时辰：2022-10-30 21:54:53
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中图分类号:G642文献标识码:B
1弁言
“数字电路与逻辑设想”是计较机类专业的专业底子课,具有综合性与现实性两大特色,出格是现实脱手才能是学好这类课程的关头,这也是先生进入大学的第一门与工程相干的硬件课程,先生须要把握的不只仅是相干的课程常识,更应当经由进程现实电路的阐发与设想学会逻辑思虑,为后续的计较机组成事理、微机接口与通讯、嵌入式体系事理等硬件系列课程打好底子,这就请求将所学的常识综合操纵、畅通领悟贯穿。
因为先生缺少工程现实履历,习气用数学思惟思虑,不做可行性阐发和定性阐发,以是对课程的进修常常诉苦“上课听不懂、尝试没眉目、太难……”,最初落空对硬件系列课程的乐趣,不能很好地懂得计较机布局和使命事理,对良多标题标题标题题目,包罗软件设想等标题标题标题题目都不能够或许或许或许找到最优的处置打算。若何经由进程尝试的练习,使先生把握工程设想的首要法式和体例,培育阐发和处置工程现实题方针才能,成立精确的设想思惟,练习逻辑思惟才能和立异熟习是值得切磋的标题标题标题题目。
2尝试课程鼎新思绪
华南农业大学为计较机类专业开设的“数字电路与逻辑设想”课程打算学时数为88学时,此中讲课64学时,尝试24学时。以下先容咱们在尝试讲授中为前进先生进修主动性、练习逻辑思惟才能和现实操纵才能所提出的讲授鼎新思绪和现实情况。
2.1尝试构造情势的鼎新
“数字电路与逻辑设想”尝试首要包罗考证性尝试、
设想性尝试、课程设想和立异尝试四大类。在尝试课上针对这四种差别种别和条理的尝试,接纳差别的尝试构造情势,如图1所示。
图1尝试构造情势
对重点考查底子常识、根基阐发设想才能的考证性、设想性尝试请求先生自力完成,每一个尝试又包罗必做尝试和选做尝试,难度分级得当,既有大都先生都能完成的根基设想和建造,使他们在尝试进程中把握根基的常识并获得成就感,又有具有挑衅性的名目,可激起先生的研讨摸索乐趣,以期完成较好的讲授功效。
课程设想是零丁设立的一个尝试讲授关头,学时数为两周,时辰支配在讲授完“数字电路与逻辑设想”课程以后到“计较机组成事理”课程开课之前,用以增强数字逻辑的进修,并为“计较机组成事理”课程的进修作好豫备。课程设想请求先生组队合作完成,设想进程接纳开放式的办理。
作者简介:曹维(1978-),女,陕西西安人,尝试师,工程硕士,首要研讨标的方针为计较机硬件研讨及操纵。
立异尝试是在完成课程尝试和课程设想后,接收局部对硬件感乐趣的优异先生插手到立异尝试的团队中来到场各类立异名目。
尝试课的构造情势涵盖了各类条理的须要,既知足课程请求,又有延长。
2.2尝试内容的鼎新
尝试内容的设置很是首要,岂但要涵盖根基观点、底子常识,还要有合用性、可操纵性。要有新意,与工程操纵相连系;难度有条理性,既能够或许或许或许使大局部先生都能够或许或许或许完成底子尝试,又有挑衅性。“数字电路与逻辑设想”课程的尝试支配如表1所示,每一个尝试都分红两局部。第一局部是底子尝试,经由进程尝试使先生进一步稳固和加深对相干课程根基现实的懂得,稳固根基观点,前进综合操纵所学常识的才能;第二局部是延长尝试,方针是进一步前进先生对数字体系的懂得、培育先生自力阐发标题标题标题题目和处置题方针才能、综合设想及立异才能,培育先生停止迷信研讨的自力使命才能,获得工程设想与组装调试的现实履历。
表1尝试支配
尝试称号 学时 尝试延长
尝试一:芯片检测和根基门的构建 2 进修示波器和万用表的操纵
尝试二:组合逻辑电路的阐发与设想 4 多进制全加、全减器的阐发设想;OC门、三态门的熟习。
尝试三:中范围组合逻辑电路设想一
(并行加法器) 4 各类码形变更电路
尝试四:中范围组合逻辑电路设想二
(译码器、数据挑选器) 4 串并变更电路、交通灯毛病报警电路、暗码电子锁电路、表决器电路的阐发与设想
尝试五:触发器测试 2 增强时序观点的懂得
尝试六:同步时序逻辑电路阐发设想 4 不完整肯定同步时序逻辑电路阐发设想
尝试七:中范围集成电路计数器的功效及操纵 4 综合操纵
综合尝试:课程设想 2周 硬件描写说话VHDL
2.3尝试体例的鼎新
尝试课讲授不再是纯真的教员讲授、先生照电路图连线,也不是简略地完整交由先生自力完成,而应是按照尝试种别别离处置。
考证性尝试和设想性尝试首要停止根基手艺练习,先由教员报告常识点的背景、标题标题标题题目产生的启事、电路组成的思绪等,以后才请求先生脱手尝试。对每一个讲授的电路,都要留给先生一系列标题标题标题题目:电路的设想思绪是甚么?有不标题标题标题题目?合用在甚么场所等等。请求经由进程现实电路的检测
来追求谜底,先生经由进程主动思虑来处置标题标题标题题目,大大激起了进修乐趣。在此底子上,再请求先生完成较有难度的设想,先生按照所学逻辑电路的设想步骤,设想、毗连电路并调试,写出完整的尝试报告。
课程设想请求综合操纵以后课程和前修课程的根基常识,停止畅通领悟贯穿,对所学专业课程常识停止综合和现实操纵。尝试前给出设想请求,请求先生按设想使命书中的请求自力完成摸索研讨、查阅材料、设想打算、挑选装备和装配调试、评价优化,写出完整的名目申明书。教员只停止答疑,但不触及底子常识。
立异尝试不是针对一切先生开设的,挑选接收局部对硬件感乐趣的优异先生插手到立异尝试的团队中来到场各类立异尝试勾当。尝试室供给了元器件、硬件组装平台、各类产物开辟平台,先生颠末市场调研、阐发设想、肯定开辟东西、名目完成、评价优化、开辟申明书等进程,须要综合操纵各门课程的常识,还要触及到一些不曾打仗过的范畴,教员只停止设想思绪的指点。经由进程立异尝试即培育先生的科研乐趣也前进他们开辟硬件产物的程度。
3尝试课程鼎新实行情况阐发
“数字电路与逻辑设想”的尝试讲授鼎新颠末4年的实行,获得了必然的功效,先生遍及对硬件类课程产生了乐趣,前进了综合操纵常识的才能,练习了逻辑思惟。
3.1培育了阐发和处置工程现实题方针才能
在同步时序逻辑电路阐发设想(尝试六)这个尝试中,尝试课上给了先生电路图(图2),请求先生阐发,并搭建现实电路考证,大局部先生都能够或许或许或许按照电路图写出方程式(输入方程、驱动方程、状况方程)、列状况转移真值表、画状况转移图和时序图、申明逻辑功效,得出的论断是“111……”序列检测器,再按电路图搭建现实电路,测试功效。先生发明尝试时两个1输入以后,输入就为Z=1,与阐发功效不符,继而查找出缘由是输方程为Z=xy2 y1,在11状况以后,输入x=1,在时钟未到来输入已置1,点窜电路为Moore型,则可完成“111……”序列检测器。
图2同步时序逻辑电路阐发设想电路图
经由进程这个尝试,先生们加深了对时序观点的懂得,练习了自力思惟的才能和脱手才能,发明了指点教员也未重视的标题标题标题题目,对课程的进修产生了决议信念。
3.2练习了逻辑思惟才能和立异熟习
中范围组合逻辑电路设想(尝试三)请求选用4位并行加法器和得当的逻辑门电路完成(X+Y)×Z,此中,X=X2X1X0、Y=Y2Y1Y0、Z=Z1Z0均为二进制。尝试中但愿同窗主动思虑,接纳差别的体例来完成。上面先容此中2种设想。
按照乘数和被乘数的取值范围,可知乘积范围处在0～48之间。故该电路应有6个输入,设输入用W5W4W3W2 W1W0表现。
第一种设想打算,两数先加再乘,进程如图3。
图3第一种设想打算
第二种设想打算,两数先别离乘,如图4、图5;再将功效相加,进程如图6。
颠末这个尝试,大局部的先生情愿主动主动思虑,勇于立异,并经由进程尝试练习了逻辑思惟才能。
图4第二种设想打算(1)
图5第二种设想打算(2)
图6第二种设想打算(3)
4竣事语
在“数字电路与逻辑设想”课程的尝试讲授使命中,咱们不只重视现实脱手才能的培育,更重视逻辑思惟才能、综合操纵常识才能、立异熟习的培育,更要使先生把握工程设想的首要法式和体例,培育阐发和处置工程现实题方针才能,成立精确的设想思惟。
尝试讲授鼎新是一个持久进程,它须要在现实中不时深切与完美,顺应迷信手艺的成长和社会对高实质人材的须要。
参考文献:
[1] 常薇,张明武. 硬件与电子手艺课程网上假造尝试讲授情势研讨[J]. 中山大学学报论丛,2005(3):80-82.
[2] 李南樱. 计较机专业“数字逻辑”课程讲授鼎新的切磋[J]. 科技信息,2007(3):189-190.
[3] 王诗兵,陈蕴. 浅谈数字逻辑尝试讲授鼎新[J]. 阜阳师范学院学报: 天然迷信版,2004(21):69-71.
一、三本院校课程讲授近况
三本先生中多才多艺的较多，平常平凡睁开各类社团勾当比拟频仍，先生自立立异思惟活泼，但能够或许或许或许杂乱无章自立进修的先生能够或许或许或许只需一少局部，很多先生对进修不乐趣，课余时辰几近不进修。在讲授进程中，刚起头先生还能够或许或许或许接管一些新常识，但跟着讲授的深切，进修难度的增大，先生感应了坚苦，随之进修的乐趣也愈来愈低，主动进修便是一句废话，先生也便是为了敷衍测验，乃至不少先生都是考前突击。这一特色在《数字电路与逻辑设想》课程的讲授中也一样存在。要前进本课程的讲授品质，咱们在定位讲授方针，设置讲授内容，接纳讲授手腕和体例的时辰都必须以这一现实情况为前提。
二、讲授理念，教导方针
三本讲授有别于一本和二本，讲授重视于先生操纵才能和综合实质的培育，讲授进程中凸起培育先生操纵常识，阐发处置现实题方针才能，以先生为主体，以教员为主导，以讲授为主线，成立才能培育方针为重中之重的思惟，完成人材培育情势多元化，尽力培育“宽口径、厚底子、强才能、高实质”，顺应国际合作和社会须要的操纵型人材。三本教导要增强通识教导，重视文理渗入理工连系，表现本科教导的底子性和可成长性。尽力摸索人材培育新行动，深切推动人材培育情势鼎新，完成多元化人材培育新款式，鼎力实行“育人为本，周全成长”的人材培育计谋，拓宽底子学科的范围和底子讲授的内在。
三、课本拔取
斟酌到三本先生现实底子较差，课本拔取不应挑选现实研讨或现实推导比拟庞杂的教
材，不然会让先生还未触及到首要的常识点就已因难堪渡过大而损失决议信念。课本拔取要以操纵为主旨，夸大现实与现实相连系。编写准绳遵守由浅入深，浅显易懂，重点和难点接纳论述与比喻相连系，例题与习题相连系，实例与尝试相连系，针对数字电路课程现实性强的特色，增添了与课本响应的现实关头讲授内容。
四、讲授内容
在三本的《数字电路与逻辑设想》讲授中，应当重视底子讲授，请求先生熟习布尔代数的根基定律，把握卡诺图与公式化简法；把握数字电路中常常操纵的根基单位电路和典范电路组成、事理与操纵；把握常常操纵的中小范围组合逻辑电路和集成电路功效和设想体例。具有查阅集成电路器件手册，公道选用集成电路器件的才能。对集成芯片，重点阐发电路的外特征和逻辑功，以一些典范集成电路为例先容若何查阅集成电路手册、材料等，使先生学会在现实操纵中精确挑选和操纵集成芯片[11]。
对三本先生而言，在电路设想中请求先生把握根基的设想体例，但能够或许或许或许得当下降对电路设想的请求，增强电路阐发体例的讲授。先生能够或许或许或许阐发较庞杂的电路，并且能够或许或许或许操纵已有的电路停止点窜，使电路知足自身设想的须要。
五、讲授手腕与讲授体例
（一）接纳古代化讲授
《数字电路与逻辑设想》课程的特色便是电路图、逻辑图出格多，若是接纳板书情势讲授，既华侈讲堂时辰也达不到好的讲授功效。讲授进程中接纳多媒体讲授，能够或许或许或许使一些笼统的、难以处置的观点变得抽象，易于先生接管。对集成电路的阐发和设想，为了增强演示功效，除在PPT中增添更多的动画功效外，还能够或许或许或许接纳Flash或Authorware软件建造动画功效，使电路的变更进程一目明了。
（二）连系现实讲授
在讲课进程中，针对三本先生能够或许或许或许连系糊口中的操纵举例，如今朝LCD显现、数字温度计、十字路通灯节制、数字频次计、多媒体PC机里的显现卡、声卡是用数电中的数/模(D/A)转换完成图象显现和声响播放、建造业中的数控机床等都操纵了数电手艺。经由进程这些实例的先容，能够或许或许或许使先生真正领会数字电路课程的首要性，从而前进对数字电路进修的乐趣和进修主动性。
（三）收集讲授
收集讲授可有两种体例，一是上传教员讲堂讲授进程的视频到校园网；二是教员建造图文并茂的课件，和与该课程有慎密干系的材料一路上传到网上。今朝大局部三本先生宿舍都能够或许或许或许登录校园网，先生能够或许或许或许在任何时辰停止收集讲授。收集讲授的体例处置了先生传统的看书自学死板有趣的标题标题标题题目。
六、现实讲授
现实讲授普通分为底子尝试和课程设想两大局部。底子尝试讲授隶属于现实讲授，尝试内容均为考证性尝试。教员给出尝试步骤、电路图，先生墨守成规、考证功效，经由进程底子尝试，使得先生对讲堂所学根基观点和体例的懂得和把握加倍透辟，同时培育先生迷信尝试的精力和体例，练习严酷松散的使命风格。底子尝试是现实和现实彼此接洽的一个首要讲授关头，可是仅仅是这类以教员为主导的尝试情势，不能激起起先生进修乐趣和主动性，先生依然不长于综合操纵所学常识阐发和处置标题标题标题题目。课程设想的方针便是为了增强底子、拓宽常识面、增强先生的自立进修和工程尝试才能、成长特征、开导立异、增强现实与尝试。先生按照尝试使命，自行设想电路和测试打算，增强先生自立进修才能，先生既动脑又脱手，处置题方针才能大大前进[12]。
除此以外，还能够或许或许或许设置一些电子设想大赛，成立电子设想乐趣小组，在教员的指点下睁开设想性和专题研讨性尝试，为但愿进一步成长的先生供给杰出的进修情况和立异研讨场所，培育先生的团队合作精力，阐扬先生进修的自立性和缔造性，极大地前进先生的进修乐趣和脱手才能。
七、竣事语
跟着高档教导的前进，三本先生的数目和品质也在日趋增高，同时跟着数字手艺的普遍
前进，数字化社会已到来，大范围、超大范围数字集成电路以其低功耗、高速率等特色， 操纵愈来愈普遍。是以若安在无限的时辰内使三本的先生踏实把握数字电路底子常识现实和根基操纵手艺，培育阐发标题标题标题题目、处置题方针才能，是教员在讲授进程中须要当真思虑的标题标题标题题目。使先生在传统的数字电路逻辑阐发、逻辑设想思惟练习的底子长进一步成立起古代数字电路的操纵与设想思惟，把握古代电子手艺的新手艺和新器件，为走向现实使命岗亭打下坚固的底子。
参考文献
[1] 谢丽.《数字电路与逻辑设想》讲授鼎新现实.吉林省教导学院学报，2012年第02期
[2] 李琰，张翌呖. 数字电路的讲授鼎新与立异.计较机光盘软件与操纵，2011年第22期
[3] 李小珉，叶晓慧.深入《数字电路与逻辑设想》课程鼎新[J].长江大学学报(自科版)，2OO4(4)
[4] 田东.数字电路课程设想的鼎新与切磋.尝试手艺与办理，2006年05期
[5] 马达灵，张如此.《数字电路》课程讲授鼎新之我见.集宁师专学报，2008年12月第30卷第4期
[6] 邓早霞.《数字电路》课程整合与优化的鼎新.广西教导学院学报，2006年第6期
在数字电路讲授中，教员发明“乐趣”是最关头的标题标题标题题目，从这个角度斟酌，第一次数电课，起首给先生先容数字旌旗灯号的特色、数字体系的组成、数字电路在电子体系中的感化，使先天生立一个对数字逻辑电路的体系的观点。尔后是详细讲授各章节内容在数字逻辑电路体系中所处的位置和感化，经由进程前面的使命，先生根基上领会了这门课要干甚么，学完后有甚么用途。教员在这类情况下要指点先生设定方针，比方做一个多功效流水灯、多路抢答器、出租汽车里程计价表等等，尽能够或许让每一个先生都有一个方针。让先生感应自身遭到尊敬，能够或许或许或许有自身的设法，从而对这门课有自傲。尔后对每一个先生的方针停止阐发，告知先生，要完成这个方针，须要把握哪些章节的内容，教员能够或许或许或许加倍详细的先容某个章节在这个方针完成中起了多大感化，让先生带着方针来上课，方针驱动先生产生进修常识的能源，使先生感受到数电这门课成心思，不无聊，慢慢也就产生了乐趣。[2]
二、完成方针
有了方针，先生就能够或许够够或许或许到场此中，带着标题标题标题题目来听课，讲堂也就有了活气，教员要不时的鼓动勉励和指点先生，以先生为中间，停止答疑解惑，同时讲课教员要在充实领会先生的底子上，依靠自身所讲课程，连系先生的方针，坦荡先生的思惟，从而培育先生的进修才能和缔造力，增强先生的进修决议信念和乐趣。比方有些先生的方针是设想一个多功效流水灯，其首要局部时完成按时功效，即在预约的时辰到来时，产生一个节制旌旗灯号来节制彩灯的流向、间歇等，可用可逆计数器和译码器来完成正、逆流水功效，操纵组合电路完成自控、手控、流向节制等功效。进修了现实常识后，教员能够或许或许或许经由进程让先生自身设想电路事理图，尝试室供给东西搭接组装电路，在教员的指点下让先生按单位电路分块调试，并终究按照设想全体调试完成功效，察看彩灯使命情况并记实。让先生充实休会到脱手、动脑、动口的进程，享用设想胜利的欢愉，从而激起先生的进修乐趣。同时鼓动勉励先生斗胆猜测和自力思虑，立异设想理念，并经由进程尝试否认毛病或批改猜测，使先生具有处置题方针勇气和决计。[3]
三、方针总结
颠末先生的尽力，一个个方针完成了，也就象征着一个个常识点被把握了，这时候候候辰辰，教员再回归到现实课上，让先生停止总结。总的来说，每章节的内容要点是甚么，都有甚么用，信赖经由进程差别先生的思惟加工，数字电路这门课程将会把握的极尽描摹。当然每门专业底子课程当然有自身的学科特色，但进修体例和研讨思绪有其共通的地方。对专业课讲授，要很是重视在讲授的时辰，要做到授之以渔而非授之以鱼。社会在前进和成长，先生的眼界和思惟远远跨越了以往各个期间，教员要通报给先生新的理念和迷信的体例。[4]
1.弁言
在电子手艺中，频次是最根基的参数之一，并且与很多电参量的丈量打算、丈量功效都有很是紧密亲密的干系，是以，频次的丈量就显得加倍首要。丈量频次的体例有多种，最初的典范的振簧式频次表经电动式、铁磁电动式布局的指针式型频次表和厥后成长到操纵示波器。但不论操纵哪种，不只体积大、价钱高贵，并且操纵进程庞杂，照顾也不便利。此刻电子计数器丈量频次具有精度高、操纵便利、丈量敏捷，和便于完成丈量进程主动化等长处，是频次丈量的首要手腕之一。频次计作为电子丈量和仪器仪表专业范畴中的首要仪器要常常常操纵于丈量频次、周期、频次比和停止计数和丈量时辰，文中操纵数字电路常识设想出了数字频次计。它不只体积小、价钱昂贵，并且操纵便利疾速，能够或许或许或许普遍操纵于计较机体系，通讯播送装备，出产主动化测控装配，带有LED，LCD数字显现单位的多种仪器仪表和诸多的迷信手艺范畴。
2.设想根基框图
数字频次计的首要功效是丈量周期旌旗灯号的频次。因为频次和周期之间存在倒数干系（f=1/T），以是只需测得二者中的一个，另外一个可经由进程计较求得。频次是在单位时辰（1s）内旌旗灯号周期性变更的次数。这里咱们接纳间接测在给定的1s时辰内对旌旗灯号波形计数，并将计数功效显现出来，就能够或许够读出被测旌旗灯号的频次。因为计数脉冲必须为方波旌旗灯号，以是要用施米特触发器对输入波形停止整形缩小。因为平常常操纵交换电的频次为50Hz，这里能够或许或许或许操纵记数器记实50个脉冲的时辰作为秒脉冲旌旗灯号。这个秒脉冲加到门与上就能够或许够节制检测出待测旌旗灯号在1秒内经由进程与门的个数，脉冲个数由计数器计数，功效由七段显现器显现。是以该频次计电路由输入整形电路，秒脉冲旌旗灯号产生电路，计数器，显现器等组成。
3.详细设想进程
3.1 缩小整形电路
为了使缩小器的输入旌旗灯号能与数字电路相顺应，故接纳低电压（+5V），单电源运算缩小器这里选用F158，整形器凡是的是用施米特触发器。施米特触发器也可由555或别的门电路组成，在这个设想打算中将选用7555。
3.2 秒旌旗灯号产生电路
（1）输入电源
这里接纳操纵W78XX系列的三端稳压器将日用交换电（220V.50Hz）变压后的电压（5V，50Hz）作为秒旌旗灯号产生电路的输入电压。W78XX系列的三端稳压器为牢固式稳压电路稳压器，其输入电压有5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V共7个条理，型号前面的2个数字表现输入电压值。输入电流分1.5A（W7800），0.5A（W78M00）和0.1A（W78L00）3个条理。如W7805，表现输入电压为5V，输入电流为1.5A。它因机能稳定，价钱昂贵而获得普遍的操纵。
（2）秒旌旗灯号产生
因为平常常操纵交换电的频次为50Hz，变压后的5V交换电频次仍为50Hz。这里能够或许或许或许操纵记数器记实50个脉冲的时辰作为秒脉冲旌旗灯号。在把旌旗灯号送入记数器前仍要整形，这里仍接纳555按时器与别的门电路组成整形电路。
3.3 主控门电路
该局部电路在全数电路中起着节制频次计数的起头的感化，相称于一个开关电路。这局部由RS触发器和一只反相器组成，事理如图1所示。
在秒旌旗灯号产生电路中，也有一样的闸门电路来节制记数的起头和竣事，只不过那边的开启旌旗灯号是待测旌旗灯号。
3.4 计数，译码，显现设想
这一局部是频次计电路的焦点局部，也是设想的重点。在这一局部中整形后的脉冲起首经由进程的计数器，计数器输入的旌旗灯号为8421BCD代码，再经译码变成七段字形代码，七段数码管显现出来。计数器选用十进制中范围集成计数器，在这儿选用74LS160，译码器选74LS48，显现的为LED数码管显现器。这一局部的连线电路图如图2所示。
4.总电路图
数字频次计设想的总电路图如图3所示。本数字频次计的首要功效是丈量周期旌旗灯号的频次。当不旌旗灯号输入时，555按时器电路输入低电平，经由进程RS触发器使与门1封闭，则按时计数器不使命，电路处于不使命状况。当有旌旗灯号输入时，经由进程与非门组成的施密特触发器整形后输入一个高电平，经由进程RS触发器把与门1翻开，此时按时计数器起头使命，同时，用于显现的计数器也起头使命。在测频次前起首要将频次计上的复位开关按一下，让内部的RS触发器复位，尔后起头测频次。
5.竣事语
该电路只能够或许或许或许测1～9999Hz范围的频次，若是想测更大范围就须要对电路停止扩展。能够或许或许或许在输入整形脉冲后加一级分频器，若是是10倍分频，电路的丈量范围能够或许或许或许增添到10倍；还能够或许或许或许在按时整形脉冲后加倍频器，若是是10倍频，则电路的丈量范围能够或许或许或许增添到10倍。
操纵数字电路常识设想了一种数字频次计，它现实上便是一个脉冲计数器，即在单位时辰里（如1秒）所统计的脉冲个数。电路由输入整形电路、时钟振荡器、分频电路、量程挑选开关电路和计数、译码、显现电路等组成。本多功效数字频次计电路设想的操纵便利、体积小、本钱低、丈量偏差小，合用性强，可在1～9999Hz范围内操纵。固然丈量量程无限，可是可扩展性比拟强。要想获得较宽的量程能够或许或许或许对电路停止扩展。
参考文献
[1]薛瑞福，马国琳编.数字电子电路（初版）[M].高档教导出书社，1983.
[2]皇甫正贤编著.数字集成电路底子[M].南京：南京大学出书社，2002.
[3]施良驹编著.集成电路操纵集锦[M].北京：电子产业出书社，1988.
[4]周仲编著.集成电路操纵350例[M].北京：电子产业出书社，1988.
中图分类号： TN710?34； TP302.1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）07?0139?04
Research on the necessity of change in digital circuit design method
based on CPLD/FPGA
SHUANG Kai， CAI Hong?ming
（College of Geophysics and Information Engineering， China University of Petroleum （Beijing）， Beijing 102249， China）
Abstract： Application of large?scale programmable logic device has brought great flexibility to digital system design. The introduction of standard logic design language has greatly changed the design method， design process and design concepts of traditional digital system. As a technical foundation teaching link in the university， it should be adjusted accordingly. The problems of the traditional design approach and advantages of modern logic design methods are compared through the combinational logic and sequential logic design examples. By contrast， the modern logic design techniques has replaced the traditional method of digital system design and become the mainstream of the digital circuit design， which is the inevitable trend of development of electronic technology.
Keyword： digital circuit design； modern digital logic design method； digital circuit teaching reform； conversion truth table
0 引 言
20世纪90年月，国际上电子和计较机手艺较为前进前辈的国度，一向在主动摸索新的电子电路设想体例，并在设想体例、东西等方面停止了完整的变更，获得了庞大胜利。在电子手艺设想范畴，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的操纵，已获得普遍的前进，这些器件为数字体系的设想带来了极大的矫捷性。这些器件能够或许或许或许经由进程近似软件编程的体例对其硬件布局和使命体例停止重构，从而使硬件设想像软件设想那样便利疾速。这就极大地改变了传统的数字体系设想体例、设想进程和设想看法，增进了数字逻辑电路设想手艺的敏捷成长。本文经由进程几个设想实例的对照论述一个事理，跟着数字电路中前进前辈设想体例的引入，高档黉舍中数字电子手艺的讲授内容必须随之获得改良，使之与手艺前进彼此顺应[1?3]。
数字电路按照逻辑功效的特色，分红两类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另外一类是时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路在逻辑功效上的特色是肆意时辰的输入仅取决于该时辰的输入，与电路初态有关。而时序逻辑电路肆意时辰的输入不只取决于那时的输入旌旗灯号，还取决于电路本来的状况。本文从这两方面就传统手工设想存在的标题标题标题题目停止会商。
1 组合逻辑设想中传统设想体例与可编程逻辑
设想体例的对照
列真值表，逻辑干系式，逻辑化简是组合逻辑设想的几个首要步骤。但这一典范的组合逻辑设想步骤并不老是必须的。完成特定逻辑功效的逻辑电路也是多种多样的。为了使逻辑电路的设想更精练，经由进程各类体例对逻辑抒发式停止化简是须要的。组合电路设想便是用最简略的逻辑电路完成给定逻辑抒发式。在知足逻辑功效和手艺请求底子上，力图电路简略、靠得住。完成组合逻辑函数可接纳根基门电路，也可接纳中、大范围集成电路。
例1：三小我表决一件使命，功效按“大都从命大都”的准绳决议这一逻辑标题标题标题题目[4?5]。在“三人表决”标题标题标题题目中，将三小我的定见别离设置为逻辑变量A、B、C，只能有赞成或差别意两种定见。将表决功效设置为逻辑函数F，功效也只需“经由进程”与“不经由进程”两种情况。
传统的逻辑设想须要由上面的4个步骤完成：
（1） 列真值表
对逻辑变量A、B、C，设赞成为逻辑1，差别意为逻辑0。对逻辑函数F，设表决经由进程为逻辑1，不经由进程为逻辑0。
按照“大都从命大都”的准绳，将输入变量差别取值组合与函数值间的对应干系列成表，获得函数的真值表如表1所示。
表1 例1的真值表（共有23=8行）
[A＼&B＼&C＼&F＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&]
（2） 列逻辑函数抒发式
三人表决器的逻辑抒发式为：
[F=ABC+ABC+ABC+ABC] （1）
设N为上式中的逻辑项数，这时候候候辰，共有逻辑项[N=C23+C33=4]项。
（3） 逻辑化简
三人表决器的逻辑抒发式可化简为：
[F=BC+AC+AB]
（4） 画出逻辑电路图如图1所示。
虽然上面的阐发看上去不毛病，但上例中的“三人表决器”设想给先生一个误导，仿佛按照上述的设想步骤就能够或许够够或许或许停止组合逻辑设想了。能够或许或许或许推导，若表决人数用[p]来表现，逻辑抒发式的项数为[Np=k=p2+1pCkp，]此中[Ckp]为逻辑项的组合数。以[p=7]为例，这时候候候辰表1中的表项为27=128项，式（1）中的逻辑项数N变为[N7=C47+C57+C67+C77=64]。
图1 例1的逻辑图
明显，跟着表决者数方针增添，逻辑项数急剧增添，真值表不易绘制，逻辑公式没法手工誊写，逻辑化简也很是坚苦。
大都表决器的逻辑公式因为过量的项数不易接纳公式法化简。若是接纳卡诺图化简法也会因输入变量过量而致使传统化简体例生效。
规范逻辑设想说话的呈现给大范围逻辑设想带来了新的但愿。硬件描写说话（HDL）的接纳能够或许或许或许使设想者的精力集合于所设想的逻辑自身，不用过量的斟酌若何完成这个逻辑和须要用哪些定型的逻辑模块。这在以往中小范围集成电路逻辑设想与大范围可编程逻辑设想体例上产生了实质的差别。Verilog是一种以文本情势来描写数字体系硬件布局和行动的说话，用它能够或许或许或许表现逻辑电路图、逻辑抒发式，还能够或许或许或许表现数字逻辑体系所完成的逻辑功效。在此，用Verilog设想一个“七人表决”逻辑，以考查接纳古代逻辑设想体例较传统设想体例的上风。
在表决器的设想中，关头是对输入变量中为1的表决功效停止计数，若是把全数的逻辑状况列表阐发，必将存在冗余的设想资本。按照大都表决的性子，斟酌接纳加法逻辑来统计表决功效，以后再讯断加法器输入中1的个数便可完成该逻辑。Verilog设想如图2所示。
图2 七人表决的Verilog逻辑
在“七人表决”逻辑中，不再专一于每一个逻辑变量状况的变更，只捉住关头标题标题标题题目大都表决有用，并用前提操纵符“？”设想出所需的Verilog行动逻辑，剩下的完成标题标题标题题目交由计较机综合（synthesis）。能够或许或许或许看到，接纳规范化的硬件描写说话，能有用地避开以往组合逻辑设想中一一考查每一个输入逻辑状况所带来的逻辑状况阐发的爆炸，从而能够或许或许或许用较短的设想时辰获得精确的逻辑输入。尽人皆知，加法器、比拟器都是传统的组合逻辑讲授内容，但以往的讲授中因为接纳手工阐发体例，很难把这些差别的逻辑设想内容综合斟酌出去。笔者以为，古代逻辑设想体例的引入将慢慢转化人们对传统逻辑设想中的存眷点，必将引发逻辑设想讲授体例的更新。有须要加大逻辑功效综合设想的内容，削减元器件级逻辑单位选型在讲授中的比例。
2 时序逻辑设想中传统设想体例与古代可编程
逻辑设想体例的对照
数字电路的另外一类设想内容是时序逻辑设想。时序逻辑设想分为同步与异步时序逻辑设想。普通地，同步时序逻辑设想的难度要高于异步时序逻辑。是以，也在时序逻辑电路设想上据有较多的学时。若是在讲授鼎新中仅把可编程逻辑设想作为传统时序逻辑设想内容的补充，岂但不能使先生体味到前进前辈的计较机赞助逻辑设想所带来的便利，还能够或许或许或许使先生按照传统的手工时序逻辑设想步骤去懂得可编程时序逻辑，致使时序逻辑设想的庞杂化，增添逻辑考证的本钱。是以，有须要切磋传统设想体例与古代逻辑设想体例之间的差别。上面按照一个典范的时序逻辑设想来申明。
例2：试设想一个序列编码检测器[6?7]，当检测到输入旌旗灯号呈现110序列时，电路输入1，不然输入0。
这个序列编码检测器若是按照传统的时序设想步骤，将会非常烦琐：
（1） 由给定的逻辑功效成立原始状况图和原始状况表
从给定的逻辑功效可知，电路有一个输入旌旗灯号A和一个输入旌旗灯号Y，电路功效是对输入旌旗灯号A的编码序列停止检测，一旦检测到旌旗灯号A呈现持续编码为110的序列时，输入为1，检测到其余编码序列时，输入为0。
设电路的初始状况为a，如图3中箭头所指。在此状况下，电路输入[Y=0，]这时候候候辰能够或许或许或许的输入有[A=0]和[A=1]两种情况。当CP脉冲响应边沿到来时，若[A=0，]则是收到0，应坚持在状况a稳定；若[A=1，]则转向状况[b，]表现电路收到一个1。当在状况[b]时，若输入[A=0，]则标明持续输入编码为10，不是110，则应回到初始状况[a，]从头起头检测；若[A=1，]则进入状况[c，]表现已持续收到两个1。在状况[c]时，若A=0，标明已收到序列编码110，则输入[Y=1，]并进入状况d；若[A=1，]则收到的编码为111，应坚持在状况[c]稳定，看下一个编码输入是不是为[A=0；]因为还没有收到最初的0，故输入仍为0。在状况[d，]若输入[A=0，]则应回到状况[a，]从头起头检测；若[A=1，]电路应转向状况[b，]表此刻收到110以后又从头收到一个1，已进入下一轮检测；在[d]状况下，不管[A]为甚么值，输入[Y]均为0。按照上述阐发，能够或许或许或许得出如图3所示的原始状况图和表2所示的原始状况表。
图3 例2的原始状况图
表2 例2的原始状况表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输入[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输入[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]
[b]＼&[a/0]
[a/0]＼&[b/0]
[c/0]＼&[c]
[d]＼&[d1]
[a/0]＼&[c/0]
[b/0]＼&]
（2） 状况化简
察看表2现态栏中[a]和[d]两行能够或许或许或许看出，当[A=0]和[A=1]时，别离具有不异的次态[a、][b]及不异的输入0，是以，[a]和[d]是等价状况，能够或许或许或许归并。最初获得化简后的状况表，见表3。
表3 例2经化简的状况表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输入[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输入[Sn+1Y]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[A=0]＼&[A=1]＼&[a]
[b]＼&[a/0]
[a/0]＼&[b/0]
[c/0]＼&[c]
＼&[a1]
＼&[c/0]
＼&]
（3） 状况分派
化简后的状况有三个，能够或许或许或许用2位二进制代码组合（00，01，10，11）中的肆意三个代码表现，用两个触发器组成电路。察看表3，当输入旌旗灯号A=1时，有abc的变更挨次，当A=0时，又存在ca的变更。综合两方面斟酌，这里接纳00011100的变更挨次，会使此中的组合电路绝对简略。因而，令a=00，b=01，c=11，获得状况分派后的状况图，如图4所示。
图4 例2状况分派后的状况图
（4） 挑选触发器范例
这里选用逻辑功效较强的JK触发器能够或许或许或许获得较简化的组合电路。
（5） 肯定鼓励方程组和输入方程组
用JK触发器设想时序电路时，电路的鼓励方程须要间接导出。表4所示的JK触发器特征表供给了在差别现态和输入前提下所对应的次态。而在时序电路设想时，状况表已列呈现态到次态的转换干系，但愿推导出触发器的鼓励前提。以是需将特征表做得当变更，以给定的状况转换为前提，列出所须要的输入旌旗灯号，称为鼓励表。按照表4成立的JK触发器鼓励表如表5所示。表中的[x]表现其逻辑值与该行的状况转换有关。
表4 JK触发器特征表
[[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&[Qn]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn+1]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&]
表5 JK触发器的鼓励表
[[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&[Qn]＼&[Qn+1]＼&[J]＼&[K]＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&[x]＼&0＼&]
按照图4和表5能够或许或许或许列出状况转换真值表及两个触发器所请求的鼓励旌旗灯号，见表6。
表6 例2的状况转换真值表及鼓励旌旗灯号
[[Qn1]＼&[Qn0]＼&[A]＼&[Qn+11]＼&[Qn+10]＼&[Y]＼& 鼓励旌旗灯号＼&[J1]＼&[K1]＼&[J0]＼&[K0]＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&0＼&1＼&0＼&1＼&0＼&0＼&[x]＼&1＼&[x]＼&0＼&1＼&0＼&0＼&0＼&0＼&0＼&[x]＼&[x]＼&1＼&0＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&1＼&[x]＼&[x]＼&0＼&1＼&1＼&0＼&0＼&0＼&1＼&[x]＼&1＼&[x]＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&[x]＼&0＼&[x]＼&0＼&]
据此，别离画出两个触发器的输入J、K和电路输入Y的卡诺图，如图5所示。图中，不操纵的状况均以有关项x填入。
图5 鼓励旌旗灯号及输入旌旗灯号的卡诺图
化简后获得鼓励方程组和输入方程。
[J1=Q0AK1=AJ0=AK0=AY=Q1A]
（6） 画出逻辑图，并查抄自启动才能
按照鼓励方程组和输入方程画出逻辑图，如图6所示。
图6 例2的逻辑图
若是发明所设想的电路不能自启动，还应点窜设想，直到能自启动为止。
由上面所列举的设想体例能够或许或许或许想见，持续增添检测位数会使逻辑设想加倍庞杂。
从上例能够或许或许或许看到，传统的时序逻辑设想体例虽然能够或许或许或许用来完成时序逻辑的设想，但设想步骤不只庞杂且须要设想者大费周折。能够或许或许或许预感，操纵传统的时序逻辑设想体例设想庞杂时序电路的难度很大。那末，接纳甚么体例才能使讲授与古代逻辑设想手艺接轨呢？
时序电路也被称为无限状况机（FSM）[6，8]，因为它们的功效行动能够或许或许或许用无限的状况个数来表现。在与可编程逻辑设想的对照阐发中，这里接纳FSM设想这个序列检测器。
按照图3的状况转换图（接纳图4中化简的状况转换图亦可），给逻辑状况[a，b，c，d]别离分派以Gray编码（00，01，11，10）。之以是接纳Gray编码体例，是能够或许或许或许免却序列检测中的计数检测。序列检测器的FSM逻辑如图7所示。经仿真考证，合适设想请求。
图7 例2的FSM完成
从上面的对照能够或许或许或许看出，传统时序逻辑设想以野生逻辑阐发为底子，现有逻辑器件为底子构件，历经根基逻辑方程转换及最初的状况考证等多个关头，设想周期长，仅合适设想小范围、时序简略的逻辑单位[9]；古代规范逻辑设想说话的设想体例以逻辑状况转换自身为要点，从逻辑门与触发器级逻辑设想回升的行动逻辑设想，更轻易于用来设想庞杂的古代大范围时序逻辑。
3 结 论
古代逻辑设想体例的引入将慢慢转化人们对传统逻辑设想的存眷点，大学底子讲授中逻辑电路的设想体例也应跟着这一手艺的引入更新它的内容，改变传统逻辑设想占主导位置的近况。能够或许或许或许预感，大范围可编程逻辑器件的引入将会从底子上改变数字电子手艺的讲授情势。古代逻辑设想观点的引入，削减手工逻辑设想体例的比重、增添古代数字电路设想体例，重视根基观点的矫捷操纵都是数字电路讲授鼎新的选题。普遍睁开古代逻辑设想体例的研讨，必将带来逻辑设想体例讲授的变更。对高档黉舍的教员来说，做好鼎新的思惟筹办已是燃眉之急的了。
参考文献
[1] 鲍家元，毛文林.数字逻辑[M].北京：高档教导出书社，2002.
[2] 吕乐，杨爱琴.谈《数字电路与逻辑设想》课程讲授鼎新[J].中国成人教导，2008（3）：125?127.
[3] 李小珉，叶晓慧.深入《数字电路与逻辑设想》课程鼎新[J].长江大学学报：自科版，2004，1（4）：124?125.
[4] 侯建军，路而红，熊华刚，等.数字电子手艺底子[M].2版.北京：高档教导出书社，2007.
[5] 易亚军.《数字电子手艺》讲授研讨[J].教导研讨，2008（6）：121?122.
[6] 康华光，邹寿彬，秦臻.电子手艺底子：数字局部[M].5版.北京：高档教导出书社，2006.
一、突破单一课程限定
操纵课程之间的讲授时辰干系，突破单一课程限定。比方在数字电路尝试讲授时辰内，有步骤地推动FPGA低级操纵练习，在FPGA的讲授时辰内，有方针的接洽数字旌旗灯号处置等专业背景课程，强化FPGA操纵才能。
《电子体系综合设想与仿真》是新开设的课程，其定位是电子手艺操纵培育体系的终究关头。该课程请求先生不受详细硬件平台和开辟手腕限定，完成具有专业背景的开辟课题，须要体系性地操纵电子设想的综合常识。是以在前续课程中，如单片机、FPGA、嵌入式、DSP等，在打算课程内容，讲授操纵设想实例，支配尝试关头的练习时，凸起现实的操纵。
二、增强现实与现实，科技勾当与讲授的融会
经由进程现实与现实的融会，对讲授体例和手腕停止鼎新，将课程的现实内容接纳“串讲现实+答疑+收集资本+专题讲座”的体例停止，如许先生上完尝试课后，带着疑难进入正式的现实课，前进了先生现实进修的深度。
先生的科技勾当，如校级、市级和国度级的电子比赛和立异打算等，是对现实使命情况的最好摹拟和最好练习。讲授团队的教员从各届比赛标题标题标题题目中阐发和提炼常识点，引入到《电子设想主动化》《可编程逻辑器件与操纵》等课程的讲授和尝试中。《电子体系综合设想与仿真》的综合性名目设想标题标题标题题目就包罗经心挑选提炼的各类电子比赛试题。经由进程讲授与先生科技勾当的无机连系，练习先生在配合使命下的团队合作才能和不异才能，练习先生把设法变成现实的才能，将有用处置先生失业和创业才能的培育标题标题标题题目。
三、鼎新尝试查核轨制，查抄培育功效
因为课程群的大局部课程尝试学时所占比重很大。在如许一个在面向先生“才能培育”、接纳全新的尝试现实讲授情势下，尝试课程若何查核？现实脱手才能培育的功效若何查验？若何经由进程查核体例来增进先生的进修？经由进程多年的摸索我总结出了多样化的查核情势。
分组代表查核：对《数字电路与逻辑设想》《单片机事理与操纵》课程，先生几小我一组，以小组为单位上尝试课。尝试现场测验时，测验标题标题标题题目接纳抽签的体例，每一个小组现场选一小我到场测验，他的测验成就代表这个组的测验成就。如许增添了先生的进修压力，前进了先生的进修主动性。
自选标题标题标题题目查核：对《可编程逻辑器件与操纵》《嵌入式体系开辟与设想》《DSP事理与操纵》课程供给多个难易程度差别的标题标题标题题目，由先生自行挑选，教员按照完成情况和标题标题标题题目难易度给出评分。此体例能够或许或许或许有用的对先生才能停止评价。
现场演示+辩论查核：对《电子设想主动化》《电子综合设想与仿真》接纳测试演示+每组辩论30分钟的情势。此体例激起了先生对科技立异现实的乐趣，同时也能够或许或许或许培育先生的构造才能、团队精力和带领才能，使他们的立异思惟才能和综合尝试才能明显前进。
四、加大投入，完美尝试讲授平台
我校近五年对重庆市市级尝试讲授树模中间－电路尝试中间停止了跨越600万的扶植投入。2008年完美了电工电子、数字电路和单片机等多门课程所需的尝试装备。2009年又采办了31套TMS320VC5509 DSP尝试箱、31套TMS320DM6446 DSP的全功效评价板、15套Arm270嵌入式开辟平台、1套Labview软件和62台计较机，扶植后的DSP和ARM尝试室如图3所示。如许，就构建了较完美的电子信息手艺校级底子教导大平台，建成了传统尝试讲授、开放尝试讲授基地两级尝试讲授平台，为数字体系设想课程群的现实讲授情势的鼎新和多样化的成长供给了硬件保障。
五、自立研发与校企合作，丰硕尝试手腕
我校通讯与信息工程学院数字体系设想讲授团队自立研发了如图6所示的“EDA综合尝试箱”，可同时撑持单片机和FPGA现实讲授，并撑持两种手艺的联调。从硬件平台上保障了单片机尝试讲授和FPGA尝试讲授的综合操纵，处置了持久搅扰尝试关头受硬件装备影响的标题标题标题题目。
经由进程与美国Cypress Semiconductor Corporation公司对片上体系CYPRESS PSoC和美国TI公司对MSP430的16位低功耗单片机的课程研发合作，丰硕了内部资本，增强了电子手艺操纵课程体系的扶植。
六、扶植功效
数字体系设想课程群颠末了多年的扶植、鼎新和现实，获得了较大的胜利。经由进程教改名目和佳构课程的立项和扶植，扩展了教员的讲授思绪，优化了讲授手腕，晋升了教员讲授水安然平静讲授功效。近五年来，讲授团队承当各级别的教改名目近20项，报告并扶植了《数字电路与逻辑设想》市级佳构课程和《数字电路与逻辑设想》市级双语树模课程课程。2011年，“数字体系设想课程群讲授团队”被评选为重庆市立项扶植的市级讲授团队。
先生在课内科技比赛方面也获得了丰硕的功效。2008年以来，到场重庆市盛群单片电机子设想大赛，获得创意奖1项、重庆市一等奖3项、二等奖2项、三等奖3项。2009年天下大先生电子设想比赛（重庆赛区）获本科组天下一等奖。2010年，“高教社&XILINX杯”重庆市大先生电子设想比赛本科组二等奖7人、三等奖2人；“挑衅杯”天下大先生课外学术科技作品比赛天下二等奖2项、天下三等奖1项、重庆赛区一等奖2项。“2011年天下大先生电子设想比赛”获天下一等奖1项，重庆市一等奖2项。
参考文献：
1 横向分层
横向分层，是指统一门课程在差别条理先生之间分层，在我院，先生以A、B班的情势分层上课。横向分层的首要实行以下。
1.1 课本分层
因为A、B班先生的学情差别，若接纳一样的课本，则不能充实表现分层讲授的思惟，故在我院数字电路与体系课程中，A班同窗前后接纳过王毓银主编的《数字电路逻辑设想》一书（高档教导出书社）、康华光主编的《电子手艺底子-数字局部》（第五版，高档教导出书社），这两部课本都是国际数字电子手艺范畴的典范课本，也是国际大都高校，特别是重点高校研讨生招生测验的指定课本。B班同窗接纳北京邮电大学出书社唐志宏主编的《数字电路与体系》一书，概述内容精练，现实和现实连系较为紧密亲密，合适操纵型人材的培育。
1.2 纲领分层
A、B班数字电路与体系课程接纳差别的讲授纲领，A班讲授纲领充实表现研讨型人材培育的特色，B班讲授纲领则表现了操纵型人材培育的特色。以本课程第三章集成逻辑门为例，A班请求把握CMOS根基逻辑门和TTL根基逻辑门的电路布局、使命事理和特征参数，以到达培育先生自行阐发、设想和操纵近似电路的方针，B班对这些内容仅请求到达“领会”的程度，而在集成逻辑门的现实操纵方面（如CMOS电路和TTL电路的接口标题标题标题题目）提出了更高的请求。
2 纵向分层
纵向分层，是指统一个讲授班内再将先生和讲授内容分别为差别条理，按照现实情况实行讲授。
2.1 统一讲授班中先生的再分层
即使在统一个讲授班，先生的学情也不尽不异，先生的进修才能、懂得才能也是整齐不齐的，故须要任课教员经由进程各类路子，充实领会先生的根基状况，这也是可否有用实行分层讲授的根基。以我院2012级数字电路与体系课程A班来说，本班共98名先生，来自于电子、主动化、电气工程、通讯工程等4个专业，并不平均地散布在14个班级，触及到14个班导师和4个教导教员。是以，任课教员在课外花了大批时辰，与班导师、教导教员和前续摹拟电子电路课程任课教员睁开查询拜访和交换，争夺做到对绝大大都先生的根基学情把握第一手的材料，在正式开课之前做到心中稀有。因为本文作者除担负数字电路与体系A班的讲授使命以外，还担负了数字电路尝试、数字电路课程现实、电路现实及尝试、摹拟电子电路现实及尝试、摹拟电子电路课程设想等课程讲授使命，与先生在差别学期、差别课程之间常常“邂逅相遇”，有着普遍的先生底子，与先生之间成立了互信赖任的调和师生干系，故在数字电路与体系课程开课之前，就已很好地把握了该讲授班的根基情况，先生的条理程度未然做到心中稀有。
2.2 讲授内容的分层
统一门课程的讲授内容要自成体系，又要辨别条理，这也是分层讲授现实提出的根基请求。在肯定数字电路与体系讲授内容的同时，也要清楚地辨别讲授内容的条理，并将这些信息精确地转达给先生。以本课程第五章“锁存器和触发器”为例，将讲授内容辨别为根基观点、事理、体例及操纵三个层面，根基观点中，又按照讲授请求辨别为把握、懂得和领会三个条理，比方根基观点里将“锁存器、触发器、现态、次态”等分别为须要把握的内容，将“双稳态、触发体例、空翻”等分别为须要懂得的内容，将“介稳态”分别为须要领会的内容。
2.3 讲课战略上的分层
讲堂讲课的分层战略对教员提出了更高的请求，要想到达讲堂分层讲授的杰出功效，教员能够或许或许或许从以下几个方面实行：
（1）在讲课进程中，将讲授内容之间的条理干系，精确无误地通报给先生。教员能够或许或许或许经由进程讲授时辰的是非、是不是有配套实例、是不是有发问和会商关头、语音腔调的变更等体例到达这一方针，万万不可接纳“这些内容是重点，测验必然会考”、“这些内容不首要，测验不考，不讲了”等等此类僵硬的话语。
（2）经心设想发问关头。讲堂发问是前进师生互动的有用体例，教员在发问之前，必然要筹办好须要发问的标题标题标题题目、筹办发问哪一个条理的先生，乃至要想好若是先生回覆不下去应当怎样应答等。
（3）接纳多媒体课件和板书有用连系的讲课体例，根基内容和重点内容要精讲，前进和立异内容按照先生的懂得和接管程度挑选性讲授。在讲授内容讲授时辰的支配和讲课时的语音腔调来向先生转达差别条理的信息。
2.4 功课的分层
课后功课的拔取也要得当分层，数字电路与体系课程的功课拔取分为三个条理：根基标题标题标题题目、前进标题标题标题题目和立异标题标题标题题目。根基标题标题标题题目赞助先生温习和稳固根基常识点，前进标题标题标题题目赞助先生自我查抄进修功效，立异标题标题标题题目赞助先生激起进修热忱。以数字电路与体系第六章“时序逻辑电路”为例，根基功课为时序逻辑电路的根基观点题，前进功课为同步时序逻辑电路的阐发标题标题标题题目，立异功课为“使命驱动型”功课：操纵D触发器设想一个四路抢答器，请求先生在课后自身查阅相干材料、挑选器件、肯定电路布局、到尝试室搭建测试电路。现实证实：得当拔取分层功课，既能够或许或许或许赞助先生梳理常识布局，又能赞助先生将现实和现实很好地连系起来，终究到达学乃至用的方针。
2.5 查核的分层
中图分类号：TN794文献标识码：A文章编号：1005-3824（2014）03-0062-03
0弁言
数字电路是通讯工程、电子信息工程、计较机迷信与手艺等专业的一门首要专业底子课程。跟着电子手艺的疾速成长，对数字电路的讲授也提出了愈来愈高的请求，而数字电路自身又是一门现实性和现实性都极强的课程[1]。先生对该课程的懂得把握程度间接影响到后续课程的进修。传统的现实讲授体例首要在讲堂上停止，因为不能搭建详细的电路停止静态演示，碰到一些功效事理庞杂的电路，先生对其懂得把握就显得力有未逮了，渐渐地就会落空进修的乐趣。作者地点的黉舍是一个三本院校，绝对一本、二本的先生，三本院校的先生底子较差，并且进修的主动性也较差。针对上述标题标题标题题目，若何改良讲授体例，前进讲授品质、激起先生的进修乐趣，成为教员亟待处置的标题标题标题题目[2]。
近年来，跟着计较机仿真手艺的前进，电子设想主动化已成为数字电路阐发和设想的首要东西。此中Multisim仿真软件以其抽象直观、简略易学的特色，尤其合用于数字电路讲授。它的引入让传统讲授中先生只能设想的东西变得抽象直观。如许既能让先生轻易懂得把握，又能激起先生的进修乐趣。还能让先生有熟习地亲身脱手学会一种仿真东西，从而前进其立异才能和现实才能[3]。
1Multisim简介
Multisim 是美国国度仪器（NI）无限公司推出的以Windows为平台的仿真东西，合用于板级的摹拟/数字电路板的仿真设想。它包罗电路事理图的图形输入、电路硬件描写说话输入体例，具有丰硕的仿真阐发才能。能够或许或许或许操纵Multisim交互式地搭建电路事理图，并对电路停止仿真阐发[4]。今朝为止，Multisim已推出了多种版本，本文以最新版本Multisim 13仿真软件连系讲堂实例停止仿真演示。
1.1Multisim13首要特色
1） 直观的图形界面。全数操纵界面就像一个电子尝试台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器都可间接拖放到屏幕上，点击鼠标可用导线将它们毗连起来，能够或许或许或许矫捷、直观地成立和点窜电路。
2）丰硕的元器件。它供给了跨越17000多种元件，同时能便利地对元件各类参数停止编辑点窜，能操纵模子天生器和代码情势成立模子等功效成立自身的元器件。
3）壮大的仿真才能。撑持摹拟电路、数字电路、数模夹杂电路和射频电路的设想仿真，撑持汇编说话和C说话，使得假造仿真显得加倍矫捷[5]。
4）丰硕的测试仪器。该软件供给了22种假造仪器停止电路举措的丈量：如Multimeter（万用表），Function Generatoer（函数旌旗灯号产生器），Oscilloscope（示波器） ，Bode Plotter（波特仪），Logic Converter（逻辑转换仪）等，这些仪器的设置和操纵与实在的一样，能够或许或许或许静态交互显现。除Multisim供给的默许的仪器外，还能够或许或许或许成立LabVIEW的自界说仪器，使得图形情况中能够或许或许或许矫捷地测试、丈量及节制操纵法式的仪器。
1.2Multisim在现实讲授中的操纵
这里经由过法式列旌旗灯号产生器的例子申明Multisim在数字电路现实讲授中的操纵。从传统的讲授功效来看，先生对序列旌旗灯号产生器的把握并不抱负，对其序列旌旗灯号产生的体例也懂得得不够透辟。
序列旌旗灯号是指在时钟脉冲感化下产生的一串周期性的二进制旌旗灯号。序列旌旗灯号产生器在数字装备中具有首要的感化，它分为2种范例：一种为计数型，它由计数器辅以组合电路组成；另外一种为移存型，它由移位寄放器辅以组合电路组成[6]。
上面经由进程详细实例申明Multisim13在数字电路讲授中的操纵。
实例1：试设想一个能产生序列旌旗灯号为0101101的计数型序列旌旗灯号产生器。
体例1：操纵计数器和组合逻辑电路完成序列旌旗灯号产生器
由状况表可得输入方程。Z=Qn2Qn0。由Multisim13搭建仿真电路，如图1所示。图1中74LS160接纳同步置数法组成模7计数，在计数脉冲感化下，其输入Z顺次输入0101101。
为了让先生能直观地看到输入是0仍是1，这里用探针唆使0或1，亮为1，灭为0（下同）。仿真功效与现实阐发分歧。
图174LS160组成序列产生器仿真图（一）体例2：操纵计数器和数据挑选器来完成序列旌旗灯号产生器
事理是操纵计数器（74LS160）的输入作为8选1数据挑选器（74LS151）的地点变量节制端，将要产生的序列顺次接入74LS151的7个数据输入端，在脉冲旌旗灯号的感化下，74LS151顺次输入0101101。仿真电路如图2所示，仿真功效也与现实阐发合适。
图274LS160组成序列产生器仿真图（二）实例2：试设想一个能产生序列为00011101的移存型序列旌旗灯号产生器。
因为该序列长度为8，故斟酌接纳3位移位寄放器。若选用双向4位移位寄放器74LS194，则仅用此中的3位：Q0，Q1和 Q2。因为该序列最左侧3位为000，故电路中必包罗一个状况为Q0Q1Q2=000，设为S1，顺次右移一名，获得S2=001，S3=011，……，S8=001。由此知该电路具有8个状况，其状况转移表如表2所示，表2中Y表现移位寄放器所需的右移串行输入旌旗灯号（即DSR）。Q2顺次输入所需序列旌旗灯号00011101。
综合上述2种范例序列旌旗灯号产生器的仿真演示，既能让先生直观看到仿真进程与功效，又能让先生很清楚地懂得把握以上几个电路的使命事理，并能进一步对所学过的芯片功效加深印象。在人不知鬼不觉中，激起了先生的进修乐趣，使进修不再是死板有趣的行动。如许持久下去，讲授品质将会有很大前进。
2结语
现实标明，将Multisim 13仿真软件用于《数字电路与逻辑设想》现实课程的赞助讲授，能把较为庞杂难明的电路设想进程抽象直观地揭示先生眼前，对前进先生的进修乐趣和功效，前进教员的讲授品质等方面都有首要意思。同时，促使教员不时地将现实与现实相连系，从而前进教员的讲授程度。
参考文献：
[1]刘太刚，韩琳.Multisim在数字电路现实课讲授中的操纵[J].牡丹江大学学报，2013，22 （7）：161162，187.
[2]赵庆.三本院校EDA课程讲授体例现实与思虑[J].古代商贸产业，2013（7）：144145.
[3]卢厚元.multisim11在电子手艺讲授中的操纵[J].十堰职业手艺学院学报，2013，26（3） 98101.
[4]黄菊. 基于共发射极电路Multisim仿真讲授的益处研讨[J].中国电子商务，2013（17）：140，142
1概述
在讲授进程中，具有数字体系设想现实工程才能，触及相干数字体系课程体系讲授与现实，在各高校的电气、电子信息类专业中，数字电路是一门专业底子课程，跟着数字手艺操纵范畴的不时扩展，在后续专业课程中，不言而喻，跟着电子产物数字化局部比重增大，它在数字体系设想中底子性位置愈来愈凸起。
是以，培育合适古代电气、电子、信息手艺成长的出色人材，立异数字电路的课程几回现实与工程现实讲授燃眉之急。
按照我校近几年电气、电子讲堂讲授的现实情况，数字电路课程应当以面向操纵的数字电路设想为焦点，在谙练把握根基电路讲授内容的底子上引入前进前辈的数字体系设想体例的课程讲授和现实内容。
工程现实进程中，慢慢从自底向上的设想体例慢慢改变到自顶向下的设想体例中来，以教员科研操纵来拓展，以周全培育优异数字设想出色手艺人材[1]。
2摸索构建数字电路讲授中的多条理的立异现实平台
2.1多条理的数字电路立异尝试平台构想。
面向出色人材培育的数字电路课程立异现实讲授，能够或许或许或许分条理停止在各个讲授阶段慢慢推动，包罗：面向底子的数字设想的根基事理与工程立异尝试讲授模块、面向操纵的数字电路课程设想讲授和连系科研名方针立异现实平台[2][6]。
多条理的数字电路立异尝试平台架构如图1所示。
2.2数字设想的底子事理与尝试讲授。
数字电路底子事理和尝试讲授是数字体系设想的课程体系的底子入门阶段，是培育数字逻辑代数与逻辑电路的首要进程，大类可分为时序逻辑电路和组合逻辑电路，此中时序逻辑电路首要包罗：锁存器、触发器和计数器，组合逻辑电路包罗，编译码器、多路复用器、比拟器、加（减）法器、数值比拟器和算术逻辑单位等。讲授的方针是练习先生把握组合和时序逻辑电路坚完成实底子，使先生把握数字电路的根基观点、根基电路、根基阐发体例和根基尝试手艺，岂但要重视根基数字电路与体系设想现实的懂得，同时让先生在进修中慢慢领会面向操纵和古代科技前进数字电路新的设想理念[2][3]。
2.3面向操纵的数字电路课程设想现实讲授。
跟着电子设想主动化手艺（EDA）和可编程器件（CPLD）的不时成长和操纵，以EDA手艺为主导的数字体系理念已成为企业工程手艺的焦点。数字电路课程设想首要培育先生操纵中小范围数字集成电路器件和大范围可编程器件停止数字电路设想和开辟才能。在出色工程师培育背景下，连系前阶段数字电路课程现实讲授和尝试讲授的现实情况及EDA手艺的成长状况，当令停止数字电路课程设想和EDA手艺课程的综合跟尾，和课程深度融会[4]。首要内容包罗：
2.3.1基于Multisim等相干软件的数字体系仿真尝试。能够或许或许或许构建假造数字尝试体系，岂但较好地摹拟什物表面外，还能够或许或许或许操纵体系供给的尝试平台睁开尝试的设想、仿真，停止尝试内容的逻辑考证。
2.3.2基于通用和公用数字芯片的数字体系设想。其首要特色是有很好的直观性和详细性。
2.3.3基于硬件描写说话（HDL）的数学体系硬件描写。接纳硬件描写说话完成数字逻辑设想，基于EDA情况仿真和考证。能够或许或许或许连系上述（1）和（2）的长处，接纳硬件设想软件化手艺操纵于数字电路课程设想的尝试讲授中，经由进程综合性尝试的自行设想和尝试，对尝试内容、尝试范围、尝试体例停止了综合立异设想[5]。
2.4连系科研名方针数字设想尝试立异平台。
在高档院校，教员即承当讲授使命，同时有各自的迷信研讨标的方针，同窗们能够或许或许或许按照自身的研讨乐趣，插手教员的科研团队，构成讲授与科研互利的良性轮回。面向出色工程师培育的数字体系设想，能够或许或许或许借助横向或纵向科研名目构成综合讲授体系。比方：搭建在线可编程门阵列（FPGA）立异尝试平台，构成数字电路、电路线路课程设想、可编程逻辑器件和集成芯片体系设想，构成面向数字体系设想的课程体系[3]。同时，操纵高校与着名企业成立的校企合作平台，把企业界的研讨信息和研发须要引入到讲授平台，开辟了先生的研讨思绪和视线，晋升了先生设想庞杂数字体系的才能；今朝，我校正在与国际着名的半导体公司Xilinx、Altera和Cypress连续成立出色人材大学培育打算，操纵大学设置小学期，在FPGA和PSoC开辟平台上停止了面向现实操纵的数字体系设想，在现实平台上不只需黉舍的任课教员，另有着名企业派来的一线工程师指点同窗们的现实，比拟鼎新前，获得很好的现实功效，同窗们的数字体系设想程度获得了前进，同时在编程、接口、通讯和谈等方面也有了深入的熟习。
对优异的先生，借助天下各类情势的大先生电子（信息）设想比赛这个立异平台，构造他们主动到场，激起他们的进修研讨乐趣和立异熟习，综合所操纵的数字体系设想常识，阐扬比赛团队的合作精力。每一年，咱们都有局部优异先生经由进程尽力，立异设想的作品获得专业承认，并获得了杰出的参赛成就，也使得数字设想课程体系的扶植上了一个新的台阶。
3基于立异平台的课程体系优化与现实
出色工程师培育请求的数字电路体系设想课程体系调和好相干电气、电子类专业高低游相干现实课程、尝试综合性设想同时获得调和成长。若何现实论文所提到的立异尝试平台，应当引进古代数字设想理念，重点把EDA软件、设想东西、开辟平台与传统的数字电路底子现实讲授相跟尾。咱们在这几年对数字体系设想课程体系、立异现实讲授内容等方面的停止了鼎新与摸索，获得了必然的结果。颠末这几年的现实，咱们慢慢构建了面向操纵的数字体系设想课程优化体系[5]，如图2所示。
4不时摸索数字电路现实讲授内容的鼎新与现实
4.1以数字电路设想为方针强化根基逻辑电路现实讲授。
在停止庞杂数字体系设想之前应当谙练把握这些常常操纵根基组合和时序逻辑电路，包罗电路的功效、电路的描写和电路的操纵场所等。
成立电路设想思惟起首须要谙练把握一些根基的逻辑功效电路。其次，成立电路设想思惟须要现实讲授与现实相连系，慢慢熟习硬件描写说话的描写体例。数字体系设想夸大接纳硬件描写说话来对电路与体系停止描写、建模、仿真等[2][3]。
4.2把握面向操纵的数字体系工程设想体例。
先生在把握数字电路根基观点和普通电路的底子上，进一步把握数字体系设想的体例、路子和手腕。其首要内容包罗：数字体系与EDA的相干观点、可编程逻辑器件、硬件描写说话、电路元件的描写、数字体系的设想体例、开辟情况与尝试开辟平台和操纵实例的先容等。这些课程内容触及面较广，为了前进教与学的功效，摸索总结了以下的讲授重点内容，并作为讲授现实中的讲授切入点[1]。
跟着电子手艺不时成长与前进，古代数字体系设想在体例、东西、范围等方面已完整差别于传统的基于牢固功效的集成电路设想[1][2]。古代数字体系设想接纳硬件描写说话（HDL）描写电路，用可编程逻辑器件（PLD）来完成高达万万门的方针体系。这一进程须要也应当有前进前辈的设想体例。按照硬件描写说话的特征和可编程逻辑器件的布局特色和操纵的须要，在讲授进程中论述了前进前辈设想体例。比方：接纳基于状况机的设想体例设想庞杂的节制器（时序电路），操纵或设想锁相环或延时锁相环来处置时钟旌旗灯号，操纵自行设想（IPcore）软核来前进数据吞吐量[1][2][3]。
4.3深入数字电路尝试讲授鼎新。
尝试现实讲授进程中，重视底子练习与现实立异相连系的尝试讲授鼎新思绪，增强先生工程思惟练习、新平台东西的操纵、碰到逻辑题方针综合阐发才能，现实与现实相连系的阐发才能。在现实进程中的前进立异性和综合性才能，面向操纵的数字电路立异平台扶植，须要不时前进课程尝试、尝试和现实进程在讲授中的比例，在合适认知纪律的同时，慢慢增强来历与现实须要的综合性数字设想尝试。
5结语
数字电路是电气、电子信息类专业的一门首要的专业底子课程，论文针对现今出色工程师培育的请求，和在讲授进程中碰到的首要标题标题标题题目，切磋了面向操纵的数字电路课程立异现实平台。提出了多条理的数字电路立异尝试平台布局和面向操纵的数字体系设想课程优化体系。方针在于，经由进程课程及相干课程体系鼎新与立异，使得先生更快、更好的顺应古代数字手艺成长的须要。
参考文献
[1]孔德明.《数字体系设想》课程讲授重点的切磋，科技立异导报，2012.1，173-174.
[2]任爱锋，孙万蓉，石光亮.EDA尝试与数字电路相连系的讲授情势的现实，尝试手艺与办理，2009.4，200-202.
[3]叶波，赵谦，林丽萍.FPGA课程讲授鼎新摸索，中国电力教导，2010，24，130-131.
1、信息与通讯工程、电子迷信与手艺、计较机迷信与手艺。物联网导论、电路阐发底子、旌旗灯号与体系、摹拟电子手艺、数字电路与逻辑设想、微机事理与接口手艺、工程电磁场、通讯事理、计较机收集。
2、和古代通讯网、传感器事理、嵌入式体系设想、无线通讯事理、无线传感器收集、近距无线传输手艺、二维条码手艺、数据收罗与处置、物联网宁静手艺、物联网组网手艺等。
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物联网工程包罗在工学类外面。
物联网工程普通指高校开设物联网相干专业之一（物联网工程，传感网手艺，智能电网）。本科，学制四年，授工学学士学位。
其骨干学科与课程以下：
信息与通讯工程，电子迷信手艺，计较机迷信与手艺。物联网概论，电路阐发底子，旌旗灯号与体系，摹拟电子手艺，数字电路与逻辑设想，微机事理与接口手艺，工程电磁场，通讯事理，计较机收集，古代通讯网，传感器事理，嵌入式体系设想，无线通讯事理，无线传感器收集，近距无线传输手艺，二维条码手艺，数据收罗与处置，物联网宁静手艺，物联网组网手艺等。
（来历：文章屋网 ）
