电路设计与开发范文

电路设计与开发篇1

【关键词】高速公路；机电维护；软件开发

1. 高速公路机电维护管理系统概述

机电系统是高速公路现代化生产管理的重要保障，随着高速公路路网规模的扩大，机电系统在高速公路生产管理中起着越来越重要的作用，影响着高速公路的生产安全及正常运营，高速公路机电系统事故所造成的生产安全及非正常营运问题正日益突出，影响范围甚至波及整个路网，因此，保证高速公路机电系统的正常运转将变得十分重要。高速公路机电维护管理系统为整个高速公路上的机电设备正常运行提供可靠保障。

高速公路机电维护管理系统自开发投入运行以来，通过互联网信息的交互，充分利用先进的计算机网络技术、信息处理技术解决机电维护管理系统内部的机电设备的维护等等，建立以机电设备运营管理、等为核心的应用系统，及时协调处理各级部门的业务。充分利用信息资源，加强机电维护系统申报以及审批的核定工作，降低机电设备以及备品备件的流失，实现高速公路运营、管理处各相关部门及陕西汉唐计算机有限责任公司维护部门之间高效的业务衔接及信息共享，加强了运营中控室与单位中控部门、陕西汉唐计算机有限责任公司维护部门的联系，增强了各单位之间的协调能力。

2. 系统功能简介

机电维护管理系统将机电维护中使用的维护工具、维护文件及备品备件通过信息传递，使得维护单位在第一时间能掌握缺少的资料及设备；维护单位能在最短的时间内准备好所需资料及设备，并更好更迅速的完成维修流程。建立全面的维护机制，使维护单位能更好的为运营单位服务，实现服务的简单化。

3. 系统构成

该系统是由信息中心、机电设备维护管理部、备品备件管理部、　数据查询与报表管理、计划管理、管理处日常维护管理、系统管理七个模块组成。

其模块结构图如图1所示。

3.1 信息中心。

信息中心主要用来构建高速公路机电维护管理信息网站的主页面，其中包括通知公告、技术知识、经典案例、技术交流、资料管理、管理制度六大功能模块。每个模块都由相关的人员进行编辑然后到网站上，可供他人查阅和附件下载；同时在信息中心中可进行技术交。

（1）通知公告：登录用户可利用此模块最新的通知公告，方便各管理处用户第一时间得到最新的通知内容。同时记录各管理处对某条通知的浏览次数，方便者调阅该条通知信息的查阅情况。

（2）技术知识：用于技术人员一些在工作中所必备或需要掌握的技术知识。在此模块中，者可以用文字形式，也可以增添附件或者学习图片，供管理处或其他用户下载以达到直观的阅读效果。

（3）经典案例：在业务上、工作上如果有一些比较成功典型的实例，管理员可以通过此模块将这些成功案例到网站中，供所有用户观摩学习，使得用户更好的吸取案例精髓，对提高各自的业务知识有极大的帮助。

（4）技术交流：登录用户都可以随意交流工作上的心得体会，或者将遇到的棘手问题拿到此模块中讨论。此模块类似于一个小型讨论区，任何与工作有关得问题，都可以到该模块中，对应于某一问题，其他用户可以跟帖解答，此模块可调动员工之间交流的积极性。

（5）资料管理：针对于不同分类的资料进行管理，如针对规范资料、工程管理资料、维修维护资料等可以进行统一管理。当用户需要查看跟自己业务有关的资料时，可以在此模块中查找，并下载到本机中，方便阅读。系统管理到档案的目录，提供查询档案清单，实物部分按原管理办法保存。

（6）管理制度：对于网站管理制度或员工的管理制度都可以由总公司管理员进行编辑到此模块在中，让各管理处用户学习。用户可以在此模块中参照管理员的管理制度进行规范操作，便于律己。

3.2 机电设备维护管理部。

3.2.1 机电设备管理。设备的技术状态对企业生产有直接影响。随着科学技术的进展，机械化和自动化程度愈来愈高，而且高速公路上部分设备需要24小时不间断运行，设备状况完好程度，对高速公路的影响更加明显，本模块实现对高速公路机电设备进行跟踪管理维护，保障了对机电设备管理的实时性和高效性。

（1）机电设备管理：用来对运营单位和各管理处各路段的机电设备进行统一管理，如对外场情报板、摄像机、机房内监视器等的机电设备进行分机管理。每一台机电设备都会进行登记包括此机电设备的编号、所在位置、设备状态等等，以便对机电系统内部所有在使用的机电设备进行生命周期的跟踪和管理，提高了机电设备管理的信息化水平。

（2）条码生成及扫描：提供设备条码的生成打印以及条码的扫描识别，管理员用户可用条码打印机打印出条码，粘贴在设备上以便对机电设备进行跟踪管理。同时对设备上的条码也可以进行扫描识别，及时查询出该设备的原始信息。

3.2.2 机电维护管理。

陕西汉唐计算有限责任公司对陕西高速公路运营单位的机器有日常维护的责任，维护工作主要由陕西汉唐计算机有限责任公司工程师对运营单位的机器进行维护或维修工作。维护之前需拟定维护计划在进行维护，维护完成后需经过审核并填写维护小结。

通过机电维护管理模块，将运营单位、管理处、陕西汉唐计算有限责任公司维护部门的工作流程转移到本系统提供的工作平台上，系统维护计划的添加、审批、确认以及维护小结的填写等操作均在此模块进行，保证了系统维护工作有序的完成，提高了工作效率，简化了工作流程，使得高速公路运营单位的系统维护管理更加信息化、规范化。

3.2.3 机电维修管理。

电路设计与开发篇2

关键词：电子科学与技术；本科培养方案；课程设置；办学特色

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0070-02

21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用，也对人才的培养提出了更高的要求。因此，本文从人才的社会需求出发，结合我校实际情况，进行了本科专业培养方案的改革探索，并详细介绍了培养方案的制定情况。

一、人才的社会需求情况

目前，我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业，市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均，分类较细，且发展变化较快。另外，电子科学与技术产业结构具有多样性，既有劳动密集型的大型企业、大公司，更多的是小公司和小企业；既有国有企业和私营企业，更有合资、独资的外企。因此，社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。

二、专业的培养目标和定位

本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识，熟练实验技能，能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能，有较强的工程实践能力，能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色，依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则，培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。

三、本科培养方案制定的思路

电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求，以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力，使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面，光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。

四、本科培养方案的改革探索

要实现电子科学与技术专业的培养目标，适应电子信息产业的不断发展，并结合我校学科发展方向和特色，对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究，并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研，最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案，主要内容如下：

1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时，根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下，专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块，下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程，到大三时根据自己的兴趣选择专业方向，选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求，因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块，每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。

2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础，因此，在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外，增加了与专业相关的课程，如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程，删减了原先与物理类相关的一些课程，如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等，并删减了一些计算机软件类课程，如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块，两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。

3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分，微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向，开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向，开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验，通过加强实验环节，训练学生的动手操作能力，增强学生的理论知识。

五、与省内外专业人才培养的区别

具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区，服务于不同的区域经济，这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系，也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面：

1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个部级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室，人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业，培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。

2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力，在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力，开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程，以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统，从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力，开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程，以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力，开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力，开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程，以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力，开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程，以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。

3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。

参考文献：

[1]陈鹤鸣，范红，施伟华，徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.

[2]罗胜钦，王遵彤，万国春，张志峰.电子科学与技术专业培养方案初探[J].电气电子教学学报，2009，（31）：89.

电路设计与开发篇3

【关键词】集成电路；设计方法；IP技术

基于CMOS工艺发展背景下，CMOS集成电路得到了广泛应用，即到目前为止，仍有95%集成电路融入了CMOS工艺技术，但基于64kb动态存储器的发展，集成电路微小化设计逐渐引起了人们关注。因而在此基础上，为了迎合集成电路时代的发展，应注重在当前集成电路设计过程中从微电路、芯片等角度入手，对集成电路进行改善与优化，且突出小型化设计优势。以下就是对集成电路设计与IP设计技术的详细阐述，望其能为当前集成电路设计领域的发展提供参考。

1当前集成电路设计方法

1.1全定制设计方法

集成电路，即通过光刻、扩散、氧化等作业方法，将半导体、电阻、电容、电感等元器件集中于一块小硅片，置入管壳内，应用于网络通信、计算机、电子技术等领域中。而在集成电路设计过程中，为了营造良好的电路设计空间，应注重强调对全定制设计方法的应用，即在集成电路实践设计环节开展过程中通过版图编辑工具，对半导体元器件图形、尺寸、连线、位置等各个设计环节进行把控，最终通过版图布局、布线等，达到元器件组合、优化目的。同时，在元器件电路参数优化过程中，为了满足小型化集成电路应用需求，应遵从“自由格式”版图设计原则，且以紧凑的设计方法，对每个元器件所连导线进行布局，就此将芯片尺寸控制到最小状态下。例如，随机逻辑网络在设计过程中，为了提高网络运行速度，即采取全定制集成电路设计方法，满足了网络平台运行需求。但由于全定制设计方法在实施过程中，设计周期较长，为此，应注重对其的合理化应用。

1.2半定制设计方法

半定制设计方法在应用过程中需借助原有的单元电路，同时注重在集成电路优化过程中，从单元库内选取适宜的电压或压焊块，以自动化方式对集成电路进行布局、布线，且获取掩膜版图。例如，专用集成电路ASIC在设计过程中为了减少成本投入量，即采用了半定制设计方法，同时注重在半定制设计方式应用过程中融入门阵列设计理念，即将若干个器件进行排序，且排列为门阵列形式，继而通过导线连接形式形成统一的电路单元，并保障各单元间的一致性。而在半定制集成电路设计过程中，亦可采取标准单元设计方式，即要求相关技术人员在集成电路设计过程中应运用版图编辑工具对集成电路进行操控，同时结合电路单元版图，连接、布局集成电路运作环境，达到布通率100%的集成电路设计状态。从以上的分析中即可看出，在小型化集成电路设计过程中，强调对半定制设计方法的应用，有助于缩短设计周期，为此，应提高对其的重视程度。

1.3基于IP的设计方法

基于0.35μmCMOS工艺的推动下，传统的集成电路设计方式已经无法满足计算机、网络通讯等领域集成电路应用需求，因而在此基础上，为了推动各领域产业的进一步发展，应注重融入IP设计方法，即在集成电路设计过程中将“设计复用与软硬件协同”作为导向，开发单一模块，并集成、复用IP，就此将集成电路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP视角下，在集成电路设计过程中，要求相关工作人员应注重通过专业IP公司、Foundry积累、EDA厂商等路径获取IP核，且基于IP核支撑资源获取的基础上，完善检索系统、开发库管理系统、IP核库等，最终对1700多个IP核资源进行系统化整理，并通过VSIA标准评估方式，对IP核集成电路运行环境的安全性、动态性进行质量检测、评估，规避集成电路故障问题的凸显，且达到最佳的集成电路设计状态。另外，在IP集成电路设计过程中，亦应注重增设HDL代码等检测功能，从而满足集成电路设计要求，达到最佳的设计状态，且更好的应用于计算机、网络通讯等领域中。

2集成电路设计中IP设计技术分析

基于IP的设计技术，主要分为软核、硬核、固核三种设计方式，同时在IP系统规划过程中，需完善32位处理器，同时融入微处理器、DSP等，继而应用于Internet、USB接口、微处理器核、UART等运作环境下。而IP设计技术在应用过程中对测试平台支撑条件提出了更高的要求，因而在IP设计环节开展过程中，应注重选用适宜的接口，寄存I/O，且以独立性IP模块设计方式，对芯片布局布线进行操控，简化集成电路整体设计过程。此外，在IP设计技术应用过程中，必须突出全面性特点，即从特性概述、框图、工作描述、版图信息、软模型/HDL模型等角度入手，推进IP文件化，最终实现对集成电路设计信息的全方位反馈。另外，就当前的现状来看，IP设计技术涵盖了ASIC测试、系统仿真、ASIC模拟、IP继承等设计环节，且制定了IP战略，因而有助于减少IP集成电路开发风险，为此，在当前集成电路设计工作开展过程中应融入IP设计技术，并建构AMBA总线等，打造良好的集成电路运行环境，强化整体电路集成度，达到最佳的电路布局、规划状态。

3结论

综上可知，集成电路被广泛应用于计算机等产业发展领域，推进了社会的进步。为此，为了降低集成电路设计风险，减少开发经费，缩短开发时间，要求相关技术人员在集成电路设计工作开展过程中应注重强调对基于IP的设计方法、半定制设计方法、全定制设计方法等的应用，同时注重引入IP设计技术理念，完善ASIC模拟、系统测试等集成电路设计功能，最终就此规避电路开发中故障问题的凸显，达到最佳的集成电路开发、设计状态。

参考文献

[1]肖春花.集成电路设计方法及IP重用设计技术研究[J].电子技术与软件工程,2014,12(06):190-191.

[2]李群，樊丽春.基于IP技术的模拟集成电路设计研究[J].科技创新导报,2013,12(08):56-57.

[3]中国半导体行业协会关于举办“中国集成电路设计业2014年会暨中国内地与香港集成电路产业协作发展高峰论坛”的通知[J].中国集成电路，2014,20(10):90-92.

电路设计与开发篇4

关键词：Proteus；电路设计；四路彩灯；仿真实验

1Proteus软件的概述

Proteus软件是由英国LabcenterElectronics公司开发的一款EDA工具软件，是目前世界上最先进最完善的电路设计与仿真平台。Proteus软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科设计的电路进行设计与仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子电路设计与仿真软。在Proteus编辑界面绘制电路原理图，通过仿真计算，修正错误，直到符合设计指标要求，确定设计方案，输出设计图，自动生成PCB图、修订。

2Proteus在电子电路设计中的应用实例

以四路彩灯数字电路设计为例，结合Proteus软件辅助电子电路设计。其技术指标要求如下：（1）共四个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共12秒:；（2）第一个过程要求四个灯依次点亮，共4秒；（3）第二个过程要求四个灯以此熄灭，共4秒，先亮者后灭（4）最后4秒要求四个灯同时亮一下灭一下，共闪4下。

2.1核心器件74LS194简介

主要是考察设计四位双向通用移位寄存器74LS194的灵活应用，四个灯可用四个发光二极管表示。如图1，图中MR为复位信号，正常工作时应接高电平；CLK为时钟信号，上升沿到来时有效。

2.2题目分析与设计

把四路彩灯接在74LS194的Q0~Q3上，SR稳定接在一高电平，SL稳定接地地位，而D0~D3接周期为1秒的方波信号。三个过程每个4秒，加起来正好是12秒。图2是正确的CLK信号与1HZ方波信号的比较。前面我们已经确定D0~D3接1Hz的方波信号，那么Q0~Q3在读D0~D3的信号时是在CLK上升沿到来的一瞬间，看图3的前半部分。当74LS194的工作方式为11时，一定要改变CLK的信号频率为D0~D3信号频率的2倍，才可以在D0~D3的一个周期内出现CLK的两个上升沿，Q0~Q3分别读到1和0各一次，如图3的后半部分。即正确的时钟信号在整个12秒时间应该是前8秒为1Hz的频率，后4秒变为2Hz的方波信号，再用D触发器分频产生1HZ的方波信号。

2.3电路实现

连接电路如图3所示。因为设计出的是一个同步时序逻辑电路，注意途中两个D触发器的时钟连接在一起接周期为4秒的时钟信号。

3仿真

根据以上分析，连接电路如图7所示，其中省去了555及二分频电路，直接用数字脉冲源进行仿真。另外，图中所有D触发器的异步输入端在实际电路连接时最好接高电平。产生时钟的电路用与非逻辑替代了与或逻辑。因为与非门的应用最普遍。平时我们在设计电路时，通过卡诺图化简得到的与或式，要想全部用与非门实现，可在草纸上直接画成与或逻辑，然后只需要在与门的输出端与此线的另一头即或门的输入端各加一个小圆圈，两个逻辑非抵消，不影响逻辑关系，直到把或门的输入处理完毕为止。这样或门前面的与门都变成了与非门，或门变成了非或门，而根据摩根定理，非或门恒等于与非门。

参考文献

[1]王尔申，庞涛，，等．Multisim和Proteus仿真在数字电路课程教学中的应［J］．实验技术与管理，2013，78~81．

[2]尉乔南，曹原.基于Proteus的四路彩灯设计[J].科技信息(学术版)，2008，19:179~182．

[3]吴小花.基于Proteus的电子电路的设计与实现[J]．现代电子技术，2011，34(15):174~176．

电路设计与开发篇5

1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

二、预习要求 3．分析与设计时序控制电路。

4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图

三、设计原理与参考电路

1．数字抢答器总体方框图

如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置?quot;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

图11、1数字抢答器框图

2．单元电路设计

(1) 抢答器电路

参考电路如图11、2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的 ＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为"5"。此外，1Q＝1，使74LS148 ＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为1Q＝1，使 ＝1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置?quot;清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表11、1为其功能表。

图11、2 数字抢答器电路

表10、1 74LS148的功能真值表

(2)定时电路

图11、3 可预置时间的定时电路

（3）报警电路 图11、4 报警电路

（4）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

图 11、5 时序控制电路

四、实验仪器设备

1. 数字实验箱。 3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。 5. 三极管 3DG12 1只。

6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。

五、实验内容及方法

1．组装调试抢答器电路。

2．设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

3．组装调试报警电路。

4．完成定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

一、摘 要：数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

关键字： 抢答电路 定时电路 报警电路 时序控制

Summary

The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up . Have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display; Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit. Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit. Through connect up , weld , debug figure vie for answering device take shape after the work.

Key word： Vie for answering the circuit Timing circuit Warning circuit Time sequence controlling

三、方案论证与比较：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：

1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。

3、30秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。

四、总体设计思路：

（一）设计任务与要求：

1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

（二）设计原理与参考电路

1．数字抢答器总体方框图

如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

五、多功能硬件与软件设计及其理论分析与计算：

各单元部分电路设计如下：

(1) 抢答器电路

参考电路如图2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的 ＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为"5"。此外，1Q＝1，使74LS148 ＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为1Q＝1，使 ＝1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表1为其功能表。

表1 74LS148的功能真值表 （3）报警电路 4）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。 六、系统的组装与调试及测试方法：

3块实验电路板分别做成数字抢答器电路、可预置时间的定时电路、报警电路及时序控制电路，根据EWB仿真电路及工程上的可操作性布置芯片、元件、导线等。

在焊接过程中，由于经验不足多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故，心急时也有小组成员被电烙铁烫伤的事发生。

制作的第一块板即数字抢答电路板一开始测试时不能工作，又由于没有稳压电源而不能检验。情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点。找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作。深感欣慰！

制作第2块板即可预置时间的定时电路时，3位成员都已有了自我感觉十分娴熟的焊接技术，不料忙中出错，重蹈覆辙，又有虚焊点。遂相互提醒，前事不忘，后事之师。

七、EWB仿真图： 八、仪器：

1. 数字实验箱。 3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。 5. 三极管 3DG12 1只。

6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。

九、扩展功能：

1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。

2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个与图2一样的电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。如果提供相应的器材及时间上的宽限，我想我们已定可以完成上述扩展功能，进一步完善我们的作品。

十、心得体会：

经历数星期的电子竞赛眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。我们组的3位成员除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个竞赛可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息。将所有的课余时间均奉献给了这个比赛。

结果怎样已然不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的比赛是无法孤军作战的，只有通力合作才有可能成功。3位成员在数日里的朝夕相伴中培养出了无与伦比的默契和深厚的友谊。

由于前几次去实验室比较晚，结果没有空余的电脑可供使用，我们商量后，决定早上6点到实验室。于是，在零下的温度下，我们陆续到达。途中数次感叹，早晨的空气真好。

除此之外，我们学会了焊接电路板，掌握了书本以外的电子技术知识，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。

如果非要用一句话来概括我们的体会的话，那只能是：痛并快乐着。

十一、致谢：

感谢电气工程学院提供者次比赛的机会；感谢长通公司提供电子器件；感谢电子实习基地提供场所及工具；感谢电子信息系主任王建元老师在我们陷入困境时的点拨；感谢我队指导于建立同学对我们的切实指导；感谢02级学长学姐们在实验室对我们的帮助与鼓励。

十二、 2.《电子技术课程设计》历雅萍、易映萍编；高等教育出版社

3.《电子技术课程设计指导》彭介华 主编；高等教育出版社

4.《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编；华中理工出版社

5.《经典集成电路400例》任致程主编；机械工业出版社

2、《74系列芯片手册》 重庆大学出版社 1999年9月 主编：李海 二、 参考元件 74LS00 74LS121 发光二极管 共阴极显示器

目录：

绪论

原理分析与电路设计

一、设计内容与要求：

1）设计内容

2）学习要求

3) 设计要求

二、元器件的功能和作用

-------集成电路定时器555及其基本应用

三、设计原理与参考电路

1)数字抢答器总体方框图

2)电路及其电路图

四、整机电路设计

五、实验调试

六、电路的检测方法

感想

绪论

数字技术是当前发展最快的学科之一，数字逻辑器件已从60年代的小规模集成电路（SSI）发展到目前的中、大规模集成电路（MSI、LSI）及超大规模集成电（VLSI）。相应地，数字逻辑电路的设计方法在不断地演变和发展，由原来的单一的硬件逻辑设计发展成三个分支，即硬件逻辑设计（中、小规模集成器件）、软件逻辑设计（软件组装的LSI和VSI，如微处理器、单片机等）及兼有二者优点的专用集成电路（ASIC）设计。

目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会，通过这种综合性训练，要学生达到以下的目的和要求：

1.结合课程中所学的理论知识，独立设计方案。达到学有所用的目的.

2.学会查阅相关手册与资料，通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件类型和特性，并掌握合理选用的原则，培养独立分析与解决问题的能力。

这次课程设计是在我们指导老师的带领下，由我们学生自主设计并完成的，主要是对我们上学期所学≤数学电路与逻辑设计≥这门课程的一次复习和实际的应用，主要训练和提高的有以下几个方面：

1．复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。

2．设计可预置时间的定时电路。

3．分析与设计时序控制电路。

电路设计与开发篇6

Abstract: EDA technique is the development tendency of modern electronic design, this article expounds the development and characteristic of the development of EDA Experiment System in colleges and universities, and proposes the prospect of the future development tendency.

关键词:EDA;实验系统;模块

Key words: EDA;experiment system;module

中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)28-0146-02

0引言

随着电子技术的发展及电子系统设计周期缩短的要求,EDA技术得到迅猛发展。

EDA是Electronic Design Automation(电子设计自动化)的缩写。EDA技术,就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计开发工具,通过使用有关的开发软件,自动完成电子系统设计的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作,最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术[1]。

目前,几乎所有高校的电类专业都开设了EDA课程,为加强教学效果,通常都使用专门的EDA实验箱来辅助教学,但是实验箱采用了一体化结构,所有的电路和器件都在一块电路板上,在功能上难以根据需要进行扩展,不利于学生的创新设计,复杂系统难以实现;实验箱体积较大,不便携带;EDA实验箱、单片机实验箱、DSP实验箱、ARM实验箱中很多功能模块的硬件电路是相同的,但不同实验箱上相同模块不能共享,存在资源浪费。由于实验箱的上述缺点,很多高校都纷纷开始设计开发自己的实验系统,提高实验箱的利用率,提高学生的工程创新能力[2][3]。

1EDA实验系统开发的特点

EDA实验系统的开发具有以下特点:

1.1 实验内容由单一性向综合性发展早期开发的EDA实验系统主要是学生用来学习EDA课程、下载程序、进行仿真的工具;使用实验系统是老师用来培养学生设计数字电路的能力、帮助学生学习和掌握开发语言的手段。因此EDA实验系统仅在电子类专业的EDA课程中使用,系统所提供的实验内容仅限于简单的数字电路设计,包括计数器、编码译码器的设计、数码管的显示等。随着EDA技术的发展,电信、通信等专业纷纷引入EDA实验系统,在“通信原理”等课程的实验教学中被广泛应用于实践[4],实验内容也从单一的基本数字电路的设计发展到集EDA技术实验、单片机实验、DSP实验等为一体的综合性的实验平台[5]。因此,EDA实验平台逐渐面向电子信息类相关专业的学生进行课程的学习,课外竞技活动,电子类设计比赛,并逐渐用于教师进行科研。

1.2 系统结构从一体化向模块化发展早起开发的EDA实验系统在结构上采用一体化的实验箱设计,所有的电路和器件都在一块电路板上[6]。这样,系统的使用虽然可以帮助学生掌握软件的应用,但也使学生对硬件电路不了解;另外,系统在功能上难以根据需要进行扩展,不利于学生进行创新设计,复杂的系统则难以实现。因此在后来的EDA实验系统的开发上,大都都采用了模块化的结构[7][8],即FPGA、单片机等做在一块核心板上,其IO口以插针形式引出,以方便和电路的连接;电路则以模块的形式单独做在不同的电路板上,比如数码管显示模块、按键模块、LED显示模块等;根据不同的实验内容,可以选取相应的模块与核心板搭建而成。这样,模块化的设计提高了学生实际动手操作的能力,增强了学生参与实验的积极性;学生不但可以完成简单的固定电路的实验,也可以根据实际情况自由组合所需要的模块搭建自己设计的电路,从而提高学习兴趣,增强实验教学的效果;此外,模块化的设计还方便老师对学生设计的重复实现,有利于教学水平的提高。

1.3 核心芯片由单一化向丰富化发展早期开发的EDA实验系统由于仅用于EDA课程的学习,其核心芯片大都为Altera公司的FPGA等可编程逻辑器件,开发语言环境主要为界面友好、操作简便的MaxplusⅡ和QuartusⅡ。随着EDA技术向不同学科不同专业的渗透,核心芯片逐渐发展为FPGA、单片机和DSP器件的综合使用,开发语言也逐渐开始使用C语言或汇编语言等。这样,实验系统能提供的实验内容和规模均有所增加,除了基本的数字电路设计实验模块以外,还可以增设调制解调模块、帧同步模块、信号波形产生模块等,扩大了实验系统的使用率,使实验设备向大型化、先进化发展。

1.4 使学生的学习由被动向主动发展电子技术的发展日新月异,早期的实验平台由于其电路设计的封闭性,实验内容只停留在验证实验上,很难加入自己设计的电路。而模块化数字电路开放实验平台由于其接口电路的开放性,有能力的学生可以自行设计电路达到提高的目的,对于成功的设计还可以加到以后的实验教学中,成为具有自主知识产权的模块。

另外,由于整合了单片机、DSP等芯片的功能,实验内容得到很大扩展,学生在实验过程中可以拓宽知识面,主动去学习了解实验所需要的知识,学习的主动性得到很大的提高,并且,由于实验由简单的验证实验向综合的大型设计过渡,学生在实验过程中更容易理解数字电路设计中硬件的概念以及工程的概念。

学生在设计实验时,可能会用到一些实验系统没有开发出的模块,这时,学生需要自己设计该电路模块的电路图以及制作PCB板,直至实际制作出该功能模块。这样,学生除了掌握编程、还需要去学习怎样设计并制作电路板、学习该模块与核心板的接口电路设计等相关知识,因此,在实验过程中,学生的积极性和主动性得到提高。同时,由于实验的规模逐渐增加,同学之间需要团结合作才能共同完成一个实验,因此也锻炼了同学之间的团结合作精神。

2结论

一个好的EDA实验平台,能培养学生开拓创新精神和团结协作精神、很强的实践操作能力、工程设计能力、综合应用能力、科学研究能力以及独立分析问题和解决问题的能力。我国高校现阶段所研制开发的EDA综合实验平台,能有效整合和优化多个电子类实验课程的功能,为单片机和EDA技术等课程提供了综合实验平台,为高校培养创新性人才提供良好的实验条件和氛围。随着电子技术的发展以及EDA技术的不断深入发展,EDA实验平台的开发也将会日益完善:大规模可编程器件将被使用;实验系统将向体积小、功耗小的便携式嵌入式系统发展。

参考文献:

[1]廖超平等著.EDA技术与VHDL实用教程[M].北京:高等教育出版社,2007:1.

[2]刘延飞等著.开发EDA综合实验平台,提高学生工程创新能力[J].实验室研究与探索,2009,26(8):63-64.

[3]范胜利.一种基于模块的EDA教学实验系统[J].读与写杂志,2009,6(11):102.

[4]韩伟忠著.EDA,DSP技术与通信实验装置的总体设计[J].金陵职业大学学报,2002,17(1),52-54.

[5]孙旭等著.单片机、DSP、EDA的综合实验系统的设计[J].实验科学与技术,2008,6(6):55-57.

[6]雷雪梅等著.EDA教学实验箱的设计[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2004,35(3):344-347.

[6]刘建成等著.EDA实验系统的设计与实现[J].实验室研究与探索,2009,28(1):86-88.

电路设计与开发篇7

关键词： 实践教学 Pspice仿真 印刷电路板设计

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代电子设计领域的核心，它以计算机为工作平台，综合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新研究成果，提供了一种融合计算机技术与信息技术的电子系统设计方法，其发展和应用极大地推动了电子工业的发展。现在，功能强大的EDA技术已成为电子设计开发人员不可缺少的一项主要技术[1-3]。当前，为了适应电子设计的发展及改进现有人才培养模式，培养出更优秀的应用型人才，各大高校电类专业都开设了EDA的相关课程，通过该课程的学习，可使学生系统掌握现代电子设计方法，提高学生的工程应用实践能力。

利用EDA技术领域的CAD通用软件包，可以辅助进行IC设计、电子电路设计和PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计等三方面的设计工作，主要包括电子系统的设计、分析和仿真及印刷线路板的设计三方面内容。目前，大部分高校主要针对基于大规模可编程逻辑器件的数字系统的设计开设了相关课程，对可编程逻辑器件、硬件描述语言及相关软件开发工具的使用进行了教学。一些应用型背景较强的学校则开设了电子线路CAD的相关课程（如“印刷电路板原理图与PCB设计”），但大部分院校使用的教学平台主要是基于澳大利亚Altium公司的设计平台Altium Designer[4-6]。

Cadence SPB开发平台是美国Cadence公司新一代的系统互连设计平台，整合原理图设计、PCB工具和信号仿真分析等工具，是目前高端PCB设计领域最流行的EDA工具之一[7，8]。相比Altium Designer设计平台，Cadence SPB更适合超多层及高速复杂印刷线路板的设计与制作，具有强大的布线和信号完整性分析功能，适高速布线和大量需要进行信号完整性分析的场合，主要针对复杂、高速和高端应用。同时，Cadence SPB的另一优势是具备强大的Pspice仿真功能。在电子设计过程中，仿真可以在生产期之前发现设计缺陷，从而节省研发经费，同时在计算机上对电路仿真可以节省时间，并可在最坏的情况下对电路进行评估，提高开发产品稳定性和安全性。因此，为了使应用型本科大学生更好地学习和掌握EDA技术，作者在常熟理工学院自动化专业实施了以Cadence SPB为实践教学平台的EDA实践教学，并利用理论与实践相结合的“教学做一体化”教学模式，以任务驱动教学法和项目教学法交替进行授课，取得较好的教学效果。

1.电路仿真实践

Cadence SPB开发平台的Pspice具有丰富的仿真元器件库，Cadence Pspice自带的元件库大约有50，000种，这些器件都具有Pspice模型，可直接调用[9，10]。同时，可以根据自己所采用芯片的数据建立自己的器件仿真模型，并利用直观的原理图进行仿真，对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析和傅里叶分析等分析，还可使用蒙特卡罗及最坏情况分析方法进行容差分析，利用Cadence Pspice对电路的这些分析使设计更接近实际情况，大大增加模拟的可信度。

下面以一个反相放大电路的教学实例说明Cadence Pspice的仿真功能。

Cadence SPB开发平台的Pspice仿真分析过程如图1所示。在Cadence SPB实践教学过程中，可以利用直观的原理图进行仿真分析，通过理论讲解与实践操作，使学生通过电路的信号相应理解与掌握所学知识。Cadence Pspice仿真流程如下：首先绘制电路原理图，然后选择分析方法并设置仿真参数，运行仿真后得到仿真结果，如果仿真结果符合要求，则仿真结束，否则修改电路结构或元件参数再进行仿真，直到仿真结果符合要求为止。

打开OrCAD Capture软件包绘制如图2所示反相放大电路图，图中电源及接地属于Source模型库，电阻属于Analog模型库，运算放大器uA741属于Opam模型库，相关设置参数如图所示。

V2是一个正弦波激励源，其直流偏置电压VOFF设置为0V，交流幅值的峰值设置为5V，频率FREQ设置为100Hz，交流分析参数AC的幅值设置为1V。在瞬态分析时，运行时间为100ms，步长为0.1ms，进行傅里叶分析时，基波频率设置为100Hz，并计算到9次谐波。反相放大电路时域响应仿真结果如图3所示，作为对照，将输入信号也进行了显示。可见运放电路对输入信号实现了反相和放大的作用，结果非常直观地显示了电路的功能，将仿真结果获得的放大倍数与电路理论计算出的放大倍数进行比较，使学生加深对电路原理的理解，同时提高了学生分析复杂电路的能力。

对于频谱分析，可使用直角坐标或对数坐标显示，直角坐标和对数坐标显示的傅里叶频谱结果分别如图4所示，由图可以直观地看到基波分量与各次谐波分量的幅度值在频谱上的分布，对数显示的结果则可以看到频谱分布的更多细节。从结果看，基波分量的振幅及相位最大，其他的各次谐波越来越小，所以放大电路对基波信号的放大作用是主要的。也可点选View/Output File菜单命令查看电路系统设计参数、瞬态分析及傅里叶分析的文字结果，可以从文字结果中详细看到基波分量、第2至第9次谐波分量的幅度值、相位值及归一化的幅值、相位值及总的谐波失真系数等关键仿真参数。

2.PCB板设计实践

在利用Cadence SPB开发平台进行印刷电路板设计的实践教学中，以培养学生电子线路板设计能力为核心，基于印刷电路板制作的工作过程构建整个教学过程，将项目案例作为载体引入印刷电路板设计的实践教学过程中，通过接近真实产品的开发过程，给学生一个实际演练的机会，使学生加深前期学习过的相关理论知识的理解，掌握印刷电路板设计的基本流程，通过结合同一时期所开设的单片机实验实践教学内容，使学生更深入地了解做单片机实验时实验箱各器件的工作原理，通过这种“教学做一体化”教学模式，让学生清楚自己在进入未来的工作岗位前，需要掌握一些什么开发工具，并且通过项目教学实例，使学生明白自己到达工作岗位后，到底可以做些什么。

单片机最小系统是一个典型的实践教学项目，通过这个项目的学习与制作，可使学生更深入地理解单片机系统硬件原理，为课程设计及后续的毕业设计打下良好的系统分析与电路板设计制作基础，并可通过整个设计过程，带领学生将最小板制作焊接出来，使学生经历由原理图到设计制作PCB的全部生产过程。学生通过该项目的实施，学到接近真实产品的生产过程训练。

单片机最小系统原理如图5所示，系统由单片机芯片、晶振、电源、流水灯指示及扩展接口插座组成，使用Cadence SPB开发平台的Design Entry CIS软件包中的Capture工具设计原理图，设计过程有些元件的外形及对应封装系统库中不存在，因此必须自己添加这些元件的原理图库或封装库。在原理图画好且封装库设置好后，可以生成网络表（Net List）；接下来使用PCB Editor软件包中的Allegro PCB Design工具建立电路板（以及元件的封装信息，构成该设计工程的封装库），在设置好格点大小、板子层数、最小线宽、最小线间距、焊盘最小间距及板子的尺寸后，即可导入由原理图生成的网络表，但要注意在导入网络表前必须指定元件的PCB封装库路径。成功导入网络表后，可以进行布局操作，根据原理图在PCB中合理摆放元件，元件布局完成后，即可利用Allegro强大的布线功能进行布线操作，布线完成后，即得到如图6所示的PCB设计电路图。在最后输出提供给PCB生产商的Gerber文件之前，还必须给电路做一些必要的检测工作，检查元件封装、有无未连接的网络等，为了避免干扰，可以给PCB铺铜，对于复杂、高速电路，可以进行信号完整性等分析。在这些工作完成后，即可输出将走线层、阻焊层、丝印层、钻孔文件等底片文件，最后将输出的Gerber文件提供给PCB制板商。至此，利用Cadence SPB开发平台设计PCB板的实践教学过程顺利结束，接下来就是等待PCB电路板制作出来后，进行元器件焊接及调试硬件系统的实践过程。

本文通过Pspice仿真与PCB设计的教学实例研究Cadence SPB开发平台在EDA技术课程实践教学中的应用，Cadence SPB开发平台提供综合原理图设计、电路原理仿真与PCB设计等应用型本科大学生要掌握的EDA技术的一个实践教学平台，基于该实践教学平台，采用理实一体化的教学模式，可帮助学生快速掌握业界最先进EDA设计工具的使用，使学生系统掌握接近业界生产实际的知识和技能，并使学生对在校期间学到的不同学科的电子设计知识做到融会贯通，提升学生的自主创新意识和工程实践能力。

参考文献：

[1]王彩凤，李卫兵，齐爱学等.基于应用型人才培养的EDA实践教学模式改革研究[J].教育教学论坛，2014，（28）：52-54.

[2]吴冰，李森森.EDA技术的发展与应用[J].北京：电子世界，2000，9：20-21.

[3]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2013.8.

[4]牛耀国，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer软件在印刷电路板设计中的应用[J].北京：电子科技，2011，8：128-130.

[5]何丽红，洪海山.基于Altium Designer的电子电路仿真设计[J].计算机与网络，2013，19：62-65.

[6]张辉.浅谈Protel 99SE在PCB设计中的应用[J].教育教学论坛，2015，17：251-252.

[7]周润景，刘梦男，苏良昱.Cadence高速电路板设计与仿真（第4版）―原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2011.7.

[8]于争.Cadence SPB 15.7工程实例入门[M].北京：电子工业出版社，2010.5.

[9]贾新章，游海龙，高海霞，张岩龙.电子线路CAD与优化设计―基于Cadence/PSpice[M].北京：电子工业出版社，2014.4.

电路设计与开发篇8

关键词：输电线路设计；路径选择；线路运行

引言

人们生活水平的提高，以及日常生产生活用电量的增加，促进了电力事业的发展。为此，电力企业为了满足人们对电量的需求，应加快输电线路的建设，完善电网设施，并遵循输电路的设计原则，为线路的铺设打好基础，选择科学的路径角度，完成设计。

1输电线路设计的原则

1.1政策性与经济性原则设计人员设计输电线路时，需要符合我国相关法律法规的规定，从不同方面分析，比如各地区的经济发展差异，以及交通情况等，并且还要与法律法规有效结合，保证铺设的线路不会影响当地的交通，符合经济使用的观念。同时，线路的数量不要过多，在较短的路径上安装电线，调整其倾斜度，为后期的维护提供便利。1.2安全运行原则这一原则是输电线路选择路径必须遵循的首要原则，确保线路的安全性，防止电力安全事故的发生，降低出现的概率[1]。1.3地质地貌原则设计人员在为某一地区进行地貌勘察时，必须进行实地考察，根据这一地区的地质与地貌特点，给出设计方案，同时，设计人员还可以采集这一地区的地质样本，根据其空气中的湿度、水质等情况，对方案进行适当调整。1.4自然环境原则设计人员给出的设计方案要尽可能与森林、农田保持一定的距离，避免破坏自然环境，或是因为电力事故的发生让森林或农田损毁。如果输电线路必须经过森林，设计人员要在森林中选择一条最佳路径，减少砍伐树木的数量，并做好线路的防护工作，尽量避免对森林产生负影响。

2输电线路设计路径选择的选线步骤

2.1按图索引设计人员在对实际环境进行考察后，要在脑中形成地质、地貌的初步印象，对地形有初步了解。而在地图上划分路线时，从线路的开始到结束，会经过很多中转点塔位，这些塔位的选择会对线路的运行产生很大的影响，因此，设计人员要根据以下几方面，选择中转点塔位[2]。首先，中转点塔位的安放，会对周围的环境与基础设施造成影响，比如军用设施、地下关键管道，设计人员需要尽量避开。其次，要以本地经济的实际发展情况为参考，以及国家政策的相关要求，对该地区未来的电力发展给出合理预估。最后，输电线路的选择要尽量避开当地的水文和地质。设计人员在避开这些因素后，可以把设计方案交由相关部门审核，采纳多方面的意见，得出最终的设计方案。2.2现场选线设计人员给出最后的设计方案后，就需要施工人员落实方案，规划出具置，进行现场定线。施工人员主要通过以下三种技术完成现场定线工作。其一是海拉瓦技术，这一技术主要运用现代工具卫星、GPS等，把实地的景观拍摄成影像，并进行适当处理，让平面的图像变成正射影像图，或是让这一地区的地质立体化，变成三维景观图。这些图的应用，可以让选线人员避开一些较为危险的地区，架设输电线路。运用这一技术，能够让设计人员摆脱传统设计思路的限制，使用科学的方法，缩短输电线路的长度，减少工作量，提高工作效率。其二是全数字拍摄测量技术，这一技术的优势是能够准确分析三维地表模型中的地势和地形，给出详细的分析结果，为现场定线提供便利。其三，设计人员可以运用物理计算的方式，选择线路，其主要应用于跨越点以及角度较大的转角等。

3输电线路设计路径选择的技术要求

3.1基本要求如果输电线路与当地的基本设施或是重要管道的距离较短，设计人员不要为了只满足线路的要求，而忽略了对当地环境的影响。为此，线路的设计者要参考当地的规范性章程，调整输电线路的位置，与设施与管道保持安全的距离。但如果输电线路会经过盐碱地等地方，要尽可能改变线路的路线，而如果是在一些土壤土质不稳的地区，可以适当增加转角走向，为施工创造便利的条件。如果是在自然灾害多发区，如地震等，其线路要用直交的方式铺设，有效减少自然灾害对线路的破坏。3.2转角点的要求如果需要在线路中加入转角点，设计人员必须把导线的张力作为考虑的因素之一，让导线的张力符合转角的要求，把线路铺设在相对平缓的地带。如果无法绕开山坡，则可以在一些坡度较小的位置，但不要使用直线杆塔架设电线，并根据地形的要求，适当调节两个杆塔的距离。3.3跨河点的要求首先，设计人员根据跨河点的要求设计方案时，要选择恰当的低端位置，如果遇到河道相对狭窄的河流，要根据河流的特点，给出相应的输电线路的设计方案，另外，还要考虑河床、河岸等因素。其次，不要在装货卸货的港口或是船只停泊的地方，铺设线路，特别是在排洪口，也要格外注意。最后，如果设计者想要在土质较为松软的地区铺设假设杆塔，必须找出该地区的地质资料综合分析，确定其可行性。3.4山区路径的要求首先，如果设计人员在山区中架设输电线路，必须避开较为陡峻的地形，比如陡坡、悬崖等，或是不稳的山体，可以适当运用转角或增加线路的长度，改变线路的位置。其次，如果线路和山脊互相交叉时，要让其通过山鞍，再经过山麓，不要在排洪排水的位置铺设；接着，设计人员如果依照已经干枯的河沟铺设线路，则要把洪水的冲刷加入到考虑因素中。最后，山区的道路较为崎岖，选择线路时必须确保交通与施工具有一定的便捷性，减少施工的阻碍。3.5矿区路径的要求输电线路必须避开主矿区，防止矿区塌陷带来的风险。在没有境界线可以借助的情况下，要选择垂直的架设方法，缩短整体线路的长度。3.6覆冰地区的要求如果线路铺设的地区会经过覆冰区，设计者要考虑雪崩的等因素，避免自然灾害对线路进行破坏。并且，可以在河流的下风向铺设，防止线路结冰，适当调整杆塔之间的距离，缩短档距。

4结语

输电线路的设计比较复杂，当中包含了很多不确定的因素，并且，输电线路是否可以顺利通电，也会直接影响社会经济整体的发展水平，以及人们生活水平的提高。为此，设计人员必须提高自身的技术，从科学、务实的角度分析问题，做好线路的设计工作，确保输电线路的经济性和安全性，拉动地区经济的增长，加快社会向前发展的脚步。

参考文献

[1]周廷军.输电线路设计中路径角度选择和研究[J].中国新技术新产品,2014(6):47-48.

[2]罗小东.浅析输电线路设计中路径的选择与定位[J].广东科技,2014(2):155-156.