2023年電子系統(tǒng)創(chuàng)新實踐心得

2023年電子系統(tǒng)創(chuàng)新實踐心得隨著科學技術的發(fā)展、知識經(jīng)濟時代的到來，社會對大學生提出了許多新的要求。大學生應該具有扎實的基礎理論知識、較強的實踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調能力、強烈的責任感和服務意識等。當今世界，電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，并且向智能化方向發(fā)展，日益突出單片機和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設計和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對電子信息業(yè)余的學生有更高的要求：第一，要有扎實的業(yè)余基礎知識，例如學習和掌握“模擬電子技術。數(shù)字電子技術。高頻電子技術。單片機原理”和“微機原理”等主要課程;第二，動手能力要強；第三，要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，要有較強的適應工作的能力，使用先進應用軟件的能力，例如會利用諸如Protel>MaxplusIKMultisim、Matlab等工具軟件進行電路設計和仿真調試。用人單位對畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎理論和工具之外，還要求畢業(yè)生具有基于單片機系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設計經(jīng)驗。電子設計競賽正是對人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學方法和內容等起到了促進作用，具有極其重要的現(xiàn)實意義。電子設計競賽的選題引進了新的理論與技術，是跨學科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導學生參加各類電子競賽，特對綜合電子系統(tǒng)設計的教學模式、課程內容、教學方法及考評進行改革。一、綜合電子系統(tǒng)設計課程的性質電子系統(tǒng)設計主要是指基于單片機控制的完整應用系統(tǒng)的設計，包括系統(tǒng)軟硬件設計及系統(tǒng)調試等多方面的知識。電子系統(tǒng)設計課程體系是以“單片機原理及應用”課程為核心，由“模擬電子技術。數(shù)字電子技術。傳感器技術。電子設計自動化?？删幊踢壿嬈骷皯?。C語言程序設計”等相關課程組成。它是一門綜合性較強的業(yè)余課程，通過本課程的理論學習和動手實驗，培養(yǎng)學生的業(yè)余知識綜合運用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。學生經(jīng)過前期基次的學習，通過隨課的驗證性實驗，對于電子信息領域的相關理論知識有了了解和掌握，在老師的指導下基本能夠進行單元電路的設計和調試，通過課程設計也能完成本課程簡單的綜合性實驗。但一些驗證性實驗多數(shù)是教材內容原理的演示和再現(xiàn)，實驗內容和方法都是老師指定，學生基本沒有進行系統(tǒng)級的設計和實訓，綜合實踐能力有待提高，學生沒有發(fā)揮自己的主觀能動性，積極性不高，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。鑒于上述情況，對綜合電子系統(tǒng)設計的理論內容和實踐方法進行改革創(chuàng)新。二、綜合電子系統(tǒng)設計理論課內容根據(jù)本課程的實際情況和學生所具備基礎知識，安排如下幾個環(huán)節(jié)：模擬電路單元設計，數(shù)字系統(tǒng)單元的設計，微處理器單元電路的設計以及電子系統(tǒng)抗干擾技術等環(huán)節(jié)。結合全國電子大賽，模擬單元電路主要講述運算放大器的設計以及正確使用、有源濾波器的設計方法、外圍電子元器件（電子、電容）的計算和選擇；直流穩(wěn)壓電源的設計方法以及參數(shù)元器件的選擇；各種信號產(chǎn)生的方法，重點講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實現(xiàn)技術。以上這些單元內容的安排是結合歷年來全國電子設計大賽有關模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的，通過這些內容的講解有利于提高學生模擬電子技術的設計方法。數(shù)字系統(tǒng)設計單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設計方法，突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設計一一EDA設計方法；可編程邏輯器件的特點及選擇;數(shù)字系統(tǒng)設計舉例，比如AD、DA控制器的實現(xiàn)、交通燈控制器的實現(xiàn)、電子密碼鎖的設計等。通過大量實例的講解使學生能初步掌握用大規(guī)?？删幊踢壿媽崿F(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器，例如51內核單片機、MSP430單片機、R單片機、PIC單片機等型號,介紹它們的特點、應用范圍、怎樣根據(jù)項目需求來選擇合適的微處理器；根據(jù)學生目前對微處理器的掌握和學習情況，重點講述基于單片機串行通信的設計，包括幾種流行的串行通信協(xié)議：SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議，分析它們的特點，在不具有SPI總線、nc總線的微處理器中怎樣通過io□模擬它們的總線協(xié)議；以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學生的c語言編程能力。在微處理器單元里，另外的重點內容多基于單片機的并行通信設計，包括常用的。人機接口電路（鍵盤、LCD、LED顯示），這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設備中都具有的，學生有必要掌握它們的設計方法以及編程技術。電子系統(tǒng)抗干擾技術也是綜合電子系統(tǒng)設計中非常重要的內容。當系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下，抗干擾設計的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強，但是用微處理器構造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對系統(tǒng)的干擾，并確保電子系統(tǒng)安全可靠運行，必須采取相應的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應用系統(tǒng)的抗干擾設計應針對不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術。在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設計、器件選型、降熱散熱計算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測試等綜合知識。通過對本小節(jié)的學習，使學生應達到以下目標：熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式；學會供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施；能說出在印制電路板設計中體現(xiàn)的抗干擾措施；學習設計軟件陷阱及看門狗電路，從而為綜合電子設計系統(tǒng)設計打下良好的基礎。三、精心設計安排實驗這門課實踐性很強，除了教師講述的理論內容和方法外，安排大量的實驗以及鼓勵學生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設計的比賽，提升學生分析問題、解決問題的能力，從而提高他們的實際動手能力。根據(jù)課程的內容合理安排一些設計性的實驗題目。安排的實驗不同于在學習相應的基礎時所做的實驗，要體現(xiàn)獨立思考的能力。教師布置實驗題目、講述方法，學生以實驗項目為中心,整合理論知識，查閱相關資料，具體的實驗方案和電路要學生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨立完成。在做實驗前，電路圖以及程序代碼要在課下完成，實驗室只是調試電路和程序以及老師考核實驗成績。這樣做可以更好地將理論與實踐結合到實驗項目中去，使學生在動手實踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升；也可以鍛煉學生學會搜集資料、整理資料，提高他們獨立自主的學習能力。同時，教師在帶領學生學習的過程中也在不斷地提升自己，積累經(jīng)驗。結合電子設計競賽，安排各章節(jié)相應的實驗項目：模擬電路單元主要是運算放大器和二階有源濾波器的設計；重點是直流穩(wěn)壓電源的設計；數(shù)字系統(tǒng)單元設計安排了數(shù)字頻率計、交通燈控制器，重點是DDS數(shù)字頻率的合成實驗。微處理器單元安排了基于單片機SPI總線時鐘顯示器和基于單片機并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實驗條件，這些實驗主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里，利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設計；在數(shù)字電路系統(tǒng)設計中，利用MAX+PLUSTT軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實驗;微處理器單元，利用PROTEUS軟件完成單片機的并行和串行通信實驗。這樣在不需要任何實驗儀器和元器件的情況下，為學生提供了一個展示才華的平臺，充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力。四、綜合電子系統(tǒng)設計的考核標準目前我國教育領域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對于考核學生的知識掌握情況是非常重要的，但對于綜合電子系統(tǒng)設計這門技術性實踐性和綜合性非常強的課程，不適合采用閉卷考試對學生能力進行考查。為了真正鍛煉學生的實際動手能力，對這門課的考核采取如下方式：平時上課出勤、答疑以及學習的主動性占20%；實驗占30%（其中課前預習的情況比重占80%）；最后50%的成績是學生的作品。學生可以完成一個老師指定的題目，在確定最佳設計方案后，到實驗室完成了系統(tǒng)單元電路的仿真，進行安裝、測量和調試，把實際的設計作品做出來。也可以根據(jù)學科業(yè)余方向并結合自身興趣，自主選擇一個課題作為課程的設計項目，經(jīng)過系統(tǒng)規(guī)劃、設計、電路實現(xiàn)、系統(tǒng)調試完成一個完整的電子作品；最后通過驗收、答辯、總結、演講結束課程的學習。在系統(tǒng)的制作和調試過程中，讓學生想方設法采取各種措施解決