时间：2023-05-30 10:56:24
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电路与系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】电路;计算;系统理论;思考
一、引言
伴随着科学技术水平的不断提高，社会经济的快速发展，电工和电气工程各技术领域均获得了突飞猛进的发展，特别是各种新微型电子器件的出现，信息的渗透以及扩展，再加上电子计算机的快速发展，使得电工程理论也发生了相应的变革。在这种形势下，加强电路与系统理论的研究也变得尤为重要。
二、经典电路和近代电路理论研究
在电路和系统理论的发展以及形成阶段经历了自经典到近代这一过程。电路最早出现于物理学中的电磁学，控制系统、电力系统以及通信系统在形成与发展过程中，其共同基础均为电路理论。从方法论来看，电路理论主要经历了频域分析与时域分析交替发展阶段，在早期电路理论倾向于时域分析，但因遇到较复杂的高阶段微分方程或者输入时，于时域进行求解的话比较困难，对此，到后期开始转向于频域分析。而随着计算机的普及以及广泛应用，在微分方程的求解过程中所遇到的难题可借助于计算机得到有效的解决，此时时域分析也重新得到了关注以及重视，频域和时域相结合的这一理论也日渐完善。
战后年代控制系统、电力系统以及通信系统均获得很大突飞猛进的发展，尤其是控制系统与通信系统发展特别迅速，已上升成为了新理论体系，分别为控制论与信息论。在控制系统与通信系统中所运动的信息为时间序列，其带有一定的随机性，具备统计分布特征，而这些特征也为电路理论的研究提供了一些新的课题，再加上计算机的广泛应用，不同新微型电子设备器件的相继出现，产生了一种新的电路理论，即近代电路理论，该理论所含内容非常多，比如非互易电路理论、非线性电路理论、多端电路理论、时变电路理论以及有源电路理论等，其特点主要如下：
第一，在时域分析上，将δ（t）引入至此起到了一定的革命性作用;在变换域分析上，自频域向复频域发展，接着再发展至Z域，拓宽了信号分析领域。
第二，时域分析和频域分析之间的有机结合，小波变换分析法的应用;计算方法的改变，系统步骤解法的应用，该方法满足计算机程序求解需求。
第三，动力学体系以及代数拓扑等的引入，不仅为计算机应用于电路提供了相应的理论参考依据，同时在此基础上还提出了相关的研究方式，即时变系统研究与非线性系统研究。
近代电路理论就电路规律性方面的相关内容提出了新见解，即认为电荷守恒定律与能量守恒定律为基本电路定律，只有基于集中化这一条件下才可将电压定律以及电流定律表现出来，因电路现象物理实质为电磁场，对此这一观点在某种意义上更能将电路中所产生的这一电磁过程阐明，同时有利于和经典电力学理论中能量守恒定律以及质量守恒定律进行对比，构建统一且科学的电路和系统理论。
三、电路和系统理论研究分析
所谓系统就是指由不同互相作用以及联系的事物所构成的一个具备某种作用的整体，其中动物神经组织与太阳系等为自然系统，计算机网与供电网等为人工技术系统，此外还包含有思维意识系统以及社会系统等，于电工程范围内，当前现有的系统有控制系统、电力系统以及通信系统。
和系统定义联系密切的有信号，信号这一概念最早提出于通信这一学科中，何谓信号，简单地讲就是信号其实就是消息存在形式，而信号的内容则为消息，从某种意义上来讲，信号具有随机性和统计分布特征，结合近代观点来看，信息将系统所包括的能量以及物质在时间与空间中分布不均匀程度反映了出来，由此可见，信号为形式，消息为内容，而信息则为内涵。除此之外，和系统还存在联系的有网络以及电路，电路作为电工设备所构成的一个总体，为电流通过提供了相关途径。若电路具备复杂结构，则这种电路叫做网络，于现代电路学理论中网络或者电路被看作是实际电路科学抽象。电路和系统之间除了存在某种联系以外，二者还各有特色，但是不管是系统，还是电路，均由元件组合所构成。电路这种结构为具体性，即对信号实施某一种加工处理;而系统则为信号通过的所有线路。在系统理论中所强调的是于特定条件下必须要具备某一种功能，即传输特性;而电路所强调的则是系统自身特性的实现应该有的参数以及结构。对此，从某种意义上来讲，系统涉及到的问题为全局性，而电路涉及到的问题为局部性，信号、系统以及电路之间关系就如同火车车厢、铁路以及铁轨间的关系。近几年，随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的额提高，电路与系统理论在问题科学思想的研究上互相递馈以及渗透;于问题方法论上互相统一以及协调，微电子工业的快速发展已使电系统、电器件以及电路融为了一体。
四、结束语
综上所述，随着社会的进步和科学的发展，电路与系统理论这门学科已成为了一门具备深厚理论基础以及广泛实践基础的学科，该学科和其他领域学科相同，所引用的研究方式、概念以及理论内容等均在不断更新，该学科已经在电子工程以及电气工程各技术部门获得了明显的应用价值，且也在自身各发展阶段融合了当前关于自然科学理论中的优秀成果。电路与系统理论兼有两个方面的渊源，即理论与实践;同时还兼有两个方面的背景，即学术与工业。除此之外，电路与系统理论还和国民经济、社会进步等学科领域存在着密切的联系。
参考文献
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【关键词】数字电路与系统实验；本科工程教育；研究性教学；交互式教学
【Abstract】The research-based teaching requires teachers to organize teaching by explore ways to cultivate students’curiosity and creativity.Using the FPGA technology students’learning interest and study effect can be inspired and improved in experiment teaching of digital circuits and system. Though the reform and exploration， the students’ability of exploration research and engineering skills can be improved for the national undergraduate electronic design contest.In this paper，under the guidance of research-based teaching，application of FPGA technology to the digital circuits and system experiment teaching be carried on the investigative teaching method and the exploration practice.
【Key words】Digital circuits and system experimental course；Research-based teaching；Bachelor engineering education；Interactive teaching
0 引言
课程教学是高等教育的主渠道，推动课程体系创新和教学内容、方法、手段的改革，已逐渐成为高等教育创新性人才培养目标改革的趋势之一[1-3]。电子信息类实验教学是高等院校理工类专业学生重要的专业基础课，也是学生在大学教育阶段的主要工程性实践环节，它对培养学生的素质和能力十分重要，实验教学效果对学生专业技能的培养以及就业都将产生直接影响[4-8]。
数字电路与系统实验课程是数字电路理论课程学习到工程师转换的一座重要的实践桥梁。我们采用研究性教学模式为了进一步提升学生的创新意识和创新能力，创立类似科学研究的氛围，以引起学生深刻体验和共鸣。通过该实践环节的磨砺，使学生巩固和加深对数字电路和模数混合系统的理解，增强工程应用和工程实践能力，为学生参加全国大学生电子设计大赛打下了坚实的基础。电工电子实验系列课程是南京邮电大学独立设置的实验实践课程，也是重要的学科基础课程；同时也是理论性、实践性和工程技术性都很强的必修课程；是江苏省重点建设课程和省级精品课程。本文在研究性教学思想的指导下， 应用FPGA技术对数字电路与系统实验教学进行研究性教学实践， 探索实施研究性教学的教学方法。
1 授课内容的变化
目前CPLD/FPGA有着越来越广阔的应用前景，它和DSP及CPU并称为电子系统的三大基石。CPLD/FPGA具有体系结构先进、支持在线编程、应用灵活、集成度高、功能强大、设计周期短、开发成本低、开发工具先进、产品标准化程度高、性能稳定以及可在线检验等优点，被广泛应用于通信、仪器仪表、工业控制、信息处理等系统的设计与生产中。而掌握CPLD/FPGA设计技术已成为当今硬件工程师和IC设计工程师的必备技能。
在授课内容上体现了继承与发展。即：继承基于中小规模集成的电路设计并实现数字电路，发展目前产业常用的CPLD/FPGA实现数字电路。通过本课程授课内容的更新，使学生通过本课程掌握VHDL的程序设计方法与CPLD/FPGA的硬件设计与实现方法，培养在硬件、软件方面独立分析问题、解决问题的能力。
通过授课内容的变化，使学生既掌握设计与调测基于中小规模集成电路的方法，锻炼学生的基本电路的调测和差错能力，同时训练学生掌握新技术、新工艺和新软件，为学生解决复杂工程问题提供必要的知识积累。
2 授课形式的变化
依托我校电子科学与技术国家级实验中心平台，并结合授课教师的科研背景，我们编写了偏重与基础实验技术与工程应用的普通高等院校电工电子实验实践系列教材，通过具有代表性的工程案例，强化电工电子实验课程的工程技术性，并形成电工电子实验技术知识体系。同时积极完善该课程的教学视频、电子教案、综合芯片数据表文件、实验案例以及工程案例等线上资源，保证课程的系统性与完整性。
在授课形式上打通理论课和实践课程的鸿沟，将数字电路理论课中的设计报告和研究报告在实践课程中加以实现。要求实验报告都要以科技论文的形式书写，尽早锻炼学生的实验设计能力和文字表达能力，提升学生的研究和沟通能力。
3 考核形式的变化
针对研究性教学的形式，我们构建了多元化的考核方式。评分标准既包括了平时实验报告的提交与报告质量、实验操作情况、期中考试成绩和期末考试成绩，同时还包括了交互式学习的内容。在传统的“平时+期中+期末”考核方式的基础上，加入了平时实验操作成绩。考试和期中测验允许学生携带自行准备的参考资料进入考场，同时试卷分为实践部分（60分）和实验技术与实验理论部分（40分）。同时，由学生自主完成各种创新实验，培养学生的工程实践能力和创新能力。这种灵活的考核模式，有利于学生锻炼工程实践能力，完备学生的电子电路设计与实现的知识体系。
4 结束语
针对学生在工程实践、创新能力薄弱的难题和瓶颈，我们在电工电子实验实践课程中引入研究型教学模式，以有效地培养学生的创新能力。改进教学内容，切实倡导以学生为主体的教学模式，促使学生主动学习，独立思考，营造了良好的学习氛围。该教学改革的实施有力地推动了我校实践教学课程教学体系的改革与创新，学生参加创新实践活动积极踊跃，表现出极大的热情和自信，参加竞赛并获各类奖项越来越多。我校在大学生电子设计大赛、挑战杯、全国大学生机器人大赛和美国机器人公开赛等重要赛事中，屡创佳绩，近3年来获得省级以上大学生电子类设计竞赛奖共计近200项，其中国家级90余项。基于研究型的数字电路与系统实验实践课程改革有效地提升了学生的综合素质和创新能力。
【参考文献】
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关键词：铁路信号；模拟调试系统；研究
1 铁路信号模拟调试系统构成
铁路信号模拟调试系统主要以下几部分构成，即系统连接电缆-信号适配箱-计算机三大部分，其中信号适配箱中包含接线端子、信号灯状态采集电路、轨道电路状态模拟电路、道岔状态采集电路、系统工作电源、主控电路模块及USB接口。系统主体部分为信号适配箱，其主要功能是对外部系统进行状态驱动和采集信号。信号灯状态采集电路主要用于采集信号状态；轨道电路状态模拟电路主要用于模拟轨道电路空闲和占用的状态；道岔状态采集电路主要用于采集道岔状态；主控电路模块通过USB接口连接计算机，主要用于采集整个系统的工作状态，然后将这个模拟状态传达给电路模块；系统的工作电源一般为+5V、-15V、+15V。系统的操作通过计算机对信号适箱进行控制来完成，而另一端的实现通过接线端子与实验电缆连接来实现。用户可以通过计算机对系统进行控制以完成实验。
2 铁路信号模拟调试系统的硬件设计
该系统硬件接口主要采取单片机来代替控制器实现采集状态及输出控制。适配箱拓扑结构如图1所示。
当上位机要与多路外设进行通信时，应该应用设备级联结构，木版通过RS-485总线连接外部设备，全部数据通过主控电路，之后使用USB接口实现与上位机进行通信。不但可以保证各外设与上位机之间可以有效通信，同时也可以随着应用环境的变化而调整外设数目，如果需要增加设备，就可以直接与主控电路直接级联，因此其灵活性较强，适合进行广泛应用。模拟电路和采集电路的具体数目的确定是通过主控电路中的8位开关离散量决定的，要求连续编号，主控电路与上位机的通信要通过USB接口来实现，主控电路与模拟电路、主控电路与采集电路的通信都是通过RS-485总线来完成的。一个采集电路或者模拟电路需要设置两个RS-485总线接口，其中一个接口是为了与主控电路通信，而另一个则是为了拓展其电路的数目。主控电路供电通过USB接口来实现，而模拟电路及采集电路的供电电源模块来实现。
（1）主控电路。主控电路结构如图2所示。主控电路的功能是与采集电路、模拟电路及上位机进行通信。在USB接口模块中，CH375芯片与上位机的USB数据线相连接，CH375芯片与单片机连接，其中数据线连接P2，地址线连接P0，读写连接读写，中断连接中断0。单片机控制CH375；而在RS-485也与单片机相连接，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。模拟电路及采集电路与RS-485进行通信用Max485译码表示。
（2）采集电路。采集电路主要包括道岔状态采集电路及信号灯状态采集，其光电隔离通过霍尔电流传感器来实现。其工作原理为光耦采集。在隔离电路中，因为道岔状态采集的隔离电路与信号灯状态采集的隔离电路在二级隔离电路上是一致的，那么在设计采集电路时就可以设置成道岔状态采集一级隔离电路、信号灯状态夏季一级隔离电路及采集隔离电路。前两个主要的功能是对外部信号进行一级隔离，因为二者信号采集内容不同，因此其电路也会有所区别。道岔状态采集隔离电路是对交流信号进行采集，因此在进行信号输入时要将二极管加入实现控制。采集隔离电路的RS-485总线端也用Max485译码表示，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。而逻辑芯片的编程需要通过连入单片机的读写、P0、P2、复位信号，对光耦的读选通进行控制。
（3）模拟电路。模拟电路的RS-485总线端也用Max485译码表示，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。逻辑芯片与单片记得时钟、P0、地址锁存信号、读写进行信号连接。而继电器锁存采用MIC580ln芯片，要想将信号接入到逻辑芯片中需要将MIC580ln芯片选通、清零、数据及地址锁存信号，也就是继电器的写选通要用单片机来实现，最终利用继电器控制将轨道电路空闲及占用状态模拟出来。
3 铁路信号模拟调试系统软件工作的具体流程
（1）主控电路流程。向上位机进行采集电路数目的发送及对电路数目信息进行模拟。计算机对继电器进行控制，并进行数据发送时，主控电路会从计算机中读取地址及数据，检验过后传送到RS-485总线中。
（2）采集电路流程。其主要流程就是通过光耦将输入数据信息进行光电隔离，然后再传送到逻辑芯片上。采集电路从RS-485总线中读取指令数据，当与其地址保持一致时，就会从逻辑芯片上读取56路的数据，然后再传回到RS-485总线中。
（3）模拟电路流程。如果C51单片机与RS-485总线地址一致时，就可以直接将数据传送到逻辑芯片上。逻辑芯片接受完数据就会用控制信号对继电器进行控制。
4 结束语
文章主要研制了铁路信号模拟调试系统，对信号设备的检测具有重要的意义，其准确性、有效性及快速性决定了其可以进行推广应用。
参考文献
[1]冯景文，吕永宏.铁路信号模拟调试系统研制[J].中国铁路，2014（12）：59-61.
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关键词:计算机专业;电路系列课程;教学改革
我校计算机专业从1980年开始创办,是广西高校中最早开办的计算机专业,经过近30年的发展,到今天已有六个相关专业,其中计算机科学与技术、信息安全、网络工程、数字媒体四个专业开设了电路系列课程。由于我校一直秉承以电子信息产业为背景,注重宽口径教学,培养工程应用性人才的办学理念,对电路系列课程一直非常重视,培养的计算机专业学生不仅专业能力突出,也具有较好的软硬件综合能力,在用人单位中具有良好口碑,就业率稳步上升。2007年我们对计算机专业电路系列课程开始了新一轮的改革,经过两年多的改革实践,学生对我们的一系列教改措施如何评价,他们有何反馈性的意见,他们是否认为受益?为了从学生的角度收集各方面材料,以便为电路系列课程教学的深入改革提供更为可靠的依据,我们于2009年12月对大二、大三、大四计算机相关专业本科学生开展了问卷调查。我们随机发放了400份调查问卷,共回收了387份,其中未答完问卷2份,有效份数为385份[1-2]。
1问卷设计
本次问卷调查的目的在于了解学生的学习方法、对电路系列课程的内容整合、教学方法手段改革后的意见反馈、学习电路系列课程的收获等,因此问卷主要包括以下内容:
1) 学生的课程学习重视程度。了解学生用于课程理论教学和实践教学的时间,参与辅导答疑的次数等,从而了解学生对课程的重视程度。
2) 学生对课程教学的满意度。了解学生对课程内容的整合,实验项目开设,教师教学方法态度等的满意程度。
3) 学生对课程资源和学习支持服务系统的认同度。了解学生对课程教材、实验指导书、网络学习平台的使用情况。
4) 学生对考核机制的认同度。了解学生对理论教学教考分离、实验独立考核、增加创新实践学分等考核机制的认同度。
5) 学习电路系列课程的收获。了解电路系列课程对学生后续专业课程的学习、自身素质、就业的影响程度。
2调查结果分析
2.1学生的课程重视程度分析
学生的学习方法和学习习惯的调查结果如表 1所示。
上表数据显示,绝大部分学生对理论课程不作课前预习,说明大家还是习惯被动接受知识,这也是课堂互动性不能完全发挥的原因之一。对于实验课程,大部分学生能课前预习,说明实验课程改革有一定效果。电路系列课程的所有实验是在我校的教学实践部开设,我校教学实践部的电路电子实验中心是国家级实验教学示范中心,有着严格的实验制度,发生任何理由的迟到现象都被拒之门外。实验改革措施之一是实验独立考核,独立学分,即实验不及格必须重修。这样就杜绝了因实验不及格,通过理论课程考高分将总评成绩拉及格的现象。措施之二是增加实验课时,改革实验内容。电路与电子技术基础(电路+模电)和数字电路与EDA的实验都是24学时,分别是理论课时的一半。实验内容中删减简单、验证性与陈旧性的小实验,增加系统性强的各种综合性实验,同时加强开放设计性实验。措施之三是鼓励学生参加课外科技团队,参加各类电子设计大赛,获得创新实践学分。改革后,学生对实验教学的重视程度有明显增强,70%以上的学生会在实验课前预习。
60%以上的学生能在课后进行复习和独立完成作业,并查阅课外参考书。说明学生比较重视电路系列课程的学习,有较好的学习习惯。其原因也有因实验课程的重视从而提高了理论课程的学习兴趣和重视程度。参加辅导老师答疑的学生超过30%,辅导老师会每周一次在固定时间和办公地点给学生答疑,学生在学习中所遇到的问题,会通过自己的努力来解决,也会积极询问老师以获得帮助。
2.2学生对课程教学的满意度分析
课程教学的调查结果如表2所示。
在电路系列课程改革中,我们主要进行了理论课程内容的整合和调整,实验教学体系和手段改革,加强教师教学基本功,努力提升多媒体教案质量。在理论课程改革中,首先是将电路与模电的内容合为一门课,即电路与电子技术基础;数字电路与电子电路EDA合为一门课,即数字电路与EDA,两门课程课时分别压缩为48学时。其次是克服课时少,内容多的矛盾。在内容讲授上突出宏观全局,突出定性分析,由于电子设备逐渐集成化,授课时不在分立元件电路上深抠细节耗费时间,分析器件与模块少讲内部原理,主要突出外部特性,并强调模块的应用、连接和匹配。此外在教学中从工程需要的角度去进行理论讲解,再回到工程应用中,变理论的抽象性为理论的应用性[3]。
实验教学改革在前2.1节已述。
提高教师素质的主要措施是授课效果好的老教师与青年教师结为教学对子,或老教师对青年教师至少进行教学指导一年以上。学院鼓励教师参加一年一度的全校青年教师教学基本功大赛、教学新人竞赛以及优秀任课教师评比。学生评教低于70分必须参加学校组织的教学技能培训班。
多媒体课件的质量好坏极大地影响授课效果,授课教师积极利用专业优势,与数字媒体专业学生经过一年多的努力,分别制作了单机版与网络版的电路系列课程教学软件。其中网络版课件参加2009年度全区教学软件比赛获一等奖。
从调查结果看,80%左右学生认为理论和实验教学的内容安排是合理的,对教师的上课进度和效果也比较满意。
2.3学生对课程资源和学习支持服务系统的认同度分析
课程资源和学习支持服务系统的调查结果如表3所示。
电路系列课程中,电路与电子技术基础为自编讲义,正在试用中,数子电路与EDA是自编教材,实验指导书是自编教材。从调查结果看,大部分学生还是非常满意我们编写的教材和实验指导书。
电路系列课程网络学习平台包含了丰富的内容,大致包括有:1)教学大纲、教学实施方案,考试大纲;2)教材、参考教材的电子图书、Word电子教案;3)多媒体教学课件;4)学科论坛与在线答疑;5)习题库与试题库。从统计结果看,课程网站的利用率还是比较高的。同时,在调查表的“有何建议”一项中,同学提出授课录像没有完善和部分习题、试题没有详细的答案,这都是需要我们完善的地方。
2.4学生对考核机制的认同度分析
考核机制的调查结果如表4所示。
理论教学“教考分离”是指理论课程的考试试卷是由教务处指定非任课教师出题,考试题按课程网站上的考试大纲并从网站中的习题与试题库中选题。目前学校的大部分课程是任课教师自己出题,并在考前进行针对性复习,“教考分离”与之相比显然难度要高,估计这是近一半的学生不支持“教考分离”的原因。然而“教考分离”更能体现出考试的公平公正与改革的效果,这是我们需要坚持的。
实验独立考核是指实验课程的考核与理论课程的考核不挂钩。学校也只有部分专业基础课采用这样的考核方式。近90%学生支持实验独立考核。
创新实践学分是指参加校级和校级以上的计算机类、电子设计类等大赛并获奖,就可以得到一定的创新实践学分。调查发现,能获得创新实践学分的学生主要是高年级学生。我们考虑将数字电路与EDA课程提前开设,将单片机与嵌入式系统、微机原理和计算机控制技术的系列相关课程开设时间提前,将利于学生更好地参与电子类科技活动。
2.5学习电路系列课程的收获
学习收获的调查结果如表5所示。
学习电路系列课程的收获这项调查主要是针对大三大四的学生,40%学生认为电路系列课程对计算机专业后续专业课程有一定作用,当然计算机专业的后续课程中与软件编程相关的专业课更多,但是就业市场更需要的是有较好的软硬件综合能力的创新人才。从调查结果看有不少同学已经意识到加强电路系列课程学习,参与创新科技团队,将有助于提高综合素质,扩大就业范围。
3结语
我校的计算机专业电路系列课程教学改革从2007年开始,迄今为止,在两年多的时间内,我院依据专业特点,明确培养目标,从教学体系、教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面进行了改革与探索。这次调查表明,改革增强了计算机专业学生对电路系列课程的兴趣和学习重视程度,有效地提高了教学效果,同时调查也对进一步改革工作提供了启示,我们将坚定信心,继续努力,争取获得更大的改革成效。
参考文献:
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Investigation and Analysis of Teaching Innovation on the Electrocircuit
Curriculum of Computer Science
YANG Qing, ZHOU Ping
(Computer & Control Institute, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
[关键词]实验教学；创新能力；实践能力；研究生教育
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）01-0168-02
研究生教育属于国民教育序列中的高等教育，对国家创新人才培养以及提高国家科技竞争力具有决定性意义。研究生教育不仅要求学生在本门学科内掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，而且要求具备从事科学研究和教学工作或独立承担专门技术工作的能力和创新能力。因此，与本科及其之前的教育不同，研究生教育的核心是培养学生的科研能力、工程实践能力以及创新能力。为更好地实现培养目标，提高培养质量，当前国内外很多工科类大专院校在研究生阶段的课程系统中开设有实验课程。大量的事实证明，研究生实验能力的高低，决定其科技创新水平的高低。而创新是研究生培养质量的标志和灵魂，离开了创新，就谈不上高质量高素质的研究生教育。
一、优化教学内容
“测控电路与装置”是我院仪器科学与技术学科研究生选修课，主要介绍测控系统常用硬件电路与装置的原理及实现技术，其完整的教学体系包括信号运算与处理电路、信号转换与模拟电路、信号激励与检测电路、测控系统设计以及新型集成电路的应用等，内容涵盖了基本的原理电路和大规模集成芯片的应用。
为了培养研究生的实验能力，我们摒弃了传统的以教员讲授为主、学生被动接受知识为辅的教学模式，对教学内容进行优化，体现由“学科系统式”向“应用系统式”的转变、由“微观局布式”向“宏观整体式”的转变、由“面面俱到式”向“精选式”的转变，将教学内容用若干个基础验证实验、综合设计实验和创新型实验贯穿起来。我们利用基础验证实验培养学生掌握坚实的基础知识，培养和激发学生创新意识，利用综合设计实验培养学生的知识综合应用能力，利用创新型实验培养学生的创新和解决实际问题的能力。
实验内容的划分可用图1表示。基础验证实验包括：运算放大器的特性与参数、运算电路的特性与参数调整、信号变换电路的特性与调整等；综合设计实验包括：基本信号处理电路设计与调整、函数发生器电路设计与调整、直流稳压电路的设计与调整、滤波电路的设计与调整等；创新性实验包括：信号产生电路设计与应用、数据采集电路设计与应用、线性系统性能分析、CPLD和FPGA芯片的应用等实验。实际教学过程中，这些实验的具体内容、要求，以及使用的器件或芯片等会根据研究生的知识掌握程度和技术的发展进行更新或调整，并鼓励研究生自主设计，自己动手，自由探索，开设创新性实验。
二、创新教学实施方法
教学过程由基础讲授、实验、撰写报告、汇报交流或检查评估等环节组成。教员在基础内容讲授的基础上，布置实验内容、要求及注意事项。研究生根据实验内容和要求进行仿真实验或实际实验，仿真实验利用Multisim软件在计算机上进行，实际实验内容利用具体的元器件和电路实验。实验由研究生一人一组进行，实验完成后要写出实验报告并制作PPT课件，在课堂进行交流。对于综合性和创新性实验，还要由教员和全体学员共同评估项目的完成情况，作为课程考核平时成绩的评定依据。2015年研究生“测控电路与装置”课程教学实施计划，我们安排了运算放大器的特性与参数、运算电路的特性与参数调整、信号变换电路的特性与调整3个基础验证性实验，综合实验安排了RC有源滤波器设计与调整、信号处理电路调试与仿真，最后以信号产生电路的设计、仿真与调试为创新性实验，鼓励研究生自主设计与创新。
创新过程可能发生在设计过程，也可能发生在仿真和调试过程中。例如，在DDS仿真电路中，U1似乎是多余的，因为它没有任何连接，而且从原理上讲DDS电路也是不需要MCU的，那么U1在电路中的作用是什么呢？在进行DDS仿真实验时，我们发现MultiSim不支持ROM的设置，即利用MultiSim无法直接设置正弦数据存储器的值，但是研究发现，在进行MCU仿真时，MultiSim允许将程序编译下载到MCU的外部程序存储器，于是我们可以将整个DDS电路看作MCU的电路，并利用MCU的程序编译过程实现对U2的加载，进而实现DDS电路的仿真。
三、完善实验环境
培养研究生的实验能力对教员的素质和教学的实验条件提出了更高的要求。教员不仅要熟练掌握教学内容，还要具有丰富的相关学科知识，能正确解答研究生在实验过程中提出的问题。同时，实验条件也应满足教学要求，包括虚拟仿真实验所需的计算机和电路仿真软件，以及实际实验中用到的实验平台、仪器仪表、元件器件等。
虚拟仿真实验利用计算机和电路仿真软件MultiSim进行。针对实际电路实验，我们建立了相应的实验平台。该实验平台除了可完成热电偶、光敏电阻、霍尔器件等基本元器件测试以及基本的模拟、数字电路实验外，还可对实验内容三个层次完成运算放大器特性与参数调整、差动放大器性能分析、波形转换电路实验、信号产生电路实验、滤波电路实验、数据采集系统设计与分析、线性系统的频域响应分析、典型环节时域响应分析、电工电子创新设计、机电一体化综合创新设计以及智能飞行器创新系统设计等实验项目。
四、构建综合考核评价体系
实验教学考核评价体系的构建应该将鼓励创新放在首位。“测控电路与装置”课程考核成绩主要由实验设计与操作的成绩、平时成绩、创新设计成绩三部分构成。其中，实验设计与操作成绩包括实验方案设计报告、实验操作情况、实验报告等三部分成绩，主要考核研究生的工程实践能力、团队协作能力和创新能力；平时成绩主要包括课堂专题讨论情况、答疑讨论情况、定期汇报报告情况等几部分，主要考核学员的理论知识综合应用能力和总结表达能力；设立创新设计成绩，支持和鼓励有创新意识的研究生积极进行创新实验活动。通过这种综合性的考核方法能够尽可能地考核学员的各种能力，督促研究生学员有意识地加强创新实践能力的锻炼。
五、教学效果分析
采用实验教学为“测控电路与装置”课程教学带来了生机和活力，提高了课程的教学效果和研究生的实验能力。主要体现在：
1.实验教学实现了以研究生为主体的良好教学环境，使研究生在主动完成实验内容的过程中积极探索，主体意识明显增强，学习积极性大大提高；
2.转变了研究生的学习观念，激发了研究生的学习主动性，提高了动手实践能力、协调能力及解决问题和应变的能力，自我探究能力也在不断提高；
3.在完成实验的过程中，有很多问题需要讨论和相互协作，研究生之间、教员与研究生之间沟通加强，增强了团队的合作意识；
4.通过实验结果的总结和讨论，提高了研究生的语言和文字表达能力，最大限度地开发了研究生的独立思考能力，提升了研究生对于科研创新的信心。
从几年的教学效果和研究生的反馈信息来看，研究生乐意接受这种以实验能力培养为主的教学形式，课程取得了很好的实效，同时，也为理工科课程的研究生创新实践能力培养提供了一些有益的借鉴经验：
首先，要加强课程体系建设，从课程体系上深化研究生实验能力的培养。
其次，在基础实验的框架下，针对不同专业背景或不同知识掌握程度的研究生，制订深度不同、程度合理的实验内容，因材施教，让能者在专业上得到长足发展。
另外，随着高校实验教学改革的深入开展，创新和改革实验教学方式和考试方式更有待深入细致的探索和实践，尤其需要采用多元化方式激励研究生投入更多的创新思维到实验设计中去，并且不断在实践教学中检验和发展改革效果与运行机制。
[ 参 考 文 献 ]
>> Linux平台下的ALSA声音编程 基于Sphinx的机器人语音识别系统构建与研究 linux平台下智能卡的支持方案 Linux平台下的MySQL存储管理技术研究 Linux平台下FTP客户端的设计思路 自主学习平台下英语语音教学模式的构建 TensorFlow平台下的手写字符识别 Linux平台下数据包过滤防火墙的研究与实践 基于SkyEye的虚拟嵌式平台下Linux内核移植技术的研究 Windows和Linux平台下的腰椎治疗仪实时仿真 嵌入式Linux平台下随机序列算法的设计 IP多播技术在Linux平台下电子教室中的应用与研究 基于ARM11在Linux平台下网络通信的设计与实现 Linux系统平台下会计软件的发展前景展望 虚拟机linux平台下基于Xshell的远程登录服务的设计与实现 在Linux平台下基于MPI的并行PC集群搭建的实现 基于Sphinx4的语音解码模块设计 云服务安全平台研究开发与语音识别应用 基于车联网平台下自然语音辨识系统的研发 .NET平台下中文语音合成技术的研究与实践 常见问题解答 当前所在位置：l。提交文件后，会产生由4个数字和后缀名组成的文件，假设其中包括的两个文件为8521.dic字典文件和8521.lm语言模型文件即我们所需要的文件。可以用两个线程处理这一过程，从而提高程序的性能：一个线程用来监听和处理语音命令，一个线程用来执行命令对应的应用程序，如图1所示。
假设C语言源程序名为hello_ps.c则可以编写如下的Makefile文件：
#Makefile for hello_ps.c
obj=hello_ps
modeldir=$（shell pkg-config--variable=modeldir pocketsphinx）
flags=$（shell pkg-config--cflags--libs pocketsphinx sphinxbase）
$（obj）：$（obj）.c
gcc $（obj）.c-o $（obj）-DMODELDIR=\"$（modeldir）\"$（flags）
运行make命令编译即可产生hello_ps文件。然后运行./hello_ps-lm 8521.lm -dict 8521.dic就可以测试了。
五、结束语
本文介绍了语音识别引擎pocketsphinx在Linux环境下的应用程序编程，语音识别有着广泛的应用。如我们常见的声控拨号电话，语音识别锁等等。语音识别技术是非常重要的人机交互技术，有着非常广泛的应用领域和市场前景色。
参考文献：
[1]Carnegie Mellon University./wiki/
[2]/wiki/%E8%AF%AD%E9%9F%B3%E8%AF%86%E5%88%AB
关键词EDA技术;硬件基础课;教学改革
中图分类号:G642文献标识码:B
1引言
在计算机科学技术飞速发展的今天,EDA技术带来了全新的硬件设计理念与结构体系,其应用领域越来越广泛。欧美国家工科大学普遍要求计算机专业学生必须掌握一种硬件描述语言,国家教委指导委员会提议:“EDA技术是电子技术类教学改革的重要方向”。作为计算机学科的硬件基础课程,“电路与电子学”、“数字逻辑与数字系统”的教学内容,应有意识地将EDA技术和PLD器件纳为教学计划,将EDA工具贯穿整个教学过程,这样才能保证教学内容紧跟前沿技术的发展,有利于培养学生创新能力与综合素质。
2重构教学内容
EDA技术分为三个层次,如图1所示。将EDA技术引入教学内容时,必须按照此层次循序渐进,与之相应的课程体系结构如图2所示。当完成该课程体系的学习及相关实验后,学生应该能掌握现代计算机系统设计原理和方法,具备熟练应用相关软硬件工具的能力。要在学时不变甚至减少的硬件基础课教学中引入EDA技术,就必须根据专业学科的特点,在传统内容与新技术、理论教学与课堂实践中进行优化侧重,对教学内容进行重构。
(1) 重构“电路与电子学”(大一下学期)。
计算机专业“电路与电子学”教学内容的广度、难度可以比电子工程专业稍弱,但如果加大EDA的教学内容,则同样可以提升学生的电路设计能力。因此,课堂教学删除了部分传统内容,去掉了支路电流法、回路电流法、三相电路、半导体器件导电原理、反馈的方框图计算法;精简了阻容耦合放大电路(包括多级放大)、小信号动态图解法、差分电路分析等内容。
根据专业特点,相应加强了直接耦合放大电路、电流源电路和系统稳定性的教学内容。此外,增加了20学时的Multisim仿真及电路设计实验课,学生在课余时间完成设计和仿真验证,在有限的实验室课时内只进行硬件的接线、调试工作,这样既节约了课时,又提高了学生的动手能力。EDA技术与传统硬件实验相结合,提供了一种全新的实验教学体系。通过训练,学生基本掌握了设计-仿真D实际的现代模拟电路设计方法,为下一步可编程逻辑器件的学习打下基础。
(2) 重构“数字逻辑与数字系统”(大二上学期)
随着技术的进步,90%以上电子产品采用了数字技术,这个领域的一般教科书都因摩尔定律而缩短了它的适用期。因此,“数字逻辑与数字系统”课程必须舍弃一些陈旧内容用以讲授新知识、新方法。课堂教学删除了门电路、555电路、中规模集成芯片和触发器的内部电路、状态化简、编码技巧、异步时序、可编程器件PLA、PAL、GAL应用等内容;精简了卡诺图和布尔代数化简等传统手工设计方法。
教学中始终强调外部逻辑功能和时序特性的描述与分析,突出EDA技术和数字逻辑功能模块的设计,增加了数字系统的设计与优化、可编程逻辑器件CPLD/FPGA的原理与应用、有限状态机理论等内容。在教学中以逻辑代数与VHDL语言并行为基础,依据整体“自顶向下”,细节“自底向上”的教学模式。整个课程中的用例多取自于计算机基本逻辑部件,如译码器、运算器、移位器、计数器,直到存储器、控制器,最后给出数字系统的实例DCPU的逻辑构成。通过该课程的学习,初步建立了CPU的设计理念,为将来“组成原理与结构”、硬核嵌入式系统(ARM、MIPS)、软核嵌入式系统(NiosII)的学习奠定基础。
为巩固基础知识,实践教学首先安排中小规模集成芯片的应用性实验,而不是简单验证,如用三态门构成总线,用译码器设计端口寻址电路,用74LS163、74LS148及七段发光二极管实现计数显示电路等。之后,安排基于EDA技术的逻辑功能模块的设计,如用FPGA/CPLD实现译码器、加法器、计数器监视电路等。为进一步培养学生的实践能力和创新能力,在大二结束的小学期里,安排有三周的课程设计,要求用EDA技术完成五个综合性实验,包括频率计、电子钟、键盘扫描电路、交通信号灯控制器和数字音乐播放器。实践课都是开放式的实验环境,可自主选择器件,实现设计方案,改变了计算机硬件基础课“按图接线、查线排故、测看结果”的实验过程。此外,严格的实验验收制度及考核标准,如考核工具是否熟练使用,设计方案是否灵活多变等,都有效减少了设计抄袭现象的发生。
3EDA教学点设置
EDA技术所涉及的内容较多,对于计算机专业的学生,学习掌握软件工具的能力很强,EDA工具的使用只需要给学生相关内容的PPT即可,不用额外花费课时讲解。但是,如何根据专业学科特点,在有限的课堂教学中将EDA技术合理切入到理论教学中,使两者有机地融为一体却是至关重要的。
(1)Pspice/Multisim仿真平台切入到“电路与电子学”课程
通常,在理论教学完成一段时间后才会有相应的实验教学,这样导致学生当时在课堂上被激发出的兴趣及灵感逐渐消退。在“电路与电子学”课堂中及时切入EDA仿真平台,既可以增加学生对知识的感性认识,活跃课堂气氛,又能够将教学中的难点用直观的图形和曲线表述,降低教学难度,加深对理论概念的理解,起到了事半功倍的作用。在该课程中,仿真平台的切入点有以下四处:
第一,在直流分析中通过EDA仿真平台确定戴维南等效电路。首次介绍Pspice/Multisim时,应当让学生对仿真软件产生极大的兴趣,可以在讲仿真的前一次课中埋下伏笔,布置一道有难度的课后习题,使学生先进行分析。上课时使用EDA仿真,当瞬间分析出戴维南等效电阻和端口开路电压时,学生们都非常惊奇。此后,当遇到难题,或对答案产生疑问时,利用EDA工具仿真就成为了习惯。当然,仿真软件绝不能代替理论分析,要求作业中必须有分析步骤就可以保证这一点。
第二,根据我校的特色,考虑到通信系统中谐振电路的重要性,在交流分析中,仿真了谐振频率特性曲线,帮助学生理解掌握品质因数、带宽、谐振频率三者之间的关系。
第三,在放大电路一章中,利用EDA仿真软件易于改变电路参数值的特点,观察电路在不同静态工作点下产生的非线性失真。实践证明,虽然教学内容精简了小信号动态图解法的理论分析,但学生依然能很清楚地掌握电路参数的变化对放大性能的影响。
第四,仿真RC正弦波振荡器电路,观察输出由小到大起振并稳定在某一幅值的全过程,观察反馈电阻Rf对输出波形的影响。若Rf值稍大,电路不起振或振幅较小;Rf值稍小,则出现非线性失真。这种直观的图形加深了学生对信号发生电路的理解和对运放构成的非线性应用的认识。
(2)VHDL/QuartusII 切入“数字逻辑与数字系统”课程
而近年来全国工程教育认证标准发生较大的变化，电子科学与技术专业的电类课程设置，逐渐被光学类课程所取代，影响了各高校专业培养方案的制定。本文通过总结国内各高校电子科学与技术专业基础与核心课程设置的经验，分析本科专业对应于电子科学与技术一级学科所属的各二级学科的基础知识，对于将集成电路设计设置为电子科学与技术专业核心课程，来完善电子科学与技术专业课程体系设置进行了探讨。
1 全国工程教育认证标准
全国工程教育认证是我国高等教育为了融入世界得到全球高等教育界的认可而开展的认证，自2007年开始试点实行。近些年来，全国工程教育认证标准已经成为各高校制定专业培养方案的导向标准。
2011年之前的标准 2011年之前的全国工程教育认证标准指出，电子科学与技术专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事信号与信息处理的新型电子、光电子和光子材料及其元器件，以及集成电路、集成电子系统和光电子系统，包括信息光电子技术和光子器件、微纳电子器件、微光机电系统、大规模集成电路和电子信息系统芯片的理论、应用及设计和制造等方面的科研、技术开发、教育和管理等工作。
可以看出，2011年之前的全国工程教育认证标准对于电子科学与技术专业的知识要求非常强调电学方面的基础知识，特别是集成电路和集成电子系统方面的知识，光学方面的知识只是作为辅助。
2012年之后的标准 2012年之后的全国工程教育认证标准指出，电子科学与技术专业包括电动力学、固体物理、微波与光导波技术、激光原理与技术等知识领域的核心内容。2012年之后的全国工程教育认证标准对于电子科学与技术专业的知识要求较以前有了大幅度的简化，同时也可以看出，电子科学与技术专业的标准更多地强调了光学方面的知识，而减少了电学方面的知识要求，对于集成电路方面的知识没有做具体要求，只是提出各高校可以根据自己的特长设置特色课程。这个标准似乎更适合光电子科学与技术这样的本科专业，当然目前国内并没有光电子科学与技术这样的本科专业，却有光信息科学与技术和光电信息科学与工程这样的本科专业，也就是说此要求跟光学专业的要求是比较接近且有所交叉重叠的。
2 国内高校本科专业课程设置
《电子科学与技术分教指委本科指导性专业规范》指出，电子科学与技术专业涵盖的学科范围广阔，以数学和近代物理为基础，研究电磁波、荷电粒子及中性粒子的产生、运动、变换及其不同媒质相互作用的现象、效应、机理和规律，并在此基础上研究制造电子、光电子各种材料及元器件，以及集成电路、集成电子系统和光电子系统，并研究开发相应的设计、制造技术。
清华大学的电子科学与技术本科专业课程设置与2012年之后的全国工程教育认证标准更为接近，在对电学方面的基础知识进行要求的同时更加强调了光学方面的基础知识，而复旦、同济、上海交大、浙江大学、东南大学等众多高校的电子科学与技术本科专业更多地强调了集成电路、集成电子系统方面的知识，多数都把集成电路方面的知识作为必修的考试科目专业知识。
3 学科知识体系的对应关系
《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中指出，工科类一级学科电子科学与技术，涵盖了物理电子学、电路与系统、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术等4个二级学科。电子科学与技术本科专业应该涵盖一级学科所属各二级学科物理电子学、电路与系统、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术等方面的基础知识，也就是说本科专业应该涵盖固体物理或半导体物理、半导体器件、集成电路、电磁场等方面的基础知识是比较合理的，这样既有利于本科学生将来在本学科领域的继续深造学习，也有利于适应社会需要而就业。
4 结束语
综上所述，集成电路设计这样的课程应该作为电子科学与技术专业核心课程进行设置，有条件的高校还可以分别设置模拟集成电路设计和数字集成电路设计这样的课程作为专业核心课程。这样既能满足本科指导性专业规范的要求，也能满足为后续硕士博士研究生阶段的继续深造打下基础，还能适应国家大力发展集成电路设计与制造产业的要求。这样就需要中国工程教育认证协会对全国工程教育认证的电子科学与技术专业标准做出修改，不再过多强调光学方面的基础知识，而是更多地要求集成电路与集成电子系统方面的知识，这样能引导国内各高校回归到加强电学方面的知识教育的道路上来。
在我国大力支持集成电路设计产业发展的大环境下，本文对于将集成电路设计设置为电子科学与技术专业核心课程，来完善电子科学与技术专业课程体系设置进行了探讨。本文探讨的内容希望能够为全国工程教育认证电子科学与技术专业标准的设定提供参考，也可以为兄弟院校相关专业的课程设置提供借鉴。
参考文献
[1]中国工程教育认证协会.工程教育专业认证标准（试行）[S].2011.
[2]中国工程教育认证协会.工程教育认证标准[S].2012.
关键词：干扰光源；PIC16F688；施密特触发器；时间间隔校验算法；连续编码滤波算法
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 12-0000-02
MCU-based Infrared Remote Control Decoding Filter Module Design
Li Yong,Guo Qinghua
(China Coal Technology&Engineering Group Corp,Chongqing Institute,Chongqing400039,China)
Abstract:In this paper,for the control of the microcontroller core,using the appropriate hardware and software filtering algorithm to filter the infrared remote control receiver output signal in real-time dynamic processing,parsing out the actual control signals and input to output is compatible with BL9149 pin.The infrared remote control decoding module that filter out the interference signal,to improve the performance against outside interference sources;while real-time control performance to requirements.
Keywords:Interference source;PIC16F688;Schmitt trigger;Interval checksum algorithm;Continuous coding filtering algorithm
一、引言
BL9148B是用作通用红外遥控发射器的CMOS集成电路。该电路与红外遥控解码芯片BL9149相匹配可以完成多种功能控制。由于基于BL9148B的遥控发射器，以其体积小、重量轻、功耗低等优点在智能仪表领域、家电领域、医学仪器领域等各种电子设备的遥控操作中得到了广泛的使用。由于各厂家所生产的红外遥控接收头性能参差不齐，当环境中存在日光或灯光等包含红外光谱段的干扰光源时，部分红外遥控接收头对该干扰光源非常敏感，致使BL9149在无红外遥控发射器的控制下，使被控制的电子设备进入了遥控状态。
为解决BL9149无滤波功能而导致的误动作，本文以单片机为控制核心，利用相应的硬件滤波功能和软件滤波算法对红外遥控接收头的输出信号进行实时地动态处理，解析出真实的控制信号并输入到与BL9149相兼容的输出管脚。该红外遥控解码模块即滤除了干扰信号，解决了误动作；同时也满足了对电子设备进行实时控制的要求。
二、红外遥控解码模块的硬件设计
本文设计的红外遥控解码模块系统框图如图1所示，采用易受干扰的VS0068红外遥控接收头，PIC16F688单片机、74LS04非门电路，还包括采样指示电路、复位电路，各部分详述如下文所述。
图1：红外遥控解码模块系统框图
Fig1：Infrared remote control decoding module system diagram
（一）红外遥控接收头电路与硬件滤波电路设计
红外遥控接收头VS0068是将光敏二极管、放大电路和解调电路组合到一起的一体化接收头，完成红外遥控信号的接收、放大和解调等功能。所有红外遥控器的输出都是编码后的串行数据对30~56KHZ的方波进行幅度调制而产生的。基于BL9148B的红外遥控发射器其输出的编码脉冲是经过38KHZ的方波进行调制而生成。
红外遥控接收头VS0068将接收到的BL9148B所输出的载波脉冲信号，经解调后输入到NPN三极管Q1的基极，经Q1将VS0068的输出电平转换为TTL电平，Q1集电极的输出RXIN即为还原后的0或1的脉冲编码，如图2所示。该脉冲编码经过74LS04非门电路所组成的施密特触发器，进行相应的脉冲消抖和波形整形。
图4:接收头电路与硬件滤波电路
Fig4:Receiver circuit and the hardware filter circuit
（二）采样电路与输出电路的设计
如图4所示，经解调和硬件滤波处理后的脉冲编码信号Sout，输入到PIC16F688单片机的外部中断引脚INT和端口PORTC的IO引脚RC3；端口PORTC的IO引脚RC0-RC2作为解码模块的输出端口，为与BL9149相兼容输出引脚顺序分别表示为HP1、HP2、HP3，如图5所示。其中RC5引脚用于驱动发光二极管LED，用于指示有效的中断数据采集。
图5：采样电路与输出电路
Fig5：Sampling circuit and output circuit
三、红外遥控解码模块的软件设计
解码模块软件流程如图6所示。首先对单片机进行初始化，包括中断接口设置以及各重要数据变量的初始值设置；然后等待中断程序采样Sout口的脉冲编码数据，通过采样时间间隔校正算法后，将数据存入到指定的FIFO链表list中，同时驱动发光二极管指示有效数据已采集；主程序再对读取的数据进行连续编码滤波后，进入到解码输出滤波算法中进行解析并将有效信号输出到输出端口，输出端口的高电平保持时间，根据需要可以进行相应的延时设置。
图6：解码模块软件流程
Fig6：Decoding module software process
（一）采样时间间隔校验算法
BL9148B的基本发送波形为12位bit，如图7所示。每个发送周期按C1、C2、C3、H、S1、S2、D1、D2、D3、D4、D5、D6的次序串行发送，总长度为48t，其中t=0.42ms；因此针对一个bit，标注的时间周期为4t即t1=1.68ms。其中C1-C3为固定的用户码，一般设置为100；H、S1、S2为连续发送或单次发送设置码，为了避免干扰，一般设置为连续发送模式，即100；D1-D6为键输入码，针对本解码模块，只针对D1-D3三键输入进行解码分析。
图7：基本发送波形
Fig7：Basic sending waves
图8：连续发送波形
Fig8：The continuous sending waves
BL9148B的连续信号发送模式的波形，如图8所示；当按下连续键时，输出码将连续发送。在两组信号之间停顿208t。针对一组信号，两个基本波形之间的时间间隔为80t即t2=33.6ms。
采样时间间隔校验算法对每一组信号的t1时间间隔和t2时间间隔进行了严格的校验。由于发送信号存在不稳定因素，采样时间间隔校正算法设置了一定的冗余度：t1的校验范围设置为1.68ms±0.2ms；t2的校验范围设置为33.6ms±3ms。具体的采样时间间隔校验算法流程如图9所示。
图9：时间间隔校正算法
Fig9：Time-interval calibration algorithm
（二）连续编码滤波算法
当数据存满指定的FIFO链表list[4]时，设链表中存储的遥控编码数据分别为d1，d2，d3，d4。连续编码滤波函数Fc（d1，d2，d3，d4）如式（1-1）所示。当d1，d2，d3，d4中连续的三个或四个数据均相等时，则连续编码滤波函数Fc返回true，确认采样的数据符合连续编码规则；否则返回false，确认采样的数据不符合连续编码规则。
（1-1）
（三）解码输出滤波算法
本红外解码模块只针对D1、D2、D3三键输入有效。对当采样的数据符合连续编码规则后，则需对12位bit：C1、C2、C3、H、S1、S2、D1、D2、D3、D4、D5、D6进行解析。其中
C1、C2、C3、H、S1、S2必须对应为100100，然后调用解码输出滤波函数Fout，如式（1-2）进行解码输出。当D4，D5，D6均为0时，设置输出端口HP1=D1，HP2=D2，HP3=D3；当D4，D5，D6中存在非零值，则认为采样的数据为干扰数据，输出端口均输出0。
（1-2）
“电路分析”与“信号与系统”课程是两门独立的传统课程，但是这两门课程有着相同的地方，它们都是方法的研究，电路分析从电路的角度研究其中的规律，信号与系统进一步从电路的系统研究其中的分析方法，所以信号与系统是电路分析的继续与深化。正因如此，两门课程在具体内容上有很多重合之处。因此将两门课程进行有机的整合，从分析方法的角度学习电路与电路的系统，从电路系统的角度学习电路的分析方法，把“电路”的内容作为“信号与系统”的基础，把“信号与系统”的内容作为“电路”的继续与延伸，在内容上两者不再重复，而是基础与深化。特别是针对计算机专业的特点，电路课程的学时少，比起电子专业要求略弱，因此更有必要将这两门课程整合在一起，最大限度地提高课堂教学的效率。
2.当前课程改革的状态
根据调研，西安电子科技大学教授张永瑞率先面向计算机科学与技术专业在西安电子科技大学建设了电路、信号与系统课程，并于2010年在机械工业出版社出版了《电路、信号与系统》教材。北京邮电大学“电路、信号与系统”教研室面向通信与信息管理专业出版了《电路与信号》北京市精品课程教材及其相关实验教材，这些有益的尝试为我院面向计算机专业整合电路、信号与系统课程，建设院平台课“电路、信号与系统”提供了学习研究的好材料，我们将予以认真的研读与借鉴。
3.电路、信号与系统课程大纲建设总结
电路信号与系统大纲按照电路三分之二，信号与系统三分之一分配学时，即总学时48，其中电路分析32，信号与系统16。
电路分析包含直流电路、动态电路和交流电路三部分，涵盖了电路分析的最主要的内容。电路分析还有一块属于运算电路，这部分内容这次安排在“信号与系统”的连续时间信号与系统的复频域分析之中，如此这门课程将包括电路分析的全部基本内容。电路分析部分章节还设计了电路仿真的内容及实际或工程应用的内容，教师可以指导学生作为课外了解内容完成。电路分析各章节基本均安排了实验内容，部分章节还设计了电路仿真实验。
信号与系统部分包括了连续系统的主要内容，即连续时间信号与系统的时域、频域和复频域分析。这三部分内容作为电路分析内容的延伸，与电路分析内容相辅相成，能够较好地完成针对计算机专业的电路、信号与系统的主要内容的讲解。由于学时较少，没有安排离散时间信号与系统的分析内容，但对于计算机专业重点掌握连续时间信号与系统的分析也够用了。
实验部分共16学时，全部安排在电路分析部分之中，以保证学生较全面地掌握电路分析的主要内容。信号与系统部分由于学时较少，征求了一下其他教师的意见，大纲这次暂时没有安排。实验以硬件实验为主，安排6次，重要内容均有实验，要求学生全面掌握；软件部分准备2次实验，安排在直流电路和动态电路之中。交流部分由于学时较少，软、硬件均未安排实验，教师可以让学生作为课外实践来完成。另外，信号与系统部分的MATLAB仿真应用作为了解内容，教师可以灵活掌握。
考核：按照校教务处的要求卷面成绩占总成绩的50%或以上。平时成绩占总成绩的50%或以下。平时成绩主要培养和考核学生的自主学习能力和实验动手能力，因此自主学习考核内容包含自主学习报告、自主实验报告、发现性学习论文等，占总成绩的20%，实验成绩占总成绩的20%，其他出勤、课外作业等占总成绩的10%。
学时分配：下表为各部分教学内容学时分配表
4.教材建设的设想
电路分析、信号与系统两门课整合后的课程名为“电路、信号与系统”，教材内容包含正文、实际应用或工程应用、仿真应用和实验几部分。
正文部分的内容主要为：第1章电路、信号与系统概论；第2章电路模型与电路定律；第3章电阻电路的等效变换；第4章电阻电路的一般分析，第5章电路定理；第6章一阶动态电路的分析；第7章正弦稳态电路的分析；第8章基本交流稳态电路的分析；第9章信号与系统的基本概念；第10章连续时间信号与系统的时域分析；第11章连续时间信号与系统的频域分析；第12章连续时间信号与系统的复频域分析。
实际应用或工程应用部分是在重点章节中加入电路分析的应用范例。
仿真应用部分是在重点章节中加入电路仿真应用的范例。主要使用作为美国国家准工业标准的集成电路仿真软件PSPICE,以及系统仿真软件MATLAB,等等。
实验部分穿插在各章之中，包括函数发生器与示波器的使用等。
5.精品课程建设的设想
电路、信号与系统这门课要想建设成为精品课程，需要在以下几个环节上下工夫：（1）特色教材；（2）互动网站；（3）教学理念；（4）教学团队。
课程网站作为学生课外的补充学习平台，要起到辅助学生学习的作用，能让学生通过浏览网站获得课堂上学不到的东西，进行自主学习，从而激发学生学习兴趣，提高学生的能力。除传统的教学内容和题库外，还应有疑难点解惑、学生自测与自动评分系统、学生在线答疑、习题解答与提示、与其他同类课程网站的链接，等等。
关键字：电路图；分析；故障；诊断
中图分类号：u26 文献标识码：a
一、案例
故障现象：一辆08年款北京现代悦动1.8gls at轿车，已行驶10万公里，在起动时无论是否踩下加速踏板起动机能带动发动机正常运转，但发动机不能起动。
故障原因：进气压力传感器损坏。
故障分析：发动机不能起动的原因一般为三类：①缺电，②缺油，③漏气。
故障诊断：首先用北京现代汽车专业诊断仪检查发动机电控系统有无故障码，结果诊断仪界面显示为“系统正常”，再检查进气管路有无不密封，重点检查各软管的连接处是否密封良好，曲轴箱强制通风软管有无漏气和破裂，未发现漏气处。接着对发动机线路及油路进行外观检查，均未发现异常。
对发动机进行跳火试验，拔下各缸点火线圈并装上火花塞试火，发现各缸均无高压火花，初步判定该车的无法起动故障是因点火系统故障引起的。找来北京现代悦动轿车维修手册，查阅发动机电控系统电路图，该车型为微机控制独立点火系统点火触发信号由霍尔传感器（曲轴位置传感器）产生。
用数字万用表对点火线圈的供电线及搭铁线路进行检测，点火线圈电源端子电压为12.5v，点火线圈供电线路正常。考虑到四组点火线圈和点火控制器同时损坏的可能性非常低，于是用数字万用表检测其霍尔传感器，对霍尔传感器的供电线路进行检测时发现，其电压只有0.8v，而正常值为5v。从电路图上看出该电源线是取自发动机电脑的，看来是由于发动机电脑输出给霍尔传感器的参考电压有误，在确认电脑供电线路及搭铁点电阻正常的情况下更换了发动机电脑。
对发动机电脑进行更换后发动机仍然无法起动，修到这里故障诊断陷入了困境，难道新换上的发动机电脑也是已经损坏的？为了验证新换上的发动机电脑是否正常，将该电脑拆换到另一辆悦动轿车上，结果试车发动机正常起动，且工作正常，这说明发动机电脑是正常的，故障原因肯定在电路上。
再次查阅电路图资料，在分析电路图是发现发动机电脑提供给霍尔传感器的5v电源线还同时给进气压力传感器供电，对于该车，进气系统采用的是maps，没有使用mafs。于是拔下进气压力传感器插头，检查其电源线电压，结果显示为5v（正常），在进气压力传感器插头断开的情况下检测霍尔传感器电压也为5v（正常），重新插回进气压力传感器插头，再次测得霍尔传感器电源线电压为0.8v。看来是进气压力传感器有短路的现象，拔下进气压力传感器插头发动机能顺利起动，插回进气压力传感器插头发动机又出现无法起动的现象。更换一个新的进气压力传感器后故障排除。
故障小结：由于进气压力传感器内部短路使得ecu提供给霍尔传感器和进气压力传感器的5v参考电源线搭铁，因此，霍尔传感器就得不到正常的电源供应，也就无法产生霍尔电压信号，发动机电控系统因没有点火触发信号也就使得点火系统无法产生高压火，发动机就不能起动了。
虽然电控系统电路的结构和工作原理复杂，但是其电路图分析思路与普通的串并联电路基本相同。例如：几乎所有的汽车电工都会在大灯不亮的情况下去检查一下喇叭或其它灯光是否正常，而不是去检测大灯开关和大灯保险丝等，因为大家都知道这样是在走弯路。大灯与喇叭并联，如果喇叭能正常工作，说明故障仅仅在照明系统支路上，如果喇叭也不能工作，说明故障点在干路上。在电路图分析过程中重点就是要把握某个干路上有哪些支路，当发现电路上的多个支路同时出现故障时，首先就要考虑到这几个支路会不会是在同一干路上，因为这部分干路出现故障使得其同一条线路上的所有支路都不能工作。
上述故障是由于进气压力传感器损坏引起的，在故障检修过程中走了不少弯路。之所以走了弯路是因为在故障检修过程中没有深入的分析电路图，没有充分的运用好电路图这个重要的“工具”。
二、结论
了解和掌
汽车电路图的表达方法是进行汽车电路图识读的基础，由于各国厂商在有关汽车电路图绘制的技术标准、文字标注上的差别，使得各国汽车厂在电路图的绘制、连接关系的表达、表示符号和文字标注等方面不尽相同，特别是各种进口汽车（含合资品牌车型）的一些图形符号还很不一致，给电路图读者带来很多不便，但汽车电气和电控系统基本原理是相通的。而且，识读汽车汽车电路图是有规律可循的，读电路图时存在一些通用的技巧和经验。
回路分析时，根据各部件的连接点，顺着系统电路图进行走图，其电路途径为：电源用电设备搭铁回路。应先找出各系统的电源输出端及公共接地线。电源线的交接点。是本系统并联入电路的接点，进入开关的导线。必须注意开关在不同位置的通断状态以及输出导线的去向。各用电装置与电源之间必须构成回路，各用电装置之间不能相互牵制。
在汽车电路图的识读过程中分以下四个步骤：①读懂汽车电路图中的图形符号及文字符号，了解电路全貌。②根据系统电路特点，找出电路的各组成系统。③根据各部件的连接点，分析单个系统的电流回路。④分析各个系统电流回路之间的相互联系。尤其是第四步，是电路综合故障诊断过程中的关键环节。
在电控系统电路图分析当中不能局限于分析单个回路或者局部电路，在电控系统综合故障诊断中，将电路图分解成单个回路去看是没有太大意义的，在分析某部分电路时要考虑到与之串联或并联的的电路对其产生的影响。例如，自诊断系统报出多个传感器或执行器的故障码时，应将这些故障码结合电控系统电路图进行分析，如果这些元件都在同一个电源回路或同一个搭铁回路上，那故障点就一定在这部分的主电源线或主搭铁线上。
总之，在电控系统电路出现故障是应把电路图分析作为最重要的环节，在电路图分析当中应重点考虑与其串联或并联的回路对工作异常部分电路的影响。
参考文献
[1]何琨.发动机电控系统检修[m].北京：清华大学出版社，2012.
关键词：FPGA；温控；NiosⅡ；PID
中图分类号：TH789文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2011） 06-0000-01
Temperature Control Design of High and Low Temperature Test Box Based on NiosⅡ
Lin Hui,Liu Xianqiang,Yu Lingfeng
(School of Optoelectronic Information,University of Electronic Science&Technology,Chengdu610054,China)
Abstract:This paper provides a temperature control method for high-low test box based on the FPGA of NiosⅡ platform.This system who is high accuracy,high reliability,flexible programming,easy upgrades and stability,is mainly designed by using NiosⅡembedded processor,PID and PLL technology.
Keywords:FPGA;Temperature control;NiosⅡ;PID
高低温试验箱常用于工业产品高、低温的可靠性试验，也是军品必备的常规实验平台。但国内的高低温试验箱有价格昂贵，尤其是高精度控制的试验箱更是价格不菲，而且稳定性差等缺点。为了克服这些缺陷，本设计使用了Altera公司的CycloneⅡ的EP2C35系列器件作为硬件开发平台，对温控系统采用增量式数字PID控制算法进行处理，提高了运算速度和回路的调节时间，从而提高高低温实验箱的精度和实时性。
一、系统整体设计
系统的整体设计主要包括两部分：硬件部分和软件部分。硬件部分主要是由键盘、LCD、AD、输出电路、传感器和电源模块组成。软件部分主要是实现PLL分频、PID算法以及PWM波形的产生等。如下图1所示。
（一）系统硬件的设计
选用Altera公司的EP2C35系列器件作为开发核心器件，采用SOPC技术通过在FPGA中植入嵌入式系统处理器NiosⅡ作为核心控制电路，利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核来构成该嵌入式系统处理器的用户接口模块，借助于Avalon总线，实现对键盘的输入、SDRAM的程序运行、Flash的程序存储、LCD的显示和AD转换器反馈信号的采集等硬件的控制，从而实现温度的调节和设定。
（二）系统软件的设计
软件部分主要是利用FPGA的可编程能力实现对温度调节中采集到的信号进行处理。
1.PID算法的实现
本设计采用增量式数字PID控制算法，其算法流程图如下图2所示。
其中，R（k）为给定值，C（k）为实际输出值，E（k）为控制器PID的输入，在实际编程时 可预先算出，存入预先固定的单元，设初值E（k-1）和E（k-2）为0。
2.PWM波形的实现
PWM是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，基于FPGA实现的PWM控制器具有结构简单、控制精度高、开关频率可调、接口简单、响应速度快、可现场编程等特点。其主要的Verilog程序如下：
always@（poscdge clk8s or posedge clk30ms）begin
if（clk8s）count
elsecount
end
assign pwm_out=（count
3.PLL分频
在SOPC Builder中设计一个NiosⅡ软核，处理器的频率设定为100MHz，而系统的晶振频率为50MHz，所以这里需要一个PLL倍频作用来满足NiosⅡ软核对频率的需要，并为SDROM提供100MHz的时钟，还为NiosⅡ和PWM等提供定时采样信号所需的时钟。PLL的设计使用QuartusⅡ软件自带的LPM来直接实现
二、结束语
本设计通过对NiosⅡ的软硬件调试以及板级仿真，实现了对温度的精确、实时控制，满足设计的初期要求，具有较强的实用性。
参考文献：
[1]翟尧杰.嵌入式PID神经网络调节器的研究[D].广东:广州大学,2010
[2]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005
