时间：2023-10-13 16:14:09
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篇电路设计的要点，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：高职院校；LED驱动电路设计；课程教学改革随着LED的发展及其应用引起了广泛的关注，高职院校光电子技术等专业陆续将LED相关课程纳入专业课程的学习领域。作为LED系列课程的基础核心课程《LED驱动电路设计》，其课程教学改革与实践的探究对该课程的建立与实施发挥了极其重要的作用。本文将结合高职学生特点，对《LED驱动电路设计》课程教学改革与实践进行探究，从而为高职院校开设类似专业课程的课程开发及实施提供一定的理论基础。
一、学习领域设计
《LED驱动电路设计》是光电子技术与LED应用专业的必修课程，该课程结合LED驱动电路的最新应用技术，把LED驱动电路设计要点与电路实例有机结合起来，系统介绍了从事LED驱动电路研发、设计所必须的基础知识，以及在驱动电路设计过程中应掌握的设计要点。根据LED驱动电路研发和技术岗位的具体工作任务，培养学生重点培养学生分析电路、设计电路、调试电路及阅读工程资料等方面的职业能力及较强的动手实践能力。同时要求学生具备一定的LED驱动电路的设计和研发能力，同时培养学生的自学能力、动手能力及实践能力，具备良好职业道德及职业能力，具有良好的沟通协作精神，培养能从事LED驱动电路设计，或LED应用生产、研发和检测和管理岗位的技能型人才。
《LED驱动电路技术》课程的前修课程主要有《工程光学基础》、《电工与电子技术》、《LED技术基础》，通过该课程的学习及LED显示控制等相关课程的完成构成了一套比较完整的LED技术知识体系。《LED驱动电路技术》的学习内容主要包括LED基础知识、LED驱动电源的分类和要求、LED驱动电路、LED的应用技术。课程学习内容的组织与安排，应先知识后能力、由简入繁、循序渐进，不以传统的章节知识点为授课主线，代以真实项目为载体。具体的LED驱动电路设计任务分为：低压直流供电的LED驱动电路设计、阻容降压式的LED驱动电路设计、开关电源市电供电的LED驱动电路设计、带功率因数校正的高功率LED驱动电路设计、市电供电的非隔离LED驱动电路设计、可调光LED驱动电路的分析。根据LED驱动电路设计的关键技术，选择了基本涵盖本课程全部内容的6个典型工作项目，根据完成这些工作任务所需要的知识、能力、素质要求开展教学。
二、评价方案和教学资源建设
在课程的评价方案方面，可结合教师评价、自我评价、学生互评、小组评价等多方评价获得相对全面的评价结果。教师评价方面，依据课程要求，设计针对学生的评价考核《评分标准》，根据评分标准及项目完成情况评分，以学生自评为主、学生互评为辅，教师在评价过程中起引导调控作用。关注学生个体差异，注重过程性、表现性和发展性评价。自我评价方面，各小组成员之间依据《评分标准》自我评价。小组评价方面，评价在完成任务过程中的表现情况如纪律、态度、团队意识、责任意识、服务意识、关心他人等。
教学资源建设方面，建设有教学设计方案、电子教材、教学课件、案例库、习题库、训指导书等教学基本文件，符合课程设计要求，能满足网络课程教学需要。实训方面配有相关的计算机、软件开发平台、电子器件及相关的检测设备，达到教、学、做一体。
（作者单位：中山火炬职业技术学院）
参考文献：
[1]陈东旭，张帆，石雪梅.基于学习情境的高职精品课程建设策略探讨[J].广东教育・职教，2012（2）：17.
关键词:电路设计；电器控制；方法；比较
1简述电器控制电路设计方法
电器控制电路设计方法最常用的有经验设计法、逻辑设计法和电器工作流程图方法。现就多角度地分析叙述的三种方案。没有固定模式，典型电路环节拼凑实现基本要求，依靠经验进行设计的，这种方法叫经验设计法。采用这类方案，应注意以下原则性的要求:第一点是在设计前，要调查清楚生产要求，需对同类产品分析与综合，最大限度地实现工艺与功能要求。一般来说，只要满足了起动、反向和制动，并在规定范围内平滑调速，或是发出保护信号预报等基本问题，观察其基本反映，征求设计人员的意见，因地制宜，针对性的对比综合研究，提出详实地设计计划，以此作为该类方法的依存。第二点是电器控制电路在满足基本生产要求后，应让电路做到简单、经济。尽量少选用电器，数量少，节约成本。尽量选用验证过的电路和环节，满足实验所求。尽量选用短的连接线，接触点数量应越来越少。必须能实现三个尽量，把控设计方法在范围内，才能更好地凸显此方法的优势。第三点是安全性在电路设计中是第一位的，若是连安全性都没法保证，那么，设计的电路就根本没法正常运作。选用寿命长、结构结实、抗干扰性能好的电器元件。必须避免以下三种情况，一是避免寄生回路在控制电路里出现。二是避免按次序接通电器后，另一电器的控制电路才能接通。三是避免误操作，电路中需设有保护环节和一些信号指示等，保证电路能可靠的动作，减少事故发生的概率。电路里一般需有过载、短路、过流、过压、失压等保护措施，指示信号有合闸、断开、事故、安全等。同时，电器联锁和机械联锁，在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间必须是有联锁保护环节。电动机的起动方式根据电网容量的状态决定，如它的电压大小、频率的波动范围和冲击电流允许值等参数。直接起动或是间接起动都需参照电路的实际情况决定。如果大容量接触器的线圈是用小容量继电器的触头来控制的，触点线圈必须正确连接电器。同时，必须计算继电器触头断开和接通容量是否足够。不够时，小容量接触器或中间继电器必须增加，以此来保障电路状态可靠的工作。第四点是减少人工操作的频繁度，增加自动转换控制的方式。尽量选择操作和维修方便的控制机构，在控制形式上，能便捷地在两种控制方式之间自由转换，避免带电检查和维修。逻辑设计法一般是接触器和继电器系统，利用逻辑代数，最小化原件量设计出控制电路。“1”和“0”分别表示相互对立的物理状态，线圈正在通电用“1”表示，它是指线圈继电器和接触器触头闭合。线圈已经断电代表的是“0”，在处于断开触头的阶段。线圈通、断电的基础及其动断触头的现实情况是组成线圈与电源联系的不容忽视地重要一环。在这种设计方法里，也需考虑逻辑函数运算、简化逻辑函数等几方面的因素。将触头状态的逻辑变量，通过逻辑函数，计算出相应的电路结构，转变为实际电路的形式，便于设计人员的工作，这就是设计人员参考的第一要素，即逻辑函数运算。简化逻辑函数一般来说是指简化各类继电器与接触器电路，可通过公式法和基本定律进行化简。在实际电路组合里，化简时，必须注意不可或缺地两点注意事项。其一是不必为了化简而强行节省触点，可多用触点来使电路的实际逻辑功能更加清晰明了，利于读者的阅读与思考。其二是限制触点的容量，不能超过电路所承载的关断任务范围。逻辑设计法的使用时注意要点已简要说明，相比经验设计法，有创新性的设计思路。电器工作流程图方法是在前两种设计方法上逐步发展起来的，人们遵循从左到右的绘制原则。启动和停止阶段指的是电流两种工作状态，这是电流的工作流程的两个阶段。左侧是绘制电器“KA”“SB”、接触器“KM”等控制电路的文字按钮，用不同的状态框表达电器元件的差异。状态框与元件应保持同一水平位置，以时间为序，画出匹配的电气文字符号。约定俗成，人们公认电器动作用黑框来代表，白框表达的则是电器释放这一概念，按钮框说的是点动按钮。实线相连接状态框是指控制电路，反之，与虚线相连的状态框，说的是非控制电路。
2分析比较电器控制电路设计方法
经验设计法适用于设计人员能熟练掌握电路控制方法的内容，且操作方便、快捷，对设计人员要求不高，只需具备丰富的设计经验。但在实际设计里，特别容易出现较多问题，只能反复修改和试验，直至符合电路设计要求。虽说它出现问题的概率高，可这类方法合理性好，复杂电路能完成设计。相较于经验设计法来说，逻辑设计法的工作难度比较大，短时间里不容易掌握。在实际状况里，电器可随意排次序，为实现基本要求，增加辅助电器，使得未确定最终结果是设计方案多种多样，不具唯一性。弥补了前两种设计上的不足。即，不需要丰富的实际经验，难度不是很大，按照时间原则进行设计即可。
3结语
本文叙述了三种电器控制电路设计方法，它们有着独属于自己的特点，各自的侧重点不同。经验和逻辑设计法难度较大，以时间为原则的电器工作流程图法，弥补了这两种方法的不足。根据实际工作的功能要求，选择最合适的设计方法，便于设计人员使用。
参考文献:
［1］马庆银．选煤厂低压变频调速装置应用及电路设计［J］．选煤技术，2014(4):73～76．
【关键词】电气 控制 电路 设计
一、设计依据
电动机等用电设备的起停由接触器主触点的闭合和断开来实现；接触器主触点的动作，由控制回路中该接触器的线圈通电和断电所决定；且满足组成控制电流基本规律的要求接触器线圈的通电和断电取决于所在回路中的动合触点和动断触点的动作情况；接触器线圈所在回路中的动合触点利动断触点的组合关系（串并联）及其动作情况由控制对象对控制过程的要求所决定，且满足组成控制电路基本规律的要求。
二、基本步骤
1）收集分析现有同类设备的电器控制电路，以便设计时的扬长避短。
2）根据控制对象电器控制电路的要求，首先设计各个独立环节的控制电路，然后由各个环节之间的关系进一步拟定联锁控制电路及捕助电路的设计。
主电路设计主要考虑电动机的起动、正反转、制动、点动及多速电动机的调速要求。
控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能以及控制对象的控制过程要求。
辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括短路、过载、超程、零压联锁、光电测试、信号及照明等等各种保护或辅助环节。
3）全面检测所设计的控制电路.在条件允许的情况下，进行模拟试验，克服在工作过程中因误动作而产生的事故因素，逐步完善整个电器控制电路的设计。
三、基本特点
1）设计过程是逐步完善的过程，一般不易获得最佳设计方案。但经验设计法简单易行，使用根广。
2）需反复修改草图，故会影响设计进度。
3）需要一定的经验才能进行设计.在设计中往往会因考虑不周而影响电路的可靠性。
4）一般需要进行模拟试验。
四、提高经验设计的电路可靠性的要点
1.在满足功能要求的前提下尽量简化电路，减少触点，避免不必要的联锁动作现象
（1）合并同类触点 但应注意触点额定电流值的限制。
（2）利用转换触点 通过转换触点的中间继电器而将两对触点合并成一对转换触点。
（3）在直流电路中，利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少触点数目。
（4）电路中应尽量减少多个电气元件依次动作后才能接通另一个电气元件。
（5）应考虑电气接触点的接通和分断能力，若容量不够，可在电路中增加中间继电器或增加电路中接触点数目。
2.要保证控制电路工作的安全和可靠性
电器元件要正确连接，电器的线圈和触点连接不正确，会使控制电路发生误动作。有时造成严重的事故。
（1） 线圈的连接 在交流控制电路中，不能串联接入两个电器线圈，如图1所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总有先后，先吸合的电器，磁路先闭合，其阻抗比没吸合的电器大，电感显著增加.线圈上的电压也相应增大，故没吸合电器的线圈的电压达不到吸合值。同时电路电流将增加，有可能烧毁线圈。因此两个电器需要同时动作时线圈应并联连接。
图1 不能串联接入两个电气线圈
（2）电器触点的连接 同一个电器的常开触点和常闭触点位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。不正确连接电器的触点如图2所示，限位开关SQ的常开触点和常闭
触点不是等电位，当触点断开产生电弧时很可能在两触点之间形成飞弧而造成电源短路。正确连接电器触点如图3所示，则两触点电位相等，不会造成飞弧而引起电源短路。
图 2 电器触点的连接
3.控制电路力求简单、经济。
（1）尽量减少连接导线 将电器元件触点的位置合理安排，可减少导线报数和缩短导线的长度.以简化接线。
（2）控制电路在工作时，除必要的电器元件必须长期通电外，其余电器应尽量不长期
通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。
4.防止寄生电路
控制电路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。寄生电路会破坏电路的正常工作，造成误动作。图4是一个具有过载保护和指示灯显示的可逆电动机的控制电路，电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，如图中虚线所示.使接触器KM不能断电，起不了保护作用。
图 4 具有过载保护和指示灯显示的可逆电动机的控制电路
【参考文献】
关键词：PCI；状态机；GP-IB；EPLD
前言
基于PCI总线的GP-1B接口电路框图如图1所示，工控机采用PCI-104堆栈结构，通过PCI总线和EPLD相连，数据总线为32bit，传输速率为33MHz。EPLD完成PCI总线接口电路的设计和NAT9914接口芯片的控制，通过驱动芯片75160和75162完成GP-IB的接口通信。在此重点介绍EPLD内部电路设计。
EPLD内部电路设计
PCI局部总线很复杂，PCI局部总线也在不断的发展中，现在已经衍生有CPCI、PCIEXPRESS等总线标准。PCI局部总线定义的功能很强大，当然如果需要将所有的PCI局部总线的要求都能实现，购买PCI局部总线的专用集成电路或IP核是最佳选择，因为PCI局部总线的硬件设计过于庞大，全部实现有一定的难度。如果设备只是作为从设备，根据设计要求实现起来也不是很复杂，很多功能如仲裁、边界扫描及错误报告等功能就可以不用实现，甚至像奇偶校验、重试、突发传输等功能也可以不用实现。
根据GP-IB接口卡的功能，本文主要介绍在EPLD中实现PCL总线接口电路的设计，并且能够正确操作GP-IB总线协议的控制芯片NAT9914。EPLD的容量较小，我们采用XILINX公司的XC95288XL器件，只有288个宏单元，经过设计优化，最终成功装载。其实现原理框图如图2所示。
PCI接口信号设计
设计PCI接口信号很关键，PCI总线规范定义的信号很多，在设计过程中必须有所取舍。下面按照PCI总线规范的要求，根据设计电路的实际需求，设计如下接口信号：
Rst：上电复位信号，低电平有效。
Clk：时钟信号33MHz。
Cbe[3..0]：命令、字节使能信号。
Ad[31..0]：地址、数据多路复用的三态输入／输出信号。
Frame：帧周期信号，由主设备驱动，表示当前主设备一次交易的开始和持续时间。
Irdy：主设备准备好信号。
Trdy：从设备数据准备好信号。
Devsel：从设备被选中响应信号。
Inta：从设备中断请求，低有效。
在设计时舍弃的信号有：Par、Stop、Perr、Serr、Req、Gnt。
GP-IB接口芯片控制信号设计
根据电路要求，设计如下接口信号，用来完成对NAT9914和驱动芯片的控制，实现PCI到GP-IB接口的转换。
Target_clk：GP-IB接口控制芯片时钟，本方案设计为33MHz时钟的8分频。
Target_rst：复位脉冲信号，低电平复位。
Target_ce：读写使能，高电平为读，低电平为写。
Target_sc：标识GP-IB接口卡作为控者，还是作为普通器件。
Target_we：写使能控制，低电平有效。
Target_in_1：控制芯片中断输出，低电平有效。
Target_abus：有效地址输出。
Target_dbus：三态数据输入／输出总线。
电路优化设计
图2给出了PCI总线接口电路的原理框图，由于EPLD容量较小，在设计时必须尽量减少不必要的电路设计，并对电路设计进行优化，下面给出各电路模块的功能设计：
译码电路
PCI总线命令编码方式有12种，在本设计中我们只实现配置读、配置写、存储器读和存储器写四种编码交易类型。译码功能电路工作在地址周期，包括命令译码、地址译码和命令／地址锁存等三项功能。在Frame变低的第一个时钟周期内，译码电路对来自主设备的命令Cbe[3..0]进行译码，并向状态机控制模块发出是配置读写还是存储器读写命令，同时锁存地址。
配置寄存器
在PCI规范中，配置空间是一个容量为256字节并具有特定记录结构或模型的地址空间，该空间又分为头标区和设备有关区两部分。在配置寄存器中不用的寄存器当CPU读的时候，将默认为零。
重试
GP-IB控制芯片寄存器响应完全能够满足PCI规范的要求，不需要进行重试，这部分功能不再实现。
奇偶校验
在BIOS中可以对奇偶校验进行屏蔽和开放，为了减少设计的复杂性，奇偶校验功能在EPLD中没有实现，在BIOS中进行了屏蔽。
NAT9914接口控制电路
NAT9914接口控制电路主要完成内部总线到外设的时序控制。GP-IB总线接口采用的是负逻辑电平设计，考虑到EPLD的容量有限，在设计时数据传输不支持DMA模式，只支持单周期CPU读写。由于CPU读数据时延迟较大，在对PCI状态机设计时必须进行读延迟等待。
状态机的设计与实现
状态机的设计是整个设计中的核心部分，它主要用来控制从设备和PCI总线的时序。在本设计方案中，配置过程的完成和存储器的读写都是由状态机来完成的。由于EPLD的容量有限，GP-IB接口芯片的读写速度比较慢，在设计状态机时，不支持CPU的猝发操作。表1给出了状态机的状态名、状态变量和说明，图3给出了状态机的流程图。
下面根据状态机的流程图给出读、写操作时序分析与设计要点：
PCI规范中定义了三种读写操作，即Memory和I/O读写及配置读写。本方案不支持I/O读写，只支持Memory和配置的读写，下面给出Memory映射方式的单周期仿真读写时序。
存储器写操作
存储器单周期写操作时序如图4所示，当frame为低电平时启动读写操作，同时给出要写的目标地址ad[31..0]和命令cbe[3..0]=7，cbe等于7表示写寄存器，从设备锁存命令和地址到缓冲区。在第2个clk，主设备将irdy变低，同时给出数据，状态机运行到6，锁存数据给缓冲区，trdy、devsel由高阻变为高电平。在第3个clk，devsel变低，给出主设备应答信号，表示从设备已经响应请求，状态机运行到7。根据写操作，target_we、target_ce变低，并对地址进行译码，放在地址总线上，同时驱动数据总线，表示在对控制芯片进行写操作。在第4个clk，检测到目标设备的target_ready_1为低电平，表示从设备已经做好接受数据的准备，状态机运行到8，将trdy变低。在第5个clk，状态机运行到9，trdy变高，同时主设备将驱动irdy变高，表示一个写周期结束。状态机运行到初始状态，等待下一次操作。target_ce、target_we将延迟变高，结束控制芯片写周期。
存储器读操作
存储器单周期读操作时序如图5所示，当frame为低电平时启动读写操作，同时给出要写的目标地址ad[31..0]和命令cbe[3..0]=6，从设备锁存该命令和地址。在第2个clk，状态机运行到6，进入读写等待状态，主设备将frame变高，表示单周期模式，trdy、devsel、由高阻变为高电平。在第3个clk状态机运行到7，并给出应答信号devsel，检测到target readyj为高电平，状态机进入等待状态，直到为低电平，然后运行到读等待状态4。在状态机8，trdy变低，从设备将读数据放在ad[31..0]总线上。在状态机9，trdy变高，devsel变高，同时主设备将irdy变高，结束单周期读操作。devsel、trdy回到高阻状态，状态机运行到初始状态，准备下次操作。
行动导向教学法Protel DXP教学方法教学模式《Protel DXP与计算机辅助设计》是借助于计算机完成电子线路的设计与制作，是电气自动化技术、电力工程、城市轨道交通控制等专业的必修专业课，具有很强的技术性、专业性、实践性和综合性。该课程以电路的分析、应用为基础，遵循国际和行业规范，培养学生电路原理图的绘制和PCB板设计能力，以及利用电路设计软件产生、输出技术资料的能力。课程不仅为学生学习相关理论知识和技能训练起到承前启后的作用，而且为今后从事印制电路板工作起到增强适应能力和开发创新能力的作用。
一、课程教学目标
知识目标：软件的安装与卸载；电路原理图的绘制、原理图元件的创建和原理图库的建立；PCB板的布局/布线；元件封装库的创建；设计文件的输出；PCB板的制作。
能力目标：独立完成Protel DXP 2004安装和配置；能够熟练绘制简单原理图、复杂原理图和层次原理图；能够将电路原理图转化成PCB板，合理布局并布线；能够制作元器件原理图库及PCB封装库；能够完成PCB板装配图的输出、打印；能够根据输出的装配图制作PCB板；通过学习Protel DXP 2004，提高软件应用能力及学习能力。
素质目标：培养学生爱岗敬业、爱护设备、具有高度的责任心、团结合作的职业操守；培养学生的标准意识、规范意识、成本意识、环保意识、质量意识。在教学中融入企业的6S管理及行业规范，6S就是整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全。
二、课程设计理念与思路
课程的建设、改革遵循 “任务驱动、项目导向”的设计理念。
以自动化制造类职业岗位需求为导向，以职业能力培养为核心，以“能力递进和适度循环反复”为原理，校企共同参与课程建设，融入行业标准和规范，用三个项目8个真实工作任务为载体。将知识和技能融入各个任务中，学生通过完成任务探索吸收知识、练好技能，同时培养自主学习能力，强化团队精神，为后续课程学习和适应工作岗位奠定良好基础。
三、教学内容分析
本课程针对电子设计及安装员、印刷线路板制作工艺员岗位要求，将教学内容进行序化、整合，设置了三个项目，8个核心任务。
在项目一基本放大器PCB板的制作中设计了Protel DXP 2004软件的安装与卸载、基本放大器原理图的绘制、基本放大器PCB板的制作3个工作任务，通过设计实物激发学生学习兴趣，使掌握PCB板设计的基础知识及基本操作，培养学生对电路设计步骤及工艺流程的初步认识。
项目二中信号发生器PCB板的制作设计了数据采集电路原理图的绘制、信号发生器电路原理图绘制、信号发生器PCB板的制作3个工作任务，使学生掌握大中规模电路系统涉及的复杂电路原理图、层次电路原理图及PCB板布线的处理方法及技巧，掌握DXP库中未收录元件的原理图元件和PCB封装的制作，培养学生团队合作完成中等复杂程度电路板设计与制作的能力。
项目三以完成 “单片机开发系统的印制电路板”这个具有实用价值的产品为目标成果进行训练，使学生在完成电路板设计、装配过程中，综合应用原理图制作、PCB板制作、综合布局布线、焊接调试等完整工艺流程，以训练学生职业态度、操作规范及工艺要求为主，注重职业素养的养成。
通过完成任务，使学生掌握典型电路板绘制、设计原理与方法，并且能够拓展到其它电路板的设计与制作。课程强调基本技能、操作规范与工艺，为学生的可持续发展奠定良好的基础。
四、能力递进的三阶段教学模式
紧密依托企业，选取三个典型项目作为案例，项目按照从简单到复杂，从相对单一到综合应用的递进关系排序。教学模式注重能力递进，适度循环往复，逐渐培养学生对Protel DXP这一电路设计工具运用熟练程度，熟练电路设计流程。
项目一是简单入门级项目，学生初步掌握工艺流程，初步培养起标准意识、规范意识、质量意识。
项目二是技能训练型项目。学生通过小组合作的方式，在教师引导下，完成中等复杂程度电路板的设计与制作。对工艺方法、工艺标准的理解更加深刻，职业素养进一步养成。
项目三是综合提高实训项目。小组独立完成整个项目的分析、实施，成品的检测工作。整个过程完全以学生为主体，在学生遇到难以解决的问题时，教师给予恰当提示。
五、灵活、多样的教学方法
根据三个项目不同的教学内容及每个阶段学生认知的不同特点，采用了灵活、形式多样的教学方法。
案例教学法：例如项目一中以Protel DXP为例介绍Protel系列软件的安装与卸载方法，以基本放大器PCB板的制作为例，介绍原理图设计基本基础， PCB板设计基础等知识。
“行动导向教学法”：学生以小组的形式，分工合作，按照咨询、计划、决策、实施、检查、评价六个步骤完成任务。项目二和项目三的任务均采用行动导向教学法。
在每个项目中根据具体内容、步骤不同又融入多种教学方法，例如在任务开始采用引导文法。小组制定计划时可用头脑风暴法；检查任务完成情况时采用演示法。
六、多种教学手段
综合运用多种教学手段优化教学过程，提高教学质量和效率。
多媒体教学：将抽象的教学内容，采用图片、录像、动画等方式形象的演示。
实物教学：以真实的元器件和电路板为载体进行教学
网络教学：推荐相关网站和设计案例。
现场教学：让学生经历项目全过程，亲自操作、设计与加工制作电路板。
七、教学过程
根据教学内容的不同，三个项目采用不同的教学方法和教学过程。项目一以教师讲解、演示为主，教学环节分为引入、讲授、练习、小结、作业。项目二和项目三中的任务，学生均以小组形式，按照六步法完成任务。
资讯：教师通过视频资料、课件或引导文，进行问题引领，导入任务，下达任务书，学生查找搜集资料，学习相关知识，教师给予辅导答疑。
计划：在教师指导下，学生分组讨论，并制定计划。
决策：通过黑板或张贴版讨论方案合理性、可行性，进行决策并确定实施方案，分配好每个人的任务。
实施：在实施过程中，学生进一步掌握并学会运用相关知识解决问题。
检查：小组自检，互检、教师检查。
评价：各小组自评、互评，教师评价任务完成情况并总结任务中的知识能力要点。
通过实施行动导向教学法，在教学中重视“案例”教学，重视“解决实际问题”及“自我管理式的学习”，使学生在学习过程中，不仅掌握相应的知识和技能，而且各种行为能力亦可以得到充分提高。
参考文献：
[1]马福军.行动导向教学法在职业教育中的应用.职业技术教育，2007 ，（23）.
【关键词】Protel99se；电路设计；教学；印刷电路板
Protel99se是目前国内广泛使用的EDA软件之一，深受电路设计工程技术人员的喜欢和职业学校学生的青睐。由于Protel99se是一种集原理图编辑、PCB编辑、图表生成和可编程逻辑器件设计等多种功能于一体的应用型软件，具有外文性、综合性、实践性等特点。要掌握这门技术，既要求学生具有良好的英文功底，又要求具有扎实的电路理论，以及比较强的动手操作能力。因此，在学习过程中，不少人感到困难。采用什么样的方法或手段进行教学，对中等职业（技工）学校的学生来说（因为他们基础差），如何容易学，并对这门课感兴趣，以达到提高教学效果目的？这是教师们一直在探索的问题。经过多年的教学实践，我们从教学目标确定、教材编写、兴趣激发、一体化教学活动组织等几个方面进行了初步探讨，提出了以下比较可行的方法。
一、以“市场需求”为立足点确立课程教学目标
培养学生具备与工作岗位相适应的专业技能和认知水平是中等职业教育的培养目标之一。因此，市场需求是我们确立课程教学目标的立足点。虽然Protel99se具有多种功能，但电子产品制造企业往往只利用它来编辑原理图和设计PCB文件，以便电路板厂根据所设计的文件生产印刷电路板。为此，我们把《Protel99se电路设计》课程的教学目标确立为：比较熟练地运用Protel99se绘制原理图和设计PCB文件，并通过热转印的方法制作印刷电路板。
二、以“工作过程”为依据编写合适的校本教材进行教学
尽管目前市面上介绍Protel99se的书籍不少，但这些书籍也是基本按照Protel99se软件所具有的功能模块为主线，分立地向读者介绍各功能模块的使用方法，而且在编写过程中未能考虑中等职业学校的生源特点，可以说还不适合中职生使用的教材。因此，学生辛辛苦苦地学完整本书，到头来连一个简单的PCB电路都无法完成。为此，在教学实践过程中，笔者认为：以设计、制作PCB板这一“工作过程”为主线，将Protel99se知识体系分解为软件安装启动原理图图纸模板设计、调用原理图编辑（包括元件定制）由原理图同步生成PCB文件、编辑PCB文件（包括元件封装定制）PCB文件分图层打印热转印制作印刷电路板等几个部分有机地结合起来，编写成《Protel99se电路设计轻松入门》校本教材。在编写校本教材时，应考虑到中职生“不仅存在知识上的缺陷，还存在较为严重的非智力因素障碍”的特点，以“多一些感性化知识，少一些理性化知识”为编写教材的理念，将设计、制作印刷电路板的整个操作过程分成若干步骤。每操作一步，需要点击哪个菜单（或按钮），执行这个菜单（或按钮）命令会弹出什么样的窗口……用这种图文并茂的方式编写教材的每一个知识点。学生以这种“小人书”式教材为指导，边学边做，就可以在比较短的时间内掌握运用Protel99se设计、制作印刷电路板技能。
三、以“项目导入”的方式激发学生兴趣
爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”学生有了兴趣就会爱学、乐学和勤学。因此，提高教学效果的关键在于提高学生对所学知识和技能的兴趣。在教学实践中发现：让学生观察教师设计、制作某个电子产品（如+5V稳压电源）的整个过程，不仅可以使学生在观察过程中大致了解生产电子产品的工艺流程：绘制电路原理图设计PCB文件制作印刷电路板元件焊装、调试，而且可以有效地消除学生对电子知识的“神秘感”和“恐惧感”，树立“只要经过努力，我也能设计制作电子产品”的信心，激发学生学习的兴趣，为今后学习夯实了基础。
四、以“手脑并用”的职教观组织教学
黄炎培先生曾强调指出：“职业教育的目的乃在养成实际的、有效的生产力，欲达到此种境地，需要手脑并用。”因此，在教学过程中让学生在教师指导下系统地完成一些新颖、实用电子产品制作课题，并将电路板设计、制作技能训练贯穿于整个教学过程，对提高教学质量是十分有效的。在Protel99se教学实践中，应遵循“由简单到复杂”和“职业教育实用性”的原则，拟定了“+5V稳压电源”、“电脑音响功放电路”，“遥控开关”等一系列课题，以及结合《单片机应用技能》课程教学设置了“ATmega8单片机控制系统”和“AVR单片机ISP下载线”等课题。学生通过独立完成这些课题的设计和制作，不仅比较好地掌握了Protel99se设计、制作印刷电路板的基本知识，而且学生也掌握了设计原理图需要的《模拟电路》、《数字电路》等专业基础，焊装元件的电子工艺知识，调试、检测电路的技能，更让学生切身体会到电子产品设计制作的综合性特点。
五、以“以人为本”的发展观重视个性教育
学生的基础和接受能力是有差异的，基于这种情况，在教学过程中重视个性教育“因人施教”，实施多层次教学。根据学生能力差异，制定不同的发展目标，在完成课题的难度、深度及完成时间上进行调整。对于接受能力较差的学生，可安排简单的课题或适当延长完成课题所需要的时间；对于接受能力较好的学生，可以安排复杂程度略高的课题或限定完成课题时间。在教学中，还要密切注意学生的实践表现，及时对学生做出评价，不断调整或重新分层，以充分挖掘不同层次学生的潜力。
六、以“物尽其用”的使用观开放实训室
运用Protel99se和热转印法设计、制作印刷电路板，涉及到的实习器材主要是电脑、激光打印机、电熨斗和30%的双氧水及17%的稀盐酸等。为了让学生充分利用业余时间学操作技能，对学生开放这种实训室是可行的，也是十分必要的。当然，开放并不等于不管，毕竟其中还涉及有对人体可能产生伤害的双氧水、稀盐酸等化学物质。这里所说的开放，指的是在教师统筹安排之下，将管理权下放给指定的、比较信任的学生，由这个学生代管整个实训室的器材、纪律、安全和卫生等管理工作，教师还要进行监督检查，并及时对学生不规范的一些操作指出、纠正。另外，随着人们物质生活水平的提高，许多中等职业学校的学生自己有电脑，可充分挖掘这些有利的资源，将相关的应用软件安装到学生自己的电脑中，引导学生充分利用现有资源进行学习。
笔者所介绍的方法，经过多年的教学实践，学生的学习氛围效果还是比较明显的，学习电子制作兴趣也提高了；当然，教学方法是多种多样的，只有根据不同的教育对象，不同的教学内容，选择最有效的方法，才能取得较好的教学效果。
参考文献：
[1]王健娟.论中职教育专业课教材的不适应性及对策.职业教育研究，2007年
[2]李淑萍.单片机教学方法探析.机械职业教育，2003，（12）
[关键词] 数字电路 理论 实践教学 教学考核
《数字电子技术》是应用电子、计算机及电子信息等专业很重要的专业基础课,不但具有抽象、较难理解的理论知识,同时也是一门实践性很强的课程。教学中如果只注重理论、忽视实践,就不能激发学生学习的积极性,学生对所学知识也不能充分理解和应用;学生的实践能力和理论素养缺一不可。针对如何改革教学,做到理论、实践两不误,同时突出实际操作能力培养的问题,本文进行了阐述。
一、理论教学要根据高职教育及高职生的特点选择教学内容,把握理论上的度
高职教育是以培养企业生产、建设、管理、服务第一线的高素质实用型技能人才为目标;高职教育教学基本原则要求:“基本理论教学要以应用为目的,以必需、够用为度”;要“加强实践能力培养”。如何正确把握培养目标,根据培养需要从广而博的知识中选择、重构少而精的教学内容,是理论教学探索中首先要解决的问题。因此,教学内容要围绕技术应用能力与理论素质培养这条主线来设计学生的知识、能力和素质结构,改革过去只注重理论知识上的完整性和系统性,忽视理论知识的实用性和实践性的弊端,从应用的角度选择教学内容。《数字电子技术》的主要教学目标是通过本课程的学习使学生掌握数字电子技术的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法,训练学生数字应用电路制作与调试的基本技能,为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技能。基于本课程的教学目标和高职教育的培养目标,在教学内容的选择上突出基本理论,基本分析方法和知识的应用,忽略繁锁的集成电路内部分析和数学推导;着重外部逻辑功能的描述、分析和应用;强调外特性和主要参数。如在逻辑门电路一章中,把实际工作中运用较多的CT74S系列门作为典型电路进行分析,主要介绍CT74LS系列,对TTL集成门电路各系列的主要电气参数进行比较,使学生对各系列TTL集成门电路的特性都有一定了解;在时序逻辑电路一章中,在介绍基本电路工作原理的基础上,直接介绍中规模集成计数器、移位寄存器功能表和使用,而不必讨论它们的内部逻辑电路等等。这不但突出了中规模集成电路的应用,同时也为增加技能训练时间提供了保障。
二、技能教学要突出职教培养目标,培养和训练学生的熟练操作和设计创新能力
数字电子技术的实践目标是在巩固理论教学的基础上,培养学生对知识灵活运用的综合能力。实践内容可以分为基本技能实践教学、和综合技能训练实践教学两大类。
1.基本技能实践教学
基本技能实践教学分两个层次:一是理论验证性实验的教学,目的在于巩固课堂教学内容,加强学生对基本概念的理解,包含实验仪器的识读与使用、基本门电路和集成电路的测试。如门电路逻辑功能及测试、集成计数器及寄存器功能验证等。这一层次的实践教学最好跟随理论教学进度,在课堂教学后及时进行实训,让学生边学边练。通过训练,学生学会正确使用常用电子仪器,能进行一些基础数字电子技术实践。使学生掌握数字电子产品制作的基本要点,并具备数字电子元件应用基本技能,为下一层次的技能训练打下坚实的基础。二是基本数字电路的研究与设计。这方面的训练可以有效的提高学生专业知识的应用和实践技能,是理论向实践转变的重要环节,如时序电路设计及研究等。应用电子类专业的学生除了应具备基本电路设计能力之外,还应具有数字电子产品辅助开发能力、数字电子产品使用与维护能力等;要掌握数字电子电路的构建、性能分析与故障排除技能。该层次实践教学包括两大类,一是整周实践教学;二是与专业基础课程同步进行的实践教学。通过一系列专业技能模块的训练,可使学生掌握必备的专业技能,为顶岗实习和毕业设计等综合技能训练奠定良好的基础。
2.综合技能训练实践教学
综合技能训练的目的是训练学生应用基本专业技能解决实际问题的能力。综合技能训练安排在专业课结束之后,集中一段时间(三周或四周)进行,以培养技术人员应有的能力为主要任务,对学生进行综合训练,在动手与动脑的协作中完成知识技能的结合。训练内容具体有以下几个方面:读识绘制电路图的能力;查阅技术资料的能力;选用器件和电路、分析估算电路的能力;搭接调试电路的能力;分析排除故障的能力;制作电路产品,解决工艺问题的能力等。综合实训教师只需给出训练课题和技术指标,其他具体工作如查资料、定方案、选择电路、仪表、制作电路板、组织实验、分析实验结果等则是在教师的指导下由学生独立完成。综合实训课题不能脱离学生原有实验基础,综合性不要太强、太复杂,要使绝大多数学生经过努力可以在规定的时间内完成为标准。通过综合技能模块的训练,可以训练学生技术应用能力以及综合应用知识与分析问题的能力。
三、教学考核重在实践技能考核,把握高职培养目标导向
考核内容与方式是达成教学目标的手段,更是培养目标的一种导向。教学考核既要考出学生对所学理论知识的理解及相关技能的实际操作能力,又要考核学生对所学知识与技能的综合应用能力。可将考核内容分为三部分进行:一是平时成绩,包括出勤及听课表现,占总成绩20%;二是理论测试,占总成绩30%;三是综合技能测试,占总成绩50%。综合技能测试内容包含四个方面:(1)数字电子元器件识别与质量鉴别,主要考查学生对数字电子元器件的识别及质量鉴别能力,权重系数0.2;(2)验证性实验测试,主要考查学生对理论知识的理解及对常规电子仪器仪表的正确使用能力,权重系数0.2;(3)故障分析与排查,主要考查学生对某种固定数字电子电器常见故障的分析、判断及检修能力,权重系数0.3;(4)综合电路设计,考查学生综合运用数字电子技术的能力,权重系数0.3。
实践表明,通过以上三方面的教学探索,可以有效培养学生的动手实践能力和分析问题能力,提高学生对《数字电子技术》课程的学习兴趣,并有效促进了课堂理论教学,学生的综合素质得到显著提高。
参考文献:
[1]王丽华.强化实践教学培养创新能力[J].辽宁高职学报(教科版),2004,(6):37-38.
关键词： Multisim 虚拟实验 真实实验
1.引言
Multisim应用于电路分析课堂教学，使抽象的概念变得具体，使枯燥的内容变得生动，加深了学生对理论知识的理解掌握。从课堂教学效果来看，既能活跃课堂气氛，又能调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。学生可以利用仿真软件进行电路仿真、电路设计，利用虚拟仪器测量验证，拓宽知识面。仿真技术引入课堂，使理论与实践得到统一。通过Multisim虚拟仿真软件，学生可利用电脑进行电路仿真及仿真分析，检验电路设计方案在功能方面的正确性和可行性，以达到熟悉电路、掌握工作原理和进行实验创新的目的，为高效率地实验打好基础。应当注意的是仿真实验教学是一种现代化的教学手段，不能代替实际操作，否则会削弱学生对真实仪器的感觉，影响实验技能的掌握。所以，仿真实验必须与传统实验教学相结合才能发挥其应有的作用。
2.电子技术课程虚拟和实际实验教学的对比
传统的电子技术实验方法是：学生在实验室根据给定的电路图和元器件搭建实验电路，甚至部分实验使用了现成的电路板，用仪器测量数据得出结论。在实际实验之前，学生要根据实验目的设计实验步骤，在实验过程中则要一边动手做实验一边仔细观察实验现象（包括借助于实验仪器来观察）、记录实验数据，并通过分析实验现象进行推理并最终得出实验结论。相对于真实实验，虚拟实验是基于虚拟现实技术实现的，在虚拟实验系统中，实验设备和实验仪器虚拟化，实验现象和实验过程虚拟化，学生在虚拟实验中通过操作鼠标、键盘及与计算机相连接的各种多媒体数据输入设备进行点击或拖放等动作，从而实现对虚拟设备的操作，完成对虚拟实验的体验。学生从虚拟实验中得到的是一种虚拟的体验，这是一种抽象的体验。在电子技术实验教学中，虚拟实验采用MultiSim1.0软件设计与仿真，即在计算机上设计搭建电子电路，并修改电路及其元件参数，用虚拟仪器测试电路性能并分析原因，完成电子电路的设计定型。仿真通过后，在实验室采用硬件电路实现，并将虚拟实验的结果与硬件实验的结果进行对照分析，通过实际电子电路的设计过程，培养学生的综合分析能力和开发创新能力。通过MultiSim1.0仿真，不仅可以减少实验耗材的消耗，避免实验设备或仪器的损坏，还可以解决实验室高档仪器和元器件不足的问题，具有较强的灵活性。如果学生没有一定的知识和经验，特别是亲身体验作为基础，那么这种虚拟和抽象就不符合学生的认知发展规律，对学生学习经验的获取和意义的建构不仅不具有积极的作用，反而因过于抽象或虚拟而起阻碍作用。
3.虚拟和实际实验的互补作用
虚拟实验是根据教学模型建立的是理想化，虚拟实验包括虚拟元件和虚拟仪器两部分。在虚拟实验中会有一些因素影响其实验数据和结论，只有虚实结合才能正确分析实验结论，而虚拟实验虽能简化实验过程，提高实验的效率和安全性，但不能锻炼学生的动手能力。
（1）目前的虚拟实验系统是实验只能按照固定的、正确的操作流程或方法进行，否则实验不能得到正确的结果，这个结果是机械的，是由程序本身决定的，而不是真实情况的反映。因为程序开发人员是严格按照实验步骤和实验现象进行设计和开发的，可以说一个实验只有一个结果，实验中，不允许学生操作错误或者对实验进行一些改变，这样不利于培养学生从操作失误中发现问题和解决问题的能力，限制了学生的发散思维和创造性思维的发展。
（2）虚拟元件的阻抗通常是默认的，但有些值也可以设置，实际元件每个阻抗可能都不相同，如设置阻抗参数就和操作人员的实际经验有密切的关系，经验越丰富，设置的参数就越接近实际情况，用默认值可能就会有与实际实验不同的数据和结论。
（3）在真实条件下做实验也会因仪器的精度、操作的方法、量程的选择、实现的方法有不同的结果，这本身就是不可避免的误差产生的因素。虚拟实验的理想化和真实实验的具体情况本身就有一定的差异，在必然和理想条件下的实验数据和结果存在误差。
（4）虚拟元件中不可能存在真实实验中的一些情况。如导线会存在的分布电容、电感、电阻，对虚拟实验的结果会有一定的影响。
（5）虚拟实验在一些演示性和验证性类型的实验中发挥了较好的作用，但是在实际操作性强的实验中，则降低了学生的动手操作能力。比如，电子技术很多实验中，需要实验者根据不同的实验条件使用不同的导线连接实验线路。在虚拟实验中，只要点击相应的按钮就可以把导线连接到仪器上，学生根本体会不出不同方法所用的导线及导线连接方法有何不同，不能锻炼实际动手能力。
要使虚拟实验和实际实验的数据和结论接近，关键在于虚拟实验系统在建立虚拟仪器和元件库时，要考虑实际的环境和结论后，设置一些指标和参数，同时也要使真实实验的条件向理想情况趋近，如保证理想的室内温度，考虑参数的分散性等，这样才能使虚拟实验的数据和结果仿真到实际实验的数据和结果。电子技术虚拟实验，增强了实验课的教学效果。虚拟实验不受时间及空间的限制，学生可以自主地完成实验，具有良好的发展前景。但虚拟实验的实现是一项复杂的工作，还有许多理论和技术问题有待进一步探讨，因此，在现有条件下，虚拟实验是不可能完全代替实物实验的。在实物实验过程中，元件参数分散性、误差、噪声等现象是客观存在的，对于培养学生的和创造性思维是至关重要的，也要引起足够的重视。只有先理论后实践，先做真实实验后做虚拟实验，或先做虚拟实验后做真实实验，才能使二者有效结合，相互依存，使电子技术实验更完善。
参考文献：
[1]秦曾煌.电工学[M].北京：高等教育出版社，1999.
[2]李奋荣.浅析虚拟电子技术实验的教学优势[J].2009年5月内蒙古师范大学学报（教育科学版），2009，VOL22（5）.
[3]黄依珍.谈谈虚拟实验在课程教学中应用[J].装备制造技术，2011（3）.
关键词：EMC；设计流程；技术规范；测试
中图分类号： TN03 文献标识码：A
1 电子产品生产企业面临的困境和现状
在很多企业中，由于专业人才的缺失，并没有设置专门进行EMC设计的工作岗位。另外，在产品设计阶段，企业的研发流程中往往也没有专门针对产品的电磁兼容性进行评价的环节。对于EMC开发流程、设计要求，也没有明确的技术文件加以描述和要求。至于开发产品的电磁兼容性好坏，完全取决于个别开发工程师的相关技术水平和经验，不能在系统和流程上保证产品的质量。这样造成的后果是，相当一部分的电子产品在研发后期不能顺利地通过认证，影响产品的上市速度，或者由于生产出来的电子产品其EMC的一致性不能保证，在市场监督抽查时出现质量问题。这是企业在内部流程方面存在的缺陷。
2 EMC的设计流程和技术规范
2.1产品总体方案设计
在总体方案设计阶段，要对产品的总体规格进行EMC设计方面的考虑。主要内容有：产品销售目标市场，需要满足国家或地方制定的EMC标准、法规要求，客户要求的产品电磁兼容性以及潜在目标市场的EMC方面的标准和法规要求。基于目标市场或企业客户对产品EMC性能的要求，需要提出产品的EMC总体设计框图，并根据经验，制定产品EMC设计总体方案。总体方案的内容基本上包括：产品的结构如何设计，屏蔽如何设计，接地如何设计，滤波如何设计；新的国家或地区、或是新的客户，对于产品的EMC性能是否有新的要求；结合具体的测试要求，是否需要在产品设计阶段格外关注某一设计要点。
2.2产品详细方案设计
在产品详细方案设计阶段，产品的硬件实现方案已经确定，可以作为EMC设计的基础。我们可以依据产品的结构设计图和电路框图，提出产品总体的EMC设计方案，如：电源接口、信号接口、电缆选型和接口结构等关键部位的设计要求和方案。我们需要特别注意相关方面提出的、对于EMC方面的新要求，这些新的要求经常会使原有的设计有所改变。
2.3产品的原理图设计
从这个阶段开始，产品的EMC设计进入到关键阶段，原理图设计是关键阶段的第一个环节。在产品原理图设计阶段，需要进行的主要内容有：产品内部主芯片的滤波电路设计，晶振的滤波电路设计，时钟驱动电路的滤波电路设计，电源输入端的滤波电路设计，外接信号接口的滤波电路设计。在进行EMC设计时，由滤波和防护器件的选型开始，需要考虑电路板功能地和保护地属性的划分，滤波器件的位置和参数，单个电路板的接地位置等因素。
在这个阶段，我们经常会用到EMC设计检查表。检查表包含的内容，其基础和核心是产品在原理图设计阶段和PCB设计阶段，应遵循一整套的设计要求与规范，这些要求与规范应该是具体的和可操作的。检查表的内容应该得到不断丰富和完善，应该是随着产品的不断升级与更新换代，将研发工程师与EMC整改工程师的经验不断地融合和提炼后形成的。
在原理图设计阶段，检查表中涉及的核查内容举例如下：
a）电源部分
主要有：电源板输入端有没有预留Y电容；在变压器次级，各输出电压线路有没有预留滤波电感和滤波电容；电源输入端是否预留压敏电阻或稳压二极管。
b）主控制板
主要有：数据总线是否有匹配的电阻或排阻；晶振输出管脚是否有RC滤波电路；IC的电源管脚处是否有滤波电容；输出信号排线，在端子位置是否有磁珠或者电阻与电容组成滤波电路。
c）输入和输出口是否有电容—电感—电容（CLC）或电容—电阻—电容（CRC）滤波电路，信号线上是否有磁珠或者电阻；以太网口位置是否有防雷器。通过上述的核查，可以认为满足条件的原理图基本上符合EMC设计要求。
2.4产品的PCB设计
PCB设计是整个EMC设计流程中最为关键的一环，PCB设计的好坏与最终整机的EMC性能息息相关。在后续对整机采用问题解决法来整改时，PCB往往也是改动最多的地方。由此，可以看出PCB设计的重要程度。目前，随着研究的不断深入，关于PCB设计与整机EMC性能之间关系的著作和论述也多了起来。本文不对技术方面做过多解释，只着重从流程方面说明如何保证PCB设计符合EMC设计规范。
在PCB设计阶段，需要考虑采取何种层叠结构，建议对高速信号板尽量采用4层以上的多层板。多层板的中间至少有一个地层，这样可以保证为高速信号提供较小的回流路径，同时为晶振提供完整的镜像平面。在PCB设计阶段，需要格外注意PCB上关键器件的摆放，如晶振、主芯片、驱动电路和外接端子，这些器件的位置决定了时钟走线的方向和长度。如果这些器件走线不正确，那么就会使时钟走线弯曲或者过长，易造成比较大的辐射干扰或接收到外界的干扰电磁波。
PCB上“地”的划分，也对整机的EMC性能有很大的影响。对EMC来讲，建议将数字地、模拟地分开，信号地与电源地分开。在布置地线时，最核心的思想是借助地线或者地平面，利用耦合电容对高速时钟信号进行滤波或者提供尽可能短的回流路径，最大限度地减小可能的射频干扰。采取的措施有：在高速时钟线的两侧铺设地线，在主芯片和晶振的镜像位置保证完整的平面，地层和电源层尽量少走信号线等方法。
在PCB设计阶段，检查表中涉及的核查内容举例如下：
a）电源板
电源板次级是否有预留到地的固定螺丝锁合孔的位置。
b）主电路板
时钟线上如有过孔，则时钟的换层过孔附近是否有到地层的过孔存在；主芯片和存储芯片是否在PCB的同一层；数据总线的走线是否在同一平面上；电源线是否与数据线、时钟线有相邻的平行布线现象，如有平行，则应尽量使其走线满足3W原则（即走线间距的大小一般为2倍之线宽）；晶振外壳是否留有接地点，且晶振与芯片的回路应尽量小；电源层是否比地层内缩20H，H为电源层与地层之间的距离；PCB布线时，是否是地线宽度﹥电源线宽度﹥信号线宽度；不同的PCB之间，互联排线的端子是否在相邻的一方。
2.5产品结构试装（工程样机）阶段
在这个阶段，产品的工程样机已经做好。我们可以利用这个样机来验证产品的EMC性能。验证的主要方法是进行EMC测试。在测试之前，我们还需要进行一项工作，主要是对样机的结构进行检查。需要检查的内容有：不同PCB板之间的互联排线，其长度是否过长；PCB的接地点选择是否合理，接地电阻大小是否满足要求；屏蔽层是否接地。当然，这些内容也可以列入EMC设计检查表中，将来作为标准的核查事项。通常在这个阶段的检查当中，会发现一些结构和工艺设计方面存在缺陷，或者是内部电缆走线方面的错误。这些缺陷和错误需要采取措施尽可能地消除。
2.6确认或验证测试
在上述的设计检查完成后，需要对样机进行一次EMC方面的全项目测试，以便找出所有的潜在问题。因为即使使用目前先进的仿真设计软件，其结果也代替不了实际的测试。产品的EMC性能还是取决于实际的测试情况。经测试发现问题后，依据EMC三要素方法进行整改，寻找干扰源，切断传播途径，或者降低敏感设备的敏感度。整改的方法，大致可分为滤波、接地和屏蔽等措施，具体的技术细节不在本文中讨论。
结语
本文中介绍的电磁兼容设计开发流程，可以帮助企业从源头上解决电磁兼容问题，同时省去许多人力、物力和金钱成本。
参考文献
>> 产品设计推广在企业产品开发过程中的实现 论服装新产品开发过程中设计管理的重要性 如何减少新产品开发过程中的风险 浅析在产品外包开发过程中的项目控制 A公司新产品项目开发过程中的技术风险管理研究 项目开发过程中的里程碑管理系统的设计 电子商务系统开发过程中的安全设计 油田开发过程中几个关键环节的成本控制设计方案 设计开发过程中的原型应用研究 论房地产项目开发过程中的设计管理 VI设计理论在网络课程开发过程中的应用 油田开发过程中剩余油的形成 项目课程开发过程中的几点思考 软件开发过程中的设计与开发阶段的划分及审核要点 新产品开发过程中供应商知识整合机理分析 面向对象设计方法在风险管理系统的设计与开发过程中的应用 汽车产品开发过程中标准化的作用 如何有效控制房地产开发过程中规划设计阶段的成本 浅析房地产开发过程中工程设计的重要性 软件设计在软件开发过程中的重要性分析 常见问题解答 当前所在位置：
关键词：产品开发；EMC；设计；整改
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.013
引言
电子技术正朝着智能化方向飞速发展。对于智能化的高科技产品，需要集成多个功能模块，而这些模块之间的兼容性就是当前电子产品设计的重中之重。电磁兼容性是目前电子产品开发过程中比较困难的一项工作，目前国际对电磁兼容性方面非常严格标准，认证机构也有严格的产品上市管理体系，这就需要在产品开发过程中就融入EMC设计，只有做到这一点才能够更加高效的完成一个优质的产品。
体系管控形成质变
传统的开发流程分为5个环节，产品的需求分析、方案评审、设计阶段、调试阶段、验证阶段。按照此开发流程，在调试阶段才会进行EMC测试，首次对产品的EMC性能进行判定，一旦测试合格，就进行项目结案，此流程缺点是不清楚产品究竟优点在哪里；一旦产品出现问题，也只能在现有的基础上进行修补。真正的要想做好产品，必须从产品的开发初期就将EMC考虑进去。
在需求分析阶段，对产品的应用环境进行评估，包括产品的未来考虑的市场范围，对应市场的基本要求。尤其是产品应用环境，特定环境产品实现的技术指标要重点进行评估、考量；产品的方案评审阶段需要对产品具体的指标如何在产品设计过程进行考量，包括实现方式是裸机状态实现？还是应用电路实现？需要将这些具体的指标进行明确：在设计阶段需要对硬件电路、结构设计、工艺安装、接地设计、PCB设计进行综合评估。传统的思维模式认为只需要设计好电路就可以解决EMC问题，其实工艺安装、结构设计、接地设计、PCB设计对产品整机EMC性能的影响远远大于电路本身。逐个考虑这些环节的EMC问题，并在这个阶段把所有的风险都预估出来，同时要有对策保障，只有做到这一点才能够在下个环节“调试阶段”处理地得心应手；调试阶段必须对产品立项阶段制定的指标一一进行验证，对于出现的问题再利用设计阶段中设计的措施进行调整，这样就可以系统的解决问题，收尾验证就按照行业要求进行认证上市。
细节决定成败
2.1端口电路设计
供电端口电路有必不可少的三部分：安全防护、滤波电路及电源转换，关于这三部分的布局设计必须遵守走直线的原则。如果按照图2（1）设计，当输入端口的瞬时脉冲输入，这种瞬时脉冲存在高频分量（如图3），会形成走线和走线之间的耦合，从而导致滤波电路失效，甚至隔离电源隔离产生的稳定直流电压也会受到影响，实现不了原有的设计功能。要把电路的设计功能落实到实际的应用中，就如上面所讲，必须按照走直线的原则如图2（2）进行设计。
2.2I/O口电路设计
I/O口电路的设计同样受到PCB布局及接地设计的影响。如图4（1）的端口防护器件的接地和后端被保护IC的地进行共地设计，这种设计一旦瞬态脉冲被钳位卸放到地上面，由于这个地同时也是IC的参考地，很容易导致IC地电位抬高而出现异常；改善方案主要有两种：如果系统是两线制设备（无地线）系统外壳也是非金属材质，此地线设计也必须将IC的参考地和防护器件的地分开，不能共用在一起，但是由于此系统属于无地线系统，可以采用这两个部分分别铺设不同的接地区域，然后使用Y电容将两个区域的地线连接在一起。另外一种是系统有设计地线或者外壳属于金属外壳，这种情况就可以将防护器件的接地直接连到外壳地或者通过Y电容连接到外壳地，但是一定要和IC的参考地分开。
上面提到的PCB走线的设计导致防护电路失效的问题，通过图5就可以看到端口设计了TVS管防护ESD，但是如果布线按照图5（1）这样走线，极易导致IC损坏，但是TVS管还没有动作的，主要是由于现有的ESD或者EFT都是高频干扰，走线阻抗常大，所以对于端口的防护电路设计一定要遵守靠近端口的原则进行设计PCB。
2.3EMI电路设计
金升阳电源在电磁干扰方面内部增加了滤波电路、屏蔽措施等，保证符合承诺的各项指标要求，但是电源在应用方面还是难免出现电磁干扰超标的问题；此时，很多设计工程师都会认为问题的根源在于电源，这种其实是有误区，因为电磁干扰传导骚扰测试项目，主要是针对电源端口，那么电源端口就成了其传输路迳，所有的电磁干扰都会经过电源端口到达被测设备，测试设备测试到的电磁干扰除了来自电源本身外，主要还包括整机中的其他部分产生的电磁干扰，以及设备内部寄生参数的谐振产生的电磁干扰。电源内部的滤波器无法对这类电磁干扰进行抑制，这些电磁干扰就通过电源端口耦合到测试设备。为了应对千差万别的应用环境，电源厂家设计滤波器时，除了抑制电源内部干扰，还会考虑到滤波器衰减特性及频谱特性，尽量预留最大的设计余量。那么这就要求整机设计人员在设计电源前端时候，一定要按照电源厂家推荐的应用电路进行设计，例如：LH15产品应用过程中出现EMI超标问题（见图6）。
图6为金升阳电源LH15-13805传导骚扰测试结果，此结果符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求，而且余量非常充分。
图7为金升阳电源LH15-13B05的电源应用到某品牌产品上面后，整机测试传导骚扰结果，此结果无法符合EN55022/CISPR22的CLASS B要求，甚至连CLASS A都无法满足要求，更不用说设计余量。
所以电源即使内部电磁干扰设计等级再高，在应用过程中一定要留应用部分，具体参数可参考具体产品对应的规格书。
结语
整机电磁兼容设计其实是一个系统性工程，任何一个点设计不到位都可能导致设计失败，甚至会付出沉重的成本代价。目前，行业内对于这方面的设计失败原因局限于电源方面，而忽视PCB设计、结构设计及接地设计等方面。有效解决EMC问题，需要在设计初期就充分评审指标定位、应用环境；在设计过程中充分评审电路图设计、原材料选型、PCB绘制、结构设计、工艺安装等各方面，不断地优化开发流程，实现在开发过程中考量所有问题。
参考文献：
[1]IEC 61000-6-2-2005通用标准工业环境的抗扰度标准
[2]IEC 61000-6-4-2007通用标准工业环境发射标准
作者简介：刘佑祥（1946-），男，湖北武汉人，武汉科技大学中南分校信息工程学院副教授。
（武汉科技大学中南分校 信息工程学院，湖北 武汉 430223）
摘要：本文介绍了SST公司Compact Flash存储卡（CF卡）的电气特性与接口指令集，提出了一个基于8051单片机系统的完整CF卡接口解决方案，并给出了详细硬件电路设计和软件设计要点。
关键词：8051单片机系统；CF卡；计算机接口设计
中图分类号：TP305 文献标识码：A
前 言
随着电子技术的迅速发展，嵌入式系统的功能变得越来越强大，设计中对其存储容量的要求也随之提高，所以原有的EEPROM等存储容量为KB级的存储器件已经无法满足设计要求。在这一背景下，Compact Flash Card（CF卡，见图1）作为一类存储速度快，存储容量大（容量可达数百MB至数GB）的新型存储器件就应运而生。但是由于CF卡的接口方式是为PC机接口设计的IDE方式，如果要在单片机系统中使用CF卡，需要在单片机系统中模拟IDE控制器的功能。因此，本文将讨论在8051系统中实现CF卡接口的解决方案。
图1 Compact Flash Card外观示意图
一、CF卡接口的电气特性
SST公司的CF的封装为25×2的双列插座，行列之间的间距均为25mil。由于封装的特殊性，在应用时需要自行设计SCH和PCB封装。设计PCB封装时需注意选择合适孔径和焊盘大小，因为排针的针脚为正方形不是圆形，所以焊盘的直径应选择为针脚截面正方形的对角线长。如果直接使用标准CF卡接插件，则PCB上应相应设计成适合的贴片封装。
二、主要功能引脚及说明
CF卡的主要功能引脚为数据线D0～D15，地址线A0～A9，片选及数据选择CE1，CE2，读写控制端OE、WR，寄存器选择REG，卡读写忙判断RDY/BSY，RESET等。
数据线D0～D15用于数据的读写。CF可以工作于16位数据总线方式也可以工作于8位总线方式。在读写速度上的要求不是很严格的情况下，为了方便和8位MCU的接口，一般选择为8位数据总线工作方式。
CE1和CE2的功能如表1所示：
若选择8位工作方式，CE2应接固定电平1，CE1低有效。在不同工作方式的说明中，可能把CE1和CE2分别改称CS0，CS1。
地址线A0～A9。CF卡在Memory工作方式下，仅地址线A0～A3起作用，用于选择读写端口，其余地址线可以接固定电平。
REG用于选择是对CF卡进行命令、状态读写还是读写CF卡的属性寄存器。REG＝1时读写命令。如表2所示：
在Memory方式下，对CF的控制和数据读写均是通过对这几个端口的读写来实现的。
RDY/BSY用于判断CF卡是否处于读写忙状态。出于严谨性可以在对CF卡进行读写之前利用此引脚判断CF卡是否空闲。在数据读写量比较小的情况下，使用一定的延时即可。
三、实际应用电路设计
图2给出了CF卡的实际应用电路。图中96MB的CF卡工作于Memory方式，8位数据总线，接口的主控MCU是89C52。
图2 CF实际应用电路
单片机按标准的P2、P0口复用方式与CF卡接口。CS0，CS1，REG分别接单片机的P26，P25，P27，端口选择A3～A0接到经74LS373锁存的低4位地址，CF卡的读写引脚分别与单片机的读写信号相接。若把闲置地址引脚接固定电平，则系统分配给CF卡的端口地址为【B000】～【B007】。
INTRQ（即BSY/RDY）脚接到单片机的P1.7。
四、CF卡的存储特性
CF卡采取的是类似硬盘的分块存储方式，分为柱面Cylinder、头Head和扇区Sector管理。对96MB的CF卡而言，共有733个柱面，每个柱面8个头，每个头32个扇区，每个扇区512字节（8位）。CF卡的读写是以一个扇区为基本单位的，在读写一个扇区之前先送出当前需要读写的柱面、头和扇区，然后发送读写命令，一个扇区的512个字节需要一次性连续写入或者读出。
下面给出一段对CF卡读写的C51程序段：
#define DataPort XBYTE\[0xB800\]
#define Feature XBYTE\[0xB801\]
#define SecCount XBYTE\[0xB802\]
#define SecNo XBYTE\[0xB803\]
#define CylLow XBYTE\[0xB804\]
#define CylHigh XBYTE\[0xB805\]
#define CardHead XBYTE\[0xB806\]
#define Command XBYTE\[0xB807\]定义CF卡端口
CardHead=0xA0+head;置当前头
SecCount=0x01;一次读写一个扇区
SecNo=sector;置当前扇区
CylLow=cylinder%255;置柱面高位
CylHigh=cylinder/255;置柱面低位
Command=0x30;写扇区命令
delay（1）;延时1ms
for（i=1;i
DataPort=mem\[0xE800+i\];写512字节
dog（）;
}
if（memcount＞0xEA00）
{
（i=0xEA01;i
{
mem\[i-512\]=mem\[i\];
dog（）;
}
}
对CF卡的写操作采用了一种类似于HDLC协议中滑动窗口的方法。系统外扩展一片6116作为写缓冲区（地址口为0xE800开始），系统在平时将接收到的测试数据暂存于写缓冲区中。当接受到的数据累计超过一个扇区之后，将前512个字节的数据写入CF卡，然后再将前512字节的缓冲区清空，把后面的数据平行移动到前512字节。如此保证了数据的连续写入流程。如图3所示：
空缓冲区：
正在写入：
缓冲区满：
写入CF卡：
移动数据：
图3 CF卡写操作示意图
五、调试注意事项
1.CF卡的OE脚（9脚）在上电时的状态决定了上电之后CF的工作模式。如果需要工作于IDE方式则上电过程中OE脚必须接地。系统工作于Memory方式则上电过程中OE脚电平应为高电平。（实际电路中连接了单片机的RD脚，单片机上电之后RD为高电平，可以正常工作，但是更严谨的方式是采用电路保证上电过程中OE脚一直为高电平，见参考文章。）
2.单片机和CF卡接口采用的是P0口作地址数据复用的标准寻址方式。原考虑是直接用P1口作模拟读写信号和地址信号，用P0口作数据口，由于CF卡的读写时序比较复杂的缘故，效果不理想。
3.经实际检验，上文未提到的CF卡的其他引脚在功能没有进一步要求下可以不使用。
参考文献
[1]马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计\[M\].北京：北京航空航天大学出版社，1999.
[2]何立民.单片机应用技术选编\[M\].北京：北京航空航天大学出版社，1994.
【关键词】数字电路；教学；仿真；层次化
仿真技术使用计算机来完成使电路设计过程中的大部分繁琐的底层工作，为电子工程师提供了理想的设计工具[1]，也为课程教学提供了资源丰富的仿真平台。立足于仿真工具的应用，根据教学内容的深度以及学生的能力水平，构建“多层次”的立体化教学平台，有助于数字电路课程教学和学生实践能力发展。
1 数字电路的教学
讲授法和例举法是数字电路课程中两种常用的教学方法，教师对基本定理、方法进行系统的解释和详细分析论证或以典型例题说明元器件和芯片的功能和应用。这两种方法对于学生理解和掌握知识要点是必要的，但目前单纯依赖多媒体课件的教学手段，很难使学生提起兴趣。
数字电路是一门应用型课程，但是课程内容的安排上，侧重于功能相对单一的、孤立的基本逻辑单元的分析和设计，而没有建立系统的观念，大多数学生感觉不能学以实用，在利用具体芯片设计实际电路时束手无策，影响了学习积极性。
传统数字技术中的许多观念、方法和思路已经跟不上日新月异的电子技术的发展步伐，有些甚至是不恰当、低效的，学生把过多的精力投入到这些落伍的知识、失当的理念，在后续课程又要重新纠正，造成效率低下。
在当前 “数字系统设计”方法不断变革的背景下，有必要将新的设计理念融入到教学中[3]，将教学内容用更生动的形式展现出来，从而调动学习兴趣，增强实践能力，提高学习效率，以更高的起点、开阔的视野去学习十分重要的后续课程。
2 仿真技术的层次化应用
2.1 基础层
基础层次，主要在数字电路理论课上展开，基于Multisim仿真平成验证性实验以及一些中小规模集成电路的分析与设计。Multisim提供了丰富的、标准化的元器件库以及种类齐全的仿真仪器仪表，可以实现门电路、编译码、显示驱动、触发器、计数器、555定时等典型数字电路的设计和仿真[2]。下面是讲解TTL 与非门工作原理的课堂实例，如图1。
1）Vi=0.296V，即输入接低电平，那么 Q1 导通，Q2、Q4 截止，Q3、D2 导通。Vo=3.954V，输出高电平。
2）通过按键C，不断增加输入电压，可以发现输出缓慢下降但仍为高电平，阀值电压出现在Vi=1.279V时，输出发生跳变至0.849V，输出低电平。
3）当输入大于阀值vth，输出迅速下降，直到0.123V不再变化，输出低电平。
此例中，通过仿真可以验证反相器的输入输出逻辑关系，并进一步测试反相器的传输特性曲线。在Multisim仿真平台上动态演示所学的芯片、电路，能够使知识形象化，学生在课堂上观察电路行为，加深了对教学内容的理解，进而体会应用方法，初步掌握分析设计电路的能力，为后续课程打下坚实基础。
2.2 综合层
在学生掌握课程基本教学内容的基础上，进一步综合培养。在综合性实验、设计性实验、课程设计以及毕业设计等教学活动中，基于EDA开发工具QuartusII仿真设计平台，设计和实现数字系统。
QuartusII是Altera公司在 windows环境下开发的可编程逻辑器件（PLD）综合设计平台，能够提供从设计输入到器件编程的全部功能，以硬件描述语言（HDL）为主要输入工具，实现系统逻辑仿真和时序分析，同时下载到可编程逻辑器件上进行实际的硬件测试和验证，从而完成数字系统的设计[3]。
以“交通灯控制系统”为例，说明教学过程。首先采用经典的设计方法，即通用的集成芯片搭建系统，这是一个集分频器、BCD译码器、计数器、动态扫描电路、多路选择器等常用中小规模集成器件的综合性运用，学生可以熟悉集成器件在系统中的应用，掌握算法状态机设计控制单元电路并且转换系统状态的方法。然后基于可编程逻辑器件分别进行结构级和寄存器级设计。结构级的设计首先将系统根据不同功能划分出多个单元模块，用硬件描述语言描述每一个单元模块，组合起来构成顶层模块，见图2，这种设计方法风格接近实际的硬件结构，是相对抽象的行为级描述的一个合理的衔接，寄存器传输级HDL描述属于行为级描述，根据操作顺序描述系统，由于不涉及具体硬件结构，更加体现了现代数字系统设计的优越性[4]。
在系统的HDL描述中，只在设计的关键点引入有用的硬件描述语言语法构造，采用规范的语言，清晰易懂的设计流程，力图达到举一反三的教学效果。教学效果表明，这种综合性设计课题，使学生能够了解大规模集成器件，通过比较各种设计方法，体会到随着数字系统复杂性的增加EDA软件表现出的强大的电路综合能力，进而探索先进的电路设计构思手段，激发学生实践兴趣。
2.3 创新层
创新层面向有创新思维的学生，依托开放性实验课程、学科竞赛的赛前训练、学生创新基金立项、参与教师科研项目以及校级、国家级电子竞赛等各类课外学术科技活动，以团队协作的形式展开，属于电子类课程体系的提高内容。在学习了模拟电路、单片机、C语言、传感器技术等多门电子技术专业课程的基础上，结合多种仿真设计工具的综合应用，进行有特定工程背景的课题设计。
以全大学生电子设计大赛赛题“正弦信号发生器”为例，一种方案的系统框图如图3所示。该设计方案，在单片机开发平台上实现主控制部分的设计；在QuartusII平台上实现直接数字频率合成技术（DDS），并且在数字域设计AM、FM、ASK、PSK四类调制信号；滤波及放大电路的设计中为了达到设计目的，先在multisim平台上通过波特仪仿真出电路在截止频率附近的衰减情况，反复调整参数直到符合设计要求，再搭建硬件电路[5]。各种电子电路仿真设计工具的综合使用，缩短了系统设计周期，硬件电路设计的软件化，也便于电路的升级。
实践表明，研究这些开拓性课题，能够使学生学会用系统的眼光、创新的思路去解决复杂问题，这一过程获得的项目开发经验是在课堂上无法学习到的。
3 结论
数字电路课程不能局限于有限时间内的理论、实验教学，一方面，要在课堂时间内扩展内容，一方面，把学习延伸到课堂外，面向不同层次的学生提供自学和创新的空间。电子设计仿真平台在数字电路课程中的应用，将课内教学、课外自学进行有机结合，使之相互补充，形成相互衔接、灵活配置的教学体系，在坚实基础的同时，注重实践能力和创新意识的培养，适应了当前电子技术的飞速发展对电类课程教学提出的新要求。
【参考文献】
[1]朱娜，张金保，王志强，等.EDA技术实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[2]李娜.虚拟仿真技术在数字电路课程改革实践中的应用研究[J].现代教育技术，2010，20（7）：147-150.
[3]赵艳华，曹丙霞，张睿.基于Quartus II的FPGA/CPLD设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[4]康华光.电3子技术基础q数字部分[M].北京：高等教育出版社，2006.
