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在现代生产过程中,有许多重要的物理量和参数需要随时进行跟踪和检测,以便了解系统运行的状况,及时进行判断和调整。这些物理量和参数包括温度、压力、流量、位置、速度和磁场强度等。数据采集系统是对由各种传感器产生的或所需测量和处理的信号进行获取、调理、数字化、分析、存储和显示的一个完整信号处理链路。为了达到控制的目的,有时还需要把经过处理的数字信号转换成模拟信号,用于控制和调整系统的运行状态。在数据采集与控制链路中,需要对模拟量和数字量进行相互转换,其中ADC和DAC芯片扮演了重要的角色。随着半导体技术的发展,高速、高精度的ADC、DAC芯片型号繁多,功能复杂,时序要求严格,调试的难度也不断增大。本文以广州致远电子有限公司的LAB6052逻辑分析仪为例,讲述如何通过逻辑分析仪结合A/D转换分析插件对数据采集系统中的模拟量与数字量相互转换部分进行调试,以降低调试难度,缩短产品开发时间。
2 A/D转换分析插件
逻辑分析仪软件的A/D转换分析插件通过分析模拟量与数字量相互转换过程中的数字量的值,得到对应的模拟值,根据这些模拟值用光滑的曲线形象的描绘模拟量的波形图。用户还可以根据具体的Enable条件使能输出的模拟值。A/D转换分析插件设置界面如图1所示,各参数说明如下:
A/D输出:选择A/D转换的数据输出总线,在下拉框中可供选择的有用户在逻辑分析仪中的总线/信号设置的所有作为总线(多根信号)的总线/信号的名称。
Enable:选择A/D转换输出的数据有效条件。可以选择有“总是有效”和结合某一信号的状态,一般是时钟信号,可以是该信号的高电平、低电平、上升沿和下降沿。
十名称:设置虚拟总线的名称,方便用户标识分析后的虚拟总线。
显示位置:选择分析得出的数据波形图的显示位置。可供选择的分别是在相应真实总线显示位置的上面和下面。
颜色设置:显示的颜色是模拟量和模拟量波形的颜色。
确定:确认用户的设置。
取消:取消用户的设置操作。
3 应用实例
下面以D AC0832为例,详细讲解A/D转换分析插件的应用和测试结果。DA C0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。通过LAB6052采集数字值和时钟信号,结合时钟信号分析数字值,得到对应的模拟值,根据这些模拟值用光滑的曲线描绘模拟量的波形图,并与示波器观察到的DAC0832的输出作比较。具体步骤如下:
(1)、把DA C0832的数字量输入引脚D10-D17依次接到逻辑分析仪的PODB0~PODB7,控制时钟信号连接到PODB8,并命名总线和信号的名称,然后连接逻辑分析仪地线GND。总线/信号的设置如图2所示。
(2)、设置A/D插件,注意A/D插件默认Enable(使能)为always,根据芯片具体的工作方式,分别可选择在某信号的高电平、低电平、上升沿或下降沿有效。在本例中,选中Enable的下拉框,把always改为时钟信号DA_CLK,并把DA_CLK设为高电平有效,具体如图3所示。
(3)、由FPGA产生幅度调制信号所需的数字量和控制时钟,并输出到DA C0832,单击逻辑分析仪的启动(单次)图标触发运行。观察D/A[0]~D/A[7]的数据,可以看到,逻辑分析仪已经采集到了大量的数据,直接对这些数据进行分析是个令人头疼的问题,但有了A/D转换分析插件,问题就变得非常简单了。如图4所示,经过A/D转换分析插件对采集到的数据进行分析,得到对应的模拟值,根据这些模拟值N3 A/D转换分析插件设置用光猾的曲线描绘模拟量的波形图,得到的波形与我们设想的完全一致,是一个幅度调制信号。波形是光滑的,说明设计能很好地满足时序要求。
通过示波器观察DAC0832的输出以验证我们的结论,可以看到输出信号如图5所示,示波器观察到的波形与逻辑分析仪中通过A/B转换分析插件拟合得到的波形是一致的。
以上是时序能满足设计要求的情况,若时序不能满足设计要求,则经过A/D转换分析插件的分析后,在模拟量的波形图上将会看到明显的毛刺,如图6所示,此时可通过毛刺定位到问题处,通过查看信号间的时序,分析并解决问题。
在数据采集产品的研发过程中,信号的获取、调理和滤波是设计过程中的关键环节,而模拟量与数字量的相互转换则是设计过程中比较繁琐的环节,通过A/D转换分析插件,可以大大简化模拟量与数字量相互转换的调试过程,把更多的精力放在信号的获取、调理和滤波器的设计中。对于A/D芯片的调试,通过A/D转换分析插件,可以重现模拟信号,在系统对数字量进行处理之前,及时发现模拟前端设计中可能存在的问题,也为数字信号的处理提供指导作用。对于D/A芯片的调试,通过A/D转换分析插件,可以发现系统设计中的不稳定因素和时序问题,对D/A的输出具有“预见”作用。
《模拟电子技术基础》是根据西北工业大学面向21世纪课程教材建设的总体规划,并结合现代科学技术发展的形势与当今的应用环境组织编写的。
全书共分为8章,是电子技术基础的一个重要分支,是电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课。课程主要内容包括半导体基础知识、放大电路基础、多级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放大电路的反馈、信号的运算和处理、波形的产生和信号的转换、功率放大电路等。
课程通过对常用电子器件、模拟电路及其系统的分析和设计
(来源:文章屋网 )
关键词:实践基地;创新能力;实践教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0144-02
一、引言
《电工电子技术实训》是以实践性为主的一门专业技术基础课程,不仅涵盖了电工电子技术学习和应用过程中的基本知识和技能训练,还为学生提供了独立思考和进行自主设计的平台,实践基地创新能力实践教学是学生实践训练的入门向导。
知识结构是人才素质的一种“无形”存在,能力则是知识的有形体现。近年来我国高等教育事业取得了较大的发展,对学生的教育也从理论教育提高到理论和实践教育相结合的人才培养模式。但是,我们要培养综合性人才,其能力结构中不仅包括敏捷的抽象思维能力,而且还应有实践性很强的动手能力、组织能力、创新能力、分析解决实际工程问题的能力。
二、电工电子技术实训存在的几个问题
原有《电工电子技术实训》课程中,虽然重视了对学生动手能力和操作技能的培养,但仍然存在以下几方面的问题:
1.从教学形式上说,主要是在实训教室里,先由教师讲授原理、操作方法以及注意事项等,再由学生按照原理图和操作说明实际动手操作,学生只要被动地“照葫芦画瓢”完成操作就行了,极少有自己自由发挥的空间,学生的主动性和积极性也无法得到充分调动。
2.实践教学内容比较单一。实训内容一般都以实训教室现有的设备,和从市场上购买的成套的电子产品“套件”组装为主,教学内容与学生的所学课程和知识体系的联系有限,不易调动学生的学习兴趣。
3.教学内容跟生产实践联系不紧密。面对竞争激烈和就业形势,大学生的动手能力和实际分析问题、解决问题的能力显得尤为重要,但在当今社会化生产的条件下,学生很难实际动手体验,所以对许多与实际联系密切的知识的认知还只停留在书本上的文字与图片中。
针对上述现有课程中存在的问题,《电工电子技术实训》课程不仅要将原来的学时压缩到少而精,还要着重学生“自身能力”的培养,给学生最大的自主空间,尽量挖掘学生的主动性和创新能力。
三、电子技术实训培养模式改革的目的
1.培养学生动手实践能力。参加电工电子技术实训,不仅使学生学到基础知识,初步掌握操作技能,而且还能培养学生的实践动手能力。实践是检验真理的唯一标准,对于大学教育而言,就必须加强大学生的实践动手能力,实践是创新的基础,是创新的源泉,要想培养出优秀的人才,就先要抓住实践能力的培养,学生通过实践活动,不仅提高动手能力,分析问题、解决问题的综合能力,还能够提高理论与实践相结合的认识。总之,通过学生在各个层次上的实践活动,使学生学到很多书本上学不到的东西。对学生在毕业后步入社会参加工作有着深远的意义。所以,电工电子实训改革的目的就是要培养学生的实践动手能力。
2.培养学生思维创新能力。高等学校的培养目标,不仅要学生掌握理论知识,更重要的是要使学生具备较强的科学实验和独立工作能力,激发他们的科学创新潜能,培养高层次的创新人才。电子电工实训是大学生在大学中重要的一门科学实验课程,除了要求学生掌握基本知识,方法和技能,还要让学生养成独立思考的能力,在实训过程有自己的想法,自己的思维。要达到这个目的,教师可以根据学生各自的学习情况精心设计,安排一些启发性的问题,让学生设计制作自己的设计发明作品或电子小产品,帮助学生带着兴趣从多个角度思考问题,研究问题,解决问题。
要培养具有创新能力的大学生,首先是激发他们的创新意识电工电子技术实训的课程内容较多,特点各异,就拿电子工艺课程来说,它涉及面广,实践性强,很多内容属于经验和技巧。针对这门课程的这些特点,在实训中,我们采取“激发式”教学,以调动学生的积极性。例如,在教授焊接技术时,在讲课前先安排一定学时的焊接练习,让同学们在没有基础知识的情况下,自己动手,自由讨论,结果不少同学发现了很多问题,然后再开始教授有关工艺知识,此时学生不仅听得认真,抓住重点,能够对症下药,在较短的时间里就能够按照正确的方法练习,入门很快。经过一段时间的学习和训练,老师再讲解焊接操作技巧和质量控制,对学生提出更高的要求,促使学生找到不足,进一步提高技术水平,起到了训练的效果。使学生由被动的“听讲”变为主动的“学习”,上课的效率和教学的效果远远胜于原有的教学模式。此外,在每一次的焊接练习中,我们只为学生提供导线等基本器件,而具体的焊接造型由学生自己设计,尽情发挥自己的特长和想象力,如果遇到困难和问题,可以和教师进行交流,探讨,研究出更合理的方案。因此,每次练习完,学生的作品总是千姿百态,好多同学设计出了让老师都感到惊喜的优秀作品,充分体现了创新教育的思想。只有培养学生独立思考问题的习惯,把老师在课堂上的讲解和自己的想法结合在一起,才能在复杂的实际情况下应对自如,在竞争激烈的社会中脱颖而出。
电子技术是一门实践性强的学科,在教室里,传统的灌输式的教学模式已经不再适用,并且也难以达到预期的教学效果。老师一边传授新知识的同时,要想办法找到该知识所涉及的相关的题型让学生去练习,就像我们记单词一样,通过读文章,在语境中记忆新的单词,当然教师在授课的时候,要针对不同的专业,对该门课程的侧重点拿捏准,不要一股脑地“讲”,学生“练”,而是处理好了解、掌握的知识。对于掌握的知识,多花点时间让学生去练。随着电子技术的发展,电子技术课程内容的不断更新,在总学时不变的情况下,必须从学生实际出发,合理选择教学内容,开发电子技术项目化式教材,既方便教师教学,又适合学生自学,还要体现技能训练,真正实现教、学、做一体化。通过练来巩固所学知识,拓展学生的思维,使课堂教学气氛更活跃。高校工科专业中文科生的电子技术教学既要充分让学生体会到“我的地盘我做主”,让他们积极地投入到课堂中来,又要让他们在学习的过程中掌握到基本的重要的解题技能与技巧,让学生在学习中充分体会到学习的乐趣和成功的快乐,真正让学生乐在其中。
2灵活多用的教学方法
为了让学生愿意去学他们想学的知识,在教学过程中有必要采取多种教学方法,如:兴趣教学法、启发引导教学法、团队合作教学法。这里我们以兴趣教学法为例,讲解教学方法多的好处。很多学生反映,想学但是总是学不好,或者不知道如何去学。老师上课讲的知识都背了,记了,但是一碰到题目还是不会,久而久之,当初励志学好该门课程的决心垮了,日子一久就真的扶不起来了。其实导致这种原因的根本,还是兴趣和应用的问题,正像佛学说的一样,要“入门”。在项目开始之前,教师把提前做好的实物,演示给学生观察,激发学生学习兴趣,提高学习的主动性,然后分析完成这个电子产品,我们应该具备哪些知识,接下来,就是知识的引入,这就好像数学的证明题一样,我们先给出结论,然后拿条件去证明,这样学生就会知道学这些知识的目的了,他们也就愿意去学,也能听懂。
3采用多种教学手段
关键词:中职物理;中职学生;学习兴趣;电子技术教学
一、引言
笔者作为中职电子技术应用专业课教师,直接参与中职《物理》、《电工技术基础与技能》和《电子技术基础与技能》的教学多年,亲身感受了物理教学在电子技术应用专业课教学中的作用。在中职学校电子技术专业的课程教学中,尤其像电工基础、电子技术等专业基础课,电磁学等方面的知识在电子技术中的应用是一个学习难点,在这几年中职电子专业课的教学中,笔者感受到中职物理教学和专业基础课之间有着密切的联系,物理课是专业基础课的基础,是为专业服务的。尤其近几年物理课的难度有所降低、内容有所增删、课时量也有所压缩,因此做好中职物理对电子技术专业教学的结合,值得我们探讨和实践。
二、物理教学在电子技术教学中的作用
(一)学习物理可以提高中职生的学习兴趣。目前,大多数中职学生都是因为没有考上高中而“被迫”来到中职学校读书的,学习基础较差,尤其是在物理、数学等文化课方面,笔者认为,对于中职生的学习来说,最大的敌人就是学习兴趣。
电子技术应用专业的学生第一学期就要开设物理课,中职学生刚刚从初中毕业,对物理知识的理解和掌握能力还处在较低阶段,学习经常以完成作业为目标,不善于观察和总结,不善于动手做实验,学习成绩一直不好,严重缺乏自信心,造成学生厌学心理,对于电子技术专业的中职生来说,中职物理的教学,可以帮助学生提高学习兴趣,教会学生学习方法,并且做到与所学专业有效结合。
物理中包含很多生活细节,在教学中应该从此入手,培养学生的学习兴趣。通过学习物理,让学生明白什么是红、黄、蓝三原色,进而明白为什么电视机的屏幕能够显现各种颜色;通过了解水蒸气,知道为什么滚烫的开水能冒出“白气”?通过了解声音和音色,知道“听声知人”的原理……很多生活中的现象能够激起学生的好奇心,让学生愿意学习物理,进而走进电子技术专业课。
(二)学习物理可以更好的完成专业基础课和专业课的接轨。电子技术应用专业的学生,要学习《电工技术基础与技能》和《电子技术基础与技能》这两门重要的专业课,需要学会物理中电荷、电场、磁场、电磁波等知识,不会欧姆定律就谈不上基尔霍夫定理、节点电流法、支路电压法的应用。要学习《机械基础》和《机械制图》,需要学会物理中的力学知识。通过对物理中直流电路、交流电路、静电场、磁场和电磁感应等内容的学习,让学生在进行专业课学习时能更快的入门。
三、中职物理如何才能和电子技术专业课有效结合
(一)中职物理的教学顺序调整。我校物理课程按照专业划分,分为通用类和电子电工类。电子电工类的物理课本将电磁学内容安排在第三章至第六章,而电子技术应用专业的学生一入学就要学习直流电路、交流电路及一些复杂定律,接触二极管、三极管、放大电路等复杂电路的分析。这需要学生有一定的电学基础,所以在物理的教学中,应该将前两章的运动和力、机械能往后略作调整,首先学习串联电路、并联电路、全电路的欧姆定律和电场的性质及应用等内容,这样学生才能在学习电工技术、电子技术时能够听懂,为以后学习电子技术专业课打好基础。
(二)中职物理教学应和电子技术应用专业课相互穿插。对于电子技术应用专业的学生来说,电类章节的基础内容相当重要,没有掌握好就无法开展后续的专业课教学。虽然学生在初中阶段就已经学过这些内容,但考虑到中职生的学习习惯和学习接受能力,我们还是应该当学生没有学过一样,针对电子专业的特点,详细的完成电类内容的教学。在教学的过程中,要联系生活实际,讲解要通俗易懂。在教学的过程中,要与电子技术专业课相结合,比如学生在物理学习中理解了带电粒子在电场中的运动,才会在二极管、三极管的学习中明白空穴和电子的运动;了解了电容器和电感器的应用,在电子技术整流滤波电路、直流通路和交流通路的学习中才能更好地接受;教师在讲解串、并联电路中求解等效电阻的时候,要不厌其烦、多举实例,让学生学懂学会,这样学生在学习后续的三极管放大电路、集成运算放大器时中,才能容易掌握。