圖1（b）中箭頭表示在CP的上沿檢測串行輸入X，檢測到第一個有效的1時進入01，檢測到第二個有效的1時進入11狀態，此時輸出Z在檢測到連續兩個1時輸出變量Z就1，顯然與設計命題要求不符。其他序列的檢測也有類似情況，即不是在有效的檢測時刻輸出1。
二、改進的串行序列電路設計方法
參考文獻[3]中提出了這一問題的解決方案，分別給出了Mealy型和Moore型狀態圖，這樣可以得到正確的設計電路。但這種方法的狀態圖與傳統時序邏輯電路狀態圖不一致。傳統狀態圖是反映時序邏輯電路狀態轉換規律及相應輸入、輸出取值關系的一種圖形，在狀態轉換圖中以圓圈及圈內的字母或數字表示電路的各個狀態，以箭頭表示狀態轉換的方向，相應輸入/輸出標注在轉換箭頭上，圖2給出了傳統的兩狀態變量的部分狀態圖。本文根據串行序列檢測的特點，即輸出是由檢測狀態S確定的，當檢測到有效序列，無論下一個串行輸入X為0還是為1，都輸出1。則可以將狀態圖表示為如圖3所示的傳統形式，進行可重疊序列檢測，圖4是醫電93班吳鵬同學按照改進方法設計的111序列檢測電路及仿真結果，由圖4（b）可見，只要檢測到有效數據串就輸出1，結論完全正確。
三、實例安排順序和教學方式的改變
這一實例所有教材都是安排在基于觸發器的時序電路設計部分，因此限制了學生的思路。最近幾個學期在時序邏輯電路分析、設計、寄存器等所有知識介紹完之后，讓學生開始查串行通信資料、做序列檢測電路設計、仿真驗證電路功能，并做PPT在課堂上介紹。多數學生對串行通信概念、幀格式、波特率、幀同步等問題都介紹的比較清楚，個別同學對序列檢測電路還設計了幾種方案，其中包括了參考文獻[1]中提到的用移位寄存器、輸出與檢測時刻同步等方法，拓展了學生的思路，部分學生對設計的電路進行了仿真和分析。這種方式激發了學生學習數字電子技術的熱情，對數字電子技術設計產生了濃厚的興趣。因此，建議各教材在補充相關基礎知識的同時，將這一實例放在時序邏輯電路一章的最后，由學生根據自己所學知識進行設計。
通過以上分析可見，即使再多教材使用了再久的實例，也需要進行實踐檢驗；建議教材中基于觸發器的時序電路設計步驟中，應該增加“電路功能驗證”一步，如果有這一步，就可以避免之前教材所設計電路存在的問題。
參考文獻：
[1]寧改娣，楊栓科.串行序列檢測同步時序電路設計探討[C].全國高校電子經驗交流會論文集，2003.
[2]陳文楷等.討論式教學方法如何引入課堂[C].全國高等學校電子技術教學研究會年會，2005.
[3]張克農，寧改娣.數字電子技術基礎（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010.
