電子技術基礎課程設計的思考與實踐清華大學華成英

2012.4.18一、電子系統設計在電子技術課程中的重要性二、課程設計應具有先進性三、PSoC簡介四、PSoC實驗平臺在課程中的作用五、教學實踐和收獲體會電子技術基礎課程設計的思考與實踐一、電子系統設計在電子技術課程中的重要性背景明確功能明確前后關系明確應用場合性能特點信號特點與負載需求合理構造電路不但知其然還知其所以然課程的實踐性和實用性管-路-用：20世紀70年代末器件-電路-系統：20世紀末，精品課程建設中★站在系統的高度認識電子電路促進學以致用、舉一反三！從全局思考電子電路的設計一個電路從信號輸入、中間的處理到最后的輸出，各級之間的增益分配、參數設置、邏輯關系都是相互協調、相互制約的，只有通盤考慮、全面調試才能獲得理想效果。特別有利于學生系統集成的能力、綜合應用能力、仿真能力的培養。不顧此失彼，強調總體優化★建立系統的觀念★建立實踐的觀念電子電路與系統設計不能紙上談兵學會系統的調試和測試方法解決好原理-仿真-硬件實現電子電路設計中可行性分析的方法方案比較忽略次要，抓住主要的思考問題的方法重點和難點的分析方法★建立工程的觀念★建立科技進步的觀念站在基礎，面向未來緊盯元器件日新月異的發展，緊盯新技術的發展★建立創新意識電子電路可在咫尺之間產生千變萬化有日臻完善的EDA平臺激發學生的想象力和創造力。傳感器接收器信號發生器隔離電路濾波器阻抗變換放大器運算電路信號轉換電路比較器采樣保持功率放大器A/D轉換執行機構計算機數字系統不同的閉環系統將引入各種不同的反饋！反饋D/A轉換電子系統所包含的知識點及其相互關系脈沖的產生和整形組合電路時序電路單片機二、課程設計應具有先進性先進性主要體現在“元器件”和“方法”1947年晶體管1958年集成電路69年大規模集成電路75年超大規模集成電路20世紀80年代PLD迅速發展按10倍/6年集成度發展20世紀90年代模擬可編程器件20世紀90年代提出SoC的概念PALGALEPLDCPLDispPLDFPGA21世紀初產生PSoCPSoC單片機SOPC“三合一”：集數字可編程陣列、模擬可編程陣列、單片機為一體，解決了數字電路與模擬電路的接口問題，內部資源較單片機豐富，幾乎不需外部資源即可構成電子系統。在系統可編程：不需專門的編程器可重配置性：多達上百種功能模塊動態可重構性：實現超過120%的資源利用率低休眠功耗：電流僅為3微安良好的開發環境軟件1：PSoCDesigner用C語言和匯編語言編程，可在線調試源代碼。軟件2：PSoCExpress

無需編碼的圖形可視化設計工具軟件，便可完整、正確地生成程序文件。三、PSoC簡介1.特點8位微處理器、系統時鐘源、程序和數據存儲器乘法累加器、低電壓檢測電路、升壓泵、內部參考電壓、模擬多路開關、大電流輸出驅動……計數器、定時器、脈寬調制器、偽隨機序列發生器、緩沖器、反相器、全雙工串行通信接口……可編程增益放大器、儀用放大器、濾波器、電壓比較器、雙音頻撥號器等A/D、D/A轉換器2.結構電子電路與系統的結合點理論知識與實際應用的結合點新器件、新技術與新方法的結合點保持課程內容體系的先進性電子電路及系統設計與實現的軟硬件結合的平臺教學與科研相結合的平臺創新與實踐相結合的平臺在PSoC平臺上可以完成從基本電路到電子系統的實驗。四、PSoC實驗平臺在課程中的作用五、教學實踐和收獲體會引入了兩門課，為創新意識和能力的培養開闊了新的思路電子技術課程設計、電子技術專題課實驗分類及目的演示實驗：了解操作過程基礎實驗：熟悉開發環境和PSoC的基本特點提高實驗：熟悉基本模數混合系統及基本通信系統的應用和實現。指定設計型實驗：培養學生綜合設計的能力。創新設計型實驗：學生自由選題，自主設計和實現，培養創新意識和能力。開展課外科技活動自己組織小組自由選題、自主設計、自主研發演示實驗基礎型指導型指定設計型創新設計型PSoCDesigner實驗：PWM控制LED閃爍PSoCDesigner基本實驗8個：PGA、Filter、Comparator、Timer、Counter、PWM、ADC、DACPSoCDesigner實驗3個：單路溫度測量顯示、正弦波發生器、SPI通信既注重學生興趣，又注重與科研和實際應用相結合，共設計了6個富有創新性的題目：安防短信報警系統；智能車載小冰箱；語音存儲回放；手寫體識別筆等未規定題目PSoCExpress實驗：電位器控制LED亮度PSoCExpress基本實驗5個：按鈕控制LED和蜂鳴器、數碼管顯示電壓值、電壓值比較等PSoCExpress實驗2個：單路溫度監測、I2C通信2008年暑期課程設計PSoC應用部分在三個方面開展學習與研究：在本科生科技活動、畢業設計，研究生課題研制了一個實驗平臺，開出了不同層次的30多個實驗出版了一本書、編寫了一本講義、獲得了兩個專利獲得了五個獎項清華大學實驗技術一等獎