电子工程设计论文范文

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2电子工程中存在的问题

机械电子工程快速发展，但是到目前为止，世界各国对于机械电子工程都没有明确的定义和统一的认识，出现这种问题的原因，一方面是机械电子工程发展速度太快，所涉猎的领域越来越多，另一方面是因为设立明确的定义必定会对其发展产生一定的限制作用，不利于机械电子工程继续快速发展。电子工程在发展的过程中产生了一些难以解决的问题，电子产品的发展方向是具有更高集成和大容量，同时体积也越来越小，这就需要技术的不断升级来实现发展目标。电子工程设计方案需要获得科学的检验，要对其进行仿真分析。电子元件所处的工作环境是设计人员应该考虑的问题，要对设计方案进行有效优化，最后要对电路特性进行分析。另外电子工程在运行中要避免静电的危害。为了实现电子工程取得进步获得发展，需要在电子工程设计中采用EDA技术。

3电子工程设计要点

3.1仿真分析

机械电子工程设计方案需要通过科学的系统仿真或是结构模拟来说对其可行性、科学性进行验证和分析。通过仿真分析来确保设计方案在后续实践中能够顺利应用。在仿真分析过程中，使用EDA技术可以为仿真分析提供良好的支持。EDA技术能够通过各个环节当中的传递函数来进行数学建模并对其进行仿真分析，这样构建和仿真系统能够准确验证设计方案的实践性，并能够对电子系统工最后程设计方案进行推广和使用。这种仿真分析对于提高我国电子工程设计的整体水平和产品质量有积极的指导意义。

3.2优化设计

对设计方案进行优化的目的是尽可能确保电子元件在应用过程中具备稳定性与可靠性，保证其拥有最佳的容差和工作环境。在实际工作条件下，使用传统的电子工程设计方法，难以对实际容差及电子工程元件工作环境进行全面的检查和分析。不能对电子元件环境进行全面勘测，就容易导致设计方案在此方面出现漏洞，这样一来电子元件的容差及其工作环境温度就很难得到有效的保障。利用EDA技术则能对设计方案进行良好的优化，因为EDA技术可以对电子方案环境进分析计算，获得电子元件在实际工作中所处的环境温度等相关数值。在分析获得的数值基础上，来对电子工程设计方案进行优化，保证方案在实施后，可以稳定工作，具有可靠安全保障。

3.3预防机械结构中的静电

机械结构是根据设计方案来工作并应用于事物成为满足功能需求的结构。在科技快速发展的大环境下，集成电路设计愈来愈复杂，这对静电的防治也提出了更高的要求。静电对电子元件的破坏巨大，静电电场能够对周边电荷有吸引力会破坏绝缘体，使电子元件敏感度降低，甚至是引发集成电路烧毁，使电子产品直接报废。这要求工作人员做好静电防护，对防静电工作区域进行划分，保持操作空间的清洁，降低静电发生的概率。在电子工程故障检测方面，要将传统的电子工程故障检测和智能故障检测方法结合，相互验证，在电子技术投入方面加强，提升电子工程检测技术的能力，增强电子元件、电路对环境的适应能力。

3.4电路特性的有效分析

对电特性进行有效分析是EDA技术中的重要内容，在电子工程设计的过程中，理论分析都是在数据分析和特性分析的基础之上进行。因此，数据分析和特性分析方面的数据必须准确及时，使用传统的电子工程设计方法会受到多方面的限制，难以保证数值的准确性，电力测试的实际精度会受到较大的影响，不利于后期稳定性的建立。EDA技术就能够对整个系统进行全面的测试，并保证测试的精确性与科学性，避免设计方案出现结构性的差异确保设计方案的整体性以及合理性。

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1．1电子信息工程专业的培养方向初探

电子信息工程专业旨在培养具备扎实的电子技术和信息系统的理论基础知识，知识面宽，实践能力强，能从事电子及信息系统的研究、设计、制造和应用工作，富有创新精神的宽口径高级工程技术人才。知识面宽容易使学生产生困惑，往往形成“什么都学又都学不精”的印象。让学生的学习具有方向感，明白学习的众多课程之间有什么关系，学完之后能够具备什么能力，通过树立培养方向去除学生的这些疑问。从电子信息工程的专业名称及培养目标来看，该专业主要由“电子”和“信息”两方面构成;当然二者是不能简单分开的，但在学生培养过程中可有所侧重，即形成偏重于应用电子类和信息处理类的两大方向。应用电子方向强调学生在硬件方面的能力，通过电路、电子技术、微机原理、单片机、DSP、嵌入式系统、EDA等课程的学习和实践，以电子系统的设计开发为发展方向。信息处理方向则强调算法开发与软件编程能力，以信息处理与信息系统开发为主攻方向，重点课程包括信号与系统、数字信号处理、语言信号处理、数字图像处理、模式识别、计算方法、高级语言编程、数据库等。上述大部分课程都是电子信息工程两个方向的公共课，两个方向是不能截然分开的。

1．2课程设计的方向把握

对于电子信息工程两个不同方向的学生，专业方向课程设计的组织实施是分开进行的，即分成应用电子技术方向课程设计和信息处理方向课程设计，这两类设计课程都安排在学生修完各方向的主干课程之后。课程设计题目的拟定要体现方向性，如应用电子类的题目可设定为小型电子系统的开发设计，如“室温控制系统”、“智能小车”等的设计开发，信息处理类的题目如“语音识别”、“人脸识别”、“车牌检测”等。学生根据个人兴趣和知识结构确定不同的发展方向，选择相应的专业方向课程设计题目。完成各方向的设计题目需要的实验条件是不同的，相应的成果形式、成绩评定方式也不尽相同。

2专业方向课程设计实施实例

电子信息工程信息处理方向注重算法开发与编程实践，主要研究利用信号处理、图像处理与模式识别等信息分析处理手段及编程工具进行相关信息系统的开发设计，专业方向课程设计中常采用图像处理类的设计题目。数字图像处理是电子信息工程的专业课，同时也是一门综合性学科，其内容多、跨度大、覆盖面广，主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。要求学生在掌握有关图像处理和图像分析的基本概念、基础理论、典型方法的基础上，掌握一定的编程实践技能［5－6］。充实设计内容并改进组织形式，通过课程设计促进学生对知识的掌握和应用能力的提高。

2．1图像处理类课程设计的拟定思想

图像处理类课程设计要突出两方面的内容，一是对图像处理基础理论的巩固提高和解决实际问题的能力训练，二是至少熟练掌握一门编程语言、选择适当开发平台实现具体的图像处理算法［7］。为此在题目选择、设计方案制定等方面应考虑以下几个问题。

(1)设计题目的选择。课程设计不同于教学过程中的实验，与之相比要更加突出设计性和综合性;而从工作量和难度上讲低于毕业设计。题目不能太大太难，必须是学生经过认真思考、查阅资料和分组讨论，利用所学知识能给出解决方案或提出思路。设计内容要突出实用性，可以是实际问题的简化。解决问题需要综合应用图像处理多方面的知识点，但要避免图像处理算法的简单叠加，讲究合理应用。

(2)开发平台的选择。针对具体的应用实例可以采用不同的开发平台，如利用普通计算机下的Windows或UNIX平台、利用DSP、FPGA或其他嵌入式开发平台。

(3)编程语言的选择。图像处理中主要的编程语言是VC和Matlab，二者优缺点都非常突出。VC功能强大但要做到熟练使用难度较高，Matlab中有图像处理工具箱、包含了大量可直接调用的图像处理函数，应用简单但程序运行速度偏慢。不同的设计题目可能适于在不同的开发平台下选择不同的编程语言来解决［8］。题目设计时不仅要考虑题目自身的难度，还要兼顾各开发平台及应用不同编程语言的难度差异，比如在Windows下应用Matlab可以选择难度稍大的题目，而使用DSP或VC的设计题目相应要简单一些。

2．2课程设计范例—基于DSP的车牌检测

按照课程设计大纲的要求，考虑到具体设计中的多方面因素，实际教学中设计了多个题目，学生可以根据自身知识水平及兴趣爱好进行选择。现举一个具体实例，借以说明图像处理课程设计的组织管理过程。车牌定位是进行车牌自动识别的前序步骤，定位结果对车牌的识别会产生决定性的影响。设计的主要内容是综合运用所学的图像处理及相关课程的知识，建立基于DSP图像处理综合实验平台的车牌检测定位系统。

(1)设计要求与指导

布置题目，给学生下达课程设计任务书，同时提供课程设计指导书，让学生明确设计题目要解决什么问题、具体完成哪些内容，以及大致的解决思路。该设计题目要求在DSP平台下完成，完成该题目的关键在于两点，即车牌检测方案的制定和DSP平台下的编程［9］。制定车牌检测方案首先要对含有车牌的图像进行分析，找出车牌区域有别于其他区域的特点，然后根据这些特点及所学图像处理知识设计检测方法。为了便于进行车牌检测，通常还需要对图像进行预处理以提高图像质量。要在DSP平台下完成该设计，必须熟悉DSP的开发环境，同时具备较强的编程实践和算法开发能力。与学生进行初步的沟通，使其明确要完成该设计题目，可以从如下几个方面入手。①分析车牌区域的特点及与图像中其他区域的主要差别。②设计车牌定位的实现方案，主要包括图像的预处理(如平滑、锐化、消除光照不均匀等)、车牌边缘提取、干扰区域抑制、牌照搜索与截取等。③利用DSP实验系统编程实现设计方案，处理结果要求实现车牌区域的自动截取。

(2)组织协调与方案制定

承担设计的课题小组选出组长负责课题分工及组员间工作的协调。课题组长选择平时成绩较好、组织协调能力强的同学担任。组员分工以能圆满完成课题任务为原则，兼顾个人特长和兴趣爱好。如动手能力和编程能力强的同学可主要负责DSP平台下图像编程工作，理论知识掌握得比较好的同学可主要负责算法分析与流程设计。当然，分工时也可以考虑有针对性地进行“补短”，通过课程设计促进各方面知识和能力的全面提高。针对车牌检测这一问题，课题小组制定了处理流程。即首先对采集到的车牌图像进行预处理，以降低噪声干扰;然后根据车牌区域的灰度特点选择适当阈值将图像二值化;提取图像边缘，并可利用数学形态学的开闭运算或自定义模板中值滤波进一步去除干扰;牌照区域搜索利用投影法，即通过检测图像向水平和竖直两个方向的投影数据确定车牌区域;最后根据投影检测的结果截取车牌子图像［10］。

(3)算法设计与编程实践

根据处理流程，分工实现各步处理算法开发与代码编程。经过程序调试及对多幅车牌图像的测试改进算法，以逐步提高车牌检测的可靠性和算法执行效率。采集到包含车牌的图像，经过预处理、二值化、边缘检测、投影法定位，最终得到车牌子图像，为后续针对车牌的识别分析等工作做好准备。

(4)设计总结

学生根据自己所做的工作对课程设计进行总结，提交课程设计报告。设计报告重点反映个人所做的工作，交待清楚课题背景和设计内容、方案选择与理论分析、方案实现方式、结果分析以及设计总结等内容。

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2毕业设计指导工作

毕业设计指导工作是决定整个毕业设计质量好坏的关键。基于专业导师制毕业设计指导工作的实施，有利于密切师生关系、促进教风和学风建设，有助于解决指导环节存在问题。专业导师负责制，即从大三开始，每位学生都选择一名专业指导教师，由专业导师指导专业课程学习、专业技能训练，由专业导师布置和指导其毕业设计。实施专业导师负责制，专业导师来自于科研教学骨干教师与企业工程师，学生和导师双向选择，建立专业导师制度；其次，三年级学生即可进入毕业设计环节，在导师指导下，确定专业方向，学习专业知识。

3毕业设计质量管理

3.1建立毕业设计规范制度

建立毕业设计管理办法与实施细则、毕业设计大纲、指导教师职责、评阅教师职责、成绩考核标准、答辩工作规范、工作流程、论文格式规范等系列文件制度，从过程管理上形成选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节的规范和标准。

3.2选题规范化管理

制定科学、合理、规范化的选题申报制度，毕业设计选题实行一人一题、题目不重复。严把指导教师质量关，选派有教学和科研经验、具有讲师职称或博士学位的教师担任指导教师。

3.3毕业设计过程监控

毕业设计质量监控机构有学校、院（系）及专业建设组（或教研室）三级，采取院（系）自查和学校检查相结合的方式进行，明确各级监控岗位职责。监控环节分为初期检查阶段，包括指导教师资格、选题、开题；中期检查阶段，包括教师指导、设计进度、学生工作情况等；末期检查阶段，包括设计质量、答辩资格审查和答辩情况，整个监控环节形成了毕业设计质量监控闭环。

3.4毕业设计量化考核

毕业设计工作的量化考核应以毕业设计规范制度为依据，对质量监控过程进行量化。毕业设计（论文）工作评估指标体系，分为一级指标（质量监控、题目选择、论文或设计质量），二级指标（组织领导、质量监控、选题、成绩评定、总体水平）及主观观测点，最终达到对毕业设计工作的量化考核。

3.5毕业设计网络化管理

毕业设计网络化管理系统实现了教师网上出题、开题下任务、中期检查、论文审阅的全过程指导，提供师生互动平台，为教学管理人员的组织立题、中期检查、答辩分组、论文评审、归档全过程监督管理提供了工具，从而在很大程度上提高了毕业设计管理水平和毕业设计的质量。

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2CDIO模式下的课程改革探索

2.1教学定位

通过与相关企业的座谈与对本地小家电企业的调研发现，企业需要的工业设计师应该具有：对产品工艺和结构等技术方面的了解、熟悉与外形设计有关的国家标准以及满足产品造型安全性的检测等。由此确定了工业设计专业开设《电子电工》课程的主要目的是需要学生通过对该课程的学习，掌握基本的电工电子技术，了解常见电子产品的结构，为该类产品造型设计提供必要的工程依据。

2.2教学内容制定

根据调研结果和企业需求，将教学大纲作了相应的调整，制定了符合工程的教学内容。其中，课堂授课部分的内容作了如下调整：将以往的电子电路的基础知识进行压缩（约占总课时的1/2），增加与电子类产品造型相关的标准，例如3C、UL等常用标准（约占总课时的1/4），电子产品安全性测试方法与产品造型设计安全性原则等内容（约占总课时的1/4）。同时还会根据调整过的教学内容，编制一本能够适用于该校工业设计专业特点的《电子电工》教材。实验教学方面，基本思路是“从模仿到设计”。即将实验教学的场所由学校搬移至产学研合作基地，学生通过学习已有产品（例如灯饰、小家电等）的设计过程、设计方法、设计经验等，让学生对实际电子类产品的结构设计与造型设计的方法、思路、经验等有了足够的认识后，再将学到的这些实际经验应用于自己的设计中去。将验证性实验的教学由实验教师完成变为由企业中的特聘教学完成。这样可以将课堂的抽象理论学习转化为生产实践中的具体应用，学生的学习热情被激发，学习效率显著提高。

2.3教学实践

依据CDIO理念，教学的目标是通过学习该课程，增强学生的“构思-设计-实施-运作实践”的能力。在具体的教学实施过程中，将课堂教学分为两部分：第一部分，基础专业知识的讲授，由工科的教师担任，主要是建立学生对电子电工技术中常用的基本技术和方法的使用原则；第二部分，工程实践的讲授，这部分以讲座的形式授课，邀请相关企业的工程技术人员作为特聘教师，以企业实际项目为例，系统全面地剖析产品造型与产品结构、工艺之间的联系，同时，解答学生在实验或学习中遇到的实际问题。实验教学部分，改“学校———学校”的训练方式为“学校———企业———学校”的训练方式，安排学生深入产学研企业，通过对企业中各类电子类产品开发周期的了解，学习其开发经验，开发的方法。回到学校后，学生根据自己的兴趣选择参观到的某一具体产品作为训练项目，仿照学习到的开发过程，重新完成开发过程。这种训练方式让学生在课程中将学习和实际应用相配合，能够充分了解工业设计实践教学的动机；从基础学习阶段深入到实际应用与技巧的使用，切身体验实际项目的经验与专业设计知识的均衡发展，能使学生真正体会到设计理念的真谛及实践教学的真正意义；由于实际设计项目的参与，使学生日后的设计相关工作经验更为丰富，有利于培养学生发现、分析和解决问题的能力。学生对看到的和学到的内容有更深刻的了解和理解。具体完成过程如图2所示。除此之外，还将这门课程学到的内容与工业设计专业其他课程进行“嫁接”。比如与工业产品造型设计课程、产品包装等课题联合，形成综合性大实验项目，让学生通过这些综合性项目对工程类课程与艺术类课程很好地结合与应用，锻炼其综合分析运用能力。

2.4综合评价

根据CDIO理念，针对《电工电子》课程改革的目的，对学生评价方法也做了调整。改原来的纯理论考试为理论考试与实验考查各占50%，其中，在实验环节的成绩又分为几个方面：学生在团队中起的作用，与团队的合作与交流占10%，综合利用工程方法能力占30%，作品展示期间，由参与评价的其他老师和同学的打分占10%。这样一来，能够更加客观地反映学生对基本技能的掌握和对工程实践的认识，加强学生人际技能、团队与沟通能力。