电子技术基础课程设计的思考与实践-清华大学.ppt

华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 电子技术基础课程设计的思考与实践 清华大学 华成英 2012.4.18 一、电子系统设计在电子技术课程中的重要性 二、课程设计应具有先进性 三、PSoC简介 四、PSoC实验平台在课程中的作用 五、教学实践和收获体会 电子技术基础课程设计的思考与实践 一、电子系统设计在电子技术课程中的重要性 背景明确 功能明确 前后关系明确 应用场合 性能特点 信号特点与负载需求 合理构造电路 不但知其然还知其所以然 课程的实践性和实用性 管-路-用：20世纪70年代末 器件-电路-系统： 20世纪末，精品课程建设中 ★站在系统的高度认识电子电路 促进学以致用、举一反三！ 从全局思考电子电路的设计 一个电路从信号输入、中间的处理到最后的输出，各级之间的增益分配、参数设置、逻辑关系都是相互协调、相互制约的，只有通盘考虑、全面调试才能获得理想效果。特别有利于学生系统集成的能力、综合应用能力、仿真能力的培养。 不顾此失彼，强调总体优化 ★建立系统的观念 ★建立实践的观念 电子电路与系统设计不能纸上谈兵 学会系统的调试和测试方法 解决好原理-仿真-硬件实现 电子电路设计中可行性分析的方法 方案比较 忽略次要，抓住主要的思考问题的方法 重点和难点的分析方法 ★建立工程的观念 ★建立科技进步的观念 站在基础，面向未来 紧盯元器件日新月异的发展，紧盯新技术的发展 ★建立创新意识 电子电路可在咫尺之间产生千变万化 有日臻完善的EDA平台 激发学生的想象力和创造力。 传感器 接收器 信号 发生器 隔离电路 滤波器 阻抗变换 放大器 运算电路 信号转换电路 比较器 采样保持 功率 放大器 A/D转换 执行机构 计算机 数字系统 不同的闭环系统将引入各种不同的反馈！ 反馈 D/A转换 电子系统所包含的知识点及其相互关系 脉冲的产生和整形 组合电路时序电路 单片机 二、课程设计应具有先进性 先进性主要体现在“元器件”和“方法” 1947年晶体管 1958年集成电路 69年大规模集成电路 75年超大规模集成电路 20世纪80年代 PLD迅速发展 按10倍/6年集成度发展 20世纪90年代 模拟可编程器件 20世纪90年代提出SoC的概念 PAL GAL EPLD CPLD ispPLD FPGA 21世纪初产生PSoC PSoC 单片机 SOPC “三合一”：集数字可编程阵列、模拟可编程阵列、单片机为一体，解决了数字电路与模拟电路的接口问题，内部资源较单片机丰富，几乎不需外部资源即可构成电子系统。 在系统可编程：不需专门的编程器 可重配置性：多达上百种功能模块 动态可重构性：实现超过120%的资源利用率 低休眠功耗：电流仅为3微安 良好的开发环境 软件1：PSoC Designer 用C语言和汇编语言编程，可在线调试源代码。 软件2：PSoC Express 无需编码的图形可视化设计工具软件，便可完整、正确地生成程序文件。 三、PSoC简介 1. 特点 8位微处理器、系统时钟源、程序和数据存储器 乘法累加器、低电压检测电路、升压泵、内部参考电压、模拟多路开关、大电流输出驱动…… 计数器、定时器、脉宽调制器、伪随机序列发生器、缓冲器、反相器、全双工串行通信接口…… 可编程增益放大器、仪用放大器、滤波器、电压比较器、双音频拨号器等 A/D、 D/A转换器 2. 结构 电子电路与系统的结合点 理论知识与实际应用的结合点 新器件、新技术与新方法的结合点 保持课程内容体系的先进性 电子电路及系统设计与实现的软硬件结合的平台 教学与科研相结合的平台 创新与实践相结合的平台 在PSoC平台上可以完成从基本电路到电子系统的实验。 四、PSoC实验平台在课程中的作用 五、教学实践和收获体会 引入了两门课，为创新意识和能力的培养开阔了新的思路 电子技术课程设计、电子技术专题课 实验分类及目的 演示实验：了解操作过程 基础实验：熟悉开发环境和PSoC的基本特点 提高实验：熟悉基本模数混合系统及基本通信系统的应用和实现。 指定设计型实验：培养学生综合设计的能力。 创新设计型实验：学生自由选题，自主设计和实现，培养创新意识和能力。 开展课外科技活动 自己组织小组 自由选题、自主设计、自主研发 演示实验 基础型 指导型 指定设计型 创新设计型 PSoC Designer实验： PWM控制LED闪烁 PSoC Designer基本实验8个：PGA、Filter、Comparator、Timer、Counter、PWM、ADC、DAC PSoC Designer实验3个： 单路温度测量显示、 正弦波发生器、SPI 通信 既注重学生兴趣，又注重与科研和实际应用相结合，共设计了6个富有创新性的题目：安防短