数字电路与逻辑设计范文
时间：2023-02-24 09:33:50
数字电路与逻辑设计范文第1篇
关键词：高职教育；项目化教学；形成性考核
作者简介：张丽（1981-），女，江苏南通人，南通农业职业技术学院机电系，讲师。（江苏 南通 226007）
中图分类号：642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）26-0051-02
“数字电路与逻辑设计”是机电专业中的一门专业基础课，它的特点是逻辑性、实践操作性强。它的先导课程有“电路分析”、“模拟电子技术”和“protel99SE”，后续课程有“单片机技术”、“家电原理”和“电子测量技术”，在整个学科体系中起着承前启后的重要作用。
一、“数字电路与逻辑设计”课程设计的理念
以职业能力培养为出发点，应遵循“手脑并用”、“做学合一”、“理论与实际并行”、“知识与技能并重”的教学原则，突出以“能力为本位”的课程模式，以应用和就业为导向，以培养职业技能为目的。以学生为主体，教师为主导，才能充分发挥学生的自主学习积极性。把握学生的认知过程和接受能力的规律，注重对学生创新意识和创新能力、综合意识与综合能力、实践意识与实践能力的培养。以理论联系实际为指导，重点提升学生运用知识的能力，使之养成良好的学习习惯，把握行为引导法促进学生能力提升的发展性教育理念。
二、高职教育及高职学生的特点
高职学生的特点是基础知识薄弱、理论学习困难、学习情绪化、对感兴趣的事物接受能力强。
高职教育的特点是面向岗位群，机电专业面向的岗位主要有：
生产现场操作及维修岗位：要求具有机电产品生产现场的工艺实施能力；机电工具设备的使用与操作能力；对机电产品进行装配、检测与调试的能力；要求仪表的使用、计算机测试、系统分析或产品故障分析的技术能力要强。
机电产品、设备安装及调试岗位：能够对机电设备进行安装、调试、运行管理与设备维护，并能对一般控制系统进行维护与改造。
机电产品、设备技术管理及服务岗位：要求技术管理人员具备看懂机械图纸和电气图纸的能力；具有机电一体化设备的使用、维护、管理能力，具有一定的生产管理、技术管理等知识。机电设备销售与售后服务技术人员具有机电设备的原理、装配工艺等知识，具有机电设备的检测与维修能力。
三、“数字电路与逻辑设计”项目化教学的必要性
传统的教学法是从知识点的掌握到电路的分析再到电路的设计，由局部到整体，自下而上。它以教师为中心，以课堂为中心，以教材为中心，忽视了学生积极性、主动性的发挥，实践以模仿为主，突出技能性训练，缺少设计性、创新性，教学效果不是很理想。
因此，必须根据不同的岗位职业能力要求，确定课程的职业能力目标：会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能，会分析常用电路的功能；能完成数字电路的设计，能分析和排除电路中出现的故障；能通过对数字集成电路芯片资料的阅读，了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法；能熟练掌握数字电路中常用仪器仪表的使用；能画出所设计的数字逻辑集成电路的电原理图，能列出所设计的电路的元器件清单，会撰写所设计电路的测试说明。
根据课程的职业能力要求确定课程的知识目标：掌握逻辑代数基础知识；了解集成逻辑门电路内部构造；掌握组合、时序逻辑电路的分析设计；理解触发器的工作特性；掌握脉冲波形的产生和整形；A/D及D/A转换。
在此基础上采用项目教学法，它是从实际问题出发来讲电路的构造、元器件的选择，再到知识的运用，由整体到局部，自上而下，宏观把握，以学生为中心，以项目为中心，以实际经验为中心，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与岗位职业能力要求的相关性，大大提高了学生的就业能力。
四、“数字电路与逻辑设计”课程设计思路
为落实以培养学生职业能力为目标的课程实施，给出课程总体设计思路：坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，力图做到“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”。
课程设计以电子产品的制作为载体，以便于与企业共同开发该课程：项目一，声光控制灯电路制作；项目二，竞赛抢答器制作；项目三，电子生日蜡烛制作；项目四，流水彩灯制作；项目五，31/2位直流数字电压表的制作。
项目的选择以课程标准中的教学内容为依据，既与数字电路知识紧密结合，又能够充分体现当前的工程实际情况，同时具有一定的创新空间，学生可以运用学过的知识进行创造发挥。
通过任务引领的项目活动将必备的知识、技能、行为、态度内化融合，使学生具备本专业的高素质劳动者和高级技术应用人才所必须的数字集成电路设计、制作与测试的基本知识和基本技能，同时培养学生爱岗敬业、团结协作的职业精神。
五、“数字电路与逻辑设计”教学内容的设计
该课程的总体目标：使学生具备本专业的高素质劳动者和高级技术应用型人才所必需的电子设计基本知识，具备灵活运用常用数字集成电路实现逻辑功能的基本技能；为学生全面掌握电子设计技术和技能，提高综合素质，增强职业变化的适应能力和继续学习能力打下一定基础；通过问题的解决，培养学生团结协作、敬业爱岗、吃苦耐劳的品德和良好的职业道德观。
1.内容的选取
以项目二竞赛抢答器的制作为例来说明：
根据总体目标确定该项目的知识目标、技能目标、素质目标。
知识目标：掌握编译码器知识、触发器知识、计数器知识、脉冲波形的产生和整形知识、单稳态触发器知识、复习逻辑代数知识。
技能目标：掌握编译码器、计数器功能、选择连接及使用；掌握555定时器的连接及使用；运用仿真软件画仿真图；具备查阅集成芯片产品手册的能力。
素质目标：培养耐心细致的工作态度，培养严谨扎实的工作作风，培养学生竞争与合作意识。
2.教学内容的序化
（1）任务下达。将项目分解为五个子任务：译码电路的设计与制作、抢答电路的设计与制作、倒计时电路的设计与制作、声响电路的设计与制作、控制电路的设计与制作。
以子任务抢答电路设计与制作为例。知识目标：学习掌握二进制编码器、二进制优先编码器、BCD编码器、BCD优先编码器。能力目标：掌握编码器功能、选择连接及使用、运用仿真软件画仿真图、具备查阅集成芯片产品手册的职业能力。素质目标：培养耐心细致的工作态度、严谨扎实的工作作风、竞争与合作的意识。
对该子任务进行分析：选手抢答情形即选手A首先按下按钮，显示屏上显示A抢答成功，其他选手再按按钮无效，选手A松开按钮后，显示屏上A抢答成功的状态保持不变，直到主持人清零，进行下一轮抢答。抢答电路的重要功能：锁存功能。既要能“锁”，也要能“存”。“锁”——其他选手，“存”——抢答成功的选手信息。通过类比的方式引入编码的概念，对该任务进行仿真后下达任务卡。
（2）资讯。让学生回顾以往解决相关问题的方法，给出用门电路实现的方法；让学生检索常用编码器的数据手册，通过手册了解芯片的功能和基本使用，掌握编码器的测试方法，通过测试加深对芯片的功能和使用方法的了解。
教学重点：二进制编码器与优先编码器的异同点。教学难点：编码器的使用。对芯片进行测试后进行芯片用法分析。
（3）计划决策。通过类似电路分析，启发学生思路；引导学生讨论该任务中编码器的选型，分析采用二进制编码器设计的缺陷；重点讨论如何解决优先编码器的硬件电路已经固定好的优先级；深入各小组听取学生决策意见；根据任务要求，各小组讨论出任务实施方案，设计出系统框图，指导老师确认方案的可行性。
（4）任务实施。任务的实施过程主要以学生为主体，学生三人一组，将学习能力较好、中等、较弱的学生合理分配到各组，教师指导、答疑。
（5）检查评估。根据各小组的演示给出综合评价（部分实现、全部实现、有创新功能）；抽取设计较佳和较差电路进行点评；教师给出优化电路，要求学生课后进行分析。
3.教学手段、方法
项目二的教学方法：基于问题教学法 （从实际问题抢答竞赛出发）；基于兴趣的教学法 （向学生进行任务的虚拟仿真flash演示）；理论实践二位一体教学法 （编码器功能知识的掌握与电路搭建）；可视化教学法（芯片功能的测试将传统测试方法与专用的数字芯片测试仪结合）；小组讨论法（3人分组）；启发式教学法（任务分析部分）；类比教学法（编码概念引入部分）；探究法（任务实施过程中）。
本门课程教学手段、方法：任务驱动法、行为导向项目教学法；工学结合，现场教学法（项目中每个任务的综合）；传统教学手段（讲解法、示范法、模仿法、练习法）；多媒体教学手段（PPT课件、flash仿真、网络教学及互动平台）。
六、“数字电路与逻辑设计”考核评价方式
建立终结性评价和过程性评价相结合的评价方式。终结性评价中知识考核占30%，综合考核占70%。过程性评价以项目为单位，其中教师评价占40%，学习档案占30%，小组评价和自我评价各占15%。
七、总结
以职业岗位活动调研为前提进行职业能力需求分析；以职业能力需求分析为导向确定课程职业能力目标；根据职业能力目标的需求确定知识目标；根据岗位工作过程和认识规律构建教学模块；以职业能力训练项目作为课程目标和教学内容的载体；以真实的职业活动实例作为训练素材；通过项目教学真正实现“教、学、做”三者的融合；建立以形成性考核为主的课程考核体系。
参考文献：
[1]胡锦.数字电路与逻辑设计[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.
[2]康华光.数字电子技术基础（数字部分）[M].第1版.北京：高等教育出版社，1980.
数字电路与逻辑设计范文第2篇
关键词：数字电路与逻辑设计；教学方法；教学质量
1 课程的现状
在高速发展的电子产业中数字电路具有较简单又容易集成的特点，是集成电路设计的基础。数字电路又是现代电子技术、计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的基础。因此，《数字电路与逻辑设计》是电子、通信、计算机、自动化等专业的重要基础课程，其理论性和实践性很强。
在当今信息数字化时代，随着CMOS工艺的发展，式子电子技术中TTL的主导地位被撼动。在工程实践中，数字电路的文本描述已逐渐取代图形描述。FPGA/CPLD器件的大量应用，也改变了数字系统的设计理念、设计方法，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。因而，数字电路的教学内容也需要不断更新与改进，已适应人才培养的需要。
对以电工基础及电子电路为基本的理论基础知识，由于其逻辑性极强、极具抽象性、并枯燥无味，对该门课程有极大兴趣的学生不多，大部分学生都感到难学、学不懂、不会学，对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面，更是觉得困难重重。由于缺乏学习兴趣，学生的学习纯粹是―种被动学习，也就是为了应付考试，最终的教学目的很难达到。
目前，大部分年轻老师都是直接从学生转变为老师的。在讲授这门课之前完全没有任何教学经验，更谈不上实践经验了。所以在教学过程中只是在简单完成教学任务，照搬书上的内容，没有将这门课程与当今科研技术结合起来，对激发学生的学习兴趣也并未起到积极的作用。在学校，数字电路与逻辑设计分为两部分教学，分别为理论知识与实验操作。大部分老师只承担某一部分的教学工作，很少同时从事两部分的教学工作。这样的话，会使理论与实践脱节，老师各讲各的，学生的学习效率也会相应降低。因此，教师应该重视这一状况。教师是否了解当前学科技术的前沿，能否更多地将当前新工艺、新电子元件、新仪器产品的使用等内容融入课堂教学是至关重要的。
考虑到上述现状，针对学校专业特点和有关课程设置，改革数字电路与逻辑设计课程体系已经成为大家的共识。
2 提高教学质量和效果的策略
2.1 学生学习兴趣的培养与提高
课堂教学是学校教育的基本途径，面对有些学生注意力不够集中，自律能力较弱的状况，怎么样使自己的讲课更有吸引力，激发学生的学习兴趣，这是很多教师关心的问题。针对以上问题，具体实施方案如下：
调研。采用无记名答卷调查以及课间交谈等方式，及时了解学生心理状态和学习状态信息，对学生的电路基础知识、学习兴趣、知识获得取向等进行统计和分析，为制定合适的教学计划、选取恰当的教学内容和教学方式打下基础。充分了解学生的心理状态和学习状态、现有的教学条件和实验条件，为课程教学质量的提高提供理论依据。
激发动机，学以致用。具体内容的授课过程中，尽量将理论内容和实际结合，寻找与人们实际生活息息相关的数字电路，让学生有种数字电路就在身边的感觉，拉近与数字电路的距离，而不是将数字电路作为一门距离很远的知识来学。
营造生动活泼的学习气氛。不论是在课堂教学中还是课后与同学们的交流中，尽量从学生的角度出发，走到学生身边，拉近与学生的距离，在教学过程中穿插一些幽默的语气，适当的让学生放松。
创设问题情境，让学生广开思路。在教学过程中，不是老师一味的讲，适当的时候可以引导学生，让学生自己思考。
关注学习过程，让学生品尝成功。积极关注学生参与学习的程度是教学成功的重要因素。没有学生积极参与的教学应该是失败的。教师在关注学生的同时，要积极创设机会让学生体验成功的。
2.2 教学过程中教学相长的互动性教学模式研究
这其实是一个在教学过程中以谁为主的问题，也是很多教师一直在探索的问题，大学专业课程基础较宽、内容较丰富，要完全实施互动式教学模式会与课堂人数众多以及课时的限制之间发生矛盾。目前一般数字电路基础及专业基础课程的教学，基本仍采用教师详细讲解每个知识点和例题的模式，这是解决上述矛盾的最方便直接但却不是最好的方法。鉴于课时的限制，挑选合适的内容和时间逐步进行互动式教学还是切实可行的。除此之外，最大限度地将重要知识点、特别是在工程实际和深造过程中应用较多的知识点以应用实例体现出来，解决学生“有没有用”和“怎样用”的疑问，也调动起学生的学习积极性；条件允许还可进行实物演示，或提供多媒体材料（如教学录像、flash等）、书面参考资料及电子资源，引导学生掌握科学的学习方法和严谨的科研思维方式，达到互教互学、学有所用、轻松愉快的学习效果。
在“教”环节，充分借鉴现有教改科研成果，形成本课程特色的教学方式，并在内容上恰当加入相关专业领域的科研成果、科研思想来丰富理论内容、拓宽知识面以掌握本专业领域发展现状与趋势，力求把枯燥无味的理论公式、物理概念和科研思路通过具体的数字电路实例表现出来；在“学”环节，积极引导学生在掌握好理论知识前提下，发展分析和设计数字电路的能力，形成“学有所用、学以致用”的科研思维方式，选取合适的内容在合适的时机采取学生分组讨论并鼓励他们走上讲台讲述各自的理解，教师则加以肯定和补充，从而增强学生的学习积极性，逐步形成互动式教学模式。
对这门课程的知识体系、教学方法作进一步的研究，充分利用网络资料，掌握数字电路领域发展现状和趋势，了解并借鉴相关学科的现有科研成果，并恰当运用于本课程教学过程、课后习题布置以及课程考核过程中，使其跟得上科学发展的步伐。借鉴国内外高校的先进教学模式，充分调动学生的学习积极性，选择内容进行分组讨论并鼓励学生走上讲台、辅以教师补充，建立教学相长的互动性教学模式。
2.3 课程设计强化实践能力的研究
本课程的突出特点是其应用性和工程实践性，因此需要通过各种实践教学手段和措施提高学生的认知和应用能力。在课程快结束时可安排课程设计环节，培养学生运用课程中所学到的理论知识与实践技能，独立地解决实际问题。可以设计传统的一些数字电路，例如：声控器、温控器、交通控制灯、序列码发生器和频分计等。学生也可以发挥自己的创造力对这些题目进行改进，扩展它们的功能，或者学生可以对自己感兴趣的数字电路进行研究以及利用所学知识设计某种功能的数字电路。通过课程设计，提高学生独立进行电路调试和分析能力，培养学生接受新事物的能力，开发学生运用所学知识解决实际问题的技能。
根据教学大纲要求，课程配套实验属于验证性实验，这对学生科研动手能力和知识掌握程度的要求并不高，而学生对不同知识点或实验的掌握理解和兴趣不尽相同，对课程中物理概念的理解以及是否需要更深入探索的需求也不一样，因此按照学生的上课情况及基础掌握程度进行分组课程设计，并针对各组按情况给出难度适中的课程设计题目或要求，通过团队合作来设计数字电路系统并对实验现象进行解释和解决，这样非常有助于学生加深理论知识理解和锻炼理论联系实践、团队协作的能力。
大量引入实际范例以激发学生的学习兴趣，从而让学生从被动学向主动学转变，鼓励学生积极思考、勇于探索、勤于实践，利用所学理论知识，能对实际应用进行分析和解释，从而加深对课堂理论知识的理解，达到“在课堂上学理论，在实践中习真知”的效果；通过增加课程设计环节培养学生设计特定功能器件的能力。
2.4 合理灵活的考试机制探索
历年的考核方法教师沿用了期末结合平时成绩的形式，期中成绩占30%，期末成绩占70%。从历年的教学经验来看，这种考核机制存在严重的弊端。许多学生为了能拿到高的平时分，相互抄袭现象非常严重，但是老师在认定抄袭上相当困难，所以不能单纯从作业情况来评定一个学生的平时成绩。很多学生平时不认真预习，上课不认真听讲，课后不认真复习，为了应付期末考试，到考前临时抱佛脚，把过多的时间和精力放在套题和猜题上。集中考前几天时间把历年试卷看下，有的甚至直接背下答案。这样的话，这门课的学习以及教学目的并未真正达到。而且这种考试机制下，会导致老师在教学过程中想到的只是怎么提高学生的期末成绩，素质教育已抛到脑后。基于上述情况，教师改变这种传统的考核机制，结合多种考核形式，综合评定学生，具体方案如下：扩到平时成绩的比例，可适当扩到50%，平时成绩包括平时作业、课堂测验、设计作业以及附加分。不单纯的以作业情况计算平时成绩，而是在教学过程中，随机的进行课堂测验，当场交，将每次测验成绩计入平时分；在结束这门课程之后，学生利用所学知识对某个实际数字电路进行分析或者设计某个数字电路，以大作业的形式上交，并计入平时成绩；最后，还可以在课堂练习的时候，给优先得到正确结果的学生相应奖励，比如平时分加5分。在期末考试出卷上，可以邀请外校相关学科的老师出卷，这样避免每年试卷题目都相似，也遏制学生背题、猜题的想法。
3 结语
数字电路与逻辑设计范文第3篇
【关键词】数字电路与逻辑设计 精品课程 教学改革 网络教学平台
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0134-02
“数字电路与逻辑设计”是信息学院所有国内高校电子信息、计算机类和部分非电类本科生的重要技术基础课,也是国内外高校电子及计算机类学生的基础必修课程,具有基础性强、实践性强、更新快的特点,是学习电子类专业课程和毕业后从事电子技术工作的基础。
云南大学“数字电路与逻辑设计”课程经过近30多年的建设,2008年别列为校级精品课程建设项目,该课程的教学队伍,采用教学、实践、科研相互结合和促进的教学理念,讲授国内外该课程的最新内容,在课程体系结构改革、实验教学改革、现代教学手段和方法的应用、提高教师学术水平和教学水平等方面取得了丰硕成果。
1 课程体系结构改革
为了提高该课程的教学质量,我们建立了理论教学、学生实践和自主研发三个层次的教学体系,不断更新教学内容。第一个层次是扎实掌握基础知识,第二个层次是具备较强综合创新分析设计能力,第三个层次是自我拓展提高专业知识的能力。
1.1 理论教学
对于基础教学,讲课内容从原来偏重于基本电路的原理分析,更多地转向基本电路的组成原则、电路结构的构思方法以及系统结构化设计的思路等方面来;采用现代化教学方法和手段,利用多种媒体, 充分发挥网络课堂的优势,活跃了教学气氛 ,激发了学生的求知欲和潜质;模拟仿真教学贯穿整个教学过程,模拟仿真教学不采用课堂教学的方式,而是以自学和实验为主,通过平时作业和设计电路的大作业、实验电路设计和仿真,使学生初步掌握现代化的电子电路和系统的设计方法和实现方法,不同程度的学生在大作业中均充分展示自己的独到见解。
针对课程实践性强的特点,课程分内容从系统入门,通过学习数字电路的基本概念、电路、分析方法、设计方法和应用,最后回到实际系统中来。在教学过程中使学生建立起“系统观念、工程观念、科技进步观念和创新观念”提高。实验教学从原来跟随课堂教学的实验课改革成为三个层次的实验课,分为基础性实验,综合性实验和创新性实验,从原来较多验证性实验转变为以综合性、设计性实验为主的实验教学;这些都更有利于培养学生综合应用的能力、系统集成的能力和创新能力。
因为电子技术日兴月异,该课程内容更新较快,在该课程建设中采用双语教学,提高学生的国际竞争和国际合作能力,鼓励学生自主进行电子产品制作和研发,掌握自主开展科研工作的能力,利于学生潜能的挖掘与拓展。
1.2 实践教学
实践教学采用软件设计、硬件实现、进行“综合实验”和“创新实验”的教学方式,实践教学涵盖了“数字电路与逻辑设计”理论课程的主要内容,通过实验教学加深学生对理论的理解和运用。通过实践教学,重强调学生以下能力的培养:
(1)系统设计和研发能力。通过“综合实验” ,训练学生设计和实现具有特定功能的数字系统(包括可编程器件)的,设计和实现数字电路和单片机的电子系统,训练学生将理论运用到实际电路功能设计和系统实现的能力。
(2)创新能力。在综合实验和创新验别鼓励学生自拟实验项目,将课外科技活动、电子大赛、国际大学生机器人大赛纳入教学活动中来,在全天候开放的实验室中,课内外学习相互结合,使学生各按步伐,共同前进。
(3)规范化工作能力。对于电路的设计与实现,有许多国际化标准,要求学生在综合实验和创新实验中遵循国际标准,规范化设计和电路实现流程。
(4)自学能力。对较大电路系统的设计,因电子技术的日兴月异,学生们需要自主学习、掌握自主开展研究的方法。
(5)团队协作能力。在综合实验和创新实验中鼓励学生进行小组协作,
(6)文字表述与口头表达能力。要求学生将设计和实现的电路,以电子文档的形式提交,通过训练学生实验文档的规范性和系统性,以提高文字达能力。要求学生对实现的电路进行介绍和演示,以提高口头表达能力。
2 教学方法与教学手段的改革
2.1 多媒体教学方式与传统教学方式相结合
在给课程的建设过程中,用Authorware自主开发了与教材配套的多媒体课件,结合Flash实现了同步、异步时序电路波形的动态描述,多媒体教学为课堂教学提供了活力,避免画复杂电路的烦琐,但不能代替教师,对于部分理论,板书推导,利于学生接受。根据章节内容的不同,结合多媒体教学与传统黑板教学,使两者优势互补。
2.2 EDA教学
应用EDA 技术设计数字电路,不受实验器材品种、规格、数量和经费不足的限制,为课程设计的课题选择拓宽了范围。在课程教学中,一些抽象、繁杂的变化过程(诸如险象竞争、延迟等现象) 不易理解,但从时序仿真的波形图中生动形象地得以表现。使学生更透彻地理解所学知识,深化所学内容,提高了学生的学习兴趣。在理论教学中结合实例演示,同时供学生系统仿真。除与教学配套的基础实验外,开设综合设计、开设创新实验,鼓励学生的创新、协作、实际调研、自学等综合能力。
2.3 网络教学
网络化教学系统,并不作为一个独立的教学系统,而是正常教学环节的一个必要补充,它克服了传统教学方式的局限性,具有教学信息资源丰富、开放、交互的特点,充分遵循学生的认知规律和特点,将所有教学环节实现网络化。网络教学平台实现师生互动,如资源与下载、辅导答疑、作业提交与批改、课程讨论、在线设计等。使传统意义上的教学不再受时间和地点的限制。利用服务器中的题库资源自主选题或自动组题,进行模拟测试、解答试题等相应功能。测试题应依照知识点难度策略进行组卷。目前我们正在探索。
2.4 双语教学
双语讲授该课程,提高学生在该课程及相关专业方面的英语听说读写能力,以利于学生掌握国际该领域的最前沿知识,具备国际竞争能力。“数字电路与逻辑设计”双语教学模式,不是简单地将授课语言变成英语,还有考虑学生的接受能力。由于学生的英语水平参差不齐,在授课时中文的适当说明就显得尤为重要,但是要注意不能喧宾夺主,否则就失去了双语教学的意义,要找到英文、中文的恰当结合点是十分必要的。英语授课的语速一定要慢一些,要适当地重复,对重要的概念及定理一定要先用中文解释清楚后再用英语描述,结合多媒体教学,帮助学生理解。
3 师资队伍建设
不断提高教师队伍教学水平和质量。教师队伍的教学水平直接影响教学质量与教学效果,通过定期举行青年教师教学比赛,定期组织教学方法研讨和集体备课,定期举行教学检查,帮助和监督教师队伍提高教学水平和质量。
教学促进科研,科研深化教学的教育理念。本课程组通过传班带的方式帮助和鼓励青年教师提高教学水平,同过参与和主持项目,开展教学科研和学科研究,提高业务能力,将科研成果与教学结合,促进教学。鼓励支持教师参与国际会议、国内学术交流和培训,不断获取新知识、新技能、新理念,提高师资队伍综合素质。
注重教学技能和教师师德建设。对于第一次开课的主讲教师,必须先做助教,跟班听课,学习教学方法,进实验室参与实验指导和管理,深入理解教学内容,通过不定期教学研讨会,由老教师对青年教师进行教学技能指导,聘请校内、校外不同学科知名教师,讲授表达、调动学生积极性、激发学生创新和方法,提高和生动课堂教学。开展“教书育人、德育领先”的主题活动,提高教学队伍的思想素质。
4 结语
目前,云南大学的“数字电路与逻辑”课程精品课程正在建设中。英语授课的双语教学方式正准备推广展开,网络教学的功能正在建设完善中, 通过“数字电路与逻辑”精品课程建设, 我们总结出许多成功的经验,同时, 也发现在教学过程中存在的一些不足。因此, 在今后的“数字电路与逻辑”精品建设中, 我们应该努力改正缺点和不足, 加快课程建设步伐, 从而促进学生的全面发展,在多层次人才培养方面将发挥更加重要的作用。
参考文献
[1] 张榆锋,杨鉴,王威廉.以培养学生创新思维和动手能力为核心建设“现代信号处理”精品课[J],中国科学教育,2007(2).
[2] 王黎明,毕满清.电子技术基础精品课程教学改革与实践[J].中北大学学报(社会科学版),2007(23).
[3] 杨鉴,张榆锋,王威廉.研究生“现代信号处理”精品课程建设探索[M].创建精品课程提高教学质量,电子工业出版社,2005.10.
数字电路与逻辑设计范文第4篇
[关键词]数字电路 逻辑设计 CDIO 教学方法
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）03-0132-02
“数字电路与逻辑设计”是电子电气信息类等专业电子技术方面入门性质的专业基础必修课程，服务于电气自动化、电子科学与技术、电子信息与智能检测、通信与信息系统等学科，是一门重要的技术基础课，对实现应用型人才培养目标具有承上启下的关键作用。然而目前该课程教学模式与信息专业快速发展的要求相脱节；课程教学内容偏重理论分析，教学方式较为单一，以课堂讲授为主。部分学生感到本课程学习内容枯燥无味，接受知识被动。很多学生仅仅把应付考试而不是应用知识作为课程学习的目标，结果导致即使考试成绩不错，许多学生对数字系统的构成、设计、生产等流程依然不甚了解，无法做到学以致用，限制了课程对学术专业素质培养的关键作用的发挥。
针对这一现状，本文借鉴国外先进的CDIO工程教育理念，遵循“首要教学原理”，提出“数字电路与逻辑设计”立体化教学改革方案：通过设定工程化培养目标、教学内容的体系层次化建设、改进教学方法和手段、改革考核方式等措施，提高学生自主性和独立性，培养学生创新思维，探索培养具有现代创新思维卓越工程人才的立体化教学模式。
一、立体化课程教学资源建设
（一）课程教学内容的体系化、层次化建设
“数字电路与逻辑设计”的知识点很多，学生在初学时往往难以抓住课程思路主线，容易失去学习的动力和积极性，因此要特别重视教学内容的体系化。
对于理论教学内容，可以通过设计“脉络图”或“层次结构图”的形式把课程的主要内容及其应用、发展形象的表示出来。在每章节内容学习之前都要强调所学内容在整个课程体系的位置，从而使学生深入理解数字电子技术的发展历程、知识构成体系和各种有价值的应用，从而调动学生的学习兴趣，提高学习的积极性。
其次，根据学科发展，对课程的内容不断进行更新和优化设计，建立由简单到复杂、由基础到综合的循序渐进的教学内容体系，从而让学生逐步理解和掌握课程的内容体系。
（二）多维立体化课程教学平台建设
除了基本的课程教学内容建设外，还应该充分利用各种网络技术和现代教育技术手段建设多维度立体化的课程教学平台，依托教学平台进一步提高课程的教学效果。
课程的立体化教学平台的建设，应体现以学生为本的指导思想，将教材、教案、多媒体课件、教学录像、试验指导、试题和试卷库等各种形式的教学资源进行优化组合，以提供多维度开放性的教学环境。学生可以通过平台进行教学内容的预习，并可下载教学内容和相关资料，作业可以通过平台提交，教师可以进行在线作业批改、成绩统计，为学生的课外学习提供了很好的网络课堂，从而使课堂在时间和空间上得到有效拓展。
二、立体化课程实验体系建设
（一）构建“基础实验”、“大型实验”和“综合型实验”三个层次的实验教学内容
基础层次的教学包括电路基础实验和模拟电子基础实验内容，目的是培养学生的基本实验技能，及其基本分析和解决问题的能力，采取分组的实验方法，保证每个学生都有机会实际操作，动手练习；大型实验层次主要是模电大型实验，教学目的是培养学生独立分析、处理问题的能力，鼓励创新思维，促进知识更新，让学生在系统分析、设计与应用上有所提高，采取的教学方法是由学生在规定范围内自主选题，在实验室自主完成，一人一组；综合提高型层次开设的是电子系统设计与实践实验，教学目的是让学生综合运用前面各实验层次所学到的专业知识和工程技能，面对较大规模的电子系统进行设计分析，培养学生自主学习、创新、系统分析、设计与应用的能力，此层次的实验教学结合电子设计竞赛等课外科技活动进行，采取的教学方法是在指导教师的辅导下，在开放式的实验环境中，经过需求分析、资料查询、方案论证、设计调试、测试分析等过程，最后完成课题。
（二）实验教学内容的动态更新和优化
根据学科发展，对实验教学内容不断进行更新和优化设计：设计一些跨课程的实验项目，建立由简单到复杂、由基础到综合的循序渐进的实验教学内容体系，从而逐步培养学生动手实践能力和创新精神。如：在基础层次的数电实验环节可以进行计数器、数字钟等基于MSI的验证和设计性实验，在数电大型实验中可以让学生进行基于VHDL的QuatusII数字钟设计，并下载于FPGA芯片，使学生对SOC有最基本的认识，在综合提高型实验中又可以让学生用单片机系统完成同样的设计。
三、基于CDIO理论的教学方法改革
CDIO工程教育理念是麻省理工学院和瑞典皇家学院等四所大学工程教育改革的成果。CDIO分别代表构思 （Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。CDIO理念倡导工程教育从科学向工程回归，以工程和生产设计环节为核心，让学生主动地、实践地学习。“首要教学原理”是当代美国著名教授Merrill博士提出的教学理论，认为学习者只有处于五项情境之中，才能促进学习。CDIO理念与“首要教学原理”相辅相成。在教学方法上面，主要从以下几个方面入手进行改革。
（一）建立新型的多层立体授课体系
根据CDIO能力培养大纲，“数字电路与逻辑设计”课程的教学体系可以设计为课堂教学、试验教学和创新应用的层次结构，如图1所示。
按照图1所示的课程授课体系，通过在课堂教学、试验教学和创新应用三个不同层次上的教学和实践，能够在让学生充分掌握理解所学知识的基础上，达到培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、综合能力、团队合作精神的课程教学目标。
（二）遵循CDIO理念，增加教学的引导性、开放性和前瞻性
CDIO理念倡导以应用环节为核心，让学生主动实践地学习。教学的引导性就是课堂教学以应用中的问题为起点，引导学术思考，组织教学内容。开放性指的是针对问题，采用启发式教学，让学生列举和搜索多元化解决方案，不拘泥于教材示例。前瞻性是指通过教师展示数字技术新的思想、最新的科研成果，让学生思考技术的发展趋势和未来的核心技术。
四、课程考核方式改革
CDIO模式是能力本位的培养模式，与知识本位的培养模式是有本质区别的。CDIO标准要求采用有效的方法来衡量学生的基本个人能力和人际合作能力、产品和系统构建能力以及学科专业知识。在对课程内容进行优化整合以后，建立了新的教学评价体系，细化了课程考核方法，加大了平时考核力度，将一次考核变为全程考核，并且在开学之初就向学生公布课程考核办法，使学生在学习的过程中有明确的努力方向。课程的考核成绩包括：课堂回答问题的情况、作业完成的质量、实验项目完成的质量、期末试卷得分情况，同时对于一些在实验项目中有突出表现的团队和个人给予加分。
五、总结
本文针对现有“数字电路与逻辑设计”课程教学过程中存在的种种问题，借鉴CDIO工程教育理念，从课程教学资源建设、教学方法和课程考核方式改革等几个方面论述了如何对课程进行立体化教学改革的具体措施。笔者所研究立体化教学改革不是某个教学环节的独立改变，而是教学内容、教学手段、教学方法和考核方式等整个教学过程的立体化变革。以先进的教学理论引导课程教学改革，必将激发学生学习的兴趣与热情，消除学生对学习的乏味感和知难感，使其主动、积极地投入课程的学习和实践中去，从而提高教学效果，为专业基础课程的教学探索出一种新模式，实用性强，具有重要推广价值。
[ 参 考 文 献 ]
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数字电路与逻辑设计范文第5篇
关键词：教学评价 目标卡 教学模式
《数字电路与逻辑设计》是电气、通信及电子信息类专业与计算机专业的专业必修课程， 属于技术基础课，且为主干课程。它的先修课程是高等数学、电路分析，主要培养学生分析电路和设计电路的能力。但由于该课程一直是学生感到难学的课程，特别是对于民族院校的学生，学生入校的成绩差异较大，有些少数民族学生从高中才开始学习汉语，听课都比较困哪，进入大学课堂，老师按照大部分同学的接受能力去授课，他们完全听不懂，像听天书一样，最后只好不听了，也不学了，当然逃课也就开始了，学风也就变坏了。如何让学生更好的掌握该门课程，一直是教师们感到困扰的问题。美国著名教育家梅里尔.哈明博士曾说，一个好的课堂，应该是“鼓舞人心的”。只有学生被鼓动起来，有了兴趣，进行主动学习，其它问题都就是小问题了，都可以解决了。同时浓厚的兴趣也是促使学生刻苦钻研、勇闯难关的强大动力。对教师而言，解决了以前的满堂灌问题，从心里上感受到了学生的需要，从而有了一种使命感和责任感，工作更加有信心。在此，我提出一种新的教学方法“目标驱动法”，它分为三部分。[1]
一、设定目标
在数字电路教学中，教师发现“兴趣”是最关键的问题，从这个角度考虑，第一次数电课，首先给学生介绍数字信号的特点、数字系统的组成、数字电路在电子系统中的作用，使学生建立一个对数字逻辑电路的系统的概念。然后是详细讲解各章节内容在数字逻辑电路系统中所处的位置和作用，通过前面的工作，学生基本上了解了这门课要干什么，学完后有什么用处。教师在这种情况下要引导学生设定目标，例如做一个多功能流水灯、多路抢答器、出租汽车里程计价表等等，尽量让每一个学生都有一个目标。让学生感到自己受到尊重，可以有自己的想法，从而对这门课有自信。然后对每个学生的目标进行分析，告诉学生，要实现这个目标，需要掌握哪些章节的内容，教师可以更加详细的介绍某个章节在这个目标实现中起了多大作用，让学生带着目标来上课，目标驱动学生产生学习知识的动力，使学生感觉到数电这门课有意思，不无聊，逐渐也就产生了兴趣。[2]
二、实现目标
有了目标，学生就可以参与其中，带着问题来听课，课堂也就有了活力，教师要不断的鼓励和引导学生，以学生为中心，进行答疑解惑，同时授课教师要在充分了解学生的基础上，依托自己所授课程，结合学生的目标，开阔学生的思维，从而培养学生的学习能力和创造力，增强学生的学习信心和兴趣。例如有些学生的目标是设计一个多功能流水灯，其主要部分时实现定时功能，即在预定的时间到来时，产生一个控制信号来控制彩灯的流向、间歇等，可用可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。学习了理论知识后，教师可以通过让学生自己设计电路原理图，实验室提供器材搭接组装电路，在教师的指导下让学生按单元电路分块调试，并最终按照设计整体调试实现结果，观察彩灯工作情况并记录。让学生充分体验到动手、动脑、动口的过程，享受设计成功的快乐，从而激发学生的学习兴趣。同时鼓励学生大胆猜想和独立思考，创新设计理念，并通过实验否定错误或修正猜想，使学生拥有解决问题的勇气和决心。[3]
三、目标总结
经过学生的努力，一个个目标实现了，也就意味着一个个知识点被掌握了，这时候，教师再回归到理论课上，让学生进行总结。总的来说，每一章节的内容要点是什么，都有什么用，相信通过不同学生的思维加工，数字电路这门课程将会掌握的淋漓尽致。当然每门专业基础课程固然有自己的学科特点，但学习方法和研究思路有其共通之处。对于专业课教学，要非常注意在教学的时候，要做到授之以渔而非授之以鱼。社会在进步和发展，学生的眼界和思想远远超过了以往各个时期，教师要传递给学生新的理念和科学的方法。[4]
结论
当然，这种教学方式对学校管理部门也提出了很多要求，学校以往的对教师和学生的监控管理已经很不合适，由于教师和学生所进行的工作不一定在教室内，也可以在教室外，甚至在学校公园的亭子下。这让学生觉着处处都可以学习，处处都是课堂，老师和学生是平等的，就像朋友一样的交流，很多知识就从这些讨论中获得。这就需要有一个好的教学环境和学习环境。[5]
学校要下放权力给教师，满足教师在教学中自的发挥，充分调动每一位教师的积极性，能让教师根据学生和自身的需要自己主动的去学习，去图书馆查资料，让教师可以根据不同学生的需求调整授课内容，选择教学方法，也许授课不用教材，而要用大量的参考文献，这些能让授课的教师去决定，而不是管理者；对于学生，能够放开手脚，在教师的引导下，让他们根据自己的目标结合兴趣去选课，加大选修课跨学科的力度，从而改变当前教师机械的上课，为配合监督管理而上课，学生漫无目的的听课，为配合学校上课点名而听课的这种状态，让学校真正成为教师教书育人、学生主动学习的天地，相信这样一定能够有因材施教的效果。
参考文献：
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[3]我们需要什么样的大学 王建华 高等教育研究[J] 2014（2）：1-6
[4]培养包容心态 提升大学生综合素质 钟芸，毛建 中国高等教育[J] 2014（2） 40-41
[5]高校多元化教师教学评价体系的建立 徐杰 中国科教创新导刊[J] 2013（4）：222
作者简介：
数字电路与逻辑设计范文第6篇
关键词： 数字电路设计； 现代数字逻辑设计方法； 数字电路教学改革； 转换真值表
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年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过类似软件编程的方式对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使硬件设计像软件设计那样方便快捷。这就极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了数字逻辑电路设计技术的迅速发展。本文通过几个设计实例的对比阐述一个道理，随着数字电路中先进设计方法的引入，高等学校中数字电子技术的教学内容必须随之得到改善，使之与技术进步相互适应[1?3]。
数字电路根据逻辑功能的特点，分成两类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另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能上的特点是任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路初态无关。而时序逻辑电路任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，还取决于电路原来的状态。本文从这两方面就传统手工设计存在的问题进行讨论。
1 组合逻辑设计中传统设计方法与可编程逻辑
设计方法的对比
列真值表，逻辑关系式，逻辑化简是组合逻辑设计的几个重要步骤。但这一经典的组合逻辑设计步骤并不总是必须的。实现特定逻辑功能的逻辑电路也是多种多样的。为了使逻辑电路的设计更简洁，通过各种方法对逻辑表达式进行化简是必要的。组合电路设计就是用最简单的逻辑电路实现给定逻辑表达式。在满足逻辑功能和技术要求基础上，力求电路简单、可靠。实现组合逻辑函数可采用基本门电路，也可采用中、大规模集成电路。
例1：三个人表决一件事情，结果按“少数服从多数”的原则决定这一逻辑问题[4?5]。在“三人表决”问题中，将三个人的意见分别设置为逻辑变量A、B、C，只能有同意或不同意两种意见。将表决结果设置为逻辑函数F，结果也只有“通过”与“不通过”两种情况。
传统的逻辑设计需要由下面的4个步骤完成：
（1） 列真值表
对于逻辑变量A、B、C，设同意为逻辑1，不同意为逻辑0。对于逻辑函数F，设表决通过为逻辑1，不通过为逻辑0。
根据“少数服从多数”的原则，将输入变量不同取值组合与函数值间的对应关系列成表，得到函数的真值表如表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） 列逻辑函数表达式
三人表决器的逻辑表达式为：
[F=ABC+ABC+ABC+ABC] （1）
设N为上式中的逻辑项数，这时，共有逻辑项[N=C23+C33=4]项。
（3） 逻辑化简
三人表决器的逻辑表达式可化简为：
[F=BC+AC+AB]
（4） 画出逻辑电路图如图1所示。
尽管上面的分析看上去没有错误，但上例中的“三人表决器”设计给学生一个误导，好像按照上述的设计步骤就可以进行组合逻辑设计了。可以推导，若表决人数用[p]来表示，逻辑表达式的项数为[Np=k=p2+1pCkp，]其中[Ckp]为逻辑项的组合数。以[p=7]为例，这时表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
显然，随着表决者数量的增加，逻辑项数急剧增加，真值表不易绘制，逻辑公式无法手工书写，逻辑化简也非常困难。
多数表决器的逻辑公式由于过多的项数不易采用公式法化简。如果采用卡诺图化简法也会因输入变量过多而导致传统化简方法失效。
标准逻辑设计语言的出现给大规模逻辑设计带来了新的希望。硬件描述语言（HDL）的采用可以使设计者的精力集中于所设计的逻辑本身，不必过多的考虑如何实现这个逻辑以及需要用哪些定型的逻辑模块。这在以往中小规模集成电路逻辑设计与大规模可编程逻辑设计方法上产生了本质的差别。Verilog是一种以文本形式来描述数字系统硬件结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。在此，用Verilog设计一个“七人表决”逻辑，以考察采用现代逻辑设计方法较传统设计方法的优势。
在表决器的设计中，关键是对输入变量中为1的表决结果进行计数，如果把全部的逻辑状态列表分析，势必存在冗余的设计资源。根据多数表决的性质，考虑采用加法逻辑来统计表决结果，之后再判决加法器输出中1的个数即可实现该逻辑。Verilog设计如图2所示。
图2 七人表决的Verilog逻辑
在“七人表决”逻辑中，不再专注于每个逻辑变量状态的变化，只抓住关键问题多数表决有效，并用条件操作符“？”设计出所需的Verilog行为逻辑，剩下的实现问题交由计算机综合（synthesis）。可以看到，采用标准化的硬件描述语言，能有效地避开以往组合逻辑设计中逐一考察每个输入逻辑状态所带来的逻辑状态分析的爆炸，从而可以用较短的设计时间得到正确的逻辑输出。众所周知，加法器、比较器都是传统的组合逻辑教学内容，但以往的教学中由于采用手工分析方法，很难把这些不同的逻辑设计内容综合考虑进来。笔者认为，现代逻辑设计方法的引入将逐渐转化人们对传统逻辑设计中的关注点，势必引起逻辑设计教学方法的更新。有必要加大逻辑功能综合设计的内容，减少元器件级逻辑单元选型在教学中的比例。
2 时序逻辑设计中传统设计方法与现代可编程
逻辑设计方法的对比
数字电路的另一类设计内容是时序逻辑设计。时序逻辑设计分为同步与异步时序逻辑设计。一般地，同步时序逻辑设计的难度要高于异步时序逻辑。因此，也在时序逻辑电路设计上占有较多的学时。如果在教学改革中仅把可编程逻辑设计作为传统时序逻辑设计内容的补充，不但不能使学生体会到先进的计算机辅助逻辑设计所带来的便捷，还可能使学生按照传统的手工时序逻辑设计步骤去理解可编程时序逻辑，导致时序逻辑设计的复杂化，增加逻辑验证的成本。因此，有必要探讨传统设计方法与现代逻辑设计方法之间的差别。下面根据一个典型的时序逻辑设计来说明。
例2：试设计一个序列编码检测器[6?7]，当检测到输入信号出现110序列时，电路输出1，否则输出0。
这个序列编码检测器如果按照传统的时序设计步骤，将会异常繁琐：
（1） 由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表
从给定的逻辑功能可知，电路有一个输入信号A和一个输出信号Y，电路功能是对输入信号A的编码序列进行检测，一旦检测到信号A出现连续编码为110的序列时，输出为1，检测到其他编码序列时，输出为0。
设电路的初始状态为a，如图3中箭头所指。在此状态下，电路输出[Y=0，]这时可能的输入有[A=0]和[A=1]两种情况。当CP脉冲相应边沿到来时，若[A=0，]则是收到0，应保持在状态a不变；若[A=1，]则转向状态[b，]表示电路收到一个1。当在状态[b]时，若输入[A=0，]则表明连续输入编码为10，不是110，则应回到初始状态[a，]重新开始检测；若[A=1，]则进入状态[c，]表示已连续收到两个1。在状态[c]时，若A=0，表明已收到序列编码110，则输出[Y=1，]并进入状态d；若[A=1，]则收到的编码为111，应保持在状态[c]不变，看下一个编码输入是否为[A=0；]由于尚未收到最后的0，故输出仍为0。在状态[d，]若输入[A=0，]则应回到状态[a，]重新开始检测；若[A=1，]电路应转向状态[b，]表示在收到110之后又重新收到一个1，已进入下一轮检测；在[d]状态下，无论[A]为何值，输出[Y]均为0。根据上述分析，可以得出如图3所示的原始状态图和表2所示的原始状态表。
图3 例2的原始状态图
表2 例2的原始状态表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输出[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） 状态化简
观察表2现态栏中[a]和[d]两行可以看出，当[A=0]和[A=1]时，分别具有相同的次态[a、][b]及相同的输出0，因此，[a]和[d]是等价状态，可以合并。最后得到化简后的状态表，见表3。
表3 例2经化简的状态表
[现态
[（Sn）]＼&次态/输出[Sn+1Y]＼&现态
[（Sn）]＼&次态/输出[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） 状态分配
化简后的状态有三个，可以用2位二进制代码组合（00，01，10，11）中的任意三个代码表示，用两个触发器组成电路。观察表3，当输入信号A=1时，有abc的变化顺序，当A=0时，又存在ca的变化。综合两方面考虑，这里采取00011100的变化顺序，会使其中的组合电路相对简单。于是，令a=00，b=01，c=11，得到状态分配后的状态图，如图4所示。
图4 例2状态分配后的状态图
（4） 选择触发器类型
这里选用逻辑功能较强的JK触发器可以得到较简化的组合电路。
（5） 确定激励方程组和输出方程组
用JK触发器设计时序电路时，电路的激励方程需要间接导出。表4所示的JK触发器特性表提供了在不同现态和输入条件下所对应的次态。而在时序电路设计时，状态表已列出现态到次态的转换关系，希望推导出触发器的激励条件。所以需将特性表做适当变换，以给定的状态转换为条件，列出所需求的输入信号，称为激励表。根据表4建立的JK触发器激励表如表5所示。表中的[x]表示其逻辑值与该行的状态转换无关。
表4 JK触发器特性表
[[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触发器的激励表
[[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＼&]
根据图4和表5可以列出状态转换真值表及两个触发器所要求的激励信号，见表6。
表6 例2的状态转换真值表及激励信号
[[Qn1]＼&[Qn0]＼&[A]＼&[Qn+11]＼&[Qn+10]＼&[Y]＼& 激励信号＼&[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，分别画出两个触发器的输入J、K和电路输出Y的卡诺图，如图5所示。图中，不使用的状态均以无关项x填入。
图5 激励信号及输出信号的卡诺图
化简后得到激励方程组和输出方程。
[J1=Q0AK1=AJ0=AK0=AY=Q1A]
（6） 画出逻辑图，并检查自启动能力
根据激励方程组和输出方程画出逻辑图，如图6所示。
图6 例2的逻辑图
如果发现所设计的电路不能自启动，还应修改设计，直到能自启动为止。
由上面所列举的设计方法可以想见，继续增加检测位数会使逻辑设计更加复杂。
从上例可以看到，传统的时序逻辑设计方法尽管可以用来实现时序逻辑的设计，但设计步骤不仅复杂且需要设计者大费周折。可以预见，使用传统的时序逻辑设计方法设计复杂时序电路的难度很大。那么，采用什么方法才能使教学与现代逻辑设计技术接轨呢？
时序电路也被称为有限状态机（FSM）[6，8]，因为它们的功能行为可以用有限的状态个数来表示。在与可编程逻辑设计的对比分析中，这里采用FSM设计这个序列检测器。
根据图3的状态转换图（采用图4中化简的状态转换图亦可），给逻辑状态[a，b，c，d]分别分配以Gray编码（00，01，11，10）。之所以采用Gray编码方法，是可以省掉序列检测中的计数检测。序列检测器的FSM逻辑如图7所示。经仿真验证，符合设计要求。
图7 例2的FSM实现
从上面的对比可以看出，传统时序逻辑设计以人工逻辑分析为基础，现有逻辑器件为基础构件，历经基本逻辑方程转换及最后的状态验证等多个环节，设计周期长，仅适合设计小规模、时序简单的逻辑单元[9]；现代标准逻辑设计语言的设计方法以逻辑状态转换本身为要点，从逻辑门与触发器级逻辑设计上升的行为逻辑设计，更易于用来设计复杂的现代大规模时序逻辑。
3 结 论
现代逻辑设计方法的引入将逐渐转化人们对传统逻辑设计的关注点，大学基础教学中逻辑电路的设计方法也应随着这一技术的引入更新它的内容，改变传统逻辑设计占主导地位的现状。可以预见，大规模可编程逻辑器件的引入将会从根本上改变数字电子技术的教学模式。现代逻辑设计概念的引入，减少手工逻辑设计方法的比重、增加现代数字电路设计方法，注重基本概念的灵活运用都是数字电路教学改革的选题。广泛开展现代逻辑设计方法的研究，势必带来逻辑设计方法教学的变革。对于高等学校的教师来说，做好改革的思想准备已经是刻不容缓的了。
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数字电路与逻辑设计范文第7篇
摘要：本文介绍了我院如何针对“数字电子技术与逻辑设计”课程实践性强的特点，结合自编实验教材自行研发了精品课程。
关键词：数字电子技术与逻辑设计；精品课程；实践
中图分类号：G642
文献标识码：B
1课程概况
“数字电子技术与逻辑设计”是计算机及信息类各专业必修的一门重要专业基础课程，也是信息学科各专业的主干课程。本课程的主要目的是：使学生了解组成数字计算机和其它数字系统的各种基本逻辑电路；能熟练地运用有关知识和理论对各类逻辑电路进行分析；能针对客观提出的各种设计要求，综合运用多种方法和技术完成逻辑部件的设计与验证。通过本课程的学习，加强对学生逻辑思维能力、逻辑抽象能力、解决实际问题能力和创新能力的培养，使学生真正掌握对数字系统硬件进行分析、设计和开发的基本技能，为信息学科培养高素质人才奠定扎实宽厚的学科基础。
2精品课程创新点
引入现代化多媒体辅助教学手段能够提高教学效果，增大课堂信息量。同时还应注意发扬传统教学方式的诸多优点，比如教师应在课堂上充分发扬传统授课表达方式的优点，做好课堂讲解和师生之间的相互交流工作，并根据情况及时调整课堂教学进度和内容，使得教和学同步进行。
多媒体教学会给学生带来课堂笔记不便、课后复习困难的缺点，为此我们利用校园计算机网络建立了电子技术课程复习指导栏目，将教学大纲、电子教案、电子习题集等上传。学生可以下载每一章节的预习和复习指导及作业题目，使他们能够把握住学习的重点。另外，还把电子技术的一些仿真软件放到网上，供学生下载自学使用。课程实践教学的设计思想是基于提高设计性、创新性实践教学比重，开展多层次、模块化、开放式的实践教学，注重培养学生工程实践和创新能力。
3具体实施办法
我们在充分调研的基础上结合电子技术课程教学特点，提出“着重基础、开拓视野、加强实践”三条原则，并以教学改革的观点重新修订了教学大纲。
着重基础，就是在教学大纲中必须保证基础理论、基础知识、基本分析方法的内容和授课学时。只有先培育出牢固的根基，才能经受住各种考验，才能具有自我发展的潜力，若再为其创造发展条件和空间，最终会枝繁叶茂、开花结果。
开拓视野，是指结合现代电子技术学科的发展，在教学大纲中增加介绍现代电子技术的新知识等内容。电子技术发展一日千里，新的器件、新的设计工具和设计方式层出不穷，对一些已经成熟、比较关键的新技术和新器件要及时引进到教学计划中来，目的是使学生多掌握一些新的电子科技先进的理论和实践方法。
加强实践，指的是增加实践环节的教学力度，在教学大纲中提高实践环节的要求和比重。电子技术的实践性很强，对实践环节的要求很高，要做到课堂理论教学与实践有机的结合，就要给予实践环节应有的地位，对实践课程的内容和学时应合理安排，确保实践课程的教学质量。
4精品课程相关教材介绍
精品课程相关教材正在编写中，教材暂定名《数字电子技术与逻辑设计基础》。该教材是为电子类和非计算机高职学生学习数字电子技术和逻辑设计编写的。教材本着使用性强、内容简练、通俗易懂原则，介绍数字电子技术原理、逻辑设计方法等。主要章节如下：
第1章：数字电路基础
第2章：逻辑代数基础
第3章：基本逻辑门电路概述
第4章：集成逻辑门电路
第5章：组合逻辑电路
第6章：集成触发器
第7章：时序逻辑电路
第8章：脉冲波形的产生与整形电路
第9章：半导体存储器和可编程逻辑器件
第10章：模数与数模转换电路
课程负责人：沈克永，南昌理工学院计算机系主任、教授、江西省计算机协会理事、江西省青年骨干教师。担任过的本科课程有：数字电路基础，计算机网络基础，计算机组成原理，数字通信原理等；专科课程有：数字电路基础，计算机网络基础。主编的教材包括：《C/C++程序设计》(北京邮电大学出版社)，《计算机应用基础》(中国宇航出版社)，《计算机应用基础上机指导》(中国宇航出版社)，《计算机网络基础》(人民邮电出版社)，《数据库原理及应用》(人民邮电出版社)，《单片机原理及应用》(人民邮电出版社)。
参考文献
[1] 邓元庆等. 数字电路与逻辑设计[M]. 北京:电子工业出版社,2001.
数字电路与逻辑设计范文第8篇
为了培养出能在通信与信息领域从事科学研究、工程设计、设备制造等高级工程技术人才，我校通信与信息工程学院数字系统设计教学团队经过多年的实践和总结，提炼出了较完善的数字系统设计课程群的体系结构，规划了课程内容，理顺了课程之间的衔接，建设了完善的数字系统设计的实验平台，提高了教学水平和人才的培养质量。
一、打破单一课程限制
利用课程之间的教学时间关系，打破单一课程限制。比如在数字电路实验教学时间内，有步骤地推进FPGA初级应用训练，在FPGA的教学时间内，有目的的联系数字信号处理等专业背景课程，强化FPGA应用能力。
《电子系统综合设计与仿真》是新开设的课程，其定位是电子技术应用培养体系的最终环节。该课程要求学生不受具体硬件平台和开发手段限制，完成具有专业背景的开发课题，需要系统性地应用电子设计的综合知识。因此在前续课程中，如单片机、FPGA、嵌入式、DSP等，在规划课程内容，讲解应用设计实例，安排实验环节的训练时，突出实际的应用。
二、加强理论与实践，科技活动与教学的融合
通过理论与实践的融合，对教学方法和手段进行改革，将课程的实践内容采用“串讲理论+答疑+网络资源+专题讲座”的方式进行，这样学生上完实验课后，带着疑问进入正式的理论课，提高了学生理论学习的深度。
学生的科技活动，如校级、市级和部级的电子竞赛和创新计划等，是对实际工作环境的最好模拟和最佳训练。教学团队的老师从各届竞赛题目中分析和提炼知识点，引入到《电子设计自动化》《可编程逻辑器件与应用》等课程的教学和实验中。《电子系统综合设计与仿真》的综合性项目设计题目就包括精心选择提炼的各类电子竞赛试题。通过教学与学生科技活动的有机结合，训练学生在共同任务下的团队协作能力和沟通能力，训练学生把想法变成现实的能力，将有效解决学生就业和创业能力的培养问题。
三、改革实验考核制度，检查培养效果
由于课程群的大部分课程实验学时所占比重很大。在这样一个在面向学生“能力培养”、采用全新的实验实践教学模式下，实验课程如何考核？实践动手能力培养的效果如何检验？如何通过考核方式来促进学生的学习？通过多年的探索我总结出了多样化的考核形式。
分组代表考核：对于《数字电路与逻辑设计》《单片机原理与应用》课程，学生几个人一组，以小组为单位上实验课。实验现场考试时，考试题目采取抽签的方式，每个小组现场选一个人参加考试，他的考试成绩代表这个组的考试成绩。这样增加了学生的学习压力，提高了学生的学习积极性。
自选题目考核：对于《可编程逻辑器件与应用》《嵌入式系统开发与设计》《DSP原理与应用》课程提供多个难易程度不同的题目，由学生自行选择，教师根据完成情况和题目难易度给出评分。此方法能够有效的对学生能力进行评估。
现场演示+答辩考核：对于《电子设计自动化》《电子综合设计与仿真》采用测试演示+每组答辩30分钟的形式。此方法激发了学生对科技创新实践的兴趣，同时也能够培养学生的组织能力、团队精神和领导才能，使他们的创新思维能力和综合实验能力显著提高。
四、加大投入，完善实验教学平台
我校近五年对重庆市市级实验教学示范中心－电路实验中心进行了超过600万的建设投入。2008年完善了电工电子、数字电路和单片机等多门课程所需的实验设备。2009年又购买了31套TMS320VC5509 DSP实验箱、31套TMS320DM6446 DSP的全功能评估板、15套Arm270嵌入式开发平台、1套Labview软件和62台计算机，建设后的DSP和ARM实验室如图3所示。这样，就构建了较完善的电子信息技术校级基础教育大平台，建成了传统实验教学、开放实验教学基地两级实验教学平台，为数字系统设计课程群的实践教学模式的改革和多样化的发展提供了硬件保障。
五、自主研发与校企合作，丰富实验手段
我校通信与信息工程学院数字系统设计教学团队自主研发了如图6所示的“EDA综合实验箱”，可同时支持单片机和FPGA实践教学，并支持两种技术的联调。从硬件平台上保证了单片机实验教学和FPGA实验教学的综合应用，解决了长期困扰实验环节受硬件设备影响的问题。
通过与美国Cypress Semiconductor Corporation公司关于片上系统CYPRESS PSoC和美国TI公司关于MSP430的16位低功耗单片机的课程研发合作，丰富了外部资源，加强了电子技术应用课程体系的建设。
六、建设效果
数字系统设计课程群经过了多年的建设、改革和实践，获得了较大的成功。通过教改项目和精品课程的立项和建设，扩展了教师的教学思路，优化了教学手段，提升了教师教学水平和教学效果。近五年来，教学团队承担各级别的教改项目近20项，申报并建设了《数字电路与逻辑设计》市级精品课程和《数字电路与逻辑设计》市级双语示范课程课程。2011年，“数字系统设计课程群教学团队”被评选为重庆市立项建设的市级教学团队。
学生在课外科技竞赛方面也取得了丰硕的成果。2008年以来，参加重庆市盛群单片机电子设计大赛，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年全国大学生电子设计竞赛（重庆赛区）获本科组全国一等奖。2010年，“高教社&XILINX杯”重庆市大学生电子设计竞赛本科组二等奖7人、三等奖2人；“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国二等奖2项、全国三等奖1项、重庆赛区一等奖2项。“2011年全国大学生电子设计竞赛”获全国一等奖1项，重庆市一等奖2项。
参考文献：
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[2] 刘祝华，谢芳森，黄剑华.“可编程逻辑器件”课程教学改革探索与实践[J].中国教育发展研究杂志，2010，（7）.
数字电路与逻辑设计范文第9篇
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[2] 郑宝周,李富强,吴莉莉,等. “模拟电子技术”理论课的研究性教学探讨[J]. 科技信息,2009(11):469.
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The Exploration of Study-based Teaching Applying in Digital Circuit Course
ZHANG Dan, CHENG Shu-wei, JIE Long-mei
(Colloge of Computer Science & Information Technology, Daqing Normal University, Daqing 163712, China)
Abstract: This paper discusses the pattern and meaning of study-based teaching in Digital Electronic Circuit course. Some should be solved problems in study-based teaching is proposed. Combined with the teaching practice,the concrete mode of the study-based teaching for Digital Electronic Circuit course is explored.
数字电路与逻辑设计范文第10篇
关键词：模电；数电；定义；特点；区别与联系
1 模拟电路与数字电路的定义
模拟电路主要处理模拟信号，如果输入信号有一个微小的变化，输出信号必有一个与之相对应的变化。数字电路主要处理数字信号，它的变化只有高、低电平两个状态，如果输入信号发生一个微笑的变化，输出信号一般不会立即发生变化，需要累积到一定值输出端才会发生变化。
2 模拟电路与数字电路的特点
1.模拟电路的特点：
①处理模拟信号，模拟信号即在时间和幅值上均连续的信号。在一个信号周期内，模拟电路的电流和电压保持持续变化。
②电路中元器件的动作方式为线性变化，如放大器。
③模拟电路是电子技术的基础，应用十分广泛。手机等电子产品的无线收发模块都是模拟电路。自然界中的物理量均为连续量，连续信号的处理离不开模拟电路。
④输出信号随输入信号的微小变化而变化。
2.数字电路的特点：
①处理数字信号，数字信号即在时间和幅值上均离散的信号。在一个信号周期内，数字电路的电流和电压呈现脉冲变化。
②数字电路可对数字信号进行算数运算及逻辑运算。基本逻辑运算有与或非三种，复合逻辑运算有常用的与非、或非、与或非、异或等等。因此，它具有逻辑推理和逻辑判断的能力。
③数字信号只有0、1两种状态，可用晶体管的饱和和截止分别表示，意味着其输出量不随输入量的微小变化而变化，需累积到一定程度才发生变化，由此可以看出，数字电路实现简单，系统可靠，不易受外界的影响而变化。
④数字电路的突出优点之一是集成度高，功耗低，速度快。用数字集成电路不仅缩小了体积，提高了生产技术，更推动了数字电路的发展。
3 模拟电路与数字电路的区别
简单的来说，模拟电路和数字电路中信号的表达方式不同。自然界中许多物理量，如温度、压力等为连续变化，处理此种信号的电路为模拟电路。也有一种物理量，在时间和幅值上均不连续，处理此种信号的电路为数字电路。一个简单的例子帮助我们理解，如对光照强度的感受，模拟电路可直接处理信号，输出随光照强度变化而变化，数字电路则将此信号经过抽样、量化等一系列工作转化为数字信号方可处理。由此总结区别如下：
1.工作的信号不同。模拟电路处理的是模拟信号，一般都具有连续变化的特点；数字电路则处理的是数字信号，它的变化总发生在离散的瞬间，数字信号通常用脉冲的有无来表示，有脉冲为“1”――高电平，无脉冲则为“0”――低电平。
2.电路的作用不同。模拟电路是通过放大器等元器件实现模拟信号的比例放大，其要求输出信号尽量不失真；数字电路处理0、1两种电平的信号，实现输入输出的数字量之间一定的逻辑关系。
3.分析方法不同。模拟电路通常采用图解法和微变等效电路法，如负反馈放大器的框图分析法，即把放大器分解成基本放大电路和反馈网络两部分；数字电路的主要分析方法在组合逻辑电路中有逻辑关系式，真值表等，在时序逻辑电路中有状态转换真值表，状态转换图，卡诺图等。
4.电流和电压的变化方式不同。模拟电路中，电流和电压是呈持续变化的；数字电路中，电流和电压是呈脉冲变化的。
5.三O管的工作状态不同。模拟电路中其作用是放大，这就意味着工作在放大区；数字电路中其相当于开关，这就意味着工作在截止区和饱和区，即“0”、“1”状态。
4 模拟电路与数字电路的联系
从我们可以直接看的到的层面上来说，模拟电路和数字电路的最直接联系就是它们同属于电子电路，只不过处理的信号不同罢了。对接触过数电和模电的我们都清楚，数电是建立在模电的基础之上，换句话来说，数字电路从根本上来说都是模拟电路。模拟电路处理模拟信号，数字电路处理数字信号，但自然界中多为模拟量，所以数字信号通常由模拟信号获得，它是将模拟信号抽样后数字化得到的。模拟电路和数字电路的诸多联系总结如下：
1.它们的基本元器件大都相同，无论是模拟电路，还是数字电路，都是已三极管为基础，不断增加其他功能以实现复杂化。
2.数字电路是在模拟电路的基础上发展而来，数字电路处理的数字信号也是由模拟信号经过采样、保持、量化、编码而来。
3.把模拟信号转换为数字信号的转换器称为A/D转换器，把数字信号转换为模拟信号的转换器称为D/A转换器。如果想要用数字电路处理模拟信号，那么在系统中置入A/D转换器再输入信号就可以了，反之，需要在系统中置入D/A转换器。举例来讲，在自动控制系统中，被控制量，如温度、压力等均为连续量，经A/D转换器转换为数字量即可用数字电路进行处理。
参考文献
1.王敏.模拟电路与数字电路的区别辨析[J].电子世界
2.张剑平.《模拟电子技术教程》.清华大学出版社
3.朱定华.《现代数字电路与逻辑设计》.清华大学出版社
4.岳怡.《数字电路与数字电子技术》.西北工业大学出版社
作者简介
史娅楠（1995-），女，汉族，郑州大学信息工程学院。