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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篇電子電路設計步驟，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。
關鍵詞：電子電路；調試方法；調試步驟
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編碼：1003-2738（2012）06-0333-02
電子電路設計制作、調試是高職電子類專業課程設計的關鍵環節，是理論與實踐相結合的重要階段。一個性能較好的電子裝置，即使按照理論設計的電路參數進行安裝，往往也難于達到預期的性能指標。這是因為人們在設計時，不可能周全地考慮各種復雜的客觀因素（如元件值的誤差、器件參數的分散性、分布參數的影響等），必須通過安裝后的測試和調整，來發現和糾正設計方案的不足，然后采取相應措施加以改進，使裝置達到預定的技術指標。因此，對高職電子類學生從事電子技術及其相關領域工作，調試電子電路的技能是不可缺少的。
一、調試方法
電子電路調試方法有兩種：分塊調試法和整體調試法。
（一）分塊調試法。
分塊調試是把總體電路按功能分成若干個模塊，對每個模塊分別進行調試。模塊的調試順序最好是按信號的流向，一塊一塊地進行，逐步擴大調試范圍，最后完成總調。
實施分塊調試法有兩種方式，一種是邊安裝邊調試，即按信號流向組裝一模塊就調試一模塊，然后再繼續組裝其他模塊。另一種是總體電路一次組裝完畢后，再分塊調試。
分塊調試法的優點是：問題出現的范圍小，可及時發現，易于解決。所以，此種方法適于新設計電路和課程設計。
（二）整體調試法。
此種方法是把整個電路組裝完畢后，不進行分塊調試，實行一次性總調。顯然，它只適于定型產品或某些需要相互配合、不能分塊調試的產品。
不論是分塊調試還是整體調試，調試的內容應包括靜態與動態調試兩部分。靜態調試一般是指在沒有外加輸入信號的條件下，測試電路各點的電位，比如測試模擬電路的靜態工作點，數字電路各輸入和輸出的高、低電干和邏輯關系等。動態調試包括調試信號幅值、波形、相位關系，頻率、放大倍數及時序邏輯關系等。
值得指出的是，如果一個電路中包括模擬電路、數字電路和微機系統等三個部分，由于它們對輸入信號的要求各不相同，故一般不允許直接連調和總調，而應分三部分分別進行調試后，再進行整機聯調。
二、常用的調試儀器
（一）萬用表。
萬用表可以測量交、直流電壓，交、直流電流，電阻及電平值，還常用于判斷二極管、穩壓管、晶體管和電容的好壞與引腳。
萬用表有數字式與指針式兩種。數字式萬用表比指針式萬用表貴，但測量精度和輸入阻抗比指針式高。
（二）示波器。
用于觀察與測量電路各點波形幅度、寬度、頻率及相位等動態參數，是調試中不可缺少的儀器。示波器的主要特點是靈敏度高，交流輸入阻抗高，但測量精度一般較低。在電子電路調試中，最好選用雙蹤示波器，便于對兩個信號波形和相位進行比較。所選用示波器的頻帶必須大于被測信號的頻率，否則，被觀察的波形會嚴重失真。
（三）信號發生器。
調試中常需外加一定波形的信號，如正弦波、三角波、方波及單脈沖波等，以測試電路的—工作情況。因此，需要產生這些波形的信號發生器，如多功能信號發生器、函數發生器或自制簡易的信號發生器等。
三、調試步驟
不論是采用分塊調試還是整體調試，其調試步驟大體如下：
（一）調試準備——檢查電路。
任何組裝奸的電子電路，在通電調試之前，必須認真檢查電路連線是否有錯誤。檢查的方法是對照電路圖，按一定的順序逐級對應檢查。
特別要注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕拔一拔元器件，觀察焊點是否牢固等等。
（二）通電觀察。
—定要調試好所需要的電源電壓數值，然后才能給電路接通電源。電源一經接通，不要急于用儀器觀測波形和數據，而是要觀察是否有異常現象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發燙等。如果有，不要驚慌失措，而應立即關斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后再測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。
（三）靜態調試。
先不加輸入信號，測量此時電路有關點的電位是否正常。對于模擬電路為測量靜態工作點；對于數字電路則測量輸入與輸出的高、低電平值及邏輯關系。若有不正常現象，則應找出故障點和故障原因，以及解決故障的措施。一般應特別注意管子與集成電路是否正常工作，其次是所使用的電路元件參數是否有錯，以及電路連線是否有錯等。
（四）動態調試。
加上輸入信號，觀測電路輸出信號是否符合要求。若輸入信號為周期性的變化信號，可用示波器觀測輸出信號。對于模擬電路，則觀測輸出波形是否符合要求。對于數字電路，則觀測輸出信號波形，幅值、脈沖寬度、相位及動態邏輯關系是否符合要求。在數字電路調試中，常常希望讓電路狀態發生一次性變化，而不是周期性的變化。因此，輸入信號應為單階躍信號（又稱開關信號），用以觀察電路狀態變化的邏輯關系。
當采用分塊調試時，除輸入級采用外加輸入信號外，其他各級的輸入信號應采用前—級的輸出信號。
（五）指標測試。
電路經靜態和動態調試正常之后，即可對課題要求的技術指標進行測試。應認真測量和記錄測試數據，并對測試數據進行分析，最后作出測試結論，確定電路的技術指標是否符合設計要求。如有不符，則應仔細檢查問題所在，—般是對某些元件參數加以調整和改變，若仍達不到要求，則應對某部分電路進行修改，甚至要對整個電路加以修改，或推倒重來。當然，我們并不希望大返工，因此，要求在設計的全過程中，要認真、細致，考慮問題要更周全。盡管如此，但出現局部小返工是難免的。
四、調試中的注意事項
1.采用分塊調試方法時，對那些非信號流向上的電路應首先單獨進行調試，之后才能按信號流向順序進行分塊調試。這些電路是：作為電路時鐘信號的振蕩電路、作為電路節拍控制的節拍信號發生器、作為電路電源的直流穩壓電路等等。
2.調試前，應熟悉所使用儀器的使用方法，調試時應注意儀器的地線與被測試電路的地線是否接好，以避免因為儀器使用不當而做出錯誤的判斷。
3.調試過程中，不論是更換元器件，或是更改連線，一定要先關斷電源，待更換完畢經檢查無誤后方可再通電。
4.調試過程中，不但要認真細致觀測，還要勤于做記錄。試驗記錄是十分重要的技術文件，它是調試過程科學分析的依據，又是電路技術性能的科學證據。初學者往往只注重最后的技術指標測試記錄，而不注意對調試過程中出現的非正常現象進行記錄，這是十分錯誤的，—定要改正過來。非正常現象的記錄內容包括：故障現象、故障原因分析、解決措施、措施效果等。
參考文獻：
[1]何其貴.低頻電子線路分析基礎.北京.北京理工大學出版社.2010。
[2]劉曉莉.電子產品裝接工藝.北京.電子工業出版社.2010。
[3]楊清學.電子產品組裝工藝與設備.北京.人民郵電出版社.2008。
關鍵詞:電子電路設計；創新；路徑
科技的不斷進步和發展,電子產品逐漸的滲透到生產和生活的各個領域,成為國家科技生產水平的主要組成因素,推動者計算機技術的不斷進步,成為國家發展的動力,為技術的全面進步提供必要的條件。但是現階段我國進行電子電路設計的過程中存在一定的問題,創新能力不足,自主知識產權意識較弱,造成整體發展水平出現滯后性,因此在今后的發展中需要對電子電路設計的創新路徑進行分析,全面的掌握創新方法,保證電子電路自主研發能力的提升,促進我國科技水平的全面進步。
1電子電路設計概述
1.1電子電路設計的原則
電子電路設計需要遵循相關的原則,這樣才能更好地保證設計的科學性,首先需要對電子電路內部的各項原件相互之間的關系進行全面的分析,掌握設計的內部結構以及外部結構,整體上對原件內部的各項構造進行分析,綜合地對電子電路的各項類型進行分析,全面地掌握各項設計類型。其次需要關注設計的功能性原則,在進行設計的過程中需要將電子電路系統進行更加細致全面的劃分,掌握不同模塊的實際功能,考慮到實現這些模塊和功能的途徑,從而在設計中了解掌握原件的情況,實現電子電路設計的規范性。在進行電子電路設計的過程中需要保證各項功能的完整性,在進行設計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進行分析,確定整體的設計成果符合實際使用的效果,這樣才能進一步提升設計的科學性與合理性,在實際使用中保證使用的質量。
1.2電子電路設計的技術
進行電子電路設計需要采用合適的方法,具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進行設計的過程中將關注的焦點放在需要解決的問題上,針對性地進行代碼設計,對需要解決的問題進行相應的編程,這樣的方式可以在進行程序編制的過程中避免因為競爭機制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題,滿足現實情況下的管理機制,對其中較差的個體進行替代,保證代碼的使用更加符合技術的需要,不斷地滿足現實條件,對結果進行更加全面的管理,對實際問題進行整體解決。而現場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進行應用,采用在線編程的方式,將存儲芯片設置在RAM內,在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進行描述,然后將數據存儲到RAM內,這樣將數據進行存儲的方式使得相關的邏輯關系得到更加科學的處理,一旦對其中的FPGA開發軟件進行斷電之后,就會出現RAM的邏輯關系空白,為整體的數據存儲節省較多的空間,提升FPGA系統的使用效率,將不同的數據流灌入到硬件系統中,提升電子電路設計的整體質量,便于對設計方法進行全面的創新。
2電子電路設計的創新基本方法
2.1對電子電路進行層次化的設計
進行電子電路層次化的設計首先需要將基本構造分成相應的模塊,對不同的模塊進行分層次的設計描述,整體設計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結構進行轉換,直到實現硬件單元描述為止,層次化設計在進行管理設計的過程中相比較而言較為靈活,可以根據實際特點選擇適宜的設計方式,既能夠是自頂向底的方式,也可以是自底向頂的方式,具體情況需要按照實際情況進行分析,對電子電路的設計進行全面科學的管理。
2.2對電子電路進行漸進式設計
漸進式設計也是電子電路設計中經常出現的情況,這種設計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中,將設計的相關指標使用到設計中,其中包括高頻、低頻模擬電路、數字電子線路的結構設計,然后依據實際情況設計相應的單元電路結構,將電子電路工作的特點和運行方式融入到設計中,并將線路設計進行全面的整合,注重輸入與輸出之間的相互關系,保證電路設計的規范性,將電子電路設計得更加便于操作。同時在進行設計的過程中需要對漸進式設計的步驟進行分析,根據應用型電子電路的功能,及時地對電子電路進行組合,在進行拼裝時需要關注連接點信號連接的強度、幅度以及電壓值之間的關系,將整體電路進行更加科學的設計。
2.3硬件語言描述設計
在進行電子電路設計的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式,首先需要對設計目標進行全面的管理,熟悉電子設計中對信號進行控制的相關原理,保證信號處理的各項參數。在具體信息確定完成之后需要對系統進行分解,找出硬件的總體框架,之后對設計圖進行仿真設計,將較為重要的位置使用相關的記號進行標注,然后借助CAD軟件對設計進行仿真測試,保證電子電路設計的邏輯關系、正負極值、時序等的正確性,提升方案設計的規范性。
3電子電路設計的創新路徑
3.1電子電路構架設計
進行設計創新首先需要對整體的設計構架進行管理,在設計中對FPGA系統進行重新定義,在硬件單元內部建立連接,找出更加明確的構建系統,對設計途徑進行創新。在設計結束之后需要對設計目標以及設計結果進行對比,可以采用錯誤的代碼,驗證系統在進行甄別過程中的效果,對于出現問題的地方及時進行改進。在結束之后選擇適宜的子系統,其中一部分保持原本的運行狀態,一部分按照遺傳算法進行一定的修改,這樣可以對系統進行更加完善的處理,使操作的適應性更強。進行改進之后再對系統進行整體的驗證,不斷地對設計方案進行改進,使得設計更加符合方案的需要。
3.2對設計環境進行創新
在設計過程中需要對系統的環境進行創新,用于測試的環境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構架和硬件進行全面的控制,制定適宜的仿真軟件。計算機在使用的過程中可以通過通信電纜將數據從計算機下載到FPGA系統中,使用規范化的儀器對數據采集中的硬件和軟件進行連接,對設計方案進行全面的評估,并將數據轉化進行應試實驗,對軟件進行仿真處理,提升系統整體運行環境。
4結語
電子電路設計對于科技的發展具有較為關鍵的作用,需要對系統進行全面的管理,對設計方法進行不斷的創新,使設計在多變的環境中實現自我重構,提升設計的科學性,使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力,而且能提高設計能力。通過設計和模擬仿真可以快速地反映出所設計電路的性能,使設計更加生動、直觀、實時、高效,更好地為人類造福。
參考文獻
[1]梁光勝.電子技術系列課程教學改革的研究與實踐[A].中國光學學會光電技術專業委員會,教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會,全國高等學校光學教育研究會.全國光學、光電和電子類專業教學經驗交流、研討會專集[C].中國光學學會光電技術專業委員會,教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會,全國高等學校光學教育研究會,2012.
[2]黃品高,葉懋,景新幸.電子電路基礎實驗教學中培養學生創新能力的基本素質的探索[A].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會.教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會第二十屆學術年會會議論文集（上冊）[C].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會,2010.
[3]宋菲.電子電路設計的創新路徑分析[J].數字技術與應用,2015(6):17.
1半導體二極管與整流濾波電路的模擬實驗
一般情況下，半導體集成電路常用直流電壓，電網中的電壓通常是交流電壓，若要將電網中交流電的電壓換成直流電壓，則需要借由電壓變壓器進行降壓，再經由整流電路實現交流電壓轉換為直流電壓的目的。但是，整流過后的直流電壓內還存在著交流電壓的成分，應采用濾波電路濾除夾雜的交流電壓，得到平滑純正的直流電壓。通過利用Protel98軟件進行模擬仿真和分析發現，沒有接連濾波電路之前，整流電路所輸出電壓的波形呈現為直流電壓。而將濾波電容器加在電路中以后，不僅可以降低整流輸出脈動直流電壓，并使電容器的容量得以改變，還能夠改變電路開關電源的波紋。如果需要較小的電路開關電源波紋，受負載電流大小的影響，應該將電容量調大。由于電流大的時候，放電的速度比較快，最電容量的要求就會增大。而當電路交流成分減少時，也會使電容器的容量減少，因此容量改變以后所輸出的計算結果也會不同于容量改變前的計算結果。通過采用示波器進行測試后發現，利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來圖形同實際電路測試輸出的波形相同。由此可見，若要改變電子電路中的某個元件，只需要利用Protel98軟件修改參數就可以實現，從而達到模擬仿真應實現的目標。Protel98軟件成為修改和優化設計電子電路的有效輔助工具，也是電子電路設計模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設計的具體步驟包括以下幾個方面：第一，根據電子電路設計的主要目標和所需規模繪制準確的電路原理圖。在繪制原理圖時，應選用比較簡單和普及的電路，從而有效實現模擬仿真的目的。第二，繪制完電路原理圖之后，借由Protel98軟件設置元件的參數，通過鼠標選中元件并雙擊元件的性質項目后，就可以修改元件的參數。修改結果可以利用電子電氣法進行測試和檢查，從而找出出現錯誤的地方，再通過有效的分析和科學的修改，就可以完善電路設計。第三，再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖，并對電路功能進行仿真和驗證，從而判斷所設計的電路是否具有可行性。
2基本邏輯門電路的模擬實驗
Protel98軟件的仿真器由實用的數模與模擬混合而組成，利用網表文件將電路的所有元素結合起來，使數字仿真與模擬間的壁壘被有機的打破，再利用波形記錄分析系統將數字波形的結果同模擬結果一起顯示出來，組合成一個各種門電路。在進行模擬實驗時，應首先輸入繪制出來的電路圖，并編輯激勵信號波形和跟蹤誤差信號的波形，再從電子元件的數據庫里找出相關的數據，利用這些數據進行電路模擬，并計算出波形模擬的結果。而從繪制的波形圖中可以發現，當輸入信號的電平組合表現為高—高、高—低、低—低和低—高時，基本邏輯門電路輸出的信號和輸入的信號之間具有可行的邏輯性關系。由此可見，利用Protel98軟件對數字電路進行模擬仿真，不僅能擴大模擬電路設計規模，而且對其進行定時的精確度也非常高，通過采取輸入不同激勵信號波形的方式，可以準確修改基本邏輯門電路數據庫的特性。不但如此，Protel98軟件進行電路模擬仿真，其良好界面對于分析電路設計和修改電路設計具有重要的意義。
3結束語
根據相關理論與具體的輔助案例可以發現，Protel98模擬軟件能有效解決電路設計中遇到的問題，對于電子電路設計的相關工作人員具有非常重要的意義。許多復雜電路的元件參數是已知的，而采用Protel98軟件可以正確分析電路的特性，從而使傳統的方法無法解決的問題得以有效解決。此外，Protel98軟件還能優化實際生活中解決電路相關技術方面問題的手段和方法，使解決電路問題的成本大大降低，并提高處理問題的效率，具有非常重要的現實意義。
作者：胡國柱 單位：遼寧機電職業技術學院
關鍵詞：任務驅動法；微任務；電子電路；實訓教學
中圖分類號：G4
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）22018502
1電子電路設計實訓課程教學現狀
電子電路設計是電類專業為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機綜合性設計課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開展，一些課程的課時量也相應遞減，比如筆者所在學校電氣自動化專業的《電子電路設計》課程已由原36學時減至24學時。如何在減少的課時的課程中讓學生掌握同樣程度的技能水平以適應社會的需求，考驗著每一位專業教師。
以往傳統的電路設計教學的方式大多是由教師先講授知識點，然后將知識點所涉及到的圖例向學生繪制演示，最后讓學生依樣畫葫蘆。在整個教學過程中，教師為主導，而學生僅限于單純的模仿與記憶，并沒有主動學習，導致學習效率低下。因此在教學中應該有意識到加入興趣式教學，調動他們的求知欲，激發學生更積極主動的思考，學習甚至創新，打造優質課堂，全面提高教學質量與學習效率。
2任務驅動法
2.1任務驅動法原理
任務驅動法是近年來被廣為應用的一種教學手法，它一改傳統的灌輸式教學，嘗試采用任務驅動式的教學方法。需要教師將課程學習內容劃分為多個特定任務，每個任務包含一定知識點，只要學生完成了課程中設定的任務，就可以掌握課程學習的內容。
任務驅動法的核心內容就是由教師在教學過程中創設任務情境，教學任務必須融合學生所需要掌握的技能點和相關的知識點，同時又具有一定的生活性、探究性和創造性，讓學生帶著解決問題完成任務，激發他們的學習興趣，讓學生自主或協作性學習，使他們真正了解知識點在實際工程中的應用，學以致用。
2.2任務驅動法在電路設計實訓中的應用
電路設計實訓課程的教學目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學。但無論多簡單的圖形，在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節順序來講，而是應該由教師將所有知識融會貫通后重新組織，將它們融入到一個個工程任務中再向學生展示，如向學生展示電動小車電路設計圖紙，將其作為一個工程任務，讓學生嘗試用學過的知識來繪制，或讓學生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學生的學習興趣和在完成任務后的成就感，形成良性循環。因此電路設計實訓課程非常適合采用任務驅動式教學法。
3微任務驅動法
3.1微任務驅動法原理
采用任務驅動法教學所提供的任務由于綜合性較強所以工程量較大且難度較高，學生在一節課中難以完成，即使有些基礎好，動手能力強的學生完成了任務，也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學生素質和能力，將大任務進行科學性的分解，將之細化為中任務，小任務甚至微任務。讓具有不同層次知識能力的學生都能被激發興趣，在任務量合適的微任務環境中嘗試和實踐。
以上所述即為微任務驅動教學法，它就是以任務驅動法為基礎，將總任務依靠知識的內在邏輯或采取分類的方式進行具體化，以微任務的形呈現。較之任務驅動法，其目標更為明確，導向性更強，教師使用這種方法教學也更容易控制課堂教學的節奏，保證能在規定時間內完成教學進度。
3.2微任務教學設計
微任務驅動法的實施過程是：教師先依據教學目標設計一個總任務，引起學生的學習興趣。再引導學生分析總任務的解決方法并將總任務拆分為一個個的微任務，各微任務之間可以是從屬或并列關系。拆分出來的微任務不能太難或任務量太大，應設計為學生較易完成的程度，以便于將學生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務引導和推動學生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達到復雜的學習任務的頂點。
微任務法的核心是如何科學合理的設計微任務。首先，任務必須要有明確的目的性，教師提出的每一個微任務，原則上都是為了完成總任務而設計的，盡量不設置多余任務，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務時應考慮到大多數學生的水平，注意難易適度。并且在教學過程中，根據學生的反應與掌握程度以及課程進度隨時調整微任務，不能任務教條化僵化。第三，微任務還應遵循完整性原則。教師所設計的微任務必須連貫，不能有斷續感，讓學生知道自己要做什么，可以解決什么問題，使他們獲取的知識完整且有條理。最后，微任務的設計要適當增添趣味性，可以在教學過程中加上圖片插畫，視頻音頻等數字教學資源，讓學生在完成任務的同時體會到學習的樂趣。
3.3微任務驅動法在電路設計實訓課程中的應用
Altium Designer軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數也較雜，若逐個講解，則顯得各知識點雜亂無章，學生記的多忘得快，但在實際繪圖時還是束手無策，不知該用哪個工具來繪制。
例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識點，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學內容，可設計對應電路制圖微任務，圍繞一個小目標，教師可以設計多個由簡單到復雜的小任務，布置學生循序漸進地完成任務，在練習中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓練可將學生已在模擬電路和數字電路課程中學過的常用電子元件符號如：變壓器、運算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們設計為一個個需要完成的微任務。每個任務都考慮到學習課程的前后連貫和趣味性，讓學生繪制自己所熟悉的事物。隨著學習的深入，可以布置學生完成如圖1（c）所示的七段數碼管等稍復雜的繪制任務。完成任務后的喜悅感和成就感會更加強烈，也為以后的學習增添了動力。
微任務驅動法在教學過程中將知識點分解到一些小任務中進行，學生頭腦中的知識是零散的，有時會降低知識的系統性和完整性。因此，這樣的設計任務和完成過程是十分必要的，教師可以通過一個較為完整的任務引導學生將已完成的微任務中的知識點進行歸納總結，加深對所學知識和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識建構。
例如，上完第三次課后，教師即可布置學生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務。從創建元器件、調用常用元件開始，直至綜合運用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學生在本次課中復習鞏固了前面微任務中所學的小知識并將其融合，初步完成了一張簡單的電子電路設計原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程，具有綜合應用性。
3.4電路設計課程與其余課程的前后融合
電路設計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規則時，還會涉及到數字電路、模擬電路、單片機技術應用等課程的接續關系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎前移到數字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實際譯碼電路、三態電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學時。本課程把握好銜接關系，主講等電路板制版規范、電路設計的仿真方法等要點主題，把以往重復性內容節省的學時用于應用層面。
在重點講述電子電路圖繪制方式的時候，還應適當向學生加強常用接口電路的連接方法知識點，并向學生擴展對嵌入式處理器及新技術的了解，為后續單片機原理課以及傳感與檢測技術中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數字式一體傳感器等內容的講授打下基礎。
4總結
本文提出在電路設計實訓課程中提出微任務驅動教學的思路，該方式以“微任務為主線，教師為主導，學生為主題”嶄新教學模式，改變了往常的以教定學到被動教學模式，讓學生學會在解決任務中學習知識點與解決問題的方法，通過這種方法，既能激發學生勤于思考的熱情，有加深了對知識點理解，提高了創新思維的能力。在教學中始終貫穿“應用入手，學中建，建中學；分解項目，逐步深入與完善”的理念，對人才培育重點落在實際操作能力的培養上，提升整體教學水平。
參考文獻
[1]蘇秋慧.微任務驅動法在中職CAD教學中的實驗研究[J].長春：東北師范大學，2013.
[2]周紅麗.《電子線路》任務型課堂教學過程和實施步驟的探討[J].新課程學習，2009，（2）：105108.
[3]楊瑞萍.基于工作過程的項目化課程教學改革實踐――以“計算機輔助電子線路設計”課程改革為例[J].吉林省教育學院學報，2015，31（7）.
1電子技術課程設計計劃的制定
為進一步深化“3CE”應用型創新人才培養模式和課程體系的教學改革，期間教研室課題組老師對在電子信息工程專業開設電子技術課程設計的目的意義和任務要求以及教學內容和教學方式進行了深入研討，制定了課程設計的實施細則：①將課程設計放在短學期的18至21這4周來集中實施；②制定課程設計報告規范性材料包括存檔封面、課程設計過程表格、課程設計技術報告封面、課程設計技術報告目錄、課程設計技術報告正文格式、課程設計技術報告打印設置）；③建立了課程設計的課題庫和元器件庫，以及元器件的購置領用制度；④制定了樂山師范學院“2+1”學期制短學期電子技術課程設計課程教學工作計劃。為保證課程設計正規化和規范化的實施作了扎實的基礎性工作。
2電子技術課程設計具體方案的落實與實施
課程設計就是按設計題目任務要求，運用課程所學知識和客觀條件，完成和實現課題目標的全過程。電子技術課程設計就是在開設了模擬電路和數字電路以及實驗課程之后，運用所學模電和數電知識，完成特定功能電子電路的設計、安裝和調試等。這要求學生在老師的指導下獨立進行查閱資料、設計方案與組織實驗等工作，并寫出總結報告。我們根據課程設計的特點和所要達到的目標要求，采用了開放式的教學模式，真正把課程教學轉換到以學生為主體的知識運用能力、創新能力和綜合素質的培養上來。課程設計教學環節及主要設計流程如下：課題選題電路設計提交元器件清單電路安裝、調試撰寫設計報告驗收、答辯成績評定。
2.1課題與選題
電子技術課程設計的選題是課程設計首要的第一環節，既要符合電信專業的綜合培養目標，覆蓋所學主干課程知識，又要體現電子技術的先進性和應用性，拓展學生的知識面，以達到學生綜合運用專業技術基礎知識和工程設計實踐能力的培養。所以我們課題組的指導老師精心設計了20個課程設計題目，并制定了每個題目的具體設計任務和要求，以任務書的書面表格形式，供各組（每組不大于2人）學生進行選題。剛開始同學們選題只想挑選簡單易做的題目，這個過程老師要悉心講解每個課題的具體任務、要求和所要達到的目的，使學生明確自己的任務，鼓勵并對選擇任務多、難度較大、完成得好的課題要酌情加分。
2.2電路設計
電路設計是整個課程設計中花費時間最多的環節之一，老師首先系統講解課程設計的設計方法，設計步驟，設計要點，并以成功的設計案例進行分析、講授；對每一個設計題目，要求學生必須明確系統的設計任務，根據任務進行方案的選擇，然后對方案中的各部分進行單元的設計、參數的計算和器件的選擇，最后將各部分連在一起，畫出一個符合設計要求的完整的系統電路圖；指導學生要求利用EDA（電子設計自動化）技術來完成整個電路的設計與仿真。這個電路設計期間是一個仔細認真反復糾錯的過程，只有電路設計通過了軟件仿真各項設計指標以后，才能進行硬件電路板的設計與安裝。
2.3電子電路的安裝
電子電路的安裝與調試在電子設計技術中占有重要位置。它是對理論設計進行檢驗、修改和完善的過程，任何一個新產品往往都是在安裝、調試并反復改多次方能最終完成。在電路安裝、調試之前，要求電路設計正確，軟件仿真也通過后，提交元器件清單。雖然學生已經在大一就進行了電子安裝及工藝訓練課的實踐，但時隔一年多，許多同學的安裝焊接技術已退化，所以我們對學生進行了手把手的“師傅帶徒弟”的方法來強化訓練學生，嚴格要求學生在自己設計的PCB板或萬通板上焊接時遵循以下安裝原則。
（1）所有元器件在安裝前應盡可能全部測試一遍，以保證所用元器件均合格。
（2）所有集成電路的安裝方向要保持一致，以便于正確布線和查線。
（3）安裝分立元件時應使其標志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。對于有極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時一定要特別注意，切匆搞錯。
（4）為了便于查線，可根據連接線的不同作用選擇不同顏色的導線。一般習慣是正電源用紅色線、負電源用藍色線、地線用黑色線、信號線用黃色線等。
（5）連線盡量做到橫平豎直。連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周圍通過。同時，應盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過。
（6）為使電路能夠正常工作與調測，所有地線必須連接在一起，形成一個公共參考點。正確的安裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍之效果，使安裝既快又好。
2.4電子電路的調試
電路的調試對于電子裝置的最終形成和達到預定的技術指標是至關重要的環節。老師詳細講解電子電路的調試步驟，指導學生在調試前要對電路進行檢查，包括連線是否正確；元、器件的安裝是否良好，有無短路和連接錯誤的地方；電源供電（包括極性）、信號源連接是否正確；電源端對地（┴）是否存在短路的情況等；通過了上述的直觀檢查無誤后，就可轉入調試。調試包括測試和調整兩個方面，它是為達到電路設計指標而進行的一系列的“測量判斷調整再測量”的反復過程。調試的方法通常采用先分調后聯調（總調）的原則，它包括通電觀察、靜態調試和動態調試的過程。在調試過程中電路會不可避免出現異常工作狀況，學生要學會去查找、分析故障的原因和排除故障的方法，并把它看成一次良好的學習機會。
2.5撰寫設計技術報告
撰寫課程設計的技術報告是對學生寫科技論文和科研總結報告的能力訓練。通過寫報告，不僅把設計、組裝、調試的內容進行全面的總結，而且把實踐內容上升到理論的高度。我們對學生的設計技術報告進行了規范化的要求，技術報告應包括以下幾點。
（1）課題名稱。
（2）內容摘要。
（3）設計內容及要求。
（4）比較和選寫設計的系統方案，畫出系統框圖。
（5）單元電路的設計、參數計算和器件選擇。
（6）畫出完整的電路圖和PCB設計圖，并說明電路的工作原理，截下仿真圖并說明仿真數據和波形是否達到設計要求。
（7）組裝調試的內容（包括使用的主要儀器儀表、電路調試的方法和技巧、測試的數據和波形與計算結果的比較、調試中出現故障的原因和排除方法等）。
（8）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，提出改進意見和展望。列出系統所需元件清單。
（9）收獲、體會。
（10）列出參考文獻。
2.6驗收與答辯
經過小學期的4周集中訓練和實踐，將自主設計的成果和作品以答辯的形式進行匯報和總結，答辯是有技巧的，答辯本身也是對學生進行綜合素質、能力展示的訓練，所以我們在課程設計的教學過程中也設計了這一環節，訓練他們沉著冷靜、自信應對在答辯過程中所遇到的所有問題。我們安排每組10分鐘的答辯時間，要求先播放、闡述自己的設計幻燈（文檔），然后演示自己的硬件作品，最后回答老師提出的2~3個問題。答辯過程中要求學生回答問題應該實事求是，不宜虛張聲勢，不懂裝懂，回答問題要簡明扼要；對確定自己無法回答的問題時，要態度平靜地說明為什么未曾涉及這個問題的研究，不宜不著邊際強行回答；有沒有科學的求學態度，也是答辯的考核目的之一，千萬不能給老師留下虛假狡辯的學術態度。遇到程度性問題，不能把話說得太死，恰當運用模糊詞語，為自己留有余地。設計者對不同的意見要保持謙虛接納的態度，同時要為自己的觀點辯護。辯論中要客觀、公正，言之有理、持之有據，語氣平和，語言委婉，不能武斷和傷人自尊，即使發問者有錯誤，也要舉止文明，保持學者風度，不必將自己的觀點強加于人，把自己的觀點亮出來，供對方參考就可以。答辯完畢，無論氣氛如何，應該有禮貌地向在場師友致謝。
3嚴格進行課程設計的成績評定
教師主要根據學生課題完成質量情況即平時成績20％+答辯及作品質量50％+技術報告30％，三個部分進行綜合評定學生的課程成績。平時成績：主要考察學生在規定時間內是否在場并認真完成自己的設計，我們制定了工作指導、檢查登記表，規定了9次師生見面輔導時間，并做好每次的指導記載。答辯及作品質量：主要驗收學生的硬件作品的完成質量，采用作品演示加答辯方式來綜合評定學生的答辯及作品質量成績。技術報告：學生科技論文和科研總結報告的寫作能力，我們同樣制定了技術報告評分細則，主要包括：調查論證（資料的查閱與收集情況），方案設計與技能（方案的設計與選擇，圖形繪制與EDA軟件仿真工具的掌握程度），分析與解決問題的能力（運用所學理論知識和技能去分析發現與解決實際問題），工作量工作能力與工作態度（按期圓滿完成規定的任務，工作量飽滿，難度較大；工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務實），報告質量（綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；方案正確，分析處理科學；文字通順，技術用語準確，符號統一，編號齊全，書寫工整規范，圖表完備、整潔、正確；設計有應用價值），創新（工作中有創新意識；對前人工作有改進或突破，或有獨特見解）。
關鍵詞:LabVIEW程序設計;電子電路模擬;仿真設計;
引言
LabVIEW是以虛擬器，即VI作為應用設計中的硬件資源，并提供數據分析的功能。其作為一種圖像化的編程語言的開發環境，集成了電子電路模擬機仿真設計所需的全部工具，幫助開發者完成從設計到測試等一系列步驟，使得仿真系統能夠快速便捷地采集、分析和可視化訪問所有數據，并直觀、真實的再現電子電路運行情景，模擬和仿真電子電路運行過程，加深學生對電子電路的理解、記憶和運用。本文就將LabVIEW引入電子電路模擬及仿真設計中，應用LabVIEW開發軟件在圖形界面、擴展功能、編程語言、虛擬儀器上的技術優勢，明晰設計原理和步驟，并以負反饋放大電路為設計實例，推進模擬與仿真系統的設計與應用。
1電子電路模擬仿真中LabVIEW的設計原理
1．1LabVIEW的主要功能操作
LabVIEW是美國NI公司推出的圖形化編程軟件，也即實驗室虛擬儀器工作平臺，在開發程序中，一般將LabVIEW界定為虛擬儀器，也即VI，其擴展名默認．VI。LabVIEW是世界上首個采用圖形化編程語言也即G語言、技術的面相儀器的32位編譯程序開發系統，其支持數值型、文本型、字符串型、布爾型等多種數據類型，且改變了傳統的文本語言編程形式，簡化了程序開發、設計流程。LabVIEW軟件以應用程序VI為核心，每個VI又由多個更底層的VI構成，底層VI為最基本的計算，具體可實現以下功能:一，可以通過I/O接口設備來采集、測量相關電子電路信號，并完成操作與界面設計功能;二，LabVIEW中集成了現代計算機計算，可運用計算機強大的軟件功能來運算、分析與處理信號數據;三，可借助于計算機的顯示功能來模擬仿真傳統儀器的控制面板，將電子電路信號進行輸出顯示，及利用計算機硬件和數據采集卡來采集、監測信號數據，而后通過計算機的相關軟件對其進行運算、分析、處理之后將其結果傳遞給顯示界面，予以顯示測試結果。LabVIEW中的VI由圖表/連接器、框圖程序和程序前面板構成，其中程序前面板主要是用來模擬儀表的前面板，結合實際要求設置數據來檢測輸出量，輸出量在模擬電子電路中稱之為顯示，而輸入量則可以看作是對系統的控制，無論是顯示還是控制在程序前面板上均是以圖標的形式呈現，或開關、或按鈕、或圖形等;框圖程序:每一個程序都有相應配套的程序跟隨，與程序前面板配套的則是框圖程序，框圖程序主要是通過LabVIEW編寫程序，本質上是一種傳統程序的源代碼，其包含節點、端口、連線以及圖框，端口是傳統程序前面板中命令的下達，節點主要是保證系統功能的實現，圖框確保程序控制命令的下達，連線是程序執行過程中的數據流，并指明了數據流的動態方向;圖標/連接器端口可將一個VI在其它VI的方框圖中作為子VI應用，為虛擬儀器向子儀器的數據傳輸提供條件。
1．2LabVIEW程序設計步驟
其一，創建前面板，前面板主要是儀器操作界面，實際工作開展中用戶通過操作前面板實現對儀器的操作，所以創建前面板時需要考慮到儀器界面內容是什么，根據設計儀器的功能需要來設計器見面板。在前面板中加入數值輸入空間、現實空間以及波形顯示控件等，甚至可以結合用戶實際需要自定義功能。其二，創建程序框圖，程序框圖主要就是創建儀器想要實現的功能，等同于儀器內部電路，結合程序框圖特點，做好各部分連線，完成程序設計;程序框圖對象包括接線端、子VI、函數、常量、結構和連線，創建前面板后，需要添加圖形化函數代碼來控制前面板對象，程序框圖窗口中包含了圖形化的源代碼，其基本程序框圖，如圖1所示。其三，對前面板和程序框圖設計完成后，進行調試，通過加亮執行、單步執行等方法，每次調試同相配套理論進行分析，直到確定調試結果同理論分析結果相一致。二基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真系統設計鑒于LabVIEW軟件的功能優勢性，本文在結合電子電路模擬及仿真的應用需求，遵循相關設計原則和方法的基礎上，設計了一種電子電路模擬及仿真系統，主要涉及演示實驗模塊和實操實驗模量兩大主模塊，同時，因電子電路教學中，常包含晶體管單管放大電路、負反饋放大電路、RCL串聯諧振電路、一階動態電路、二階動態電路、信號產生電路、基本運算電路等模擬及仿真。本文所設計的電子電路模擬及設計系統是以NIELVIS教學實驗室虛擬儀器套件作為硬件平臺，其是一種模塊化平臺，在單個小巧的組成結構中集成了12款最為常用的測量儀器，為系統搭建實驗電路和調理電路;在電子電路模擬及仿真系統中，首先要檢測擬實驗對象的狀態，如電子電路輸入輸出數值、電子電壓信號的頻率和幅值，RMQ震蕩波形及單調衰減波形等，并將這類信號數值轉換為符合實際數值的信號，以此作為模擬及仿真實驗的根本出發點，應用LabVIEW圖形變成軟件為開發工具和其相應的DAQ數據采集卡，圍繞信號的采集、分析和處理，設計出系統的主要模擬及仿真模塊。基于LabVIEW的電子電路模擬機仿真系統主要由硬件系統和軟件系統構成，其中，硬件系統主要負將電子電路實驗中所測得的模擬信號，并運用信號店里電路的放大、隔離、濾波，使得輸入的電子電路信號符合LabVIEW的DAQ數據采集設備預先設定的數值，將采集的模擬信號轉換為數字信號經由計算機的數據總線傳輸給計算機系統，通過LabVIEW中的VI面板顯示測試結果;軟件系統主要由驅動程序和多種用戶自定義的虛擬儀器構成，運用LabVIEW軟件的多層次化結構，可以將創建的VI程序作為子程序調用，以此實現系統復雜程序的擴展，并借助計算機強大的計算能力、存儲以及數據傳輸能力，得到電子電路實驗參數，在其內存緩沖區來進行電子電路的實際操作。
2基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真的應用實例
就LabVIEW本質特點來看，在實際教學中應用較為廣泛，能夠通過模擬儀器實驗獲得教學需要，為了進一步探究LabVIEW實際應用成效，本文在客觀分析模擬電子電路的應用特點的基礎上，以LabVIEW為開發集成環境，并采用數據采集卡，以負反饋放大電路的模擬及仿真設計為研究實例，進行了詳細分析，其總體程序框圖如圖2所示。多功能信號發射器設計的目為模擬電子電路實驗，而在傳統的負反饋放大電子電路模擬及仿真設計中，主要是選擇元器件，并借助示波器來測量信號的強度和頻率，結合實際需要增加其他元件，這樣的設計存在較大局限性，造成最終設計的電路結構更為復雜，一旦某一元件出現問題極易造成整體電路出現故障，而信號在傳播過程中為模擬信號，輸出信號不準確，甚至信號中摻雜著過沖、雜散等一系列問題，影響模擬電子電路實驗效果。而較之傳統電子電路實驗方法來看，LabVIEW模擬電子電路實驗方法優勢較為突出，可在LabVIEW的控制模塊中加入相關的開關和按鍵，實現系統控制的靈活性，且因控制模塊自由度較高，在設置顯示器時應選擇3個為最佳，以此對3中不同類型的電路波形進行顯示;同時，可增設頻率選擇、幅值選擇、開關等控件設置，頻率選擇控件簡化為數值輸入控件，便利了電子電路頻率和幅值數據信息的直接輸入，并可通過計算機鼠標右鍵選擇屬性，在計算機外觀選項中重新命名這些標簽。在前面板中加裝數字濾波器相關控件，以此多功能信號發生器與濾波器連接在一起，經過在虛擬面板上的操作，實現信號波形的輸出、數字濾波器在時域上的功能分析。為驗證LabVIEW軟件在負反饋放大電路模擬及仿真設計中的應用失效，本文設計了電壓串聯負反饋電路，其主要由兩級放大子電路構成，并通過一個電容相連，可在前面板中設置電路電阻阻值，輸入信號頻率、電壓數值以及三極管放大倍數等參數，并加入其它的輸出信號和工作點，在程序框圖中反映出來;同時結合模擬電路知識與輸出結果可知，仿真結果驗證了負反饋電路對整個電路的影響，串聯反饋增大輸入電阻，并聯反饋減小輸入電阻，電壓反饋穩定電壓放大倍數，電流反饋穩定電流放大倍數。
3結論
綜上所述，本文主要基于LabVIEW的電子電路模擬及仿真設計進行深入分析和探討，LabVIEW軟件是以VI虛擬儀器為應用程序的圖形編程軟件，以數字化的編程形式替代了傳統文本式編程，使得電子電路模擬及仿真系統可視化、創建和編程設計更為簡單、靈活，且支持多樣化的操作形式，為系統各類模塊設計提供更多選擇。
參考文獻
［1］李燕龍，蔡春曉，周巍．LabVIEW在模擬電路課程教學中的應用－以負反饋放大電路為例［J］．大眾科技，2015，07:133－135．
［2］唐輝平．LabVIEW在電類課程實驗仿真中的應用［D］．湖南師范大學，2013．
［3］曹秀爽，劉鵬．基于LabVIEW的模擬電子技術課程遠程實驗平臺的設計［J］．科技信息，2014，05:36－37．
［4］王秀梅．LabVIEW在模擬電子電路設計與仿真中的應用［J］．電腦知識與技術，2013，18:4328－4330．
［5］張坤，秦翠亞，喬宇．基于LabVIEW和Multisim的模擬電路實驗虛擬仿真平臺的設計［J］．河北軟件職業技術學院學報，2016，01:55－58．
［6］周艷，陳永建．基于LabVIEW和Multisim的虛擬電子實驗系統［J］．計算機系統應用，2013，11:70－73．
［7］王鐵流，黃景燕，潘云，孟慶宇．基于Labview的電子設計競賽模擬電路自動測評系統［J］．實驗技術與管理，2007，05:61－65．
［8］向學軍，楊盛，劉平．兩種LabVIEW、MATLAB結合的控制系統數字仿真方法比較［J］．自動化與儀器儀表，2006，05:83－85．
關鍵詞：仿真；Multisim；教學
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）05-1082-02
傳統教學中，大都采用課堂講授法和實驗教學法，在教學過程中只有把兩種方法相互結合起來，才能獲得較理想的教學效果。一些復雜電路會花費較多的時間在設計和連接電路上，同時，由于各方面的影響，有些內容在課堂上只能在黑板上進行，實驗較少，缺少教學的互動性環節，直接影響教學效果，影響了學生的學習興趣，缺少創新和學以致用的能力。
隨著計算機技術的飛速發展，某些類型的電路可以通過計算機輔助分析和仿真技術來完成電路設計。用計算機仿真代替了試驗電路，可以減輕驗證階段的工作量，其強大的實時交互性、信息的集成性和生動直觀性，為電子電路教學創設了良好的平臺，極大地激發了學生的學習興趣，突出教學重點、突破教學難點，并能保存仿真中產生的各種數據，為整機檢測提供參考數據，還保存了大量單元電路、元器件的模型參數。這種既能滿足學生的感觀要求，又能滿足實際教學的仿真技術，在電子電路教學當中顯得格外重要。
仿真軟件借助虛擬現實技術，使設計者能“如實”地選擇、更換元件，操作各種儀器、設備進行實驗，能快速地模擬、分析、驗證電路的性能。一方面可以克服實驗室各種條件的限制，另一方面又可以針對不同目的（驗證、測試、設計、糾錯和創新等）進行訓練，培養學生分析、應用和創新的能力。
Multisim軟件是一個專門用于電子電路仿真與設計的 EDA 工具軟件。Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一問題。學生可以很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現出來。Multisim可以極大地提高課堂教學效果，使課堂內容變得充實，師生間有了互動，激發學生的學習熱情和積極性，真正的做到了變被動學習為主動學習。
在電子電路教學中，教師普遍都需要展示電路圖和波形圖。但由于受各方面的限制，這些一般都只在黑板畫出，或到實驗室通過實驗完成，這些人工繪制的圖線并不包含真正的電學意義，更無法實現交互式工作。通過實驗講解又需要耗費較多的時間和精力準備較多的元件、設備，實驗效果還可能不夠理想。這種教學方法顯然缺乏說服力，從傳授科學思想和方法的角度來看也是不可取的。現在，用Multisim仿真軟件不僅可以輕松地解決上述難題，還可為多媒體教學提供教學素材。
串聯型直流穩壓電源電路是電子電路中需要講解的一個重要的電路，它是在輸入電壓存在波動時，輸出電壓保持恒定的裝置，利用穩壓二極管兩端電壓不變的原理，使輸出電壓保持不變。像這樣的一些電路，講解電路中各部分電路的工作原理及電壓變化情況可通過仿真軟件。電子仿真電路如圖1所示。
在電路里面接入示波器與萬用表，這樣可對仿真結果進行實時監控，可通過觀察實際波形理解變壓、整流、濾波等每一部分電路的工作。
穩壓電路的工作原理：
2）擴展了學生的實踐空間和實驗內容
仿真實驗可作為學生實驗前的預習和課后分析總結，也可作為學生創造性思維的檢驗平臺。打破了時間和空間的限制，學生可以在不同的時間、地點和領域自主進行實驗，增強他們提出問題、分析問題和解決問題的能力，并根據自己的興趣愛好，滿足了不同層次學生的需要，從而大大擴展了實踐空間和實驗范圍。
3）體現了學生的主導地位、培養了學生的創新能力
在學習過程中，學生是主體，教師是外因。利用電子仿真軟件，學生不再需要照講義的實驗步驟按部就班的進行，可以把被動變為主動，按自己的思維開展設計性實驗。鞏固和拓展學生所學的基本理論和專業知識，培養學生綜合應用、獨立分析和解決實際問題的能力，培養學生的創新意識和創新能力。
總之，在電子電路教學過程中，采用Multisim仿真軟件教學，不僅豐富了教師的教學手段，提高教學效果。更有利于學生理解所學知識，提高學生的學習積極性、主動性，培養學生的創新能力。
參考文獻：
【關鍵詞】Altium Designer，使用方法，電路設計
對電子專業學生而言，在學習電子技術相關知識的同時，還必須學會利用電路設計軟件繪制電路原理網和印制電路板PCB圖。Altium Designer是Altium公司開發的高端設計軟件，它擁有強大的電子設計功能，深受電子類各專業設計人員和廣大電子愛好者的青睞。如何在有限的教學時間內，讓學生熟練地掌握Altium Designer制圖軟件，將繪制的原理圖轉換為印刷電路板的方法，完成印刷電路板的布局和布線，并應用到具體的電子電路設計中去，是老師要重點探討的問題。根據我多年來的教學經驗，總結快速掌握Altium Designer軟件的學習方法和技巧。
1、創建PCB項目工程文件。啟動Altium Designer軟件，執行菜單命令[File]/[New]/[Project]/[PCB Project]，完成新建項目工程，同時保存項目文件。
2、創建原理圖文件
（1）在新建的項目工程文件（*.PrjPCB）中添加SCH文件（*.SchDoc），執行菜單命令[File]/[New]/[Schematic]，此時項目面板中“ PrjPCB”項目下面出現“Sheet1.SchDoc”文件名，這是系統以默認名稱創建的原理圖文件，執行菜單命令文件[File]/[Save]，在彈出的保存文件對話框中輸入文件名，單擊保存按鈕。
（2）放置元器件并修改元件屬性。打開元器件所在元件庫，然后根據原理圖要求，找到并放置元器件。同時雙擊放置圖紙上的元器件，打開元件的屬性對話框，對元件屬性進行修改，主要包括Designator、Value和Footprint。
Altium Designer中提供很多庫文件，其中系統默認打開兩個常用的集合元件庫，即常用的分立元器件庫Miscellaneous Devices.IntLib和常用的接插件庫Miscellaneous Connectors.IntLib 。
對于某些特殊元器件， Altium Designer提供的庫文件里沒有此元件，需要自己繪制。執行菜單命令[File]/[New]/[Library]/[Schematic Library]，在Schematic Library界面，進行繪制原理圖元件，繪制完成后，將文件保存在項目工程中，再放置該元件。
（3）原理圖連線。執行菜單命令中[Place]/[Wire]或單擊布線工具欄的放置導線按鈕，光標變為大十字光標。光標移到元件的引腳端時，光標中心的“×”號變為一個紅“米”字形符號，表示導線的端點與元件引腳的電氣點可以正確連接，單擊左鍵，導線的起點與元件的引腳相連接，同時確定了導線的起點，移動光標時在光標和導線之間會有一條線出現這就是所要放置的導線。
3、編譯原理圖。編譯項目是Altium Designer進行設計過程中的重要步驟，主要包括項目檢查、各種數據生成等內容。執行菜單命令[Project]/[Compile PCBProject Document.PrjPcb]，對所建項目進行編譯，同時彈出信息面板（Messages），在信息面板中就會顯示原理圖的錯誤所在，如信息面板是空白，則說明原理圖沒有錯誤，符合你設置的檢查規則。
4、PCB文件的創建。在新建的項目工程文件中添加PCB文件，執行菜單命令[File]/[New]/[Pcb]，此時項目面板中“ .PrjPCB” 項目下面出現“Pcb1.PcbDoc”文件名，單擊保存按鈕，保存PCB文件。執行菜單命令[Design]/[“Import Changes From * .PrjPCB]，把項目工程中的SCH導入PCB文件中。在導人SCH過程中，出現錯誤較多的就是，元件封裝沒有發現，出現這種錯誤的一般原因有：
（1）元件封裝庫沒有導人新建的PCB文件中，要求在導人SCH前把對應的元件封裝庫導入PCB文件中。
（2）自己繪制的封裝庫，新建的元件封裝名字和原理圖里元件屬性里的封裝名字不對應導致錯誤。自己繪制的封裝，其封裝命名，要和原理圖里元件屬性里的封裝名相同，否則要進行修改。
5、規劃電路板。在軟件界面下層的選擇中，選中禁止布線層Keep Out Layer，用畫線命令畫矩形框，來確定電路板的電氣邊界。
6、元件布局。SCH正確導人后，對于元器件布局要合理放置，既要注意美觀性，同時也要符合電路設計的要求。
7、電路板布線。在PCB設計中，布線操作之前，一般要進行布線規則設置。
（1）布線規則設置。執行菜單命令Design/Rule，根據對電路板的實際的要求設置布線規則。首先設置布線層數，是單面板還是雙面板，是底層、頂層或雙面走線；再指定印刷導線的線寬，通常接地線和電源線要寬一些，信號線寬要窄一些，并盡量把電源線、地線和其他信號線的走線一致，以增強抗干擾能力。
（2）手工或自動布線。對于簡單的電路，可以直接利用交互式布線工具，在指定的層繪制印刷導線；對于較復雜的電路，可以先進行自動布線，再采用手工布線，進行局部修改和優化，而且要反復修改，以達到布線的美觀性和合理性。
8、制作印刷電路板，完成產品設計。將設計的PCB圖，打印、轉印、腐蝕、打孔，制作出印刷電路板，并安裝焊接元件，調試，最后制作出真實的產品。
Altium Designer設計出的印刷電路板圖，其效率高、可靠性好，但要設計出高質量的電路板，應對電路原理的設計、元器件的選擇、空間電磁波的干擾、導線的寬度和走向等諸多問題綜合考慮。
參考文獻：
關鍵詞：電子電路制作技術；教學創新；工程實踐能力
1課程特色與創新
《電子電路制作技術》以電子產品為載體，采用項目層次教學，產教融合為一體，讓學生“在學中做，在做中學”，通過原理圖設計、電路制作和調試，項目驗收等環節，使學生掌握電子電路制作技術相關技能，適應社會的需求，符合人才培養目標。本課程通過完成典型實訓項目（典型電子產品），達到培養學生實用電子線路設計與制作能力的目的。采用工學結合的教學模式、項目教學法，教學活動參照企業崗位的工作過程，總體流程：“(1)獲取信息、明確任務。(2)制定計劃、安排進度。(3)選擇方案、做出決策。(4)任務實施、完成工作。(5)對照要求、檢查控制。(6)總結評估、提出改進。”六個教學步驟來設計。電子電路制作技術是電子信息類各專業必不可少的重要實踐環節，它包括設計方案的選擇、設計方案的論證、方案的電路原理圖設計、印制板電路（即PCB）設計、元器件的選型、元器件在PCB板上的安裝與焊接，電路的調試，撰寫設計報告等實踐內容。電子電路制作技術的全過程是以實踐操作為主，教師的講授、指導、討論和研究相結合為輔的方式進行。根據實訓項目的要求，對設計思路、設計方案等展開討論。
2課程建設與改革探索
2.1課程沿革
電子電路制作技術是電子信息類相關專業實踐課程體系核心課程之一，積累十余年實踐經驗，已成為學院課程建設的亮點。本課程至2006開始設置，課程名為電子實習，以收音機組裝為載體培養學生的電子工裝技能，系統集成和調試技能；2017年至今，課程名為電子電路制作技術，運用OBE教育理念，通過對行業企業需求調研分析后，充實了課程內涵，學生可結合理論學習提出不同的設計任務；改進了教學方法，采用探究式、翻轉教學等方法發揮學生主體作用，激發學習興趣。
2.2課程與教學改革要解決的重點問題
本課程是學生進入大學后受到系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是對理工科專業學生進行科學實驗訓練的重要基礎。訓練學生理論聯系實際，培養學生初步的實驗能力，良好的實驗習慣以及嚴謹的科學作風，使學生具有良好的實驗素質，同時又為后繼的課程打好基礎。
2.3課程內容與資源建設及應用情況
本課程要求使AltiumDesigner為設計工具，完成原理圖、PCB板的設計、布局；依托新一代信息技術綜合訓練中心，對PCB電路進行熱轉印、蝕刻、打孔、焊接、調試檢測等提高學生電子電路制作設計能力。課程項目內容多樣化，課程內容包括：幸運轉盤，無線收發話筒，小音響，多彩搖搖棒等。與學生興趣相結合，加入實用元素，學生對制作產品感興趣，能驅動其進行更深入的學習，并能使學生在完成任務的過程中，提高動手能力和綜合能力。課后作品可以在生活中使用，一舉多得。
2.4課程教學內容及組織實施情況
本課程以任務為主線，學生為主體，將學生的學習活動與任務相結合，圍繞任務展開學習，以任務的完成情況作為檢驗的重要依據，使學生主動探究、實踐、思考后，運用相關知識解決問題的綜合能力。在項目任務實施過程中，注重培養學生的自主創新意識，引導學生進行自主性的電子產品單元電路設計和規劃。在學生自主創意設計的過程中，充分發揮學生的創新思維，豐富學生制作以及設計的多樣性，提升學生設計制作的興趣和積極性。通過創新思考、設計、電路規劃及實訓報告思考中，體現學生的學習效果。評價采用分階段分評價的模式，重點評價學生的綜合職業能力。
2.5課程成績評定方式
本課程的考核方法采用五級制，包括平時考勤（占20%）、階段考查（占40%）、功能考核（占20%）和設計報告（占20%）四個環節。平時考勤考核學生到課與遵守課堂紀律情況；階段考查檢查學生對每個任務的完成情況，以及階段性成果，功能考核主要檢查學生作品完成情況以及功能實現情況。通過平時考勤，確保學生都能積極參與課堂，通過任務考核和階段性考查驅動學生去學習，并完成任務，最后功能考核是對學生最后成績的肯定，也是學生對自己工作的認定，通過設計報告，鍛煉學生撰寫設計文案的能力，也是學生對整個設計工作的總結。
3課程開發原則
本課程通過充分的社會企業調研，以“走出去，引進來”原則完成課程開發，大致分五個環節。圖1電子電路制作流程圖根據項目要求，完成元器件的選用。（2）完成原理圖、PCB板圖設計。（3）根據工程模式完成電路的焊接工作，達到良好的電氣性能與機械強度。（4）通過電路調試與測試，掌握常用儀器儀表的使用。（5）項目答辯驗收。
4課程設計方案
4.1課程設計理念
《電子電路制作技術》通過理能聯系實際，產教融合，對電路進行合理設計、制作、調試、驗收為前提，綜合提升學生工程實踐能力。
4.2項目任務設計
本課程通過完成典型項目，達到培養學生工程應用能力的提升。在開發典型項目任務時，既要考慮工作過程的真實性，也要考慮與教學規律相結合，考慮教學的適用性。因此，我們選擇以下典型的項目任務：項目1：NE555多諧振蕩器設計與制作；項目2：計數器設計與制作；項目3：LED顯示設計與制作；項目4：對前面項目進行級聯調試。
4.3學習活動的設計
本課程采用工學結合的教學模式，采用項目教學法，學習活動參照企業崗位的工作過程，大體按照“信息、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步工作法來設計。對每一個項目，具體的教學過程如圖2所示。（1）明確任務，制定計劃：根椐項目，采用從上而下的方法分析任務要求，明確系統的設計任務要求，制定明確完整的計劃，對方案進行選擇（2）設計電路：在理論基礎上，充分查閱相關文獻，根據設計要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，必要時應詳細擬定主要單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，以簡化電路結構、降低成本。擬定出各單元電路的要求后進行全面檢查，無誤后按順序設計各單元電路。（3）制作、調試電路：電子電路的安裝與調試在電子電路實踐和電子工程技術中都占有非常重要的地位。它是把理論付諸于實踐的階段，也是將理論電路轉換為實際電路和電子設備的過程。同時，這一過程也是對理論設計的檢驗、修改和完善。調試過程是利用符合指標要求的各種電子測量儀器，如示波器、萬用表、信號發生器等。對安裝好的電路或電子裝置進行調整和測量，以保證電路或裝置正常工作；同時，判別其性能的好壞，各項指標是否符合要求等。因此，調試必須按一定的方法和步驟進行。（4）驗收：學生獨立測試，教師對項目輸出結果，電路制作工藝等方面進行評分（5）答辯：項目驗收結束后，學生進行答辯，闡述項目設計方案，制作方法以及整個過程中的問題解決思路。（6）提出改進意見：教師對學生的工作有針對性的提出意見，便于后期整改。（7）撰寫報告：寫項目報告的寫作，要求包含方案論證，設計原理，制作過程，輸出數據參數等，誤差分析。
5教學效果
（1）學生的學習積極性和學習興趣有了很大程度的提高。多數同學利用課余時間到實訓室制作電路的情況。（2）學生的學習能力和動手能力有了較大的提高。多數學生基本能夠看懂電路圖，并能夠按照電路圖和設計要求制作和調試電路，能夠撰寫比較完整的項目設計報告。（3）從一開始遇到問題不知如何是好，到現在能分析問題，解決問題。（4）學生參加各種競賽獲得佳獎。由此看出，我們的教學改革已初見成效。
6課程建設計劃
能正確識別、檢測和選用常用電子元器件。能對典型電子電路進行分析和計算。能讀懂實用電子電路原理圖。能對照不同電路方案分析選擇電路。能夠根據電路原理圖完成PCB的設計制作。能夠按照電路原理圖焊接實用電路。熟練使用萬用表、信號發生器、示波器等常用儀器儀表。能夠對制作完成的電路進行調試以滿足設計要求。結合生產生活實際，培養對電子產品制作技術的學習興趣和愛好，養成自主學習與探究學習的良好習慣；通過參加電子產品制作的教學活動，培養運用電工電子技術知識和工程應用方法解決電子產品生產過程中相關的實際問題的能力；強化安全生產、節能環保和產品質量等職業意識，養成良好的工作方法、工作作風和職業道德。
參考文獻
[1]譚海曙.模擬電子技術實驗教程[M].北京大學出版社,2010.
[2]畢滿清.電子技術實驗與課程設計[M].機械工業出版社,2011.
[3]梁青.Multisim11電路仿真與實踐[M].清華大學出版社,2012.
【關鍵詞】EDA技術 發展背景 電子線路設計 應用分析
一、前言
作為現代電子設計技術的核心，EDA（Electronic Design Automation）技術是以硬件描述語言HDL（Hardware Description Language）為系統邏輯描述的主要表達方式，以可編程器件PLD（Programmable Logic Device）為實驗載體，依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件平臺上，自動的完成邏輯編譯，邏輯化簡，邏輯分割，邏輯綜合，結構綜合（布局布線）以及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技術的應用使得設計者的工作僅限于利用硬件描述語言和EDA軟件平臺來完成對系統硬件功能的實現，極大的提高了設計效率，縮短了設計周期，節省了設計成本。EDA技術涉及面廣，內容豐富，融合了的微電子、電路系統、計算機應用等多個學科。EDA技術的本質是電子產品的自動化設計過程，其相關設定分別如下：工作平臺為計算機，設計語言為硬件描述語言，實驗載體為可編程器件，應用方向為電子系統設計。在電子線路設計中應用EDA技術可實現一體化設計，周期時間大幅度縮短，設計效率得到進一步提升。因此，對EDA技術在電子線路設計中的應用進行分析，對于EDA技術的現代應用和電子線路設計的長足發展有著積極的現實意義。
二、EDA技術的產生背景與內容
電子設計自動化的簡稱就是EDA技術，因為現代社會計算機，集成電路和電子系統的高速發展，所以電子設計技術就應運而生了，他的出現可以提高人們對于電子電路系統設計的能力，這種技術對于應用電子技術，計算機技術和智能化技術都有集成，所以能夠對于各種電子通信方面的設計進行輔助的設計，目前來看，該項技術主要是對于IC的設計，電子線路的設計以及PCB板的設計起到了一定的作用，而且在日常運用的范圍較廣，當前，因為電子技術和計算機技術對其的推進作用，所以在國家的各個行業都有了大量的應用，比如國防，昂天，儀器儀表，工業自動化等等，該項技術正在以驚人的速度發展，逐漸變成了當今電子技術發展的前沿。
（一）EDA技術的產生背景
上世紀后半期，計算機和集成電路迅速發展起來，電子技術面臨著新的機遇和嚴峻的考驗。因電子技術周期不斷縮短，其與專用集成電路設計難度日益提升間的矛盾日益加劇。這一形勢下，就需要應用高層次的設計工具和新的設計方法來解決這一問題，而EDA技術就是在這一現實背景下應運而生的。
（二）EDA技術的內容
EDA技術主要包括四方面內容：第一，可編程邏輯器件（大規模）；第二，硬件描述語言；第三，軟件研發工具；第四，試驗開發系統。EDA技術在電子系統設計的應用過程當中，其四方面內容依次扮演著載體、表達手段、設計工具、下載與硬件驗證工具。
三、EDA技術的發展
回顧自20實際90年代初到如今近30年電子設計技術的發展歷程，EDA工具的發展經歷大致可劃分為三個階段：計算機輔助設計（CAD），計算機輔助工程（CAE）和電子設計自動化（EDA）。
（一）計算機輔助設計CAD（Computer Aided Design）階段
20世紀70年代是EDA技術發展的初期階段，人們開始使用計算機輔助進行IC版圖編輯和PCB布局布線，使設計者從繁瑣，重負的計算和繪圖中解脫出來，由于PCB布局布線工具受到計算機工作平臺的制約，其支持的設計工作有限且性能較差。
（二）計算機輔助工程設計CAE（Computer Aided Engineering）階段
20世紀80年代為CAE階段，此時EDA工具主要以邏輯模擬，定時分析，故障仿真，自動布局和布線為核心，如果說CAD工具代替了設計工作中繪圖的重復勞動，則CAE工具則代替了設計師的部分工作。然而，大部分從原理圖出發的EDA工具仍不能滿足復雜電子系統的設計要求。
（三）電子設計自動化EDA（Electronic Design Automation）階段
20世界90年代，設計工程師逐步從使用硬件轉向設計硬件，從單個電子產品開發轉向系統級電子產品開發，即片上系統集成。這時的EDA工具不僅具有電子系統設計的能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統級設計能力，具有高級抽象的設計構思手段。可以說，20世紀90年代EDA技術的發展是電子電路設計的革命。
四、EDA技術在電子系統設計中的理論應用
（一）EDA技術在電子系統設計中的應用優勢
在電子系統設計中應用EDA技術，使得設計人員不必通過門級原理圖來對電路進行描述，而只需對設計目標功能作出描述。電路細節方面的的束縛得以擺脫，設計人員能夠將更多精力放在概念構思和創造性方案上。而當通過高層次描述將這些概念構思輸入計算機后，EDA技術便可以規則驅動形式來實現整個設計的自動完成。這樣，新概念能夠有效迅速地轉化為產品，產品研制周期大大縮短。
（二）EDA技術在電子系統設計中的基本應用步驟
高層次設計法是EDA技術在電子系統設計應用中的有效形式，其基本步驟如下：第一，通過“自上而下”形式的設計手段來劃分系統；第二，完成VHDL代碼的輸入，并應用圖形法來EDA實驗室進行仿真輸入；第三，對設計輸入做編譯處理，使其轉化為VHDL標準文件；第四，采用仿真器來優化處理VHDL源代碼，進而生成網表文件；第五，參考網表文件，應用適配器件來對對具體目標器件做邏輯映射操作；第六，經下載電纜或編程器來講器件編程文件載入目標芯片中，如需更換綜合庫，只需通過ASIC的形式即可完成。
五、EDA技術在電子線路設計中的現實應用
（一）分頻器的設計要求
分頻器是基本的電子線路，依據設計的不同要求，通常會遇到半整數分頻、整數分頻等，等占空比、非等占空比也會成為設計有時的要求。同一設計中，多種形式的分頻要求也往往存在。鑒于EDA技術的設計應用，本文將設計目標定位基準信號整數分頻的實現。
（二）分頻器的設計思路
假設系統輸入信號為時鐘信號，分別設定其頻率、周期、占空比為60MHZ、20微秒、30%。之后將輸入信號視作敏感信號，并進行4分頻處理，這就就得出相應的輸出信號。同時，設置一個復位信號于另外系統中，并配備相應計數器，隨之融入進程中即可實現設計目標。
（三）分頻器的設計實現
分頻器的設計實現分六步來進行，第一步，找到應許程序中的QuartusII標志，將其打開；第二步，進行新工程項目的建立。在已有工程項目完成的情況下，作“Open Existing Project”的單擊處理，并對項目保存路徑進行選擇。這里，即可應用原有文件夾，也可建立新文件夾，隨之輸入相應的項目名稱，便可在項目中完成文件的加載。之后，進行FPGA芯片的選擇，以試驗箱芯片型號為依據來作出選擇，并通過對芯片封裝、引腳數、速度三欄自上而下的選擇，來將芯片選擇范圍進一步縮小。完成芯片選擇后，來對所需調用的EDA工具作出選擇，因本文不涉及調動，故可直接點擊下一步，待出現工程對話框后，點擊完成即完成本步操作；第三步，建立硬件描述語言文件。單擊工具欄File菜單欄正下方的New圖標，輸入已經編寫好的語言程序于程序輸入框內。待輸入完畢后，加以保存并確定文件名（文件名應與硬件描述語文和工程名中的模塊名相一致）。這時，單擊工具欄中編譯圖標，如無錯誤，電機確定即可，如彈出警告信息，其信息中對設計問題有相應的說明；第四步，建立仿真波形圖。類比于上一步驟，不同之處，在于選擇“New”中的波形文件，雙擊其下空白處，進入到時序仿真端口當中，單機“OK”即完成仿真端口的選擇；第五步，仿真。在菜單欄中對仿真截止時間進行設置，通常情況下位20微秒。之后，進行輸入的設置，在時鐘對話框中對起始時間、周期、結束時間進行設置。最后對低電平或高電平數據范圍進行選擇，完成后保存，且注意應保持波形文件同模塊名、項目名的一致性；第六步，編譯。對仿真波形圖進行編譯，使其每隔四個時鐘周期，能夠在輸出端得到等占空比的四分頻波形。之后，改變占空比，或對計數器技術狀態值作出稍微改變，多種形式分頻隨即實現。
六、結束語
通過論述EDA技術在電子線路設計中的現實應用，可以看出，EDA技術簡化了繁瑣的設計工作，表現出較好的應用效果，能夠滿足電子線路的設計要求。21世紀是EDA技術的發展高速期，其應用正在朝著數模混合電路和模擬電路的方向邁進，EDA技術必將突破電子設計范疇，來進入其他領域。且隨著EDA技術設計應用的日益成熟，其定將在設計領域得到更為廣泛的應用。
參考文獻：
[1] 邱軍興.EDA技術在電路設計中的地位和作用[J].西安文理學院學報.2009（8）.
[2] 賈民力.EDA仿真技術在電子線路設計中的應用[J].青海大學學報.2009（23）.
[3] 崔葛.基于FPGA的數字電路系統設計[M].西安：電子科技大學出版社.2008 .
[4] 潘松.黃繼業.EDA技術與VHDL（第3版）[M].北京：清華大學出版社.2009.（9）.
[5] 馬楠.周焱.EDA在射頻電子電路設計中的應用[J].山西電子技術.2005（2）.
[6] 王樹昆等.EDA仿真環境的研究與應用[J].山東省青年管理干部學院學報.2006（1）.
[7] 潘松.黃繼業.EDA技術與VHDL（第3版）[M].北京：清華大學出版社.2009.（9）.
[8] 王平.EDA技術的電子系統設計[J].中國科技博覽.2011（38）.
[9] 杜玉遠.EDA設計快速入門[J].電子世界.2004.
[10] 路而紅.電子設計自動化應用技術[M].北京：高等教育出版社.2006.
[11] 徐宏慶.電子線路設計中仿真設計軟件的應用[J]..中國現代教育裝備.2010（2）.
[12] 高有華，龔淑秋，李忠波.基于EDA電子線路的仿真研究[J].沈陽工業大學學報.2002（4）.
【關鍵詞】Arduino；Proteus；單片機；虛擬技術
1.引言
Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，具有接口豐富、編程環境簡便、自由度大與可拓展性強等優點[1]。它基于AVR平臺，對AVR庫進行了二次編譯封裝，將復雜的單片機底層代碼封裝成簡單實用的函數，使使用者不用關心單片機編程繁瑣的細節，如寄存器、地址指針等基本不用管，從而大大降低了單片機系統開發難度，特別適合老師、學生和一些業余愛好者使用。
由于Arduino使用者一般都是那些對電路知識、電子技術及單片機技術等了解不深入的初學者，如何在Arduino開發過程中快速有效的提高他們的單片機系統開發能力及電子電路設計能力是一個需要迫切解決的問題。
Proteus的引入較好的解決了存在的問題。Proteus是一款電路分析與實物仿真軟件，它除了能進行基本電子電路仿真外，還能直接在單片機虛擬系統上對MCU編程[2]。Proteus虛擬開發技術的應用，形成了一種全新的Arduino系統開發理念，其系統開發流程為：電路設計與仿真—電路修改與完善—繪制PCB與生成PCB三維效果圖—硬件組裝與調試，打破了傳統的系統設計模式，使Arduino使用者將系統設計缺陷暴露在設計初期，克服了因設計中不斷修改焊接電路帶來的弊端，此外PCB的三維效果圖使元件符號與實際封裝進行形象的對接，給初學者帶來強烈的感官認識，從而加深他們對單片機系統設計的感悟。
2.Arduino虛擬系統設計
下面以四個按鍵分別控制四個不同顏色發光二極管的狀態為例子，介紹應用Proteus進行Arduino虛擬系統設計的方法。
2.1 Proteus仿真電路繪制
在Proteus ISIS中繪制原理圖主要分如下三步：
（1）新建設計：在Proteus ISIS開發環境中，點擊“文件—新建設計”，在打開的對話框中選中其中一個設計模板，本文選中LandscapeA4模板，確定后即打開一個Proteus工作區，保存該設計。
（2）元器件選取及放置：首先選取元件，點擊窗口左側的按鈕，在彈出的Pick Devices界面左上角的文本欄輸入要查找的元器件名稱，如ATMEGA328P，選中搜索到的元件，重復操作，把系統所需的所有元器件添加到元器件列表區中；其次放置元件，依次選中元器件列表區的元器件，單擊鼠標左鍵將該器件放置到繪圖區，并進行參數設置。
（3）布局與布線：對所有元器件進行合理布局后，點擊按鈕進行連線；連線時，當鼠標指針靠近一個對象的引腳時，鼠標可自動捕獲該節點，并且出現一個以該節點為中心的紅色正方形，單擊鼠標左鍵進行連線，單擊鼠標右鍵取消操作。
根據以上步驟，應用Proteus ISIS繪制的硬件原理圖如圖1所示。
2.2 Arduino程序設計與.hex文件獲取
Arduino是以單片機ATMEGA328P為核心的控制板，在進行Proteus仿真時，只需將Arduino控制板的接口與ATMEGA328P的端口進行一一對應即可，其中，Arduino端口與ATMEGA328P單片機的引腳對應關系如圖2所示。
與ATMEGA328P引腳的對應關系
根據圖2所示Arduino端口與單片機ATMEGA 328P引腳的對應關系，應用Arduino軟件開發環境對圖1所示的硬件電路進行程序設計，其中按鍵K1控制發光二極管LED1點亮及熄滅的程序代碼如下所示[3]，同樣地，可通過修改Arduino端口來實現按鍵K2～K4分別控制發光二極管LED2～LED4狀態的功能。
int K1 = 0； //設置第0腳為按鈕輸入引腳
int LED1 = 8； //設置第8腳為LED輸出引腳，
void setup（）
{ pinMode（K1，INPUT）；//設置為輸入
pinMode（LED1，OUTPUT）；}//設置為輸出
void loop（）
{ if（digitalRead（K1）==HIGH）//如果讀取高電平
digitalWrite（LED1，HIGH）；//8腳輸出高電平
else
digitalWrite（LED1，LOW）；}//否則8腳輸出低電平
由于Arduino軟件在編譯、鏈接、下載之后.hex文件會自動刪除，而沒有.hex文件就無法實現Proteus仿真，通過實踐，通過進行以下設置可獲取Arduino編譯后的.hex文件。
（1）新建一個文件夾用于存放.hex文件：在某邏輯盤，如D盤，建立一個文件夾，文件名可任意，如為arduinohex，則該文件夾路徑為：d：＼arduinohex。
（2）Arduino編程環境設置：點擊Arduino軟件界面菜單欄的“File->preferences”菜單，在彈出對話框中，首先選中“compilation”和“upload”兩個參數項；其次雙擊“C：＼Documents and Settings＼…＼preferences.txt”這一項，找到“preferences.txt”文件的位置并打開該文件，同時關掉Arduino編程環境所有窗口；最后在“preferences.txt”文檔中加入“build.path=d：＼arduinohex”這行文字，并保存文檔。
完成以上設置后，通過在Arduino進行編譯，即可在d：＼arduinohex這個文件夾中找到當前程序的.hex文件。
2.3 基于Proteus的arduino仿真實現
在完成Proteus仿真電路設計及Arduino的.hex文件獲取后，通過在ATMEGA328P上加載.hex文件即可實現arduino虛擬系統的仿真[4]。在圖1中，雙擊ATMEGA328P芯片，在彈出的對話框中，點擊“Program File”參數項的“文件夾”按鈕，在打開對話框中到d：＼arduinohex文件夾找到當前程序的.hex文件。同時將“CLKDIV8（Divide clock by 8）”參數項修改為“Unprogrammed”、“CKSEL Fuses”參數項修改為“（1111）Ext.Crystal 8.0-MHz”、“Advanced Properties”的“Clock Frequency”參數項設為“16Mhz”。
.hex文件加載成功及其他參數設置完成后，在Proteus中運行程序，其中，分別按下K1、K4按鍵，所對應的LED1、LED4亮，其他兩個LED滅，仿真效果圖如圖3所示。
2.4 PCB繪制及三維仿真實現
在繪制PCB之前，要先檢查Proteus ISIS中的每個元器件是否已經存在封裝，如果沒有指定的封裝，則需自行查找、添加封裝。在確保每個元件已添加好封裝后，通過在Proteus ISIS中導出網絡表到ARES，從而進入到Proteus ARES軟件環境進行PCB設計[5]，其中，圖1對應的PCB圖如圖4所示。
為了使Arduino使用者更直觀形象的了解電路原理圖中各個元器件的符號與實物對應的關系，給他們帶來感官的認識，從而加深對所用元件的理解與應用，如圖4所示的PCB圖對應的3D效果圖如圖5所示，其中，Proteus給出的PCB三維預覽圖可360度旋轉，使設計者能從各個角度預覽PCB的實物效果圖。
3.結論
利用Proteus虛擬開發技術進行Arduino單片機系統開發，使Arduino使用者在制作接口板之前能利用Proteus實現電路仿真、電路調試與完善、PCB三維效果預覽等功能，從而減少了他們在系統開發初期因頻繁修改硬件電路而帶來電路焊接工藝較差、性能不穩、甚至無法實現預期功能等的弊端，使他們快速、牢固地掌握單片機系統開發的整個流程，同時對該開發流程有直觀形象的認識，從而有效調動他們學習Arduino的積極性與主動性，對提高他們的自主學習能力與科研創新能力起到有力的促進作用。
參考文獻
[1]蔡睿妍.Arduino的原理及應用[J].電子設計工程，2012 （08）：155-157.
[2]伍馮潔，伍尚湖.基于Proteus虛擬技術的開放式微機控制系統[J].電腦知識與技術，2011（06）：3964-3966.
[3]楊繼志，郭敬.Arduino的互動產品平臺創新設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012（04）：39-41.
[4]林榮鏡.PROTEUS編譯51匯編實例[J].電子制作，2011 （02）：57-58.
1 引言
電子工藝實訓是面向高校工科各專業的實習課程，屬于實踐性環節教學范疇。要求學生通過電子工藝實訓的工程訓練實踐環節，了解電子產品從基本的電路設計、電路焊接到產品裝配工藝的完整過程，使學生掌握電路設計、仿真、調試、焊接和裝配的基本技能，目的在于加強學生工程實踐訓練，從而進一步提高學生實踐能力和提出、分析、解決實際問題能力的培養[1-3]。
在多年的電子工藝實訓教學實踐過程中發現，學生在電子產品的設計和制作過程中，經常出現問題。尤其在信號測試和分析時，由于實驗設備的限制，使得問題更加突出[4-5]。
Proteus 軟件是英國Labcenter公司研發的目前最先進的電子應用系統設計和實時交互仿真和PCB設計的平臺[6]，可以實現從電路設計、分析與仿真，單片機代碼級調試與仿真，系統測試與功能驗證到PCB制板圖設計，真正實現從概念到產品的完整設計過程[7，8]。
一個完整的電子產品設計和制作，要求學生完成電路調試和PCB制板整個過程，為了解決學生在實訓過程中需要掌握多種軟件問題，我們在電子工藝實訓環節中引入Proteus軟件完成電路的輔助設計和調試功能。本文以多功能秒表系統設計為例，闡述了Proteus 8.2在電子產品制作中應用的完整過程。通過電子工藝實訓的教學實踐證明：Proteus 軟件有助于提高設計效率，同時縮短設計周期，特別在節約設計成本方面尤其明顯，取得了較好的應用效果。
2 系統功能要求分析
電子工藝實訓中多功能秒表要求實現的功能是：利用8051單片機設計一個秒表，能夠顯示秒的十位和個位，啟動秒表工作后能夠從00秒到99秒周而復始的工作;能夠通過按鍵控制秒表的暫停和繼續計時;具備正計時和倒計時選擇控制功能;倒計時狀態下具備初值在線設定功能。
分析系統功能后可知，系統應當包含單片機模塊、顯示模塊、鍵盤模塊和時鐘信號模塊，時鐘信號模塊可以利用單片機內部集成的定時/計數器實現，所以只需要設置主機模塊、顯示模塊和鍵盤模塊即可。
3 工程創建與仿真
Proteus 8.2軟件較之前版本的Proteus軟件最大的區別在于將ISIS、ARES、代碼窗口基于一體，可以在一個工程中實現電路設計、代碼調試和PCB設計的完整過程。點擊新建工程后，根據新建工程向導分別完成原理圖、PCB圖、固件以及編譯器的選擇。
3.1 原理圖的繪制
在新創建的工程中，通過“原理圖”標簽進入ISIS原理圖編輯環境，在軟件左側的元件模式工具欄中分別添加相應的元器件，元器件的查找支持多種模式，用戶可按照器件大類、器件小類和生產商等三個層次進行器件查找和選擇。查找到需要的器件后，雙擊器件，可將器件裝入工程器件列表欄中。最后在原理圖編輯環境中分別完成元件添加、編輯和連線等工作后，完成如圖1所示的多功能秒表系統電路原理圖繪制，電路繪制后可以通過電氣規則檢查功能進行電路完整性的電氣規則檢查。
3.2 代碼編輯
原理圖繪制檢查結束后，就可以通過“源代碼”標簽進入代碼編輯環境，在代碼窗口中完成代碼編輯后，通過構建菜單進行代碼工程的構建。進行工程構建后，VSM Studio會輸出相應的提示信息，用戶可依照VSM Studio輸出信息提示逐步完成代碼修改、編輯和完善，直至VSM Studio輸出信息提示為編譯成功，通過編輯編譯器的工作模式，可分別得到工程的*.OMF文件和*.HEX目標代碼。特別值得一提的是，新的Proteus 8.2版本不僅內部集成了自己的ASM51編譯器，還可調用外部編譯器，如常見的Keil和IAR等編譯器，程序調試非常方便。
3.3 電路和程序協同仿真程序編輯結束并且編譯成功后，Proteus軟件會自動把目標代碼加載到單片機中，點擊“開始仿真”按鈕后，就可以進行電路圖和代碼的協同仿真和調試運行了。通常在程序調試時，不僅需要觀察代碼的運行情況，還需要觀察原理圖中器件的輸入輸出變化，從而分析程序的正確性。為此，Proteus軟件提供了一個調試彈出模式控件，在仿真調試的過程中，可以將原理圖中選定的一部分電路在VSM Studio頁面中顯示出來，可以非常方便地在調試窗口中同時查看程序和原理圖，圖2給出了使用調試彈出模式控件后進行程序調試效果圖。
4 系統PCB設計
4.1 PCB設計準備
當原理圖和代碼協同仿真調試成功后，就可以進行系統的PCB設計，在設計系統PCB之前需要檢查原理圖元器件的封裝情況，可以點擊“設計瀏覽器”工具欄查看元件封裝情況，只有所以器件的封裝都正常后方可進行PCB設計。如果部分元件沒有合適的元件封裝，那么就需要給相應的器件創建或者安排相應的封裝[9]。
4.2 元件封裝創建
本次設計的多功能秒表中的多個按鍵和數碼管就沒有合適的封裝可選擇，因此需要自行進行按鍵的封裝創建。具體的操作步驟為：選擇二維方框圖形模式(需要將層面設置為Top silk)，繪制出器件外形輪廓或者邊框;添加相應類型和大小焊盤，并且編號;選擇邊框和焊盤單擊鼠標右鍵進行封裝，圖3給出了制作完成后的數碼管和鍵盤封裝效果圖。
4.3 電路板布局與布線
完成PCB設計的準備工作后，就可以通過“PCB布板”標簽進入PCB設計環境，在放置元件之前，首先需要定義好電路板的形狀和大小。對于本次設計的簡單工程，只需要繪制一個矩形電路板邊框即可。其基本步驟為：選擇二維方框圖形模式(需要將層面設置為Board Edge)，繪制出電路的邊框;選擇工具菜單欄中的自動布局菜單，完成器件的自動布局;通過手工布局優化器件布局效果;設置相應的布線規則(如電源或者地線設置不同寬度等);通過工具菜單欄中的自動布線工具進行布線;進行布線規則檢查;電路板敷銅或者補淚滴等操作。
所有工作完成后，就可以生產系統PCB圖的三維預覽效果圖和物料清單，完成PCB的設計，圖4和圖5分別給出了多功能秒表系統的PCB和三維預覽圖。
5 結語
目前，各種EDA工具種類繁多，在電子產品設計與制作中需要進行電路仿真和PCB設計，尤其電子產品涉及單片機等未處理器時，還需要對設計方案進行程序調試和仿真，因此，挑選合適的仿真軟件是十分重要，筆者經過多年的電子工藝實訓教學實踐后，提出了基于Proteus軟件的電子工藝實訓輔助設計方法。
該方法有效減輕了學生要學習多種EDA軟件的負擔，在同一款軟件中實現了設計、仿真、調試和PCB設計的完整設計任務，該方法經教學實踐驗證，在提高了設計效率、節約設計時間的同時，有效地降低了設計成本，值得借鑒和推廣。
