硬件设计

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇硬件设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

硬件设计范文第1篇

产品研制、生产、使用过程中，先进的检测技术和检验设备是检测产品性能参数及缩短研制时间的有利保障。因此测试设备是整个产品生命周期内不可或缺的关键部分。根据被测对象需要测量的参数和功能，测试设备在主控制器的控制下完成对产品的测试，可以提高产品的测试效率和测试结果的准确性。纵观测试设备的发展历程可以发现，测试设备均由一个控制器加上外围电路并辅以一定的通讯方式组成，控制器是整个测试设备“神经中枢”，控制外围模块的运行。目前能作为主控制器使用的有单片机、嵌入式微处理器以及DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）等。前两者虽然在某些领域也得到很大的发展，但由于设计的出发点不同，决定了其自身的局限性，即不能用于高速数字信号运算，而这恰恰是DSP的优势所在[1]。在测试设备领域，难免要进行大量数字信号的处理，因此在选择主控制器时应有选择性的选用DSP而不是单片机或嵌入式处理器[2]。

在测控台中扮演另一重要角色的当数FPGA。FPGA（Field Programmable Gate Array）是现场可编程门阵列的简称，是可编程逻辑器件（PLD）问世以来的第四代产品。自八十年代中期诞生以来，由于其速度快、集成度高及用户定义逻辑功能而备受广大电子工程师的青睐。用户可以利用分布在CLB周围的可编程互连资源以串联、并联或混合方式把相应的CLB连接起来，实现更复杂的逻辑功能。由于FPGA的现场可编程性及高密度性，所以电路设计的大部分工作都是在计算机上完成，使得产品的开发周期缩短，风险投资减小。而且FPGA的功能完全由用户设计的配置程序所决定，在不改变其外部接口的情况下可以很方便地改变其电路的逻辑功能。

基于以上分析，并且考虑到测试设备的通用性及可扩展性，选用DSP和FPGA组合设计出最小系统板（并预留I/O接口及功能接口用于系统扩展），以此作为测试设备的控制器必将大大缩短测试设备的研制周期，所以该课题具有较高的应用价值和实际意义。

2 国内外在该方向的研究现状及分析

2.1 DSP+FPGA系统特点综述

随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门列阵器件（FPGA）的发展，采用DSP+FPGA的硬件系统显示出其优越性，整愈来愈得到人们的重视。通用的DSP优点是通过编程可以应用到广泛的产品中，并且主流的DSP产品已经可以满足许多要求。但是传统的DSP采用冯—诺依曼（Von Neumann）结构或某种类型扩展。此结构本质上是串行的，因此遇到需处理的数据量大，但是对运算结构相对比较简单的底层信号处理算法来说显不出优点，适合采用FPGA硬件实现[3,4]。这样，采用DSP+FPGA的数字硬件系统就可以把二者优点结合一起，兼顾速度和灵活性既满足底层信号处理要求，又满足高层信号处理要求。

DSP+FPGA系统最大优点是结构灵活，有较强的通用性，适合于模块化设计，从而能够提高算法效率；同时其开发周期较短，系统易于维护和扩展，适合实时信号处理。

2.2 国外在该领域的发展状况

简略国外DSP+FPGA技术发展的现状，国外的信息处理设备一直保持着快速的发展势头。欧美等科技大国保持着国际领先的地位，并且他们很多已经发展到相当大的规模，竞争也愈发激烈，我们从国际知名DSP技术公司的产品中就可以了解到当今世界先进的数字信号处理系统的情况[5]。

以Pentek公司一款处理板4293为例，使用8片TI公司300MHZ的TMS320C6203芯片，具有19200MIPS的处理能力，同时集成了8片32MB的SDRAM，数据吞吐600MB/S。该公司的另一款处理板4294集成了4片Motorola的MPC7410PowerPC处理器，工作频率400/500MHZ，两级缓存25K*64bit，最高具有16MB的SDRAM。

DSP+FPGA应用产品获得成功的一个标志就是进入商业化，在以往的20年中，这一进程不断的重复进行，而且周期在不断的缩短，在数字信息时代，更多的新技术和新产品需要快速的推上市场，因此，DSP+FPGA的产业化进程还在加速进行。

2.3 国内在该领域的发展现状

目前，国外众多厂商涉足我国DSP+FPGA产品市场，我国的DSP+FPGA应用已经有了相当的基础，从应用范围来说，该组合的市场前景很好。DSP+FPGA不仅仅成为手机、个人数字助理的快速增长产品中的关键元件，而且它正在向数码相机等其他领域挺近。

硬件设计范文第2篇

1分检总体设计与系统工作流程

所谓分检就是要将对象物体依据一定的要求区分开，并分别检出。因此，分检的工作要有判断与检出两个部分。判断即目标物体的识别，本文用机器视觉的手段来实现。基于机器视觉的模切片分检系统由的硬件平台为了实现机器视觉，达到视觉检测以及模切片分检的目的，需要构建计算机控制系统。整个系统需要完成这样一些工作：图像的采集（模拟眼睛的功能），图像的解释，图像的理解和目标的识别，结果的输出与执行。基本工作流程：传送目标物体、目标触发传感器检测、触发信号给定计算机、摄像机采集图像、图像分析处理、判断结果交给PLC、执行动作。根据工作流程，采用机器视觉进行分检工作时，需要有背景，往往在工业现场中，背景就是传送带。传送带传送目标时，采用光电传感器进行监测，一旦目标物体到达指定位置。传感器将到位信号传送给计算机，那么计算机就要驱动摄像机采集目标图像，然后计算机就要对图像进行处理分析，并得出结论，结论再交给执行机构进行相应的动作执行。根据机器视觉的功能与特点，一般的机器视觉的硬件系统可以按照图1所示，搭建起完整的从图像的采集到图像的分析和处理再到信息的传递与执行的视觉处理系统。

2硬件的选用与设计

机器视觉技术是模拟人眼进行测量和计算的，要保证整个系统具有良好的性能，必须确保系统有一双好眼睛（获得高质量的图像）。高质量图像是指能够真实记录目标对象的颜色、纹理、结构等状态的图像，它的好坏直接影响识别与检测的结果。因此，获取高质量图像是机器视觉系统进行工作的第一步。影响图像质量的因素主要有三个方面，即相机、光源与目标物体本身。

（1）采用的光源。光源在系统中的作用是为采集图像提供稳定的照明。光源协助视觉接受能感应的图像。光源主要有自然光源和特定光源。本文采用LED光源。

（2）系统采用的图像采集装置。摄像机是整个视觉系统的信息输入设备，模拟了人眼睛的功能，主要的功能就是采集图像并将图像送到处理中心。一般摄像机分为数字摄像机和模拟摄像机两大类。模拟摄像头采集的图像信号是以模拟信号的方式输出的，要将模拟信号，通过同轴电缆送入视频采集卡或者图像采集卡，通过图像采集卡将视频信号转换成数字图像，然后计算机才能进行运算。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。本文采用了爱国者DLCW-L130万高清晰彩色工业相机，这款工业相机是由华旗数码技术实验室最新开发的，高速USB2.0接口和大面阵CMOS图像传感器组成的高分辨率彩色数字摄像机。该产品全面兼容MICROSOFTWINDOWS所有应用环境。该相机为即插即用型设备，用数据线将相机和计算机直接进行连接。那么驱动程序会将图像数据装载在计算机内存中，只要解读内存数据就可以得到图像数据了。相机的驱动程序提供了非常丰富的函数供用户调用。

（3）系统采用的图像处理平台。摄像机采集到的数据，需要传给上位机进行处理。上位机实时获得检测数据后，经过各种的数据运算得到运算结果，然后上位机将处理的结果显示出来，或者通过直接数字控制的方式进行控制或者通过通信的方式通知下位机执行相应的动作。一般视觉系统的上位机系统可分为基于PC机系统和基于PLC系统。本文采用基于PC机的系统。摄像机传送的为数字信号，通过USB接口将信号交给软件系统进行分析和处理，实验采用的是笔记本电脑，CPU为酷睿双核，主频为2.0Ghz，基本上能够满足需要。

（4）系统的执行机构。计算机对图像数据进行分析，得到相应的结果，需要交给执行装置进行执行。一般执行过程比较简单的可以直接用开关量进行控制，如电磁阀等等。如果处理的对象体积等参数较大或者处理流程较为复杂，那么上位机只要处理判断流程，判断结果可以交给下位机平台进行处理，下位机目前的主流为可编程控制器系统。本文主要采用的执行机构为自动生产流水线，其中包括了传送带、气缸、电磁阀、可编程控制器、机械手、变频器等。PLC收到执行信号后，将控制传送带动作，并驱动气阀执行规定动作。下位机采用的是三菱FX1S-20MT。通过编程，下位机系统可以采集开关信号，并执行开关动作。本文中上位机和下位机采用的通信方式为编程口通信，这种方式代价较小，也比较容易实现。

硬件设计范文第3篇

加密是对软件进行保护的一种有效手段。从加密技术的发展历程及发展趋势来看，加密可大体划分为软加密和硬加密两种。硬加密的典型产品是使用并口的软件狗，它的缺点是端口地址固定，容易被逻辑分析仪或仿真软件跟踪，并且还占用了有限的并口资源。笔者设计的基于PCI总线的加密卡具有以下几个优点：第一，PCI总线是当今计算机使用的主流标准总线，具有丰富的硬件资源，因此不易受资源环境限制；第二，PCI设备配置空间采用自动配置方式，反跟踪能力强；第三，在PCI扩展卡上易于实现先进的加密算法。

1 总体设计方案

基于PCI总线的加密卡插在计算机的PCI总线插槽上（5V 32Bit连接器），主处理器通过与加密卡通信，获取密钥及其它数据。加密卡的工作过程和工作原理是：系统动态分配给加密卡4字节I／O空间，被加密软件通过驱动程序访问该I／O空间；加密卡收到访问命令后，通过PCI专用接口芯片，把PCI总线访问时序转化为本地总线访问时序；本地总线信号经过转换处理后，与单片机相连，按约定的通信协议与单片机通信。上述过程实现了主处理器对加密卡的访问操作。

图1 硬件总体设计方案

    下面以主处理器对加密卡进行写操作为例，阐述具体的实现方法。加密卡采用PLX公司的PCI9052作为PCI总线周期与本地总线周期进行转换的接口芯片。PCI9052作为PCI总线从设备，又充当了本地总线主设备，对其配置可通过EEPROM 93LC46B实现。主处理器对加密卡进行写操作，PCI9052把PCI总线时序转化为8位本地数据总线写操作。这8位本地数据总线通过Lattice公司的ispLSI2064与单片机AT89C51的P0口相连，2064完成PCI9052本地总线与AT89C51之间的数据传输、握手信号转换控制等功能。2064对8位本地数据总线写操作进行处理，产生中断信号。该中断信号与AT89C51的INT0＃相连，使AT89C51产生中断。AT89C51产生中断后，检测与其P2口相连的本地读写信号WR＃、RD＃、LW／R＃。当WR＃为低电平、LW／R＃为高电平时，AT89C51判断目前的操作是否为写操作。确认是写操作后，AT89C51把P0口上的8位数据取下来，然后用RDY51＃（经2064转换后）通知PCI9052的LRDYi＃，表明自己已经把当前的8位数据取走，可以继续下面的工作。PCI9052收到LRDYi＃有效后，结束当前的8位数据写操作。PCI总线的一次32位数据写操作，PCI9052本地总线需要四次8位数据写操作，通过字节使能LBE1＃、LBE0＃区分当前的8位数据是第几个字节有效。

加密卡硬件总体设计方案如图1所示。

2 硬件各组成部分说明

2．1 PCI9052部分

PCI9052是PCI总线专用接口芯片，采用CMOS工艺，160引脚PQFP封装，符合PCI总线标准2．1版。其总线接口信号与PCI总线信号位置对应，因此可直接相连，易于PCB实现。PCI9052的最大数据传输速率可达132MB／s；本地时钟最高可至40MHz，且无需与PCI时钟同步；可通过两个本地中断输入或软件设置产生PCI中断。它支持三种本地总线工作模式，实际设计采用地址和数据线非复用、8位本地数据总线、非ISA模式。

PCI9052内部有一个64字节PCI配置空间，一个84字节本地配置寄存器组。对PCI9052的配置可由主机或符合3线协议的串行EEPROM完成（注：ISA模式必须由串行EEPROM完成配置）。实际设计采用Microchip公司的93LC46B存放配置信息。系统初始化时，自动将配置信息装入PCI9052，约需780μs。如果EEPROM不存在或检测到空设备，则PCI9052设置为默认值。

在设计中，EEPROM用到的配置项目有：设备ID：9050；厂商ID：10B5；分类代码：0780；子系统ID：9050；子系统厂商ID：10B5；支持INTA＃中断，PCI 3C：0100；分配4字节本地I／O空间：（例LAS0RR）0FFFFFFD；其它本地地址空间未使用：00000000；4字节本地I／O空间基地址（模4对齐）：（LAS0BA）01200001（仅为示例）；4字节本地I／O空间描述符：（LAS0BRD）00000022（非猝发、LRDYi＃输入使能、BTERM＃输入不使能、不预取、各内部等待状态数均为0、8位本地数据总线宽度、小Endian模式）；中断控制／状态，Local 4C：00000143（LINTi1使能、LINTi1边沿触发中断选择使能、LINTi2不使能、PCI中断使能、非软件中断、ISA接口模式不使能）；User I／O、从设备应答、串行EEPROM、初始化控制，Local 50：00024492。有两点要注意：一是设计中采用PLX公司推荐使用的串行EEPROM 93LC46B按字（16 bit）为单位组织；二是EEPROM开发器编辑输入与手工书写的顺序对应关系，以厂商ID：10B5为例，在开发器编辑输入的是b510，而不是10B5。

PCI9052本地信号的含义是：LAD[7．．0]：本地8位数据总线；WR＃：写有效；RD＃：读有效；LW／R＃：数据传输方向，高电平为写操作，低电平为读操作；LBE1＃和LBE0＃：字节使能，表明当前LAD[7．．0]上的数据是第几个字节（0到3）；BLAST＃：PCI9052写数据准备好或读数据已取走；LRDYi＃：外部设备（此设计指单片机）已把PCI9052写操作数据取走或读操作数据准备好；LINTi1：外部设备通过LINTi1向主机发送INTA＃中断，当单片机验证密钥正确，向主处理器发送请求，表明可以开始从中读取相关数据。

需注意的是，PCI9052在使用时，某些引脚要加阻值为1kΩ～10kΩ的下拉或上拉电阻。因此在实现时，给MODE、LHOLD、LINTi1引脚加下拉电阻，CHRDY、EEDO、LRDYi＃引脚加上拉电阻。

图2 PCI9052本地写时序

    以主处理器向单片机写数据为例，图2给出了PCI9052的本地写时序。

2．2 ispLSI2064部分

为降低数据被解析的风险，应尽量减少使用分离元件。因此在设计中选用了Lattice公司的CPLD ispLSI2064。该芯片采用EECMOS技术，100引脚TQFP封装，拥有2000个PLD门，64个I／O引脚另加4个专用输入，64个寄存器，3个全局时钟，TTL兼容的输入输出信号。2064具有在系统可编程ISP（In－System Programmable）功能，可方便实现硬件重构，易于升级，降低了设计风险，并且安全性能高。PCI9052与单片机之间的8位数据线进行双向数据传输，不能简单地直接相连，需要进行传输方向控制和数据隔离。故用2064作为PCI9052本地信号与单片机信号进行信号传递的接口，图3给出了8位数据信号双向传输的原理图。2064的开发软件ispDesignExpert 8．2版支持VHDL、Verilog HDL、Abel等语言及原理图输入，且通过专用下载电缆可把最终生成的JEDEC文件写入2064，实现编程。在设计时采用了原理图输入的方法。

原理图中用到的BI18的功能描述为：当OE＝1时，XB为输出，A为输入，即XB＝A；当OE＝0时，XB为输入，Z为输出，即Z＝XB。FD28的功能描述为：8位D触发器（带异步清除）。结合PCI9052本地读写时序，可以分析得出，在进行读写操作时，图3实现了LAD[7．．0]与D[7．．0]之间正常的数据传输；在非读写时，双方数据处于正常隔离状态。

2．3 单片机AT89C51部分

单片机采用ATMEL公司的AT89C51。这是一个8位微处理器，采用CMOS工艺，40引脚DIP封装。它含有4K字节Flash和128字节RAM，且自身具有加密保护功能。单片机不进行外部存储器和RAM的扩展，程序存储和运行均在片内完成，有效地保证了加密强度。

图3 LAD[7..0]与D[7..0]之间的数据传输

硬件设计范文第4篇

关键词：DSP；谐波检测系统；硬件设计

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01

Hardware Design Based on DSP Harmonic Detection System

Ran Xiaoxu

(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)

Abstract:Based on DSP microprocessor technology with powerful data processing and computing power,and power system requirements for harmonic detection system designed to improve the hardware to effectively suppress harmonics and improve power quality monitoring.

Keywords:DSP;Harmonic detection system;Hardware design

DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。DSP微处理器技术的优势在于强大的数据处理和运算能力。而在电力系统中，电网的一大公害就是谐波，且随着科学的飞速发展，大量非线性负载涌现到电网中，像电力电子调频、可控硅整流装置等设备，电能质量每况愈下，这方面的问题越来越突出，并当谐波超出一定程度就会产生诸多危害，比如：电机产生噪音和不健康机械振动，电力系统保护装置产生误动等等。对解决谐波问题具有指导作用的就是加强对电力系统中的谐波检测来抑制谐波。因此，将DSP上述强大的优势引入谐波检测系统硬件和软件的设计中意义重大：基于DSP的谐波检测系统将会提高测量精度，增强控制的准确定等。本文就减轻谐波危害，运用DSP技术进行谐波检测系统的硬件设计进行了说明。

一、电力系统中的谐波危害

而在电力系统中，随着科学的飞速发展，大量非线性负载涌现到电网中，像电力电子调频、可控硅整流装置等设备，它们的冲击及不平衡性造成电网无功损耗被动增加，波形畸变，以致于电能质量逐渐恶化，影响电网安全、有效运行。毫无疑问，要提高供电质量，保证电力系统安全有效地运行，首先需要解决的就是谐波检测问题。目前趋于成熟的谐波测量方法还是常用的基于FFT理论法――即采用快速傅里叶变换分析非正弦连续周期函数。此法优点在于计算方便，精度高；缺点就是采样需要一定的时间而使实时性较差，且要进行两次变换而使计算量较大。随着FFT的广泛使用，在人们对其性能进行改善的过程中，超大规模的集成电路系统的性能也在不断被改善，给前者的应用提供了方便，尤其DSP微处理器。DSP强大的数据处理和运算能力给谐波检测应用系统的改善灌注了新生的力量。

二、基于DSP谐波检测系统的硬件设计

DSP也就是微处理器技术，基于DSP的应用系统的设计过程是一个对系统不断完善的过程，这就包括硬件和软件的修改及完善。在此，我们仅探讨基于DSP谐波检测系统的硬件设计方面的内容。硬件是应用系统所有实体部件和设备的统称，在软件的配合下，共同完成系统输入、处理、存储和输出等4个操作步骤。根据各部件不同功能还可进行分类。我们的DSP硬件电路应由微控制器、采样电路（电流电压互感器）、复位电路、键盘、液晶显示器、执行机构等几部分组成，通过电流信号采样，把采集到的数据传至DSP分析数据，获得当时谐波情况，再由波控制器判断是否使用滤波器。

硬件设计过程包括：首先，需要根据应用系统的模型确定设计硬件的功能，对DSP谐波检测系统的硬件而言就是要检测电力系统的谐波干扰；其次，对硬件进行逻辑设计；最后，就是物理实现过程。具体设计过程需要注意如下细节：

（一）微控制器

采用最佳的应用于测控系统的DSP芯片，片内应集中锁相环电路，将频率较低的外部时钟整合为内部频率较高的工作时钟；此外他要还含有许多片内存储器及编程用的I/O引脚及A/D转换器，而无需附加外部A/D芯片。

（二）采样电路

因为DSP芯片AD采样有最大电压信号输送限制，所以，要配备电流、电压互感器，将电流和电压信号在送至AD口之前进行调理，并且为防止AD口被烧坏，必要时加设一个限幅电路。

（三）过零检测电路

过零检测电路也叫方波发生电路，在谐波分析同步采样过程中发挥着重要的作用。具体过程是过零检测电路把电压信号转变成相同频率的方波信号，然后DSP捕获方波上沿，跟踪电网频率，实现同步采样。

（四）键盘和显示器

键盘和显示器硬件设备对人机对话必不可少。对键盘可采用小键盘，以及对键盘实行中断扫描模式――当有按键闭合时会向DSP发送中断请求，然后DSP在中断服务程序中处理。显示器则可采用简单的液晶显示器，降低硬件设计成本以及调试难度。

（五）执行单元

执行单元继电器的供电电压要远高于DSP供电电源和IO输出口的电压，为了防止高电压进入DSP，造成DSP的损坏，需要对继电器输出的控制信号进行隔离，并在继电器的开关侧安装阻容，减小开关开启和闭合时的冲击。

对电力系统中的谐波进行精确、快速的测定可有效确保谐波处于良好的控制管理下，保证电网正常运行。文章通过分析谐波的来源及危害，说明了监测电力系统谐波意义重大。通过改进硬件同步采样线路，实现对电信号实时采样，减轻FFT运算本身频谱泄漏给结果带来的负面影响，实时监控谐波，大大减少了电力系统中的谐波危害。

参考文献：

[1]李新雨.基于DSP的电网谐波检测系统研究[J].电子技术Electronic Technology,电子测量技术Electronic Measurement,2010

[2]陈小勇,马钺,黄玲.基于DSP的电力系统谐波检测[C].微计算机信息DSP开发与应用,2010,26

[3]刘金波,崔正启.基于DSP技术的电力系统谐波检测[C].技术研发Silicon Valley,2010

硬件设计范文第5篇

1实践教学改革的必要性

通信原理及电路实验为通信专业实践教学的核心课程，是培养通信工程专业学生的工程能力的重要环节，也是加深学生对通信原理与通信电路理论知识理解的一个有效辅助手段。过去我校通信原理及电路实验教学采用传统的验证型实验内容，利用实验箱等硬件设备，按照实验讲义指导要求进行操作，观测记录实验现象，即教师一般只要求学生根据现象总结一种已然的结果。在这种实践教学模式下，重知识的继承与吸收，轻知识的突破与创新;重学习的结果，轻学习的过程;重教师的指挥，轻学生的参与。教师是一切实践教学活动的主导和中心，缺乏情境教学，学风沉闷，难以激发学生的学习动机和兴趣，学习活动缺乏自主性的动力机制，教师自身的积极性也难以调动［2］。该方法虽然可使学生在实验过程中获得一些感性认识或体验，但是对学生整体分析能力、综合设计能力、积极创新能力的培养显然不够。

除此之外，通信原理及电路的实验教学还由于受实验时间、环境、测量仪器、电路元件、实验平台等条件的限制，基本以基础式模块化的实验内容为主，学生按照实验讲义在实验箱上进行操作，用示波器等设备进行数据波形的测量并记录结果，不仅实验手段单一，而且势必会造成学生对实验系统的整体概念，具体电路的设计思想、元件参数的选择、实验结果的分析等方面不求甚解。而对学生实验成绩的评定也只限于学生对实验箱及测试仪器的操作技能层次上，无法对学生的综合实验水平进行一个全面系统的考核。实验并不能改善大部分学生对于通信原理及电路等课程的认知仅仅停留在对公式、定理和框图的死记硬背的现象，理论与实践相结合的思想依然未能得到应有的体现。因此，为响应教育部及学校的“教学质量工程”的指导思想，并努力满足新世纪对人才的更高要求，通信原理及电路类实验的内容上和模式上的改革成为必然。

2实践教学改革原则

为了达到减少验证型、演示型实验，增加设计型、综合型、研究型实验，丰富实验手段的教学目的，并结合我校实验室建设实际情况，在设计实验的选题、设计和指导、评估时，须遵循如下几个原则:

2．1开拓性原则

将所学知识与生产实际相结合，注意适时采用新器件、新技术。将诸如系统仿真软件、电路设计软件、系统级的实验电路等元素引入学生实验之中、使学生能及时将所学的理论知识与现代科学技术相结合。

2．2软硬件协同设计及验证原则

随着现代电子技术的高速发展，设计的电路越来越复杂，系统规模越来越大，通信系统及电路的设计与实现已经与功能日益强大的EDA及系统仿真工具不可分割［3］。借助于EDA及系统仿真工具进行通信系统及电路的设计和仿真实验，一方面具有高效率、高精度、无损耗、灵活性、实验条件限制小等优点，可以改善目前我校实验条件及资源相对有限，实验硬件资源的采购、维护成本及损耗相对过高的现状;更重要的是实践中采用了软件仿真和硬件调试验证两个环节，能够使得学生充分参与到实际通信系统及电路设计的各个环节，全方位学习和掌握通信原理及具体功能电路设计知识和手段。通过使用EDA软件和系统仿真语言，学生具备了软硬件协同设计、调试、验证通信系统的能力，初步具备根据通信原理及电路的理论知识独立完成通信系统的设计与仿真的能力，在工具学习掌握方面同样做到与时俱进，提高学习兴趣的同时更为今后从事现代化通信领域的工作打下坚实的基础。

2．3循序渐进、难度适中原则

设计实验对初次接触的学生来说是比较陌生的，在实验教学中，必须坚持循序渐进的原则。注意培养学生分析问题和解决问题的能力，进一步调动学生的积极性和自觉性。要尽量选择与理论知识联系密切、涉及多项基本实验技术、实验方案与操作步骤相对明确简单、实验现象典型的实验。这样实验的方案设计相对容易，方法步骤不很繁琐且大多数所用到的技术方法学生在此之前已学习并基本掌握，可使学生在短时间内较好地完成实验，产生探索未知并获得成就感和喜悦感。

3实践教学改革内容

3．1实践教学内容的改革

将验证性实验和综合设计性实验相结合，将软件设计仿真与硬件实现验证相结合。调整改革验证性实验内容，目的为加强学生对通信电路基本理论的理解和掌握，并培养学习兴趣。教师首先需要对实验内容进行调研，在系统的了解相应的理论课程之后，所制定的实验项目应能与工程实践紧密结合，同时具备理论基础和操作条件，使学生具备设计和实现的可能。在此基础上，撰写实践环节实验指导教材，力求内容上能覆盖全《通信原理》及《通信电路》教学大纲的知识点，并尽量避免重复的实验内容。侧重激发学生自学热情，难度适中，内容只应包含实验任务或实验目的及概要性指导，形式上采用给出系统功能、性能要求及参数，基本原理框图，引导学生自行设计和仿真验证的方式，并提出思考问题，进一步促使学生深入理解思考实验现象背后的原理。其中，《通信电路实验》首次与Orcad/PSpice软件相结合，新开发了5个设计仿真类实验，内容涵盖了阻抗匹配、功率放大、振荡电路、信号调制解调、最小通信系统设计等知识点，与理论教材有关章节实现了一一对应。其中部分实验设计方案最终可通过硬件得以实现。而《通信原理实验》则引入了MATLAB系统仿真实验，新增了功率谱分析、眼图仿真观测、数字多进制调制解调仿真、信道建模仿真、OFDM通信系统仿真等8个实验。从上述实验内容，可以看到传统的验证型实验逐步被设计型实验所取代;以往以单一功能模块实验为主逐步转变为模块与系统级实验并存。同时，软硬件协同设计的理念也得到了充分体现。

3．2实践教学方法和教学模式的改革

设计实验必须是学生自己设计方案，制定实验步骤。学生根据实验内容和要求，自行完成资料的查阅、方案的设计、操作步骤的拟定、软件仿真等。在设计实验的探索中，学生不仅需要独立地思考和大胆地创新，还需要相互的讨论和协作的精神。学生必须在完成设计实验的前期准备并由指导教师检查通过后才能进入实验室进行实际操作。传统实验教学中教师往往处于灌输的状态。实验中出现的问题相对固定，教师的指导内容有限，在一定程度上使教师的教学思路单一，知识更新缓慢。设计型实验教学是一种师生之间、学生之间以及学生自身的一种多向反馈结构。教师面对学生不同的设计理念、各异的实现方法、纷繁的问题呈现，必须知识广博、思路开阔、擅长分析、操作熟练。实际上引导学生解决问题的过程就是教师再学习的过程。因此，要求指导教师认真准备，讲课以实验原理为主，减少或不讲实验具体步骤，教师指导主要提供实验思路，让学生设计实验步骤和方法，提高学生在实验过程中的自主性。对于学生自主设计的各类电路及编写的程序应能给出指导意见，并能结合具体仿真现象，引导学生发现设计问题，从而将理论与实践融会贯通。实验报告要求包含设计思想、设计方案、原理、仪器、步骤、数据处理、误差计算、思考题解答以及实验中的体会和收获等。实验考核应更加注重学生的实验综合能力，包括系统方案设计能力、软件编程能力、电路设计能力、软硬件工具使用操作能力、问题分析与解决能力、实验现象记录归纳总结能力、数据分析能力及实验报告撰写能力等，综合评判，客观公正公平的反映学生的实际水平。