数字电路与逻辑设计教学大纲

数字电路与逻辑设计教学大纲（精选17篇）

1.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇一

《数字电路与逻辑设计》考试大纲

（一）基本要求

1.掌握二进制、八进制、十进制、十六进制及其转换方法，掌握常用编码及其表示十进制数的方法，掌握逻辑代数的逻辑运算、公式和规则，掌握逻辑函数及其表示方法，掌握逻辑函数的化简方法；

2.掌握TTL、CMOS逻辑门的逻辑功能、电气特性、应用和使用注意事项；

3.掌握组合逻辑电路的特点，掌握用传统方法分析和设计组合逻辑电路，重点掌握常见中规模组合逻辑器件（MSI）（译码器、数据选择器、运算电路）的逻辑功能和应用，了解组合逻辑电路中的冒险现象；

4.掌握触发器的分类和逻辑功能，重点掌握主从型、边沿型触发器的特点和应用；

5.掌握时序逻辑电路的特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，重点掌握常见中规模时序逻辑器件（MSI）（CT74160、CT74161、CT74163、CT7490、CT74194）的逻辑功能和用SSI、MSI器件构成任意模值计数分频器的方法；

6.熟悉半导体存储器（SAM、ROM、RAM）的结构特点、工作原理和扩展方法，掌握ROM、PROM阵列在组合逻辑设计中的应用；了解可编程逻辑阵列（PLA）实现组合和时序逻辑的方法；

7.掌握脉冲信号和脉冲电路的特点，掌握施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器等脉冲电路的应用，掌握用555定时器构成的施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器等脉冲电路的工作原理、波形分析及主要参数的估算。

（二）指定参考书：

《数字电路与逻辑设计》 邹虹主编 人民邮电出版社 2008

2.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇二

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[1]。

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, 学生的学习纯粹是一种被动学习, 也就是为了应付考试, 最终的教学目的很难达到[2]。

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[3,4,5,6,7]。

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快感。

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

针对数字电路与逻辑设计课程进行教学改革, 将逐步展开对学生的学习情况、知识背景、教授内容的研究和探索, 积累一定的感性认知和实践经验;其次, 查阅较多数字电路实际案例并向学生演示, 大大提高学生的学习热情;最后, 在课程快结束的时候, 开展课程设计环节, 提高学生应用所学知识解决实际问题的能力, 注重理论与实践相结合。通过数字电路和系统设计课程教学内容及方法的探索和改进, 进一步提高教学质量与实现教学目标。

摘要：文章针对数字电路与逻辑设计课程进行教学改革, 从了解学生心理与学习状态入手, 充分利用现有网络资料和科研成果, 借鉴国内外高校相关学科领域、相关专业课程先进的教学模式, 引入课程设计环节, 着重培养学生综合运用所学理论知识分析和设计具体数字电路的能力;同时充分结合自身及相关领域的科研动态, 将最新科研成果与课堂教学紧密结合起来, 对该课程的教学模式和教学手段进行有益而较为深入的探索。

关键词：数字电路与逻辑设计,教学方法,教学质量

参考文献

[1]黄丽亚, 杨恒新, 朱莉娟.数字电路与系统设计[M].北京:人民邮电出版社, 2015.

[2]王红玉, 朱敏.浅谈《数字电路与逻辑设计》教学改革[J].科技资讯, 2009 (11) :172-173.

[3]谢丽.《数字电路与逻辑设计》教学改革实践[J].吉林省教育学院学报, 2012 (2) :71-72.

[4]白静, 张雪英.《数字电路逻辑设计》课程的教学实践研究[J].电子电气教学学报, 2007 (29) :69-71.

[5]周艳.《数字电路逻辑设计》课程教学实践与探索[J].电脑与电信, 2007.

[6]梁向红, 何宝祥.在“数字电路逻辑设计”教学中培养学生能力[J].中国电力教育, 2011 (10) :69-70.

3.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇三

关键词 集成电路设计 教学方法 教学探索

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0006-02

1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了第一块集成电路，随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管。集成电路具有速度快、体积小、重量轻等优点，广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其2012年集成电路设计市场应用结构如图1所示。

自2006年以来，我国集成电路的产值为126亿美元，占全球产业总产值的5.1%，2013年我国集成电路的产值为405亿美元，占全球产业总产值的13.3%。2006年到2013年的年复合增长率达到18%，远超过全球集成电路产业整体增速。我国集成电路行业的产值如表1所示。

近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对集成电路设计人才的需求剧增。为了满足社会日益发展的需要，国家在高校内大力推广集成电路设计相关的课程，并且取得了较好的效果，使人才缺口减小，但是还是不能满足国内对集成电路设计人才实际数量的需求。为了更好地加快集成电路设计人才的的培养，本文针对《数字集成电路原理》教学中存在的问题，并且根据教学的现状，探索出集成电路设计的教学改革。

一、数字集成电路设计原理教学中的现状

集成电路设计相对于以分立器件设计的传统的电子类专业而言，偏向于系统级的大规模集成电路设计，因此，微电子专业和集成电路设计专业的学生注重设计方法的形成，避免只懂理论、不懂设计的现象。即使学生掌握了设计的方法，能够进行一些小规模的集成电路设计，但是设计出来的产品不能用，不能满足用户的需求。这就成了数字集成电路设计原理面临的问题。

二、数字集成电路设计原理教学改善的方法

（1）针对上述的问题，在多年教学的基础上，在教学方法上进行改进，改变传统的以教师为中心，以课堂讲授为主的教学方式，采用项目化教学来解决数字集成电路设计中只懂理论、不懂设计的现状。注重数字集成电路设计原理与相关课程之间的内部联系，提高学生的学习兴趣，通过将一个项目拆分成几个小项目，使学生在项目中逐渐加深了对知识点理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的集成电路设计概念。学生分成5-8人一组，通过小组的方式加强了学生的相互合作能力，让学生更有责任感和成就感。学生应用相关的EDA软件来完成项目的设计，能够掌握硬件描述语言、综合应用等数字集成电路设计工具。

（2）通过PDCA戴明环的方式改善了集成电路设计的产品可用度不高的问题。在集成电路设计过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生计划、分析、协作等多方面的能力。结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整。通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学内容和方法，使其满足社会对数字集成电路设计人才的需求。PDCA戴明环如图2所示。

（3）开展校企合作的方式，进一步提高教学质量和学生的综合素质，促进企业和学校的共同发展。这种方式实现了学校与企业的优势互补，资源共享，培养出更加适合社会所需要的集成电路设计人才，也能够让学校和企业形成无缝对接。

三、小结

随着大规模集成电路设计的发展，更多的设计工具和设计方法出现，因此，使用最新的设计工具，合理设置《数字集成电路设计原理》的教学内容，可以提高学生的设计能力和培养学生的创新能力。通过对《数字集成电路设计原理》课程教学的探索，改变了以教师为中心的传统采理论课教学方式，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践都能够满足集成电路设计人才的要求。

参考文献：

[1]殷树娟，齐巨杰. 集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-65.

[2]王铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术， 2012，8（9）：4671-4672.

[3]谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].人才培养改革， 2013，（28）：29-30.

基金项目：（1）重庆市高等学校教学改革研究重点项目（132014）；（2）重庆市高等教育学会2013-2014年高等教育科学研究课题（CQGJ13C446）；（3）重庆市教育科学“十二五”规划课题（2014-GX-006）。

4.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇四

重力加速度的测定

重力加速度是物理学中一个重要参量，利用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度g和摆长L，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出g值。本项目要求利用电子装置，自动测量和显示重力加速度，并分析测量误差。

设计要求

（1）设计一个重力加速度的测量、显示装置，能够测量静止状态，电梯运行状态下的重力加速度。

（2）数码管显示，测量时间小于10秒。

（3）分析产生误差的原因。

评分标准

（1）按照功能要求，自行设计测量装置、按键和数码显示电路。

（2）设计简洁；功能完整；安装整洁；使用安全；测试方便。

（3）优先选用本教材所涉及的集成电路。

（4）团队分工合作情况。

实验室提供材料

（1）标准“洞洞板”一块。

（2）推荐电路为数字集成电路、LED、NPN晶体管若干；

5.数字电路课程设计--数字抢答器 篇五

一、本次课程设计目的

1．结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。

2．在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。

3．学会利用一些没学过的IC来设计电路。4。学会用软件方法仿真电路。

二、本次课程设计安排

1、时间安排

略。

2、地点安排

S2403实验室。

智力竞赛抢答器 设计目的

（1）熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。（6）学会用软件方法仿真电路。设计思路

（1）设计抢答器电路。

（2）设计可预置时间的定时电路。（3）设计报警电路。（选做）（4）设计时序控制电路。（选做）设计过程

3.1方案论证 数字抢答器总体方框图如图1所示。button，sw-spdt

图 1 数字抢答器框图

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。3.2电路设计

抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的ST＝０，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0010,YEX0,经RS锁存后，1Q=1，BI=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q＝１，使74LS148ST＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的YEX1,此时由于仍为1Q＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

定时电路如图3所示。由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

图 可预置时间的定时电路

报警电路如图4所示。由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43/[（RI＋2R2）C]，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

图报警电路

时序控制电路如图5所示。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：① 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

② 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。③ 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端ST。

图5的工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自图 2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相，A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为 1，门G2的输出ST=0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相，A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出ST=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，ST=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

图时序控制电路

4系统调试与结果

（1）组装调试抢答器电路。

（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

（3）调试报警电路。

（4）定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

5主要仪器与设备

集成电路： 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。

电 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。

电 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。三极管： 3DG12—1只。（3DG12为普通高频小功率NPN型硅(材料)三极管，特征频率100MHZ，集电极最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。）

其 它： 发光二极管—2只，共阴极显示器—3只。

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EDA软件MAX PLUSⅡ实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。参考文献

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编.数字电子技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [3] 金唯香等编.电子测试技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [4] 侯建军.数字电路实验一体化教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年

[5] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001年

6.数字逻辑电路课程教学改革初探 篇六

《数字逻辑电路》课程是自动化、通信与电子信息、计算机科学等相关专业本科生必修的一门重要专业基础课程, 是进一步学习《单片机原理及应用》、《微机原理与接口》等课程的基础。本课程主要学习数字逻辑基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等主要知识, 通过本课程的学习, 使学生牢固掌握常用数字逻辑电路和数字系统的分析和设计方法。

数字逻辑电路源于数理逻辑, 用于工程实际。因此, 本课程的教学目的应该是提高学生的数学逻辑思维和分析能力, 并具有相应的工程实践能力。这决定了课程的教学内容和教学方法。

二、改进措施

(一) 优化整合教学内容

数字逻辑电路课程包含内容很多, 而学时有限。因此在不影响课程内容的连续性和系统性的前提下, 必须优化设计教学内容。例如:数字逻辑基础部分作为后续章节的基础, 课堂上要作详细的讲解;集成逻辑门的内部电气特性这一章与模拟电子线路课程有重复之处, 因此可以适当加快, 以减少耗时;组合逻辑电路与时序逻辑电路是课程的核心内容, 这些部分都分配了较多的教学学时, 以保证课堂教学内容的完整、全面、细化。我们还在教学中融入一些实际的电路示例, 这样不仅可以提高学生的学习兴趣, 还可以加深学生的理解程度。存储器及可编程器件这一章, 由于有后续课程, 因此安排学时较少, 只是引述, 使学生做定性了解, 为后续课程的学习奠定基础。

通过这样的内容的优化整合, 我们在教学过程中, 既不失课程原有内容的完整、系统性, 又能够使学生找到学习的主攻方向, 从课堂反映情况来看, 收效明显。

(二) 改进教学方法

数字逻辑电路课程主要研究数字逻辑的基本概念与基本理论, 包括数字逻辑电路的基本分析和设计方法以及常用的数字逻辑功能器件。

鉴于以上特点, 我们在讲授数字逻辑电路这门课时不能照本宣科, 常需要用一些实际数字电路示例, 让学生们能够进行简单的设计。

1. 注意激发学生的学习兴趣

在整个教学的各个环节上, 我们要设法激发学生的学习兴趣, 从而调动起同学们对本课程的学习、动手做实验的积极性。

在数字逻辑电路的教学中, 我们力求从实际问题引入新课, 引起学生兴趣, 激发学生思考。例如:在讲组合逻辑设计时, 我们先讲一下实际生活中可能接触到的实际组合逻辑器件, 例如抢答器。这些对学生来说十分熟悉, 经常听到。带着这种好奇心和兴趣, 再讲具体电路的设计, 效果就非常好, 激发了学生的积极思维。

2. 采用多媒体教学手段, 提高课堂效率

现代教学活动中, 通过多媒体手段, 可以把教师从传统的黑板教学模式中解脱出来, 使课堂教学由静态灌输转变为图文并茂的动态传播, 增强感染力, 拓展知识面, 减少课堂板书时的时间浪费, 增加授课内容的连续性, 从而激发学生的学习热情, 提高课堂教学效率。

3. 注重习题课

很多同学在学习过程中, 虽然掌握了基本的知识点, 但是遇到具体问题, 无法应用学过的知识进行分析。针对这种情况, 在教学过程中某一阶段的学习完成后, 我们通常上一到两次习题课。习题课既是对这一阶段学习的小结, 同时通过一些典型题型的练习、讲解, 也能使学生更好地掌握解题的思路和方法, 能够举一反三。

4. 改革考核方式

考核体系的科学性, 对提高学生学习的积极性、养成正确的学习方法与正确的考试观, 都具有重要的意义。考试是评价学生学习效果的基础, 需要全面地进行考察。为了使学生能重视实践, 我们突出平时成绩和实践成绩, 另外还增加课堂小测验, 使成绩的组成多样化, 提高学生平时学习的积极性, 避免考前突击式学习。

(三) 加强实践教学

实验教学是理论教学环节的延伸, 通过实验教学, 可以培养学生的实践技能、动手能力和创新能力, 并且使学生在掌握基本理论、基本知识和基本方法以外, 培养起实验研究和工程设计能力。

在实验教学环节中, 我们除配备了专职的实验教师外, 由任课老师亲自指导学生做实验, 从而及时发现和弥补理论上未顾及到的内容, 克服了以往教学中理论与实验脱节的现象。

在实验内容的实施上, 为了加深学生理解, 我们把很多验证性的实验内容转化为设计性实验, 要求学生在课前根据实验要求做好预习, 写出预习报告, 利用所学的理论知识自行做实验, 老师在实验课开始时对重点需要强调的部分作适当的讲解, 并随机通过提问、检查等方式抽查学生的预习情况。在实验过程中, 老师在教室里巡回进行指导, 及时帮助学生解决连线故障及设备使用故障。为了杜绝学生抄袭实验数据的现象, 老师在检查学生的实验结果时, 会提出一些相关问题来核实其结果。

通过这些途径, 学生对待实验的态度发生了根本性改变, 从被动走入实验室转向了主动实验室, 积极求问, 将理论应用于实践, 起到了明显效果。

三、结语

通过教学实践, 我们对数字逻辑电路课程的结构体系及教学内容有了进一步的理解。教学内容的整合, 将会大大扩展课程内容;实践教学方面的加强, 将进一步锻炼学生的动手能力以及加深其对课程内容的掌握;教学方法的改进, 降低了学生的学习难度, 缓解了教学内容的膨胀与教学课时压缩之间的矛盾, 提高了教学效率和效果, 受到学生的普遍欢迎。

摘要：数字逻辑电路课程是信息类、电类等专业的一门专业基础课。本文结合教学实践与体会, 从教学内容、实践教学、教学方法等几个环节对数字逻辑电路课程的课堂教学改革提出了一些具体措施和建议。

关键词：数字逻辑电路,教学内容,教学方法,实践教学

参考文献

[1]蒋立平.数字电路[M].北京:兵器工业出版社, 2001.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006.

7.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇七

【关键词】数字电路 教学研究 应用型人才培养

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0046-02

数字电路与系统这门课是理工科大部分专业的重要专业基础课，我校作为一所民办本科院校，以培养应用型人才为目标，数字电路与系统课程也不例外。我们在多年教学过程中总结了一套适用于该层次学生的教学思路和方法，并启动了数字电路与系统课程教学改革项目，对取得的研究成果进行总结，主要分为以下几个方面。

一、课程教学内容研究

1.弱化陈旧过时的内容

随着数字集成电路及大规模可编程逻辑器件的发展，中小规模电路应用已经逐渐减少，而传统的授课思路过多注重中小规模的应用。且在大规模可编程逻辑电路设计过程中，逻辑化简已经有开发工具取代，很少需要手工化简。故而数字电路与系统课程在教学内容上要做相应调整。比如化简方法中的公式法化简需要大量练习才能让学生掌握，但实际用处并不大，因此针对这部分内容只介绍化简的原理和方法，不讲化简技巧，考试也不做深入要求。

2.删减原理性内容的讲解，注重应用技巧和分析思路

为了配合应用型人才培养目标，在授课过程中适当减少原理性讲解，比如边沿JK触发器工作过程分析教材上一般有详细的分析过程，但授课中只要分析一两种工作情况，并借此介绍分析思路，有兴趣的同学可以课下自己分析，而大部分同学只要弄懂使用方法就可以了。时序逻辑电路应作为重点内容，讲授时应注重时序逻辑电路的分析过程，使学生深入理解相关概念，对于状态化简等要求要降低，只掌握方法即可。

3.教学内容在顺序上的调整

此外，考虑到数字电路是嵌入式系统、FPGA、DSP及IC设计等课程的先修课程，为了方便这些后续课程的安排，所以把数电课程提前，跟模电统一学期开设，为后续课程提供足够的时间。这就造成数电中逻辑门电路一章的内容受到影响，因此在授课时把这一章的内容往后移，等模电三极管基本放大电路学完之后再讲授这部分内容，可以解决数电和模电安排在同一学期的问题。

二、课程教材建设

由于数电教学内容作了一定的调整，因此教材的选取要能适应这种调整。而现有教材大部分是按照老的教学体系编写的，内容难免陈旧、过时，为了适应新形势的需要，我们根据应用型人才培养的要求，分别编写了本科和专科适用的教材。

本科的教材编写思路是采用弱化传统的逻辑代数公式化简和器件内部结构原理等内容，对中小规模集成电路重点介绍其使用方法和数字逻辑的基本概念，使学生建立起数字逻辑的研究方法和设计思想，同时在传统内容之上增加了大规模可编程逻辑器件和硬件描述语言方面的内容，传达了自顶至底的数字系统设计方法和理念，为运用大规模可编程逻辑电路设计数字系统打下良好基础。

专科的教材则更加弱化原理讲解，对于集成逻辑门和触发器等着重介绍器件功能和使用方法，原理只做最基本的讲解。除此之外，每一章都增加电路设计和调试及错误排查方法等内容，对学生进行电路设计的技能训练，再结合实验和综合课程设计，使学生动手能力得到提高。目前本科教材已经在我校使用了三届，专科教材也使用了一届，使用效果良好。

三、课程教学方法和手段

课堂教学作为重要的教学环节，采用合适的方法和手段至关重要。在数字电路教学过程中，重点做到以下几方面：

1.利用网络平台进行多种形式相结合的教学

学生在课堂学习过程中如果只是被动接受知识，会导致填鸭式教学，必然会导致学生学习兴趣下降，学习效果大打折扣。现在慕课建设正在受到越来越多人的重视，利用网络平台推出知识点的微课视频，方便学生预习和复习，同时以提问、测验的方式督促学生使用网络平台促进课程的课堂教学效果。

2.合理组织教学过程

要引起学习者的兴趣，合理组织课堂教学过程很重要。问题的引出要做到顺理成章，承上启下。一般采用两类方法：（1）按自然章节段落来引出；（2）以问题为主线组织教学内容。这两种方法结合教学内容灵活掌握。比如逻辑代数、逻辑门电路结构等章节的内容可以采用第一类方法，组合逻辑电路和触发器和时序逻辑电路等章节可以按照第二类方法来组织教学，针对教学内容设计几个学生感兴趣的问题，学生带着问题进入相关内容的学习。

3.注重实验教学

数字电路应该是一门理论和实验相结合的课程，两者相辅相成。因此在理论课之外设置了两种形式的动手环节：一种是跟理论课紧密配合的电子技术实验，实验的设置以理论教学进度为依据，让学生能够在刚学完某一知识点时就能通过实验进行验证，通过实验理解理论知识和培养基本的分析和测试实验结果的能力；另外一种是安排在学期末的电子技术综合课程设计，给学生布置合适的题目，让学生从方案设计、芯片选择、电路布局、焊接查错等方面得到训练，同时撰写课程设计报告，切实培养学生分析和解决问题的能力，写总结文档的能力，提高学生的综合素质。

四、结束语

随着科学技术的不断发展，数字电路教学也必然面临着教学内容和模式的不断改革，以适应新形势的需要。因此授课教师应不断充实自己，不断总结和积累经验，抓住教学重点，使学生切实学懂这门课，掌握数字逻辑设计的重要概念和基本方法，为后续课程和今后走上工作岗位打好基础。笔者在教学中所采用的内容改革和教学方法创新通过多轮教学实践证明，是切实可行的，能够很好的反应当前数电教学的新形势，教学效果良好。

参考文献：

[1]杨志忠，卫桦林等.数字电子技术基础（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009，7.

[2]杨志忠，赵航等.数字电子技术及应用[M].北京：高等教育出版社，2012，1.

[3]黄丽亚，杨恒新等.电子电路平台课程的教学改革研究[J].电气电子教学学报，2011，33（3）：29-33.

8.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇八

第一章设计指标

……………………………………....……...……....P2 设计指标

……………………………………………………………....第二章 系统概述

………………………………………...…..…...…....P3 2.1设计思想

…………………………………………………………..2.2可行性论证

…………………………………………….…...…...2.3各功能的组成……………………………………………………… 2.4总体工作过程

……………………………………………………… 第三章 单元电路设计与分析

………………………………...…...…...P4 3.1各单元电路的选择

……………………………………………… 3.2设计及工作原理分析

……………………………………………… 第四章 电路的组构与调试

…………………………………..…...…...P7 4.1 遇到的主要问题

…………………………………………………..4.2 现象记录及原因分析

…………………………………………….4.3 解决措施及效果

………………………………………………… 4.4 功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据

…………………… 第五章 结束语

………………………………………………………...P11 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明

…………..5.2 总结设计的收获与体会

………………………………………….附图(电路图、电路总图)………………………………………………P12

第一章设计指标

在生产实践和科学实验中，经常需要测量信号的频率。数字频率计就是用数字方式测量和显示被测信号频率的仪器。实用的数字频率可以测量多种不同的周期波形。

设计要求

要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。用按键选择测量信号频率。测量值采用四个LED七段数码管显示，并以发光二极管指示测量对象：测量的单位 HZ khz。频率测量范围有四档量程。

（1）测量结果显示4位有效数字，测量结果显示四位有效数字。测量精度为万分之一。（2）频率测量范围：0.1hz~999.9khz，分四档。

第一档：100.1hz~999.9hz

第二档：1.000khz~9.999khz

第三档：10.00khz~99。99khz

第四档：100.0khz~999.9khz（3）量程切换可以采用两个按键手动切换或由电路控制自动切换。

设计思想

数字频率计的基本原理是测量周期信号在单位时间内的信号周波数。主要电路为计数器需要控制的是计数器的输入脉冲。显然切换被测信号的时基信号的路径就可以实现数字频率记测量功能的转换。

由于测量结果以十进制显示，为了显示译码方便，一般采用十进制计数器级联构成信号测试电路。本设计要求频率测量结果以四位有效数字显示，所以可以采用四个十进制计数器级联构成莫为10000的极术器对被测信号计数，最大值为9999.四个计数器的4组BCD码译码后显示的结果。

第二章 系统概述

2.1设计思想

总体思想可以分为五块：

1.量程选择（包含小数点以及单位控制）2.单稳态触发器 3.计数器和锁存器 4.译码显示 5.分频计

2.2可行性论证

该设计通过单稳态触发器输出的清零信号和锁存信号控制译码的显示

2.3各功能的组成

量程通过操作台上的两个按键组合成2x2种组合，同时控制多个74153M芯片达到同时控制时基信号，档位，小数点，单位指示灯的选择分别反馈到分频器，单稳态触发器等各个模块的控制段，达到时基信号，档位，小数点，单位指示灯一一对应的效果然后通过计数器，锁存器，以及译码显示，最终在操作台的四位七段显示器上显示结果

第三章 单元电路设计与分析

各单元电路的选择以及原理简要分析

1.量程选择（包含小数点以及单位控制）

电路如上图，A,B两个输入端子同时对档位，小数点，以及单位控制端。

2.单稳态触发器

单稳态电路如上，输出锁存端Y，然后Y通过一个D触发器产生一个延时一个周期的清零信号，因为计数器和锁存器的级联，必先锁存有效，再对计数器进行清零，所以清零信号要延时于锁存信号。

3.计数器和锁存器

计数器如下图，用四个74160十进制计数器进位输出端RCO通过一个非门进行级联，构成一个10000进制计数器，其中第一个74160的仿真图也在下面

锁存器：锁存器采用两个74374进行对四个74160输出的16个二进制数字进行锁存

其中引出清零段和锁存端，4.译码显示

采用四位动态扫描：当选着段AB选择不同的值时，分别从四片74153M中选择出同一下标的数据

6.分频器，分频器分为两个模块，一个是DIV8，即把10MHZ的信号依次分频10，最后能够达到0.1HZ的频率。

另一个是通过芯片达到任意进制的分频器（基础要求当中的8分频和四分频）

第四章 电路的组构与调试

4.1 遇到的主要问题

我在这个设计电路当中，设计，调试比较顺利，唯一让我陷入困境的问题是，当输入某一频率时，显示器不能直接显示最终结果。

4.2 现象记录及原因分析

问题现象1：显示器乱码

问题现象1：显示器一直显示0 问题现象2：例如输入为500赫兹频率的信号时，显示器从0000由一递增开始快速跳到500然后瞬间清零，达不到锁存目的。分析：锁存器输出段和显示器的连接端口不对，并且电路当中的锁存器的锁存信号没有在应该有效的时候令锁存器达到锁存目的，故我着重检查计数—锁存电路

4.3 解决措施及效果

对于问题一，在仔细对照大课题前的四位动态扫描小实验当中的引脚接入，发现，一个74160所输出的4为二进制码并不是全部接入显示电路当中的同一片74153M芯片，导致乱码，而是应该分别接入四片74153M芯片。在重新接入对应的引脚后，显示器不再显示乱码，却出现问题现象二

对于问题现象2。在仔细检查电路之后，发现单稳态输出的锁存通过非门接入锁存器锁存段导致显示一直存在于0000，而后去掉了非门，结果照成问题现象3.针对问题现象3 措施1.修改单稳态电路，一共设计了以下的新的单稳态方案

仿真

波

形

：虽然是清零信号延时于锁存信号，但理论上会带来一定的误差，不过应该还是能大致正确显示频率数，结果接入新的单稳态芯片后，发现问题没有解决，依旧是显示器从0000由一递增开始快速跳到500然后瞬间清零，达不到锁存目的。

措施二，发现74373的锁存端是高电平有效，于是在高频率的信号输入下，锁存的时间跟清零时间非常接近导致锁存失败。提出新的才想：如果换成74374锁存信号上升沿有效的锁存器。会不会解决问题，于是把原先锁存电路当中的74373换成74373.结果正常实现。问题解决，在全部连接入其他部分的电路后，达到课程设计的基础要求

拓展要求方面

对于拓展要求二当中的实现多种频率信号，开始觉得采用不同分频的分频器就能达到效果，于是利用741690的置位端以及4个按钮达到多分频的目的。结果调试发现，某些频率的第一位有效数字重复，达不到1-9的目的。

于是采用74161 十六进制计数器进行分频，发现能实现1-9当中大部分的情况，唯独“4”不能出现，分析发现，74161进制达不到25分频。于是提出了以下两个解决方案

方案一：采用两片74161进行级联，构成16X16 进制分屏器，然后最高位都置为1，低五位通过5个按键进行组合。能够组合出25进制分频器，达到出现“4”的 效果。但仍旧发现依旧显示不出“4”的效果，失败。

方案二：在原先一片74161的情况下，输出信号通过一个D触发器，在次达到二分频的效果，但在纸上演示的时候，发现，“4”能够输出，但采用这个方案之后，“9”却不能输出了。方案二失败。

4.4 功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据

1.四位动态显示器的测试方法：遮住显示屏，采用自己设计的组合的真值表进行组合，达到自己想要的输出字符。

2．对于计数器-锁存器-显示器部分，先输入个低频测试信号，例如1hz，观察显示器是否从0一直跳到9，并在低位由9变0的时候，高位进1成功。3.接入单稳态触发器，让清零段和锁存端接入单稳态的输出信号，并输入500赫兹看能否正确稳定显示0500 4.接入量程控制，切换AB键组合看能否显示0.500 00.50 000.5，并对应的单位指示灯是否正确亮灭。

5.最后电路。通过一个外接的函数信号发生器，调节在四档量程内的频率，查看显示器的显示数值跟信号发生器的显示是否一致 附上基础要求以及拓展要求2的测试表格：

第五章 结束语

5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明

这次的设计题目其实很有综合性，能够用上我们在数电课上所学的大部分知识，但还有一些知识点也应该涉及到，例如：TTL门的应用，时序逻辑电路的运用，以及ROM的编程引用，这样能加强我们所学知识的联系，运用，实践的能力，并应该整体电路以及设计方案都让学生自己设计，这样我相信能够涌现出更多有新奇创意的设计方案，百花齐放。进一步改进：其实对于拓展要求1，我们可以构思一个时序逻辑电路，通过画状态转换图，状态转换表等一系列基础分析方法，构建出合理电路。对于拓展要求二，其实我们可以运用ROM的编程达到设计要求，这有待我们进一步的思考，学习和实践。

付上各个部分的电路图（详细电路图在第三章）集成该部分的芯片图： 1.div8

2.7seg（七段显示）

3.单稳态触发器

4.计数器（JSQ）

5.七段显示芯片

6.小数点，量程，单位指示灯控制芯片

7.分频器芯片

8.基础要求总电路

9.扩展要求芯片（具体电路图在第四章）

10.拓展要求电路总图

9.数字电路教学大纲 篇九

一、课程基中、信息

1、课程中文名称：数字电路

2、课程类别：必修

3、适用专业：教育学教育技术 4课程地位：基础课

5、总学时数：72学时（其中理论课60学时，实验课12学时）

6、总学分：4学分

7、先修课程：电路分析

模拟电路

二、课程目标

《数字电路》是教育技术专业一门主要的基础课，通过本课程的学生，使学生掌握数字电子技术的基本概念，基本原理和基本的分析、设计方法。熟悉典型基本单元电路的组成及工作原理。学会对数字电路系统的读图。

三、课程内容

第一章

数字逻辑基础（3学时）

[教学目的与要求]

1、掌握数字信号、数字逻辑的基本概念

2、掌握数字电路的特点

3、了解数制的特点

第一节 模拟信号和数字信号

1.1.1 模拟信号和数字信号比较 1.1.2 数字信号的表示方法

第二节

数字电路

1.2.1 数字电路的发展与分类 1.2.2 数字电路的分析方法

第三节 数制 1.3.1 十进制和二进制 1.3.2 十一进制之间的转换 1.3.3 十六进制和八进制

第四节 二进制码 第五节 基本逻辑运算 第六节 逻辑函数逻辑问题的描述

第二章 逻辑的电路（19学时）

[教学目的与要求]

1、熟悉二极管、三极管的开关特性

2、掌握通用门电路的逻辑功能和特性

第一节

二极管开关特性 第二节

三极管的开关特性

2.2.1 三极管的开关特性 2.2.2 三极管的开关时间

第三节

基本逻辑的电路

2.3.1 二极管与门及或电路 2.3.2 电路

第四节 TTL逻辑的电路

2.4.1 TTL反相器

2.4.2 TTL反相器的传输、特性 2.4.3 TTL与门电路

2.4.4 TTL与外门的技术参数

2.4.5 TTL或外门、集电极开路门和三态门电路 2.4.6 改进型TTL门电路—抗饱和TTL电路

*第五节

CMOS逻辑门电路

2.5.1 CMOS 反相 2.5.2 CMOS门电路 2.5.3 BicMos门电路

第六节 正负逻辑问题

第七节 逻辑的电路使用中的几个实际问题

2.7.1 各种门电路之间的接口问题 2.7.2 门电路带负载时的接口电路 2.7.3 抗干扰措施

第八节 CAD例题

第三章

组合逻辑电路的分析与设计（6学时）

[教学目的与要求]

1、掌握逻辑函数的化简方法

2、掌握分析和设计组合逻辑电路的方法

第一节

逻辑代数

3.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式 3.1.2 逻辑代数的基本规则 3.1.3 逻辑函数变换化与简法

第二节 逻辑函数的卡借图化简法

3.2.1 最小项的定义及性质 3.2.2 逻辑函数的最小项表达式 3.2.3 用卡诺图化简逻辑函数

第三节

组合逻辑电路的分析 第四节

组合逻辑电路的设计

*第五节 组合逻辑电路中的竞争冒险

3.5.1 竞争冒险的概念及产生方法原因 3.5.2 消除竞争冒险的方法

*第六节 CAD例题

第四章 常用组合逻辑功能器件（6学时）

[教学目的与要求]：

掌握常用组合逻辑功能器件的结构、功能及应用

第一节 编码器

4.1.1 编码器定义与功能 4.1.2 集成电路编码器

第二节 编码器和数据分配器

4.2.1 译码器的定义及功能 4.2.2 集成电路译码器 4.2.3 数据分配器

第三节 数据选择器

4.3.1 数据选择器的定义及功能 4.3.2 集成电路数据选择器

第四节 数值比较器

4.4.1 数值比较器的定义及功能 *4.4.2 集成数值比较器

第五节 算术运算电路

4.5.1 半加器和全加器 *4.5.2 多位数加法器

*第六节 CAD例题

第五章

触发器（6学时）

[教学目的与要求]

1、掌握触发器的电路结构与工作原理

2、掌握触发器的功能及应用

第一节

触发器的电路结构与工作原理

5.1.1 基本RS触发器 5.1.2 同步RS触发器 5.1.3 主从触发器 5.1.4 边沿触发器

第二节

触发器的功能

5.2.1 RS触发器 5.2.2 JK触发器 5.2.3 J触发器 5.2.4 D触发器

*第三节

触发器的工作特性及主要参数

5.3.1 触发器的工作特性及主要参数 5.3.2 触发器的主要参数

*第四节 CAD例题

第六章

时序逻辑电路的分析和设计（8学时）

[教学目的与要求]：

掌握时序逻辑电路的分析和设计方法

第一节

时序逻辑电路的基本概念

6.1.1 时序逻辑电路的结构及特点 6.1.2 时序逻辑电路的分类

6.1.3 时序逻辑电路的功能的描述方法

第二节 时序逻辑电路的分析方法 6.2.1 分析时序逻辑电路的一般步骤 6.2.2 同步时序逻辑电路的分析举例 6.2.3 并时序逻辑电路的分析举例

第三节 同步时序逻辑电路的设计方法

6.3.1

同步时序逻辑电路的设计的一般步骤 6.3.2 同步时序逻辑电路的设计举例

*第四节 CAD例题

第七章

常用时序逻辑功能器件，（6学时）

[教学目的与要求]

掌握常用时序逻辑功能器件的结构、特性、功能及应用

第一节

计数器

7.1.1 二进制计数器 7.1.2 非进制计数器 *7.1.3 集成计数器

第二节 寄存器和移位寄存器

7.2.1 寄存器 7.2.2 移位寄存器

7.2.3 集成移位寄存器74194

*第三节

CAD例题

第八章

半导体、存储器和可编程逻辑器件（4学时）

[教学目的与要求]

1、掌握RAM和ROM的电路结构工作论理与应用

2、掌握PLD的电路表示方法

3、了解PAL及GAL的应用

第一节

随机存取存储器（RAM）

8.1.1 RAM的电路结构与工作经验 8.1.2 RAM存储容量的扩展 8.1.3 RAM举例

第二节

G读存储器（ROM）第三节

可编程逻辑器件（PLD）

8.3.1

PLD的电路表示法

8.3.2

可编程陈列逻辑器件（PAL）简介 8.3.3 可编程通用陈列逻辑器件（GAL）

第九章

脉冲波形的产生与变换（6学时）

[教学目的与要求]

1、掌握多谐振荡器、单稳态触发器、施触发器的组成及应用

2、掌握555定时器的应用

第一节

多谐振荡器

9.1.1 门电路组成的多谐振荡器 9.1.2石英晶体振荡器

第二节

单稳态触发器

9.1.1 门电路组成的微分型单稳态触发器 9.1.2 集成单稳态触发器 9.1.3 单稳态触发器的应用

第三节

施密物触发器

9.3.1 门电路组成的施密物触发器 9.3.2 集成施密特触发器 9.3.3 施密特触发器的应用

第四节

555定时器及应用 9.4.1 555定时器 9.4.2 定时器应用举例

*第五节

CAD例题

第十章

D/A与A/D转换器（4学时）

[教学目的与要求]

掌握D/A与A/D转换器的电路结构、转换论理及应用

第一节

D/A转换器

10.1.1 倒T型电阻网络D/A转换器 10.1.2 权电流型D/A转换器 10.1.3 D/A转换器的输出方式 10.1.4 D/A转换器的主要技术指标 *10.1.5 集成D/A转换器及其应用

第二节

A/D转换器

10.2.1 A/D转换器的一般工作过程 10.2.2 并行比较型A/D转换器 10.2.3 逐次比较型A/D转换器 10.2.4 双积分A/D转换器 10.2.5 A/D转换器的主要技术指标 *10.2.6 集成A/D转换器及其应用

*第三节 CAD例题

四、教学方法

1、课堂教学，得视讲课艺术和方法多

2、重视学生能力的培养

（1）运用启发式教学，即采用预习讲授、就自学相结合、讲授与学生回答相结合，讲授课文内容与新技术、新知识相结合。

（2）重视实验与实践

（3）指导学进行电路设计及写小论文

3、因材施教（1）认真批改作业、了解学生的学习情况及差异情况。（2）认真进行课堂及课外辅导

4、运用教具，采用自制课件实行多媒体教学

五、1、课程考核

1、平时成绩考核，占总成绩30%，分配如下：（1）课堂提问及午时作业

占10%（2）实验成绩

占10%（3）期中考试

占10%

2、期末考试成绩

六、教材与参考书

1、教 材

康华光

主编

电子技术基础

数字部分（第四版）

北京：高等教育出版社

2001年

2、参考书

[1]阊石 主编 数字电子技术基础（第四版）

[2]余孟尝 主编 数字电子技术基础简明教材（第二版）

北京：高等教育出版社

1994年 [3]唐竞新 数字电子技术基础 解题指南

北京：清华大学出版社

1993年

七、其 他

特 色：

1、教材内容安排：精选内容、推陈出新

2、重视对学生进行基本概念、基本电路工作经验和基本分析方法的培训。

3、重视理论联系实际

10.浅谈数字电路设计中常见问题 篇十

【关键词】数字电路设计；常见问题；注意事项

近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。

1.数字电路的噪讯干扰处理

在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量， 即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。

2.数字技术与模拟技术的融合

因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如， 假设将小型的模拟信号增幅后， 利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。

3.数字集成电路的选择

基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍，抗干扰能力强，故障率和功耗率都很低，输出电阻低，输出特性好，稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。COMS系列器件的工作电压在3～18V之间，TTL系列的工作电压是5V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大， 所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。

4.数字电路系统设计

数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计， 依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。

5.数字电路的抗干扰措施

在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。

5.1多余端的处理

数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。

5.2去耦合滤波器

数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时， 就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10-100μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。

5.3接地和安装防范

科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有（下转第206页）（上接第75页）数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板， 分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。

6.结语

11.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇十一

数字电路是高等院校电子信息类专业的一门重要的专业基础课程, 具有很强的工程性和实践性[1]。为帮助学生理解数字电路的知识, 掌握数字电路的设计方法, 设计一系列涉及知识点多、综合性强的设计性实验是非常必要的[2]。然而, 目前国内多数高校的数字电路实验, 主要以结合课程教学内容进行的验证性实验为主[3,4], 综合性、设计性实验项目过少, 这不利于培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力[5,6]。其次, 综合性实验往往涉及的知识点较多, 所需的器件数量、种类繁多, 如果仍然采用传统的模式即通过搭接各种74系列中、小规模集成电路 (MSI、SSI) 来完成, 不仅会受到现有实验设备和器件的限制[7], 而且电路设计、调试起来十分困难, 这不利于培养学生的学习积极性和主动性[8]。

针对上述问题, 我们在实验过程中积极引入了现代EDA (Electronic Design Automation) 技术[5~9], 提出了应用EDA技术来开展数字电路综合性实验教学这一思路。在EDA技术平台上相继开发了一系列涉及知识点广泛、综合性强的数字电路研究性实验, 如多功能数字时钟, 数字频率计, 出租车计价器等。这些综合实验的设计不仅覆盖了数字电路课程的主要教学内容, 而且还包含了竞争-冒险现象的识别和消除等工程实际问题[10]。下面以"出租车计费器"综合实验[11]为例, 介绍我们在应用EDA技术开发数字电路综合实验方面所做的探索。

2 EDA设计软件

根据学校现有的EDA实验设备和条件, 我们采用Altera公司的Quartus II作为综合实验的设计平台, Quartus II具有强大的设计能力、友好的图形界面及简便的使用方法, 是当今业界最优秀的EDA设计工具之一[1]。它支持原理图、VHDL、Verilog HDL等多种设计输入形式, 利用其内嵌的综合器以及仿真器, 可以完成从设计输入到器件编程的全部功能。Quartus II提供了丰富的数字电路逻辑功能库, 其中包含了74系列全部器件的等效宏功能 (Macro Function) 库, 这为学生学习数字电路时进行原理图的设计提供了极大的方便。此外, Quartus II还具有完备的功能与时序仿真工具, 可以方便的对所设计的数字电路进行逻辑功能仿真和时序分析。借助Quartus II的编程工具和下载电缆, 还可将所设计电路下载到EDA实验开发系统上, 进行实际的硬件验证和测试。

3 实验系统设计

3.1 实验系统方案设计

在本文中, 我们以日常所见的出租车计费器为设计目标, 同时考虑可实现性在功能上作了适当的简化。要求采用数字电路中常用的SSI/MSI集成器件和门电路, 设计并实现以下要求[11]:

1) 车型可以选择, 以适应不同车轮直径的车辆;

2) 起步里程和起步价可在一定范围内进行设置:起步里程:0~9公里, 起步价:0~15元;

3) 车辆起步后开始计费, 并显示起步价;当实际行驶里程超出起步里程, 在起步价的基础上每行驶500米增加1元;

4) 实际行驶里程和费用各采用3位十进制数显示。

根据以上设计要求, 可以将整个系统划分成主控模块、设置模块、百米脉冲发生模块、里程计数模块和计费模块等5个模块, 其整体结构框图及各模块之间的关系如图1所示。

图1中, 主控模块接收外部输入信号, 并根据接收的输入信号产生整个系统所需的各种控制信号, 如计数使能信号、清零信号和预置数信号等, 控制其他模块完成输入信号所指定的功能。设置模块通过外部的调整按键来实现车型, 起步里程和起步价等参数的设置。百米脉冲发生模块在主控模块的控制下对来自车轮的脉冲进行计数, 并根据选定的车型产生连续的百米脉冲信号, 作为里程计数模块的时钟。里程计数模块用来对输入的百米脉冲信号进行计数, 并将计数的结果 (实际行驶里程) 送到数码管显示。计费模块根据预定的计费规则和车辆实际行驶里程进行计费并显示。

3.2 实验系统模块设计

1) 主控模块

该模块用来设置系统的工作模式并产生系统所需的各种控制信号, 包括百米脉冲发生模块、里程计数模块和计费模块的计数使能信号EN及清零信号CLR, 以及计费模块的起步价预置信号LOAD等, 其电路如图2所示。图中, Mode为功能选择输入端, START为计费器启动信号。计费器有两种功能模式, 设置模式和工作 (或计费) 模式, 当Mode为高电平时为设置模式, 这时用户可以通过调整按键对车型、起步价和起步里程进行设置。当Mode为低电平时进入工作模式, 按下START键, 启动计费器, 当车辆到达目的地后, 再按一次START即可停止计费, 同时显示实际里程和所需费用。

由于该模块的输出作为其它模块的控制信号, 必须避免竞争-冒险现象的产生。为此, 本文采用一个由两个D触发器、一个与门及一个非门组成的同步整形电路 (如图2中虚线框内部分) 对START信号进行整形, 将其转变为与外部1k Hz时钟同步且脉宽为一个周期的脉冲信号ST, 对ST进行二分频即可得到计数使能信号EN。当EN有效时先输出一个计数清零信号CLR, 接着输出一个LOAD信号将起步价预置到计费模块的计数器中。图3给出了该模块的工作时序图。

2) 设置模块

该模块用来设置出租车的车型, 起步里程和起步价等参数, 其电路如图4所示由子模块ADJ_MODE_SET (图4虚线框内部分) 、4片74160 (CNT1~CNT4) 及若干门电路构成。

因为要设置3种取值范围不同的参数, 因此, 我们设计了两个按键 (Key1和Key2) 和三个不同模的计数器来分别调整并存储它们的值。其中, Key1用来切换设置参数的类型, Key2按键用来调整具体的参数值。这两个按键仅在Mode为高电平时有效。车型计数器是一个模4计数器, 由计数器CNT1和二输入与非门G3采用同步置数法构成, 其输入时钟为Key C, 输出车型为两位二进制数Car_Type, 车型与轮胎直径及行驶百米所需圈数之间的关系如表1所示。起步里程计数器CNT2输入时钟为Key B, 输出用4位二进制数START_MILE表示。计数器CNT3、CNT4与四输入与非门G9构成了一个模16的计数器, 用来设置起步价, 其输入时钟为Key A, 输出为8位二进制数START_MONEY (高4位为十位, 低4位为个位) 。

子模块ADJ_MODE_SET主要由一个3进制计数器 (计数状态:00→01→10→00) 和一个2-4译码器74139构成, 其中, 2-4译码器74139构成一个时钟分配器, 它根据计数器的输出结果Q[1]Q[0]将Key2分别送到Key A、Key B和Key C, 输出LED用来指示当前设置的参数类型, 表2列出了该模块的逻辑功能。

3) 百米脉冲发生模块

该模块根据输入的车型信息Car_Type和来自轮胎的脉冲信号Tyre_Pulse来产生百米脉冲信号P100M, 主要由两片十六进制加法计数器74161和一片双四选一数据选择器74153构成, 如图5所示。该电路实际上是一个模可变的加法计数器, 首先采用同步级联法将两片74161构成一个模16×16的计数器, 然后通过同步预置数法来构成不同模的计数器。同步预置信号LDN可由计数器的模来产生。计数器的模有四种情况, 分别对应四种不同的车型, 如表3所示。

根据表3, 可得LDN的逻辑表达式如下:

其中:

式 (1) 中, CT1、CT0是车型信息Car_Type的高位和低位。式 (1) 中括号内部分正好可以用一个四选一的数据选择器来实现, CT1、CT0为其地址输入端, C0、C1、C2和C3作为其4个数据输入端, 可根据式 (2) 用门电路的组合来实现, 如图5中虚线所示。

4) 里程计数模块

该模块要实现两方面的功能:一是对来自百米脉冲发生模块的P100M信号进行计数并输出显示计数结果Mile (代表实际里程, 用12位二进制数表示, 从低到高每4位一组分别表示0.1公里数、公里数和10公里数) , 二是根据当前里程和起步里程的比较结果来确定是否产生500m的脉冲信号P500M。图6给出了该模块的实现电路, 图中, CNT1~CNT3是3个由74160构成的带异步清零、计数使能功能的十进制加法计数器, 用来对输入的百米脉冲信号P100M进行计数, 所得到的计数结果即为实际里程。CNT4是一个带异步清零、计数使能功能的五进制加法计数器, CMP4B是一个由一片7485构成的4位比较器。由图可知, 当Mile中间4位如果大于起步里程Start_Mile时, 即代表当前实际公里数已超过起步里程, 这时比较器的输出AGTB经D触发器锁存后送到CNT4的计数使能端, CNT4开始对P100M进行五进制计数, 输出的进位信号P500M即代表500米的脉冲信号。

5) 计费模块

该模块根据当前的行驶里程数来计算产生的费用, 由三个带异步清零和计数使能控制的十进制加法计数器以异步级联的方式构成, 如图7所示。其中两个CNT10_A还带有异步预置功能, 用来预置起步价Start_Money。该模块的清零信号CLR、计数使能信号EN和预置数信号LOAD由主控模块产生和控制, 输出信号Money代表每次计费产生的费用, 用12二进制数表示, 从高到低每4位一组分别表示费用的百位、十位和个位 (单位为元) 。每次计费器启动后, 该模块先将起步价预置到计数器中, 然后等待来自里程计数模块的500米的脉冲信号P500M, 每来一个脉冲计数值加一, 表示每行驶500米加收1元。

6) 顶层模块

完成上述各电路模块的设计后, 即可根据图1所示的系统组成框图进行组装, 得到如图8所示的顶层模块电路。图中, control、adjust、p100m_gene、mile_calc和money_calc分别表示图1的主控模块、设置模块、百米脉冲发生模块、里程计数模块和计费模块。输入信号Tyre_Pulse表示来自轮胎的脉冲信号, Adj_Type、Adj_Key分别用来调整参数的类型和参数值。输出信号Adj_Mode_Disp指示当前的调整参数类型, Mile_Disp和Money_Disp分别显示当前行驶的里程数和费用。

4 软件仿真及硬件测试

4.1 软件仿真

Quartus II具有完善的电路功能与时序仿真工具。在设计过程中, 每完成一个功能模块的设计后, 都可借助Quartus II仿真工具Simulator对其进行逻辑功能仿真和时序分析, 以验证所设计电路的正确性。这也是基于EDA技术的设计方法相对于传统设计方法的一个突出优势。图9和图10分别给出了设置模块和顶层模块的时序仿真波形。在图9中, 当Mode为高电平时, 通过Key1和Key2将车型、起步里程和起步价分别设成了11 (车型4) 、5公里和11元。图10中, 在起步里程等于5公里、起步价为11元的条件下, 车辆行驶了6.6公里, 计费器算出费用为14元。可见, 这两个电路都正确实现了预期功能。其他模块的软件仿真与此类似, 限于篇幅不一一给出。

4.2 硬件测试

各个模块及顶层模块经过仿真验证无误后, 即可对整个系统进行硬件测试。首先将图8所示的顶层模块的输入输出信号锁定到FPGA的相应引脚上, 然后利用Quartus II编程工具Programmer通过下载电缆将.sof编程文件配置到EDA实验开发系统的FPGA芯片上, 车轮脉冲Tyre_Pulse用实验开发系统上时基信号来模拟。经实际电路测试, 所设计的出租车计费器系统运行正常, 正确实现了预期的设计要求。

5 在数字电路综合实验教学中引入EDA的优势

通过以上综合实验的设计可以看出, 应用EDA开展数字电路综合实验具有以下优点:

1) 符合现代电子设计技术发展趋势。EDA技术代表了现代电子技术最新发展方向, 因此这种综合实验方式可以帮助学生熟悉和掌握先进的电路设计方法和技能。

2) 可以将传统的数字电路设计与调试问题变成一个"软件"问题, 因此不受现有实验条件的限制, 大大降低了实验成本, 同时综合实验的规模和复杂程度可以大大增强, 有利于综合性和创新性实验的设计。

3) 利用EDA设计工具强大的仿真和分析功能, 可大大简化调试的过程, 学生可以将主要精力集中在实验方案设计、电路设计及实验数据分析等方面, 从而提高实验教学的效率。

6 结束语

应用EDA技术来开展数字电路综合实验, 是数字电路实验教学方法改革的一个发展趋势。这种基于EDA的数字电路综合实验设计方法, 一方面由于在设计过程中用到了数字电路课程中众多常用器件和设计方法, 因此能很好的锻炼学生对数字电路知识的综合运用能力。另一方面, 还可以给学生提供一个先进的数字电路设计平台, 使他们跟上现代电子技术发展的步伐。实践证明, 这种数字电路综合实验设计的新模式, 对加深学生对课程知识的理解和运用, 提高他们对本课程的学习兴趣与效率, 都起到了良好的促进作用。

参考文献

[1]洪海丽.利用MAX+plusⅡ软件, 提高数字电子技术课教学效率[J].电脑知识与技术, 2007 (17) :1462, 1468.

[2]徐向民, 郭振灵, 邢晓芬, 尤芳敏.基于EDA技术的数字系统课程设计改革[J].实验技术与管理, Vo1.24, NO.3, 2007:25-27.

[3]林珊, 金福江.数字电路综合实验设计与研究[J].高等理科教育, 2002 (6) :49-52.

[4]唐续, 现代电子技术开放式综合实验的实践[J].实验技术与管理, 2007, 24 (9) :35-39.

[5]黄勤易.利用EDA技术进行数字电路设计性实验的研究[J].半导体技术, 2006, 31 (1) :19-22.

[6]崔国玮, 李文涛.基于EDA技术的数电课程设计新模式的探索与实践[J].实验技术与管理, 2008, 25 (1) :123-125.

[7]辛修芳, 李媛.EDA技术与数字电子技术教学的整合[J].重庆电子工程职业学院学报, 2010 (2) :155-157.

[8]张月楼, 陈涛.谈EDA在高职数字电子技术实验中的应用[J].教育与职业, 2007 (15) :167-168.

[9]田建艳, 夏路易.EDA支持下的电子技术教学实践[J].教育理论与实践, 2005, 25 (6) :54-55.

[10]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006.

12.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇十二

2004．11 1． 以下选项中不是EDA工具（括号内为开发公司）的是

A．Star-Hspice(Avanti)

B．Star-Craft(Blizzard)C．Silicon-Ensemble(Cadence)

D．Design-Compiler(Synopsys)

2． 请写出图1所示的两种组合逻辑电路实现的功能，请问哪一种电路更好，为什么？

图1 组合逻辑电路

3． 如图2所示的动态电路中，第一级的输出直接接第二级的栅，会有什么问题，请问改进的方法（改进后实现的功能不变）？

VDDCLKCLKOUTInVDDCLKCLK图2 动态组合逻辑

4． 说明CMOS电路的Latch Up效应，请画出示意图并简要说明其产生原因。

5． 图3所示为2输入选择器。该电路由完全互补的静态CMOS构成，电源电压为VDD＝5V，图中的三个电容都为0.5pF，不考虑其他电容的影响。（1）设输入信号（S，A，B）相互独立，且它们为“1”的概率均为50％，求输出节点X，Y，Z发生0→1转换的概率（P0→1）。（2）如果输入信号的频率为50MHZ，求该电路的动态功耗。

图3 选择器

6．请画出图4所示版图对应的电路图 a． 试问NMOS与PMOS的尺寸，λ＝0.6μm。

b． 画出电压转移曲线，标出VOH,VOL,VM,VIH,VIL的位置并计算其值。

13.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇十三

（计算机系）

课程编号：2131102 课程名称：数字电路实验 实验学时：14

一、本实验课的性质、任务与目的

数字逻辑是计算机科学与技术专业的主干核心课之一，是本专业学生必备的专业基础知识。是实践性都很强的一门学科，通过实践可以大大提高学生的理论水平和实际动手能力。通过实践教学的实施，使学生能够巩固已学专业基础课的理论知识，锻炼学生的实践动手能力，培养学生对电子电路的设计能力，加强学生在分析问题、解决问题能力上的训练和培养，为启发学生的创新意识和培养创新能力起到重要的作用，为后续教学打下良好的基础。

二、本实验课所依据的课程基本理论

以计算机系统的硬件、软件基本结构和组成技术，本课程实验涉及核心知识点: 1）集成门电路与触发器。

2）组合逻辑电路的分析和设计，组合逻辑电路中的险象。3）同步时序逻辑电路的分析和设计。4）异步时序逻辑电路的分析和设计。5）中等规模通用集成电路及其应用。6）可编程逻辑器件。

三、实验类型与要求

实验一：熟悉THD-4型数字电路实验箱及基本门电路

实验目的与要求： 熟悉THD系列各单位布置及特点，了解该实验板各种组成结构； 学会验证TTL与非门、与门、或门、或非门、异或门、与或非门的逻辑功能。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验二：编码器和译码器

实验目的与要求： 掌握编码器和译码器的工作原理和特点； 2 熟悉常用编码器和译码器的逻辑功能。实验学时数：2学时

实验类型：验证型

项目类别：必做

实验三：组合半加器和全加器

实验目的与要求：

掌握半加器和全加器的工作原理。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验四：R-S触发器

实验目的与要求： 熟悉数字逻辑R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态； 2 熟悉钟控R-S触发器，演示其操作并验证它的输出逻辑状态。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验五：T、D触发器

实验目的与要求： 熟悉数字逻辑T触发器，并验证其逻辑功能； 2 熟悉数字逻辑D触发器，并验证其逻辑功能。实验学时数：2学时 实验类型：验证型

项目类别：必做

实验六：计时、译码与显示

实验目的与要求： 掌握中规模集成电路计数器的应用； 2 掌握译码驱动器的工作原理及应用方法。实验学时数：4学时

实验类型：设计型

项目类别：必做

四、每组人数与实验学时数

每组一人；实验总学时：14学时

五、考核方式与评分办法

考核方式：与课程考核相结合

评分办法：完成实验预习报告： 20% 参加实验： 20% 完成实验并通过验收： 30% 完成实验报告： 30%

六、本实验课配套实验指导书

1、谭敏编.《数字电路实验指导书》.自编.合肥学院教材科

2、崔葛瑾《数字电路实验基础》同济大学出版社

七、实验报告要求

1.用规定的实验报告纸写； 2.写出实验步骤；

3.写出实验过程中出现的问题； 4.实验结果(数据)分析；

(1)结果分析(2)出现的问题讨论(3)总结与心得体会

八、其他

本实验由双实中心的老师与计算机系老师共同教学。

14.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇十四

下面介绍以Muitisim10.1为平台设计一个十字路口交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。

摘要：把数字电路的设计与EDA仿真软件相互结合, 设计一个十字路口交通灯控制器。该控制器能够实现对十字路口交通信号灯控制。利用EDA这种高效的设计平台, 能够方便地设计电路, 并通过对电路仿真来验证电路是否达到设计要求。与传统的设计方法相比, 它具有灵活性强、低成本、高效率的优越性。

关键词：EDA,数字电路,电路仿真

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) .

15.有关数字电路创新教学的思考 篇十五

【关键词】 数字 电路 创新 教学

前言：

21世纪是一个信息化的时代，这个信息化我们又称为是数字化时代，在当今的数字化的地球中，人们对数字化这个概念以及是很了解了，现在的人们已经是和数字紧密的联系起来了，像我们每一个人的身份证号码、手机号、银行卡号等等，现在的数字已经不完全是1、2、3了，他已经发展到了用数字标记以及管理社会。今后，我们的生活就是用数字代码来运用以及管理的，这些复杂的信息资料是可以用一些简单的数字来代替的，因此有了这些的基础就会给我们的生产以及生活带来很大便利，担任这项任务就是运用数字电路为基础的一些数据的采集以及分析等等管理系统。

1. 数字电路教学现状

1.1我们传统的数字电路实验教学是依照课程的顺序来进行开课的，就是根据实验的目的以及课程的设计实验等，这些都是围绕着一些基础的理论性的东西来设计的实验的，这样的实验一般是小规模的电路实验，大规模的实验是比较少的，同时也不会考虑到每个实验之间的连接，学生往往缺少大型数字电路实验的训练机会，这样都是不会培养出学生的综合能力。这样的实验是不会培养出当代高素质人才的，也不符合我国素质教育以及创新能力陪养的要求。现代的新型实验的实验结构这些都是在实验的内容上在不断的深化，而且还需要体现实验的系统性综合性和创新性。

1.2当前我们所开设的数字电路实验的一些基本的内容，几乎都是对某些理论性教学来进行的简单验证和基础实验的技能训练，在实验的内容上是很老化的，在手段的运用上也是比较单一的。以往传统的验证性实验虽然可以加深学生对理论知识的理解，但仍届于获取间接知识的渠道。当学生进行传统的验证性实验时知识结论已先入为主地占据了学生的头脑，当实验数据与理论不相符合时，学生往往不去追求事实的真相，而是违背认识以理论为本，去修正实验数据，重蹈理论第一的覆辙的规律。而高校人才的培养则应使学生通过实验亲身体验直接知识的获取，并从中接受和理解间接知识，真正懂得实践才是获取真知的主要渠道。

2. 数字电路的特点：

数字电路中只处理二进制中的“0”和“1”两种信号，“0”表示信号无，“1”表示信号有。从电路硬件这一角度上讲，电子电路中的元器件特别是三极管只工作在有信号和无信号两种状态，也就是数字电路中的三极管多伴工作在开关状态，不像模拟电路中的三极管工作在放大状态。数字电路是实现逻辑功能和进行各种数字运算的电路。数字信号在时间和数值上是不连续的，所以它在电路各只能表现为信号的有、无两种状态。数字电路中用二进制数“0”和“1”来代表低电平和高电平两种状态，数字信号便可用“0”和“1”组成的代码序列来表示。因此，学习数字电路首先要了解有关二进制数知识，否则对数字电路的分析将寸步难行。

3. 数字电路技术教学创新改革具体方案

3.1加强实验环节，培养学生分析、设计、组装及调试数字电路的基本技能。除了要求学生独立完成验证性实验和综合性、设计性实验外，还要求学生掌握小型实用数字系统的设计方法，能够独立的完成设计和调试过程，提高学习横的科学素养，增强创新意识，为后续专业课的学习和今后的工作打下良好基础。

3.2课程实验作为课程教学的一部分，起着巩固所学理论知识、培养动手能力的重要作用，实验教学改变了以验证理论实验为主的模式，硬件电路、基础实验到电子系统设计实验和创新实验的不同层次的实验。将电子设计竞赛等课外科技活动与实验教学紧密结合，注重培养学生的综合应用能力、工程实践能力和创新能力。实践环节以设计性为主，较好地培养了学生的动手能力与创新意识。通过更新实验内容、使实验和课程设计向综合性、设计性和开放性发展。课程设计题目多样性和自创性，针对不同层次的学生，提供多个可选择的设计题目，鼓励学生自创课题。课堂教学与课外教学相结合。利用我校多个实习基地，带学生到现场考察利用数字技术生产的各种通信和家电产品，通过对现场工艺文件和图纸资料的学习，进一步理解数字技术的应用，并引导学生提出自己的电路改进措施和方案。

3.3加强师资队伍建设。建设一支高水平的师资队伍不仅是搞好课程改革的前提，也似乎整个高等教育改革发展的重点和难点。为此，本课程在教学队伍组成上，注意选拔治学严谨，敬业奉献，热爱教育的教师承担教学任务。同时，定期开展教学研究活动，加强教学研究交流，为年轻教师制定切实可行的培养计划，配备教学经验丰富的指导教师。

3.4现代教育教学技术的使用。利用网络实施教学已经成为数字电路实验教学改革的内在需求。建立课程网站，充分发挥现代教育技术的优势，可以激发学生的学习兴趣和能动性。通过网站，可以为学生提供全部课题的相关资料、参考文献、网络实验内容，为学生的课前预习、课堂实验、课后总结和实验报告的撰写创造条件。学生还可以在网上进行虚拟实验解决实验室空间和时间有限的问题，将课堂进行有效的延伸。另外，网站还为教学交流提供了良好的环境，教师可及时发布教学信息，包括教学资料、教学安排、教学内容等，学生也可以及时反馈意见，教师进行在线辅导，拓宽了师生交流的平台。

3.5数字电路实验教材的建设。根据数字电路实验教学内容的改革，应该编写一套能体现现代教学思想和教学内容、体现数字电路实验教学特色的教材。以适用于不同的专业和不同层次的学生。在编写实验教材过程中，应明确教材使用对象所处实验技能训练阶段，引入新器件、新技术、新工艺和新方法。所选实验内容的次序及所选实验，教师都要反复验证过，以达到真正培养学生实验能力的目的。

结语：

总之，在数字电路的教学过程中，我们老师应该充分的加强对实验的教学，以及还有一些创新的教学方法，这些都会大大的提高我了学生的学习兴趣，进而使学生学习的效率得到了很大的改善，从而真正的达到了掌握这门课程教学的目的。

参考文献：

[1] 罗亚辉 李旭 康江 匡迎春.论电子学实验教学与创新能力的培养口[J].夸目科苑.2008.01.

[2] 熊娟 张晓伏.谈数字电路实验教学的改革[J].天中学刊.2010.04.

[3] 张兢 李成勇 李雪梅 徐伟.基于虚拟仪器技术的数字电路实验系统的设计与实现[J].重庆理工大学学报（自然科学）.2010.06.

16.数字电路与逻辑设计教学大纲 篇十六

主要参考书：数字电路与系统同类书均可

一、1．掌握十进制代码8421BCD码2421BD码和余3码的编码方法。

2．掌握格留码的编码规律。

二、1．掌握逻辑代数的基本运算、基本定律和基本规则。

2．学会使用常见的几个逻辑代数的化简公式。

3．掌握逻辑函数的标准形式。

4．掌握逻辑代数的卡诺图化简方法。

三、1．掌握组合逻辑的分析过程。

2．掌握组合逻辑电路的设计步骤。

3．了解组合逻辑的竞争和险象。

四、1．熟悉优先编码器、译码器和多路选择器的电路功能、逻辑关系和使用。

2、掌握数字比较电路、加法电路和算术逻辑单元等组合逻辑模块电路功能、运算关系和扩展使用方法。

五、1．掌握R－S触发器时钟R－S触发器和储存器的状态转换真值表、状态转换方程、时序关系。

2．掌握主从和边沿型TK、D触发器和T触发器的状态转换真值表、状态转换方程、激励方程和时序转换关系和各种触发器的电路符号。

六、1．学会同步时序电路的分析过程。

2．掌握同步时序电路的设计步骤。

3．了解寄存器二进制计数器、十进制同步计数器、可逆计数器和移位寄存器电路工程，掌握这些器件的使用。

七、1．了解TTL电话和CMOS电话的电路构成。

17.数字电子技术电路课程设计 篇十七

题 目：数字时钟说明书

所在学院：信息工程学院

专 业：通信工程

班 级：

授课教师：

小组成员：

时 间：

16--1

2014-6-10

数字时钟说明书

数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直 观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用 数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。

一、设计目的

1.熟悉集成电路的引脚安排.2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法.3.了解面包板结构及其接线方法.4.了解数字钟的组成及工作原理.5.熟悉数字钟的设计与制作.二、设 计 要求

1.显示时，分，秒，用24小时制 2.能够进行校时，可以对数字钟进行调时间 1.设计指标

时间以24小时为一个周期;显示时,分,秒;有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号.画出电路原理图(或仿真电路图);判断元器件及参数选择;电路仿真与调试;PCB文件生成与打印输出.3.制作要求 自行装配和调试,并能发现问题和解决问题.4.编写设计报告 写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会.1.数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟.图 3-1所示为数字钟的一般构成框图.1.秒脉冲发生器 脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出.2.计数译码显示

秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制，即显示00～59，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为00～23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。

⑴晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.⑵分频器电路

分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768()次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数.分频器实际上也就是计数器.⑶时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为12进制计数器.⑷译码驱动电路

译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.⑸数码管

数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管.2.数字钟的工作原理 1)晶体振荡器电路

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心,它保证了时钟的走时准确及稳定.晶体XTAL的频率选为32768HZ.该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数.当要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施.由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为1.8KΩ.较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性.2)分频器电路

通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频.通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现.例如,将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768(215),即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器.常用的2进制计数器有74HC393等.3）6进制计数器转换电路

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同,只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连,分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连.时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同,但是要求,整个时计数单元应为12进制计数器,不是10的整数倍,因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换.利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图3-6所示.4)译码驱动及显示单元

计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出,选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,选用CD4511作为显示译码电路,选用LED数码管作为显示单元电路.5)校时电源电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.根据要求,数字钟应具有分校正和时校正功能,因此,应截断分个位和时个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路, 1.实验中所需的器材 5V电源.面包板1块.示波器.万用表.镊子1把.剪刀1把.网络线2米/人.共阴八段数码管6个.HD74LS48P芯片6个.HD74LS90P芯片6个.HD74LS08P芯片2个.555芯片一个.1.8KΩ电阻一个.设计图为：

面包板内部结构图

面包板右边一列上五组竖的相通,下五组竖的相通,面包板的左边上下分四组,每组中X,Y列(0-15相通,16-40相通,41-55相通,ABCDE相通,FGHIJ相通,E和F之间不相通.个功能块电路图

一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路,数码管可从0---9显示,以次来检查数码管的好坏,见附图5-1.利用一个LED数码管,一块CD4511,一块74HC390,一块74HC00连接成一个十进制计数器,电路在晶振的作用下数码管从0—9显示, 总接线元件布局简图,见附图6-1 芯片连接图见附图7-1 八,总结

设计过程中遇到的问题及其解决方法.在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况,后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至.在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经检验发现主要是由于接触不良的问题,其中包括线的接触不良和芯片的接触不良,在实验过程中,数码管有几段二极管时隐时现,有时会消失.用5V电源对数码管进行检测,一端接地,另一端接触每一段二极管,发现二极管能正常显示的,再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好,在检测过程中发现有几根线有时能接通,有时不能接通,把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了.其次是由于芯片接触不良的问题,用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通,而检测的导线状况良好,其解决方法为把CD4511的芯片拔出,根据面包板孔的的状况重新调整其引脚,使其正对于孔,再用力均匀地将芯片插入面包板中,此后发现能正常显示,本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511,经更换后均能正常显示.在连接晶振的过程中,晶振无法起振.在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图,发现是由于12脚未接地所至.在连接六进制的过程中,发现电路只能4,5的跳动,后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至,经纠正后能正常显示.在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从40跳到59,然后又跳回40,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的接触不良的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位未拔掉所至.在制作报时电路的过程中,发现蜂鸣器在57分59秒的时候就开始报时,后经检测电路发现是由于把74HC30芯片当16引脚的芯片来接,以至接线都错位,重新接线后能正常报时.连接分频电路时,把时个位的QD和时十位的1脚断开,然后时十位的1脚接到晶振的3脚,时十位的3脚接到秒个位的1脚,所连接的电路图无法正常工作,时十位从0-9的跳,时个位只能显示一个0,在这个电路中3脚的分频用到两次,故无法正常显示,因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可,因此把时十位的CD4511的12,6脚接地,7脚改为接74HC390的5脚,74HC390的3,4脚断开,然后4脚接9脚即可,其中空出的74HC390的3脚就可用于2Hz的分频,分频后变为1Hz,整个电路也到此为正常的数字钟计数.2.设计体会

在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚,因此在实际的电路连接中往往容易遗漏.又例如74HC390芯片,其本身就是一个十进制计数器,在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示,而在实际电路中无需再连接,因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的.在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的.3.对该设计的建议