電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用

朱 潔

正德職業(yè)技術學院 江蘇南京 211106

電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用

朱 潔

正德職業(yè)技術學院 江蘇南京 211106

結(jié)合高職院校電子信息工程專業(yè)學生的畢業(yè)設計，探討了電子線路CAD技術在畢業(yè)設計中的應用。通過分析高職院校畢業(yè)設計的要求以及電子線路CAD技術與電子信息工程專業(yè)的關系，指出了在畢業(yè)設計中應合理應用電子線路CAD技術從而提高學生運用專業(yè)知識及工程實踐的能力。

電子線路CAD；高職；電子信息工程；畢業(yè)設計

畢業(yè)設計是大學生學習的重要總結(jié)和綜合匯報，要求學生對所學專業(yè)知識和基礎知識進行綜合應用，結(jié)合所選畢業(yè)設計課題進行設計和創(chuàng)新，解決實際問題，完成理論到實踐的過渡。在畢業(yè)設計中應用先進的設計手段，對培養(yǎng)學生的工作能力、再學習能力和創(chuàng)新能力，提高學生運用所學知識的水平和畢業(yè)設計質(zhì)量非常重要。鑒于目前計算機輔助設計（CAD技術）在電子信息設計領域已經(jīng)得到廣泛應用，在畢業(yè)設計中引入電子線路CAD軟件，有機結(jié)合計算機仿真調(diào)試、電子產(chǎn)品原理圖設計和電子產(chǎn)品PCB板設計等開展畢業(yè)設計，根據(jù)實際應用過程中出現(xiàn)的一些問題，對目前電子線路CAD技術在高職院校電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計的利與弊進行分析，提出在畢業(yè)設計中應合理應用電子線路CAD技術以取得良好的效果。

一、高等職業(yè)技術學校的畢業(yè)設計要求

我國高職高專教育是以培養(yǎng)學生技術和職業(yè)崗位應用能力為主，以培養(yǎng)為社會生產(chǎn)、建設、管理、服務等崗位第一線需要的高等技術應用型人才和技能型人才為培養(yǎng)目標。其中畢業(yè)設計是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的重要教學環(huán)節(jié)，是高等職業(yè)教育教學計劃中一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生應用能力的基礎訓練階段和從業(yè)、創(chuàng)業(yè)的適應階段。畢業(yè)設計是高等職業(yè)院校學生離校前知識、能力、素質(zhì)的綜合體現(xiàn)形式，是運用本專業(yè)知識和技能所進行的全面綜合訓練，也是學生從學校走向?qū)嶋H工作崗位的一個轉(zhuǎn)折點。畢業(yè)設計既應該是對學生在校學習成果的一次檢閱，更應該是一次上崗前的實戰(zhàn)演練，是學生綜合運用所學知識和技能，分析問題、解決問題，并盡快把知識轉(zhuǎn)化為應用能力的一次鍛煉。在畢業(yè)設計中能夠做到提高學生的綜合應用技能，提高綜合素質(zhì)和就業(yè)能力，達到高職教育人才培養(yǎng)目標的要求。

對于電子信息工程類畢業(yè)生而言，畢業(yè)設計課題除傳統(tǒng)的設計型以外，可以和計算機技術結(jié)合，強化學生對所學知識的綜合應用訓練，還要著重培養(yǎng)學生的職業(yè)技能，如電子電路的設計分析能力、編程能力、電路板制作能力等。

二、電子線路CAD技術與電子信息工程專業(yè)的關系

1.電子線路CAD技術簡介及課程特點

近幾年來，隨著電子技術的發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路的設計越來越復雜，對電路的要求也越來越精密，單純依靠手工操作早已不可能實現(xiàn)設計目的。電子線路計算機輔助設計是電路設計和計算機輔助設計結(jié)合的產(chǎn)物，利用它不僅可以達到日益精密的設計要求，而且可以將電路設計人員從繁重的工作中解脫出來。CAD的特點是速度快，準確性高。隨著這種技術的廣泛應用，電子類企業(yè)和單位對熟練掌握電子線路CAD技術的初、中級技術人才的需求正在不斷增加。為了適應這種需求，電子線路CAD課程已成為相關職業(yè)學校電子信息技術應用、通信技術等專業(yè)的主干課程。

2.電子線路CAD技術與電子信息工程專業(yè)的關系

電子線路CAD技術具有較強的實用性、實踐性，與電子信息工程專業(yè)的相關基礎課及專業(yè)課聯(lián)系密切，比如：電路與電工技術、低頻電子電路、數(shù)字電子電路、高頻電子線路、單片機技術等多門專業(yè)課。我們在掌握這些專業(yè)課的基礎上，利用電子線路CAD技術就可以完成電路仿真設計，PCB電路板設計等。電子線路CAD相關的應用軟件很多，其功能各有所長，但也有相似之處。因此對于在校的大專學生來說，沒有必要也不可能通曉所有軟件，重點學習一到兩種即可。根據(jù)目前國際國內(nèi)電子線路CAD軟件的推廣應用情況來看，我們選擇了Multisim和Protel這兩款軟件進行學習。

Multisim軟件被譽為“計算機里的實驗室”，具有界面交互友好、畫面形象直觀、易學、易用、快捷、方便、真實、準確的特點，可實現(xiàn)大部分硬件電路實驗和分析的功能。Multisim為用戶造就了一個一體化的設計實驗環(huán)境，建立電路、實驗分析和結(jié)果輸出在系統(tǒng)菜單中可以全部完成。Protel軟件的功能十分強大，尤其是在印制電路板的設計與制作方面具有獨到之處，可以完成電路原理圖的設計、錯誤檢查、仿真分析、印制電路板設計、信號完整性分析、可編程邏輯器件（PLD）設計等。該軟件集強大的設計能力、復雜工藝的可生產(chǎn)性、設計過程管理于一體，具有電子產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)的完善的技術保證。

三、電子線路CAD技術在畢業(yè)設計中的應用

1.電子線路CAD在畢業(yè)設計中的應用

電子線路CAD技術使用當前較廣泛的計算機輔助繪圖和設計軟件，在畢業(yè)設計中把學過的專業(yè)知識和電子線路CAD技術結(jié)合起來，用以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質(zhì)量。在畢業(yè)設計中電子線路CAD技術的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)計算機仿真。Multisim提供有多種仿真功能，可以進行直流工作點分析、瞬態(tài)分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、最壞情況分析和蒙特卡羅分析等，分析結(jié)果以數(shù)值或波形直觀地顯示出來。學生應用這些功能可以對設計原理圖進行仿真試驗，驗證設計的可行性。

(2)電路原理圖的設計。Protel的原理圖設計輸入功能，豐富的電子器件庫，可為使用者提供所需的各種常用電子器件，方便學生熟悉電器元件，設計電路原理圖。

(3)PCB板的設計。利用Protel的印制電路板自動布線功能，實現(xiàn)PCB板設計。

2.電子線路CAD在畢業(yè)設計中的好處與弊端

(1)電子線路CAD在畢業(yè)設計中的好處

對于一個電子產(chǎn)品的設計，往往需要經(jīng)過理論設計、實際電路試驗、理論修改、產(chǎn)品調(diào)試等過程的多次循環(huán)。這個過程的進行一般需要投入一定量的研發(fā)資金和一定時間的產(chǎn)品試制周期。而對于學生的畢業(yè)設計，一方面由于做畢業(yè)設計的學生不具備設計經(jīng)驗，這就要求在電路設計之前，更需要對原理圖進行性能試驗，以驗證設計的可行性，保證產(chǎn)品調(diào)試成功。另一方面畢業(yè)設計一般時間較短，經(jīng)費也不足。此外，一個電子電路系統(tǒng)的PCB板設計規(guī)則很多，更需要有實踐經(jīng)驗，這對于沒有實踐經(jīng)驗的大學生而言，如果沒有一個有效的工具，要徒手完成PCB設計幾乎是不可能的。電子線路CAD軟件為電子產(chǎn)品設計打開了一個窗口。學生一旦掌握了相關軟件的基本操作，便可在教師的指導下在計算機上自學，對有關畢業(yè)設計內(nèi)容進行分析和計算，做開放型實驗和設計型實驗，加深對畢業(yè)設計內(nèi)容的分析和理解，取得事半功倍的效果。

(2)電子線路CAD在畢業(yè)設計中的弊端

計算機在各個領域的廣泛應用，使人們越來越依賴和迷信計算機。優(yōu)秀的仿真設計軟件使人們擺脫了繁瑣的計算和艱辛的腦力勞動，越來越覺得電子產(chǎn)品設計很容易，輕松地使用菜單和窗口，便可以生成所需的各種數(shù)據(jù)和電路圖紙。于是學生不重視基礎課和專業(yè)課的學習，單純地重視計算機應用的熟練程度，似乎把使用計算機的能力等同于電子產(chǎn)品的設計能力，完全忽略了合理優(yōu)秀的設計依賴于淵博的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗。在畢業(yè)設計階段常常出現(xiàn)對電路設計基本概念模糊不清，基礎知識和專業(yè)知識掌握不牢；對電路仿真結(jié)果不分析、不驗證；對電路PCB圖不設計，不調(diào)整等。另外，如果全部采用計算機進行畢業(yè)設計，學生的電腦是不可能都搬進設計教室的，因此，教師指導設計就很困難，在一定程度上會使畢業(yè)設計的監(jiān)督和管理困難重重。

3.電子線路CAD在畢業(yè)設計中的合理利用

對于高職高專的畢業(yè)生而言，主要是培養(yǎng)學生技術和職業(yè)崗位應用能力為主。高職學生由于基礎相對比較薄弱，缺乏學習主動性，在畢業(yè)設計中不可能像本科院校的畢業(yè)生一樣重視理論，唯有靈活運用教學方法，使他們產(chǎn)生濃厚的興趣才能夠有信心做好畢業(yè)設計。所以在畢業(yè)設計中引入電子線路CAD軟件設計電子系統(tǒng)，一般可按如下工作流程進行：畢業(yè)設計指導教師首先可以按照學生的實際水平提出設計要求和工作原理，注意難易有別，然后學生通過查閱資料等手段提出系統(tǒng)的設計方案，如果有多種方案，可以比較多種方案的優(yōu)劣，和指導教師共同選定最終方案，學生按設計方案在Multisim環(huán)境中仿真試驗電路性能，測試相關性能參數(shù)，在仿真實驗的基礎上修改電路參數(shù)，改進原理圖，重復上述步驟，直到達到設計要求；在Protel環(huán)境中設計印制電路板，確定電路板外形尺寸、布置元件實際位置、自動布線，手工布線等步驟完成電路板設計，最終委托專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)加工成電路PCB板，組裝元器件，完成實際電路板，并進行最終調(diào)試。

四、結(jié)束語

綜上所述，將電子線路CAD技術應用于畢業(yè)設計中，激發(fā)了學生對畢業(yè)設計的興趣，有利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，提高學生分析和解決實際問題以及理論聯(lián)系實際的能力，鍛煉學生在設計中應用CAD技術的能力，使畢業(yè)設計過程更接近實際電子產(chǎn)品的設計過程，提高學生畢業(yè)設計成品質(zhì)量。學生也可通過畢業(yè)設計進一步掌握電子線路CAD軟件的應用技能，為將來走上工作崗位打下堅實的基礎，增加就業(yè)競爭能力。

[1]羅志揚，尹凱.電子線路CAD-Protel課程的教學探討[J].井岡山學院學報，2005，26：47

[2]張曉峰，王宗剛.CAD技術在電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計中的應用[J].中國電力教育，2008，11：115

[3]韋彬貴，何乃味.對高職高專院校電子CAD課程的教學探討[J].科技資訊，2006，27：162

The application of electronic circuit CAD technology in graduate design of polytechnic electronics and information engineering

Zhu Jie
Zhengde polytechnic college, Nanjing, 211106, China

This paper probes the application of electronic circuit CAD technology in graduate design of polytechnic electronics and information engineering majors. By analyzing the design requirements and the relationship between the electronic circuit CAD technology and the electronic and information engineering majors, it points out that the CAD technology should be used in graduate design rationally for improving the capabilities of professional knowledge and engineering practice.

electronic circuit CAD; polytechnic; electronics and information engineering majors; graduate design

2010-03-05

朱潔，碩士，助教。