集成电路的设计方法及步骤精选(九篇)

第1篇：集成电路的设计方法及步骤范文

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)为设计载体，以专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、单片电子系统SOC(SystemOnaChip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程[J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段，又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。2.系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下：

第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，SystemonChip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

［摘要］本文从EDA技术的定义及构成出发，系统介绍了EDA技术的发展概况，以及基于EDA技术的电子系统设计的方法和步骤，快速实现系统数字集成，具有深刻的理论意义和实际应用价值。

［关键词］EDA技术电子系统仿真

二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断发展，电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短，专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题，要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下，EDA(ElectronicDesignAutomation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求，EDA技术得到了迅猛发展。

参考文献：

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

第2篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：学分制；“数字电子技术”；项目式；教学研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0194-04

一、引言

内蒙古农业大学积极推动本科教学，提出本科生的完全学分制教育，将“数字电子技术”课程的学时压缩至54学时，留出更多的时间让学生来主动学习和增强动手能力。笔者试图在“数字电子技术”课程的基础教学中增加一个项目式教学环节，它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品雏形，巩固和加深在“数字电子技术”课程中的理论基础和实验中的基本技能，训练电子产品制作时的动手能力。这需要研究出适合学生动手实践的项目，学生根据项目要求设计出符合要求的电路，从而掌握数字电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力，同时为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础[1]。

二、项目式教学的目的

通过数字电子技术项目式教学，使学生能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法，能合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI等）器件实现规定的数字系统[2]。培养学生独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力，培养学生独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力，培养学生书写综合设计实验报告的能力[3]。

三、项目式教学的步骤

学生根据设计教师步骤的项目任务，从选择设计方案开始，进行电路设计[4]；选择合适的器件，画出设计电路图；通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能，对电路要求布局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告[5]。

1.总体方案选择。设计电路的第一步就是选择总体方案，就是根据提出的设计任务要求及性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各项要求和技术指标[6]。设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求，查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。

2.单元电路的设计。（1）设计单元电路的一般方法和步骤：①根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。②拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。③单元电路设计应采用符合的电平标准。（2）元器件的选择。针对数字电路的课程设计，在搭建单元电路时，对于特定功能单元选择主要集成块的余地较小。比如时钟电路选555，转换电路选0809，译码及显示驱动电路也都相对固定。但由于电路参数要求不同，还需要通过选择参数来确定集成块型号。一个电路设计，单用数字电路课程内容是不够的，往往同时掺有线性电路元件和集成块，因此还需熟悉相应内容，比如运算放大器的种类和基本用法、集成比较器和集成稳压电路的特性和用法。总之，构建单元电路时，选择器件的电平标准和电流特性很重要。普通的门电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、脉冲产生电路、数模和模数转换电路、采样和存储电路等，参数选择恰当可以发挥其性能并节约设计成本。

单元电路设计过程中，阻容元件的选择也很关键。它们的种类繁多，性能各异。优选的电阻和电容辅助于数字电路的设计可以使其功能多样化、完整化。

3.单元电路调整与连调。数字电路设计以逻辑关系为主体，因此各单元电路的输入输出逻辑关系与它们之间的正确传递决定了设计内容的成败。具体步骤要求每一个单元电路都须经过调整，有条件的情况下可应用逻辑分析仪进行测试，确保单元正确。各单元之间的匹配连接是设计的最后步骤，主要包含两方面，分别是电平匹配和驱动电流匹配。它也是整个设计成功的关键一步。

4.衡量设计的标准。工作稳定可靠；能达到预定的性能指标，并留有适当的余量；电路简单，成本低，功耗低；器件数目少，集成体积小，便于生产和维护。

5.课程设计报告要求。课程设计报告应包括以下内容：对设计课题进行简要阐述；设计任务及其具体要求；总体设计方案方框图及各部分电路设计（含各部分电路功能、输入信号、输出信号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）；整机电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中应标明接线引出端名称、元件编号等）；器件清单；调试结果记录；课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据翔实。

四、项目式教学实例

1.实例简述。为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制器的系统框图如图1所示。

2.设计任务和要求。设计一个十字路通信号灯控制器，其要求如下。

（1）满足如图2的顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。

（2）应满足两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图3所示，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮的时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。

（3）十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。

（4）可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。

（5）在完成上述任务后，可以对电路进行以下几方面的电路改进或扩展。①在某一方向（如南北）为十字路口主干道，另一方向（如东西）为次干道，主干道由于车辆、行人多，而次干道的车辆、行人少，所以主干道绿灯亮的时间可以选定为次干道绿灯亮的时间的2倍或3倍。②用LED发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字路口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）。

3.可选用器材。①通用实验底板；②直流稳压电源；③交通信号灯及汽车模拟装置；④集成电路：74LS74、74LS164、74LS168、74LS248及门电路；⑤显示：LC5011-11，发光二极管；⑥电阻；⑦开关。

4.设计方案提示。根据设计任务和要求，参考交通灯控制器的逻辑电路，设计方案可以从以下几部分进行考虑。

（1）秒脉冲和分频器。因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5∶1∶6，所以，若选4秒（也可以3秒）为一个单位时间，则计数器每计4秒输出一个脉冲，这一电路就很容易实现。逻辑电路参考前面有关课题。

（2）交通灯控制器。计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态表如表1所示。

由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。

（3）显示控制部分。显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248 BCD码七段译码器，显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材用可预置加、减法计数器，如74LS168、74LS193等。

（4）手动/自动控制、夜间控制。这可以用一个选择开关进行。置开关在手动位置，输入单次脉冲，可使交通灯在某一位置上，开关在自动位置时，则交通信号灯按自动循环工作方式运行。夜间时，将夜间开关接通，黄灯闪亮。

（5）汽车模拟运行控制。用移位寄存器组成汽车模拟控制系统，即当某一方向绿灯亮时，则绿灯亮“G”信号使该路方向的移位通路打开，而当黄、红灯亮时，则使该方向的移位停止。如图4所示，为南北方向汽车模拟控制电路。

五、结语

项目教学法主张先练后讲、先学后教，强调学生的自主学习，主动参与，从尝试入手，从练习开始，调动学生学习的主动性、创造性、积极性等，学生唱“主角”，而教师转为“配角”，实现了教师角色的换位，有利于加强对学生自学能力、创新能力的培养。笔者就多个方面对项目教学法进行了尝试性的研究与实践，也取得了非常好的效果。

参考文献：

[1]马英，陈朝辉.《数字电子技术》课程教学方法改革与实践[J].科技信息，2009，（29）：227-228.

[2]谢剑斌，李沛秦，闫玮，刘通，丁文霞.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力[J].电气电子教学学报，2010，（06）：5-6，9.

[3]陈柳，戴璐平.“数字电子技术”课程教学改革研究与探索[J].中国电力教育，2013，（02）：96-97.

[4]张学成.数字电子技术实验改革与创新[J].实验室研究与探索，2011，（08）：285-288.

[5]李江昊，常丹华，张宝荣，黄震，郭璇，刘雪强.“卓越工程师计划”试点班课堂教学改革与实践――以数字电子技术基础为例[J].教学研究，2012，（01）：46-49，64.

[6]郑洁.“数字电子技术”课程实施研究性教学的探索[J].电气电子教学学报，2007，（06）：94-96.

第3篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：集成电路工艺原理；教学内容；教学方法

作者简介：汤乃云（1976-），女，江苏盐城人，上海电力学院电子科学与技术系，副教授。（上海?200090）

基金项目：本文系上海自然科学基金（B10ZR1412400）、上海市科技创新行动计划地方院校能力建设项目（10110502200）资助的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0046-01

微电子产业的快速发展急需大量的高质量集成电路人才。优秀的集成电路设计工程师需要具备一定工艺基础，集成电路工艺设计和操作人员更需要熟悉工艺原理及技术，以便获得性能优越、良率高的集成电路芯片。因此“集成电路工艺原理”是微电子专业、电子科学与技术专业和其他相关专业一门重要的专业课程，其主要内容是介绍VLSI制造的主要工艺方法与原理，培养学生掌握半导体关键工艺方法及其原理，熟悉集成电路芯片制作的工艺流程，并具有一定工艺设计及分析、解决工艺问题的能力。课程的实践性、技术性很强，需要大量的实践课程作为补充。但是超大规模集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，运转与维护费用很大，国内仅有几所大学拥有供科研、教学用的集成电路工艺线或工艺试验线，很多高校开设的实验课程仅为最基本的半导体平面工艺实验，仅可以实现氧化、扩散、光刻和淀积等单步工艺，而部分学校仅能开设工艺原理理论课程。所以，如何在理论教学的模式下，理论联系实践、提高教学质量，通过课程建设和教学改革，改善集成电路工艺原理课程的教学效果是必要的。如何利用多种可能的方法开展工艺实验的教学、加强对本专业学生科学实验能力和实际工作能力以及专业素质的培养、提高微电子工艺课程的教学质量，是教师所面临的紧迫问题。

一、循序渐进，有增有减，科学安排教学内容

1.选择优秀教材

集成电路的复杂性一直以指数增长的速度不断增加，同时国内的集成电路工艺技术与发达国家和地区差距较大，故首先考虑选用引进的优秀国外教材。本课程首选教材是国外电子与通信教材系列中美国James D.Plummer著的《硅超大规模集成电路工艺技术—理论、实践与模型》中文翻译本。这本教材的内容丰富、全面介绍了集成电路制造过程中的各工艺步骤；同时技术先进，该书包含了集成电路工艺中一些前沿技术，如用于亚0.125μm工艺的最新技术、浅槽隔离以及双大马士革等工艺。另外，该书与其他硅集成电路工艺技术的教科书相比，具有显著的两个优点：其一是在书中第一章就介绍了一个完整的工艺过程。在教学过程中，一开始就对整个芯片的全部制造过程进行全面的介绍，有且与学生正确建立有关后续章节中将要讨论的各个不同的特定工艺步骤之间的相互联系；其二是贯穿全书的从实际工艺中提取的“活性”成分及工艺设计模拟实例。这些模拟实例有助于清楚地显示如氧化层的生长过程、掺杂剂的浓度分布情况或薄膜淀积的厚度等工艺参数随着时间推进的发展变化，有助于学生真正认识和理解各种不同工艺步骤之间极其复杂的相互作用和影响。同时通过对这些模拟工具的学习和使用，有助于理论联系实际，提高实践教学效果。因而本教材是一本全面、先进和可读性强的专业书籍。

2.科学安排教学内容

如前所述，本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力。本课程仅32学时，而教材分11章，共602页，所以课堂授课内容需要精心选择。一方面，选择性地使用教材内容。对非关键工艺，如第1章的半导体器件，如PN二极管、双极型晶体管等知识已经在前续基础课程“半导体物理2”和“半导体器件3”中详细介绍，所以在课堂上不进行讲授。另一方面，合理安排教材内容的讲授次序。教材在讲授晶片清洗后即进入光刻内容，考虑工艺流程的顺序进行教学更有利于学生理解，没有按照教条的章节顺序，教学内容改变为按照清洗、氧化、扩散、离子注入、光刻、薄膜淀积、刻蚀、后端工艺、工艺集成等顺序进行。

另一方面，关注集成电路工艺的最新进展，及时将目前先进、主流的工艺技术融入课程教学中，如在课堂教学中介绍INTEL公司即将投产的采用了22nm工艺的代号为“Ivy Bridge”的处理器等。同时，积极邀请企业工程师或专家开展专题报告，将课程教学和行业工艺技术紧密结合，提高学生的积极性及主动性，提高教学效果。

3.引导自主学习

半导体产业正飞速发展，需要随时跟踪集成电路制造工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战，给学生布置若干集成电路工艺发展前沿与技术动态相关的专题，让学生自行查阅、整理资料，每一专题选派同学在课堂上给大家讲解。例如，在第一章讲解集成电路工艺发展历史时，要求同学前往国际半导体产业规划网站，阅读最新年份的国际半导体技术发展路线图，完成如最小特征指标、工作电压等相关技术指数的整理并作图说明发展趋势等。这样一方面激发了学生的求知欲，另一方面培养学生自我学习提高专业知识的能力。

二、丰富教学手段，进行多样化、形象化教学

第4篇：集成电路的设计方法及步骤范文

【关键词】旋转森林;极端学习机;模拟电路;故障诊断

1.引言

有理论表明，在复杂电子系统中，模拟电路部分最易发生故障，但由于其自身具有非线性，以及包含元件的容差性等特点使得针对模拟电路的故障建模困难，传统的故障字典法等方法已很难适应。为了实现模拟电路故障模式的准确分类，本文提出一种基于旋转森林（Rotation Forest，ROF）的极端学习机（Extreme Learning Machine，ELM）集成模拟电路故障诊断方法。

2.极端学习机算法

极端学习机[1]（ELM，Extreme Learning Machine）在随机给定输入权值与神经元参数的基础上，将传统前馈神经网络参数训练问题转化为求解线性方程组，以直接计算输出权值的最小二乘解的方式完成网络训练过程。

3.旋转森林算法

ROF[2]是针对集成分类器间的差异性和集成分类器的准确性两个方面提出的。设x=[x1，x2，…，xn]T表示有n个特征的一个样本，N个数据点构成一个初始训练集，用一个N×n的矩阵X表示，Y=[y1，y2，…，yN]T表示这N个点的标记。D1，D2，…，DL表示L个基分类器，F则表示特征集。区别于bagging、boost和随机森林算法，它是通过以下步骤构造每一个基分类器Di（0≤i≤L）的训练集：

1）将特征集F划分为K个不相交的子集。每个子集大约有M=n/K个特征。

2）Fi，j表示第Di分类器的训练集的第j个特征子集，随机去掉某一类的样本，并对剩下的样本进行75%的重采样。对Fi，j进行主成分分析（PCA）后得到Mj个主成分ai，j（1），ai，j（2）， …，ai，j（M）。

3）重复步骤2）K次，把K个主要成分系数放入一个稀疏“旋转”矩阵Ri，主对角线元素为j个特征子集的主成分，其余元素为零。

根据原始特征集的顺序按列重排这个矩阵，得到旋转矩阵Ria，最后得到Di分类器的训练集为XRia。

重复以上步骤L次，得到各个分类器的训练集XR1a，XR2a， …，XRLa。

4.基于ROF的模拟电路故障ELM集成诊断

步骤1：通过灵敏度分析，选择参数变化对输出相应影响较大的元件;

步骤2：设定故障模式，并针对每种故障模式利用Monte Carlo仿真获取训练样本数据;

步骤3：对获取的故障样本数据进行小波包分解，提取底层各项系数计算归一化能量值，作为故障特征;

步骤4：设输入故障初始样本X，样本包括D个故障特征，ELM神经网络集成分类器个数为L，采用第2节中的步骤得到的训练集XR1a，XR2a， …，XRLa训练各个分类器，得到集成分类器组：Ω={C1，C2，…，CL};

步骤5：分别使用L个分类器对测试故障样本集进行诊断，采用多数投票法获得集成各分类器的输出。

5.实例分析

本文以文献[3]中的带通滤波器电路为例来验证所提出算法的有效性。电路施加1V，频率为1kHz的正弦信号，仿真时间为0-0.5s，时间步长为1ms。利用Multisim10.0软件进行灵敏度分析，发现C1、C2、R2和R3对输出响应最明显，因此选择这4种元件作为引起的双故障的故障源。发生故障时，各故障元件分别偏离正常值±50%。这里对表1中包括无故障在内的9种双故障进行分析。针对每种故障模式分别进行50次Monte Carlo分析，共获取450组故障样本数据，选择db3小波函数对故障样本数据进行3层小波包分解，并以第3层各项分解系数归一化能量作为故障特征，得到450×8的故障特征矩阵。选择各模式30组样本作为训练样本，其余20组样本作为测试样本。C1、C2、R2和R3。

表1 双故障分类

故障模式 故障描述 类别

Df0 NF 1

Df1 C1&C2 2

Df2 C1&R2 3

Df3 C1&R3 4

Df4 C2&R2 5

Df5 C2&R3 6

Df6 C2&R2 7

Df7 R2& R3 8

Df8 R2&R3 9

为了验证采用本文算法进行诊断的效果，选择集成RBF神经网络模型进行对比，集分类器个数均选择为10。在离线故障诊断中，两种模型训练准确率均为100%，但采用本文方法的测试准确率达到100%，而集成RBF神经网络模型的测试准确率仅为79.33%。为了验证模型在线诊断能力，对电路各故障连续运行5s重新采集50组样本。设定两种工况：

（1）电路连续正常运行5s;

（2）正常运行2.5s后出现一种双故障，这里选择Df5和Df7两种故障。图1和图2为在线诊断结果。可以看出，对于正常状态两种模型都能够准确实现故障的在线诊断，但对于双故障集成RBF神经网络模型全部出现了误诊，而本文算法仅出现了2次误诊，算法在线诊断能力优于集成RBF神经网络模型。

图1 正常状态在线诊断结果

图2 发生双故障在线诊断结果

6.结论

本文采用旋转森林算法提高集成极端学习机基分类器之间的差异性，并将改进后的集成分类器用于对模拟电路进行故障诊断。实验结果表明，与集成RBF神经网络模型相比，采用本文方法对模拟电路进行在线故障诊断具有较高的准确性。

参考文献

[1]YU Q，MICHE Y，EIROLA E，et al.Regularized extreme learning machine for regression with missing data[J].Neurocomputing，2013，102：45-51.

[2]毛莎莎，熊霖，焦李成等.利用旋转森林变换的异构多分类器集成算法[J].西安电子科技大学学报（自然科学版），2014，41（5）：55-61.

[3]王宏力，何星，陆敬辉，等.基于固定尺寸序贯极端学习机的模拟电路在线故障诊断[J].仪器仪表学报，2014，35（4）：738-744.

基金项目：河南省科技厅基础与前沿技术研究项目（No.142300410163）;河南师范大学新引进博士科研启动费支持课题（No.qd12136）。

作者简介：

敖培（1979-），女，蒙古族，辽宁沈阳人，博士研究生，讲师，研究方向：智能信息处理。

李贺（1989―），男，河南周口人，硕士研究生，研究方向：农业信息化。

第5篇：集成电路的设计方法及步骤范文

【关键词】消防报警及联动系统；调试步骤；方法

为保障实际工作中最近一段时间安装的消防报警及联动系统能够高效、正常的投入使用，确保其相关技术指标能够达到设计规范，在正式使用过程中需要进行一系列的调试，调试的主要对象包括对线路运行状况的测试、对每个设备具体功能的测试以及对整个系统的接地以及开通调试。

一、消防报警及联动系统正式调试前的准备工作

（一）相关人员必须在正式开展调试前依照设计对调试过程中所涉及的相关设备进行检查，检查内容包括设备的规格、型号、数量以及备品备件等。

（二）依照《火灾自动报警系统施工及验收规范》的相关规定对系统的施工质量进行检测，出现不合格的现象应当及时和相关部门进行协商、解决，该过程必须明确体现在文字记录上。

（三）参考《火灾自动报警系统施工及验收规范》对系统线路进行检测，出现问题的应当及时解决。

二、消防报警及联动系统正式调试步骤

笔者依据多年的实践经验，在参考大量文献资料的基础上，将消防报警及联动系统正式调试步骤用图一标识出来。

三、消防报警及联动系统正式调试方法

（一）进行线路测试的内容与方法

1.常规性的检查内容

常规检查指的是检查者不必借助外力，单单通过对照施工图纸，利用视力观察便能够完成的工作，常规性检查主要包括以下几方面的内容：a.检查消防报警及联动系统中各种按钮、警铃等基础设备安装的位置以及型号是否符合图纸设计，在探测器50cm内是否出现障碍物遮挡，探测器距离墙壁、梁边的水平距离是否大于等于50cm、据空调送风口边的水平距离是否大于或者等于150cm，在水平距离上距离多孔送风顶棚孔口是否在50cm以上。b.检查探测器红色是否为“+”标志，蓝色是否为“-”标志，剩下不同的线依据实际功能选择其他的颜色，需要注意的是，检点必须集中确保在一个工程中功能一致的线路颜色不得出现多种标志。c.检查不同火警设备的接线是否符合规定，接线排列与实际情况是否吻合，位于接线端子处的标牌编号确保要完整，同时应当注意，在导线压接螺帽底部应当配置有弹簧垫圈。d.在检测探测器的时候应当确保其底座被牢固的固定，外接导线余量应当大于或者等于15cm，并且在入端处设有十分容易被识别的标志。手动报警按钮的外接线余量应该控制在10cm及其以上，入端处同样必须设有十分容易被识别的标志，要选择较为可靠的压接或焊接方法进行导线连接。e.在常规检查过程中，应当将平时容易被忽略的一项工作，即对接线板、元件、设备上的接线螺丝的检查作为重点执行，要确保已经被拧紧，避免出现实际工作中因为接触不良而导致各种报警不准确的现象。f.检查报警控制器地址指示灯标牌完备与否、屏蔽线的连接正确与否、工作接地和保护接地设计是否符合相关标准。

图一 消防报警及联动系统调试步骤

2.线路校验

开展此项工作之前应当确保校验回路各项设备的端子以及开关处于打开状态。选择万用表或蜂鸣器等工具进行回路的查校，采用导通法对传输线路敷设、接线是否符合图纸要求进行检查。倘若端子排选择的是单层配线的方式，那么全部的导线及其连接处的情况则相对容易观测，只要将两根线一端短接在另一端用万用表测试电阻，就能够对回路和连接情况进行检查，在进行检查时，检测者只要足够细心，并且认真核对原理图以及实际施工图，便能够确保线路接线的正确。完成火灾报警系统线路的检测工作后，便需要对联动控制盘的二次线路进行检测。检测的重点在于对阻值是否符合行业标准，不吻合的情况及时进行纠正。

3.绝缘电阻测试

上述工作全部完成后，接下来的步骤就应当开展绝缘电阻的测试工作。一般来说，要使用500V兆欧表，测试对象分别为导线与导线、导线对地、导线对屏蔽层的绝缘电阻，将测试结果记录在相应的调试记录上，应当保证各项绝缘的电阻值大于等于20MΩ。

（二）单机调试的方法

单机调试指的是要对实际运输至安装工地相关设备进行安装就位前开展的基本性能测试，调试环境应该杜绝在湿润、粉尘密布、嘈杂以及烟雾弥漫的场所进行。实际调试过程中工作人员需要全面的了解火警设备的功能，这是进行单机调试的前提要求。

对探测器的试验，通常都是用专门的仪器，然而如果具体检测过程中没有配备有相关仪器，检测人员运用报警控制器一样可以开展检测工作，具体实施方法如下：首先，集中地将报警控制器装置成一个报警回路，然后对探测器底座进行衔接，这一过程中需要对终端电阻进行连接，工作完成后便可以依照报警控制器自身的性能开展对探测器进行单体试验，

对于报警控制器检测重点集中在以下几方面：a.火灾报警声光系统是否正常，其显示内容是否完备。b.报警后，联动继电器以及报警信号运作是否正常。c. 自检信号、地址指示灯在完成信号输入检查后，状态是否为闪亮。d.进行电源电压测量的同时，拨动自检开关，观测相关信号是否符合标准。e.报警控制器在接受区域控制器信号后，各项指标是否满足设计要求。

f.对基本的报警装置回路信号进行测试。

四、消防报警及联动系统进行系统开通调试的方法

在进行消防报警及联动系统开通调试时，通过使用专门的工具和仪器，再配备万用表、对讲机等一些电工仪表便可以进行开通调试。在实际工作中，确保系统通电后，依照GB4717《火灾报警控制器通用技术条件》检查报警控制器、火灾自动报警系统的主电源和备用电源，全部检查均正常后即可投入运行，系统倘若正常运行5天，检测人员便可以进行开通调试报告书写工作。

五、结语

在对消防报警及联动系统进行调试时，必须确保调试的时间是在建筑内部各项装修以及系统完成整体施工后才能够进行，在进行系统调试前，相关人员应当将相关设计图纸和随机文件携带到位，施工人员应当向调试人员提供调试过程中所需要的各项资料，最为重要的是，调试人员必须用过硬的业务能力和调试资格，同时拥有高度负责的态度，消防报警及联动系统是一项十分复杂的系统工程，只有调试人员的业务能力过硬、职业道德过关，才能够保障对消防报警及联动系统的调试顺利完成，确保实际工作不出现任何的疏漏。

参考文献：

[1] 郝琪. 消防装备器材管理系统的数据库设计[J]. 硅谷. 2010（03）.

[2] 黄绍伟. 高层公共建筑灭火救援中室内消防设施的使用[J]. 广东科技. 2013（08）.

[3] 刘云翔，原鑫鑫，窦晨超，徐飞. 火灾危险度评估研究[J]. 计算机测量与控制. 2013（04）.

第6篇：集成电路的设计方法及步骤范文

关键词：外业测量，RTK，构想，测量数据

 

1.概述

高速公路的外业测量要求严，精度高，而且受地形、地貌的限制比较大。所以无论新建公路还是改建公路项目的外业数据的收集显得尤为重要与困难。。一个高速公路项目的外业测量分为初测与定测，笔者重点讨论定测的相关问题。。

1.1高速公路外业测量现状

现有高速公路外业测量步骤较为细致，大致可分为（1）路线中桩敷设（2）中桩高程测量（3）横断面测量（4）地形图测绘（5）路基、路面及排水勘测与调查（6）小桥涵勘测与调查（7）大、中桥勘测与调查（8）隧道勘测与调查（9）路线交叉勘测与调查（10）沿线设施勘测与调查（11）环境保护调查（12）临时工程勘测与调查（13）工程经济调查。

在此步骤中有诸多步骤可统筹安排进行；也有的步骤是补充与核对，如步骤（4）；也有的步骤在某些项目中不存在，如（8），但所有步骤都是必不可少和简化的。

1.2测量仪器现状

外业测量的仪器主要有：RTK仪器，全站仪，水准仪，经纬仪等。中线定测运用GPS动态放样，即省时又省力且确保路线测设精度，采用的仪器主要为拓普康公司生产的全套RTK测量仪器。中桩高程测量主要采用水准仪，传统的光学仪器保证了高程测量的精度。横断面测量主要采用全站仪，电子仪器应用使得读数和计算更加准确与快捷。其他勘测与调查中可采用全站仪或经纬仪。

1.3 RTK的技术应用

实时动态（RTK）定位技术是是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。。实时动态定位（RTK）系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS（地理信息系统）前端数据采集。现有的新型的仪器可以跟踪美国的GPS卫星，又可以跟踪俄罗斯联邦的GLONASS卫星，这无疑将会增加接收机的可见卫星数，从而提高工作效率。其中全球定位系统（GPS）是由美国国防部掌控的星基无线电导航系统。该系统为任何装备了GPS接收机的近地用户提供了全球、全天候、24小时的定位、测速和定时服务。全球卫星导航系统（GLONASS）是由俄联邦国防部掌控的与GPS类似的导航系统。

2. 对技术、设备发展的构想

2.1 路线中桩敷设

现状路线中桩敷设中，是利用RTK技术，对输入桩号，然会用手持的接收机定位，无限的靠近改点，得出此点的三位坐标。在此过程中对一些地形变化点、地形地物的特殊点等往往需要反复输入，寻找，直至无限接近改点。

在此构想，可改变测量仪器硬件及软件的模块，由此改变测量的方法。首先通过线位的数据，卫星定位系统可完成路线在大地坐标中的线位，手持接收机可显示测量人员所在的位置与该位置垂直与线位的中桩的距离与方向，然后测量人员去无限靠近中桩，得到中桩的三维坐标；如该中桩不是所需特征点，可沿大致路线方向前后移动到所需点位置的附近，再沿路线法线方向无限接近该点，得到该点的三维坐标，得到桩号。由此可免去反复输入桩号的繁琐过程。

在此可构想有一台小巧便于携带的掌上电脑，此中已储存三维化的地形图，路线的平面及初步纵断面数据，既形成路线的三维透视图（现已有相关软件可以生成）。

在测量的过程中其他测量人员可持有掌上电脑，此电脑的软件及硬件可与RTK接收机相接，做到实时连接，掌上电脑已有三维化的地形图中，可实时看到所放线点所在三维地形图中的位置，可一看到此点的填挖情况。如果遇到不合适的地方，就可以现场进行调整，然后再连接手持接收机进行重新敷设，做到最大方面的优化路线方案。

2.2中桩高程测量

在中桩高程测量中，现状是采用水准仪测量。水准测量采用激光测量仪器，水准尺由特殊的反射材料做成，由特制电子的水准仪发出水平射线反射回来，然后显示读数，并且可设置前视后视，直接计算高差，记录人员可持有掌上电脑计算数据，此数据有专业的计算软件计算并且做出平差。此数据成果可与路线中桩测量中的掌上电脑联结传输数据，直接形成纵断面数据，免去了数据计算与输入的繁琐过程，也避免了数据输入的错误。

2.3横断面测量

横断面测量中可采用全站仪或RTK测量，在此可构想仪器的测量数据可直接联结到掌上电脑，实现测量数据与三维地形图数模的比对，可减少测量数据中的误差，最后的测量数据成果可直接形成横断面数据，避免了数据输入的繁琐过程。在掌上电脑中可以显示测量点的位置，可以根据具体的需要确定测量的距离，这样可以具体位置具体测量，避免了浪费和漏测，提高了效率。

2.4 地形图测绘

地形图的测绘，同样采用RTK技术和掌上电脑的结合，实时比对，实时观测，这样可以提高准确率和精度，避免漏测，并且可节省大量的数据输入时间。

2.5勘测与调查

在众多的勘测与调查中，我们同样可采用相同的技术手段，可利用三维透视图和现场地形的结合做出判断，使得勘测和调查更加准确，并且可以利用计算机模拟各种天气气候环境下的数据，做到准确合理的现场调查。如对一个涵洞的调查，在三维透视图中已经做出初步的设计，我们可以在三维透视图中模拟降雨的情况，可以判断出该涵洞的设置位置及结构型式是不是合理，如不合理，可及时做出相应的调整，再次重新确定位置和结构型式。同样大中桥的勘测与调查可采用相同的技术方法确定。同时还可以查阅互联网的相关数据，对其他的调查有很大的帮助。

总之我们的测量数据在外业测量过程中直接由测量人员直接录入电脑，自动进行计算，直接形成数字化的数据成果，这样有利于我们今后的查阅和利用，缩短了数据录入和转抄的中间过程，提高了准确率和工作效率。

3.展望

建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。针对高速公路的外业测量的仪器、设备及软硬件的发展必将带来测量技术的更大的革新，使得测量向着高效、高精度发展，最终实现公路勘测设计的“内外业一体化”。

第7篇：集成电路的设计方法及步骤范文

1引言

低功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术的飞速发展和日益成熟,使得大量的、低成本的微型传感器通过无线链路自组织成无线传感器网络成为现实。无线传感器网络能够通过各类集成化的微型传感器协作地实施监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端。目前，铁路物资押运防盗的网络监控在国内尚处于空白状态，将无线传感器网络应用于物资押运,对于保证物资在铁路运输过程中的安全，并降低押运人员工作强度，是十分有意义的。

2自组织协议用于铁路运输安全的优势

铁路系统棚式货运列车均为铁制，且满挂时达数百米，因此，要求无线通信能够长距离传输数据，并能有效克服金属（列车车体）的影响。金属对于无线通讯的影响非常大。能否有效克服金属影响是实现整套系统的自动传输的关键，因为它直接关系到各个节点之间的组网性能。目前，成熟的无线传感器网络协议主要就是ZigBee协议，该协议为免费协议。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输速率、低成本的双向无线通信技术。在ZigBee网络中，由许多个小型的节点所构成，以这些工作节点为依托,通过无线通信组成各种网络托普结构。为降低成本,系统中大部分的节点为子节点,从网络结构上看,他们只是其功能的一个子集,称为RFD(精简功能设备)，这种设备不具有路由的功能；另外还有一些节点负责与控制子节点通信、汇集数据和控制,或起到通信路由的作用,称为FFD[1]。ZigBee协议设备部署示意图如图1所示。随着ZigBee技术的开发和应用，国内现有各种基于Zig-Bee技术的报警系统。国际上，ZigBee技术支持868MHz、915MHz和2.4GHz三个频段，但在国内只能工作在2.4GHz频段。物资运输沿途环境复杂，要求单跳传输距离远、绕射障碍物能力好、抗干扰能力强等。2.4GHz频段，其半波长仅为几厘米，近似直线传播，绕射能力很差；高频导致传播损耗大，传输距离短；另外，工作在该频段的设备很多，如WiFi、蓝牙等，频段拥挤，通信可靠性大大降低。综合上述，采用ZigBee协议不适合应用于铁路运输安全。在物资押运列车安全监控网络中，监控节点采用电池供电，无人看守，节点能量有限。通信距离是影响能量消耗的主要因素，减少单次传输半径就可以降低功耗，但会带来覆盖范围的降低，因此系统必须支持多跳中继来传输数据，因此，高效路由协议的开发是降低节点功耗的关键。在无线传感器网络中，路由协议和应用背景密切相关，对不同的应用需求，需要使用特定专用协议。考虑到物资押运列车的各个节点的位置相对固定，可以考虑采用基于位置信息的路由协议，节点的位置信息可以作为路由设计的辅助条件，用来改善路由算法的性能，减少泛洪带来的数据无效传输问题，这为设计高效可靠的物资安全运输报警监控系统专用协议提供了可能性。

3协议框架

为了监控整个列车,无线传感器网络需要在列车沿线布置一定数量的电子锁终端节点以达到对整个列车的覆盖。多把电子锁协调工作，实现列车车厢状态的采集和传输，还需要一个手持终端。因此，硬件上系统包括一定数量的电子锁终端节点、一个手持终端组成[2]。其拓扑结构如图2所示。电子锁终端节点:传感器终端节点主要负责网络的形成,数据的采集,并将数据通过多跳传输到汇聚节点。手持终端：实际上就是后台监控设备，主要负责数据的处理、网络拓扑的控制及网络的监护工作。其内部集成了网络的主节点，也称为汇聚节点，是无线传感器网络的中心节点,负责网络的发起,拓扑的形成与维护,网络数据的汇集与处理,与后台监控系统的通信与信息交互[3]。汇聚节点是传感器终端节点中能力较强的一种。系统的工作流程为：列车车厢上锁后，由手持终端获取该电子锁的ID信息、车厢信息、相对于主节点的位置等信息。在整个列车完成部署完成后，手持终端内就存储了各个节点的位置信息，从而完成路由基础信心的建立。手持终端组网命令，系统进入监控状态。若某个电子锁被破坏，则相应的信息缺失，系统报警，实现了押运过程的实时监控。每列火车可以自行组成一个封闭的监控网络，也可以与铁路方统一设立的监控中心联网监控。一旦发生重大盗抢事件，监控中心可以在第一时间做出反应，调集相关力量进行后续应对。

4协议设计

4.1协议的层次结构

针对物资押运的特点，提出了基于位置信息的高效的专用协议。图3给出了协议的层次结构图。包括射频层、网络层和应用层。通信及信息传输由射频层完成[4]，网络的组织、管理及维护都由网络层完成,应用层实现用户功能。协议的每一层都以函数库的形式提供给上一层,由上一层调用。

4.2协议帧格式

图4给出了协议的帧格式。在射频层中，前导码、同步字、RSSI（接收强度指示）和CRC（校验值）均由无线单片机硬件自动添加，长度字节用于指示网络层中数据的长度，n=15字节。在网络层中，目的地址和源地址用于收发识别，标志位用于ACK验证，应用层数据长度为m=12字节。在应用层中，ID1、ID2两级识别号用于多个系统同时应用时电子锁身份认证；帧号用于区分不同的工作周期；命令字用于指示该帧的不同功能，如开锁、关锁及状态查询等；同步信息用于各个电子锁与手持终端在时间上的同步；应用层中，（7）-（12）定义为电子锁信息域，指示电子锁自身地址、父节点地址、自身级别、接收父节点信息时的信号强度、锁开合状态信息、电子锁对应的车辆编号等[5]。

4.3数据传输过程

图5给出了协议的工作流程图。首先，手持终端对各个电子锁进行初始化设置，获取电子锁相应的车辆编号。编号由按前至后的方向顺序编号,并设押运车辆编号为，电子锁对应车辆编号为。在步骤102中，手持终端作为第0级父节点发送升序或者降序方向广播帧，该广播帧要求定向扩散，即按车辆编号向着升序或者降序方向传播。满足方向要求的电子锁成功接收该帧，根据广播帧的内容更新父节点地址、级别、接收信号强度、时钟等，并计算信息回传的延时。计算方法为：设延时为t,则。延时时间到，电子锁将自身信息（电子锁信息域）发送至父节点，发送采用ACK方式，即发送后等待命令正确应答，确保发送成功。在步骤103中，父节点首先将在时间内收集的数据发送至上一级父节点,并对数据进行统计分析，若接收到的电子锁节点数大于0，说明可能存在下一级节点。经过步骤104的分析，父节点收集的电子锁节点个数大于0，因此，在步骤105，父节点首先将收集的数据发送至上一级父节点。然后选择一个电子锁节点作为下一级广播的簇头。簇头设置方法为：在所有接收到节点中，去掉接收信号强度值低于-70dB的节点，然后取距离手持终端最远的节点作为簇头（若发送降序广播帧，则最远节点就是车辆编号较小的，否则，发送升序广播帧，则最远节点就是车辆编号较大的）。担当簇头的电子锁收到设置命令后，将广播帧中级别值加1，继续发送升序或者/降序方向广播帧。重复步骤103。若在步骤104后，某一级父节点收到的节点数等于0，则说明已经没有未被查询的电子锁节点，则在步骤106，作为最后一级簇头的电子锁将向其父节点发送查询结束命令，该命令最终到达手持终端，本轮查询结束。重复步骤102，发送相反方向广播帧，直到步骤106。手持终端完成所有电子锁数据的汇集。

第8篇：集成电路的设计方法及步骤范文

【关键词】电子电路调试方法调试技巧

随着科技水平的不断进步,电子产品日新月异，各种成熟的电子电路多不胜数。任何一台电子设备在使用前，必须要通过调试，使电路能够满足规定的各项技术指标要求，这样电子设备才能正常安全的运行。这就要求调试者既要十分清楚电子电路的工作原理，又要有一定的科学实验方法。因此，电子电路的调试占有重要地位，这也是理论联系实际的重要环节。另外，电子设备在长期运行中，会发生故障，需要维修。这些技术工作均离不开电子电路的调试工作，因此电子电路调试技术十分重要。

一、电子电路调试原则

调试电子电路时要遵守“检查确认、先静后动、先分后整、由零到满”的调试原则。

1.检查确认：调试前不加电源的检查过程。对照电路图和实际线路检查元件安装位置是否正确、牢固；连线是否正确，有无虚接；插接件是否接触良好；元器件引脚之间有无短路，电源极性、信号源连线是否正确；确认无误后，可转入静态检测与调试。

2. 先静后动：电子电路先要进行静态调试后再进行动态调试。静态调试是电子电路接通直流电源后测量各关键点直流电压是否在正常状态下。动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方法是在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。

3. 先分后整：先对每个单元电路进行调试，没有问题后，在进行整体电路调试。

4. 由零到满：先不带负载调试，再带轻载调试，最后带满载调试。

二、电子电路调试方法及技巧

电子电路的调试方法很多，目的都是为达到电路设计指标，要经过“测试一判断一调整一再测试” 反复进行的过程。电路测试和调试是电子设备的一个重要环节。通过调试，可以发现和纠正电子电路设计方案的不足、安装的不合理，通过采取一定的改进措施，使电路达到设计技术指标的要求。在工作中积累了一些电子电路调试的方法及技巧，具体的的调试步骤如下：

1. 调试前的准备工作：调试前先要按照调试要求准备好仪器仪表及工具。调试常用的仪表仪器有万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。

2. 接线检查：电路安装完成后，不能急于通电，先要认真检查电路接线是否正确。

3. 检查元件安装正确性：调试前除了检查接线的正确性之外，还要对照电路图和实际线路检查元件安装正确性，用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。若电路经过上述检查，确认无误后，可转入下一步骤静态检测与调试。

4. 静态检测与调试：通电而在不加输入信号的状态下，对电路进行一些数据的测量和状态验证。如电路中有集成电路芯片插座，首先不要插入集成电路芯片，接通电源，检查电源电压是否正常，电路中有无冒烟，异常气味，元器件有无发烫等现象。如发现异常情况，立即切断电源，排除故障。这些都通过以后，用万用表检查集成电路插座的电源端，检查该电源端电压是否正确。这是很重要一步，因为一般集成电路芯片只要电源不接错，内部的自带保护电路就可以正常工作，集成电路芯片就很不容易损坏。

如果电源正常，就可以断开电源，将集成电路芯片插入插座，然后继续通电，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、数字电路各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元器件参数、更换元器件等，使电路最终工作在合适的工作状态。

5. 动态检测与调试：动态检测顺序一般按信号流向进行，这样可把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后联调创造有利条件。动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的流向逐级检测电路中各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如有必要，就要对电路参数作进一步调整。调测试完毕后，要把静态和动态测试结果与设计指标加以比较，经深入分析后对电路参数进行调整，使之达标。

6. 整体电路联调：在以上调试的过程中，因是逐步扩大调试范围的，实际上已完成某些局部电路间的联调工作。在整体电路联调前，先要做好各功能块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连通，然后进行整体电路联调。整体电路联调就是检测整个电路动态指标及各项功能。调试中，把各种测量仪器及系统本身显示部分提供的信息与设计指标逐一对比，找出问题，然后进一步修改、调整电路的参数，直至完全符合设计要求和实现功能为止。

三、调试时应注意的事项

在调试过程中，出现故障时要认真查找原因，根据电路原理找出解决问题的办法，发现器件或接线有问题，需更换修改，更换完毕，经认真检查后，排除故障，才可继续重新通电，最终排除电路中可能存在问题的点，排除故障使电路工作正常。在信号较弱的输入端，尽可能使用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上。

调试过程中自始至终要有严谨细致的科学作风，不能存在侥幸心理，调试过程中，不但要认真观察和测量，还要认真做好记录，包括记录观察的现象、测量的数据、波形及相位关系，必要时在记录中要附加说明，尤其是那些和设计不符的现象，更是记录的重点。依据记录的数据才能把实际观察到的现象和理论预计的结果加以定量比较，从中发现设计和安装上的问题，加以改进，以进一步完善设计方案。只有这样才能通过调试，收集积累第一手材料，对积累丰富自己的感性认识和实践经验起到的积极作用。

电子电路调试是我们电子设备使用前必不可少的过程，调试的过程是将电路中元器件工作在相互匹配的最佳状态，使电路的各项性能指标达到要求，电子设备使用效果更好，电子设备系统能够正常安全的运行。

参考文献

[1]李杰. 电子电路设计、安装与调试完全指导. 化学工业出版社，2013年

第9篇：集成电路的设计方法及步骤范文

1.教材章节内容

《高等教育出版社》出版《电工技术基础》；第四章《磁与电磁》第七节；《楞次定律》。

2.重点难点

重点：楞次定律的得出及内容。难点：楞次定律中“阻碍”二字的理解。

3.教学对象

职业中学一年级学生。

4.教学目标

（1）知识目标：理解和掌握楞次定律及应用。

（2）能力目标：通过实验的探索，培养学生的实验操作、收集、科学处理信息能力。

（3）情感目标：培养学生科学探究的思路及方法，促进学生间的合作与协作。

5.教法教具

本节课所用的实验器材：线圈、电流表、条形磁铁、导线（各4组）；教学用具：多媒体课件及投影仪。

6.学法指导

自主探究法，对比分析法，分组讨论法，分析归纳法。

【教学过程】

新课导入（2分钟）：

用“线圈、电流表、条形磁铁、导线”设计一个“产生感应电流”的实验。观察电流表指针的摆动方向。教师通过情境创设要求学生设计“产生感应电流”的实验，并巡回指导，评优纠错，复习旧知，导入新课。

【新课讲授】

一、实验探究（分五个步骤来完成）（30分钟）

（一）发现问题（1分钟）

学生实验观察发现问题“只有当磁铁插入和拔出时，电流表的指针摆动方向不同。”教师启发、引导。

（二）猜想假设（4分钟）

学生猜想假设，组间交流，各抒己见统一探究目标：“原磁通量的变化与感应电流方向的关系”。

教师肯定、表扬、引导，点拨。统一探究目标：即研究 “原磁通量的变化与感应电流方向间的关系”。

（三）实验设计（10分钟）

1. 教师的活动：（1）巡查鼓励，收集问题；（2）参与方案设计，适时加以启发，引导，指导，分析，点拨：①如何确立实验项目；②如何寻找引导感应电流方向变化的各物理量；③如何对方案进行科学设计；（3）对各方案作出总结点评，指出优缺点，鼓励学生设计出更多更好的方案，并对各方案中的优部分进行整合，课件展示整合后探究方案。

2.学生的活动：各组学生独立设计探究方案，经组内讨论交流完善后，上台投影展示汇报，然后大家针对方案进行可行性分析、优缺点评估，并对方案的缺点进行改进，提出更优化的方案。

（四）实验探索（5分钟）

1.学生的活动：学生再次实验，通过对实验现象信息进行收集，分析，经组内组间讨论交流后，把相关信息与结论填入上表，为实验结论的得出提供依据。

2.教师：引导，指导，对实验记录表格中原磁场的变化及感应磁场的变化进行重点引导指导。

（五）实验结论（10分钟）

1.教学内容：楞次定律的内容及“阻碍”二字的理解。

2.教学方法及手段：实验探究，分析归纳，课件展示，动画演示。

3.教师的活动：参与实验结论的分析讨论，并对科学分析及结论得出的方法步骤进行重点指导。课件展示定律，和学生共同分析理解楞次定律，利用实验动画重点分析理解“阻碍”二字，突破教学难点。

4.学生的活动：学生经过分析论证后，得出实验结论，并汇报交流。在教师的引导分析下，理楞次定律及定律中的“阻碍”二字。

二、拓展提高（10分钟）

提高1：学生思考回答：如图，当线圈ABCD向右远离通电直导线时，线圈中感应电流的方向如何？

学生通过互动填表，得出感应电流方向，并分析归纳利用楞次定律判定感应电流方向的步骤。

师生共同分析并归纳利用楞次定律判定感应电流方向的步骤：①明确闭合回路中原磁场的方向；②判断穿过闭合回路的磁通量如何变化；③由楞次定律确定感应电流的磁场方向；④利用安培定则确定感应电流的方向。

提高2：①学生依据两种理论分析并填表3；②学生填写表3并对比分析；③在实验动画验证的基础上分析归纳楞次定律与右手定则的区别与联系。

教师在学生理论分析和表格对比填写分析后，通过实验动画验证分析学生结论正确与否，引导学生得出楞次定律与右手定则的区别与联系。

三、课堂小结（2分钟）

1.知识小结：重点内容：楞次定律；难点理解：“阻碍”的真正含义。

2.实验小结： 交流实验心得。包括成功与不足。

四、作业布置（1分钟）

1.实验报告 要求：实验成功的关键；实验中不足的原因；实验改进的办法。

2.实验验证 要求：利用以下器材设计验证楞次定律的实验。实验器材：干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的螺线管、条形磁铁、滑动变阻器、开关、导线

【教学收获】

1.在教学中，学生在探索规律的过程中，培养了科学探究的思路和方法。另外，我将多媒体技术与实验教学结合起来，使教学直观形象。