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導(dǎo)語：在數(shù)字電路論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.1明確任務(wù)
再設(shè)計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細(xì)的任務(wù)書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標(biāo)，再通過計算電壓需要放大的倍數(shù)、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執(zhí)行流程圖，通過設(shè)計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數(shù)的精度，在提高設(shè)計電路的可靠性、穩(wěn)定性的前提下，盡量簡化設(shè)計電路。
1.2參數(shù)計算
計算參數(shù)是設(shè)計電路必須要進(jìn)行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標(biāo)需要達(dá)到的要求，計算參數(shù)需要電子技術(shù)的相關(guān)知識，單元電路的設(shè)計需要強(qiáng)大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數(shù)，同一個電路，可能有很多數(shù)據(jù)，所以要正確的選擇數(shù)據(jù)，注意方法。
1.3繪制電路圖
電路設(shè)計時，需要將單元電路與整機(jī)電路相連，設(shè)計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠?qū)?，實現(xiàn)預(yù)定功能。例如，設(shè)計單元電路間的級聯(lián)時，各單元電路設(shè)計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費(fèi)，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關(guān)系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨(dú)立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應(yīng)，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標(biāo)記。其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當(dāng)?shù)恼f明，如符號的標(biāo)注、阻值等。最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應(yīng)為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應(yīng)為水平或者垂直，除非應(yīng)對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現(xiàn)交叉，要將連接點(diǎn)用原點(diǎn)表示。
2幾種典型單元電路的設(shè)計方法
電子電路設(shè)計中，單元電路一定要設(shè)計合理，否則將會影響整個電路的聯(lián)通，所以，電氣工程師在設(shè)計電路時，應(yīng)該更謹(jǐn)慎的致力于單元電路的設(shè)計。
2.1對于線性集成運(yùn)放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計
穩(wěn)壓電源的設(shè)計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進(jìn)行整流，然后經(jīng)過濾波電路，成為穩(wěn)壓電路。設(shè)計單元電路時，串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路可分為幾個部分，調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路等。這樣的設(shè)計能夠使單元電路具有保護(hù)過流、短路電流。
2.2單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計
單元電路設(shè)計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯(lián)問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復(fù)雜，需要對每個單元電路的信號進(jìn)行詳細(xì)的分析，來確定電路時序。
2.3對于運(yùn)算放大器電路的設(shè)計
運(yùn)算放大電路在電路設(shè)計中十分常用，它能夠與反饋網(wǎng)絡(luò)連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數(shù)的單元電路。運(yùn)放電路的設(shè)計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應(yīng)功能的芯片構(gòu)成，設(shè)計時對各種參數(shù)都要整體權(quán)衡，不能盲目的追求某個指標(biāo)的先進(jìn)。其中，要引起重視的是，應(yīng)在消震引腳間接入適當(dāng)?shù)碾娙菹癖M量避免兩級以上的放大級相連。
3結(jié)束語
摘要：超高壓輸電絕緣子可靠性評價
線路絕緣子性能的優(yōu)劣直接影響到輸電線路，非凡是超高壓(EHV)輸電線路運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，如何評價EHV輸電絕緣子的可靠性，已成為電力部門和絕緣子制造部門尤為關(guān)注的新問題。
在架空輸電線路上現(xiàn)在使用的有三種材料絕緣子——瓷絕緣子、玻璃絕緣子和有機(jī)復(fù)合絕緣子。我國目前的生產(chǎn)目前狀況是以生產(chǎn)和使用瓷絕緣子為主，玻璃絕緣子國內(nèi)生產(chǎn)能力只占國內(nèi)絕緣子總需求量的20%；我國復(fù)合絕緣子的研制起步較晚，由于近年來國內(nèi)外在此技術(shù)上的進(jìn)展較快，生產(chǎn)和使用量已呈上升態(tài)勢。
1對絕緣子可靠性評價的五項準(zhǔn)則
運(yùn)行的可靠性是決定絕緣子生命力的關(guān)鍵。最好的評價應(yīng)是大量絕緣子在輸電線路上長期運(yùn)行的統(tǒng)計結(jié)果和可靠性試驗所反映出來的性能水平。因此，評價絕緣子應(yīng)遵循下述準(zhǔn)則摘要：
(1)壽命周期
產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用條件下，能夠保持其性能不低于出廠標(biāo)準(zhǔn)的最低使用年限為“壽命周期”。此項指標(biāo)不僅反映絕緣子的平安使用期，也能反映輸電線路投資的經(jīng)濟(jì)性。我國曾先后多次對運(yùn)行5～30年的玻璃和瓷絕緣子進(jìn)行機(jī)電性能跟蹤對比試驗。結(jié)果表明摘要:玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣件［1］。玻璃絕緣子的壽命周期可達(dá)40年，而瓷絕緣子除全面采用國外先進(jìn)制造技術(shù)后有可能較大幅度地延長其壽命周期外，其平均壽命周期僅為15～25年；復(fù)合絕緣子經(jīng)歷了“三代”的發(fā)展，但從迄今世界范圍內(nèi)的試驗及運(yùn)行結(jié)果分析來看，其平均壽命周期只有7年［2］。
(2)失效率
運(yùn)行中年失效絕緣子件數(shù)和運(yùn)行絕緣子總件數(shù)之比稱為年失效率。對于國產(chǎn)玻璃絕緣子,其壽命周期內(nèi)平均失效率為(1～4)×10－4/a［1］，對于國產(chǎn)瓷絕緣子的失效率，除個別合資企業(yè)產(chǎn)品將有可能降低外，比玻璃絕緣子約高1～2個數(shù)量級；對于復(fù)合絕緣子，由于壽命周期不能猜測、復(fù)合材料配方和制造工藝還不能完全定型，其失效率很難猜測。
(3)失效檢出率
絕緣子失效后能否檢測出來的檢出率對線路平安運(yùn)行的影響是比失效率本身更為重要的因素。檢出率取決于絕緣子失效的表現(xiàn)形式和失效的原因。玻璃絕緣子失效的表現(xiàn)形式是“自動破碎”和“零值自破”［1］?！白云啤辈皇抢匣遣ＡЫ^緣子失效的唯一表現(xiàn)形式，所以只需憑借目測就可方便地檢測出失效的絕緣子，其失效檢出率可達(dá)百分之百；瓷絕緣子失效的表現(xiàn)形式為頭部隱蔽“零值”或“低值”，復(fù)合絕緣子失效的主要表現(xiàn)形式為傘裙蝕損以及隱蔽的復(fù)合“界面擊穿”。此外，瓷和復(fù)合絕緣子失效的原因是材料的老化，而老化程度是時間的函數(shù)。老化是隱蔽的，因此給檢測帶來極大的困難，造成檢出率極低；對于復(fù)合絕緣子，實際上根本無法檢測。
(4)事故率
年掉線次數(shù)和運(yùn)行絕緣子件數(shù)之比稱為年事故率。絕緣子掉串是架空輸電線路最為嚴(yán)重的事故之一。對于EHV輸電，若造成大面積、長時間停電，后果則不堪設(shè)想。
國產(chǎn)玻璃絕緣子30年來的運(yùn)行經(jīng)驗證實摘要:在220～500kV的輸電線路上，從來沒有因為玻璃絕緣子失效而發(fā)生過掉線事故［1］，而國產(chǎn)瓷絕緣子掉線事故率則高達(dá)2×10－5。前蘇聯(lián)的探究指出，即使失效率相同，瓷絕緣子較玻璃絕緣子的事故率也至少高一個數(shù)量級［3］。由于復(fù)合絕緣子為長棒式，掉線事故一般很少發(fā)生，但導(dǎo)致內(nèi)絕緣擊穿、芯棒斷裂和強(qiáng)度下降的因素始終存在，一旦失效，事故概率會高于由多個元件組成的絕緣子串。
(5)可靠性試驗
為對絕緣子進(jìn)行可靠性評價，國內(nèi)外曾對玻璃絕緣子和瓷絕緣子作過各種方式的加速壽命試驗和強(qiáng)制老化試驗。如摘要:陡波試驗、熱機(jī)試驗、耐電弧強(qiáng)度試驗、1500萬次低頻(18.5Hz)和200萬次高頻(185～200Hz)振動疲憊試驗及內(nèi)水壓試驗，都從不同角度得出結(jié)論摘要:和玻璃絕緣子相反，絕大多數(shù)瓷絕緣子都不能通過這些試驗［1］。對于復(fù)合絕緣子，可靠性試驗則還是一個有待于繼續(xù)探索的課題。
2影響絕緣子可靠性的三大因素
(1)材料是基礎(chǔ)
玻璃和瓷均屬鋁硅酸鹽，瓷是三相(結(jié)晶相、玻璃相和氣相)共存的不均質(zhì)體，而玻璃是液態(tài)和玻璃態(tài)互為可逆的均質(zhì)體。“均質(zhì)性”是影響絕緣材料介電強(qiáng)度的重要因素。脆性材料的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，不完全取決于材料力學(xué)性質(zhì)，而極大程度上取決于材料內(nèi)部的缺陷和表面狀態(tài)。這就是鋼化玻璃較之退火玻璃和瓷，上釉的瓷較不上釉的瓷強(qiáng)度高得多的原因。此外，玻璃的“熱鋼化”技術(shù)，賦予玻璃表層一個高達(dá)100～250MPa的永久預(yù)應(yīng)力。這就是“鋼化玻璃”強(qiáng)度鋼鐵化，熱穩(wěn)定性高，較瓷不易老化和壽命長的道理。對于復(fù)合絕緣子的難點(diǎn)是解決有機(jī)材料在戶外條件下的老化、芯棒的脆斷和蠕變?？梢姡摶ＡЪ容^瓷有高得多的機(jī)械、絕緣強(qiáng)度，又較有機(jī)材料具有優(yōu)良的抗老化性能，為絕緣子的可靠運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。
(2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和耐污性能是關(guān)鍵
玻璃絕緣子采用圓柱頭結(jié)構(gòu)，承力組件受力均勻。較之國內(nèi)傳統(tǒng)瓷絕緣子數(shù)十年一貫制的圓錐頭結(jié)構(gòu)，具有尺寸小、重量輕、強(qiáng)度高和電性能優(yōu)良的特征。由于玻璃的線膨脹系數(shù)較瓷大得多，外型尺寸較復(fù)合絕緣材料小得多，且和金屬附件和水泥易連接，因而受力組件材質(zhì)匹配良好。在各種氣候條件下，不會象瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子那樣輕易產(chǎn)生危險應(yīng)力而導(dǎo)致老化。且復(fù)合絕緣子很難解決復(fù)合界面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
但復(fù)合絕緣子具有優(yōu)良的耐污性能，而且通常無需清掃。這就極大地減少了線路維護(hù)費(fèi)用。就此而論，復(fù)合絕緣子發(fā)展前景廣闊。玻璃的介電常數(shù)較大，因而單只玻璃絕緣子的干閃絡(luò)電壓比瓷絕緣子的低，但有較大的主電容來改善表面的電壓分布，使之和瓷絕緣子串的閃絡(luò)電壓相當(dāng)。加之玻璃絕緣子泄漏比距大，表面產(chǎn)生的凝聚物少，反抗由污穢引起的熱應(yīng)力的能力強(qiáng)，因而不易因閃絡(luò)而出現(xiàn)事故。華東電網(wǎng)十年來的污閃實踐一再證實，玻璃絕緣子的耐污性能優(yōu)于瓷絕緣子。
(3)制造水平是保證
在國外，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)均已形成相當(dāng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、且具有工藝先進(jìn)的高自動化生產(chǎn)線。因而，整個西歐和前蘇聯(lián)，玻璃絕緣子的市場占有率高達(dá)90%以上；整個北美復(fù)合絕緣子使用量為世界之最，占本地絕緣子市場總量的25%～30%［2］；在日本，瓷絕緣子則一統(tǒng)天下。在我國，所幸的是國產(chǎn)玻璃絕緣子通過技術(shù)引進(jìn)和自己開發(fā)，已具備了上述生產(chǎn)條件。對于瓷和復(fù)合絕緣子，除個別合資企業(yè)外，上述制造水平在我國尚未達(dá)到。可見，選用何種產(chǎn)品還取決于產(chǎn)品的制造水平和對產(chǎn)品性能及使用環(huán)境的全面了解。
3結(jié)束語
(1)絕緣子的壽命周期、失效率、失效檢出率、事故率和可靠性試驗，應(yīng)成為綜合評價EHV絕緣子可靠性的五項準(zhǔn)則。
(2)擴(kuò)大使用國產(chǎn)玻璃絕緣子在當(dāng)前有著較大優(yōu)勢。作為玻璃絕緣子制造者應(yīng)精益求精，有效降低絕緣子運(yùn)行頭幾年的失效率。
(3)復(fù)合絕緣子有著較為廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)集中力量開發(fā)研制，以求在延緩材料老化和猜測壽命周期上取得突破。
(4)具有悠久生產(chǎn)歷史的國產(chǎn)瓷絕緣子，應(yīng)加大技術(shù)改造力度，在材料配方、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造水平上取得更大的進(jìn)展。
參考文獻(xiàn)
[1閔定夫.鋼化玻璃絕緣子的特性及其可靠性.中國科學(xué)技術(shù)文庫，重慶摘要：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1997
王素芹 程連生 衡水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 053000
本論文為衡水職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013 年度院級重點(diǎn)課題“數(shù)字電路實驗系統(tǒng)的研制”研究成果，課題編號131207
【文章摘要】
由于現(xiàn)有數(shù)字電路實驗設(shè)備不能滿足教學(xué)需要，購買實驗設(shè)備存在連接不可靠，出現(xiàn)問題難以修復(fù)等問題，自行研究制作功能齊全，性能優(yōu)越的數(shù)字電路實驗系統(tǒng)，克服長期以來難以解決的實驗教學(xué)難題。
【關(guān)鍵詞】
數(shù)字電路；實驗系統(tǒng)；多功能；研制
目前我院數(shù)字電路實驗狀況：
我院數(shù)字電路實驗是在電工電子實驗室和虛擬仿真實驗室進(jìn)行的，在虛擬仿真實驗室主要的借助虛擬電子工作臺進(jìn)行仿真實驗，利用軟件做仿真實驗主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省元器件，降低實驗成本，主要缺點(diǎn)是比較抽象，學(xué)生看不到實物，離具體的工程實踐相差甚遠(yuǎn)，對于提高學(xué)生的動手能力效果欠佳。鑒于此，我們還抽出較多的課時在電工電子實驗室進(jìn)行實際元器件的電路搭接實驗，但是由于電工電子實驗臺比較少，只能是幾個人一組進(jìn)行實驗，這樣就會造成有的學(xué)生偷懶的現(xiàn)象。而且由于實驗臺上的電路板是塑料板，下面是由銅片進(jìn)行連接的，學(xué)生做實驗時反復(fù)的插線拔線就會造成銅片脫落，實驗板上的插孔也容易松動，只要有一個接觸點(diǎn)接觸不好的話，就會對整個實驗結(jié)果造成影響。所以我們要研制自己的數(shù)字電路實驗系統(tǒng)，以滿足我院數(shù)字電路實驗教學(xué)的需要。
1 技術(shù)路線
采用理論分析、試驗研究、設(shè)計制作的方法, 實現(xiàn)將分立實驗集中到一個實驗箱系統(tǒng)板, 使之既能完成基礎(chǔ)驗證型實驗, 又為綜合設(shè)計型實驗提供實驗平臺. 研制多功能數(shù)字電路實驗板的技術(shù)路線可用圖1 表示:
2 技術(shù)指標(biāo)
（1）直流電源輸入電壓：+5 V、±15V
（2）電路面板材料：玻纖。尺寸：長= 430mm ，寬= 310mm ，厚= 2 mm
3 數(shù)字電路實驗系統(tǒng)板結(jié)構(gòu)
電路面板結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
4 數(shù)字電路實驗系統(tǒng)板各部分功能
4.1 直流電源接線區(qū)：3 組獨(dú)立直流穩(wěn)壓電源： +5V、GND、+15V、GND、－ 15V、GND。均采用了集成三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓。電源除了給實驗電路供電外， 還要作為本實驗系統(tǒng)內(nèi)各個部分的工作電源，因此選用金屬封裝，較易散熱的LM7805，7812、7912 則采用了廉價的塑封型三端穩(wěn)壓器，這三種集成穩(wěn)壓器內(nèi)部均設(shè)有可靠的短路、超溫、限流等完善的保護(hù)措施。用于將外部直流電壓引入到實驗箱，外部直流電壓通過電源保護(hù)二極管到達(dá)各個單元電路及面板中多個紅色+5V 電壓輸出插孔，因此紅色+5V 電壓輸出插孔中的電壓通常比外部直流電壓低0.3V 左右。
此外，實驗板帶有短路報警和過壓報警功能。當(dāng)電源開關(guān)處于“關(guān)”狀態(tài)時，紅色+5V 電壓輸出插孔仍有低電壓輸出（短路報警電路的需要），如果接線過程中導(dǎo)致+5V 和GND 出現(xiàn)短路，則開始聲、光報警，當(dāng)電源開關(guān)處于“開”狀態(tài)時，短路報警失效；當(dāng)電源開關(guān)處于“開”狀態(tài)時，如果外部直流電壓超過6.5V，則開始聲、光報警。
4.2 數(shù)碼管數(shù)字顯示：2 個七段數(shù)碼管，引腳全部引出，可采用共陰極或共陽極數(shù)碼管；另有2 個BCD 碼輸入七段數(shù)碼管（安裝了顯示譯碼器CD4511）。為了更換方便，均采用了IC 插座。
4.3 TTL 邏輯電平顯示：對輸出電平的高、低進(jìn)行顯示。輸出電平為高時，紅色發(fā)光二極管亮；輸出電平為低時，綠色發(fā)光二極管亮。
4.4 TTL 邏輯電平輸出：提供12 組TTL 邏輯電平輸出，采用撥碼開關(guān)控制， 撥上輸出為高電平，撥下輸出為低電平。
邏輯電平開關(guān)部分 選用優(yōu)質(zhì)的單刀雙擲開關(guān)，向?qū)嶒炿娐诽峁?、1”電平信號，若八位開關(guān)不夠用，可由DIP 封裝的雙列直插式微型多路開關(guān)在多孔實驗插座扳上進(jìn)行擴(kuò)充。
4.5 單次脈沖、簡單連續(xù)脈沖輸出：脈沖輸出均為TTL 邏輯電平。單次脈沖分為正、負(fù)兩種單脈沖輸出，采用白色按鈕控制，發(fā)光二極管指示；簡單連續(xù)脈沖分別為2Hz、8Hz、128Hz 和1024Hz ，發(fā)光二極管指示。
單次脈沖電路如圖3 所示：
4.6 集成電路插座：采用標(biāo)準(zhǔn)緊鎖插座，28 腳1 個、20 腳1 個、16 腳6 個、14 腳2 個，可插8 到28 腳的各種IC。各IC 插座的所有引腳（包括電源和地引腳） 全部引出，各IC 插座旁均有+5V、GND 插座為集成電路供電。
4.7 精密多圈可調(diào)電位器4 個：分別為1K、10K、47K、100K，采取三個插孔輸出。
4.8 直流供電的四相步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴器、揚(yáng)聲器及驅(qū)動電路、直流繼電器及驅(qū)動電路。
4.9 元件庫：提供了很多不同值的電阻和電容、1 個32768 Hz 晶振、2 個二極管和1 個555 定時器。
4.10 邏輯筆功能：紅色：高電平、綠色： 低電平、橙色：高阻。
4.11 擴(kuò)展區(qū)：采用165×55 進(jìn)口面包板1 塊，可拆卸和更換，主要用于安裝其它電路。
4.12 接插件：普通彈性插孔，配有高性能的插孔連接線；此外，在面包板旁配有與面包板接線兼容的黑色插座，同時黑色插座和部分彈性插孔已直接連接好，解決了電路面板上彈性插孔至面包板的連接問題。
【參考文獻(xiàn)】
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論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；電路仿真；考核方式
紹興文理學(xué)院（以下簡稱“我院”）作為一所地方性本科院校，在國家本科人才培養(yǎng)體系中，承擔(dān)著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的任務(wù)。應(yīng)用型人才必須掌握較為系統(tǒng)、扎實的專業(yè)知識和技能，而且應(yīng)具備較強(qiáng)的實踐能力和二次開發(fā)、創(chuàng)新能力。如何提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，課程教學(xué)是一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
“數(shù)字電路”是我校自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用，它既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實踐性。傳統(tǒng)講授式的教學(xué)方法主要由老師講解一些事實、原理、特點(diǎn)和推理過程；在描述一個電路時，老師一般只從理論上講解電路的原理及運(yùn)行結(jié)果，學(xué)生只需要認(rèn)真聽講，課后在練習(xí)本上做些習(xí)題。這種教學(xué)方法雖然注重了教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，但學(xué)生只能被動地接受知識，學(xué)習(xí)興趣得不到有效激發(fā)，實踐應(yīng)用能力也得不到充分的培養(yǎng)，已不適用于基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下的“數(shù)字電路”課程教學(xué)。為了提高我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式勢在必行。本文圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，總結(jié)了“數(shù)字電路”在課程教學(xué)模式改革方面的實踐探索。
一、課堂教學(xué)模式改革實施情況
應(yīng)用型人才的培養(yǎng)必須落實到課程教學(xué)中，而課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)能力的重要途徑，如何構(gòu)建有效課堂、體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使學(xué)生不僅能掌握較為系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且能提高實踐、創(chuàng)新能力，“數(shù)字電路”課程在以下幾方面進(jìn)行了改革嘗試。
1.應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入式教學(xué)模式
應(yīng)用型的定位應(yīng)真正體現(xiàn)“以應(yīng)用為本”、“學(xué)以致用”的理念。應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入法是以一種實際應(yīng)用項目為載體，以完成項目設(shè)計過程中的某個階段性結(jié)果為目標(biāo)，導(dǎo)入其中必備知識的教學(xué)方法。
在學(xué)習(xí)“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)內(nèi)容時，在以往教學(xué)過程中，沒有應(yīng)用目標(biāo)引入，按教材內(nèi)容直接講解“邏輯函數(shù)”，學(xué)生學(xué)習(xí)比較盲目，學(xué)習(xí)的目的性和主觀能動性有待提高。本次課堂教學(xué)中，先講解一個簡單的“少數(shù)服從多數(shù)表決電路”的設(shè)計過程：邏輯抽象—列出真值表—寫出邏輯函數(shù)—畫出邏輯電路。從設(shè)計過程引入邏輯函數(shù)在數(shù)字電路中的重要作用：邏輯函數(shù)是實現(xiàn)邏輯電路的依據(jù)，邏輯函數(shù)的復(fù)雜程度直接決定電路的復(fù)雜程度。為了能設(shè)計出符合要求的經(jīng)濟(jì)而可靠的邏輯電路，引入“邏輯函數(shù)”這一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。通過應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生明確了所學(xué)知識的實際應(yīng)用，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且為知識的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
2.探究式的教學(xué)模式
應(yīng)用型人才需要具備較強(qiáng)的分析、解決問題的實踐能力及二次開發(fā)能力。探究式的教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體，由教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路在實際應(yīng)用中可能存在的問題、探究解決問題的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，學(xué)生是主體，而教師處起到引導(dǎo)作用，對每個問題如何提出，又怎樣展開和論證，都必須精心設(shè)計。
在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路中的競爭冒險”這一章節(jié)內(nèi)容時，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師直接從理論上講解競爭冒險的產(chǎn)生原因和消除方法，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不容易理解，屬于教學(xué)難點(diǎn)。在本次教學(xué)過程中，先讓學(xué)生對某一實際電路寫出邏輯函數(shù)；然后通過Proteus仿真此電路，分析電路運(yùn)行結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：電路的仿真輸出結(jié)果與理論結(jié)果不完全符合，產(chǎn)生不符合邏輯的尖峰脈沖或毛刺，即競爭冒險；然后引導(dǎo)學(xué)生分析問題：為什么會產(chǎn)生這樣的結(jié)果？最后讓學(xué)生根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，自己分析解決問題的辦法，對原有電路進(jìn)行改進(jìn)。
本次教學(xué)中，結(jié)合形象直觀的實際應(yīng)用，通過探究式的互動教學(xué)方式，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅增強(qiáng)了學(xué)生對知識的理解，同時培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決實際問題的能力。
3.基于項目設(shè)計的課堂討論模式
基于項目設(shè)計的課堂討論法就是在課前先布置一個設(shè)計項目，然后讓學(xué)生在課堂上討論、點(diǎn)評、拓展及改進(jìn)。這種教學(xué)方法可以活躍課堂氣氛，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
在學(xué)習(xí)“組合邏輯電路設(shè)計”和“時序邏輯電路設(shè)計”等章節(jié)內(nèi)容時，課前先布置三個具有應(yīng)用背景的設(shè)計題目，要求學(xué)生分三組，每個學(xué)生都必須將三個題目都做在練習(xí)本上，同時每一小組的同學(xué)分別仿真一個設(shè)計項目。在布置設(shè)計任務(wù)時，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師只規(guī)定主要設(shè)計任務(wù)，而電路具體功能可以讓學(xué)生自由發(fā)揮，合理即可。在課堂上教師對每個題目的設(shè)計任務(wù)進(jìn)行新的拓展，要求學(xué)生分組討論，如何對現(xiàn)有電路進(jìn)行改進(jìn)，完成新的設(shè)計。經(jīng)過10分鐘左右的分組討論后，每組派三名同學(xué)先仿真調(diào)試課前布置的設(shè)計任務(wù)，然后當(dāng)場修改電路以完成新的設(shè)計任務(wù)。當(dāng)有同學(xué)在講臺上講解、設(shè)計和調(diào)試電路時，下面的同學(xué)精神集中，發(fā)現(xiàn)錯誤及時更正，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，提高了學(xué)習(xí)效率。通過學(xué)生討論，活躍了課堂氣氛，培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。同時，學(xué)生在設(shè)計過程中會產(chǎn)生許多意想不到的錯誤，而這些錯誤也可以幫助教師及時補(bǔ)充相關(guān)知識點(diǎn)，以幫助學(xué)生解決疑難問題。
4.基于proteus的仿真項目驅(qū)動
Proteus是英國Labcentwer electronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件，它比較適合仿真數(shù)字信號，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。本次課堂教學(xué)模式改革中，將“基于proteus的數(shù)字電路仿真項目”貫穿于整個教學(xué)過程中，把傳統(tǒng)的理論教學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合，通過對數(shù)字電路的仿真，變抽象的電路為形象的仿真，不僅有助于學(xué)生對知識的理解，而且提高了學(xué)生的項目設(shè)計能力。
二、精選教學(xué)內(nèi)容，拓展課堂內(nèi)容
應(yīng)用型人才需要具備扎實的專業(yè)知識，但必須強(qiáng)調(diào)以應(yīng)用為主。傳統(tǒng)的“數(shù)字電路”教學(xué)中，偏重于教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，教師通常按照教科書的編排順序組織教學(xué)，缺少與實際應(yīng)用項目的有效配合，學(xué)生不能切實體會到工程實際與理論知識之間的關(guān)系，實踐應(yīng)用能力得不到有效提高。在本次數(shù)字電路教學(xué)過程中，根據(jù)實際需要對教材內(nèi)容進(jìn)行了精選，對于集成電路芯片，刪掉了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)內(nèi)容，簡單介紹工作原理，重點(diǎn)增加了集成芯片的實際應(yīng)用案例。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生的課外實踐能力，利用課程網(wǎng)站引入課外應(yīng)用廣泛的芯片，通過介紹資料的查詢和閱讀方法，拓展課堂內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的課外知識，有利于學(xué)生今后實際工作的開展。
三、考核方式改革
傳統(tǒng)的課程教學(xué)質(zhì)量評價方法滯后，考核形式一般為期末筆試+平時成績，這種評價方式雖然能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及對一些基本概念、知識、理論的掌握情況，但無法全面地反映學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力，而且容易出現(xiàn)高分低能，不利于培養(yǎng)具備發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題能力的應(yīng)用型人才。新的教學(xué)質(zhì)量評價體系中，強(qiáng)化過程考核和學(xué)生實踐動手能力的考核，將期末筆試、項目階段性測評、電子產(chǎn)品制作、平時作業(yè)及考勤、實驗等六個方面有效結(jié)合，綜合評定教學(xué)效果。學(xué)期總評成績構(gòu)成為：期末筆試50％+項目階段性測評10％+電子產(chǎn)品制作10％+平時作業(yè)及考勤10％+實驗20％。
關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯設(shè)計；電子設(shè)計自動化；可編程邏輯器件；教學(xué)改革；實踐教學(xué)
作者簡介：何樂生（1977-），男，白族，云南昆明人，云南大學(xué)信息學(xué)院，副教授；余鵬飛（1975-），男，云南昆明人，云南大學(xué)信息學(xué)院，副教授。（云南 昆明 650091）
基金項目：本文系2013年云南大學(xué)本科實踐教學(xué)能力提升項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0115-02
“數(shù)字邏輯設(shè)計”是計算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)承前啟后的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程介紹計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)——數(shù)字電路的原理以及設(shè)計方法，是“計算機(jī)組成原理”、“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”等后續(xù)專業(yè)核心課程的必要基礎(chǔ)。
在就業(yè)形勢嚴(yán)峻的背景下，社會和學(xué)生都對課程的內(nèi)容及其實用性提出了更高的要求。計算機(jī)專業(yè)學(xué)生往往將自己未來的職業(yè)規(guī)劃定位于軟件開發(fā)，因此認(rèn)為“數(shù)字邏輯設(shè)計”課程沒有太大用處，出現(xiàn)輕視的思想。另外，大部分高校仍以已經(jīng)過時的小規(guī)模通用集成電路作為主要教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步加深了學(xué)生對“數(shù)字邏輯設(shè)計”課程無用的錯誤認(rèn)識。怎樣合理地將基于EDA技術(shù)的現(xiàn)代數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計方法引入課堂和實踐教學(xué)；將“數(shù)字邏輯設(shè)計”課程內(nèi)容和計算機(jī)專業(yè)學(xué)生感興趣的東西結(jié)合，提高學(xué)習(xí)積極性，為將來從事相關(guān)領(lǐng)域的工作打下必要的硬件基礎(chǔ)，成為了“數(shù)字邏輯設(shè)計”課程改革必須解決的問題。[1-3]
一、目前教學(xué)工作中存在的問題及其成因
近年來，以數(shù)字技術(shù)為核心的半導(dǎo)體技術(shù)獲得了飛躍式的發(fā)展，其功能和復(fù)雜程度呈幾何級數(shù)增長。與之對應(yīng)的是設(shè)計技術(shù)的規(guī)?；驼?guī)化，軟、硬件開發(fā)人員的職責(zé)劃分越來越明顯。作為偏軟件方向的計算機(jī)專業(yè)的課程，“數(shù)字邏輯設(shè)計”的教學(xué)內(nèi)容、體系、方法以及實驗環(huán)節(jié)也應(yīng)隨之改變，以培養(yǎng)具有獨(dú)立工作能力，滿足行業(yè)需求的高素質(zhì)人才。與此相反地，當(dāng)前該課程依然沿用幾十年來形成的精英式的大學(xué)教育思路，過于強(qiáng)調(diào)知識體系和理論深度，而放松對學(xué)生運(yùn)用新知識進(jìn)行綜合設(shè)計的能力的培養(yǎng)。另外，“數(shù)字邏輯設(shè)計”與“電子工程”、“通信工程”等偏硬件專業(yè)的“數(shù)字電路”課程過于相似，強(qiáng)調(diào)電路的物理基礎(chǔ)，輕視從宏觀的系統(tǒng)層面對數(shù)字系統(tǒng)認(rèn)識，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。筆者總結(jié)具體原因有以下幾點(diǎn)。
1.教學(xué)內(nèi)容脫離工程實際和學(xué)生實際情況
在嚴(yán)峻的就業(yè)形勢下，學(xué)生都很關(guān)心學(xué)習(xí)所學(xué)課程到底能做什么，為自己提供怎樣的競爭力。隨著EDA技術(shù)的高度發(fā)展，基于CPLD和FPGA等可編程邏輯器件的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)已成為主流技術(shù)。然而目前大部分教材仍然采用傳統(tǒng)理論教科書的編寫方式，以“講理”為主，過分強(qiáng)調(diào)雙極性工藝的74系列門電路的實現(xiàn)方式，對EDA技術(shù)涉及不多。如果教師仍然采用“填鴨式”教學(xué)方法教授已經(jīng)過時的知識，自然無法調(diào)動學(xué)生的積極性。
2.對不同專業(yè)的差異化教學(xué)問題注意不足
在軟、硬件設(shè)計分工差異化的大背景下，應(yīng)該將“數(shù)字邏輯設(shè)計”的教學(xué)重點(diǎn)放在系統(tǒng)級的設(shè)計，而對于門級電路的設(shè)計則只需要達(dá)到“知其然”的程度。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系、教學(xué)方法以及實驗等具體教學(xué)環(huán)節(jié)上，應(yīng)與“電子工程”、“通信工程”等偏硬件專業(yè)保持合理的差異化。
3.實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法滿足社會對計算機(jī)人才的需求
當(dāng)前實踐教學(xué)內(nèi)容多為驗證74系列芯片的功能，而計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的課程定位應(yīng)是“理解計算機(jī)底層工作原理”，這種基于中小規(guī)模集成電路的驗證性實驗顯然與專業(yè)定位不吻合。
4.連線式的數(shù)字電路實驗箱（板），無法使學(xué)生建立對現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的感性認(rèn)識
高等學(xué)校實驗設(shè)備多采用“傻瓜式”的設(shè)計思路，即將實驗電路盡量“功能化”和“模塊化”，學(xué)生只需要在不同功能模塊之間連線即可完成硬件設(shè)計。誠然，這在降低了實驗難度的同時，提高了實驗速度，降低了教師講授實驗課和維護(hù)實驗室的難度。但 “連線式”的設(shè)計使學(xué)生不明白實驗箱（板）上分離的一個個插孔是如何構(gòu)成系統(tǒng)的，更無從談到對計算機(jī)系統(tǒng)的感性認(rèn)識。[2]
5.課程考核方式不科學(xué)
部分學(xué)生采用死記硬背的方式“對付”期末考試，常常出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。評價方式在無形中造成學(xué)生對實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的輕視心理，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)以成績合格為目標(biāo)，忽視能力的獲得。
二、“數(shù)字邏輯設(shè)計”的教學(xué)改革方案
綜合考慮上述問題，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊認(rèn)為，合理地取舍原有教學(xué)內(nèi)容并將EDA技術(shù)引入教學(xué)，是提升教學(xué)水平和學(xué)習(xí)積極性的有效手段，并進(jìn)行了一系列教改嘗試。
1.結(jié)合學(xué)科發(fā)展和學(xué)生實際情況，合理優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容，提升其實用性
如前所述，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)進(jìn)入電子設(shè)計自動化的“EDA時代”，作為計算機(jī)專業(yè)的課程，更有必要對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容有所取舍，做到“有所為，有所不為”。一方面，在保證為后續(xù)課程提供必要基礎(chǔ)知識的同時，對于陳舊過時的理論加以揚(yáng)棄；另一方面，必須對于近年來出現(xiàn)的，改變行業(yè)面貌的新技術(shù)有所涉及。
在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選取上，應(yīng)秉承“必須”和“夠用”的原則，[4，5]對后續(xù)課程較難理解的“組合、時序邏輯電路分析、設(shè)計方法”、“半導(dǎo)體存儲器”等內(nèi)容應(yīng)保留較多的課堂教學(xué)時間，而對于“門電路的實現(xiàn)方法”、“競爭與冒險”等內(nèi)容，則應(yīng)大幅度地降低課堂教學(xué)時數(shù)?？傮w來講，基本取消了74系列中小規(guī)模器件的課堂教學(xué)時間，而將時間用于進(jìn)行“原則性”和“說理性”的教學(xué)，旨在幫助學(xué)生建立“計算機(jī)是由什么東西構(gòu)成的”、“設(shè)計計算機(jī)時采用了什么原理”等系統(tǒng)性的基本概念。
在EDA新技術(shù)的擴(kuò)展方面，教學(xué)團(tuán)隊根據(jù)計算機(jī)專業(yè)學(xué)生喜歡編程的特點(diǎn)，在教學(xué)中引入了硬件描述語言和可編程邏輯器件（PLD）兩方面的內(nèi)容。硬件描述語言Verilog HDL在語法上接近C語言，而C語言是計算機(jī)專業(yè)先修課程，學(xué)生掌握起來較容易。課堂教學(xué)采用了傳統(tǒng)內(nèi)容和描述語言穿行的方式，既保證了教學(xué)進(jìn)度，又能防止學(xué)生出現(xiàn)“硬件描述語言和實際電路脫鉤”的通病?？删幊踢壿嬈骷慕虒W(xué)，則安排在傳統(tǒng)教學(xué)方案中進(jìn)行“門電路實現(xiàn)”的學(xué)時進(jìn)行，并將可編程邏輯器件的教學(xué)重點(diǎn)放在介紹CPLD和FPGA的原理及其常見問題。根據(jù)學(xué)生實際情況，還引入數(shù)字電路在計算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用實例，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如：加法器、乘法器的實現(xiàn)，點(diǎn)陣LED顯示屏的顯示與控制，PS/2鼠標(biāo)鍵盤控制等內(nèi)容，不但能幫助學(xué)生建立學(xué)以致用的學(xué)風(fēng)，而且能夠很好地回答學(xué)生“‘?dāng)?shù)字邏輯設(shè)計’課程有什么用”這樣的問題，提高了學(xué)習(xí)積極性。
2.根據(jù)計算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生實際情況，改革實踐教學(xué)內(nèi)容和手段
基于實驗箱的實驗存在諸多問題：首先，不利于學(xué)生建立系統(tǒng)觀念，而將思路束縛于微小且具體的局部問題。其次，將“培養(yǎng)動手能力”這一廣義的命題，狹隘地局限為“能夠正確地完成連線”，不符合能力培養(yǎng)的要求。且在實際實驗過程中，由于實驗設(shè)備長期使用，往往由于接觸不良等非關(guān)鍵因素造成實驗失敗，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。針對實踐教學(xué)中凸顯的問題，教研組采取了以下措施。
首先，將ModelSim和Multisim等EDA仿真軟件引入實踐教學(xué)。由于數(shù)字電路的仿真技術(shù)已經(jīng)非常成熟，仿真結(jié)果和實際實驗結(jié)果基本相同。采用軟件仿真工具能夠?qū)W(xué)生從大量的連線工作中解脫出來，把精力集中在“數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計”本身，提高了實踐教學(xué)的效率，且方便學(xué)生實現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯設(shè)計。
其次，采用FPGA作為實際動手的實驗平臺，開發(fā)了一種符合計算機(jī)專業(yè)“數(shù)字邏輯設(shè)計”教學(xué)需要的低成本FPGA實驗板——Innovator_FPGA。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先指導(dǎo)學(xué)生利用該實驗平臺，在Quartus II環(huán)境中首先采用原理圖輸入方式完成基本的驗證性實驗，以熟悉開發(fā)工具；然后采用硬件描述語言分別實現(xiàn)加法器、減法器、邏輯移位器等CPU必須的邏輯功能；最后指導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生將上述模塊綜合為一個ALU（算術(shù)邏輯單元）。通過訓(xùn)練，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)“數(shù)字邏輯設(shè)計”與自己天天打交道的計算機(jī)有著如此密切的聯(lián)系，為將來的“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程打下了堅實的基礎(chǔ)。
3.引導(dǎo)學(xué)生通過多種途徑學(xué)習(xí)，改革課程考核方式，培養(yǎng)自學(xué)能力和創(chuàng)新能力
電子信息技術(shù)發(fā)展迅速，任何人都無法在大學(xué)階段獲取一生所需的所有知識，學(xué)生必須培養(yǎng)自己的自學(xué)的能力。教師引導(dǎo)學(xué)生采取以下方式自學(xué)：
（1）通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)交流，推薦以下網(wǎng)站：可編程邏輯器件網(wǎng)（.cn）、周立功公司網(wǎng)站（）、水木清華（＼學(xué)術(shù)交流＼電路設(shè)計）以及Altera公司官網(wǎng)論壇等。
（2）參與各種競賽和學(xué)生課外科技活動，包括：全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯和Atlera大學(xué)生論文競賽等。
（3）鼓勵學(xué)生參與國家級、省級和校級的學(xué)生科技立項活動。
另外，課程考核是引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力的指揮棒，也是幫助教師糾正教學(xué)方法的重要手段。在參考兄弟院校經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，[4-6]教學(xué)團(tuán)隊逐漸形成了自己的考核方式：成績分為課程設(shè)計（占30%）、機(jī)考（占30%）、筆試（占40%）三個部分。其中課程設(shè)計部分要求學(xué)生在Innovator_FPGA實驗板上設(shè)計具有一定功能的數(shù)字電路模塊，最后根據(jù)設(shè)計理念的創(chuàng)新性、功能的實現(xiàn)程度和書面報告三者綜合，給出課程設(shè)計成績。機(jī)考部分要求學(xué)生在實驗室現(xiàn)場完成一個簡單模塊的設(shè)計，以檢驗其軟件仿真和調(diào)試能力。筆試部分則在減少客觀題型的基礎(chǔ)上，增加電路設(shè)計、HDL程序設(shè)計等主觀性題型的比例。
三、結(jié)論
在進(jìn)行課程改革的數(shù)年間，在上述一系列綜合措施的促進(jìn)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造激情得到了釋放。同學(xué)們紛紛在實驗室和宿舍利用廉價的實驗套件開展學(xué)習(xí)、競賽和科研活動，取得了一定的成績，獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽國家級和省級獎項數(shù)十項，另外還獲得國家級大學(xué)生科研立項三項，挑戰(zhàn)杯科技作品競賽獲獎多項。越來越多的同學(xué)通過“數(shù)字邏輯設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)建立了現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的概念，提高了自己的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
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【關(guān)鍵詞】高職教育 行動導(dǎo)向教學(xué)法 數(shù)字電子技術(shù) 課程改革
順應(yīng)國家政策的指導(dǎo)，從上世紀(jì)九十年代開始，我國的高等職業(yè)教育事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，高職院校的規(guī)模迅速擴(kuò)大。受到普通高等教育的影響，我國的高等職業(yè)教育初期一直延續(xù)著本科院校的培養(yǎng)模式，教學(xué)方式傳統(tǒng)，雖然投入了高質(zhì)量的教學(xué)師資和教學(xué)配備，但教學(xué)效果不佳，學(xué)生不僅理論學(xué)習(xí)掌握不好，甚至對高職學(xué)生最根本的熟練技術(shù)掌握的要求也沒有達(dá)到，不能給企業(yè)提供合格的高級技術(shù)人員。因此，促進(jìn)了高職院校對適合高職教育的人才培養(yǎng)模式和課程體系的探索。順應(yīng)這一需求，西方的行動導(dǎo)向教學(xué)法被引入我國，并迅速被高職教育工作者應(yīng)用到實踐中，稱為現(xiàn)今高職教育的主流。
行動導(dǎo)向教學(xué)法并不是一種具體的教學(xué)方法，而是以行動或工作任務(wù)為導(dǎo)向的一種職業(yè)教育教學(xué)的指導(dǎo)思想與策略，是由一系列的以學(xué)生為主體的教學(xué)方式和方法所構(gòu)成的，如項目教學(xué)法、案例教學(xué)法、角色扮演法等等。
行動導(dǎo)向教學(xué)法可分三個發(fā)展階段。第一階段，始于上世紀(jì)80年代，高職教育急于擺脫普通教育的影響，追求自身特色，主要體現(xiàn)在添加實訓(xùn)設(shè)備、增加實訓(xùn)時數(shù)，重視實踐教學(xué)。第二階段， 在90年代之后，國外課程理論蓬勃發(fā)展，其中有許多被紛紛引入國內(nèi)，在我國的直接教育中被吸收和實驗，課程改革稱為熱點(diǎn)，各教學(xué)團(tuán)隊不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重組，重新編寫教材。第三階段，進(jìn)入本世紀(jì)以來，我國高職教育已進(jìn)入內(nèi)涵提升的階段，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。在這一時期，許多高職院校以行動導(dǎo)向教學(xué)法為主導(dǎo)，用系統(tǒng)思維來調(diào)整教學(xué)體系的各個要素，著力知識與技術(shù)的整合、理論與實踐的整合、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的整合，學(xué)習(xí)領(lǐng)域與工作過程相統(tǒng)一，以此發(fā)揮系統(tǒng)整合的功能。
社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，要求學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備的更新必須跟隨時代的變化與發(fā)展，原有的教學(xué)體系已不能適應(yīng)現(xiàn)實的需要。并且由于高職院校數(shù)量的增加，學(xué)生對學(xué)校有了更大的選擇余地，也提高了對學(xué)習(xí)提供更好服務(wù)的要求，學(xué)校間的競爭加大。教育部在《關(guān)于加強(qiáng)高職高專教育人才培養(yǎng)工作的意見》中要求，“高職高專教育的教學(xué)建設(shè)與改革，必須以改革教育思想和教育觀念為先導(dǎo)?！?/p>
當(dāng)今社會科技發(fā)展日新月異，雖然數(shù)字電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，但其實用性強(qiáng)，隨著新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，其知識更新速度很快。因此我們不僅要傳授知識給學(xué)生，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生今后從事專業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)以及職業(yè)發(fā)展能力。特別是高職院校的學(xué)生，由于在中學(xué)階段學(xué)習(xí)成績不好，在學(xué)習(xí)過程中缺乏自信，且學(xué)習(xí)積極性也不高，所以我們要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到“要學(xué)”比“學(xué)好”更重要，在這個過程中指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，樹立終身學(xué)習(xí)的思想。而行為導(dǎo)向教學(xué)法與高職教育的初衷一致。數(shù)字電子技術(shù)這門課程，在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，偏重理論教學(xué)，配以少量的驗證性實驗，對高職的學(xué)生而言吸引力不大。如果將行動導(dǎo)向教學(xué)法引入數(shù)字電子技術(shù)的課程中，那么可以通過各種形式的活動，最大限度地讓學(xué)生真正的動起來，在活動中培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，使學(xué)生在主動地動腦、動心、動手過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生行為能力的發(fā)展。其教學(xué)環(huán)節(jié)可以分成以下幾個方面：
一、咨詢信息
根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)課程的特點(diǎn)及對學(xué)生能力鍛煉的要求，將課程內(nèi)容劃分為若干個適合的工作任務(wù)，在任務(wù)完成過程中培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，如查詢和參閱相關(guān)材料能力，數(shù)字電子電路設(shè)計、讀圖能力，硬件電路檢測排錯能力，焊接技術(shù)或應(yīng)用軟件連接、仿真數(shù)字電路的能力等。教師通過任務(wù)書向?qū)W生公布獨(dú)立工作的任務(wù)，任務(wù)書包括項目名稱、項目要求、項目設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計完成時間等，學(xué)生從中得到必要信息。項目任務(wù)書中所涉及的專業(yè)性強(qiáng)的材料由教師或者由學(xué)生主動收集，再由老師審查其準(zhǔn)確性，為了鍛煉學(xué)生的實踐能力和信息處理能力，要求由學(xué)生完成案例的收集。
二、計劃
將學(xué)生分成若干小組，在得到任務(wù)書后，組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論任務(wù)的解決方法，每位組員都要發(fā)表自己的看法和建議，將設(shè)計任務(wù)模塊化，并對組員進(jìn)行分工，由小組成員按模塊分析研究討論和查找資料，最后上交數(shù)字電路的設(shè)計方案。
三、決策
當(dāng)小組的方案定下來后，教師參與到方案的評價中，讓學(xué)生認(rèn)識到計劃的可行性，或準(zhǔn)備再次修改方案，確定使用到的電子元件等。
四、實施
當(dāng)小組方案最終確定后，學(xué)生按照計劃獨(dú)立完成電路的設(shè)計任務(wù)，完成數(shù)字電子電路的搭建。
五、控制檢測
學(xué)生完成數(shù)字電路搭建后進(jìn)行功能檢測，看是否符合設(shè)計要求，如果出現(xiàn)問題，小組討論如何解決，并查找相關(guān)資料。根據(jù)市場上相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，看設(shè)計出的實際電路是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
六、展示成果
以小組為單位，在全班進(jìn)行設(shè)計成果展示，每位成員對自己的設(shè)計內(nèi)容和心得進(jìn)行分享，也可以在各小組間交流經(jīng)驗，從而鍛煉學(xué)生的自我展示能力，教師也能從中了解學(xué)生對相關(guān)知識的掌握和理解。
七、評估和總結(jié)
評估包括三個方面：一是自我評價；二是學(xué)生互評；三是老師講評，在老師講評的過程中要指出每個小組在任務(wù)完成過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足之處，并對上一環(huán)節(jié)所記錄各組成果的內(nèi)容和形式、演講者、互評者進(jìn)行評價。
【參考資料】
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)實驗；綜合素質(zhì)；教學(xué)
努力提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)是高等院校辦學(xué)的根本目標(biāo)，也是檢驗高等院校辦學(xué)水平的根本標(biāo)準(zhǔn)。大學(xué)生的綜合素質(zhì)包括思想道德素質(zhì)、文化素質(zhì)、心理素質(zhì)、人文素質(zhì)、身體素質(zhì)、專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新素質(zhì)7個方面[1]?！皵?shù)字電子技術(shù)”是高等院校自動化、電氣、電子、通信、計算機(jī)等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。為了使學(xué)生進(jìn)一步掌握數(shù)字電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識，掌握數(shù)字電路設(shè)計的基本技能，筆者所在學(xué)校開設(shè)了“數(shù)字電子技術(shù)實驗”課程，讓學(xué)生受到系統(tǒng)的實驗技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)實驗的基本知識、方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力和創(chuàng)新能力，同時也培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，分析和解決科學(xué)實踐問題的能力。怎樣利用實驗課程的教學(xué)培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，是我們一直努力探索的問題，這同樣也是同行們關(guān)心和探究的熱點(diǎn)問題。
一、利用實驗制度，培養(yǎng)學(xué)生良好的思想道德品質(zhì)
21世紀(jì)的教育，不僅要使學(xué)生有知識，會做事，更重要的是會做人。我們要把學(xué)生培養(yǎng)成有社會責(zé)任感和事業(yè)心的人，有科學(xué)文化知識和開拓能力的人，有志有為德才兼?zhèn)涞娜?。高校要緊跟時代步伐，積極吸取和借鑒社會的先進(jìn)經(jīng)驗，深刻理解和運(yùn)用科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)、作用，使思想道德教育和科技能力教育緊密結(jié)合起來，為大學(xué)生思想的進(jìn)一步成長和科學(xué)文化知識的繼續(xù)積累營造良好的氛圍。在數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)中，首先，教師要嚴(yán)格要求學(xué)生遵守實驗室的有關(guān)規(guī)章制度，正確使用實驗儀器儀表，愛護(hù)公共財物，使學(xué)生養(yǎng)成遵守紀(jì)律、愛惜他人財物的良好品質(zhì)。其次，嚴(yán)格要求學(xué)生的實驗報告要真實地根據(jù)該實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果撰寫而成，而不是捏造或抄襲他人的實驗數(shù)據(jù)，使學(xué)生養(yǎng)成不空想、重實際、一絲不茍的實驗態(tài)度和科學(xué)的實驗作風(fēng)以及誠實的良好品格。另外，實驗是學(xué)生做實驗而不是教師做實驗，因此，教師要調(diào)動學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自己主動根據(jù)實驗的任務(wù)目標(biāo)完成實驗項目，并且認(rèn)真按實驗步驟進(jìn)行實驗，容不得半點(diǎn)馬虎，否則可能造成實驗結(jié)果有較大誤差，甚至得到錯誤的實驗現(xiàn)象。這樣可培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，使之養(yǎng)成不論學(xué)習(xí)還是干什么事都認(rèn)真對待的好習(xí)慣和主動做事的良好品格。
二、利用實驗預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力
認(rèn)真預(yù)習(xí)是做好實驗的關(guān)鍵。預(yù)習(xí)的好壞，不僅關(guān)系到實驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行，而且直接影響實驗效果。因此，實驗前要求學(xué)生必須參照實驗指導(dǎo)書，對實驗?zāi)康?、原理和?nèi)容有較為清楚的認(rèn)識，做到認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)實驗的基本原理，掌握有關(guān)器件的使用方法，熟悉實驗電路，擬出實驗方法和步驟，設(shè)計實驗表格，對如何著手實驗做到心中有數(shù)，并用電子仿真軟件Multisim對所預(yù)習(xí)的實驗內(nèi)容進(jìn)行驗證，以保證所預(yù)習(xí)設(shè)計的內(nèi)容正確，這樣做不但可拓寬設(shè)計思路，也可大大節(jié)省實際上在實驗室操作的時間和排錯的時間，提高實驗效率，而且大大提高學(xué)生查找、收集、整理相關(guān)文獻(xiàn)資料的能力，極大地培養(yǎng)提高了學(xué)生的自學(xué)能力。
三、利用基礎(chǔ)性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)文化素質(zhì)
“數(shù)字電子技術(shù)”是一門實踐性很強(qiáng)的課程，為使學(xué)生建立起正確的數(shù)字電路的概念，明確邏輯和電路之間的關(guān)系，基礎(chǔ)實驗是必不可少的環(huán)節(jié)。其目的是教會學(xué)生常用電子儀器的使用方法、電子電路的測試方法、集成邏輯電路的應(yīng)用、基本實驗技能，并加深對理論知識的理解，強(qiáng)調(diào)動手能力和基本概念?；A(chǔ)實驗內(nèi)容以中小規(guī)模集成電路為載體，強(qiáng)調(diào)與課堂講授相輔相成、相互補(bǔ)充[2]。比如，通過用異或門、與或非門、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器分別和與非門一起實現(xiàn)全加器的實驗，使學(xué)生熟悉各種中規(guī)模集成數(shù)字電路的邏輯功能及其應(yīng)用，系統(tǒng)掌握了組合邏輯電路的基本理論和設(shè)計方法。因此，教師必須根據(jù)教學(xué)大綱，嚴(yán)格抓好基礎(chǔ)性實驗的教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握數(shù)字邏輯電路的基本原理、基本電路，能夠系統(tǒng)地掌握數(shù)字邏輯電路的分析、設(shè)計及應(yīng)用方法，以達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)提高學(xué)生牢固的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能。
四、利用設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
設(shè)計性實驗是提升學(xué)生實際動手能力的實驗。一般的做法是先給出實際問題（設(shè)計任務(wù)）和主要集成芯片，然后學(xué)生根據(jù)所學(xué)組合邏輯電路的設(shè)計步驟，根據(jù)實際問題要求列出真值表，寫出表達(dá)式，畫出邏輯電路圖，通過選件，連接電路調(diào)試完成設(shè)計任務(wù)，寫出完整的實驗報告。通過這樣的實驗訓(xùn)練了學(xué)生分析和設(shè)計電路的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。為了激勵和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生知識運(yùn)用能力、實驗設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析思考問題和解決問題的能力，我們在數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)中增加了設(shè)計性實驗的比例，或者在驗證性實驗中增加設(shè)計的內(nèi)容，讓學(xué)生盡可能多地受到訓(xùn)練。比如，在驗證了數(shù)據(jù)選擇器74LS153的邏輯功能后，讓學(xué)生用它來實現(xiàn)全加器的功能；在驗證了譯碼器74LS138的邏輯功能后，讓學(xué)生用它來實現(xiàn)全加器的功能。又如讓學(xué)生驗證了計數(shù)器CC40192的邏輯功能后，讓學(xué)生用它來實現(xiàn)7進(jìn)制、12進(jìn)制等N進(jìn)制計數(shù)器。
另外，教師給出實驗任務(wù)時，注意強(qiáng)調(diào)各種設(shè)計方案的實現(xiàn)與創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，鼓勵創(chuàng)新與突破，同時要使學(xué)生盡可能多地了解數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域的新概念、新技術(shù)和新方法；盡可能多地接受與“數(shù)字電子技術(shù)”相關(guān)的工程實踐訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。 轉(zhuǎn)貼于
五、利用排除故障，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題的能力
在數(shù)字電子技術(shù)實驗教學(xué)中，實驗過程完全不出現(xiàn)故障是不現(xiàn)實的，也是不正常的。數(shù)字電子技術(shù)實驗大多數(shù)實驗項目是在實驗箱上完成，而每塊集成芯片和少量外圍元件都是插在管腳座上，每個實驗線路就是通過導(dǎo)線把芯片與芯片或芯片與外圍元件連接而成，因此，接線錯誤是數(shù)字電子技術(shù)實驗中最為常見的故障，其包括漏線、錯線、斷線和線路接觸不良等。當(dāng)學(xué)生實驗出現(xiàn)電路故障時，指導(dǎo)教師應(yīng)注意啟發(fā)學(xué)生思維，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，給予必要的指點(diǎn)和提示，經(jīng)過學(xué)生自己思考，弄清楚前因后果后自己動手糾正，這樣有利于增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決實際問題的能力。
另外，在實驗的過程中教師可人為設(shè)置故障，讓學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象，先根據(jù)實驗原理、電路的組成，分析產(chǎn)生故障現(xiàn)象的原因和可能出現(xiàn)故障的部位，然后讓學(xué)生動手排除故障，這樣做極大地調(diào)動了學(xué)生的興趣，激勵學(xué)生探索問題的精神，很好地培養(yǎng)了他們的主動性及動手能力。
六、利用共同完成實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神
由于客觀原因，有相當(dāng)多的實驗項目是要求兩人合作、共同完成的。原則、感情與共同的利益和目標(biāo)，是維系一個團(tuán)隊的紐帶；有團(tuán)隊精神，才能產(chǎn)生發(fā)展和創(chuàng)新的力量。兩人要共同完成某一實驗項目，有了一個共同的目標(biāo)，那就要團(tuán)結(jié)一致，互相幫助，互相照顧，互相配合，為完成這一目標(biāo)而共同努力。但要完成這個實驗項目必須做許多工作：設(shè)計電路、選擇元器件、連接電路、讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等。這就要求團(tuán)隊成員合理分工，如果不能合理分工，就不能在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成實驗項目，這就促使學(xué)生有合作也要有分工，形成團(tuán)隊合作精神。如果在實驗中有一位在完成任務(wù)的過程中遇到了技術(shù)上的難題，只會自己冥思苦想亂翻書，卻不屑于向坐在旁邊的高手請教；而這位高手此時不是把他當(dāng)做共榮共辱的合作伙伴，而是坐在旁邊等著看笑話，那么他們共同承擔(dān)的實驗項目又怎么能按時完成？
另外，要求學(xué)生抓住實驗這個機(jī)會鍛煉表達(dá)能力，積極表達(dá)自己對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果的看法和意見，并掌握與人交流和溝通的藝術(shù)，培養(yǎng)自己良好的與人相處的心態(tài)，這也是培養(yǎng)團(tuán)隊精神的需要。
七、利用撰寫實驗報告，培養(yǎng)學(xué)生的寫作能力
關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)，EDA技術(shù)
1.引言
在信息社會中，數(shù)字化是電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，因此在電子信息及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中也越來越看重數(shù)字技術(shù)，《數(shù)字電子技術(shù)》是電子信息及相關(guān)信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，其基本理論及實踐技能也是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。EDA(Electronic DesignAutomation)技術(shù)作為數(shù)字電子技術(shù)的延伸，已經(jīng)引入到電子信息類教學(xué)中，不僅可以豐富教學(xué)摘要的意義。
2.《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)的主要問題
教學(xué)手段單一，實驗內(nèi)容枯燥，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。，EDA技術(shù)。在教學(xué)中仍采用理論教學(xué)與實驗課分離的教學(xué)模式，在理論教學(xué)中，《數(shù)字電子技術(shù)》內(nèi)容大多抽象難懂，教師采用“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)模式授課，不僅學(xué)生覺得枯燥乏味，而且教學(xué)效果不理想。而實驗課的實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，學(xué)生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗，設(shè)計性、綜合性實驗較少。數(shù)字電路的設(shè)計僅是“紙上談兵”的設(shè)計，學(xué)生自然對這門課的實驗毫無興趣。
3. EDA技術(shù)及其功能
3.1 EDA技術(shù)的含義
EDA即電子系統(tǒng)設(shè)計自動化技術(shù)是由計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助工程發(fā)展而來的，它以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)設(shè)計的主要表達(dá)方式，以計算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計電子系統(tǒng)的一門新技術(shù)。它可以實現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合與優(yōu)化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚荆粌H為電子技術(shù)設(shè)計人員提供了新的設(shè)計理念，同時也為教學(xué)提供了科學(xué)而便捷的平臺。
3.2 EDA技術(shù)的功能
EDA技術(shù)的開發(fā)平臺QUARTUS Ⅱ是Altera公司推出的新一代FPGA／CPLD開發(fā)軟件，適合于大規(guī)模復(fù)雜的邏輯電路設(shè)計。它是Altera公司的第4代可編程邏輯器件的集成開發(fā)環(huán)境，提供了從輸入設(shè)計到器件編程的全部功能。“自頂向下”設(shè)計方法從系統(tǒng)設(shè)計人手，在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在方框圖一級進(jìn)行仿真、糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述。在功能一級進(jìn)行驗證，然后用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體的門級邏輯電路的，其對應(yīng)的物理實驗級可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐贰?/p>
1)EDA軟件平臺中具有各類元件設(shè)計數(shù)據(jù)庫，同時EDA能夠進(jìn)行元器件的創(chuàng)建和編輯。為學(xué)生掌握各類電子元器件提供了堅實的基礎(chǔ)。
2)EDA軟件平臺中可以完成電路原理圖的設(shè)計，通過這一功能可以完成各類元器件構(gòu)成的電路原理圖。
3)EDA軟件平臺中具有綜合仿真模塊，可以進(jìn)行多種類型的仿真分析。分析結(jié)果波形圖顯示出來，直觀、清晰。
4 應(yīng)用EDA技術(shù)授課的好處
4.1 提高授課質(zhì)量
有些內(nèi)容選用EDA技術(shù)授課，傳授方式更直觀，教師感到得心應(yīng)手，學(xué)生也容易接受。例如，組合邏輯電路中的競爭與冒險這部分內(nèi)容一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個難點(diǎn)。，EDA技術(shù)。，EDA技術(shù)。在組合電路中，當(dāng)輸入信號改變狀態(tài)時，輸出端可能出現(xiàn)虛假信號---過渡脈沖的現(xiàn)象稱為競爭冒險。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，對信號的延時只能采用一些形象的比喻，但初學(xué)者對這一概念比較模糊?，F(xiàn)在，我們只需用QUARTUS Ⅱ模擬功能進(jìn)行仿真，就可以很輕松地讓學(xué)生理解這一知識點(diǎn)，分析結(jié)果以波形圖顯示出來，豐富直觀的數(shù)據(jù)不但為學(xué)生提供方便，而且其得出的結(jié)論接近實踐性，同時節(jié)約了時間。，EDA技術(shù)。顯然，對某些章節(jié)中存在的教師難講、學(xué)生難懂的內(nèi)容，這種授課方式可以起到事半功倍的作用。由于教授方式符合客觀認(rèn)知規(guī)律，教學(xué)質(zhì)量得以提高。
4.2 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動力
EDA軟件的實驗環(huán)境是一個虛擬環(huán)境，可以避免使用種類繁多的專用集成芯片，簡化實驗電路。學(xué)生用硬件描述語言編寫程序，可以在同一可編程邏輯器件上完成各種不同的數(shù)字電路實驗，避免了連線的繁瑣，豐富實驗內(nèi)容。同時，可在實驗設(shè)計構(gòu)想的指導(dǎo)下開發(fā)一個通用的基于EDA的硬件平臺，來實現(xiàn)所有的實驗內(nèi)容，縮短實驗時間，提高實驗效率。符合學(xué)生接受知識的客觀規(guī)律，有助于調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，提高他們掌握所學(xué)知識的能力。課堂上師生互動、生動活潑，氣氛非常活躍。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)動力大為增加。
4.3 以實驗教學(xué)為載體。構(gòu)造創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺
采用EDA技術(shù)，那么學(xué)生必須自己在充分掌握實驗理論的基礎(chǔ)上自己編寫程序，這有別于傳統(tǒng)實驗，學(xué)生僅僅只需按照實驗步驟連接電路甚至不需要了解原理也可以完成實驗。這將大大調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高知識應(yīng)用能力。同時EDA工具能給學(xué)生創(chuàng)造優(yōu)良的環(huán)境，強(qiáng)化了學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，學(xué)生做實驗時可以有針對性的選做，使學(xué)生具有更大的自由度。也可以在計算機(jī)上主動、反復(fù)設(shè)疑和實驗，由不同實驗結(jié)果，選擇最佳設(shè)計或?qū)嶒灧桨?。通過驗證、測試、設(shè)計、糾錯和創(chuàng)新等方面進(jìn)行不同形式的訓(xùn)練，使學(xué)生的動手實踐能力得到較好的鍛煉，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生個性和才能的全面發(fā)展。，EDA技術(shù)。在此基礎(chǔ)上還可以開設(shè)設(shè)計性實驗，進(jìn)行電子實習(xí)、電子競賽、職業(yè)技能取證培訓(xùn)等。
5 結(jié)論
在《數(shù)字電子技術(shù)》的教學(xué)過程引入EDA技術(shù)，不僅可以使學(xué)生形象、直觀地理解電路的相關(guān)原理和工作過程，還可以通過修改電路的形式或參數(shù)，與學(xué)生一起討論電路中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，找出解決問題的方法，這樣不僅可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生反應(yīng)易學(xué)、新穎、有趣。，EDA技術(shù)。同時理論和實驗結(jié)合緊密，充分發(fā)揮了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。
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測控技術(shù)作為新興產(chǎn)業(yè)，是電子技術(shù)中的重要內(nèi)容。測控技術(shù)無論是在科學(xué)研究領(lǐng)域，還是在工業(yè)領(lǐng)域，都起到了技術(shù)支撐作用。測控電路在實際的應(yīng)用領(lǐng)域中，可以保證多種電子設(shè)備和產(chǎn)品正常運(yùn)行。為了保證電子設(shè)備和產(chǎn)品能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，本論文針對電子技術(shù)中測控技術(shù)的應(yīng)用展開研究。
關(guān)鍵詞：
測控電路；電子技術(shù)；應(yīng)用
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步讓人們感受到時展越來越快。特別是電子技術(shù)已經(jīng)深深地滲入到人們的生活中，是人們賴以生存的專業(yè)技術(shù)。隨著工業(yè)自動化方向發(fā)展，電子技術(shù)中的測控技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。但是電子設(shè)備實際運(yùn)行中會出現(xiàn)各種干擾源而導(dǎo)致測控系統(tǒng)的運(yùn)行難以滿足技術(shù)要求。為了確保測控系統(tǒng)能夠處于運(yùn)行可靠，就要采用相關(guān)的抗干擾技術(shù)將抗干擾措施制定出來。
一、測控系統(tǒng)干擾源的分析
（一）電磁干擾
當(dāng)電子設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)的時候，就必然會在電子設(shè)備的周圍產(chǎn)生電磁場。其中的主要原因就在于，電子設(shè)備運(yùn)行中必然會使得電壓和電流產(chǎn)生變化。但是，這種變化或者是連續(xù)發(fā)生的，或者是間歇性的，如果電壓和電流的變化速度過快，就會有電磁場產(chǎn)生[1]。電磁場中的電磁能量并不僅僅在有限的磁場范圍內(nèi)，而是會以電路為主體，不斷地擴(kuò)展活動范圍，由此而影響了測控電路的正常運(yùn)行。
（二）地線干擾
地線具有一定的抗阻性。當(dāng)電流沿著接地線流動的時候，就會使地線上有電壓產(chǎn)生。電流受到阻抗的影響而不斷增大，電壓也會隨之增大而導(dǎo)致地線的負(fù)載增加。當(dāng)測控系統(tǒng)對電子設(shè)備進(jìn)行測試的時候，如果電子設(shè)備為大功率設(shè)備，在地線中就會有強(qiáng)電流通過，隨之，連接電子設(shè)備的電纜上也會有電流通過，而且電纜中所流通的電流缺乏穩(wěn)定性，導(dǎo)致每一根電纜中所流經(jīng)的電流都會有所不同，這些電纜中的電壓也會各有不同。缺乏穩(wěn)定性的電流和電壓的大量存在，就會產(chǎn)生差模電壓而影響電路的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)在測控電路中增加相應(yīng)的過壓保護(hù)電路，以保證整個測控電路以及測控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（圖1：過壓保護(hù)電路）
（三）濕度干擾
電路處于運(yùn)行中如果環(huán)境濕度過低，就會在電路周圍產(chǎn)生靜電效應(yīng)從而對電子設(shè)備造成干擾，特別是在靜電干擾下使得測控電路中的檢測信號受到干擾而導(dǎo)致元器件失效，最終造成整個測控系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；如果環(huán)境濕度過高，就會引起元器件間的短路和PCB的焊點(diǎn)銹蝕，在高濕度環(huán)境的影響下則這些焊點(diǎn)的接觸電阻就會有所提升，而影響了使用性能的發(fā)揮。如果這些焊點(diǎn)處已經(jīng)被銹蝕，就會導(dǎo)致電子元器件功能減退而引發(fā)電路短路。
二、電子測控技術(shù)的應(yīng)用
（一）合理的電路設(shè)計
所有的元器件在使用之前都要做好測試，并根據(jù)實際應(yīng)用需要而經(jīng)過技術(shù)處理，調(diào)試合格之后方可使用。如果是邏輯元器件，要采用接地技術(shù)，以提高電路的抗干擾能力，確保電路處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。在電路的設(shè)計上，注意邏輯電路與數(shù)字電路要分別單獨(dú)使用，且要對電源線進(jìn)行加粗處理。接地線要盡量選擇網(wǎng)狀的接地線或者環(huán)形的接地線，并在連接接地線之前，要做好加粗處理工作，以確保邏輯電路和數(shù)字電路在數(shù)據(jù)的傳輸和走向能的傳遞上保持方向上的一致[2]。在進(jìn)行布線的時候，折線的角度不可以超過90度，以在電路運(yùn)行中能夠?qū)︻l率很高的噪音產(chǎn)生抑制作用。為了避免來自噪聲的干擾，還要采用接入旁路電容的方法，即將旁路電容接入到PCB板上面的IC點(diǎn)。所有接入的引線都要與接受旁路處理的端口相靠近，注意接入的引線長度要合適，避免由于過長而影響技術(shù)處理效果。
（二）屏蔽技術(shù)的應(yīng)用
如果是對電磁場屏蔽，就要對噪聲騷擾源使用接地導(dǎo)體將其包圍起來，可以對電路以有效保護(hù)。屏蔽體所使用的導(dǎo)線要以銅或者鋁等具有良好的導(dǎo)電性能的材料為主，控制好中心導(dǎo)線的長度，以避免其從屏蔽體中伸出過長。如果屏蔽體是網(wǎng)狀的，網(wǎng)孔要盡量小，且要采用單端接地的方式，以保證屏蔽體有效地發(fā)揮屏蔽作用。如果既具有干擾能力的電磁場具有很高的干擾強(qiáng)度，在設(shè)計屏蔽電路的時候，就需要采用雙層屏蔽技術(shù)。但是，這種雙層屏蔽技術(shù)在使用中需要注意要加裝濾波電路，且內(nèi)屏蔽盒與外屏蔽盒之間不能夠多處連接，一點(diǎn)連接即可。雙層屏蔽的兩個屏蔽體之間所間隔的距離不可以太大，以確保獲得最好的屏蔽效果，而且屏蔽層之間不可以有間隙，間隙的厚度與單層屏蔽材料的厚度等同[3]。如果干擾電磁波為空間電磁波，很容易對具有較高靈敏度的信號接受設(shè)備造成干擾。對這種空間電磁波可以采用金屬網(wǎng)屏蔽室進(jìn)行屏蔽，屏蔽效能可以達(dá)到45dB至50dB。如果金屬網(wǎng)屏蔽室為雙層的，且有絕緣襯墊安裝在其中，所能夠獲得的屏蔽效能就可以達(dá)到75dB至95dB。屏蔽室的連接要正確，以在發(fā)揮屏蔽作用的同時，還確保屏蔽體本身能夠安全運(yùn)行。此外，可同時根據(jù)電子產(chǎn)品的不同特性在測控電路中增加不同類型的濾波電路，可以將騷擾電磁過濾掉。（圖2：濾波電路）
（三）接地技術(shù)的應(yīng)用
測控系統(tǒng)的接地多會采用三條地線，其一為信號地線，用于低電平電路接地；其二為噪聲地線，包括電動機(jī)的地線、繼電保護(hù)裝置的地線等等；其三為外接地線，連接在交流電源的接地線上，用于外殼、機(jī)架等接地使用。雖然接地技術(shù)可以單獨(dú)使用，但是要獲得良好的抗干擾效果，則需要與屏蔽體結(jié)合使用。如果電路處于運(yùn)行狀態(tài)時，工作頻率沒有超過1兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于一點(diǎn)接地設(shè)計，地線的長度要局限于信號波長的1/20[4]。如果工作頻率超過10兆赫，就可以將屏蔽體的接線用于多點(diǎn)接地設(shè)計。所選用的接地線要加粗，特別是連接印刷板上的接地線，要確保接電線所流過的電流要達(dá)到印刷板上所流過的電流的3倍之多。如果印刷板上為數(shù)字電路，就需要接地線的線路為閉環(huán)線路。
三、總結(jié)
綜上所述，電子技術(shù)中，測控技術(shù)屬于是新型的技術(shù)，而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測控技術(shù)也在不斷地更新。各種電子設(shè)備中的測控系統(tǒng)往往會受到各種因素的干擾而導(dǎo)致系統(tǒng)無法可靠運(yùn)行。特別是電子設(shè)備的使用功能不同，對使用環(huán)境也具有不同的要求，當(dāng)然，其中的測控電路受到干擾的原因也會有所不同。這就需要提高測控電路的抗干擾能力，在測控電路的設(shè)計中加入相應(yīng)的抗干擾電路，以確保測控系統(tǒng)處于良性運(yùn)行狀態(tài)。
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