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(1)高速数字电路信号的完整性;
(2)高速数字电路电源的设计两个方面。在本节中,笔者将进行系统的阐述,强化对高速数字电路设计的认识与研究。具体而言,主要在于以下几点内容:
1.1高速数字电路信号的完整性设计
在高速数字电路信号的完整性设计中,最主要的研究要点在于两个方面:一是不同电路信号网传输信号的干扰情况;二是不同信号在电路信号网中的相互干扰情况。也就是说,在电路信号的完整性中,信号干扰是最为关键的因素,无论是对于干扰问题,还是对于反射问题,都是高速数字电路信号完整性设计的研究要点。在理想状态之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在电路设计的过程中,要特别注意阻抗的控制,阻抗过小(过大)都会对线路中的电流及电压造成影响,进而形成信号干扰问题。当然,在高速数字电路的设计中,是很难以让临界阻抗与电路新城相互匹配的状态,这就强调,高速数字电路信号系统,应最可能的处于较为合适的状态,以最大程度上提高高速数字电路的信号质量。
1.2高速数字电路电源的设计
高速数字电路电源设计,是设计技术研究的重点内容之一。对于高速数字电路而言,需要大量的低电压元器件的应用,以更好地确保设计的需求。但是,低压元器件的应用,带来了一个问题,即电源稳定性受到一定的影响,造成电源设计问题的出现。因此,在实际的设计过程中,需要对高速数字电路电源设计作充分的考虑。在电源设计中“,电源完整性”是主要的关键因素,是指电源波形的质量。这一因素的影响主要表现为:
(1)瞬间电流产生过大,即在高速开关状态下,线路器件极易产生过大的瞬间电流;
(2)信号回路阻抗变大,即在电路之中,过多的电感以至于回路阻抗变大,进而产生一定影响。因此,在高速数字电路电源的设计中,最为理想的状态的设计就是在高速数字电路电源系统中,并不存在所谓的“阻抗”。这样一来,不仅不存在阻抗所带来的损耗,而且确保了系统中各电位的恒定,当然,在实际之中,理想状态的设计是不存在,电源系统所形成的干扰噪声,对高速数字电路系统的运行造成较大影响。于是乎,电路设计应对电源的电阻及电感做充分的设计考虑,提高高速数字电路设计的有效性。
1.2监控部分：数字电视的监控系统由五部分构成，主要包括传感器、微处理器和PC机等。它的主要作用就是对发射机的工作状态、信号传输、电视机故障处理等进行监控，以此保证发射机的稳定工作。
2数字电视发射机的技术与应用
2.1数字电视发射技术与模拟电视发射机技术。数字电视发射技术和模拟电视发射技术都是全固态、单通道发射，两者在大功率合成、供电系统、冷却系统、控制单元等技术上存在互通的关系，在设计理念上，两者都实现了设计的模块化、智能化、自动化、网络化特点，综上所述，数字电视发射机与模拟发射机存在很多相似之处。但是数字电视发射技术与模拟技术又存在着一定的差异性。数字电视发射技术在激励器方面采用了信道编码，这项技术是国标规定的内容，颁布国标之后，信道编码已经顺利解决了国标部分的问题，伴随着我国数字电视发射机技术的发展，中国厂商在发射机产品制造中解决了基带预矫正、平均功率、低相噪本振和单频网等技术难题，这些关键性技术难题的克服都离不开数字化技术水平的提高。
2.2调频广播发射的数字技术特点。数字化技术的发展使得调频广播的发射具备了以下特点：抗干扰能力强、信号稳定、电台频道变宽。调频广播的信号传播受到自然环境、工业生产活动、家用电器干扰等等因素的影响，诸多因素在信号传播过程中一旦一起参与进来就难以被分辨出来，调频收音机却可以通过限幅变化切除掉干扰信号。数字调频激励器的引入，使得调频广播发射机改进了同步指标，降低了传播过程中的噪音影响，使人们获得了更好的音频质量。数字音频信号传输节约了系统同步性用时，提高了系统调试和维护的工作强度。调频广播系统是一个全方位的信息传播平台，具有较大的社会实用性。随着科技的进步，数字化技术还会不断更新，数字化广播也会有更长足的发展和进步。
以FPGA硬件为基础的基带预失真技术就会在基带的数字区域中进行预校正，这样就能够补偿数字电视发射机可能出现的非线性失真。而且这种预校正是与频率有关的，这样将对高功率的功能放大器有非常明显的校正作用。这一技术还可以通过PC机上具备的工具软件，对现行和非线性的预校正特性进行调节。
1.2低相噪捷变频技术在信道编码的调制过程中，对本振信号相位噪声有较高的要求，要求必须保持绝对低的相位噪声和宽频带捷变频，不然就有可能造成调制误差比降低，使信号不能被正确地接收。要有效地解决以上问题那么使用高中频变频技术以及高稳定的参考源是一个好的办法。新型的数字电视激励器就采用了2次变频的方案，满足了对于捷变频功能的需求。
1.3功率检测技术数字电视发射机的输出射频功率是控制整机的主要参数，所以及时地获得输出射频功率尤为重要，可以通过检波器对该功率进行检测。新型的数字电视激励器采用了数字采样的技术，从而让有效地解决了输出射频功率检测中的精确性的问题，其中所具备的新的检测系统能够对数字电视发射机的输出射频功率进行精确地检测，从而对数字电视发射机能够进行准确的控制。
2比较国外数字电视发射机和国内数字电视发射机各自的优势
数字电视发射机在国外的研究和生产已经有多年的历史了，不管是在技术上还是在制造上各方面都趋向了成熟。就目前来看，国外的数字电视发射机主要具备了以下几种优势：水冷发射机、数字激励器以及缝隙的填充器。数字电视发射机在我国的开发是从2002年开始的，但是当时因为国外封锁了数字电视发射机的核心技术，而单频网适配器以及数字激励器等数字电视发射机的关键部件只能够依靠进口，严重影响了我国数字电视的开发和研究。但是因为有多年的模拟发射机的生产技术的积累，所以我国的数字电视发射机的生产技术也发展迅速，在上述的关键技术被突破的基础上，我国的数字电视发射机进入了产业化发展，目前而言我国的设备在技术水平方面已经与国外相当。
国产的设备因为配合了我国的国标，所以在推广时占有相当明显的优势，而且发射机的生产厂家由于与国标的相关单位进行合作和实验，所以已经掌握了覆盖测试参数、单频网技术等最新的技术。可以想见，数字电视的覆盖在进行前期的设计和规划时因为要结合地区的实际情况和条件来进行，所以这个系统工程并不存在统一的模式，那么运用国外的产品就无法更好地施行“因地制宜”，而且在技术支持方面和售后的服务方面国外的数字电视发射机由于存在的空间和地区差异，所以并不占优势。相反，国内的数字电视发射机由于技术的进步目前占有较大的优势。
2自动化技术在电子信息工程设计中的逐步应用
自动化技术，是一种综合了信息技术、控制技术、电子技术等一系列高新科技的混合体，其在一定程度上，代表着尖端高新领域的发展。自动化技术由于其在控制领域的巨大创新，受到了现代工业的广泛应用和追捧。因此，将自动化技术引入电子信息工程设计中进行应用，获得了业界的一致认可。
2.1引领电子信息工程设计朝着机械化和一体化的方向不断发展
自动化技术中最突出的特点就是，能在最大程度上用机械代替人力进行一系列工业生产和发展。因此，自动化技术的应用，在一定程度上能够直接体现项目、工程的机械化程度，这也正是其受到广泛应用和追捧的主要原因。而电子信息工程单纯是由计算机技术和电力电子技术等高新科技支撑、发展的，电子信息工程设计在一定程度上缺乏相应的机械一体化能力。因此，两者之间存在着诸多不可避免的联系，与此同时，将两者进行有机的结合在一定程度上是一个发展的契机，一方面，可以促进电子信息工程设计朝着机械化方向大力发展；另一方面，还能在一定程度上提高电子信息工程设计的效率。因此，在电子信息工程设计中逐步应用自动化技术是一个不可多得的明智之举，是工业发展的必然要求。
2.2进一步提高电子信息工程设计的智能控制能力
众所周知，电子信息工程设计是通过对电子设备的研究、设计及其开发等手段，进而对电子信息进行一系列有效的控制和处理。总而言之，电力信息工程设计是基于信息，进行一系列操作运行的。而自动化技术在信息的储存和处理上有着引人注目的骄人成绩，因此，在电子信息工程设计中引入自动化技术能在根本上改善提高其对于信息的智能化操作水平。换而言之，自动化技术和电子信息工程技术的融入能在最大程度上改善、提高对于信息的智能控制能力。
2.3在电子信息工程控制方面的提高
对于电子信息工程设计而言，电路分析和计算机控制这两部分尤为关键。而自动化技术在电路分析和设计方面有着不可忽视的主导地位，例如：三相电力、互感电路以及双口网络。也就是说，一旦自动化技术开始应用于电子信息工程设计，自动化技术在各方面电路的高超本领也将注入电子新型工程设计。而计算机控制本来就和自动化技术有着密不可分的联系，因此，自动化技术的全力支持对于计算机控制的提高是不可或缺的。总而言之，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够电子信息工程控制方面带来极大幅度的提高。
2.4辅助电子信息工程的具体设计
自动化技术的应用，对于计算机设计效率的提高而言，存在着关键性作用。自动化技术能够从根本上改善原本效率低、准确性低的陈旧计算机制图方法。因此，在计算机制图方面，一旦应用了自动化技术，设计者只需在固定程序中输入所采用的数据和规模，计算机就能自动输出设计。并且，其对于制图方面的应用涵盖了建筑、纺织、电子等方方面面，这能给我们带来极大的便利。因此，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够在最大程度上提高其工作准确度和工作效率。
2.5引领电子信息工程设计走向更好的明天
自动化技术所涵盖的技术领域和其技术能力，是迄今为止最广和最高的。这也能从侧面说明，在电子信息工程领域大面积应用自动化技术是时代要求，是大势所趋。例如，在信息处理方面，现阶段除了自动化技术之外，没有任何技术能对信息处理的如此全面和高效。在智能操控方面，也没有任何技术能够超越自动化技术的完美操控。与此同时，在计算机处理方面，自动化技术对于制图的辅助能力也是其他技术所无法匹敌的。而信息的高效操作能力，工程的智能操控手段以及对于计算的制图的辅助，对于电子信息工程设计而言都是必不可少的一部分。因此，在电子信息工程设计中大力推广及应用自动化技术是大势所趋，是社会发展的必要进程。
3结束语
总而言之，无论是电子信息工程的设计，抑或是自动化技术，两者对于我国工业的发展都存在着至关重要的作用。任何一方的缺失都可能会，造成工业发展的滞后甚至停滞。因此，只有在电子信息工程设计中全面应用自动化技术，在最大程度上将两者进行一个有机结合，才能使两者完好的发挥出各中高效作用，进而才能推动着我国工业的快速进步。
作者:王玲 单位:西安铁路职业技术学院
引用：
纵观手机发展史，1876年贝尔发明了电话，从此人类的通讯方式发生了翻天覆地的变化。1983年摩托罗拉推向市场的第一台“砖块”手机，开创了移动通信的历史，这款手机的体积为920cm3，重1100克；1995年摩托罗拉推出了世界第一部翻盖手机摩托罗拉8900，其整体尺寸和重量大大缩小；1998年，西门子SL1088是世界首部滑盖手机，这款手机的体积只有167.7cm3，净重185克；2002年摩托罗拉V70是第一款旋盖手机；体积只有56cm3，净重79克；1997年，诺基亚公司的NOKIA9000，集手机、电脑为一体的全能个人通信设备，这款手机使用LCD屏幕以及QWERTY键盘；2007年苹果公司推出iphone手机，引入多触点显示屏和全新用户界面，让用户手指即可控制iPhone；2013的iPhone5S体积仅为55cm3，重量为115克。由此可见，手机体积的压缩变化可以说是日新月异。
1.2人机界面的平面化
人机界面的定义是：一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器、控制器称为人机界面、机器上与人的操作有关的实体部分，也是机器的人机界面。手机显示屏幕的发展呈现出平面扩大化趋势。摩托罗拉的第一台“砖块”手机是没有显示屏幕的，在之后的十几年时间里，手机的显示屏幕一直是以黑白两色为主，屏幕的厚度较大；2001年诞生了第一台单色显示手机：诺基亚8250；2000年第一台触屏手机诞生，当时的触屏还是黑白屏幕的模式；2003年，三星S300采用了双屏显示的方式；2007年的第一代苹果iphone手机采用led的多点触控屏幕，手机的屏幕增大至3.5英寸；当今的三星手机的屏幕则增大到5.3英寸甚至更大，市场反应良好。目前的OLED技术研究日渐成熟，手机的屏幕可能实现卷曲、折叠等特性。随着显示技术的发展，手机的显示效果逼真。当前的智能手机基本都是液晶显示屏（LCD），显示的色彩范围也大大增加，屏幕的亮度也趋于自然，人眼注视手机屏幕的视觉效果与观看印刷杂志的效果并无太大差异，对于人眼睛的伤害大大降低。手机操作界面与显示界面呈现一体化趋势。传统的手机键盘是以9个数字为主的模式排列的，之后黑莓手机的全键盘模式引入了电脑的QWERTY键盘大大提高了输入信息的速度。到了现在，虚拟多点触控键盘已经成为主流产品，至此手机的屏幕和操作键盘合二为一了。语音识别、体感控制等新的交互技术正在丰富着手机产品的操作界面。
1.3电源的平面化
手机的电源主要由电池和充电器两个部分组成。随着技术的发展，手机电源由厚变薄，容量由小变大，重量由重变轻。一直以来，手机电池的体积成为制约手机造型的关键因素，手机电池经历了镍镉电池到镍氢电池再到锂电池，以及今天的聚合物锂离子电池，电池的发展一直都在向着续航能力更强、更加环保的路线前进着。当今的智能手机的应用软件繁多，需要容量更大的电池。一般来说，容量越大，体积就越大，这与手机平面化趋势相矛盾。在黑白屏手机时代，接打电话是主要功能，一块电池可以待机一个星期；在智能手机时代，一天一充电是不可避免的。就目前来说，手机日益增加的应用软件功能与有限的电池容量是手机发展的一个主要矛盾，近些年兴起的移动电源技术弥补了手机电池容量不足的问题。手机的充电器部分属于外置部件，通过USB接口连接充电，无论是充电器还是移动充电设备，虽然没有增加手机本身的体积，但是增加了人们携带的负担和使用的复杂性。正在发展的无线充电技术必将简化手机的电源部件，无线充电技术主要有电磁感应、无线电波和电磁共振三种方式。电磁感应是比较有前景的技术，其充电原理是：将电流转化为电磁能发射出来，而手机端接收并把磁能转变为电流从而得到稳定的直流为手机充电。
2电子技术的智能化带来的手机操作方式的革命
2.1人们行为的改变
设计是为了改变人们的生活方式。如果说盛田昭夫的walkman随身听改变了人们听音乐的方式，那么智能手机对于人们生活方式的改变太多太多了，无论你是在公共汽车上、地铁上，还是在会议室、休闲娱乐场所，几乎所有人都在低头摆弄自己的手机。人们花费了一天当中的大量时间在手机上，发微博、看视频、读书、处理文件等工作在4G网络时代下，变得轻松自如。智能手机，正在一步步的改变人们的行为和生活。
2.2人机交互方式的改变
传统的按键式键盘需要手指去适应键盘的布局，在多点触控技术发展完善的今天，手机的操作方式从单手操作到两手并用，从按键操作到滑动手指。手机的操作方式越来越自然化，更加接近人的本能动作，在下意识中就完成了命令的输入。人与手机的交互方式正朝着“人机合二为一”的方向发展，使用者只需轻轻一点就能得到自己想要的信息，一改往日手机命令层层进入的烦琐步骤。从操作的反馈来看，美国认知心理学家唐纳德•诺曼认为：好用型产品需要良好的信息反馈。“反馈原则”其含义为：向用户提供信息，使用户知道某一操作是否已经完成以及操作所产生的结果。智能手机简化了按键的操作，但是也增加了操作反馈的不准确性，导致误操作的可能性。对于操纵反馈问题的解决，智能手机通过虚拟按钮的震动、按键形状色彩的变化以及按键的声音来提高反馈的准确性。为了防止误操作的发生，通常的做法是增加操作的复杂程度，如增加锁屏按钮，组合式的解锁动作，或者输入密码来解决。近年来，智能手机的体感与语音识别技术不断完善，操作的方式逐渐符合“自然匹配”的原则“。自然匹配”是指利用物理环境类比和文化标准理念，设计出让用户一看就明白如何使用的产品。智能手机的体感操作技术，是通过人肢体的动作传达特定的语义，用户使用简单的动作就可以完成相应的操作。例如，三星note系列运用了丰富的体感操作，利用手势左右摇摆实现翻页的操作；将手机扣在桌面上可以实现关闭闹铃或拒接来电的操作；选中欲播出的电话号码，只要将其放置耳边即可自动拨打电话；在接打电话的过程中屏幕自动黑屏，当把手机移至眼前屏幕自动亮起；在阅读或长时间注视屏幕的时候，手机前置摄像头可以感知人的眼睛以防止频繁锁屏带来的阅读上的不便。早在2009年的TED演讲中，麻省理工学院的博士生展示了他的产品“第六感”。“第六感”是以智能手机为载体，综合互动投影、多点触控、体感控制等多种新型技术的装置，用户只需要佩戴小型的外置投影设备便可以将手机的操作和显示界面投影到任何能够反光的表面上进行操作。此外“，第六感”运用体感控制技术，通过简单的手势即可完成对手机某些功能的操作“。第六感”标志着智能手机新的设计理念——计算部分和操作部分的分离，利用虚拟现实的技术对产品进行操作，手机的造型设计将趋向于“无”。
2.3多种功能的整合
“手机”顾名思义，指手上的机器，这一命名完全符合当前的手机特征。起初手机是用来通讯的，基本的功能是接打电话、发送信息，那时候叫做“移动电话”。随着手机Cpu计算功能的强大，智能手机整合了电话、音乐和视频播放、电子商务、银行终端、数码相机、照明、数码扫描可以说是万能机器了，如图2所示。传统的产品整合设计是指将不同功能的部分进行模块化设计，然后将这些模块整合在一起，从而创造出多功能的整合产品，关键点在于实体的整合。在智能手机时代，手机的运行依托的是计算能力愈来愈强的CPU，智能手机的多功能设计不再是实体的整合设计，而是应用软件“APP”的设计。手机强大取决于应用软件的开发。例如，现在的“条形码、二维码扫描”软件可以提供购物时比质比价的服务。
3电子技术推动下手机造型设计方法的变革
CMF（Color，Materiaj&Finishing），是指产品的色彩、材质与加工工艺设计，CMF将产品设计的三要素统一起来，通过深入的研究对产品的细节进行处理，从而提升产品的内在品质。在电子技术的推动下，造型的简约设计是目前手机的主要风格，由苹果公司推出的“极简主义”设计风格近年来已风靡全球，成为各大手机企业学习和模仿的对象。纵观国内手机市场，产品同质化现象愈演愈烈，在众多手机品牌中，如果去掉其标志，一般很难区分出各个品牌产品造型上的差异。产品同质化现象是设计缺乏创新的表现，加之山寨手机层出不穷，扰乱了正常的手机市场。因此，CMF设计越来越受到国内企业的重视。传统的手机造型往往可以从结构出发来进行设计，比如滑盖结构、旋转翻盖结构、全键盘结构等。在智能手机时代，单单外观形态的变化已经不足以打动消费者。时尚的色彩和丰富的表面机理足以吸引消费者的眼球，良好的材质触感赋予产品生命力，严谨科学的加工工艺使产品的表面无可挑剔。CMF设计需要设计者首先研究当前的流行色、新的材料和前沿的加工工艺，然后结合消费者的情感需求。从细节上进行设计，如苹果手机按钮的造型设计，做到让人一看就有“想去舔一下”的程度。
1引言
随着石河子大学人才培养模式的不断改革，以及社会对高等教育培养具备实践能力、创新思维人才目标要求的提出，实践教学环节作为工科专业人才培养体系中的重要组成部分[1]，成为当下大学生创新思维和创新能力培养的重要环节。电子技术综合设计是一门实践性非常强的实训类课程，是电子技术人才培养成长的必由之路。由学生自行设计、自行制作和自行调试电子电路，旨在培养学生掌握综合模拟、数字、高频电路知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，培养学生电子电路设计与EDA（ElectronicDesignAutomation）调试工具的使用方法，以及开展项目管理的基本方法。
2现状
以往的教学安排中主要侧重电子电路的设计和仿真，留给学生自己用于思考和设计的时间有限，设计基本停留在纸上和计算机上。因此，教学效果很难达到预期的教学目的。虽然学生在参加接下来的相关课程的课程设计、大学生训练计划、全国大学生电子设计大赛、毕业设计时理论分析能力得到提高，但实际设计和调试时却出现大量问题很难得到快速解决的现象。所以，这种教学模式不再适应目前新的人才培养方案对于电子信息工程专业提出的要求以及创新人才的培养。
3课程改革探索与实践
电子技术综合设计课程的改革与探索主要从课程教学目标、课程教学内容、课程教学实施、教学方法、考核方法和教学效果等几个方面进行。课程目标电子技术综合设计将学生已学过的电路基础、模拟电路、数字电路以及高频电路等课程的知识综合运用在该课程中[2]，从而培养学生具备电子元器件的识别和选择，电子电路仿真和电路设计软件的使用，电子电路的分析和设计以及实际应用电路项目的开发、管理等综合能力，使学生切实经历从原来课本上的电路到EDA软件的仿真电路再到实际看得到、摸得着的电路的实现过程。该课程是对现有课程体系的完善和补充[3]，帮助学生拓展视野，提升学生参加课外科技活动、校级SRP（StudentResearchProject）活动、国家大学生创新计划以及全国电子设计竞赛等专业竞赛的兴趣和毕业设计的质量与水平。教学内容课程的主要内容按照基本知识验证、专业知识综合、创新设计能力培养的原则进行安排，主要包括：常用电子元器件基础知识；常用电子测量仪表的使用；电路仿真软件的使用；印刷电路板的设计与实现；电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试；撰写总结报告、答辩等。1）常用电子元器件基础知识：主要讲解电阻、电容、电感、电位器、变压器等常用元件的区分，还包括一些电子常用术语，比如单面板、双面板、焊盘、焊接面、虚焊、桥接等。2）常用电子测量仪表的使用：包括万用表、示波器、函数发生器、直流稳压电源的基本使用方法。3）电路仿真软件的使用：主要讲解电路仿真软件Multisim的使用。4）印刷电路板的设计与实现：AltiumDesigner软件中电路原理图的绘制和PCB图的绘制方法。5）电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试：对全班学生进行分组，四个人一组，每组一个设计题目，每组经过方案的提出、讨论、修改、教师审核、论证后设计出电路仿真图，仿真没有问题后设计PCB图，然后制成单面板进行元件焊接、调试。6）撰写总结报告、答辩：系统设计完成后，每组撰写总结报告，提出系统的优点和设计不足，以及设计过程中自己的心得体会，最后制作幻灯片进行课程汇报答辩。教学实施在完成各个教学内容时，课程采用项目驱动的方式使学生在掌握理论知识的同时，实践能力也得到不同程度的提高。整个教学过程分为4个项目进行，通过项目的完成，学生逐步完成课程的学习，综合能力也在不知不觉中得到锻炼。1）基本元件及电路测试项目。教学内容的前两部分讲解完成后，要求每个学生进行基本元件参数的测试、电路虚焊、双面板线路测试等。通过该项目，学生掌握电子元件与电路测试的基本方法和常用测量仪器的使用方法。2）电子电路设计和仿真项目。在该项目中，教师首先讲解电路仿真软件Multisim的使用方法，然后以实例设计一个两级晶体管放大电路。在此过程中，教师从元件参数的选取、放大倍数的计算、系统测试和修改等方面给学生进行讲解。讲解完成后，学生参考实例设计一个放大倍数不同的晶体管放大电路作为练习。练习完成后，全体学生设计一个波形发生电路用来产生方波、三角波信号。学生设计过程中可相互交流，碰到问题可询问教师，最终完成项目预期目标。该项目完成后，学生可以掌握电路仿真软件的使用方法和电路设计的基本原则。3）电子电路制板与焊接调试项目。前两阶段的项目完成后，教师讲解电路制板软件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蚀法制作单面电路的流程，讲解和制作过程以上一个项目中的两级晶体管放大电路为例，讲解的过程中学生如果有问题可随时提出，教师进行解答。最终要求学生自己实现一个两级晶体管放大电路的印刷电路板的绘制，以及电路的腐蚀、焊接、通电调试。通过该项目，学生掌握了电子电路从书本的理论知识到实物实现的过程。4）综合设计与总结项目。学生按学号进行随机选题，题目内容涵盖模拟电路（如连续可调直流稳压电源）、数字电路（如循环彩灯控制器）、高频电路（如小信号阻容耦合放大电路设计）。题目选定后，题目相同的学生分成一组，组建项目小组。项目组成员提出设计方案，经过理论论证，设计完成仿真电路和PCB电路，然后采用手工腐蚀法实现电路系统的板面布线，最后进行元件焊接和调试。系统完成后，整个课程基本接近尾声，每组学生要对自己的设计方案进行汇报答辩。通过该项目，学生掌握了复杂电路的设计与实现，以及团队合作完成项目设计、管理、总结的过程。教学方法课程的教学方法，打破传统理论课程完全靠教师讲授以及实验课程以学生动手为主的模式，采用教师讲授、项目训练、学生参与设计和讨论、分析讲解和答辩的形式。学生有机会表达自己的观点和设计思路，充分调动积极参与的兴趣。考核方法课程的总评成绩由5个部分组成：考勤10%+课程表现10%+项目完成情况30%+课程答辩情况20%+课程报告30%。新的考核标准打破原来课程总评成绩主要由平时成绩、设计成绩两部分组成的模式，主要以学生在教学实践活动中的参与度和完成度作为考量，注重学生实践能力和综合能力的培养。教学效果经过两周的项目驱动训练和实践环节的总结，学生对于测量仪器的使用更加熟练，对常用电子元器件的选用和封装了解得更为清楚，对电子电路的设计和实现更加有信心，分析问题、解决问题的能力得到了很大的提高。
4结论
课程改革和实践在石河子大学电子信息工程2012级、2013级和2014级为期两周的电子技术综合设计课程中进行，学生对于课程内容安排和各个环节的设计比较欢迎，加大了学生创新思维和创新能力的培养。课程实施的整个过程侧重基础能力培养，将项目管理理念贯穿整个课程的始终，加大创新能力的培养。学生在后续的毕业设计和课外科技活动中凸显了较强的实践和创新能力。
作者:周涛 张锐敏 刘巧 李栓明 钟福如 单位:石河子大学信息科学与技术学院
参考文献
二、基于专题作业和课程设计的实践性教学
在模电课程中，除了布置与理论教学同步的习题作业外，根据教学进度拟定若干专题作业和课程设计题目，专题作业和课程设计与理论教学同步，并注意这两方面在教学进度上的配合。本文以2013学年模电课程的实践教学环节设计为例，介绍该实践教学方法的基本内容和教学体会。
1.电路仿真专题作业模电课程的第一次课用1学时左右介绍电子电路仿真软件的使用。目前很多电路仿真软件提供了大量虚拟仪器，有一般实验室配备的电压表、电流表、万用表、双通道示波器、信号源等，此外还提供一些虚拟仪器，如波特仪等，学生在使用该软件的同时也对电子测量仪器有了全面的了解，扩展了知识面。教师可以现场演示，完成一个简单电路的原理图绘制、仿真和结果输出。模电课程有较多结论可由仿真实验验证，如放大电路静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压增益等。在课程前期，讲解了二极管应用电路之后，布置一个电路仿真专题作业，将书内的内容用软件进行验证。要求学生上交电路原理图，以及电路仿真输出和结果分析。经过这个专题作业的训练，学生们基本掌握了仿真软件的使用，并可以用于之后的课程学习中。
2.单元电路分析与设计在期中阶段，学生已经掌握了多级放大电路、功率放大电路等理论知识，但书本知识限于篇幅，主要讲解直流分析、交流分析及各种参数，以分析为主，这时布置一个单元电路分析与设计的课程设计题目，如设计一个多级电压放大器，满足电压增益、输入阻抗、最大输出电压、截止频率等指标，要求学生提交设计报告。学生们先进行电脑仿真设计，然后在模电实验箱上搭建电路，确定无误后选择电子元器件和万用电路板，然后进行调试和修改，撰写设计报告。这个课程设计可由几名学生组成小组合作完成，在相互交流中得到知识理解和动手能力的提升。
3.功能电路设计及制作在模电课程的后半期，布置一个综合性的功能电路设计与制作题目，包含模电课程的重要知识点（放大器、滤波器、信号发生和处理电路、稳压电源），给出一些题目供学生选择，如变调门铃、直流稳压电源、函数发生器、数字万用电表、音乐彩灯“模拟电子技术”课程实践性教学改革探索控制器，要求学生组成项目团队，将该设计与制作作为一个项目进行。该项目完成后，安排时间让各位同学以小组为单位上台展示自己的设计和实物作品，总结在设计制作过程中遇到的问题以及解决办法，鼓励同学对演讲的同学进行提问，教师负责掌控课堂秩序和提出问题，把学生解决问题的思路和方法进行归纳总结，把叙述不充分的部分从理论的高度进行阐述完整。在这个课程设计中，学生完成了电路仿真设计、制作、撰写报告、答辩等一系列内容。
三、需要注意的问题
1.学时安排问题在总学时不变的情况下，增加实践性教学内容必然会占用理论教学学时，如果处理不好会顾此失彼。在理论教学中，应以理论够用为度。对于一门课程，总是可以分出主干部分和细枝末节部分。对主干部分应详细讲解，对枝节部分则引导学生自学，在实践中巩固理论，用理论指导实践，使学生掌握理论知识的同时，提高实践能力和创新能力。
2.传统教学手段与多媒体设备的合理运用对于理论难度大而需要详细讲解的部分，应采用传统的板书方式，教师和学生一起努力，完成数学公式的推导、难点的理解，使学生听后印象深刻，思维节奏也容易跟上老师的节奏；而对于难度较小的内容，可以充分利用多媒体课件讲授，使用课件可以使讲课内容形象生动，并且可以提高授课的效率。传统教学手段与多媒体课件各有所长，二者合理搭配可以解决教学信息量大、课时有限的矛盾，并可以收到良好的教学效果。
3.专题作业和课程设计的选题由于教学时间有限，在专题作业和课程设计的选题方面应紧贴理论教学内容，注意控制题目的难度。由于学生处于大二阶段，学生的专业知识较少，选题除了要紧密结合理论教学内容外，还要注意趣味性，难度以学生们适当扩展知识就可以实现为度。否则不仅难以调动学生的学习兴趣和积极性，反而会起到相反的作用。
在设计阶段，土木工程设计的概念直接影响着土木工程的大致雏形。因此，当土木工程设计的概念确定时，无论如何调整具体操作步骤，其最终结果不会有太大变化。目前的设计步骤已经演变为：设计师利用计算机设计出土木工程的大致雏形借助于设计草案建构出建筑物的大体框架进行具体细节的处理和改进。例如，具体的楼层设计，桥梁设计、匝道设计、设施设备等装置的设置等，在施工之前，在系统中输入设计的整体方案，利用计算机庞大的数据信息处理能力等，对工程项目的可行性和合理性进行分析，给土木工程的建设方、施工方、监理方提出具体的建议，提供合理的方案和计划。
2电子技术应用于土木工程设计的招投标分析
利用计算机的数据信息处理能力，在招投标过程中，对工程项目的可行性和合理性进行分析和预测，可以避免决策上的重大失误。
3计算机辅助设计制图及出图计算机制图技术的发展
应用最为广泛的是计算机辅助绘图，简称CAD（如天正CAD、Auto-CAD等）。其中CAD系统如同一个“图形数据库”，它能帮助土建类工程设计师直接从图纸中提取设计信息，并与其他的应用程序进行连接，易于使用，设计周期短。为避免重复操作，可利用CAD预先定义的符号，在制图过程中自动遵守国家制图标准。还可利用绘图软件、图形输入设备、图形输出设备等组成的计算机制图系统进行制图和出图，可做到随时需要，随时制图和出图。如果出图后或会审后，发现设计错误，可利用系统中保留的图纸中各个元件的数据库，使用计算机辅助绘图软件，把要设计的图形再显示在屏幕上，然后利用输入设备（如光标）对设计图形进行编辑和修改。为方便土建类工程设计师做造价、编制工程量清单、编材料清单，每个数据库的信息是可以随时进行调用的，也可送到其他的程序之中。目前，还可结合CAD与GPS全球定位系统，大大提升土木工程施工和开挖过程的工作效率。
4BIM技术的应用
BIM是指建筑信息模型（BuildingInformationMolding），主要源于制造行业集CAD、CAM于一体的计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）理念和基于产品数据管理PDM与STEP标准的产品信息模型。BIM具有模型信息的完备性、关联性和一致性的特点。
4.1解决了当前建筑领域信息化的瓶颈问题建立单一工程数据源，推动现代CAD技术的应用，促进建筑生命期管理，实现建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的集成化管理，对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。
4.2用于土木工程设计实现三维设计；实现不同专业设计之间的信息共享；实现虚拟设计和智能设计，实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。实现虚拟施工：在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟等，为工程优化设计提供了可靠依据。
4.3用于施工及管理实现集成项目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理；实现动态、集成和可视化的4D施工管理：将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。
4.4实现项目各参与方协同工作项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。
高尔基曾经说过：“书籍是人类进步的阶梯”。对于知识的学习却不仅仅只局限于“书本”这一种形式载体。石头、树皮竹板、动物的皮毛、纺织品、纸质等等都是人类逐步对知识载体的改造。这种改造必然与当时的社会文化及环境有较大的关联，与当时人类文化的认知程度和方式相适应。而现代的电子图书阅览形式就是受到了现代科学技术的影响。多媒体计算机的推广，促进了学多新兴化的科学技术。电子图书是一种现代科技背景下因运而生的知识阅读的产物。它蕴藏于多个现代电子产品之中，如手机、电脑及专业的电子阅读器等，以PDF、TXT、CHM、EXE等多种形式出现，以其信息量大、内容形式多样、交流分享便捷、检索快正在逐步成为代替纸质书本的新式的知识载体。这是对人类长久以来习惯于纸质书本的一次重大改革，尽管现在纸质书本仍旧是大多数人对于知识记录和了解的媒介，但是电子图书的份额也在一天天的扩大，各社会群体如图书馆、高校等都会购买相当大数量的电子图书、期刊作为学习的工具。总体来说，在计算机网络与人的密切交往情形来看，电子图书的发展有着不可否认的前景。
（二）与界面设计联系
从1998年开始，国外就不停的对电子阅览器进行研究开发，LIBRLE、Readius、Kindle等电子阅览器陆续的出现在人们的视野中来，电子图书随着科技的进步迅速开进了现代人的视线中。发展至今，电子图书已存在于人类日常生活中的各个部分，传播的范围和速度都有惊人的发展。现市面上有多款电子阅读器及相关的阅读设备软件提供给现代人，它迅速发展不仅是跟随着科学步伐，其中也包含着现代审美对其的改造。电子图书界面艺术设计就是平面设计师们对电子阅览器的功能与形象美化设计。
二、电子图书界面设计视觉传达与应用
（一）色彩的搭配
色彩的搭配是电子图书界面设计在与人的视觉信息传递中比较重要的部分。给人以鲜明的视觉体验，通过一些习以为常的认知想法，向人传递着想要表达的讯息。它不仅代表了现代人对于色彩搭配的审美情趣的欣赏，在功能上也是为传递不同信息的一种重要途径。首先，电子图书界面设计在色彩的选择上必须要考虑到这几个方面的因素：是否与传递的内容相符、是否会造成人眼部的不适、是否适应界面的布局等情况。电子图书种类多样，包罗万象，对市面上所存在的纸质书都有相应的收录，这就对不同类型的图书、期刊、报纸有大不相同的色彩视觉要求。如对于一些中国古代传统国学文化的书籍，在设计其电子图书界面时，就要考虑到该类书籍的读者群体，不能运用太过鲜明艳丽的颜色来搭配文字与图片，造成观者产生观看此书时的违和之感，而采用传统的黑白色或者古朴的黄色作为界面颜色，则会减少读者不适应，增加一份纸质书本的亲切感，也比较符合书中所描述的内容。反之，在对于一些比较年轻一代的书籍或娱乐性较强的杂志期刊，则可以根据现代色彩搭配的审美情趣来选择相对大胆跳跃的颜色，展开视觉上的风暴体验。此外，追求眼部的舒适度也是色彩搭配中应该注意的问题。现代人因长期使用手机、电脑等高科技产品，近视的人数普遍的增多，是现代使用高科技产品的一个弊端。所以在电子图书界面设计的色彩选择上，当观看一般的书籍时应当有一个相对保护视力的色彩搭配，作为电子图书界面色彩搭配中的常用配色，文字的大小也要进行科学的测量，让眼睛随时保持在一个柔和、轻松的阅读状态。
（二）人性化切换方式
尽管电子图书俨然成为现代人日常生活中用来“读书、看报”的新型工具，特别是在倡导“终生学习”观念的现代社会中，在生活的各个角落里都不乏看到有人拿着手机、平板观看电子图书的场景。但是仍然无法改变的是人们长久以来对于纸质书本的习惯性阅读方式，这就使得现代电子图书界面在设计时不得不考虑人们在历史的长河中所保留下来的阅读习惯，提供人性化的界面艺术设计为其服务。如人在阅读时都会有对信息分层次接受的概念，且多习惯于从左往右的观看方式，对知识的接收有个先后的次序。且这样一种模式已经成为了人们一种约定俗成的阅读方式，也就是人类在漫长岁月中所总结出来相对比较合理的视觉流程，已经经过了几个世纪的磨合修正。书上说：“合理的视觉流程应该是在人们认识过程的心理顺序和思维发展逻辑一致的基础上，根据信息的主次来确定各元素的顺序，并通过精心的安排引导读者”。所以在设计电子图书界面时，保持视觉走向的自然、舒适很重要，这不仅关乎到读者个人的生理感受，也对其心理方面有一定倾向的思维暗示。平面设计师在进行界面设计时，遵从这样一种视觉规律，选择书页翻动、上下滑动等方式来进行电子图书的换页，就是想要试着去尊重长久以来养成的视觉流程，这样才能激起人对电子图书产生莫名的亲切感、熟悉感，打破人在使用机器时的冷冰、距离。书页翻动的动作更贴近纸质书籍，带给人亲切、怀旧之感，上下滑动则使得观看电子图书时眼部不会造成太大的不适应，充分的考虑到了电子图书在阅读时的视觉切换感。
（三）版面布局创新
相对比与纸质书籍存在功能只存在与传递信息的局限，电子图书功能要强大许多。首先在空间上一张700MB的光盘可以代替传统的三亿字的纸质图书，这就为我们节约了很大一部分的纸张与空间，减少了关于木材的砍伐，有益于环境的维护。再者，电子图书在排版布局上也比纸质书籍拥有更多的选择。如现在电子图书界面中常用的网块状的布局构图方式，能充分的将文字、图像、动画、音乐等多个板块结合起来，采用相对比较容易更换和变动的排版模式，对电子书的视觉表达上体现更加新颖、灵活的感觉，并符合时展的气息。在对界面的布局上也要充分遵守人眼的视觉习惯，调整适合阅读的布局模式。人在阅读书籍时，会有一个有趣的视觉变化，当人眼观看至书中的上部分和左部分会产生轻松之感，而下半部分与右面部分则产生一种压抑的感觉。所以在对电子图书界面设计中，要综合考虑心理与生理各方面的问题，发掘合理的安排上下的距离的方式，适当的留白，不要造成人眼的压迫，调整最佳的视觉布局。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
