《电子线路设计》整体教学设计

课程教学设计（2016/2017学年第1学期）课程名称《电子线路设计》授课对象嵌入式技术与应用专业课程学分6总学时96课程特性项目教学所属系部软件学院设计人（团队）审核人批准人《电子线路设计》课程整体教学设计一、课程基本信息 1．课程名称：《电子线路设计》 2．授课对象：《嵌入式技术与应用》专业一年级学生3．授课时数：96学时 4．课程类型：专业基础课 5．考核方式：考核 6．后续课程：印制电路板设计与制作、智能电子产品设计、可编程逻辑器件开发应用和嵌入式系统开发等课程。二、教学设计思路本课程的教学设计紧扣《电子线路设计》课程标准提出的能力、知识、素质目标要求，本着“理论够用，重在实用”的原则，以迷你音响项目为载体，融能力训练、知识传授和素质教育于一体；以项目为导向，重构以项目实施需求为主线的教学过程；以电子信息行业一线岗位基本技能训练、基本知识传授为主要教学内容，突出实用性、常识性；以“车间式”管理代替传统的课堂管理，在教学过程中逐步形成职业素质；以良好的多媒体教学、生产性实践环境为依托，实现仿真教学、仿真实践与实际操作相溶合；以过程性考核+终结性考核代替传统的一张试卷考核方法，全面考核学生的学习态度、团队意识、操作规范、作品质量及各类报告、总结、作业等。三、项目选择依据本课程选择迷你音响作为载体是基于以下几点理由：1．迷你音响是一种小巧灵便、广泛应用的电子产品，可支持电脑、手机等各种音源设备的播放，本质上应用了电子技术实现音频功率放大。2．迷你音响实现方法众多，可采用分立元件实现，也可用集成电路实现，甚至用智能化单片机控制系统来实现，利用不同的技术实现相同的产品设计，更利于课程间的衔接，更利于教师的教学，也更利于学生的学习。不论何种实现方式，均可选用不同的电路和元器件灵活实现，便于培养学生分析问题的能力。如：电源电路可采用USB供电、干电池供电方式，也可用外接市电变压-整流等方式，功放电路也可有晶体管放大，OCL、OTL和集成功率放大电路等多种方式。考虑到本门课程的教学目标，选择非智能的模拟电路实现迷你音响作为载体，电源电路采用外接市电变压整流的直流稳压电源电路，功放电路采用双声道音频集成功率放大电路。3．迷你音响涉及知识点多，易成知识体系。非智能的迷你音响从电气原理上讲是一种典型的模拟电路，其中包括了电源电路和功放电路，涵盖了本课程主要知识培养目标。图1所示迷你音响电源电路大致有四部分组成：交流电压经变压器→降压（得到符合电路需要的电压）→二极管整流（变成单相脉动的直流电压）→滤波（滤去脉动的交量，形成平滑的直流电源）→提供负载使用，是电子线路设计课程重要的教学知识点。图1迷你音响电源框图4．迷你音响功能模块简单，但趣味性强，比较能调动学生的参与及学生自主学习的积极性。如图2所示各功能模块，共有输入偏置电路、音量调节电路、集成功率放大电路、滤波电路和输出电路模块，集成电路内含双声道放大器，以运算放大器为技术基础，是模拟电路中最常用到的电路功能模块。音频信号输入音量调节电路输出电路滤波电路功率放大器输入偏置电路音频信号输入音量调节电路输出电路滤波电路功率放大器输入偏置电路图2迷你音响功能模块图5．教学可用仿真软件多。本课程可选择仿真软件Multisim、PSpiceA/D、Proteus等，考虑到学生在前导课的学习已掌握Proteus，且在后续嵌入式教学中需与开发软件Keil联调仿真，本课程选用Proteus仿真软件开展教学。在教学中充分利用仿真软件实现“迷你音响”的多种方案，既可拓展学生的思路，又能培养学生应用知识的能力。6．迷你音响的生产过程可训练技能多，综合性强。既可训练学生常用工具、仪器、仿真软件应用能力，也可训练学生电子产品安装、焊接、调试、维修能力，并可提高学生的职业素质、自我学习能力。总之，选择以迷你音响的设计、安装及调试作为《电子线路设计》课程项目教学的载体，既可以达到对电子线路理论知识的较全面的运用，也能掌握对电子电路实际安装调试技术，具有很好的实用价值。四、课程内容设计按照本课程的教学目标，选择迷你音响作为本课程的载体，所有教学活动均围绕迷你音响的制作和调试来设计，以实现通过迷你音响的生产过程来达到既培养学生职业专项技能也培养学生职业核心技能的目标。详见表1。五、能力训练设计本课程的能力训练分2个部分，一部分为专项技能训练（6个训练内容），另一部分为职业核心能力训练（3个训练内容）。本课程能力训练设计的主要特点是：①职业专项能力训练贯穿教学始终。如安装、焊接、调试技能不是通过集中实训来培养，而是在每次实践教学时都设计有相关内容。②职业核心能力培养溶入日常教学、管理中。如劳动纪律、行为规范、团队合作不是简单的说教，而是在每次课、每次作业、每个报告中都进行严格要求、适当指导。详见表2。六、进程表设计任务按照“仿真环境下的老师教→仿真环境下的学生学→真实环境下的动手做”这一过程展开教学。详见表3。序号主要内容能力目标知识目标学时1第一单元电路的基本概念任务1：电路与电路模型任务2：电路的基本物理量任务3：常用的电路元器件任务4：理想电源实验1：电路元件伏安特性测绘（1）学会分辨、测量常用电子元器件；（2）学会使用万用表分析与测量电流电压等物理量；（3）学会使用Proteus仿真软件分析与求解纯电阻电路；（3）学会欧姆定律分析与求解电路。（1）认识常用电子元器件；（2）理解电路模型及电路三要素；（3）掌握电流、电压、电位、电功等物理量的含义；（4）理解电流、电压参考方向和实际方向；（5）理解闭合回路、开路、短路和断路状态的含义；（6）掌握电阻串、并联及分压、分流原理。122第二单元电路的基本定律任务1：电阻的串并联任务2：基尔霍夫定律实验2：基尔霍夫定律的验证任务3：线性网络的分析方法实验3：叠加定理的验证（1）灵活应用基尔霍夫定律；（2）学会应用基尔霍夫定律分析与求解电路。（3）学会叠加定律分析与求解电路。（1）掌握KCL、KVL定律；（2）掌握网孔方程列写法；（3）掌握节点方程列写法。（4）掌握叠加定律；（5）掌握电压源、电流源及相互等效互换。103第三单元交流电路任务1：正弦交流电的基本概念任务2：正弦量的相量表示任务3：单一参数正弦交流电路的分析任务4：谐振电路的分析实验4：R、L、C串联谐振电路的研究（1）会用示波器观测正弦交流电；（2）掌握三要素法确定阶跃信号响应。（1）掌握正弦交流电的三要素；（2）掌握电路的过渡过程及换路定则；（3）掌握时间常数的计算及含义；（4）理解容抗、感抗含义并会计算。104第四单元直流稳压电源任务1：半导体二极管任务2：二极管整流电路任务3：滤波电路任务4：稳压电路实验5：串联型稳压电源电路的制作与检测（1）学会电源指示电路的制作；

（2）学会桥式整流电路的制作、调试与分析；

（3）学会电容滤波电路的制作、调试与分析；（4）学会集成稳压电路的制作、调试与分析。（1）了解半导体的基础知识；（2）掌握二极管的单向导电性、伏安特性及主要参数；掌握常见特殊二极管的性质及用法；（3）掌握直流稳压电源整流、滤波、稳压电路的组成及电压、电流计算；（4）理解桥式整流电路和滤波电路的工作原理；（5）掌握三端集成稳压器特性及用法。105第五单元三极管放大电路任务1：三极管任务2：基本放大电路任务3：多级放大电路任务4：放大电路中的负反馈任务5：功率放大电路实验6：功率放大电路的制作与检测（1）灵活应用三极管的开关电路设计；（2）学会共射放大器的制作与测试。（3）学会OTL功率放大器的制作与调试；（4）能对实用功率放大电路进行装配、调试和检测。（1）了解三极管的结构、类型和型号；（2）理解三极管的开关特性、放大原理及三极管的特性曲线。（3）理解放大电路的基本概念；（4）理解基本放大电路的工作原理；（5）了解反馈的分类，掌握反馈的概念及对放大电路性能的影响；（6）理解功率放大器的作用，了解其特点及分类；（7）掌握功放电路的组成、工作原理及计算。126第六单元集成运算放大器及应用任务1：集成运算放大器概述任务2：集成运算放大电路的线性应用任务3：集成运放非线性应用—电压比较器实验7：集成基本运算放大电路的制作与检测任务4：正弦波振荡电路（1）学会使用函数信号发生器；（2）能分析电压比较器的工作原理；（3）能分析集成运算放大器各线性应用电路及相关计算；（4）能分析判别负反馈过程。（1）了解集成运算放大器的组成；（2）理解集成运算放大器的指标特性和传输特性；（3）掌握集成运算放大器符号画法和线性应用；（4）理解电压比较器的工作原理；（5）理解振荡电路的构成、指标、分类；（6）了解振荡电路的组成、谐振放大器的分析、起振条件。107第七单元数制与码制任务1：认识数字电路任务2：逻辑代数的基础知识（1）熟练掌握常用数制转换；（2）学会用代数法化简逻辑函数。（1）掌握进位计数制中数的描述方法和BCD码的编码规则。（2）掌握常用逻辑门电路的逻辑功能、符号、真值表、逻辑表达式。（3）掌握逻辑代数定律、公式及卡诺图画法；（4）掌握函数化简的一般方法。48第八单元组合逻辑门电路任务1：组合逻辑电路任务2：编码器任务3：译码器（1）学会组合逻辑电路的分析方法；（2）学会数字集成电路资料查阅、识别、测试与选取方法；（3）能识别与选取显示译码器、数码显示器；（4）会用基本的集成组合逻辑电路芯片来设计简单功能的电路。（1）掌握组合逻辑电路的分析、设计方法；（2）了解集成编码器、译码器的功能与应用。69第九单元时序逻辑电路任务1：组合逻辑电路任务2：编码器任务3：译码器任务1：各种触发器任务2：计数器任务3：寄存器任务4：555定时器内部结构及工作原理任务5：555定时器的应用电路实验8：555定时器能用仿真软件验证各类触发器的逻辑功能；能用常见的集成计数器设计出任意进制计数器；能制作和调试定时器电路并进行简单故障的排除；能测试555芯片的逻辑功能；能用555设计简单报警电路，并能正确调试电路。（1）掌握时序电路与组合逻辑电路的区别，掌握时序电路的表示方法；（2）掌握集成RS、D、JK触发器的功能与测试方法。（3）根据时序逻辑电路的分析步骤分析时序逻辑电路．掌握状态表、状态图、时序图的计算与分析。（4）掌握555定时器的功能，了解其内部结构；（5）了解555多谐振荡器工作原理，掌握振荡频率与占空比的调节方法。12

表2能力训练设计序号训练内容拟实现的能力目标训练办法可展示成果1常用工具、仪器的使用1.1学会使用函数信号发生器、示波器等常用仪器、仪表。任务均有万用表、电源、示波器和信号仪等测量工具的使用训练。独立完成的迷你音响产品。2用仿真软件辅助电路设计学会Proteu软件的基本操作；学会用Proteu软件绘制原理图；学会用Proteu仿真调试电路。任务均有Proteus软件使用训练。3电路分析、设计学会简单模拟电路分析、设计。任务均有电路分析、设计训练。4电路安装学会在电路板上进行元件布局、布线设计；学会在电路板上安装各类器件；学会用电烙铁、松香、焊药等焊接各类器件。任务均有电路安装训练（其中任务5和9基于万能板的电子制作，其它任务基于自制实验板Ⅰ和Ⅱ）。5电路调试学会各类器件测试方法；学会电子产品调试方法。任务均有电路调试训练。6电路维修学会分析模拟电路；学会定位模拟电路故障；学会用吸锡器拆除器件。任务均有电路维修训练。7职业素质学习状态、劳动纪律、工作责任、行为习惯、团队意识等方面有明显提高。在教学过程中严格作息时间、严格操作规范、严格仪器保养、严禁环境污染、强化合作训练、严肃课程考核。过程考核记录；作业、实验报告；产品设计报告、产品调试报告、使用说明书和学习总结。8自我学习具有根据项目要求通过数字资源、纸质资源查找所需资料的能力；独立完成作业、实验报告、产品生产。强化预习、自习、复习，加强讨论、汇报、总结，提供自主实验环境，严格作业、实验报告。9总结归纳学会撰写产品技术文件；学会撰写总结报告。撰写产品设计报告、调试报告、使用说明书和学习总结。注：支撑知识和能力训练内容或交叉或融为一体。表3教学进程表课次学时任务名称教学方式作业布置备注12本课程的教学设计（1）本课程的地位和性质；（2）本课程所要学习的知识和掌握的技能；（3）项目（迷你音响）简介和演示。讲授2，3，4，5，6，712第一单元电路的基本概念任务1：电路与电路模型任务2：电路的基本物理量任务3：常用的电路元器件任务4：理想电源实验1：电路元件伏安特性测绘一体化教学实践P18三实验板Y18，9，10，11，1210第二单元电路的基本定律任务1：电阻的串并联任务2：基尔霍夫定律实验2：基尔霍夫定律的验证任务3：线性网络的分析方法实验3：叠加定理的验证一体化教学实践P50三、1，2实验板Y1；结合虚拟仿真132测试一：电路基础14，15，16，17，1810第三单元交流电路任务1：正弦交流电的基本概念任务2：正弦量的相量表示任务3：单一参数正弦交流电路的分析任务5：谐振电路的分析实验4：R、L、C串联谐振电路的研究一体化教学实践P80三、1，6实验板Y1；结合虚拟仿真19，20，21，22，2310第四单元直流稳压电源任务1：半导体二极管任务2：二极管整流电路任务3：滤波电路任务4：稳压电路实验5：串联型稳压电源电路的制作与检测一体化教学实践P112三、1，3实验板Y1；结合虚拟仿真24，25，26，27，28，2912第五单元三极管放大电路任务1：三极管任务2：基本放大电路任务3：多级放大电路任务4：放大电路中的负反馈任务5：功率放大电路实验6：功率放大电路的制作与检测一体化教学实践万能板上电路搭建；结合虚拟仿真30，31，32，33，3410第六单元集成运算放大器及应用任务1：集成运算放大器概述任务2：集成运算放大电路的线性应用任务3：集成运放非线性应用—电压比较器实验7：集成基本运算放大电路的制作与检测任务4：正弦波振荡电路一体化教学实践P184三、1，3实验板Y1；结合虚拟仿真352测验二36，374第七单元数制与码制任务1：认识数字电路任务2：逻辑代数的基础知识一体化教学实践P211三、1，3实验板Y3；结合虚拟仿真38，39，406第八单元组合逻辑门电路任务1：组合逻辑电路任务2：编码器任务3：译码器一体化教学实践P234三、1，3实验板Y3；结合虚拟仿真41，42，43，44，45，4612第九单元时序逻辑电路任务1：各种触发器任务2：计数器任务3：寄存器任务4：555定时器内部结构及工作原理任务5：555定时器的应用电路实验8：555定时器一体化教学实践P267三、1，3实验板Y3；结合虚拟仿真472测验三482机动注1:第18、19周集中收交作品和课程答辩。注2:第18周周五前完成迷你音响设计、制作报告以及课程学习总结。其中，迷你音响设计、