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數(shù)字電路原理和設計范文第1篇

關 鍵 詞 故障診斷；數(shù)字電路板；自動測試系統(tǒng)

中圖分類號：TN952 文獻標識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-091-01

隨著武器裝備信息化程度的不斷加強，數(shù)字電路板已經(jīng)成為電子裝備的重要組成部分。其質(zhì)量直接影響到裝備整機的質(zhì)量。因此，對數(shù)字電路板的測試和故障診斷技術進行研究已經(jīng)成為現(xiàn)代測試技術研究的重要領域。引入自動化測試不僅可以使測試員從枯燥的重復測試操作中解放出來，而且能夠確保測試數(shù)據(jù)的精確性，從而提高數(shù)字電路板測試的質(zhì)量和效率，并在傳統(tǒng)檢測方法的基礎上，將自動測試的原理和方法運用到故障檢測中，是故障診斷的新途徑，目前己被廣泛應用。

1 數(shù)字電路板的故障診斷原理

1.1 故障診斷的概念

故障診斷是指在特定的測試和故障判斷方法的指導下，對診斷對象進行自動檢測，同時它還是發(fā)現(xiàn)故障、定位故障的過程，從而為故障修復提供依據(jù)。診斷是建立在檢測和故障測試的基礎之上，又是對現(xiàn)有的檢測和故障測試技術的革新與發(fā)展。故障診斷的任務，就是要通過檢測獲得被診斷對象的故障信息，提煉出故障現(xiàn)象和特征，并根據(jù)預先設定的規(guī)則，對故障信息進行綜合分析并得出結論。

1.2 故障診斷的原理

該原理是基于比較的測試方法，即根據(jù)系統(tǒng)的實際輸出結果與系統(tǒng)原始模型或系統(tǒng)正常工作時的標準值進行比較分析，再由前后兩者的差值來判斷當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如果存在故障，則從檢測出的故障信息中解析出故障特征，判斷故障原因，準確定位其故障源，以便采取對應的維修措施。

1.3 故障診斷的方法

不同種類的數(shù)字電路板實現(xiàn)的功能不同，其故障特點也各不相同，針對它們的故障維修、檢測和診斷的方法也不盡相同。例如，部分數(shù)字電路板比較適合于采用傳統(tǒng)的判斷規(guī)則進行診斷， 而有些數(shù)字電路板則宜采用自動測試技術進行診斷。本文主要介紹基于自動測試系統(tǒng)的數(shù)字電路板故障診斷的方法。

2 自動測試系統(tǒng)在數(shù)字電路板測試與故障診斷中的應用

自動測試系統(tǒng)是指在人極少參與或不參與的情況下，自動進行測量，處理數(shù)據(jù)，并以適當方式顯示或輸出測試結果的系統(tǒng)。它由單個計算機平臺集成多種測試（測量）儀器、儀表，組成控制系統(tǒng)，并可通過計算機系統(tǒng)中的軟件代碼進行編寫特定程序來實現(xiàn)對被測試對象的自動激勵和響應的采集、分析，從而完成對被測試對象的功能特性和指標參數(shù)的研究、分析，以及故障的判斷和定位。針對不同的被測數(shù)字板類型，在自動測試系統(tǒng)中通過施加不同的測試程序集（TPS）完成測試任務，使用方便靈活，擴展性能好，可靠性高。

自動測試系統(tǒng)的模塊化、通用化和可編程性，使其成為搭建測試、檢測和診斷平臺的最佳選擇。目前應用最廣泛的自動測試系統(tǒng)是基于GPIB總線的自動測試系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 基于GPIB總線的自動測試系統(tǒng)結構圖

采用GPIB總線技術搭建的自動測試系統(tǒng)具有方便靈活、可分可和的特點。一根GPIB專用電纜可將多臺測試儀器連接成一個自動測試儀器系統(tǒng)。

3 利用自動測試系統(tǒng)診斷數(shù)字電路板的原理

3.1 診斷模型的建立

圖2 自動測試系統(tǒng)診斷數(shù)字板故障的結構

圖中被測數(shù)字電路板的輸入信號大小由工作時根據(jù)指標要求設置，根據(jù)數(shù)字電路板故障診斷理論，先向被測數(shù)字電路板提供輸入信號，并利用自動測試系統(tǒng)采集相應的輸出信號，再通過計算機程序的分析和處理，實現(xiàn)對測試采集到的故障信號進行判斷和定位，最后通過與系統(tǒng)正常工作時的電路板輸出信號作比較，查出電路中有故障現(xiàn)象的信號，進而對故障現(xiàn)象的各種可能性原因進行分析、判斷和解決。

3.2 利用自動測試系統(tǒng)分析

在進行數(shù)字電路板診斷時，首先通過自動測試系統(tǒng)對電路板作整體功能測試，其次將實際測到的輸出信號與理論上的輸出信號相比較。如果前后兩者一致，說明電路板可以實現(xiàn)預設功能，即可判斷該電路板工作正常；否則，結果不一致時即可以得到錯誤信號的輸出端，并作為故障診斷的起點。然后通過反向追蹤來實現(xiàn)故障隔離，即當電路板的某一節(jié)點輸出信號的波形顯示和預期的不一致時，則檢查能夠直接影響并導致該節(jié)點輸出波形不正常的相關前級節(jié)點的輸出波形，由此從后級節(jié)點電路向前級節(jié)點電路逐漸推進、檢測、診斷，最終查出導致電路板輸出錯誤信號的最前級節(jié)點。

一般情況下，導致節(jié)點輸出信號故障的原因有三個：一是產(chǎn)生該節(jié)點信號的器件或集成電路芯片自身存在故障；二是該節(jié)點與其它節(jié)點短路；三是與該節(jié)點相連的器件或集成電路芯片的輸人引腳焊接短路。

4 總結

數(shù)字電路板診斷理論的不斷發(fā)展與日趨改進、完善，以及前人在此基礎上進行的眾多工程研究和實踐，已為數(shù)字電路板測試與診斷系統(tǒng)的設計提供了可行的思路和方法。本文中的自動測試系統(tǒng)基于功能測試法，以數(shù)字電路板的測試和故障診斷方法為根據(jù)，并在此基礎上充分應用自動測試系統(tǒng)設計技術，以實現(xiàn)數(shù)字電路板測試、故障檢測和定位的自動化，促使故障定位到元件級，可實現(xiàn)較高的故障檢測率。

參考文獻

[1]李行善，左毅，孫杰.自動測試系統(tǒng)集成技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

數(shù)字電路原理和設計范文第2篇

關鍵詞：Max+plusⅡ；數(shù)字電路；邏輯綜合

中圖分類號：TP31文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）07-0336-02

1 引言

Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境，Altera是世界上最大可編程邏輯器件的供應商之一。Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被譽為業(yè)界最易用易學的EDA軟件。在Max+plusⅡ上可以完成設計輸入、元件適配、時序仿真和功能仿真、編程下載整個流程，它提供了一種與結構無關的設計環(huán)境，使設計者能方便地進行設計輸入、快速處理和器件編程。

本文以舉例的形式介紹了EDA 的一種開發(fā)平臺，即美國Altera公司開發(fā)的Max+plusⅡ在數(shù)字電路教學中的應用。

2 Max+plus Ⅱ簡介

2.1 Max+plus Ⅱ主要特點

Max+plusⅡ開發(fā)系統(tǒng)的特點：

（1）開放的界面。

Max+plusⅡ支持與Cadence，Exemplarlogic，Mentor Graphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。

（2）與結構無關。

Max+plusⅡ系統(tǒng)的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和Classic可編程邏輯器件，提供了世界上唯一真正與結構無關的可編程邏輯設計環(huán)境。

（3）完全集成化。

Max+plusⅡ的設計輸入、處理與較驗功能全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境下，這樣可以加快動態(tài)調(diào)試、縮短開發(fā)周期。

（4）豐富的設計庫。

Max+plusⅡ提供豐富的庫單元供設計者調(diào)用，其中包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯功能（Macro-Function）以及新型的參數(shù)化的兆功能（Mage-Function）。

（5）模塊化工具。

設計人員可以從各種設計輸入、處理和校驗選項中進行選擇從而使設計環(huán)境用戶化。

（6）硬件描述語言（HDL）。

Max+plusⅡ軟件支持各種HDL設計輸入選項，包括VHDL、Verilog HDL和Altera自己的硬件描述語言AHDL。

2.2 Max+plus Ⅱ設計過程

使用Max+plusⅡ軟件設計流程由以下幾部分組成。

（1）設計輸入：可以采用原理圖輸入、HDL語言描述、EDIF網(wǎng)表輸入及波形輸入等幾種方式。

（2）編譯：先根據(jù)設計要求設定編譯參數(shù)和編譯策略，如器件的選擇、邏輯綜合方式的選擇等。然后根據(jù)設定的參數(shù)和策略對設計項目進行網(wǎng)表提取、邏輯綜合和器件適配，并產(chǎn)生報告文件、延時信息文件及編程文件，供分析仿真和編程使用。

（3）仿真：仿真包括功能仿真、時序仿真和定時分析，可以利用軟件的仿真功能來驗證設計項目的邏輯功能是否正確。

（4）編程與驗證：用經(jīng)過仿真確認后的編程文件通過編程器（Programmer）將設計下載到實際芯片中，最后測試芯片在系統(tǒng)中的實際運行性能。

在設計過程中，如果出現(xiàn)錯誤，則需重新回到設計輸入階段，改正錯誤或調(diào)整電路后重復上述過程。

2.3 Max+plus Ⅱ描述語言

Max+plusⅡ軟件的設計輸入方法有多種，主要包括原理圖設計、文本設計、波形設計，層次設計和底層設計等輸入方式。在利用Max+plusⅡ軟件的數(shù)字電路教學中，經(jīng)常采用的是原理圖設計、文本設計和波形設計這幾種輸入方式。

（1）原理圖輸入（Graphic Editor）。

Max+plusⅡ軟件具有圖形輸入能力,用戶可以方便的使用圖形編輯器輸入電路圖,圖中的元器件可以調(diào)用元件庫中元器件,除調(diào)用庫中的元件以外,還可以調(diào)用該軟件中的符號功能形成的功能塊.

（2）硬件描述語言輸入（Text Editor）。

Max+plusⅡ軟件中有一個集成的文本編輯器,該編輯器支持VHDL,AHDL和Verilog硬件描

述語言的輸入,同時還有一個語言模板使輸入程序語言更加方便,該軟件可以對這些程序語言進行編譯并形成可以下載配置數(shù)據(jù)。

在進行邏輯電路的仿真時，需要在所設計電路的輸入端加入一定的波形，波形編輯器可以生成和編輯仿真用的波形（*.SCF文件），使用該編輯器的工具條可以容易方便的生成波形和編輯波形。

3 Max+plusⅡ在數(shù)字電路教學中的應用

下面以16位二進制加法器的設計為例，分別采用原理圖輸入和VHDL輸入法，說明Max+plusⅡ在數(shù)字電路教學中的應用。

3.1 原理圖輸入

（1）建立項目。

打開Max+plusⅡ，選擇“File”“New”， 在“File Type(文件類型)”框內(nèi)選擇“Graphic Editor file(圖形編輯文件)”鍵，按“OK”按鍵打開原理圖編輯窗口；然后雙擊鼠標，會出現(xiàn)如圖2所示的輸入符號窗口，選擇相應的庫，選取所需的符號，然后點擊“OK”按鍵，所需的符號就出現(xiàn)在圖形編輯窗中。在16位加法器的設計中，選用4個4位加法器7483，然后擴展成16位的加法器。如圖3所示。最后設計好的文件存盤，取文件名h:adder.gdf.

（2）編譯。

選擇菜單FileProjectSet Project to Current File，將當前的原理圖文件h:adder.gdf.設置成工程文件（．pof）,然后選擇compiler菜單進行目標器件選擇和編譯處理.

（3）仿真。

打開波形編輯器界面,并以h:adder.scf文件形式保存.在波形編輯器的界面下,進行輸入信號的編輯和參數(shù)的設置。設置完成后，在“Max+Plus”菜單中選擇Simulator(仿真器)進行仿真。本例的仿真結果如圖4所示。

3.2 VHDL輸入

上面所述是用圖形方式實現(xiàn)了一個16位的加法器，當然，這個加法器也可以用VHDL語言實現(xiàn)。

（1）輸入程序。

在菜單欄中選擇“File”“New”選項，然后在“File Type”框內(nèi)選擇“Text Editor file(文本編輯文件)”按鍵;按“OK”按鍵后，出現(xiàn)名為“UntitledTextEditor”的圖形編輯文件窗口，在建立的名為addervhd.VHD的文本文件中輸入以下VHDL語言程序：

LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.all;

ENTITY addervhd IS

PORT

(a : IN INTEGER RANGE 0 TO 65535;

b : IN INTEGER RANGE 0 TO 65535;

s : OUT INTEGER RANGE 0 TO 131071);

END addervhd;

ARCHITECTURE a OF addervhd IS

BEGIN

s

END a;

（2）編譯。

對設計輸入的程序進行編譯，修改設計中的錯誤。

（3）仿真。

仿真的方法同上，從仿真可以看出用圖形文件設計的16位加法器與用VHDL語言程序設計的16位加法器有著基本一致的性能。

4 結束語

將Max+plusⅡ用到數(shù)字電路教學中，可以很好地將理論和實踐結合起來，從而提高了課堂講授效率，另外此方法畫圖快捷，修改方便，仿真效果直觀，增強了數(shù)字電路課程的趣味性，提高了學生學習的積極性，實現(xiàn)了教學手段和教學方法的創(chuàng)新。

參考文獻

［1］王志鵬.可編程邏輯器件開發(fā)技術Max+plusⅡ［M］.北京:國防工業(yè)出版社,2005.

數(shù)字電路原理和設計范文第3篇

關鍵詞：數(shù)字電路；項目驅(qū)動教學法；實踐；邏輯

“數(shù)字電路”是高職高專電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，其自身具有比較完整的理論體系，是后續(xù)主要專業(yè)課程必不可少的基礎知識；此外，還具有很強的實踐性。課程的任務是使學生掌握數(shù)字電路的基本概念、工作原理和分析方法；掌握中規(guī)模集成電路芯片的邏輯功能和應用；培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和處理問題的能力，使學生具有一定的工程實踐能力。

一、傳統(tǒng)“數(shù)字電路”教學的特點

傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學是按照教材的順序?qū)⒗碚撝R內(nèi)容和基本實驗介紹給學生，理論教學以老師講為主，老師利用板書、語言及多媒體工具作為手段和方法向?qū)W生灌輸知識，教學的內(nèi)容繁多，學生則被動地接受老師傳授的知識。上課時也許聽懂了，但新的內(nèi)容出現(xiàn)時已經(jīng)將前面的內(nèi)容忘記。傳統(tǒng)教學實驗滯后于理論教學，多為驗證性實驗，并且實驗數(shù)目可觀。驗證性實驗大多不能做到理實結合，對于所學理論知識的拓展延伸不多，忽略了學生的邏輯思維能力及分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。無法引起學生的學習興趣，學生認為枯燥且難以理解，不會主動去學習，這樣惡性循環(huán)，學生也學不好這門課程。

二、教材的選擇

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)字電路產(chǎn)品的更新?lián)Q代特別快，《數(shù)字電路》教材內(nèi)容要與電子元件生產(chǎn)發(fā)展趨勢緊密聯(lián)系，擴大教學的視角。同時必須充分體現(xiàn)高職高專教育的特點，理論知識以“必需、夠用”為原則，突出應用性、針對性、實用性。此外，本書知識結構合理、重點突出，做到了理論和實際相結合，每一章都有相應的實驗或?qū)嵱枴?/p>

三、項目驅(qū)動教學法的展開

項目驅(qū)動教學是指通過實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，教學過程中，以項目來展開，將學生分組，把需要完成的任務交給學生，在教師的指導下，學生采取協(xié)作學習的方式，按照實際工作的完整程序進行項目決策、項目實施、成果展示及評估總結。在實施項目驅(qū)動教學時，需要注意以下幾個方面：

1.確立項目

從學生的日常學習生活出發(fā)，設計學生熟悉、理解、感興趣的項目。項目不能太難，也不能過于簡單。在項目設計過程中，使學生具有查閱集成電路器件手冊，合理選擇集成電路器件的能力，掌握集成電路的外特性和邏輯功能。學生應用已有的知識，通過思考和探討，查閱資料后能獨立完成。

2.實施項目

（1）研究內(nèi)容，動手制作。確立項目后，根據(jù)學生平時的學習狀態(tài)，將不同層次的同學分為一組，選出一名負責人，一個小組共同協(xié)商分工、合作，嘗試完成項目。在這個過程中，教師對個別有困難的同學，要進行有針對性的個別輔導。出現(xiàn)問題時，老師應及時引導學生分析問題和解決問題，以達到學生對知識自主構建的目的。

（2）電路測試及故障排除。數(shù)字電路的實踐教學過程中，故障是不可避免的。排除故障是實踐教學的重點，也是難點。分析、尋找和排除故障，可提高學生分析問題和解決問題的能力，也是工程技術人員必備的素質(zhì)。教師需介紹常見故障的現(xiàn)象、故障產(chǎn)生的原因及檢查和排除故障的一般方法。先指導各組優(yōu)秀的同學掌握，再由他們帶動其他的學生進行學習。在這個過程中，學生可進一步掌握電子器件使用方法和工具使用方法，增加其專業(yè)綜合素質(zhì)。

3.項目反饋、評價及總結

項目評估采取的是學生自評與互評，老師點評的方式。各組同學展示各組的成果，講述自己的設計方法及工作原理，并對自己的作品進行自評；同時其他組同學也給出評價。老師逐個對各組作品從元件的布局、焊接技術、走線的合理性及總體布局和完成時間等幾個方面進行評價，而且要重視過程評價，肯定學生的成績，肯定團隊協(xié)作精神及創(chuàng)新精神，并表揚優(yōu)秀作品。

在數(shù)字電路教學中合理地應用項目教學法，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，掌握理論知識，而且可以培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，提高分析問題和解決問題的能力。在團隊協(xié)作中培養(yǎng)了學生的職業(yè)素養(yǎng)，為學生走向工作崗位打下堅實的基礎。

參考文獻：

數(shù)字電路原理和設計范文第4篇

教學目標(一)知識與技能

1、知道數(shù)字電路和模擬電路的概念，了解數(shù)字電路的優(yōu)點。

2、知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征、邏輯關系及表示法。

3、初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實際問題中的應用

(二)過程與方法

突出學生自主探究、交流合作為主體的學習方式。

(三)情感、態(tài)度與價值觀

1、感受數(shù)字技術對現(xiàn)代生活的巨大改變;

2、體驗物理知識與實踐的緊密聯(lián)系;

教學重點、難點重點

三種門電路的邏輯關系。難點數(shù)字信號和數(shù)字電路的意義。

教學方法探究、講授、討論、練習

教學手段聲光控感應燈、投影儀、多媒體教學設備、三種門電路演示示教板、電壓表等

教學活動(一)引入新課

(1)演示：一盞神奇的燈

接通電源，燈不亮;有聲，燈不亮;擋住光線，全場安靜，燈不亮;擋住光線，拍手，燈亮。點評：通過演示聲光控感應燈，引發(fā)學生好奇心理和探究欲望。(2)教師簡介：身邊的“數(shù)字”話題：數(shù)碼產(chǎn)品、數(shù)字電視、DIS實驗、家電等。這些電器中都包含了“智能”化邏輯關系，今天我們就來學習簡單的邏輯電路。(二)進行新課

教師介紹：

A、數(shù)字信號與模擬信號(1)數(shù)字信號在變化中只有兩個對立的狀態(tài)：“有”，或者“沒有”。而模擬信號變化則是連續(xù)的。(2)調(diào)節(jié)收音機的音量，聲音連續(xù)變化，聲音信號是“模擬”量。(3)圖示數(shù)字信號和模擬信息：

點評：引導學生了解數(shù)字信號和模擬信號的不同特征。B、數(shù)字電路邏輯電路門電路數(shù)學信號的0和1好比是事物的“是”與“非”，而處理數(shù)字信號的電路稱數(shù)字電路，因此，數(shù)字電路就有了判別“是”與“非”的邏輯功能。下面我們將學習數(shù)字電路中最基本的邏輯電路---門電路。1、“與”門教師介紹：所謂“門”，就是一種開關，在一定條件下它允許信號通過，如果條件不滿足，信號就被阻擋在“門”外。

教師：(投影)教材圖2.10-2

引導學生分析開關A、B對電路的控制作用。體會“與”邏輯關系。

思考與討論：談談生活中哪些事例體現(xiàn)了“與”邏輯關系。

教師指出：具有“與”邏輯關系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門。

符號：。

(1)“與”邏輯關系的數(shù)學表達，尋找“與”電路的真值表

把開關接通定義為1，斷開定義為0，燈泡亮為1，熄為0，圖2.10-2的情況可以用表2的數(shù)學語言來描述。這種表格稱為真值表。投影：

(2)總結“與”邏輯關系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結果，當兩個條件都滿足時，結果才會成立，這種關系稱為“與”邏輯關系。

點評：讓學生理解數(shù)字信號“與”邏輯關系間的聯(lián)系，對“與”邏輯關系的仔細分析，理解記住“與”邏輯的真值表。(3)演示“與”門電路實驗，如圖2.10-5。

通過示范性的操作演示講解，理解“與”門電路實現(xiàn)“與”關系處理的電路原理，為下階段探究“或”關系及“或”電路作準備。

(4)聲、光控感應燈的再討論：2、“或”門

鎖門方式的討論，引入“或”門：家中的門鎖能用“與”的關系嗎?學生討論：不能用“與”的關系。

教師：(投影)教材圖2.10-6

引導學生分析開關A、B對電路的控制作用。體會“或”邏輯關系。

教師指出：具有“或”邏輯關系的電路稱為“或”門電路，簡稱“或”門。

符號：。

(1)“或”邏輯關系的數(shù)學表達，尋找“或”電路的真值表

把開關接通定義為1，斷開定義為0，燈泡亮為1，熄為0，將表3制成表4。表4就是反映“或”門輸入輸出關系的真值表。投影：

(2)總結“或”邏輯關系：在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結果就會發(fā)生。這種關系稱為“或”邏輯關系。

點評：讓學生理解數(shù)字信號“或”邏輯關系間的聯(lián)系，對“或”邏輯關系的仔細分析，理解記住“或”邏輯的真值表。(3)演示“或”門電路實驗，如圖2.10-8。

點評：通過示范性的操作演示講解，理解“或”門電路實現(xiàn)“或”關系處理的電路原理，為下階段探究“非”關系及“非”電路作準備。

3、“非”門

教師：(投影)教材圖2.10-9

引導學生分析開關A對電路的控制作用。體會“非”邏輯關系。

教師：仍然把開關接通定義為1，斷開定義為0，燈泡亮為1，熄為0，請同學們自己探究輸入與輸出間的關系。說明什么是“非”邏輯。

學生：討論，得出結論：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)成相反的邏輯關系，叫做“非”邏輯。

教師指出：具有“非”邏輯關系的電路稱為“非”門電路，簡稱“非”門。

符號：。

教師：請同學們自己畫出“非”門的真值表。如下表。

教師：介紹集成電路的優(yōu)點。讓學生了解幾個“或”門的集成電路和幾個“非”門的集成電路的外引線圖。投影：

演示“非”門電路實驗，結果如圖2.10-13。

(三)實例探究

投影：

教師引導學生完成對例題的分析和求解，通過實例分析加深對所學知識的理解。學生活動

作業(yè)1、思考并回答P81“問題與練習”中的題目。2、課下閱讀課本80頁“科學漫步”中的文章《集成電路》。

數(shù)字電路原理和設計范文第5篇

關鍵詞：

項目教學法；邏輯思維；實踐

中圖分類號：

G4

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2013）12011602

0引言

數(shù)字邏輯電路傳統(tǒng)的教學方法是先講理論后做實驗?！稊?shù)字邏輯電路實驗》是繼《數(shù)字邏輯電路》理論課程后單獨的一門實驗課程?！稊?shù)字邏輯電路實驗》是理論教學的補充和延續(xù)，通過實驗教學可以鞏固理論知識，培養(yǎng)實踐能力。數(shù)字邏輯電路技術領域的知識包含理論和實踐，這一特點決定了數(shù)字電路實驗教學必須重視實踐能力的培養(yǎng)。如何在數(shù)字電路實驗教學中注重培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，是實驗教學中的重要課題。在數(shù)字邏輯電路中應用項目教學法就可以實現(xiàn)。那么什么是項目教學方法呢？項目教學法，是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。在數(shù)字邏輯電路中理論教學和數(shù)字邏輯電路實驗教學相統(tǒng)一，在做實驗教學的同時，用項目驅(qū)動來調(diào)動學生學習的積極性及創(chuàng)新能力，進一步提高他們的實踐能力和創(chuàng)新意識。

1教學現(xiàn)狀

數(shù)字邏輯電路傳統(tǒng)的教學是將理論知識內(nèi)容介紹給學生，理論教學以老師講為主，老師利用板書、語言及多媒體工具作為手段和方法向?qū)W生灌輸知識，學生則被動地接受老師傳授的知識。上課時學生也許聽懂了，但是過段時間就忘記了。傳統(tǒng)教學實驗滯后于理論教學，在學生做實驗的時候，理論知識忘記的差不多了，怎么辦呢？他們大多對照書本連線就算完成實驗了。這樣學習就造成了部分學生在不懂實驗原理的情況下，依樣畫葫蘆也同樣完成了實驗。部分學生在做完實驗后還是知其然，不知其所以然，完全處于被動地位。沒有起到實驗教學應該起到的作用。《數(shù)字邏輯電路》的任務是使學生掌握現(xiàn)代電子技術基礎的有關知識，提高專業(yè)知識水平、及提高學生的邏輯思維能力和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。但是按照傳統(tǒng)方法遠遠沒有達到這門課的任務。

2 改革設想

現(xiàn)在我們應該建設一個以“學生為主、教師為輔”的新型課程模式。他的主要特點就是如何融理論于實驗，化理論為實踐是本課程教學改革的基本原則之一。

《數(shù)字邏輯電路》的主要知識要點包括：組合邏輯電路、時序邏輯電路、555定時器極其所構成的電路、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器、存儲器等。我們就按知識點內(nèi)容將他們劃分項目。需要做項目的部分，我們用黑板或者投影儀講完理論知識后再做項目，這樣不僅能增強學生對理論知識的理解能力，還能增長理論知識的記憶性。

采用項目教學法宜在數(shù)字電路實驗室進行，室內(nèi)要求有黑板（最好有投影儀）。這一過程能夠充分發(fā)揮學生的主動性，積極性和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維模式，實現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結合的獨特的教學方式。在教學活動中，教師將需要解決的問題或需要完成的任務以項目的形式交給學生，在教師指導下，以個人或小組工作方式，由學生自己按照實際工作的完整程序，共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。在項目教學中，學習過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，學生在項目實踐過程中，理解與掌握課程要求的知識和技能，體驗創(chuàng)新的艱辛及樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力及團隊合作精神等。

3具體應用實例

項目教學法是師生共同通過完成一個完整的項目而進行的教學活動。應用此方法進行數(shù)字電路教學活動中，主要有以下幾個步驟：

3.1項目的選擇

項目的選擇是教學活動的核心內(nèi)容，是教學任務能否完成的關鍵。項目的選擇應符合以下幾點：（1）涉及的知識和技能應在教學大綱要求的范圍內(nèi)；（2）所確定的項目及結果，有一定的興趣性，能調(diào)動學生們學習的積極性；（3）所涉及的內(nèi)容是學生們比較熟悉的；（4）涉及到的知識技能，學生們能通過查閱資料能完成的；（5）項目完成的過程中，利于學生的情感、態(tài)度的教育。以組合邏輯電路的學習為例詳細介紹項目教學法的應用。

3.2分析及設計

在電視中我們經(jīng)?？吹揭恍┗顒討脫尨鹌魅缟賰侯l道中的智慧樹節(jié)目。根據(jù)我院現(xiàn)有的設備及學生們得基礎，我們選擇了“四路智力競賽搶答器”作為一個項目。在這個過程中，我們教師可以分幾個小任務給學生們供參考來幫助他們順利完成此項目。

任務一：學習邏輯函數(shù)相關知識，掌握組合邏輯電路的分析和設計方法，并設計一個簡單的3人表決電路。

任務二：編碼器的原理和邏輯功能測試，譯碼器的原理和邏輯功能測試，顯示譯碼器和數(shù)碼管的應用。拓展任務：由編碼器或譯碼器完成組合邏輯電路的設計，全加器、多路選擇器、比較器的邏輯功能測試和電路設計。

任務三：用中規(guī)模集成電路完成4路搶答器的設計、制作與調(diào)試。

接下來進行電路設計：（1）完成具體的電路設計和相關計算；（2）對初步設計的電路進行修正，確定最合適的方案，當然，方案可以有多種，要充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性。

然后進行電路組裝：（1）完成對項目所用元器件、芯片的挑選和檢測；（2）完成電路的焊接組裝；（3）完成電路的單元調(diào)試；（4）完成系統(tǒng)的整機調(diào)試。

我們老師既然都布置任務給學生們來幫助學生，就應該把握好尺度，不要過多的參與了，放手讓學生們自己通過查閱資料、自學、互相商討來完成搶答器的制作。當然在做任務之前，我們教師要把接觸到的新知識給學生們介紹明白，學生們?nèi)绻诓殚嗁Y料過程中遇到難題教師也要積極的參與。師生也要多交流、溝通，這樣才可以充分調(diào)動學生們學習的主動性、積極性。

下圖為學生們共同商討后四路競賽智力搶答器的電路原理圖：

圖1四路競賽智力搶答器

3.3制作元件及工作原理

IC1 74LS373：鎖存器，8個D觸發(fā)器彼此獨立，S為選通端（輸出控制），低電平選中；G為使能端（允許端），G為高電平時，D信號向右傳送到Q端，G為低電平時，電路保持原狀態(tài)不變，禁止數(shù)據(jù)傳送。

IC2 74LS20：2四輸入與非門。

9012：三極管。

R1～R13：電阻。

S1～S4，搶答按鈕，按下按鈕，D鎖存器相應輸出為低電平。

k1，復位按鈕，主持人按下，搶答重新開始。

平時74LS373的D1～D8均為高電平，Q1～Q8也是高電平，各發(fā)光管不亮。

當某搶答者按下自己的按鍵（例如按下S1）時，則D1=0，Q1=0，LED1發(fā)光，指示第一路搶答。在Q1=0時，與非門G1的輸出為1，此時G2的輸入端均為1 ，故輸出0電平到G端，使電路進入保持狀態(tài)，其它各路的搶答不再生效。因此，該電路不會出現(xiàn)兩人同時獲得搶答優(yōu)先權。與此同時，G1輸出的高電平，使語音芯片IC3工作，使揚聲器發(fā)聲。

當裁判確認搶答者后，按下復位按鈕（K1），G2輸出高電平，因S1～S8無鍵按下，D1～D8均為高電平，Q1～Q8也都為高電平，電路恢復初始狀態(tài)，LED熄滅，揚聲器振蕩，準備接受下一次搶答。

4結語

項目教學法突破了傳統(tǒng)的教學模式，適應現(xiàn)在的教學。通過項目教學法的學習，大大提高學生學習的積極性和主動性，他們的動手能力、解決實際問題能力有很大的提高，值得我們推廣。

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