数字电路的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇数字电路的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【摘 要】 本文在分析《士官大专数字电路》学员具体情况、教学内容和课程目标的基础上，论述了该课程的教学目标设计、教学策略设计等问题，主张整合教学内容，增大课堂信息量，改革教学方法，注重素质教育，以期全面提高教学质量。

【关键词】 士官大专；数字电路；课程目标；教学目标；教学设计

《数字电子技术》课程是电类的专业基础课，具有很强的理论性和实践性，传统的教学方式重视理论而忽略实践，因此在教学设计中应突出实验在学习过程中的作用；使学员形成一定的分析和解决简单实际问题的能力。为专业知识的学习和岗位任职的需要打下一定的基础。

一、教学起点分析

1、学员情况

该教学班是有线通信技术、视讯通信专业，士官大专层次，总体基础比较差，少数学员初中毕业，大部分学员高中毕业，学习态度和成绩都较差。依据人才培养目标的要求，数字电子技术是一门必修的专业基础课，是基础课程和专业课程之间的桥梁。通过本课程的学习建立认识和分析一般电子电路的能力，养成自主学习和勤于动手的良好习惯，为专业课程的学习打下良好的基础。

2、教学内容及教学目标

《数字电子技术》是士官大专学员一门必修的专业基础课程，是学员知识体系的重要组成部分。学习本课程的目的是培养学员的逻辑思维方式，养成学员自主学习、独立思考和实际动手的能力，为后继专业课程的学习打下相应的基础。

（1）教学内容及教学目标。 教学内容主要包括七部分：数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、小规模时序电路及其应用、中规模集成（MSI）时序模块及其应用、数模和模数转换器原理与应用以及存储器与可编程逻辑器件。

教学目标：通过本课程的学习，学会数字电路的基本原理和基本分析方法；感受实验在学习过程中的作用；形成分析和解决实际问题的能力；为专业知识的学习和适应岗位任职的实际需要打下基础。养成独立思考、刻苦钻研、善于质疑等良好习惯，形成严谨求实、一丝不苟的优良作风。

（2）对教学内容的理解。 数字电子技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的实用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化。但是，在数字电子技术中作为理论基础的基本原理并没有改变，理解大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电路的有关概念。因此，作为数字电子技术基础课程，介绍数字系统中常用的基本单元电路、基本功能模块及基本的分析方法仍然是其基本内容。

本课程的重点为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。对于重点内容，要以板书讲解为主，尽可能结合工程实际多举例题，讲习题课，以达到强化基本概念、基本原理的目的。难点为：小、中规模时序电路及其应用。对于难点内容，要以板书和多媒体相结合来讲解，便于学员理解，同时要通过多举例题，讲习题课、适当增加学生习题量等来巩固。

3、经验提醒

（1）为了增加学员的学习兴趣，教学中内容应减少理论部分增加应用实例。在教学方法的处理上精讲多练，运用仿真工具演示电路的工作过程提高学习的趣味性、可视性和效能性；加强课堂练习提高课堂的利用率。学员在学习过程中应注意学习方法，提高自信心、主动性，多看书，多做练习、多做实验。（2）数字电路是一门实践性很强的课程，应重点强调理论与实验相结合。特别是本课程的重点内容及难点内容。通过实验学员不仅可以加深理论知识的理解.而且还能锻炼学生的动手能力。（3）总结归纳，在教学中要善于归纳，每次上完课应对所讲内容进行归纳总结，使学员更加明确本次课的重点及难点内容。（4）利用现代多媒体手段将一些不好理解的内容形象地显示出来。（5）要求学员通过做大量习题，掌握理论知识。

二、课程目标设计

1、总体目标

通过本课程的学习，熟悉数字电路的基本知识和基本分析方法；感受实验在学习过程中的作用；形成一定的分析和解决简单实际问题的能力。为专业知识的学习和岗位任职的需要打下一定的基础。

2、课程目标

依据课程标准并结合本教学班的情况，确定各单元（章节）教学目标如下：

（1）知识与技能。①说出逻辑代数的基本公式。②知道常用组合逻辑电路的特点，归纳分析方法。③描述时序逻辑电路的工作原理和功能，归纳常用时序电路的分析方法。 ④说出PLD的工作原理和功能。

（2）过程与方法。①学会简单逻辑函数的化简方法。②学会常用的组合电路的分析方法。③学会同步时序电路的分析方法。④感受PLD器件的发展动态，了解科学前沿。⑤通过查找和阅读数字集成电路芯片的资料，学会资料的查找和阅读方法。⑥通过课堂演示Multisim2001软件仿真数字逻辑电路工作过程，感受仿真软件的基本使用方法。

（3）情感态度价值观。养成独立思考、刻苦钻研、不断学习、善于质疑等良好习惯；形成严谨求实、一丝不苟的优良作风。

三、教学策略设计

1、整合教学内容，增大课堂信息量

随着科学技术突飞猛进的发展，新理论、新技术、新成果的不断涌现，教学内容在不断增加，使原教学课时数相对减少，要保证有线通信、视讯通信专业对《电子技术基础Ⅲ》课程的教学要求，就必须在课程体系、教学内容和教学方法上加以改进，提高教学起点，增大课堂信息量，不断提高课堂教学质量，在有限的学时内实现加强基础、强化应用、拓宽专业知识面的目标。

（1）根据课程标准精选教学内容。根据《数字电子技术》课程的课程标准要求和学时，精选教材中的教学内容，其中的组合逻辑电路、小规模时序电路及其应用、中规模时序模块及其应用应作为主要讲授内容，同时适当介绍扩大知识面的内容和学科前沿发展的趋势，并融入一些具有工程实践应用的实例。

（2）根据学员的实际情况及课程标准，确定每节课的内容。主要讲述基本概念、基本原理及基本的分析方法等，同时适当扩大知识面并融入一些具有工程实践应用的实例；并通过课堂练习、课后作业加深对所学知识的理解。

（3）理论与实验相结合，通过实验使学生加深理论知识的理解同时锻炼学生的动手能力。

（4）组织课堂讨论，激发学员的学习兴趣；了解学员学习过程中的疑难问题并及时讲解，促进教学互动。

（5）板书与现代化教学手段相结合。根据教学内容采用板书与多媒体技术相结合的教学方法。对于重难点知识可以采用板书具体讲解，再结合多媒体技术讲解，使用现代化教学手段能够将抽象的内容形象化、直观化，提高学生的学习兴趣和效率，便于学员理解。

（6） 鼓励学员树立自信心。士官学员，部分学员基础差，胆子小，不善于参与课堂交际。教员应对这类学员暗含期望，多给他们一次表现的机会，及时表扬、肯定与鼓励，来激发他们学习的兴趣。

（7）帮助学员学习，充分利用课余时间进行辅导。及时了解学员在学习本课程时遇到的问题，利用课余时间加强对辅导。鼓励学员互相帮助，通过“小老师”推动学员进步。

2、改革教学方法，注重素质教育

目前在高等教育中还存在着偏重理论学习忽视实践能力培养的现象。不少学生处于被动学习的状态，缺乏主动性和创新精神，教员教得很辛苦，但教学效果却不理想。原因是课堂教学中强调了教员的主导作用，而学生的主体作用却未能体现。因此要把学生培养成具有创新精神和较强实践能力的高素质人才，必须改革教学方法，注重素质教育和学习能力的培养。

（1）探索课堂教学方法。课堂教学方法应贯彻由简到繁、循序渐进、深入浅出的原则，并给学生留下思考的空间。在应用知识解题方面，一般是学生最薄弱的环节，如组合逻辑电路的分析和时序逻辑电路的分析，学生普遍感到不易掌握，教学时应通过典型例题着重讲清分析思路，让学生学会举一反三，能够触类旁通。引导学员开展积极的发散思维活动，师生之间应不断进行情感交流，保持心灵上的沟通，营造平等、宽松的课堂氛围，使学生处于心情舒畅、思维活跃的心理状态，从而获得较好的教学效果。

（2）采用启发式教学，启迪学生思维。人的思维活动常常是由提出问题开始的，因此，在教学过程中，教员要善于提出问题，引导和鼓励学生去发现疑难，提出问题，启迪学生去积极思考，寻求答案。教员要善于启发引导，调动学员的学习主动性，重视培养学员的参与意识。在讲课中应注意体现本课程的工程性和实践性，结合教学内容介绍一些生活中的典型应用实例，从而激发学生对本课程产生浓厚的学习兴趣。

（3）运用讨论式教学，培养分析能力。在教学进行了几个单元后，可以组织学员开展课堂讨论，以提高学员学习的主动性。由教员和学生共同分析作业中出现的概念问题，鼓励学员积极参与，充分发表自己的观点，大胆地提出疑问。并通过精选的典型例题，引导学员积极思维，引导学员寻求解题思路，最后由教员讲评。通过课堂讨论既可启迪学生的智慧，又能提高学员的分析问题的能力。

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作者Email:  shenggenhu@sohu.com  huandy@126.com

摘  要：本文主要分析自动增益控制(AGC)的基本原理，然后描述AGC环路3种实现形式，最后本文根据IMT2000实际系统来仿真它的性能。

关键词：自动增益控制  IMT2000    性能仿真

1 概述

AGC电路在接收机中经常用到，也很重要。但是概括起来只有模拟AGC和数字AGC电路。AGC环路可以放在模拟与数字电路之间，增益控制算法在数字部分来实现，合适的增益设置反馈给模拟可变增益放大器（VGA）。AGC电路的实现有前馈、反馈和混合环路等三种，分别如图1、2、3所示。前馈AGC收敛速度比反馈AGC要快，但是一般不是很稳定[1]。混合AGC可以克服前馈AGC和反馈AGC两者的缺点，尤其适合在快速衰落信道中[2]，由于受到体积、成本、功耗和复杂度等因素的影响，所以，在实际中应用不是很广。为了决定合适的增益，就要求对接受的信号幅度进行估计，

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关键词：数字电路教学方法教学目标教学要求

“数字电子技术”是高职高专电类专业的一门专业基础课程,是一门理论性和实践性都较强的课程。它的任务是通过学习数字电路的基本概念、基本原理和基本技能使学生在数字电路方面具有一定的理论水平和实践技能,它是《微机原理与应用》、《单片机原理与应用》和《PLC原理与应用》等主要专业课程必不可少的基础知识。该课程对于学好后继专业课程以及提高学生的工程实践能力都有着极其重要的作用。

1立足于教学目标，展开教学

1.1知识目标

熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模集成电路功能。

1.2能力目标

具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片。

具有识读和分析一般典型应用电路的能力。增强电路分析的内容，弱化电路设计。传统数字电路教学往往注重电路设计内容的教学，好像只有电路设计的能力，才能代表水平，而电路分析代表技能，是低技术的。不过技能却正符合了高职高专的教学目标，所以在教学过程中，应注重电路分析方法的教学，让学生学会分析较复杂电路，能修改已有电路服务于自己的设计目标。

具有逻辑分析问题与解决问题的方法。随着数字技术的广泛普及,数字化社会已经到来,大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点,应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能,培养分析问题、解决问题的能力,是教师在教学过程中需要认真思考的问题。并使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，在专业学习中适应当代硬件技术与信息技术的发展，为走向实际工作岗位打下坚实的基础，为拓宽就业市场寻求一条全新之路。

1.3思想教育目标

（1）树立热爱科学、实事求是的学风和创新精神、创新意识。（2）具有一定的自学能力和获取新知识、新技术的基本素质。（3）提高逻辑思维能力、养成认真细致的工作作风。

总之，专科教学不同于本科教学,专科教学注重于学生能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识,分析解决实际问题的能力,以学生为主体,以教师为主导,以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想。

2选择合适的教材，以教学要求分层、考核形式分类的方式评价教学

2.1教材的选择

目前我校选择的教材充分体现了高职高专教育的特点，以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，便于自学，力争做到“讲，学，做”统一协调，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。

针对数字电路教学过程中存在教学内容与学时数的矛盾，根据国家教委课程指导委员会的提议:EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向。我校及时修订课程大纲、调整教学内容。把EDA技术和PLD器件纳入教学计划。将教学内容分为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件和脉冲信号的产生与整形五大模块。

2.2教学要求分层

教学要求分为五个层次A．知道、了解。学生对教学内容有感性的、初步的认识或只要能识别它B．领会、理解。学生对概念、规律、基本操作等有理性的认识，即能自述、解释和举例说明，并在教师的指导下能顺利地完成基本操作C．掌握、运用。学生在理解教学内容后，通过练习，形成技能；运用概念、方法、规则进行常规运算求解、论述和简单运用、自主操作等D．熟练掌握、灵活运用。学生能综合运用某个知识解决问题，综合运用某项技能进行熟练操作或小规模技术设计等，从而形成某种能力E．思想素质的提高。如态度、意识、精神、毅力等的培养。

同时，采取了以创新能力的培养为核心的“四位一体”教学法,即旨在通过学生自学、讨论、答辩、考查四个阶段,培养学生的自学能力以及分析问题和解决问题的能力,彻底解决传统教法中“满堂灌”的现象。

2.3考核形式分类

考核形式分为五种：笔试：传统的拟卷考试；操作：通过学生动手操作来考核；答辩：教师出题或学生自拟题，经一段时间的实践，学生以报告形式完成答卷并根据需要答辩；社会化考核：参加由国家有权部门认定的考试考核机构或组织进行的考试考核；社会评判：由社会评定结果如实习鉴定等。

通过多种考核形式达到综合评价学生的效果。

3采取传统和现代化教学手段结合方式，运用实例灵活教学

3.1传统和现代化教学手段相结合

教学课件是教材内容的提升和精炼,是将教材中的概念、定律及应用内容转化为形象逼真的映像展示给学生。多媒体教学进入课堂是对传统教学方法的改革,它是教学过程的一个有力工具,但决不能成为课堂教学的主宰,过于详细的课件使学生上课注意力不集中,一些学生觉得课程内容包含在课件中,便在课堂上不记笔记、注意力分散、交头接耳、甚至逃课。可以想象,教学中教师盯着显示器,学生盯着大屏幕,这样的教学情景很难调动教学气氛、影响教师配以肢体语言等的热情发挥,更谈不上师生间的互动。只有将多媒体教学方法和传统教学方法有机的结合起来,相互补充,并在教学实践中不断完善,才能取得完美的效果。

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的英文缩写,将EDA技术引入数字电路课程教学,可以使教师在讲述理论的同时,利用EDA技术软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观,使数字电路课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。

3.2运用实例灵活教学

数字电路的授课可以结合生活中的应用举例,如目前多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数——模(D/A)转换实现图像显示和声音播放的;制造业中的数控机床,交通信号灯的转向时间显示,家电产品中的CD、VCD、DVD等也都应用了数电技术。通过这些实例的介绍,可以使学生真正了解数字电路课程的重要性,从而能更加主动的去掌握所学知识。

培养创新型人才,就要实施创新教育,重视实验教学,改变以教师为主导的教育模式,充分发挥实验教学的作用,使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道,在完成验证性实验的基础上，实验大纲中安排智力竞赛抢答器和电子秒表等一系列的综合性实验，使学生在由简到繁的设计过程中了解设计工作的思路、方法，通过让学生实际制作，使学生懂得如何进行理论和实践相结合，加深对知识点的理解。

4结语

总之，我们只有立足于教学目标，选择合适的教材，采取传统和现代化教学手段结合方式，运用实例灵活教学，培养学生的创新能力，才能搞好教学，才能为学生走向实际工作岗位打下坚实的基础。

参考文献：

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（一）教学改革基本思路

将EDA技术最新的科研成果融于课堂教学中，这也是数字电路教学革新最基本的思路，呈现课堂教学方式现代化，并构建非常先进的教学平台以及现代化课堂教学环境。以现代化教学平台为基础，展开课堂教学内容以及方式的革新，构建能提升学生创新精神与能力良好培养的课堂。数字电路课程理论性教学内容是讲关于集成度的，该标准逻辑器件是中小规模集成电路。因为标准逻辑器件所设计的传统数字体系是使用自下向上的设计方式，总体所需的器件较多，并且其电路连接非常复杂，对应的可靠性也不高。用户不能对相关器件功能进行修改，这也就促使修改体系设计难度提升。

（二）教学内容及方式的创新

近年来，电子技术以及计算机技术发展飞速，随着EDA技术的出现及不断应用，促使数字体系设计进入新的阶段。实际上基于标准逻辑器件数字电路有着诸多缺陷，不过运用其展开相关教学也仍是有好处的，其能促使学生很好的了解掌握对应基本原理及知识，教学者也能够很好的向学生讲解其组合逻辑电路与时序逻辑电路的最原始电路，并合理的讲述与其对应的分析及设计方式。想要帮该专业学生打下稳固的基础，还要掌握该学科的最新研究成果及发展趋势，并合理的结合科研成果进行课堂调整及教学内容优化，找寻可行性较高的实施方法以及教学方式。将各类分类元件及较小规模的集成电路内容进行合理精简，重点讲述中规模的对应集成电路和运用，将EAD技术学习列为重点，并将其软件融入课堂教学过程中，进行现场仿真直接性概念演示、分析进程及验证、设计结果，很好的激发学生的学习兴趣并提升教学效果。全方位的引进多媒体教学，并将其与传统方式合理有效的结合，呈现优势互补的良好效果。

二、革新课堂教学理念并确立教学新目标

（一）课堂教学新理念

古往今来，我国的传统教学模式就是以教师为中心，课堂教学大多是理论性教学，内容均是需要验证的。教师可以在课堂上进行实验，给学生一定的实验步骤以及电路图，学生们则是按部就班的验证其对应结果，这样根本激发不出学生的学习兴趣以及积极性，致使其不能将所学的知识综合运用，不能全方位的分析及解决问题。高等教育若是不能满足学生的所有需求，就不能很好的发挥其自身创造力，这样高等教育发展则会停滞。以教师为中心的教学模式不能长此已久，需要全方位的模式革新，务必要将学生转移至模式中心，扼制被动式教学，呈现学生主动式学习的良好模式，构建以学生为中心教师为主导，并着重于学生实践创新能力培养。这样充分的发挥学生的积极性、创造性，提升高等教育的发展。

（二）课堂教学新目标

应不断的强化基础、拓展知识层面、持续提升学生自主学习以及创新能力、发展其个性，并对学生进行因材施教与分流培养，展开启发式创新及各类实验合理结合，软硬件结合、课内外结合、拓展实验性教学，不断培养学生运用现代化的各类设计工具，持续提升学生管理较大规模复杂体系的能力。教育创新的核心力量是教师，务必要在整体教学过程中不断培养学生创新意识、思维以及能力，并很好的激发学生能够提出问题、分析问题以及解决问题，培养这类内在动机的良好形成，促使学生学习自主性及创造性的形成，并运用各类机会指导学生参与并实验，持续培养学生发现问题、分析问题、处理问题的能力。

三、运用多样教学方式

（一）启发教学

问题是学生思维开启的关键，教学者应该通过对应教学情景创设来很好的引导学生进行问题的发现、分析以及处理，在寻找答案的过程中不断提升学生综合能力。启发式教学对新课程的引入最有效，也是应用最广泛的。

（二）互动教学

互动教学有别于传统的教学模式，该方式主要是突出师生之间的互动和学生创造力的良好培养。从学生进入高等教育之后，对应的教学模式以及课程安排是不同于中学时期的，尤其是数字电路基础课程，其授课时间以及间隔时间较长。讲课中教学者及学生互动不到位，学生则会因为课程时间较长从而出现怠学的心理，进而忽略了较为重要的相关知识点，长此已久学生就会因为学不会而出现厌学情况。所以教学者应注重课堂之上与学生的互动，要留有一定的时间让学生进行相关思考、讨论、分析以及总结，促使学生学习主动性的发挥。

（三）任务驱动法

数字电路基础课程最关键的就是实践，所以对于数字电路基础课程教学来讲任务驱动法是个很实用的方式，将各个重要的知识点巧妙的设计成不同类型的小任务，这样学生就知道自己是带着学习任务的，也知道自己要完成怎样的学习目标。教学者在设置学习任务时要保证任何一个任务都是包含着新旧知识以及技能的，进而很好的将学生的学习积极性激发，并保持着这样积极的学习热情。

（四）类比教学

数字电路基础课程会有比较抽象的知识概念，学生们要是没有对应的理论知识基础以及空间想象力，这就在一定程度上影响了学生的深入理解。所以教学者应运用适应的教学方式来辅助学生强化基础性概念理解，这样来讲类比法则是非常有效的一种教学方式，其是将学生要学习的各个知识点及平常生活巧妙的联系，学生则可以通过对比及比较发现相应概念的内在规律，进而很好的激发学生对学习的兴趣。

四、结语

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关键词：数字逻辑 教学改革 教学方法 多媒体辅助教学

信息技术的迅猛发展、应用领域的不断拓宽以及学科交叉的广泛深入且综合程度的不断提高，都给教学带来了前所未有的挑战。传统的教学模式、教学方法和教学手段己经不能满足社会对培养二十一世纪新型人才的要求，而培养具有动手能力和创新能力的高素质人才是当前高等院校工科专业教学改革的重要任务，也是造就适应科学技术发展和社会需求合格人才的重要举措。“数字逻辑”是电子信息类专业和非电子类相关专业的主要技术基础课。它对学生后续专业课的学习起到了直接的决定性作用。为了保证学生的学习效果，提高学习效率，并培养他们的创造性思维能力，笔者对该课程进行了探索性改革。

一、教学改革方案

（一）总体目标

这门课程的教学改革应面向新世纪，必须服务于社会经济的发展，必须以其在国家未来发展中的战略地位为基本点，从人才培养目标整体优化和局部优化的协调统一出发，本着淡化专业、拓宽基础、强化实践的基本思路和加强基础教育、促进能力培养、体现教学特色的指导思想，加强对学生的素质教育，实现由学科型为内涵的教学体制向能力、素质型教学新体制的转化，以培养生产第一级高级应用型人才为目标，以专业技术应用能力培养为主线，融知识、能力、素质教育为一体，融理论教学与实践教学为一体，培养理论基础扎实、动手创新能力强的应用复合型人才，使学生具有扎实的实际工作能力和较强的知识更新能力。因此要进行含课程内容、教学方法、实践教学等各方面的系列改革。

（二）改革方案

笔者本着“拓宽基础、加强实践、更新内容”的原则，建立了电子教学平台。在受总课时限制的前提下，《数字逻辑》的计划学时数由原来的60减为45，并安排在第3学期。学时安排及内容见表1。

经学院指导委员会同意，于2003~2004学年第一学期，对工商学院信息系本科生开始执行新的教学计划。

二、教学改革方案的实施

（一）教学内容的改革

为信息专业开设的数字逻辑课程不同于其它电子类专业的数字逻辑技术。由于专业总学时的限制，该课程学时数较少，学时减少后，教学质量只能上升不能下降，所以在教学时数较少、重点和难点多的情况下应调整知识结构，优化教学内容，提高教学起点，增大课堂信息量。据此，按我校信息专业人才培养计划要求，笔者撰写了新的教学大纲，大纲的内容从基本概念、基本原理和基本分析方法出发，以期实现打好基础、加宽口径的教学目的。而改革主要从以下两方面采取措施：一是精练教学内容，二是改进教学方法和教学手段，提高讲课效率。当然这里只讨论课堂教学问题，其他方面的措施不在这里讨论。

1.精炼教学内容

随着EDA技术的进步，线路不再是单元级电路，而是功能级和系统级的集成，集成电路规模不断扩大，许多原先是由分立元件构成的复杂电子电路现在已大量地被通用型或专用型集成器件所取代，为适应这样的趋势，课程应结合信息专业的要求调整原来教学内容中不必要的、过时的内容，即一些陈旧的教学内容在不影响教学体系的前提下，可以删去，有的可以压缩；一些功能类似的电路也不必面面俱到，可以适当精简；对于那些由于受课时限制不能讲授，而又是学科体系的内容就指导学生自学。比如分立元件门电路，可以只保留对后续章节有用的基本工作原理，不再分析它的外特性；触发器与常用MSI电路这两章，主要突出其外部逻辑功能特性和动作特点，内部具体电路就不面面俱到；维持-阻塞RS触发器、利用传输延迟时间的边沿触发器等内容都可略去。硬件描述语言（VHDL）则引导学生自学。这样操作后，内容精练了，学时也减下来了。

数字逻辑作为后续专业课的基础，其内容的调整也应起着承上启下的关键作用。比如逻辑代数是逻辑电路的理论基础及其分析和设计的工具，清楚了逻辑函数的波形图表示法，就有助于理解专业课程中CPU读写的时序关系；再如理解了组合逻辑电路中的多输入与多输出之间的逻辑关系，才能深刻地理解计算机控制器中的译码及微命令；弄清楚了三态门的特性，就会很清晰地理解计算机的总线结构体系等。循着这样的思路，综合数字逻辑课程的学科特点以及理论课程总课时数为37学时，其具体内容及学时应分配如下：

数字逻辑基础（7学时）：常用数制、编码的表示方法及其相互转换；逻辑代数的基本定律、规则和常用公式；逻辑函数的标准形式；逻辑函数代数化简法，逻辑函数的卡诺图化简法，无关项逻辑函数的表示方法及化简。

逻辑门电路（2学时）：TTL与非门典型电路的基本工作原理、主要特性和参数，三态门的主要特点及应用，MOS门电路的主要特点和使用方法。

组合逻辑电路（重点内容，8学时）：组合电路的一般分析和设计方法，常用MSI组合逻辑电路：编码器和译码器、数据选择器和分配器、加法器和数值比较器的外部特性逻辑功能及应用，MSI组合电路的分析和设计方法，组合逻辑电路中的逻辑冒险与消除方法。

触发器（重点内容，3学时）：触发器（RS、D、JK、T、T＇）的逻辑功能及其描述方法，触发器逻辑功能的转换。

时序电路的分析与设计（重点内容，10学时）：时序电路的基本分析方法，寄存器、计数器等典型MSI同步时序电路的工作原理、逻辑功能及其应用，同步时序逻辑电路的设计方法和步骤。

可编程逻辑器件（重点内容，7学时）：ROM、RAM的结构、基本原理和应用，可编程逻辑器件（PLD、FPGA）的结构、基本原理和应用，初步掌握VHDL语言结构、语法，能用VHDL语言编写设计程序。

在上述内容中，对于教学重点，在理论教学环节的学时分配、考核强度和实践教学环节的实验内容、实验条件等方面予以倾斜，以帮助学生掌握正确的学习方法，切实弄懂和真正掌握有关的概念、原理和方法，引导学生进行主动性、研究性的学习；对于难点部分，充分运用多媒体教学，着重讲清基本概念和基本原理，配合简洁明了的例题、习题，帮助学生理解和掌握基本的分析、设计流程和方法；而在处理“传授知识”与“培养能力”二者关系时，明确教学的最终目标是培养学生的学习、实践和创新能力，而“传授知识”是实现该目标的基本途径，必须为“培养能力”服务。总之，教学中要既注意知识的传授，又努力通过学生自学、集体讨论、课外科技活动等多种方式和途径，引导学生运用已学知识去发现和解决问题，从中获得新的知识和提高能力。

2.增加反映新科技的内容

数字逻辑电路虽然是一门比较古老的课程，但其新技术发展极为迅速。在国际上，新知识、新观点和新技术层出不穷。为了将比较前沿的技术进展传授给学生，教师广泛参阅最新的期刊杂志，尤其是国内外的权威期刊，及时跟踪和了解本学科领域的新技术，并把这些新观点、新技术、新进展有选择、有重点地融入教学内容中，及时传授给学生。因此课程引入了自顶向下的模块设计方法，讲解了可编程逻辑器件（PLD），引入了硬件描述语言（VHDL）。这样通过对理论课程的学习，使学生能够理论联系实际，不仅掌握了数字电路的基本知识、基本理论和基本技能，同时也反映了现代数字电路的发展方向。

3.注重实践教学环节

实践教学是培养学生能力特别是创新能力的重要环节，要充分认识到实践教学在人才素质培养中的作用和地位。通过实践，学生不仅对自己的专业知识有所巩固，提高了学习知识及运用知识的能力，拓宽了知识面，更重要的是培养了创新意识，学到了一种实际分析问题、解决问题的方法，掌握了从事科学技术研究所应具有的敢想敢做同时又严谨认真的工作作风，潜力得到了充分的挖掘。所以教师在上课的过程当中，要理论结合实际，贯彻从实践中来到实践中去的原则，把技术和理论结合实例讲解，以便于学生学习和理解。同时提倡理论课教师上实践课，不仅可提高实践课教师的理论素养，而且可提高理论课教师的实践能力。这样做，将极大地丰富教师讲解基础知识的应用素材，一些难以用黑板、粉笔描述的知识点，可通过实验室得到完美的补充，极好地避免理论与实践、技术与应用的脱节现象。

（二）教学方法的改进

进入21世纪，科学技术迅猛发展，计算机技术广泛应用，我们应该利用最新科学技术、利用现代信息技术改进教学方法，实现教学手段现代化。在这里主要介绍以下方法：

1.多媒体教学与黑板板书相结合的多元化教学方式。针对数字电路课程中电路图比较多的特点，笔者开发研制了适应本课程教学的多媒体课件，课件中引入了大量的图片以及多媒体动画，通过这种比较直观的方式，学生可以更容易更快速地掌握课本上抽象的知识，而且节省了教师用粉笔画电路图的时间，大大提高了课堂的教学效率，也激发了学生学习的兴趣。

多媒体教学有着诸多的优越之处，但同时也不可避免地存在着一定的不足，比如：在一些理论及公式的推导中，学生不易跟上老师的思路。因此，在引入多媒体先进手段的同时，不能完全摒弃传统的黑板板书授课方式，对于比较抽象难以理解的推导问题应采用板书与多媒体相结合的方式，板书授课使学生更快地跟上老师的思路，然后配以多媒体图片或动画加深理解。

2.构建网络信息化教学平台。随着科技的日益发展，网络已经逐渐普及到家家户户。为了充分利用网络这个先进工具的优势，笔者将网络多媒体课件存放在教学网站服务器中，为学生提供教师介绍、课程介绍、讲课要点等信息，在BBS讨论区中和学生进行课后的课程讨论、答疑，这样不仅方便了学生的学习，而且也促进了学生与教师间的深层交流。

3.突出基本理论和基本方法。数字逻辑课程的教学在保证学生把基本内容学到手的前提下，着眼于培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生处理实际问题和自学的能力。在教学内容组织上，以讲述“方法”为重点，力求为学生提供独立分析和设计电路的“工具”，而不是向学生灌输各种各样的电路；在授课方式上，对每一个求解问题做出思路分析，讲透基本理论、基本原理，力求叙述详细、具体、深入浅出、通俗易懂，以使学生了解问题的来龙去脉；课堂教学中重视学科思维过程和本学科的方法论，遵循认知规律，特别是注意让学生从中学的学习模式中转变过来；在内容分配上，教材各章尽管具体内容不同，但都有基本理论和分析、设计方法，抓住这一点就抓住了讲好课的关键。在每一章的开头都向学生交待清楚这些，使学生带着问题有目的地听课，学生的注意力容易集中；而要求学生一般掌握的内容，也事先向学生交待清楚。这样对学生进行合理的引导，讲课的效率也就提高了。比如组合逻辑电路的分析部分，要将其分析的思路与一般步骤讲清楚、讲透，掌握了这些基础，就能使学生触类旁通，在学习后面常规MSI等的内容时就容易多了。

4.启发式互动教学。“教学”不单是教的问题，也不单是学的问题，而是教与学相结合的问题，教学的过程是教师与学生相互配合、同时参与的过程。因此在教学的过程中，教师应将以前死板的课堂教学转化成一种平等的讨论式的交流，课堂上经常穿插一些启发式提问，或者举一些典型的应用实例，与学生一起讨论，充分调动学生的主动思维，使他们成为教学中的活跃主体。在这样的过程中，学生不再是消极的知识接受者，而是主动的求知者、参与者、探索者，学生的创新意识与创造能力也在不断的解决问题和积极主动的参与过程中培养起来。在我们日常生活中数字电子线路的应用非常广泛，教师可以引导学生通过课外科技活动在具体电路中（如简易时序控制器、电子钟等）理解抽象的概念和原理，对创新能力和独立思考能力帮助很大，而且激发学生的学习兴趣，可以进一步提高学生的求知欲和自信心。

5.因材施教，分层次培养。为了照顾不同学生的能力，教师应本着因材施教的观点，对学生提出多个层次的要求，以便他们的特长、个性以及潜能得以充分发挥。在教学中，教师对所有同学都有一些具体的基本要求，对能力稍强的同学则有提高部分的要求，这样就避免了对所有学生一刀切的缺陷，能力差的同学不会因为完不成设计任务而心急气馁，能力较强的同学也不会因为题目过于简单或是很快就完成设计任务而感觉无事可干。

6.注重从系统设计的角度讲解知识点。注重知识体系的扩展，强调由点及面、举一反三。数字电路的特点是常用电路的种类较多，而其分析和设计方法又都相同或相似。针对这一特点，采取重点讲清一两个电路，其他留给学生自学的方法，既可以调动学生自主学习的积极性，培养学生的自学能力，又可以减少课内学时，可收到事半功倍的效果。例如移位寄存器，教师重点讲清楚右移移位寄存器，而左移和双向的移位寄存器则只介绍它们的特点，其余留给学生自学。又如计数器，种类更多，教师重点介绍有代表性的同步二进制和十进制加法计数器，并通过它们讲清楚同步时序逻辑电路的分析方法，而减法和可逆计数器就留给学生自行去分析。

结束语

通过近年来对《数字逻辑》课程的教学改革与教学实践，我们充分认识到教学改革必须重实效，经过对我校信息专业3年的教学实践，其实践结果如表2所示。

实践表明，《数字逻辑》课程的课时虽有压缩，内容虽有充实更新，但教学质量稳中有升。精简理论教学，强化实践教学，能够体现普通高等院校教育教学改革的发展方向。

当然，作为电子信息类专业和非电子类相关专业的主要技术基础课，也是大多数学生认为难学的一门课，《数字逻辑》的教学改革是永无止境的。在取得上述成果的基础上，我们仍在不断地努力。通过转变教师自身的教学观念，从理论教学、实验教学以及授课方式等方面坚持改革、完善它，希望在教学效果上取得更大的成效，同时对学生的学习兴趣也有明显的提升。

参考文献：

［1］张梅.“数字逻辑”课程教改实践［J］.广东工业大学学报，2002，（6）.

［2］王建新.数字逻辑电路课程建设与改革［J］.高校教学管理与研究，2005.

［3］韩佩富，黄震.数字电子技术基础教学内容和教学方法改革的研究［J］.教学研究，2003（12）.

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【关键词】电子电路 隔离技术 方法策略

一、电子电路隔离技术概述

（一）电路隔离技术的概念

为了实现可持续发展，应尽可能提高电力在终端能源中的比例。电力电子作为节能智能化的方向发展。控制电路，可在微电子电路中，电压，电流，电力电子器件通常是用一种高电压，高电流的直接接触，以避免高电压，大电流损坏的电力电子器件的除了放大控制电路的控制信号的控制电路，驱动电路，而且还对所述控制电路电隔离。隔离技术在实际应用中一般存在于两种情况：第一，电子电路在运行过程中对其他设备和人类存在着某些潜存电流浪涌；第二，在不同地位和分裂的接地回路中避免互连，在不影响数据传送的同时避免电流通过。

（二）隔离技术的作用

隔离技术主要是指系统隔离和信号隔离。所谓系统隔离，指的就是通过利用光为电路间的联系信号，从而在电气特性上把两个电子电路系统隔离开来。采用隔离技术的两个系统两侧往往存在相差甚多的不同电压，光电隔离让系统间连接通过光信号实现，而不需要直接的公共连接，保证系统间的电气隔离。信号隔离是指通过光电转换电路中光电转换的特点，使得不同信号不会相互产生影响。

（三）隔离技术的种类

电路隔离的种类主要分为模拟电路的隔离、数字电路的隔离、模拟电路与数字电路间的隔离等。其中，模拟电路的隔离较复杂，它与传输通道密切相关，其选择的隔离元器件随传输通道的精度发生变化；在数字电路的隔离中，输入隔离与输出隔离采用不同方法进行实施；在模拟电路与数字电路之间的隔离中，适宜采用模拟与数字转换装置，同时当电路要求较高时，需在装置两端均配数字与模拟装置的隔离元器件。

二、电子电路隔离技术的方法策略

在电路系统中，模拟电路通常采用的方法包括变压器、互感器和直流电压隔离器等多种隔离技术，而脉冲变压器、光纤、光电耦合器等隔离技术则是普遍应用在了数字电路的隔离技术之中，电子电路隔离的主要办法则是采用变压器隔离技术、脉冲变压器隔离技术和模拟信号电路隔离技术等。具体的实施办法还是要根据影响电路清晰通畅的主要原因来选择。

（一）变压器隔离与直流电压隔离

我们在实际工作中应用的普通变压器有一定隔离效果，但只能起到阻止一次和两次的绝缘作用，无法实现完全的抗干扰实现。在绕组间采用增加有效的屏蔽层，可以进一步抑制噪声、降低干扰的频发，有效的提高设备电磁兼容性。当前市场中已出现了专门用来抑制噪声的隔离变压器，这种变压器增加了内部结构、铁心材料及线圈位置的特别设计，令变压器的自身性能与绕组设计均有多层屏蔽的功效，可以有效的切断噪声，成为较理想的隔离变压器。

（二）数字电路的隔离

1.光电耦合器隔离。光电耦合隔离电路相较于其他电子电路而言，有一个十分突出的特点，即采用的是光作为传输载体，而不是如传统使用电压或电流[2]。光电耦合器在使用过程中主要是把输入信号与内部电路的隔离作为为主要方法，在隔离信号时，利用独立的电源并且与不同的“地”相连接，防止各种干扰因素的出现。

2.脉冲变压器隔离。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。脉冲变压器，初级和次级绕组的圈数较少，缠绕在铁氧体磁芯的两侧，这一过程导致的分布电容很小，只是几皮法，它可以被用来作为一个脉冲信号的隔离元件。脉冲变压器与音频变压器、电源变压器的基本原理类似，但是在磁芯磁化过程上存在差别。脉冲信号具有重复性，同时这种重复是有间隔的，正负电压值均有，对波形传输的清晰度、真实度也具有很高的要求。因此，它被广泛应用于微电子技术控制领域中，例如在雷达技术中就时常用到。

三、模拟信号电路隔离

模拟信号隔离包括高电压大电流信号隔离和微电压微电流隔离。工作中为了达到隔离输入输出的效果，使其彼此隔离，达到消除噪声的效果。高电压大电流信号的隔离方法是互感器，隔离使用的隔离原理与变压器隔离相同。微电压微电流隔离方法是信号采用放大器支持。但是，在实践过程中，往往会出现一些缺陷，比如在高频率的振荡信号下，对模拟电路的测量是具有一定影响的，造成精度不够准确，在这种情况下就要采用分开布线的办法了。所以，模拟信号电路隔离的办法在具体的操作过程需要针对具体的应用场合进行不同程度的调试。

四、总结

电路隔离是以切断噪声干扰，降低噪声干扰，使电子设备具有更稳定的电磁兼容性为主要目的，而这一目的的实现主要是依靠隔离元件切断噪声来源来完成。对于电子电路中的隔离技术的研究，能大大提高电子设备的稳定性，尤其对日后电磁兼容性问题的解决有很好的理论帮助。电子产品在研制的过程中，不仅应该结合接地问题和屏蔽问题及时全面的对于设备内部及外部的噪声进行分析，还应该在隔离方法与方式方面，对其进行严谨的部署，这样才能够设计出合格的电子电路隔离产品。只有在日常的实践过程中，对电路隔离中的实际问题采用针对性的解决办法，才能营造更好的社会生活环境。

参考文献：

[1]周同民.电子电气电路的隔离技术浅探[J].企业技术开发,2012(23):35-36.

[2]吴国栋.电子电气电路的隔离技术初探[J].电源技术应用,2012(11):262-263

[3]曾素琼.电子电气设备的电路隔离技术探讨[J].低压电气,2005(12):51-53.

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髙等职业教育是髙等教育的一种类型，与普通高等教育(学科型)是有区别的，它的培养目标是按照职业岗位(或岗位群)所需的实际技术和专门技能要求，培养技术应用型人才，目前学历定位大部分为专科层次。这里要特别强调的是“岗位”和“应用”这两个关键词，这是高职教育在培养目标上与普通高等教育质的区别。

应用电子技术，顾名思义,就是电子技术的应用技术。该专业要求学生掌握电子技术的基本知识和相应的理论;掌握电路分析和设计技能；熟悉常用电子仪器仪表的检测使用;熟悉电子技术在自动控制和通信技术等领域的应用。应用电子技术专业培养能在企业从事应用电子设备的设计、制造、维护、管理和服务的高级技术人才。

二、应用电子技术专业的内涵和外延

电子技术是一个十分宽泛的概念，从半导体材料、元器件制造、电子线路理论与技术、集成电路设计与工艺、光电子技术，到基于电子技术基础上的信息处理技术、通信技术、自动控制技术、多媒体技术等，都属于“电子技术”的范畴,这在我国公布的学科分类表中可见端倪,见图1。

高职应用电子技术专业，以电子技术应用能力为培养目标，按一线职业岗位或岗位群设置专业，当然不能像普通高等教育那样以学科类别设置专业和培养计划。髙职应用电子专业，重在实际应用能力，首先要使学生熟练掌握常用电子元器件、电子线路、单片机的基本原理,电子线路的基本分析方法和设计方法(包括应用计算机辅助分析设计的EDA技术），在此基础上,该专业再适当向上拓展一点，包括以电子技术为基础的自动控制领域和通信技术等领域的初步知识。三级学科（部分）电子电路无线电技术微波技术微电子学电子元件与器件技术有线通信技术无线通信技术光纤通信技术自动控制理论自动化仪器仪表与装置自动化技术应用机器人控制图1电子类学科分类简图从学科分类表中可以看到，“电子、通信与自动控制技术”是一级学科,其中三者各为二级学科,说明三者有割不断的联系，笔者认为,其中的“电子”是后两者的基础,或者说是手段、工具。从学科的内涵来看电子技术”的最基本内容是电子线路,包括电路的理论、分析设计方法,笔者在这里称为“电路级”学科。而通信技术(包括信号处理技术)和自动控制技术是电子技术在具体工程领域中的应用,这两个学科重点不是研究具体的电子线路,而是针对特定问题提出特定的算法，这种学科,是电子技术的在特定领域的进一步延伸，笔者在这里称为“算法级”学科。至于算法的具体实现，最终当然要用电子线路“电路级”或者计算机程序实现。

三、应用电子技术专业的目标定位

首先，高职应用电子技术专业人才培养的定位,是由该专业的培养目标决定的。高等职业教育是按职业岗位(群)的需要设置专业培养人才,这种人才是面向生产、制造、管理、服务第一线培养的技术应用性人才，需要较强的现场实践能力，其功能居于工程型(决策设计开发）和技能型(技术操作工人)之间的“中介”性人才。鉴于这类人才工作的“一线”、“现场”和“应用”性特征，高职高专应用电子专业培养的不是“算法级”人才，而是具有电子技术应用能力的“电路级”人才。

其次，高职应用电子专业的培养目标要与地方的行业需求相适应。髙职高专教育主要服务于地方社会经济建设。就拿苏州市来说，近年来，随着外资和内资电子信息类企业的迅速发展，电子信息产品制造业成为苏州市的支柱产业。苏州生产的电脑主板、笔记本电脑、显示器等外围产品，手机、交换机、数码相机等电子信息产品，占世界总产量的很大份额。大量电子企业的生产运营，除了需要大量的具有中等文化基础并经短期培训的生产线操作工以外，还需要一大批掌握电子技术基本理论，具有较强实践能力的一线技术人员，如生产线工艺员、质量管理员、设备管理员、售前售后技术服务员乃至车间主管助理、设计部门设计助理等。这些规格的人才，由高职院校来培养最为适宜。上面提到的这些电子信息产品本身的研发，需要用到通信、信号处理和自动控制领域的髙深的专门理论知识，主要是针对具体应用问题的具体算法模型，理论性强，数学推导多，比较抽象，在此称为“算法级”的知识。算法级知识最终要通过电路来制成产品，研究电路本身的知识在此称为“电路级”知识。“算法级”人才由本科以上层次来培养，高职院校主要培养需求量较大的“电路级”人才。

四、高职应用电子技术专业的课程体系构建

高等职业教育的培养目标与规格最终要通过课程体系来落实，髙职教育的培养目标的重应用、重技能的特征必然要反映在课程体系上，课程是专业的进一步细化。课程的内容与组织结构在某种意义上代表学生的知识面和能力结构。在应用电子技术专业的课程体系中，我们将课程分为几大模块:公共课模块、专业基础课模块、专业课模块和选修课模块。在专业基础和专业课模块中，又可以分割出技能课模块（包括综合实训、考工培训等实践性环节）。每个模块的具体如大学英语、高等数学、普通物理等课程，在满足学生适应社会、独立生存、终身学习、自我发展、创新超越等方面也起着重要作用。

专业基础课主要是“电路级”课程，主要是电路分析、模拟电路、数字电路、髙频电路等课程。它们是应用电子专业的重要基础，就像造高楼大厦必须要用髙标号水泥和钢筋打基础一样。它们不仅是本专业的重要专业基础课，为以后学习电子技术在其他相邻学科中的应用课程(专业课)打基础，而且本身也是提髙学生的职业技术素质的技术课，能满足学生胜任工作岗位和就业、创业的需要，所以这几门本科的专业基础课也可以看作髙职的专业课。

专业课模块是为学生今后具体从事应用电子技术某个行业领域而设置的更深一层次的课程。专业课中，其中有一部分是“算法级”课程，这类课程主要介绍特定领域(如通信、自动控制）内解决具体问题的思路方法、数学模型，即给出解决问题的算法，至于算法具体如何实现，是设计电路硬件实现，还是计算机软件实现，还是两者综合实现，一般教科书中不会详细介绍，这给学生的知识应用和创新留出了很大的空间，同时也是一种挑战。属于“算法级”的课程有:通信原理、自动控制原理、信号与系统、现代通信系统、数字信号处理等课程。

选修课是让学生自主选课，充分发挥学生自身的兴趣爱好与特长,开拓学生的视野，拓展专业知识面,同时也开设企业管理类课程，了解企业的运作，为学生从学校到企业的衔接作准备。

髙等职业教育教学过程的重要特色是它的实践性，它有独特的实践教学体系，舍此就不能实现高职教育的培养目标。应用电子专业的实践教学环节一般分为三个层面:第一层面为基础教学实验和单项技能训练，一般是配套课程理论教学的验证性实验；第二层面是专业实验教学和专业能力训练,一般指课程设计、专业技能训练课程，如线路板CAD、电路仿真技术等;第三层面为综合技术应用能力、实践能力、创新能力训练等，主要包括综合实验、综合训练(如中、髙级电子工考工培训）、课题项目、技术服务、毕业设计(实践)等。

五、能力培养与课程体系的关系

高等职业教育以岗位就业为导向，以职业岗位能力为主线，课程的具体教学方法，笔者认为无论是“电路级”还是“算法级”课程，与普通高等教育的教学方法一样要有许多不同的方法，主要概括为以下几点：

(一）电路级课程实际化

在电路分析、模拟电路、数字电路、髙频电路、电力电子技术等电路级课程中，本科教材主要讲授电路的基本原理、基本分析方法,数学分析推导比较多，这些内容对于学生打好扎实的基础是非常重要的。但是，对于高职教育，在讲清基本原理、基本概念和分析的基本思路和结论的前提下，数学的定量推导计算过程可以适当删减。同时为使学生更快了解实际、缩短教学内容和现实的差距，在讲授一种电路时，要补充介绍这种电路在现代电子设备中的具体应用，理论与实际结合，才能激发学习的兴趣。

(二）算法级课程电路化

在专业基础课的基础上，很多专业课都是算法级课程。如在电子通信专业方向，典型的算法级课程是《信号与系统》、《通信原理》和《数字信号处理》。在本科教学中，《通信原理》是专业基础课，主要讲述通信信号的拾取、变换、处理、传输等方面的理论，理论性强，数学分析推导多。《数字信号处理》主要讲授数字信号和离散数字系统的关系，分析的是抽象的系统，大量使用数学推导，得到的结果也比较抽象。这两门课如果用本科的讲授法，高职学生会觉得非常抽象，由于高职学生的数学基础相对较差，以至于根本学不下去，也不知道具体有什么用。所以，髙职教学中，算法级课程的教学要“电路化”，即在讲授解决某个问题的算法时，算法要讲得简单一点，同时要介绍这个算法在现代电子系统中的具体应用，特别是具体电路的实现。

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【关键词】 EDA 数字电路 电路仿真

数字电路主要有组合逻辑电路和时序逻辑电路两部分组成，交通灯控制器的设计既可以涉及到这两部分的基本原理的运用，又可以锻炼学生对数电综合电路的设计和分析能力，因此交通灯控制器的设计是数字电路一个很好的教学题材，在完成电路设计的同时配合电子设计自动化（EDA）教学，学生无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，EDA可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。目前在各高校教学中普遍使用EDA仿真软件是Multisim10.1， 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

下面介绍以Muitisim10.1 为平台设计一个十字路通控制器系统的过程.

1 设计要求

设计一个十字路口的交通灯控制器，要求主干道和支干道交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒；支干道每次通行时间都设为20秒；绿灯可以通行，红灯禁止通行；每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒钟（此时另干道的红灯不变）；十字路口要有数字显示，作为等候的时间提示。要求主干道和支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位做减法计数。黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。

2 交通控制器电路设计与仿真

2.1 状态控制器的设计

根据设计要求，主干道和支干道红、绿、黄灯正常工作时，只有四种可能：主干道车道绿灯亮，支干道车道红灯亮，用S0表示，绿灯亮足规定的时间间隔30秒时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态；主干道车道黄灯亮，支干道车道红灯闪烁，用S1表示，黄灯亮规定的时间间隔5秒时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态；主干道车道红灯亮，支干道车道绿灯亮，用S2表示，绿灯亮足规定的时间间隔20秒时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态；主干道车道红灯闪烁，支干道车道黄灯亮，用S3表示，黄灯亮足规定的时间间隔5秒是，控制器发出状态转换信号，系统又转换到最初种状态。可以用一个2位二进制计数器实现这四种状态：S0=00，S1=01，S2=10，S3=11，本设计用74ls190连接成二进制加法计数器，电路图如图1所示：

2.2 状态译码器的设计

状态控制器已经产生了四种状态，用Q2，Q1两位二进制数组合来表示S0到S3四种状态，状态译码器要求利用Q2，Q1分别控制主、支干道上红、绿、黄信号灯的状态，红、绿、黄信号灯状态与控制器的输出Q2，Q1关心可用表1（1不是灯亮，0表示灯灭）来表示。由信号真值表可以设计出状态译码器电路，如图2所示：

74LS245为8个双向3态缓冲电路。主要使用在数据的双向缓冲，～G=0，DIR=0，B->A；～G=0， DIR=1， A->B；～G=1， DIR为0或者1，输入和输出均为高阻态；高阻态的含意就是相当于没有这个芯片。在本电路中是实现红灯的闪烁，无论是主干道还是支干道，Q1为1，可以利用Q1来控制～G，当Q1为1，～ Q1为0，～G为0，秒信号就可以输入电路，实现红灯的闪烁。

2.3 倒计时电路的设计

根据设计要求，该系统共有四种状态（S0-S3），在每种状态都要求能够自动调入不同定时时间的定时器，完成30S、20S、5S的倒计时显示。该定时器由两片74LS190构成减法计算器实现，初始值可通过三片74LS245完成预置数，显示电路用自带译码功能的两个数码管实现两位十进制数的显示。设计的定时倒计时电路如图3所示：

2.4 仿真结果

将上述各单元电路组合起来，可以得到交通控制灯的整体电路，点击Multisim 10.1 软件的“Simulate/ Run”按钮，便可以进行交通灯控制器的仿真。电路的倒计时显示首先为30 s，此时主干道绿灯亮，支干道红灯亮，进入状态S0，倒计时为0后，主干道黄灯亮，支干道红灯闪烁，闪烁的频率为1HZ，进入状态S1，倒计时从5开始计时，倒计时为0后，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，进入状态S2，倒计时从20开始计时，倒计时为0后，主干道红灯闪烁，闪烁的频率为1HZ，支干道黄灯亮，进入状态S3，倒计时从5开始计时，倒计时为0后，又回到S0状态，如此循环下去。

3 结语

该设计通过把数字电路的分析与设计与EDA相互结合，完成交通灯控制器各个单元电路和整体电路的设计和仿真，很好的解决目前高校教育中理论教学与实际动手实验相脱节，试验室条件不足等问题。电路设计仿真成功后再构建实际电路，既可以降低成本，又大大提高了教学和专业设计的效率，对老师教学也是一个很好的提高和促进。

参考文献

[1]孙晓艳，黄萍.基于Multisim 的电子电路课堂教学[J].微电子技术，2006（24）.

[2]周凯，郝文化.EWB 虚拟电子实验室——Multisim7 &Ultiboard7 电子电路设计与应用[M].北京： 电子工业出版社，2006.

[3]张艳春.数字电子系统的EDA 设计方法研究[J].现代电子技术，2009（17）.

[4]郑步生，吴渭.Multisim 2001 电路设计及仿真入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

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【关键词】逻辑设计；目标定位；教学内容；模式手段

一、逻辑设计课程目标与定位

1、课程目标

使学生具备本专业的高素质技术应用型人才所必需的电子电路逻辑设计基本知识和灵活应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；通过项目的引导与实现，培养学生团结协作、敬业爱岗和吃苦耐劳的品德和良好职业道德观。本课程目标具体包括知识目标、能力目标和素质目标。

（1）知识目标：熟悉数字电子技术的基本概念、术语，熟悉逻辑代数基本定律和逻辑函数化简；掌握门电路及触发器的逻辑功能和外特性；掌握常用组合逻辑电路和时序电路的功能及分析方法，学会一般组合逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件），学会同步计数器的设计方法；熟悉脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用；了解A/D，D/A电路及半导体存储器、PLA器件的原理及其应用。

（2）能力目标：具有正确使用脉冲信号发生器、示波器等实验仪器的能力；具有查阅手册合理选用大、中、小规模数字集成电路组件的能力；具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力；具有数字电路设计初步的能力。

（3）素质目标：培养学生学习数字电路的兴趣；培养学生团结合作的意识，培养学生自己查找资料能力。

2、课程定位

《逻辑设计》是计算机应用技术专业和电子信息类专业的一门重要硬件基础课，其理论性和实践性很强，尤其强调工程应用。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和集成电路设计的基础。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。通过本课程学习，熟悉小中大规模数字集成电路分析与应用，突出数字电子技术应用性，获得数字电子技术必要的基本理论基本知识和基本技能；了解数字电子技术的应用和发展概况，为后继课程及从事相关工程技术工作和科研与设计工作打下一定基础。《逻辑设计》在电子信息专业课程的地位，表现在其先导课程为《电工电子技术》，要求学生掌握由分立元器件组成的电子电路的识别与检测、与基本分析方法，掌握有关晶体管以及晶体管电路的分析方法等；其后续课程有《微机原理与接口技术》、《单片机技术应用》、《EDA技术应用》等。学习集成电路芯片在计算机及相关电子设备中的应用与作用。

二、逻辑设计课程教学内容

1、教学内容选取依据

（1）以培养高素质技能型人才为目标，教学内容选择与组织突出“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目主体--任务贯穿”为总体设计要求，在内容的选取上，首先立足于打好基础。在确保基本概念、基本原理和基本教学方法的前提下，简化集成电路内部结构和工作原理的讲述，减少小规模集成电路的内容，尽可能多地介绍中大规模集成电路及其应用。以能力培养为主线，以应用为目的，突出思路与方法阐述，力求反映当今数字电子技术的新发展。

（2）在教材内容编排上精心组合，深入浅出，做到概念清晰，逻辑设计思想严谨。教学实施中注重重点突出，层次分明，相互衔接，逻辑性强，以利于教学做一体化的整合。在讲义上力求简洁流畅，通俗易懂，便于学生自学。

（3）以实训项目为载体，采取任务驱动教学做一体化的实施，体现理论指导实践，实践深化理论的素质养成目的。

（4）依据各学习项目的内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。

（5）知识学习程度用语主要使用“了解”、“理解”、“能”或“会”等用来表述。“了解”用于表述事实性知识的学习程度，“理解”用于表述原理性知识的学习程度，“能”或“会”用于表述技能的学习程度。

2、教学具体内容安排

表决器电路设计与制作，抢答器电路设计与制作，同步计数器电路设计与制作，方波发生器电路设计与制作，数字钟电路设计与制作。

三、逻辑设计课程教学模式与手段

1、教材编写

教材编写体现项目课程的特色与设计思想，教材内容体现先进性、实用性，典型产品的选取科学，体现地区产业特点，具有可操作性。呈现方式图文并茂，文字表述规范、正确、科学。

2、教学模式

采取项目教学，以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣，教学过程中要注重创设教育情境，采取“教学做”一体化的教学模式，将知识、能力、素质的培养紧密结合，进一步加强职业教育教学改革研究，优化完善我校应用型人才培养体系。

3、教学方法

从教学手段、教案设计、教学思路、语言表述、教学资源等方面着手，对如何在课堂教学中提高学生的学习主动性和兴趣开展教研。教学过程有进行项目引导，任务贯穿，“提出问题”、“引导思考”、“假设结论”、“探索求证”，把握课程的进度，活跃课堂气氛，使大多数学生能够获得尽可能大的收获。采用“发现法”教学方式，使学生建立科学的思维方法与创新意识。学习内容的掌握依赖于学习者的实践，课程组加强了对教师教学及学生学习过程的管理；为使学生理解和有效掌握课程内容，在坚持课外习题练习、辅导答疑等教学环节的基础上，增加随堂练习、单元测验等即时性练习环节，督促学生复习和掌握已学知识点。

4、教学手段

充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段，发挥网络突破空间距离限制的优势，让学生能够最大限度的利用学习资源，自主地学习和提高，弥补课堂上未能及时消化吸收的部分内容。教学过程中相应教学班成立课程提高学习小组，任课教师课外指导该小组进行拓展学习及课外科技活动指导，达到因材施教的目的；一方面教师指导有兴趣能力强的学生进行课外学习，特别是对数字系统设计知识的答疑指导，为能力强的学生提供发展空间，解决因课时数限制而无法在课堂上深入讲授特定工程应用专题的矛盾。也加强了教师与学生的互动，教师可以第一手了解学生对教学过程的反馈，改进教学方法，利用学习好的学生带动整个班级的学习，促进良好班风学风的形成。探讨当前教学环境下，培养学生课外学习能力的新模式。

5、课程资源的开发与利用

整理并开发具有职教特色的自编教材，编写学生实训指导用书，引导学生查阅网络资源，要注重利用仿真软件的辅助设计功用。

参考文献

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【关键词】DDS；FPGA；波形发生器

1.引言

DDS频率合成器具有频率分辨率高[1]，输出频点多，可达2N个频点（假设DDS相位累加器的字长是N）；频率切换速度快，可达us量级；频率切换时相位连续的优点，可以输出宽带正交信号，其输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；可以产生任意波形；全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻[2]。

本文介绍了DDS的基本原理，同时针对DDS波形发生器的FPGA实现进行了简要介绍，利用SignalTapII嵌入式逻辑分析仪对正弦波、三角波、方波、锯齿波进行仿真验证。

2.DDS波形发生器的FPGA实现

FPGA的应用[3]不仅使得数字电路系统的设计非常方便，而且它的时钟频率已可达到几百兆赫兹，加上它的灵活性和高可靠性，非常适合用于实现波形发生器的数字电路部分。使用FPGA设计DDS电路比采用专用DDS芯片更为灵活，只需改变FPGA中的ROM数据，DDS就可以产生任意波形，具有相当大的灵活性。

2.1 FPGA设计流程

FPGA的设计框图如图1所示，FPGA的主要功能是：产生与电路的接口电路，使其能够接受逻辑控制信号；保存频率字，并构成相位累加器，产生与主时钟相同频率的RAM寻址字；用内部的存储块构成存放多种波形数据的ROM，并通过相应的控制线进行选择；构造出两个多波形选择输出的输出通道，其中的一路通道可具备移相功能；用内部的PLL倍频外部低频晶振，并输出与主时钟同频的时钟，驱动片外高速D/A。

2.2 时钟模块

根据耐奎斯特采样定理要得到输出频率为10MHz的信号，其所输入的信号时钟频率必须达20MHz以上。采样频率越高，输出波形的平坦度越好，同时波形的的采样点数也越多，那么获得的波形质量也就越好。本设计中的DDS模块是一高速模块，所以对系统时钟就有很高的要求，不仅需要有较高的频率，而且还要有非常高的稳定性，如果在FPGA的时钟端直接加一高频晶振，不仅时钟不稳定，而且功耗大，费用高，在本设计中，直接调用Altera公司的PLL核，在FPGA时钟端只需加一低频晶振，通过FPGA内部PLL倍频达到系统时钟要求，输出的时钟相位偏移在允许范围内。

2.3 DDS控制模块

（1）频率控制字输入模块

频率控制字输入模块如图2所示，数据选择器控制输入16位频率控制字。

（2）步进频率控制模块

步进频率控制模块如图3所示，通过一个乘法器来控制步进频率，具体算法如下：f步进=fc*2147/232。

通过改变乘法器的乘数来改变步进频率。要使步进为1Hz那么乘法器的乘数为22。

（3）频率累加器

频率累加器模块如图4所示，通过一个32位加法器跟32位寄存器构成频率累加器，频率控制字高4位为0。

（4）相位寄存器

相位寄存器模块如图5所示，通过一个8位加法器跟8位寄存器构成相位寄存器并产生8位波形数据地址。

（5）波形存储器设计

波形数据ROM就是存放波形数据的存储器，大多波形发生器产品都将波形数据存放在外部的ROM中，这样使得各部分结构清晰，测试、维护更加方便但由于ROM本身读取速度慢的缺点，使得整个系统性能下降，工作频率下降，为了解决以上问题，本设计使用的是用FPGA设计出ROM，在FPGA中存放波形数据，使用Quartus II 9.0中的Mega Wizard Plug-In Manager来生成一个ROM，如图6所示。

Mega Wizard Plug-In Manager的设置，根据设计的要求，经过七步的设置，就可以生成一个ROM的IP核。当在波形ROM中固化所需波形的一个周期的幅度值后，由地址发生器产生的地址对波形ROM寻址，依次可取出送至D/A转换及滤波后即可得到所需的模拟波形输出。计算波形数据[4]可以有两种方法：C语言与matlab计算。

3.仿真实验结果

按照第2节的系统设计，设计程序下载到FPGA芯片，使用QuartusII软件自带SignalTapII嵌入式逻辑分析进行仿真，观察信号波形图，正弦波如图7，三角波如图8，方波如图9，锯齿波如图10。

4.总结

经实验结果表明，通过DDS技术合成的波形具有良好的稳定性，易于控制和调节，利用FPGA能在很短时间内快速构建任意波形，提高了设计效率，具有实际应用价值。

参考文献

[1]张继森，杨恢东等.基于Verilog HDL的DDS信号发生器的设计与实现[J].微电子学，2012，42（6）：819-822.

[2]杨虹，周小莉.简易直接数字频率合成器的设计与仿真[J].电脑开发与应用，2012，25（10）：38-42.

[3]任建新，余乐咏，张鹏.基于FPGA的高精度信号发生器的实现与优化[J].测控技术，2011，30（1）：13-16.

[4]江国强.EDA技术与应用（第4版）[M].北京：电子工业出版社，2013.

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