導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇數(shù)字電路設(shè)計(jì)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

(1)高速數(shù)字電路信號的完整性;

(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強(qiáng)化對高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識與研究。具體而言,主要在于以下幾點(diǎn)內(nèi)容:

1.1高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計(jì)

在高速數(shù)字電路信號的完整性設(shè)計(jì)中,最主要的研究要點(diǎn)在于兩個(gè)方面:一是不同電路信號網(wǎng)傳輸信號的干擾情況;二是不同信號在電路信號網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說,在電路信號的完整性中,信號干擾是最為關(guān)鍵的因素,無論是對于干擾問題,還是對于反射問題,都是高速數(shù)字電路信號完整性設(shè)計(jì)的研究要點(diǎn)。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計(jì)的過程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過小(過大)都會對線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號干擾問題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強(qiáng)調(diào),高速數(shù)字電路信號系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號質(zhì)量。

1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)

高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對于高速數(shù)字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應(yīng)用,以更好地確保設(shè)計(jì)的需求。但是,低壓元器件的應(yīng)用,帶來了一個(gè)問題,即電源穩(wěn)定性受到一定的影響,造成電源設(shè)計(jì)問題的出現(xiàn)。因此,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中,需要對高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì)作充分的考慮。在電源設(shè)計(jì)中“,電源完整性”是主要的關(guān)鍵因素,是指電源波形的質(zhì)量。這一因素的影響主要表現(xiàn)為:

(1)瞬間電流產(chǎn)生過大,即在高速開關(guān)狀態(tài)下,線路器件極易產(chǎn)生過大的瞬間電流;

(2)信號回路阻抗變大,即在電路之中,過多的電感以至于回路阻抗變大,進(jìn)而產(chǎn)生一定影響。因此,在高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)中,最為理想的狀態(tài)的設(shè)計(jì)就是在高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來,不僅不存在阻抗所帶來的損耗,而且確保了系統(tǒng)中各電位的恒定,當(dāng)然,在實(shí)際之中,理想狀態(tài)的設(shè)計(jì)是不存在,電源系統(tǒng)所形成的干擾噪聲,對高速數(shù)字電路系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大影響。于是乎,電路設(shè)計(jì)應(yīng)對電源的電阻及電感做充分的設(shè)計(jì)考慮,提高高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的有效性。

篇2

    隨著高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深人，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為高職院校教學(xué)工作的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)已從過去單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步深人到綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從利用實(shí)驗(yàn)來加深對已學(xué)理論知識的理解，深人到將實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)、新器件，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要目的仁‘〕。

1高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

    數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是高職院校電子信息類、機(jī)電類專業(yè)必修的實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力具有重要的地位。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，并按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)步驟去完成實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式禁錮了學(xué)生的創(chuàng)新思維，失去了“實(shí)驗(yàn)”真正的含義，培養(yǎng)出來的學(xué)生實(shí)踐技能差，無法達(dá)到高職教育人才培養(yǎng)的要求〔2)0

2開設(shè)數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)采取的措施

通過多年來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，證明了開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有利于鞏固課堂所學(xué)的理論知識;有利于提高學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力[’]。2005年我校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心(以下簡稱中心)以“加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)能力，注重創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，在面向各類專業(yè)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開設(shè)了以學(xué)生為主、教師為輔的數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

2. 1構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系

    數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種較高層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是結(jié)合數(shù)字電路課程和其它學(xué)科知識進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的有效途徑，具有綜合性、創(chuàng)新性及探索性[[4]。數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)教師給定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)條件，自行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)方案、電路安裝等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程，如圖1所示。

    為了提高學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，中心根據(jù)高職教育教學(xué)特點(diǎn)與規(guī)律，構(gòu)建了基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新型三個(gè)遞進(jìn)層次的數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程體系。三個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊的內(nèi)容堅(jiān)持以“加強(qiáng)基礎(chǔ)型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識”為主線，由單元電路設(shè)計(jì)到系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)，三年不斷線，為不同基礎(chǔ)、不同層次的學(xué)生逐步提高電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的空間，如圖2所示。

基礎(chǔ)型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是課程中所安排的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在完成了驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)以后，具有了一定的實(shí)驗(yàn)技能，結(jié)合數(shù)字電路的基本原理設(shè)計(jì)一些比較簡單的單元電路，學(xué)生按照教師給出的實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所擁有的儀器設(shè)備、元器件，從實(shí)驗(yàn)原理來確定實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路等，且在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。如表1所示。這一階段主要是讓學(xué)生熟悉門電路邏輯功能及應(yīng)用，掌握組合邏輯電路、時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)意識、查閱文獻(xiàn)等能力。

    提高型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對高職院校來說，可認(rèn)為是數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)。它體現(xiàn)了學(xué)生對綜合知識的掌握和運(yùn)用，課題內(nèi)容是運(yùn)用多門課程的知識及實(shí)驗(yàn)技能來設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)電路，如表2所示。整個(gè)教學(xué)過程可分10單元，每個(gè)單元為4學(xué)時(shí)，每小組為一個(gè)課題。學(xué)生根據(jù)教師提供的設(shè)計(jì)題目確定課題，查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)電路、電路仿真、電路安裝調(diào)試、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告等，完成從電路設(shè)計(jì)到制作、成品的全部實(shí)踐過程。通過這一階段的訓(xùn)練，學(xué)生的軟硬件設(shè)計(jì)能力進(jìn)一步提高，報(bào)告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團(tuán)隊(duì)協(xié)作趨于成熟。

    創(chuàng)新型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要為理論基礎(chǔ)知識扎實(shí)、實(shí)驗(yàn)技能熟練的優(yōu)秀學(xué)生選做，為“開放式”教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是結(jié)合專業(yè)的科研項(xiàng)目、工程實(shí)際及全國或省級電子設(shè)計(jì)競賽的課題。通過創(chuàng)新型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，全面提高學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，為參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

   數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程體系將數(shù)字電路基本原理、模擬電路、eda技術(shù)等多門課程知識點(diǎn)融合在一起，從單元電路設(shè)計(jì)到系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，深化了“系統(tǒng)”概念的意識。在每一輪設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)，開展學(xué)生問卷調(diào)查，對設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、手段等進(jìn)行全面評估，從而了解設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度去分析，大膽創(chuàng)新，設(shè)計(jì)不同的方案。

2. 2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)

    近年來，中心依托省級精品課程“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”、省級應(yīng)用電子技術(shù)精品專業(yè)建設(shè)，合理規(guī)劃，制定了實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍培養(yǎng)計(jì)劃;專業(yè)教師定期到企業(yè)培訓(xùn);專職實(shí)驗(yàn)教師參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研討和對新知識、新技術(shù)的培訓(xùn);同時(shí)制定優(yōu)惠政策，吸引企業(yè)中具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師、技師到實(shí)訓(xùn)基地?fù)?dān)任實(shí)驗(yàn)教師tb}，形成一支能培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才、能跟蹤電子信息技術(shù)發(fā)展、勇于創(chuàng)新并積極承擔(dān)教學(xué)改革項(xiàng)目的專兼職結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的整體優(yōu)化。

2. 3開放實(shí)驗(yàn)室

    為了保證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施，中心實(shí)行時(shí)間和內(nèi)容兩方面開放的教學(xué)方法。學(xué)生除了要完成教學(xué)計(jì)劃內(nèi)指定實(shí)驗(yàn)外，還可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣，選擇規(guī)定以外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為了提高設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，學(xué)校制定了系列激勵(lì)政策，調(diào)動(dòng)了實(shí)驗(yàn)教師及學(xué)生的積極性。

2. 4建設(shè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室

    為了培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，給優(yōu)秀學(xué)生營造良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提供展現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，建設(shè)了一個(gè)軟件環(huán)境優(yōu)良、硬件條件先進(jìn)的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室。該實(shí)訓(xùn)室配置了計(jì)算機(jī)、函數(shù)信號發(fā)生器、頻率計(jì)、掃頻儀、數(shù)字存儲示波器、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)、打孔機(jī)、制版機(jī)等儀器設(shè)備〔7〕。

2. 5完善實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制

篇3

1概述

在教學(xué)過程中，具備數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐工程能力，涉及相關(guān)數(shù)字系統(tǒng)課程體系教學(xué)與實(shí)踐，在各高校的電氣、電子信息類專業(yè)中，數(shù)字電路是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在后續(xù)專業(yè)課程中，顯而易見，隨著電子產(chǎn)品數(shù)字化部分比重增大，它在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)性地位越來越突出。

因此，培養(yǎng)適合現(xiàn)代電氣、電子、信息技術(shù)發(fā)展的卓越人才，創(chuàng)新數(shù)字電路的課程幾次理論與工程實(shí)踐教學(xué)迫在眉睫。

根據(jù)我校近幾年電氣、電子課堂教學(xué)的實(shí)踐情況，數(shù)字電路課程應(yīng)該以面向應(yīng)用的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為核心，在熟練掌握基本電路教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的課程教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容。

工程實(shí)踐過程中，逐步從自底向上的設(shè)計(jì)方法逐步轉(zhuǎn)變到自頂向下的設(shè)計(jì)方法中來，以教師科研應(yīng)用來拓展，以全面培養(yǎng)優(yōu)秀數(shù)字設(shè)計(jì)卓越技術(shù)人才[1]。

2探索構(gòu)建數(shù)字電路教學(xué)中的多層次的創(chuàng)新實(shí)踐平臺

2.1多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)思。

面向卓越人才培養(yǎng)的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，可以分層次進(jìn)行在各個(gè)教學(xué)階段逐步推進(jìn)，包括：面向基礎(chǔ)的數(shù)字設(shè)計(jì)的基本原理與工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)和結(jié)合科研項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)踐平臺[2][6]。

多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺架構(gòu)如圖1所示。

2.2數(shù)字設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

數(shù)字電路基礎(chǔ)原理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系的基礎(chǔ)入門階段，是培養(yǎng)數(shù)字邏輯代數(shù)與邏輯電路的重要過程，大類可分為時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時(shí)序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復(fù)用器、比較器、加（減）法器、數(shù)值比較器和算術(shù)邏輯單元等。教學(xué)的目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握組合和時(shí)序邏輯電路堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，不但要注重基本數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的理解，同時(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步了解面向應(yīng)用和現(xiàn)代科技進(jìn)步數(shù)字電路新的設(shè)計(jì)理念[2][3]。

2.3面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。

隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發(fā)展和應(yīng)用，以EDA技術(shù)為主導(dǎo)的數(shù)字系統(tǒng)理念已經(jīng)成為企業(yè)工程技術(shù)的核心。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生利用中小規(guī)模數(shù)字集成電路器件和大規(guī)?？删幊唐骷M(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。在卓越工程師培養(yǎng)背景下，結(jié)合前階段數(shù)字電路課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況及EDA技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，適時(shí)進(jìn)行數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)和EDA技術(shù)課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內(nèi)容包括：

2.3.1基于Multisim等相關(guān)軟件的數(shù)字系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?？梢詷?gòu)建虛擬數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不但較好地模擬實(shí)物外觀外，還可以利用系統(tǒng)提供的實(shí)驗(yàn)平臺開展實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、仿真，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯驗(yàn)證。

2.3.2基于通用和專用數(shù)字芯片的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數(shù)學(xué)系統(tǒng)硬件描述。采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)，基于EDA環(huán)境仿真和驗(yàn)證?？梢越Y(jié)合上述（1）和（2）的優(yōu)點(diǎn)，采用硬件設(shè)計(jì)軟件化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過綜合性實(shí)驗(yàn)的自行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)規(guī)模、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)[5]。

2.4結(jié)合科研項(xiàng)目的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺。

在高等院校，教師即承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)有各自的科學(xué)研究方向，同學(xué)們可以根據(jù)自己的研究興趣，加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，形成教學(xué)與科研互利的良性循環(huán)。面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以借助橫向或縱向科研項(xiàng)目形成綜合教學(xué)體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺，形成數(shù)字電路、電路線路課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件以及集成芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，形成面向數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系[3]。同時(shí)，應(yīng)用高校與知名企業(yè)建立的校企合作平臺，把企業(yè)界的研究信息和研發(fā)需求引入到教學(xué)平臺，開拓了學(xué)生的研究思路和視野，提升了學(xué)生設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的能力；目前，我校正在與國際知名的半導(dǎo)體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續(xù)建立卓越人才大學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，利用大學(xué)設(shè)置小學(xué)期，在FPGA和PSoC開發(fā)平臺上進(jìn)行了面向?qū)嶋H應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)踐平臺上不僅有學(xué)校的任課教師，還有知名企業(yè)派來的一線工程師指導(dǎo)同學(xué)們的實(shí)踐，相比改革前，取得很好的實(shí)踐效果，同學(xué)們的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平得到了提高，同時(shí)在編程、接口、通信協(xié)議等方面也有了深刻的認(rèn)識。

對于優(yōu)秀的學(xué)生，借助全國各種形式的大學(xué)生電子（信息）設(shè)計(jì)競賽這個(gè)創(chuàng)新平臺，組織他們積極參與，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)研究興趣和創(chuàng)新意識，綜合所應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識，發(fā)揮競賽團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神。每年，我們都有部分優(yōu)秀學(xué)生通過努力，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作品獲得專業(yè)認(rèn)可，并取得了良好的參賽成績，也使得數(shù)字設(shè)計(jì)課程體系的建設(shè)上了一個(gè)新的臺階。

3基于創(chuàng)新平臺的課程體系優(yōu)化與實(shí)踐

卓越工程師培養(yǎng)要求的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系協(xié)調(diào)好相關(guān)電氣、電子類專業(yè)上下游相關(guān)理論課程、實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)同時(shí)得到協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實(shí)踐論文所提到的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺，應(yīng)該引進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)理念，重點(diǎn)把EDA軟件、設(shè)計(jì)工具、開發(fā)平臺與傳統(tǒng)的數(shù)字電路基礎(chǔ)理論教學(xué)相銜接。我們在這幾年對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容等方面的進(jìn)行了改革與探索，取得了一定的成效。經(jīng)過這幾年的實(shí)踐，我們逐步構(gòu)建了面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數(shù)字電路理論教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

4.1以數(shù)字電路設(shè)計(jì)為目的強(qiáng)化基本邏輯電路理論教學(xué)。

在進(jìn)行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前應(yīng)該熟練掌握這些常用基本組合和時(shí)序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應(yīng)用場合等。

樹立電路設(shè)計(jì)思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設(shè)計(jì)思想需要理論講解與實(shí)踐相結(jié)合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)采用硬件描述語言來對電路與系統(tǒng)進(jìn)行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。

學(xué)生在掌握數(shù)字電路基本概念和一般電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、途徑和手段。其主要內(nèi)容包括：數(shù)字系統(tǒng)與EDA的相關(guān)概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺以及應(yīng)用實(shí)例的介紹等。這些課程內(nèi)容涉及面較廣，為了提高教與學(xué)的效果，探索總結(jié)了以下的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，并作為教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)切入點(diǎn)[1]。

隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)在方法、對象、規(guī)模等方面已經(jīng)完全不同于傳統(tǒng)的基于固定功能的集成電路設(shè)計(jì)[1][2]?，F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實(shí)現(xiàn)高達(dá)千萬門的目標(biāo)系統(tǒng)。這一過程需要也應(yīng)該有先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)用的需要，在教學(xué)過程中闡述了先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。例如：采用基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制器（時(shí)序電路），應(yīng)用或設(shè)計(jì)鎖相環(huán)或延時(shí)鎖相環(huán)來處理時(shí)鐘信號，應(yīng)用自行設(shè)計(jì)（IPcore）軟核來提高數(shù)據(jù)吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，加強(qiáng)學(xué)生工程思維訓(xùn)練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合的分析能力。在實(shí)踐過程中的提高創(chuàng)新性和綜合性能力，面向應(yīng)用的數(shù)字電路創(chuàng)新平臺建設(shè)，需要不斷提高課程試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程在教學(xué)中的比例，在符合認(rèn)知規(guī)律的同時(shí)，逐步加強(qiáng)來源與實(shí)際需要的綜合性數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

5結(jié)語

數(shù)字電路是電氣、電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，論文針對當(dāng)今卓越工程師培養(yǎng)的要求，以及在教學(xué)過程中遇到的主要問題，探討了面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐平臺。提出了多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)和面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系。目的在于，通過課程及相關(guān)課程體系改革與創(chuàng)新，使得學(xué)生更快、更好的適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]孔德明.《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)重點(diǎn)的探討，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012.1，173-174.

[2]任愛鋒，孫萬蓉，石光明.EDA實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路相結(jié)合的教學(xué)模式的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009.4，200-202.

[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學(xué)改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.

篇4

 

數(shù)字電路時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)方案種類很多，但大多是靜態(tài)顯示電路。本設(shè)計(jì)是一種動(dòng)態(tài)顯示的數(shù)字時(shí)鐘，使用4位LED數(shù)碼管，可顯示小時(shí)和分鐘，電路功耗低、顯示器件壽命長；采用4.19MHz晶振蕩作為時(shí)基，計(jì)時(shí)非常準(zhǔn)確；用加速輸入脈的方法進(jìn)行調(diào)時(shí)、調(diào)分，使時(shí)間調(diào)整更加方便準(zhǔn)確；全部使用CMOS集成電路，減少整機(jī)功耗，提高了可靠性；雖然動(dòng)態(tài)掃描顯示的電路相對比較復(fù)雜，但作為實(shí)驗(yàn)電路，它用到數(shù)字電路各部分知識，如振蕩電路、分頻電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、動(dòng)態(tài)顯示電路及控制電路等，對于剛剛學(xué)習(xí)過電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生來說，是非常適合的，對電子愛好者學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計(jì)也是很適用的。

一、電路組成及工作原理

篇5

關(guān)鍵詞：

CDIO；教學(xué)模式；實(shí)踐環(huán)節(jié)；課程銜接

由麻省理工學(xué)院等4所大學(xué)創(chuàng)立的CDIO工程教育理念，是繼承和發(fā)展歐美工程教育改革的一種新的教育理念。該理念包括12條標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評。它以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)[1-2]。數(shù)字電路設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)組成原理、接口與通信以及嵌入式類課程的先修課程。如果在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的教學(xué)中沒有考慮好與后續(xù)課程在理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容上的銜接，則容易導(dǎo)致學(xué)生在后繼課程的學(xué)習(xí)中遇到困難[3]。

1數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)條件和教學(xué)現(xiàn)狀

（1）社會對軟件人才的需求量遠(yuǎn)大于對硬件人才的需求量，學(xué)生出于就業(yè)考慮，容易形成重軟件輕硬件的觀念。（2）硬件課程入門較難，實(shí)踐環(huán)節(jié)大都是驗(yàn)證性的，缺乏探索性，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，從而打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)硬件課程的積極性，導(dǎo)致學(xué)生形成“好軟怕硬”的思想。（3）傳統(tǒng)教學(xué)模式是教師課堂講授，適當(dāng)結(jié)合驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生學(xué)完理論、做完實(shí)驗(yàn)后，仍然缺乏解決實(shí)際問題的綜合能力、工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力[4]。傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端導(dǎo)致在與計(jì)算機(jī)組成原理等后繼課程的銜接中，學(xué)生不能從系統(tǒng)的高度認(rèn)識數(shù)字邏輯[3-5]。（4）計(jì)算機(jī)學(xué)院開設(shè)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)組成原理等課程，采用同一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在一定程度上能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)具有連續(xù)性。（5）自創(chuàng)的“try”教學(xué)方法可適用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)[6-8]，但由于算機(jī)組成原理和數(shù)字電路設(shè)計(jì)兩門課程的內(nèi)容和要求不同，“try”教學(xué)方法在應(yīng)用于后者時(shí)，應(yīng)有所調(diào)整。

2數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)改革方案

2.1實(shí)踐環(huán)節(jié)的層次設(shè)計(jì)為了獲得更好的教學(xué)效果，教師探索了各種方法，其中有案例法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等[9-12]。從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)手法、課程整合等不同角度來提高實(shí)踐環(huán)節(jié)質(zhì)量[13-14]也能夠有效提高教學(xué)效果。比較上述方法后，考慮與后續(xù)課程的銜接等因素，根據(jù)CDIO標(biāo)準(zhǔn)3、5、7的要求，結(jié)合自創(chuàng)的“try”教學(xué)方法，我們將數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)分成兩個(gè)層次，從最簡單的門級電路編程開始，難度由低到高、循序漸進(jìn)，最終讓學(xué)生完成源于實(shí)際案例的綜合實(shí)驗(yàn)，初步具備實(shí)際工程能力。表1從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)方法等7方面對基本實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對比。在教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)的主要障礙不是掌握理論方法，而是缺乏理論知識和實(shí)踐問題認(rèn)知的溝通[11]。因此，我們在理論教材中選擇15個(gè)知識點(diǎn)，設(shè)計(jì)成相關(guān)的任務(wù)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如全加器、表決器等，采用“try”教學(xué)方法并結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手多嘗試，通過任務(wù)、查資料、仿真、實(shí)物驗(yàn)證、教師驗(yàn)收、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)這7個(gè)步驟完成對15個(gè)理論知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際工程能力，基于科研項(xiàng)目，貼近實(shí)際生活，我們編寫了自動(dòng)售貨機(jī)、出租車計(jì)費(fèi)器、電梯控制器等6個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用分組方式，每組學(xué)生自行選擇一個(gè)題目，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成該綜合實(shí)驗(yàn)。綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程一般包括：教師項(xiàng)目及要求、學(xué)生分組并認(rèn)領(lǐng)項(xiàng)目、組內(nèi)分工、查資料、設(shè)計(jì)方案、論證可行性、學(xué)生在宿舍仿真、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的硬件開發(fā)板上實(shí)物驗(yàn)證、教師驗(yàn)收、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)答辯、成績評定等13個(gè)環(huán)節(jié)。教師在項(xiàng)目要求的時(shí)候，只給出最基本的要求，學(xué)生在設(shè)計(jì)的過程中可以自行擴(kuò)充，也就是說，同一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)題目，其設(shè)計(jì)可繁可簡，不同學(xué)生設(shè)計(jì)的電路可能會不一樣。

2.2實(shí)踐環(huán)節(jié)評價(jià)體系的構(gòu)建根據(jù)CDIO標(biāo)準(zhǔn)11，構(gòu)建了實(shí)踐環(huán)節(jié)的評價(jià)體系。

2.2.1基本實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法基本實(shí)驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)是：①時(shí)限；②工作量；③完成質(zhì)量；④驗(yàn)收程序；⑤實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中①、②、④、⑤考核了學(xué)生的個(gè)人能力和表達(dá)能力，指標(biāo)③、④、⑤考核了學(xué)生的專業(yè)知識、建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。對這5項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)平均得到該基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分?jǐn)?shù)，如式1所示，其中Sj表示某個(gè)基本實(shí)驗(yàn)的得分，Ki表示某個(gè)考查指標(biāo)的系數(shù)，Mi表示在某個(gè)考查指標(biāo)上的得分。由15個(gè)基本實(shí)驗(yàn)的得分累加后除以15，得到基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總得分，如式2所示，其中BS表示基本實(shí)驗(yàn)的總得分，Sj表示某一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)的得分。

2.2.2綜合實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法綜合實(shí)驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)是：①時(shí)限；②查資料的能力；③實(shí)驗(yàn)方案；④創(chuàng)新性；⑤設(shè)計(jì)說明書；⑥完成質(zhì)量；⑦團(tuán)隊(duì)合作能力；⑧工作量；⑨驗(yàn)收；⑩實(shí)驗(yàn)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)答辯。其中①、②、⑤、⑦、⑧、⑨、⑩、項(xiàng)考核了學(xué)生的個(gè)人自身能力、探究能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和表達(dá)能力，指標(biāo)③、④、⑤、⑥、⑨、⑩、考核了學(xué)生的專業(yè)知識、建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。修改式1可對這11項(xiàng)指標(biāo)的得分加權(quán)平均，從而得到綜合實(shí)驗(yàn)的分?jǐn)?shù)。

2.2.3實(shí)踐環(huán)節(jié)最終成績評定辦法及選優(yōu)措施實(shí)踐環(huán)節(jié)總評成績由基本實(shí)驗(yàn)成績和綜合實(shí)驗(yàn)成績兩部分加權(quán)平均得到,從工作量及投入時(shí)間方面考慮，一般建議兩者各占50%。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)情況和成績，特別是綜合實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，向各相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室推薦優(yōu)秀本科生，使他們有機(jī)會加入科研項(xiàng)目組，參與教師的科研工作。

3實(shí)施效果及分析

為檢驗(yàn)課改成果，我們設(shè)計(jì)了一套課程評價(jià)系統(tǒng)，包括一套具有反向題的學(xué)生調(diào)查問卷、學(xué)評教的數(shù)據(jù)、學(xué)生的理論課成績單、實(shí)踐環(huán)節(jié)成績單、一套后繼課程教師評價(jià)學(xué)生掌握先修課程知識的調(diào)查問卷、一套學(xué)生所在學(xué)科實(shí)驗(yàn)室評價(jià)該生的調(diào)查問卷等。評價(jià)系統(tǒng)還包括對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在CDIO模式基本實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，學(xué)生滿意度達(dá)到81.6%，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核方法等方面，學(xué)生滿意度達(dá)到97.4%，比傳統(tǒng)模式提高了20幾個(gè)百分點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)表明，新教學(xué)模式比傳統(tǒng)模式更能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，促進(jìn)他們較大幅度地提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手編程能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。我們將2013級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生分成兩組，采用相同的教學(xué)資源和不同的教學(xué)方式分別授課，一組采用新模式教學(xué)，另一組采用傳統(tǒng)模式教學(xué)。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，2015年1月數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程理論考試中，在試卷相同的情況下，新模式組成績優(yōu)良率達(dá)到52.9%，比傳統(tǒng)模式組高24個(gè)百分點(diǎn)；新模式組不及格率為15.7%，比傳統(tǒng)模式組低15個(gè)百分點(diǎn)；新模式組平均卷面成績?yōu)?8分，比傳統(tǒng)模式組高6.1分。由此可知，基于新標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合“try”方法的新教學(xué)模式能夠提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生深入理解理論課的相關(guān)知識點(diǎn)，有助于學(xué)生更好地完成課程銜接，為學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。追蹤這些學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)情況，統(tǒng)計(jì)2015年6月計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)期末考試成績后發(fā)現(xiàn)：原新模式組優(yōu)良率達(dá)到80.3%，比傳統(tǒng)模式組高25個(gè)百分點(diǎn)；原新模式組不及格率為0，比傳統(tǒng)模式組低21個(gè)百分點(diǎn)。計(jì)算機(jī)組成原理課程理論考試中，原新模式組平均卷面成績?yōu)?8分，比傳統(tǒng)模式組高5分；原新模式組不及格率為17.4%，比傳統(tǒng)模式組低5個(gè)百分點(diǎn)。此數(shù)據(jù)表明，數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)采用新教學(xué)模式教學(xué)有助于學(xué)生對后繼課程的學(xué)習(xí)，特別是實(shí)踐環(huán)節(jié)成績有了大幅提升，不及格率也明顯下降。

4結(jié)語

新教學(xué)模式基于CDIO理論，結(jié)合“try”教學(xué)理念，將數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩個(gè)層次,并包含了配套的成績評定方法和課程評價(jià)系統(tǒng)。實(shí)踐證明，新教學(xué)模式能夠更好地促進(jìn)課程銜接，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索的精神和能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、溝通交流能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。改革的下一步，是根據(jù)每一門課的特點(diǎn)，把基于CDIO理念的教學(xué)模式推廣到課程群其他課程的教學(xué)中去，以期從課程層次化、課程間網(wǎng)絡(luò)化等多角度、多層面地把學(xué)生培養(yǎng)成為優(yōu)秀的工程技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度文庫.CDIO工程教育模式探析[EB/OL].(2012-09-15).

[2]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J].中國大學(xué)教學(xué),2008(5):16-19.

[3]白中英.數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理兩門課的銜接性[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(19):36-36.

[4]陳進(jìn),吳柯.從一個(gè)工程實(shí)例對“數(shù)字電路”教學(xué)的反思[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(2):112-114.

[5]曹維,徐東風(fēng),孫凌潔.基于CDIO理念的數(shù)字邏輯實(shí)踐教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2012(12):75-77.[6]包健.計(jì)算機(jī)組成原理課程及實(shí)驗(yàn)的改革與建設(shè)[C]//全國大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇論文集.北京:高等教育出版社,2007:75-77.

[7]FengJ,DaiG,BaoJ.PedagogicalpracticeofE-learninginthecourse“theprinciplesofcomputerorganization”[C]//IEEEInternationalConferenceonScalableComputingandCommunications&TheEighthIEEEInternationalConferenceonEmbeddedComputin.NewYork:IEEE,2009:529-532.

[8]章復(fù)嘉,包健,吳迎來.網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)組成原理課程輔助教學(xué)方法探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2012(2):67-70.

[9]賈熹濱.案例教學(xué)法在數(shù)字邏輯教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育,2011(13):67-70.

[10]程書偉,張丹,程曉旭.基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”的數(shù)字電路課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].電腦學(xué)習(xí),2010(3):138-139.

[11]曲凌.任務(wù)驅(qū)動(dòng)的小組教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,33(6):200-203.

[12]李文.IACI-CDIO理念下項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,33(6):161-164.

篇6

 

0.引言

自激多諧振蕩器接通電源后,不需要外加觸發(fā)脈沖,就能自動(dòng)振蕩,輸出一定頻率的矩形脈沖。因?yàn)榫匦尾ㄖ泻蟹浅ＸS富的諧波成分,故稱之為多諧振蕩器,由于其沒有穩(wěn)定狀態(tài),故又稱為無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。多諧振蕩器在數(shù)字電路中常常作為脈沖信號源, 觸發(fā)器和時(shí)序電路中的時(shí)鐘脈沖一般是由多諧振蕩器產(chǎn)生的[1]。故多諧振蕩器在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛，如汽車的轉(zhuǎn)彎燈等，故對該電路的研究工作具有很大的實(shí)用價(jià)值。。

電路仿真軟件可以對所設(shè)計(jì)的電路的性能進(jìn)行預(yù)計(jì)、判斷和校驗(yàn)[2]。使電路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段直觀地、快捷地檢驗(yàn)電路參數(shù)設(shè)置的合理性，以免造成時(shí)間和物質(zhì)上的極大浪費(fèi)，是電路設(shè)計(jì)人員提高工作效率、減小工作強(qiáng)度的有效手段。。本文對所設(shè)計(jì)的三極管無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路進(jìn)行了理論計(jì)算，然后利用Protel 99 SE軟件模擬仿真了該電路的工作過程，輸出了各測試點(diǎn)的電壓波形，直觀地驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，并得到相關(guān)結(jié)論。。

1.理論計(jì)算

篇7

紹興文理學(xué)院（以下簡稱“我院”）作為一所地方性本科院校，在國家本科人才培養(yǎng)體系中，承擔(dān)著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的任務(wù)。應(yīng)用型人才必須掌握較為系統(tǒng)、扎實(shí)的專業(yè)知識和技能，而且應(yīng)具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和二次開發(fā)、創(chuàng)新能力。如何提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，課程教學(xué)是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

“數(shù)字電路”是我校自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個(gè)人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用，它既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性。傳統(tǒng)講授式的教學(xué)方法主要由老師講解一些事實(shí)、原理、特點(diǎn)和推理過程；在描述一個(gè)電路時(shí)，老師一般只從理論上講解電路的原理及運(yùn)行結(jié)果，學(xué)生只需要認(rèn)真聽講，課后在練習(xí)本上做些習(xí)題。這種教學(xué)方法雖然注重了教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，但學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識，學(xué)習(xí)興趣得不到有效激發(fā)，實(shí)踐應(yīng)用能力也得不到充分的培養(yǎng)，已不適用于基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的“數(shù)字電路”課程教學(xué)。為了提高我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式勢在必行。本文圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，總結(jié)了“數(shù)字電路”在課程教學(xué)模式改革方面的實(shí)踐探索。

一、課堂教學(xué)模式改革實(shí)施情況

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)必須落實(shí)到課程教學(xué)中，而課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)能力的重要途徑，如何構(gòu)建有效課堂、體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使學(xué)生不僅能掌握較為系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且能提高實(shí)踐、創(chuàng)新能力，“數(shù)字電路”課程在以下幾方面進(jìn)行了改革嘗試。

1.應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入式教學(xué)模式

應(yīng)用型的定位應(yīng)真正體現(xiàn)“以應(yīng)用為本”、“學(xué)以致用”的理念。應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入法是以一種實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目為載體，以完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中的某個(gè)階段性結(jié)果為目標(biāo)，導(dǎo)入其中必備知識的教學(xué)方法。

在學(xué)習(xí)“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)內(nèi)容時(shí)，在以往教學(xué)過程中，沒有應(yīng)用目標(biāo)引入，按教材內(nèi)容直接講解“邏輯函數(shù)”，學(xué)生學(xué)習(xí)比較盲目，學(xué)習(xí)的目的性和主觀能動(dòng)性有待提高。本次課堂教學(xué)中，先講解一個(gè)簡單的“少數(shù)服從多數(shù)表決電路”的設(shè)計(jì)過程：邏輯抽象—列出真值表—寫出邏輯函數(shù)—畫出邏輯電路。從設(shè)計(jì)過程引入邏輯函數(shù)在數(shù)字電路中的重要作用：邏輯函數(shù)是實(shí)現(xiàn)邏輯電路的依據(jù)，邏輯函數(shù)的復(fù)雜程度直接決定電路的復(fù)雜程度。為了能設(shè)計(jì)出符合要求的經(jīng)濟(jì)而可靠的邏輯電路，引入“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。通過應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生明確了所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且為知識的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.探究式的教學(xué)模式

應(yīng)用型人才需要具備較強(qiáng)的分析、解決問題的實(shí)踐能力及二次開發(fā)能力。探究式的教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體，由教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路在實(shí)際應(yīng)用中可能存在的問題、探究解決問題的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，而教師處起到引導(dǎo)作用，對每個(gè)問題如何提出，又怎樣展開和論證，都必須精心設(shè)計(jì)。

在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路中的競爭冒險(xiǎn)”這一章節(jié)內(nèi)容時(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師直接從理論上講解競爭冒險(xiǎn)的產(chǎn)生原因和消除方法，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不容易理解，屬于教學(xué)難點(diǎn)。在本次教學(xué)過程中，先讓學(xué)生對某一實(shí)際電路寫出邏輯函數(shù)；然后通過Proteus仿真此電路，分析電路運(yùn)行結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：電路的仿真輸出結(jié)果與理論結(jié)果不完全符合，產(chǎn)生不符合邏輯的尖峰脈沖或毛刺，即競爭冒險(xiǎn)；然后引導(dǎo)學(xué)生分析問題：為什么會產(chǎn)生這樣的結(jié)果？最后讓學(xué)生根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，自己分析解決問題的辦法，對原有電路進(jìn)行改進(jìn)。

本次教學(xué)中，結(jié)合形象直觀的實(shí)際應(yīng)用，通過探究式的互動(dòng)教學(xué)方式，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅增強(qiáng)了學(xué)生對知識的理解，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力。

3.基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的課堂討論模式

基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的課堂討論法就是在課前先布置一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，然后讓學(xué)生在課堂上討論、點(diǎn)評、拓展及改進(jìn)。這種教學(xué)方法可以活躍課堂氣氛，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路設(shè)計(jì)”和“時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)”等章節(jié)內(nèi)容時(shí)，課前先布置三個(gè)具有應(yīng)用背景的設(shè)計(jì)題目，要求學(xué)生分三組，每個(gè)學(xué)生都必須將三個(gè)題目都做在練習(xí)本上，同時(shí)每一小組的同學(xué)分別仿真一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在布置設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師只規(guī)定主要設(shè)計(jì)任務(wù)，而電路具體功能可以讓學(xué)生自由發(fā)揮，合理即可。在課堂上教師對每個(gè)題目的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行新的拓展，要求學(xué)生分組討論，如何對現(xiàn)有電路進(jìn)行改進(jìn)，完成新的設(shè)計(jì)。經(jīng)過10分鐘左右的分組討論后，每組派三名同學(xué)先仿真調(diào)試課前布置的設(shè)計(jì)任務(wù)，然后當(dāng)場修改電路以完成新的設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)有同學(xué)在講臺上講解、設(shè)計(jì)和調(diào)試電路時(shí)，下面的同學(xué)精神集中，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)更正，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)習(xí)效率。通過學(xué)生討論，活躍了課堂氣氛，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。同時(shí)，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中會產(chǎn)生許多意想不到的錯(cuò)誤，而這些錯(cuò)誤也可以幫助教師及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識點(diǎn)，以幫助學(xué)生解決疑難問題。

4.基于proteus的仿真項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

Proteus是英國Labcentwer electronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件，它比較適合仿真數(shù)字信號，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。本次課堂教學(xué)模式改革中，將“基于proteus的數(shù)字電路仿真項(xiàng)目”貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，把傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過對數(shù)字電路的仿真，變抽象的電路為形象的仿真，不僅有助于學(xué)生對知識的理解，而且提高了學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力。

二、精選教學(xué)內(nèi)容，拓展課堂內(nèi)容

應(yīng)用型人才需要具備扎實(shí)的專業(yè)知識，但必須強(qiáng)調(diào)以應(yīng)用為主。傳統(tǒng)的“數(shù)字電路”教學(xué)中，偏重于教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，教師通常按照教科書的編排順序組織教學(xué)，缺少與實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目的有效配合，學(xué)生不能切實(shí)體會到工程實(shí)際與理論知識之間的關(guān)系，實(shí)踐應(yīng)用能力得不到有效提高。在本次數(shù)字電路教學(xué)過程中，根據(jù)實(shí)際需要對教材內(nèi)容進(jìn)行了精選，對于集成電路芯片，刪掉了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)內(nèi)容，簡單介紹工作原理，重點(diǎn)增加了集成芯片的實(shí)際應(yīng)用案例。同時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生的課外實(shí)踐能力，利用課程網(wǎng)站引入課外應(yīng)用廣泛的芯片，通過介紹資料的查詢和閱讀方法，拓展課堂內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的課外知識，有利于學(xué)生今后實(shí)際工作的開展。

三、考核方式改革

篇8

一、課程體系改革

課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是相輔相成的，是學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握知識的重要手段。學(xué)生在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)，是一個(gè)認(rèn)識、實(shí)踐、再認(rèn)識、再實(shí)踐的過程。就認(rèn)識而言，可以在課堂上認(rèn)識，也可以在實(shí)驗(yàn)室里認(rèn)識；而就實(shí)踐而言，也同樣可以在課堂上實(shí)踐。主課程設(shè)置上可作如下安排：（1）一年級下學(xué)期開設(shè)《電路分析》課程并安排實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生掌握基本的分析電路和設(shè)計(jì)電路的知識；（2）二年級上學(xué)期開設(shè)《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程并安排實(shí)驗(yàn)課，在學(xué)期末進(jìn)行兩周的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握模擬電路和數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)知識，鍛煉工程實(shí)踐能力，使學(xué)生對電子專業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣；（3）二年級下學(xué)期開設(shè)《高頻電路》《EDA》和《電子電路設(shè)計(jì)（Protel）》課程并安排實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)電路的能力；（4）三年級上學(xué)期開設(shè)《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》和《傳感器原理與應(yīng)用》兩門課程并安排實(shí)驗(yàn)，在學(xué)期末進(jìn)行兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生制作一個(gè)簡單實(shí)用的電子產(chǎn)品，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在設(shè)計(jì)過程中初步掌握程序編制及單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)方法，了解電子產(chǎn)品的開發(fā)過程；（5）三年級下學(xué)期開設(shè)《電子測量》和《單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)》選修課，以單片機(jī)為控制核心并結(jié)合數(shù)字電路和模擬電路設(shè)計(jì)多個(gè)電子產(chǎn)品，使學(xué)生熟練掌握程序編制及單片機(jī)電路設(shè)計(jì)方法，熟練掌握各種儀器的使用方法，初步具備獨(dú)立開發(fā)電子產(chǎn)品的能力，為電子設(shè)計(jì)競賽培養(yǎng)后備人才。

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽分為全國性比賽和省級比賽，都是每兩年舉辦一次，單數(shù)年份為全國性比賽，雙數(shù)年份為省級比賽，通常在九月初舉行。參加競賽的同學(xué)主要為大三的學(xué)生，參賽前已系統(tǒng)地完成電子線路理論課和實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，并掌握了一部分單片機(jī)和大規(guī)模可編程邏輯器件應(yīng)用的知識，具有一定的理論基礎(chǔ)和動(dòng)手能力。但是，由于所學(xué)各門課程比較獨(dú)立，同學(xué)們普遍缺乏解決實(shí)際工程問題和設(shè)計(jì)制作較大規(guī)模應(yīng)用電路的工作經(jīng)驗(yàn)。因此，在電子設(shè)計(jì)競賽前的暑假，需要對參賽隊(duì)員進(jìn)行培訓(xùn)。由于學(xué)生已經(jīng)在《單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)》選修課中得到鍛煉，培訓(xùn)可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。重點(diǎn)提高學(xué)生分析和解決問題的能力、設(shè)計(jì)制作較大規(guī)模應(yīng)用電路的工作經(jīng)驗(yàn)和多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用能力。在培訓(xùn)過程中仿照競賽要求將同學(xué)分組，從較簡單的應(yīng)用電路開始，要求每組學(xué)生完成數(shù)個(gè)難度遞增的實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試，并寫出詳細(xì)總結(jié)報(bào)告。在制作每個(gè)電路的訓(xùn)練過程中，鼓勵(lì)學(xué)生用不同的方案實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、師資隊(duì)伍建設(shè)

現(xiàn)行教育體制目前還存在一些問題，重知識傳授而輕素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，重理論研究而輕實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，重對傳統(tǒng)的繼承而輕對現(xiàn)狀的突破和創(chuàng)新。認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課只是一個(gè)輔助環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課的老師可以隨意配備，任課老師只要會示波器、信號源和穩(wěn)壓電源等簡單儀表的使用就可勝任實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)任務(wù)，這種觀點(diǎn)是片面的。實(shí)驗(yàn)課不單純是讓學(xué)生學(xué)會儀表的使用，學(xué)會測量幾個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更重要的是要幫助他們樹立一種系統(tǒng)觀念、培養(yǎng)他們系統(tǒng)分析問題、解決問題的能力，提高工程實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。這些不僅要求任課老師有深厚的理論基礎(chǔ)，而且還要有較高的業(yè)務(wù)能力。為此，實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該配備一支綜合素質(zhì)高、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。我國現(xiàn)行高等院校大部分實(shí)驗(yàn)教師是青年教師，他們理論基礎(chǔ)較好，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏。為了提高教學(xué)效果，一方面他們可以向有經(jīng)驗(yàn)的老教師學(xué)習(xí)；另一方面，可以到電子企業(yè)考察學(xué)習(xí)，從實(shí)際的工作中獲取實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

篇9

《數(shù)字電子技術(shù)》是我院應(yīng)電、通技、電信、微電專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一門理論和實(shí)際緊密結(jié)合的課程。由于半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字電子技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位，數(shù)字電路也正朝著大規(guī)模、低功耗、高速度、可編程等方向迅速發(fā)展，應(yīng)用也更加廣泛?？梢哉f，數(shù)字化已成為當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展潮流。

由于受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，我院數(shù)字電子技術(shù)課程一直沿用比較單一的教學(xué)方法，采用“理論—實(shí)驗(yàn)—設(shè)計(jì)” 的教學(xué)模式，即將《數(shù)字電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》和《數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》三門課程與之對應(yīng)，分別為純理論課、純實(shí)踐課程和單純的理論設(shè)計(jì)。在教學(xué)過程中，后者作為前者的后續(xù)課程，主觀上是為了幫助學(xué)生理解理論知識或深化電路基本應(yīng)用，但由于純理論講解枯燥乏味，學(xué)生茫然不知所措，因而缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在實(shí)驗(yàn)過程中也不能將理論知識融入其中，弄不懂原理，無法解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因而總是疲于應(yīng)付，交差了事，根本談不上理論和實(shí)踐的結(jié)合，效果顯然不好。在后期的課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生也只是從理論上設(shè)計(jì)電路，既不做電路仿真也不進(jìn)行電路制作，雖然學(xué)生在一定程度上對電路功能有了進(jìn)一步的理解，但實(shí)際意義并不大。由此可見，這種模式比較注重教學(xué)內(nèi)容的理論性和系統(tǒng)性，缺乏知識和能力的相互融合，使各環(huán)節(jié)嚴(yán)重脫節(jié)，從而造成了學(xué)生不能學(xué)以致用，缺乏處理實(shí)際問題和解決問題的能力。

為了更好的解決這個(gè)問題，我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)大膽提出了“教、學(xué)、做合一”的教學(xué)思路，使學(xué)生能夠從實(shí)際問題出發(fā)，邊學(xué)邊練，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與積極性，學(xué)習(xí)效果顯著提高。針對本次教學(xué)改革，結(jié)合我院實(shí)際，具體開展了以下工作。

一、首先，認(rèn)真挑選教材

為適應(yīng)高職教育的特點(diǎn)，我們以“必需、夠用”為度，認(rèn)真選取了一本以項(xiàng)目為單元、以應(yīng)用為主線，將理論知識融入到每一個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目中去并有著豐富知識和內(nèi)容的項(xiàng)目教程，力求通過不同的項(xiàng)目和實(shí)例來引導(dǎo)學(xué)生，將數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本理論融入其中，從而為學(xué)生建立一個(gè)寬廣、針對性和實(shí)用性強(qiáng)的知識平臺。

二、確定項(xiàng)目內(nèi)容

由于我們采用的是教學(xué)做合一的教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容將緊緊圍繞項(xiàng)目進(jìn)行，因此如何使項(xiàng)目內(nèi)容具有典型性和可操作性，能不能由簡入繁，真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就顯得尤為重要。我們經(jīng)過仔細(xì)分析和研討，按層次確定了與教學(xué)內(nèi)容想關(guān)的五個(gè)項(xiàng)目，主要涉及基本門電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、555應(yīng)用電路等。在最后的電路設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)中，我們則選取了綜合性較強(qiáng)的“搶答器電路設(shè)計(jì)”課題，通過電路的仿真、制作、調(diào)試和故障排除等，開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生對數(shù)字電路的理解和綜合應(yīng)用能力。 　三、認(rèn)真編寫訓(xùn)練指導(dǎo)書和報(bào)告冊

數(shù)字電子技術(shù)課程的操作性很強(qiáng)，學(xué)生操作訓(xùn)練非常重要。一方面可以進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)理論知識，提高解決實(shí)際問題的能力，另一方面可以學(xué)會使用常用電子測量儀器、學(xué)會調(diào)試數(shù)字電路邏輯功能的方法。由于我院學(xué)生的基礎(chǔ)較差，理解能力和動(dòng)手能力相對較差，為了幫助和指導(dǎo)學(xué)生順利完成各個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，我們編寫了與實(shí)踐環(huán)節(jié)配套的訓(xùn)練指導(dǎo)書，該書共分五個(gè)項(xiàng)目，十二個(gè)工作任務(wù)，內(nèi)容包括任務(wù)要求、任務(wù)目標(biāo)、訓(xùn)練器材、內(nèi)容和步驟、思考題等，能較全面的指導(dǎo)學(xué)生完成各個(gè)訓(xùn)練任務(wù)。報(bào)告冊則是與學(xué)生操作練習(xí)配套的“作業(yè)本”，是用于檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的記錄本，我們也針對項(xiàng)目要求和結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)編排。

四、教學(xué)方法

（一）根據(jù)項(xiàng)目單元所承擔(dān)的功能，完成項(xiàng)目所應(yīng)傳授的知識和能力，將教學(xué)內(nèi)容分解到每一項(xiàng)目單元中，并根據(jù)具體內(nèi)容采取不同的教學(xué)方法及考核方法。

（二）對各個(gè)項(xiàng)目之間相互重復(fù)與交叉的知識，應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化組合，強(qiáng)調(diào)知識間的相互聯(lián)系和銜接，注意知識層次的過渡并加以綜合化改造。

（三）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互滲透，理論知識與實(shí)踐技能考核相互結(jié)合，采用“講練結(jié)合”現(xiàn)場教學(xué)和“討論式”課堂交流方式。

（四）實(shí)踐性教學(xué)始終與理論教學(xué)緊密結(jié)合，將課堂理論教學(xué)與仿真實(shí)驗(yàn)、電路制作相結(jié)合，使學(xué)生真正能夠在學(xué)中做和做中學(xué)，達(dá)到鍛煉自己、提升能力的目的。

（五）教學(xué)效果

篇10

 

1 引 言

隨著數(shù)字電路的發(fā)展越來越多的設(shè)備上使用數(shù)字邏輯電路，而數(shù)字電路多以脈沖方波的電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。對于電壓或電流的測量使用最多的儀器是萬用表，但是常見的萬用表往往只能測量直流或交流的電壓，萬用表的交流檔測量出來的數(shù)值是其有效數(shù)值，普通萬用表的交流檔僅是針對正弦波形的交流電設(shè)計(jì)的。對于數(shù)字電路尤其是以脈沖方波驅(qū)動(dòng)和控制電路或器具而言，使用普通的萬用表進(jìn)行測量顯然不準(zhǔn)確，這時(shí)就需要使用價(jià)格昂貴的示波器或是真有效值萬用表。無疑給沒有試驗(yàn)條件的情況下帶來不小的麻煩。

使用常見的微控制器和一些專用的集成電路通過簡單的編程就可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)字電路中常見的峰值電壓或電流檢測，不但簡單易用而且成本極低。為了降低開發(fā)的難度和電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，本系統(tǒng)使用Atmega32這款基于增強(qiáng)型的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。其具有32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫的能力)，1024 字節(jié)EEPROM，2K 字節(jié)SRAM，32 個(gè)通用I/O 口線，32 個(gè)通用工作寄存器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI 串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式[1]?？梢詽M足針對數(shù)字電路檢測的絕大多數(shù)要求。

2 硬件組成

因此使用ATMega32單片機(jī)即可以滿足設(shè)計(jì)的需要又可以降低開發(fā)成本。該單片機(jī)具有8路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，選擇其中一路作為測量直流電的通道，將負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)后接入電路，根據(jù)負(fù)載阻值的不同來設(shè)定不同的檔位，達(dá)到不同范圍的測量。而另一路則需要先利用ATMega32單片機(jī)的ICP捕獲功能[2]，捕獲脈沖方波的上升沿并且根據(jù)這個(gè)上升沿信號再產(chǎn)生一個(gè)跟隨信號作為峰值采用保持芯片LF398的控制信號，當(dāng)LF398的控制信號為高電平時(shí)LF398為采樣狀態(tài)，而控制信號為低電平時(shí)LF398為保持狀態(tài)，因此單片機(jī)產(chǎn)生的這個(gè)跟隨信號正好與要測量的脈沖方波信號為同頻同相的信號。當(dāng)要測量的脈沖方波信號為低電平時(shí)，產(chǎn)生的跟隨信號也是低電平信號將之前LF398采樣到得峰值電平進(jìn)行保持。這時(shí)再利用單片機(jī)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換將該峰值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行測量得到了脈沖方波的峰值電壓值。兩個(gè)通道測量的數(shù)值均顯示在LCD顯示屏上結(jié)果一目了然。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如下圖1。

由于AVR單片機(jī)內(nèi)部集成A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，因此可以大大的降低硬件電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，其外圍電路及器件可以盡量的減少。但是在PCB布線的時(shí)候應(yīng)盡量緊湊以避免電磁的干擾。

圖1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 電源模塊

因系統(tǒng)中要使用到峰值采樣保持芯片LF398，其供電需要±15伏，因此購買一個(gè)18伏的電源作為適配器，需要接7815和7915獲得LF398所需的±15伏。在7815后再接7805可獲得+5伏的電壓給單片機(jī)和液晶屏供電。再通過電阻分壓的方式與TL431做一個(gè)外部的參考電壓。該參考電壓作為ATMega32單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的參考電壓接在單片機(jī)的AREF引腳上。

2.2 峰值電壓采樣保持模塊

采用National Semiconductor所生產(chǎn)的LF398芯片作為峰值電壓的采樣保持芯片。并根據(jù)圖2保持時(shí)間與保持電容的曲線選取所需的保持電容，為能達(dá)到理想的保持時(shí)間應(yīng)使用高品質(zhì)的聚苯乙烯電容[8]。

圖2 保持時(shí)間與保持電容的選取曲線

LF398的連接示意圖如圖3所示。引腳3用于連接被測量的脈沖方波的觸點(diǎn)，引腳8則接單片機(jī)產(chǎn)生的用于控制LF398何時(shí)采樣和保持的跟隨信號控制引腳。引腳5輸出的則是被保持住的峰值電壓值，將這個(gè)模擬量再接回單片機(jī)的另一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換[8]。

圖3 LF398的連接示意圖

2.3 顯示模塊

由于需要顯示漢字部分A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)選用內(nèi)核驅(qū)動(dòng)芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，根據(jù)要寫的字制作字模即可。液晶顯示屏使用并口方式連接在Atmega32 單片機(jī)的PC端口的8個(gè)引腳上。液晶屏上的9~16引腳分別對應(yīng)接單片機(jī)的PC0~PC7引腳。另外液晶屏上還需5個(gè)端口。分別是E、RW、DI、CS1、CS2端口分別接在PD端口上的五個(gè)引腳即可。液晶屏的供電也來自7805轉(zhuǎn)換后得到的5伏電壓。液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖如4所示[3]。

圖4液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖

3軟件組成

軟件部分主要由ICP功能模塊、液晶屏顯示模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊三大部分組成。開發(fā)環(huán)境為AVR Studio應(yīng)用GCC編程。ICP功能使用服務(wù)中斷的方式，當(dāng)有上升沿脈沖接入時(shí)則發(fā)生服務(wù)中斷并進(jìn)入中斷程序，在服務(wù)中斷程序中設(shè)置延時(shí)，設(shè)定何時(shí)開始和終止跟隨信號的產(chǎn)生和關(guān)閉。以確保采樣保持住的是峰值電壓[7]。液晶屏顯示模塊主要負(fù)責(zé)液晶屏的初始化和顯示功能。A/D模塊使用交替法對兩個(gè)通道進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)值顯示在液晶屏上。

3.1 ICP捕獲及跟隨控制信號的產(chǎn)生

首先要對ICP端口進(jìn)行設(shè)置和初始化，其目的就是使能ICP捕獲中斷，同時(shí)使能T/C0的溢出中斷，跟隨控制信號的產(chǎn)生是在捕捉中斷處理程序中完成[4]。其端口的初始化程序?yàn)椋?/p>

void init_icp(void)

{

MCUCR= 0x00;

GICR= 0x00;

TIMSK=0X21;//使能ICP捕捉中斷；使能T/C0溢出中斷

TCCR0=0X02;//8分頻，溢出中斷T0

TCCR1A=0X00;

TCCR1B=0XC2;

TCNT0=0;

ICR1=0;

TCNT1=0;

SEI();

}

使用ATMega32單片機(jī)的PB0引腳作為跟隨控制信號產(chǎn)生的引腳，跟隨控制信號應(yīng)在源信號的上升沿之后一定時(shí)間后再產(chǎn)生，這樣避免采集到的峰值電壓偏低，因此要在整個(gè)程序中設(shè)置兩個(gè)全局變量，整數(shù)f用于設(shè)定被測量信號的上升沿之后到產(chǎn)生跟隨控制信號的之間的間隔時(shí)間，整數(shù)b用于設(shè)定峰值期間采樣的時(shí)間，當(dāng)選擇合適容值的保持電容時(shí)可以將這兩個(gè)時(shí)間設(shè)定值設(shè)置的很小以便測量高頻率的脈沖信號。為了使A/D轉(zhuǎn)換器滿足一定的轉(zhuǎn)換精度[10]，應(yīng)盡量進(jìn)行多次采樣保持測量以保持測量精度。跟隨控制信號的中斷服務(wù)程序?yàn)椋?/p>

void Icp_timer1(void)

{

ICR1=0;

TCNT1=0;

TCCR1B=0XC2;

delay_nus(f);

TCNT0=1;

i++;

PORTB=i;

delay_nus(b);

PORTB=0;

}

3.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換

本系統(tǒng)采用8MHz晶振，參考電壓為外部AVCC即為5.0伏。設(shè)置ADC初始化程序?yàn)椋?/p>

void ADCINI(void)

{

ADCSRA= 0x00;

ADMUX=(adc_mux&0x1f)|(1<<REFS0)|(1<<REFS1);

ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADSC)|(1<<ADIE)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1); //64分頻

SEI();

}

轉(zhuǎn)換的程序?yàn)椋?/p>

while(!(ADCSRA&(1<<(ADIF))));//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

Ddata=ADCL;

Ddata+=ADCH*256;

Ddata=(unsignedint)(((float)Ddata)*5000/1023);

通過這樣的轉(zhuǎn)換后得到的Ddata就是量化后的電壓數(shù)值單位是毫伏。通過對這個(gè)整數(shù)求商或是余數(shù)得到其各個(gè)位上的數(shù)值，若想使用引腳AREF上的電壓為參考電壓時(shí)，可使ADMUX=(adc_mux&0x1f)，根據(jù)參考電壓的穩(wěn)定性系統(tǒng)會有1~2mV的偏差。這樣就所得到的被測脈沖電壓的峰值電壓了[2,5,6]。

3.3 液晶屏顯示模塊

硬件方面系統(tǒng)選用的是內(nèi)核驅(qū)動(dòng)芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，KS0108驅(qū)動(dòng)芯片是專用于圖形點(diǎn)陣顯示的液晶顯示控制器，每一個(gè)KS0108芯片內(nèi)置8x64字節(jié)顯示RAM，可直接控制顯示64x64點(diǎn)的LCD顯示，用戶只需要向KS0108的顯示RAM中送數(shù)據(jù)，KS0108就會自動(dòng)掃描將顯示RAM的數(shù)據(jù)自動(dòng)在LCD液晶顯示器上顯示出來。顯示操作的指令僅有5條A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用起來極其方便。在使用液晶屏之前先要對其進(jìn)行初始化操作[9]，初始化程序?yàn)椋?/p>

void init_lcd(void)//初始化函數(shù)

{

set_start_line_L(0); //顯示起始行為

set_start_line_R(0); //顯示起始行為

write_LCD(LEFT,CMD,DISPLAY_ON);

write_LCD(RIGHT,CMD,DISPLAY_ON);

}

要將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上的話，就是對液晶屏進(jìn)行寫的操作。寫液晶屏的操作程序?yàn)椋?/p>

void write_LCD(unsignedchar lr,unsigned char cd,unsigned char data) //寫入指令或數(shù)據(jù)

{

CLI();

LCD_BUSY(lr);

if(cd==CMD) SET_LCD_CMD;

else SET_LCD_DATA;

SET_LCD_WRITE;

SET_LCD_E;

LCD_DIR_PORT= 0xff;

LCD_OP_PORT= data;

asm("nop"); asm("nop");

asm("nop"); asm("nop");

CLEAR_LCD_E;

LCD_OP_PORT= 0xff;

SEI();

}

在主函數(shù)中將A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值寫入到液晶屏上就實(shí)現(xiàn)了數(shù)值的顯示功能，由于是實(shí)時(shí)顯示結(jié)果的。所以把顯示數(shù)值的函數(shù)放入到While(1)的死循環(huán)中再加上一定的延時(shí)程序就完成了實(shí)時(shí)顯示和刷新數(shù)值的功能。當(dāng)沒有被測的脈沖方波電壓時(shí)，由于單片機(jī)的ICP引腳沒有捕獲到上升沿，就不會觸發(fā)采樣保持芯片LF398進(jìn)行采樣保持，因此測量出的數(shù)據(jù)就是0伏。

4 結(jié)語

基于ATMega32單片機(jī)和電壓采樣保持芯片LF398制作的雙通道數(shù)字電壓測量計(jì)，主要是利用了AVR單片機(jī)強(qiáng)大的集成多通道的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。在使用高精度外部參考電壓的情況下，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度非常的高，誤差僅在幾毫伏之間。且AVR單片機(jī)的抗干擾能力強(qiáng)，基于哈佛結(jié)構(gòu)的AVR單片機(jī)具有更高的數(shù)據(jù)吞吐能力，能完成相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)功能，具有普通的單片機(jī)所無法比擬的優(yōu)勢。通過細(xì)致的制版可以將這個(gè)測量計(jì)制作的很小便于攜帶和使用，且測量精度高。對于實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生非常適合。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉海成編著．AVR單片機(jī)原理及測控工程應(yīng)用：基于ATmega48/ATmega16 [M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2008.3.

[2]李泓等編著．AVR單片機(jī)入門與實(shí)踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社．2001．

[3]金鐘夫等編著.AVR ATmega128單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008

[4]周興華編著.AVR單片機(jī)C語言高級程序設(shè)計(jì)[M]. 北京.中國電力出版社, 2008.

[5]張軍,宋濤編著AVR單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)例精粹[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2009

[6]朱飛,楊平編著.AVR單片機(jī)C語言開發(fā)入門與典型實(shí)例[M]. 北京：人民郵電出版社，2009

[7]ATMEL，具有32KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位微控制器ATMEGA32數(shù)據(jù)手冊，2007

[8]National Semiconductor ，LF198/LF298/LF398 MonolithicSample-and-Hold Circuits DataSheet，1998

[9]ks0108 12864 液晶的C語言驅(qū)動(dòng) ,wenku.baidu.com