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數(shù)字電路原理和設(shè)計范文第1篇

關(guān) 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(xiàn)標(biāo)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(qiáng)，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(jī)的質(zhì)量。因此，對數(shù)字電路板的測試和故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究已經(jīng)成為現(xiàn)代測試技術(shù)研究的重要領(lǐng)域。引入自動化測試不僅可以使測試員從枯燥的重復(fù)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(chǔ)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(yīng)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(dǎo)下，對診斷對象進(jìn)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(fù)提供依據(jù)。診斷是建立在檢測和故障測試的基礎(chǔ)之上，又是對現(xiàn)有的檢測和故障測試技術(shù)的革新與發(fā)展。故障診斷的任務(wù)，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(yù)先設(shè)定的規(guī)則，對故障信息進(jìn)行綜合分析并得出結(jié)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(jié)果與系統(tǒng)原始模型或系統(tǒng)正常工作時的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析，再由前后兩者的差值來判斷當(dāng)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(zhǔn)確定位其故障源，以便采取對應(yīng)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?jǐn)?shù)字電路板比較適合于采用傳統(tǒng)的判斷規(guī)則進(jìn)行診斷， 而有些數(shù)字電路板則宜采用自動測試技術(shù)進(jìn)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(yīng)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(jìn)行測量，處理數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)方式顯示或輸出測試結(jié)果的系統(tǒng)。它由單個計算機(jī)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(jī)系統(tǒng)中的軟件代碼進(jìn)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(yīng)的采集、分析，從而完成對被測試對象的功能特性和指標(biāo)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(wù)，使用方便靈活，擴(kuò)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(yīng)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(jié)構(gòu)圖

采用GPIB總線技術(shù)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(jié)構(gòu)

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(biāo)要求設(shè)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(yīng)的輸出信號，再通過計算機(jī)程序的分析和處理，實現(xiàn)對測試采集到的故障信號進(jìn)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(jìn)而對故障現(xiàn)象的各種可能性原因進(jìn)行分析、判斷和解決。

3.2 利用自動測試系統(tǒng)分析

在進(jìn)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(yù)設(shè)功能，即可判斷該電路板工作正常；否則，結(jié)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(dāng)電路板的某一節(jié)點輸出信號的波形顯示和預(yù)期的不一致時，則檢查能夠直接影響并導(dǎo)致該節(jié)點輸出波形不正常的相關(guān)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(jìn)、檢測、診斷，最終查出導(dǎo)致電路板輸出錯誤信號的最前級節(jié)點。

一般情況下，導(dǎo)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(jié)

數(shù)字電路板診斷理論的不斷發(fā)展與日趨改進(jìn)、完善，以及前人在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(shè)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(chǔ)上充分應(yīng)用自動測試系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，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(xiàn)

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

數(shù)字電路原理和設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞：Max+plusⅡ；數(shù)字電路；邏輯綜合

中圖分類號：TP31文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)商之一。Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的EDA軟件。在Max+plusⅡ上可以完成設(shè)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(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)計環(huán)境，使設(shè)計者能方便地進(jìn)行設(shè)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(xué)中的應(yīng)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(jié)構(gòu)無關(guān)。

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(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計環(huán)境。

（3）完全集成化。

Max+plusⅡ的設(shè)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(shè)計庫。

Max+plusⅡ提供豐富的庫單元供設(shè)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(shè)計人員可以從各種設(shè)計輸入、處理和校驗選項中進(jìn)行選擇從而使設(shè)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(shè)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(shè)計過程

使用Max+plusⅡ軟件設(shè)計流程由以下幾部分組成。

（1）設(shè)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(shè)計要求設(shè)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(shè)定的參數(shù)和策略對設(shè)計項目進(jìn)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(shè)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(rèn)后的編程文件通過編程器（Programmer）將設(shè)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(shè)計過程中，如果出現(xiàn)錯誤，則需重新回到設(shè)計輸入階段，改正錯誤或調(diào)整電路后重復(fù)上述過程。

2.3 Max+plus Ⅱ描述語言

Max+plusⅡ軟件的設(shè)計輸入方法有多種，主要包括原理圖設(shè)計、文本設(shè)計、波形設(shè)計，層次設(shè)計和底層設(shè)計等輸入方式。在利用Max+plusⅡ軟件的數(shù)字電路教學(xué)中，經(jīng)常采用的是原理圖設(shè)計、文本設(shè)計和波形設(shè)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(jìn)行編譯并形成可以下載配置數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行邏輯電路的仿真時，需要在所設(shè)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(xué)中的應(yīng)用

下面以16位二進(jìn)制加法器的設(shè)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(xué)中的應(yīng)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(biāo)，會出現(xiàn)如圖2所示的輸入符號窗口，選擇相應(yīng)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(shè)計中，選用4個4位加法器7483，然后擴(kuò)展成16位的加法器。如圖3所示。最后設(shè)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(dāng)前的原理圖文件h:adder.gdf.設(shè)置成工程文件（．pof）,然后選擇compiler菜單進(jìn)行目標(biāo)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(jìn)行輸入信號的編輯和參數(shù)的設(shè)置。設(shè)置完成后，在“Max+Plus”菜單中選擇Simulator(仿真器)進(jìn)行仿真。本例的仿真結(jié)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(dāng)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(shè)計輸入的程序進(jìn)行編譯，修改設(shè)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(shè)計的16位加法器與用VHDL語言程序設(shè)計的16位加法器有著基本一致的性能。

4 結(jié)束語

將Max+plusⅡ用到數(shù)字電路教學(xué)中，可以很好地將理論和實踐結(jié)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(qiáng)了數(shù)字電路課程的趣味性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，實現(xiàn)了教學(xué)手段和教學(xué)方法的創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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

數(shù)字電路原理和設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；項目驅(qū)動教學(xué)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(chǔ)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(chǔ)知識；此外，還具有很強(qiáng)的實踐性。課程的任務(wù)是使學(xué)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(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和處理問題的能力，使學(xué)生具有一定的工程實踐能力。

一、傳統(tǒng)“數(shù)字電路”教學(xué)的特點

傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)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(xué)生，理論教學(xué)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(xué)的內(nèi)容繁多，學(xué)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(xué)實驗滯后于理論教學(xué)，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(jié)合，對于所學(xué)理論知識的拓展延伸不多，忽略了學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生認(rèn)為枯燥且難以理解，不會主動去學(xué)習(xí)，這樣惡性循環(huán)，學(xué)生也學(xué)不好這門課程。

二、教材的選擇

隨著經(jīng)濟(jì)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(kuò)大教學(xué)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(yīng)用性、針對性、實用性。此外，本書知識結(jié)構(gòu)合理、重點突出，做到了理論和實際相結(jié)合，每一章都有相應(yīng)的實驗或?qū)嵱?xùn)。

三、項目驅(qū)動教學(xué)法的展開

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

1.確立項目

從學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活出發(fā)，設(shè)計學(xué)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(shè)計過程中，使學(xué)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(xué)生應(yīng)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(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀態(tài)，將不同層次的同學(xué)分為一組，選出一名負(fù)責(zé)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(xué)，要進(jìn)行有針對性的個別輔導(dǎo)。出現(xiàn)問題時，老師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生分析問題和解決問題，以達(dá)到學(xué)生對知識自主構(gòu)建的目的。

（2）電路測試及故障排除。數(shù)字電路的實踐教學(xué)過程中，故障是不可避免的。排除故障是實踐教學(xué)的重點，也是難點。分析、尋找和排除故障，可提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，也是工程技術(shù)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(dǎo)各組優(yōu)秀的同學(xué)掌握，再由他們帶動其他的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。在這個過程中，學(xué)生可進(jìn)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(jié)

項目評估采取的是學(xué)生自評與互評，老師點評的方式。各組同學(xué)展示各組的成果，講述自己的設(shè)計方法及工作原理，并對自己的作品進(jìn)行自評；同時其他組同學(xué)也給出評價。老師逐個對各組作品從元件的布局、焊接技術(shù)、走線的合理性及總體布局和完成時間等幾個方面進(jìn)行評價，而且要重視過程評價，肯定學(xué)生的成績，肯定團(tuán)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(xué)中合理地應(yīng)用項目教學(xué)法，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，掌握理論知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，提高分析問題和解決問題的能力。在團(tuán)隊協(xié)作中培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)生走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

數(shù)字電路原理和設(shè)計范文第4篇

教學(xué)目標(biāo)(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(guān)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(yīng)用

(二)過程與方法

突出學(xué)生自主探究、交流合作為主體的學(xué)習(xí)方式。

(三)情感、態(tài)度與價值觀

1、感受數(shù)字技術(shù)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(xué)重點、難點重點

三種門電路的邏輯關(guān)系。難點數(shù)字信號和數(shù)字電路的意義。

教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)

教學(xué)手段聲光控感應(yīng)燈、投影儀、多媒體教學(xué)設(shè)備、三種門電路演示示教板、電壓表等

教學(xué)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(yīng)燈，引發(fā)學(xué)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(guān)系，今天我們就來學(xué)習(xí)簡單的邏輯電路。(二)進(jìn)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(jī)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(guān)，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(dǎo)學(xué)生分析開關(guān)A、B對電路的控制作用。體會“與”邏輯關(guān)系。

思考與討論：談?wù)勆钪心男┦吕w現(xiàn)了“與”邏輯關(guān)系。

教師指出：具有“與”邏輯關(guān)系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門。

符號：。

(1)“與”邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)，尋找“與”電路的真值表

把開關(guān)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(xué)語言來描述。這種表格稱為真值表。投影：

(2)總結(jié)“與”邏輯關(guān)系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結(jié)果，當(dāng)兩個條件都滿足時，結(jié)果才會成立，這種關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。

點評：讓學(xué)生理解數(shù)字信號“與”邏輯關(guān)系間的聯(lián)系，對“與”邏輯關(guān)系的仔細(xì)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(guān)系處理的電路原理，為下階段探究“或”關(guān)系及“或”電路作準(zhǔn)備。

(4)聲、光控感應(yīng)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(guān)系嗎?學(xué)生討論：不能用“與”的關(guān)系。

教師：(投影)教材圖2.10-6

引導(dǎo)學(xué)生分析開關(guān)A、B對電路的控制作用。體會“或”邏輯關(guān)系。

教師指出：具有“或”邏輯關(guān)系的電路稱為“或”門電路，簡稱“或”門。

符號：。

(1)“或”邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)，尋找“或”電路的真值表

把開關(guān)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(guān)系的真值表。投影：

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

點評：讓學(xué)生理解數(shù)字信號“或”邏輯關(guān)系間的聯(lián)系，對“或”邏輯關(guān)系的仔細(xì)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(guān)系處理的電路原理，為下階段探究“非”關(guān)系及“非”電路作準(zhǔn)備。

3、“非”門

教師：(投影)教材圖2.10-9

引導(dǎo)學(xué)生分析開關(guān)A對電路的控制作用。體會“非”邏輯關(guān)系。

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

學(xué)生：討論，得出結(jié)論：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)成相反的邏輯關(guān)系，叫做“非”邏輯。

教師指出：具有“非”邏輯關(guān)系的電路稱為“非”門電路，簡稱“非”門。

符號：。

教師：請同學(xué)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(xué)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(jié)果如圖2.10-13。

(三)實例探究

投影：

教師引導(dǎo)學(xué)生完成對例題的分析和求解，通過實例分析加深對所學(xué)知識的理解。學(xué)生活動

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

數(shù)字電路原理和設(shè)計范文第5篇

關(guān)鍵詞：

項目教學(xué)法；邏輯思維；實踐

中圖分類號：

G4

文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)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(xué)的補(bǔ)充和延續(xù)，通過實驗教學(xué)可以鞏固理論知識，培養(yǎng)實踐能力。數(shù)字邏輯電路技術(shù)領(lǐng)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(xué)必須重視實踐能力的培養(yǎng)。如何在數(shù)字電路實驗教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，是實驗教學(xué)中的重要課題。在數(shù)字邏輯電路中應(yīng)用項目教學(xué)法就可以實現(xiàn)。那么什么是項目教學(xué)方法呢？項目教學(xué)法，是通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)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(xué)和數(shù)字邏輯電路實驗教學(xué)相統(tǒng)一，在做實驗教學(xué)的同時，用項目驅(qū)動來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及創(chuàng)新能力，進(jìn)一步提高他們的實踐能力和創(chuàng)新意識。

1教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字邏輯電路傳統(tǒng)的教學(xué)是將理論知識內(nèi)容介紹給學(xué)生，理論教學(xué)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(xué)生則被動地接受老師傳授的知識。上課時學(xué)生也許聽懂了，但是過段時間就忘記了。傳統(tǒng)教學(xué)實驗滯后于理論教學(xué)，在學(xué)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(xué)習(xí)就造成了部分學(xué)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(xué)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(xué)應(yīng)該起到的作用?！稊?shù)字邏輯電路》的任務(wù)是使學(xué)生掌握現(xiàn)代電子技術(shù)基礎(chǔ)的有關(guān)知識，提高專業(yè)知識水平、及提高學(xué)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(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到這門課的任務(wù)。

2 改革設(shè)想

現(xiàn)在我們應(yīng)該建設(shè)一個以“學(xué)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(xué)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(gòu)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(qiáng)學(xué)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(xué)法宜在數(shù)字電路實驗室進(jìn)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(xué)生的主動性，積極性和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維模式，實現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的獨特的教學(xué)方式。在教學(xué)活動中，教師將需要解決的問題或需要完成的任務(wù)以項目的形式交給學(xué)生，在教師指導(dǎo)下，以個人或小組工作方式，由學(xué)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(xué)中，學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，學(xué)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(tuán)隊合作精神等。

3具體應(yīng)用實例

項目教學(xué)法是師生共同通過完成一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動。應(yīng)用此方法進(jìn)行數(shù)字電路教學(xué)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(xué)活動的核心內(nèi)容，是教學(xué)任務(wù)能否完成的關(guān)鍵。項目的選擇應(yīng)符合以下幾點：（1）涉及的知識和技能應(yīng)在教學(xué)大綱要求的范圍內(nèi)；（2）所確定的項目及結(jié)果，有一定的興趣性，能調(diào)動學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性；（3）所涉及的內(nèi)容是學(xué)生們比較熟悉的；（4）涉及到的知識技能，學(xué)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(xué)生的情感、態(tài)度的教育。以組合邏輯電路的學(xué)習(xí)為例詳細(xì)介紹項目教學(xué)法的應(yīng)用。

3.2分析及設(shè)計

在電視中我們經(jīng)?？吹揭恍┗顒討?yīng)用搶答器如少兒頻道中的智慧樹節(jié)目。根據(jù)我院現(xiàn)有的設(shè)備及學(xué)生們得基礎(chǔ)，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(wù)給學(xué)生們供參考來幫助他們順利完成此項目。

任務(wù)一：學(xué)習(xí)邏輯函數(shù)相關(guān)知識，掌握組合邏輯電路的分析和設(shè)計方法，并設(shè)計一個簡單的3人表決電路。

任務(wù)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(yīng)用。拓展任務(wù)：由編碼器或譯碼器完成組合邏輯電路的設(shè)計，全加器、多路選擇器、比較器的邏輯功能測試和電路設(shè)計。

任務(wù)三：用中規(guī)模集成電路完成4路搶答器的設(shè)計、制作與調(diào)試。

接下來進(jìn)行電路設(shè)計：（1）完成具體的電路設(shè)計和相關(guān)計算；（2）對初步設(shè)計的電路進(jìn)行修正，確定最合適的方案，當(dāng)然，方案可以有多種，要充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性。

然后進(jìn)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(jī)調(diào)試。

我們老師既然都布置任務(wù)給學(xué)生們來幫助學(xué)生，就應(yīng)該把握好尺度，不要過多的參與了，放手讓學(xué)生們自己通過查閱資料、自學(xué)、互相商討來完成搶答器的制作。當(dāng)然在做任務(wù)之前，我們教師要把接觸到的新知識給學(xué)生們介紹明白，學(xué)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(xué)生們學(xué)習(xí)的主動性、積極性。

下圖為學(xué)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(yīng)輸出為低電平。

k1，復(fù)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(dāng)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(jìn)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(quán)。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(dāng)裁判確認(rèn)搶答者后，按下復(fù)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(fù)初始狀態(tài)，LED熄滅，揚聲器振蕩，準(zhǔn)備接受下一次搶答。

4結(jié)語

項目教學(xué)法突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，適應(yīng)現(xiàn)在的教學(xué)。通過項目教學(xué)法的學(xué)習(xí)，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)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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