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第1篇

在學(xué)生愿意主動(dòng)來到課堂學(xué)習(xí)的前提下，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為重要。為了可以讓學(xué)生興趣盎然地參與到教學(xué)過程中來，教師在能講述知識(shí)的前提下，還要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，喚起學(xué)生的求知欲望。在這方面，教師可以結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，講述一些射頻集成電路在日常生活中的應(yīng)用。比如，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）總裁兼執(zhí)行長BrianToohey曾指出：“從物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、智能家居等市場都可以看出，半導(dǎo)體普遍出現(xiàn)在每一種產(chǎn)品類型中，而且正變得無處不在?！眱H僅在我們每天使用的智能手機(jī)中就包含RF收發(fā)器、功率放大器、天線開關(guān)模塊、前端模塊、雙工器、濾波器及合成器等關(guān)鍵射頻元件。而且有報(bào)告指出，2011年這些射頻器件的市場規(guī)模為36億美元，預(yù)計(jì)2011~2015年的年復(fù)合增長率為5.6%，到2016年主要的射頻器件市場將達(dá)47億美元。此外，目前應(yīng)用比較廣泛的WiFi及物聯(lián)網(wǎng)都與射頻集成電路有著密切的關(guān)系。這些切實(shí)應(yīng)用由于與學(xué)生的生活以及將來的就業(yè)息息相關(guān)，因此，相關(guān)內(nèi)容的講述能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、如何讓學(xué)生成為課堂的主人

“以教師為中心”“以灌輸為主要形式”的傳統(tǒng)教學(xué)方式已經(jīng)無法適應(yīng)新時(shí)代的需求。如果教師僅根據(jù)教材對(duì)內(nèi)容進(jìn)行枯燥的講解，無法抓住學(xué)生的注意力，學(xué)生很容易溜號(hào)，影響課堂教學(xué)質(zhì)量。因此可以通過引進(jìn)研究型教學(xué)模式、師生互動(dòng)來活躍課堂氣氛。所謂“研究型教學(xué)模式”即將教師由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，將學(xué)生由被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)。如何使學(xué)生成為課堂的主人，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)是課堂教學(xué)的有效手段，教師可以通過創(chuàng)設(shè)開放的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)探求知識(shí)的過程，使學(xué)生圍繞某類主體調(diào)查搜索、加工、處理應(yīng)用相關(guān)信息，回答或解決現(xiàn)實(shí)問題。比如，以射頻技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用為開放課題，學(xué)生通過查資料，分析整理，更深刻體會(huì)了射頻技術(shù)在智能家居、交通物流、兒童防盜等方面的應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)把“自我”融入到課程中，敢于承擔(dān)責(zé)任，善于解決問題。

三、讓學(xué)生走上講臺(tái)

學(xué)生是課堂的主人，因此，可以改變以往教師在講臺(tái)上講、學(xué)生坐在下面聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式。讓學(xué)生走上講臺(tái)可以將傳統(tǒng)的講授方式轉(zhuǎn)換為專題研討的教學(xué)模式。教師可以提前布置專題內(nèi)容，如射頻器件模型、射頻電路設(shè)計(jì)、射頻技術(shù)發(fā)展、射頻技術(shù)的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢等。有個(gè)專題內(nèi)容作為核心，學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下通過檢索資料，組織分析資料，最終走上講臺(tái)向老師和其他學(xué)生講述相關(guān)的內(nèi)容。通過幾年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這樣可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性、同時(shí)也能使學(xué)生對(duì)相關(guān)的問題發(fā)表各自的觀點(diǎn)，形成對(duì)問題各抒己見、取長補(bǔ)短的研討學(xué)習(xí)方式，大大拓寬學(xué)生的知識(shí)面以及綜合表述能力。

四、通過實(shí)踐教學(xué)加深理解理論教學(xué)內(nèi)容

理論教學(xué)是掌握一門技術(shù)的基礎(chǔ)，但實(shí)踐教學(xué)也是必不可少的。學(xué)生在掌握一定的基礎(chǔ)理論的同時(shí)，須要通過設(shè)計(jì)實(shí)踐來強(qiáng)化鞏固。實(shí)踐教學(xué)的引入，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深入理解，洞悉細(xì)節(jié)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及科研能力。因此，教師可以通過設(shè)置幾個(gè)開放的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容來讓學(xué)生主動(dòng)研究探索。在本課程的教學(xué)中，本人已經(jīng)有計(jì)劃地進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，例如，在實(shí)踐教學(xué)中，曾經(jīng)給學(xué)生布置了“用于GPS的低噪放電路設(shè)計(jì)”的實(shí)踐設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生須要深入理解多方面知識(shí)，比如明確GPS的頻段、確定低噪放的電路結(jié)構(gòu)，并有效評(píng)估電路性能等。為了課程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，學(xué)生須要進(jìn)行查閱分析資料、軟件安裝、軟件學(xué)習(xí)、電路設(shè)計(jì)、課程論文撰寫等幾個(gè)環(huán)節(jié)的分析設(shè)計(jì)工作，并最終在實(shí)踐中系統(tǒng)深刻地理解掌握課程的理論內(nèi)容，為以后的工作及深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目

第2篇

由于CRT顯示器和液晶屏具有不同的顯示特性,兩者的顯示信號(hào)參數(shù)也不同,因此在計(jì)算機(jī)(或MCU)和液晶屏之間設(shè)計(jì)液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路是必需的,其主要功能是通過調(diào)制輸出到LCD電極上的電位信號(hào)、峰值、頻率等參數(shù)來建立交流驅(qū)動(dòng)電場。

本文實(shí)現(xiàn)了將VGA接口信號(hào)轉(zhuǎn)換到模擬液晶屏上顯示的驅(qū)動(dòng)電路,采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP—21160來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的主要功能。

硬件電路設(shè)計(jì)

AD9883A是高性能的三通道視頻ADC可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)RGB三色信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。系統(tǒng)采用32位浮點(diǎn)芯片ADSP-21160來處理數(shù)據(jù),能實(shí)時(shí)完成伽瑪校正、時(shí)基校正,圖像優(yōu)化等處理,且滿足了系統(tǒng)的各項(xiàng)性能需求。ADSP-21160有6個(gè)獨(dú)立的高速8位并行鏈路口,分別連接ADSP-21160前端的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD9883A和后端的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADV7125。ADSP-21160具有超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu),支持單指令多操作數(shù)(SIMD)模式,采用高效的匯編語言編程能實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)處理,不會(huì)因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)時(shí)間長而出現(xiàn)延遲。

系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)采用不同的鏈路口完成輸入和輸出,可以避免采用總線可能產(chǎn)生的通道沖突。模擬視頻信號(hào)由AD9883A完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。AD9883A是個(gè)三通道的ADC,因此系統(tǒng)可以完成單色的視頻信號(hào)處理,也可以完成彩色的視頻信號(hào)處理。采樣所得視頻數(shù)字信號(hào)經(jīng)鏈路口輸入到ADSP-21160,完成處理后由不同的鏈路口輸出到ADV7125,完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。ADV7125是三通道的DAC,同樣也可以用于處理彩色信號(hào)。輸出視頻信號(hào)到灰度電壓產(chǎn)生電路,得到驅(qū)動(dòng)液晶屏所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。ADSP-21160還有通用可編程I/O標(biāo)志腳,可用于接受外部控制信號(hào),給系統(tǒng)及其模塊發(fā)送控制信息,以使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定有序地工作。例如,ADSP-21160為灰度電壓產(chǎn)生電路和液晶屏提供必要的控制信號(hào)。另外,系統(tǒng)還設(shè)置了一些LED燈,用于直觀的指示系統(tǒng)硬件及DSP內(nèi)部程序各模塊的工作狀態(tài)。

本設(shè)計(jì)采用從閃存引導(dǎo)的方式加載DSP的程序文件,閃存具有很高的性價(jià)比,體積小,功耗低。由于本系統(tǒng)中的閃

存既要存儲(chǔ)DSP程序,又要保存對(duì)應(yīng)于不同的伽瑪值的查找表數(shù)據(jù)以及部分預(yù)設(shè)的顯示數(shù)據(jù),故選擇ST公司的容量較大的M29W641DL,既能保存程序代碼,又能保存必要的數(shù)據(jù)信息。

圖2為DSP與閃存的接口電路。因?yàn)椴捎?位閃存引導(dǎo)方式,所以ADSP-21160地址線應(yīng)使用A20-A0,數(shù)據(jù)線為D39—32,讀、寫和片選信號(hào)分別接到閃存相應(yīng)引腳上。

系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)采用ADSP-21160完成伽瑪校正、時(shí)基校正、時(shí)鐘發(fā)生2S、圖像優(yōu)化和控制信號(hào)的產(chǎn)生等功能。

1伽瑪校正原理

在LCD中,驅(qū)動(dòng)IC/LSI的DAC圖像數(shù)據(jù)信號(hào)線性變化,而液晶的電光特性是非線性,所以要調(diào)節(jié)對(duì)液晶所加的外加電壓,使其滿足液晶顯示亮度的線性,即伽瑪(Y)校正。Y校正是一個(gè)實(shí)現(xiàn)圖像能夠盡可能真實(shí)地反映原物體或原圖像視覺信息的重要過程。利用查找表來補(bǔ)償液晶電光特性的Y校正方法能使液晶顯示系統(tǒng)具有理想的傳輸函數(shù)。未校正時(shí)液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線呈S形。伽瑪表的作用就是通過對(duì)ADC進(jìn)來的信號(hào)進(jìn)行反S形的非線性變換,最終使液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線滿足實(shí)際要求。

LCD的Y校正圖形如圖3所示,左圖是LCD的電光特性曲線圖,右圖是LCD亮度特性曲線和電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換圖。

2伽瑪校正的實(shí)現(xiàn)

本文采用較科學(xué)的Y校正處理技術(shù),對(duì)數(shù)字三基信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字Y校正(也可以對(duì)模擬三基信號(hào)分別進(jìn)行Y校正)。在完成v校正的同時(shí),并不損失灰度層次,使全彩色顯示屏圖像更鮮艷,更逼真,更清晰。

某單色光Y調(diào)整過程如圖4所示,其他二色與此相同。以單色光v調(diào)整為例:ADSP-21160首先根據(jù)外部提供的一組控制信號(hào),進(jìn)行第一次查表,得到Y(jié)調(diào)整系數(shù)(Y值)。然后根據(jù)該Y值和輸入的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次查表,得到經(jīng)校正后的顯示數(shù)據(jù)。第一次查表的Y值是通過外部的控制信號(hào)輸入到控制模塊進(jìn)行第一次查表得到的。8位顯示數(shù)據(jù)信號(hào)可查表數(shù)字0～255種灰度級(jí)顯示數(shù)據(jù)(Y校正后)。

3圖像優(yōu)化

為了提高圖像質(zhì)量,ADSP-21160內(nèi)部還設(shè)計(jì)了圖像效果優(yōu)化及特技模塊,許多在模擬處理中無法進(jìn)行的工作可以在數(shù)字處理中進(jìn)行,例如,二維數(shù)字濾波、輪廓校正,細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率微調(diào)、準(zhǔn)確的彩色矩陣(線性矩陣電路),黑斑校正、g校正、孔闌校正、增益調(diào)整、黑電平控制及雜散光補(bǔ)償、對(duì)比度調(diào)節(jié)等,這些處理都提高了圖像質(zhì)量。

數(shù)字特技是對(duì)視頻信號(hào)本身進(jìn)行尺寸、位置變化和亮,色信號(hào)變化的數(shù)字化處理,它能使圖像變成各種形狀,在屏幕上任意放縮,旋轉(zhuǎn)等,這些是模擬特技無法實(shí)現(xiàn)的。還可以設(shè)計(jì)濾波器來濾除一些干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)等,使圖像的清晰度更高,更好地再現(xiàn)原始圖像。所有的信號(hào)和數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在DSP內(nèi)部,由它內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘模塊和控制模塊實(shí)現(xiàn)的。

4時(shí)基校正及系統(tǒng)控制

由于ADSP-21160內(nèi)部各個(gè)模塊的功能和處理時(shí)間不同,各模塊之間存在一定延時(shí),故需要進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,使存儲(chǔ)器最終輸出的數(shù)據(jù)能嚴(yán)格對(duì)齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。數(shù)字時(shí)基校正主要用于校正視頻信號(hào)中的行,場同步信號(hào)的時(shí)基誤差。首先,將被校正的信號(hào)以它的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)寫入存儲(chǔ)器,然后,以TFT-LCD的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)讀出,即可得到時(shí)基誤差較小的視頻信號(hào)。同時(shí)它還附加了其他功能,可以對(duì)視頻信號(hào)的色度、亮度、飽和度進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)對(duì)行、場相位、負(fù)載波相位進(jìn)行調(diào)節(jié),并具有時(shí)鐘臺(tái)標(biāo)的功能。

控制模塊主要負(fù)責(zé)控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)邏輯電路以管理和操作各功能模塊,如顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的管理和操作,負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿?負(fù)責(zé)將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯。內(nèi)部的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生控制信號(hào)及地址,根據(jù)水平和垂直顯示及消隱計(jì)數(shù)器的值產(chǎn)生控制信號(hào)。此外,它還可以接收外部控制信號(hào),以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,從而使該電路的功能更加強(qiáng)大,更加靈活。

此外,ADSP21160的內(nèi)部還設(shè)計(jì)了I2C總線控制模塊,模擬FC總線的工作,為外部的具有I2C接口的器件提供SCLK(串行時(shí)鐘信號(hào))和SDA(雙向串行數(shù)據(jù)信號(hào))。模擬I2C工作狀態(tài)如圖5和圖6所示。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)如圖7所示,采用Matlab軟件計(jì)算出校正值,并以查找表的文件形式存儲(chǔ),供時(shí)序的調(diào)用。系統(tǒng)上電

開始,首先要完成ADSP-21160的一系列寄存器的設(shè)置,以使DSP能正確有效地工作。當(dāng)ADSP-21160接收到有效的視頻信號(hào)以后,根據(jù)外部控制信息確定Y值。為適應(yīng)不同TFT-LCD屏對(duì)視頻信號(hào)的顯示,系統(tǒng)可以通過調(diào)整Y值,以調(diào)節(jié)顯示效果到最佳。再如圖4所示,對(duì)先前預(yù)存的文件進(jìn)行查表,得到所需的矯正后的值,然后暫存等待下一步處理。系統(tǒng)還可以根據(jù)視頻信號(hào)特點(diǎn)和用戶需要完成一些圖像的優(yōu)化和特技,如二維數(shù)字濾波、輪廓校正、增益調(diào)整、對(duì)比度調(diào)節(jié)等。這些操作可由用戶需求選擇性使用。利用ADSP-21160還可以實(shí)現(xiàn)圖像翻轉(zhuǎn)、停滯等特技。最后進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,主要用于校正視頻信號(hào)中的行、場同步信號(hào)的時(shí)基誤差,使存儲(chǔ)器最終輸出的數(shù)據(jù)能嚴(yán)格對(duì)齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。除了以上所述的主要功能以外,ADSP-21160還根據(jù)時(shí)序控制信號(hào),為灰度電壓產(chǎn)生電路和TFT-LCD屏提供必要的控制信號(hào)。另外,ADSP-21160還能設(shè)置驅(qū)動(dòng)通用I/O腳配置的LED燈,顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。

第3篇

通過參考成熟的CAN/LIN總線設(shè)計(jì)電路，經(jīng)過基礎(chǔ)測試及單元電路測試，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)軟件Alti-umDesigner10．0設(shè)計(jì)了電路原理圖，如圖1所示．本設(shè)計(jì)采用SiliconLaboratories公司生產(chǎn)的汽車級(jí)控制芯片C8051F500Q作為整個(gè)硬件系統(tǒng)核心控制芯片;恩智浦半導(dǎo)體(NXP)公司生產(chǎn)的TJA1040、TJA1020收發(fā)器分別作為控制局域網(wǎng)CAN物理總線與協(xié)議控制器之間的硬件接口，LIN主機(jī)從機(jī)協(xié)議控制器和LIN傳輸媒體之間的接口;采用AT24C04作為存儲(chǔ)擴(kuò)展，并結(jié)合JTAG調(diào)試燒寫電路和12V轉(zhuǎn)5V轉(zhuǎn)壓電路共同構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立完整的工作電路［3－4］．

2中央控制器硬件

電路中央控制電路如圖2所示，由于數(shù)字電路的頻率高、模擬電路的敏感度強(qiáng)的特點(diǎn)，針對(duì)通信信號(hào)線，高頻的信號(hào)線要盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，因此，本設(shè)計(jì)將模擬地與數(shù)字地進(jìn)行隔離．C8051F500芯片內(nèi)部提供了穩(wěn)定的24M內(nèi)部晶振，因而電路中未設(shè)置外部晶振電路．SiliconLabs公司C8051F500芯片內(nèi)部集成博世CAN控制器，采用CAN協(xié)議進(jìn)行串行通信．CAN控制器包含一個(gè)CAN核、控制寄存器、消息RAM及消息處理狀態(tài)機(jī)．控制器符合博世2．0A基本CAN標(biāo)準(zhǔn)和2．0B全功能CAN標(biāo)準(zhǔn)，方便在CAN網(wǎng)絡(luò)上的通信．

3電源電路設(shè)計(jì)

采用了LM2937IMP－5．0的12V轉(zhuǎn)5V轉(zhuǎn)壓芯片;為保護(hù)轉(zhuǎn)壓電路的安全性，防止回流，采用二極管N5817;輸入及輸出兩端的電容起到穩(wěn)定兩端電壓的作用．CAN/LIN總線接口芯片電路設(shè)計(jì)CAN總線接口電路如圖4所示，其中P0口的P0．6和P0．7分別為CAN總線收發(fā)器TJA1040與主控制器C8051F500Q的發(fā)送接口和接收接口．TJA1040作為CAN物理總線和控制器之間的硬件接口，能提高對(duì)CAN總線的差動(dòng)發(fā)送與差動(dòng)接收能力［5］．LIN總線接口電路如圖5所示，LIN總線通信需要12V外部供電，P1口的P1．0和P1．1分別作為LIN總線收發(fā)器TJA1020與主控制器C8051F500Q的發(fā)送接口和接收接口，P1．2作為LIN的啟動(dòng)引腳．TJA1020是LIN物理總線和主———從協(xié)議控制器之間的硬件接口，工作波特率在2．4kbits/s～20kbits/s之間．TXD管腳輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)通過LIN收發(fā)器轉(zhuǎn)換成LIN總線信號(hào)，通過收發(fā)器控制轉(zhuǎn)換速率與波形，這樣能夠減少EME．通過一個(gè)內(nèi)部終端電阻LIN總線的輸出管腳被拉成高電平．通過LIN總線的輸入管腳，收發(fā)器檢測到的數(shù)據(jù)流通過RXD管腳發(fā)送至微控制器［6－7］．

4系統(tǒng)調(diào)試

第4篇

以往的擁擠度估計(jì)方法分為兩類：邊界框方法和總體布線方法。由于布線模型沒有確定，邊界框方法是一種粗略的估計(jì)方法。總體布線是一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法，通常是L型布線或Z型布線。本文采用總體布線的方法來進(jìn)行擁擠度的估計(jì)，模塊的邊的移動(dòng)通過總體布線來控制。

2擁擠度驅(qū)動(dòng)的模塊邊的移動(dòng)

2.1確定布局區(qū)域的大小

改變布局區(qū)域的大小的目的是使其能夠滿足布線需求。首先，將整塊電路板劃分成m×n個(gè)布局區(qū)域，用Bij代表每個(gè)布局區(qū)域，i代表行（i=1…m），j代表列（j=1…n）。如圖3所示，xij和xij+1分別代表布局區(qū)域Bij的左邊和右邊，yij和yij+1分別代表布局區(qū)域Bij的上邊和下邊。uijl、uijr、uijt和uijb分別代表通過總體布線得到的布局區(qū)域左邊、右邊、上邊和下邊布線的數(shù)量。H、W、hTile和wTile分別代表電路板的高度、寬度、布局區(qū)域原始高度和原始寬度。（1）布通率約束。布線的容量與布局區(qū)域邊的長度相關(guān)聯(lián)，理想情況下，如果布局區(qū)域的邊足夠大，布線時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生重疊。在布通率約束公式中，用xi,j+1-xij代表布局區(qū)域Bij的寬度，用f1（u）表示容納下u條線所需要的長度，u是通過總體布線得出的。（2）面積約束。此約束是用來確保布局區(qū)域可以容納下其中的所有單元，如果沒有此約束，假設(shè)布局區(qū)域的高是固定的，當(dāng)布局區(qū)域的邊不擁擠時(shí)，在X方向布局區(qū)域內(nèi)的單元就會(huì)產(chǎn)生大量的重疊。（3）移動(dòng)約束。算法輸入的結(jié)果是一個(gè)已經(jīng)合法化的布局，所以優(yōu)化過程有必要不過多的影響原有布局結(jié)果，因此需要設(shè)置移動(dòng)約束來限制邊的移動(dòng)。在公式中，C代表邊移動(dòng)的限度，設(shè)定C的大小為布局區(qū)域?qū)挾鹊囊话?。?）電路板大小約束。最后設(shè)定電路板約束來限制邊在移動(dòng)時(shí)不要超出電路板之外，保證結(jié)果的合理性。

2.2基于最長路徑的解決方法

快速有效的解決擁擠問題的方法是基于最長路徑技術(shù)。為了計(jì)算最長路徑，需要建立一個(gè)有向無環(huán)圖G（V，E），對(duì)于每一條布局區(qū)域邊Xij用頂點(diǎn)Vij來代替，對(duì)于每一種不同的約束這里用有向邊來代替，用邊Er代替布通率約束，用邊Ea代替面積約束，用邊Em代替移動(dòng)約束，就可以找到從左至右最長的一條路徑，如圖4所示。因?yàn)樵趦蓚€(gè)頂點(diǎn)之間有三種約束，所以采用以下的方法計(jì)算出兩點(diǎn)間的最長路徑。其步驟如下：（1）按照布通率約束移動(dòng)邊的時(shí)候，邊同時(shí)受到面積約束和移動(dòng)約束，如果布通率約束得出的值同時(shí)滿足面積約束和移動(dòng)約束，此時(shí)就將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為經(jīng)布通率約束得出的值（||Er||）。（2）如果得到的值僅滿足移動(dòng)約束而不滿足面積約束，此時(shí)將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為有面積約束得到的值（||Ea||）。（3）如果經(jīng)布通率計(jì)算得到的值滿足面積約束而不滿足移動(dòng)約束，此時(shí)將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為有移動(dòng)約束得到的值（||Em||）。（4）如果由布通率計(jì)算得到的值對(duì)于其他兩種約束都不滿足，此時(shí)先將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為由移動(dòng)約束計(jì)算得到的值（||Em||），如果同時(shí)也滿足面積約束，則此值被確定下來，如果不滿足面積約束，兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為由面積約束計(jì)算得到的值（||Ea||）?；谝陨系睦碚摚梢杂?jì)算出任意兩點(diǎn)間的距離，最終確定出一行的長度：（L=Σ||E||）。選出所有行中最長的一行為最長路徑（LP）。如果該長度大于電路板的寬度（LP>W），需要壓縮此長度使其在電路板之內(nèi)。因?yàn)閮牲c(diǎn)間的距離有三種可能的值，定義經(jīng)布通率約束和移動(dòng)約束得到的值（||Er||）、（||Em||）為可壓縮值，經(jīng)面積約束計(jì)算得到的值（||Ea||）為不可壓縮值。通過定義，將所有（||Er||）、（||Em||）乘以壓縮比例s（s=W/(LP-||Ea||）），就得到了滿足所有條件的結(jié)果。經(jīng)過上述操作，所有單元會(huì)整體向左偏移，并擠壓在原本不擁擠的區(qū)域，如圖5所示。為了避免這種情況，設(shè)布局區(qū)域邊未移動(dòng)時(shí)的坐標(biāo)為Xi，j，經(jīng)過從左至右的最長路徑操作后得到的坐標(biāo)為Xli，j，然后將原本輸入的需要移動(dòng)。根據(jù)布局區(qū)域改變前單元到區(qū)域左邊和區(qū)域右邊的比例確定新單元的位置，如圖6所示，L1/R1=L2/R2。

3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是在一臺(tái)CPU為2.4GHzIntelXeon，內(nèi)存4G的機(jī)器上完成，采用的ISPD2011比賽實(shí)例。選取的7個(gè)比賽實(shí)例以及由清華大學(xué)、國立交通大學(xué)、密歇根大學(xué)處理的結(jié)果，用總體布線工具NCTURouter2.0[11]確定估計(jì)的擁擠信息和評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)各院校比賽得出的布局結(jié)果進(jìn)行處理優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)在表1中，前綴如SC代表清華大學(xué)，VDA代表國立交通大學(xué)，simpl代表密歇根大學(xué)，后接的如superblue4為比賽中的實(shí)例名稱，組合在一起表示各大學(xué)對(duì)不同實(shí)例處理的結(jié)果。通過數(shù)據(jù)得出經(jīng)過優(yōu)化處理之后的結(jié)果在布線線長、布線重疊度、布線時(shí)間上都有很好的優(yōu)化，特別是經(jīng)清華大學(xué)處理的實(shí)例superblue4，提高極為明顯，由國立交通大學(xué)大學(xué)處理的結(jié)果也有很大的提高。

4結(jié)論

第5篇

同步擾碼的實(shí)質(zhì)是讓輸入比特與隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的一位隨機(jī)比特進(jìn)行異或來產(chǎn)生擾碼的輸出比特，其原理如圖1所示。JESD204B協(xié)議規(guī)定的擾碼方式需采用自同步擾碼方式，自同步的擾碼與解擾電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。可見，對(duì)于自同步串行擾碼，每次擾碼輸出都是由移位寄存器第13位和第14位比特進(jìn)行異或，得到的結(jié)果再與輸入比特值進(jìn)行異或而得到的。由于傳輸層數(shù)據(jù)成幀之后，往往是以8位或16位數(shù)據(jù)進(jìn)行并行傳輸?shù)模员仨氃诖袛_碼的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)8位并行或16位并行的擾碼與解擾電路。下面將在串行擾碼表達(dá)式的基礎(chǔ)上推導(dǎo)并行擾碼的邏輯表達(dá)式。串行擾碼每次只處理一個(gè)比特。在每個(gè)時(shí)鐘周期，移位寄存器只移一位［3］。對(duì)于串行擾碼，假設(shè)此刻輸入比特是bn，輸出比特是an，則移位寄存器s0中存儲(chǔ)的比特是an－1，依此類推移位寄存器s14中存儲(chǔ)的比特是an－15，因此an=bn+an－14+an－15。則下一個(gè)時(shí)刻的輸入比特是bn+1，輸出比特是an+1，此時(shí)移位寄存器s14中存儲(chǔ)的比特是an－14，因此an+1=bn+1+an－13+an－14。由上面兩組公式可以看出，只要保證擾碼器和解擾器中對(duì)應(yīng)的各個(gè)移位寄存器中的值相同即可，即擾碼器的移位寄存器狀態(tài)與解擾器的移位寄存器狀態(tài)必須達(dá)到同步。由于協(xié)議中并沒有規(guī)定移位寄存器的初始值，所以要解決解擾器輸出與移位寄存器初始狀態(tài)值有關(guān)的問題。為了不讓解擾電路的輸出與初始狀態(tài)值有關(guān)，便于收發(fā)兩端的同步，下面給出一種改進(jìn)的并行擾碼與解擾電路結(jié)構(gòu)。

2改進(jìn)的并行擾碼與解擾電路

前面已經(jīng)提到，協(xié)議規(guī)定的擾碼與解擾模塊位于數(shù)據(jù)傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層之間，在傳輸層數(shù)據(jù)成幀的過程中，發(fā)射器為了與接收器之間達(dá)到同步會(huì)在用戶數(shù)據(jù)前發(fā)送編碼數(shù)據(jù)同步序列和初始通道校準(zhǔn)序列，協(xié)議要求在這兩種序列發(fā)送的過程中是不能進(jìn)行擾碼的，在此過程中擾碼器和解擾器處于非工作狀態(tài)。另一方面，在用戶數(shù)據(jù)到達(dá)后，擾碼器和解擾器要開始工作，如果此時(shí)擾碼器與解擾器中移位寄存器的初始狀態(tài)值不同，會(huì)導(dǎo)致接收端不能正確恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)前兩個(gè)字節(jié)值［4］。為了避免前兩個(gè)字節(jié)值的丟失，在擾碼器與解擾器的移位寄存器同步之前，用戶數(shù)據(jù)前兩個(gè)字節(jié)可以在無擾碼操作的情況下傳輸，兩個(gè)字節(jié)之后，擾碼器與解擾器移位寄存器的狀態(tài)就會(huì)由用戶數(shù)據(jù)的前兩個(gè)字節(jié)所確定，這時(shí)能夠保證達(dá)到同步狀態(tài)。基于以上考慮，提出一種帶使能信號(hào)的改進(jìn)擾碼與解擾電路結(jié)構(gòu)［4］，如圖3所示。此時(shí)擾碼器和解擾器都加入了一個(gè)使能控制信號(hào)。當(dāng)en信號(hào)為低電平時(shí)，輸入不經(jīng)擾碼直接輸出;同理在接收端也不用解擾。兩個(gè)字節(jié)之后，擾碼器和解擾器移位寄存器中的狀態(tài)都是由輸入決定的確定值，此時(shí)可將en信號(hào)電平拉高，進(jìn)行正常的擾碼與解擾操作。

3仿真結(jié)果

用MODELSIM軟件對(duì)設(shè)計(jì)的并行擾碼和解擾電路進(jìn)行了功能仿真。把擾碼電路和解擾電路串聯(lián)起來進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。由仿真結(jié)果看出，無論是8位并行擾碼還是16位并行擾碼，前兩個(gè)字節(jié)都沒有被擾碼，當(dāng)然也沒有被解擾，此時(shí)擾碼器的輸出和解擾器的輸出是相同的。從第3個(gè)字節(jié)開始，擾碼器和解擾器就進(jìn)行了正常的擾碼與解擾。這樣的輸出結(jié)果正是協(xié)議的規(guī)范和要求。而解擾器的輸出與擾碼器的輸入是完全相同的，從而證明了電路擾碼和解擾功能的正確性。用DesignCompiler軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合，得到電路在面積、動(dòng)態(tài)功耗、弛豫時(shí)間等方面的結(jié)果，如表1所示。由以上綜合結(jié)果可以看出，該電路功耗很低，至少可以運(yùn)行于較高頻率，滿足協(xié)議對(duì)加擾電路的速度要求。

4總結(jié)

第6篇

古人云“活到老，學(xué)到老”。學(xué)習(xí)伴隨人的一生，一個(gè)學(xué)習(xí)者具備的基本素質(zhì)是其自主學(xué)習(xí)能力。最早引入“自主學(xué)習(xí)”的Holec將其定義為“負(fù)責(zé)自己學(xué)習(xí)的能力”[1]。通俗講，自主學(xué)習(xí)能力是由學(xué)習(xí)者自覺確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，選擇學(xué)習(xí)方法，調(diào)控學(xué)習(xí)過程，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果的過程或能力[2]。自主學(xué)習(xí)需要做到“四學(xué)”，即“想學(xué)”“能學(xué)”“會(huì)學(xué)”“恒學(xué)”?；谛畔⒒瘲l件的自主學(xué)習(xí)是指借助現(xiàn)代化技術(shù)及工具完成自主學(xué)習(xí)。信息化條件包括互聯(lián)網(wǎng)、電子圖書館、學(xué)習(xí)軟件(如Multisim，EWB，CAD)、音頻視頻、Flash等。信息化條件下的自主學(xué)習(xí)改變了以往的師生學(xué)習(xí)模式，學(xué)員成為學(xué)習(xí)的主體，教員主要以問題引導(dǎo)、知識(shí)顧問、技術(shù)支持、效果評(píng)價(jià)為主要任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)員充分利用和開發(fā)信息化資源，將先進(jìn)的信息技術(shù)和學(xué)習(xí)過程優(yōu)化整合，開展自主性學(xué)習(xí)，提高教育的質(zhì)和量，更好地適應(yīng)新時(shí)代的要求。

2信息化條件

2.1互聯(lián)網(wǎng)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代生活中越來越普及。互聯(lián)網(wǎng)具有信息資源海量、不受時(shí)間和空間限制的特點(diǎn)，因此它為自主學(xué)習(xí)提供了便捷條件。利用互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的搜索引擎功能，搜索學(xué)習(xí)內(nèi)容、疑難問題、模擬考題等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了一個(gè)友好的交互界面，圖文并茂，靜動(dòng)結(jié)合，生動(dòng)有趣。由于院校的特殊性，我院學(xué)員除了可以在特定地點(diǎn)及方便時(shí)間上互聯(lián)網(wǎng)外，還可以查閱軍網(wǎng)內(nèi)部豐富資源?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，使學(xué)習(xí)成為一種主動(dòng)、積極的過程，自主學(xué)習(xí)意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，學(xué)員真正成為學(xué)習(xí)的主人。

2.2電子圖書館

電子圖書館以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，主要由實(shí)地圖書館和虛擬圖書館兩部分構(gòu)成。實(shí)地圖書館是與傳統(tǒng)圖書館具有一樣的館藏圖書功能，資源歸本單位共享；虛擬圖書館是指本館沒有收藏但是從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫中可以獲得信息的圖書館，例如維普、萬方、CNKI等電子期刊，超星、國圖、阿帕比、中國軍事等數(shù)字圖書以及碩博論文、外文數(shù)據(jù)庫等等。學(xué)習(xí)者在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行文獻(xiàn)搜索、下載需要的論文、書籍完成知識(shí)的自主學(xué)習(xí)與深化，多角度、多維度的學(xué)習(xí)理論，廣范圍、廣視角的了解應(yīng)用。我院電子圖書館館藏豐富，既有實(shí)地圖書館又有虛擬數(shù)據(jù)庫，為學(xué)員學(xué)習(xí)提供了資源保障。

2.3軟件工具

軟件工具是指能夠輔助學(xué)習(xí)的工具軟件，例如繪圖工具AutoCAD，ProE，3DMAX等，仿真工具simulink，EWB，Multisim，ansys等，不同領(lǐng)域選擇不同的軟件工具。以數(shù)字電子技術(shù)中常用的Multisim和EWB為例(如圖1和2所示)，它具有豐富的元器件庫和儀表庫，當(dāng)學(xué)完電路理論之后，學(xué)員大部分直觀認(rèn)識(shí)不深入，對(duì)電路是否能夠?qū)崿F(xiàn)所講述的功能持懷疑態(tài)度，仿真軟件恰好解決了這個(gè)問題。利用仿真軟件構(gòu)建虛擬的電路，通過儀表及指示裝置，直觀形象地看到電路現(xiàn)象，加深對(duì)理論的理解。同時(shí)，在實(shí)際搭建電路時(shí)，為了避免資源浪費(fèi)及煩瑣的調(diào)試，可利用仿真軟件先驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性，之后再去實(shí)際搭建。目前學(xué)員具有電腦使用條件，只需安裝軟件即可使用，軟件工具的出現(xiàn)為自學(xué)提供了又一個(gè)有力的條件。

2.4自主學(xué)習(xí)平臺(tái)

自主學(xué)習(xí)平臺(tái)可以是遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)平臺(tái)，也可以是根據(jù)不同科目搭建的學(xué)習(xí)平臺(tái)。其作用是學(xué)員在教員的輔導(dǎo)和幫助下，自主使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，有針對(duì)性地選擇各種學(xué)習(xí)資源，調(diào)整學(xué)習(xí)時(shí)間，控制學(xué)習(xí)過程，以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。自主學(xué)習(xí)平臺(tái)具有輔、開放性、自主性、重復(fù)性、交互性的特點(diǎn)[3]。為方便學(xué)員數(shù)字電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)，教研室設(shè)計(jì)了數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程(如圖3所示)。主要包含教案、視頻、教案、習(xí)題、作業(yè)、答疑、測驗(yàn)以及參考資料等內(nèi)容。

3以組合電路設(shè)計(jì)為例，借助信息化條件培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力

3.1組織流程

組合電路設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富，方法多樣。課本中講述多以分立元件設(shè)計(jì)為例講述，為拓展學(xué)員思路，本課程安排時(shí)筆者并未加以限定，只布置了任務(wù)，學(xué)員自行完成。教員布置任務(wù)，學(xué)員以小組形式開展學(xué)習(xí)。各小組實(shí)行組長負(fù)責(zé)制，針對(duì)任務(wù)組織學(xué)員討論、確定方案，針對(duì)不同的方案安排組員提前查閱互聯(lián)網(wǎng)、電子圖書館、網(wǎng)絡(luò)課程等資料；課上分工協(xié)作，不同學(xué)員按照不同方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；學(xué)員自學(xué)仿真軟件Multisim或者EWB，并借助軟件仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性；設(shè)計(jì)報(bào)告由專人撰寫，匯總各種方案及方法并進(jìn)行描述；由于時(shí)間限制，并非所有奇思妙想都能一一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，因此附加了拓展環(huán)節(jié)，集思廣益，學(xué)員只需描述出新思路新創(chuàng)意即可；最后為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，加入答辯環(huán)節(jié)，從小組中任意抽取一名組員，回答其他學(xué)員和教員提出的問題。

3.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)

1個(gè)主評(píng)委和3個(gè)副評(píng)委共4人鑒定某項(xiàng)目，當(dāng)主評(píng)委不贊同，但3個(gè)副評(píng)委全部贊同項(xiàng)目時(shí)，裁定項(xiàng)目通過鑒定；當(dāng)主評(píng)委贊同并且3個(gè)副評(píng)委中多數(shù)贊同項(xiàng)目時(shí)，也裁定項(xiàng)目通過鑒定。試設(shè)計(jì)滿足要求的邏輯電路。你還能想到哪些器件設(shè)計(jì)方法？

3.1.2小組分配

本教學(xué)班次共計(jì)43人，4～5人為一小組。組長負(fù)責(zé)分工，一般2人設(shè)計(jì)方案，1人學(xué)習(xí)仿真軟件，1人撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，最終集思廣益，拓展創(chuàng)新方法。

3.1.3豐富的設(shè)計(jì)方案，多樣化的仿真實(shí)現(xiàn)

借助分立元件實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)組合電路是課本中主要講述的方法，其他方法課本中并沒有專門提及。另外，仿真軟件使用方法，如何仿真電路都需要學(xué)員自行摸索。但從效果分析，學(xué)員都能夠通過自學(xué)或者小組互助學(xué)習(xí)方式解決上述問題?，F(xiàn)列舉幾種學(xué)員的設(shè)計(jì)方案及仿真電路。

3.1.4答辯環(huán)節(jié)

為保障學(xué)習(xí)效果，筆者設(shè)計(jì)了答辯形式的督促機(jī)制。要求在設(shè)計(jì)完成后，小組內(nèi)每位成員都要掌握本組設(shè)計(jì)的電路方案，隨機(jī)抽取某位學(xué)員上臺(tái)講解，一旦答辯不順利，將會(huì)影響本組學(xué)員的整體成績。在這種指導(dǎo)思想下，每位學(xué)員都參與其中，組內(nèi)互助，使得方案形成時(shí)，每位學(xué)員也都掌握了知識(shí)。本次課程筆者提問了第一組的一位學(xué)員，答辯過程中每當(dāng)出現(xiàn)思路斷檔，整組學(xué)員的精神都跟著緊張起來，但經(jīng)過思考他順利完成此環(huán)節(jié)，并且將創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)思路也一同與大家分享。從答辯過程可以看出，第一組學(xué)員的團(tuán)結(jié)與協(xié)作，看到了傳統(tǒng)課堂上無法發(fā)現(xiàn)的閃光點(diǎn)。

3.1.5設(shè)計(jì)報(bào)告

第一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，第二項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，第三項(xiàng)拓展及心得體會(huì)。前兩項(xiàng)旨在對(duì)整個(gè)知識(shí)的梳理，第三項(xiàng)作用有兩點(diǎn)，一是學(xué)員方面，總結(jié)收獲及不足，創(chuàng)新新思路，例如第九組寫到“電路設(shè)計(jì)注意布局，圖紙與虛擬實(shí)驗(yàn)有著本質(zhì)差距”，第一組寫到“一個(gè)好的團(tuán)隊(duì)不光有一個(gè)好的帶頭人，還要有一群踏實(shí)肯干認(rèn)真聽話、積極進(jìn)言的成員”。二是教員方面，便于發(fā)現(xiàn)學(xué)員學(xué)習(xí)中存在的問題，調(diào)查學(xué)員對(duì)教學(xué)實(shí)施的滿意度，為后續(xù)教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。例如第五組寫到”開關(guān)的選擇開始由單刀開關(guān)接入不工作，后經(jīng)小組討論和教員指導(dǎo)換為單刀雙擲開關(guān)完成電路仿真”。第二組寫到“課程使我們認(rèn)識(shí)到數(shù)電并非純粹的理論學(xué)習(xí)，而是課堂發(fā)揮、試驗(yàn)動(dòng)手等綜合能力的培養(yǎng)”“增強(qiáng)了我們的發(fā)散性思維，是一種能力的提升”。

4效果分析

按照傳統(tǒng)講授組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，一般學(xué)員比較容易想到教員或者課本上講述的方法，思路禁錮到此無法跳出。時(shí)序電路設(shè)計(jì)與組合電路設(shè)計(jì)課程形成了鮮明的對(duì)比，時(shí)序電路設(shè)計(jì)任務(wù)是課后習(xí)題，教員只講授了一種設(shè)計(jì)方法，因此學(xué)員在設(shè)計(jì)過程中多數(shù)應(yīng)用了這種方法，很難擴(kuò)展思路，開拓創(chuàng)新。而此次組合電路設(shè)計(jì)是學(xué)員沒有見過的任務(wù)，教員對(duì)其沒有過多的限制，因此設(shè)計(jì)方案多種多樣，學(xué)員自學(xué)的潛力此刻淋漓盡致地表現(xiàn)出來。在網(wǎng)絡(luò)、仿真軟件等信息化條件下，學(xué)員順利完成了本講內(nèi)容的學(xué)習(xí)。學(xué)員不僅掌握了組合邏輯電路設(shè)計(jì)的多種方法和仿真軟件的使用方法，還提升了自身的綜合能力。從期末考試成績上分析，平均分79.44，其中良好及以上24人。通過設(shè)計(jì)報(bào)告的心得體會(huì)及期末成績分析采取自主學(xué)習(xí)模式學(xué)員多數(shù)比較贊同，收獲頗豐。上述事實(shí)證明只要給予適合的條件，學(xué)員有能力并且能夠出色完成自主學(xué)習(xí)，同時(shí)鍛煉了學(xué)員的提出問題、分析問題、解決問題、語言表達(dá)等多種能力，強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，激發(fā)了創(chuàng)新思維。

5結(jié)束語

第7篇

信號(hào)處理電路本身也存在于低電壓手持心電的前置信號(hào)放大結(jié)構(gòu)中，其主要為手持心電的電極拾取飾件發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接受以及處理和分辨等工作，同時(shí)有效的對(duì)心臟跳動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行增益，對(duì)相關(guān)雜亂信號(hào)進(jìn)行降噪處理。具體來講，信號(hào)處理電路首先需要針對(duì)自身的抗極化電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證抗極化電壓能夠有效滿足信號(hào)放大的要求，保證信號(hào)處理電路能夠在滿足信號(hào)增益的過程中滿足低電壓手持心電的正常工作情況，其具體的抗極化電壓以及電路設(shè)置的增益情況應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。一般抗極化電壓設(shè)置為500mV；其次信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)需要保證電路的頻率不會(huì)對(duì)心臟跳動(dòng)信號(hào)的頻率采集工作造成一定的影響，具有相應(yīng)的雜頻降噪功能，使用輸入緩沖電路中的高精度運(yùn)算放大器就能夠有效的完成這一工作。同時(shí)注意好信號(hào)處理電路的失調(diào)電壓設(shè)置工作，保證失調(diào)電壓不會(huì)出現(xiàn)飽和情況，常規(guī)下信號(hào)處理電路的失調(diào)電壓設(shè)置的最大線路為0.55mV。

2右腿驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)工作

右腿驅(qū)動(dòng)電路的作用更多的是在低電壓手持心電的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中消除手持心電自身工作頻率對(duì)心臟頻率信號(hào)采集工作的干擾，使低電壓手持心電在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能夠提供更小的電能消耗以及擁有更小的輸出擺幅。具體來講，右腿驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證手持心電電壓最大的輸出范圍部隊(duì)對(duì)手持心電的功能發(fā)揮造成影響，保證其在60uA的靜態(tài)工作電流下仍然能夠有效的發(fā)揮手持心電的具體功能作用。

3起搏脈沖檢測電路設(shè)計(jì)工作

起搏脈沖檢測電路的功能主要是對(duì)低電壓手持心電中起搏脈沖信號(hào)的收集以及檢測再到最終與A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)交換工作提供相應(yīng)的電能，因此起搏脈沖檢測電路的設(shè)計(jì)工作對(duì)于低電壓手持心電的具體工作沒有較大影響，只要注意到發(fā)揮其降低手持心電的功率消耗以及電能成本的優(yōu)點(diǎn)就行。

4電源電路的設(shè)計(jì)工作

第8篇

水上接收部分主要有主控模塊、電源管理模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)管理模塊4部分組成，水上接收部分的主控芯片為意法半導(dǎo)體公司的低功耗MCU（STM32F103VE），通過3.2寸觸摸顯示屏上的鋰離子電池充電開關(guān)命令，控制鋰離子電池充電并將充電狀態(tài)回顯到顯示屏上，觸摸無線傳輸開關(guān)命令，控制無線傳輸命令控制數(shù)據(jù)傳輸并將數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)顯示到顯示屏上，觸摸采樣間隔設(shè)置命令，設(shè)置水下探測器的采樣時(shí)間。

2硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)分為水下和水上兩部分。水下和水上都是以STM32F103VE芯片為核心，通過各自電路以實(shí)現(xiàn)各自功能。STM32系列是專門為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARMCortex內(nèi)核，本設(shè)計(jì)所用芯片主頻為72MHz,從閃存執(zhí)行代碼，功耗27mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品之一，相當(dāng)于0.375mA/MHz。

2.1水下電路設(shè)計(jì)

水下部分電路主要有主控電路、流速測量電路、姿態(tài)解算電路、鋰離子電池充放電及其保護(hù)電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸電路，壓力、溫度采集電路5部分組成。

2.1.1流速測量

流速是本設(shè)計(jì)最重要數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計(jì)選用低功耗、高溫度穩(wěn)定性霍爾器件A1220作為機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測量傳感器。A1220內(nèi)部集成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電路，低通濾波電路，施密特觸發(fā)器，電壓比較器等，我們可以看到霍爾器件輸出為規(guī)則方波，因此我們可直接由STM芯片采集這些方波信號(hào)就能達(dá)到我們的需求。

2.1.2姿態(tài)解算電路

本設(shè)計(jì)采用InvenSense公司的整合性6軸（3軸陀螺儀、3軸加速度計(jì)）運(yùn)動(dòng)處理組件MPU-6050和Honeywell公司的3軸數(shù)字羅盤HMC5883L來采集探測器角加速度W、線加速度A、磁場強(qiáng)度Η，用四元數(shù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，計(jì)算探測器姿態(tài)角。

2.1.3電源電路

電源作為海流計(jì)運(yùn)行的動(dòng)力，其電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅決定設(shè)備能否正常運(yùn)行而且還決定了設(shè)備是否安全運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用摩米士三星GalaxyNote3高容量鋰離子電池作為電源，采用LINEAR公司的可編程充電電流的單節(jié)鋰離子充電管理芯片LTC4054，自動(dòng)檢測鋰離子電池電壓及充電電流變化使鋰離子電池充電過程自動(dòng)在涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止這四個(gè)充電過程切換，避免了處理器的參與，減少處理器的負(fù)擔(dān)；采用TexasInstruments公司的單節(jié)鋰離子電池電量檢測和保護(hù)芯片BQ28Z560-R1，該芯片使用德州儀器ImpedanceTrackTM精確電量計(jì)算算法來報(bào)告電池狀態(tài)，同時(shí)提供續(xù)航時(shí)間（分鐘），充電所需時(shí)間（分鐘）、電池電壓和電池溫度等信息,此外該芯片還提供短路、過流充電和放電、過度充電和放電保護(hù)功能；采用LINEAR公司的寬輸入電壓同步降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，該芯片可由動(dòng)態(tài)輸入電壓（1.8~5.5V）獲得穩(wěn)壓輸出，特別適合于鋰離子電池放電特點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)先升壓再降壓的電路設(shè)計(jì)，降低了功耗。

2.1.4壓力、溫度采集電路設(shè)計(jì)

探測器所處的深度及該深度下的溫度同樣是海流計(jì)所需的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用MeasurementSpeclalties公司的工作深度0~3000m，高精度壓力傳感器89-03KA-4R，為了降低功耗每隔一段時(shí)間T單片機(jī)置位一次，BOOST管腳STM32采集Li_PRESSURE管腳上電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)化得到深度H。溫度傳感器采用pt100經(jīng)24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7714轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，STM32采集數(shù)字信號(hào)，再轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)。為了提高精度，本設(shè)計(jì)采用高性能穩(wěn)壓芯片壓力提供參考電壓，采用耦合電路避免處理器數(shù)字信號(hào)干擾。壓力采集電路如圖7所示。

2.2水上電路設(shè)計(jì)

水上電路主要有主控電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路、無線充電電路、顯示觸摸電路4部分組成。無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用GFSK單片式收發(fā)芯片NRF24L01。水上和水下電路各連接一塊NRF24L01模塊，將水下探測器數(shù)據(jù)傳輸給水上接收電路。

3軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件以Keil4為編譯平臺(tái)，采用模塊化編程思想，分別為水下探測部分和水上數(shù)據(jù)接收部分編寫了代碼，增加了代碼的可讀性，使設(shè)備易于升級(jí)維護(hù)。

3.1水下探測電路軟件設(shè)計(jì)

水下探測電路主要任務(wù)是采集機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、探測器姿態(tài)、壓力、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)增加時(shí)間戳后存儲(chǔ)到SD卡中，其程序圖如圖9所示。

3.2水上接收電路軟件設(shè)計(jì)

水上接收電路主要功能是接收水下探測器測量的數(shù)據(jù)，此外還有控制鋰離子電池充電，控制數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置水下探測器采樣間隔，指示充電狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的功能。

4結(jié)果與討論

第9篇

1．1聲音采集模塊

聲音采集模塊是實(shí)現(xiàn)聲音的采集與處理的第一步，其中傳感器采用駐極體傳聲器。傳聲器的主要作用是將聲音傳換成電壓量，以供后級(jí)電路的濾波和放大。經(jīng)過調(diào)理后的電壓信號(hào)再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行數(shù)字量化。

1．2A/D控制電路的設(shè)計(jì)

AD轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)聲音采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)選用了一款精度采樣頻率較高(12位，1．65μs)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制模塊主要在FPGA的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)，其中FPGA采用Altera公司的Cyclone系列EP1C12FQ240C8。ADC控制器采用VerilogHDL程序編程實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)過程中主要采用了狀態(tài)機(jī)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制流程圖AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖?。EOC信號(hào)在AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖?。EOC信號(hào)在每一個(gè)通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)均有效。全部通道轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)保存在AD7864內(nèi)部相應(yīng)的鎖存器中。全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，當(dāng)片選信號(hào)和讀信號(hào)有效時(shí)，就可以按照轉(zhuǎn)換順序從數(shù)據(jù)總線上并行讀取數(shù)據(jù)。

1．3存儲(chǔ)模塊

模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過FPGA芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行緩存，之后通過UART向上位機(jī)傳輸或者存入SD卡。SD卡是基于快速閃存的新一代存儲(chǔ)器，具有體積小、容量大、移動(dòng)方便等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用閃迪公司的8G容量SD卡作為系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊。SD卡的讀寫采用SPI模式。SPI模式使用字節(jié)傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是簡化主機(jī)的設(shè)計(jì)。讀寫SD卡的操作都需要先對(duì)SD卡進(jìn)行初始化，完成SD卡的初始化之后即可進(jìn)行讀寫操作。SPI總線模式支持單塊(CMD24)和多塊(CMD25)寫操作，多塊操作是指從指定位置開始寫下去，直到SD卡收到一個(gè)停止命令CMD12才停止。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長度只能是512字節(jié)。單塊寫入時(shí)，命令為CMD24，當(dāng)應(yīng)答為0時(shí)說明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為512字節(jié)。SD卡對(duì)每個(gè)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過一個(gè)應(yīng)答命令加以確認(rèn)，其數(shù)據(jù)長度為1個(gè)字節(jié)，當(dāng)?shù)?位為00101時(shí)，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入SD卡。

2結(jié)論