电子电路设计实例范例6篇

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电子电路设计实例

电子电路设计实例范文1

关键词 巷道照明;电路结构;轨道电路;自动控制;应急控制

中图分类号TD62? 文献标识码A 文章编号1674-6708(2012)81-0170-02

1 概述

巷道照明主要是为行人或车辆进入巷道内提供照明光源的,以保证行人或车辆安全的。本文所阐述的主

要内容是铁矿井下铁路运输巷道内的照明自动控制电路的设计。目前国内外对矿山井下照明的自动控制电路有很多种。这里我们主要介绍的是利用铁路运输的资源,并通过多年的实际经验。利用钢轨做导体,并进行高频无绝缘区段分离。构成多区段电气回路,当运矿机车驶入某一轨道区段时,机车轮对就会将钢轨短路,就会使轨道控制箱中的继电器释放,通过继电器后接点接通开灯控制电路,使巷道照明点亮。当机车驶出该区段时,巷道照明就会自动熄灭,节约了电能又降低了运矿成本,并延长了照明灯具的使用寿命。

2 电路的结构

巷道照明自动控制电路结构如图1所示。

图1

3 供电电源

主要由交流380V电压通过多绕组隔离变压器,在经过整流电路,滤波电路,稳压电路组成,为轨道电路、控制电路、提供不同电压等级的交流和直流电压电路。

4 轨道电路

轨道电路是由轨道区段和轨道控制器组成,当列车进入轨道区段时将两条平行的钢轨短路,使轨面正常的2V~2.4 V电压降为零伏,这时轨道继电器GJ就会落下。通过GJ落下的接点就会接通轨道闭路箱中的数据采集接收器电路,当接收器采集到轨道区段是否已被列车占用的信息后。在通过编码器把这个信息脉冲转变成相应的频率信息,再进入A/D转换器,将模拟信号数字化,进入移频解码,经移频切换后,分析处理解调出低频脉冲,为开灯可控硅KD提供导通触发信号。当列车驶出轨道段后,轨道闭路控制箱中的轨道继电器(GJ)就又会吸起,再通过数据采样逻辑分析及处理后送出关灯信息,为关灯可控硅提供关灯信息。本电路由25Hz高频无绝缘闭路式轨道控制器构成。如图2。

5 控制电路

控制电路主要由两部分组成:1)主电路;2)控制电路两部分组成,这两部分的电路就构成了巷道照明的控制电路,如图3所示(触发电路省略)。

控制电路

图3

型号为JWXC—1700 铁路专用继电器,2个线圈串联,8组接点。

控制电路动作说明:

开灯过程:当列车进入巷道,开灯轨道区段后,通过机车车轴将平行的两条钢轨短路,使轨面电压为零,这时开灯控制箱中的开灯可控硅触发器就会从轨道闭路控制中传来的信号经触发器输出触发信号给开灯可控硅触发极。开灯可控硅KD得到触发信号后就会导通。当可控硅KD导通后电流就会由+24V经J2后接点——继电器J1——可控硅KD最后流入-24V构成了开灯闭关控制回路。J1吸起后,J1的第二组中间接点21和前接点22闭合,使交流220V从a通过J21—22接触点到接触器线圈c再到交流b点构成回路,接触器吸合后,主触头KM就会闭合,点亮巷道内照明灯,同时,接触器自保,接触器就会常保持吸起状态使巷道照明长亮。

主电路

关灯过程:当列车驶出此轨道区段后,轨面电压就会由零变成正常的2.4伏左右。轨道继电器(GT)就会从新吸起。为关灯可控硅GD提供一个关灯触发信号,使可控硅GD导通后,关灯继电器J2线圈就会得电吸起,继电器J2吸起后的11—13接点就会断开,这时接触器就会失电落下,关闭巷道内的照明灯。

另外,在这个电路中,开灯和关灯控制箱中都加装了方向锁闭电路,也就是说当机车进入轨道闭路控制器的轨道区段后,先是闭路控制箱中的开灯电路工作,当列车驶出该区段后,闭路控制箱中的关灯电路工作,将照明灯点亮。这两个控制箱相互联锁。

应急手动开、关灯电路说明:

手动开灯:就是在继电器J1的自保接点处再并接了一个自复式按钮KA需要人为开灯时,就按下KA按钮,继电器J1就会得电闭合并自保,使接触器线圈c得电,接触器吸合点亮巷道内照明灯。

手动关灯:也就是在关灯可控硅GD的阴极和阳极两端并接一个自复式按钮GA,当需要人为关灯时,就按下GA按钮,继电器J2就得电吸起,使串接在J1电路中的J2后接点断开,使继电器J1失电落下。继电器J1落下后,J1的第二组接点21-23就会断开,使接触器线圈c失电关闭巷道内照明灯。

6 结论

本电路适用于矿山平巷铁路运输巷道内照明的自动控制。与其它方式的控制电路相比,此电路设计合理,结构简单,安装方便,投资小,特别是节能效果特别好,有广泛的实用性。在今后我们还将对本电路加以改进,增加遥控装置及失灵报警装置,使电路更加安全可靠。

电子电路设计实例范文2

【关键词】Multisim;血型匹配器;数据选择器;门电路

Multisim是由加拿大IIT公司推出的大型设计工具软件。它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能,同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪表。与传统的电路设计相比,利用Multisim设计电路可以随时调整元器件参数以达到预期的要求,从而能降低电路设计成本,缩短设计周期,提高设计效率。

本文中作者提出用基本逻辑门电路:与非门、或门和数据选择器两种方法设计血型匹配器,并用Multisim10来进行设计与验证。

1.血型匹配检测血型的逻辑描述

本设计任务是设计一个血型匹配检测器。人的血型有A、B、AB、O四种,输血时输血者的血型与受血者的血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。

图1 血型匹配关系

Fig1 Blood matching relations

先用AB代表输血者的血型(00为A型血、01为B型血、10为AB型血、11为O型血),CD代表受血者的血型(00为A型血、01为B型血、10为AB型血、11为O型血),Y为输出(0为不匹配、1为匹配),那么可以列出输血、受血血型是否匹配的真值表,如表2所示:

表1 血型匹配真值表

Tab.1 The Truth Table of blood matching relations

2.运用Multisim进行组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路设计的一般步骤为:⑴进行逻辑抽象:根据设计要求确定输入与输出逻辑变量的物理意义;(2)写出逻辑真值表,找到输出与输入的全部对应关系;(3)写出逻辑式并化简;(4)画出逻辑图;(5)采用相应的逻辑器件进行布线。下面用两种方法进行设计:

2.1 用基本逻辑门电路实现

运行Multisim,在用户界面的左侧的虚拟仪表工具栏中找到逻辑转换器,在逻辑转换器上选用A、B、C、D四个输入,并在输出端输入相对应的血型匹配结果。如图2所示:

图2 逻辑函数

Fig2 Logical Functions

根据真值表可以写出逻辑表达式:

(1)

图3 逻辑式化简结果

Fig3 The Simplification results of the logical functions

利用逻辑转换器操作窗口的化简按钮,可在逻辑转换器窗口的最下端得到化简的结果:

(2)

同理可以利用逻辑转换器设计组合逻辑电路图如图4所示:

图4 基于门电路的组合逻辑电路

Fig4 Combination logic circuit based on the gate circuit

2.2 用数据选择器来实现血型匹配器

数据选择器可以根据地址输入端的二进制信号,对输入端信号进行选择。八选一数据选择器74HC151是集成的有三个地址输入端A2、A1、A0,八个数据输入端D0~D7的中规模组合逻辑电路。74HC151数据选择器的功能可以用逻辑函数表示为:

(3)

根据公式(1)将AA2 BA1 CA0

因此逻辑式可以表示为:

(4)

故:

(5)

这样只要将数据选择器的输入端进行适当的设置便可以实现电路功能。运行Multisim,在Multisim的COMS集成电路器件库中找出74HC151、74HC04、VDD和接地符号,并连接电路如图5:

图5 基于数据选择器的组合逻辑电路

Fig5 Combination logic circuit based on the data selector

图中~G为控制端,低电平有效,将选择信号A、B、C(即A2、A1、A0)分别接(2)式中的前三个变量,将表达式中的第四个变量接到数据选择器的输入端,具体如上,这样在数据选择器的输出端Y端就可以得到血型匹配的结果了。用Multisim来验证逻辑功能,经过逻辑转换功能,可以得到与图2一样的逻辑真值表,可见用数据选择器也能够实现血型匹配器的功能。

3.总结

如上所述,运用Multisim可以很方便地进行数字电路的设计,基本逻辑门电路和数据选择器均可以很好地实现血型匹配器,经Multisim中的逻辑转换器验证,两种方法的最终逻辑功能相同,而用数据选择器能更加简洁地完成电路功能。通过设计实例可以看出,利用Multisim进行数字电路设计可以极大地提高设计效率,节约实验器材,显示结果直观。Multisim将成为为今后的电子电路设计和开发人员得力助手。

参考文献

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[3]王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京:高等教育出版社,2002.

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[5]刘.实用电工电子技术基础[M].北京:中国铁道出版社,2010.

[6]邹海勇.基于Multisim的计数器设计与仿真[J].赤峰学院学报,2012(2):176-177.

[7]段永霞等.Multisim的彩灯控制系统的设计与仿真[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2010,48(9):30-31.

[8]潘松.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社,2010.

[9]任骏原等.数字电子技术实验[M].沈阳:东北大学出版社,2010.

电子电路设计实例范文3

实验教学是学生进行科学实验训练、强化理解理论知识、提高实践操作技能和科技创新能力的重要环节,对于提高学生的综合素质和培养学生的创新精神具有特殊意义。“电工电子技术”实验内容涉及面广,理论性和实践性较强,同时科学技术的迅猛发展促使实验教学内容进一步扩充,使得教学内容和授课学时的矛盾日益突显,在一定程度上阻碍了实验教学质量的提升,影响了学生综合素质能力的提高。只有重视“电工电子技术”课程的实验教学环节,注重更新实验教学内容,开设出一批新的设计性、综合性、创新性实验,才能激发学生学习兴趣,促进学生将理论知识转化为实践能力,有效提高实验教学质量和效果,有助于大学生向社会所需的应用型、创新型人才转变,为奔赴高新技术人才领域夯实专业基础。(1)多元化的培养教育模式。巩固基础理论知识,培养电工电子电路分析设计能力,训练实践操作能力,激发创新意识和培养创新能力,经过反复讨论研究确定实验教学实施方案。实验课程体系的教学内容体现多层次、模块化教学,合理利用课时资源,理论与实践紧密结合,强化工程实际应用以满足学生的个性发展需要。“电工电子技术”课程实验部分十个设计实例和两个综合设计项目,与理论教学同步进行,以此强化理论知识的学习,为工程实际运用打下良好基础。学生根据实验项目来完成实验任务,使学生熟悉了解科学研究的基本过程和方式方法,在进行实验设计时就能抓住重要步骤,有助于发挥学生自我导向性研究学习和自由互协作学习,激发学生的学习热情,增强学生的创新实践能力和综合素质能力。基础知识实验以教师分析讲解指导为主,便于学生理解理论教学内容,熟悉了解电工电子仪器的使用方法和注意事项。实验技能基础实训包括元器件检测、合理布局,电路的安装、调试等,该模块帮助学生巩固基础理论知识,掌握基本实验技能,培养学生科学的逻辑思维方式,逐步掌握科学的实验设计思想。综合设计性实验以学生实际动手操作为主,拟定设计型实验项目,提出设计要求,审查实验设计方案,利用Multisim仿真软件构造虚拟环境仿真,由学生自由选择实验器材实施实际硬件实验操作,教师从侧面进行必要的指导。这部分综合设计性实验实训项目涉及多学科理论知识,项目选题应与工程实际相结合,具有知识性、灵活性、综合性与创新性,难易程度应符合大多数学生的知识水平,并融入现代科学技术成果。在这一层次教学过程中,教师应特别注意启发式教学、情景式教学和任务驱动式教学方法的运用,引导学生充分发挥主观能动性和创造性,鼓励学生发挥个性自由组队、自主选题或自定题目、自定性能指标和设计方案、自行搭建电路测试实现,对学生自主提出的具有一定水平的和前瞻性的题目要给予大力支持,着重培养学生的知识综合应用能力、信息获取能力和实践创新能力。(2)建立开放式多媒体实验教学平台,进行协作学习。规划制作开放式的“电工电子技术”多媒体实验教学平台,它由理论课件教学、交流辅导中心、虚拟实验室等系统构成。在“电工电子技术”实验教学中利用计算机多媒体教学设备将实验教学内容以文字、图像等多种模式展现给学生,从基础理论、实验内容、实训操作、教书育人等方面给予充分的考量,把教学中的实验原理、实验方法等形象地表现出来,帮助学生获得示范性实验技能教学培训。建议和指导学生查阅电子制作、电子设计竞赛、最新电子产品、日常生活电器维修、最新芯片的应用等资料,结合本门课程的学习内容,掌握先进的专业技术和实验技能。校园网内学生可随时进入理论课件教学子系统学习多媒体课件,在交流辅导中心查阅任课教师的各类教学信息。如:所留作业、习题解答、仿真软件介绍、考试通知等,或与教师在BBS上以在线或者留言方式进行交流讨论,还可以进入虚拟实验室系统进行实验课程的预习和复习巩固。总之,建立开放式多媒体教学平台,进行协作学习极大的激发了学生的学习兴趣,转变传统教学观念,培养学生的自主学习习惯,通过多种途径使他们的各种智能得到尽可能大的发挥,提升学习能力。

二、教学培养模式多样化

随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,教学设施与软件设计平台日益完善,学生获取的知识是多样化的,而不再仅局限于课堂上。把先进的现代教育技术引入“电工电子技术”课程体系建设中,培养学生科学的设计理念,将理论、仿真和实践有机结合,从根本上转变传统的电工电子电路分析设计教学方法。当然,在实际的教学过程中不可重此轻彼,要做到理论与实践有机结合起来,引导学生更多地主动思考、主动探索、主动发现,加深对理论知识的认识,充分调动学生学习的积极性,有效提高学生的工程实践能力和创新能力。

1.计算机仿真与传统硬件实践相结合通过计算机仿真平台,由过去的简单验证实验现象、观察实验波形,转向深入分析电路设计思想,强调实验的真实性,尝试解决基本原理与工程实际相结合的难题,让学生在一个与实际工作相似的模拟环境下进行学习,培养学生科学思维、实验技能、设计能力和创新能力,增强他们走向社会的适应能力。Multisim仿真软件是ElectronicsWorkbench(简称EWB)的升级版本,它是加拿大的InteractiveImageTechnologies(IIT)公司于20世纪80年代推出的从电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计虚拟电子工作平台,特别适合于电子电路的设计工作。[9]Multisim仿真软件最重要的特点是:(1)Multisim仿真软件中虚拟电子仪器可以对模拟、数字电路进行仿真,具有较强的电路仿真分析能力,元器件和仪器仪表与实际情况非常接近,采用内部提供的理想模型库构建电子电路,利用清晰明确的仿真过程使学生加深对基本理论知识的理解。[10](2)Multisim仿真软件提供的电路模型可以帮助学生了解电工电子技术中典型电路的实验原理和测试仪器仪表的使用,尤其是在电路仿真分析时不必担心元器件和电子仪器的损坏。学生在设计电路过程中,可以修改电路及其参数,随时观察结果进行仿真调试,同时与理论结果进行对照,还可以对电路进行故障设置,以观察故障条件下电路的各种现象,这是真实实验环境中是难以做到的。

2.教学资源信息化和网络化的建设及应用现代教育信息技术的全方位应用,如:注重网络教学资源建设,建立课程教学网站和网络实验教学平台。学生可在任何时间、地点,通过校园网络进行自主学习和交流讨论,在课程教学网站中开辟教学讨论区,开展师生之间、同学之间交流讨论并为学生答疑解惑。教师可通过网络交互平台,实时课程教学信息、教学计划、考核要求,开展网络答疑、专题讨论和教学情况调查等教学辅助工作。建立网络实验教学平台,集成了实验教材、多媒体网络实验课件、电子教案、元器件数据手册、实验教学案例等立体化教学资源。创建一个多角度学习、多方位交流的平台,为学生提供丰富的网络信息资源,满足“电工电子技术”课程教学改革的需要,也为实行开放式实验教学模式奠定基础。

三、综合能力量化考核方式

电子电路设计实例范文4

在日常生活以及各行业的生产中,通常都不可缺少测量温度以及控制温度的相关技术。在科学实验中,温度控制是常用的一种方式。在日常生产中,温度控制需要受到更高的重视,测量温度的目的就是为了妥善调控温度。现今的技术形势下,单片机电路控制下的数字温度计已经诞生,并且逐渐受到了更多行业的认可和接受。对于此,有必要探析单片机控制下的电路设计方式。结合温度控制的真实情况,探究更完善的电路设计以及数字温度计设计。这样做,可以直接读取精确的温度,单片机连接的方式也能够减少整体的电路制作成本,便于日常的电路使用。

关键词:

传感器;温度计;单片机STC89C52;温度传感器DS18B20

1概述

在具体设计新式数字电路的过程中,基于单片机的新式设计方式具备了独特的优势。这是由于,单片机控制方式的数字电路可以测量实时性的温度,经过测量然后显示精确的温度数值。同时,温度传感器配备了特定规格的芯片,能够在温控的全部过程中输出数字形式。相比于传统方式下的温度控制,单片机的控制能够节省额外的测温电路。与此同时,温度传感器也具备了更稳定的理化性能,可以用在工业测温的具体过程中,元件具备优良的线形。在0~100℃时,最大线形偏差小于1℃。基于单片机的数字温度计的电路设计包括:控制器单片机STC89C52芯片,温度传感器DS18B20芯片和4位显示温度的LED数码管。温度传感器DS18B20芯片进行温度检测,然后把数据送入主控制器单片机STC89C52芯片进行分析和温度值的转换,最后通过显示电路显示出温度值。

2温度传感器DS18B20芯片的工作原理

DS18B20型号的温度传感器设有内置的芯片,通过芯片就可以调控精确的时序,从而确保完整的温度数据。从单线的角度来讲,传感器可以传输的信号具体包括了应答脉冲以及复位脉冲这两类。在输入时隙时,高电平的数据线就会经过主机然后转变为较低的电平,写时隙因此就能够产生。具体而言,对于时隙的书写方式包含了0和1的两种。从高电平转换成低电平这个过程中,通常需要设置60μs或更长的时隙。在不同时隙之间,应当确保最短的恢复时间。在持续60μs以后,温度传感器就可以用来采样。具体而言,1代表高电平,而0则代表低电平。对于读时隙而言,这种时隙也源自高低两种电平的彼此转换。针对芯片的数据,具体在读取的过程中也需要确保数值的精确性。对于数据线而言,需要确保1的低电平。经过15μs之后,传感器的芯片就可以输出相应的时隙数据。因此这个阶段中,主机应当确保适当的引脚高度。对于读写时隙而言,两种类型的时隙都需要持续特定的时间,通常为60μs。在单独的时隙中间,还要留出必备的恢复时间。对于写时隙来讲,需要在设置的时间范围内将主机的总线有效释放,然后传感器芯片才能给出精确的回应。某些情况下,如果主机始终处在较低的电平,那么总线器件就需要输出0的数值。

3温度计电路的设计

3.1电源电路设计

数字温度计电源电路如图1所示,电源部分采用常见的变压器加三端稳压芯片L7805组成。变压器把交流220V变成交流12V左右,由于整个系统所用的电量不大,所以变压器选择5W的即可。为了兼容现有可用的直流电源,电源电路增加了1N4007,以防止直流电源的反接。经过整流和三端稳压管之后,输出为标准的DC5V电压。因为L7805输出电流大约为1A左右,完全可以供给后续电路工作。

3.2温度采集电路设计

基于智能化控制的数字温度计的温度采集电路如图1所示,U3为单片机STC89C52芯片,它的P0口和P2口与数码管的电路连接,以控制温度的数字显示。P3.7和温度传感器DS18B20芯片的引脚DQ连接,作为单一数据线。单片机的工作时钟频率为11.0592MHz,这决定了指令的运行时间,在软件设计中将根据此时间编写各种延时程序。U2为温度传感器DS18B20芯片,本设计中只使用了这一个单线器件,R3为单线的上拉电阻。温度传感器DS18B20芯片在出厂时默认配置为12位存储格式,其中最高位为符号位,即温度值为11位,单片机在读取数据时,一次会读取2个字节共16位,读完后将低11位的2进制转化为10进制后乘以0.0625便为实际所测的温度值,另外还要判断温度的正负。在某些情况下,单个数据线衔接的某个器件可以窃取电源,这样就形成了寄生电源。如果系统维持于较高的电平,那么电容器就能够存储足够的能量。在这时,如果转变为低电平,那么电源就会由此断开,直到再次恢复高电平。相比于普通电源,寄生电源具备了自身的优势,因为这类电源不必引入本地电源来提供帮助,自己就能够检测温度。即便缺少正常电源,那么寄生电源也可以帮助读取数值。在传感器芯片的装置上,为了测定精准的温度变化趋势,那么线路需要确保自身具备了充足的电流。这是由于,如果传感器表现出较高的芯片电流,那么DQ线就很难获得必要的驱动能力。在某个时刻,系统如果接入了较多总量的传感器,那么同时变换传感器引发的问题就会变得更明显。具体的解决途径为:发生温度变化的过程中,需要直接衔接DQ线与总电源。如果引入了寄生电源,则必须确保引脚能够接地。此外,温度传感器还可以借助外侧的引脚电源来提供电能,从而测定实时的温度。如果这样做,就可以在根本上杜绝强拉的问题。即便外文变化,主机也不必维持较高电平的状态。在温度变化时,单线仍然能够传输数据。在各条单独的线路上,都可以安放总数较多的传感器芯片。

3.3显示电路设计

基于单片机控制的数字温度计的设计采用4位数码管来显示实际测量温度,显示采用动态扫描显示,其中P0口作为数码管的段选信号,P2口作为数码管的位选信号。数码管采用共阳极数码管,因为数码管一个段码要亮,约为10mA左右的供电电流,电流太小会影响数码管的亮度。7段码加上DP点全亮要80mA左右的电流,位选信号用PNP型三极管2N3906完全可以满足电流的要求。R2为限流电阻,可以根据效果,调节亮度的大小。又因为,单片机P0口最大只有26mA的灌电流,平均每一个IO口只有3.25mA的驱动能力,7段码加上DP点全亮要80mA左右的电流,所以不可以直接用单片机IO口来驱动数码管。为此,系统增加了一个三态缓冲器SN54LS244作为数码管段码的驱动芯片。另外又由于P0口是漏极开路结构,所以在三态缓冲器SN54LS244前端增加了10Ω左右的上拉电阻。

4小结

在基于单片机控制的数字温度计的电路设计中,主要是以单片机STC89C52芯片为核心,对温度的检测与显示进行了简单的设计与阐述。硬件设计中主要运用了单片机STC89C52芯片和温度传感器DS18B20芯片。通过对硬件电路不断的处理,使得硬件部分比较完善,如电源模块中加入了L7805芯片,为后续电路提供了稳定的5V电压,另外,在显示电路中加入了三态缓冲器SN54LS244,保证了数码管的正常显示。总之,基于单片机控制的数字温度计硬件电路的设计达到了抗干扰,较高精度的目的。

参考文献:

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[4]李光飞.单片机课程设计实例指导.北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[5]李光弟.单片机原理(修订本).北京:北京航空航天大学出版社,2001.

电子电路设计实例范文5

关键词:创新能力 培养 课程改革 实践

党的十报告中指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出:“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程,创新人才培养机制,切实落实人才培养中心地位”。当前,高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足,如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订,做了部分课程的教学改革与实践尝试,现与大家交流学习。

一、主要改革内容及实施情况

(一)充分发挥培养计划在引领学生创新能力

在2014级电类学生培养计划修订中,对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。

(1)2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况

在学科基础课中:一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);二是将“单片机原理及应用”课程(36+20)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验分别独立的两门课程。

在专业核心课中:取消了“船舶通信与导航”课,改列为专业选修课。

在专业选修课中:取消了电子综合设计辅导(2学分、24+8学时、第5学期)课,新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程(1学分、32学时实验、第5学期)。

在集中实践教学环节中:一是取消了“电子技术课程设计”(2学分、2周、第3学期)新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”(1.5学分、1.5周、第4学期)及“数字电子技术课程设计”(1学分、1周、第4学期)课;二是将“单片机课程设计”(1学分、1周、第5学期)改成(1.5学分、1.5周、第4学期);三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”(1学分、1周、第6学期),新增了“船舶机舱测控系统课程设计”(1.5学分、1.5周、第6学期)。

(2)2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况

在学科基础课中:一是取消了“电气工程导论”课程;二是取消了“计算机辅助设计”,新增加了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);三是将“单片机原理及应用”课程(42+16)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;四是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验独立的两门课程。

在专业核心课中:一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课;二是取消了“供配电系统”课程(2.5学分、36+4学时、第7学期),改增为“工厂供电”课程(3学分、40+8、第7学期);三是将“检测与转换技术”(2学分、26+6学时、第4学期)学分调整为(2.5学分、28+12学时、第4学期);四是将“自动控制原理”课程(3.5学分、48+8学时、第5学期)学分调整为(4学分、52+12学时、第5学期)。

在专业方向课中:一是取消了“变压器应用技术”课程(2学分、28+4学时、第7学期);二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”(2学分、28+4学时、第6学期)课;

在专业选修课中:一是取消了6门课程,分别是:信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导;二是新增“电子技术创新实验辅导”(1学分、32学时实验、第5学期)、“新能源技术”(1学分、16学时、第5学期)两门课程;三是将“AUTOCAD”课程(2学分、16+16上机、第5学期)改为实验课程(1学分、32学上机、第5学期)。

在集中实践教学环节中:一是取消了“专业综合课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“测控技术课程设计”(1学分、1周、第5学期)及“电气控制技术课程设计” (1学分、1周、第6学期)两门课程。

(3)2014级电子信息工程专业教学计划修订情况

在学科基础课中:一是取消“计算机辅助设计”(16+16)课,改成了“电路原理图与PCB设计”课程(32学时实验);二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验);三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论(56)与实验(16) 两门独立的课程。

在专业核心课中:取消了“信息论与编码”(24+8)课程并调整“单片机原理及应用”课程(40+16)到学科基础课。

在专业方向课中:一是在通信系统方向:将“程控交换”(32)课程换成为“移动通信”(22+10)课程;二是在嵌入系统方向:将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”(22+10),新增“ 计算机操作系统”(16+16(上机))及调整来“ 电子综合设计辅导”(16+16);而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中;三是取消了电子系统设计方向。

在专业选修课中:一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程;二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课;三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。

在集中实践教学环节中:一是取消了“电子设计方向专业课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“工程训练C”(1周,1学分),调整了“模拟电子技术课程设计”(2周,2学分)、“数字电子技术课程设计”(2周,2学分)、“单片机原理及应用课程设计”(4周,2学分)。

(二)加强几门关键课程的课改示范工作,提升课程在电子能力培养中的关键作用

(1)电子综合设计辅导课程的教改实施情况

电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成(电子装配)“工程训练”和“电子综合设计辅导”(2学分、24+8学时、第5学期)两门课程,并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增,加强设计内容的新型性和实用性,至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”(实验30学时)。

电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低,在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行,重点是训练学生的电子电路焊接技术,为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周,时间上分散进行,历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课,除公选课、选修课形式外,兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节,使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性,一般分为四个阶段:

第一阶段:为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期,以兴趣小组形式进行。内容主要为:焊接技术训练、认识基本元器件(学会万用表的使用)、识图、音频放大电路制作。

第二阶段:电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期,以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量(学习Protel(Altium Designer)软件的使用,学会常用电子仪器的使用,利用波形图分析电路的工作状态,分析能力训练),内容有:简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。

第三阶段:电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路,安排在入学后的第四学期,以选修课的形式进行。内容有:音响电路(含音调电路、功率放大器电路)、隔离放大器电路、充电器电路等。

第四阶段:电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路,安排在入学后的第五学期,以选修课的形式进行。内容有:抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。

(2)单片机原理及应用课程的教改情况

单片机作为电子自动化控制的主要手段,其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程,课程组老师进行了一系列的教学实践,编写了新的教学文件,每年修改电子教案、课件,出版新的教材与实验指导书,不断完善学习资源,实施电子考试等等,为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32,实验改为独立设课,学时为32,课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作,实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。

(3)新增电子技术实践公选课

针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程,从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展,培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力,拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限,使得知识、技术、信息等多方面融会贯通,在还不能完全打破现有教学模式的情况下,以教学实验班的形式增加一个补充教学环节,以音频功率放大器的设计制作为立足点,从应用目标出发搜索知识点,解决技术问题,培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索,在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面,改变单纯死记硬背完成学业的局面,转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识,提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求,适应技能考证的要求,适应用人单位对应用型人才的需求。

(三)编写、修订教材、教案,建立完善教师与学生教学学习资源

编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材;为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等;编写新的教学文件及电子教案、课件等,建立完善教师与学生教学学习资源。

一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导(Proteus仿真版)》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集(一)》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材;二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设,新编了150题左右的作业练习题库;三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件;四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。

(四)加强实践能力培训,提高学生的综合能力

加强实践能力培训,提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。

(1)加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会,每周至少开展一次活动,以加强低年级同学的基础技能训练;二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合,利用各种提高学生能力的资源,充实学生的实践活动;三是培养充实指导教师力量,2014年学院的指导教师队伍扩大至9人,落实了组队学生与指导教师的互选环节,密切指导教师与参赛学生的联系,特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力;四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程,在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求。

(2)重视指导学生、申报专利工作,培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践,指导学生以论文或专利的形式固化研究成果,近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新(电子电气类)项目、国家级大学生创新创业训练项目增加明显。

(3)加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收,成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员,可进行中、高级电工,中、高级维修电工,初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定,为学生培训考评提供了极大的便利。

(4)加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置,以提高毕业设计论文的真题实做时间,现一般是在第7学期初就布置任务,毕业论文答辩分二次进行,在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文,学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。

(五)落实考证考级替代学分考试的制度

落实考证考级替代学分考试的制度,将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。

学院出台了关于《本科生毕业设计(论文)替代管理办法》(试行)的文件,规定了5类学生学业成果(考证、考级、论文、专利、竞赛奖)或经学院本科毕业设计(论文)工作小组认定可以代替毕业设计(论文)的其他成果可替代毕业设计(论文)学分。

二、实践成果

两年间,学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显,取得电子工程师证书30 人;电工证书192人;在大学生电子设计竞赛中,获省一等奖学生为9人,二等奖学生为18人,三等奖学生为21人;在全国(省)飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人,特等奖2人,二等奖9人,三等奖24人。两年间,学生发表电子设计类论文10篇,取得电子设计类实用专利35项。

三、不足分析

一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象,并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降;二是团队精神在学院教改项目中体现不够,大多数教师还是安于老的教学方式,教改积极性不高,大范围的教改项目推进困难。

提高教学质量不仅需要领导重视,更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上,更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标,以社会需求为导向,进一步改革人才培养模式,为社会输送合格的创新创业型应用人才。

参考文献:

[1] 唐树森,李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育,2004,03:44-46.

[2] 张军国,刘西瑞,张健,燕飞,阚江明. 以电子设计大赛为契机 加强大学生创新能力与实践能力的培养[J]. 中国林业教育,2009,S1:93-95.