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1.1实验系统的内容
该电子设计自动化实验系统，不仅要能够实现基本数字电路功能，而且还要能够实现部分中规模和大规模的数字电路功能。具体设计内容包括以下这些：（1）数字时钟的设计。（2）LED16×16点阵控制器的设计。（3）数字频率计的设计。（4）实现抢答器数字系统。（5）实现电子密码锁数字系统。（6）实现三色交通指挥灯控制器的数字系统。（7）实现简易电子琴的数字系统。（8）实现三层电梯控制器的数字系统。
1.2实验系统的设计方案
该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分，即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计，采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。
1.3实验系统的电路设计
根据电路功能，将其划分为两部分，即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1，下面是各个模块的介绍：（1）7段数码管模块,用于实现各种数字显示，例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。（2）红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。（3）LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。（4）点阵模块,用来显示点阵输出。（5）时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。（6）状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成，用于序列信号发生器、告警器等的设计。（7）蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答；第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率，在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。（8）键盘电路模块，该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。（9）DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。（10）液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。
2结束语
简而言之，电子信息工程就是借助信息电子化技术，不断获取信息、处理信息的一种手段。近些年来，随着我国现代技术的逐步完善，电子信息工程在一定程度上取得了较大的成果，其高效性、便利性、准确性也常被人津津乐道。但是，不得不承认的是，我国的电子信息工程设计还存在着诸多弊端，例如：核心技术和长远发展战略的缺乏。一方面，由于我国电子信息工程设计起步较慢，因此在发展过程中对于国外技术的依赖较大，这是无法忽视的隐患之一，我们必须及时有效的研发新技术来摆脱这一现状。另一方面，电子信息工程设计的发展受到企业经济情况和对外认知的影响，我国的企业普遍缺乏创新性和可持续发展的观念，因此，无法制定有效优质的可持续发展战略。总而言之，自动化技术在电子信息工程领域的应用，是符合时展要求的。
2自动化技术在电子信息工程设计中的逐步应用
自动化技术，是一种综合了信息技术、控制技术、电子技术等一系列高新科技的混合体，其在一定程度上，代表着尖端高新领域的发展。自动化技术由于其在控制领域的巨大创新，受到了现代工业的广泛应用和追捧。因此，将自动化技术引入电子信息工程设计中进行应用，获得了业界的一致认可。
2.1引领电子信息工程设计朝着机械化和一体化的方向不断发展
自动化技术中最突出的特点就是，能在最大程度上用机械代替人力进行一系列工业生产和发展。因此，自动化技术的应用，在一定程度上能够直接体现项目、工程的机械化程度，这也正是其受到广泛应用和追捧的主要原因。而电子信息工程单纯是由计算机技术和电力电子技术等高新科技支撑、发展的，电子信息工程设计在一定程度上缺乏相应的机械一体化能力。因此，两者之间存在着诸多不可避免的联系，与此同时，将两者进行有机的结合在一定程度上是一个发展的契机，一方面，可以促进电子信息工程设计朝着机械化方向大力发展；另一方面，还能在一定程度上提高电子信息工程设计的效率。因此，在电子信息工程设计中逐步应用自动化技术是一个不可多得的明智之举，是工业发展的必然要求。
2.2进一步提高电子信息工程设计的智能控制能力
众所周知，电子信息工程设计是通过对电子设备的研究、设计及其开发等手段，进而对电子信息进行一系列有效的控制和处理。总而言之，电力信息工程设计是基于信息，进行一系列操作运行的。而自动化技术在信息的储存和处理上有着引人注目的骄人成绩，因此，在电子信息工程设计中引入自动化技术能在根本上改善提高其对于信息的智能化操作水平。换而言之，自动化技术和电子信息工程技术的融入能在最大程度上改善、提高对于信息的智能控制能力。
2.3在电子信息工程控制方面的提高
对于电子信息工程设计而言，电路分析和计算机控制这两部分尤为关键。而自动化技术在电路分析和设计方面有着不可忽视的主导地位，例如：三相电力、互感电路以及双口网络。也就是说，一旦自动化技术开始应用于电子信息工程设计，自动化技术在各方面电路的高超本领也将注入电子新型工程设计。而计算机控制本来就和自动化技术有着密不可分的联系，因此，自动化技术的全力支持对于计算机控制的提高是不可或缺的。总而言之，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够电子信息工程控制方面带来极大幅度的提高。
2.4辅助电子信息工程的具体设计
自动化技术的应用，对于计算机设计效率的提高而言，存在着关键性作用。自动化技术能够从根本上改善原本效率低、准确性低的陈旧计算机制图方法。因此，在计算机制图方面，一旦应用了自动化技术，设计者只需在固定程序中输入所采用的数据和规模，计算机就能自动输出设计。并且，其对于制图方面的应用涵盖了建筑、纺织、电子等方方面面，这能给我们带来极大的便利。因此，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够在最大程度上提高其工作准确度和工作效率。
2.5引领电子信息工程设计走向更好的明天
自动化技术所涵盖的技术领域和其技术能力，是迄今为止最广和最高的。这也能从侧面说明，在电子信息工程领域大面积应用自动化技术是时代要求，是大势所趋。例如，在信息处理方面，现阶段除了自动化技术之外，没有任何技术能对信息处理的如此全面和高效。在智能操控方面，也没有任何技术能够超越自动化技术的完美操控。与此同时，在计算机处理方面，自动化技术对于制图的辅助能力也是其他技术所无法匹敌的。而信息的高效操作能力，工程的智能操控手段以及对于计算的制图的辅助，对于电子信息工程设计而言都是必不可少的一部分。因此，在电子信息工程设计中大力推广及应用自动化技术是大势所趋，是社会发展的必要进程。
3结束语
总而言之，无论是电子信息工程的设计，抑或是自动化技术，两者对于我国工业的发展都存在着至关重要的作用。任何一方的缺失都可能会，造成工业发展的滞后甚至停滞。因此，只有在电子信息工程设计中全面应用自动化技术，在最大程度上将两者进行一个有机结合，才能使两者完好的发挥出各中高效作用，进而才能推动着我国工业的快速进步。
作者:王玲 单位:西安铁路职业技术学院
引用：
[1]尹坤任.自动化技术在电子信息工程设计中的应用[J].电子技术与软件工程,2014,01:253.
因为电子设计自动化的实践性与技能性，使得电子设计自动化需要人们真正去动手完成，而不是单纯的只靠理论就能学好的，它不像文学，管理等的学科只要将课本上和老师讲的知识掌握了就算是学会了这门学科[2]。电子设计自动化是一门纯理科性质的学科，它需要在实践中发现问题和学习知识。所以，许多高校专门为这门学科设立了实验课程,在实验课上学生可以使用实验中的程序和软件自己设计电路，自己完善设计作品。电子设计自动化需要用到计算机和许多高科技的东西，这些东西的价格十分昂贵，一些仪器也需要很多的钱才能购买得起。所以在建立电子自动化实验系统后，要对其进行充分的开发和利用，设计一些快捷有效的途径，来减少在使用过程中对材料的使用次数，这样就能节省一些资金。电子设计自动化实验系统发挥的作用是非常强大的，它不仅让人民在其中学到该有的知识，还可以对一些电路进行检验，检验其是否合格与有效，正是因为该系统所含有的高技能和高有用性，让电子设计自动化实验系统的建立充满难题，只有真正有技术的才能将该系统进行开发和建立。许多高校在该课程上的教学能力以及电子工程师本人的能力，最重要的一个衡量标准就是是否对电子设计自动化实验系统进行了开发和利用，其使用系统是否有先进的设备和软件，包括其系统的硬件和软件等[3]。电子设计自动化在很多领域都有其运用，因为它可是实现自动化，并且含有高的稳定性，甚至可以完成人类亲手无法完成的工作，这样就节约很多的劳动力，也降低了作业的危险性。对该系统进行开发，就可以更多的完成一些其他高危险率和高劳动量的工作。在这个以科技进步为主的世界，更多的对相关项目进行创新和开发，才能让国家的实力有明显的提升。
2电子设计自动化实验系统的主要内容和开发
2.1电子设计自动化技术内容
电子设计自动化实验系统在电子设计上的作用是无可比拟的，它的用途体现在多个方面。该系统的开发是让其往更加全面具体，高效快速的方面发展。电子设计自动化实验系统可以运用于电子设计自动化教学及一些科学实验的项目开发。电子设计自动化通过从计算机内部进行设计，从界面上进行表现的一种工具，糅合了计算机编程，计算机图形学，数学物理，以及人工智能等各种基础计算机知识和高科技技术等的精华，将这些结合在一起形成了一个新兴的高智能的软件工具。它已经被广泛应用电子的各个方面，如于通信系统的开发，集成电路的版图设计，电子电路的设计，印刷电路板的设计和可编程器件的编程等。所以，不难看出，电子设计自动化技术一般包括软件设计工具，硬件描述语言，实验开发系统和可编程逻辑器件。
2.2电子设计自动化实验系统环境的建立和开发原则
对于高校来说，电子设计自动化实验系统的建立与开发，需要遵循一些原则和注意事项，才能让该系统发挥其所有作用。首先，需要建设一个一流的系统环境，要有可以过关的硬件和软件设置，拥有最先进的计算机技术和有能力的指导，才能满足学生的所有需求。有的电子设计自动化实验系统的建立没有先进的技术，也没有正确的指导，使得使用的人们无法正常完成自己的实验，白白浪费了很多的资源和材料。其次，对于建设和开发需要使用到的设备和仪器必须有严格的质量把关，那些由质量问题的仪器要坚决更换和不使用，这样才能保证在以后的使用中不会因为仪器和设备的问题使项目和实验功亏一篑，或是让实验结果出现误差及延误。同时，还要借鉴先进的经验，去那些建立得好的高校和试验站取经，交流经验，或是去国外引进新的技术和开发软件，这样会使该系统在建立中少走一些弯路。最后，最重要的是要进行自我开发和创新，鼓励学生和老师对该系统的开发，设计出更好的技术和软件，才能促进科技的发展。在进行试验和项目时，要注意勤俭节约，不要浪费，对于那些不用的可以试着去改装，让其变得有用。在电子设计自动化实验系统建好后，可以开放给所有感兴趣的学生进行实验，老师在一旁进行指导，好的环境氛围对于学生的学习起着至关重要的作用。这些原则的遵守可以让电子设计自动化实验系统的建立更加顺利。
2.3电子设计自动化实验系统的硬件开发设计举例
电子设计自动化实验开发系统硬件开发也是一个炙手可热的科技上的创新，一个好的的硬件对于该实验系统的安全性和运行性有着不可替代的作用，硬件系统包括基本的计算机和其他器件等。例如现在较为运用广泛的器件是FPGA/CPLD器件，它可以提供计算机在进行电路设计时有一个具体的编程环境，FPGA/CPLD器件的组成较为复杂，包括很多不同功能的模块和电路。对于该系统的硬件在引进其他先进的设备的同时，也可以借鉴他人的先进技术，改革创新，研究属于自己硬件。
2.4电子设计自动化实验系统的软件开发
该系统的软件主要是指可编程逻辑器件，用于对电路的编程和自动化的实现，对于该软件的开发有很多的技术软件可以使用。如现在比较流行的是FPGAAExpressh等用于开发芯片的软件，这种软件可以实现多种功能，它的逻辑综合与布线能力很强，在电路设计时，电路线路在计算机上的图线非常清晰和颜色鲜明，同时它可以自动储存及方便逻辑仿真功能。一些公司根据该系统原则与使用条件，发明了更加先进的开发软件，为开发提供的无限的可能和便利。
3结语
1.电气工程自动化的现状缺乏较强的系统集成性对于电气自动化的整体功能而言，系统集成为主要的发展趋势，是必然的发展趋势。对于当前的电气自动化，存在多岛自动化的结构，其特点为相互独立、互不影响、性能单一、信息具有较高的集中性，很难发挥电气机动化的整体功能。电气自动化的网络架构存在不一致性对于电气自动化的发展，其主要目标是形成便捷、有效的电气工程师，建立完善的自动化体系。但是，在当前的行业内，缺乏完善的架构，对网络的认识不深入，网络架构存在差异性，使得借助网络结构而发展起来的电气工程自动化在未来发展的道路上受到严重阻碍。同时，不同的主体在使用信息软件的过程中，出现接口不匹配的问题，给信息的有效交流造成的障碍，影响了数据在不同主体之间的分享，在很大程度上破坏了系统运行中的实际效果。
2.对电气自动化进行的积极改进立足科技，电气自动化要充分运用新技术，注重实用性，开发新产品，运用新材料。在具体实践过程中，要侧重自主研发和创新，将节能作为重中之重，提出节能降耗，在运行中使用新工艺和新工具，重视思想的创新，尤其是注重网络信息技术的应用，不断更新，促进与自动化技术的有机整合。从信息方面进行考虑，电气自动化的信息化主要突出信息技术的重要作用。对于设备的研发和制造要广泛采用计算机信息技术，加快智能化的发展速度，在电气工程中，加重网络通信技术的使用。
二、电气工程自动化系统中节能技术的体现
选择合理的变压器变压器的损耗会造成电能的浪费，但是，其使用范围有很广，因此，要注重对变压器的类型的选择。首先要注重变压器自身的能耗，其次，要注重节能性，减少有功功率的耗损。降低传输进行中电能的损失电能在传输的进行中，能量损耗无法避免。但是，根本的方式是减小电阻。首先，要重视导线的布局，防止出现弯路，缩短导向的长度；其次，导线材料要进行电阻率较小；再次，在统一的条件下，选择横截面积较大的导线；最后，靠近负载中心，减少实际供电的距离。选择有源滤波器在实际操作过程中，要借助对谐波的去除，降低误操作的频率，其根本途径就是使用滤波器。
三、节能设计在电气自动化中的具体应用
1.不断提升电气系统的运行效率在进行电气设备选择的时候，要注重其节能的特性，目的是为后期的节能功能奠定基础。同时，还可以对无功功率进行补偿，对运行负荷进行有效均衡，减少电能输送过程中的损失，这些做法的目的都是为了提升节能的效果，也可以在设计中，对负荷值进行合理调整，运用科学的设计参数。这样做的目的是确保系统安装和运行进行中，电源的高效、综合地运用，增强设备运行效率，降低能耗。
2.对配电系统的设计进行不断优化电力系统的功能就是为系统安装提供必须的动力。因此，在具体的配电设计中，最基本的就是充分考虑适用性，保障对电气设备的有效控制，与此同时，要达到用电设备对供电设备的综合要求，对各种不良因素进行有效控制。在配电工程中，在达到设备有效运行的基本要求外，还要保障整个电力系统的全面、可靠、稳定的运行，促进系统的灵活性，保障操作的便捷性。另外，要全面考虑系统运行的安全性。要重视导线的绝缘性能，在进行布线的过程中，要保障合理的绝缘距离，以提升导线的稳定性，提升配电和用电的安全性。另外，要做好接地，安排和设置防雷设施。
四、结束语
电气自动化有更高校的工作效率和经济效益，工作的可靠性及环境条件都得到了显著的提升。电气自动化是企业在市场竞争中获胜的一项有力的支持。目前的电气自动化正处在飞速进步的阶段，在发展中仍存在一些问题需要改进。
1电气工程自动化现在的状况
(1)电气自动化系统集成性不强。电气自动化系统集成是电气自动化系统功能提升的必经之路，我国目前一些电气自动化还处在多岛自动化的层次，多岛自动化具有互不连接、功能单一、信息独享的缺陷，不能充分发挥电气机动化的功能和作用。
(2)电气自动化的网络构架不统一。电气自动化的发展方向是建立高效、快捷的电气工程师及自动化系统，但目前很多企业自身网络构架不尽相同，使得依托于网络结构而发展的电气工程自动化的发展受到了阻碍。另外不同企业和商家在软、硬件产品交换过程中，因为程序接口的不一致，影响企业数据和信息的传输交流，进而阻碍了企业数据和信息的共享，使电气工程及自动化系统在实际运行中无法发挥应有的效应。
(3)电气自动化技术的使用过于受主观支配。不同的企业在对电气自动化技术的实际应用和开发中，由于技术人员思想理论及技术掌握程度的不同，过分根据技术人员主观习惯和意识支配，系统的开发平台各有不同，进而导致电气工程及自动化的实际设计、实施、运行和维护中的程序和成本增加，增加了系统整体的运行费用和负担。
2电气工程自动化的应对和改进措施
(1)从科技化方面，科技化是指电气自动化的发展应当出现实用性新技术、新材料、新产品。本着自主创新的思想，以节能降耗为切入点，积极推广应用节能降耗新技术、新方法、新工艺，在材料的使用，技术的使用等方面力求创新，采用信息技术、计算机技术、网络技术与自动化技术等高新技术，研发新产品。
(2)从信息化方面，信息化则是指信息技术在电气自动化的地位应更加突出。电力设备的设计、制造和运行中广泛应用的计算机优化与仿真技术，人工智能分析的广泛应用以及电气工程中广泛使用的网络通信技术，都充分展现了信息技术爱电气自动化中起到的重要作用。
(3)从开放化方面，开放化则是要与外界建立一个接口，实现与外界网络的连接。计算网络是实现信息实时交换和共享的重要基础设施，也是实现管理、决策、设计、控制和制造一体化的关键，它已广泛应用于电力系统各元件和局部系统的管理、监视、调节和控制上，是电力系统信息管理、远动技术、调度自动化等方面的核心。
二、电气工程自动化系统中的节能技术
(1)选择合适的变压器。变压器会因铜损、铁损、空载损耗和负载损耗等因素造成许多电能的浪费，但是变压器在供配电系统中的运用又非常广泛，所以变压器选择得好可以有效地实现节能的目标。总的来说，选择变压器可以从以下几个方面考虑：首先是要将变压器自身的消耗降到最低，这就是选用单相的自动补偿设备，使流经的三相电电流保持平衡，消除或降低负载的不平衡性，从而实现变压器自耗最小；其次是要选择有较好节能特征的变压器，进一步减少变压器有功功率的耗能。
(2)减少电能在传输中的消耗。电能在进行传输的途中，导线里的电阻就会造成一定有功功率损耗，这是无法避免的。但是，整个途中线路上的电流是保持不变的，因此要想减少电能在途中的浪费，只能使导线所带的电阻尽可能的小。由电阻的推导公式可知它和电导以及导线的长度是正比关系，和导线的横截面积是反比关系，所以可以通过以下的途径来减少导线的电阻：第一，合理的布局，避免导线走弯路或回头路，尽可能降低导线的长度；第二，选择电阻率比较小的材料制成导线；第三，同等条件下要选择一些横截面面积比较大的导线，这样可以有效降低电阻；第四，使变压器和负载中心尽量靠近，使供电的距离减少。
(3)使用有源滤波器。在实际的操作中常常会发生误动作，所以要消除谐波来避免或减少电气设备的误操作，而最高效的方法就是运用滤波器。造成误动作的因素主要就是越来越多的电气设备，其带来的谐波也随之增加，但是产生的谐波与基波在电网阻抗上会重叠，从而使电压形成畸形，由此导致电气设备误动作的产生。
(4)采取无功功率补偿。整个供配电系统是由升降压变压器、输配电线路、用户电力负荷以及配电变压器等多个环节形成。电能通过电流的形式流动于整个电力系统，为终端客户提供电能的同时必不可免的会有能量的浪费，其中无功功率占据着比较大的比例，不仅降低了整个电路的电压，而且会影响电网的经济运行和降低电能的输送质量。而无功功率在终端客户那里最直观的反映就是功率因数降低。若其功率因数低于0.9，那用户就要缴纳罚款，从而增加了用户用电的成本。所以实际操作时可以选用合适的无功补偿设备来增加功率因数，让无功就地实现平衡，从而使电力系统的电压能够保持相对稳定，进一步提高电能的质量，实现绿色节能的目的，还可以使经济效益提高并为社会效益提供支撑与保证。在电力系统运行时，若使用无功功率补偿，就要达到如下要求：首先就是后来的投切开关和在旧的补偿电容里的循环投切要按比例进行分配，这些都没有办法达到理想补偿效果；其次是电容器的容量大小，要参照配电电压容量以及自然功率因素等参数，并且加以计算而得来，若在补偿时会产生谐波，就要串联相应数量的电抗器，借此来消除线路中的谐波；最后就是在确定投切参数的时，最好是选用无功功率，这是为了能有效地避免过度补偿、无功倒送和投切震荡。目前使用较多的模糊投切就取得了很好的效果，不仅能有效调节平滑，并且跟踪准确性很高，应用范围很广。
三、电气自动化节能设计技术的实际应用
要想实现电气自动化节能的目标，最重要也是最先要完成的就是要很好的完成电气工程的电气设备以及安装工艺的设计。只有完成了这些才能在未来成功的利用电气自动化来实现节能的目的。
(1)提高电气系统的运作效率。在选择电气系统的设备时，最好选用那些节能设备，这是为以后节能减排做好了基础和铺垫。同时实际操作中还可以运用补偿无功、均衡负荷和降低电路损耗等途径来实现在电气系统运作过程中的节能目标。比如说，可以在配电设计过程中，利用适当的调整负荷以及选用合理的设计系数等方法来达到目的。通过这种途径能确保电力系统在安装以及运作的过程中，有效提升电源的综合利用率并提高设备的运作效率，从而实现减少电能损耗的目的。
(2)优化配电系统的设计。电力系统的服务宗旨就是为安装此电气系统过程中要用电的设备提供所需的动力。所以，在整个配电设计过程中首先要实现的最低要求就是要将电力系统的适用性充分考虑在内。适用性，简单来说就是能对电气设备的有效控制做出相应的保障，还要达到用电设备对供电设备以及负荷容量等因素可靠性的要求。其次是电容器的容量大小，要参照配电电压容量以及自然功率因素等参数，并且加以计算而得来，若在补偿时会产生谐波，就要串联相应数量的电抗器，借此来消除线路中的谐波；最后就是在确定投切参数的时，最好是选用无功功率，这是为了能有效地避免过度补偿、无功倒送和投切震荡。目前使用较多的模糊投切就取得了很好的效果，不仅能有效调节平滑，并且跟踪准确性很高，应用范围很广。
四、结语
关键词：电子设计自动化，课程创新，教学改革，实验设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0082-02
随着微电子技术在世界范围内的飞速发展，以及各相关产业对电子电路技术的需求日益增长，《电子设计自动化》已经成为电子信息工程等相关专业的重要课程，也是国内外诸多理工科一流高校的电子信息类专业必修的核心课程[1-3]。尤其在近年来，智能硬件的发展与半导体技术的革新为电子系统设计带来了革命性的变化，电子设计自动化技术已经一跃成为现代电子工业的核心学科，引领了现代信息技术的发展方向，也成为了电子信息工程专业本科生考研深造与就业所必需的重要技能[3]。综上，考虑到创新研究型实验对学生的创新意识和能力培养的重要作用，笔者作为学校《电子设计自动化》课程的任课教师，对本课程的实验课程进行了综合性的思考与建设。
一、《电子设计自动化》课程实验改革的必要性
我们通过对国内外一流高校的调研发现，许多著名高校的EDA技术本科教学有两个明显的特点：一是课程在各工科专业的普及率极高；二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件，更多地注重创新性、设计性、综合性项目，突出EDA技术的实用性，以及面向工程实际的特点[4]。这些特点让我们认识到，通过《电子设计自动化》课程实验的改革与建设，既能够帮助学生更好地理解《电子设计自动化》的理论知识，增强学生的实践能力，更能够紧跟学科和行业的需求发展，为课程拓宽评价方法，提高教学效果，为学生树立创新精神，培养科学素质，增强科创能力，最终增强其综合素质，提高学院与学生的综合竞争力有很好的帮助。
二、实验改革方案及主要工作
为了充分结合现有的实验课程基础，全面提高试验课程效果，笔者从实验过程管理、实验设计、考核与评价反馈四个角度对《电子设计自动化》实验进行了综合性的方向改进，具体内容如下。
1.实现项目化的实验过程管理。笔者基于对科研与教学工作的熟悉，以《电子设计自动化》课程实验为改进对象，将其现有的实验课程学时进行压缩，补充对应EDA能力所需要的主要课程知识点，融合现代EDA技术的最新发展，并将最后四个学时设置为一次综合性、设计性的“综合实验”，实验过程及实验报告作为实验课程成绩的重要评价因素。该综合实验采用项目化的过程管理，学生须在给定的范围中任选题目或自选题目，在四个小时内完成该题目的主要设计，并在课程完成后提交课程报告时以“项目任务书”的形式填写实验报告，系统阐述选题原因、题目关键环节、设计时遇到的主要困难及解决方案、最终成果演示及存在不足分析等。
2.设计层次性的“综合实验”项目。为了确保实验教学的实际效果，保持学生的创新热情，全面提高电子设计水平，在上述“综合实验”的实验项目设计的基础上划分为三个层次：第一层次为逻辑行为的实现；第二层次为控制与信号传输功能的实现；第三层次为电子系统模块的实现。每个层次设置三至五个题目。此外，考虑到学生实验时间的约束，随着教学课程的进行，预先在教学中对“综合实验”进行题目的预告和必要的讲解，让学生提前进行课外的准备和练习，并将该四个学时的“综合实验”集中安排在一个下午进行，学生通过集中性的高强度的学习、讨论和实验，完成主要的“综合实验”功能。
3.设置创新导向的评价激励形式。考虑到该门课程的授课时段为大三下学期的后半段，学生的专业基础课及绝大多数专业课业已经结束，笔者在课堂上渗透该门课程对于考研及科学研究的重要意义，以及对于科创及电子行业就业的作用，在完成课程教学的同时讲授和提供论文撰写及专利申请与重要竞赛的资料信息，并鼓励学生利用课余时间进行深入钻研、挖掘，并主动利用配套实验课程进行研究性学习，进而促进学生的科创热情向论文（算法）、软件著作权（程序）、专利（电子电路）及重要竞赛（电子设计类）的成果转化。
4.提供实时动态的评价反馈渠道。结合自身工作特长与经验，笔者利用信息技术手段，设置了“韩博士工作室”教学专题网站（http：//），为学生及时访问和评价的反馈提供渠道。通过调查问卷、在线信箱、有奖问答、专题活动等方式，在授课过程中进行多次课下问卷调研，并开设贯穿授课全过程的实时反馈渠道，作为授课、答疑等必要教学活动的有效补充，便于及时了解学生对于综合性实验的接受程度以及对课程各方面的综合评价。
三、实验改革周期及内容
为了更好地实现对《电子设计自动化》课程实验的改革与创新，笔者制定了以十二个月为周期的长期方案，主要分为以下五个关键性阶段。
1.第一阶段，时间为1个月。结合《电子设计自动化》学科发展现状及人才培养需要，更新课程教案，丰富和扩充现有教学大纲及授课内容，补充相关多媒体与软硬件资料，完成“综合实验”的选题与设计。
2.第二阶段，时间为2个月。截至开学前，与实验课程老师进行充分的沟通和协调，完成各个“综合实验”项目的软硬件环境配置、具体要求、实施细则及评价方法，严格制定精密科学的给分标准。
3.第三阶段，时间为2个月。完成课程的教学与本项目的实施，除了完整进行原有授课内容的教学以外，按照既定方案进行综合性创新意识的培养、综合能力的渗透、实验技能的提高，并全面介入、观察、管理和把控“综合实验”的开展、实施与评价等各个环节。
4.第四阶段，时间为4个月。结合课程成绩，在课程结束后主动发现和联系具有良好科创能力的学生，在学生的自我意愿的基础上为其推荐和设置针对性的毕业设计选题，同时鼓励和推荐其参加与之水平相适应的科创竞赛，并进行必要的指导和培训。
5.第五阶段，时间为3个月。根据前期各个阶段的进展情况，稳步完成此次立项的后续各项相关工作，总结此次立项成绩与不足，鼓励、指导优秀学生将其成果、申请专利或获取软件著作权。
四、实验改革实践成果与创新点
自《电子设计自动化》课程实验改革在学校实施一年以来，已经取得了良好的效果。首先，对于学生而言，实验改革的实施有效地拓宽了学生的视野，并实现教学与行业的相互影响与促进。大部分学生在结课后的反馈表明，通过完成本项目所涉及的授课课程，使学生熟悉了具有一定强度的开发过程，培养了其科学的态度、严谨的作风与创新的精神。截止课程结束，已经有相当数量的学生能够掌握基本的EDA项目开发、电子设计类专利申请及学术论文撰写、电子设计类科创竞赛准备及参赛等综合性的技能，一大批学生在各类相关竞赛中获奖；其次，对于学校而言，通过实验改革的实施，实现了以项目模式重构实验课程内容，构造了“教―学―做―研”一体化的EDA教学模式，有效实现了学校《电子设计自动化》课程的教学深度挖掘与教学效果的提升，并进一步实现了学校EDA课程相关实验室的建设与完善，使得进行综合性、设计性实验所必需的软件、系统、例程、方案及芯片、板卡、连接线缆等软硬件设施得到了补充；最后，对于任课教师而言，通过本项目的发展与磨合，有助于任课教师及实验教师更好地了解学生现状，为后续编制符合学生学习特点与发展需要的新教材、新课件与新方案打下基础，从而实现对现有EDA实验项目的更新和发展。
参考文献：
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Reform and Innovation of "EDA" Experiment
HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen
（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）
英文名称：Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国计算机学会
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1003-9775
国内刊号：11-2925/TP
邮发代号：82-456
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1989
期刊收录：
SA 科学文摘(英)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊荣誉：
第三届(2005)国家期刊提名奖期刊
联系方式
期刊简介
《计算机辅助设计与图形学学报》（月刊）创刊于1989年，是由中国计算机学会主办的我国CAD和计算机图形学领域第一个公开出版的学术刊物。该刊以快速传播CAD与计算机图形学领域的知识与经验为目的，刊登有创新的学术论文，报导最新科研成果和学术动态，及时反映该领域发展水平与发展方向。读者对象为从事CAD和计算机图形及其他有关学科的科研、工程技术人员及高等院校师生。
第一届全国大学生电子设计竞赛于1994年在北京、四川和陕西3个省市开展试点;1995年在9个省市开展了第二届竞赛活动,全国有60多个代表队参赛;到1997年,第三届竞赛活动已扩大到18个省市,有200多所高校1000多个代表队参赛。原国家教委高教司决定,以后每两年竞赛一次。这说明电子设计竞赛越来越被全国高等院校和有关部门重视。电子设计竞赛是全国范围的一种内容全面、要求较高的综合能力考试,既考理论知识,又考设计、安装、调试、相互协作、论文撰写等多方面的能力。现将前三届竞赛试题作一分析。第一届竞赛有2个题目,第二、三届竞赛各有4个题目,大致可归纳为6类:(1)电源类。如简易数控直流电源,直流稳定电源。除此之外,其他题目所需电源也要自己设计;(2)信号源类。如实用信号源的制作;(3)测控类。如多路数据采集系统,水温控制系统;(4)仪器仪表类。如简易电阻、电容和电感测试仪,简易数字频率计;(5)放大器类。如实用低频功率放大器;(6)无线电类。如简易无线电遥控系统,调幅广播收音机。分析以上试题有下列特点:(1)试题涉及的课程多。包括模拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路、功率电子技术、微机原理、单片机接口技术、PLD在系统编程技术、电工电子测量、自控原理;(2)综合性强。每个题目必须依靠多学科知识才能解决问题,仅有理论水平是不够的,还应具有较强的设计能力、实验技能、计算机应用能力以及队员之间的协作能力等;(3)实用性强。上述题目都是工业、科研、实验室等方面经常用到的电路或仪器。
二、电子类课程存在的问题
通过分析以上试题,发现电子类课程目前存在着如下问题:(1)教学内容与科技发展不相适应。电子技术是发展最快、应用最广的一门技术,而我们目前的教学内容与当今迅速发展的电子技术有较大差距,正像有些毕业生所说:“学的用不上,有用的没有学”;(2)教学方法与能力培养要求不相适应。主要体现在我们的教学方式仍然是以知识传播为主,以教师讲为中心,学生的内在动力没有充分发挥出来,不利于学生能力的培养;(3)理论与实际不相适应。所讲内容与现场应用中的实际问题有一定距离,不利于调动学生学习的积极性;(4)考核方法与素质提高不相适应。目前我们实行的考试方法仍然是以书本知识为主,以闭卷笔试为主,注重死记硬背,不利于提高学生素质。
三、培养大学生电子设计能力的几点措施
1.更新教学内容,重构课程体系
尽管电子技术的发展日新月异,新的器件层出不穷,但电子技术课的基础地位不能动摇。因此,模拟和数字电路中的放大、振荡、反馈、频率特性、逻辑函数、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计等基础内容不能削弱。在此基础上要更新教学内容,着重分析由功能单元构成的通用集成电路(如集成运放、集成功放、集成A/D、D/A变换器等)和计算机应用集成电路(RAM、EPROM等),同时还要加强ASIC教学内容(如PLD、FPGA等)。电子技术基础是工程设计性很强的课程,在教学改革中必须用系统的观念重构课程体系,建议将模拟和数字电路学完后,再开一门“现代电子系统设计”。
2.加强EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平
国际电子技术的发展动态显示出,ASIC与EDA是电子器件与电子设计发展的技术潮流。ASIC的开发必须借助于EDA工具,因此掌握EDA技术是对当今电子工程师的最基本要求。目前,美国等西方发达国家,全部都开展了EDA教学,其大学生在校期间就能用EDA技术开发出先进的电子产品。而我国在EDA教学方面还比较落后,只有一些重点院校才刚刚起步,多数院校还没有将EDA纳入教学中。从参加全国大学生电子设计竞赛的获奖作品看,凡利用了EDA技术用ASIC芯片实现的题目,均做得比较完善,关键是它大大节省了设计时间。因此,必须尽快建立EDA实验室,积极开展EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平。
3.改变教学方法,激发学生学习的动力
我们在培训参加电子设计竞赛队员的过程中受到很大的启发,尽管培训时间短,但收效很大,关键是有一种非常强的学习动力在支持着他们,他们是在兴趣中学习,主动性和积极性得到了很好的发挥。同时,这一经验也给我们提出了一个新的问题,在我们平时的教学过程中,学生有没有动力?他们学习的主动性、积极性是否完全发挥出来了呢?这是值得深思的问题。在当今教学改革的大潮中,应大胆改革教学方法和教学手段,给学生确立一个明确目标,通过该课程的学习,让学生达到什么标准、完成什么任务,然后,围绕该目标,采取多方位的教学模式,启发学生动脑设计、动手制作,最终达到该目标。目前应特别注意学生对计算机、因特网感兴趣这一特点,充分利用现代化的教学资源(校园网络、计算机、多媒体教室),开发一些学生感兴趣的课件,最大限度地激发他们学习的动力。
4.加强实践环节,使理论能够联系实际
电子技术课程的特点是实践性强,因此,必须加强这一环节,使他们学以致用,理论联系实际。加强实践环节可以采取多种方式,应根据本校特点确定自己的最佳模式。我们目前采取了如下几种形式:①课内实验。一般占课程总学时的1/4~1/3;②课外实验。我们研制了180套微型数字电路实验箱,给每个学生发一台,让他们带回宿舍,自己随时都可以做;③虚拟实验。由于经费紧张,器件品种和数量少等现实问题,有些不能实现的复杂实验,可以利用EWB、Pspice等软件进行仿真实验;④课程设计;⑤实习基地;⑥开设以实验为主的“电子系统工程设计”选修课;⑦优异生参加老师的科研活动。
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