EDA技术在数字电子技术实验中的应用

2024-06-18

EDA技术在数字电子技术实验中的应用（8篇）

1.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇一

EDA软件MultiSim在电工电子技术实验教学中的应用

扬柳林

陈军灵

（广西大学电气工程学院，广西，南宁，530004）

摘要：文章对MultiSim仿真软件进行了介绍，探讨了其在电工电子技术实验教学中的应用，利用该虚拟电子实验台辅助实验教学，可以克服传统实验中的一些不足，使实验教学更加方便、灵活、直观，能取得更好的教学效果。关键词：电子设计自动化（EDA）；虚拟电子实验台；MultiSim；仿真中图分类号：G642.423 0 引言

在科学技术日新月异的背景下，随着教育改革的深入，如何实现教育技术现代化、教学手段现代化已经成为我国教育改革所面临的一个重要课题。目前，在电工电子技术实验教学方面，国内多数高校仍主要采用实物元器件进行硬件连线测试，大多数采用面包板或者各种现成的实验箱。这种传统的实验方式由于受实验室条件的限制，在给学生开设一些扩展型、设计型以及综合型实验时将会遇到困难，特别是新器件，新设备价格昂贵，一般院校的电子学实验室更是无法承受。

随着电子设计自动化（EDA）技术的发展，开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前，在这类仿真软件中，“虚拟电子实验台”——MultiSim较为优秀，其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术，在创建实验电路时，元器件和测试仪器均可以直接从屏幕图形中选取，而且软件中的测试仪器的图形与实物外形基本相似。利用MultiSim仿真软件进行电工电子技术实验教学，不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素，还能利用软件中提供的各种分析方法，帮助学生更快、更好地掌握教学内容，加深对概念、原理的理解，并能熟悉常用的电工电子仪器的测量方法，进一步培养学生的综合能力和创新能力。虚拟电子实验台MultiSim简介

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的电路模拟软件，V5以前的版本称为Electronics Workbench，从V6开始改为Multisim。在教育界比较流行的Multisim 2001版属于V6版本，目前Multisim的最新版本是V8。Multisim从V5到V6的功能有很大的扩充，特别是增加了VHDL和Verilog HDL模块，使它成为真正的“数模VHDL Verilog”的混合电路模拟软件。

Multisim的主要功能和特点：

 Multisim具有直观、方便的操作界面，创建电路、选用元器件和虚拟测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取，而且提供的虚拟测试仪器非常齐全，其外观与实物外形基本相似，操作这些虚拟设备如同操作真实的设备一样。

 Multisim极大地扩充了元件数据库，特别是大量新增的与现实元件对应的元件模型，增强了仿真电路的实用性，同时还可以新建或扩充已经有的元件库，建库所需的原器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到。

 Multisim具有较为完善的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳定分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法。此外，还可以对被仿真电路中的元件设置各种故障，以便观察到故障情况下的电路工作状态。用MultiSim进行虚拟实验的方法 2.1 构造和测试电路分为以下几个步骤：

⑴ 根据实验内容从元件库选择元件放到工作区；

⑵ 将工作区中的元件按照电路布局进行放置，用导线将元件连接起来，并设置好元件参数和模型；

⑶ 在电路中需要观测的节点放置、连接电压、电流表计和示波器、信号发生器等观测仪器；

⑷ 根据测试要求设定仪器参数，进行电路仿真、观测。2.2 电路仿真运行

电路创建完毕，点击“运行”开关后，就可以从示波器等测试仪器上读得电路中被测数据。整个仿真运行过程可分成以下几个步骤：

⑴ 数据输入：将已创建的电路图结构、元器件数据读入，选择分析方法；

⑵ 参数设置：检查输入数据的结构和性质，以及电路中的阐述内容，对参数进行设置；

⑶ 电路分析：对输入信号进行分析，形成电路的数据值解，并将所得数据送至输出级；

⑷ 数据输出：从测试仪器如示波器或万用表等上获得仿真运行的结果。也可以从“分析”栏中的“分析显示图”看到测量、分析的波形图。MultiSim在电工电子实验教学中的应用举例

3.1 RLC串联电路的响应与状态轨迹观测（电工电路仿真实验）

二阶RLC串联电路在电工电路中较为常见，但用传统的方法讲授、观测该电路的响应过程是比较抽象、复杂的，而使用Multisim对其过渡过程进行仿真分析，就可以很方便地研究其过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态下的响应曲线和状态轨迹。

如图1所示，在Multisim工作区搭建实验电路，并设置好相关参数。图中函数发生器输出方波信号，f600Hz。用示波器观测电容两端电压，通过键盘上的“a”键，可以实时改变可调电阻R1值，从而得到三种不同状态的响应曲线，如图2所示。

图1

（a）临界阻尼

图2

（b）欠阻尼

二阶RLC串联电路三种状态的响应曲线

（c）过阻尼

为了观测该电路的状态轨迹，需按图3搭建实验电路。图中，函数发生器输出方波信号，f600Hz；示波器置于双踪工作方式，将电容两端电压送入示波器的A端子，电感电流送入示波器的B端子，则从屏幕上就可以显示出其状态轨迹，原理与显示李萨育图形一样。为获得电感电流，加接了取样电阻R3，将电流量转变为成正比的电压量。由于电阻R3的引进，电容电压值比实际值偏大，但由于电容的阻抗ZCR3，所以电阻R3带来的影响可以忽略不计。改变可调电阻R2值，便可观察振荡与非振荡情况下的状态轨迹，如图4所示。

图3

（c）过阻尼

（b）欠阻尼（a）临界阻尼

图4

二阶RLC串联电路三种状态的状态轨迹

3.2 晶体管输出特性曲线测试(电子电路仿真实验)晶体管输出特性曲线是描述晶体管各极电流与各极电压关系的曲线，对于了解晶体管性能和晶体管电路分析是非常有用的。传统的晶体管输出特性曲线测试实验，比较繁琐，现利用MultiSim强大的仿真分析、数据后期处理功能，则可以方便、快捷地测绘出晶体管输出特性曲线。

如图5所示，在MultiSim工作区中创建测试电路。点击Simulate菜单中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出现图6所示对话框，按图中参数进行设置，并将vv1# branch作为output variables。设置完毕，点击对话框上的Simulate，得到图

8所示晶体管输出特性曲线。但该曲线与习

图晶体管测试电路图

惯表示方法不同，纵坐标数据为负数，因此，再利用Multisim的后处理功能（Postprocess），将测试曲线进行简单的数学运算，即输出数据取反，便可得到习惯表示法。具体参数设置如图7对话框所示。重画后的晶体管输出特性曲线如图9所示。

图6

DC Sweep Analyses对话框设置

图7

Postprocess对话框设置

图9

晶体管输出特性曲线图8

晶体管测试曲线结论

从以上列举的仿真试验中，可以看出，用MultiSim进行电工电子虚拟实验非常方便，现象直观，结果精确。这对电工电子技术实验教学是一种很好的辅助手段。并且，还为学生进行综合性、创造性实验提供了一个广阔空间。随着MultiSim应用的推广和深入，其必将在电子工程、信息工程、电气工程、自动控制等领域的辅助教学中发挥重要作用。

参考文献：

[1] Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide [M]，Canada，2003．

[2] 郑步生，吴渭，Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M]，北京：电子工业出版社，2002．

[3] 康光华，电子技术基础（模拟部分），北京：高等教育出版社．

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。multisim 9概述

Multisim 被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。最大的改变就是：Multisim 9与LABVIEB 8的完美结合：

新特点：（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；

（2）所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;

(3)所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。

Multisim 9组成：

1． ―――构建仿真电路

2． ―――仿真电路环境

3． multi mcu------单片机仿真

4． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

5． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

6． ―― 通信系统分析与设计的模块

7． ―― PCB设计模块：直观、层板32层、快速自动布线、强制向量和密度直方图

8．－（自动布线模块）

仿真的内容：

1．器件建模及仿真；

2．电路的构建及仿真；

3．系统的组成及仿真；

4．仪表仪器原理及制造仿真。

器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：

模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；

数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；

FPGA器件。

电路的构建及仿真：单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。

系统的组成及仿真：Commsim 是一个理想的通信系统的教学软件。它很适用于如„信号与系统‟、„通信‟、„网络‟等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。

Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。

要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。

仪表仪器的原理及制造仿真：可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。

PCB的设计及制作：产品级版图的设计及制作。

美国NI公司提出的理念：

“把实验室装进PC机中”

“软件就是仪器

[编辑本段]multisim 10概述

●通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路

●通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为

●借助高级电路分析, 理解基本设计特征

●通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试

●通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间

NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

电子通信类其它常用的仿真软件：

System view---数字通信系统的仿真

Proteus――单片机及ARM仿真

LabVIEW――虚拟仪器原理及仿真

Multisim 2001 使用简介

Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。

第一节 Multisim概貌

软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

一、Multisim的主窗口界面。

启动Multisim 2001后，将出现如图1所示的界面。

界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。

二、菜单栏

菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。

1.File File菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。命令功能

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2.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇二

1 EDA技术的设计步骤

对于设计范畴而言, EDA技术的研发对数字电子设计的意义十分重大, 其将传统硬件、搭试、调试以及焊接改变为透过计算机运转的自动化形式。

1.1设计输入

所有项目在执行设计途中, 都具备了最少一项以上的多源文件, 其可以为VHDL文件、原理图文件以及混合输入文件等。

1.2综合

运用EDA软件系统的综合器将VHDL软件设计及硬件可执行性进行衔接则为综合, 也是软件改变成硬件电路十分主要的方法, 透过这一环节能够完成源文件的综合。在真正的应用过程里, EDA软件系统综合器大多为对于某类CPLD/FPGA供应商的产品进行调试, 因此, 综合的最终结论则为同硬件可实现性具有紧密的联系。EDA技术为我们完成逻辑综合及优化给予了良好的功能, 其能够将设计人员涉及的逻辑级的电路图向门级电路执行自动转换, 最终构成相应的时序分析文件、网表文件等不同报表。

1.3适配

此环节也称之为布线布局, 在综合之后则需使用CPLD/FPGA布线以及布局适配器将综合后的图标文件进行代表的逻辑映射操作, 而在这过程中又详细的涵盖了逻辑分割、底层器件配置、布局布线、逻辑优化等相关操控。而在适配结束后, 则会产生与时序仿真应用的网表文件与下载文件当中, 比如JAM或JEDEC等形式的文件, 最终适配对象和器件的构造细节对应尤为关键。

1.4仿真

仿真则为编程下载前, 一定要透过EDA工具进行适配所形成的结论进行模拟测验。在EDA设计中, 仿真十分关键, 仿真通常包含了功能仿真与时序仿真。功能仿真为仅针对设计描绘的逻辑功能采取测试模拟, 以此掌握是否符合原设计的标准, 并在仿真过程里不会对具体硬件特征有所涵盖。时序仿真是透过适配后的表格文件进行仿真, 将器件的硬件特征包含在内, 因此, 这一器件仿真最贴近真实, 且仿真结论的精准度较高。

1.5编程下载

在仿真之后, 将适配后生成的下载文件透过Byteblaster下载电缆线, 将其通过FPGA/CPLD器件进行维护, 便于检验与调试硬件。最终统一执行测试硬件系统, 包括FPGA及CPLD。保障设计项目在目标系统中的实际工作状况的终极验证相符, 从而避免在设计时产生错误, 实现设计的改革及优化。

2源于EDA技术的实验构架

2.1虚拟数字电子技术的实验构架

EDA研发工具有许多种, 其中常见的有Multisin、Quartus II、Protel以及Matlab, 进行创建虚拟数字电子技术实验平台。而此虚拟数字电子技术实验平台通过两方面组成, 其一, 源于EDA的学习平台, 而主要为实验仿真功能块;其二, 虚拟实验平台, 主要为实验平台信息的管理功能块与实验管理及评估功能块。这两方面功能块相互间需要进行信息交互, 以此创建起具备功能较为完善、虚拟的、源于EDA技术的数字电子技术实验平台。

2.2各模块框架

以EDA实验平台为基础, 其实验仿真功能块主要通过四个方面构成:首先, 获得项目信息;其次, 基础学习;再次, 完成虚拟实验;最后, 处理实验结论。参加实验的人员通过此虚拟实验平台获得相应的实验内容, 透过基础学习, 选择适当的EDA工具, 将需要执行的实验内容得以完成, 并将其实验数据、图标乃至源程序代码、实验图纸、仿真参数、仿真结论保存或通过纸质输出, 并将其上传到数据库, 有利于未来翻阅使用。

基础学习通过四个方面结合而成, 则为EDA工具学习、学习软件编程语言、熟悉实验器件、实验理论知识等。EDA工具是Multisin、Quartus II、Protel以及Matlab编程语言中使用最为广泛的汇编语言及VHDL两种语言。实验期间使用的是普遍数字芯片, 并且, 系统中还能够下载完善的数字实验设计案例, 案例中存在清晰的系统设计路线, 乃至系统内的重要技术介绍, 有利于实验人员深刻理解数字系统, 并提升设计能力。

实验管理及评估功能块包含了发布实验项目内容、获取实验项目完成信息、批阅实验项目、管理实验信息。管理人员首先需要将实验内容通过此平台传输给相应人员。在实验人员结束实验项目后, 需对其结论进行拷贝, 并将其输入至数据库内。

实验平台信息管理功能块包含了注册模块、登录模块、实验信息管理以及故障处理。而平台信息管理功能块的主要工作为管理日常实验信息, 如实验人员的登录与注册、实验平台材料的下载与故障维护等。

3结束语

综上所述, 虚拟数字电子技术实验身为相对前沿的实验方式, 虽然自身优势较多, 可并无法真正取代传统实验, 所以, 在加强数字电子技术实验的同时, 也不可忽略传统实验的存在。以EDA技术为基础设计的全新实验架构, 融合所有功能模块的执行路线, 对于不同设计功能要求, 选择有效的设计工具且规划出更为完善的实验体系。

摘要：随着科学技术的发展, 计算机技术以及信息技术获得普遍运用, 且逐步趋于成熟。数字电子技术实验也在时代的发展中引入了先进的EDA技术。

关键词：EDA技术,数字电子技术,实验

参考文献

[1]周建国.虚拟实验系统在“数字逻辑”实验教学中的应用[J].实验室研究与探索, 2011. (10) :78-81.

[2]董圣英.Matlab在数字电路设计中的应用[J].山东理工大学学报:自然科学版, 2010 (03) :86-88.

3.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇三

关键词：EDA技术；数字电子技术；实验中学；电子设计自动化；计算机；电路实验文献标识码：A

中图分类号：G632 文章编号：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022

1 概述

数控机床是当代加工精度最高的设备，在整个制造业中运用最广泛。采用宏程序编程能加工几何形状比较复杂的零件，尤其是具有列表曲线、非圆曲线和曲面的不规则零件，如此能更高效地利用数控系统的性能，提高数控机床的生产效益。宏程序编程是根据加工零件图形轮廓规律运用数学公式、参数方程、微积分方程等有关数学知识利用基本计算方法来编写加工程序，解决实际工程问题。抓住图形轮廓规律，巧妙运用数学公式，灵活地运用好变量，可使宏程序编写得更灵活简便。宏程序编程千变万化，但万变不离其宗，掌握零件轮廓规律及其数学公式，就掌握了宏程序编程的方法。

2 宏程序

宏程序在制造业中运用广泛、实用性大，在宏程序的编写过程中能将数学定理、公式、微积分方程等相关知识点很好地运用到程序中，宏程序也是利用最基本的数学运算方法去解决实际工程制造问题的方法。宏程序编程变化灵活，可以活学活用，掌握零件轮廓特征和规律是宏程序编程的关键。利用数学知识，灵活运用变量，可以实现多种编程方法解决实际问题。

2.1 宏程序定义

使用宏变量编写出来的程序叫宏程序。编写一般的程序时，程序地址符后为常量，一个程序只能加工一个固定形状的零件，适用范围狭小。宏变量就是宏程序地址符后的变量，宏变量的改变可以运用赋值语句改变赋值的方法实现，使宏程序具有一般程序不能实现的通用性。合理调用子程序语句、配合循环语句和分支语句，可以编写出各种复杂零件、不规则曲面的加工程序。

2.2 宏程序的特点

宏程序和一般数控程序的主要区别在于能支持变量、运算及程序的流程控制。

2.3 宏程序的使用过程

使用宏程序时，首先要对参数变量进行赋值，其次对各个参数变量关系进行运算，最后通过逻辑判断达到控制程序跳转，达到对程序的控制。

2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系统为例）

变量：就是取值能变化的量。当指定一个变量时，要在符号（#）的后面指定变量号。不能像通用程序语言那样给变量起名字。[例如]#1。

表达式也可用来指定变量号，但此时必须要将表达式放在方括号里面。[例如]#[#1+#2-10]。

运算命令：变量之间可以进行下列运算。右边的表达式可通过常数、变量、函数和算符结合。表达式中的变量#j和#k可用常数替代，另外也可以将表达式使用于左边表达式的变量号中。

运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等。每个算符由两个字母组成，用来比较两个值，决定它们是否相等或一个值比另一个值小或大。

注意：不能用不等号。

循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语

组成。

IF[〈条件表达式〉]GOTOn：如果指定的条件表达式满足，则转移到序列号为n的语句；如果条件表达式不满足，程序执行下一程序块。

循环（WHILE语句）：在WHILE后指定条件表达式。如果当指定的条件表达式满足时，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行END后面的程序块。

备注：当指定的条件表达式满足时，执行WHILE后，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行与DO对应的END后面的程序块。条件表达式和算符与IF语句相同。DO和END后面的数值是指定执行范围的识别号，可用1、2、3作为识别号。

识别号（1～3）在DO～END循环中可多次使用，使用时注意程序中不能含有交叉循环。

3 椭球面方程及其参数方程

在空间直角坐标系下：

由式（1）所表示的曲面叫做椭球面或称椭圆面，其中a、b、c为任意正常数，通常假定a≥b≥c>0。该方程叫做椭球面的标准方程。

假设椭球面上任意一点P（x，y，z）如图1（a），设式（1）中a>b>c。如图1（b）所示，以O为球心，分别以a、b、c为半径作三个同心球，从O任引射线ON，设分别交三球面于A、B、C，则OA=a、OB=b、OC=C，将射线ON向XOY平面投影，设A、B、C的射影分别为A′、B′、C′，设∠ZON= ，∠XON=φ，过A′、B′分别作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，过A作平面⊥X轴，过B作平面β⊥Y轴，过C作平面γ⊥Z轴，设三平面交于一点P（x，y，z），则有：

4 应用实例

加工一个凸椭球，椭球的长半轴轴长为25mm，短半轴长为15mm，椭球高10mm，要求使用宏程序编写凸椭球加工的程序。

4.1 椭球加工思路

在椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份，所得所有截面与X0Y平面平行，截面与椭球相交曲线为椭圆，此椭圆轨迹可利用宏程序进行加工都与XY轴平行，N值越大加工效果越接近椭球形状的，加工精度越高。

4.2 选取宏变量

宏程序编制根据零件规律灵活选取宏变量是关键，选取宏变量不同，加工程序编写方法就不同。利用椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份加工凸椭球宏变量选取有两种：一种是等距法，将椭球面高度平均分为N等份，这种方法计算每份Z轴坐标较繁琐；另一种方法是等角度法，所分椭球截面曲线同一方向与椭球心夹角相等，都为，如图2所示。这种方法刚好套用得上椭球面的参数方程，计算Z轴坐标方便，所以加工凸椭球选用等角度法取宏变量，由上往下加工，采用了等角度增量，确保凸椭球各加工部位保持加工精度一致。根据凸椭球的参数方程可知，每增加一个转角（0≤θ≤90°），就能计算出节点坐标P（x，y，z），P点的轨迹z=f（x）就是一个椭圆垂直Z轴的截面。增加的越小，加工凸椭球的精度越高，表面粗糙度越好。

4.3 加工程序

5 结语

宏程序编程其关键在于宏变量的选取，选取不同的宏变量，编写的方法也不相同。编程时，要根据零件的结构特征，分析零件所需加工表面的几何关系，运用数学公式推导出所选参数宏变量间的关系。有效利用零件轮廓规律及其数学公式编写宏程序，大大提高了手工编写宏程序效率，解决了手工编写某些复杂零件、不规则曲面加工程序难题。

参考文献

[1] FANUC 0i-MC操作 B-64144CM/01[S].

[2] 赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，

2008，（10）.

[3] 安春香.椭球面参数方程的推导及其参数方程的几何

意义[J].洛阳师范学院学报，1998，（2）.

作者简介：何祥财（1981-），男，广西贺州人，上汽通用五菱汽车股份有限公司助理工程师，研究方向：汽车发动机制造设备维修。

4.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇四

主持人：上虞市城东小学夏苗锋

小学科学是一门以实验探究为基础的学科，探究实验生动形象，从感性到理性，从具体到抽象，从简单到复杂，符合认识规律、教学规律，是培养学生科学精神的重要手段。学生通过观察、实验、思考，能培养观察能力、分析能力、归纳能力、动手能力和解决问题的能力；学生通过实验能学到实验技能，养成良好的实验习惯，培养科学态度和科学作风。所以说实验探究在小学科学起到了非常积极的作用。但由于教材内容的综合性、开放性和灵活性，与教材配套的课程资源，特别是相应的科学探究实验仪器设备不足，仪器精确程度不高导致实验效果欠佳等矛盾日益突出。因此，我们有意识、有目的地研究开发和利用各种资源，研制便于学生自主探索、合作学习的仪器设备，促进学生的探究显得应用非常迫切和重要。

第一部分：生成背景

一、传统实验方法分析

现在小学科学探究实验主要以传统的实验仪器来完成的，如果我们为了研究开发和利用新的实验仪器设备，而否定了原来传统的探究方法，这是不科学的，传统的实验方法在探究实验中举足轻重。

（一）传统实验方法的优势

1.亲自读数、记录数据，能锻炼学生的观察能力。2.实验时要自己组装实验器材，能够锻炼动手能力

3.利用原始数据作图并判断分析图像，能锻炼学生的分析思考能力。

（二）传统实验方法的不足

但是随着新课程改革的不断深入，有些传统的实验探究方法仅很难满足学生发展的需要，有些还成为阻碍实验教学质量提高的瓶颈：

1．部分传统实验手段的存在着操作技术上的许多障碍。

现有实验仪器普遍精度低、误差大、可重复性差，影响学生对小学科学实验现象规律的深入理解。如在上小学科学的过程中运用到的计时器、弹簧秤、温度计、压强计等实验仪器，学生存在着不会用、用不好、用不准的问题，而导致实验效果大打折扣。

2．部分传统实验存在着探究花时间，实验效率不高的问题

传统的科学探究实验因为过程复杂，步骤繁琐，往往使学生在实验中扮演了一个参加机械劳动的 “机器”，学生在实验操作过程中必须把大量的精力和时间花费在操作过程上，没有足够的时间来观察现象、思考问题和提出问题。如，在研究小学科学六上《斜面》一课中斜面的省力规律的实验中，学生每个坡度做3次实验，取平均值，如何更快更准地得到实验数据，节省许多宝贵的探究时间，把更多精力集中在对探究过程的分析和研究上，提高小学科学探究实验的效率？这是我们应该考虑现实问题。

3．部分传统实验在在观察微小实验现象时受到限制

小学科学探究的成功经验表明，把探究实验现象和规律纳入学生可视化范围，让学生“看到现象”是实验成功的关键。在小学科学探究实验中涉及声学、光学、力学、磁学实验所要求的基本数据较难获得，靠虚拟或者仿真替代的也是纸上谈兵。如何将微小现象放大化、实验过程直观化，增强实验可视性，这是也是传统实验应该克服的。

4.部分传统实验得出的数据的误差较大，造成实验分析的错误

有时在探究过程中数据存在很大的出入，最终虽然勉强能得出结论，但从部分学生的表情来看，还是不能很好地信服。这样不利于培养学生获取数据分析数据的能力。也不利于培养学生的科学探究精神。

二、解决方法

以传感技术、计算机技术和通信技术为基础的信息技术在最近的二十年内迅速发展，其广泛应用不仅显著改变了人类的生产、经营甚至生活形态，而且也逐步进入到学校的教学应用，我们看到多媒体教学、计算机仿真、互联网应用、教学软件管理等等，传统教学只要和信息技术结合，就会迸发出空前的生机和活力。在小学科学实验探究中引入数字实验系统，使一些传统实验无法想象的变得可视、可听、图文并茂，这是实验的革新，为学生的亲自探索、亲身体验提供了一个很好的平台。

小学科学探究数字实验系统是由传感器、数据采集器、数据分析处理软件、实验教程构成的一套完整的实验辅助系统。

三、引入数字实验系统的现实意义

（一）基于课程改革背景下的小学科学实验探究需要

我国的基础教育课程改革的启动以2001年颁布《基础教育课程改革纲要（试行）》为标志，到2005年秋季，已进入全面的推广应用阶段，全国中小学阶段各起始年级的学生基本都进入了新课程。本次小学课改的一个明显特点是首次明确强调培养学生科学素养、探究能力、问题解决能力的目标，并在在小学三--六年级设立科学课和综合实践活动课。其中小学科学课的改革与设立最为彻底，基本保持了与全球发达国家和地区小学科学教育的一致性。

在此背景下，原来小学的自然实验室已经不能满足新的小学科学课程标准下的科学教学的需要，建设小学科学探究实验室，已经成为实施小学科学教学、培养学生科学素养和探究能力的配套措施。

基于数据实验系统的科学探究实验室已在英国、美国、日本、香港、台湾等先进国家和地区推行多年，例如在香港，数据实验系统已经列入小学科学实验室的标准配置目录。

（二）数字实验系统是建设小学科学探究实验室重要装备内容

2009年11月，浙江省教育厅在宁波和温州正式启动“小学科学探究性实验室工程”，以全面加强实验室建设，培养学生的创新思维和探究精神，提高学生问题解决能力和实践操作技能。截止2010年4月底，浙江省建成首批80个小学科学探究实验室。浙江省教育技术中心已制订《小学科学探究实验室装备方案》，小学科学探究实验室系统包含能源之道、生命之秘、力热之奇、声音之妙、电磁之奥、光影之魅、地理之谜、综合探究等8个科学探究主题的教学仪器及配套设施，充分满足小学阶段科学课程和拓展需要，体现源于教材、高于教材的系统特色；仪器设备注重与生活实际相结合，与现代科技相联系；在这8个科学探究主题的教学仪器及配套设施中很多内容涉及到数字实验系统。但是这些实验系统与教材不配套。

数字实验系统更能激发学生的探究兴趣，体现合作交流和自主探究理念，适应学生观察实验和动手操作，满足科学教育素养和技术技能培养要求。是现代化教育的一个窗口，是创新教育的一个抓手。

（三）数字实验系统是改进实验材料重要手段之一

早在2006年，上虞市科学教研组就研究的课题《基于科教版小学科学（3-6年级）教材中活

动材料改进的研究与实践》就提到了活动材料准备影响探究实验有效性的问题。在上虞市小学科学教师中进行了一次专题问卷调查。通过回收的120份调查表分析，发现：92％的小学科学教师认为上科学课最大的苦恼是材料准备工作;46.15％的教师有经常碰到材料准备困难的情况;62.5％的教师在实际的课堂教学中，材料的使用达不到探究活动预期效果。而84.6%的教师想过材料改进的方法，15.4% 的教师有过材料改进的经验，所有的教师都想参与材料改进和研究工作。

教科版小学《科学（3-6年级）》教材编写的基点设置在活动上，用活动统整科学知识、过程、方法以及情感、态度、价值观三维目标，用活动的方式展示小学生科学探究学习。在强调学生亲身经历以探究为核心的学习活动中，就离不开赖以开展活动的实验材料，提供什么样的材料在一定程度上影响着活动的质量与效率。

数字实验系统的引入，对于教学一线的小学科学教师而言，降低了实验材料准备的繁杂性，为师生提供了更加直接、更加有效的实验探究方法，将会大大方便一线科学教师课前的工作量，同样会更精细地满足学生探究的需要，增强实验探究有效性。

（四）对小学信息技术与科学探究整合的尝试

数字实验系统要求运用信息技术作为工具，使科学实验的呈现方式、学生的探究方式、教师的教学方式和师生的互动方式实现全新的变革，促进小学科学探究过程中的各个要素和环节实现全面优化。将数字实验系统有效融合于小学科学营造一种新型的探究环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的实验探究的方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来，使学生的创新精神和实践能力的培养真正落到实处。

数字化实验系统是一种全新的软硬件一体化的实验系统，它具有多类型的传感器、多通道的数据采集器，实现了实验手段数字化、测量呈现实时化、现象规律可视化、操作测量简单化，在真实实验的基础上实现了信息技术与小学科学探究的整合，在延续传统的同时超越传统。

第二部分：进展情况

一、召开项目实施论证会

2011年12月21日，项目组全体成员在城东小学召开论证会，参加项目论证会议的有城东小学校长、上虞市电教馆技术人员、浙江省胜昔科技公司经理。浙江省胜昔科技经理介绍目前中学配置数字化实验系统的情况，小学数字化实验系统研制迫在眉睫。我们项目实施的目标是基于教材，改进教材中的实验器材，最好研制数字实验工具箱，受老师欢迎，利用胜昔科技现有的传感器可以做哪些实验，结合现有传感器可以研制哪些数字实验器材。胜昔科技公司、电教馆表示全力配合课题实施，并提供必要的帮助。会议对与会成员布置了任务，分组落实，按年级落实到人，哪些实验可以结合实验项目，提出数字研究项目方案。

二、考察数字化实验系统

2012年3月9日上午，项目组全体成员考察上虞市东关小学由省电教馆配置的科学探究实验室，项目实施组成员一一实践研究。下午，课题组全体成员参观胜昔科技工厂，公司领导介绍公司的主打产品“传感器”，并示范传感器应用于小学科学实验所看到的放大的实验效果：用传感器放大声音的波段效果，用计算机直观的显现，公司领导提出装备小学科学探究实验室的设想，并提出了传感器应用于小学科学实验室探究的具体项目。

三、整理科学课本中运用数字技术的实验

项目组全体成员对小学科学课本所有探究实验进行整理，八册教材中共整理出可以运用数字化技术的实验20个。

四、编写数字技术运用于实验的器材制作脚本

现在正在着手编写具体的方案（实验器材制作脚本），包括：应用传感器类别、应用情境设计、教材中具体应用的内容、应用功能、建议及意见。

下步打算与厂家联系生产数字化实验设备，开出数字化实验研讨课，成果总结，完成产品，进入实验室装备。

第三部分：遇到的困惑

首先，教改项目研究前期投入较大，经费的投入制约着项目的进一步研究。浙江省胜昔科技有限公司虽然愿意为项目实施扎实推进和成果转化提供资金和技术保障，但商人往往有利的话才

会投入。如果在试验阶段，投资的积极性不高。

其次，要用数字化手段来进行某一探究实验，选择实验课题时就应该考虑采用数字化手段来进行这个实验的必要性。在实验课题的选择上，数字化实验比较适合用在那些过程比较复杂的，要采集的数据量比较多的，数据处理中计算量比较大的实验。

第三，在制定实验的要求时，设计的实验过程和方法，也要尽量体现数字化实验的特点。用数字化系统进行实验时，突出的问题是数据的采集、处理都是在幕后进行的，这在实际工作中可能带来很多便利，而在教学中却是一个不足。因此，在实验设计中要尽可能把这些幕后的操作移到前台来。

5.数字化技术在卫星总装中的应用篇五

数字化技术在卫星总装中的应用

文章介绍了当前国外数字化装配技术的现状,并从建立卫星数字化装配协调体系,面向装配的并行数字化技术、建立包含数字化装配的仿真过程、数字化装配仿真与协调,装配生产线的`工装设计制造技术、装配现场的数字化应用技术和数字化质量控制技术等方面较全面地阐述了卫星数字化装配技术的研究内容和实施方案,指出了卫星装配数字化技术的应用将使卫星集成技术能力实现重大突破.

作者：熊涛孙刚刘孟周 Xiong Tao Sun Gang Liu Mengzhnu 作者单位：北京卫星环境工程研究所,北京,100094 刊名：航天器环境工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 年，卷(期)： 25(1) 分类号：V465 关键词：数字化技术卫星总装仿真

6.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇六

数字城管主要依托“3S”技术，即空间信息技术、计算机技术和移动通信技术等现代信息技术，运用城市万米单元网格的划分、城市部件与事件管理法，建立起城市管理信息中心和城市管理协同平台“两个轴心”。

“数字化城市管理”是为了改变目前国内大多数城市管理的粗放式管理状态，提高城市管理水平，将现代信息技术应用到城市管理中而形成的城市管理新模式。

数字城管新模式有效解决了城市管理工作存在的一些困难和问题，通过城市万米单元网格划分，对城市部件与事件管理，将城市管理做细、做精、做到位，实现了各种城市管理问题的快速发现、精确定位、及时处置和有效监督。

RFID技术在数字城管中的应用需求

目前数字城管中部件事件的定位目前主要通过城管巡查人员持PDA人工检查万米网格内的各类部件和事件，并可利用PDA摄像头结合GPS定位作现场采集上报，其标识的准确性受人为影响较大。

而城市管理包罗万象，除了市容环卫之外，对涉及城市安全运转的重要市政交通设施、燃气管道、给排水设施及水质等进行监测、监管，建设城市减灾信息系统，建立应急联动指挥系统，建立面向城管政务服务系统等，都是数字城管进一步的建设内容。

在数字城管的进一步建设发展过程中，如何准确标识监控对象，如何解决特殊环境下的数据采集传输是数字城管监控网络的末端和关键数据来源，而RFID技术是这些问题的最新解决方案。

RFID（无线射频识别）技术也被称为电子标签技术，是无线电技术在自动设备识别领域中的具体应用。电子标签通过无线射频信号实

现非接触方式下的双向通信，完成对目标对象的自动识别和相关数据的读写操作，具有无接触、精度高、抗干扰、操作快捷以及环境适应能力强等优点。电子标签具有全球唯一识别码，可唯一代表物体本身，是衔接现实物理世界与虚拟信息世界的钥匙。

电子标签分为无源和有源两大类，有源标签自带电源，利用无线传输技术可以完成几米到几百米甚至上千米范围的远距离通讯识别，而其电池供电和使用寿命也可长达数年。

利用RFID的这些技术特点，结合相应信息系统的管理，可以大大增强数字城管的作用，更好实现对城市部件的管理，方便事件处理。

桥梁隧道监测

通过数字城管在线监测系统平台，可对桥隧主要信息进行定位、显示和预警，大型桥梁、高架、立交、隧道等设施的结构安全状况（包括振动、挠度、应力、位移、裂缝等）数据和环境情况（风力、温度、照度等）信息，以及工作状态综合评估数据的实时查询统计和定位显示，实现桥梁隧道管理的电子化、规范化、科学化，使监管部门能准确合理把握桥梁隧道的“健康状况”，节省人力和其他资源。

在传统传感器基础上，结合有源电子标签，传感器的信息可以通过有源电子标签发送给数据采集系统，有效解决了传感器的安装部署和数据采集问题。

防汛在线监测

防汛决策指挥系统是数字城市管理系统的重要组成部分，主要实现对城区主要河道水位数据的实时监控，气象信息的整合，灾情的上报和管理等功能，并通过门户网站和办公自动化系统，实现城市防汛的内部管理和公众服务。

由于防汛监测点环境各异，包括河道监测点、水闸检测站、泵站、低洼积水区检测点等等，缺乏电源或网络等信息系统部署的必要条件。通过有源电子标签可以构造局部无线实时数据采集网络系统，实现与防汛决策指挥系统的实时通信，将传感器自动监测到的准确信息在地理信息系统上分图层展现，并可超限报警、积水预报、洪涝等信息发布。

城市排污在线监测

水污染是我国乃至世界面临的一个十分严重的环境问题，城市管理办公室作为城市监管部门做好对城市排污的监管工作具有重大意义。

城市排污在线监管系统主要就是对排污监管对象的运转情况以及监测情况进行监督管理，其业务主要包括数据采集、数据分析、行业监管、基础数据维护等功能。

与防汛监测类似，将污水监测传感器结合有源电子标签，可以构造一个灵活的无线数据采集系统，实时采集污水传感数据在数字城管系统中展示监控。

危险品跟踪与管理

基于电子标签的危险品安全管理和物流跟踪系统，将采用电子标签技术对危险品实施身份识别和使用、检验信息的纪录，并结合物流管理系统实现对危险品的出厂，检验，使用和销售等整个过程的全过程控制。

整个危险品管理系统包括三个部份，分别是危险品生产厂商系统，危险品销售系统和危险品检验站系统。

停车管理

本系统主要采用电子标签识别跟踪每个进场车辆，同时也可对每个停车位进行精确监控管理。通过对车辆进出场各个环节的监控，可

实现对车辆泊位的调度与管理，以及停车场巡更管理等，在各个环节都可利用车辆的泊位管理系统来了解车辆的泊位安排。

利用电子标签，计算机管理系统能对各个停车场实行科学化、规范化的管理，加强对停车场中各个环节的有效监控，提高停车场资源的有效利用，实现各类数据资源的统一管理与共享。

犬类管理

城市的犬类等宠物管理是一项关系到人民群众健康安全和养狗人直接利益的复杂工作。

犬类管理系统利用电子标签对犬类等宠物进行有效管理，为每一条狗发放RFID标签（电子狗牌），实现犬类管理智能化、网络化、数字化，实现与行政执法、卫生防疫等犬类管理相关部门的联网和数据共享，建立犬类RFID巡查监管系统。

“电子狗牌”中将宠物狗的各种信息如主人姓名、住址、狗的名字、狗的种类、狗的照片、狗的免疫情况、狗的年检等信息存储在“电子狗牌”中，而执法人员通过基于PDA掌上电脑的手持读写器就可以在远距离轻松查验狗佩戴的“电子狗牌”，对狗进行高效管理，同时也解决了狗牌的假冒伪劣、替换等问题。

小结

从应用方式看，目前数字城管中电子标签的应用主要可以分为两大类，一类利用电子标签的唯一识别功能，结合信息管理系统，完成对物品的监控管理，例如对车辆、犬类、危险品等的自动跟踪识别管理等；另一类结合有源电子标签的识别与无线通讯技术以及现代传感技术，可实现多种类型的监测监控，如桥梁隧道、水位、污染等的监控，解决传感数据采集和部署困难的问题。

7.EDA技术在数字电子技术实验中的应用篇七

1 EDA技术基本概述

EDA技术实际上就是电子自动化技术,近年来由于科学技术的迅速发展,形成了EDA新型技术,具备十分广泛的应用范围,虽然相关专家和学者集中研究EDA技术的定义,但是目前还没有获得明确的界定。在CAD技术前提下发展EDA技术,是创新计算机软件系统的一种,EDA技术综合信息技术、CAM、CAT等的特征,计算机为该技术应用的主要操作平台,影响描述语言是EDA设计语言的关键,开发EAD技术的时候合理应用EDA软件,SOC、ASIC芯片是目标器,可编程控制器FPGA/CPLD是试验主要载体。应用EDA技术的时候主要就是进行系统仿真,综合应用各种技术,合理使用高级描述语言。EDA技术从本质上来说就是电子系统设计技术,现阶段国内主要包括Matlab、EWB等应用软件[1]。

2 在数字电子技术试验中EDA技术的应用

2.1 综合、输入

数字电子技术试验过程中,传统技术导致出现比较复杂的工作环境,如硬件、搭试、调试、焊接等虚拟环境,从而严重影响试验的整体质量,所以基于此为了构建良好的试验环境,需要在实际操作过程中注重E D A技术的应用和平台建设,并且依据原理图文本、VHDL文本方式在虚拟平台环境中输入实验项目源文件,以便于能够依据EDA技术来合理处理VHDL文本,并且转换逻辑级线路,合理变为门级电路,最后能够展现出时序分析文件以及网表文件,基于此实际试验操作的时候需要系统化分析试验数据信息,并且有效提高试验的整体效率和成功率。从上述分析过程中可以发现转换项目文件的时候可以应用EDA技术,因此,数字电子技术试验的时候应该提高和落实EDA技术[2]。

2.2 布线布局

布线布局过程中应用EDA技术,也就是利用FPGA/CPLD适配器来处理综合图表数据,并且依据逻辑映射的方式来对数据进行呈现,基于此在仔细观察数字电子技术试验以后,及时发现操作过程中的问题和不足,并且利用合理方式对其进行处理。在EDA技术模式下来进行数字电子技术实验的时候,一般需要涉及底层器件配置、逻辑分割等过程,所以,数字电子技术试验的过程中需要高度重视上述问题,保障能够构建良好的试验环境。此外,在布线布局的前提下进行时序仿真的时候需要注重文件的格式,如JEDEC、JAM,以便于保障能够统一器件结构和适配对象,从而切实满足实际需求。

2.3 仿真

数字电子技术试验的时候应用EDA技术,需要在下载试验编程的时候注重系统仿真功能,也就说测试综合、输入过程的数据信息,并且实际操作的时候应该评估以及管理操作控制试验平台的项目信息,以便于能够顺利获得技术知识。数字电子技术试验的时候应用EDA技术,需要合理利用仿真平台来设计和交互数字信息,以便于自动进行系统化分析试验数据,从而整体提高学习试验效率。此外,建立仿真试验平台的时候需要具备故障处理、项目发布、注册系统的功能,以至于能够确保学习质量和提高教学质量。

2.4 编程下载

仿真环节完成以后需要利用Byteblaster来下载适配器文件,此外也需要利用JTAG来进行下载操作,最终在FPGA中保存文件内容。

3 数字电子技术试验中EDA技术的应用效果

现阶段,数字电子技术中应用EDA技术的时候可以从以下几方面进行分析,一是,提高试验准确性,也就是在传统设计技术不能满足实际需要的时候,为了能够充分展现系统误差应用EDA技术,以此来充分体现试验过程和内容等,以便于能够随时了解和掌握电子技术试验的情况,及时控制试验设备,提高整体试验的效果。二是,随着科学技术的不断发展,目前越来越严格要求实践能力。EDA技术应用在数字电子技术中能够为电路调试、电路更改等过程进行转化,以此构建仿真试验,也就是为试验过程中构建合理的操作环境,从而提高自身实践能力和专业能力。三是,数字电子技术试验中应用EDA技术以后,能够改变传统教学试验方式,改变试验空间受到限制的现象,也就是利用EDA系统、计算机等技术来完成电子试验操作,全面提高整体效果,基于此可以发现,数字电子试验中应用EDA技术能够在一定程度上提高自主设计的效率和质量,保障提高试验的效果。

4 结语

综上,未来发展过程中数字电子技术是关键和主要趋势,也就是在计算机平台基础上建立的EDA技术,深入发展EDA技术,有机结合计算机技术、综合性技术、平台技术,全面发展数字电子技术试验操作,以便于能够稳定发展数字电子技术,未来发展过程中数字电子技术具备更加广泛的应用前景,并且逐渐朝着智能化、高效化方向发展。

摘要：伴随着科学技术和社会经济的迅速发展,传统数字电子技术已经逐渐不能满足社会实际需求,需要进一步研究电子设计自动化技术,这种技术是在计算机信息技术前提下构建的。由于科学技术的发展,EDA技术的不断完善,在众多领域中也得到广泛应用。EDA技术已经成为教育教学中的重要部分,基于此本文主要分析了EDA技术在数字电子技术试验的应用,全面促进改革和创新数字电子技术试验的水平和质量。

关键词：EDA技术,数字电子技术,试验

参考文献

[1]辛修芳,李媛.EDA技术与数字电子技术教学的整合[J].重庆电子工程职业学院学报,2010,19(2):155-157.

8.EDA技术在专业教学中的应用篇八

摘要:文章介绍了EDA技术的相关背景,从EDA的技术特点入手,论述了EDA技术在专业教学中的应用。

关键词:EDA;教学;虚拟仿真

中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0053-01

21世纪,EDA技术在电子领域发挥的作用重大,成为了现代电子设计的核心。利用EDA技术,大量的设计工作都可以通过计算机虚拟完成,大大了提高了设计效率。目前,EDA技术已在电子产品企业、企事业单位和科研教学单位广泛的使用。大部分高校的电子类相关专业也都开设了EDA的相关课程。EDA的一些工具软件,如multisim7、PSPICE、OrCAD、Protel、Graphics、Synopsys、MicroSim等在教学和实际生产中都得到了广泛的应用。尤其是EDA的仿真技术能打破专业教学上的一些局限性,在激发学生学习兴趣的同时保证了良好的教学效果。

1EDA技术与教学相适应的特点

EDA技术不仅给电子产业带来一场革命,也给传统的教学方式带来了便利和一些改变。EDA技术与教学相适应的特点归纳有如下四种:

{1}虚拟仪器直观形象,便于学生理解掌握。通过EDA的虚拟仿真软件可以模拟真实的实验环境,完全符合教学的要求,提高实验设备的安全性和利用率,降低实验室的管理难度,保证实验课的正常开展。

{2}系统可以联网,便于教学。通过EDA技术可以讲计算机资源与仪器设备、DSP技术相结合,在系统内共享软硬件资源,教师也便于管理教学过程。

{3}元器件库资源丰富,降低教学成本。EDA软件如Protel可以为学生提供强大的元器件库,里面有数以千计的各种电子元器件。这在实际教学中是很难达到的教学条件。可以让学生了解种电子元器件引脚,参数和性能,给学生打下坚实的专业基础。

{4}利用软件实现电路的物理形式,使教学更加便捷有效。EDA软件可以设计各种电子电路,并且利用计算机系统强大的数据处理能力,利用软件对电路进行仿真测试。教师还可以电路设置一些故障,提高学生的分析能力和实践能力。

2EDA技术在教学中的应用

根据以上特点,EDA在教学中有如下的应用:

{1}实验实训中的应用。在实验实训教学中,实际的实验教学设备可以跟EDA的虚拟实验平台如multisim7相辅相成。在实际的实验教学设备达不到实验实训条件时,EDA的虚拟实验平台还可以起到补充和拓展的作用。

EDA软件除了可以提供了实验常用的通用仪器,如万用表、功率表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源,还能够提供一般实验室少有的仪器,如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、频谱分析仪和网络分析仪等仪器。可以帮助学生完成对电路的瞬态分析和稳态分析、时域分析和频域分析、器件的线性分析和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析。

{2}在课堂教学中的应用。在教学过程中,基于SRAM的FPGA器件在编程下载完毕之后,可以利用EDA硬件开发平台计验证器件的逻辑功能是否实现。根据EDA硬件开发平台的操作模式要求,检查输出结果,验证设计电路。使学生掌握FPGA器件的设计和开发,以及相关编程语言如VHDL,Verilog HDL。

{3}在电子设计大赛中的应用。最近几届全国大学生电子设计竞赛题目所需的知识包含了更多的新技术、新器件的内容。电子系统的设计更注重高性能和高技术指标;如高速度、高精度、高可靠性、设计高效率以及低功耗等。而基于FPGA平台及其相关的片上系统SOC设计技术,成为评委青睐的解决方案。这也为教学和竞赛辅导提出了更高要求的同时,能够帮助学生提高就业的市场竞争力,

{4}在基于工作过程的课程开发体系中的应用。根据EDA课程的内涵和EDA技术的特点,可讲EDA技术引入到基于工作过程的课程开发体系当中。根据EDA技术的一些应用小项目,开发一些基于工作过程的教学步骤,设计电子开发的学习情境,以提升教学层次和拓宽教学思路

3结语

随着电子行业的不断发展,EDA技术将会得到不断地更新和成熟,引入EDA教学可以给传统的教学带来创新和提升。使得电子类专业教学更有利于学生综合素质的培养,更有利于实现学生与将来工作岗位的无缝对接。

参考文献:

[1] 金一鸣.虚拟机技术在EDA实验教学中的应用[J].中华现代教育,2009,(43).

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