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下面是兩篇電子高級工程師論文范文,第一篇論文介紹了數字電子技術的應用,通過數字電子技術可以豐富功能,是的電子產品更加符合人們的需要,第二篇論文介紹了電子設計競賽的模擬電子技術教學改革,隨著電子技術的發展,數字電路的應用越來越普遍,使得部分學生產生了模擬電子電路不再重要的錯誤認識,論文進行了如下探討。
《數字電子技術的應用》
摘要:數字電路中邏輯門電路是最基本的電路邏輯元件。所謂“門”就是一種開關,它能按照某些條件去控制電子信號的通過或不通過。門電路的信號輸入和信號輸出之間存在一定的邏輯關系(因果關系),所以門電路又稱為邏輯門電路。門電路的基本邏輯關系為“與”、“或”、“非”三種。通過這三種關系,可以實現多種多樣的功能。而對于傳統的機械手表來說,它的功能單一。所以可以通過數字電子技術是它的功能更加豐富,更符合人們生活的需要。例如,除了傳統機械手表的功能;顯示時間之外,還可以增加顯示日期,秒表計時,定時鬧鐘等功能。
【關鍵詞】高電平;低電平;輸入端;輸出端
1數字電子技術
在2016年夏天,我去表哥家玩,在他的書桌上放著一本有關數字電子技術的書,出于好奇心,于是我就翻看了幾頁,然后我就喜歡上了數字電子技術這門課。以下是我對數字電子技術的認識。核心內容就是把一系列連續的信息數字化,或者說是不連續化。在電子技術中,信號可以根據是否連續分為兩大類:一類信號是連續的模擬信號,這類信號的特征是,無論從時間上還是從信號的大小上都是連續變化的,用于傳遞、加工和處理模擬信號的技術叫做模擬技術,處理模擬信號的電路稱為模擬電路。常用的有整流電路、放大電路等,而且研究的是輸入和輸出信號間的大小及相位關系;另一類信號是不連續的數字信號,數字信號的特征是,無論從時間上或是大小上都是離散的,或者說都是不連續的,傳遞、加工和處理數碼信號的叫做數字技術。處理數字信號的電路稱為數字電路,它注重研究的是輸入、輸出信號之間的邏輯關系而非大小和相位的關系。“門”電路是數字電路中最基本的邏輯元件。
所謂“門”就是一種開關,它能按照特點的的條件去控制電路信號的通過或不通過。門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關系(因果關系),所以“門”電路又稱為邏輯門電路。基本邏輯關系為“與”、“或”、“非”三種。數字技術有以下特點:(1)在數字技術中采用二進制,因此凡元件具有的兩個穩定狀態都可用來表示二進制,(例如“高電平”和“低電平”),所以其基本單元電路簡單,電路中各元件對精度要求不嚴格,允許基本參數有較大的偏差,只要能區分兩種截然不同的狀態即可。這一特點,降低了數字電路對元件的要求,降低了數字電路的成本,對實現數字電路集成化是十分有利的。(2)抗干擾能力強、精度高。采用二進制的數字技術傳遞加工和處理的是二值信息,不易受外界的干擾,抗干擾能力強。另外它可用增加二進制數的數位提高精度。(3)數字信號便于長期存貯,使大量可貴的信息資源得以保存。(4)保密性好,在數字技術中可以通過一些特定的邏輯運算進行加密處理使一些可貴信息資源不易被竊取。(5)通用性強,單一元件結構和功能簡單,可以采用標準化的邏輯部件來組合構成各種各樣的數字系統。
2電路設計
2.1電路分析
邏輯功能圖如圖1所示。真值表如表1所示。邏輯表達式如圖2所示。傳統的機械手表功能單一僅有顯示時間的功能,為了使日常生活更加方便,可以在機械手表的基礎上增加幾個按鈕使其擁有更多的功能,例如顯示時間、計時、鬧鐘等。設三個按鈕為A、B、C是輸入端,Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7為輸出端顯示不同的功能規定輸入高電平為有效,輸入低電平為無效。
(1)當輸入端A、B、C輸入都為低電平,輸出端Y0輸出高電平,輸出端Y1、Y2Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示時間,然后輸入端A、B、C都輸入高電平,則可以更改日期,再次在輸入端A輸入高電平確定日期。(2)當輸入端A、B都輸入低電平,輸入端C輸入高電平時,輸出端Y1輸出高電平,輸出端Y0、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示日期。(3)當輸入端A、C都輸入低電平,輸入端B輸入高電平時,輸出端Y2輸出高電平,輸出端Y0、Y1、Y3、Y4、Y5、Y6輸出低電平,此時顯示秒表,再次在輸入端B處輸入高電平,通過三極管使秒表開始計時,再在輸入端A輸入高電平,使計時停止,然后輸入端A輸入高電平使秒表清零。
(4)當輸入端A輸入為低電平,輸入端B、C輸入高電平時,輸出端Y3輸出高電平,輸出端Y0、Y1、Y2、Y4、Y5、Y6輸出低電平,設置鬧鐘。輸入端A輸入高電平則取消鬧鐘,當輸入端B輸入高電平,輸入端A、C輸入為低電平時更改鬧鐘。(5)當輸入端A輸入為高電平,輸入端B、C輸入低電平時,輸出端Y4輸出高電平,輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6輸出低電平,此時熒光屏發亮。再次在輸入端A輸入高電平,輸入端B、C輸入低電平熒光屏熄滅。(6)當輸入端A、C輸入為高電平,輸入端B輸入低電平時,輸出端Y5輸出高電平,輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6輸出低電平,此時開啟照明功能,然后在輸入端A輸入高電平,輸入端B、C輸入低電平,關閉照明功能。(7)當輸入端A、B輸入為高電平,輸入端C輸入低電平時,輸出端Y6輸出高電平,輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y6輸出低電平,此時開啟整點報時。再次在輸入端A、B輸入高電平,輸入端C輸入低電平則關閉整點報時。波形圖如圖3所示。
2.2分類模塊介紹
2.2.1“與”門介紹“與”邏輯關系是指當決定某事件的條件全部具備時,該事件才發生。如圖4所示。真值表如表2所示。規定輸入高電平為有效,規定輸入低電平為無效。(1)當輸入端A、B、C輸入低電平時,輸出端Y輸出低電平。(2)當輸入端A、B輸入低電平,C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。(3)當輸入端A、C輸入低電平,B輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。
(4)當輸入端A輸入低電平,B、C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。(5)當輸入端B、C輸入低電平,A輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。(6)當輸入端B輸入低電平,A、C輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。(7)當輸入端C輸入低電平,A、B輸入高電平時,輸出端Y輸出低電平。(8)當輸入端A、B、C輸入高電平時,輸出端Y輸出高電平。波形圖如圖5所示。2.2.2“非”門介紹“非”邏輯關系是否定或相反的意思。邏輯功能圖如圖6所示。真值表如表3所示。規定輸入高電平為有效,規定輸入低電平為無效。(1)輸入端A輸入低電平,輸出端輸出高電平。(2)輸入端A輸入高電平,輸出端輸出低電平。波形圖如圖7所示。
3總結
這一設計使我進一步了解了數字電子技術的理論知識,并且激發了我對這門課程的興趣。在這篇文章寫作的過程中,我了解到了電子技術在我們生活中的應用以及對人們生活的幫助,這使我對數字電子技術的未來更加有信心。但是我也發現自己對數電知識和電子設計軟件掌握得不夠。我認識到設計每一步都要細心認真,在一個龐大的邏輯關系中,任何一步出錯的話,都會導致后面的環節發生錯誤。初次接觸數電設計的我遇到了很多問題,在查找資料解決問題的過程中增長知識、增強解決問題和動手的能力,鍛煉我做事細心、用心、耐心的能力。在完成這篇論文的過程中我更加了解of?ce的使用例如字體加粗,居中等基本操作。
除此之外,我還體會到科技的進步,通過WPS就可以實現許多操作,例如制作文件、圖表等,讓我們的生活更加便利。同時也讓我對科技的未來產生更加美好的憧憬。對于數電技術,我認為它將會有廣大的發展前景。在未來,更加復雜的電子產品將會居主導的地位,而這些電子產品需要各種各樣的功能與之匹配。那么數字電子技術就是必不可少的,因為通過數電技術可以制造出不同芯片,以實現多種功能。所以數字電子技術勢必會有一個廣大的發展。知識如果只停留在理論階段,那么他除了應付考試別無它用,所以在之后的學習中,我會在學好理論知識的基礎上,更加注重知識的應用實踐,把自己培養成一個能獨立思考,善于實踐的綜合人才。
參考文獻
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作者:尹潤翔
《電子設計競賽的模擬電子技術教學改革》
摘要:全國大學生電子設計競賽是大學生參與的重要科技活動之一。安徽工程大學電氣工程學院在總結學生參加電子設計競賽經驗的基礎上,完善了以項目化為核心的模擬電子技術課程教學體系,革新了以仿真計算和自制教學設備相融合的教學手段。實踐表明,教學改革顯著提升了教學質量、教學效果以及學生的工程實踐能力,同時提高了學生在電子設計大賽中的成績。
關鍵詞:電子設計競賽;項目化;電子技術;仿真
電子設計競賽是非常重要的大學生學科競賽活動,推動了高等學校電子信息類專業課程體系和課程內容的改革,不僅培養了大學生的實踐創新能力和團隊協作精神,而且提高了學生的工程實踐素質。另外,大賽組委會還增加了全國大學生電子設計競賽模擬電子系統專題邀請賽,命題以模擬電子系統設計為主題,內容涉及模擬信號獲取、處理、轉換、產生以及變換技術等方面。由此可以看出模擬電子技術在電子信息類專業課程體系中的重要地位。
模擬電子技術是電子信息類專業非常重要的專業基礎課,對學生后續課程的學習有著舉足輕重的作用。由于傳統的教學模式存在著過分重視理論知識考核成績,重分析輕設計,驗證性實驗多綜合性實驗少等問題,加上課程學時數的不斷減少,使得模擬電子技術課程的學習效果不盡理想。綜上所述,進行模擬電子技術課程教學改革已勢在必行。安徽工程大學電氣工程學院在總結學生多年參加電子設計競賽經驗的基礎上,利用仿真計算和自制教學設備相結合的教學手段,建立了以項目化為核心的模擬電子技術課程教學體系,并取得了顯著的教學效果。
1以電子競賽題目為依托,設計項目化教學任務
全國大學生電子設計競賽的題目是在廣泛開展賽區征題的基礎上由專家統一進行命題,具有較高的前瞻性。通過分析大賽命題所包含的知識點,結合模擬電子技術教學大綱中的內容,建立項目化教學任務,實現該課程由重理論到重實踐的轉變[1~3]。電氣工程學院師生經過多年的探索,結合電子競賽中用到的知識點,建立了若干個綜合性的實驗項目,實現模塊化教學[4~6]。通過這些項目,學生可以很輕松得將理論和實踐聯系起來,加深對所學知識的理解。這里以其中的一個實驗項目“差動變壓器式位移傳感器的調理電路設計和制作”為例進行說明。圖1所示的是差動變壓器式位移傳感器調理電路原理框圖。
圖中正弦波或方波產生電路的功能是產生一定頻率的正弦波或方波,用來激勵傳感器的初級線圈;檢波電路的功能是將差動變壓器次級線圈輸出的電壓轉換成一個既能反映位移大小,又能反映位移方向的電壓信號;放大電路的功能是將檢波電路得到的小信號放大成合適的大信號;濾波電路的功能是將放大信號的高頻分量濾掉,獲得一個純凈的直流電壓信號;轉換電路的功能是將電壓信號轉換成電流信號,以便適應信號的遠距離傳輸;直流電源電路的功能是對整個電路進行供電,一般情況下供電電壓為24VDC。該電路通常用來檢測物件移動的位移量,在電子設計競賽中的應用非常普遍,同時整個調理電路基本上包含了模擬電子技術課程的所有知識點。表1為調理電路包含的單元電路和教學大綱的對應關系。
2仿真計算和自制教學設備相互融合
隨著計算機技術的發展,仿真計算在學習和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真計算已經與理論分析、科學實驗成為當代科學研究的三大支柱。在電路板制作之前未能發現設計缺陷可能延遲計劃,從而顯著增加成本,仿真則有助于這類問題的及時發現。在模擬電子技術教學過程中,支持“理論分析→仿真計算→實驗驗證”的完整流程。
目前,在計算機上搭建仿真計算的平臺非常容易,這就為課程教學實現理論和實踐結合提供了極大的便利。全國大學生電子設計競賽考查參賽者的一項重要能力就是設計并制作電路板。我校電氣工程學院師生結合歷年電子設計競賽的題目,先用PSpice軟件進行仿真,然后自行設計制作了多套實驗裝置,并用于實驗教學。其中,2013年全國大學生電子設計競賽綜合測評題要求利用綜合測試板上的555芯片和四運放324芯片,設計制作一個頻率可變的同時輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波II的波形產生電路。圖2是其中一個單元電路即方波和鋸齒波產生電路的仿真計算,(a)圖為方波和鋸齒波產生的電路原理圖,(b)圖為uo1端輸出的方波波形,(c)圖為uo2端輸出為鋸齒波波形。同樣,可以利用PSpice軟件對其它單元電路進行仿真計算。圖3為自制的2013年全國大學生電子設計競賽綜合測評題的PCB圖和實物圖。
3教學改革的效果
以項目化教學任務為載體,結合大學生電子設計競賽,優化了模擬電子電路課程的教學內容,并采用最新的教學手段,培養了學生的動手能力、創新能力和團隊協作精神。
3.1學生理論基礎明顯扎實
以前學生在學習模擬電子電路時,很多概念學得不是很扎實,自從課堂教學中使用了仿真計算后,特別是我校電子電氣類專業開設了仿真軟件學習課程,學生的學習興趣明顯提高。學生可以利用仿真軟件對學習的每一個電路都進行仿真計算,這樣可以很好地檢驗理論學習的效果。
3.2學生競賽成績顯著提高
自從教學改革以來,參加電子設計大賽的人數大幅度提高,同時取得了很好的成績。截止到2017年,我校電氣工程學院學生參加大學生電子設計競賽,共獲得國家級一等獎3個,國家級二等獎2個,2014年和2015年蟬聯安徽省TI杯,成績喜人。
4結語
在總結電子競賽經驗的基礎上,運用仿真軟件進行項目化教學,對模擬電子技術課程教學進行了全方位的改革,優化教學內容,革新教學手段,形成了完善的課程體系。通過多年的教學實踐,該體系能夠有效地調動學生的主動性,在最近幾年模擬電子技術課程考試中,學生的不及格率明顯下降。同時,教學改革的各項措施,提高了學生的實踐創新能力,教學效果顯著。
參考文獻
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作者:王冠凌 柏受軍 王正剛 單位:安徽工程大學 電氣工程學院
推薦閱讀:《電子科技大學學報》于1959年創刊,是中國最早的電子類期刊之一,是以電子科學為主的綜合性學術刊物,本刊歷年來獲得國家級、部省級的獎勵24個,9人次榮獲部省級個人獎勵;編輯部撰寫論文36篇,其中有4篇論文被各級部門評為優秀論文;論著3冊。