- 相關(guān)推薦
數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)
數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)1
計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了要對(duì)理論知識(shí)加以了解，更重要的是要提升自己的動(dòng)手能力。計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課，通過(guò)課程設(shè)計(jì)把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，可以起到拓展知識(shí)的作用。
一、EDA技術(shù)概述
EDA也就是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，EDA技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試以及計(jì)算機(jī)輔助工程。EDA技術(shù)的工具就是計(jì)算機(jī)，在EDA軟件平臺(tái)上，設(shè)計(jì)者常常用硬件描述語(yǔ)言HDL來(lái)完成具體的課程設(shè)計(jì)文件，然后再在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上自動(dòng)完成邏輯編譯、分割、優(yōu)化、布局、仿真等多個(gè)步驟。
EDA技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件的實(shí)際功效。一項(xiàng)設(shè)計(jì)最重要的部分是仿真和調(diào)試，采用EDA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，從設(shè)計(jì)的高層次上對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行全局縱覽，有助于早期改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的毛病，避免工作量的增加，也可以減少進(jìn)行邏輯功效仿真的工作量，增加設(shè)計(jì)的成功率。
二、將EDA技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)是一個(gè)典型的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)，如果在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中加入EDA技術(shù)的軟硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)，不僅可以提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的斂率，也可以節(jié)約硬件開(kāi)發(fā)成本，縮短設(shè)計(jì)周期。因此在計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的實(shí)踐教學(xué)中，要不斷提高學(xué)生利用現(xiàn)代化的電子技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。當(dāng)然，EDA技術(shù)將成為計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向。
�。ㄒ唬┱n程的實(shí)施方案
課程設(shè)計(jì)是要完成模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)以及FPGA的實(shí)現(xiàn)，而課程實(shí)驗(yàn)則是用來(lái)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部件以及其具體的邏輯功能的。這兩種課程內(nèi)容都是為了讓學(xué)生能夠掌握計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)中各個(gè)部件的具體組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)方法及其具體的設(shè)計(jì)方法，從而建立一種整體的概念，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行獨(dú)立分析設(shè)計(jì)的能力。計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)中運(yùn)用了多門(mén)課程，比如計(jì)算機(jī)組成原理、VHDL、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等，這些課程都能對(duì)學(xué)生的自學(xué)能力有很好的提高。因?yàn)樵撜n程設(shè)計(jì)不僅在理論上要求學(xué)生有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，在實(shí)踐上則要求學(xué)生具有電路分析與設(shè)計(jì)、能進(jìn)行完整實(shí)驗(yàn)的能力。
�。ǘ┱n程設(shè)計(jì)的內(nèi)容
計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。首先是進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，畫(huà)出模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路框圖；其次是設(shè)計(jì)微程序控制器或者硬聯(lián)線控制器的邏輯結(jié)構(gòu)框圖；開(kāi)始設(shè)計(jì)機(jī)器指令格式和指令系統(tǒng)；由給出的課程題目和設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)來(lái)編寫(xiě)相應(yīng)的匯編語(yǔ)言，進(jìn)行仿真等。
三、將EDA技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)
進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后就可以進(jìn)行具體的課程實(shí)踐。在進(jìn)行課程實(shí)踐之前，要掌握具體的設(shè)計(jì)方法。計(jì)算機(jī)的CPU包含基本的功能模塊以及與基本功能模塊相連的數(shù)據(jù)通路。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)實(shí)踐時(shí)要掌握基本功能模塊的具體功能以及各自的'特點(diǎn)，再對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試、軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中采用的CPU采用大多是單總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的16位CISC CPU，EDA軟件大多是可編程邏輯器件設(shè)計(jì)工具軟件。
�。ㄒ唬┗灸＠缬�(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)
在具體的課程設(shè)計(jì)中，為了保證清晰的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般在系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)采用原理圖輸入法，而在其他的模塊都采用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行處理時(shí)要在文本編輯器中輸入每一個(gè)單元模塊所對(duì)應(yīng)的VHDL源程序，并且要對(duì)各個(gè)源程序進(jìn)行編譯，可以產(chǎn)生相應(yīng)的圖元，供頂層的電路調(diào)用使用。各個(gè)模塊的圖元可以生成圖元庫(kù)，運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程，很重要的一步就是要進(jìn)行軟件仿真，而仿真的元器件就來(lái)源于圖元庫(kù)。在圖形編輯器中可以對(duì)圖元庫(kù)中的各種圖元進(jìn)行調(diào)用，再根據(jù)數(shù)據(jù)通路的總體框架圖連接成頂層電路圖，就可以進(jìn)行電路的仿真。計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的CISC模型機(jī)的頂層電路圖中有很多基本器件模塊，比如時(shí)序信號(hào)發(fā)生器、程序計(jì)數(shù)器、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、移位寄存器、指令寄存器、比較器、地址寄存器、一個(gè)控制單元等。而這些模塊也共用一組16位的三態(tài)數(shù)據(jù)總線。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的存儲(chǔ)模塊是一個(gè)重要的組成部分，存儲(chǔ)元件由嵌入式陣列塊構(gòu)成，通過(guò)調(diào)用宏模塊并設(shè)置模塊相關(guān)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)的各個(gè)部分都承擔(dān)了不同的功能，其中，存儲(chǔ)CPU主要是對(duì)指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行執(zhí)行，具體的過(guò)程是處理器從存儲(chǔ)元件中讀取相應(yīng)的指令，CPU再執(zhí)行指令來(lái)運(yùn)行下行的各種程序，整個(gè)過(guò)程中的指令都被存儲(chǔ)在指令寄存器中。譯碼過(guò)程由控制單元完成，控制單元主要是控制相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行相互作用，并且控制各個(gè)處理單元來(lái)執(zhí)行這些指令。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的控制模塊其實(shí)是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，它主要控制CPU的各項(xiàng)動(dòng)作之間的順序，比如取指令、譯碼、執(zhí)行指令，控制模塊進(jìn)行操作時(shí)要針對(duì)各個(gè)動(dòng)作發(fā)出具體的時(shí)序控制信號(hào)，使得計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各個(gè)動(dòng)作都能進(jìn)行協(xié)調(diào)的工作，進(jìn)而完成各個(gè)指令的具體功能。這種方法與微程序設(shè)計(jì)方法不同，微程序設(shè)計(jì)法主要在控制存儲(chǔ)器中寫(xiě)入微指令，通過(guò)控制微程序來(lái)執(zhí)行具體的控制指令。
（二）軟件設(shè)計(jì)
當(dāng)系統(tǒng)CPU得到一個(gè)復(fù)位信號(hào)后，系統(tǒng)即開(kāi)始進(jìn)行復(fù)制操作，復(fù)位信號(hào)是使CPU內(nèi)部狀態(tài)復(fù)位的一個(gè)信號(hào)操作。一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)的每個(gè)寄存器都有不同的功能，寄存器1主要存放模塊的的起始地址，寄存器2主要存放系統(tǒng)目標(biāo)區(qū)的起始地址，而寄存器6則主要存放被復(fù)制模塊的末地址。在具體的操作過(guò)程中要判斷數(shù)據(jù)模塊的復(fù)制工作是否已經(jīng)結(jié)束，若已經(jīng)滿足結(jié)束條件則可以停止運(yùn)行，否則要繼續(xù)記數(shù)直至數(shù)據(jù)模塊復(fù)制完成。
將設(shè)計(jì)的程序輸入并且進(jìn)行編譯之后，還有一個(gè)重要的步驟就是仿真，仿真也是對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證的一個(gè)重要步驟，若在仿真中發(fā)現(xiàn)不符合要求的地方，則要及時(shí)找出原因進(jìn)行改正，以保證最終結(jié)果的正確性。
結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程是鍛煉學(xué)生積極思考以及提升其思維能力的重要課程，不同的設(shè)計(jì)對(duì)象和內(nèi)容導(dǎo)致設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容完全不同，這也考驗(yàn)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，由于EDA技術(shù)與計(jì)算機(jī)輸入技術(shù)、邏輯編程和仿真等方面都有緊密的聯(lián)系，而且在硬件實(shí)驗(yàn)之后有具體的圖像可以進(jìn)行對(duì)比，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有很好的靈活性和可操作性。也能提高學(xué)生進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的能力，可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)的效果。
數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)2
一、機(jī)械加工基礎(chǔ)訓(xùn)練
這個(gè)部分總課時(shí)為84學(xué)時(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)鑄造、焊接、鉗工、車(chē)工、銑工這些工種后，我們特意設(shè)計(jì)了一套包含這些工種的實(shí)用工具（套絲扳手和攻絲扳手）。經(jīng)過(guò)這一套零件加工，學(xué)生別學(xué)習(xí)了這些工種牽涉的各種機(jī)床使用和安全操作方法，接觸了鉆床、車(chē)床、銑床、齒輪加工機(jī)床和內(nèi)外磨床，掌握了工藝制定方法、加工方法及保證工件精度、表面粗糙度各種技術(shù)要求。在這一課題中，我們重點(diǎn)訓(xùn)練了孔加工、螺紋加工及尺寸精度控制等項(xiàng)目，每個(gè)學(xué)生逐一過(guò)關(guān)，并對(duì)學(xué)生在這些項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行答疑，找出出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，然后按照?qǐng)D紙重新進(jìn)行加工，而對(duì)于一些次要項(xiàng)目只要求符合圖紙要求。當(dāng)學(xué)生把他們加工的零件組裝成一件能使用的產(chǎn)品時(shí)，他們的臉上都露出甜美的笑容。
二、數(shù)字加工技術(shù)訓(xùn)練
在這一課題中，我們分為兩個(gè)部分?jǐn)?shù)控車(chē)和數(shù)控銑。設(shè)計(jì)課時(shí)為56學(xué)時(shí)，在數(shù)控車(chē)中，要求學(xué)生熟練使用常用指令、熟練地編程，加工中避免出現(xiàn)不安全的冒險(xiǎn)動(dòng)作和操作。把重點(diǎn)放在高效加工工藝確定、準(zhǔn)確的走刀路線使用、程序的最佳優(yōu)化上。在這樣的訓(xùn)練后，讓學(xué)生按圖加工一個(gè)（手用千斤頂），不但包含數(shù)控車(chē)加工的內(nèi)容，還是一個(gè)很美觀的小工具。在數(shù)控銑中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)精美的（首飾盒），這個(gè)產(chǎn)品中，要求學(xué)生必須掌握平面、臺(tái)階面、內(nèi)型腔、V型槽、螺紋等項(xiàng)目的加工。要求學(xué)生考慮工件的裝夾、工藝的確定、保證獲得較高表面粗糙度的方法，最后組裝成一個(gè)小巧可愛(ài)的工藝品。
三、拓展創(chuàng)新加工訓(xùn)練
這一課題為28學(xué)時(shí)，起初階段我們首先介紹了三軸、五軸加工中心的使用知識(shí)和操作方法。緊接著給學(xué)生布置拓展內(nèi)容，拓展中要求學(xué)生敢于思考、敢于創(chuàng)新，只要學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)都可以設(shè)計(jì)在要加工的工件中，按照這樣的.思路先設(shè)計(jì)產(chǎn)品，簡(jiǎn)述產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，再畫(huà)出CAD圖紙、擬定加工工藝及加工設(shè)備。在這些內(nèi)容基本完成后教給指導(dǎo)老師審核，在指導(dǎo)老師認(rèn)可的情況下就可以進(jìn)行產(chǎn)品加工。在這一課題中，學(xué)生的思維很活躍，有些還很先進(jìn)，符合拓展學(xué)習(xí)要求，如有的學(xué)生設(shè)計(jì)加工出西湖的“三潭”、荷蘭風(fēng)車(chē)、國(guó)際象棋……
四、實(shí)施方法及成績(jī)?cè)u(píng)定
一般把六位學(xué)生分為一組，這樣在設(shè)計(jì)中學(xué)生可以集思廣益，在操作中又可以分工合作，最終成績(jī)?cè)u(píng)定中又是“風(fēng)雨同舟”。不斷提高互相合作、患難與共的精神。如果一組成績(jī)被老師評(píng)定后，那這六個(gè)人的成績(jī)都是同一層次的。打分前，老師會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)思路、工藝、加工易難程度當(dāng)著學(xué)生的面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于存在的問(wèn)題一一給予分析解答，并指出修改思路，使學(xué)生徹底掌握最優(yōu)化的工藝和加工流程。通過(guò)我院數(shù)控11241和數(shù)控11242兩個(gè)班級(jí)的實(shí)踐，總體效果如下：
1.實(shí)訓(xùn)課時(shí)安排充分，一共178學(xué)時(shí)。
2.涉及機(jī)械加工中的所有工種，面廣量大。
3.應(yīng)用新型教學(xué)模式———拓展創(chuàng)新教學(xué)法。
4.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，發(fā)揚(yáng)集體的智慧。
5.極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這種模式下，學(xué)生帶著興趣而學(xué)，老師教得有勁。與以前“滿堂灌”是截然不同的效果，特別是采用項(xiàng)目教學(xué)法后，學(xué)生的練習(xí)件組合裝配后就是一件有使用價(jià)值的產(chǎn)品。最終這兩個(gè)班級(jí)的成績(jī)顯示：優(yōu)秀為18%，良好為70%，及格為12%，不及格幾乎沒(méi)有。今后還會(huì)對(duì)畢業(yè)生在企業(yè)的工作情況進(jìn)行回訪，了解他們?cè)谄髽I(yè)中遇到什么問(wèn)題，今后教學(xué)中還需添加哪方面知識(shí)點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和修改，逐步完善高職本科教育體系�？傊�，高職本科生培養(yǎng)處于摸索階段，還在不斷探索與改進(jìn)之中。高職本科的特點(diǎn)是培養(yǎng)出知識(shí)面廣、動(dòng)手能力強(qiáng)、能較快適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)、及時(shí)解決企業(yè)存在的技術(shù)問(wèn)題。他們能更快地接受新事物、新技術(shù)，并及時(shí)轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)第一線，這是培養(yǎng)高職本科新型高端技術(shù)人才的真正目的。
【數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：
尊嚴(yán)課程設(shè)計(jì)06-29
課程設(shè)計(jì)總結(jié)09-19
課程設(shè)計(jì)心得12-17
課程設(shè)計(jì)報(bào)告07-23
數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的實(shí)習(xí)日記07-04
數(shù)控技術(shù)求職信02-08
數(shù)控技術(shù)就業(yè)前景如何？07-14
課程設(shè)計(jì)心得07-02