发布时间：2023-02-08 04:54:43
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电子系统设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
1．1PID控制原理［1，2］
常规PID控制系统原理框图如图1所示。
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r（t）与实际输出构成控制偏差：
将此偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其控制规律为：
式中，Kp为比例系数，T1为积分时间常数，TD为微分时间常数。
在PID控制中，比例项用于纠正偏差，积分项用于消除系统的稳态误差，微分项用于减小系统的超调量，增加系统稳定性。PID控制器的性能就决定于Kp、T1和TD这3个系数。如何选用这3个系数是PID控制的核心。
1．2数字PID控制算法选择
设计和调整数字PID控制器的任务就是根据被控对象和系统要求，选择合适的PID模型，将其进行离散化处理，编出计算机程序由微处理器实现，最后确定KP、T1、TD、和T，T为采样周期。微处理器控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此，必须对PID模型进行离散化处理。
用矩形方法数值积分代替式（3）中的积分项，对式（3）中的导数项用后向差分逼近，经推理可得到基本PID控制的位置式算法：
式中k——采样序号，k＝0，1，2，……
U（k）——第k次采样时刻输出值
E（k）——第k次采样时输入的偏差值
E（k－1）——第（k－1）次采样时刻输入的偏差值
K1——积分系数，K1＝KpT／T1
KD——微分数系，KD＝KpTD／T1
在数字控制系统中，PID控制规律是用程序来实现的，因而具有更大的灵活性。由于基本PID控制中引入了积分环节，其目的主要是为了消除静差，提高精度。但在柴油机调速过程中，突加突减负载时，会引起转速的较大波动，导致短时间内转速出现较大偏差，通过PID积分运算积累，超调量过大，系统产生振荡，严重影响发电机组输出电能的品质。为避免PID控制中积分项引起的超调，提高其调节品质，拟采用积分分离法对基本PID控制进行改进，简称变速积分PID。变速积分PID的基本思路是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差越大，积分越慢；反之，则越快。
式中，A、B为积分区间。
变速积分PID算法为：
式中，U1（k）为第k次采样时刻PID运算的积分部分输出值。
采用变速积分PID控制，系统具有以下特点：用比例消除大偏差，用积分消除小偏差，可完全消除积分饱和现象；各参数容易整定，易实现系统稳定，而且对A、B两参数不要求十分精确；超调量大大减小，改善了调节品质，适应性较强。
2柴油发电机组数字调速系统中PID控制参数整定［3，4］
数字PID控制参数整定的任务主要是确定数字PID的参数KP、T1、TD和T。
对于简单控制系统，可采用理论计算方法确定这些参数。但由于柴油机调速系统的工况较为复杂，其数学模型并非十分精确，在此，采用工程整定常用的扩充临界比例带法，结合经验法再对参数进行调整，得到最终的PID参数。
（1）采样周期T的选择
在数字控制系统中，采样周期T是一个比较重要的因素，采样周期的选取，应与PID参数的整定综合考虑。
首先，采样周期T的选取应满足以下要求：远小于对象扰动周期；比对象时间常数小得多；尽量缩短采样周期，以改善调节品质。
该系统中，PID调节控制过程是在定时中断状态下完成的，因此，采样周期T的大小必须保证中断服务程序的正常运行。在不影响中断程序运行的情况下，可取采样周期T＝0．1τ（τ为柴油机的纯滞后时间）。当中断程序运行时间Tz大于0．1τ时，则取T＝Tz，
（2）临界振荡周期Ts的确定
初始确定数字PID参数时，在用上述方法确定采样周期T的条件下，从调速系统的PID调节回路中，去掉数字控制器的微分控制作用和积分控制作用，只采用比例调节环节来确定系统的振荡周期Ts和临界比例系数Ks。由单片机系统自动控制比例系数KP，并逐渐增大Kp，直到系统出现持续的等幅振荡，然后由单片机系统自动记录并显示调速系统发生等幅振荡时的临界比例度δ和相应的临界振荡周期Ts。
控制度就是以模拟调节器为基础，定量衡量数字控制系统与模拟调节器对同一对象的控制效果。控制效果就是采用某一积分准则，根据系统在规定的输入下的输出响应，使用该准则取最小值时的最
如前所述，采样周期T的长短会影响系统的控制品质，同样是最佳整定，数字控制系统的品质要低于模拟系统的控制品质。即控制度总是大于1的，且控制度越大，相应的数字控制系统品质越差。
为获得与模拟控制器相当的品质，控制度选为1．05。不同控制度时，扩充临界比例带法PID参数计算公式
（4）KP、K1、KD、T的求取
根据实验所得Ks和Ts及选定的控制度，按表1计算出数字PID参数Kp、T1、TD和T。
（5）控制效果的调节
按求得的参数值在调速控制系统中运行，并观察控制效果。如控制效果达不到控制要求，可基于以下原则，根据经验法对参数做适当调整。
①增大比例系数Kp，将加快系统的响应速度，但过大会使系统产生较大超调，甚至产生振荡。
②增大积分时间T1，有利于减小超调，减少振荡，使系统更加稳定，但会增加系统过渡过程时间。
③增大微分时间常数TD有利于加快系统的响应，使超调减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应。
基于上述原则，调整PID参数时，应先比例、后积分、再微分进行调整。
参考文献：
［1］陶永华，尹怡欣，葛芦生．新型PID控制及其应用［M］．机械工业出版社，1998．
［2］王福瑞．单片微机测控系统设计大全［M］．北京航空航天大学出版社，1998．
电子系统的种类较多，从总体上可分为模拟系统、数字系统和模/数混合系统三大类。在数字系统中，又可分为以标准数字集成电路(如TTL、CMOS器件)为核心的电子系统以及以MPU、MCU、PLD、ASIC为核心的电子系统。在模/数混合系统中，以SOC为核心的电子系统发展最为迅猛。以模拟器件为核心的电子系统是基本的，该设计环节对于学生巩固及应用已学电子技术理论和基本技能，进一步提高实际工作能力和培养创新能力具有不可替代的作用。
一、电子系统设计的基本原则
电子电路系统设计时应遵循以下几个基本原则:
(1)满足系统功能和性能指标要求，这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。
(2)电路优化。在满足功能和性能要求的情况下，通过优化的简单电路系统既经济又可靠。
(3)电磁兼容性好。电磁兼容性是现代电子电路系统应具备的基本特性。
(4)可靠性高。电子电路系统的可靠性要求与系统的实际用途、使用环境等因素有关。
(5)系统集成度高。最大限度地提高集成度，是电子电路系统设计应当遵循的一个重要原则。
(6)调试简单方便。
(7)生产工艺简单。生产工艺是电子电路系统设计者应当考虑的一个主要问题，无论是批量产品还是样品，生产工艺对电路的制作与调试都是相当重要的一个环节。
(8)操作简便、性价比高。
二、电子系统的设计方法根据电子系统的功能和结构上的层次性，通常有如下三种设计方法。
1.自顶向下的设计方法这种设计方法就是设计者根据原始设计指标或用户需求，从整体上规划整个系统的功能和性能，然后对系统进行划分，分解为规模较小、功能较简单且相对独立的子系统，并确定它们之间的相互关系。这种划分过程可以不断进行下去，直到划分得到的单元可以映射到物理实现，实现可以是具体的部件、电路和元件，也可以是VLSI的芯片版图。
2.自底向上的设计方法
这种设计方法就是设计者根据要实现系统的各个功能的要求，首先从现有的可用的元件中选出最合适的，设计成一个个的部件，当一个部件不能直接实现系统的某个功能时，需设计出由多个部件组成的子系统去实现该功能，上述过程一直进行到系统所要求的全部功能都实现为止。该方法的优点是可以继承使用经过验证的、成熟的部件与子系统，从而可以实现设计重用，减少设计的重复劳动，提高设计生产率。其缺点是设计过程中设计人员的思想受限于现成可用的元件，故不容易实现系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计。
3.以自顶向下方法为主导结合使用自底向上的设计方法
随着SOC(单芯片系统)的出现，为了实现设计重用以及对系统进行模块化测试，通常采用以自顶向下方法为主导，并结合使用自底向上的方法，这样既能保证实现系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计，又能充分利用IP核，减少设计的重复劳动，提高设计生产率，因而得到普遍采用。
三、基于模拟器件的电子系统设计流程
基于模拟器件的电子系统设计的流程如图1所示。模拟电路种类较多导致系统的设计步骤将有所差异，流程图中的环节应随设计的实际作调整或交叉进行、重复。
1.明确设计任务
该阶段是对系统的设计任务进行具体的分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，掌握系统的基本特征，以便明确系统应完成的任务。
2.总体方案选择
该阶段针对所提出的任务、要求和条件，从全局着眼，用具有一定功能的若干单元电路构成一个整体，来实现系统的各项性能。通常符合要求的总体方案不止一个，设计者应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，广开思路，提出若干种不同的方案，然后逐一分析每一个方案的可行性和优缺点，再加以比较，择优选用。
3.单元电路设计
在确定总体方案后，便可以画出详细框图，设计单元电路。设计单元电路的一般方法和思路如下:
(1)根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，明确对各单元电路的要求，必要时应详细拟定出主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低成本。
(2)拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确定无误后方可按一定的顺序分别设计各单元电路。
(3)选择单元电路的结构形式。最简单的办法是从以往学过的和了解的各种电路中选择一个合适的电路，但一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识、开阔眼界，从而找到适合的电路。具体设计时，在符合设计要求的电路基础上适当改进或进行创造性的设计。
4.计算和调整参数
电路设计中参数的计算方法主要在于正确运用课程中已经学过的分析方法，搞清电路原理，灵活运用计算公式。对于一般情况，计算参数应注意以下几点:①各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许范围内，并留有适当裕量;②对于环境温度、交流电网电压等工作条件应按最不利的情况考虑;③对于元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按额定值的1．5倍左右考虑;④电阻、电容的参数应选计算值附近的标称值;⑤在保证电路达到功能指标的前提下，应尽量减少所用元器件的品种、价格、体积、数量等。
5.元器件的选择
从某种意义上讲，电子电路设计就是选择最合适的元器件，并把它们最好地组合起来。首先要根据具体问题和方案，考虑需要哪些元件、每个元件应该具有哪些功能和性能指标;其次所需的元件哪些实验室有，哪些市场上能买到，价格如何，指导学生关心元器件的信息和新动向，多查资料。以下概括地说明设计中元器件的选择思路。
(1)阻容元件的选择。电阻和电容的种类很多，正确选择电阻和电容很重要，不同电路对电阻和电容的性能要求也不一样。设计是要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。
(2)分立元件的选择。分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电管、晶闸管等，根据用途、参数等进行选择。
(3)集成电路的选择。集成电路的品种很多，选用的方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然后考虑具体的性能，最后根据供货、价格等因素选用某种型号的集成电路。
6.审图
在电路的设计过程中必然会有考虑不周的地方，各种计算也会出现误差甚至错误，所以在画出电路总图后，要进行全面审查。审查时要注意先从全局出发检查总体方案是否合适，各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适，再检查各单元电路之间的电平、时序配合是否合适，电路图中有无烦琐可优化之处，接着根据电路图中所标出的各元器件的型号、参数等验算是否能达到性能指标，有无恰当的裕量，同时需注意电路中各元件是否工作在额定值范围内，以免实验时损坏。
7.实验检测
一个电路的设计是一个复杂的过程，在这个过程中需要考虑很多的因素和问题，设计中难免会出一些差错。实验检测是设计电子电路必不可少的环节，通过实验检测可以发现设计中存在的问题，通过解决实验中所发现的问题，逐步完善设计，最终达到设计目标。在实验中所需要检测的内容主要有:各元件的性能和质量、各单元电路的功能和主要指标、各个接口电路的功效、总体电路的功能等。
四、电子电路的安装和调试
电子电路的安装和调试在电子工程技术中占有重要的地位。它是把理论付诸实践的过程，是把人们的主观设想转变为电路和电子设备的过程，是把设计转化为产品的过程。任何一个好的设计方案都是经过安装、调试和多次修改才形成的。安装主要涉及到结构布局、元器件的安排布置、线路的走向及连接等问题。电子电路系统的调试是电子电路设计中的重要内容，它包括电子电路的测试和调整两个方面。测试是对已经安装完成的电路进行参数及工作状态的测量，调整是在测试的基础上对电路元器件的参数进行必要的调整，使电路的各项性能指标达到设计要求。电子电路的调试通常有两种方法，其一是分块调试法，这是采用边安装边调试的方法，其二是统一调试法，即在整个电路系统安装完成之后，进行一次性的统一调试。以上两种方法的调试步骤基本一致，具体有:通电前的检查，主要内容是检查元器件、检查连线、检查电源进线;通电检查;静态调试;动态调试。例如，对于数字电路的动态调试，一般先调整好振荡电路，以便为整个电路提供时钟信号，然后再分别调整控制电路、信号处理电路、输入输出电路及各种执行机构，在调试过程中要注意各部分的逻辑关系和时序关系，应对照设计时的时序图，检查各点的波形是否正常。对于调试过程中出现的故障，常用的诊断方法有直接观察法、静态工作点测量法、信号寻迹法、对比法、元件替换法、旁路法、短路法、断路法、电子干扰的抑制措施等。
论文摘要 在人类所利用的能源当中，电能是最清洁最方便的；电气传动无疑有着很大的意义，随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上，总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。
从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：1）电力电子元器件及功率集成电路；2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。
在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70％的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。
目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。
3 电力传动系统的发展现状分析
目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：
1）输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径
高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。 PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。 PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
2）应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论
交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。 70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
3）广泛应用微电子技术
随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor——DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
4 结论
虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。
参考文献
一、电子信息工程教育的潜在问题
1.涉及知识领域纷繁复杂
电子信息工程专业是原电子工程、信息工程、应用电子技术、广播电视工程、电磁场与微波技术、无线电技术与信息系统、电子信息工程、电子与信息技术、公共安全与图像技术等10多个专业重新调整后新的宽口径专业。随着社会信息化的深入，电子信息技术已渗透到国防、工业控制、交通、家用电子、农业、电子商务、通信等诸多应用领域，涉及到的应用相关专业知识也越来越多。如何在如此纷繁复杂的知识领域中抽丝剥茧，提取当代前沿技术最需要的共性专业基础知识及专业技能，合理设置课程体系，兼顾学生的专业技能与人文素质培养，有效拓展就业渠道是专业建设必须考虑的问题。
2.教师队伍工程素养不高
教育教学活动的变革本质上是教师角色的变革。培养具有良好工程素养的工程师，教师应首先了解工程需求并善于做工程项目。我国高校引进人才多为刚从本专业毕业的硕士和博士研究生。现代企业中电子信息类相关职位可提供丰厚薪酬，而高校收入则与科研产出密切相关。
不同的激励机制使得具有较强动手能力的毕业生优先选择在企业工作，并逐步成长为优秀的工程师；擅长科研工作的毕业生选择在高校就业，并迫于考核压力专注于科学研究与论文撰写，工程能力逐步退化。因而高校教师队伍自身工程素养的提高刻不容缓。
3.项目驱动的主动式教学阻力巨大
对于电子信息工程，一个项目就是一个应用于特定领域的电子系统。电子系统设计是电子系统工程教育的核心内容，依赖于专业知识的筛选、梳理、整合和应用，整个系统的设计、制作、调试周期十分漫长，因此在有限的授课学时内贯穿电子产品开发的全过程是极具挑战的课题。此外，受近年来本科扩招影响与行业发展需求的驱动，电子信息工程专业年级学生人数不断增加，而教师工程素质的培养与具有工程素质的人才引进相对缓慢，这使得特定项目驱动的主动教学实质上可能只有非常有限的教师来完成，项目的引导、实施、监督与评价都带来巨大的困难。
二、电子信息创新教学方法的研究
1.职业学校需要加强电子信息创新教学综合能力的有效培养
在电子信息创新教学过程中，需要以有效的写作标准进行分析，明确实际操作流程和操作环节，分析适合学生的规范意识标准，不断培养学生的语言表达能力，进而提升教学发展过程。在电子信息创新发展研究过程中，需要充分的培养学生的自主创新意识能力，增强学生的理论知识实践操作过程，帮助其充分的理解实践操作过程中的各种问题和困难。面对这些问题，需要及时的分析和解决，合理的引导电子信息相关理论内容，引发学生对实际理论的深入思考和分析，结合各项理论知识，找出有效解决问题的办法。在电子信息实训操作过程中，学生可以有效的培养其实践操作能力，充分调动自身的行动力，鼓励学生与其他人进行合作，充分解决各种问题。
2.创新教学的提高
电子信息教学过程中，需要以良好的创新教学位发展氛围，充分调动学生的创新思维意识水平，结合实际综合操作能力需求，对电子信息专业的未来发展趋势进行研究，在实际创新教学过程中明确有效实施的办法。教师需要引导学生对电子信息工艺和技术产生兴趣，组织学生参加课外研究，增加师生之间的沟通和信任，严格的控制民主平等的工作原则，提高其之间的有效交流效果，保护共同学习、共同进步的目标。学生需要树立良好的学习心态，良好的价值观和人生观，明确学习过程中可能遇到的各种困难，对发现的不良学习作风进行改进，提升职业学校电子信息课程的创新研究。
论文关键词：汽车电子技术，同步开发，节能环保，安全舒适
1．引言
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置，包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制电子控制自动变速器、电子动力转向等；车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系，包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等【1】。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。汽车电子产品市场将在汽车产业发展的保障下稳步发展，各类汽车电子产品在汽车中的普及率将持续提高，随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子的价值含量迅速提高，汽车电子产业将形成巨大的经济规模效应，汽车电子产品占汽车的成本将进一步提高。汽车电子系统的发展趋势主要来自三个方面的驱动因素：一是绿色性，也是环保的要求；二是生产更安全的汽车，即安全性的要求；三是满足驾乘人员更舒适的连通性和对信息娱乐的要求。
2．汽车电子系统发展的重要技术趋势
汽车电子在汽车中占据了越来越重要的地位，汽车已经进入电子控制时代，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品发展，成为所谓的“电子汽车”。
2.1绿色环保成为汽车电子领域的热点
最终改变汽车行业的不是豪华气派的车身和时尚潮流的色彩，而是用于车轮、底盘以及仪表板那些微小的电子测量、控制和驱动元件。电子技术实现绿色环保的关键领域分为三个部分，无论哪一部分，传感器都是功不可没的【2】。
第一部分是胎压。驾驶时轮胎适当充气不仅具有重要的安全意义，而且还可以节约燃料。由于胎压不足，每天有四百万加仑的燃料白白浪费掉。胎压监测传感器正日益成为新型汽车的标准配置。
第二部分是车载网络。一辆典型的新型汽车有多达一百个电子控制模块（如ABS、ESP、自动车窗、为儿童设计的后座娱乐系统等），所有模块都通过铜线实现相互通信。用于宝马新款的FlexRay网络及类似技术通过单个总线系统来运行，完全摒弃了铜线，从而使车体重量大幅减轻，并将每箱燃料的行驶里程增加五英里，如果将此技术应用于全球所有车辆，每年可减少向大气排放1500万吨的二氧化碳。
第三部分是引擎。油箱中燃料所生成的百分之七十五的能量会因引擎和动力传动系统的低效及空转而损失掉。当今汽车的电子控制单元可实现控制和提供实时信息，以便计算机操控引擎的排量状态。汽车的电子控制单元可读取位于引擎曲轴和凸轮轴处的传感器，从而调节燃料流量和相应进气量，甚至可调整各种转速和引擎负荷情况下的打火时间。在引擎内部的恶劣条件下，对耐高温精密测量系统的设计是极为复杂的，不过一旦应用此系统即可显著节约燃料。
2.2汽车电子系统智能安全的新科技
近年来世界各国政府都加大制定安全法规的力度，我国也相继出台多项有关汽车安全的强制性国家标准，对汽车的安全性提出了越来越严格的要求，促使各汽车制造商采取各种措施满足法规要求。为贯彻执行这些法规使汽车更加安全可靠，同时也为提高自己产品的市场竞争能力，汽车厂商和零部件供应商开发出先进的汽车电子技术，不断推出新的汽车电子装置来提高汽车的主动、被动安全性能，生产更安全的车辆【3】。
1.全力自动刹车功能的碰撞警示系统。这套系统采用的是一种极为精确的警示系统，即平视显示视觉警告。当与前车距离过近或路中间有行人时，会通过类似于刹车灯的警示灯亮起，提醒驾驶者注意。如果驾驶者未能对警告作出反应，该系统判定即将发生碰撞时，汽车会自动激活全力自动刹车。该系统可以使驾驶者在车速与行人的相对速度小于20公里/小时，以及与汽车的相对速度小于25公里/小时，完全避免碰撞。如果相对速度高于25公里/小时，碰撞速度将会被减小20公里/小时，尽可能减小碰撞时的车速，降低碰撞造成的损害。
2.驾驶员警示控制系统。该系统由一个摄像头、若干传感器和一个控制单元组成。摄像头装在风挡和车内后视镜之间，不断测量汽车与车道标志之间的距离；传感器记录汽车的运动；控制单元储存该信息并计算是否有失去对汽车控制的危险。如果评估的结果是高风险，即通过声音信号向司机发出警示。在仪表盘上还显示一段文字信息，用一个咖啡杯的符号提示司机休息一会儿。在车速超过60公里/小时，该系统激活；当车速超过65公里/小时，系统便开始进行干预。通过中控台上的一个按钮可以激活车道偏离警示系统，如果驾驶员在行车过程中跨越其他车道，但没有转向操作（如打转向灯），该系统会发出轻微的警示音。该系统也是通过一台摄像机监测车辆在车道线之间的位置，当车速超过60公里/小时，该系统激活；当车速超过65公里/小时，系统便开始进行干预。
3.车内智能安全网络。该网络最大特点能及时提醒并消除驾驶者的各种失误，如当驾驶者昏昏欲睡或与前行车未保持足够的安全距离时，该系统的就会自动发出预警信号，提醒司机。如未有反应，会主动降低车速；通过方向盘监测驾驶者脉搏，发现驾驶员疲劳驾驶时，便启动警告系统；最初，它只是摇晃驾驶座位，当驾驶者仍无反应时，系统就会自动熄灭而强行停车。
4.汽车会“说话”。丰田、日产、宝马、奔驰等绝大多数车厂都意识到，下一个能为改善交通安全带来重要推动力的就是汽车与汽车间的“交流”。这一功能的原理虽然简单，但却非常有效：如果汽车能互相进行信息的沟通，即使危险尚处在下一个弯道甚至远在地平线的另一端，汽车驾驶员也能提前识别到即将发生的危险。支持这项技术的硬件条件，如发射与接收装置等已不是问题，汽车完全可以向500米范围内的所有车辆发送必要的警告信息。但如何打破厂与厂之间的隔阂，建立统一的标准这才是最大挑战。实际上，几乎所有车厂都建立了类似的系统，旗下车型能够互相对话，但不同车厂的车型之间却是“语言不通”。只有所有汽车生产厂商和主管机构共同合作，才能建立一个专为所有交通参与者架设的无线局域网络（WLAN）。只有足够多的车辆装备了这项技术，才可能实现有效的自发无线网络。
5.带排队辅助功能的自适应巡航控制系统。这是一种经过升级的自适应巡航控制系统，在0~200公里/小时之间的车速范围内激活，可以通过隔栅中的雷达传感器监测到前面的车辆并测量与它的距离，系统会自动调整车速以保持与前车的距离。
2.3汽车电子系统将提供更加舒适的配置
现代的汽车设计是要追求人与车协调，要以人为本，围绕人的需求而生产。要使人乘驾汽车感到舒适、方便和不容易疲劳，汽车设计就要符合汽车人体工程学的要求。而且对车内的配置，还要求具备信息、通信电子装置和工作条件，成为流动办公室；还要求具备视听娱乐电子装置，成为舒适休闲娱乐的场所【4】。
1.智能交通系统。汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商高度重视，其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图，可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，自动筛选出最佳行车路线。未来的某天，路上行驶的都会是由计算机控制的智能汽车。
2.自动可调式电子避震系统。采用电子无段可调避震系统，可根据不同的路况，行车速度以及负重等驾驶条件主动、自动地调整最适合的避震阻尼力，使车内人员始终享受最舒适的行车过程。另外，电子遥控和预设定技术的使用，使汽车发动机启动、汽车空调启动、座椅预热、位置预调整等人性化功能得以在人坐进汽车前即可实现，从而增加了人们用车的舒适度。这些功能必将在未来广泛使用于各种汽车中。
3.由无线通信、车载电脑、互联网和全球定位GPS技术整合而成的车载无线通信网络系统技术的发展，使汽车的通讯功能已不只限于收听广播和用车载电话通话，汽车已能让你阅读或发送电子邮件和传真，收看天气预报和股市行情，访问互联网，甚至订机票或一束鲜花。在车内能使用办公室的一切，例如数据库、电话号码、通讯录、约会记录、笔记本、参考资料、寻呼机、计算器以及银行业务等，使得汽车不仅成为人们可靠的交通工具，还将成为人际间交往的流动办公室，成为人们舒适的休闲娱乐室，成为人类社会活动中的重要场所。
3．围绕汽车电子发展的三大趋势做同步开发
当前汽车市场的潮流所向是绿色环保、安全和舒适，尤其在舒适性的需求上，汽车已经越来越演化成消费品，具有了和家电等消费电子产品的相似性【5】。
与电子行业的整机、IC同步开发相似，随着汽车产品市场需求的多元化和车型市场生命周期越来越短，整车设计越来越需要在第一时间推出不断调整的市场所需要的车型和产品，这就越来越需要汽车的整体系统设计与整体解决方案。同步开发成为汽车产品开发的主流模式。一方面要求汽车电子零部件供应商融入整车配套体系，理解整车设计的需求，能够完全根据整车厂的时间计划节点配合整车的开发进度，并在第一时间同步推出对应设计和产品。另一方面也是对整车设计的挑战，整车厂商要适应消费市场快速调整的需求，就必须与汽车电子零部件供应商密切合作、同步开发。
参考文献
[1]刘艳梅.电子技术在现代汽车上的发展与应用[J].中国科技信息，2006（01）.
[2]别辉，过学讯.现代电子技术在汽车上的全面应用[J].北京汽车，2006（04）.
[3]危明飞，高伟，包艳，魏辉.电子技术在现代汽车上的应用及发展趋势[J].重型汽车，2005（06）.
1.课程设计：培养动手能力课程设计是课堂教学和课程实验结束后的综合应用实践环节。本项教学改革将模电课程设计分为两部分，一是为弥补实验设备不足而进行的仿真设计。仿真设计包括三个环节，首先进行常用单元模块电路仿真；然后结合课本知识，给定电路参数和设计要求，进行仿真电路设计；最后拓展内容，对一些实际应用广泛的应用电路仿真进行学习。三个环节对学生的要求层层递进，前两个环节为“必做”，第三个环节为“选做”。二是从设计、制版、焊接直至调试全过程的综合设计制作选题。有两个题目供学生选择：MAX038函数发生器的设计和音频功率放大器的设计与调试。题目要求尽可能实用有趣。
2.综合实训：提升综合素质模拟电子技术实践教学改革的最后一个环节是综合实训。这其中已经不只是模拟电子技术一门课程，它将与数字电子技术、单片机技术应用等课程综合开发设计题目，训练学生的系统设计的能力。在训练方法上通过主动学习、自主设计和创新设计三个步骤激发学生的求知欲望和创新意识。（1）主动学习：根据实验系统需要实现的基本功能和达到的指标要求，学生通过查阅文献，确定自己的设计方案；利用软件仿真电路，并通过调试确定适合的参数；写出预习报告。（2）自主设计：根据软件仿真电路搭建实际系统的硬件组件；完成系统程序设计；进行软硬件调试，通过查找错误、解决问题，达到锻炼提高的作用；测试系统的基本参数和功能。（3）创新设计：完成实验系统的进阶指标：如增加功能或提高指标；对系统进行最终测试，给出误差分析；写出实验报告，提交实验作品。综合实训使学生较系统地掌握电子系统设计过程的选题、立项、方案论证、电路设计、装配调试、系统测试、总结报告、文档整理等全过程，培养学生理论知识的综合运用能力。
二、进一步完善实践教学体系
1.严格考核制度
要想使模拟电子技术实践教学顺利地进行下去，必须进行严格的考核制度，以保证实践教学的良好效果。（1）基础实验。根据学生每次做实验前的预习报告和实验中的操作表现、实验后的结果分析，给出实验成绩，占模拟电子技术课程总成绩的20%。模拟电子技术课程总成绩=70%的期末考试卷面成绩+20%的实验成绩+10%的平时成绩。（2）课程设计。完成课程设计中常用单元模块电路仿真，成绩为“及格”；完成课程设计中常用单元模块电路和规定电路的仿真设计，成绩为“中等”；完成课程设计中全部软件仿真设计，成绩为“良好”；完成课程设计中全部软件仿真设计和一个综合设计制作选题，成绩为“优秀”。
2.完善实践教学体系的配套工作
除上述改革措施外，为进一步完善实践教学体系，实验室硬件设备和运行经费的投入是必要条件；编写相应教材，加强较适合学生之间的交流也十分重要。已经完成或正在进行的工作如下：（1）吸取经典教材的宝贵经验和新的教学理念，结合独立学院的人才培养目标以及本院课程设置和课程大纲的要求，编写适用于应用型本科的教材——《模拟电子技术基础》以及配套的实验及课程设计指导书。（2）开设电子设计工程师认证考试（EDP），为学生就业增加砝码；指导优秀学生参加全国大学生电子竞赛、全国大学生专业竞赛等，促进“因材施教的个性化培养”。（3）建立了模拟电子技术课程与实验的网站，实现了指导教师与学生、学生与学生之间的互动，拓宽了主动学习的空间。
三、结论
关键词：开放实验 课题式教学法 EDA教学
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0168-01
电设计自动化技术（EDA）是电气信息类实验教学中很重要的内容（如图1），本文将探讨EDA教学改革。实验教学中主要探讨实验室开放模式和课题式教学法的特点和意义，并通过实践说明该方法的具有较好的效果。理论教学中，采用多样化多媒体课件和电子教案为主进行课堂教学，同时借助BB网络课程建设辅助教学。
1 开放实验室教学法及其实践
开放实验室是教学体系的一个重要组成部分，它在培养学生实践能力和创新能力方面有着举足轻重的作用。《EDA技术》课程教学需要根据本校实际来进行改革，我校《EDA技术》课程以系统级的设计为中心，以抽象、高层次的设计描述为重点，以当前最流行的FPGA/CPLD器件为验证、实现载体，熟练掌握最先进的EDA开发工具，利用EDA工具和所学的系统级的设计思想与设计方法，高效地完成实际电子系统的设计、验证与实现。这些实现必须借助大量各级各类实验。除了课堂教学、课内实验之外，必须加大实验室的开放力度。
1.1 开放实验室项目规划
电气、电子等热门专业，近几年学生人数增加较快，实验设施的配置应考虑到资源共享，开放实验室必须以教学任务为目标，提高资源利用率，减少重复建设。
1.2 规范日常管理
为了促进EDA教学效果，对EDA实验室采用开放式管理，在班级中成立EDA兴趣小组等方法，能够让学生能够根据兴趣爱好和业余时间在教师指导下持续地学习EDA技术，这样能促进理论与实践相结合，达到培养具有应用能力学生的目的。同时，还需要对这些日常事务建立规范的操作流程和实施细则，明确责任和义务，确保实验室开放的质量。
1.3 实验室向学生开放
鼓励学生参加开放实验。学生进入开放实验室之前，应该了解各种规章制度，仪器的使用规范的实验操作流程，规章制度和操作规范可以订制成手册，让学生自行学习。
开设选修实验课程。从2009年开始就在电子类相关专业选修实验课程，在先修数字电路课程的基础上讲授EDA工具及数字系统设计方法。作为选修课实验课，目前学生的重视程度不够，受益面不够广泛，主要针对还没有学习数字电路课程的低年级自觉的学生。
2 课题式教学法及其实践
为了能更好地达到教学效果，在教学中采用课题教学法，让学生带着问题进行实验探究。具有多种优势：一是辅助设计软件安全可靠，当学生在课题探索初期，即使考虑不周，也不会造成安全事故；二是直观高效，通过仿真运行，可以立即得出数据，观测信号图像等；三是元器件库的可选择面广，并且容易修改，有利于学生的自主探索。
2.1 EDA与数字电路课程多种教学模式结合
在EDA教学中引入课题式教学法，务必要注意和数字电路课程相结合的方式。使学生在掌握传统的数字系统设计方法的基础上进一步学习现代最新的数字系统设计方法，既实现了传统与现代的有机结合，又保持了数字电路课程教学内容的连贯性。
2.2 课题式教学法的三个层次
EDA教学突出实践，强调学生多动手，所以引入的课题根据学生和教师的作用不同，分为三个层次。其中前两个层次为关键层次，第三个层次为提高层次，在EDA实验教学中发挥重要的作用。
第一个层次为基本应用型课题为主。课程开始，采取教师课内实验中现场授课和指导实验的教学方式，以便迅速引导学生入门。主要用EDA来实现常用的功能器件，比如计数器、多路选择器、交通灯控制器、分频器等。这个器件通过数字电路课程可以找到理论支撑。
第二层次为教师指导的扩展型课题为主。在学生熟悉实验环境后，采取布置课题，学生自主完成、教师指导的教学模式，引导、培养学生自己获取知识的能力。
第三层次以学生自主创新、自我发挥型课题为主。该阶段以学生自主综合创新设计型实践为主，采取引导、探索性方法。引导学生发挥个性，培养学生的知识应用能力、信息获取和选择能力、动手实践能力、创新能力。
2.3 课题式教学模式实践效果及总结
较长期的教学实践证明，这套课题式教学方法对于学生理论知识的学习和实践动手能力的培养是非常有效的。在后续课程、学生毕业设计、电子设计竞赛等环节得到了广泛的应用，取得了较好的效果，受到了多方面的好评。
大部分学生在毕业设计中用到EDA技术，部分以VHDL进行数字系统设计为课题的同学出色的完成了设计，被评为优秀毕业论文。
学生在全国大学生电子设计竞赛中，广泛使用EDA技术，进行电路仿真、设计印刷线路板，并利用VHDL进行设计，在2011年全国大学生电子大赛中获得省级一、二、三等奖共6项。
3 建立网络教学平台和考试方法的改革
网络教学平台是课堂教学的有力补充，网络教学资源非常丰富，包括网络课程、教学资源、EDA技术实例、习题库及网络互动平台等。可以随时下载各种学习资料、练习系统，方便学生自主学习，扩展了学生的知识面，培养了学生的信息素养搭建各种网络教学平台如作业提交、邮件服务、软件上传下载、信息、辅导答疑平台等，做到了师生互动，对教学的各个环节给予了有力的支持，保证了教学质量。
参考文献
[1] 谭雅莉.课题式教学法在电工电子EDA实验教学中的实践[J].中国现代教育装备，2011（19）：73-77.
[2] 张宇.电子通信类的实验室开放管理[J].实验室研究与探索，2011，10，30（10）：173-175.
[3] 王智勇.电气类专业开放式实践教学管理模式的研究[J].实验室科学，2011，2（1）：52-54.
[4] 周敏，李振卫.电子信息类专业实践教学改革初探[J].沈阳教育学院学报，2010（4）：84-86.
论文关键词：圆度误差,误差分离技术
0引言
在精密检测领域中，圆度测量仪是测量零件的圆度、圆柱度、同轴度或者直线度误差的关键设备。国内目前所使用的圆度仪，有很大一部分测量仪器是以机电或光电为测量手段，虽然测量主体部分精度较高，但其测量结果往往与实际测量值存在较大偏差；不能存储所得数据；测量系统稳定性较差，误差分辨率较低。目前圆度测量系统都属于离线开环测量系统，这意味着便携性差，检测实时性不够，其接触式的测量方式也易使工件和测头磨损，造成设备损坏。而国外制造的圆度仪，圆柱度仪，三坐标测量机等，但其往往体积较大，很难适应各种复杂的测量环境，且造价较高。
本文提出的圆度、圆柱度测量系统，正式给予解决上述几个方面的问题而提出的。该系统基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统，结构简单可靠，功能针对性强，以LPC2294微处理器为核心，可扩展性方面获得了显著的提高，其成本也大为降低。
1圆度、圆柱度测量系统的总体设计
1.1系统功能分析
圆度、圆柱度测量系统的数据采集模块由电涡流位移传感器，前置放大器及外围电路组成，通过固定传感器使被测工件自转并以非接触被测工件的方式采集电压信号，进行信号调理后的信号通过LPC2294执行误差分离（EST）算法分离出主轴回转误差和圆度误差，经数据换算后可以得到所需的圆度、圆柱度误差。
1.2系统总体设计
为实现上述功能，根据系统结构的等方面具体要求，系统总体设计如图1所示。
图1整体结构框图
Fig1Thewholestructurediagram
参数输入：接收传感器的电压信号，被测工件的直径和高度。
输出信息：被测工件的圆度、圆柱度误差值。
1.3测量原理
对传感器的选择不同可分为接触式和非接触式测量两种。本系统采用非接触式测量系统，测量原理如图2所示，该图为对圆柱形工件所在截面被放大了的轮廓线。该系统使用了非接触式的电涡流位移传感器，该传感器能静态和动态地非接触测量被测金属导体与测量表面的距离，它是一种非接触的线性化计量工具，测量结果不受被测工件表面的灰尘、油漆、锈迹等影响。测量时将传感器测头对准轴心o且与轮廓线存在一定间隙，当工件以o为轴心旋转时，传感器输出的电平信号即可随着间隙的变化而变化。因此，一旦确定了间隙与电平信号之间的关系，即可测出该截面下工件在圆周方向上的半径变化，进而通过计算可以得到工件的圆度、圆柱度。
图2工件轴向截面
Fig2Sectionworkpieceaxis
2硬件系统设计
2.1LPC2294模块
LPC2294核心模块包括LPC2294微处理器、存储模块、电源模块、系统复位电路和系统时钟电路。LPC2294含有16K字节的静态RAM和256K字节片内Flash程序存储器，4路10位A/D转换器，转换时间低至2.44us。
2.2系统时钟电路
本系统采用10MHz的晶振作为外部时钟输入源。处理器的时钟频率cclk=M×，M为PLLCFG寄存器中MSEL位的倍增器值。PLL电流控制振荡器的频率=cclk×2×P,P为PLLCFG寄存器中PSEL为的分频器值。本设计中，M取值为6，P取值为2，系统时钟cclk为60MHz，分配给外设的频率为30MHz。
2.3系统复位电路
微控制器在上电时自身会产生复位信号，结构简单的阻容复位电路虽然成本低廉，但不能保证任何情况下都产生稳定可靠的复位信号，所以一般需要使用专门的复位芯片。本设计选用可以进行手动复位的SP708复位芯片，它属于比较器型复位器件，可有效地增强系统的可靠性及工作效率。
2.4电源模块
合理的电源设计是电子系统安全、可靠、正常运行的基本保证。电源不仅要器件提供各种高性能的功率输出，还包括选择合适的旁路、去耦电容，以滤除各种干扰信号，保证系统稳定工作。由于LPC2294的I/O电压为3.3V，CPU工作电压为1.8V，本设计是以5V直流电源作为输入，经过整流二极管和简单的滤波电路后，作为低压差（LDO）稳压器的输入端。
2.5存储模块
在以LPC2294为核心的模块中，外扩了2M字节NORFLASH（芯片型号为SST39VF160）、8M字节PSRAM（MT45W4MW16），由于SST39VF160和MT45W4MW16都是15位总线接口，所以使用LPC2294的地址总线A1~A23与其直接相连。另外，系统还外扩了16M字节的NANDFLASH（K9F2808U0C）并使用了74LV245芯片进行总线驱动。
2.6数据采集模块
电涡流位移传感器是由探头（传感器），延伸电缆和变换器（前置器）组成，具有频响宽，线性测量范围宽、体积小、，抗干扰能力强，给旋转轴等转动体的动态测量带来方便。
本文所采用型号为CWY-DO-502的电涡流位移传感器，线性量程2.0mm，灵敏度为4.02Mv/μm，具体参数如下表：
间隙（mm）
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
电压（mm）
1.044
1.926
2.911
3.930
4.999
6.030
7.063
