數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐

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數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐范文第1篇

【關(guān)鍵詞】時(shí)序邏輯電路；原始狀態(tài)；電路設(shè)計(jì)

1.引言

數(shù)字電子技術(shù)是自動(dòng)化、電氣、通信、電子等電類專業(yè)必須掌握的重要專業(yè)基礎(chǔ)，是《數(shù)字電子技術(shù)》的核心內(nèi)容、學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)的重要內(nèi)容。時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)只有通過對(duì)它的研究與實(shí)踐，才能真正具有設(shè)計(jì)數(shù)字電路的能力。目前同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：設(shè)計(jì)要求；原始狀態(tài)圖；最簡(jiǎn)狀態(tài)圖；狀態(tài)分配；選定觸發(fā)器類型，求出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程；畫邏輯電路圖[1]-[3]。在數(shù)字電子技術(shù)的通用教材中，對(duì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)方法的敘述不夠具體，以至于時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例的設(shè)計(jì)過程往往不夠清晰，教學(xué)過程中學(xué)生難于理解和掌握。本文通過對(duì)具體設(shè)計(jì)實(shí)例的設(shè)計(jì)過程和步驟進(jìn)行分析研究。提出強(qiáng)化原始狀態(tài)確定在給定邏輯問題的邏輯抽象過程中的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)過程更加清晰易懂。本文通過對(duì)具體實(shí)例的設(shè)計(jì)分析，對(duì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般規(guī)律、原則、方法及步驟作了探討和研究。

2.設(shè)計(jì)實(shí)例剖析

設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售飲料機(jī)的邏輯電路，它的投幣口每次只能投入一枚五角或一元的硬幣。投入一元五角錢硬幣后機(jī)器自動(dòng)給出一杯飲料；投以兩元（兩枚一元）硬幣后，在給出飲料的同時(shí)找回一枚五角的硬幣。

此設(shè)計(jì)實(shí)例是很多數(shù)字電子技術(shù)課程教材時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)部分的設(shè)計(jì)實(shí)例，但其設(shè)計(jì)分析過程不甚清晰，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解困難，原因之一就是對(duì)原始狀態(tài)的設(shè)定和分配沒有闡述或闡述不清晰，如果通過邏輯分析和邏輯抽象首先確定電路的原始狀態(tài)，那么后面的設(shè)計(jì)就會(huì)水到渠成。下面本文將從原始狀態(tài)確定開始，從新對(duì)此設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)剖析。

（1）確定原始狀態(tài)

（2）原始狀態(tài)化簡(jiǎn)

根據(jù)狀態(tài)化簡(jiǎn)原則，首先尋找等價(jià)狀態(tài)，在相同的輸入下有相同的輸出并轉(zhuǎn)換到同一個(gè)次態(tài)的狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。由表1-1可知，S0、S3和S4為等價(jià)狀態(tài)，合并為S0狀態(tài)。狀態(tài)含義分別為：S0為初始狀態(tài)，即等待新交易開始的狀態(tài)；S1為投入一枚五角硬幣后的狀態(tài)；S2為投入滿一元錢后的狀態(tài)。從而得到化簡(jiǎn)后的狀態(tài)裝換表如表1-2所示。

（4）選定觸發(fā)器并列狀態(tài)及輸出方程

3.總結(jié)

在時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)過程中，原始狀態(tài)的分析和確定對(duì)于初學(xué)者來說非常重要，如果原始狀態(tài)與系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)無法清晰地對(duì)應(yīng)，后續(xù)所有的設(shè)計(jì)步驟都無從談起，因此，無論對(duì)教或?qū)W的任何一個(gè)角度而言，在時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟中強(qiáng)化原始狀態(tài)的確定都是十分重要的。本文通過對(duì)自動(dòng)售貨系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中原始狀態(tài)的分析和確定，強(qiáng)化了對(duì)于給定邏輯問題的邏輯抽象過程中原始狀態(tài)的重要性，使時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)思路更加清晰。另外，在設(shè)計(jì)過程中，考慮到了一元和五角同時(shí)投入的情況，即A、B同時(shí)為1時(shí)電路的工作情況，減少了系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中進(jìn)入混亂狀態(tài)的幾率，使整個(gè)邏輯系統(tǒng)更趨完善。

參考文獻(xiàn)

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[2]夏路易.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

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作者簡(jiǎn)介：

數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐范文第2篇

集成電路技術(shù)的發(fā)展，使集成電路和處理器的關(guān)系密不可分。隨著多核技術(shù)的出現(xiàn)，處理器已經(jīng)變成構(gòu)成系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）的基本單元，因此，從集成電路的功能級(jí)設(shè)計(jì)層面講，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)采用的方法就是大規(guī)模集成電路（VLSI）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。從卓越人才培養(yǎng)的角度，VLSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)是微處理器的邏輯實(shí)現(xiàn)手段，而數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。學(xué)生的數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和VLSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力直接決定了其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。因此提升學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵是提升學(xué)生的數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和VLSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。為了切實(shí)提高計(jì)算機(jī)工程專業(yè)方向本科學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，教學(xué)改革研究工作的目標(biāo)確定為：以數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)方法為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、以硬件描述語言為設(shè)計(jì)工具、以硬件仿真系統(tǒng)為設(shè)計(jì)環(huán)境、以FPGA為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手段、以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)和主線，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐完整地貫穿于專業(yè)核心課程之中；教學(xué)改革研究思路確定為：系統(tǒng)視角、整體優(yōu)先、設(shè)計(jì)牽引、講做結(jié)合、注重能力。該研究思路不同于一般的課程群，不是簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)的審視，是“自頂向下”的觀點(diǎn)和“自底向上”的實(shí)現(xiàn)的一種結(jié)合方法，最終目標(biāo)是提升計(jì)算機(jī)工程專業(yè)方向本科學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

2研究?jī)?nèi)容

計(jì)算機(jī)工程專業(yè)方向的主干課程包括數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、匯編語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、VLSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。課程各有目標(biāo)，課程之間有宏觀上的先后順序，有微觀上的相互穿插，有內(nèi)容上的重疊。經(jīng)過近幾年的教學(xué)研究和改革，各門課程都發(fā)生了非常大的變化[1]：VLSI課程中會(huì)涉及算術(shù)邏輯單元的設(shè)計(jì)甚至處理器設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容；匯編語言的作用已經(jīng)從編程工具轉(zhuǎn)變?yōu)槊枋龊屠斫庥?jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理的有效工具；HDL語言和仿真工具不再專屬于數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用語言和工具。但是，由于總目標(biāo)不明確，導(dǎo)致課程分頭講，實(shí)驗(yàn)分頭做，總體學(xué)時(shí)不少，最終效果欠佳。筆者的主要研究?jī)?nèi)容以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為目標(biāo)，從能力培養(yǎng)的視角看待和理解數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、匯編語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試、VLSI、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程，借鑒CDIO的思想，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)實(shí)踐貫穿整個(gè)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)方向人才培養(yǎng)過程。

2.1重新審視和修訂教學(xué)計(jì)劃

在研究過程中，我們首先整理涉及的各門課程的全部知識(shí)點(diǎn)，對(duì)相互影響的重要知識(shí)點(diǎn)整體排序，整合相近和相似的知識(shí)點(diǎn)，歸并出一些重要的專題，提出有利于培養(yǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的完整實(shí)踐教學(xué)體系，全線引入HDL語言，全線引入基于FPGA開發(fā)板的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，緊密配合理論課、設(shè)計(jì)方法課、實(shí)踐課，形成“學(xué)習(xí)—構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)”的完整過程。

2.2數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)課程內(nèi)容的改革

數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)課程改革的研究重點(diǎn)是設(shè)法強(qiáng)化和提升學(xué)生使用硬件描述語言說明硬件系統(tǒng)的能力，將硬件設(shè)計(jì)語言的介紹提前到課程的開始部分，使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)過程中就開始使用硬件設(shè)計(jì)語言，相當(dāng)于使學(xué)生掌握了一個(gè)設(shè)計(jì)工具，為計(jì)算機(jī)組成原理課程和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程提供支持，另外，從教學(xué)上形成學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)的理念。數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)既有使用邏輯電路器件搭建實(shí)驗(yàn)電路的傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)，又有使用FPGA開發(fā)板的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

2.3計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)改革

計(jì)算機(jī)組成原理課程借鑒“深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”教材中的思想，調(diào)整了部分課程內(nèi)容和授課重點(diǎn)，比如，在數(shù)據(jù)表示部分增加了C語言的整數(shù)表示以及比較運(yùn)算的示例，在存儲(chǔ)器部分增加了程序訪問局部性原理的C語言示例，在指令系統(tǒng)部分增加了尋址方式的C語言示例等。增加C語言的示例是進(jìn)行教學(xué)視角調(diào)整的一種嘗試，由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過C語言，已經(jīng)初步掌握了編程方法，但是并不清楚程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，特別是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層硬件中是如何表示、如何執(zhí)行的。通過在計(jì)算機(jī)組成原理課程中增加一些C語言的示例，讓學(xué)生真正理解程序的執(zhí)行過程。

2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的調(diào)整

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程在課程內(nèi)容方面進(jìn)行了一些調(diào)整，主要為了更好地與計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試等課程銜接。增加多核處理器和多線程調(diào)度等方面的內(nèi)容；對(duì)教材中給出的一些具體處理器實(shí)例給予更多關(guān)注，比如Pentium、PowerPC和MIPS處理器實(shí)例等；重視向量運(yùn)算和向量處理器部分的內(nèi)容。

2.5計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試課程實(shí)踐教學(xué)改革

計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試課程把以往讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)有十幾條基本指令的微程序控制器改變?yōu)樵O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)向量協(xié)處理器；以PowerPCRISC處理器的指令系統(tǒng)為參考，把設(shè)計(jì)PowerPC擴(kuò)展指令協(xié)處理器AltiVec模塊中的VSFX指令部分作為教學(xué)內(nèi)容。整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)分為8個(gè)相互聯(lián)系、難度逐步增加的子任務(wù)，通過教師引導(dǎo)、分組討論、學(xué)生實(shí)踐、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、完成測(cè)試等一系列教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生完成協(xié)處理器中的部分設(shè)計(jì)工作并熟悉完整的協(xié)處理器的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。

2.6嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程開發(fā)出嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及相關(guān)軟件的綜合實(shí)驗(yàn)，使硬件與軟件相結(jié)合，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)綜合開發(fā)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。綜合實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生完成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)的全過程，包括完成硬件、軟件的功能分配，進(jìn)行主控?cái)?shù)字系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和制作，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)和功能軟件，硬件、軟件的分別測(cè)試與綜合測(cè)試等。

2.7VSLI系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革

VSLI系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)改革，把實(shí)踐分為3種類型：課程實(shí)驗(yàn)、自主實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，3種類型的實(shí)驗(yàn)全部基于Nexys3FPGA開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)。課程實(shí)驗(yàn)包括XilinxFPGA設(shè)計(jì)流程、Nexys3FPGA開發(fā)板主要模塊接口設(shè)計(jì)和基于IP的數(shù)字電路設(shè)計(jì)等。自主實(shí)驗(yàn)部分的題目類型包括：串—并轉(zhuǎn)換電路、FIFO存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)、大數(shù)加法器設(shè)計(jì)和FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)部分的題目類型包括密碼協(xié)處理器設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)協(xié)處理器設(shè)計(jì)和圖像處理協(xié)處理器設(shè)計(jì)等。

3實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2006年建立了數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，建立了超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所。實(shí)驗(yàn)室配備了數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（帶有FPGA模塊）、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。這些實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠滿足常規(guī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，但對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的支持還不夠。為此，學(xué)院2013年與美國(guó)Xilinx公司合作，建立了天津大學(xué)—美國(guó)Xilinx公司計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室配備了50多塊Nexys3FPGA開發(fā)板，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以滿足每人一塊開發(fā)板的要求。超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所于2012年引進(jìn)BEECube公司先進(jìn)的BEE3系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第三代商用FPGA系統(tǒng)，包括4個(gè)Virtex5FXTFPGA芯片，以及高達(dá)64GB的DDR2ECCDRAM和8個(gè)用于模塊間通信的10GigE接口。有了Nexys3FPGA開發(fā)板和BEE3系統(tǒng)，我們具備了實(shí)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)的各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備平臺(tái)，為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力提供了強(qiáng)有力的支撐。

4結(jié)語

數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐范文第3篇

一、教學(xué)整合的意義

根據(jù)高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合教育部大力推行的高職高專教學(xué)改革，高職院校電類專業(yè)對(duì)部分課程進(jìn)行了教學(xué)改革?！稊?shù)字電路與EDA技術(shù)》這門課程就是將數(shù)字電路和EDA技術(shù)的教學(xué)進(jìn)行整合。

數(shù)字電路課程是電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握典型的數(shù)字電路的組成、工作原理和工作特性，能夠設(shè)計(jì)一些邏輯功能電路，并為專業(yè)主干課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。對(duì)于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是以邏輯門和觸發(fā)器等通用器件為載體，以真值表和邏輯方程為表達(dá)方式，依靠手工調(diào)試。隨著數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是專用電子集成電路的迅速發(fā)展，基于EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)方法成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，在EDA軟件開發(fā)平臺(tái)上，使用硬件描述語言完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、仿真等，最終對(duì)特定目標(biāo)芯片進(jìn)行適配編譯、邏輯映射和編程下載。

EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)方法正在成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流，作為即將成為工程技術(shù)人員的職業(yè)技術(shù)學(xué)院的電類專業(yè)的學(xué)生只懂電子技術(shù)的基本理論和方法，而不懂如何設(shè)計(jì)電路，會(huì)限制就業(yè)的崗位。實(shí)際上數(shù)字電路和EDA技術(shù)是不能分家的，因?yàn)榍罢呤抢碚摶A(chǔ)，后者是工具，將兩者整合既能學(xué)好理論又能提高實(shí)踐技能。如果作為兩個(gè)課程分別學(xué)習(xí)則不適應(yīng)高職高專的學(xué)制長(zhǎng)度。因此，將數(shù)字電路與EDA技術(shù)有機(jī)地融為一體是高職教育的要求和未來發(fā)展的需求。

二、教學(xué)方法探討

在整合后的課程中我們把EDA技術(shù)貫穿于數(shù)字電路課程教學(xué)全過程。例如，在講授門電路時(shí)，就開始用EDA軟件仿真演示，熟悉用原理圖輸入一個(gè)簡(jiǎn)單門電路的過程，通過編譯、功能仿真檢驗(yàn)門電路的功能，可以加深學(xué)生對(duì)門電路知識(shí)的理解；在講授組合邏輯電路時(shí)，引入硬件描述語言的設(shè)計(jì)方法，并介紹基于EDA技術(shù)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法；在講授時(shí)序邏輯電路時(shí)，可以引入一些簡(jiǎn)單的綜合性的電路設(shè)計(jì)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)寬闊的設(shè)計(jì)空間。在開始講解基于EDA技術(shù)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法時(shí)，可以通過引入簡(jiǎn)單的數(shù)字電路的設(shè)計(jì)流程，使學(xué)生從宏觀上對(duì)EDA設(shè)計(jì)方法有一個(gè)整體的了解，讓學(xué)生在潛意識(shí)里建立這部分內(nèi)容的知識(shí)框架。下面簡(jiǎn)單介紹組合邏輯電路中的二選一數(shù)據(jù)選擇器的EDA設(shè)計(jì)流程：

（1）編寫硬件描述語言（以VHDL語言為例）。在EDA編程軟件中輸入設(shè)計(jì)源文件，如圖1所示。

（2）邏輯編譯。邏輯編譯過程包括檢查設(shè)計(jì)源文件是否有誤，進(jìn)而提取網(wǎng)表、進(jìn)行邏輯綜合和器件的適配，最后形成編程文件。

（3）功能仿真。通過模擬仿真測(cè)試電路的邏輯功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，仿真波形如圖2所示。

（4）鎖定引腳。將程序中各端口名稱與硬件電路中的各引腳對(duì)應(yīng)。

（5）編程下載。功能仿真成功后，就可以將設(shè)計(jì)好的項(xiàng)目下載到邏輯器件中，實(shí)現(xiàn)既定的功能。

在課程教學(xué)中，我們采用項(xiàng)目教學(xué)的方法，制定一系列由易到難的項(xiàng)目，例如，基本門電路的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì)、全加器的設(shè)計(jì)、數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)、交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)、數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)等。通過各個(gè)項(xiàng)目展開知識(shí)點(diǎn)的講解，包括數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)、EDA技術(shù)的入門、數(shù)字電路的分析方法、原理圖的設(shè)計(jì)方法、硬件描述語言的描述方法及軟件仿真和硬件下載等。在教學(xué)中盡可能地將課堂搬到實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生邊學(xué)邊練，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融為一體。教學(xué)可以一部分安排在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)室，一部分安排在EDA實(shí)驗(yàn)室，比如對(duì)于一些簡(jiǎn)單的數(shù)字電路可以安排用數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行一般的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生知道如何搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，如何驗(yàn)證一個(gè)電路的功能，從而對(duì)數(shù)字電路產(chǎn)生一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。在EDA實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以學(xué)習(xí)用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字電路，包括原理圖或硬件描述語言的輸入、編譯、功能仿真、引腳分配、下載等。

數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐范文第4篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G431文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)字電路與系統(tǒng)這門課是理工科大部分專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字邏輯的基本概念和數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。我校作為一所民辦本科院校，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，數(shù)字電路與系統(tǒng)課程也不例外。我們?cè)诙嗄杲虒W(xué)過程中總結(jié)了一套適用于該層次學(xué)生的教學(xué)思路和方法，并啟動(dòng)了數(shù)字電路與系統(tǒng)課程教學(xué)改革項(xiàng)目，對(duì)取得的研究成果進(jìn)行總結(jié)，主要分為以下幾個(gè)方面。

1.課程教學(xué)內(nèi)容研究

1.1 弱化陳舊過時(shí)的內(nèi)容

隨著數(shù)字集成電路及大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷陌l(fā)展，中小規(guī)模電路應(yīng)用已經(jīng)逐漸減少，而傳統(tǒng)的授課思路過多注重中小規(guī)模的應(yīng)用。且在大規(guī)?？删幊踢壿嬰娐吩O(shè)計(jì)過程中，邏輯化簡(jiǎn)已經(jīng)有開發(fā)工具取代，很少需要手工化簡(jiǎn)。故而數(shù)字電路與系統(tǒng)課程在教學(xué)內(nèi)容上要做相應(yīng)調(diào)整。有些內(nèi)容課程教學(xué)內(nèi)容化簡(jiǎn)只介紹化簡(jiǎn)的原理和方法，不講化簡(jiǎn)技巧，考試也不做深入要求。

1.2 刪減原理性內(nèi)容的講解，注重應(yīng)用技巧和分析思路

為了配合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，在授課過程中適當(dāng)減少原理性講解，比如邊沿JK觸發(fā)器工作過程分析教材上一般有詳細(xì)的分析過程，但授課中只要分析一兩種工作情況，并借此介紹分析思路，有興趣的同學(xué)可以課下自己分析，而大部分同學(xué)只要弄懂使用方法就可以了。時(shí)序邏輯電路應(yīng)作為重點(diǎn)內(nèi)容，講授時(shí)應(yīng)注重時(shí)序邏輯電路的分析過程，使學(xué)生深入理解相關(guān)概念，對(duì)于狀態(tài)化簡(jiǎn)等要求要降低，只掌握方法即可。

1.3 教學(xué)內(nèi)容在順序上的調(diào)整

此外，考慮到數(shù)字電路是嵌入式系統(tǒng)、FPGA、DSP及IC設(shè)計(jì)等課程的先修課程，為了方便這些后續(xù)課程的安排，所以把數(shù)電課程提前，跟模電統(tǒng)一學(xué)期開設(shè)，為后續(xù)課程提供足夠的時(shí)間。這就造成數(shù)電中邏輯門電路一章的內(nèi)容受到影響，因此在授課時(shí)把這一章的內(nèi)容往后移，等模電三極管基本放大電路學(xué)完之后再講授這部分內(nèi)容，可以解決數(shù)電和模電安排在同一學(xué)期的問題。

2.課程教材建設(shè)

由于數(shù)電教學(xué)內(nèi)容作了一定的調(diào)整，因此教材的選取要能適應(yīng)這種調(diào)整。而現(xiàn)有教材大部分是按照老的教學(xué)體系編寫的，內(nèi)容難免陳舊、過時(shí)，為了適應(yīng)新形勢(shì)的需要，我們根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，分別編寫了本科和專科適用的教材。

本科的教材編寫思路是采用弱化傳統(tǒng)的邏輯代數(shù)公式化簡(jiǎn)和器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理等內(nèi)容，對(duì)中小規(guī)模集成電路重點(diǎn)介紹其使用方法和數(shù)字邏輯的基本概念，使學(xué)生建立起數(shù)字邏輯的研究方法和設(shè)計(jì)思想，同時(shí)在傳統(tǒng)內(nèi)容之上增加了大規(guī)模可編程邏輯器件和硬件描述語言方面的內(nèi)容，傳達(dá)了自頂至底的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和理念，為運(yùn)用大規(guī)模可編程邏輯電路設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。

?？频慕滩膭t更加弱化原理講解，對(duì)于集成邏輯門和觸發(fā)器等著重介紹器件功能和使用方法，原理只做最基本的講解。除此之外，每一章都增加電路設(shè)計(jì)和調(diào)試及錯(cuò)誤排查方法等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的技能訓(xùn)練，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)和綜合課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生動(dòng)手能力得到提高。目前本科教材已經(jīng)在我校使用了三屆，?？平滩囊彩褂昧艘粚?，使用效果良好。

3.課程教學(xué)方法和手段

課堂教學(xué)作為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，采用合適的方法和手段至關(guān)重要。在數(shù)字電路教學(xué)過程中，重點(diǎn)做到以下幾方面：

3.1 注重學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮

學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中如果只是被動(dòng)接受知識(shí)，會(huì)導(dǎo)致填鴨式教學(xué)，必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，學(xué)習(xí)效果大打折扣。因此在課堂上要注意引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行干預(yù)，以預(yù)留作業(yè)的形式讓學(xué)生預(yù)習(xí)必要的知識(shí)，然后再課堂上再就預(yù)留的問題請(qǐng)學(xué)生分組討論，每組闡述討論的結(jié)果。雖然開始的時(shí)候?qū)W生做的不是很好，但是只要堅(jiān)持這種做法，討論時(shí)加強(qiáng)引導(dǎo)，就會(huì)收到良好的效果。

3.2 注重習(xí)題課和平時(shí)測(cè)驗(yàn)

筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)不會(huì)靈活運(yùn)用，體現(xiàn)在作業(yè)中就是對(duì)沒接觸過的類型題目不知道該怎么做，自己沒有思路。其實(shí)這些題目如果對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的話是可以獨(dú)立完成的，不會(huì)做說明知識(shí)點(diǎn)理解的不好，所以不會(huì)應(yīng)用。這種情況下就要有針對(duì)性的設(shè)置習(xí)題課，講一些典型的例題，并著重題目的解決思路和方法的培養(yǎng)，使學(xué)生遇到類似的問題能夠靈活運(yùn)用。然后再通過一些課堂測(cè)驗(yàn)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)對(duì)測(cè)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并反映在后續(xù)的教學(xué)中。

3.3 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

數(shù)字電路應(yīng)該是一門理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的課程，兩者相輔相成。因此在理論課之外設(shè)置了兩種形式的動(dòng)手環(huán)節(jié)：一種是跟理論課緊密配合的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)置以理論教學(xué)進(jìn)度為依據(jù)，讓學(xué)生能夠在剛學(xué)完某一知識(shí)點(diǎn)時(shí)就能通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，通過實(shí)驗(yàn)理解理論知識(shí)和培養(yǎng)基本的分析和測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；另外一種是在學(xué)期末的電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)，給學(xué)生布置合適的題目，讓學(xué)生從方案設(shè)計(jì)、芯片選擇、電路布局、焊接查錯(cuò)等方面得到訓(xùn)練，同時(shí)撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，寫總結(jié)文檔的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4.結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路教學(xué)也必然面臨著教學(xué)內(nèi)容和模式的不斷改革，以適應(yīng)新形勢(shì)的需要。因此授課教師應(yīng)不斷充實(shí)自己，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)，抓住教學(xué)重點(diǎn)，使學(xué)生切實(shí)學(xué)懂這門課，掌握數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的重要概念和基本方法，為后續(xù)課程和今后走上工作崗位打好基礎(chǔ)。筆者在教學(xué)中所采用的內(nèi)容改革和教學(xué)方法創(chuàng)新通過多輪教學(xué)實(shí)踐證明，是切實(shí)可行的，能夠很好的反應(yīng)當(dāng)前數(shù)電教學(xué)的新形勢(shì)，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1]楊志忠，衛(wèi)樺林等.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009，7

[2]楊志忠，趙航等.數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2012，1

數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐范文第5篇

關(guān)鍵詞：學(xué)分制；“數(shù)字電子技術(shù)”；項(xiàng)目式；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）45-0194-04

一、引言

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)積極推動(dòng)本科教學(xué)，提出本科生的完全學(xué)分制教育，將“數(shù)字電子技術(shù)”課程的學(xué)時(shí)壓縮至54學(xué)時(shí)，留出更多的時(shí)間讓學(xué)生來主動(dòng)學(xué)習(xí)和增強(qiáng)動(dòng)手能力。筆者試圖在“數(shù)字電子技術(shù)”課程的基礎(chǔ)教學(xué)中增加一個(gè)項(xiàng)目式教學(xué)環(huán)節(jié)，它使學(xué)生自己通過設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品雛形，鞏固和加深在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能，訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的動(dòng)手能力。這需要研究出適合學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)出符合要求的電路，從而掌握數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力，同時(shí)為畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎(chǔ)[1]。

二、項(xiàng)目式教學(xué)的目的

通過數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目式教學(xué)，使學(xué)生能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，能合理、靈活地應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)集成電路（SSI、MSI、LSI等）器件實(shí)現(xiàn)規(guī)定的數(shù)字系統(tǒng)[2]。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括電路布局、安裝、調(diào)試和排除故障的能力，培養(yǎng)學(xué)生書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力[3]。

三、項(xiàng)目式教學(xué)的步驟

學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)教師步驟的項(xiàng)目任務(wù)，從選擇設(shè)計(jì)方案開始，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)[4]；選擇合適的器件，畫出設(shè)計(jì)電路圖；通過安裝、調(diào)試，直至實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的全部功能，對(duì)電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗(yàn)收合格后，寫出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告[5]。

1.總體方案選擇。設(shè)計(jì)電路的第一步就是選擇總體方案，就是根據(jù)提出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求及性能指標(biāo)，用具有一定功能的若干單元電路組成一個(gè)整體，來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的各項(xiàng)要求和技術(shù)指標(biāo)[6]。設(shè)計(jì)過程中，往往有多種方案可以選擇，應(yīng)針對(duì)任務(wù)要求，查閱資料，權(quán)衡各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選優(yōu)。

2.單元電路的設(shè)計(jì)。（1）設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和步驟：①根據(jù)設(shè)計(jì)要求和選定的總體方案原理圖，確定對(duì)各單元電路的設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。②擬定出各單元電路的要求后，對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)。③單元電路設(shè)計(jì)應(yīng)采用符合的電平標(biāo)準(zhǔn)。（2）元器件的選擇。針對(duì)數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)，在搭建單元電路時(shí)，對(duì)于特定功能單元選擇主要集成塊的余地較小。比如時(shí)鐘電路選555，轉(zhuǎn)換電路選0809，譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路也都相對(duì)固定。但由于電路參數(shù)要求不同，還需要通過選擇參數(shù)來確定集成塊型號(hào)。一個(gè)電路設(shè)計(jì)，單用數(shù)字電路課程內(nèi)容是不夠的，往往同時(shí)摻有線性電路元件和集成塊，因此還需熟悉相應(yīng)內(nèi)容，比如運(yùn)算放大器的種類和基本用法、集成比較器和集成穩(wěn)壓電路的特性和用法?？傊?，構(gòu)建單元電路時(shí)，選擇器件的電平標(biāo)準(zhǔn)和電流特性很重要。普通的門電路、時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、采樣和存儲(chǔ)電路等，參數(shù)選擇恰當(dāng)可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設(shè)計(jì)成本。

單元電路設(shè)計(jì)過程中，阻容元件的選擇也很關(guān)鍵。它們的種類繁多，性能各異。優(yōu)選的電阻和電容輔助于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)可以使其功能多樣化、完整化。

3.單元電路調(diào)整與連調(diào)。數(shù)字電路設(shè)計(jì)以邏輯關(guān)系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系與它們之間的正確傳遞決定了設(shè)計(jì)內(nèi)容的成敗。具體步驟要求每一個(gè)單元電路都須經(jīng)過調(diào)整，有條件的情況下可應(yīng)用邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)試，確保單元正確。各單元之間的匹配連接是設(shè)計(jì)的最后步驟，主要包含兩方面，分別是電平匹配和驅(qū)動(dòng)電流匹配。它也是整個(gè)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵一步。

4.衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。工作穩(wěn)定可靠；能達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路?jiǎn)單，成本低，功耗低；器件數(shù)目少，集成體積小，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

5.課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求。課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：對(duì)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述；設(shè)計(jì)任務(wù)及其具體要求；總體設(shè)計(jì)方案方框圖及各部分電路設(shè)計(jì)（含各部分電路功能、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、電路設(shè)計(jì)原理圖及其功能闡述、所選用的集成電路器件等）；整機(jī)電路圖（電路圖應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號(hào)繪制，電路圖中應(yīng)標(biāo)明接線引出端名稱、元件編號(hào)等）；器件清單；調(diào)試結(jié)果記錄；課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整、字跡工整、圖表整齊、數(shù)據(jù)翔實(shí)。

四、項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)例

1.實(shí)例簡(jiǎn)述。為了確保十字路口的車輛順利、暢通地通過，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來進(jìn)行指揮。其中紅燈（R）亮表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示停車；綠燈（G）亮表示允許通行。交通燈控制器的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。設(shè)計(jì)一個(gè)十字路通信號(hào)燈控制器，其要求如下。

（1）滿足如圖2的順序工作流程。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR、NSY、NSG，東西方向的紅、黃、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。它們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。

（2）應(yīng)滿足兩個(gè)方向的工作時(shí)序，即東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。時(shí)序工作流程圖見圖3所示，假設(shè)每個(gè)單位時(shí)間為3秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮的時(shí)間分別為15秒、3秒、18秒，一次循環(huán)為36秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。

（3）十字路口要有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。

（4）可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。

（5）在完成上述任務(wù)后，可以對(duì)電路進(jìn)行以下幾方面的電路改進(jìn)或擴(kuò)展。①在某一方向（如南北）為十字路口主干道，另一方向（如東西）為次干道，主干道由于車輛、行人多，而次干道的車輛、行人少，所以主干道綠燈亮的時(shí)間可以選定為次干道綠燈亮的時(shí)間的2倍或3倍。②用LED發(fā)光二極管模擬汽車行駛電路。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽車在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移位發(fā)光二極管就停止，而過了十字路口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開始移位（表示這一方向的車輛行駛）。

3.可選用器材。①通用實(shí)驗(yàn)底板；②直流穩(wěn)壓電源；③交通信號(hào)燈及汽車模擬裝置；④集成電路：74LS74、74LS164、74LS168、74LS248及門電路；⑤顯示：LC5011-11，發(fā)光二極管；⑥電阻；⑦開關(guān)。

4.設(shè)計(jì)方案提示。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，參考交通燈控制器的邏輯電路，設(shè)計(jì)方案可以從以下幾部分進(jìn)行考慮。

（1）秒脈沖和分頻器。因十字路口每個(gè)方向綠、黃、紅燈所亮?xí)r間比例分別為5∶1∶6，所以，若選4秒（也可以3秒）為一個(gè)單位時(shí)間，則計(jì)數(shù)器每計(jì)4秒輸出一個(gè)脈沖，這一電路就很容易實(shí)現(xiàn)。邏輯電路參考前面有關(guān)課題。

（2）交通燈控制器。計(jì)數(shù)器每次工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。這里我們選用中規(guī)模74LS164八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表1所示。

由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時(shí)標(biāo)1s和EWY或NSY黃燈信號(hào)相“與”即可。

（3）顯示控制部分。顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)定時(shí)控制電路。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計(jì)數(shù)器開始工作（用對(duì)方的紅燈信號(hào)控制），每來一個(gè)秒脈沖，使計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用74LS248 BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011-11共陰極LED顯示器，計(jì)數(shù)器材用可預(yù)置加、減法計(jì)數(shù)器，如74LS168、74LS193等。

（4）手動(dòng)/自動(dòng)控制、夜間控制。這可以用一個(gè)選擇開關(guān)進(jìn)行。置開關(guān)在手動(dòng)位置，輸入單次脈沖，可使交通燈在某一位置上，開關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，則交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。夜間時(shí)，將夜間開關(guān)接通，黃燈閃亮。

（5）汽車模擬運(yùn)行控制。用移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)，即當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，則綠燈亮“G”信號(hào)使該路方向的移位通路打開，而當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r，則使該方向的移位停止。如圖4所示，為南北方向汽車模擬控制電路。

五、結(jié)語

項(xiàng)目教學(xué)法主張先練后講、先學(xué)后教，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)參與，從嘗試入手，從練習(xí)開始，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性、積極性等，學(xué)生唱“主角”，而教師轉(zhuǎn)為“配角”，實(shí)現(xiàn)了教師角色的換位，有利于加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者就多個(gè)方面對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行了嘗試性的研究與實(shí)踐，也取得了非常好的效果。

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