数字电路设计论文范文1
关键词：数字电路；EDA技术；项目教学法
【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2016）09C-0073-01
一、教学整合的意义
根据高等职业教育培养目标的要求，结合教育部大力推行的高职高专教学改革，高职院校电类专业对部分课程进行了教学改革。《数字电路与EDA技术》这门课程就是将数字电路和EDA技术的教学进行整合。
数字电路课程是电类专业的专业基础课，通过对本门课程的学习，使学生掌握典型的数字电路的组成、工作原理和工作特性，能够设计一些逻辑功能电路，并为专业主干课程的学习打下基础。对于数字电路的设计，传统的设计方法是以逻辑门和触发器等通用器件为载体，以真值表和逻辑方程为表达方式，依靠手工调试。随着数字电子技术的迅速发展，特别是专用电子集成电路的迅速发展，基于EDA技术的设计方法成为数字系统设计的主流。EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件开发平台上，使用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、仿真等，最终对特定目标芯片进行适配编译、逻辑映射和编程下载。
EDA技术的设计方法正在成为现代数字系统设计的主流，作为即将成为工程技术人员的职业技术学院的电类专业的学生只懂电子技术的基本理论和方法，而不懂如何设计电路，会限制就业的岗位。实际上数字电路和EDA技术是不能分家的，因为前者是理论基础，后者是工具，将两者整合既能学好理论又能提高实践技能。如果作为两个课程分别学习则不适应高职高专的学制长度。因此，将数字电路与EDA技术有机地融为一体是高职教育的要求和未来发展的需求。
二、教学方法探讨
在整合后的课程中我们把EDA技术贯穿于数字电路课程教学全过程。例如，在讲授门电路时，就开始用EDA软件仿真演示，熟悉用原理图输入一个简单门电路的过程，通过编译、功能仿真检验门电路的功能，可以加深学生对门电路知识的理解；在讲授组合逻辑电路时，引入硬件描述语言的设计方法，并介绍基于EDA技术的数字电路设计方法；在讲授时序逻辑电路时，可以引入一些简单的综合性的电路设计，为学生创造一个宽阔的设计空间。在开始讲解基于EDA技术的数字电路设计方法时，可以通过引入简单的数字电路的设计流程，使学生从宏观上对EDA设计方法有一个整体的了解，让学生在潜意识里建立这部分内容的知识框架。下面简单介绍组合逻辑电路中的二选一数据选择器的EDA设计流程：
（1）编写硬件描述语言（以VHDL语言为例）。在EDA编程软件中输入设计源文件，如图1所示。
（2）逻辑编译。逻辑编译过程包括检查设计源文件是否有误，进而提取网表、进行逻辑综合和器件的适配，最后形成编程文件。
（3）功能仿真。通过模拟仿真测试电路的逻辑功能是否达到设计要求，仿真波形如图2所示。
（4）锁定引脚。将程序中各端口名称与硬件电路中的各引脚对应。
（5）编程下载。功能仿真成功后，就可以将设计好的项目下载到逻辑器件中，实现既定的功能。
在课程教学中，我们采用项目教学的方法，制定一系列由易到难的项目，例如，基本门电路的设计、数据选择器的设计、全加器的设计、数字频率计的设计、交通信号灯控制器的设计、数字钟的设计等。通过各个项目展开知识点的讲解，包括数字电路的基础知识、EDA技术的入门、数字电路的分析方法、原理图的设计方法、硬件描述语言的描述方法及软件仿真和硬件下载等。在教学中尽可能地将课堂搬到实验室，让学生边学边练，将理论教学与实验教学融为一体。教学可以一部分安排在数字电路实验室，一部分安排在EDA实验室，比如对于一些简单的数字电路可以安排用数字电路实验箱进行一般的实验验证，使学生知道如何搭建一个简单的电路，如何验证一个电路的功能，从而对数字电路产生一个感性的认识。在EDA实验室，学生可以学习用EDA技术设计数字电路，包括原理图或硬件描述语言的输入、编译、功能仿真、引脚分配、下载等。
三、教学效果
数字电路和EDA技术的教学整合后，学生不光能够掌握数字电路和EDA技术的理论知识，而且可以将这些知识应用到实际中。通过对本课程的学习，既可以提升学生的专业基本技能，又可以使学生具备创新、分析及解决问题的能力，还可以提高学生的工程实践能力。这样做不仅体现了高职教育的培养目标，而且满足了目前招聘企业对高职学生岗位能力的需求。
数字电路设计论文范文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0.20 V，25摄氏度，LM35输出0.25 V。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。ADC 0809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.
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[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.
数字电路设计论文范文3
关键词：数字逻辑；Multisim12.0软件；仿真
中图分类号：642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0233-02
“数字逻辑”是计算机及电子类专业的一门重要的专业基础课程，其具有很强的理论性和实践性，要求学生通过学习既掌握数字电路分析与设计的理论知识，也能够自己动手设计调试实用的数字电路。在理论教学过程中，教师借助Multisim12.0仿真软件进行数字电路的模拟和演示，对电路的工作过程进行透彻的分析讲解，可以帮助学生深刻理解和掌握理论知识。采用Multisim12.0软件进行仿真实验，为学生提供更加灵活方便的实验环境，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，摆脱实验箱的束缚。Multisim12.0软件的使用使得数字逻辑理论课的教学更加生动活泼，实验操作更加灵活方便，提高学生的学习兴趣和学习效率，同时也能够培养学生的自学能力和创新能力的[1]。
一、Multisim 12.0软件的特点
Multisim12.0是一个集电路原理图设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，它为数字电路仿真提供了丰富的元器件模型，如时钟信号、各类门电路、各种集成组合逻辑器件、时序逻辑器件等，同时提供了种类齐全的虚拟仪器，如函数信号发生器、示波器、数字万用表、逻辑分析仪、逻辑转换仪和直流电源等。Multisim12.0仿真软件具有详细的电路分析功能，可以设计、测试和演示各种电子电路，它将原理图的创建、电路的测试分析、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中，具有和真实环境一致的可视化界面，整个操作界面就像一个实验工作台，与实物操作几乎相同[2]。
二、Multisim12.0应用于“数字逻辑”课堂教学
在“数字逻辑”课程的课堂教学中，对于数字电路分析与设计的理论知识很多学生会觉得枯燥且难以理解，借助Multisim12.0仿真软件进行数字电路的模拟和演示，可以直观地显示电路的功能和波形，把理论知识和电路运行结果加以对照、分析，可以提高课堂教学效率。同时还可以提出问题进行课堂讨论，活跃气氛，激发学生学习兴趣。
在讲解用逻辑门设计小规模组合电路时，一般是按照逻辑功能分析、真值表、表达式和逻辑图的顺序设计电路，然后举例讲解。以一个三人表决电路设计为例，假设用A，B，C分别表示三个输入变量，同意用1表示，不同意用0表示，F表示结果，通过用1表示，不通过用0表示。通过列真值表、表达式和化简等步骤得到输出表达式F（A，B，C）=AB+BC+AC，若用与非门实现，则F（A，B，C）=，可以画出相应的逻辑图。如果教师仅仅在黑板上或者多媒体课件中画出逻辑图，相当于纸上谈兵，学生可能只能被动地接受这种解题方法，甚至是死记硬背设计步骤，很难留下深刻的印象。可以在multisim12.0仿真软件中绘制出电路原理图，将输入端分别连接3个开关用于输入高低电平信号，输出端连接一个发光二极管用于显示结果。通过切换开关状态，按照真值表的顺序改变输入高低电平信号，观察发光二极管亮、熄的规律，直观形象地演示电路工作结果，之前讲解的设计方法便很容易得到学生的认可。同时还可以利用仿真软件中的逻辑转换仪得到组合逻辑电路的真值表，快速判断电路的正确性。
此外，还可以讨论一下如果用其他类型的逻辑门实现该逻辑功能电路，比如与门和或门或者或非门，又该如何将表达式变形？如何绘制电路原理图？能不能达到同样的效果？学生在课堂上都会积极参与讨论，课后也会迫不及待地去利用Multisim12.0软件进行验证。同时，鼓励同学们联系生活实际用数字电路制作一些小发明，充分发挥自己的想象力，大胆创新，并利用Multisim12.0软件实现和验证自己的一些想法。
三、Multisim12.0应用于“数字逻辑”实验教学
“数字逻辑”课程实验中传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计，适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试，对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、交通灯控制器、密码锁等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，致使实验受阻，甚至无法完成，影响学生的实验兴趣。利用Multisim12.O可以实现数字电路设计虚拟仿真实验，修改调试方便。学生可以随时在任意装有该软件的计算机上进行实验设计和测试，充分调动了学生的学习积极性和主动性，取得较好的实验效果[3]。
在时序电路设计中有一个实验项目是数字秒表电路设计，这是一个综合性的实验，理论分析可知，整个电路由秒脉冲产生电路，计数电路和译码显示电路三部分组成。第一步用555定时器和电阻电容构成多谐振荡器，由公式T=0.7（R1+2R2）计算求得适当的电阻值，使得输出波形频率为1kHz，利用3片74LS90芯片级联构成1000倍分频器将多谐振荡器输出信号进行分频，从而得到秒脉冲信号。虽然可以通过理论计算得到电阻值，但是要想调试出精确的秒脉冲信号，需要在电路搭建好之后利用示波器或逻辑分析仪等仪器观察输出波形，测量输出频率或周期，根据实际情况调整电阻值。第二步选择两片74LS161芯片实现60进制计数电路。74LS161芯片为16进制计数器，利用清零法分别实现6进制和10进制计数器，然后用乘数法实现610进制计数器。将第一步调试好的秒脉冲信号作为输入计数脉冲，计数器的输出可以连接8个发光二极管，运行过程中通过观察发光二极管的亮熄规律判断电路输出是否满足要求，也可以通过逻辑分析仪观察计数器输出的8路波形判断结果的正确性。第三步采用两个共阴极七段数码管进行秒表显示，由两片74LS48芯片作为七段字型译码器，将第二步中两个计数器的输出信号分别送译码器，两个译码器的输出分别连接两个七段数码管，通过译码器译码和驱动七段数码管显示相应的数字。
由设计步骤可知，整个数字秒表电路的设计制作需要用到10个以上的集成芯片，电路连线多且复杂，调试过程需要调整电阻值，需要用到电源、示波器和逻辑分析仪等设备。如果采用传统的硬件实验方法，学生需要事先查找大量资料，画出粗略的硬件电路图，准备所需芯片和足够的导线，然后在面包板或者实验箱上直接搭建硬件实物电路，借助实验仪器观察结果。由于实验室只能提供有限的元器件和示波器、万用表等仪器，若所选用芯片不合适，或者电路设计本身就存在问题，或者哪个芯片有问题，又或者哪一根线不通，有时候很难检查出具体问题，即便检查出来又可能要重新设计电路，在四个学时内实验很难完成。不少学生往往会为了完成任务直接照搬其他同学的电路或者要求老师直接给出可行的电路图，然后只是机械按照硬件电路图连线。连线完成后如果发现电路不能正常工作，也只是简单地直接拆除和重新连线，因为不理解电路工作原理，根本就不会分析问题解决问题，整个实验过程就变成了重复地拆线和连线的简单劳动。大多这样的学生即便实验做完了，可电路工作原理却完全不懂，根本达不到通过设计性实验锻炼学生实际动手能力、培养分析问题和解决问题能力的目的[4]。
相反，如果使用仿真软件，学生在了解基本原理后就可以在仿真软件平台上选择元器件直接搭建电路，可以任意选择芯片而不必理会材料消耗、可以放心大胆地连接电路而不用担心电路连接错误而造成器件损坏的问题。仿真软件中提供的电源、函数发生器、示波器和逻辑分析仪等可以任意选取使用，这样就可以留出更多的时间去理解电路工作原理，分析问题和调试电路。比如在秒表电路设计制作过程中，可以任意调整电阻值，借助仿真软件提供的示波器调试出精确的秒脉冲信号；可根据个人喜好选择各种型号的计数器芯片设计分频器和60进制计数器；也可以采用共阳极数码管和相应的译码器设计显示电路。
通过软件仿真实验，选择符合要求的元器件，设计出满意的电路，然后在实验箱或面包板上搭建硬件实物电路，通过实物电路验证实验结果，可以保证实验结果的正确性，大大提高实验教学的效率。利用仿真软件的另一个好处是学生可以大胆地发挥自己的想象，尝试各种设计方案，有效激发学生的实验热情和培养创新能力。
四、结论
在课堂教学中借助Multisim12.0仿真软件进行电路演示，验证理论的正确性和可行性，使得数字逻辑理论课的教学更加生动活泼。在实验教学中利用Multisim12.0仿真软件进行仿真实验，使得实验操作更加灵活方便，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的自学能力和创新能力[5]。因此，有效利用Multisim12.0仿真软件能够对数字逻辑课程教学起到积极作用。
参考文献：
[1]徐银霞.“数字逻辑”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2013，（28）：104-105.
[2]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社，2011.
[3]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.
数字电路设计论文范文4
关键词：EDA技术，项目化教学方法，课程改革
EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础，具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计，EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上，进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是，传统的教学模式是将两门课程分开，先上数字电路，后上EDA技术，分两学期授课。这样的教学模式存在弊端，减弱了课程之间的联系，降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革，以实训的方式采用项目教学法，使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统，从数字系统的单元电路，如译码器、计数器等入手，加深对数字电路基础理论的认识，逐渐完成数字系统设计。
1. EDA技术及其在教学中的应用
1.1 EDA技术
EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式，是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。
图1 EDA设计流程图
1.2 EDA技术在教学中的应用
在教学过程中，EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力，以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台，使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证，保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易，让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来，将精力集中在电路的设计上。同时，采用EDA技术实现数字电路设计，不但提高了系统的稳定性，也增强了系统的灵活性，方便学生对电路进行修改、升级，让实验不在单调的局限于几个固定的内容，使教学更上一个台阶，学生的开发创新能力进一步得到提高。
2.课程教学改革实施
2.1课程改革思路
课程改革本着体现巩固数字电路基础，掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法，以设计应用为基本要求，开发基于工作过程的项目化课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容，即：可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统，其中，可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体，硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段，软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法，以实训的方式展开，让学生在“学中做，做中学”。
2.2课程改革措施
以电子线路设计为基点，从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中，自然地给出完整的VHDL描述，同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式，将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚，使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容，并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程，将语言与EDA工程技术有机结合，以实现良好的教学效果，同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。
能力
目标
学习情境
项目载体
课时
QuartusⅡ开发工具使用能力
QuartusⅡ开发环境、实验系统
二选一音频发生器设计
6
VHDL语言编程能力
VHDL语言基本结构
计数器电路设计
6
VHDL语言并行语句
8位加法器设计
8
VHDL语言顺序语句
7段数码显示译码器设计
8
VHDL语言综合运用
数控分频器的设计
8
层次化调用方法
4位加减法器的设计
4
综合开发调试能力
8位16进制频率计设计；
十字路口交通灯设计；
数字钟设计；
波形信号发生器设计，等。
(任选一题)
20
总计
数字电路设计论文范文5
【关键词】数字系统 教学改革 赛课结合
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2015）11C-0150-02
高校把培养应用型人才作为一个人才培养目标，在教学过程中应该以提高学生的实践动手能力为主，大力加强实践教学环节，切实提高学生的实践动手能力，培养学生的创新能力和独立思考问题的能力。对数字系统类课程，包括数字逻辑电路、EDA技术及应用和单片机原理等课程进行改革，主要从教学方法和考核方式两方面改革。
一、教学方法的改革
现有数字系统课程的教学方法是把理论教学和实验实训教学分开单独进行，先学习理论课程，理论课程学习完了再去实验室做实验，最后一学期的理论课程结束了再做实训。这样往往导致学生做实验时理论知识忘记了，并且一般的实验课程学时都比较少，学生们没有得到足够的时间设计，理论课时都比较多，而学生单独学习理论知识又觉得非常抽象难懂，理论和实验就会脱节。数字系统的教学如果是教师课堂演示，学生以听为主，很难让学生真正认识可编程逻辑器件，也难以学会各种数子电路的设计。而且，传统数字系统的实验箱很大且笨重，各种芯片、显示电路、驱动电路和电源等，实验时均需要用导线一一连接，接线复杂，学生往往在硬件接线上花费大部分的时间，并不能把精力主要放在数字系统的逻辑运算和逻辑处理的设计上，且因连线复杂等，使硬件方面很容易出现问题，学生无法及时发现电路设计缺陷所在。
对此，把理论教学和实验教学合二为一，由原来的大班上课改为小班上课，由原来的传统板书教室改为实验室机房上课，人手一台电脑，人手一台数字系统教学平台，每个重要的理论知识点讲述完毕，通过实验教学平台实例演示，让学生先验证完成实例内容后自己独立设计一个小任务。学生碰到问题老师当场解决，循序渐进，内容也从简单到复杂。一堂课程结束后老师针对学生们出现过的问题集中讲解，课后布置一个小任务给学生独立完成，下次课检查。
二、教学实验平台的改革
采用数字系统教学平台进行教学，与以往的教学相比，无论在教学手段上还是在教学效果上都比原来的教学方式有了很大的提高，主要表现在：
（一）传统的数字逻辑电路实验不足，传统数字逻辑电路电路实验箱很大很笨重，接线复杂，硬件方面很容易出现问题，学生往往在硬件接线上花费太多的时间而缺少了电路设计的能力；应用改革后的教学平台，学生易学易懂，避免了以往教学中理论多，实物少的教学方式，大大激发了学生的学习兴趣。
（二）强化学生动手能力，把原先的教师课堂演示，学生以听为主的填鸭式方式转变为学生亲自操作为主，教师为辅的教学方式，让学生去设计各种电路，进而加深了学生对可编程逻辑器件的认识，更加深刻的体会到可编程逻辑器件的优越性。
（三）该数字系统教学平台综合了数字逻辑电路，EDA技术及应用，单片机原理及应用，智能仪器以及微机控制原理等课程，不仅能够提供课堂上的教学演示，也能实现各种实验的开展，更能给学生提供一个自主创新设计电路的平台，为学生能更好的参加各种电子设计竞赛提供一个很好的机会。
（四）现有EDA实验箱或者是单片机实验箱，大多数都是采用并口下载模式，而现在的电脑很多都没有并口，所以给很多学生带来麻烦，而该数字系统教学平台全部是采用USB下载模式，从而大大解决了学生们的困惑。
（五）现有市场上的实验箱基本上都要几千元的费用，加上几门课程的实验箱的价格就更加昂贵，学生们很难拥有自己的实验箱，而该数字系统教学平台不仅综合了几门课程，而且价格也就几百元。真正能够实现学生们人手一台，也就更加便于高校大学生自主创新能力的培养。实验平台电路框图如图1所示：
图1 数字系统实验箱的结构
三、考核方式的改革
传统的数字逻辑电路课程，EDA技术与应用和单片机原理与应用等课程都是采用闭卷笔试考试，学生在一些概念和公式上要花去很大一部分时间，而在实际编写程序、独立思考设计上面比较缺乏，为了很好的解决这一问题，我们将学生课程的成绩考核分为多样化，具体表现在以下几点：
（一）理实结合。让学生上机考试，有一部分的理论知识考核，加上很大比重的实际动手能力的考核。比如EDA技术课程，让学生独立设计一个具体电路，通过编写程序到连接原理图，到微处理器的各个管脚配置，到仿真波形的生成，直到最后硬件实验箱的下载调试，培养创新能力，激发学生的独立思考和创新动手能力。
（二）课后制作成绩。每次课程结束布置一个当堂课程内容的任务，让学生课外完成；某些重要章节学习完后，布置一些小型题目让学生独立设计并制作，最后整门课程结束后布置一些综合型的小项目让学生选做。可以三人组队选题，培养学生们团队配合能力和创新能力；以项目为导向，培养学生们动手实践能力。
（三）赛课结合。学习完一门课程后，组织一个比赛，比如学习完数字逻辑电路，就组织一个数字逻辑电路的设计比赛，从原理图绘制到PCB制作，到电路板装配调试，让每一个学生参与进来，提高他们的动手能力；学习完EDA技术课程，组织EDA电子设计竞赛，让同学们从理论学习上升到实际项目的制作；学习完单片机原理课程，组织单片机电子设计大赛。从这些小竞赛里面选拔出优秀队员，参加每年举办的广西区电子设计竞赛和两年一次的全国电子设计竞赛。从这几年改革的情况来看，每年学生们的参赛热情都很高，学生们组成队伍，利用课余时间一起讨论方案、进行电路设计、编写程序及最后整机调试，在这过程中，学生们把在理论课上所学的知识真正运用到实际项目中，提高了学生的项目开发能力，也激发了学生们理论学习的兴趣，同时大大提高了他们的创新实践能力。在每年的大赛中，都会发现一些很有创新意义的优秀作品。学生们也感叹通过竞赛学到了许多东西，激发了他们的学习热情和学习动力，增强了团队合作意识。
我院的电子线路CAD及仿真、单片机原理与应用和EDA技术与应用这三门课程都采用了此教学模式，从这几年的教学总结情况和培养出来的学生能力上看，这种教学方法很受学生欢迎，极大的提高了学生们的学习兴趣且提高学生的动手实践能力和创新应用能力，每年都有学生参加区电子设计竞赛以及全国电子设计竞赛并获得好成绩，就业情况也非常不错。
【参考文献】
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【基金项目】2012 年度新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目
数字电路设计论文范文6
关键词：数字电子技术，EDA技术
1.引言
在信息社会中，数字化是电子产业发展的必然趋势，因此在电子信息及相关专业的教学中也越来越看重数字技术，《数字电子技术》是电子信息及相关信息类专业的一门重要基础课程，其基本理论及实践技能也是许多后续课程的基础。EDA(Electronic DesignAutomation)技术作为数字电子技术的延伸，已经引入到电子信息类教学中，不仅可以丰富教学摘要的意义。
2.《数字电子技术》课程教学的主要问题
教学手段单一，实验内容枯燥，学生缺乏学习兴趣。，EDA技术。在教学中仍采用理论教学与实验课分离的教学模式，在理论教学中，《数字电子技术》内容大多抽象难懂，教师采用“黑板+粉笔”的传统模式授课，不仅学生觉得枯燥乏味，而且教学效果不理想。而实验课的实验内容多为验证性实验，学生仅仅只需按照实验步骤连接电路甚至不需要了解原理也可以完成实验，设计性、综合性实验较少。数字电路的设计仅是“纸上谈兵”的设计，学生自然对这门课的实验毫无兴趣。
3. EDA技术及其功能
3.1 EDA技术的含义
EDA即电子系统设计自动化技术是由计算机辅助设计和计算机辅助工程发展而来的，它以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统设计的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统的一门新技术。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。
3.2 EDA技术的功能
EDA技术的开发平台QUARTUS Ⅱ是Altera公司推出的新一代FPGA／CPLD开发软件，适合于大规模复杂的逻辑电路设计。它是Altera公司的第4代可编程逻辑器件的集成开发环境，提供了从输入设计到器件编程的全部功能。“自顶向下”设计方法从系统设计人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述。在功能一级进行验证，然后用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的，其对应的物理实验级可以是印刷电路板或专用集成电路。
1)EDA软件平台中具有各类元件设计数据库，同时EDA能够进行元器件的创建和编辑。为学生掌握各类电子元器件提供了坚实的基础。
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。
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 应用EDA技术授课的好处
4.1 提高授课质量
有些内容选用EDA技术授课，传授方式更直观，教师感到得心应手，学生也容易接受。例如，组合逻辑电路中的竞争与冒险这部分内容一直是学生学习的一个难点。，EDA技术。，EDA技术。在组合电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现虚假信号---过渡脉冲的现象称为竞争冒险。在传统的教学中，对信号的延时只能采用一些形象的比喻，但初学者对这一概念比较模糊。现在，我们只需用QUARTUS Ⅱ模拟功能进行仿真，就可以很轻松地让学生理解这一知识点，分析结果以波形图显示出来，丰富直观的数据不但为学生提供方便，而且其得出的结论接近实践性，同时节约了时间。，EDA技术。显然，对某些章节中存在的教师难讲、学生难懂的内容，这种授课方式可以起到事半功倍的作用。由于教授方式符合客观认知规律，教学质量得以提高。
4.2 激发学生学习热情，增强学习动力
EDA软件的实验环境是一个虚拟环境，可以避免使用种类繁多的专用集成芯片，简化实验电路。学生用硬件描述语言编写程序，可以在同一可编程逻辑器件上完成各种不同的数字电路实验，避免了连线的繁琐，丰富实验内容。同时，可在实验设计构想的指导下开发一个通用的基于EDA的硬件平台，来实现所有的实验内容，缩短实验时间，提高实验效率。符合学生接受知识的客观规律，有助于调动学习的积极性，提高他们掌握所学知识的能力。课堂上师生互动、生动活泼，气氛非常活跃。学生的学习兴趣及学习动力大为增加。
4.3 以实验教学为载体。构造创新人才培养平台
采用EDA技术，那么学生必须自己在充分掌握实验理论的基础上自己编写程序，这有别于传统实验，学生仅仅只需按照实验步骤连接电路甚至不需要了解原理也可以完成实验。这将大大调动学生的主观能动性，提高知识应用能力。同时EDA工具能给学生创造优良的环境，强化了学生在教学活动中的主体地位，学生做实验时可以有针对性的选做，使学生具有更大的自由度。也可以在计算机上主动、反复设疑和实验，由不同实验结果，选择最佳设计或实验方案。通过验证、测试、设计、纠错和创新等方面进行不同形式的训练，使学生的动手实践能力得到较好的锻炼，逐步培养学生的综合设计能力、创新能力，有利于学生个性和才能的全面发展。，EDA技术。在此基础上还可以开设设计性实验，进行电子实习、电子竞赛、职业技能取证培训等。
5 结论
在《数字电子技术》的教学过程引入EDA技术，不仅可以使学生形象、直观地理解电路的相关原理和工作过程，还可以通过修改电路的形式或参数，与学生一起讨论电路中出现的各种现象，找出解决问题的方法，这样不仅可以活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣，学生反应易学、新颖、有趣。，EDA技术。同时理论和实验结合紧密，充分发挥了学生的积极性和创造性，达到了较好的教学效果。
参考文献
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