数字电路设计知识篇1
关键词：数字电子技术；教材改革；工程应用
1.引言
《数字电子技术》是高等学校通信工程、电子信息工程、自动化、电气工程及自动化等专业的重要专业基础课程［1］。随着数字电子技术、数字系统的高速发展，以FpGa(Fieldpro-grammableGatearray）和CpLD（ComplexprogrammableLogicDevice)为代表的大规模可编程逻辑器件(programmableLogicDevice，pLD)的广泛应用，使传统“板上数字系统”被“片上数字系统”替代［2］。为适应数字电子技术的发展趋势，对传统《数字电子技术》教材内容进行了改革，在教材内容的安排和例题选用上，立足于应用型人才培养，以现代信息技术为依托，注重理论联系实际，取得较好的应用效果。
2.教材改革的基本思路
随着数字电子技术的快速发展，如何处理数字电子技术的经典内容与现代内容、传统分析设计方法与现代分析设计方法之间的关系，是教材内容改革的重点。教材以“基础知识器件原理器件应用器件仿真系统构建系统仿真”为主线，构建数字系统的知识框架。在教材内容组织上，将数字电子技术和数字系统有关知识融为一体，系统介绍数字电子技术与数字系统的基本分析方法和设计方法；在教材内容编写上，以培养学生的应用能力和实践能力为目的，采用案例式或项目式编写思路，将理论知识和实际应用相结合，把突出知识的应用性和实践性作为主要方向，做到理论和实践并重，既强调理论基础，又突出应用性。对于集成电路注重逻辑功能和使用方法介绍，增加eDa(electronicDesignautomation)技术基础知识［3］，利用multisim软件对部分电路进行功能仿真，并介绍VHDL语言、QuartusⅡ软件的基本使用方法，利用VHDL语言设计部分数字电路，利用QuartusⅡ软件进行仿真分析，适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。
3.教材的主要特点
3.1教材内容组织
按照教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会对《数字电子技术基础》课程教学的基本要求，对《数字电子技术》教材内容进行重新组织，将教材内容分为十章［4］。第一章介绍逻辑代数的基础知识，主要包括各种数制、常用的编码规则、逻辑代数的基本定理、逻辑函数的表示方法和化简方法等。第二章介绍eDa技术的基础知识，包括multisim、VHDL语言、QuartusⅡ的基础知识。第三章介绍分立门电路、集成门电路和可编程逻辑器件的特点，并介绍利用VHDL语言设计门电路的方法。第四章首先介绍组合逻辑电路的基础知识，然后讲解组合逻辑电路的应用，最后利用multi-sim对组合逻辑电路进行功能仿真和设计分析，并介绍组合逻辑电路的VHDL语言设计方法。第五章介绍各种触发器的功能和应用，并利用multisim对触发器进行功能仿真，介绍触发器的VHDL语言设计方法。第六章介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法，介绍常用时序逻辑电路的功能和应用，并分别利用VHDL语言和multisim进行功能描述和仿真。第七章介绍脉冲波形的产生与整形电路，重点介绍集成电路的应用。第八章介绍半导体存储器的特点和应用。第九章介绍a/D转换和D/a转换的工作原理和主要技术指标，对集成DaC和aDC的基础知识及应用进行简单介绍，并利用multisim对基本转换电路进行功能仿真。第十章介绍数字系统设计的基本流程，通过3个实例介绍数字系统的不同设计方法。
3.2强调基础理论
随着数字电子技术的发展，数字电子技术已逐渐渗透到各个行业，《数字电子技术》课程作为高校电类专业的基础课程，是学生走向数字化时代的第一门课程，也是某些高校相关专业的考研课程，其重要性不言而喻。教材编写强调《数字电子技术》基础知识的系统性、完整性，将逻辑代数基础、组合逻辑电路分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计等基础知识作为教材核心内容，并结合部分高校相关专业《数字电子技术》研究生考试大纲的要求，增加部分教学内容。例如，在第六章“时序逻辑电路”中增加利用观察法和隐含表法进行状态化简的内容，使学生能够更容易掌握时序逻辑电路的传统设计方法。在教材内容编排上，反复训练基础理论知识，使学生更好地学习并掌握基础理论知识，为进一步学习打下坚实的基础。例如，第四章“组合逻辑电路”首先介绍组合逻辑电路的分析方法和设计方法，然后介绍常用集成组合逻辑电路的原理和应用，其中译码器、数值比较器按照组合逻辑电路的分析方法进行阐述，编码器、数据选择器、加法器按照组合逻辑电路的设计方法阐述，使教材内容循序渐进、深入浅出，适用于学生自学，有利于培养学生自主学习能力。
3.3突出实践应用
在教材编写过程中，注重学生对知识应用能力培养的需要，强调具体操作过程中学习理论基础，将知识应用能力培养贯穿整本教材，突出教材知识的实践应用性。在介绍集成电路时，删除集成电路内部电路的分析，强调集成电路的逻辑功能和使用方法［5］，例如，介绍555定时器时，在简单介绍555定时器的电路结构和工作原理的基础上，以“触摸式定时控制开关电路”、“双音门铃电路”等应用电路介绍555定时器的使用方法。在第九章“数/模和模/数转换器”中，以DaC0808、DaC0832、aD7543为例介绍常用集成数/模转换器的工作原理和使用方法，并分别给出DaC0832、aD7543与单片机at89C51的接口电路，既加强与后续课程单片机、微机原理等的联系［6］，又突出教材内容的应用性。
3.4增加eDa技术知识
eDa是电子设计自动化(electronicDesignautomation)的缩写，是从计算机辅助设计(CaD)、计算机辅助制造(Cam)、计算机辅助测试(Cat)和计算机辅助工程(Cae)的概念发展而来的。教材第二章eDa技术基础知识介绍了multisim和QuartusⅡ两种eDa工具的操作界面和使用方法，并介绍了VHDL语言的基本结构、数据对象、数据结构、操作符和基本语句结构，使学生借助eDa工具进行电路分析和设计。教材给出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成电路的multisim仿真电路和VHDL描述方法，并在第十章“数字系统设计”中，以“计数报警器”、“简易交通灯控制器”、“函数信号发生器”为例，结合multisim和QuartusⅡ软件，详细介绍简单数字系统的设计过程，丰富教材内容。
4.结语
《数字电子技术》教材改革是一项长期工程，随着数字电子技术的发展，必将对教材内容产生深刻影响。本教材于2012年10月由北京大学出版社作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”出版，2013年12月被评为河南省“十二五”普通高等教育规划教材。教材经过3年多的使用，得到了广大师生的关注，收集了各方面建议和意见。为了更好地适应现代数字电子技术的发展和应用，需要对教材内容进行进一步改革。
参考文献：
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［2］宁改娣，杜亚利.教材：《数字电子技术》教材改革探索［J］.教育教学论坛，2012（8）：98-99.
［3］黎艺华，谢兰清.高职数字电子技术项目课程教材建设探索［J］.教育与职业，2011（15）：131-132.
［4］秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术［m］.北京大学出版社，2012.
［5］王国新，张桂凤，宋婀娜.“数字电子技术”课程教学改革探究［J］.中国电力教育，2014（12）：73-74.
数字电路设计知识篇2
关键词：数模结合综合性实验数控风扇数字温度计
中图分类号：G4文献标识码：a文章编号：1673-9795（2013）08（b）-0090-02
数字电路课程和模拟电路课程是电子学领域的两门非常重要的专业基础课程，实验对于学生理解这两门课程的理论知识及进行创新应用来说是至关重要的。为了实现“以学科知识为基础，以综合应用为核心，以培养创造性思维为重点”的培养目标，近年来，深圳大学信息工程学院将数字电路和模拟电路教学都放在了大学二年级上学期开展，同时将数字电路实验室和模拟电路实验室合并，成立了数模复用实验室，为学生加深电子学领域的理论认识，培养学生的综合动手能力建立了一个良好的学习环境和氛围。相应的，这两门课程的实验内容也进行了改进，增加了数模结合的综合性实验项目。本文以数控迷你小风扇和数字温度计为例，具体阐述数模复用实验室综合设计性实验项目的实现过程。
1数模结合的综合性实验设计原则
传统的数字电路实验和模拟电路实验的开展一般都是以特定的目的、孤立的功能单元而开设。数字电路的实验包括各种常用芯片的功能测试及简单应用，不涉及任何模拟电路部分；模拟电路实验包括分立元件（三极管）放大电路和集成运算放大电路的性能及简单运用，不涉及任何数字电路部分。这种传统的实验设计方案存在以下两大问题：一是实验的目的一般都是理论知识的实验验证，缺少对学生兴趣的考虑，不能激发学生的自主创新能力；二是数字电路实验与模拟电路实验“各自为政”，致使学生在完成实验后感到知识不连贯，不能综合理解和运用数字电路和模拟电路的知识体系，以至于很难达到融会贯通，学以致用的目的。
基于以上问题，数模综合实验设计原则主要体现在以下两个方面：一是兴趣主动性；二是数模综合性。古代教育家孔子曾说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。培养学生对课程的兴趣主动性，使学生愿意开始干，愿意投入干，干完后有成就感，就能起到事半功倍的教学效果。在兴趣的驱动下，学生对完成实验的主动性更强，对所学数字电路理论知识和模拟电路理论知识的融会贯通性就会更好，从而能够保证综合设计性实验能够达到最初的实验设计目的，即加深学生的理论认识，提高学生的实践动手能力，为学生创新能力的培养打下基础。
体现数模综合性设计原则的实验应包括数字电路部分、模拟电路部分、以及数模（模数）转换电路部分。一般有两种形式，如图1、图2所示。在数模转换（DaC）综合实验中，通过输入数字控制信号，如调节风扇遥控器，该信号经过数模转换电路，转换成模拟信号，一般的数模转换电路输出的模拟信号都比较微弱，无法驱动外部执行装置，因此，该微弱信号需要再通过模拟放大电路，进行电流或者电压等功率放大，最终驱动模拟执行系统，如调节风扇转速等。在模数转换（aDC）综合实验中，通过采集外界环境中的模拟信号信息，如风扇转速等，一般，传感器采集到的信号比较微弱，需要通过模拟放大电路进行放大，再经过模数转换，最终将该信号进行数字显示。模拟放大电路不仅能放大模拟信号，还能够减小模数转换电路部分的转换误差，从而更精确的进行数字显示。
2实验项目数控迷你小风扇的设计
风扇在现实生活中普遍使用，学生对这个项目不会产生陌生感，而且该项目具有很大实用性，容易学生的兴趣和主动性。本项目的设计要求是：设计并制作一个数控迷你小风扇，风扇的转速控制通过数字输入。电路设计框图如图3所示。参考电路设计如图4所示。大二学生还没有接触过键盘输入控制电路，因此，本项目采用自锁式开关这种简单的器件进行数字输入控制。例如，希望转速能够达到100转/分，就可以利用8个自锁式开关输入“01100100”，开为“1”，关为“0”。数模转换电路应用DaC0832数模转换芯片：根据输入的八位二进制，输出该二进制所代表的电流值。框图中的驱动部分对应电路设计中的一个射极跟随器，输入微电流控制发射极输出电压，在发射极端接负载小风扇，驱动其运转。三极管可以采用最普通的9013。
3实验项目数字温度计的设计
温度计在日常生活中也很多见。本项目的设计要求是设计并制作一个数字温度计。为了保护大二学生的实验积极性，不让他们产生畏难情绪，测量温度范围定位20～29摄氏度。设计框图如图5所示。十进制的“2”为固定数字，学生只要设计并实现温度个位数的显示即可，参考电路设计如图6所示。温度传感器Lm35可以探测周围环境温度从而输出不同电压，输出的电压值随温度的变化呈线性变化，例如，20摄氏度，Lm35输出0.20V，25摄氏度，Lm35输出0.25V。Lm741运算放大器电路部分虽然没有电压放大，但是增加了电路的带载能力，增强了模数转换部分的输入稳定性。aDC0809模数转换芯片根据输入的电压值，输出代表其电压值的八位二进制。74LS573锁存器：oe脚为使能端，Le为锁存端，当Le为1时，D端的数据输出到o端，当Le为0时，D端的数据无法输出到o端，o端输出上一个状态的数据。74LS283全加器对输入的四位二进制数进行加减法，实现转码功能。74LS48根据输入的四位二进制数驱动数码管，显示相应数字（0～9）。
4结语
数模结合的综合性实验可以促进学生电路领域的理论认识，提高学生的实践动手能力，为学生创新能力的培养打下基础。本文作者所在的深圳大学信息工程学院将数电、模电实验室合并，成立了数模复用实验室，为数模综合性实验开展提供了良好的环境和氛围。本文提出了数模综合性实验的设计原则，并提供了实际实验教学的两个项目供兄弟院校电学实验室参考，希望能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1]周静，刘杰.数模、模数转换电路的综合实验研究[J].安庆师范学院学报：自然科学版，2010，16（3）：115-118.
[2]陈林，潘旭，陈乔，等.虚拟仪器技术在电子技术课程设计中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（8）：83-86.
[3]王美玲，付佳，肖煊.创新型实验项目――数字温度计的设计[J].实验室研究与探索，2010，29（9）：125-127.
数字电路设计知识篇3
关键词：高职教育；项目化教学；形成性考核
作者简介：张丽（1981-），女，江苏南通人，南通农业职业技术学院机电系，讲师。（江苏南通226007）
中图分类号：642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）26-0051-02
“数字电路与逻辑设计”是机电专业中的一门专业基础课，它的特点是逻辑性、实践操作性强。它的先导课程有“电路分析”、“模拟电子技术”和“protel99Se”，后续课程有“单片机技术”、“家电原理”和“电子测量技术”，在整个学科体系中起着承前启后的重要作用。
一、“数字电路与逻辑设计”课程设计的理念
以职业能力培养为出发点，应遵循“手脑并用”、“做学合一”、“理论与实际并行”、“知识与技能并重”的教学原则，突出以“能力为本位”的课程模式，以应用和就业为导向，以培养职业技能为目的。以学生为主体，教师为主导，才能充分发挥学生的自主学习积极性。把握学生的认知过程和接受能力的规律，注重对学生创新意识和创新能力、综合意识与综合能力、实践意识与实践能力的培养。以理论联系实际为指导，重点提升学生运用知识的能力，使之养成良好的学习习惯，把握行为引导法促进学生能力提升的发展性教育理念。
二、高职教育及高职学生的特点
高职学生的特点是基础知识薄弱、理论学习困难、学习情绪化、对感兴趣的事物接受能力强。
高职教育的特点是面向岗位群，机电专业面向的岗位主要有：
生产现场操作及维修岗位：要求具有机电产品生产现场的工艺实施能力；机电工具设备的使用与操作能力；对机电产品进行装配、检测与调试的能力；要求仪表的使用、计算机测试、系统分析或产品故障分析的技术能力要强。
机电产品、设备安装及调试岗位：能够对机电设备进行安装、调试、运行管理与设备维护，并能对一般控制系统进行维护与改造。
机电产品、设备技术管理及服务岗位：要求技术管理人员具备看懂机械图纸和电气图纸的能力；具有机电一体化设备的使用、维护、管理能力，具有一定的生产管理、技术管理等知识。机电设备销售与售后服务技术人员具有机电设备的原理、装配工艺等知识，具有机电设备的检测与维修能力。
三、“数字电路与逻辑设计”项目化教学的必要性
传统的教学法是从知识点的掌握到电路的分析再到电路的设计，由局部到整体，自下而上。它以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心，忽视了学生积极性、主动性的发挥，实践以模仿为主，突出技能性训练，缺少设计性、创新性，教学效果不是很理想。
因此，必须根据不同的岗位职业能力要求，确定课程的职业能力目标：会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能，会分析常用电路的功能；能完成数字电路的设计，能分析和排除电路中出现的故障；能通过对数字集成电路芯片资料的阅读，了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法；能熟练掌握数字电路中常用仪器仪表的使用；能画出所设计的数字逻辑集成电路的电原理图，能列出所设计的电路的元器件清单，会撰写所设计电路的测试说明。
根据课程的职业能力要求确定课程的知识目标：掌握逻辑代数基础知识；了解集成逻辑门电路内部构造；掌握组合、时序逻辑电路的分析设计；理解触发器的工作特性；掌握脉冲波形的产生和整形；a/D及D/a转换。
在此基础上采用项目教学法，它是从实际问题出发来讲电路的构造、元器件的选择，再到知识的运用，由整体到局部，自上而下，宏观把握，以学生为中心，以项目为中心，以实际经验为中心，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与岗位职业能力要求的相关性，大大提高了学生的就业能力。
四、“数字电路与逻辑设计”课程设计思路
为落实以培养学生职业能力为目标的课程实施，给出课程总体设计思路：坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，力图做到“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”。
课程设计以电子产品的制作为载体，以便于与企业共同开发该课程：项目一，声光控制灯电路制作；项目二，竞赛抢答器制作；项目三，电子生日蜡烛制作；项目四，流水彩灯制作；项目五，31/2位直流数字电压表的制作。
项目的选择以课程标准中的教学内容为依据，既与数字电路知识紧密结合，又能够充分体现当前的工程实际情况，同时具有一定的创新空间，学生可以运用学过的知识进行创造发挥。
通过任务引领的项目活动将必备的知识、技能、行为、态度内化融合，使学生具备本专业的高素质劳动者和高级技术应用人才所必须的数字集成电路设计、制作与测试的基本知识和基本技能，同时培养学生爱岗敬业、团结协作的职业精神。
五、“数字电路与逻辑设计”教学内容的设计
该课程的总体目标：使学生具备本专业的高素质劳动者和高级技术应用型人才所必需的电子设计基本知识，具备灵活运用常用数字集成电路实现逻辑功能的基本技能；为学生全面掌握电子设计技术和技能，提高综合素质，增强职业变化的适应能力和继续学习能力打下一定基础；通过问题的解决，培养学生团结协作、敬业爱岗、吃苦耐劳的品德和良好的职业道德观。
1.内容的选取
以项目二竞赛抢答器的制作为例来说明：
根据总体目标确定该项目的知识目标、技能目标、素质目标。
知识目标：掌握编译码器知识、触发器知识、计数器知识、脉冲波形的产生和整形知识、单稳态触发器知识、复习逻辑代数知识。
技能目标：掌握编译码器、计数器功能、选择连接及使用；掌握555定时器的连接及使用；运用仿真软件画仿真图；具备查阅集成芯片产品手册的能力。
素质目标：培养耐心细致的工作态度，培养严谨扎实的工作作风，培养学生竞争与合作意识。
2.教学内容的序化
（1）任务下达。将项目分解为五个子任务：译码电路的设计与制作、抢答电路的设计与制作、倒计时电路的设计与制作、声响电路的设计与制作、控制电路的设计与制作。
以子任务抢答电路设计与制作为例。知识目标：学习掌握二进制编码器、二进制优先编码器、BCD编码器、BCD优先编码器。能力目标：掌握编码器功能、选择连接及使用、运用仿真软件画仿真图、具备查阅集成芯片产品手册的职业能力。素质目标：培养耐心细致的工作态度、严谨扎实的工作作风、竞争与合作的意识。
对该子任务进行分析：选手抢答情形即选手a首先按下按钮，显示屏上显示a抢答成功，其他选手再按按钮无效，选手a松开按钮后，显示屏上a抢答成功的状态保持不变，直到主持人清零，进行下一轮抢答。抢答电路的重要功能：锁存功能。既要能“锁”，也要能“存”。“锁”——其他选手，“存”——抢答成功的选手信息。通过类比的方式引入编码的概念，对该任务进行仿真后下达任务卡。
（2）资讯。让学生回顾以往解决相关问题的方法，给出用门电路实现的方法；让学生检索常用编码器的数据手册，通过手册了解芯片的功能和基本使用，掌握编码器的测试方法，通过测试加深对芯片的功能和使用方法的了解。
教学重点：二进制编码器与优先编码器的异同点。教学难点：编码器的使用。对芯片进行测试后进行芯片用法分析。
（3）计划决策。通过类似电路分析，启发学生思路；引导学生讨论该任务中编码器的选型，分析采用二进制编码器设计的缺陷；重点讨论如何解决优先编码器的硬件电路已经固定好的优先级；深入各小组听取学生决策意见；根据任务要求，各小组讨论出任务实施方案，设计出系统框图，指导老师确认方案的可行性。
（4）任务实施。任务的实施过程主要以学生为主体，学生三人一组，将学习能力较好、中等、较弱的学生合理分配到各组，教师指导、答疑。
（5）检查评估。根据各小组的演示给出综合评价（部分实现、全部实现、有创新功能）；抽取设计较佳和较差电路进行点评；教师给出优化电路，要求学生课后进行分析。
3.教学手段、方法
项目二的教学方法：基于问题教学法（从实际问题抢答竞赛出发）；基于兴趣的教学法（向学生进行任务的虚拟仿真flash演示）；理论实践二位一体教学法（编码器功能知识的掌握与电路搭建）；可视化教学法（芯片功能的测试将传统测试方法与专用的数字芯片测试仪结合）；小组讨论法（3人分组）；启发式教学法（任务分析部分）；类比教学法（编码概念引入部分）；探究法（任务实施过程中）。
本门课程教学手段、方法：任务驱动法、行为导向项目教学法；工学结合，现场教学法（项目中每个任务的综合）；传统教学手段（讲解法、示范法、模仿法、练习法）；多媒体教学手段（ppt课件、flash仿真、网络教学及互动平台）。
六、“数字电路与逻辑设计”考核评价方式
建立终结性评价和过程性评价相结合的评价方式。终结性评价中知识考核占30%，综合考核占70%。过程性评价以项目为单位，其中教师评价占40%，学习档案占30%，小组评价和自我评价各占15%。
七、总结
以职业岗位活动调研为前提进行职业能力需求分析；以职业能力需求分析为导向确定课程职业能力目标；根据职业能力目标的需求确定知识目标；根据岗位工作过程和认识规律构建教学模块；以职业能力训练项目作为课程目标和教学内容的载体；以真实的职业活动实例作为训练素材；通过项目教学真正实现“教、学、做”三者的融合；建立以形成性考核为主的课程考核体系。
参考文献：
[1]胡锦.数字电路与逻辑设计[m].第2版.北京：高等教育出版社，2002.
数字电路设计知识篇4
关键词：数字电子技术eDa技术课程整合
一、引言
高职教育的培养目标是适应社会发展需要的一线技术型、应用型人才，这种技术型、应用型人才应具有基础理论知识、技术应用能力等。高职电子、电气、计算机及相关专业开设的数字电子技术是重要基础课程。传统的数字电子技术教学只懂得电子技术的基本理论和方法而不懂现代电子技术的设计方法，无疑对就业和未来潜力的发展都是一种阻力。为了改变传统理论课程与实践教学相分离的状况，获得更好的教学效果，将eDa（electronicDesignautomation）技术引人教学环节，显得十分必要。将eDa仿真软件运用到高职的电子技术类课程教学中去，不仅可以丰富教学内容，提高教学水平和教学效率。
二、传统教学中不足点
（一）传统的教学目标不符合高职教育对人才培养的要求，教学内容的重点仍放在逻辑门，触发器的解释，中小规模集成电路的使用方法，数字电路系统的设计还是以真值表和逻辑方程的表达，手工打造的电路模块的电路板设计，调试的方法，使得复杂的电路设计是非常困难的。电子技术发展的今天，分立元件和中小电路已由大规模集成电路取代，这种教学内容和电路实验已经不能满足电子技术的飞速发展的需要，其重要性将继续减少。
（二）教学手段单一，教学方法和实验资源不足。“黑板十粉笔+实验”的教学方法不利于调动学生的积极性。在理论教学中，“数字电子技术”课程逻辑性强，内容大多是抽象和难以理解，教师使用传统的“黑板+粉笔”的教学模式，不仅学生觉得无聊，而且教学效果不理想；并在实验教学中，由于资金短缺的压力，往往不能完全满足学生实验需求。
（三）教师素质没有及时改善。传统教学模式下的数字电子技术课程教学，教师没有学习新的知识和技能，因此，不能在在电子技术教学中增加相应的设计方法和eDa技术的知识，同样的课程是由两位老师分别担任，这可能不能对基本知识和和先进设计方法进行有机结合，更不会有好的教学效果。
三、eDa技术
（一）eDa技术概述
eDa（eleetronieDesignautomation）即电子设计自动化，它以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制的电子CaD通用软件包。它可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合与优化以及逻辑布局布线、逻辑仿真，完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射，编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯。它不仅为电子技术设计人员提供了新的设计理念，同时也为教学提供了科学而便捷的平台。
（二）eDa技术的功能
（1）eDa软件平台中具有各类元件设计数据库模块。丰富的元器件库不仅为学生掌握各类电子元器件提供了坚实的基础，也可以通过元器件库了解各种元器件的性能参数，并为创新设计提供了取之不尽且零消费的试验元件。
（2）eDa软件平台中可以完成电路原理图的设计。通过这一功能可以完成各类元器件构成的电路原理图。通过原理图的设计可以帮助学生理解原理图的结构及各级电路之间的关系，对学生读图和识图起到事半功倍的作用。
（3）eDa软件平台中具有综合仿真模块，可以进行多种类型的仿真分析。分析结果波形图显示出来，直观、清晰。
（4）eDa软件平台可以进行多种类型的仿真分析。分析结果以数值或波形图显示出来，丰富直观的逼真数据不但为学生进行电路分析提供方便，而且其得出的结论更满足理论论证和接近实践性。
四、eDa技术与数字电子整合的优点
（一）课程整合的必要性
大多数的高职院校将“数字电子技术”课程放在第二、三学期学习，“eDa应用技术”课程放在第五、六学期学习，这种先学习理论后进行实践的传统教学模式主要以熟悉工具软件的使用和一些数字电路验证实验为主。从理论到实践教学使学生学习数字电路的理论知识和实践教学脱节，无法解决实际问题，所以传统的教学模式已经不适应eDa技术发展的需要，需要将“数字电子技术”和“eDa应用技术”课程合并成为新课程：“数字电子eDa技术”。
（二）eDa在数字电子技术中应用
（1）在课程内容体系中，基于eDa技术与数字电子技术的数字系统的设计，体现了“数字系统eDa设计”和“数字电子技术应用”的核心技能。在数字电子eDa技术课程中，从培养学生工程应用能力和创新意识的角度基于教学的组织和实施，内容分为多个基本知识模块和创新实验模块，构成一个能力培养层次化、教学内容模块化、理论和实践紧密结合的课程体系。
（2）eDa技术与数字电路教学的整合。教学中，介绍了eDa技术在数字电路课程设计的教学和实验中的应用，学生只要学习eDa软件和VHDL语言就可以自行进行数字电路实验。在学生课前对实验项目设计时，对使用maX+pLUS原理图设计或描述VHDL电路，进行综合适配。综合适配成功后，然后进行仿真分析，模拟结果与设计的特点是否一致。若不一致则对原理图或文本进行修订，综合，自适应，仿真，直至一致。最后，下载自己完成的逻辑设计，在实验系统上对硬件进行测试，最后根据数据写出实验报告。
（3）引导学生进行独立研究的实验室实验中，鼓励学生创建课外兴趣小组，共同研究学习中遇到的问题，一起合作开发大家感兴趣的电子设计。在设计与综合实践中，给学生实际的项目和目标，引导学生讨论计划，方法。学生完成任务的所有方面，根据任务目标，进行信息检索，实验设计，设备调试，实践结果的测量和处理，学生在明确任务目标的基础上，充分发挥主观能动性，培养学生的独立工作能力。
（4）采用国际标准和提高学生的英语水平。由于eDa编程语言的应用技术和相关软件都是英文版本，相关网站和一些新知识也是英文的，因此，要鼓励学生提高他们的英语水平，参阅相关的外文资料，加深对电子设计的理解，通过浏览相关的国外大型网站，激发学生的学习兴趣。
五、总结
eDa技术引入数字电子技术的理论教学与实践教学中，采用先进的教学方法，学生不仅可以直观地了解电路的相关原理和工作过程，而且还可以修改电路形式或参数，还可以培养学生的实验能力和创新能力，激发学生的学习电子电路设计先进技术的兴趣，培养学生主动探索，努力进取，团结协作精神。
参考文献：
【1】阎石.数字电子技术基础[m]].北京：高等教育出版社，1998.
【2】顾斌，赵明忠.数字电路eDa设计[m].西安电子科技大学出版社，2004.
【3】王艳芬.数字电子电路及其eDa技术[m].化学工业出版社，2007.
数字电路设计知识篇5
关键词：数字电子技术；逻辑电路；实践教学；软件仿真
中图分类号：G642文献标识码：B
1引言
“数字电子技术”是计算机专业学生必修的一门专业基础课。本课程的主要目的是使学生掌握数字系统分析和设计的基本知识与原理，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机和其他数字系统的硬件分析与设计奠定坚实的基础。
为了使学生能够真正将课本上的理论知识与实际的数字电子技术电路融会贯通，我校“数字电子技术”课程组授课教师在课堂教学的基础上，精心组织、设计该课程的相关实验，让实践教学环节成为理论教学的有力支撑，使学生更好地将理论与实际结合，高效率地吸取本学科的前沿知识。
2实验教学现状
数字电子技术主要包括小、中和大规模数字电路的分析与设计、可编程逻辑器件和现场可编程门阵列器件、数字系统分析与设计。其教学侧重整个电路的逻辑功能及其应用。在以往相当长一段时间内，由于不具备支持大规模实验的设备，数字系统仿真软件也不成熟，因此国内大多高校只基于“SD―2型数字电子技术实验设备”开设了传统的中、小规模电路的实验，均未开设体现现代电子技术的中、大规模电路的实验。这导致本课程的理论不能全面与实验交融，更不能体现现代数字电子技术的核心，显然不利于学生接受该门课的知识，也与计算机技术的发展格格不入。
近年来，多功能专用硬件实验设备的投产给“数字电子技术”课程提供了全方面的基础实验平台，使“数字电子技术”大规模硬件实验的开设具备了基本条件。另外，为了让学生掌握eDa核心技术，一种可行的方式是在pC机上利用VHDL实现硬件功能，仿真其工作过程，根据时间波形图分析、改进和完善逻辑电路。这种软件仿真模式为学生掌握现代技术，适应社会需求提供了极大的帮助。
3实验教学目标
对逻辑变量、逻辑运算、逻辑函数、逻辑电路的感性和理性认知，能描述各种逻辑问题，并基于逻辑设计和物理设计的层次给予实现，这是学生在“数字电子技术”课程中必须达到的水平。为此，授课教师在给学生提供理性认知帮助的基础上，必须精心设计配套的实验课程，让学生通过实践环节透彻感性地掌握教学内容，进而掌握数字逻辑电路的设计与实现方法，以及性能分析、评价的手段。
“数字电子技术”实践教学内容的设计是在验证性实验和开放性课程设计并存、“软硬兼施”的模式下实施的，目标是使学生感性地认识、理解数字逻辑的基本概念、并能灵活运用，还能掌握先进的数字电子技术，实现复杂数字电路的分析和设计。
4实验教学内容
为了使学生全面地了解和掌握数字电子技术，在具体实践中加深对所学理论知识的理解，针对“数字电子技术”课程教学中的重点难点，我们安排了两类实验：基于硬件的验证性实验和基于软件仿真的实验。
4.1硬件实验
硬件实验采用了浙江大学方圆科技有限公司开发生产的“SD-2型数字电子技术教学实验系统”实验箱作为实验平台，用来达到验证性实验的目的。本课程选择开设如下硬件实验。
①集成逻辑门的测试
实验目的：掌握ttL集成与非门逻辑功能的测试方法；了解ttL与非门主要参数的意义及其测试方法；学习用与非门实现其他逻辑门的逻辑功能。
在这个实验中，要求学生74LS00芯片完成ttL与非门的逻辑功能，高低电压等测试，以及实现与、或、非、异或等逻辑关系，达到感性理解逻辑变量、逻辑运算的目的。
②利用SSi设计组合逻辑电路
实验目的：掌握用SSi器件设计组合逻辑电路的基本方法；学习用给定的SSi器件设计组合逻辑电路。
在这个实验中，要求学生利用74LS10等小规模芯片实现一个保密电子锁、产品质检器和一个灯控电路，达到掌握小规模组合逻辑设计的能力。
③利用mSi设计组合逻辑电路
实验目的：掌握用mSi器件设计组合逻辑电路的基本方法；学习用给定的mSi器件设计组合逻辑电路。
在这个实验中，要求学生利用74LS138、74LS151和74LS283等中规模芯片实现一个数字判断电路、多功能组合逻辑电路和一个代码转换器，达到掌握中规模逻辑设计的能力。
4.2软件仿真实验
如前所述，数字电子技术的硬件实验只能提供中、小规模电路的设计，而且实用数字逻辑器件的电路一般较复杂，连线繁多，学生在实验中极易出错，且难以及时查错，导致实验效率不高，同时无法实现大规模电路的设计，也不能为学生提供掌握现代数字系统设计技术的条件。为此，我们在硬件实验的基础上采用maX+pLUSⅡ在pC上进行仿真，实现各种规模的数字电路和简易系统。这既能开拓学生的创新设计能力，又方便可行。具体开设的实验分别在验证性实验的后阶段和开放性课程设计阶段完成，具体来说以下实验①②为实验内容，③④⑤为课程设计内容。
①移位寄存器
实验目的：掌握软件maX+pLUSⅡ的安装方法；掌握软件的初步使用方法；掌握原理图输入方法；熟悉FpGa设计流程和相关步骤的主要命令；掌握移位寄存器的逻辑功能及其测试方法；学习移位寄存器的应用。
在这个实验中，要求学生在pC机上用maX+pLUSⅡ验证74LS194芯片的功能，并用来实现环行脉冲分配器、分频器，达到熟练运用maX+pLUSⅡ的水平。
②计数译码显示电路
实验目的：进一步熟悉软件的使用和原理图输入法FpGa设计流程；掌握层次设计方法；掌握中规模ttL集成计数器74LS161的逻辑功能及其应用；学习使用74LS48BCD―7段译码／驱动器和共阴极七段显示器；学习设计计数译码显示电路，并了解其计数、译码显示过程。
在这个实验中，要求学生用层次设计方法，先用74LS00、74LS161和74LS48等芯片实现模10的计数器，再级联扩展成模100的计数器，并用十进制显示，达到能设计中规模时序电路的能力。
③数字电子钟的设计
实验目的：熟悉使用VHDL文本输入法设计pLD芯片的流程；学习数字电子钟的秒信号源及秒、分、时、星期计时器的设计；学习秒、分、时、及星期译码，显示电路的设计；掌握对波形图的量化分析方法以及调试技术，提高设计能力。
在这个课程设计实践中，让学生主动学习，开拓创新，在老师的指导下掌握方便的VHDL文本设计方法。
④控制器的设计
实验目的：掌握控制器的aSm图描述方法；熟练掌握控制器VHDL文件的建立。
在这个课程设计实践中，学生可以利用各种资料学习现成的程序代码，并加以改进后实现自己确定的控制功能，实现大规模集成电路的设计，达到训练学生收集资料和合理运用资料的能力。
⑤十字路通管理器
实验目的：进一步掌握aSm图的应用；编写十字路通管理器的VHDL文件；深入理解层次化描述的基本要领；进一步掌握对时间波形图的量化分析方法。
以上课程设计内容只是学生在选题时的一个启发，抛砖引玉，学生还可以自由发挥，结合实际应用和自己的兴趣确定很多实用有效的选题，并完成相应的任务。
5实验教学效果
实践教学环节的实施表明，“数字电子技术”实验课程很受学生欢迎。以上硬软两部分实验将传统简单的数字电子方法和现代先进的数字电子技术有机地结合起来，让学生既深入理解了成熟的理论，又掌握了现代化数字电路的开发技术。特别是基于软件仿真的课程设计，调动学生的自主创新激情，学生将抽象的理论与实际相结合，对书本的理论知识有了更深入、更具体的认识，并掌握了量化分析方法，最后达到从数字逻辑部件整体功能的角度来研究、评价数字系统的目的，这使得学生在学好“数字电子技术”专业基础课后，为后续的课程学习打下坚实的基础。
本门课程的实践教学从06级学生开始改革实施。06级学生在“数字电子技术”的实践教学环节中表现出强烈的兴趣和积极性，他们按照要求很好地完成了每一个实验。在调查问卷中，学生们对于“数字电子技术”课程的实践教学给予了高度认可。
调查问卷中也体现出学生对软件仿真实验的兴趣和收获大于硬件实验。经分析，原因在于硬件实验平台对实验内容有一定的局限，没有软件仿真实验那么充分的设计和创新空间，也不如仿真实验那么灵活方便。
6结束语
我校“数字电子技术”课程组在教学中，本着理论结合实践的宗旨，突破传统数字电子技术实验平台的局限，
开设各类规模电路的设计，软硬兼施，提供可行的实验环境，设计可操作的实验内容。实施效果表明它很好地支撑了理论教学，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力，开拓了学生的创新思维。
下一步我们将着重研究和设计如何把模拟仿真正确的代码、文档下载到CpLD，使其更有设计性和创新性，为“数字电子技术”课程的教学构建更有利的实验平台。
参考文献：
[1]欧阳星明.数字逻辑(第二版)[m].武汉:华中科技大学出版社，2005.
[2]汪国强.eDa技术与应用(第二版)[m].北京:电子工业出版社,2007.
数字电路设计知识篇6
高职的教学模式不能沿袭本科“理论—实践—再理论”的教学过程，要走“实践—理论—再实践”的过程，课堂上学生先动手操作，在操作的过程中产生问题，然后老师进行课堂讲授答疑解惑，掌握了理论知识后再实践动手操作[2]。《数字电子技术》教学模式改革首先要对人才培养方案进行修订，教学目标由学生掌握相关电子知识提升为掌握电子技术的应用能力；其次要改革课程标准，把课程性质与定位、教学设计、教学组织等内容重新修订，把其中注重教授知识的内容改革为注重相关能力的训练；最后应改革评价体系，不能只靠试卷来评价学生是否掌握了这门课程，更应注重过程性考核，将学生的平时表现纳入课程考核范围，评价对象由掌握知识转变为获得能力。
二、教学方法改革
教学方法改革是教学改革的关键之处，不同的教学方法在教学中能够产生不同的效果。《数字电子技术》课程教学方法改革主要采用项目任务法，结合课程特点辅助采用多媒体教学法和eDa教学法。多种教学方法的采用，调动了学生的学习积极性，提高了课堂教学效果。
（一）项目任务法
项目任务法是学生在具体的任务驱动下来探索完成任务或解决问题的过程。首先进行实践，老师布置某项任务让学生动手完成，学生在做的过程中会思考为什么要这样做，会带着问题进行后面的学习；接着老师讲解任务相关知识点，这样学生就会恍然大悟，产生的问题也会迎刃而解；最后老师再分析任务原理、现象，对学生所做的任务进行系统总结。这样的教学方法使学生在完成任务的同时，学到了知识，掌握了技能，理论和实践也得到了结合。
（二）多媒体教学法
《数字电子技术》课程逻辑性强，内容抽象。在教学过程中，如果只采用传统的黑板+粉笔式教学手段必然会使学生在上课过程中感到枯燥无味。《数字电子技术》课程教学改革采用多媒体教学的方法，通过图片、视频、动画资源来展示课程内容，增强了教学的形象性与趣味性，将相关课程资料上传到教学资源库中，方便学生自学。多媒体教学可以将最新的电子行业的知识完整的呈现给学生，可以弥补传统教学内容陈旧的不足。
（三）eDa教学法
eDa（electronicDesignautomation）即电子设计自动化，eDa软件易修改，可以弥补实验教学过程中教学仪器不足的情况。在进行实验之前，在教师的指导下学生先通过eDa软件进行设计和仿真，一方面在设计和调试过程中掌握教学内容，另一方面可以避免由于设计不当可能造成的实验器材的损坏。《数字电子技术》eDa教学法主要采用ewB软件和multisim软件，eDa教学法为培养学生的综合素质和能力起到积极和促进作用。
三、教学内容改革
传统的《数字电子技术》课程是按照章节顺序授课，注重的是知识的系统性，这种教学方法对高职院校的学生来说不是最适合的，因为高职院校要培养的是技术型人才，要求学生毕业后要进入企业能够马上适应技术性工作。所以要进行课程改革，将学科本位转变为以任务为主线，突出学生在学习中的主体地位[3]。通过研讨论证，设计了五个项目来完成数字电子技术课程教学内容的改革。项目一：声光控制灯电路的制作。所需学时：16学时，基本知识：数字电路基础，常用ttL门与CmoS门电路。能力训练：数字电路实验箱的使用、万用表、电烙铁等工具的使用、集成电路的封装和应用。项目二：8路抢答器电路的制作。所需学时：18学时，基本知识：组合逻辑电路的分析与设计，编码器、译码器、数据选择器等逻辑器件的分析。能力训练：会查阅数据手册进行选型、对选定的芯片进行电路设计、运用multisim软件绘制电路图。项目三：电子生日蜡烛电路的制作。所需学时：18学时，基本知识：RS触发器、JK触发器、D触发器等集成触发器的逻辑功能测试。能力训练：逻辑思维能力的训练、不同触发器相互转换等创新能力的训练。项目四：流水彩灯的制作。所需学时：18学时，基本知识：同步计数器电路的制作、任意进制计数器的制作555定时器构成振荡器的应用。能力训练：时序逻辑电路的分析与设计、运用方法构成不同进制的计数器。项目五：31/2位直流数字电压表的制作。所需学时：14学时，基本知识：D/a转换电路的功能测试、a/D转换电路的功能测试。能力训练：利用数模/模数转换芯片实现模拟电路和数字电路的互转。
四、改革后的效果
数字电路设计知识篇7
关键词：课程设计；彩灯循环显示电路；学生学习
数字电子技术是我校电子信息工程专业的基础课，其目标是培养学生具备一定的电子技术理论基础、一定的创新意识、一定的解决实际问题的能力，促使学生了解本专业的应用发展方向，并为学习后续课程和从事电子信息工程工作打下一定的基础。
福建江夏学院是2010年由福建省政府组建的一所旨在培养复合性创新陛应用型各类高素质专门人才的应用型本科大学。数字电子技术课程应满足学校、学科建设的高要求，充分地激发学生对于这门课程的学习兴趣，提高学生学习的主动性和积极性。
课程设计作为学生学习的一个重要的实践环节，要求学生自己设计和搭建一个实用电子产品雏形。常言说得好，“说一百遍，不如做一遍”，学生通过思考、查阅资料、讨论等方式寻求解决问题的方案，对相关知识点有更加深入的理解，提升学生的成就感，增强自信心，提高学习主动性，从而形成良性循环。本文以“彩灯循环显示电路”中“数字电子技术”的课程设计为例，从几个方面浅析了课程设计对于激发学生学习热情、促进学生学习所起到的良性作用。下面，笔者将从设计的相关环节来具体阐述。
一、分析设计任务和性能指标
本课程设计的题目是“彩灯循环显示电路”，学生在拿到设计题目后，首先要根据相关材料分析设计任务，掌握相关原理图，解析其基本构造和功能，将总电路原理图拆分成以下三个单元电路：矩形方波产生的频率、10个彩灯的循环点亮和七段数码管上显示彩灯的循环次数。
学生要做到对设计功能的完美解析、原理图清楚识读，要掌握“数字电子技术”课程中所学的相关基本理论和基本方法，清楚所涉及的各个芯片的功能、参数，及其涉及典型功能模块的搭建，进而要了解单元电路功能模块的构建，了解单元电路中各个部件元件的作用，清楚整体设计所要达到的性能指标，乃至有效扩展至一些特定微型数字系统。
在这部分，学生既要巩固课堂理论知识，又要加强对实际电路的认识、解析能力。
二、元器件的选择
对课程设计题目完美解析之后，接下来就涉及合适的元器件的选取。在搭建单元电路时，对于特定功能单元需要选择主要的集成块。比如时钟电路选555，计数/译码器4017，计数器4518，译码4511及显示驱动电路也都相对固定，但存在电路特定功能要求不同，需要适当元件参数匹配集成块，例如，10个彩灯循环点亮的完美显现，对方波频率的选择就有所要求，学生在利用555触发器构成脉冲方波时，必须考虑到影响时间常数的RC元件参数的选择。
同样构建单元电路时，选择器件的电平标准和电流特性等参数很重要。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。
在这部分，学生在进行元件的选择的同时，不仅要掌握所用仪器设备的使用介绍，了解实验过程中的注意事项，还要掌握从电路的整体布局到一个个小的元件的清楚认识。
三、设计总体电路图
任何一种逻辑功能都可以设计出一种相应的逻辑电路。根据需要设计出符合要求的逻辑电路，合适的计算机辅助软件给我们的电路设计提供了极大的便利。
1.仿真软件
该设计要求学生掌握两种仿真软件multisium和proteus，并结合所给的设计题目，绘制电路原理图，进行模拟仿真测试。学生在操作过程中掌握以下三个方面知识点：
（1）熟悉multisium和proteus软件操作界面，了解选取元器件时所需要注意的一些注意事项。
（2）调整电路图中元器件布局，调试电路板，故障排查。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，结合整体实现功能，要求每一个单元电路都须经过调整，确保各单元之间满足驱动电平匹配和电流匹配，合理布局。
仿真是整个设计成功关键的一步，学生做好仿真电路的连接，之后的焊接电路就会显得相对轻松、驾轻就熟。电路仿真软件为学生之后从事电路设计、模拟仿真等打下基础。
对于仿真软件，老师只是起到简单领进门的作用，需要学生自身去拓展学习，这里有个需要重视的地方，相较于私下自学，集中学习、互帮互助成效非常明显。
2.电路原理图印制板设计功能
课程设计要求学生掌握protel99Se软件的原理图设计、pCB设计、自动布线器这几个功能，学生通过该软件的学习，可以强化计算机模拟和具体元器件的封装工艺，统筹各个单元电路的布局。
学生弄好印制板，在其上焊接电路，这在很大程度上接近实际的电路板的制作工艺，学生在此可以得到理论和实际明显的结合，贴近工艺、贴近工厂，提高了兴趣，极大调动了学生的主动性。
四、焊接、搭建电子产品雏形
完成了前面三步之后，学生就进入电子产品的搭建环节，而要进行完美的电路搭建，首先要求学生掌握一些基本的知识、动手能力：了解万用表、示波器、稳压电源等常用电工电子仪器、仪表的使用；熟悉电阻、电容、电感、二极管、三极管、变压器、集成电路等的外形结构；熟悉机械开关、继电器、接插件、熔断器、电声器件的外形和标志方法；熟悉各种常用线材的外形与结构；电烙铁的使用方法和使用技巧、焊接注意事项等。
学生有了如上所示的准备就可以开始在万用板上焊接电路，按照前面电路图仿真，将电路图复制到万用板上，而这也是本设计最锻炼学生的时候，不仅要具备过硬的焊接技术，还需具有较强解决实际问题的能力，前者直接影响了最后电子产品的工艺水平、美观程度，而后者则会关系到焊接的电子产品能否实现我们所要的设计结果。
五、书写综合设计实验报告
学生在完成全部仿真、电路模型搭建之后所作的综合书面报告，是学生对整个课题设计的思考和总结，是对课题设计的再认识、知识升华的过程。
数字电路设计知识篇8
【关键词】高职高专；数字电子技术；课程改革
0.前言
《数字电子技术》是电子信息类、电气信息类、计算机应用等信息类专业的核心专业技术基础课，它的基本理论和实践技能是许多后续课程例如《单片机原理及接口技术》、《微机原理》的基础。《数字电子技术》课程改革将改变传统课程理论与实践教学相分离的状况，针对每一堂课确定要达到的能力目标，采用“实物剖析—电路分析—自己设计”的理论与实践相融合的教学方法，并且在“学以致用”教学单元内容编排上，根据不同专业的要求制定与之相适应的实践、实训内容。
《数字电子技术》课程的知识目标主要有熟悉集成逻辑门的原理及应用；掌握组合、时序逻辑电路的分析及设计；掌握脉冲波形发生器的构成；熟悉数模转换器的应用。《数字电子技术》课程的能力目标主要有具有电路焊接能力；正确使用电子仪器的能力；具有集成电路的应用及检测能力；具有小型电路的分析及设计能力。《数字电子技术》课程的素质目标有良好的道德素质；过硬的职业素质；高尚的人文素质。从本课程的教学目标可以看出本课程实践性很强，强调理论联系实践、“工学结合”，可实行在做中学，学中做的课程建设理念。从而打破传统学科建设的课程设置模式，对课程标准进行研讨和修整，将知识、能力、素质贯穿于整个学习过程，提高学生的职业综合能力和素养。
1.数字电子技术课程改革
1.1数字电子技术的学习方法
首先，数字电子技术是一门实践性很强的技术基础课，学习时必须重视实验和实训等实践环节。
其次，逻辑代数是分析和设计数字电路的工具，熟练掌握和运用好这一工具才能使学习顺利进行。应当重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用，对其内部电路结构和工作原理的学习，主要是为了加强对数字逻辑电路外特性和逻辑功能的正确理解，不必过于深究。
最后，数字电子技术发展十分迅速，数字集成电路的种类和型号越来越多，应逐步提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力，以便从中获取更多更新的知识和信息。
所以，必须根据该课程的教学目标及学习方法对该课程进行教学改革，设计出具有特色的教学方法，使老师教得轻松，学生学得轻松。
1.2理论教学改革
在理论教学方面应合理调整教学内容，采取由浅入深、循序渐进的教学方法，保证基础，突出重点，删除冗余知识点，增强学生的感性认识。对于个别学习困难的学生，采用个别辅导、答疑的方法解决，并不定期开讲座与学生交流、回答学生的问题同时教学内容应减少或删除有关器件内部结构的分析过程，应着重介绍器件或集成元器件的作用、主要参数和使用中的注意事项，注重理论联系实际。教学内容应突出工程应用性，引发学生的学习兴趣，让学生感觉到学有所用，充分调动学生的主动性和参与意识。结合学生专业的实际，选用一些实用性、趣味性较强的案例，或选择学生熟悉的一些具体产品进行分析和阐述，增加学生的感性认识和学习兴趣。
1.3实验教学改革
传统数字电子技术课程实验主要以验证性实验为主，改革后增加大量设计性、综合性、创造性实验，从而使学生得到更多锻炼和提高。例如改革后，学生可以做的实验有门电路逻辑功能测试，组合逻辑电路应用，译码器和数据选择器应用，集成触发器应用，集成计数器应用，汽车尾灯控制电路设计等。这些实验除了第一个实验是验证性实验外，其他的都是设计性、应用性实验，增强了学生的学习积极性，并提高了学生动手操作能力。
1.4教学方法和手段改革
1.4.1理实一体化
在数字电子技术教学中采用“理实一体化”教学模式，试图在理论和实践上突破传统职业教育中的“文化课专业基础课专业课技能训练”的教学模式框架，理论知识的讲授以“必需、够用”为原则，强调“实用、适度”，技能训练则强调创新能力。采用“理实一体化”教学模式能有效地将课堂和实践结合起来，将技能实践融入课堂教学，让学生直接在课堂上学到今后就业所必须的操作技能，变被动学习为主动参与，调动了学生学习的积极性与主动性，增强了学生的实践能力。
1.4.2教学做一体化
数字电子技术课程传统教学方法是按照书本的章节顺序往前讲，学生往往不知道所学的内容到底有什么用处，并且呆板的教法，看不见实际效果的知识，对职业学校学生来说更是一种煎熬，根本谈不上兴趣及效果。而教学做一体化教学则可弥补以上缺点，在每次上课前老师都设计一个学习任务或学习情景，在每个学习人物或情景开始时，都首先讲清了要解决什么实际问题，在解决这个问题时需要相关知识，列出要学的知识点，带着问题逐一讲解研讨，然后学生动手操作，观察现象，并总结结论。该课程的实验教学环节都是采用教学做一体化教学模式，通过老师的“教”、学生的“学”和“做”完成一次实验设计或一个任务学习。同时通过学生在实际操练中发现的问题督促其学习、查资料，真正解决问题，使学习的理论知识从空想变成可见的现实，从而提高教学效果。每进行一个学习任务，就掌握一个知识模块，这样目的明确，取得了立竿见影的效果。教学做一体化教学方法可以使学生完成从模仿到应用到创新的递进式培养，逐渐培养学生的职业能力，提高学生的实践操作技能和职业素质。
1.5考核方式改革
采用学生最后的总评成绩由理论考试成绩和平时成绩两部分构成，理论考试成绩占60%，平时成绩占40%，平时成绩是学生出勤情况、作业情况、实验操作情况、课堂表现等多方面的综合评价。这样考核方式不再是过去的简单理论考试决定一个学生的成绩，避免高分低能现象，体现了对一个学生综合素质能力的评价。
2.结论
通过《数字电子技术》的课程改革，提高了学生学习的积极性，引导学生主动学习和思考，通过实验实训项目和一些电路设计把理论知识应用到实际中，使学生分析问题、解决问题的能力大大提高，同时开拓学生了思路，培养他们的创新能力，为后续课程的学习打下良好的基础，从而真正实现了高职“以就业为导向，以服务为宗旨”的教育目标。
【参考文献】
[1]赵景波.数字电子技术应用基础[m].人民邮电出版社，2009.10.
[2]邵利群，黄璟.数字电子技术项目教程[m].清华大学出版社，2012.1.
[3]王波，张岩，王美玲.“数字电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索，2012（9）.
数字电路设计知识篇9
【关键词】开放教育；数字电子电路；教学辅导
根据开放教育人才培养目标的要求，《数字电子电路》这门课程在教学实施中，不仅要求学生掌握一定的基础理论和基础知识，更要求把这些基础理论和基础知识应用到实际工作中去，要培养学生具有实际分析问题、解决问题的能力。开放教育的学习又不同于其它普通大学的学习，它有自己独有的特色，是以学生自主学习为主，教师教学辅导为辅，运用各种多媒体教材进行自主学习的过程。根据开放教育学生的这种学习特点，如何让学生把这门课程扎扎实实的学好，这是非常重要的。教师怎么利用有限的面授辅导和课下的助学来指导学生学好这门课是非常关键的，也是学生学好这门课程的前提。根据自己这几年的教学经验，总结出一些适合本课程的教学辅导方法，供大家参考。
1准确把握本课程的课程特点和学习目标
数字电子电路这门课程的理论性和实践性都很强，开放教育学生都是来自于实际工作岗位，所学的理论知识都要应用到实际工作当中去，所以在教学过程中，辅导教师就必须准确的把握本课程的特点，这样才能有的放矢的进行教学辅导，理论与实践有机的结合起来。该门课程主要有几个方面的特点：
一是理论知识系统性比较强：要学好这门课程需要有一定的基础理论和基础知识作铺垫，先要学习“电路分析基础”、“模拟电子电路”等课程，只有这些课程做基础，才能很好的掌握本课程的知识内容；二是电子信息技术的基础理论比较成熟：当前电子技术发展的相当快，新器件、新电路日新月异，电子产品的更新换代速度之快，也是让人瞠目。但它的基本理论却已经形成相对稳定的体系。所以，我们在课程学习中，重点是理解和掌握基本概念和一些术语，掌握基本分析和设计方法，为实际操作提供理论依据。三是实践应用综合性较强：数字电子电路是一门实践性很强的技术基础课，讨论的许多电子电路都是实用型的电路，都可以做成实际应用的装置，所以加强实践环节和动手能力的培养就尤为重要。
基于以上几个特点，这也就决定了我们本课程的学习目标：通过学习数字电子电路这门课程，使学生掌握数字电子电路的基本工作原理、分析方法和基本技能，并为学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下基础；这门课程还将仿真软件应用于数字电路中，使学生掌握用计算机仿真软件对数字电路进行仿真、分析和简单设计的技能，以解决工作中的实际问题。
2注重一体化教学方案的设计与实施
一体化教学设计不仅是教师做好教学辅导的前提，也是学生学好本门课程的重要依据。根据开放教育学生的学习特点和本课程的课程特点，合理安排教学内容，采用恰当的教学方法和手段，完整、合理地设计教学过程，这是学生学好本课程的关键。
在进行一体化教学方案设计过程中，要考虑到一下两个方面：一方面，要全面、深入地了解和分析每个学期学生的特点，包括学生的工作单位、学生的学习需求、学习基础、学习能力、学习条件等，因地制宜的定制出教学目标和教学方法。另一方面，要根据课程内容和要求掌握的程度，根据各个知识点或是难易程度，有针对性地侧重面授教学或网上教学。
本课程的一体化教学方案就包括五方面的内容：一是课程基本情况介绍。这个部分包括本课程的性质、所占本专业课程的学分、课程的地位以及教学目的等；二是课程的内容体系及教学要求。这部分包括课程的基本内容、各个部分之间的关系、主要知识点在教学上的要求等；三是课程教学媒体资源。这部分包括教学媒体的数量、内容以及教学中的作用、媒体在教学辅导以及学生自学中的分工、如何使用等；四是教学过程的组织、监督与管理。这部分包括教学的组织形式，方式方法的运用、主要教学环节质量控制等；五是教学安排建议。这部分包括面授辅导的内容、次数、时间及形式，实验安排，课程讨论及作业和期末复习等。
一体化教学方案在实施过程中，要注重检查、监督和评价过程，通过对学生作业的完成质量和形考成绩来分析该一体化教学方案可行性，并且不断地进行完善和改进。
3面授辅导课突出重难点和关键
开放教育的面授辅导课主要是帮助学生解释疑惑，帮助学生理清整个课程的知识结构和脉络，重点讲解本课程学生不容易掌握的知识点，这样才能为学生学好本课程扫清障碍。这门课程的重点难点很多，比如说组合逻辑电路这章，这部分内容包括组合逻辑电路的特点、常用组合逻辑电路的功能及其应用和组合逻辑电路的分析方法与设计方法三个方面，重点是用mSi最小项译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的分析和设计，所以要给学生指出，学好这部分内容的关键要掌握好用函数式对照比较的方法，这样学生就可以有的放矢的加强这部分知识的学习。
再例如门电路组成的组合逻辑电路的一般分析方法，实际上是根据给定逻辑电路列出真值表或写出逻辑表式，继而分析电路的逻辑功能。而一般设计方法就是，是根据真值表（功能要求）画出逻辑图，所以，熟练掌握逻辑函数各种表示方法之间的相互转换是进行分析和设计的基础。
4实践课突出实际应用
数字电子电路课程实践性很强，许多电子电路都是实用型电路，都可以做成实际的装置，这部分知识的掌握，必须通过实验来完成。加强实践环节和动手能力的培养，在这门课程的学习中占用很重要的地位。所以，实验是本课程必不可少的重要教学环节。
本课程的实验要求有几个方面，一是要求学生初步具备查阅电子器件手册的能力；二是根据技术要求，要具备初步选用合适的元器件，组成实验电路，并且要有调试的能力；三是要求学生具有初步分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力；四是要初步具备应用eDa软件工具分析和设计简单数字电路的能力；五是初步具备自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
根据本课的教学要求，结合我们自己的实际条件，我们共安排实验6次，其中，综合性实验安排两次，主要是检验学生设计、分析和创新能力。我们在安排学生综合性设计实验时，要求学生在实验前，要有详细的设计方案，包括设计的实验内容，单元电路设计、参数计算和器件的选择，要画出完整的电路图，并说明电路的工作原理等。通过单项实验和综合性设计实验，既提高了学生对理论知识的理解，也提高了学生实际动手能力。
总之，在教学过程中一定要结合以往教学辅导效果和学生实际，随时完善教学辅导内容，改进教学辅导方案，因地制宜的做好本课程的教学辅导。
【参考文献】
[1]肖永刚，李明华，等.高职《数字电子电路》课程教学之我见[J].济南职业学院学报，2010，12（6）.
数字电路设计知识篇10
关键词系统工程实践教学课程设计单片机a/D转换芯片
中图分类号：G424文献标识码：a
0前言
实践教学是高等应用型人才培养体系中的一个重要环节，它对培养学生的工程素养和实践动手能力起着极其重要的意义。实践教学包括专业课程实验、开放性实验、课程设计、电子竞赛和毕业设计等，其中课程设计、电子竞赛、毕业设计按教学组织大多是由专业教师承担教学任务。
如何制定人才培养流程，使整个实践教学过程做到系统化和整体性，一方面需要合理安排与本专业学科基础类课程相关的实验教学环节，另一方面要探索课程设计、电子竞赛、毕业设计等专业工程实践环节的规划，充分扩展专业特色课程相关的实践教学的内涵。其中后者是提高学生动手能力和综合思考问题最佳方式。
1以系统工程的思想构建专业实践教学体系
系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。专业实践课程活动涉及到学生专业学习的整个阶段，也可以看作是一项系统工程。为了提高专业实践教学活动的教学效果，保证专业知识的可持续性发展，就应该按照系统工程的思想和方法，协调专业实践教学活动中各项因素。在实际工作中，一方面要重视每一项工作，将每一项工作做到位，另一方面要重视各项工作的内在联系，建立系统的、整体的教学体系，这样才能使实践教学的功能最大化。
目前在高校的实践教学中常见的问题是缺乏大学四年整体的实践教学体系，学生每一年都在做不同的实验不同的设计，设计的系统性和完整性被割裂开，学生不能用联系的眼光去看全部的设计，不能体会到各专业课程之间的联系和传承。针对这一情况，必须做好系统化统筹安排。
结合各个阶段专业课程的学习，合理安排专业实践环节，最大限度激发学生的主动性和能动性，是专业教师必须思考的问题。下文以浙江科技学院测控专业某小组四年的课程设计、专业实验和毕业设计为例，详细介绍如何将教师和学生结合起来，系统地完成四年的专业教育。
2改革与探索――以数字电压表的设计为例
基于系统化工程的实践环节，专业教师根据学生学习的各个阶段，合理安排与专业课程相对应的课程设计环节，有效地发掘各个环节的密切联系，培养学生系统化的设计理念。
在一年级本科始业教育和专业认知实习环节，专业老师提供各种设计题目供学生进行分组选择，这些题目必须具有传承性的，并且说明各个设计要用到的专业知识，比如说电子课程设计要有电路原理、数字电路和模拟电路相关知识；下一阶段就要用到单片机和传感器等知识；再下一个设计可能要用到虚拟仪器、控制系统等知识，让学生在一年级就对本专业的整体构造有感性认识，从而激发他们专研专业知识的兴趣。
2.1基于iCL7107的多量程直流数字电压表的设计
根据教学计划的安排，在一二年级学生所接触的主要是专业基础课，学生能自由掌控的专业知识有限，因此在二年级电子课程设计中，我们要求学生设计一款直流数字电压表，具体要求是能实现0mV～2V测量范围。专业教师只负责提出任务以及实现的功能，学生自行查阅资料，提出解决方案，然后师生一起讨论可行性。在实践中，学生提出了以iCL7107，iCL7135等芯片不同的解决方案。
2.1.1数字电压表的组成
数字电压表基本量程200mv，可以扩展量程2V和20mV。整个电路设计没有超越学生现有理论知识，学生有能力独立完成，同时功能的扩展又要求学生综合运用所学的各门专业课程，完成复杂电路的设计，锻炼了综合分析问题并独立解决问题的能力。
2.1.2总结分析
这一阶段学生只能使用电路模电和数电的相关知识，结合电子综合实验，学生查阅资料，了解iCL7107的原理，掌握双积分式芯片的基本电路的设计，完成了芯片的供电模块――直流稳压电源的设计，并可以在此基础上开拓量程自动切换的功能（如图1所示）。
2.2基于单片机的数字电压表的设计
随着二三年级大量专业课程的学习，学生可以运用的专业知识更加丰富了，他们可以完成设计的功能也随之更加强大。在此基础上，学生延续前面的设计，改进了电压表的设计。
2.2.1基于单片机的数字电压表的设计
由于iCL7107没有BCD码输出，没有像iCL7135那样的BUSY信号，在与单片机连接时，学生遇到了障碍，于是又展开了一场讨论，如何利用单片机只是完成直流/交流电压的测试任务。根据大量查阅的文献资料，有学生提出采用iCL7135芯片的想法，该芯片与iCL7107工作原理相似，是41/2位a/D转换器，加上电路iCL7135可组成一个满量程为2V的数字电压表。iCL7135可以采用并行采集方式与单片机系统进行连接。如图2所示，模拟电压送到iCL7135进行a/D转换，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到数码管中显示。其中iCL7135电源部分可以沿用上学期的直流稳压电源。
2.2.2总结分析
现阶段可以要求学生用到所学的单片机等知识，完成功能更多、精度更高的课程设计。在单片机等课内实验中，学生完成了单片机最小实现系统，结合前期所做的电子课程设计，学生可以开发基于单片机的数字电压表。该设计引入单片机编程实现从数字量编码转换到七段译码，最后送到数码管显示输出测量结果。学生利用单片机最小实现系统，扩展单片机系统的应用，专业知识得到了综合运用。
2.3基于iCL7135的毕业设计
iCi7107/7135都是CmoS双积分a/D转换芯片，可以转换输出000个数字量，对外提供6个输入、输出控制信号。因此，除用于数字电压表外，还能与异步接受/发送器、微处理器或其他控制电路连接使用。
因此，在选做毕业设计题目过程中，学生对需要进行模拟信号处理的设计中大多选用这两款芯片，如图3所示，在选用iCL7135作为a/D转换器，模拟信号由传感器采集，由iCL7135转换后数字量送入单片机，由单片机对iCL7135输出的信号进行处理，在数码显示管（LeD）上显示。并可通过键盘输入温度设定值。单片机根据设定温度进行相关运算（如piD、模糊运算等），产生控制信号。
当然还可以挖掘更多的基于iCL7107和7135的应用的实例，这里我们致力于让学生对知识点的综合运用，当他们能用课堂上所学到的知识，系统地解决一个实际的问题，这里面的满足感和成就感能大大激发学生的学习潜能，提高学习效率。