數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：EDA；數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)；多功能數(shù)字鐘

1.EDA技術(shù)[1]

EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，英文全稱Electronic Design Automation，它是以功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)為工具，在EDA軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語(yǔ)言HDL為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)完成邏輯編譯、簡(jiǎn)化、分割、綜合、布局布線及邏輯優(yōu)化、仿真測(cè)試的電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程。

利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件，且用軟件的方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由相關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件自動(dòng)完成的；

（2）設(shè)計(jì)過(guò)程可用相關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真；

（3）系統(tǒng)可現(xiàn)場(chǎng)編程，在線升級(jí)；

（4）整個(gè)系統(tǒng)可以集成在一個(gè)芯片上，具有體積小、功耗低及可靠性高的特點(diǎn)。

2.用EDA技術(shù)改進(jìn)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的必要性

數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)是建立在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)上的一門綜合實(shí)踐性課程[2]，有利于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)綜合能力和創(chuàng)新能力，對(duì)提高辦學(xué)檔次，滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來(lái)社會(huì)的適應(yīng)能力都是受益匪淺的。通過(guò)這一課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練地利用EDA技術(shù)掌握較復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，充分挖崛和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

目前在數(shù)字電路實(shí)踐教學(xué)中，大部分學(xué)校仍然采用中小規(guī)模的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，當(dāng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要多個(gè)集成芯片和大量連線時(shí)，就增加了設(shè)計(jì)電路板的難度和故障調(diào)試難度，延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)，常用中小規(guī)模集成芯片的大量重復(fù)使用也大大增加了設(shè)計(jì)成本；因此，在數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中引入EDA技術(shù)，采用當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理念，改革傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)成為一種趨勢(shì)[3]。用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)存在以上諸多缺點(diǎn)，而運(yùn)用EDA技術(shù)、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)就成為行之有效的方法。這種設(shè)計(jì)方法從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，自上而下地將設(shè)計(jì)細(xì)化，將功能具體化、模塊化；直到最低層的模塊適合用硬件描述語(yǔ)言或原理圖描述為止，最后形成數(shù)字系統(tǒng)的頂層文件；再經(jīng)EDA軟件的自動(dòng)處理而完成設(shè)計(jì)。

QuartusII是Altera公司的第四代EDA開(kāi)發(fā)軟件，此軟件提供了一種與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的全集成化環(huán)境，將設(shè)計(jì)、綜合、布局和布線、系統(tǒng)的驗(yàn)證都整合到一個(gè)無(wú)縫的環(huán)境中，使設(shè)計(jì)者能方便地對(duì)Altera公司的PLD系列產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。是應(yīng)用廣泛的EDA開(kāi)發(fā)軟件之一。CPLD/FPGA通稱為可編程邏輯器件，其中FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程邏輯器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。目前，QuartusII開(kāi)發(fā)軟件和CPLD/FPGA器件作為EDA開(kāi)發(fā)工具被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到大型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

3. EDA技術(shù)在數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)是數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)典型應(yīng)用，用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)時(shí)，用到的器件較多，連線比較復(fù)雜，可靠性差。下面就以基于ALTERA公司的FPGA器件CycloneII240C8芯片和QuartusII9.0EDA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)為例來(lái)介紹數(shù)字電路系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。運(yùn)用此種方法進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，需要先掌握QuartusII軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用和硬件描述語(yǔ)言VHDL語(yǔ)言的編程，掌握相關(guān)CPLD/FPGA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的使用。

（一）數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求

（1）具有時(shí)，分，秒計(jì)數(shù)顯示功能，以24小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)，由6個(gè)7段共陰極數(shù)碼管顯示；

（2）能夠通過(guò)手動(dòng)按鍵實(shí)現(xiàn)清零和調(diào)節(jié)小時(shí)、分鐘功能；

（3）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)為59’51”、59’53”、59’55”、59’57”時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出頻率為1024Hz的聲音，在59’59”即到整點(diǎn)時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出最后一聲整點(diǎn)報(bào)時(shí)，頻率為4096Hz。

（4）用VHDL語(yǔ)言來(lái)完成上述電路功能的軟件設(shè)計(jì)和軟件仿真，仿真結(jié)果正確后，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行由硬件電路的下載和調(diào)試。

（二）數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方案

多功能數(shù)字鐘電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，由系統(tǒng)時(shí)鐘、控制電路、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、小時(shí)計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器和揚(yáng)聲器組成；控制電路負(fù)責(zé)控制計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)、校時(shí)和揚(yáng)聲器報(bào)時(shí)，譯碼器將各計(jì)數(shù)器輸出的BCD碼計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成七段碼送到顯示器，顯示器顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)結(jié)果。

介于所使用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中有現(xiàn)成的譯碼器和顯示器部分硬件電路，故只對(duì)圖1所示控制電路和時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，由VHDL語(yǔ)言編寫源代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（三）數(shù)字鐘的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用層次化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，編寫源程序，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)把控制計(jì)時(shí)和調(diào)時(shí)部分功能放到計(jì)數(shù)模塊中，報(bào)時(shí)部分專門用一個(gè)模塊，故將數(shù)字鐘的實(shí)現(xiàn)分成秒、分、時(shí)三個(gè)計(jì)數(shù)模塊和一個(gè)報(bào)時(shí)模塊構(gòu)成，報(bào)時(shí)模塊同時(shí)完成對(duì)報(bào)時(shí)輸入信號(hào)的分頻。

通過(guò)系統(tǒng)分析論證后，在QuartusII9.0環(huán)境下，用VHDL硬件編程語(yǔ)言編寫數(shù)字鐘的報(bào)時(shí)模塊、秒計(jì)數(shù)模塊、分計(jì)數(shù)模塊和時(shí)計(jì)數(shù)模塊源代碼，即分別對(duì)應(yīng)alert.vhd、second.vhd、minute.vhd、hour.vhd文本文件，對(duì)這四個(gè)模塊分別進(jìn)行編譯、綜合和仿真測(cè)試無(wú)誤后，生成這四個(gè)模塊的符號(hào)圖，最后通過(guò)原理圖連接的方式把以上各模塊生成的圖形符號(hào)連在一起形成頂層的原理圖，實(shí)現(xiàn)多功能的數(shù)字鐘。下面給出通過(guò)原理圖的形式所設(shè)計(jì)的頂層原理圖如圖2所示，頂層設(shè)計(jì)文件為clock.bdf，頂層實(shí)體圖如圖3所示，當(dāng)然也可以通過(guò)元件例化語(yǔ)句來(lái)生成頂層實(shí)體。

（四）功能仿真與下載

以上各個(gè)模塊設(shè)計(jì)好以后，都可以利用軟件進(jìn)行仿真，得到正確的功能仿真結(jié)果后，在頂層的設(shè)計(jì)中調(diào)用各功能模塊，完成頂層原理圖或?qū)嶓w的設(shè)計(jì)，最后針對(duì)頂層的實(shí)體再進(jìn)行功能仿真，仿真結(jié)果如圖4所示，從仿真結(jié)果的部分截圖中可以得到該數(shù)字鐘能夠?qū)崿F(xiàn)正常計(jì)時(shí)的功能。

仿真正確后，選定好所選用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的配置芯片，鎖定引腳，完成引腳配置，重新進(jìn)行編譯綜合后，即可生成下載文件clock.sof，將此文件下載到選定的目標(biāo)芯片，接上器件，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)在杭州康芯電子有限公司生產(chǎn)的GW48EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)下載驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)完全符合數(shù)字鐘的功能要求。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)將EDA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)提升了學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以預(yù)先進(jìn)行仿真，仿真有誤可以修改設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中不必搭接電路，做到有錯(cuò)就隨時(shí)修改，不用擔(dān)心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)EDA技術(shù)不僅可以很好地鍛煉學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力和動(dòng)手能力，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，還可以大大節(jié)約數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的成本，提高設(shè)計(jì)效率，培養(yǎng)了他們解決問(wèn)題的綜合能力，因此，使用EDA技術(shù)必將是數(shù)字電路實(shí)踐課程改革的新動(dòng)向。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘松，黃繼業(yè). EDA技術(shù)實(shí)用教程.北京：科學(xué)出版社，2010.

第2篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:可編程器件;譯碼器;數(shù)字電路;教學(xué)

中圖分類號(hào): G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

引言

數(shù)字電路是計(jì)算機(jī)專業(yè)電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的基礎(chǔ)課程,其任務(wù)是使學(xué)生獲得數(shù)字電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)理論、

基本知識(shí)和基本技能。通常,數(shù)字電路課程的教學(xué)是由理論教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成的。

可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)是一種數(shù)字電路,它可以由用戶來(lái)進(jìn)行編程和配置,利用它可以解決不同的邏輯設(shè)計(jì)問(wèn)題。隨著數(shù)字集成電路的不斷更新和換代,特別是可編程邏輯器件的出現(xiàn),使得傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法發(fā)生了根本的改變。可編程邏輯器件的靈活性使得硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在實(shí)驗(yàn)室里用一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一套相應(yīng)的EDA軟件和可編程邏輯芯片就可以完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

MAX+plus Ⅱ是一種與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的全集成化設(shè)計(jì)環(huán)境,使設(shè)計(jì)者能對(duì)Altera 的各種CPLD系列方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。MAX+plusⅡ開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力和高度的靈活性. 其主要優(yōu)點(diǎn):與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)、多平臺(tái)、豐富的設(shè)計(jì)庫(kù)、開(kāi)放的界面、全集成化、支持多種硬件描述語(yǔ)言(HDL)等。

1可編程思想在課堂理論教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)字電路課程主要包括邏輯代數(shù)、基本門電路、組合和時(shí)序邏輯電路、可編程邏輯器件及其編程方法的介紹。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是按順序講授,組合和時(shí)序邏輯部分都采用獨(dú)立元器件的思想介紹,可編程邏輯器件部分往往由于課時(shí)的緣故不講授或者只做簡(jiǎn)要介紹。但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展,這種教學(xué)思路已經(jīng)不能很好地體現(xiàn)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展方向。所以對(duì)數(shù)字電路理論教學(xué)提出了一些改革思路。

邏輯代數(shù)和基本門電路部分還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,在講授這一部分的同時(shí)把可編程邏輯器件及其編程方法這部分內(nèi)容作為課外作業(yè)布置給學(xué)生,介紹一些相關(guān)的資料供學(xué)生課外閱讀,并隨時(shí)檢查輔導(dǎo)。在介紹電路設(shè)計(jì)的時(shí)候把可編程邏輯器件部分引入,并作簡(jiǎn)要介紹,關(guān)鍵是讓學(xué)生理解可編程思想,知道整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程即可,不能花大量時(shí)間講述編程語(yǔ)法。如果花過(guò)多時(shí)間介紹語(yǔ)法,會(huì)讓學(xué)生轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)的重心,忽略數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí),把數(shù)字電路當(dāng)編程語(yǔ)言課程學(xué)習(xí)。

隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和教學(xué)條件的改善,多媒體課件在一定程度上提高了教學(xué)效果,可以用Flash等軟件制作電路的應(yīng)用和工作情況,但因?yàn)楣ぷ髑闆r非常多,所以制作課件非常麻煩,而且因?yàn)椴荒茈S時(shí)調(diào)整,學(xué)生感覺(jué)不夠真實(shí)。在課堂教學(xué)過(guò)程中利用多媒體教學(xué)環(huán)境,采用MAX + plus II軟件進(jìn)行實(shí)際操作演示,MAX + plus II輸入修改方便,仿真結(jié)果直觀具體,能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

以2-4譯碼器部分為例來(lái)說(shuō)明MAX+plus II在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用情況。對(duì)于譯碼器的定義及其譯碼的理解,其實(shí)剛好是硬件描述語(yǔ)言VHDL的行為描述方法,所以我們可以用VHDL語(yǔ)言把2-4譯碼器描述出來(lái)作為MAX+plusⅡ的輸入。描述的程序如下:

entity HCT139 is

port(A2, B2, G2BAR, A1, B1, G1BAR : in std_logic;

Y20, Y21, Y22, Y23, Y10, Y11, Y12, Y13 : out std_logic);

end HCT139;

architecture VER1 of HCT139 is

begin

Y10

Y11

Y12

Y13

Y20

Y21

Y22

Y23

end VER1

寫程序的過(guò)程其實(shí)就是對(duì)譯碼器的邏輯的理解過(guò)程,那這個(gè)程序到底能否完成我們需要的譯碼功能呢?可以用 MAX+plus II軟件的仿真功能,讓學(xué)生很清楚地觀察到在控制信號(hào)的作用下譯碼器的實(shí)際工作情況。仿真波形如圖1所示。

隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展以及可編程邏輯器件的廣泛使用,中規(guī)模的集成電路的應(yīng)用逐漸減少,但是對(duì)于中規(guī)模集成電路的思想以及功能還是要做介紹。對(duì)于中規(guī)模集成電路的講授可以結(jié)合MAX + plus II的原理圖輸入方法。MAX + plus II的元件庫(kù)里有常見(jiàn)的中規(guī)模集成電路,并且我們可以利用MAX + plus II軟件的仿真功能,觀察到各種中規(guī)模集成電路的工作情況。例如2-4譯碼器74139如圖2所示。

課堂教學(xué)中,很多內(nèi)容都可以利用MAX + plus II軟件直觀地演示出來(lái),比如中規(guī)模集成電路的功能和使用、異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作、移位寄存器的移位操作等等,這些演示可以使學(xué)生感性地理解電路的特性,對(duì)理解這些知識(shí)起到了很好的輔助作用。如果教師對(duì)EDA技術(shù)熟悉,演示這些實(shí)例并不需要花費(fèi)太多時(shí)間。

2基于可編程邏輯器件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)該課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),對(duì)鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生的動(dòng)手能力都具有重要的作用。

在傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,一般采用學(xué)生動(dòng)手搭接各種電路的方法。這種方法對(duì)于鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力比較好,實(shí)際搭接線路體會(huì)更深刻,但是這種方法也有很多不足之處:由于在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的疏忽,很容易造成電路短路、損壞TTL芯片。教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,要經(jīng)常更換芯片,增加了原件的損耗;當(dāng)電路復(fù)雜時(shí),檢查芯片好壞或搭接線錯(cuò)誤是一項(xiàng)非常繁雜的工作,容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩感。隨著計(jì)算機(jī)電路仿真及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法得到了改進(jìn),引入可編程邏輯器件及其對(duì)應(yīng)的EDA技術(shù),可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的靈活性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

基于可編程邏輯器件的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在參考文獻(xiàn)[3]做了介紹。繼續(xù)選用在理論教學(xué)中采用的演示軟件MAX + plus II作為實(shí)驗(yàn)軟件,它使用簡(jiǎn)單,不需要花費(fèi)太多學(xué)時(shí)講授軟件的使用。因?yàn)樵韴D的輸入方法更簡(jiǎn)單直觀,建議采用原理圖的輸入方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生掌握原理圖輸入方法之前,老師可以先做好一些實(shí)驗(yàn)?zāi)K,讓學(xué)生直接下載這些模塊到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試,邊測(cè)試邊學(xué)習(xí)建立實(shí)驗(yàn)?zāi)K的方法。用MAX + plus II仿真數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)具有很大的靈活性,掌握得比較好的學(xué)生不僅可以按照教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K完成實(shí)驗(yàn),還可以在掌握了設(shè)計(jì)方法后,利用理論知識(shí)自行設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)?zāi)K。這樣會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而進(jìn)一步提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

3基于可編程邏輯器件的課程設(shè)計(jì)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐性課程,同“數(shù)字電子技術(shù)”理論講授課程有密不可分的關(guān)系,起著相輔相成的作用,也是在“數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深化的實(shí)踐環(huán)節(jié)。其主要目的是通過(guò)本課程,培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,進(jìn)一步理解數(shù)字系統(tǒng)的概念,掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,掌握查閱有關(guān)資料的技能。基本任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)小型數(shù)字電子系統(tǒng)。傳統(tǒng)的使用中小規(guī)模集成電路的方法,由于設(shè)計(jì)小型數(shù)字電子系統(tǒng)需要多種元件,每年的課程設(shè)計(jì)往往受元器件的限制,給的設(shè)計(jì)題目只有幾個(gè),容易出現(xiàn)雷同,常見(jiàn)的一些設(shè)計(jì)在網(wǎng)絡(luò)上都可以找到現(xiàn)成的設(shè)計(jì)電路圖。

將可編程邏輯器件引入課程設(shè)計(jì),就可以靈活給定各種類型的設(shè)計(jì)題目,不受元器件的限制。即使一樣的設(shè)計(jì)題目,實(shí)現(xiàn)的方法也可以多樣化,可以采用原理圖的輸入方法,也可以采用硬件描述語(yǔ)言的輸入方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)將可編程邏輯器件引入課程設(shè)計(jì),就可以直接在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),不需要專門的課程設(shè)計(jì)平臺(tái),從而節(jié)省了課程設(shè)計(jì)的成本,又由于采用了數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù),讓學(xué)生能了解數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,真正培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。課程設(shè)計(jì)的題目難度也容易控制,可以分開(kāi)檔次。

例如“拔河游戲機(jī)”的設(shè)計(jì),拔河游戲機(jī)需用9個(gè)發(fā)光二極管排列成一行,開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮,以此作為拔河的中心線,游戲雙方各持一個(gè)按鍵,迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖,誰(shuí)按得快,亮點(diǎn)就會(huì)向誰(shuí)的方向移動(dòng),每按一次,亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端二極管發(fā)亮,這一方就得勝,此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用,輸出保持,只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線;顯示器顯示勝者的盤數(shù)。對(duì)于這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)題目安排三個(gè)人一組,來(lái)討論總體實(shí)現(xiàn)思路,但是具體的實(shí)現(xiàn)方式不能一樣,其中一個(gè)人要求用中小規(guī)模的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn),兩個(gè)人用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn),但是分別采用硬件描述語(yǔ)言和原理圖的輸入方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

開(kāi)始安排題目的時(shí)候,選擇用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的人自信比較足,因?yàn)閷W(xué)生對(duì)中規(guī)模集成器件相對(duì)熟悉些,其他兩人因?yàn)閷?duì)可編程器件不是很熟悉,覺(jué)得有點(diǎn)難。但是等完成這個(gè)設(shè)計(jì)題目后,叫苦的反而變成采用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的人。另外兩人對(duì)自己的設(shè)計(jì)思想是否正確早通過(guò)仿真知道了,連線也只有輸入和輸出,不用反復(fù)檢查線路是否接觸好。隨時(shí)可以修改,修改完了只需用重新下載程序即可。經(jīng)過(guò)這樣的對(duì)比實(shí)踐,學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí),既掌握了數(shù)字電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,又初步理解了最新的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法。

4結(jié)語(yǔ)

CPLD和FPGA器件在集成度、功能和性能方面已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)場(chǎng)合的使用要求。用CPLD、FPGA等大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷〈鷤鹘y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集成電路、接口電路和專用集成電路已成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。把可編程思想引入到數(shù)字電路課程的教學(xué)當(dāng)中,利用計(jì)算機(jī)和仿真軟件對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行模擬、仿真,會(huì)顯著地提升數(shù)字電路的教學(xué)效果,讓學(xué)生能夠緊跟市場(chǎng)和技術(shù)的前沿。

Teaching of Digital Circuit Based on Programmable Thinking of Hardware

LIU Cai-hong, JI Jin-shui

(Computer Science and Information Engineering College, Northwest Minorities University,Lanzhou 730030, China)

第3篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：Multisim； 序列信號(hào)發(fā)生器；教學(xué)；仿真

中圖分類號(hào)：TN794文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-3824（2014）03-0062-03

0引言

數(shù)字電路是通信工程、電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)數(shù)字電路的教學(xué)也提出了越來(lái)越高的要求，而數(shù)字電路本身又是一門理論性和實(shí)踐性都極強(qiáng)的課程[1]。學(xué)生對(duì)該課程的理解掌握程度直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法主要在課堂上進(jìn)行，由于不能搭建具體的電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，遇到一些功能原理復(fù)雜的電路，學(xué)生對(duì)其理解掌握就顯得力不從心了，慢慢地就會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣。作者所在的學(xué)校是一個(gè)三本院校，相對(duì)于一本、二本的學(xué)生，三本院校的學(xué)生基礎(chǔ)較差，而且學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也較差。針對(duì)上述問(wèn)題，如何改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，成為教師亟待解決的問(wèn)題[2]。

近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的進(jìn)步，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化已成為數(shù)字電路分析和設(shè)計(jì)的重要工具。其中Multisim仿真軟件以其形象直觀、簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，尤為適用于數(shù)字電路教學(xué)。它的引入讓傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只能想象的東西變得形象直觀。這樣既能讓學(xué)生容易理解掌握，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。還能讓學(xué)生有意識(shí)地親自動(dòng)手學(xué)會(huì)一種仿真工具，從而提高其創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力[3]。

1Multisim簡(jiǎn)介

Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為平臺(tái)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的仿真設(shè)計(jì)。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力?？梢允褂肕ultisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真分析[4]。目前為止，Multisim已經(jīng)推出了多種版本，本文以最新版本Multisim 13仿真軟件結(jié)合課堂實(shí)例進(jìn)行仿真演示。

1.1Multisim13主要特點(diǎn)

1） 直觀的圖形界面。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，可以靈活、直觀地創(chuàng)建和修改電路。

2）豐富的元器件。它提供了超過(guò)17000多種元件，同時(shí)能方便地對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能創(chuàng)建自己的元器件。

3）強(qiáng)大的仿真能力。支持模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐芬约吧漕l電路的設(shè)計(jì)仿真，支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言，使得虛擬仿真顯得更加靈活[5]。

4）豐富的測(cè)試儀器。該軟件提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量：如Multimeter（萬(wàn)用表），F(xiàn)unction Generatoer（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器），Oscilloscope（示波器） ，Bode Plotter（波特儀），Logic Converter（邏輯轉(zhuǎn)換儀）等，這些儀器的設(shè)置和使用與真實(shí)的一樣，可以動(dòng)態(tài)交互顯示。除了Multisim提供的默認(rèn)的儀器外，還可以創(chuàng)建LabVIEW的自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地測(cè)試、測(cè)量及控制應(yīng)用程序的儀器。

1.2Multisim在理論教學(xué)中的應(yīng)用

這里通過(guò)序列信號(hào)發(fā)生器的例子說(shuō)明Multisim在數(shù)字電路理論教學(xué)中的應(yīng)用。從傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)果來(lái)看，學(xué)生對(duì)序列信號(hào)發(fā)生器的掌握并不理想，對(duì)其序列信號(hào)產(chǎn)生的方法也理解得不夠透徹。

序列信號(hào)是指在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號(hào)。序列信號(hào)發(fā)生器在數(shù)字設(shè)備中具有重要的作用，它分為2種類型：一種為計(jì)數(shù)型，它由計(jì)數(shù)器輔以組合電路組成；另一種為移存型，它由移位寄存器輔以組合電路組成[6]。

下面通過(guò)具體實(shí)例說(shuō)明Multisim13在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用。

實(shí)例1：試設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生序列信號(hào)為0101101的計(jì)數(shù)型序列信號(hào)發(fā)生器。

方法1：利用計(jì)數(shù)器和組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器

由狀態(tài)表可得輸出方程。Z=Qn2Qn0。由Multisim13搭建仿真電路，如圖1所示。圖1中74LS160采用同步置數(shù)法構(gòu)成模7計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)脈沖作用下，其輸出Z依次輸出0101101。

為了讓學(xué)生能直觀地看到輸出是0還是1，這里用探針指示0或1，亮為1，滅為0（下同）。仿真結(jié)果與理論分析一致。

圖174LS160構(gòu)成序列發(fā)生器仿真圖（一）方法2：利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器

原理是利用計(jì)數(shù)器（74LS160）的輸出作為8選1數(shù)據(jù)選擇器（74LS151）的地址變量控制端，將要產(chǎn)生的序列依次接入74LS151的7個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，在脈沖信號(hào)的作用下，74LS151依次輸出0101101。仿真電路如圖2所示，仿真結(jié)果也與理論分析相符。

圖274LS160構(gòu)成序列發(fā)生器仿真圖（二）實(shí)例2：試設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生序列為00011101的移存型序列信號(hào)發(fā)生器。

由于該序列長(zhǎng)度為8，故考慮采用3位移位寄存器。若選用雙向4位移位寄存器74LS194，則僅用其中的3位：Q0，Q1和 Q2。由于該序列最左邊3位為000，故電路中必包含一個(gè)狀態(tài)為Q0Q1Q2=000，設(shè)為S1，依次右移一位，得到S2=001，S3=011，……，S8=001。由此知該電路具有8個(gè)狀態(tài)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移表如表2所示，表2中Y表示移位寄存器所需的右移串行輸入信號(hào)（即DSR）。Q2依次輸出所需序列信號(hào)00011101。

綜合上述2種類型序列信號(hào)發(fā)生器的仿真演示，既能讓學(xué)生直觀看到仿真過(guò)程與結(jié)果，又能讓學(xué)生很清晰地理解掌握以上幾個(gè)電路的工作原理，并能進(jìn)一步對(duì)所學(xué)過(guò)的芯片功能加深印象。在不知不覺(jué)中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)不再是枯燥乏味的行為。這樣長(zhǎng)期下去，教學(xué)質(zhì)量將會(huì)有很大提高。

2結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，將Multisim 13仿真軟件用于《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》理論課程的輔助教學(xué)，能把較為復(fù)雜難懂的電路設(shè)計(jì)過(guò)程形象直觀地展現(xiàn)學(xué)生面前，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果，提高教師的教學(xué)質(zhì)量等方面都有重要意義。同時(shí)，促使教師不斷地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而提高老師的教學(xué)水平。

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第4篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)硬件；集成電路設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

信息系統(tǒng)工程教育論壇我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)始建于1987年，歷經(jīng)20年的發(fā)展，為油田及相關(guān)企事業(yè)單位培養(yǎng)了大量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才。“具有良好的科學(xué)素養(yǎng)，系統(tǒng)地、較好地掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本知識(shí)和基本技能與方法，能在科研部門、教育單位、企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)和行政管理部門等單位從事計(jì)算機(jī)教學(xué)、科學(xué)研究和應(yīng)用”是本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)?；谶@個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合目前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)最新發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，提出本硬件系列課改方案。

一、硬件系列課改的目的及意義

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中充當(dāng)了重要角色，也是發(fā)展最為迅速的一門學(xué)科。隨著這門學(xué)科的不斷發(fā)展，目前，計(jì)算機(jī)核心技術(shù)愈來(lái)愈集中在集成電路芯片設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)這兩項(xiàng)技術(shù)中，其中CPU和OS設(shè)計(jì)技術(shù)是最核心的兩項(xiàng)技術(shù)，特別是高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)一直是衡量國(guó)家實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志。在硬件系列課程里，培養(yǎng)學(xué)生CPU及相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新并能夠設(shè)計(jì)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)部件的能力，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件課程重要的改革方向，也是目前社會(huì)迫切需要的計(jì)算機(jī)硬件人才[1]。因此，適應(yīng)當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展及社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件人才的需求，及時(shí)調(diào)整硬件系列課程的培養(yǎng)方向，既有利于學(xué)生及時(shí)掌握最新的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，又有利于學(xué)生及時(shí)把所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力，對(duì)擴(kuò)大我院學(xué)生就業(yè)，樹(shù)立我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生良好的社會(huì)形象意義深遠(yuǎn)。

二、硬件系列教學(xué)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

由于我國(guó)的制造業(yè)比較落后，一直以來(lái)，計(jì)算機(jī)硬件的核心技術(shù)未能被國(guó)內(nèi)掌握。相應(yīng)地，在計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)中，像計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等重要硬件課程，傳統(tǒng)上僅僅以講授、分析原理為主，且內(nèi)容不能適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展[2]。國(guó)外一些知名大學(xué)非常重視計(jì)算機(jī)硬件的教學(xué)，美國(guó)的許多高校本科計(jì)算機(jī)專業(yè)中都無(wú)一不是安排了CPU設(shè)計(jì)方面的課程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門相關(guān)課程是《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中，須自主完成ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至實(shí)現(xiàn)流水線32位MIPS CPU和Cache等的設(shè)計(jì)。Stanford大學(xué)計(jì)算機(jī)系的本科生也有相似的課程和實(shí)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)開(kāi)展硬件設(shè)計(jì)技術(shù)的條件已逐漸成熟，這主要得益于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展中的兩個(gè)重要技術(shù)，一是大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD/FPGA的成熟，可以在一個(gè)芯片中通過(guò)編寫硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)CPU和全部的相關(guān)硬件電路，減輕了硬件芯片間連接的復(fù)雜性，同時(shí)消除了硬件制造的限制。二是硬件描述語(yǔ)言的成熟，以VHDL和Verilog VHDL語(yǔ)言為代表的硬件描述語(yǔ)言，可以通過(guò)編寫程序的方式來(lái)描述極其復(fù)雜的硬件電路邏輯，大大降低了以前采用手工方式設(shè)計(jì)硬件電路的復(fù)雜性。國(guó)內(nèi)的一些知名大學(xué)，在最近幾年里，也相應(yīng)地增加了硬件電路設(shè)計(jì)在教學(xué)中的比重，據(jù)我們了解，清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、哈工大、哈理工等一些學(xué)校，已經(jīng)修改了計(jì)算機(jī)組成原理及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等方面的課程教學(xué)內(nèi)容，把利用CPLD/FPGA和硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)CPU及其相關(guān)硬件電路作為重要內(nèi)容加入到課程體系里，取得了良好的教學(xué)效果，大大加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)工作原理的理解及計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)能力，逐步實(shí)現(xiàn)了與發(fā)達(dá)國(guó)家高校計(jì)算機(jī)本科教育的接軌。

三、目前我院硬件系列教學(xué)現(xiàn)狀及不足

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)硬件系列主要課程設(shè)置始于20年前，期間雖經(jīng)過(guò)部分調(diào)整，但基本教學(xué)內(nèi)容依然延續(xù)20年前的知識(shí)體系。按授課先后次序排列，這些課程包括：《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》、《計(jì)算機(jī)組成原理》、《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》、《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》、《嵌入式系統(tǒng)》、《硬件課程設(shè)計(jì)》等7門?；诋?dāng)前硬件課程系列教學(xué)現(xiàn)狀，我們認(rèn)為存在以下的不足：1.從整體上看，硬件系列教學(xué)內(nèi)容過(guò)于強(qiáng)調(diào)基本原理和基本方法，缺少能夠驗(yàn)證原理、實(shí)際實(shí)現(xiàn)這些原理及方法的手段，導(dǎo)致學(xué)生缺少動(dòng)手能力，對(duì)原理和方法認(rèn)識(shí)模糊，會(huì)說(shuō)不會(huì)做的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，創(chuàng)新能力較弱。2.《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》和《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》，這兩門課之間存在較大的聯(lián)系，在內(nèi)容上存在承上啟下的關(guān)系，前者是講述數(shù)字電路的基本概念、組合及時(shí)序電路的傳統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法，后者則介紹組合及時(shí)序電路的現(xiàn)代分析設(shè)計(jì)方法，基于目前的教學(xué)實(shí)際情況，可以合并成一門課講述。3.《計(jì)算機(jī)組成原理》和《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)非常重要的兩門課，通過(guò)這兩門課的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的CPU及相關(guān)的硬件電路，從而加深對(duì)基本原理、基本方法的理解，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力。基于現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段還無(wú)法達(dá)到上述目的。4.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》和《嵌入式系統(tǒng)》兩門課存在較大的內(nèi)容交叉。這兩門課都是講述特定計(jì)算機(jī)在控制及嵌入式產(chǎn)品中的應(yīng)用，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課介紹的是8位機(jī)MCS-51的原理，《嵌入式系統(tǒng)》這門課介紹的是32位機(jī)ARM的原理，鑒于目前嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，建議取消《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課，以避免課程內(nèi)容重復(fù)。5.《硬件課程設(shè)計(jì)》作為硬件系列的最后一門硬件設(shè)計(jì)課，學(xué)生已掌握了較豐富的軟硬件知識(shí)，因此應(yīng)該具備設(shè)計(jì)較復(fù)雜的硬件電路的能力，目前的設(shè)計(jì)內(nèi)容較簡(jiǎn)單并與《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》課程實(shí)驗(yàn)存在一定交叉，建議選擇有一定復(fù)雜度并較實(shí)用的設(shè)計(jì)內(nèi)容。從而培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用硬件知識(shí)及硬件設(shè)計(jì)能力。

四、硬件系列教學(xué)新課改方案

針對(duì)我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)際情況，在保證總的硬件教學(xué)學(xué)時(shí)不變的前提下，對(duì)硬件系列教學(xué)提出如下建議：1.課程合并：《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》是計(jì)算機(jī)組成原理等的先修課，為保證能及時(shí)開(kāi)課，同時(shí)該課和《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》這門課有密切的聯(lián)系，合并為一門課，仍稱為《數(shù)字邏輯與數(shù)字電路》，并適當(dāng)增加學(xué)時(shí)，建議在大二上學(xué)期開(kāi)課，取消《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》這門課。2.《計(jì)算機(jī)組成原理》：這門課改為《計(jì)算機(jī)組成及設(shè)計(jì)》，增加CPU及相關(guān)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容，在講清楚組成原理的基礎(chǔ)上，以設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，建議在大二下學(xué)期開(kāi)課。 3.《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》：適當(dāng)增加設(shè)計(jì)內(nèi)容，原學(xué)時(shí)保持不變，建議在大三上學(xué)期開(kāi)課。4.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》：本課程取消，鑒于目前嵌入式系統(tǒng)涉及軟硬件知識(shí)較多，難以在一門課程中全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)，因此另開(kāi)設(shè)一門《嵌入式軟件開(kāi)發(fā)》課程，重點(diǎn)講述如何設(shè)計(jì)編寫嵌入式軟件程序，建議在大三下學(xué)期開(kāi)課。5.《嵌入式系統(tǒng)》：這門課作為《嵌入式軟件開(kāi)發(fā)》的先修課，重點(diǎn)講述嵌入式系統(tǒng)的基本概念及方法、ARM處理器的硬件工作原理、接口、匯編語(yǔ)言等，而相關(guān)操作系統(tǒng)及其程序設(shè)計(jì)等知識(shí)暫不涉及，建議在大三上學(xué)期開(kāi)課。6.《硬件課程設(shè)計(jì)》：在設(shè)計(jì)題目中，引入嵌入式系統(tǒng)、FPGA及計(jì)算機(jī)組成等知識(shí)，適當(dāng)增加設(shè)計(jì)的綜合性和復(fù)雜性，建議在大四上學(xué)期開(kāi)課?；谛碌挠布盗姓n程體系，能夠有效理順課程之間的先后關(guān)系，并把硬件課程均勻分散到大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中，同時(shí)對(duì)重要的課程及相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行了加強(qiáng)，例如數(shù)字電路設(shè)計(jì)貫穿在整個(gè)硬件系列課程中；舍棄了過(guò)時(shí)的技術(shù)，增加了新技術(shù)的份量，例如去掉了單片機(jī)，加強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)。因此，我們認(rèn)為：調(diào)整后的硬件系列課程是較合理的，它吸收了當(dāng)前先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，保證了知識(shí)的實(shí)用性，有一定的前瞻性。

五、結(jié)束語(yǔ)

高等教育是為學(xué)生提供專業(yè)技能和生存本領(lǐng)、服務(wù)社會(huì)的最后一站，教學(xué)內(nèi)容及方法直接關(guān)系到學(xué)生的未來(lái)發(fā)展。通過(guò)不斷教學(xué)改革，保持教學(xué)的先進(jìn)性和實(shí)用性一直是高教課改的目標(biāo)之一。通過(guò)這次課改，理順了我院硬件系列課程的教學(xué)關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生未來(lái)服務(wù)社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此很有實(shí)際意義。

作者:李軍 崔旭 李建平 單位:1.東北石油大學(xué) 2.大慶市薩東第二小學(xué)

參考文獻(xiàn)

第5篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：集成電路專業(yè)；實(shí)踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了集成電路專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。然而，目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。其主要原因是一些高校對(duì)集成電路專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠，技能培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容不明確，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強(qiáng)集成電路專業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)

集成電路專業(yè)是一門多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)。其人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，以及集成電路制造的整個(gè)工藝流程，掌握集成電路設(shè)計(jì)基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具有集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測(cè)試及電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。

根據(jù)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(yè)能力為：模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、射頻集成電路設(shè)計(jì)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)方面。圍繞這四個(gè)方面的核心能力，集成電路專業(yè)人才實(shí)踐技能培養(yǎng)的主要目標(biāo)應(yīng)確定為：掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具備模擬集成電路設(shè)計(jì)能力、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、射頻集成電路設(shè)計(jì)能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)能力以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。

二、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號(hào)處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以及電路分析實(shí)驗(yàn)等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識(shí)，具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。其課程主要有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計(jì)、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設(shè)計(jì)能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)、集成電路工藝實(shí)驗(yàn)和集成電路版圖設(shè)計(jì)等。

4.模擬集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路CAD設(shè)計(jì)、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計(jì)方法和混合集成電路設(shè)計(jì)等。此外，還包括Synopsis認(rèn)證培訓(xùn)相關(guān)課程。

5.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、硬件描述語(yǔ)言、VLSI測(cè)試技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)綜合和時(shí)序分析等。

6.射頻集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、電磁場(chǎng)技術(shù)、電磁場(chǎng)與

天線和通訊原理等。

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認(rèn)識(shí)規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練，既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)取的科學(xué)精神，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又要保證基礎(chǔ)，注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上，應(yīng)減少緊隨理論課開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，增加綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評(píng)估的機(jī)會(huì)，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，加大實(shí)驗(yàn)室軟、硬件建設(shè)力度。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè)，制訂修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件，修訂完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和指導(dǎo)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，科學(xué)安排課程實(shí)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給學(xué)生充分的自由空間，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考應(yīng)該怎樣做，使實(shí)驗(yàn)成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來(lái)豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，如借助實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)，利用仿真技術(shù)，加強(qiáng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，使學(xué)生增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。高水平的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍建設(shè)的制度，對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，從職稱、待遇等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以傾斜，保證實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實(shí)習(xí)基地建設(shè)，增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。開(kāi)展校內(nèi)外實(shí)習(xí)是提高學(xué)生實(shí)踐技能的重要手段。

實(shí)習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐技能的重要場(chǎng)所，對(duì)集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實(shí)力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè)，給能夠提供實(shí)習(xí)場(chǎng)所并愿意支持學(xué)校完成實(shí)習(xí)任務(wù)的單位掛實(shí)習(xí)基地牌匾。另外，可以把企業(yè)請(qǐng)進(jìn)來(lái)，聯(lián)合構(gòu)建集成電路專業(yè)校內(nèi)實(shí)踐基地，把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無(wú)縫聯(lián)接。

5.重視畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是集成電路專業(yè)教學(xué)中最重要的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作一般都被安排在最后一個(gè)學(xué)期，此時(shí)學(xué)生面臨找工作和準(zhǔn)備考研復(fù)試的問(wèn)題，畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和質(zhì)量有時(shí)很難保證。為了進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級(jí)上半學(xué)期就開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)槟菚r(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，在此時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面可以和專業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來(lái)，另一方面便于指導(dǎo)教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育和督促。

選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)選題來(lái)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向和主要內(nèi)容，是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定著畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。因此教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計(jì)題目開(kāi)始。集成電路專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向，在選題過(guò)程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以讓學(xué)生們適當(dāng)?shù)貐⑴c教師的科研活動(dòng)，以激發(fā)其專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專業(yè)知識(shí)，提高實(shí)踐能力。

6.全面考核評(píng)價(jià)，科學(xué)檢驗(yàn)技能培養(yǎng)的效果。實(shí)踐技能考核是檢驗(yàn)實(shí)踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核，實(shí)踐教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對(duì)實(shí)踐教學(xué)的考核，影響了實(shí)踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，每個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的考核，既要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，也要加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的考核。

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進(jìn)行評(píng)價(jià)；事后考核是指實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這兩部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課考核成績(jī)，并于期末計(jì)入課程總成績(jī)。這樣做使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)課效果。此外，還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)考核。

7.借助學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學(xué)科競(jìng)賽是通過(guò)針對(duì)基本理論知識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力設(shè)計(jì)的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競(jìng)賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競(jìng)賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)完成競(jìng)賽任務(wù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神。

在參加競(jìng)賽的整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的若干門專業(yè)課程進(jìn)行回顧，靈活運(yùn)用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設(shè)計(jì)思想和解決問(wèn)題的辦法，既檢驗(yàn)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，又促使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過(guò)考察學(xué)生在參賽過(guò)程中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，認(rèn)真總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn)，分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題和不足，能夠相應(yīng)地改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容，有利于提高技能教學(xué)的有效性。

此外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目，通過(guò)這些項(xiàng)目的研究可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

Abstract： Digital circuit is an important professional basic course in electrical engineering， in which the key point is to cultivate students' practical ability and problem-solving ability. The introduction of Multisim simulation in the experimental teaching content and the using of e-learning class throughout the experimental teaching process make the combination of theory and practice， enhance students' self-learning and innovation ability； improve teaching efficiency and teaching effectiveness.

關(guān)鍵詞： Multisim；極域電子教室；數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)

Keywords： Multisim； E-learning class； Digital circuit experiment teaching

中圖分類號(hào)： G642.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

數(shù)字電路是高等院校電氣、電子信息類和部分非電子類專業(yè)本科生在電子技術(shù)方面入門的必修基礎(chǔ)課程，該課程既有抽象的理論分析又有較具體的實(shí)踐應(yīng)用。因此，生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用[1-2]。所以在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中引入Multisim軟件仿真，學(xué)生通過(guò)運(yùn)行仿真軟件^察電路的功能和特性，加深對(duì)電路的理解，更容易掌握所學(xué)的內(nèi)容，從而提高學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室組建了極域電子教室系統(tǒng)，教師通過(guò)靈活應(yīng)用 “遠(yuǎn)程命令”、“屏幕廣播”、“文件分發(fā)”、“考試”等功能，使知識(shí)講解更直觀生動(dòng)，使教學(xué)效果能及時(shí)反饋、及時(shí)評(píng)價(jià)，真正實(shí)現(xiàn)了教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)思想，優(yōu)化了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

一、 Multisim仿真使數(shù)字電路知識(shí)形象化

（一） Multisim軟件簡(jiǎn)介

Multisim是一個(gè)用于電路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，其功能強(qiáng)大，具有形象生動(dòng)的仿真效果，是電子類專業(yè)課程教學(xué)的首選軟件。Multisim10界面友好，操作方便，而且為數(shù)字電路仿真提供了豐富的元器件模型，如時(shí)鐘信號(hào)、各類門電路、各種集成組合邏輯門、時(shí)序邏輯門等；同時(shí)提供了種類齊全的虛擬儀器，如字符發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀等。利用Multisim進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，把理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以對(duì)照、分析，可以提高課堂教學(xué)效果[2]。

（二）Multisim軟件仿真的應(yīng)用

以“編碼器和譯碼器”實(shí)驗(yàn)為例，使學(xué)生掌握74LS148和74LS138集成電路的應(yīng)用。在此之前，學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)只是抽象的理論知識(shí)，難于理解器件的邏輯功能，較難掌握器件的外部特性，尤其是涉及到如何應(yīng)用器件，如何利用所學(xué)器件設(shè)計(jì)實(shí)用電路時(shí)顯得不知所措。因此，教師首先利用Multisim軟件來(lái)仿真圖1所示的編碼器和譯碼器的聯(lián)合工作電路，將數(shù)字電路的基本知識(shí)和工作過(guò)程直觀的展示給學(xué)生。

74LS138是低電平輸出有效的“3線8線譯碼器”，只有當(dāng)3個(gè)使能輸入端 且 時(shí)譯碼器才能正常工作，即將輸入端C、B、A（C為高位）接收到的二進(jìn)制碼譯成對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)i且以低電平的形式送給輸出端Yi，其它輸出端都為高電平。74LS148是低電平有效的“8線3線優(yōu)先編碼器”，當(dāng)使能輸入端 =0時(shí)，編碼器處于工作狀態(tài)，即只要有一個(gè)輸入 為0， 就輸出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼的反碼。

電路采用三個(gè)不同頻率的方波信號(hào)源為74LS138提供連續(xù)的二進(jìn)制輸入，通過(guò)軟件自帶的虛擬示波器可以觀察C、B、A的 值；譯碼器的輸出送給74LS148作為輸入，同時(shí)用小燈顯示結(jié)果；編碼器的輸出經(jīng)過(guò)反向器連接數(shù)碼管顯示。兩個(gè)芯片的使能輸入端G1和 由單刀雙擲開(kāi)關(guān)接5V電源（VCC）或地（GND）來(lái)控制其值為1或0，從而決定集成電路是否工作。仿真運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)J1打向VCC（高電平1），開(kāi)關(guān)J2打向GND（低電平0），兩個(gè)集成電路正常工作，即小燈隨著C、B、A值的變化從右向左依次滅，使得數(shù)碼管依次顯示7～0。開(kāi)關(guān)J1打向GND（低電平0），則74LS138芯片不工作，小燈全亮，導(dǎo)致數(shù)碼管一直顯示“7”。開(kāi)關(guān)J1、J2都打向VCC（高電平1），74LS148芯片不工作，即使小燈循環(huán)改變，數(shù)碼管的顯示保持不變。

通過(guò)該實(shí)例的運(yùn)行，使學(xué)生直觀的理解了數(shù)字電路的高、低電平等基本概念及與實(shí)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，編碼和譯碼電路的工作原理及具體集成電路的應(yīng)用，為接下來(lái)在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行實(shí)物連接做好了充分準(zhǔn)備。而且把Multisim軟件的作用和使用方法介紹給學(xué)生，使學(xué)生擺脫實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，可以隨時(shí)驗(yàn)證學(xué)到的理論知識(shí)，還可以嘗試通過(guò)仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行局部改進(jìn)或設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路，提高創(chuàng)新能力。

二、極域電子教室優(yōu)化數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

（一）極域電子教室簡(jiǎn)介

極域電子教室是多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用它可以在網(wǎng)絡(luò)電腦教室中實(shí)現(xiàn)屏幕廣播、遠(yuǎn)程控制、文件分發(fā)、考試等功能，打破了傳統(tǒng)教學(xué)方式的限制，既實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)中教室和學(xué)生，學(xué)生和學(xué)生之間的交流，又符合多媒體教學(xué)效率高、互動(dòng)性好的特點(diǎn)，是教學(xué)方法和教學(xué)手段重大的技術(shù)突破[4-5]。

極域電子教室由教師機(jī)、學(xué)生機(jī)和路由器M成。隨著國(guó)家對(duì)教育信息化的倡導(dǎo)，本校的電工電子實(shí)驗(yàn)室配置了電腦、交換機(jī)等信息化設(shè)備，而且網(wǎng)絡(luò)通暢。在此基礎(chǔ)上，只需在電腦上安裝適當(dāng)?shù)能浖纯赏瓿蓸O域電子教室的組建。

（二）極域電子教室在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

教師機(jī)上的簡(jiǎn)單操作便可完成實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，而不必操作每臺(tái)電腦，節(jié)省人力物力提高效率。

開(kāi)啟學(xué)生機(jī)：登錄教師機(jī)，然后依次點(diǎn)擊“遠(yuǎn)程命令”―“遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)”來(lái)啟動(dòng)所有學(xué)生機(jī)。

運(yùn)行學(xué)生機(jī)上的Multisim軟件：1）編寫遠(yuǎn)程命令：鼠標(biāo)單擊“遠(yuǎn)程命令”―“遠(yuǎn)程命令”―“新建”，在“名稱”欄中填寫“Multisim”，在“文件夾路徑（F）”欄中填寫Multisim軟件在學(xué)生機(jī)中的安裝位置，然后單擊“保存”。只需執(zhí)行一次。2）啟動(dòng)軟件：每當(dāng)需要時(shí)，單擊“遠(yuǎn)程命令”―“啟動(dòng)遠(yuǎn)程應(yīng)用程序”―“Multisim”便可啟動(dòng)所有學(xué)生機(jī)上的Multisim軟件。

分發(fā)課件：教師可以將用到的課件或設(shè)計(jì)好的Multisim仿真電路傳給每臺(tái)學(xué)生機(jī)，以供學(xué)生參考。鼠標(biāo)單擊“文件分發(fā)”，在彈出的“文件分發(fā)”界面中，通過(guò)“目錄”和“名稱”欄選擇目標(biāo)文件，然后點(diǎn)擊“目錄”欄下的“添加 ”圖標(biāo)。選中出現(xiàn)的文件名稱，然后單擊“發(fā)送 ”按鈕，學(xué)生便可以在“電腦桌面”上看到該文件。

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

屏幕廣播：在講解理論課件和圖1的Multisim仿真電路的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程時(shí)，教師單擊“屏幕廣播”，將教師機(jī)的屏幕共享給學(xué)生，這樣每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)前就能清楚直觀的看到教師的講解、具體操作步驟和電路運(yùn)行結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)應(yīng)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)物，便于學(xué)生掌握實(shí)際集成電路的工作原理和使用方法。

待講解結(jié)束，需要學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師結(jié)束“屏幕廣播”，學(xué)生可以邊參考之前收到的理論課件邊做實(shí)驗(yàn)，有利于知識(shí)的消化和應(yīng)用。

3.實(shí)驗(yàn)考核

考試：實(shí)驗(yàn)前教師需先單擊“試卷編輯”安排待考查的內(nèi)容和正確答案；然后在預(yù)留好的考核時(shí)間內(nèi)，單擊“隨堂小考”將考卷下發(fā)給學(xué)生。學(xué)生需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成試卷并提交，系統(tǒng)自動(dòng)顯示分?jǐn)?shù)。

三、結(jié)論

實(shí)踐證明，在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中增加Multisim軟件仿真，促進(jìn)了學(xué)生更好的消化和應(yīng)用數(shù)字電路知識(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。利用極域電子教室輔助整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式的不足，使教學(xué)更生動(dòng)形象，降低教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)；數(shù)字邏輯電路；計(jì)算機(jī)專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）29-6570-02

數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)課程是電氣、電子信息類和部分非電類專業(yè)本科生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)課。它在電類專業(yè)中深受青睞，但在非電類專業(yè)中的教學(xué)沒(méi)引起足夠的重視。長(zhǎng)期以來(lái)，在我校計(jì)算機(jī)專業(yè)類數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教師難教學(xué)生厭學(xué)的現(xiàn)象。我們從學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的現(xiàn)狀著手，通過(guò)對(duì)該課程的先導(dǎo)課程及后續(xù)課程進(jìn)行調(diào)查分析，了解相關(guān)理論課學(xué)習(xí)的狀態(tài)，并據(jù)此提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施，分三個(gè)階段對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng)，我們稱之為數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)課程“過(guò)三關(guān)”[1]。

1 數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革思路

數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)類專業(yè)都把它作為一門主干必修課程，但相比專業(yè)課來(lái)說(shuō)，非電類專業(yè)對(duì)該課程地位認(rèn)識(shí)和重視程度是不一樣的，普遍存在的一種現(xiàn)象是“重軟件輕硬件”[2]。我校計(jì)科專業(yè)、網(wǎng)工專業(yè)的“數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)”課，安排在第三學(xué)期，并具有第二學(xué)期的“模擬電子技術(shù)”課程的基礎(chǔ)。而軟工專業(yè)的“數(shù)電”課安排在第二學(xué)期，并沒(méi)有提前開(kāi)設(shè)“模電”課程，缺乏電路知識(shí)的先導(dǎo)。在總課時(shí)數(shù)壓縮的情況下，由于理論課和實(shí)驗(yàn)課安排在同一學(xué)期，并在第一周同時(shí)開(kāi)課，實(shí)驗(yàn)課嚴(yán)重滯后于理論課的進(jìn)度，造成學(xué)生想要學(xué)好又覺(jué)得心有余而力不足[3]。

第一關(guān)：克服對(duì)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課的心理恐懼關(guān)

對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，模擬電子技術(shù)和數(shù)字邏輯電路都很難學(xué)，更難于精。適合計(jì)算機(jī)專業(yè)的專用教材很少，更沒(méi)有比較適合的實(shí)驗(yàn)教材。不得已沿用電類專業(yè)的教材，理論偏多偏深。單純的數(shù)字邏輯分析抽象、枯燥、乏味，遇到復(fù)雜的邏輯現(xiàn)象更容易讓人感到無(wú)從下手，產(chǎn)生畏難情緒。例如：教材[4][5]的第二章邏輯門電路，是學(xué)生們共同認(rèn)為最難于理解、頭疼困難的內(nèi)容。在講解TTL（Transistor-Transistor Logic）基本邏輯門涉及到很多的電路基礎(chǔ)知識(shí)、基本電路元件（電阻、二極管、三極管等元件）、電路及結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體工藝、以及它們的電流、電壓、元件參數(shù)等內(nèi)部電氣參數(shù)的計(jì)算等。對(duì)電路原理的理解和對(duì)電子元器件認(rèn)識(shí)存在困難。然而，計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)并不在這些電路的內(nèi)部原理和前端設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)所必需的電路基礎(chǔ)知識(shí)在課程中的應(yīng)用暫時(shí)不用十分深入，可以不用刻意去理解邏輯器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)應(yīng)放在：一是掌握器件輸入和輸出之間的邏輯功能；二是外部的電氣特性其主要參數(shù)。相應(yīng)的基本門電路實(shí)驗(yàn)，目的包括掌握TTL基本邏輯門的邏輯功能驗(yàn)證與參數(shù)測(cè)試；掌握TTL器件的使用規(guī)則；進(jìn)一步熟悉數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、基本功能和使用方法?！拜p里重外”，將集成電路視為“黑匣子”，這樣電路基礎(chǔ)知識(shí)不再構(gòu)成計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改善實(shí)驗(yàn)條件，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性。讓生活走進(jìn)實(shí)驗(yàn)、貼近生活。理論實(shí)驗(yàn)化，實(shí)驗(yàn)生活化。例如： 邏輯門實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)數(shù)字電路的基本實(shí)驗(yàn)，電子門鈴的原理就是利用與非門構(gòu)成振蕩器，使輸出端的鈴聲信號(hào)輸出，從而驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出鬧鈴聲的。除此之外，實(shí)驗(yàn)還能進(jìn)行趣味游戲如乒乓球游戲機(jī)等的設(shè)計(jì)。通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改變實(shí)驗(yàn)方法，多做實(shí)驗(yàn)來(lái)改變學(xué)生怕做實(shí)驗(yàn)的恐懼心理。

根據(jù)現(xiàn)在的理論課學(xué)時(shí)、教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，改編有關(guān)內(nèi)容。以“與非門”邏輯為例說(shuō)明改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。采用先理論講解，以邏輯代數(shù)為基本數(shù)學(xué)工具，從基本邏輯門電路入手。實(shí)驗(yàn)使用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字邏輯器件四2輸入與非門74LS00，，用它構(gòu)成傳統(tǒng)的與非門驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。再用硬件描述語(yǔ)言VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）[6]和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD（Complex Programmable Logic Device） [7]實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“與非門”邏輯。這樣就建立了同一實(shí)際邏輯問(wèn)題用多種不同層次方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的模式：數(shù)字邏輯單元理論設(shè)計(jì)，以門電路為基本單元電路構(gòu)成各種組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字邏輯器件中的中（MSI）、小規(guī)模（SSI）的TTL集成電路驗(yàn)證；利用通用集成電路模塊產(chǎn)品，主要是用中（MSI）大規(guī)模（LSI）集成電路模塊，構(gòu)成預(yù)定功能的邏輯電路；再用VHDL和CPLD構(gòu)成復(fù)雜的電路系統(tǒng)，步步推進(jìn)，穿行融合。

第二關(guān)：培養(yǎng)動(dòng)手能力關(guān)

從數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)分析，數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)主要由基本邏輯門電路，由門電路組成的基本組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路及通用集成電路模塊構(gòu)成。

在第一階段為數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（芯片級(jí)實(shí)驗(yàn)）。由“一門而入”，選用傳統(tǒng)典型標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字邏輯器件與非門，進(jìn)行基本門電路邏輯功能測(cè)試與驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟練掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)和使用方法，使用示波器記錄描述邏輯功能的波形圖，實(shí)驗(yàn)基本儀器測(cè)試集成電路外部電氣特性參數(shù)。掌握用與非門組成其它邏輯門及邏輯門之間的互換、解決不同門電路之間相互連接匹配問(wèn)題。對(duì)集成門電路外形建立感性認(rèn)識(shí)，熟悉芯片的外形封裝、芯片的引腳數(shù)量和分布情況。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練了學(xué)生的數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的基本功，為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

第二階段為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（單元級(jí)實(shí)驗(yàn)）。主要有基本技能測(cè)試性綜合實(shí)驗(yàn)、組合電路設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)、時(shí)序電路設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器和D/A或A/D轉(zhuǎn)換電路的綜合實(shí)驗(yàn)。

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是小系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[8]，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以由多片標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字邏輯器件MSI、MSI的門電路組成。也可以用通用集成電路中的MSI、LSI的TTL集成電路芯片組成。實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)做出不同種類的電路，培養(yǎng)對(duì)單元功能電路的理解和靈活運(yùn)用能力。例在傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)中，最為經(jīng)典的例子是“三人表決器實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)” [9]。其中SSI門電路設(shè)計(jì)最為靈活，可以選擇一種與非門構(gòu)成“與非-與非式”、一種或非門構(gòu)成“或非-或非式”、與非門+或非門構(gòu)成“與或非式”。也可以采用通用集成電路模塊譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和加法器分別設(shè)計(jì)多種三人表決器實(shí)驗(yàn)電路。

第三關(guān)：VHDL及CPLD實(shí)驗(yàn)提高復(fù)雜電路設(shè)計(jì)能力關(guān)

從第一、第二階段實(shí)驗(yàn)的效果來(lái)看，這些實(shí)驗(yàn)是在掌握SSI、MSI電路分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，達(dá)到預(yù)定的邏輯功能。這種方法設(shè)計(jì)的邏輯系統(tǒng)規(guī)模不宜太大，否則，系統(tǒng)需要很多芯片，連接線和接點(diǎn)復(fù)雜，導(dǎo)致可靠性下降、功耗增加，系統(tǒng)占用空間擴(kuò)大。為此，可以采用大規(guī)模集成和超大規(guī)模集成技術(shù)，把完成復(fù)雜功能的眾多芯片集成到一個(gè)芯片內(nèi)?？梢钥朔鲜鰡?wèn)題。這種能夠完成特定功能的集成電路芯片稱之為專用集成電路。用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)后，在CPLD中實(shí)現(xiàn)，這已經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。

將新技術(shù)和新型電路設(shè)計(jì)的方法充實(shí)到教學(xué)中去，以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)性。第三階段的可編程器件的應(yīng)用與可編程電路的EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（系統(tǒng)級(jí)實(shí)驗(yàn)），要求學(xué)生用CPLD芯片重現(xiàn)第一階段的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和第二階段綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的電路設(shè)計(jì)。訓(xùn)練學(xué)生通過(guò)閱讀資料掌握可編程器件的功能及規(guī)范的使用方法。掌握EDA軟件的使用方法和設(shè)計(jì)語(yǔ)言。最終達(dá)到“了解一種器件，熟練使用一種設(shè)計(jì)工具，掌握一門設(shè)計(jì)語(yǔ)言，能夠設(shè)計(jì)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)”的目的。

通過(guò)三個(gè)不同階段的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將一種數(shù)字邏輯器件的基礎(chǔ)理論，用傳統(tǒng)器件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或?qū)崿F(xiàn)，再用VHDL及CPLD實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)，三者融合循環(huán)，螺旋式上升。實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，幫助學(xué)生突破在學(xué)習(xí)道路上的三道難關(guān)。

2 結(jié)論

侯建軍教授提出了“厚理博術(shù)，知行相成”的教育理念。通過(guò)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)，既要加強(qiáng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，又要踐行所學(xué)的知識(shí)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)確定教學(xué)目標(biāo)，組織教學(xué)內(nèi)容，制定教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，“教法”適應(yīng)“學(xué)法”培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。倡導(dǎo)以啟發(fā)、探索和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為核心的研究式學(xué)習(xí)方式，鼓勵(lì)學(xué)生參與國(guó)家級(jí)和校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并參加各種國(guó)家電子技能大賽，取得很好的效果。

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第8篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

摘 要：本文從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力出發(fā)，分析了“數(shù)字邏輯”課程現(xiàn)代化教學(xué)模式的應(yīng)用，并對(duì)課堂教學(xué)的組織與設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新等方面作了詳細(xì)的討論，運(yùn)用現(xiàn)代教育科學(xué)理論和方法探索和構(gòu)建了一種具有時(shí)代特色的創(chuàng)新教育模式。

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新；EDA

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 改革教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，構(gòu)建創(chuàng)新教育平臺(tái)

數(shù)字邏輯是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，理論知識(shí)的傳授是為應(yīng)用服務(wù)的，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力是教學(xué)的首要目的。根據(jù)數(shù)字邏輯教學(xué)大綱及指定教材的要求，我們對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容去粗取精，提出課程章、節(jié)的結(jié)構(gòu)體系，從數(shù)字電路的邏輯特性、電路特點(diǎn)和組合優(yōu)化等方面去組織教學(xué)，突出重點(diǎn)，深入淺出。通過(guò)多媒體課件把文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、影像等多種媒體綜合起來(lái)，創(chuàng)造生動(dòng)、活潑、有趣的教學(xué)情景，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，以隨機(jī)性、靈活性、全方位、立體化的方式把知識(shí)形象生動(dòng)地呈現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)的效率和質(zhì)量。

如何引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)加強(qiáng)實(shí)踐，是教學(xué)中的另一個(gè)重要問(wèn)題。目前我國(guó)工科類學(xué)生普遍存在重理論輕實(shí)踐的傾向，缺乏解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力和協(xié)調(diào)、管理的素質(zhì)。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，既有客觀的原因，也有認(rèn)識(shí)上的偏差。在國(guó)外高校，數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)很多采用了EDA技術(shù)，例如美國(guó)斯坦福大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)大多是基于FPGA器件的，學(xué)生反映易學(xué)、方便，設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成功率高，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密，教學(xué)效果好。眾所周知，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在現(xiàn)代教育中占有非常重要的地位，是高校理工科教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)而言，數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中不可缺少的環(huán)節(jié)，它可以使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)計(jì)算機(jī)硬件理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合素質(zhì)和實(shí)踐技能至關(guān)重要。因此在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件下，如何充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)最有效的作用，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程達(dá)到“最優(yōu)化”，一直以來(lái)是我們比較關(guān)心的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目標(biāo)，學(xué)院根據(jù)高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，按照學(xué)校辦學(xué)指導(dǎo)思想，提出了建設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)優(yōu)勢(shì)突出，多學(xué)科互相滲透的教學(xué)研究型學(xué)院，重點(diǎn)加大對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力、組織協(xié)調(diào)和管理能力及團(tuán)隊(duì)合作精神等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，引進(jìn)EDA先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，配置充足的教學(xué)場(chǎng)所，教師精心編寫實(shí)驗(yàn)教材，組織安排實(shí)驗(yàn)等建立了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了硬件電路創(chuàng)新教育平臺(tái)。通過(guò)一系列的教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)硬件知識(shí)的理解，提高他們的操作水平和實(shí)踐技能。根據(jù)最優(yōu)化教學(xué)模式，強(qiáng)化學(xué)生的綜合訓(xùn)練，包括問(wèn)題分析、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)的基本技能和技巧，多人合作，以致工作規(guī)范的訓(xùn)練和科學(xué)作風(fēng)的培養(yǎng)這一原則。

圍繞上述目標(biāo)，結(jié)合數(shù)字邏輯教學(xué)實(shí)際情況，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革進(jìn)行了創(chuàng)新和實(shí)踐，積極鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展自行設(shè)計(jì)和實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情，把培養(yǎng)創(chuàng)新人才落實(shí)到實(shí)處；EDA技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)硬件電路基礎(chǔ)的重要內(nèi)容，是電子技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)的一個(gè)重要組成部分，其目的和任務(wù)是通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練，要求學(xué)生初步掌握基于EDA技術(shù)的基本電路設(shè)計(jì)方法；了解常用硬件描述語(yǔ)言的使用特點(diǎn)、編程方法和仿真測(cè)試技術(shù)，特別是初步掌握VHDL的編程技術(shù)和硬件描述方法；學(xué)會(huì)使用一種EDA工具軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用、測(cè)試和綜合優(yōu)化；同時(shí)對(duì)硬件描述語(yǔ)言VHDL的發(fā)展和對(duì)FPGA/CPLD的集成規(guī)模及應(yīng)用特性的發(fā)展有一個(gè)了解，從而促進(jìn)數(shù)字邏輯教學(xué)效率的提高。同時(shí)，注重提高教師創(chuàng)新教育的指導(dǎo)能力，增加教師對(duì)創(chuàng)新教育有關(guān)內(nèi)容的體驗(yàn)與培訓(xùn)。

2 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，推進(jìn)課堂指導(dǎo)教學(xué)

如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是數(shù)字邏輯課程重點(diǎn)要考慮的問(wèn)題，應(yīng)圍繞計(jì)算機(jī)的工作原理及實(shí)際系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，突出數(shù)字邏輯課程內(nèi)容的重點(diǎn)分別進(jìn)行講述。例如，對(duì)基本的數(shù)字電路，重點(diǎn)介紹典型的邏輯門、觸發(fā)器及外部邏輯特性；講解組合電路時(shí)，著重介紹計(jì)算機(jī)中常用的基本芯片，如譯碼器、加法器、代碼轉(zhuǎn)換器等；講述時(shí)序邏輯電路時(shí)，著重介紹同步時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)方法，并介紹計(jì)算機(jī)最基本的器件――寄存器、計(jì)數(shù)器、序列檢測(cè)器等；在講述中大規(guī)模集成電路時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)介紹多位運(yùn)算器、RAM、ROM、EPROM等電路的邏輯結(jié)構(gòu)、工作原理及在計(jì)算機(jī)中的作用；在討論可編程邏輯器件時(shí)，著重介紹PLD、CPLD和FPGA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和分類方法，以其編程原理。

在講具體電路的操作時(shí)，可以根據(jù)數(shù)字電路的不同特點(diǎn)及工作原理，以及電路仿真設(shè)計(jì)的基本方法，利用Multisim 2001仿真軟件進(jìn)行門電路應(yīng)用設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯應(yīng)用電路設(shè)計(jì)等等電路的仿真和演示，以及通過(guò)動(dòng)畫演示給學(xué)生留下深刻的印象，極大地豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，有力地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

此外還要注意課后作業(yè)的重要性。課后作業(yè)不是課堂教學(xué)的簡(jiǎn)單重復(fù)，而應(yīng)是課堂的擴(kuò)展和深入。適量地向?qū)W生介紹一些相關(guān)的參考書目，讓學(xué)生課后自學(xué)，獨(dú)立鉆研，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)的積極性。

在教與學(xué)的雙向互動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)該積極實(shí)現(xiàn)以教師為中心、以課程為中心、以教材為中心向以教師為指導(dǎo)、以學(xué)生為中心的模式轉(zhuǎn)變；積極推進(jìn)啟發(fā)式、討論式、交互式、實(shí)踐式、自主式等教學(xué)方法，并輔以網(wǎng)絡(luò)課堂教育，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自我獲取知識(shí)的能力；從各個(gè)層面檢查教學(xué)的實(shí)際效果，綜合考核學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)，形成對(duì)教學(xué)過(guò)程的促進(jìn)作用，保證人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 重視基本技能訓(xùn)練，鼓勵(lì)創(chuàng)新勇于實(shí)踐

在重視理論教育的同時(shí)，必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作和動(dòng)手能力。理論與實(shí)踐相結(jié)合歷來(lái)都是基本的、重要的教育方法。為了提高學(xué)生的電子設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力，我們對(duì)數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行了改革。依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，結(jié)合課程的培養(yǎng)目標(biāo)，側(cè)重在實(shí)踐能力上選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生具有理解數(shù)字邏輯的基本概念、常用儀器的使用方法、利用EDA設(shè)計(jì)較復(fù)雜數(shù)字電路系統(tǒng)等能力。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室配備有滿足數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)箱和EDA系統(tǒng)，并配有邏輯分析儀、示波器、計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)軟件等工具，學(xué)生所有的實(shí)驗(yàn)操作都在實(shí)驗(yàn)箱上完成。EDA系統(tǒng)的核心板主芯片采用EP1C6Q240，支持JTAG和AS下載模式。軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用QUARTUSII 6.0，在該集成環(huán)境下，可以完成設(shè)計(jì)的不同輸入。QUARTUSII支持原理圖輸入、VHDL、Verilog HDL以及第三方工具輸入方式。利用圖表模塊編輯器可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，完成各子系統(tǒng)的功能劃分?？梢赃M(jìn)行延時(shí)分析，進(jìn)行系統(tǒng)仿真。最后實(shí)現(xiàn)下載編程文件和測(cè)試電路。

試驗(yàn)教學(xué)具體時(shí)序，學(xué)生首先必須在實(shí)驗(yàn)室完成基本實(shí)驗(yàn)，然后再進(jìn)入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自由選題，自由組隊(duì)。一般兩個(gè)人組成一個(gè)開(kāi)發(fā)小組，選擇一個(gè)難易適當(dāng)能夠及時(shí)完成的項(xiàng)目。確定預(yù)定目標(biāo)，設(shè)計(jì)各模塊電路，制作電路板，調(diào)試電路和測(cè)試電路，并進(jìn)行功能演示，最后撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

實(shí)訓(xùn)報(bào)告是反映一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的重要材料，要求報(bào)告必須準(zhǔn)確并且充分反映學(xué)生自己完成的工作，該報(bào)告作為與項(xiàng)目組成員交流的材料，同時(shí)也是自己進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重要文檔。具體的內(nèi)容包括題目和文本程序、軟件編譯、仿真分析、硬件測(cè)試與實(shí)驗(yàn)過(guò)程、程序分析、仿真波形、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及建議，并在報(bào)告附錄提供電路原理圖。

由于實(shí)踐教學(xué)改革的內(nèi)容和方式都有較大的變化，老師和學(xué)生都有一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程。如何指導(dǎo)學(xué)生正確開(kāi)展實(shí)踐。按時(shí)完成項(xiàng)目計(jì)劃，保證教學(xué)質(zhì)量，這對(duì)教師提出了更高要求。如何做到讓學(xué)生選擇自己喜愛(ài)的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并能一舉成功，使他們?cè)趯?shí)際操作過(guò)程中獲得真實(shí)的感受，并學(xué)到實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)，這也是一個(gè)需要認(rèn)真研究、不斷完善的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)字邏輯教學(xué)實(shí)踐中，課堂教學(xué)突出重點(diǎn)，雙語(yǔ)教育注重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，樹(shù)立學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，喚起學(xué)生的創(chuàng)新潛能，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新嘗試，應(yīng)用愉快教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)、多媒體教學(xué)等教學(xué)手段，以最優(yōu)的組合完成教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生既能學(xué)到新的知識(shí) 又可掌握學(xué)習(xí)的技能，達(dá)到提高學(xué)生素質(zhì)的目的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)壓縮了基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)大了利用EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)因材施教，在難易程度方面要求做到量力而行，使其在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合本人的興趣，從實(shí)際應(yīng)用中選擇具有應(yīng)用背景的實(shí)驗(yàn)題目，分組進(jìn)行，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，這樣一方面鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，另一方面也加強(qiáng)了他們交流與團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。學(xué)習(xí)是一個(gè)吸收、理解并掌握新知識(shí)的過(guò)程，學(xué)生最后是否掌握知識(shí)，體現(xiàn)在能不能分析和解決實(shí)際問(wèn)題上。另外，理論與實(shí)際相結(jié)合，確實(shí)能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鞏固其所學(xué)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：數(shù)字電路原理和設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)，EDA技術(shù)

 

1.引言

在信息社會(huì)中，數(shù)字化是電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，因此在電子信息及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中也越來(lái)越看重?cái)?shù)字技術(shù)，《數(shù)字電子技術(shù)》是電子信息及相關(guān)信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，其基本理論及實(shí)踐技能也是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。EDA(Electronic DesignAutomation)技術(shù)作為數(shù)字電子技術(shù)的延伸，已經(jīng)引入到電子信息類教學(xué)中，不僅可以豐富教學(xué)摘要的意義。

2.《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)的主要問(wèn)題

教學(xué)手段單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。，EDA技術(shù)。在教學(xué)中仍采用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課分離的教學(xué)模式，在理論教學(xué)中，《數(shù)字電子技術(shù)》內(nèi)容大多抽象難懂，教師采用“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)模式授課，不僅學(xué)生覺(jué)得枯燥乏味，而且教學(xué)效果不理想。而實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅僅只需按照實(shí)驗(yàn)步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少。數(shù)字電路的設(shè)計(jì)僅是“紙上談兵”的設(shè)計(jì)，學(xué)生自然對(duì)這門課的實(shí)驗(yàn)毫無(wú)興趣。

3. EDA技術(shù)及其功能

3.1 EDA技術(shù)的含義

EDA即電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)是由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程發(fā)展而來(lái)的，它以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的一門新技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合與優(yōu)化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚荆粌H為電子技術(shù)設(shè)計(jì)人員提供了新的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)也為教學(xué)提供了科學(xué)而便捷的平臺(tái)。

3.2 EDA技術(shù)的功能

EDA技術(shù)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)QUARTUS Ⅱ是Altera公司推出的新一代FPGA／CPLD開(kāi)發(fā)軟件，適合于大規(guī)模復(fù)雜的邏輯電路設(shè)計(jì)。它是Altera公司的第4代可編程邏輯器件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供了從輸入設(shè)計(jì)到器件編程的全部功能。“自頂向下”設(shè)計(jì)方法從系統(tǒng)設(shè)計(jì)人手，在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在方框圖一級(jí)進(jìn)行仿真、糾錯(cuò)，并用硬件描述語(yǔ)言對(duì)高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述。在功能一級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證，然后用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體的門級(jí)邏輯電路的，其對(duì)應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)級(jí)可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐贰?/p>

1)EDA軟件平臺(tái)中具有各類元件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)EDA能夠進(jìn)行元器件的創(chuàng)建和編輯。為學(xué)生掌握各類電子元器件提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2)EDA軟件平臺(tái)中可以完成電路原理圖的設(shè)計(jì)，通過(guò)這一功能可以完成各類元器件構(gòu)成的電路原理圖。

3)EDA軟件平臺(tái)中具有綜合仿真模塊，可以進(jìn)行多種類型的仿真分析。分析結(jié)果波形圖顯示出來(lái)，直觀、清晰。

4 應(yīng)用EDA技術(shù)授課的好處

4.1 提高授課質(zhì)量

有些內(nèi)容選用EDA技術(shù)授課，傳授方式更直觀，教師感到得心應(yīng)手，學(xué)生也容易接受。例如，組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)這部分內(nèi)容一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。，EDA技術(shù)。，EDA技術(shù)。在組合電路中，當(dāng)輸入信號(hào)改變狀態(tài)時(shí)，輸出端可能出現(xiàn)虛假信號(hào)---過(guò)渡脈沖的現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，對(duì)信號(hào)的延時(shí)只能采用一些形象的比喻，但初學(xué)者對(duì)這一概念比較模糊?，F(xiàn)在，我們只需用QUARTUS Ⅱ模擬功能進(jìn)行仿真，就可以很輕松地讓學(xué)生理解這一知識(shí)點(diǎn)，分析結(jié)果以波形圖顯示出來(lái)，豐富直觀的數(shù)據(jù)不但為學(xué)生提供方便，而且其得出的結(jié)論接近實(shí)踐性，同時(shí)節(jié)約了時(shí)間。，EDA技術(shù)。顯然，對(duì)某些章節(jié)中存在的教師難講、學(xué)生難懂的內(nèi)容，這種授課方式可以起到事半功倍的作用。由于教授方式符合客觀認(rèn)知規(guī)律，教學(xué)質(zhì)量得以提高。

4.2 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力

EDA軟件的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是一個(gè)虛擬環(huán)境，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)電路。學(xué)生用硬件描述語(yǔ)言編寫程序，可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，避免了連線的繁瑣，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，可在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)想的指導(dǎo)下開(kāi)發(fā)一個(gè)通用的基于EDA的硬件平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。符合學(xué)生接受知識(shí)的客觀規(guī)律，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高他們掌握所學(xué)知識(shí)的能力。課堂上師生互動(dòng)、生動(dòng)活潑，氣氛非常活躍。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)動(dòng)力大為增加。

4.3 以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為載體。構(gòu)造創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)

采用EDA技術(shù)，那么學(xué)生必須自己在充分掌握實(shí)驗(yàn)理論的基礎(chǔ)上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅僅只需按照實(shí)驗(yàn)步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實(shí)驗(yàn)。這將大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高知識(shí)應(yīng)用能力。同時(shí)EDA工具能給學(xué)生創(chuàng)造優(yōu)良的環(huán)境，強(qiáng)化了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以有針對(duì)性的選做，使學(xué)生具有更大的自由度。也可以在計(jì)算機(jī)上主動(dòng)、反復(fù)設(shè)疑和實(shí)驗(yàn)，由不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇最佳設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案。通過(guò)驗(yàn)證、測(cè)試、設(shè)計(jì)、糾錯(cuò)和創(chuàng)新等方面進(jìn)行不同形式的訓(xùn)練，使學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力得到較好的鍛煉，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生個(gè)性和才能的全面發(fā)展。，EDA技術(shù)。在此基礎(chǔ)上還可以開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行電子實(shí)習(xí)、電子競(jìng)賽、職業(yè)技能取證培訓(xùn)等。

5 結(jié)論

在《數(shù)字電子技術(shù)》的教學(xué)過(guò)程引入EDA技術(shù)，不僅可以使學(xué)生形象、直觀地理解電路的相關(guān)原理和工作過(guò)程，還可以通過(guò)修改電路的形式或參數(shù)，與學(xué)生一起討論電路中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，找出解決問(wèn)題的方法，這樣不僅可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生反應(yīng)易學(xué)、新穎、有趣。，EDA技術(shù)。同時(shí)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合緊密，充分發(fā)揮了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

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