来源:期刊VIP网所属分类:应用电子技术发布时间:2017-07-10浏览:次
下面是两篇电子高级工程师论文范文,第一篇论文介绍了数字电子技术的应用,通过数字电子技术可以丰富功能,是的电子产品更加符合人们的需要,第二篇论文介绍了电子设计竞赛的模拟电子技术教学改革,随着电子技术的发展,数字电路的应用越来越普遍,使得部分学生产生了模拟电子电路不再重要的错误认识,论文进行了如下探讨。
《数字电子技术的应用》
摘要:数字电路中逻辑门电路是最基本的电路逻辑元件。所谓“门”就是一种开关,它能按照某些条件去控制电子信号的通过或不通过。门电路的信号输入和信号输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),所以门电路又称为逻辑门电路。门电路的基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。通过这三种关系,可以实现多种多样的功能。而对于传统的机械手表来说,它的功能单一。所以可以通过数字电子技术是它的功能更加丰富,更符合人们生活的需要。例如,除了传统机械手表的功能;显示时间之外,还可以增加显示日期,秒表计时,定时闹钟等功能。
【关键词】高电平;低电平;输入端;输出端
1数字电子技术
在2016年夏天,我去表哥家玩,在他的书桌上放着一本有关数字电子技术的书,出于好奇心,于是我就翻看了几页,然后我就喜欢上了数字电子技术这门课。以下是我对数字电子技术的认识。核心内容就是把一系列连续的信息数字化,或者说是不连续化。在电子技术中,信号可以根据是否连续分为两大类:一类信号是连续的模拟信号,这类信号的特征是,无论从时间上还是从信号的大小上都是连续变化的,用于传递、加工和处理模拟信号的技术叫做模拟技术,处理模拟信号的电路称为模拟电路。常用的有整流电路、放大电路等,而且研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系;另一类信号是不连续的数字信号,数字信号的特征是,无论从时间上或是大小上都是离散的,或者说都是不连续的,传递、加工和处理数码信号的叫做数字技术。处理数字信号的电路称为数字电路,它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系而非大小和相位的关系。“门”电路是数字电路中最基本的逻辑元件。
所谓“门”就是一种开关,它能按照特点的的条件去控制电路信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),所以“门”电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。数字技术有以下特点:(1)在数字技术中采用二进制,因此凡元件具有的两个稳定状态都可用来表示二进制,(例如“高电平”和“低电平”),所以其基本单元电路简单,电路中各元件对精度要求不严格,允许基本参数有较大的偏差,只要能区分两种截然不同的状态即可。这一特点,降低了数字电路对元件的要求,降低了数字电路的成本,对实现数字电路集成化是十分有利的。(2)抗干扰能力强、精度高。采用二进制的数字技术传递加工和处理的是二值信息,不易受外界的干扰,抗干扰能力强。另外它可用增加二进制数的数位提高精度。(3)数字信号便于长期存贮,使大量可贵的信息资源得以保存。(4)保密性好,在数字技术中可以通过一些特定的逻辑运算进行加密处理使一些可贵信息资源不易被窃取。(5)通用性强,单一元件结构和功能简单,可以采用标准化的逻辑部件来组合构成各种各样的数字系统。
2电路设计
2.1电路分析
逻辑功能图如图1所示。真值表如表1所示。逻辑表达式如图2所示。传统的机械手表功能单一仅有显示时间的功能,为了使日常生活更加方便,可以在机械手表的基础上增加几个按钮使其拥有更多的功能,例如显示时间、计时、闹钟等。设三个按钮为A、B、C是输入端,Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7为输出端显示不同的功能规定输入高电平为有效,输入低电平为无效。
(1)当输入端A、B、C输入都为低电平,输出端Y0输出高电平,输出端Y1、Y2Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平,此时显示时间,然后输入端A、B、C都输入高电平,则可以更改日期,再次在输入端A输入高电平确定日期。(2)当输入端A、B都输入低电平,输入端C输入高电平时,输出端Y1输出高电平,输出端Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平,此时显示日期。(3)当输入端A、C都输入低电平,输入端B输入高电平时,输出端Y2输出高电平,输出端Y0、Y1、Y3、Y4、Y5、Y6输出低电平,此时显示秒表,再次在输入端B处输入高电平,通过三极管使秒表开始计时,再在输入端A输入高电平,使计时停止,然后输入端A输入高电平使秒表清零。
(4)当输入端A输入为低电平,输入端B、C输入高电平时,输出端Y3输出高电平,输出端Y0、Y1、Y2、Y4、Y5、Y6输出低电平,设置闹钟。输入端A输入高电平则取消闹钟,当输入端B输入高电平,输入端A、C输入为低电平时更改闹钟。(5)当输入端A输入为高电平,输入端B、C输入低电平时,输出端Y4输出高电平,输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6输出低电平,此时荧光屏发亮。再次在输入端A输入高电平,输入端B、C输入低电平荧光屏熄灭。(6)当输入端A、C输入为高电平,输入端B输入低电平时,输出端Y5输出高电平,输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6输出低电平,此时开启照明功能,然后在输入端A输入高电平,输入端B、C输入低电平,关闭照明功能。(7)当输入端A、B输入为高电平,输入端C输入低电平时,输出端Y6输出高电平,输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6输出低电平,此时开启整点报时。再次在输入端A、B输入高电平,输入端C输入低电平则关闭整点报时。波形图如图3所示。
2.2分类模块介绍
2.2.1“与”门介绍“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时,该事件才发生。如图4所示。真值表如表2所示。规定输入高电平为有效,规定输入低电平为无效。(1)当输入端A、B、C输入低电平时,输出端Y输出低电平。(2)当输入端A、B输入低电平,C输入高电平时,输出端Y输出低电平。(3)当输入端A、C输入低电平,B输入高电平时,输出端Y输出低电平。
(4)当输入端A输入低电平,B、C输入高电平时,输出端Y输出低电平。(5)当输入端B、C输入低电平,A输入高电平时,输出端Y输出低电平。(6)当输入端B输入低电平,A、C输入高电平时,输出端Y输出低电平。(7)当输入端C输入低电平,A、B输入高电平时,输出端Y输出低电平。(8)当输入端A、B、C输入高电平时,输出端Y输出高电平。波形图如图5所示。2.2.2“非”门介绍“非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑功能图如图6所示。真值表如表3所示。规定输入高电平为有效,规定输入低电平为无效。(1)输入端A输入低电平,输出端输出高电平。(2)输入端A输入高电平,输出端输出低电平。波形图如图7所示。
3总结
这一设计使我进一步了解了数字电子技术的理论知识,并且激发了我对这门课程的兴趣。在这篇文章写作的过程中,我了解到了电子技术在我们生活中的应用以及对人们生活的帮助,这使我对数字电子技术的未来更加有信心。但是我也发现自己对数电知识和电子设计软件掌握得不够。我认识到设计每一步都要细心认真,在一个庞大的逻辑关系中,任何一步出错的话,都会导致后面的环节发生错误。初次接触数电设计的我遇到了很多问题,在查找资料解决问题的过程中增长知识、增强解决问题和动手的能力,锻炼我做事细心、用心、耐心的能力。在完成这篇论文的过程中我更加了解office的使用例如字体加粗,居中等基本操作。
除此之外,我还体会到科技的进步,通过WPS就可以实现许多操作,例如制作文件、图表等,让我们的生活更加便利。同时也让我对科技的未来产生更加美好的憧憬。对于数电技术,我认为它将会有广大的发展前景。在未来,更加复杂的电子产品将会居主导的地位,而这些电子产品需要各种各样的功能与之匹配。那么数字电子技术就是必不可少的,因为通过数电技术可以制造出不同芯片,以实现多种功能。所以数字电子技术势必会有一个广大的发展。知识如果只停留在理论阶段,那么他除了应付考试别无它用,所以在之后的学习中,我会在学好理论知识的基础上,更加注重知识的应用实践,把自己培养成一个能独立思考,善于实践的综合人才。
参考文献
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[3]雷建龙.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2016(10).
作者:尹润翔
《电子设计竞赛的模拟电子技术教学改革》
摘要:全国大学生电子设计竞赛是大学生参与的重要科技活动之一。安徽工程大学电气工程学院在总结学生参加电子设计竞赛经验的基础上,完善了以项目化为核心的模拟电子技术课程教学体系,革新了以仿真计算和自制教学设备相融合的教学手段。实践表明,教学改革显著提升了教学质量、教学效果以及学生的工程实践能力,同时提高了学生在电子设计大赛中的成绩。
关键词:电子设计竞赛;项目化;电子技术;仿真
电子设计竞赛是非常重要的大学生学科竞赛活动,推动了高等学校电子信息类专业课程体系和课程内容的改革,不仅培养了大学生的实践创新能力和团队协作精神,而且提高了学生的工程实践素质。另外,大赛组委会还增加了全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统专题邀请赛,命题以模拟电子系统设计为主题,内容涉及模拟信号获取、处理、转换、产生以及变换技术等方面。由此可以看出模拟电子技术在电子信息类专业课程体系中的重要地位。
模拟电子技术是电子信息类专业非常重要的专业基础课,对学生后续课程的学习有着举足轻重的作用。由于传统的教学模式存在着过分重视理论知识考核成绩,重分析轻设计,验证性实验多综合性实验少等问题,加上课程学时数的不断减少,使得模拟电子技术课程的学习效果不尽理想。综上所述,进行模拟电子技术课程教学改革已势在必行。安徽工程大学电气工程学院在总结学生多年参加电子设计竞赛经验的基础上,利用仿真计算和自制教学设备相结合的教学手段,建立了以项目化为核心的模拟电子技术课程教学体系,并取得了显著的教学效果。
1以电子竞赛题目为依托,设计项目化教学任务
全国大学生电子设计竞赛的题目是在广泛开展赛区征题的基础上由专家统一进行命题,具有较高的前瞻性。通过分析大赛命题所包含的知识点,结合模拟电子技术教学大纲中的内容,建立项目化教学任务,实现该课程由重理论到重实践的转变[1~3]。电气工程学院师生经过多年的探索,结合电子竞赛中用到的知识点,建立了若干个综合性的实验项目,实现模块化教学[4~6]。通过这些项目,学生可以很轻松得将理论和实践联系起来,加深对所学知识的理解。这里以其中的一个实验项目“差动变压器式位移传感器的调理电路设计和制作”为例进行说明。图1所示的是差动变压器式位移传感器调理电路原理框图。
图中正弦波或方波产生电路的功能是产生一定频率的正弦波或方波,用来激励传感器的初级线圈;检波电路的功能是将差动变压器次级线圈输出的电压转换成一个既能反映位移大小,又能反映位移方向的电压信号;放大电路的功能是将检波电路得到的小信号放大成合适的大信号;滤波电路的功能是将放大信号的高频分量滤掉,获得一个纯净的直流电压信号;转换电路的功能是将电压信号转换成电流信号,以便适应信号的远距离传输;直流电源电路的功能是对整个电路进行供电,一般情况下供电电压为24VDC。该电路通常用来检测物件移动的位移量,在电子设计竞赛中的应用非常普遍,同时整个调理电路基本上包含了模拟电子技术课程的所有知识点。表1为调理电路包含的单元电路和教学大纲的对应关系。
2仿真计算和自制教学设备相互融合
随着计算机技术的发展,仿真计算在学习和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真计算已经与理论分析、科学实验成为当代科学研究的三大支柱。在电路板制作之前未能发现设计缺陷可能延迟计划,从而显著增加成本,仿真则有助于这类问题的及时发现。在模拟电子技术教学过程中,支持“理论分析→仿真计算→实验验证”的完整流程。
目前,在计算机上搭建仿真计算的平台非常容易,这就为课程教学实现理论和实践结合提供了极大的便利。全国大学生电子设计竞赛考查参赛者的一项重要能力就是设计并制作电路板。我校电气工程学院师生结合历年电子设计竞赛的题目,先用PSpice软件进行仿真,然后自行设计制作了多套实验装置,并用于实验教学。其中,2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题要求利用综合测试板上的555芯片和四运放324芯片,设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I、正弦波II的波形产生电路。图2是其中一个单元电路即方波和锯齿波产生电路的仿真计算,(a)图为方波和锯齿波产生的电路原理图,(b)图为uo1端输出的方波波形,(c)图为uo2端输出为锯齿波波形。同样,可以利用PSpice软件对其它单元电路进行仿真计算。图3为自制的2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题的PCB图和实物图。
3教学改革的效果
以项目化教学任务为载体,结合大学生电子设计竞赛,优化了模拟电子电路课程的教学内容,并采用最新的教学手段,培养了学生的动手能力、创新能力和团队协作精神。
3.1学生理论基础明显扎实
以前学生在学习模拟电子电路时,很多概念学得不是很扎实,自从课堂教学中使用了仿真计算后,特别是我校电子电气类专业开设了仿真软件学习课程,学生的学习兴趣明显提高。学生可以利用仿真软件对学习的每一个电路都进行仿真计算,这样可以很好地检验理论学习的效果。
3.2学生竞赛成绩显著提高
自从教学改革以来,参加电子设计大赛的人数大幅度提高,同时取得了很好的成绩。截止到2017年,我校电气工程学院学生参加大学生电子设计竞赛,共获得国家级一等奖3个,国家级二等奖2个,2014年和2015年蝉联安徽省TI杯,成绩喜人。
4结语
在总结电子竞赛经验的基础上,运用仿真软件进行项目化教学,对模拟电子技术课程教学进行了全方位的改革,优化教学内容,革新教学手段,形成了完善的课程体系。通过多年的教学实践,该体系能够有效地调动学生的主动性,在最近几年模拟电子技术课程考试中,学生的不及格率明显下降。同时,教学改革的各项措施,提高了学生的实践创新能力,教学效果显著。
参考文献
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作者:王冠凌 柏受军 王正刚 单位:安徽工程大学 电气工程学院
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