《電子系統CAD》課程設計教學改革探討

黃秀珍

1《電子系統CAD》課程設計存在的問題

《電子系統CAD》課程設計是電子信息工程專業課階段理論知識的綜合應用。《電子系統CAD》課程設計是針對電子信息工程高年級學生開設的,這時理論課程已經學了很多,例如模擬電子技術,數字電子技術、高頻電子技術,單片機應用及原理,C程序設計等,通過《電子系統CAD》課程設計把各門課程更加有效的綜合起來,提高學生系統設計的能力。

而原課程的設置中普遍存在以下幾個問題:以單片機小系統實物展開設計的設計周期較長,而且掌握的電子系統開發工具相對單一;原教學內容設計使用單片機匯編語言,但是當前企業中大部分用單片機C語言來進行軟件開發,與企業不能有效的接軌;系班級學生成績兩級分化嚴重,特別是高年級的專業,任務布置上使用一刀切,不利于程度不同的學生有效的掌握,影響教學的有效性;驗報告抄襲現象嚴重。

對《電子系統CAD》課程設計的教學內容、任務布置、考核方式等方面進行了改革,使其更好的發揮本課程設計的教學效果,節約成本同時讓學生有更多的鍛煉機會,并能讓學生掌握電子系統設計工具的使用方法和軟硬件系統設計的基本方法。

2教學改革的內容

2.1 改革教學內容

改革《電子線路CAD》課程設計的教學內容,掌握電子系統設計中常用的protel軟件、multisim電路仿真軟件、proteus軟件、Keil C軟件等軟硬件仿真軟件的使用方法。并從protel 硬件設計、multisim仿真設計電路分析性能、keil C與proteus聯合仿真調試的形式,從硬件工程師和軟件工程師的兩個方面來了解一個電子系統設計的流程。同時針對目前電子設計領域的發展,軟件設計時利用單片機C語言進行設計編程,代替原來的匯編語言設計,并且用軟件項目管理的架構進行軟件系統設計。這四種軟件都是電子設計工作者需要掌握的。

Protel一個完整的全方位電路設計系統,包含有電路原理圖設計、PCB設計、PCB自動布線、可編程邏輯器件設計、模擬/數字信號仿真等功能模塊,并具有Client/Server(客戶/服務器)體系結構。Protel軟件功能強大、界面友好、使用方便,它最具代表性的是電路原理圖設計和PCB設計[1]。

Multisim適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖,并對電路行為進行仿真。通過Multisim和虛擬儀器技術,PCB設計工程師和電子學工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程[2]。

Keil uVision2與匯編相比,C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢,因而易學易用,而且大大的提高了工作效率和項目開發周期。KEILC51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發提供了C語言環境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51已被完全集成到uVision2的集成開發環境中,這個集成開發環境包含:編譯器,匯編器,實時操作系統,項目管理器,調試器。

Proteus從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真,一鍵切換到PCB設計,真正實現了從概念到產品的完整設計。其處理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086和PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、MSP430等,在編譯方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

2.2 改革教學方法與手段

針對本系學生特點,充分運用各種教學手段和教學資源,充分調動學生的積極主動性,活躍課堂氛圍,提高教學質量和效果。從簡單并能看到結果的系統設計開始做起,提高學生的學習興趣。比如學生完成一個LED燈循環點亮,程序簡單容易實現,實現時學生會有成就感。改進任務書的布置方式,實行分級多任務的布置。針對不同學生的不同學習能力,分為簡單任務題庫和復雜任務題庫。復雜任務題庫的任務分基礎部分和提高部分,分等級分步驟臺階式的遞進增長。

2.3 改革考核方式

特別強調的是考核方式是加入平時成績的登記和最后答辯成績登記,并且增大平時成績和答辯成績占的總成績的比例。平時成績的登記,是督促學生認真完成實驗的重要手段。最后答辯成績登記,是區別實驗是否優秀的重要方法,杜絕實驗報告抄襲的現象。

3教學改革的效果

因本課程設計改革側重點放在軟硬件設計工具的掌握和軟硬件電路仿真設計上,掌握電子系統軟硬件設計的流程,并且用單片機C語言實現,提高我系學生自主設計的能力。考核方式嚴格把關,杜絕抄襲現象。提高教學效果的有效性:針對不同程度的學生給出不同難度的題目,讓大多數的學生都有收獲,解決有些學生拿到題目無從下手的困境。同時多任務也可以杜絕實驗報告的抄襲現象。節約成本并提高效率:軟件系統設計只需要在機房中進行,不需要購買元器件。并且能讓每個人都有鍛煉的機會。

4結語

通過《電子系統CAD》課程設計培養學生對電子系統開發過程中設計有深刻的了解,學生掌握了在電子系統開發過程中用到的軟硬件設計工具的使用方法,熟悉硬件開發設計的流程及軟件開發設計的流程,并對單片機C語言的編程技巧,軟件系統設計的項目管理有一定程度的了解。節約成本并讓每個學生得到充分鍛煉的機會。并逐步過渡到以學生自行設立控制對象,自主編程以及通過實驗進行電路組成,以達到較高層次的設計能力培養。

參考文獻

[1] 張瑾.Protel 99SE入門與提高[M].北京:人民郵電出版社,2007:2～10.

[2] 熊偉.Multisim 7電路設計及仿真應用[M].北京:清華大學出版社,2005:2～20.

[3] 丁明亮.51單片機應用設計與仿真——基于Keil C與Proteus[M].北京:北京航空航天大學出版社,2009:41～82.