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数字电路与逻辑设计范文1
Abstract： The introduction of the new course is an art of teaching， the successful introduction of new course can quickly attract the attention of students， and it is a successful half of the class. According to the characteristics of the course of "digital circuit and logic design"， which is rich in content， theoretical abstraction， large span and strong practicality， this paper puts forward several specific new course introduction methods and applies them to the teaching process. Practice had proved that dull knowledge became lively and cheerful with these methods，and students took part in all discuss in classroom actively to improve the teaching and then successfully fulfill it.
Key words： the introduction of the new course；digital circuit and logic design；the teaching
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0181-02
0 引言
《数字电路与逻辑设计》课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化、计算机等专业的一门专业基础课程。该课程详细介绍了数字逻辑的基础内容、逻辑门电路、组合逻辑电路、锁存器和触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的变换与产生、数模与模数转换、存储器和可编程逻辑器件[1]。该课程结合集成芯片，进行系统而广泛的描述，旨在培养学生了解和掌握典型数字集成电路的基本知识、使用方法和设计要点的基本技能。
该课程是许多专业的学生接触的第一门与实际电子、电器紧密相关的一门课程，更是学生学习今后专业课的基础。如何引导学生尽快入门，并且学好该课程，是教师需要认真考虑的一个重要问题。本文重点从新课导入方法来阐明如何学好该课程，因为良好的开端是成功的一半。新课导入引人入胜，可以产生凝聚效应，即凝聚学生的注意力、思想、情感，进而对该课程产生学习兴趣。本人根据教学经验的积累，将多种实用的导入方法总结归纳，根据知识点的特点，采用不同的新课导入方式，以期达到最有效的教学效果。
1 新课导入方法
1.1 史料法导入
《数字电路与逻辑设计》课程比较枯燥，教师如果适时、合理地将与该课程有关的历史人物或事件引入该课程，必将为枯燥的课程带来几分生动，同时激发学生的求知欲。如讲授数字电路与数字信号基础知识的时候，首先介绍电子技术的发展历程，从1906年福雷斯特等发明电子管，到1948年肖克利等发明晶体管。从60年代初出现的只有4个逻辑门的小规模集成电路，到目前使用的超大规模集成电路。每当电子器件有一次变革，电子技术就有一次突破性进展。每当电子器件发生变革的时候都伴随着与历史人物有关的有趣的小故事。通过历史人物的故事，加深学生对电子器件的认识。这样，很容易激发学生的学习兴趣，促使他们认真地去学习各种电子器件，并且深深体会每种器件所代表的时代特征，为后续知识的学习奠定基础。
1.2 温故导入
温故而知新是一种由已知向未知的导入方法，传统、简单、有效。通常以旧知识为铺垫，采用提问的方式复习已学知识，找出已学知识与新知识相联系的纽带，自然地过渡到对新知识的学习。这样既可以巩固所学知识，又可以帮助学生全面认识事物，提升学生的分析能力以及对知识的融汇贯通能力。比如讲授二进制数的算数运算时，先在黑板上给出一个十进制数，让学生转换成相应的二进制数、八进制数和十六进制数，这样不但复习了不同的数制，而且可以顺利引入二进制数的算数运算。因为加强了学生对十进制数到二进制数之间的转换之后，再来学进制数的运算就会事半功倍。
1.3 实例导入
实例导入即通过举例子或者练习题来回忆旧知识，并且很自然地过渡到新知识。比如，在最小项和卡诺图讲解结束，将要讲逻辑函数的卡诺图化简时。首先，给出一个逻辑函数表达式，接着提问学生“该表达式是不是最小项表达式？如果不是则写出其最小项表达式的形式和最小项编号的形式”；然后，根据学生已经写好的最小项表达式填写卡诺图，这样就通过一个例子将最小项和卡诺图的相关知识回忆和应用了一遍；最后，针对题目所给的逻辑函数表达式提问学生“该表达式是不是最简的形式呢？若不是该如何化简？”这时学生很自然地会用代数化简法进行化简，化简完成之后告诉学生代数化简法的缺点并引出卡诺图化简法。即代数化简法要求熟练掌握逻辑代数的基本定律，而且需要一些技巧，特别是经代数法化简后得到的逻辑表达式是否是最简式较难掌握，这就给使用代数化简法带来一定的困难，使用卡诺图化简法可以比较简单而直观地得到最简逻辑表达式。那么，这个时候学生自然会被卡诺图化简法所吸引，顺理成章进入新课程。
再比如，当讲解到编码器时，在讲解之前先举一个大家很熟悉的例子，即每个学生都有一个学号，名字可以重名，但是学号是唯一的，这就是用十进制数将学生进行了编码。紧接着提出“在数字电路里面，什么是编码呢？”带着该问题引入到新课的学习中。
以实例为桥梁导入新课的方法有很多种方式，都是通过举例吸引学生注意力，并且强化学生对理论知识的运用，使师生之间更容易产生互动。
1.4 对比导入
所谓对比导入就是根据新旧知识的关联点、异同点，采用正反对比的方式导入新课。《数字电路与逻辑设计》课程中功能相反、思路相反的例子很多。组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计、编码器与译码器等等。在讲授这些内容时，应用对比法导人可以使学生加深对所学知识的理解与掌握。
比如，组合逻辑电路的分析讲解结束，将要讲组合逻辑电路的设计时。首先，回顾组合逻辑电路的分析，即已知条件是逻辑电路，待求条件是逻辑功能；然后，紧跟着提问学生“如果反过来，即已知条件是逻辑功能，待求条件是逻辑电路，又该如何解决呢？”由此过渡到新课，即组合逻辑电路的设计。同样，同步时序逻辑电路的分析讲解结束之后，依然采用对比导入方式引出并讲解同步时序逻辑电路的设计。
又比如，在讲授译码器时，通过回顾编码器的工作过程对比引入译码器的工作过程。即先列出三位二进制编码器的编码表，然后说明译码器和编码器的工作过程相反，编码器是将某种信号或十进制数码（输入）编成二进制代码（输出），译码器则是将二进制码（输入）按其编码时的原意译成对应的信号或十进制数码（输出），从而很容易列出三位二进制译码器的状态表。这样，通过对比的方式回顾并学习了编码器的知识和译码器的状态表之后，再介绍译码器的其余知识就会很容易，学生也会很好地区别和理解编码器及译码器。同样，数据分配器和数据选择器、数～模转换器和模～数转换器、锁存器和触发器等很多内容的讲解都可以采用对比的方式。
1.5 实物导入
《数字电路与逻辑设计》课程是一门应用性、实用性都很强的课程，如果教师能恰当地选择一些与讲课内容密切相关又符合学生认知能力的电子小产品来导入新课，也不失为一种引发学生兴趣，培养解决实际问题的好方法。在讲组合逻辑电路设计时，笔者以“设计好的一个切实可行的表决器”为例导入新课，告诉学生们学完今天的内容，你就会做表决器，甚至更复杂的电子产品。这样理论和实际一下子联系起来了，学生们也一下子来了精神。此时，教师适时提问“实际中的表决器有什么特点？它属于什么电路？怎样实现呢？”这样因势利导地切入正题引入这节课要讲的内容。教师要善于引用学生熟悉的现象、事例来导入新课，使学生有一种亲切感和实用感，从而激发学生兴趣，让学生真正感受到学习了此课程我就可以做什么。
再比如，在讲授典型的时序逻辑电路的时候，将已经设计好的计数器带入教室，让学生们先了解一下其功能，以及现实生活中经常用到计数器的地方，加强理论与实际的联系；然后通过提问学生“计数器的电路是如何来设计的？怎样实现呢？”这样不仅可以有效地吸引学生注意力，而且很自然地过渡到新知识的讲解。需要实物导入的地方很多，再比如单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等的讲解都可以采用实物导入的方式，通过实物加深学生对理论知识的理解与巩固，提升学生的感性认识，从而使枯燥的课堂变得活跃、充满学习热情。
2 结束语
新课导入是课堂教学中一个必不可少的环节，是教师引导学生参与学习的过程和手段，也是教师必备的一项基本的教学技能，有效的课堂导入可以充分体现学生的主体地位和教师的主导作用。通过上述方法的实践证明：一些成功的、高效的新课导入可以开启学生的思维，提高教W质量，为学生后续专业课的学习奠定良好的基础。
参考文献：
[1]白彦霞，张秋菊.数字电子技术基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.
数字电路与逻辑设计范文2
[关键词]数字电路 教学理念 教学方式 实践能力
《数字电路与逻辑设计》是电子类、计算机类等专业的专业基础课程。该课程与实践紧密相关，在讲授理论知识的同时如何很好的培养学生的实践能力是教授本门课程必须面对的问题。本文在结合我校电子类专业《数字电路与逻辑设计》课程教学现状及经验的基础上，结合我校实际情况，从教学理念、教学方法出发对在教学中如何培养和提高学生实践能力进行了一系列的探讨。
一、提高学生的学习积极性
不少学生在高中时期被灌输了一种错误思想：拼博高中三年，轻松大学四年。在经过高中三年的艰苦拼搏后，一部分大学生心态放松，对学业不认真，但求考试过关，而不是去掌握所学知识。经调查显示，地方大学25%的学生想出国，课外时间大都用来学习外语，还有25%有社会背景，计划毕业后就参加工作或考公务员。而对于本校学生而言，合训类学生由于不允许考研，所以，大部分合训学生在学习理论课程时积极性不高，学好学坏无所谓。作为一名教师，必须清楚的了解学生的想法和心态，因势利导，因材施教，才能取得较好的课堂效果。
为此，教师就要充分发挥多媒体课件的形象生动、图文并茂、色彩鲜艳的特色，运用生动诙谐的语言表达、起伏有致的教学节奏以及灵活多变的课堂调控等方法，提高学生的学习积极性。另外，从应用入手，让学生了解该课程在各个行业的最新应用情况，提高学生对本门课程应用前景的兴趣。对于能力强的学生，鼓励他们参加设计竞赛，或联系老师参加科研项目研究，或根据个人兴趣自设项目培养他们的实际动手能力。这些学生的成才，也会对低年级学生产生良好的辐射与示范作用。
二、提高教师的实践能力
目前在高校中，有一部分教师是从学校毕业后直接进入教学岗位，有些没有工程实践经验，所以在教学中对实践环节有所忽略，无法很好的指导学生的实践环节。因此，应该重视这一状况，授课教师应了解本学科的技术前沿，在课堂教学中有意识的将当前新工艺、现代新产品设计流程、新电子元件（目前广泛使用的新器件、新仪器产品）、现代电子仪器的使用介绍等内容融人课堂教学。同时补充具有丰富工程实践经验的教师到一线教学中。
三、注重教学方式的实效
高校的课程教学大都采用多媒体授课，图文并茂、形象生动，有效的激发离开学生的学习兴趣同时提高教学效率与质量。但也存在一定弊端：在教学过程中学生的思考时间不足，不能与学生进行良好互动。而数字电路课程中很多内容需要推导，如逻辑函数的化简、组合电路和时序电路的分析与设计等，其过程步骤繁琐、重要，详细地给学生讲解推导过程有利于引导学生的发散性思维。如果只以课件演示，会使学生的思维惰性化，不利于知识点的掌握和推导能力的培养，这时返璞归真，采用板书教学效果更佳。所以，可以将现代的多媒体教学和过去经典的板书教学有机结合起来，扬长避短，根据教学内容和特点，选择合适的教学手段，以达到最佳的教学效果。
四、与实验教学紧密配合，培养成就感
数字电路是非常重视实践环节的课程，在课程设置上，实验课穿插于整个理论授课的始终。实验课是对专业基础课的巩固和加深，可有效提高学生认识问题、分析问题、解决问题的能力。理论授课教师和实验课老师需有效沟通，共同设计合理、选题丰富的实验课教案，凸现实验课教学效果。在实验课中运用项目教学方法，让学生在完成实验内容的同时培养良好的科学研究素养，为以后从事科研工作奠定基础。在实验课项目的设计上，让学生由简入难逐步完成实验内容，在培养实践能力的同时，培养其成就感，增加学生对于本门课程的兴趣。
实验环节是学生接触当前最新技术，最新产品的很好机会，让学生可以学有所用。但很多高校的实验硬件一用就是数年，更新较慢，这在我国高校中带有普遍性。针对这一情况，实验老师应根据新技术的发展，尽可能的利用现有实验平台，引入新的实验内容，以弥补实验硬件过时的问题。在实践教学中注意理论教学与工程实践教学相结合。
五、结合电子设计竞赛提升实践能力
鼓励学生参加学校每年组织的电子设计竞赛，该竞赛是面向全校学生开展的实践技能竞赛。而《数字电路技术》是竞赛的理论基础。结合大学生电子设计竞赛建起的创新实验室，向对本门课程感兴趣的优秀学生提供了一个展现新思维、新设计的舞台，学有余力的学生可到这里施展自己的才能。一个竞赛题目就是一个项目、一个课题，运用项目教学法指导学生独立去完成课题，去克服研究过程中的难题。通过竞赛，学生的实践能力将会大大提高。脱颖而出的学生可选送参加全国高校的电子设计大赛，进一步提高其实践能力。
六、结束语
“学无常法，教无定法”，只要我们坚定的沿着改革创新的方向迈进，把教师的责任心体现在对教学效果实事求是的判断和对提高教学质量的不懈追求上，就一定能达到培养复合型、应用型、创新型人才的教学目标，培养出实践能力强、理论功底深厚的学生，让他们将来可以更快在工作岗位上大放异彩。
[参考文献]
[1]秦文虎，曹大军，赵扬.“计算机结构与逻辑设计”课程改革实践[J].南京：电气电子教学学报，2008，30（1）：14-15
[2]王勇.模拟与数字电路实验的课程设置[J].南京：电气电子教学学报，2007，29（1）：6-7.
[3]张从容.提高高校课堂教学质量的对策研究[J]。哈尔滨：黑龙江高教研究.2007.12：164-166
[4]谢丽.《数字电路与逻辑设计》教学改革实践。长春：吉林省教育学院学报[J]，2012，28（2）：71-72
数字电路与逻辑设计范文3
关键词 数字电路 教学理念 教学方法 创新教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
Take Teaching Philosophy and Teaching Methods as the Starting Point to Promote Innovative Teaching of Digital Circuit Courses
BAI Xuemei， LIU Shuchang
（Electronics Experiment Teaching Center， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022）
Abstract Digital circuit course is an important professional basic course of electrical specialty. In recent years， in order to highlight the basic digital circuit courses， engineering and advanced， has been engaged in various attempts of reform and innovation. But the premise of every innovative teaching should be based on teaching philosophy and teaching methods in-depth innovation， under the guidance of the right teaching philosophy， in the practice of appropriate teaching methods， we can promote innovative teaching of digital circuit courses.
Key words digital circuit； teaching philosophy； teaching methods； innovative teaching
0 引言
数字电路课程作为电气信息类专业重要的专业基础课之一，围绕我校的人才培养目标，以突出其基础性、工程性和先进性的课程目标，进行课程建设和创新教学改革。通过数字电路课程的学习，使学生在掌握数字电路与逻辑设计的基本理论和方法的基础上，能运用先进的EDA 工具，结合工程应用，进行数字电路和数字逻辑的分析与设计。数字电路课程开设在第四个学期，与先行课程电路分析、电子线路紧密结合展开拓展，并为后续课程微机原理等课程打下了坚实的基础。其课程培养目标是使学生掌握数字逻辑电路分析和设计的基本原理和基本方法；使学生能灵活运用所学原理和方法，自顶向下和/或自下向上地分析和设计数字逻辑系统；通过科学而系统的实验训练，培养学生逻辑思维能力，分析和解决问题的能力，培养学生知识自我更新和不断创新的能力。围绕着这一教学目标，课程的设计和教学实现应当以先进的教学理念和科学的教学方法为出发点，才能实现教学的创新性。
1 数字电路课程中先进的教学理念
教学理念是人们对教学和学习活动内在规律的认识的集中体现，同时也是人们对教学活动的看法和持有的基本的态度和观念，是人们从事教学活动的信念。现代教学理念注重以学生、作业、活动为中心，以学为主，教师在教学过程中起辅助和引导的作用，学生拥有主动权。教师主要工作是设定情境，让学生产生兴趣，发现问题，并在教师引导下，探索研究问题，找出解决方法并进行验证的一系列过程。①
1.1 教学设计
数字电路课程包括理论教学和实验教学。理论教学48学时，实验教学16学时。同时，还有与课程相应的实践环节——数字电路课程设计（1周）。在课程教学过程中，从逻辑代数基础出发，以组合逻辑电路、时序逻辑电路以及模数接口电路为重点，以逻辑电路的分析、设计和应用为最终目标，培养学生对数字系统的分析和设计能力。
1.2 教学内容整合
根据数字电路课程体系和目标要求，将课程划分为若干个教学阶段模块，对各阶段模块进行教学目标设计；在教学过程中做到点与面的结合、深入浅出，既掌握电路的细节内容又能充分把握各章节的知识体系。同时，把分章教学、阶段教学和项目教学相结合，在教学中在充分体现各章节间统一性的基础上，着重阐述各自的特殊性，强调工程观点和整体设计概念，注重工程问题的处理方法，培养学生的综合能力，加深学生对课程的理解。在布局好本门课程的同时，还要重视与相关学科内容的衔接，不断深入研究和探索，及时调整教学内容，使本课程在教学中尽可能体现知识点与其他课程的关系，为后续课程打下基础 。
在教学过程中注重对学生能力的培养，讲授给学生的不仅仅是知识点，更是培养学生知识获取能力和知识应用能力。例如，在讲到时序逻辑电路分析和设计时，无论是计数电路、序列信号产生电路、序列信号检测电路，重点强调“状态”的概念，进而引入一些应用实例，如彩灯设计电路、自动售货机等，从一个整体的类别去讲解，将课程讲授提高到一个新的高度。而学生所收获的不再是一个个孤立的电路和概念，而是一个整体的、有机结合的知识体系。学生会对数字电路课程的兴趣剧增，对整体的设计方法有一个飞跃的认识和提高。通过课程内容的合理安排和整合，让学生掌握科学的学习方法和设计数字电路的能力。更有意义的是，还可以提高学生的专业兴趣。由传统的学习转化为创新性的学习，让学生的思考能力和学习模式发生根本性的改变。
2 在数字电路教学中引入合适的教学方法
（1）采用多种教学方法，激发了学生的积极性和主动性。在理论教学中采用以老师讲授为主，兼用启发式、互动式和讨论式等教学方法，体现老师的主导作用与学生的主体作用。本课程注重培养学生逻辑抽象思维能力，并且逻辑设计的方法十分灵活，教师授课要注重启发式教学，给学生思考的空间，使之能够由此及彼，举一反三。同时，在教学中强调采用互动式教学，克服学生被动学习的局面。课堂上不仅仅是教师提问学生，同时鼓励学生随时向教师提问。并适当地组织讨论，让学生提出自己的思想和方法，由被动学习变为主动学习，激发同学们学习的潜能，培养了学生的兴趣与学习的能力。同时，合理利用网络教学资源，扩大学生的学习空间。
（2）注重理论教学与实践教学相结合，培养了学生的综合实践能力。数字电路与逻辑设计是一门实践性很强的课程，理论与实践的结合十分紧密。教师不仅要具有扎实的专业理论功底，也要具有较熟练的实践技能。要求教师对本门课程的理论和实践相结合的教材分析及过程组合的能力。②因此，在教学过程中，应该始终坚持理论与实践的统一，二者相互促进。一方面在学时安排上，理论课与实验课衔接，实验内容与教学内容互相渗透与加深，另一方面采用分层次教学，即采用验证型、设计型及综合型三层次教学，尤其是一些综合开发实验，不仅延伸了教学内容，而且对理论知识进行综合应用。同时，本课程既要掌握灵活的思维方法和系统的理论知识，又要强调工程实施能力的训练，让学生了解理论设计方案与工程实施之间的距离，训练学生严谨、务实的作风。
（3）课程中贯穿EDA软件的应用，培养了学生的实践能力。在课程中注重引入新器件、新技术、新方法，在课程中贯穿EDA软件的应用，要求学生以自学和实验为主掌握EDA软件的使用方法。在综合实验和系统实验中，要求利用EDA软件进行分析、设计、仿真，然后再具体实现，使学生学会电子电路先进的科学的设计方法，培养学生自己解决问题的能力和创新意识。培养学生完整数字电路系统的设计和实现方法。自顶向下，设定好各个部分的功能要求，将学过的电路模块自行组合，先在EDA仿真中软件实现，然后下载到硬件电路中。也可以到硬件实验室进行纯硬件电路的搭建，完成最终测试。
3 小结
数字电路课程创新教学的推进，依靠各个方面的配合，也需要从各个角度去理解，但是只有从根本上解决教学理念和教学方法的革新，才能从真正意义上去推进数字电路课程的创新教学。
注释
数字电路与逻辑设计范文4
关键词：VHDL；MAX+PLUSⅡ；仿真；数字电路
中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)21-30573-02
Application of VHDL in Digital Circuit Teaching
WU Xi-qin
(School of Computer and Information,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)
Abstract:VHDL，as a new type of hardware description language，is used to describe ，stimulate and automatically design digital system.Nowdays, it becomes a key technology in electronic design automatic(EDA).The method and process using VHDL to design digital system is presented through an example of modulo-16 counter .The anticipative target is achieved through stimulation.The result shows that VHDL is strong in hardware description and flexible in design method.It could reduce the design difficulty of digital system and improve efficiency.
Key words:VHDL;MAX+PLUSⅡ;stimulation;digital circuit
1 引言
随着电子技术的发展，数字系统的设计正朝着高速度、大容量、小体积的方向发展，用传统的自底而上的设计方法已不能满足要求，迫切需要提高设计效率。VHDL语言是一种对数字电路和数字系统进行性能描述和模拟的语言，是美国国防部在20世纪70年展的电路设计工具，并于1987年成为IEEE的一种标准语言。VHDL是一种面向设计的多领域、多层次IEEE标准硬件描述语言，是目前十分流行的硬件描述工具，并且被大多数EDA工具支持。
2 VHDL优点
1)功能强大，描述力强。可用于门级、电路级甚至系统级的描述、仿真和设计。
2)可移植性好。对于设计和仿真工具采用相同的描述，对于不同的平台也采用相同的描述。
3)研制周期短，成本低。这主要是由于VHDL支持大规模设计的分解和对已有设计的利用，因此加快了设计流程。
4)可以延长设计的生命周期。因为VHDL的硬件描述与工艺技术无关，不会因工艺变化而使描述过时。
5)VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。
3 VHDL的设计流程
VHDL在设计过程中，采用自顶向下的方法，首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分，然后对各模块进行设计并仿真，再进一步综合进行门级仿真，如果没有错误即可下载，最后实现电路，用VHDL设计数字系统的流程如下：
输入源程序编译源程序仿真综合门级仿真物理设计时序仿真
VHDL语言已日益成为一种通用的硬件描述语言，计算机辅助工程软件的供应商已把VHDL作为其CAD或EDA软件输入与输出的标准，其中ALTEKA公司提供了一套十分有特色的综合工具MAX+PLUSⅡ，它提供了全面的逻辑设计能力，从编辑、综合、布线到仿真、下载一气呵成，十分方便。
4 VHDL设计实例及仿真结果
4.1 设计方案
计数器根据时钟信号的作用分为同步计数器和异步计数器。同步计数器是指构成计数器的各触发器状态在同一时钟信号的控制下同时发生变化。下面设计一个具有异步清零功能的四位二进制同步可逆计数器。该计数器有一个上升沿有效的时钟输入端CLK；一个异步清零端CR（CR低有效）；一个计数方向控制器UPDOWN（UPDOWN=1时，进行加法运算；UPDOWN=0时，进行减法运算）；一个四位数据输出端COUNT；一个进位输出端CO。
4.2VHDL语言设计的源程序如下：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY cnt4b IS
PORT(CLK:IN STD_LOGIC;
CR:IN STD_LOGIC;
UPDOWN:IN STD_LOGIC;
CO: OUT STD_LOGIC;
COUNT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));
END cnt4b;
ARCHITECTURE behave OF cnt4b IS
SIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
BEGIN
CQI
PROCESS(CLK,CR)
BEGIN
IF (CR='0')THENCQI
ELSIF (CLK'EVENT AND CLK = '1')THEN
IF (UPDOWN='1')THEN
IF (CQI>"1111")THENCQI
ELSE
CQI
END IF;
IF (CQI="1111") THEN
CO
ELSE
CO
END IF;
ELSE
IF (CQI
CQI
ELSE
CQI
END IF;
IF (CQI="0000") THEN CO
ELSECO
END IF;
END IF;
END IF;
COUNT
END PROCESS;
END behave;
在程序输入完成后，经MAX+PLUSⅡ中的Compiler编译通过后，可用Stimulator进行仿真。
4.3 仿真结果
仿真结果说明：1)CR为0使计数从0开始；
2)UPDOWN为0时，在每个时钟上升沿使计数器减1；
3)UPDOWN为1时，在每个时钟上升沿使计数器加1；（下转第576页）
（上接第574页）
4)CO滞后于COUNT一个时钟。
5 结束语
VHDL语言具有与硬件无关和与设计平台无关的特性，并具有很强的电路描述和建模能力。目前，VHDL已成为电子设计自动化领域进行自上向下设计的应用方向，是专用数字集成电路设计描述的有力工具，同时也是逻辑综合和优化的重要基础，作为一种重要的高层设计技术，VHDL已成为当代电子设计者们必须掌握的重要工具。
参考文献：
数字电路与逻辑设计范文5
【关键词】数字电路；教学；仿真；层次化
仿真技术使用计算机来完成使电路设计过程中的大部分繁琐的底层工作，为电子工程师提供了理想的设计工具[1]，也为课程教学提供了资源丰富的仿真平台。立足于仿真工具的应用，根据教学内容的深度以及学生的能力水平，构建“多层次”的立体化教学平台，有助于数字电路课程教学和学生实践能力发展。
1 数字电路的教学
讲授法和例举法是数字电路课程中两种常用的教学方法，教师对基本定理、方法进行系统的解释和详细分析论证或以典型例题说明元器件和芯片的功能和应用。这两种方法对于学生理解和掌握知识要点是必要的，但目前单纯依赖多媒体课件的教学手段，很难使学生提起兴趣。
数字电路是一门应用型课程，但是课程内容的安排上，侧重于功能相对单一的、孤立的基本逻辑单元的分析和设计，而没有建立系统的观念，大多数学生感觉不能学以实用，在利用具体芯片设计实际电路时束手无策，影响了学习积极性。
传统数字技术中的许多观念、方法和思路已经跟不上日新月异的电子技术的发展步伐，有些甚至是不恰当、低效的，学生把过多的精力投入到这些落伍的知识、失当的理念，在后续课程又要重新纠正，造成效率低下。
在当前 “数字系统设计”方法不断变革的背景下，有必要将新的设计理念融入到教学中[3]，将教学内容用更生动的形式展现出来，从而调动学习兴趣，增强实践能力，提高学习效率，以更高的起点、开阔的视野去学习十分重要的后续课程。
2 仿真技术的层次化应用
2.1 基础层
基础层次，主要在数字电路理论课上展开，基于Multisim仿真平成验证性实验以及一些中小规模集成电路的分析与设计。Multisim提供了丰富的、标准化的元器件库以及种类齐全的仿真仪器仪表，可以实现门电路、编译码、显示驱动、触发器、计数器、555定时等典型数字电路的设计和仿真[2]。下面是讲解TTL 与非门工作原理的课堂实例，如图1。
1）Vi=0.296V，即输入接低电平，那么 Q1 导通，Q2、Q4 截止，Q3、D2 导通。Vo=3.954V，输出高电平。
2）通过按键C，不断增加输入电压，可以发现输出缓慢下降但仍为高电平，阀值电压出现在Vi=1.279V时，输出发生跳变至0.849V，输出低电平。
3）当输入大于阀值vth，输出迅速下降，直到0.123V不再变化，输出低电平。
此例中，通过仿真可以验证反相器的输入输出逻辑关系，并进一步测试反相器的传输特性曲线。在Multisim仿真平台上动态演示所学的芯片、电路，能够使知识形象化，学生在课堂上观察电路行为，加深了对教学内容的理解，进而体会应用方法，初步掌握分析设计电路的能力，为后续课程打下坚实基础。
2.2 综合层
在学生掌握课程基本教学内容的基础上，进一步综合培养。在综合性实验、设计性实验、课程设计以及毕业设计等教学活动中，基于EDA开发工具QuartusII仿真设计平台，设计和实现数字系统。
QuartusII是Altera公司在 windows环境下开发的可编程逻辑器件（PLD）综合设计平台，能够提供从设计输入到器件编程的全部功能，以硬件描述语言（HDL）为主要输入工具，实现系统逻辑仿真和时序分析，同时下载到可编程逻辑器件上进行实际的硬件测试和验证，从而完成数字系统的设计[3]。
以“交通灯控制系统”为例，说明教学过程。首先采用经典的设计方法，即通用的集成芯片搭建系统，这是一个集分频器、BCD译码器、计数器、动态扫描电路、多路选择器等常用中小规模集成器件的综合性运用，学生可以熟悉集成器件在系统中的应用，掌握算法状态机设计控制单元电路并且转换系统状态的方法。然后基于可编程逻辑器件分别进行结构级和寄存器级设计。结构级的设计首先将系统根据不同功能划分出多个单元模块，用硬件描述语言描述每一个单元模块，组合起来构成顶层模块，见图2，这种设计方法风格接近实际的硬件结构，是相对抽象的行为级描述的一个合理的衔接，寄存器传输级HDL描述属于行为级描述，根据操作顺序描述系统，由于不涉及具体硬件结构，更加体现了现代数字系统设计的优越性[4]。
在系统的HDL描述中，只在设计的关键点引入有用的硬件描述语言语法构造，采用规范的语言，清晰易懂的设计流程，力图达到举一反三的教学效果。教学效果表明，这种综合性设计课题，使学生能够了解大规模集成器件，通过比较各种设计方法，体会到随着数字系统复杂性的增加EDA软件表现出的强大的电路综合能力，进而探索先进的电路设计构思手段，激发学生实践兴趣。
2.3 创新层
创新层面向有创新思维的学生，依托开放性实验课程、学科竞赛的赛前训练、学生创新基金立项、参与教师科研项目以及校级、国家级电子竞赛等各类课外学术科技活动，以团队协作的形式展开，属于电子类课程体系的提高内容。在学习了模拟电路、单片机、C语言、传感器技术等多门电子技术专业课程的基础上，结合多种仿真设计工具的综合应用，进行有特定工程背景的课题设计。
以全大学生电子设计大赛赛题“正弦信号发生器”为例，一种方案的系统框图如图3所示。该设计方案，在单片机开发平台上实现主控制部分的设计；在QuartusII平台上实现直接数字频率合成技术（DDS），并且在数字域设计AM、FM、ASK、PSK四类调制信号；滤波及放大电路的设计中为了达到设计目的，先在multisim平台上通过波特仪仿真出电路在截止频率附近的衰减情况，反复调整参数直到符合设计要求，再搭建硬件电路[5]。各种电子电路仿真设计工具的综合使用，缩短了系统设计周期，硬件电路设计的软件化，也便于电路的升级。
实践表明，研究这些开拓性课题，能够使学生学会用系统的眼光、创新的思路去解决复杂问题，这一过程获得的项目开发经验是在课堂上无法学习到的。
3 结论
数字电路课程不能局限于有限时间内的理论、实验教学，一方面，要在课堂时间内扩展内容，一方面，把学习延伸到课堂外，面向不同层次的学生提供自学和创新的空间。电子设计仿真平台在数字电路课程中的应用，将课内教学、课外自学进行有机结合，使之相互补充，形成相互衔接、灵活配置的教学体系，在坚实基础的同时，注重实践能力和创新意识的培养，适应了当前电子技术的飞速发展对电类课程教学提出的新要求。
【参考文献】
[1]朱娜，张金保，王志强，等.EDA技术实用教程[M].北京：人民邮电出版社，2012.
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[3]赵艳华，曹丙霞，张睿.基于Quartus II的FPGA/CPLD设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[4]康华光.电3子技术基础q数字部分[M].北京：高等教育出版社，2006.
数字电路与逻辑设计范文6
关键词 学科建设 数字电路 知识结构 教学架构
中图分类号：G642 文献标识码：A
数字电路教学在电子科学与技术学科教育中占据非常重要的地位，要培养出大量合格的、具有创新精神和实践能力的高素质人才，适应数字电子技术的最新发展，必须有合理的教学架构做保障。它直接影响到课程的衔接、专业的建设、学校的发展。如何理顺教学思路，科学的创建教学架构？在宝贵的教学时间里，夯实基础，讲述精华，畅谈发展。引导并挖掘学生的自学潜力，培养学生自主学习、善于总结、探索思考。只有激发了学生学习的积极性，才可能使教学成果保持长久的生命力。
1 跟踪前沿、坚持特色，不断完善课程教育平台
数字电子技术是当前发展最快的技术之一，器件已从当年的中、小规模集成电路发展到今天的大规模、超大规模集成电路。数字逻辑的设计方法也在不断地演变和发展，并涵盖了更为广泛的内容，对传统的“数字电路”课程的教学体系、教学内容、人才培养模式和任课教师提出了挑战。如何培养和造就基础厚、专业宽、能力强、素质高的电子工程师，成为我们专业基础教育必须认真思考的主要内容。
学科内容的发展是教学改革的催化剂，发达国家一直在积极探索新的电子电路设计方法。在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革并取得了巨大成功。在电子设计技术领域，可编程逻辑器件的应用，已得到了很好的普及，为数字系统的设计带来了极大的灵活性。由于PLD可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方法进行重构，使得硬件设计可以如同软件设计那样方便快捷，因而极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计理念。随着可编程逻辑器件集成规模不断扩大、自身功能不断完善，以及计算机辅助设计技术的提高，现代电子系统设计领域的电子设计自动化技术应运而生。采用软硬件结合的方法先进行软件仿真再搭建硬件电路通过综合实验，培养学生独立思考能力与创新能力，利用现代数字系统设计的方法进行数字系统设计的能力，以达到巩固理论教学内容，提高学生工程设计能力和独立工作能力的目的。
加强实验教学层次化，基础实验培养学生侧重掌握基础知识、基本技能；综合实验要求学生根据提示自己拟定实验方案和设计实验电路，着重培养学生对中、大规模数字集成电路的应用能力。
2 明确目标、坚持教改，不断加强课程基本建设
数字电路课程隶属于学院基础教学部，它是计算机、电子、通信、自动控制等学科的技术基础课。在教材建设上，具备以下特点：（1）注重基础，知识结构合理，为后续课程的学习、教学打下良好基础；（2）考虑系统，知识模块互相交互，建立清晰的数字系统总体概念；（3）体现时代，结合数字技术的重大发展，及时反映前沿方向，以适应数字技术快速发展的需要；（4）加强实践，理论教学与实践教学结合，注重能力培养和智力开发，培养学生的创新思维和创新意识；（5）拓展应用，有较广的适应面，以满足开发应用各类数字系统的需要。
教材建设始终放在首位，挑选优秀教材作为理论教学使用。同时，介绍同类教材中的姣姣者给教师及学生作为教参，从中选出具有代表性的题目作为例题、考试题。并且将有些内容综合起来作为阶段小结，使学生前后内容不脱节。有些经典例题经常出现在不同章节教学环节上，加深理解，课堂内容讲述、实验课继续讨论、EDA仿真完成。
在教学实践中，课程组不断总结教学经验，萃取精华，修改讲义，始终保持讲义的质量，为教材建设与编写积累了丰富的素材，打下良好基础。
在课程教学梯队的建设上，做好如下工作：（1）知识储备，专业基础课教师平时应注重提高自己的专业文化底蕴，在精通本课程内容基础上了解并掌握后续课程内容，有效地实现承上启下。（2）软硬兼顾，根据课程发展特点，在传统教学基础上掌握EDA技术，提高软件编程能力，利用现代数字系统设计的方法进行数字系统设计。（3）瞄准前沿，跟上芯片发展特点，通过科研实践了解并掌握大规模集成电路的开发与应用。（4）启发思维，在教学过程中，理清一条主线，放宽学生思路，活跃课堂气氛，激发创新热情。（5）不断更新，知识的结构要与学科的发展保持同步，才能做到讲好过去积累的，教会如今新型的，看到未来发展的。
3 注重实践、因材施教，提高学生综合创新能力
我校拥有国家级电工电子实验示范中心，中心以一流的硬件条件、高素质的教学队伍、科学的管理手段、鲜明的光电特色，不断进行教学改革。为实现培养电子信息科学与技术的高端人才，注重基本理论的掌握、基本知识的运用和基本技能的训练。
实验课程分层设置：基础验证型实验；综合设计型实验；研究创新型实验；从不同的知识结构，通过合理配置不同层次的教学模块，实现了对不同专业的多目标、多层次人才培养模式。数字电路实验以传统实验为基础，结合EDA技术，注重融合数字电路新知识、新技术、新方法及教研、科研成果，着重培养学生的综合素质、实践能力。
通过科技创新实践活动把实验教学与科技创新竞赛、工程实践、自制仪器和科研等活动紧密结合，着重培养学生的个性和创新应用能力。
科研成果促进了教学的发展，每年有百余名学生参与科研工作，教师指导学生自制实验仪器设备，在创造经济效益的同时直接带动了教学效果的显著提升。
在完成理论教学和实验教学基础上，设计好课程设计内容。通过课程设计，让学生体会如何对实际课题全面分析、功能划分、制定流程、单元设计仿真、级联调试、撰写报告。以此养成良好的科研习惯，从根本上做好对学生的素质培养。对一些乐于动手，喜欢实践的学生，可以经常参与实验室的各种活动，以锻炼提高他们的能力。以各种大赛为契机，以固定和非固定的形式组织各种特长小组，培养锻炼学生的综合能力、激发学生专业兴趣、增强创新意识、提高创新能力。实现理论与实践互补的完整教学系统及特色人才培养，改变传统实验教学的思路，满足社会的需求，已成为实验室建设的方向。
基金项目：吉林省孵化器科研项目
参考文献
[1] 邹虹.数字电路与逻辑设计（第一版）[M].2008.3.
[2] 石勇.多元化改革实验教学 注重创新能力的培养[J].现代教育科学.高教研究，2006.1：150-151.
[3] 白中英.数字逻辑与数字系统（第四版）[M].2007.11.
