發(fā)布時(shí)間：2023-02-08 04:54:43
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
1．1PID控制原理［1，2］
常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r（t）與實(shí)際輸出構(gòu)成控制偏差：
將此偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。其控制規(guī)律為：
式中，Kp為比例系數(shù)，T1為積分時(shí)間常數(shù)，TD為微分時(shí)間常數(shù)。
在PID控制中，比例項(xiàng)用于糾正偏差，積分項(xiàng)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，微分項(xiàng)用于減小系統(tǒng)的超調(diào)量，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。PID控制器的性能就決定于Kp、T1和TD這3個(gè)系數(shù)。如何選用這3個(gè)系數(shù)是PID控制的核心。
1．2數(shù)字PID控制算法選擇
設(shè)計(jì)和調(diào)整數(shù)字PID控制器的任務(wù)就是根據(jù)被控對(duì)象和系統(tǒng)要求，選擇合適的PID模型，將其進(jìn)行離散化處理，編出計(jì)算機(jī)程序由微處理器實(shí)現(xiàn)，最后確定KP、T1、TD、和T，T為采樣周期。微處理器控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此，必須對(duì)PID模型進(jìn)行離散化處理。
用矩形方法數(shù)值積分代替式（3）中的積分項(xiàng)，對(duì)式（3）中的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)用后向差分逼近，經(jīng)推理可得到基本PID控制的位置式算法：
式中k——采樣序號(hào)，k＝0，1，2，……
U（k）——第k次采樣時(shí)刻輸出值
E（k）——第k次采樣時(shí)輸入的偏差值
E（k－1）——第（k－1）次采樣時(shí)刻輸入的偏差值
K1——積分系數(shù)，K1＝KpT／T1
KD——微分?jǐn)?shù)系，KD＝KpTD／T1
在數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID控制規(guī)律是用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而具有更大的靈活性。由于基本PID控制中引入了積分環(huán)節(jié)，其目的主要是為了消除靜差，提高精度。但在柴油機(jī)調(diào)速過(guò)程中，突加突減負(fù)載時(shí)，會(huì)引起轉(zhuǎn)速的較大波動(dòng)，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差，通過(guò)PID積分運(yùn)算積累，超調(diào)量過(guò)大，系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組輸出電能的品質(zhì)。為避免PID控制中積分項(xiàng)引起的超調(diào)，提高其調(diào)節(jié)品質(zhì)，擬采用積分分離法對(duì)基本PID控制進(jìn)行改進(jìn)，簡(jiǎn)稱變速積分PID。變速積分PID的基本思路是設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差大小相對(duì)應(yīng)，偏差越大，積分越慢；反之，則越快。
式中，A、B為積分區(qū)間。
變速積分PID算法為：
式中，U1（k）為第k次采樣時(shí)刻PID運(yùn)算的積分部分輸出值。
采用變速積分PID控制，系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：用比例消除大偏差，用積分消除小偏差，可完全消除積分飽和現(xiàn)象；各參數(shù)容易整定，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定，而且對(duì)A、B兩參數(shù)不要求十分精確；超調(diào)量大大減小，改善了調(diào)節(jié)品質(zhì)，適應(yīng)性較強(qiáng)。
2柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中PID控制參數(shù)整定［3，4］
數(shù)字PID控制參數(shù)整定的任務(wù)主要是確定數(shù)字PID的參數(shù)KP、T1、TD和T。
對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，可采用理論計(jì)算方法確定這些參數(shù)。但由于柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工況較為復(fù)雜，其數(shù)學(xué)模型并非十分精確，在此，采用工程整定常用的擴(kuò)充臨界比例帶法，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)法再對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，得到最終的PID參數(shù)。
（1）采樣周期T的選擇
在數(shù)字控制系統(tǒng)中，采樣周期T是一個(gè)比較重要的因素，采樣周期的選取，應(yīng)與PID參數(shù)的整定綜合考慮。
首先，采樣周期T的選取應(yīng)滿足以下要求：遠(yuǎn)小于對(duì)象擾動(dòng)周期；比對(duì)象時(shí)間常數(shù)小得多；盡量縮短采樣周期，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。
該系統(tǒng)中，PID調(diào)節(jié)控制過(guò)程是在定時(shí)中斷狀態(tài)下完成的，因此，采樣周期T的大小必須保證中斷服務(wù)程序的正常運(yùn)行。在不影響中斷程序運(yùn)行的情況下，可取采樣周期T＝0．1τ（τ為柴油機(jī)的純滯后時(shí)間）。當(dāng)中斷程序運(yùn)行時(shí)間Tz大于0．1τ時(shí)，則取T＝Tz，
（2）臨界振蕩周期Ts的確定
初始確定數(shù)字PID參數(shù)時(shí)，在用上述方法確定采樣周期T的條件下，從調(diào)速系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)回路中，去掉數(shù)字控制器的微分控制作用和積分控制作用，只采用比例調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)來(lái)確定系統(tǒng)的振蕩周期Ts和臨界比例系數(shù)Ks。由單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制比例系數(shù)KP，并逐漸增大Kp，直到系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩，然后由單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)記錄并顯示調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生等幅振蕩時(shí)的臨界比例度δ和相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts。
控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，定量衡量數(shù)字控制系統(tǒng)與模擬調(diào)節(jié)器對(duì)同一對(duì)象的控制效果。控制效果就是采用某一積分準(zhǔn)則，根據(jù)系統(tǒng)在規(guī)定的輸入下的輸出響應(yīng)，使用該準(zhǔn)則取最小值時(shí)的最
如前所述，采樣周期T的長(zhǎng)短會(huì)影響系統(tǒng)的控制品質(zhì)，同樣是最佳整定，數(shù)字控制系統(tǒng)的品質(zhì)要低于模擬系統(tǒng)的控制品質(zhì)。即控制度總是大于1的，且控制度越大，相應(yīng)的數(shù)字控制系統(tǒng)品質(zhì)越差。
為獲得與模擬控制器相當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)，控制度選為1．05。不同控制度時(shí)，擴(kuò)充臨界比例帶法PID參數(shù)計(jì)算公式
（4）KP、K1、KD、T的求取
根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得Ks和Ts及選定的控制度，按表1計(jì)算出數(shù)字PID參數(shù)Kp、T1、TD和T。
（5）控制效果的調(diào)節(jié)
按求得的參數(shù)值在調(diào)速控制系統(tǒng)中運(yùn)行，并觀察控制效果。如控制效果達(dá)不到控制要求，可基于以下原則，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法對(duì)參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。
①增大比例系數(shù)Kp，將加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生較大超調(diào)，甚至產(chǎn)生振蕩。
②增大積分時(shí)間T1，有利于減小超調(diào)，減少振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但會(huì)增加系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。
③增大微分時(shí)間常數(shù)TD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，使超調(diào)減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。
基于上述原則，調(diào)整PID參數(shù)時(shí)，應(yīng)先比例、后積分、再微分進(jìn)行調(diào)整。
參考文獻(xiàn)：
［1］陶永華，尹怡欣，葛蘆生．新型PID控制及其應(yīng)用［M］．機(jī)械工業(yè)出版社，1998．
［2］王福瑞．單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全［M］．北京航空航天大學(xué)出版社，1998．
電子系統(tǒng)的種類較多，從總體上可分為模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)和模/數(shù)混合系統(tǒng)三大類。在數(shù)字系統(tǒng)中，又可分為以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路(如TTL、CMOS器件)為核心的電子系統(tǒng)以及以MPU、MCU、PLD、ASIC為核心的電子系統(tǒng)。在模/數(shù)混合系統(tǒng)中，以SOC為核心的電子系統(tǒng)發(fā)展最為迅猛。以模擬器件為核心的電子系統(tǒng)是基本的，該設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)于學(xué)生鞏固及應(yīng)用已學(xué)電子技術(shù)理論和基本技能，進(jìn)一步提高實(shí)際工作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。
一、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則
電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則:
(1)滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求，這是電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足的基本條件。
(2)電路優(yōu)化。在滿足功能和性能要求的情況下，通過(guò)優(yōu)化的簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又可靠。
(3)電磁兼容性好。電磁兼容性是現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)應(yīng)具備的基本特性。
(4)可靠性高。電子電路系統(tǒng)的可靠性要求與系統(tǒng)的實(shí)際用途、使用環(huán)境等因素有關(guān)。
(5)系統(tǒng)集成度高。最大限度地提高集成度，是電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的一個(gè)重要原則。
(6)調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
(7)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。生產(chǎn)工藝是電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)考慮的一個(gè)主要問(wèn)題，無(wú)論是批量產(chǎn)品還是樣品，生產(chǎn)工藝對(duì)電路的制作與調(diào)試都是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
(8)操作簡(jiǎn)便、性價(jià)比高。
二、電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法根據(jù)電子系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)上的層次性，通常有如下三種設(shè)計(jì)方法。
1.自頂向下的設(shè)計(jì)方法這種設(shè)計(jì)方法就是設(shè)計(jì)者根據(jù)原始設(shè)計(jì)指標(biāo)或用戶需求，從整體上規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，分解為規(guī)模較小、功能較簡(jiǎn)單且相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，并確定它們之間的相互關(guān)系。這種劃分過(guò)程可以不斷進(jìn)行下去，直到劃分得到的單元可以映射到物理實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)可以是具體的部件、電路和元件，也可以是VLSI的芯片版圖。
2.自底向上的設(shè)計(jì)方法
這種設(shè)計(jì)方法就是設(shè)計(jì)者根據(jù)要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能的要求，首先從現(xiàn)有的可用的元件中選出最合適的，設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)的部件，當(dāng)一個(gè)部件不能直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的某個(gè)功能時(shí)，需設(shè)計(jì)出由多個(gè)部件組成的子系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)該功能，上述過(guò)程一直進(jìn)行到系統(tǒng)所要求的全部功能都實(shí)現(xiàn)為止。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以繼承使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、成熟的部件與子系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)重用，減少設(shè)計(jì)的重復(fù)勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)率。其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員的思想受限于現(xiàn)成可用的元件，故不容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護(hù)性好的設(shè)計(jì)。
3.以自頂向下方法為主導(dǎo)結(jié)合使用自底向上的設(shè)計(jì)方法
隨著SOC(單芯片系統(tǒng))的出現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)重用以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化測(cè)試，通常采用以自頂向下方法為主導(dǎo)，并結(jié)合使用自底向上的方法，這樣既能保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護(hù)性好的設(shè)計(jì)，又能充分利用IP核，減少設(shè)計(jì)的重復(fù)勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，因而得到普遍采用。
三、基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程如圖1所示。模擬電路種類較多導(dǎo)致系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟將有所差異，流程圖中的環(huán)節(jié)應(yīng)隨設(shè)計(jì)的實(shí)際作調(diào)整或交叉進(jìn)行、重復(fù)。
1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)
該階段是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行具體的分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，掌握系統(tǒng)的基本特征，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。
2.總體方案選擇
該階段針對(duì)所提出的任務(wù)、要求和條件，從全局著眼，用具有一定功能的若干單元電路構(gòu)成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。通常符合要求的總體方案不止一個(gè)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)針對(duì)任務(wù)、要求和條件，查閱有關(guān)資料，廣開(kāi)思路，提出若干種不同的方案，然后逐一分析每一個(gè)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，再加以比較，擇優(yōu)選用。
3.單元電路設(shè)計(jì)
在確定總體方案后，便可以畫出詳細(xì)框圖，設(shè)計(jì)單元電路。設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和思路如下:
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已選定的總體方案的原理框圖，明確對(duì)各單元電路的要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定出主要單元電路的性能指標(biāo)。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(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。
(2)擬定出各單元電路的要求后，應(yīng)全面檢查一遍，確定無(wú)誤后方可按一定的順序分別設(shè)計(jì)各單元電路。
(3)選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。最簡(jiǎn)單的辦法是從以往學(xué)過(guò)的和了解的各種電路中選擇一個(gè)合適的電路，但一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識(shí)、開(kāi)闊眼界，從而找到適合的電路。具體設(shè)計(jì)時(shí)，在符合設(shè)計(jì)要求的電路基礎(chǔ)上適當(dāng)改進(jìn)或進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)。
4.計(jì)算和調(diào)整參數(shù)
電路設(shè)計(jì)中參數(shù)的計(jì)算方法主要在于正確運(yùn)用課程中已經(jīng)學(xué)過(guò)的分析方法，搞清電路原理，靈活運(yùn)用計(jì)算公式。對(duì)于一般情況，計(jì)算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)裕量;②對(duì)于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不利的情況考慮;③對(duì)于元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按額定值的1．5倍左右考慮;④電阻、電容的參數(shù)應(yīng)選計(jì)算值附近的標(biāo)稱值;⑤在保證電路達(dá)到功能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡量減少所用元器件的品種、價(jià)格、體積、數(shù)量等。
5.元器件的選擇
從某種意義上講，電子電路設(shè)計(jì)就是選擇最合適的元器件，并把它們最好地組合起來(lái)。首先要根據(jù)具體問(wèn)題和方案，考慮需要哪些元件、每個(gè)元件應(yīng)該具有哪些功能和性能指標(biāo);其次所需的元件哪些實(shí)驗(yàn)室有，哪些市場(chǎng)上能買到，價(jià)格如何，指導(dǎo)學(xué)生關(guān)心元器件的信息和新動(dòng)向，多查資料。以下概括地說(shuō)明設(shè)計(jì)中元器件的選擇思路。
(1)阻容元件的選擇。電阻和電容的種類很多，正確選擇電阻和電容很重要，不同電路對(duì)電阻和電容的性能要求也不一樣。設(shè)計(jì)是要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
(2)分立元件的選擇。分立元件包括二極管、晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、光電管、晶閘管等，根據(jù)用途、參數(shù)等進(jìn)行選擇。
(3)集成電路的選擇。集成電路的品種很多，選用的方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體的性能，最后根據(jù)供貨、價(jià)格等因素選用某種型號(hào)的集成電路。
6.審圖
在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中必然會(huì)有考慮不周的地方，各種計(jì)算也會(huì)出現(xiàn)誤差甚至錯(cuò)誤，所以在畫出電路總圖后，要進(jìn)行全面審查。審查時(shí)要注意先從全局出發(fā)檢查總體方案是否合適，各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適，再檢查各單元電路之間的電平、時(shí)序配合是否合適，電路圖中有無(wú)煩瑣可優(yōu)化之處，接著根據(jù)電路圖中所標(biāo)出的各元器件的型號(hào)、參數(shù)等驗(yàn)算是否能達(dá)到性能指標(biāo)，有無(wú)恰當(dāng)?shù)脑Ａ浚瑫r(shí)需注意電路中各元件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實(shí)驗(yàn)時(shí)損壞。
7.實(shí)驗(yàn)檢測(cè)
一個(gè)電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中需要考慮很多的因素和問(wèn)題，設(shè)計(jì)中難免會(huì)出一些差錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)是設(shè)計(jì)電子電路必不可少的環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，通過(guò)解決實(shí)驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，逐步完善設(shè)計(jì)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)中所需要檢測(cè)的內(nèi)容主要有:各元件的性能和質(zhì)量、各單元電路的功能和主要指標(biāo)、各個(gè)接口電路的功效、總體電路的功能等。
四、電子電路的安裝和調(diào)試
電子電路的安裝和調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要的地位。它是把理論付諸實(shí)踐的過(guò)程，是把人們的主觀設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐泛碗娮釉O(shè)備的過(guò)程，是把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程。任何一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案都是經(jīng)過(guò)安裝、調(diào)試和多次修改才形成的。安裝主要涉及到結(jié)構(gòu)布局、元器件的安排布置、線路的走向及連接等問(wèn)題。電子電路系統(tǒng)的調(diào)試是電子電路設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，它包括電子電路的測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面。測(cè)試是對(duì)已經(jīng)安裝完成的電路進(jìn)行參數(shù)及工作狀態(tài)的測(cè)量，調(diào)整是在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)電路元器件的參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，使電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電子電路的調(diào)試通常有兩種方法，其一是分塊調(diào)試法，這是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，其二是統(tǒng)一調(diào)試法，即在整個(gè)電路系統(tǒng)安裝完成之后，進(jìn)行一次性的統(tǒng)一調(diào)試。以上兩種方法的調(diào)試步驟基本一致，具體有:通電前的檢查，主要內(nèi)容是檢查元器件、檢查連線、檢查電源進(jìn)線;通電檢查;靜態(tài)調(diào)試;動(dòng)態(tài)調(diào)試。例如，對(duì)于數(shù)字電路的動(dòng)態(tài)調(diào)試，一般先調(diào)整好振蕩電路，以便為整個(gè)電路提供時(shí)鐘信號(hào)，然后再分別調(diào)整控制電路、信號(hào)處理電路、輸入輸出電路及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在調(diào)試過(guò)程中要注意各部分的邏輯關(guān)系和時(shí)序關(guān)系，應(yīng)對(duì)照設(shè)計(jì)時(shí)的時(shí)序圖，檢查各點(diǎn)的波形是否正常。對(duì)于調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的故障，常用的診斷方法有直接觀察法、靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量法、信號(hào)尋跡法、對(duì)比法、元件替換法、旁路法、短路法、斷路法、電子干擾的抑制措施等。
論文摘要 在人類所利用的能源當(dāng)中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動(dòng)無(wú)疑有著很大的意義，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。本文在對(duì)大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)和論述了我國(guó)在電力電子和電力傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。
從學(xué)術(shù)的角度來(lái)看，電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件（功率半導(dǎo)體）設(shè)備，轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制和電力電子應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力和磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲(chǔ)，以便實(shí)現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源，高品質(zhì)的人力的電力和磁場(chǎng)的能量。
1 電力電子的研究方向
就目前情況而言，我國(guó)電力電子的研究范圍與研究?jī)?nèi)容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子，軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù)，控制電力電子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)仿真建模；3）電力電子技術(shù)的應(yīng)用，其研究?jī)?nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器，在能源效率，可再生能源發(fā)電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進(jìn)應(yīng)用，電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)；電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性；復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性；4）電力電子系統(tǒng)集成，其研究?jī)?nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2 我國(guó)電力電子發(fā)展中存在的問(wèn)題
當(dāng)前的主要問(wèn)題是：中國(guó)的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備，但他們都使用電力電子外國(guó)生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進(jìn)的全控型電力電子器件全部依賴進(jìn)口，而許多關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全，在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù)，軟件，硬件和關(guān)鍵設(shè)備，我國(guó)的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全，更多先進(jìn)水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域，這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。
在過(guò)去，雖然我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，先后引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，已開(kāi)始注意到國(guó)內(nèi)突出的問(wèn)題，從表面上看，雖然對(duì)引進(jìn)技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達(dá)到國(guó)產(chǎn)化率70％的要求，但只要仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)，并最終拒絕外國(guó)公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動(dòng)力傳動(dòng)產(chǎn)品在核心技術(shù)。
目前國(guó)外和問(wèn)題的主要區(qū)別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國(guó)內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器，低技術(shù)，設(shè)備可靠性差，電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級(jí)階段；應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低；缺乏經(jīng)驗(yàn)的重大項(xiàng)目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國(guó)外進(jìn)口。
3 電力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前我國(guó)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)，隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速?gòu)闹绷靼l(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組調(diào)速、晶閘管可控整流器，直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速，和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進(jìn)展有關(guān)。它們是功率半導(dǎo)體器件（包括半控型和全控型）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進(jìn)一步提高交流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能，國(guó)內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)：
1）輸入電流為正弦和四象限運(yùn)行開(kāi)辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛，PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導(dǎo)體器件采用高頻開(kāi)啟和關(guān)閉，成為一個(gè)在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實(shí)現(xiàn)頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類：正弦PWM，優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計(jì)劃的目標(biāo)包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開(kāi)關(guān)頻率將是一個(gè)非常出色的表現(xiàn)，在中小功率交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備，高開(kāi)關(guān)頻率將導(dǎo)致大的開(kāi)關(guān)損失，以及高功率設(shè)備，如GTO的開(kāi)關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。
2）應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變控制對(duì)象，變頻調(diào)速控制，電機(jī)控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動(dòng)態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點(diǎn)。 70年代初提出研究交流電機(jī)的控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)，不僅要控制每個(gè)變量的振幅，而控制的階段，為了實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動(dòng)態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機(jī)主傳動(dòng)，電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床。此外，為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個(gè)新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術(shù)，現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制，可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，滑（滑模）變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測(cè)器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測(cè)量，自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外，智能控制技術(shù)，如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，也開(kāi)始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。
3）廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲(chǔ)存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過(guò)微處理器實(shí)現(xiàn)，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。
4 結(jié)論
雖然我國(guó)電力電子與電力系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在較大差距，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，關(guān)鍵部件還長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面還沒(méi)有打破。
參考文獻(xiàn)
一、電子信息工程教育的潛在問(wèn)題
1.涉及知識(shí)領(lǐng)域紛繁復(fù)雜
電子信息工程專業(yè)是原電子工程、信息工程、應(yīng)用電子技術(shù)、廣播電視工程、電磁場(chǎng)與微波技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)與信息系統(tǒng)、電子信息工程、電子與信息技術(shù)、公共安全與圖像技術(shù)等10多個(gè)專業(yè)重新調(diào)整后新的寬口徑專業(yè)。隨著社會(huì)信息化的深入，電子信息技術(shù)已滲透到國(guó)防、工業(yè)控制、交通、家用電子、農(nóng)業(yè)、電子商務(wù)、通信等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，涉及到的應(yīng)用相關(guān)專業(yè)知識(shí)也越來(lái)越多。如何在如此紛繁復(fù)雜的知識(shí)領(lǐng)域中抽絲剝繭，提取當(dāng)代前沿技術(shù)最需要的共性專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)技能，合理設(shè)置課程體系，兼顧學(xué)生的專業(yè)技能與人文素質(zhì)培養(yǎng)，有效拓展就業(yè)渠道是專業(yè)建設(shè)必須考慮的問(wèn)題。
2.教師隊(duì)伍工程素養(yǎng)不高
教育教學(xué)活動(dòng)的變革本質(zhì)上是教師角色的變革。培養(yǎng)具有良好工程素養(yǎng)的工程師，教師應(yīng)首先了解工程需求并善于做工程項(xiàng)目。我國(guó)高校引進(jìn)人才多為剛從本專業(yè)畢業(yè)的碩士和博士研究生?，F(xiàn)代企業(yè)中電子信息類相關(guān)職位可提供豐厚薪酬，而高校收入則與科研產(chǎn)出密切相關(guān)。
不同的激勵(lì)機(jī)制使得具有較強(qiáng)動(dòng)手能力的畢業(yè)生優(yōu)先選擇在企業(yè)工作，并逐步成長(zhǎng)為優(yōu)秀的工程師；擅長(zhǎng)科研工作的畢業(yè)生選擇在高校就業(yè)，并迫于考核壓力專注于科學(xué)研究與論文撰寫，工程能力逐步退化。因而高校教師隊(duì)伍自身工程素養(yǎng)的提高刻不容緩。
3.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式教學(xué)阻力巨大
對(duì)于電子信息工程，一個(gè)項(xiàng)目就是一個(gè)應(yīng)用于特定領(lǐng)域的電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是電子系統(tǒng)工程教育的核心內(nèi)容，依賴于專業(yè)知識(shí)的篩選、梳理、整合和應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試周期十分漫長(zhǎng)，因此在有限的授課學(xué)時(shí)內(nèi)貫穿電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程是極具挑戰(zhàn)的課題。此外，受近年來(lái)本科擴(kuò)招影響與行業(yè)發(fā)展需求的驅(qū)動(dòng)，電子信息工程專業(yè)年級(jí)學(xué)生人數(shù)不斷增加，而教師工程素質(zhì)的培養(yǎng)與具有工程素質(zhì)的人才引進(jìn)相對(duì)緩慢，這使得特定項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)教學(xué)實(shí)質(zhì)上可能只有非常有限的教師來(lái)完成，項(xiàng)目的引導(dǎo)、實(shí)施、監(jiān)督與評(píng)價(jià)都帶來(lái)巨大的困難。
二、電子信息創(chuàng)新教學(xué)方法的研究
1.職業(yè)學(xué)校需要加強(qiáng)電子信息創(chuàng)新教學(xué)綜合能力的有效培養(yǎng)
在電子信息創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程中，需要以有效的寫作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，明確實(shí)際操作流程和操作環(huán)節(jié)，分析適合學(xué)生的規(guī)范意識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，進(jìn)而提升教學(xué)發(fā)展過(guò)程。在電子信息創(chuàng)新發(fā)展研究過(guò)程中，需要充分的培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的理論知識(shí)實(shí)踐操作過(guò)程，幫助其充分的理解實(shí)踐操作過(guò)程中的各種問(wèn)題和困難。面對(duì)這些問(wèn)題，需要及時(shí)的分析和解決，合理的引導(dǎo)電子信息相關(guān)理論內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)際理論的深入思考和分析，結(jié)合各項(xiàng)理論知識(shí)，找出有效解決問(wèn)題的辦法。在電子信息實(shí)訓(xùn)操作過(guò)程中，學(xué)生可以有效的培養(yǎng)其實(shí)踐操作能力，充分調(diào)動(dòng)自身的行動(dòng)力，鼓勵(lì)學(xué)生與其他人進(jìn)行合作，充分解決各種問(wèn)題。
2.創(chuàng)新教學(xué)的提高
電子信息教學(xué)過(guò)程中，需要以良好的創(chuàng)新教學(xué)位發(fā)展氛圍，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識(shí)水平，結(jié)合實(shí)際綜合操作能力需求，對(duì)電子信息專業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，在實(shí)際創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程中明確有效實(shí)施的辦法。教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電子信息工藝和技術(shù)產(chǎn)生興趣，組織學(xué)生參加課外研究，增加師生之間的溝通和信任，嚴(yán)格的控制民主平等的工作原則，提高其之間的有效交流效果，保護(hù)共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的目標(biāo)。學(xué)生需要樹(shù)立良好的學(xué)習(xí)心態(tài)，良好的價(jià)值觀和人生觀，明確學(xué)習(xí)過(guò)程中可能遇到的各種困難，對(duì)發(fā)現(xiàn)的不良學(xué)習(xí)作風(fēng)進(jìn)行改進(jìn)，提升職業(yè)學(xué)校電子信息課程的創(chuàng)新研究。
論文關(guān)鍵詞：汽車電子技術(shù)，同步開(kāi)發(fā)，節(jié)能環(huán)保，安全舒適
1．引言
汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等；車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無(wú)直接關(guān)系，包括汽車信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂(lè)系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等【1】。
汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來(lái)開(kāi)發(fā)新車型，改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。汽車制造商增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是奪取未來(lái)汽車市場(chǎng)的重要的有效手段。汽車電子產(chǎn)品市場(chǎng)將在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的保障下穩(wěn)步發(fā)展，各類汽車電子產(chǎn)品在汽車中的普及率將持續(xù)提高，隨著未來(lái)汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展和汽車電子的價(jià)值含量迅速提高，汽車電子產(chǎn)業(yè)將形成巨大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)，汽車電子產(chǎn)品占汽車的成本將進(jìn)一步提高。汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)主要來(lái)自三個(gè)方面的驅(qū)動(dòng)因素：一是綠色性，也是環(huán)保的要求；二是生產(chǎn)更安全的汽車，即安全性的要求；三是滿足駕乘人員更舒適的連通性和對(duì)信息娛樂(lè)的要求。
2．汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)趨勢(shì)
汽車電子在汽車中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位，汽車已經(jīng)進(jìn)入電子控制時(shí)代，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。
2.1綠色環(huán)保成為汽車電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)
最終改變汽車行業(yè)的不是豪華氣派的車身和時(shí)尚潮流的色彩，而是用于車輪、底盤以及儀表板那些微小的電子測(cè)量、控制和驅(qū)動(dòng)元件。電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的關(guān)鍵領(lǐng)域分為三個(gè)部分，無(wú)論哪一部分，傳感器都是功不可沒(méi)的【2】。
第一部分是胎壓。駕駛時(shí)輪胎適當(dāng)充氣不僅具有重要的安全意義，而且還可以節(jié)約燃料。由于胎壓不足，每天有四百萬(wàn)加侖的燃料白白浪費(fèi)掉。胎壓監(jiān)測(cè)傳感器正日益成為新型汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。
第二部分是車載網(wǎng)絡(luò)。一輛典型的新型汽車有多達(dá)一百個(gè)電子控制模塊（如ABS、ESP、自動(dòng)車窗、為兒童設(shè)計(jì)的后座娛樂(lè)系統(tǒng)等），所有模塊都通過(guò)銅線實(shí)現(xiàn)相互通信。用于寶馬新款的FlexRay網(wǎng)絡(luò)及類似技術(shù)通過(guò)單個(gè)總線系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行，完全摒棄了銅線，從而使車體重量大幅減輕，并將每箱燃料的行駛里程增加五英里，如果將此技術(shù)應(yīng)用于全球所有車輛，每年可減少向大氣排放1500萬(wàn)噸的二氧化碳。
第三部分是引擎。油箱中燃料所生成的百分之七十五的能量會(huì)因引擎和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的低效及空轉(zhuǎn)而損失掉。當(dāng)今汽車的電子控制單元可實(shí)現(xiàn)控制和提供實(shí)時(shí)信息，以便計(jì)算機(jī)操控引擎的排量狀態(tài)。汽車的電子控制單元可讀取位于引擎曲軸和凸輪軸處的傳感器，從而調(diào)節(jié)燃料流量和相應(yīng)進(jìn)氣量，甚至可調(diào)整各種轉(zhuǎn)速和引擎負(fù)荷情況下的打火時(shí)間。在引擎內(nèi)部的惡劣條件下，對(duì)耐高溫精密測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是極為復(fù)雜的，不過(guò)一旦應(yīng)用此系統(tǒng)即可顯著節(jié)約燃料。
2.2汽車電子系統(tǒng)智能安全的新科技
近年來(lái)世界各國(guó)政府都加大制定安全法規(guī)的力度，我國(guó)也相繼出臺(tái)多項(xiàng)有關(guān)汽車安全的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車的安全性提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求，促使各汽車制造商采取各種措施滿足法規(guī)要求。為貫徹執(zhí)行這些法規(guī)使汽車更加安全可靠，同時(shí)也為提高自己產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，汽車廠商和零部件供應(yīng)商開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的汽車電子技術(shù)，不斷推出新的汽車電子裝置來(lái)提高汽車的主動(dòng)、被動(dòng)安全性能，生產(chǎn)更安全的車輛【3】。
1.全力自動(dòng)剎車功能的碰撞警示系統(tǒng)。這套系統(tǒng)采用的是一種極為精確的警示系統(tǒng)，即平視顯示視覺(jué)警告。當(dāng)與前車距離過(guò)近或路中間有行人時(shí)，會(huì)通過(guò)類似于剎車燈的警示燈亮起，提醒駕駛者注意。如果駕駛者未能對(duì)警告作出反應(yīng)，該系統(tǒng)判定即將發(fā)生碰撞時(shí)，汽車會(huì)自動(dòng)激活全力自動(dòng)剎車。該系統(tǒng)可以使駕駛者在車速與行人的相對(duì)速度小于20公里/小時(shí)，以及與汽車的相對(duì)速度小于25公里/小時(shí)，完全避免碰撞。如果相對(duì)速度高于25公里/小時(shí)，碰撞速度將會(huì)被減小20公里/小時(shí)，盡可能減小碰撞時(shí)的車速，降低碰撞造成的損害。
2.駕駛員警示控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)攝像頭、若干傳感器和一個(gè)控制單元組成。攝像頭裝在風(fēng)擋和車內(nèi)后視鏡之間，不斷測(cè)量汽車與車道標(biāo)志之間的距離；傳感器記錄汽車的運(yùn)動(dòng)；控制單元儲(chǔ)存該信息并計(jì)算是否有失去對(duì)汽車控制的危險(xiǎn)。如果評(píng)估的結(jié)果是高風(fēng)險(xiǎn)，即通過(guò)聲音信號(hào)向司機(jī)發(fā)出警示。在儀表盤上還顯示一段文字信息，用一個(gè)咖啡杯的符號(hào)提示司機(jī)休息一會(huì)兒。在車速超過(guò)60公里/小時(shí)，該系統(tǒng)激活；當(dāng)車速超過(guò)65公里/小時(shí)，系統(tǒng)便開(kāi)始進(jìn)行干預(yù)。通過(guò)中控臺(tái)上的一個(gè)按鈕可以激活車道偏離警示系統(tǒng)，如果駕駛員在行車過(guò)程中跨越其他車道，但沒(méi)有轉(zhuǎn)向操作（如打轉(zhuǎn)向燈），該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出輕微的警示音。該系統(tǒng)也是通過(guò)一臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)測(cè)車輛在車道線之間的位置，當(dāng)車速超過(guò)60公里/小時(shí)，該系統(tǒng)激活；當(dāng)車速超過(guò)65公里/小時(shí)，系統(tǒng)便開(kāi)始進(jìn)行干預(yù)。
3.車內(nèi)智能安全網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)最大特點(diǎn)能及時(shí)提醒并消除駕駛者的各種失誤，如當(dāng)駕駛者昏昏欲睡或與前行車未保持足夠的安全距離時(shí)，該系統(tǒng)的就會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒司機(jī)。如未有反應(yīng)，會(huì)主動(dòng)降低車速；通過(guò)方向盤監(jiān)測(cè)駕駛者脈搏，發(fā)現(xiàn)駕駛員疲勞駕駛時(shí)，便啟動(dòng)警告系統(tǒng)；最初，它只是搖晃駕駛座位，當(dāng)駕駛者仍無(wú)反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)熄滅而強(qiáng)行停車。
4.汽車會(huì)“說(shuō)話”。豐田、日產(chǎn)、寶馬、奔馳等絕大多數(shù)車廠都意識(shí)到，下一個(gè)能為改善交通安全帶來(lái)重要推動(dòng)力的就是汽車與汽車間的“交流”。這一功能的原理雖然簡(jiǎn)單，但卻非常有效：如果汽車能互相進(jìn)行信息的溝通，即使危險(xiǎn)尚處在下一個(gè)彎道甚至遠(yuǎn)在地平線的另一端，汽車駕駛員也能提前識(shí)別到即將發(fā)生的危險(xiǎn)。支持這項(xiàng)技術(shù)的硬件條件，如發(fā)射與接收裝置等已不是問(wèn)題，汽車完全可以向500米范圍內(nèi)的所有車輛發(fā)送必要的警告信息。但如何打破廠與廠之間的隔閡，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這才是最大挑戰(zhàn)。實(shí)際上，幾乎所有車廠都建立了類似的系統(tǒng)，旗下車型能夠互相對(duì)話，但不同車廠的車型之間卻是“語(yǔ)言不通”。只有所有汽車生產(chǎn)廠商和主管機(jī)構(gòu)共同合作，才能建立一個(gè)專為所有交通參與者架設(shè)的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）。只有足夠多的車輛裝備了這項(xiàng)技術(shù)，才可能實(shí)現(xiàn)有效的自發(fā)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
5.帶排隊(duì)輔助功能的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。這是一種經(jīng)過(guò)升級(jí)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，在0~200公里/小時(shí)之間的車速范圍內(nèi)激活，可以通過(guò)隔柵中的雷達(dá)傳感器監(jiān)測(cè)到前面的車輛并測(cè)量與它的距離，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整車速以保持與前車的距離。
2.3汽車電子系統(tǒng)將提供更加舒適的配置
現(xiàn)代的汽車設(shè)計(jì)是要追求人與車協(xié)調(diào)，要以人為本，圍繞人的需求而生產(chǎn)。要使人乘駕汽車感到舒適、方便和不容易疲勞，汽車設(shè)計(jì)就要符合汽車人體工程學(xué)的要求。而且對(duì)車內(nèi)的配置，還要求具備信息、通信電子裝置和工作條件，成為流動(dòng)辦公室；還要求具備視聽(tīng)娛樂(lè)電子裝置，成為舒適休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所【4】。
1.智能交通系統(tǒng)。汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題已受到汽車制造商高度重視，其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開(kāi)車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選出最佳行車路線。未來(lái)的某天，路上行駛的都會(huì)是由計(jì)算機(jī)控制的智能汽車。
2.自動(dòng)可調(diào)式電子避震系統(tǒng)。采用電子無(wú)段可調(diào)避震系統(tǒng)，可根據(jù)不同的路況，行車速度以及負(fù)重等駕駛條件主動(dòng)、自動(dòng)地調(diào)整最適合的避震阻尼力，使車內(nèi)人員始終享受最舒適的行車過(guò)程。另外，電子遙控和預(yù)設(shè)定技術(shù)的使用，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、汽車空調(diào)啟動(dòng)、座椅預(yù)熱、位置預(yù)調(diào)整等人性化功能得以在人坐進(jìn)汽車前即可實(shí)現(xiàn)，從而增加了人們用車的舒適度。這些功能必將在未來(lái)廣泛使用于各種汽車中。
3.由無(wú)線通信、車載電腦、互聯(lián)網(wǎng)和全球定位GPS技術(shù)整合而成的車載無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，使汽車的通訊功能已不只限于收聽(tīng)廣播和用車載電話通話，汽車已能讓你閱讀或發(fā)送電子郵件和傳真，收看天氣預(yù)報(bào)和股市行情，訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，甚至訂機(jī)票或一束鮮花。在車內(nèi)能使用辦公室的一切，例如數(shù)據(jù)庫(kù)、電話號(hào)碼、通訊錄、約會(huì)記錄、筆記本、參考資料、尋呼機(jī)、計(jì)算器以及銀行業(yè)務(wù)等，使得汽車不僅成為人們可靠的交通工具，還將成為人際間交往的流動(dòng)辦公室，成為人們舒適的休閑娛樂(lè)室，成為人類社會(huì)活動(dòng)中的重要場(chǎng)所。
3．圍繞汽車電子發(fā)展的三大趨勢(shì)做同步開(kāi)發(fā)
當(dāng)前汽車市場(chǎng)的潮流所向是綠色環(huán)保、安全和舒適，尤其在舒適性的需求上，汽車已經(jīng)越來(lái)越演化成消費(fèi)品，具有了和家電等消費(fèi)電子產(chǎn)品的相似性【5】。
與電子行業(yè)的整機(jī)、IC同步開(kāi)發(fā)相似，隨著汽車產(chǎn)品市場(chǎng)需求的多元化和車型市場(chǎng)生命周期越來(lái)越短，整車設(shè)計(jì)越來(lái)越需要在第一時(shí)間推出不斷調(diào)整的市場(chǎng)所需要的車型和產(chǎn)品，這就越來(lái)越需要汽車的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整體解決方案。同步開(kāi)發(fā)成為汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主流模式。一方面要求汽車電子零部件供應(yīng)商融入整車配套體系，理解整車設(shè)計(jì)的需求，能夠完全根據(jù)整車廠的時(shí)間計(jì)劃節(jié)點(diǎn)配合整車的開(kāi)發(fā)進(jìn)度，并在第一時(shí)間同步推出對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品。另一方面也是對(duì)整車設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，整車廠商要適應(yīng)消費(fèi)市場(chǎng)快速調(diào)整的需求，就必須與汽車電子零部件供應(yīng)商密切合作、同步開(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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1.課程設(shè)計(jì)：培養(yǎng)動(dòng)手能力課程設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)和課程實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的綜合應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)。本項(xiàng)教學(xué)改革將模電課程設(shè)計(jì)分為兩部分，一是為彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足而進(jìn)行的仿真設(shè)計(jì)。仿真設(shè)計(jì)包括三個(gè)環(huán)節(jié)，首先進(jìn)行常用單元模塊電路仿真；然后結(jié)合課本知識(shí)，給定電路參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)；最后拓展內(nèi)容，對(duì)一些實(shí)際應(yīng)用廣泛的應(yīng)用電路仿真進(jìn)行學(xué)習(xí)。三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求層層遞進(jìn)，前兩個(gè)環(huán)節(jié)為“必做”，第三個(gè)環(huán)節(jié)為“選做”。二是從設(shè)計(jì)、制版、焊接直至調(diào)試全過(guò)程的綜合設(shè)計(jì)制作選題。有兩個(gè)題目供學(xué)生選擇：MAX038函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與調(diào)試。題目要求盡可能實(shí)用有趣。
2.綜合實(shí)訓(xùn)：提升綜合素質(zhì)模擬電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是綜合實(shí)訓(xùn)。這其中已經(jīng)不只是模擬電子技術(shù)一門課程，它將與數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用等課程綜合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)題目，訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。在訓(xùn)練方法上通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)三個(gè)步驟激發(fā)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新意識(shí)。（1）主動(dòng)學(xué)習(xí)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的基本功能和達(dá)到的指標(biāo)要求，學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)，確定自己的設(shè)計(jì)方案；利用軟件仿真電路，并通過(guò)調(diào)試確定適合的參數(shù)；寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。（2）自主設(shè)計(jì)：根據(jù)軟件仿真電路搭建實(shí)際系統(tǒng)的硬件組件；完成系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)；進(jìn)行軟硬件調(diào)試，通過(guò)查找錯(cuò)誤、解決問(wèn)題，達(dá)到鍛煉提高的作用；測(cè)試系統(tǒng)的基本參數(shù)和功能。（3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)：完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的進(jìn)階指標(biāo)：如增加功能或提高指標(biāo)；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行最終測(cè)試，給出誤差分析；寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提交實(shí)驗(yàn)作品。綜合實(shí)訓(xùn)使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的選題、立項(xiàng)、方案論證、電路設(shè)計(jì)、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測(cè)試、總結(jié)報(bào)告、文檔整理等全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。
二、進(jìn)一步完善實(shí)踐教學(xué)體系
1.嚴(yán)格考核制度
要想使模擬電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)順利地進(jìn)行下去，必須進(jìn)行嚴(yán)格的考核制度，以保證實(shí)踐教學(xué)的良好效果。（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)學(xué)生每次做實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)中的操作表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果分析，給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，占模擬電子技術(shù)課程總成績(jī)的20%。模擬電子技術(shù)課程總成績(jī)=70%的期末考試卷面成績(jī)+20%的實(shí)驗(yàn)成績(jī)+10%的平時(shí)成績(jī)。（2）課程設(shè)計(jì)。完成課程設(shè)計(jì)中常用單元模塊電路仿真，成績(jī)?yōu)椤凹案瘛?；完成課程設(shè)計(jì)中常用單元模塊電路和規(guī)定電路的仿真設(shè)計(jì)，成績(jī)?yōu)椤爸械取?；完成課程設(shè)計(jì)中全部軟件仿真設(shè)計(jì)，成績(jī)?yōu)椤傲己谩?；完成課程設(shè)計(jì)中全部軟件仿真設(shè)計(jì)和一個(gè)綜合設(shè)計(jì)制作選題，成績(jī)?yōu)椤皟?yōu)秀”。
2.完善實(shí)踐教學(xué)體系的配套工作
除上述改革措施外，為進(jìn)一步完善實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)的投入是必要條件；編寫相應(yīng)教材，加強(qiáng)較適合學(xué)生之間的交流也十分重要。已經(jīng)完成或正在進(jìn)行的工作如下：（1）吸取經(jīng)典教材的寶貴經(jīng)驗(yàn)和新的教學(xué)理念，結(jié)合獨(dú)立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及本院課程設(shè)置和課程大綱的要求，編寫適用于應(yīng)用型本科的教材——《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》以及配套的實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。（2）開(kāi)設(shè)電子設(shè)計(jì)工程師認(rèn)證考試（EDP），為學(xué)生就業(yè)增加砝碼；指導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生專業(yè)競(jìng)賽等，促進(jìn)“因材施教的個(gè)性化培養(yǎng)”。（3）建立了模擬電子技術(shù)課程與實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了指導(dǎo)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)，拓寬了主動(dòng)學(xué)習(xí)的空間。
三、結(jié)論
關(guān)鍵詞：開(kāi)放實(shí)驗(yàn) 課題式教學(xué)法 EDA教學(xué)
中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0168-01
電設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）是電氣信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中很重要的內(nèi)容（如圖1），本文將探討EDA教學(xué)改革。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要探討實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放模式和課題式教學(xué)法的特點(diǎn)和意義，并通過(guò)實(shí)踐說(shuō)明該方法的具有較好的效果。理論教學(xué)中，采用多樣化多媒體課件和電子教案為主進(jìn)行課堂教學(xué)，同時(shí)借助BB網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)輔助教學(xué)。
1 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)法及其實(shí)踐
開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是教學(xué)體系的一個(gè)重要組成部分，它在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面有著舉足輕重的作用?！禘DA技術(shù)》課程教學(xué)需要根據(jù)本校實(shí)際來(lái)進(jìn)行改革，我?！禘DA技術(shù)》課程以系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)為中心，以抽象、高層次的設(shè)計(jì)描述為重點(diǎn)，以當(dāng)前最流行的FPGA/CPLD器件為驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)載體，熟練掌握最先進(jìn)的EDA開(kāi)發(fā)工具，利用EDA工具和所學(xué)的系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)方法，高效地完成實(shí)際電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與實(shí)現(xiàn)。這些實(shí)現(xiàn)必須借助大量各級(jí)各類實(shí)驗(yàn)。除了課堂教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)之外，必須加大實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放力度。
1.1 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目規(guī)劃
電氣、電子等熱門專業(yè)，近幾年學(xué)生人數(shù)增加較快，實(shí)驗(yàn)設(shè)施的配置應(yīng)考慮到資源共享，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室必須以教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)，提高資源利用率，減少重復(fù)建設(shè)。
1.2 規(guī)范日常管理
為了促進(jìn)EDA教學(xué)效果，對(duì)EDA實(shí)驗(yàn)室采用開(kāi)放式管理，在班級(jí)中成立EDA興趣小組等方法，能夠讓學(xué)生能夠根據(jù)興趣愛(ài)好和業(yè)余時(shí)間在教師指導(dǎo)下持續(xù)地學(xué)習(xí)EDA技術(shù)，這樣能促進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，達(dá)到培養(yǎng)具有應(yīng)用能力學(xué)生的目的。同時(shí)，還需要對(duì)這些日常事務(wù)建立規(guī)范的操作流程和實(shí)施細(xì)則，明確責(zé)任和義務(wù)，確保實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的質(zhì)量。
1.3 實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開(kāi)放
鼓勵(lì)學(xué)生參加開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。學(xué)生進(jìn)入開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室之前，應(yīng)該了解各種規(guī)章制度，儀器的使用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程，規(guī)章制度和操作規(guī)范可以訂制成手冊(cè)，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)。
開(kāi)設(shè)選修實(shí)驗(yàn)課程。從2009年開(kāi)始就在電子類相關(guān)專業(yè)選修實(shí)驗(yàn)課程，在先修數(shù)字電路課程的基礎(chǔ)上講授EDA工具及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。作為選修課實(shí)驗(yàn)課，目前學(xué)生的重視程度不夠，受益面不夠廣泛，主要針對(duì)還沒(méi)有學(xué)習(xí)數(shù)字電路課程的低年級(jí)自覺(jué)的學(xué)生。
2 課題式教學(xué)法及其實(shí)踐
為了能更好地達(dá)到教學(xué)效果，在教學(xué)中采用課題教學(xué)法，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。具有多種優(yōu)勢(shì)：一是輔助設(shè)計(jì)軟件安全可靠，當(dāng)學(xué)生在課題探索初期，即使考慮不周，也不會(huì)造成安全事故；二是直觀高效，通過(guò)仿真運(yùn)行，可以立即得出數(shù)據(jù)，觀測(cè)信號(hào)圖像等；三是元器件庫(kù)的可選擇面廣，并且容易修改，有利于學(xué)生的自主探索。
2.1 EDA與數(shù)字電路課程多種教學(xué)模式結(jié)合
在EDA教學(xué)中引入課題式教學(xué)法，務(wù)必要注意和數(shù)字電路課程相結(jié)合的方式。使學(xué)生在掌握傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代最新的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，既實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合，又保持了數(shù)字電路課程教學(xué)內(nèi)容的連貫性。
2.2 課題式教學(xué)法的三個(gè)層次
EDA教學(xué)突出實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)學(xué)生多動(dòng)手，所以引入的課題根據(jù)學(xué)生和教師的作用不同，分為三個(gè)層次。其中前兩個(gè)層次為關(guān)鍵層次，第三個(gè)層次為提高層次，在EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮重要的作用。
第一個(gè)層次為基本應(yīng)用型課題為主。課程開(kāi)始，采取教師課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)場(chǎng)授課和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，以便迅速引導(dǎo)學(xué)生入門。主要用EDA來(lái)實(shí)現(xiàn)常用的功能器件，比如計(jì)數(shù)器、多路選擇器、交通燈控制器、分頻器等。這個(gè)器件通過(guò)數(shù)字電路課程可以找到理論支撐。
第二層次為教師指導(dǎo)的擴(kuò)展型課題為主。在學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境后，采取布置課題，學(xué)生自主完成、教師指導(dǎo)的教學(xué)模式，引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生自己獲取知識(shí)的能力。
第三層次以學(xué)生自主創(chuàng)新、自我發(fā)揮型課題為主。該階段以學(xué)生自主綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)踐為主，采取引導(dǎo)、探索性方法。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個(gè)性，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、信息獲取和選擇能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。
2.3 課題式教學(xué)模式實(shí)踐效果及總結(jié)
較長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐證明，這套課題式教學(xué)方法對(duì)于學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)是非常有效的。在后續(xù)課程、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的效果，受到了多方面的好評(píng)。
大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到EDA技術(shù)，部分以VHDL進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)為課題的同學(xué)出色的完成了設(shè)計(jì)，被評(píng)為優(yōu)秀畢業(yè)論文。
學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，廣泛使用EDA技術(shù)，進(jìn)行電路仿真、設(shè)計(jì)印刷線路板，并利用VHDL進(jìn)行設(shè)計(jì)，在2011年全國(guó)大學(xué)生電子大賽中獲得省級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)共6項(xiàng)。
3 建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和考試方法的改革
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源非常豐富，包括網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)資源、EDA技術(shù)實(shí)例、習(xí)題庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)等?？梢噪S時(shí)下載各種學(xué)習(xí)資料、練習(xí)系統(tǒng)，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的信息素養(yǎng)搭建各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)如作業(yè)提交、郵件服務(wù)、軟件上傳下載、信息、輔導(dǎo)答疑平臺(tái)等，做到了師生互動(dòng)，對(duì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)給予了有力的支持，保證了教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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論文關(guān)鍵詞：圓度誤差,誤差分離技術(shù)
0引言
在精密檢測(cè)領(lǐng)域中，圓度測(cè)量?jī)x是測(cè)量零件的圓度、圓柱度、同軸度或者直線度誤差的關(guān)鍵設(shè)備。國(guó)內(nèi)目前所使用的圓度儀，有很大一部分測(cè)量?jī)x器是以機(jī)電或光電為測(cè)量手段，雖然測(cè)量主體部分精度較高，但其測(cè)量結(jié)果往往與實(shí)際測(cè)量值存在較大偏差；不能存儲(chǔ)所得數(shù)據(jù)；測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，誤差分辨率較低。目前圓度測(cè)量系統(tǒng)都屬于離線開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)，這意味著便攜性差，檢測(cè)實(shí)時(shí)性不夠，其接觸式的測(cè)量方式也易使工件和測(cè)頭磨損，造成設(shè)備損壞。而國(guó)外制造的圓度儀，圓柱度儀，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等，但其往往體積較大，很難適應(yīng)各種復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境，且造價(jià)較高。
本文提出的圓度、圓柱度測(cè)量系統(tǒng)，正式給予解決上述幾個(gè)方面的問(wèn)題而提出的。該系統(tǒng)基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，功能針對(duì)性強(qiáng)，以LPC2294微處理器為核心，可擴(kuò)展性方面獲得了顯著的提高，其成本也大為降低。
1圓度、圓柱度測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
1.1系統(tǒng)功能分析
圓度、圓柱度測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊由電渦流位移傳感器，前置放大器及外圍電路組成，通過(guò)固定傳感器使被測(cè)工件自轉(zhuǎn)并以非接觸被測(cè)工件的方式采集電壓信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后的信號(hào)通過(guò)LPC2294執(zhí)行誤差分離（EST）算法分離出主軸回轉(zhuǎn)誤差和圓度誤差，經(jīng)數(shù)據(jù)換算后可以得到所需的圓度、圓柱度誤差。
1.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)上述功能，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的等方面具體要求，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1整體結(jié)構(gòu)框圖
Fig1Thewholestructurediagram
參數(shù)輸入：接收傳感器的電壓信號(hào)，被測(cè)工件的直徑和高度。
輸出信息：被測(cè)工件的圓度、圓柱度誤差值。
1.3測(cè)量原理
對(duì)傳感器的選擇不同可分為接觸式和非接觸式測(cè)量?jī)煞N。本系統(tǒng)采用非接觸式測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量原理如圖2所示，該圖為對(duì)圓柱形工件所在截面被放大了的輪廓線。該系統(tǒng)使用了非接觸式的電渦流位移傳感器，該傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體與測(cè)量表面的距離，它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具，測(cè)量結(jié)果不受被測(cè)工件表面的灰塵、油漆、銹跡等影響。測(cè)量時(shí)將傳感器測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)軸心o且與輪廓線存在一定間隙，當(dāng)工件以o為軸心旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器輸出的電平信號(hào)即可隨著間隙的變化而變化。因此，一旦確定了間隙與電平信號(hào)之間的關(guān)系，即可測(cè)出該截面下工件在圓周方向上的半徑變化，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算可以得到工件的圓度、圓柱度。
圖2工件軸向截面
Fig2Sectionworkpieceaxis
2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1LPC2294模塊
LPC2294核心模塊包括LPC2294微處理器、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、系統(tǒng)復(fù)位電路和系統(tǒng)時(shí)鐘電路。LPC2294含有16K字節(jié)的靜態(tài)RAM和256K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.44us。
2.2系統(tǒng)時(shí)鐘電路
本系統(tǒng)采用10MHz的晶振作為外部時(shí)鐘輸入源。處理器的時(shí)鐘頻率cclk=M×，M為PLLCFG寄存器中MSEL位的倍增器值。PLL電流控制振蕩器的頻率=cclk×2×P,P為PLLCFG寄存器中PSEL為的分頻器值。本設(shè)計(jì)中，M取值為6，P取值為2，系統(tǒng)時(shí)鐘cclk為60MHz，分配給外設(shè)的頻率為30MHz。
2.3系統(tǒng)復(fù)位電路
微控制器在上電時(shí)自身會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的阻容復(fù)位電路雖然成本低廉，但不能保證任何情況下都產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號(hào)，所以一般需要使用專門的復(fù)位芯片。本設(shè)計(jì)選用可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位的SP708復(fù)位芯片，它屬于比較器型復(fù)位器件，可有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性及工作效率。
2.4電源模塊
合理的電源設(shè)計(jì)是電子系統(tǒng)安全、可靠、正常運(yùn)行的基本保證。電源不僅要器件提供各種高性能的功率輸出，還包括選擇合適的旁路、去耦電容，以濾除各種干擾信號(hào)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。由于LPC2294的I/O電壓為3.3V，CPU工作電壓為1.8V，本設(shè)計(jì)是以5V直流電源作為輸入，經(jīng)過(guò)整流二極管和簡(jiǎn)單的濾波電路后，作為低壓差（LDO）穩(wěn)壓器的輸入端。
2.5存儲(chǔ)模塊
在以LPC2294為核心的模塊中，外擴(kuò)了2M字節(jié)NORFLASH（芯片型號(hào)為SST39VF160）、8M字節(jié)PSRAM（MT45W4MW16），由于SST39VF160和MT45W4MW16都是15位總線接口，所以使用LPC2294的地址總線A1~A23與其直接相連。另外，系統(tǒng)還外擴(kuò)了16M字節(jié)的NANDFLASH（K9F2808U0C）并使用了74LV245芯片進(jìn)行總線驅(qū)動(dòng)。
2.6數(shù)據(jù)采集模塊
電渦流位移傳感器是由探頭（傳感器），延伸電纜和變換器（前置器）組成，具有頻響寬，線性測(cè)量范圍寬、體積小、，抗干擾能力強(qiáng)，給旋轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動(dòng)體的動(dòng)態(tài)測(cè)量帶來(lái)方便。
本文所采用型號(hào)為CWY-DO-502的電渦流位移傳感器，線性量程2.0mm，靈敏度為4.02Mv/μm，具體參數(shù)如下表：
間隙（mm）
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
電壓（mm）
1.044
1.926
2.911
3.930
4.999
6.030
7.063
