电子设计论文范文

导语：如何才能写好一篇电子设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

传统的电子设计方法多采用自底向上的设计方法，自顶向下的的设计方法是一种低效、低可靠性、费时费力且成本高昂的设计手段。随着微电子技术发展，借助于DEA设计工具，可以自动地实现从高层次到低层次的转换，使自顶向下的设计过程得以实现。

2传统电子设计方法设计十二进制加法计数器

2.1设计框图在本设计中，十二进制同步加法计数器用四个CP下降沿触发的JK触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了1011110011101111四个状态，这在状态转换图1中可以清晰地显示出来。选择四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器，因要使用同步电路，所以时钟方程应该为。

2.2求状态方程由所示状态图可直接根据电路次态的卡诺图得到相应的状态方程。

2.3求驱动方程用状态方程与特性方程做比较，可得对应驱动方程。

2.4画逻辑电路图根据所选用的触发器,便可以画出由四个JK触发器构成的简易逻辑电路图，如图2。

3EDA电子设计

十二进加法制计数器十二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是11，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1。通过VHDL语言编写源程序，并对程序在QuartusII6.0进行仿真得到图3所示结果。从上面所举的例子可以得到以下的结论：若以传统的方法来设计，需要用一块万能板将芯片固定，在布线的时候用线将各个引脚连起来。如果出现错误，还得将原来的设计拆掉再次焊接测试，再检查，如此反反复复的进行，这样就增长了设计的时间周期。这样既花费了大量的时间，也耗费了大量的劳动力。若以QuartusII软件设计，完成设计描述后用VHDL来编写代码十二进制计数器的代码，通过编译器进行排错编译。若出现错误，只须在计算机上检查代码是否有误，或逻辑关系是否正确。可以很容易地对它进行修改，来适应不同规模的应用。并且这些设计只是在电脑上进行，如果调试时出现错误，只需要在电脑上进行改动。这样就可以避免在板上进行测试不对又拆而造成器件损坏的浪费。采用EDA软件的优点是其与工艺的无关性。这使得工程师在功能设计、逻辑验证阶段，可以不必过多考虑门级逻辑实现的具体细节，只需要利用系统设计时对芯片的要求，施加不同的约束条件，即可设计出实际电路。

4结束语

篇2

（一）暑期赛前培训阶段经过中期培训以后，按照比赛要求让学生自愿组队。在队内，队员按负责单片机和EDA程序设计、硬件设计和报告撰写进行分工。指导教师根据我校在竞赛中擅长仪器仪表和通信两个方向，对学生进行系统电路设计培训。在培训的过程中着重培养学生检索资料的能力、系统设计能力、分析排除故障能力、设计报告撰写能力等。赛前培训每个题目一般安排8天左右时间，分资料查找、方案认证、单元电路设计、系统电路调试和测试这几个阶段。为了让学生适应比赛现场氛围，赛前半月进行模拟比赛演练，严格按照比赛时间和规则要求学生完成规定的任务。在竞赛组委会下达了竞赛所需仪器设备和器件后，准备好相关的仪器和器件，并让学生进行有针对性的准备。

（二）赛后工作在学生完成参赛作品测试后，召集指导老师和参赛学生召开专门会议，对本届比赛的作赛后总结，总结本次比赛题目涉及的知识点，完成项目时的不足之处，以及今后努力的方向。最后，并把所有训练时和竞赛的技术资料归档保存，传承给下一届的学生作为参考。

二、大学生电子设计竞赛促进了我校电子信息类专业课程体系和教学内容的改革

通过组织学生参加大学生电子设计竞赛，发现我校电子信息类学生存在理论基础较好而动手能力较差、参与意识较强而工程素养不足等现象。这说明现有的教学内容和课程体系急需改革，如：在平时实验课中，验证性实验多而自主设计的实验少，单科性实验多而综合性实验少，采用传统的方法多而应用最新的技术少。针对这些问题，我们对现有的电子信息类课程体系进行了一些调整和改革。

（一）理论和实践并重，不断完善课程体系和教学内容根据专业人才培养目标和大学生电子设计竞赛内容，我们对课程体系和教学内容进行了调整，调整主要内容有三个方面，第一，理顺各门课之间的衔接关系，做到教学内容知识宽但不重复。些外，为了让学生了解电子信息领域的新知识和新技术，我们在选修课中开设了《前沿技术讲座》课程，分别讲述各自研究方向的新知识、新技术和新应用。第二，在重视理论教学的同时，加强了实践教学。除了增加了实验学时和综合实验课程外，还在选修课中增加了《电子线路设计制作》、《电子系统综合设计》等两门综合设计性选修课，在实习环节增加了《综合设计》实践环节，让学生有更多的时间参与实践,提高了他们的实践动手能力和工程应用能力。第三，由于可编程器件的不断发展和应用，对电子信息类的程序设计能力提出了更高的要求。在课程体系中，我们增加《数据结构》等程序设计类课程，以加强对学生程序设计能力的培养。

（二）实践教学体系改革根据大学生电子竞赛对学生实践能力、创新能力的要求。通过研究与探索，我们优化了实践教学体系,按照学生认识———训练———创新能力形成规律,整合实践教学内容,构建由专业认知、专业技能训练、课程实验、开放式实验、课程设计、电子系统综合设计、中期实验、毕业实习、毕业设计、科技竞赛组成的实践教学体系，实践教学的比例占总学时的27%左右。实践教学体系整合课程实验内容,按照基本实验、设计性实验、综合性实验创新性实验四个层次设计实验内容。在实验教学内容设计方面，对于基础性和设计性实验，我们规定了必做内容和选做内容；对综合性和创新性实验，我规定了系统设计的基本要求和扩展要求。这样，对学生即达到某一实验目的的共性训练，又实现了对学生的个性化培养。

（三）不断丰富教学方法和教学手段，提高了教学的质量和效率除了采用传统的板书和多媒体技术教学手段之外，我们尽可能将各种EDA仿真软件应用到理论教学和实验教学中。让学生很直观地认识到各种理论知识在实际中的应用及应用效果。在实验教学中，对于安装电路和焊接电路等一些技能性工作，我们要求学生在课外学时完成。采用这些教学方法和手段，不仅提高了教学质量和效率，而且节约实验成本和实验室的有效利用率。

三、电子设计竞赛促进了创新实验室的建设

大学生电子设计竞赛对实验仪器的功能、性能、类型及实验室的管理模式提出了更高的要求，原来实验室常规实验教学仪器和管理模式不能满足大学生电子设计竞赛、工程应用型人才以及创新型人才培养的要求。为了给学生创新型的实验项目和教师的科研创造一个良好的平台，我们建成了电子创新实验室。实验室建设以建设先进、实用、开放的现代化实验室为目标，建成了7个实验平台：高频电路实验平台、EDA实验平台、单片机实验平台、电子测量、综合电路实验平台、DSP实验平台和通信工程实验平台。电子创新实验室能满足综合课程设计、学生毕业设计、电子设计竞赛、教师科研和创新实践活动的需要。电子创新实验室以开放性建设模式为基础建立了较为完善的开放制度，为最大限度地发挥实验室的效能，除实验教学所安排的时间段外，其他时间段面向所有学生开放，这种管理方式，保障了多元化实践教学模式的正常运行。

四、大学生电子设计竞赛促进师资队伍的建设

大学生电子设计竞赛题目有类型较多，涉及的知识几乎涵盖到电子信息类专业的专业必修课和专业选修课的所有知识。在指导大学生电子设计竞赛的过程中，教师会接触到各种各样的知识和技术，在指导竞赛过程中，教师和教师、教师和学生之间的交流会更加拓宽教师的学术和专业视野，每一届比赛结束之后留下的技术资料更是教师最宝贵的资料。经过历届指导，教师在参与实践的过程中，不断积累经验，吸收前沿知识和技术。这不仅对他们提高教学水平有很大帮助，而且也会慢慢找到自己的研究方向，并充分运用以往的研究经验，形成清晰的学术观念，逐渐地提高自己的科研能力。因此，竞赛的指导过程也是中青年教师提高教学能力和增强科研能力的过程。

五、结语

篇3

论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

中国-2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

篇4

论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

中国-2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

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EDA技术是机械电子工程设计当中重要的技术，其主要载体可以进行大规模编程的逻辑器件，在编程过程当中，使用的表达方式是硬件描述语言。EDA技术在应用的过程中要使用计算机、编程逻辑器件等科技工具，应用的最终目标是对特定的目标新平进行适配编译和逻辑映射，形成电子系统或是成为专用集成芯片。EDA技术是在电子电路技术之上发展起来的，EDA技术要编译器、综合器、下载器、适配器等部件共同构成。其中，综合器能够对设计者的设计文件进行转换，使其成为系统内门级电路描述。适配器可以生产最终的下载文件，并安排到制定的器件中。EDA技术是机械电子工程设计中的核心技术，EDA技术使用的HDL语言可以公开利用，其描述范围广泛，可以机械电子工程设计带来诸多的帮助。在后期进行交流、修改、保存等工序时也可以十分方便的进行。另外，EDA技术拥有较高的自动化，一些常规的纠错、调整等工作可以快速完成。

2电子工程中存在的问题

机械电子工程快速发展，但是到目前为止，世界各国对于机械电子工程都没有明确的定义和统一的认识，出现这种问题的原因，一方面是机械电子工程发展速度太快，所涉猎的领域越来越多，另一方面是因为设立明确的定义必定会对其发展产生一定的限制作用，不利于机械电子工程继续快速发展。电子工程在发展的过程中产生了一些难以解决的问题，电子产品的发展方向是具有更高集成和大容量，同时体积也越来越小，这就需要技术的不断升级来实现发展目标。电子工程设计方案需要获得科学的检验，要对其进行仿真分析。电子元件所处的工作环境是设计人员应该考虑的问题，要对设计方案进行有效优化，最后要对电路特性进行分析。另外电子工程在运行中要避免静电的危害。为了实现电子工程取得进步获得发展，需要在电子工程设计中采用EDA技术。

3电子工程设计要点

3.1仿真分析

机械电子工程设计方案需要通过科学的系统仿真或是结构模拟来说对其可行性、科学性进行验证和分析。通过仿真分析来确保设计方案在后续实践中能够顺利应用。在仿真分析过程中，使用EDA技术可以为仿真分析提供良好的支持。EDA技术能够通过各个环节当中的传递函数来进行数学建模并对其进行仿真分析，这样构建和仿真系统能够准确验证设计方案的实践性，并能够对电子系统工最后程设计方案进行推广和使用。这种仿真分析对于提高我国电子工程设计的整体水平和产品质量有积极的指导意义。

3.2优化设计

对设计方案进行优化的目的是尽可能确保电子元件在应用过程中具备稳定性与可靠性，保证其拥有最佳的容差和工作环境。在实际工作条件下，使用传统的电子工程设计方法，难以对实际容差及电子工程元件工作环境进行全面的检查和分析。不能对电子元件环境进行全面勘测，就容易导致设计方案在此方面出现漏洞，这样一来电子元件的容差及其工作环境温度就很难得到有效的保障。利用EDA技术则能对设计方案进行良好的优化，因为EDA技术可以对电子方案环境进分析计算，获得电子元件在实际工作中所处的环境温度等相关数值。在分析获得的数值基础上，来对电子工程设计方案进行优化，保证方案在实施后，可以稳定工作，具有可靠安全保障。

3.3预防机械结构中的静电

机械结构是根据设计方案来工作并应用于事物成为满足功能需求的结构。在科技快速发展的大环境下，集成电路设计愈来愈复杂，这对静电的防治也提出了更高的要求。静电对电子元件的破坏巨大，静电电场能够对周边电荷有吸引力会破坏绝缘体，使电子元件敏感度降低，甚至是引发集成电路烧毁，使电子产品直接报废。这要求工作人员做好静电防护，对防静电工作区域进行划分，保持操作空间的清洁，降低静电发生的概率。在电子工程故障检测方面，要将传统的电子工程故障检测和智能故障检测方法结合，相互验证，在电子技术投入方面加强，提升电子工程检测技术的能力，增强电子元件、电路对环境的适应能力。

3.4电路特性的有效分析

对电特性进行有效分析是EDA技术中的重要内容，在电子工程设计的过程中，理论分析都是在数据分析和特性分析的基础之上进行。因此，数据分析和特性分析方面的数据必须准确及时，使用传统的电子工程设计方法会受到多方面的限制，难以保证数值的准确性，电力测试的实际精度会受到较大的影响，不利于后期稳定性的建立。EDA技术就能够对整个系统进行全面的测试，并保证测试的精确性与科学性，避免设计方案出现结构性的差异确保设计方案的整体性以及合理性。

4结论

篇6

关键词：数字信号处理器；三电平；PWM整流器；功率因数校正

引言

三电平（ThreeLevel，TL）整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，具有功率因数接近1，且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路，用于对整流桥进行功率因数校正，但由于二极管整流电路的不可逆性，无法实现功率流的双向流动。文献[3]，[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器，尽管实现了三电平，但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多，控制复杂，但?具有两电平整流器所不具备的特点：

1）电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能，在开关频率很低时，如300～500Hz就能满足对电流谐波的要求；

2）电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，且随着电平数的增加，正弦性越好，功率因数更高；

3）开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力，提高装置工作的稳定性，适用于对电压要求较高的场合。

1TL整流器工作原理

TL整流器主电路如图1所示，由8个开关管V11～V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2，则每只开关管将承担直流侧电压的一半。

以左半桥臂为例，1态时，当电流is为正值时，电流从A点流经VD11及VD12到输出端；当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理，在0态时，有uAG=0；在－1态时，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。

右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。

每个半桥均有三种工作状态，整个TL桥共有32=9个状态。分别如下：

状态0(1,1)开关管V11，V12，V31，V32开通，变换器交流侧电压uAB等于0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。

状态1(1,0)开关管V11，V12，V32，V41开通，交流侧输入电压uAB等于ud/2，输入端电感电压等于us－u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us，或放电us<u1)，C2通过直流侧负载放电。

状态2(1,－1)开关管V11，V12，V41，V42开通，输入电压uAB=ud，正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电)，由于输入电感电压反向，电流is逐渐减小。

状态3(0,1)开关管V12，V21，V31，V32开通，交流侧输入电压uAB等于－ud/2，输入电感上电压等于us＋u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。

状态4(0,0)开关管V12，V21，V32，V41开通，输入端电压为0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。

状态5(0,－1)开关管V12，V21，V41，V42开通，交流侧电压为ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。

状态6(－1,1)开关管V21，V22，V31，V32开通，uAB=－ud，正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电)，由于升压电感电压正向，线电流将逐渐增加。

状态7(－1,0)开关管V21，V22，V32，V41开通，交流侧电压电平为－ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。

状态8(－1,－1)开关管V21，V22，V41，V42开通，输入端电压为0，升压电感电压等于us，两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。

2硬件电路设计

从图2可以看出，在输入电压频率恒定的情况下，要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形，输入电压一个周期内应定义两个操作范围：区域1和区域2，如图3所示。

在区域1，电压大于－ud/2，并且小于ud/2，在电压uAB上产生三个电平：－ud/2，0，ud/2。同理，在区域2，电压绝对值大于ud/2，并小于直流侧电压ud，在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相应电平的工作区域如表1所列。

表1相应电平的工作区域

工作区域

1

2

1

2

us>0

us<0

us>0

us<0

高电平

ud/2

ud

－ud/2

低电平

－ud/2

ud/2

－ud

为方便控制，这里定义两个控制变量SA及SB，其中

根据表1可以设计一个开关查询表，如表2所列，将其存储在DSP中，当进行实时控制时，便可根据输入电压、电流信号，从表中查询所需采取的开关策略。

表2查询表

SA

SB

V11

V12

V21

V22

V31

V32

V41

V42

uAB

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

ud/2

1

－1

1

1

1

1

ud

1

1

1

1

1

－ud/2

1

1

1

1

－1

1

1

1

1

ud/2

－1

1

1

1

1

1

－ud

－1

1

1

1

1

－ud/2

－1

－1

1

1

1

1

整个控制系统以一片DSP为核心，控制框图如图4所示。

锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形，ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节，电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节，电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节，补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。

检测的线电流命令is与参考电流is＊比较，产生的电流误差信号送至电流内环G1，以跟踪电源电流变化，产生的线电流波形将与主电压同相位。

3软件设计

系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断，其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz)，GPT2用于低频电压环的控制(10kHz)，两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs，高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断，GPT2则仅在下降沿产生中断。

整个程序分为主程序模块、初始化模块、电流控制环计算模块、电压控制环计算模块、PWM信号产生模块等五大部份。程序流程如图5所示。

4仿真结果及实验

仿真参数如下：输入电压us交流220V，50Hz，输出功率1kW，开关管GTO，开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性，在采用GTO管、开关频率较低（500Hz）时，输入侧电流波形仍然非常接近正弦，装置得到了接近1的功率因数，同时开关上的电压应力减少了一半。

篇7

关键词：电子政务，顶层设计，地方政府，前台-后台服务体系

一、背景

近两年来，有关电子政务或信息化的“顶层设计”这个概念用得非常频繁；但是，时至今日，人们对此却仍然没有一个权威的定义与说法。其实，简单地说，所谓顶层设计即是就某个对象进行全面系统的规划与设计。从起源上看，顶层设计这个概念最初来自自然科学或大型技术工程领域，如人类基因组工程研究、航天工程研究等。例如，中国航天科技集团总经理王礼恒院士在谈到我国载人航天与绕月探测工程时，就先后多次提到要进行顶层设计，“加强航天发展的顶层设计，从国家和全局的高度来统筹安排航天发展”（王礼恒：“载人航天绕月探测同步推进时机成熟”，/home/news/Inland/200403/08/214153.html。）。中国国防科工委副主任、国家航天局局长栾恩杰曾在2003年6月11日表示，中国航天需要政府从国家战略的高度出发，做好顶层设计和整体规划，调整结构、整合资源（“专家认为：中国航天需政府做好顶层设计和整体规划”，。）提到“建设新一代运载火箭型谱化系列”，其中的“型谱”即是产品设计方面的顶层设计。从这些自然科学与大型技术工程领域的案例来看，顶层设计的基本内容是指，为完成某一大型科技项目，必须实现理论上一致、功能上协调、结构上统一、资源共享、部件标准化。

但是，就电子政务来说，要“实现理论上一致、功能上协调、结构上统一、资源共享、部件标准化”，却不是件那么容易和简单的事情，因为科技项目与工程的顶层设计与作为政策体系的电子政务顶层设计毕竟存在着很大的差异。从基本内容来看，电子政务的顶层设计应该是就电子政务建设的基本问题进行总体的、全面的设计，不仅应该包括网络建设、安全管理、信息资源建设等诸多技术层面的内容，也应该包括行政管理体制、政府职能、政府绩效管理及具体业务类型之间的关系。

时至今日，尚没有哪个国家以顶层设计来命名自己的电子政务政策或文件。不过，就基本内容来看，美国联邦政府的“联邦政府组织架构（FEA）”和英国政府的“电子政务互操作模型（e-GIF）”可以看作是他们本国的电子政务顶层设计。例如，就FEA来说，美国政府将电子政务的主要问题都纳入其五个参考模型，即绩效参考模型（PRM）、业务参考模型（BRM）、服务构件参考模型（SRM）、数据参考模型（DRM）、技术参考模型（TRM），从而使其对电子政务的管理由原先的注重具体项目、业务细节与资金配给的特别管理转向基于绩效评估、业务规范与技术标准的制度化的例行管理。可见，顶层设计正在成为一些国家电子政务建设的重要方向。

二、我国地方电子政务顶层设计的基本内容是建立“电子政务前台-后台服务体系”

由于信息化发展水平的差异，国外进行电子政务顶层设计的方法显然不能直接应用于我国的电子政务顶层设计。但是，尽管如此，它们却为我们提供了顶层设计的基本思路，而且其中的一些具体的过程、工具和手段，更是可以直接地应用到我们的顶层设计当中。所以，在电子政务顶层设计的具体构建过程当中，一方面，必须充分考虑到我国的政治、经济发展现实；另一方面，也必须借鉴其他国家在进行电子政务顶层设计时所采用的科学合理的思路与方法，以使我国电子政务更能发挥提高行政管理效率、实现资源共享、减少重复建设的目的。

根据对国外有关国家的电子政务顶层设计的分析，结合我国行政管理体制特点及电子政务发展实际，笔者就作为一级地方政府的电子政务顶层设计构造一套结构模型，并将其称为“电子政务前台-后台服务体系”模型。

该模型包含两部分。第一部分是基本模型，主要包括模型的骨干架构，基本内容可以概括为四个流程主体、三项业务要求（如图1、图2所示）。四个流程主体为各政府部门（以及由其业务网络所构成的内部网）、行政服务中心、政府门户网站、公众（及其服务界面）；三种基本业务要求为集中、整合以及互动。第二部分是扩展模型，是在基本模型基础之上的业务扩展。从图中可以看出，该模型本身就是一个系统流程，电子政务建设的几乎全部内容均能涵盖其中。

“电子政务前台-后台服务体系”具有如下特点：

1.与目前我国政府管理特点相契合。电子政务通常要求对业务流程和组织机构进行调整，因而在实际执行过程中容易让某些部门产生抵触情绪，协调起来存在一定的困难。所以，在上述模型中，内网（局域网）及其网上办公业务是在统一规划下由各部门根据自身业务需要分别建设的，一些相应的后台业务仍然需要本部门去解决，这样可以充分地调动各政府部门开展电子政务的积极性。

2.体现了信息技术对政府行政管理体制改革的要求与影响。这主要表现在三个方面：一是对行政业务、信息资源与政府财务管理的大集中；二是行政服务中心在整个一级政府的电子政务建设中的枢纽地位，为信息时代的政府机构调整提出了改革的方向；三是突出强调了政府门户网站在整个系统流程中的重要地位，体现了电子政务发展的基本要求。

3.明确了电子政务所存在的三层“前台-后台”关系。第一层是公众（企业和公民）与政府门户网站之间的“前台-后台”关系，第二层是政府门户网站与行政服务中心之间的“前台-后台”关系，第三层是行政服务中心与各政府部门之间的业务关系。其实，在不同的信息化和电子政务发展水平下，“前台-后台”层级关系数量及其密切程度都会存在很大的差异。在电子政务发展水平较低的情况下，层级数量较少，其密切程度也较低；随着发展水平的提高，层级数量应逐渐增加，其密切程度也会相应地增加。

4.模型具有较大的伸缩性能。该模型只是从逻辑上表示一级政府的电子政务服务体系结构，因而能够包容很多实际操作过程与建设方式。如就行政服务中心而言，本身可以是地域分布性的，能够满足管辖范围较大的一级政府对分片管理的要求；另外，行政服务中心是一种综合性管理机构的总称，可以表示行政审批中心、办证中心、市民服务中心等机构。不过，尽管其名称可以不一致，但是与政府门户网站的唯一的“前台-后台”关系却是必须坚持的，政府不应该就每一种所谓的中心单建一套信息化系统，这样是与信息化的大集性相违背的，也是没有效益的。

5.能够容纳顶层设计与政府行政管理体制创新的诸多技术与方法。这里可以举几个具体的例子。

例子一，就政府绩效管理与评估而言，由于各政府部门是单独地向行政服务中心提供自己的网上对外办公事务，政府信息公开以及行政业务网上办理情况都能分别地加以考察。

例子二，行政服务中心在整合相关的行政业务时，可以采用美国政府在FEA中所采用的业务系统规划法（BSP）遴选一些共性的业务内容。

例子三，由于行政服务中心承接来自各政府部门的业务并要求对其进行整合，因此知识管理技术与客户关系管理技术等技术方法，能够极大地提高政府服务于公民和企业的能力与效益。与此同时，由于行政服务中心直接管理政府门户网站，与政府各部门密切联系，因此它也能处理很多通过手机、电话等非互联网业务，仍然继续发挥传统手段下的政府服务管理内容与形式，以适应当前信息化过渡期内群众信息化应用水平不高的实际情况。

三、地方政府电子政务顶层设计的政策建议

目前，不少地方政府（特别是地级市政府）已经或正在进行自己的电子政务顶层设计。不过，从顶层设计的角度来看，其内容仍然显得不够全面，对一些比较重要的问题没能进行详细的讨论和分析。作者认为，图2的“电子政务前台-后台服务体系”可以作为构建地方电子政务顶层设计的基础，即围绕该模型并从政府绩效管理、网络、业务、信息资源、组织结构等诸多方面进行各地的电子政务总体设计。因此，作者提出以下的政策建议。

（一）建立科学规范的地方政府电子政务绩效管理与评估模型

绩效参考模型是美国FEA的核心内容，是决定其他四个参考模型的基础，而且美国政府在实施电子政务战略的24个总统优先项目时，同样也是以此为考核依据的。实际上，我国一些地方也在建立政府绩效管理制度，并提出了建立责任型政府的要求，但是从具体内容来看，电子政务尚未纳入政府绩效管理制度范畴。为此，今后各地方政府可以采取以下政策措施：

1.明确电子政务的绩效考核单位及其各自的电子政务发展的具体目标。通过图2的“电子政务前台-后台服务体系”，我们能够实现这样一种双重的目标：既能单独地对各部门进行绩效考核，又能实现跨部门的业务整合。为便于对各部门的电子政务开展情况进行分别地考核，必须科学合理地设计电子政务前台-后台服务体系流程，即在进入行政服务中心之前，各部门是独立完成自己的电子政务业务设计与管理的。为此，地方政府首先必须针对各政府部门的业务情况制定详细的信息化发展计划，明确地为各部门订立电子政务发展的具体的阶段目标。

确立发展目标是电子政务发展的出发点。但是在确立发展目标时，必须充分地考虑本地方电子政务的发展阶段，从与自身发展实际相符的条件出发来制定各部门的电子政务业务发展目标。在确立具体方法

时，应该选择合适的方法，如目标管理法、记分平衡卡法等。由于记分平衡卡法相对复杂，因而建议采用目标管理法来确立各部门的电子政务业务发展目标。

2.根据地方电子政务发展实际，构建自己的“绩效参考模型”。具体工作包括两个方面：一是明确可以具体考核的业务内容及其考核指标。“绩效参考模型”所包括的内容和指标其实非常广泛，就地方电子政务来说，难以完全地按照该模型来进行绩效考核，为此必须就实际情况选择业务流程及其绩效考核指标。在这方面，可以考虑挑选经济综合部门以及社会综合服务部门进行试点，通过试点并获得经验后再逐步地全面推广。二是绩效评估方法与方式的选择。根据不同的分类标准，绩效评估方法可以有内评估、外评估、事前评估、事后评估等多种。建议采取两种评估方式，一是由纪律检查委员会、监察局和信息化办公室一道进行内评估，就政府各部门的信息化绩效进行考核；二是聘请独立的中介机构对政府各部门的电子政务业务成效进行评估。值得注意的是，如果进行全面评估有难度、或者为配合专项工作的需要，也可就具体某项业务进行单独评估。

（二）根据政府职能设计电子政务业务参考模型

在1988年的国务院机构改革过程当中，我们明确地提出了“转变政府职能”的概念。此后，政府职能转变成为我国关于政府行政体制改革的理论基础，因此在讨论电子政务顶层设计时，首先必须从政府职能的角度来设计电子政务的业务参考模型，遵循目前“三定方案”的基本原则来规划政府机构的电子政务业务。但是，从FEA的业务参考模型来看，我们是看不到政府职能的思路的，美国政府在设计该模型时采取的是业务例举法。

根据行政管理理论，政府职能是分层次的，如图3所示。考虑到具体情况，我们认为将电子政务的业务划分为图4的四级结构比较适合我国这些年来对政府行政管理改革的要求（李广乾，“电子政务与政府职能转换”，国务院发展研究中心中青年课题，2005年。）。为此，图4就基本职能的“政治职能”的“政府管理”的内容进行了比较详细的划分。值得注意的是，目前尚无权威的资料对政府职能层次及其明细结构进行全面的界定。因此，就地方政府的电子政务业务参考模型来说，其余的具体内容还必须在针对整个政府的业务情况、根据图4的基本结构进行充分的业务调研之后才能具体地确定。

根据图2，必须由行政服务中心对上述业务内容进行流程整合，在整合后通过门户网站向公众统一提供跨部门的服务。为此，地方政府必须对行政服务中心加以授权，赋予其相应的职能、机构与编制，使之能协调各相关部门的业务流程。

（三）根据业务需要构造电子政务管理模块体系

为使业务模型能够发挥有效的作用，必须建立一些能够重复利用政府行政业务流程并提高跨部门的业务协调能力的服务构件和模块。这既是FEA模型的初衷，也是开展电子政务的必需。从SRM来看，其中包含了很多服务构件，其中的一些构件对我们目前的电子政务来说，往往是超前的或不合适的。因此，我们在参考使用这些服务构件时，应该从实际出发借鉴切合地方电子政务业务发展需要的那些构件。

在采用服务构件时，必须注意以下几个方面的问题：

一是必须考虑服务构件的应用范围。不同的服务构件，其适用性存在着较大的差异，有的可以适用于整个一级政府及各政府部门（如财政管理系统等），而有的则只能在专业性政府部门使用。

二是整合已有的业务应用系统。由于很多政府部门开展信息化应用已经很久了，且各部门是分别进行的，因此就存在着重复使用或不兼容的问题。因此，在建立电子政务管理模块体系时，必须充分地考虑这个现实问题。

三是加紧在行政服务中心推广使用CRM、知识管理等构件。这些内容将有力地促进地方政府服务企业和老百姓的能力，例如，就CRM的服务类型来说，就包括呼叫中心管理、客户分析、产品销售与市场营销、产品管理、品牌管理、客户账户管理、日常往来管理、合作关系管理、客户反馈、信息统计等构件。

（四）整合政府信息资源服务平台，构建数据与信息参考模型

在构建数据与信息参考模型方面，一方面可以参考国外进行电子政务信息资源管理的基本技术方法，另一方面也必须结合前面所介绍的对政府职能层次划分的理论方法，通过政府职能四级明细划分来建立相应的数据分类、数据交换机制及数据结构。

篇8

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.

篇9

电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。

这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。

软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。

多功能电能表的总体结构和硬件设计

多功能表总体结构

电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测,计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。

高性能主控制器单元

主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。

串口复用通信单元

通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。

本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

高精度电量计量模块

计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904,电流互感器和其他电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片,可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等,可以单独计量每一相的用电信息,符合IEC521/1036标准,可达到1级交流电能表的精度要求,各数据寄存器具有24位精度,可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其电路图如图3所示。

其中,CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据,IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样,IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。

时钟日历模块

时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器,简化电路,并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器,可选择24或12小时显示模式,时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整,并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出,以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其电路图如图4所示。

其中,SCK、Sin、Sout与主处理器接口,用于发送控制指令或者传输日期时间数据,本系统日历时钟模块采用电池作后备电源,以确保在停电状态下,日期时间的准确无误。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计

多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点

系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。

内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。

红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图

篇10

一、EDA技术的定义及构成

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)为设计载体，以专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、单片电子系统SOC(SystemOnaChip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程[J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段，又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。

2.系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下：

第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。:

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，SystemonChip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

参考文献：

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.