導(dǎo)語：如何才能寫好一篇邏輯電路的設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；電路設(shè)計；Multisim；仿真；交通信號燈；監(jiān)控器

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）29-6625-04

1 概述

數(shù)字電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，組合邏輯電路是數(shù)字電路重要的組成部分，也是時序邏輯電路設(shè)計的基礎(chǔ)，在實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。組合邏輯電路的輸出僅與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與輸入之前的信號狀態(tài)無關(guān)，因此組合邏輯電路沒有記憶功能，在其電路中沒有反饋延遲電路[1-2]。

Multisim的前身是EWB（Electronics Workbench）軟件，是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的交互式SPice仿真和電路分析軟件，專用于原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設(shè)計和集成測試[3-5]。Multisim軟件包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

本文以交通信號燈監(jiān)控器為例，分別運(yùn)用與非門74LS00、中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151和中規(guī)模集成譯碼器74LS138為主要元件設(shè)計三種實(shí)現(xiàn)監(jiān)控交通信號燈狀態(tài)的控制電路，并利用Multisim 12.0軟件進(jìn)行仿真測試。

2 組合邏輯電路的設(shè)計

2.1 組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟

組合邏輯電路設(shè)計主要是將用戶的具體設(shè)計要求用邏輯函數(shù)加以描述，再用具體的電路加以實(shí)現(xiàn)的過程。組合邏輯電路的設(shè)計可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、定制或半定制集成電路的設(shè)計[6]。其設(shè)計的一般步驟可用圖1來表示：

1）首先對命題要求進(jìn)行分析，確定輸入變量、輸出變量的個數(shù)和狀態(tài)，并以真值表的形式列出；

2）根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式；

3）通過邏輯化簡，寫出最簡的邏輯函數(shù)表達(dá)式；

4）根據(jù)邏輯功能要求以及實(shí)際情況，選擇合適的門器件，把最簡的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達(dá)式；

5）根據(jù)表達(dá)式畫出該電路的邏輯電路圖。

2.2 組合邏輯電路的設(shè)計方法

組合邏輯電路可以采用分立元件實(shí)現(xiàn)，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和集成電路工藝水平的提高，單塊芯片的集成度越來越高，價格越來越便宜，也可用通過小規(guī)模集成電路SSI，中規(guī)模集成電路MSI、定制或半定制集成電路等來實(shí)現(xiàn)[7]。

本文以監(jiān)控交通信號燈工作狀態(tài)的監(jiān)控器為例分析組合邏輯電路的設(shè)計方法。交通信號燈是交通信號中的重要組成部分，是道路交通的基本語言，每一組交通信號燈由紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作情況下，任何時刻必有一盞燈點(diǎn)亮，而且也僅有一盞燈亮。當(dāng)出現(xiàn)其他狀態(tài)時，電路發(fā)生故障，這時監(jiān)控器發(fā)出故障信號以提醒維護(hù)人員前去修理。

2.2.1 命題分析

根據(jù)交通信號燈監(jiān)控器的工作原理，確定紅、黃、綠三盞燈的狀態(tài)為輸入變量，分別用A、B、C表示；取故障信號為輸出變量，用F表示。

假設(shè)：A、B、C取1時，表示燈亮，A、B、C取0時，表示燈不亮；F為1時，表示工作狀態(tài)正常，F(xiàn)為1時表示發(fā)生故障。

2.2.2 列寫真值表

根據(jù)命題分析列出邏輯真值表，如表1所示。

計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)＼jxy02.jpg> （1）

運(yùn)用卡諾圖化簡，可得簡化的邏輯函數(shù)表達(dá)式：

2.2.4把最簡的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達(dá)式

邏輯電路圖是根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式得出的，因此畫邏輯電路圖之前要根據(jù)邏輯功能要求以及實(shí)際情況確定元件，將最簡的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為與所選用元件相對應(yīng)的表達(dá)式。

1）選用與非門實(shí)現(xiàn)

選用集成與非門74LS00、74LS20實(shí)現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器，將輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為與非表達(dá)式。通過表達(dá)式變換，得到式3。

數(shù)據(jù)選擇器是一種多路輸入、單路輸出的邏輯部件。它在控制信號作用下，從多個輸入數(shù)據(jù)中選一個送到輸出端。式4給出了數(shù)據(jù)選擇器輸出與輸入的邏輯關(guān)系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信號，Y表示輸出信號，Di為數(shù)據(jù)輸入信號，mi為控制信號的最小項表示，2k=n。

從表達(dá)式4中可以看出，其輸出實(shí)際上是數(shù)據(jù)輸入與地址輸入的最小項相與的關(guān)系，所以數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯功能。選用中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151可實(shí)現(xiàn)交通信號監(jiān)控器。74LS151是八選一數(shù)據(jù)選擇器，對式1進(jìn)行變換，可得式5：

[F =ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m0+m3+m5+m6+m7 =m0?1+m1?0+m2?0+m3?1+m4?0+m5?1+m6?1+m7?1] （5）

由式5可以看出，選用74LS151實(shí)現(xiàn)交通信號監(jiān)控器需使F=Y，A=A2，B=A1，C=A0，則有D0=D3=D5=D6=D7=1，D1=D2=D4 =0。

3）選用變量譯碼器實(shí)現(xiàn)

變量譯碼器是組合邏輯電路中一個重要的器件，它是一個將n個輸入變?yōu)?n個輸出的多輸出端的組合邏輯電路。變量譯碼器的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是輸出端，mi是關(guān)于輸入變量An-1，An-2，……，A0的最小項，0

由于譯碼器電路的輸出列出了該電路的所有最小項表達(dá)式，而任何一個組合邏輯電路都可以寫成最小項表達(dá)式的形式，因此我們可運(yùn)用譯碼器電路實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路。選用中規(guī)模集成譯碼器74LS138來實(shí)現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器。由于74LS138的輸出是反變量形式，低電平有效，因此變換式1得：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=m0+m3+m5+m6+m7 =m0+m3+m5+m6+m7=m0?m3?m5?m6?m7] （7）

使74LS138的三個數(shù)據(jù)輸入端分別為：A=A2，B=A1，C=A0，且三個使能端有效，則74LS138中的8個輸出可分別與交通信號燈監(jiān)控器輸出的最小項一一對應(yīng)。

2.2.5 根據(jù)表達(dá)式畫出邏輯電路圖

為了便于邏輯電路圖的驗(yàn)證，利用Multisim 12.0設(shè)計邏輯電路圖。根據(jù)2.2.4小節(jié)中三種設(shè)計方法的相應(yīng)表達(dá)式：式3、式5、式7畫出邏輯電路圖，分別如圖2、圖3、圖4所示。

圖2～圖4中的XLC1 為邏輯轉(zhuǎn)換儀，它是Multisim軟件的一種虛擬裝置，可以接入交通信號燈監(jiān)控器的輸入與輸出端，測試與驗(yàn)證其邏輯功能。通過邏輯轉(zhuǎn)換儀中的“邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表”的功能分別驗(yàn)證了圖2～圖4的邏輯功能，得到的真值表相同，如圖5所示，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達(dá)式與設(shè)計的要求一致。

2.3設(shè)計方法分析比較

選用不同的元件最后設(shè)計出的電路形式雖然差別很大，但是實(shí)現(xiàn)的邏輯功能卻相同。選用如本文選用的74LS00、74LS20等SSI來實(shí)現(xiàn)電路，所用的集成電路芯片數(shù)量多，線路復(fù)雜，通用性不強(qiáng)，僅能夠適應(yīng)某一特殊的函數(shù)要求。在用SSI設(shè)計電路時，要力求邏輯門電路的數(shù)量、種類以及輸入端的數(shù)量均應(yīng)達(dá)到最少。

選用MSI設(shè)計組合邏輯電路，如本文選用的74LS151、74LS138，可以減少元件的數(shù)目，具有較強(qiáng)的通用性，可靠性高，易于設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試和維護(hù)[8]。

3 組合邏輯電路的仿真

對于設(shè)計好的組合邏輯電路，不僅可以通過 Multisim中的邏輯轉(zhuǎn)換儀來驗(yàn)證，還可以在Multisim窗口中搭建電路來仿真。從Multisim元件庫在已經(jīng)繪制好的邏輯電路圖中添加電源、地、電阻、發(fā)光二極管等電器元件并進(jìn)行連線，得到仿真電路圖。由于篇幅有限，文中只給出了用74LS138實(shí)現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器的仿真電路圖，如圖6所示。

在仿真過程中，S1、S2、S3三個開關(guān)在全部打開、全部閉合以及任意兩個閉合的情況下，發(fā)光二極管就會亮，此時表示交通信號燈出現(xiàn)故障。

4 結(jié)束語

本文以交通信號燈監(jiān)控器為例分析了組合邏輯電路設(shè)計的過程并進(jìn)行了Multisim仿真測試?？梢钥闯鼋M合邏輯電路設(shè)計中，要實(shí)現(xiàn)相同的邏輯功能可根據(jù)實(shí)際情況選用不同的設(shè)計方法；同時，借助于EDA軟件Multisim，可以顯著提高電路設(shè)計工作的效率，為組合邏輯電路的設(shè)計仿真提供了一定的借鑒方法。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 周潤景，郝曉霞.Multisim&LabVIEW 虛擬儀器設(shè)計技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

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關(guān)鍵詞：最簡化；約束條件；組合邏輯電路設(shè)計；編碼器；奎恩-麥克拉斯基法

中圖分類號：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)06-006-02

A New Method about Combinational Circuit Synthesis

ZUOQuansheng

(Changzhou Institute of Technology，Changzhou，213002，China)

Abstract：Minimization is an important step in both ASIC design and in PLD-based design.It is highly desirable to find the simplest implementation that is the one with the smallest number of gates or wires.A large number of constraint terms are dealt with in both ASIC design and in PLD-based design，but the terms whose value is 1 or 0 is limited. A new method about combinational-circuit synthesis is proposed.This method can′t deal with these constraint terms.It can only deal with those terms whose value is 1 or 0.So the steps of synthesis is simplied.It is specialized utilized in those combinational circuit synthesis which has a large number of constraint terms.Two actual examples are proposed to give evidence that according to this method we can minimize the steps of synthesis.

Keywords：minimization；constraint condition；combinational circuit synthesis；encoder；Quine-McClusky algorithm

組合邏輯電路設(shè)計的最簡化無論在ASIC設(shè)計和PLD設(shè)計中都很重要。因?yàn)榻M合邏輯電路中多余的門和輸入端需要ASIC芯片的更多面積，因而也增加了他的成本；PLD的門電路是固定的，組合邏輯電路中有多余的門和輸入端就需要容量更大、速度更慢、價格更高的PLD。因?yàn)橛靡话愕倪壿嫳磉_(dá)式實(shí)現(xiàn)的組合邏輯電路的規(guī)模隨輸入變量的數(shù)目增加而成指數(shù)級增加，所以直接用一般的邏輯表達(dá)式實(shí)現(xiàn)邏輯電路是不經(jīng)濟(jì)的?，F(xiàn)在組合邏輯電路設(shè)計有很多種方法，但這些方法對那些有大量約束項的組合邏輯電路設(shè)計不是最好的。工程上常見的組合邏輯電路常有很多輸入變量，對多輸入變量的組合邏輯電路設(shè)計，文獻(xiàn)\[1\]和文獻(xiàn)\[2\]介紹的公式法和卡諾圖法都不適用。這些組合邏輯電路常有很多約束條件，使用文獻(xiàn)\[1\]介紹的奎恩-麥克拉斯基法步驟很多。例如3位二進(jìn)制(8線-3線)編碼器有8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0，3個輸出變量Y2Y1Y0。8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0е揮8種允許的組合，即00000001，00000010，00000100，00001000，00010000，00100000，01000000，10000000。另外248種組合是不允許出現(xiàn)的約束項。任何一個輸出變量實(shí)際上只有4種組合為1，4種組合為0。又如并行比較型模/數(shù)變換器ADC0881芯片中有255個時鐘鎖存器(可用C255C254…C2C1П硎)。這255個變量的組合數(shù)量是很大的，但他的編碼器的輸出是8位二進(jìn)制數(shù)(用D7D6D5D4D3D2D1D0П硎)，也就是說這255個變量只有256種組合是允許出現(xiàn)的，其他大量的組合是不允許出現(xiàn)的約束項。編碼器的每位輸出變量實(shí)際上只有128種組合為1，128種組合為0。傳統(tǒng)的公式法和卡諾圖法等組合邏輯電路設(shè)計方法主要是通過對為1的組合和約束項進(jìn)行處理，對為0的組合基本不處理。對于多輸入變量的組合邏輯電路設(shè)計而言，大量的約束項大大地增加了設(shè)計的復(fù)雜度。通過研究發(fā)現(xiàn)：利用這些有限的1和0就能設(shè)計組合邏輯電路，很多約束條件在設(shè)計時可以不用處理，這就可以大大簡化邏輯電路的分析和設(shè)計。

1 新方法的基本思想

引理1 比較輸出變量為1的組合與某個輸出變量為0的組合，找出其中不同的變量及其組合，例如輸出變量為1的組合有q=q1q2…Qt，而某個輸出變量為0的組合沒有q=q1q2…Qt，則q=q1q2…Qt是該輸出變量為1的組合的一個因子。

因?yàn)閝=q1q2…Qt在輸出變量為1的組合中出現(xiàn)，在某個輸出變量為0的組合沒有出現(xiàn)，但不知道在其他輸出變量為0的組合會不會出現(xiàn)，所以q=q1q2…Qt可以表示這個輸出變量的一部分，但不能表示這個輸出變量的全部。

引理2 設(shè)Q=Q1Q2…QT是輸出變量為1的組合出現(xiàn)，而所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，則該輸出變量為1的組合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

因?yàn)镼=Q1Q2…QT在所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，這說明含Q=Q1Q2…QT的所有項要么是1，要么是約束項，因而該輸出變量為1的組合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

引理3 輸出變量為1的某個組合的所有因子的與可以表示該輸出變量為1的組合。

與邏輯表示只有在決定事物結(jié)果的全部條件具備時，結(jié)果才發(fā)生的因果關(guān)系。輸出變量為1的某個組合的所有因子的與表示輸出變量為1的這個組合出現(xiàn)、所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，因而可以表示輸出變量為1的這個組合。

引理4 一個輸出變量所有為1的組合的或可以表示該輸出變量。

2 新方法舉例

例1：研究3位二進(jìn)制(8線-3線)編碼器，他的8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0允許8種組合，發(fā)現(xiàn)每種組合只有一個變量為1，其余變量為零；2個或2個以上的變量為1的組合都是不允許出現(xiàn)的。輸出變量Y2Y1Y0У拿懇晃歡加4個組合為1、4個組合為0，其他都是約束項(見表1)。

Y2的第5種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是I4，I0，I0I4；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是I4，I1，I1I4；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是I4，I2，I2I4；這種組合有而他為0的第4種組合沒有的因子是I4，I3，I3I4；輸出變量為1的這個組合所有因子的與是I4，I0I1I2I3。取其最簡單的表達(dá)式，即Y2的第5種組合可以表示為I4。同理可得：Y2的第6種組合可以表示為I5；Y2的第7種組合可以表示為I6；Y2的第8種組合可以表示為I7。最后可得：Y2=I4+I5+I6+I7；

同理可得：Y0=I1+I3+I5+I7；Y1=I2+I3+I6+I7。

例2：3位二進(jìn)制數(shù)碼輸出的并行比較型模/數(shù)變換器的代碼轉(zhuǎn)換如表2所示：

D2的第5種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C4，C3，C2，C1；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是C4，C3，C2；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是C4，C3；這種組合有而他為0的第4種組合沒有的因子是C4。

D2的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單表達(dá)式是C4，即D2的第5種組合可以表示為C4；同理，D2的第6種組合為1的所有因子的與的最簡單表達(dá)式是C4，C5，即D2的第6種組合可以表示為C4或C5；D2的第7種組合為1的所有因子的與的最簡單表達(dá)式是C4，C5，C6，即D2的第7種組合可以表示為C4或C5，C6；D2的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C4，C5，C6，C7，即D2的第8種組合可以表示為C4或C5，C6，C7。最后得D2的最簡表達(dá)式是：D2=C4。

D1的第3種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C2，C1；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是C2；這種組合有而他為0的第5種組合沒有的因子是C4，C3；這種組合有而他為0的第6種組合沒有的因子是C5，C4，C3。

D1的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C2C4或C2C3；同理，D1的第4種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C1C4或C2C4；D1的第7種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C6；D1的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C6或C7。

最后可得D1的最簡表達(dá)式是：C6+C2C4。D0的第2種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C1；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是C2；這種組合有而他為0的第5種組合沒有的因子是C4，C3，C2；這種組合有而他為0的第7種組合沒有的因子是C6，C5，C4，C3，C2。D0的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C1C2。同理，D0的第4種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C3C4；D0的第6種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C5C6；D0的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達(dá)式是C7。最后可得D0的最簡表達(dá)式是：C7+C5C6+C3C4+C1C2。

3 結(jié) 語

類似的例子可以舉很多，通過上述例子分析可知，利用本文介紹的方法，這些約束條件許多可以不加處理，這可以大大簡化邏輯電路的分析和設(shè)計。

參考文獻(xiàn)

[1]Brian H，Clive W.Digital Logic Design\[M\].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\[M\].北京：高等教育出版社，2005.

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【關(guān)鍵詞】集成電路；穩(wěn)壓電路；顯示電路

1.引言

在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種，最初的經(jīng)典的振簧式頻率表經(jīng)電動式、鐵磁電動式結(jié)構(gòu)的指針式型頻率表和后來發(fā)展到使用示波器。但不管使用哪一種，不僅體積大、價格昂貴，而且操作過程復(fù)雜，攜帶也不方便?，F(xiàn)在電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測量的重要手段之一。頻率計作為電子測量和儀器儀表專業(yè)領(lǐng)域中的重要儀器要經(jīng)常用于測量頻率、周期、頻率比和進(jìn)行計數(shù)以及測量時間，文中應(yīng)用數(shù)字電路知識設(shè)計出了數(shù)字頻率計。它不僅體積小、價格低廉，而且操作方便快捷，可以廣泛應(yīng)用于計算機(jī)系統(tǒng)，通信廣播設(shè)備，生產(chǎn)自動化測控裝置，帶有LED，LCD數(shù)字顯示單元的多種儀器儀表以及諸多的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

2.設(shè)計基本框圖

數(shù)字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。由于頻率和周期之間存在倒數(shù)關(guān)系（f=1/T），所以只要測得兩者中的一個，另一個可通過計算求得。頻率是在單位時間（1s）內(nèi)信號周期性變化的次數(shù)。這里我們采用直接測在給定的1s時間內(nèi)對信號波形計數(shù)，并將計數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀出被測信號的頻率。由于計數(shù)脈沖必須為方波信號，所以要用施米特觸發(fā)器對輸入波形進(jìn)行整形放大。由于日常用交流電的頻率為50Hz，這里可以利用記數(shù)器記錄50個脈沖的時間作為秒脈沖信號。這個秒脈沖加到門與上就能控制檢測出待測信號在1秒內(nèi)通過與門的個數(shù)，脈沖個數(shù)由計數(shù)器計數(shù)，結(jié)果由七段顯示器顯示。因此該頻率計電路由輸入整形電路，秒脈沖信號發(fā)生電路，計數(shù)器，顯示器等組成。

3.具體設(shè)計過程

3.1 放大整形電路

為了使放大器的輸出信號能與數(shù)字電路相適應(yīng)，故采用低電壓（+5V），單電源運(yùn)算放大器這里選用F158，整形器通常的是用施米特觸發(fā)器。施米特觸發(fā)器也可由555或其它門電路組成，在這個設(shè)計方案中將選用7555。

3.2 秒信號發(fā)生電路

（1）輸入電源

這里采用利用W78XX系列的三端穩(wěn)壓器將日用交流電（220V.50Hz）變壓后的電壓（5V，50Hz）作為秒信號發(fā)生電路的輸入電壓。W78XX系列的三端穩(wěn)壓器為固定式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓器，其輸出電壓有5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V共7個檔次，型號后面的2個數(shù)字表示輸出電壓值。輸出電流分1.5A（W7800），0.5A（W78M00）和0.1A（W78L00）3個檔次。如W7805，表示輸出電壓為5V，輸出電流為1.5A。它因性能穩(wěn)定，價格低廉而得到廣泛的應(yīng)用。

（2）秒信號產(chǎn)生

由于日常用交流電的頻率為50Hz，變壓后的5V交流電頻率仍為50Hz。這里可以利用記數(shù)器記錄50個脈沖的時間作為秒脈沖信號。在把信號送入記數(shù)器前仍要整形，這里仍采用555定時器與其它門電路組成整形電路。

3.3 主控門電路

該部分電路在整個電路中起著控制頻率計數(shù)的開始的作用，相當(dāng)于一個開關(guān)電路。這部分由RS觸發(fā)器和一只反相器組成，原理如圖1所示。

在秒信號發(fā)生電路中，也有同樣的閘門電路來控制記數(shù)的開始和結(jié)束，只不過那里的開啟信號是待測信號。

3.4 計數(shù)，譯碼，顯示設(shè)計

這一部分是頻率計電路的核心部分，也是設(shè)計的重點(diǎn)。在這一部分中整形后的脈沖首先通過的計數(shù)器，計數(shù)器輸出的信號為8421BCD代碼，再經(jīng)譯碼變成七段字形代碼，七段數(shù)碼管顯示出來。計數(shù)器選用十進(jìn)制中規(guī)模集成計數(shù)器，在這兒選用74LS160，譯碼器選74LS48，顯示的為LED數(shù)碼管顯示器。這一部分的連線電路圖如圖2所示。

4.總電路圖

數(shù)字頻率計設(shè)計的總電路圖如圖3所示。本數(shù)字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。當(dāng)沒有信號輸入時，555定時器電路輸出低電平，通過RS觸發(fā)器使與門1關(guān)閉，則定時計數(shù)器不工作，電路處于不工作狀態(tài)。當(dāng)有信號輸入時，通過與非門組成的施密特觸發(fā)器整形后輸出一個高電平，通過RS觸發(fā)器把與門1打開，此時定時計數(shù)器開始工作，同時，用于顯示的計數(shù)器也開始工作。在測頻率前首先要將頻率計上的復(fù)位開關(guān)按一下，讓內(nèi)部的RS觸發(fā)器復(fù)位，而后開始測頻率。

5.結(jié)束語

該電路只可以測1～9999Hz范圍的頻率，如果想測更大范圍就需要對電路進(jìn)行擴(kuò)展。可以在輸入整形脈沖后加一級分頻器，如果是10倍分頻，電路的測量范圍可以增加到10倍；還可以在定時整形脈沖后加倍頻器，如果是10倍頻，則電路的測量范圍可以增加到10倍。

利用數(shù)字電路知識設(shè)計了一種數(shù)字頻率計，它實(shí)際上就是一個脈沖計數(shù)器，即在單位時間里（如1秒）所統(tǒng)計的脈沖個數(shù)。電路由輸入整形電路、時鐘振蕩器、分頻電路、量程選擇開關(guān)電路和計數(shù)、譯碼、顯示電路等組成。本多功能數(shù)字頻率計電路設(shè)計的使用方便、體積小、成本低、測量誤差小，實(shí)用性強(qiáng)，可在1～9999Hz范圍內(nèi)使用。雖然測量量程有限，但是可擴(kuò)展性比較強(qiáng)。要想獲得較寬的量程可以對電路進(jìn)行擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]施良駒編著.集成電路應(yīng)用集錦[M].北京：電子工業(yè)出版社，1988.

[4]周仲編著.集成電路應(yīng)用350例[M].北京：電子工業(yè)出版社，1988.

[5]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路，Matlab/Simulink仿真，同步RS觸發(fā)器

中圖分類號：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1. 引言

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課程[1]是工科電子信息類與電氣工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)專業(yè)課起著不可替代的作用。該門課程的教學(xué)一般包含理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)。通常情況下，完成一定內(nèi)容的理論教學(xué)后，再安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程，在實(shí)驗(yàn)板上搭建具體的硬件電路或?qū)Ｓ玫臄?shù)字電路實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行測試、修改和完善。但是，這些方法往往面臨連線多、易于出現(xiàn)錯誤或需要反復(fù)調(diào)試，難以排查錯誤等問題，這種教學(xué)方式會導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)知較差，從而較低對課堂理論教學(xué)的積極性。因此，引入虛擬仿真軟件勢在必行。

Matlab[2]集算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括Matlab和Simulink[3]兩大部分，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等諸多領(lǐng)域。

針對目前課堂教學(xué)的問題，采用Matlab/ Simulink仿真工具進(jìn)行數(shù)字電路的調(diào)試、仿真與驗(yàn)證，可以有效避免傳統(tǒng)方法的容易出現(xiàn)的各種缺點(diǎn)，同時還能在省時、省力的條件下使課堂的講解更加生動，更易被學(xué)生理解。因此，本文通過同步RS觸發(fā)器為例介紹Matlab軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路仿真的方法。

2. 電路設(shè)計與仿真

數(shù)字電路按照功能劃分，可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。二者之間最重要的區(qū)別是時序電路中通常還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，這一功能通常是由觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)的。觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本邏輯部件，它有兩個穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，即狀態(tài)0和狀態(tài)1。根據(jù)輸入端信號的不同，觸發(fā)器可具有置0、置1、狀態(tài)保持等功能。當(dāng)輸入信號消失后，觸發(fā)器的狀態(tài)能夠保持不變。因此，觸發(fā)器具有實(shí)現(xiàn)1位二值信號的記憶的功能。

觸發(fā)器可以按照邏輯功能的不同，分為同步RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。其中同步RS觸發(fā)器是學(xué)習(xí)其它觸發(fā)器的基礎(chǔ)，因此，下面將介紹如何用Matlab/Simulink仿真工具實(shí)現(xiàn)同步RS觸發(fā)器的相關(guān)功能。

2.1 基本原理

由與非門組成的同步RS觸發(fā)器的電路圖如圖1所示，其真值表如表1所示。

其中， 是約束條件，表示 和 不能同時為0。

2.2 仿真實(shí)現(xiàn)

由于同步RS觸發(fā)器的功能和組合邏輯電路的學(xué)習(xí)相比差異較大，不易于學(xué)生的理解，因此，在課堂學(xué)習(xí)的過程中通過Simulink軟件模擬同步RS觸發(fā)器，從而強(qiáng)化學(xué)生對同步RS觸發(fā)器功能的理解。同步RS觸發(fā)器的仿真步驟如下：

首先，添加模塊。在Matlab軟件中運(yùn)行Simulink模塊，再打開模塊瀏覽器，再采用Simulink模塊庫中的標(biāo)準(zhǔn)模塊來構(gòu)建同步RS觸發(fā)器模型。鑒于激活模塊需要放到Subsystem中的設(shè)計區(qū)域中，因此先將Connections模塊庫中的Subsystem功能模塊復(fù)制到設(shè)計區(qū)域內(nèi)，再進(jìn)入Subsystem的設(shè)計區(qū)域進(jìn)行設(shè)計。

具體而言，通過4個與非邏輯（NAND模塊）組成。同時，還需要在反饋的位置加上兩個加法器產(chǎn)生初始值。從而避免產(chǎn)生代數(shù)環(huán)的錯誤。另外，還在同步RS觸發(fā)器的前端添加一個功能激活（enable）模塊，使其成為具有時能端的同步RS觸發(fā)器。

選用Simulink中的logical operator模塊和pulse generator模塊，并設(shè)置各個模塊的參數(shù)，再將不同的模塊通過信號線連接起來，建立同步RS觸發(fā)器的Simulink仿真模型，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

輸入端R和S接Constant模塊，enable接pulse generator，輸出數(shù)據(jù)被導(dǎo)入到Matlab的workspace空間，然后方便調(diào)用Matlab的函數(shù)顯示相應(yīng)的結(jié)果，時序仿真結(jié)果如圖3所示。

在圖3中，其中‘R input’和‘S input’分別表示R和S端的信號輸入?！甧nable’表示時鐘脈沖，‘Q output’和‘Q-inverse output’分別表示輸出信號 和 。

3. 結(jié)束語

綜上所述，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字電路的形式日趨復(fù)雜化，僅依靠傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)逐漸不能滿足新技術(shù)人才的發(fā)展要求。故應(yīng)利用多種新技術(shù)和傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式相結(jié)合，本文采用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行仿真：一方面可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，加深學(xué)生對課堂所講的概念與工作原理等理論知識的理解；另一方面，也可以克服通過電路元件搭建實(shí)驗(yàn)電路帶來的不便，如實(shí)驗(yàn)室元器件品種、規(guī)模、數(shù)量的不足，儀器的陳舊老化，實(shí)驗(yàn)板電路的單調(diào)等問題，電路出現(xiàn)故障后難以調(diào)試等問題，不利于學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計。因此，利用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行仿真在日常數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課堂教學(xué)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王毓銀，沈明山. 數(shù)字電路邏輯設(shè)計[M]. 高等教育出版社， 2006.

[2] 張德豐，丁偉雄，雷曉平. MATLAB 程序設(shè)計與綜合應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社， 2012.

篇5

關(guān)鍵詞： ASK； 調(diào)制電路； 解調(diào)電路； Proteus仿真

中圖分類號： TN914?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0035?04

0 引 言

ASK作為一種基本的數(shù)字調(diào)制方式在通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。ASK調(diào)制有模擬幅度調(diào)制法和鍵控法兩種，解調(diào)有相干解調(diào)（同步檢測法）和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢測法）兩種[1]。調(diào)制相對容易實(shí)現(xiàn)，而解調(diào)較為困難。包絡(luò)檢測法不需要提取載波信號，實(shí)現(xiàn)相對簡單，本設(shè)計用包絡(luò)檢測法解調(diào)。

目前發(fā)表的有關(guān)ASK解調(diào)的文獻(xiàn)中提到了幾種解調(diào)器的結(jié)構(gòu)[2?4]。最簡單的結(jié)構(gòu)是包絡(luò)檢波電路加上反相器[2]，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，但是能夠被正確解調(diào)的信號幅度受到反相器閾值電壓的限制。另一種結(jié)構(gòu)是包絡(luò)檢波電路加比較器。比較器的一路輸入是由包絡(luò)檢波器輸出的包絡(luò)信號，另一路輸入是參考電壓，用于對包絡(luò)信號進(jìn)行比較判決。在文獻(xiàn)[3]中，參考電壓取包絡(luò)信號高電平的一半。文獻(xiàn)[4]中，參考電壓通過將包絡(luò)信號進(jìn)行低通濾波得到。文獻(xiàn)[5]中給出了一種ASK解調(diào)電路的實(shí)現(xiàn)方法，解調(diào)電路采用包絡(luò)檢波，邊沿檢測，參考電壓提取，遲滯比較電路，用集成電路工藝設(shè)計。文獻(xiàn)[6]中對給出了一種ASK調(diào)制解調(diào)電路的實(shí)現(xiàn)方法，調(diào)制電路采用高電平集電極調(diào)幅電路，解調(diào)電路采用包絡(luò)檢波，邊沿檢測，參考電壓提取，遲滯比較電路。整個電路設(shè)計均采用分立元件，對電路參數(shù)的選取要求高。而且遲滯比較器參考電壓隨包絡(luò)信號的大小而改變，要通過參考電壓提取電路提取，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。文獻(xiàn)[5?6]ASK解調(diào)均針對調(diào)制深度較淺的ASK信號。

本設(shè)計針對調(diào)制深度為100%的ASK調(diào)制解調(diào)，用集成電路芯片設(shè)計，電路設(shè)計簡明，并且提出了將ASK信號中的載波由正弦波變?yōu)榉裙潭ǖ姆讲ǖ姆椒ǎ喕罄m(xù)電路處理，合理利用微分電路準(zhǔn)確提取數(shù)字信號邊沿。

1 電路結(jié)構(gòu)

1.1 調(diào)制電路

調(diào)制電路由偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路和乘法器電路組成，如圖1所示。

偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路由U1：A，U1：B，U2：A，U2：B四個4013 D觸發(fā)器和U3：A 4030異或門組成，4個D觸發(fā)器連接成移位寄存器，滿足D1=Q3 XOR Q4，起始時刻通過R4將Q1置1使Q4Q3Q2Q1初始化為0001，隨后，電路輸出000100110101111這樣的周期二進(jìn)制序列，用以模擬調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號和正弦波載波信號在U4 AD734乘法器中相乘產(chǎn)生ASK調(diào)制信號。

乘法器的轉(zhuǎn)移函數(shù)為：

式中[A0]很大，只有[X1-X2Y1-Y2U1-U2-][Z1-Z2=0]運(yùn)放才處于放大狀態(tài)，將輸出W和Z1相連，則有[W=X1-X2Y1-Y2U1-U2+Z2]，將U0，U1，U2接地，則除數(shù)固定為10，[W=X1-X2Y1-Y210+Z2]。輸出W用電阻分壓后作為[Z2]輸入，則[Z2=R2R1+R2W]，由此[W=R1+R2R1·X1-X2Y1-Y210]，通過改R2的值可改變W的大小。芯片[±15 V]供電。X2，Y2接地，X1接載波信號，Y1接二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號，輸出W即為ASK調(diào)制信號。

1.2 解調(diào)電路

解調(diào)電路由放大整形電路、比較器整流電路、射極跟隨器電路、低通濾波電路、微分電路、遲滯比較器電路等組成，如圖2所示。

放大整形電路由U5：A LMH6658MA運(yùn)算放大器、反相輸入電阻R3、反饋電阻R4、平衡電阻R5組成，同相輸入端接地，ASK調(diào)制信號從反相端輸入，電路為反相比例放大器，但放大倍數(shù)較大為[R4R3=5 000100=50]。ASK信號較大時放大器處于飽和狀態(tài)， ASK調(diào)制信號的正弦波經(jīng)放大整形電路后輸出幅度恒定的方波信號，這有利于后邊各級電路的處理。電路雙極性[±5 V]供電。

放大整形電路U5：A LMH6658MA運(yùn)算放大器后接U5：B LMH6658MA運(yùn)算放大器組成的同相比較器，比較電壓為3 V，目的是將ASK調(diào)制信號中對應(yīng)數(shù)字信號0的波形部分由1 V變?yōu)?4.25 V，實(shí)現(xiàn)整流。電路雙極性[±5 V]供電。

射極跟隨器電路由2N3903三極管和基極偏置電阻R6、發(fā)射極電阻R7組成。由隔直電容C1和前級整流電路連接。該電路起隔離前后級電路，放大電流的作用。電路雙極性[±5 V]供電。射極跟隨器輸出的信號經(jīng)隔直電容C2輸入到低通濾波電路中，濾除高頻載波成分，獲得調(diào)制的數(shù)字信號包絡(luò)。電路由電阻R8和電容C3組成。為了使信號的邊沿更陡峭，以便最后獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)字信號波形，低通濾波輸出信號再經(jīng)過微分電路處理，微分電路由電容C4和電阻R9組成。輸出信號取自R9上的電壓。該電壓是低通濾波輸出信號的微分。微分電路輸出信號是數(shù)字信號上升沿、下降沿脈沖信號，用遲滯比較器可獲得相應(yīng)整形后的數(shù)字信號。該電路由電壓比較器LM139和上拉電阻R10、正反饋分壓電阻R11、R12組成。比較信號由反相端輸入。電路[±5 V]雙極性供電。調(diào)制電路生成子電路，解調(diào)電路便可使用調(diào)制電路產(chǎn)生的調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)。電路中的ASK_MODU即為ASK調(diào)制子電路。

2 電路仿真驗(yàn)證

2.1 調(diào)制電路仿真驗(yàn)證

調(diào)制電路的仿真波形如圖3所示。圖中第一個波形為偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列。為000100110101111這樣的周期二進(jìn)制序列。模擬被調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)字信號。電壓為0～5 V，碼率為100 b/s，和電路的時鐘信號頻率相等。第二個波形為載波，頻率為2 kHz，幅度為10 V。第三個波形為調(diào)制后的ASK信號ask_sig，幅度為5 V。符合[ask_sig（t）=][data（t）×cos（2πfct）]。第四個波形為偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路的時鐘信號，頻率100 Hz。仿真結(jié)果表明，調(diào)制電路能夠正確實(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制功能，輸出調(diào)制信號ask_sig。

2.2 解調(diào)電路仿真驗(yàn)證

由于解調(diào)電路模塊較多，分別對各電路模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最終對整體電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

2.2.1 分電路模塊仿真驗(yàn)證

圖4顯示了解調(diào)電路各電路模塊的輸出信號點(diǎn)。

第一個輸出信號點(diǎn)是放大整形電路輸出信號點(diǎn)，第二個輸出信號點(diǎn)是比較器整流電路的輸出信號點(diǎn)，第三個輸出信號點(diǎn)是射極跟隨器的輸出信號點(diǎn)，第四個輸出信號點(diǎn)是低通濾波器的輸出信號點(diǎn)。

圖5中：第一個波形為放大整形電路輸出信號，電壓為-4.25～4.25 V，數(shù)字信號的0對應(yīng)電平1 V，為三電平，載波由正弦波變成了方波。第二個波形為電壓比較整流電路的輸出波形，電壓為-4.25～4.25 V，為[±4.25 V]二電平信號。第三個波形為射極跟隨器的輸出波形，電壓為-4.25～4.25 V。第四個波形為低通濾波器輸出波形，電壓為0～6.8 V，已將載波濾除，基本上恢復(fù)了數(shù)字信號波形，但上升沿下降沿有變形。

低通濾波器的截止頻率：

故2 kHz的載波被濾除。如果載波頻率用1 kHz，則這樣的截止頻率就難以濾除載波，因此。載波和數(shù)字信號碼率差別越大越有利于濾除載波得到失真小的數(shù)字信號波形。本設(shè)計中載波頻率是數(shù)字信號碼率的20倍。截止頻率高，濾波后的數(shù)字信號中的殘留載波越大，信號波形失真越大，但有利于寬輸入數(shù)字信號頻率的實(shí)現(xiàn)。

對于微分電路，要獲得一定的輸出微分電壓信號，電阻R9的取值要比較大，本設(shè)計中取[R9=1 MΩ]，電容C4的取值要滿足C4充放電時間常數(shù)[τ

2.2.2 總電路仿真驗(yàn)證

解調(diào)總電路的的信號測試點(diǎn)如圖2所示，四個測試點(diǎn)分別為ASK信號，微分電路輸出信號，解調(diào)出的數(shù)字信號（遲滯電壓比較器輸出信號），原始數(shù)字信號。

上述測試點(diǎn)的仿真波形如圖6所示。

第一個波形為ASK信號，ask_sig。第二個波形為微分電路輸出信號，該信號的正負(fù)脈沖和ask_sig的包絡(luò)上升沿和下降沿準(zhǔn)確對應(yīng)，即微分電路輸出信號能夠準(zhǔn)確反映數(shù)字信號的邊沿，為準(zhǔn)確恢復(fù)數(shù)字信號提供了條件。第三個波形是解調(diào)出的數(shù)字信號，邊沿和微分電路輸出信號的正負(fù)脈沖對應(yīng)，表明已經(jīng)由微分電路輸出信號正確恢復(fù)了數(shù)字信號。第四個波形為原始數(shù)字信號，波形三和波形四完全相同，進(jìn)一步證明解調(diào)電路能夠正確地解調(diào)出數(shù)字信號。

在電壓遲滯比較電路中，輸出上拉電阻[R10=3 kΩ]，正反饋分壓電阻R11，R12取值應(yīng)比較大，以免+5 V電源在R10中產(chǎn)生過大電流，而使輸出電壓無法達(dá)到[±5 V]。本設(shè)計中取[R11=1 mΩ]，R12取值根據(jù)比較電壓的高低電壓確定，高低比較電壓要避開濾波后殘留的載波信號波動，本設(shè)計中經(jīng)測量不超過[±2.2 V]，故取高低比較電壓為[±2.5 V]。當(dāng)輸入信號不超過2.5 V時，R11上的電壓為2.5 V，輸出電壓為+5 V。由此可得[UoUh=R11+R12R11，52.5=1+R121，R12=1 mΩ]。

ASK信號幅度為0.1～6.25 V，碼率1～600 b/s電路均可正確解調(diào)，表明電路具有較大的幅度、頻率的動態(tài)范圍。電路有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3 結(jié) 語

設(shè)計了ASK調(diào)制解調(diào)電路，調(diào)制采用數(shù)字信號和載波相乘的方法，解調(diào)電路采用包絡(luò)檢測的方法。解調(diào)電路中首先將ASK中的載波通過運(yùn)算放大器由正弦波轉(zhuǎn)換為方波使幅度固定，簡化了后續(xù)處理。然后，用比較器整流電路實(shí)現(xiàn)整流。最后，通過微分處理使提取的數(shù)字信號包絡(luò)更準(zhǔn)確，保證了最終恢復(fù)出的數(shù)字信號和原始數(shù)字信號完全相同。

通過Proteus仿真證明電路設(shè)計正確，調(diào)制解調(diào)功能能夠穩(wěn)定可靠實(shí)現(xiàn)，解調(diào)出的數(shù)字信號和原始數(shù)字信號完全相同。設(shè)計電路有處理信號幅度、頻率大幅度范圍的能力。如果考慮噪聲，解調(diào)的信號幅度、碼率范圍會減小。

參考文獻(xiàn)

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[關(guān)鍵詞] 高職 網(wǎng)絡(luò) 培養(yǎng) 方案 職業(yè)崗位 典型工作任務(wù)

引 言

基于典型工作任務(wù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)模式是很多職業(yè)教育者研究的一個課題，旨在依托行業(yè)企業(yè)，校企共同研究人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的高技能性網(wǎng)絡(luò)人才。因此高職院校如何在國家高職教育的指導(dǎo)思想下，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況，教育水平，人才需求結(jié)構(gòu)，就業(yè)狀況等培養(yǎng)出與時俱進(jìn)的高素質(zhì)網(wǎng)絡(luò)技能人才是網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的核心，同時也是高職院校必須面對的新挑戰(zhàn)。合理、科學(xué)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)方案就顯的尤為重要，它是我們培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才，組織教學(xué)的依據(jù)。

設(shè)計背景

1.網(wǎng)絡(luò)人才遍布在各行各業(yè)，就業(yè)面廣、社會需求量大

信息化已成為當(dāng)今世界各國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的重要手段，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為信息社會的運(yùn)行平臺和實(shí)施載體。在社會生產(chǎn)與人類生活中，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的全面延伸促進(jìn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面發(fā)展。各行各業(yè)和人民生活的各個角落都會需要計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的人才。

近幾年許多高職院校在原計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成為設(shè)置獨(dú)立的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)，漢中、安康、商洛等市的高職院校80% 開設(shè)有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)。但計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)存在諸多共性問題：定位不準(zhǔn)，受師資、實(shí)訓(xùn)條件限制，培養(yǎng)的人才知識滯后，職業(yè)技能不強(qiáng)，崗位適應(yīng)能力差。相對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)管理人才培養(yǎng)工作相對滯后。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、網(wǎng)頁制作、網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)等方面的人才缺口巨大。

2.區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐環(huán)境

國家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的總體目標(biāo)是：西部地區(qū)綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力上一個大臺階，基礎(chǔ)設(shè)施更加完善，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系基本形成，建成國家重要的能源基地、資源深加工基地、裝備制造業(yè)基地和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)基地；發(fā)展目標(biāo)中提到，要做強(qiáng)、做大電子信息，新型能源和航空航天等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，提高現(xiàn)代制造業(yè)綜合競爭力。建設(shè)國家一流的電子信息產(chǎn)業(yè)基地；西部大開發(fā)以及電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加需要計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐環(huán)境，必然對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才有大量的需求。

3.本地區(qū)對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高技能人才的規(guī)格要求和專業(yè)定位

隨著科技的發(fā)展，單一掌握某一專業(yè)的人才未必能夠在市場上立足，掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所涉及的軟、硬件知識，具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計能力；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝、操作、測試和維護(hù)能力；網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的操作能力；快速跟蹤網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的能力，能真正把基礎(chǔ)理論知識與網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐能力合二為一的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、 操作等技術(shù)型人才和管理人才才是社會需要的“緊俏商品”。而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)正是培養(yǎng)此類人才。

通過調(diào)研漢中市及周邊地區(qū)的典型企業(yè)，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才的崗位需求進(jìn)行專業(yè)定位。其中主要走訪調(diào)研了以漢中四通公司為代表的信息產(chǎn)業(yè)；以漢中移動、聯(lián)通公司為代表的通信運(yùn)營業(yè)；以及漢中鋼鐵廠代表的制造業(yè)、政府機(jī)關(guān)和服務(wù)業(yè)等。這些行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等高素質(zhì)技能性人才提出了崗位要求。

設(shè)計過程

通過行業(yè)企業(yè)市場調(diào)查等方式，確定人才培養(yǎng)目標(biāo)；召開專家工人訪談會，確定典型工作任務(wù)；邀請企業(yè)專家參與，共同確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程；召開專業(yè)指導(dǎo)委員會會議，校企共同制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案。通過企業(yè)調(diào)研分析，按照社會對高技能人才的需求，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)技能人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位在：“建網(wǎng)”、“管網(wǎng)”、和“用網(wǎng)”。

參考《普通高等學(xué)校高職高專教育指導(dǎo)性專業(yè)目錄專業(yè)簡介》，參照國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)用人單位的崗位標(biāo)準(zhǔn)要求，確定了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)所主要面向的職業(yè)崗位：網(wǎng)絡(luò)安全、信息對抗、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)管理、IT產(chǎn)品營銷、數(shù)據(jù)庫設(shè)計開發(fā)、網(wǎng)站建設(shè)等。

1.依托行業(yè)企業(yè)，校企共同研究人才培養(yǎng)模式

根據(jù)企業(yè)崗位需求的統(tǒng)計，網(wǎng)絡(luò)及安全管理員是大多數(shù)企事業(yè)單位普遍需要的職業(yè)崗位。校企合作，共同研究工學(xué)結(jié)合的以典型工作任務(wù)為主線的“證書性學(xué)習(xí)、生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)、頂崗性實(shí)習(xí)”的三階段人才培養(yǎng)模式。

第一階段“證書性學(xué)習(xí)”是指三年制的第一年的學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)目標(biāo)主要是圍繞考取職業(yè)證書安排教學(xué)。主要取得勞動部的職業(yè)資格證書，如：計算機(jī)組裝與維護(hù)（建網(wǎng)基礎(chǔ)）、網(wǎng)絡(luò)管理員（管網(wǎng)基礎(chǔ)）、網(wǎng)頁設(shè)計與制作（用網(wǎng)基礎(chǔ)）。以達(dá)到基本職業(yè)素質(zhì)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的入門水平，課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)目標(biāo)以取得職業(yè)資格證書為標(biāo)準(zhǔn)。

第二階段“生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)”是指三年制的第二年的學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)目標(biāo)主要是在校內(nèi)工廠化實(shí)訓(xùn)基地以“典型工程項目”安排教學(xué)。以達(dá)到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的較高水平。

第三階段“頂崗性實(shí)習(xí)”是指三年制的第三年的學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)目標(biāo)主要是在校內(nèi)、外的企業(yè)頂崗工作。以達(dá)到專業(yè)應(yīng)具備的企業(yè)經(jīng)驗(yàn)和綜合素質(zhì)。在校內(nèi)安排企業(yè)真實(shí)性的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)，在校外以實(shí)訓(xùn)基地為主，有計劃地安排頂崗實(shí)習(xí)。

2.在課程開發(fā)方式上，探索建立“教師科研下企業(yè)，工程項目進(jìn)課堂，師徒方式傳技能，學(xué)生學(xué)習(xí)如上崗”的模式

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、校企互動，由學(xué)校教師和企業(yè)專家共同開發(fā)優(yōu)質(zhì)核心課程，突出課程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性，根據(jù)企業(yè)要求和技術(shù)發(fā)展變化及時更新教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生獲得的知識、技能真正滿足職業(yè)崗位的要求。強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生適應(yīng)能力。生產(chǎn)一線的高技能人才必須具備良好的創(chuàng)新能力。

召開校企合作專業(yè)指導(dǎo)委員會會議，根據(jù)前階段的工作分析和成果，共同討論和初步確定了2010級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案框架體系。

人才培養(yǎng)方案設(shè)計框架體系

1.確定職業(yè)崗位

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)為試點(diǎn)，以工作過程為導(dǎo)向，以職業(yè)能力為核心，以體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合為特點(diǎn)，以職業(yè)分析和典型工作任務(wù)為課程設(shè)計基礎(chǔ)，以真實(shí)工作任務(wù)為載體。校企合作，確定其面向的職業(yè)和職業(yè)崗位，初步提出培養(yǎng)目標(biāo)。

2.典型工作任務(wù)設(shè)計

典型工作任務(wù)指職業(yè)活動中具有代表性的職業(yè)行動，并能反映該職業(yè)本質(zhì)特征的工作過程，它反映了該職業(yè)的典型工作內(nèi)容和形式，應(yīng)包括完成一項任務(wù)的計劃、實(shí)施和評估等完整的過程。在該步驟中，確定該職業(yè)的典型工作任務(wù)，以便對該職業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確地分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行課程開發(fā)。再根據(jù)三級能力的培養(yǎng)思路和職業(yè)養(yǎng)成規(guī)律，由淺入深安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，并由企業(yè)實(shí)際工作提煉出小型企業(yè)級局域網(wǎng)組建、網(wǎng)絡(luò)工程測試與驗(yàn)收、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝與調(diào)試等16個典型工作任務(wù)。

3.基于工作過程的課程設(shè)計方案

職業(yè)教育的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程是工作過程導(dǎo)向的課程方案。是一個由職業(yè)能力描述的學(xué)習(xí)目標(biāo)、工作任務(wù)描述的學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)踐理論綜合的學(xué)習(xí)時間三部分構(gòu)成的學(xué)習(xí)單元。它是根據(jù)專業(yè)對應(yīng)工作崗位及崗位群實(shí)施典型工作任務(wù)分析歸納到行動領(lǐng)域，根據(jù)認(rèn)知及職業(yè)成長規(guī)律遞進(jìn)重構(gòu)行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)領(lǐng)域(即：課程)，再根據(jù)完整思維及職業(yè)特征分解學(xué)習(xí)領(lǐng)域?yàn)橹黝}學(xué)習(xí)單元即進(jìn)行學(xué)習(xí)情境的設(shè)計，學(xué)習(xí)領(lǐng)域表現(xiàn)形式是由若干個學(xué)習(xí)情境構(gòu)成，因此設(shè)計學(xué)習(xí)情境將是課程改革的核心和難點(diǎn)。學(xué)習(xí)領(lǐng)域設(shè)置的原則：一是每一學(xué)習(xí)領(lǐng)域都是完整的工作過程；二是各學(xué)習(xí)領(lǐng)域排序要遵循職業(yè)成長規(guī)律；三是各學(xué)習(xí)領(lǐng)域排序要符合學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，所有學(xué)習(xí)領(lǐng)域組成生產(chǎn)或經(jīng)營過程。

根據(jù)專業(yè)對應(yīng)工作崗位及崗位群實(shí)施典型工作任務(wù)分析歸納到行動領(lǐng)域，根據(jù)認(rèn)知及職業(yè)成長規(guī)律遞進(jìn)重構(gòu)行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)領(lǐng)域(即：課程)，再根據(jù)完整思維及職業(yè)特征分解學(xué)習(xí)領(lǐng)域?yàn)橹黝}學(xué)習(xí)單元即進(jìn)行學(xué)習(xí)情境的設(shè)計，學(xué)習(xí)領(lǐng)域表現(xiàn)形式是由若干個學(xué)習(xí)情境構(gòu)成。我們對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)技能人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位為：“建網(wǎng)”、“管網(wǎng)”、“用網(wǎng)”。

4.課程體系結(jié)構(gòu)

典型工作任務(wù)的實(shí)施是有嚴(yán)格的條件限制的，需要有成熟的課程載體、規(guī)范的工作崗位或?qū)嵱?xùn)中心，熟練的指導(dǎo)教師等條件的支撐。就我們目前的教學(xué)環(huán)境來說，尚不具備這樣的條件。所以我們提出“平臺+學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程”的構(gòu)想，兼容當(dāng)前的教育環(huán)境和教學(xué)條件，保證學(xué)生多元發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的能力，在第一學(xué)年奠定一個基礎(chǔ)和平臺，從第三學(xué)期開始采用純粹的典型工作任務(wù)模式的構(gòu)想。

5.教學(xué)計劃設(shè)計

完成了上述步驟之后，編制教學(xué)計劃表，課程開設(shè)順序與周課時安排可根據(jù)實(shí)際情況自行確定。當(dāng)專業(yè)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域與學(xué)習(xí)情境的幅度大時，或因校企合作、工學(xué)結(jié)合需要，按常規(guī)教學(xué)周無法很好實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)時，可對3年6學(xué)期制進(jìn)行變革。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)核心課程實(shí)施方案

學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間所學(xué)的教學(xué)計劃開出的課程，在能力考核上實(shí)施“以認(rèn)證代考試”、“以競賽代考試”、企業(yè)實(shí)踐考核與學(xué)校考核相結(jié)合等方式；在課程考核上采用“開卷+閉卷”、“筆試+口試”、“實(shí)際操作+答辯”、社會調(diào)研報告、企業(yè)實(shí)踐與學(xué)?？己讼嘟Y(jié)合等形式，以提高學(xué)生綜合能力，考核成績逐期載入學(xué)生學(xué)業(yè)成績登記表，畢業(yè)時歸入本人檔案具體歸結(jié)為：通過兩種方法來考核，一是教考分離，通過國際、國內(nèi)認(rèn)證考試，二是形成性考核。

教學(xué)條件配置

1.師資要求

師資隊伍是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的首要條件，因此實(shí)施本人才培養(yǎng)方案對教師的數(shù)量和素質(zhì)有一定的要求。

（1）具備本專業(yè)或相近專業(yè)大學(xué)本科以上學(xué)歷。

（2）從事實(shí)踐教學(xué)的主講教師要具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)施工、管理、應(yīng)用開發(fā)和信息安全專業(yè)中級以上的IT認(rèn)證資格證書或工程師資格。

（3）信息系統(tǒng)工程工作過程的每一個環(huán)節(jié)，專業(yè)至少有一名教師有實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，能夠帶領(lǐng)學(xué)生完成實(shí)際項目，若能請企業(yè)兼職教師承擔(dān)則更好。

（4）教師“雙師”素質(zhì)的比例要達(dá)到80%以上。

（5）專任教師與學(xué)生比例1:25左右，校外實(shí)訓(xùn)基地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的企業(yè)兼職教師的比例不低于80%。

2.教學(xué)設(shè)備配置

（1）校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室

支撐實(shí)踐教學(xué)計劃所需校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的基本要求包括“網(wǎng)絡(luò)集成實(shí)訓(xùn)室”和“網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室”，輔以2個普通多媒體機(jī)房，可以滿足每屆招生1個標(biāo)準(zhǔn)班（40人）的實(shí)訓(xùn)基本要求。出于安全等原因，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)環(huán)境不會輕易讓學(xué)生使用，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)境應(yīng)盡量擴(kuò)大規(guī)模和覆蓋面，以保障實(shí)訓(xùn)需要。條件許可時，應(yīng)跟隨技術(shù)發(fā)展，增加安全、無線、IP語音、網(wǎng)絡(luò)存儲等實(shí)訓(xùn)環(huán)境，盡量貼近實(shí)際工作環(huán)境。

（2）校外實(shí)訓(xùn)基地

校外實(shí)訓(xùn)基地包括從事系統(tǒng)集成、信息安全、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)等領(lǐng)域的企業(yè)和事業(yè)單位的網(wǎng)絡(luò)信息中心。最需要真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開展“網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)”實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)卻很難在企業(yè)進(jìn)行，“綜合布線技術(shù)與施工”須借助網(wǎng)絡(luò)工程類企業(yè)開展實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)。由于行業(yè)的特殊性，除從事網(wǎng)絡(luò)工程和應(yīng)用開發(fā)的少部分企業(yè)能一次接納多人外，一般企業(yè)接收的學(xué)生數(shù)目也就1到2個，且不會每年接納，因此校外實(shí)訓(xùn)基地最好能夠達(dá)到每個標(biāo)準(zhǔn)班級（40人）4個以上，并盡可能多。

總 結(jié)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革需要先進(jìn)的思想指導(dǎo)，更需要科學(xué)合理的方法，需校企合作，走工學(xué)合作之路，同時要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和教育水平，制定出切實(shí)可行的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)方案。

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關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；Multisim ；仿真

0 引言

組合邏輯電路是指在任何時刻，輸出狀態(tài)只決定于同一時刻各輸入狀態(tài)的組合，而與電路以前狀態(tài)無關(guān)，而與其他時間的狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路的分析和設(shè)計是數(shù)字電路中一個重要組成部分[1]，對于初學(xué)者和大多數(shù)電子設(shè)計人員來說，掌握了一定的基本分析和設(shè)計方法后，設(shè)計出來的結(jié)果仍然不夠理想，特別是經(jīng)過實(shí)際焊接電路或在面包板上搭接電路，再用儀表和分析儀器來分析判斷結(jié)果后，設(shè)計達(dá)不到要求，就要重新設(shè)計，反反復(fù)復(fù)不但費(fèi)時費(fèi)力，浪費(fèi)材料，而且在搭接電路過程中由于焊接而帶來的虛焊、漏焊等接觸不良現(xiàn)象，可能引發(fā)一系列電路問題，這些都極大的消弱設(shè)計者的積極性。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和電路設(shè)計仿真軟件不斷出現(xiàn)，運(yùn)用電路設(shè)計仿真軟件設(shè)計電路，是提高組合邏輯電路設(shè)計水平和設(shè)計能力的有效方法[2]。

Multisim軟件是加拿大Interactive Image Technologies

公司（圖像交互技術(shù)公司，簡稱IIT公司）在1998年推出EWB5.0

（Electronic Workbench，稱為“虛擬電子實(shí)驗(yàn)室”）的基礎(chǔ)上推出的一款更高版本的電路設(shè)計與仿真軟件[3-4]。將Multisim軟件應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)和科研中，可以使組合邏輯電路的分析和設(shè)計變得簡潔、方便，有利于更好更快的達(dá)到組合邏輯電路的分析和設(shè)計的目的。

因此本文利用四輸入表決電路設(shè)計來對比傳統(tǒng)設(shè)計方法和Multisim軟件設(shè)計方法過程。

1 傳統(tǒng)組合邏輯電路設(shè)計

傳統(tǒng)組合邏輯電路設(shè)計一般步驟為：分析任務(wù)要求列出真值表，通過真值表求出邏輯表達(dá)式并根據(jù)器件化簡，畫出邏輯電路圖，最后根據(jù)邏輯電路圖構(gòu)建實(shí)驗(yàn)電路驗(yàn)證結(jié)果。邏輯化簡是組合邏輯設(shè)計的關(guān)鍵步驟之一，為了使電路簡單、使用器件少，要求邏輯表達(dá)式盡可能簡化。但是考慮電路選取器件、穩(wěn)定可靠等要求，最簡化設(shè)計往往不是最終的邏輯表達(dá)式[5]。下面就以設(shè)計四輸入表決電路為例來分析組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟過程。

2.1 四輸入表決電路分析

現(xiàn)在有四輸入表決電路如圖1所示，這一電路具有怎樣的功能呢？邏輯轉(zhuǎn)換儀提供了八個輸入和一個輸出端，我們將待分析電路連到邏輯轉(zhuǎn)換

儀的輸入和輸出端上，如圖3所示，按下按鈕①，可以將待分析電路轉(zhuǎn)換為真值表，此時可以接著按下按鈕②或③，將會把真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式。利用此方法在分析組合邏輯電路時，可以省去復(fù)雜的邏輯計算，使得分析復(fù)雜組合邏輯電路變得更加簡單。

2.2 四輸入表決電路設(shè)計

最后，需要驗(yàn)證邏輯電路設(shè)計，我們可以直接在Multisim

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【關(guān)鍵詞】組合邏輯電路；電路設(shè)計；解決方法

隨著數(shù)字電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)字通信、自動控制、數(shù)字計算機(jī)、數(shù)字測量等各個領(lǐng)域，并已深入我們的日常生活中。數(shù)字電路又稱邏輯電路，可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩種。它們的區(qū)別在于時序邏輯電路有存儲單元，具有記憶功能。而組合邏輯電路沒有，它只由常用門電路組合而成，即沒有從輸出到輸入的反饋連接，它的輸出僅決定于該時刻的輸入狀態(tài)。在對組合邏輯電路原理進(jìn)行設(shè)計時，可采用以下方法步驟：（1）分析設(shè)計要求，理清輸入與輸出的端口數(shù)和相互關(guān)系；（2）根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)定變量并進(jìn)行狀態(tài)賦值，再列出相應(yīng)的真值表；（3）由真值表寫出邏輯電路的輸出表達(dá)式；（4）利用卡諾圖或邏輯公式將輸出表達(dá)式進(jìn)行化簡；（5）根據(jù)最簡表達(dá)式畫出相應(yīng)邏輯電路圖。按照上述方法步驟，組合邏輯電路原理設(shè)計就完成了，但實(shí)際設(shè)計工作除此之外，還包括電路器件的選擇，安裝和調(diào)試等過程。而往往就是在這些環(huán)節(jié)中容易遇到問題，現(xiàn)將常遇問題及解決方法歸納如下：

1.接口電路的電平轉(zhuǎn)換

在設(shè)計組合邏輯電路時，常常由于速度、功耗和帶負(fù)載能力等問題需要將TTL門電路和CMOS門電路混合使用。這兩種門電路的電源電壓、參數(shù)指標(biāo)等均有所不同，因此不能直接連接，而需要借助于接口電路。接口電路是指不同類型邏輯門電路之間或邏輯門電路與外部電路之間有效連接的中間電路。接口電路的設(shè)計主要分以下兩種情況：第一，用TTL門電路驅(qū)動CMOS門電路。TTL門電路的電源電壓為+5V，而CMOS的電源電壓范圍是3～18V，因此需要將TTL輸出的高電平值升高來驅(qū)動CMOS門電路。方法是利用TTL門電路中的OC門做接口，適當(dāng)選取OC門的外接電源和電阻來滿足CMOS門電路對電源電壓的要求。由OC門的功能分析可知，OC門輸出的低電平約等于0.3V，高電平約等于UCC。所以，改變電源電壓可以方便地改變其輸出高電平。圖1第二，用CMOS門電路驅(qū)動TTL門電路。方法是應(yīng)用六反相緩沖器等專用接口器件直接驅(qū)動TTL負(fù)載電路，如圖1所示。這類專用接口器件使用電源為+5V電源，與TTL負(fù)載電路一致，輸入端允許超過電源電壓，可與CMOS門電路電源相配合使用。

2.扇入問題

扇入問題是指門電路輸入端口與實(shí)際電路輸入端口的關(guān)系，一般分以下兩種情況：（1）門電路多余輸入端的處理設(shè)計電路時，需要用到的集成門電路的輸入端多于實(shí)際電路需要的輸入端數(shù)時，就需要將多余的輸入端進(jìn)行處理。在保證輸入正確邏輯電平的條件下，可將多余的輸入端接高電平或低電平。如果是與門或與非門，應(yīng)將多余的輸入端接高電平；如果是或門或或非門，應(yīng)將多余的輸入端接地或接低電平。為防止干擾，多余的輸入端一般不能懸空。接高、低電平的方法可通過限流電阻接正電源或地，也可直接和地相連接，如圖2所示。但要注意輸入端所接的電阻不能過大，否則將改變輸入邏輯狀態(tài)。（2）門電路輸入端少于實(shí)際電路需要輸入端的處理當(dāng)用到的集成門電路的輸入端少于實(shí)際電路需要的輸入端數(shù)時，可采用分組的方法進(jìn)行解決。例如，實(shí)際電路需要與非門輸入端口為A、B、C、D共4個，但集成門電路是2輸入端與非門，可按以下分組連接解決，輸出Y=，如圖3所示。

3.扇出問題

邏輯電路的扇出問題，主要是指它的帶負(fù)載能力，即在設(shè)計電路時，可能存在一個門電路的輸出端所帶的負(fù)載門太多，超出了它的帶負(fù)載能力。門電路的帶負(fù)載能力主要通過扇出系數(shù)N來說明，它代表電路能驅(qū)動同類型門電路的最大個數(shù)。當(dāng)輸出高電平、帶拉電流負(fù)載時：如果NH≠NL，則把較小的個數(shù)定義為扇出系數(shù)。在設(shè)計電路時，可采用扇出系數(shù)大的門電路作為輸出門。在設(shè)計組合邏輯電路時，除了以上所分析的問題外，還有一些細(xì)節(jié)需要注意的。如：用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)組合函數(shù)會使電路連接簡單很多；對邏輯表達(dá)式的變換與化簡，是盡可能使其與給定的組合邏輯器件的形式一致，而不是單純簡化；設(shè)計時應(yīng)考慮合理充分地應(yīng)用組合器件的功能，應(yīng)盡量選用結(jié)構(gòu)原理比較簡單的，但數(shù)量又少的器件來滿足設(shè)計要求。綜上所述，要成功設(shè)計出一個組合邏輯電路不容易，要設(shè)計一個結(jié)構(gòu)簡單、功能完整、參數(shù)合理的組合邏輯電路就更難，這需要設(shè)計者不斷地去嘗試、安裝和調(diào)試，從設(shè)計的過程去積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]秀.電工電子學(xué)[M].高等教育出版社,2014,07.

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【關(guān)鍵詞】數(shù)字邏輯；下標(biāo)計算法；趨勢分析法；Proteus軟件

《數(shù)字邏輯》是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以及電氣、電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要介紹數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計的方法[1]，是微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理等專業(yè)課程的先導(dǎo)課程。該課程對學(xué)生要求起點(diǎn)較低，不需要過高的前序知識，但實(shí)踐性較強(qiáng)，內(nèi)容分散，不容易記憶。學(xué)生一開始接觸的是基本概念、原理方法、數(shù)字邏輯運(yùn)算等，內(nèi)容抽象，與實(shí)際的邏輯電路聯(lián)系不多，導(dǎo)致學(xué)生一開始就對這門課不感興趣[2]。而在課程后半段講解“中規(guī)模通用集成電路”時，單純依靠板書或PPT，無法讓學(xué)生對各種數(shù)字邏輯電路的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行深入了解和分析，更加無法培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計數(shù)字邏輯電路的能力。在這種情況下，教師如何在有限的時間內(nèi)，精心設(shè)計教學(xué)方案，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量，是一個值得認(rèn)真研究和深入討論的問題[3]。下面將分別從教學(xué)方法和教學(xué)手段方面探討如何改進(jìn)數(shù)字邏輯課程的教學(xué)，從而降低課程講解難度，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，最終提升教學(xué)質(zhì)量[4]。

1 教學(xué)方法改進(jìn)

在涉及數(shù)字邏輯課程前面一部分內(nèi)容，包括邏輯代數(shù)、組合邏輯電路和時序邏輯電路等章節(jié)的教學(xué)時，采用好的技巧或方法往往能使運(yùn)算或分析更易懂、更方便且更不容易出錯。下面針對數(shù)字邏輯課程中“邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換”內(nèi)容提出“下標(biāo)計算法”，針對“同步時序邏輯電路設(shè)計”的原始狀態(tài)圖構(gòu)建環(huán)節(jié)提出“趨勢分析法”，在避免教學(xué)過程中對教材內(nèi)容原樣照搬的同時，更加簡化計算和降低分析難度，更大程度上避免錯誤的發(fā)生。

1.1 下標(biāo)計算法

將一個任意邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)與-或表達(dá)式是數(shù)字邏輯課程中的基礎(chǔ)，包括卡諾圖化簡邏輯函數(shù)、二進(jìn)制譯碼器或多路選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)等內(nèi)容中均會用到。教材中主要采用的是代數(shù)轉(zhuǎn)換法，分兩步進(jìn)行：

這種轉(zhuǎn)換方法第一步不可或缺，但是第二步擴(kuò)展最小項時會使邏輯函數(shù)變得更加復(fù)雜，運(yùn)算過程中更加容易出錯。針對這種缺陷，為簡化計算和減少錯誤，在第二步運(yùn)算過程中采用“下標(biāo)計算法”。這種方法是把第一步得出的一般與-或表達(dá)式中的每個非最小項的與項通過表格的形式單列出來，然后計算出每個與項的全部最小項下標(biāo)，并且找出所有出現(xiàn)且不重復(fù)的下標(biāo)值，最后直接得出標(biāo)準(zhǔn)與-或表達(dá)式的簡寫形式。

第二步：采用“下標(biāo)計算法”得出標(biāo)準(zhǔn)與-或表達(dá)式，運(yùn)算過程如表1所示。

從表1中可找到出現(xiàn)的全部不重復(fù)下標(biāo)分別是0、1、3、6、7，因而可直接得出標(biāo)準(zhǔn)與-或表達(dá)式的簡寫形式為

1.2 趨勢分析法

在完全確定同步時序邏輯電路的設(shè)計過程中，形成正確的原始狀態(tài)圖是設(shè)計的第一步也是最關(guān)鍵的一步，否則設(shè)計出來的電路必然是錯誤的。而在同步計數(shù)器、序列檢測器和代碼檢測器這三種同步時序邏輯電路的設(shè)計中，序列檢測器的原始狀態(tài)圖的建立又是其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教材中所采用的方法可行但是難以理解，學(xué)生在設(shè)計類似電路時很容易出錯。針對這個問題，采用“趨勢分析法”能夠較好的解決。所謂“趨勢分析法”，就是根據(jù)每個狀態(tài)的存儲功能和輸入序列的變化趨勢，分析現(xiàn)態(tài)在下一個輸入信號出現(xiàn)時應(yīng)該指向哪一個次態(tài)，這樣逐步分析下去，最后得出正確的原始狀態(tài)圖的方法。下面以“0101”序列檢測器為例來說明用“趨勢分析法”建立原始狀態(tài)圖的過程。

例如，作出“0101”序列檢測器的Mealy型狀態(tài)圖，典型輸入/輸出序列如下：

輸入x 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1

輸出Z 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0

首先分析需要使用的狀態(tài)數(shù)目。按照一位輸入的序列檢測器的一般狀態(tài)數(shù)規(guī)律，如果需要檢測的序列有n位，則狀態(tài)數(shù)需要n+1個。這是因?yàn)槠渲械谝粋€狀態(tài)為初態(tài)，其他n個狀態(tài)用于存儲n位序列的變化過程。此處待檢測序列是“0101”共四位數(shù)，故而需要五個狀態(tài)。其中A狀態(tài)為初始狀態(tài)，B狀態(tài)用于存儲輸入信號“0”，C狀態(tài)用于存儲輸入信號“01”，D狀態(tài)用于存儲輸入信號“010”，E狀態(tài)用于存儲輸入信號“0101”（即待測序列）。

接下來采用“趨勢分析法”作出Mealy型原始狀態(tài)圖，分析過程如圖1所示。

“趨勢分析法”分析過程說明如下：

（1）從初態(tài)A開始，當(dāng)x=0時，狀態(tài)從A到B，因?yàn)闋顟B(tài)B存信號“0”，輸出Z=0；當(dāng)x=1時，狀態(tài)從A到A保持不變，輸出Z=0。

（2）此時處于狀態(tài)B。當(dāng)x=0時，狀態(tài)從B到B，輸出Z=0；當(dāng)x=1時，狀態(tài)從B到C，因?yàn)闋顟B(tài)C存信號“01”，輸出Z=0。

（3）此時處于狀態(tài)C。當(dāng)x=0時，狀態(tài)從C到D，因?yàn)闋顟B(tài)D存信號“010”，輸出Z=0；當(dāng)x=1時，狀態(tài)從C到A，因?yàn)樾盘枴?11”不能構(gòu)成“0101”序列的任何一部分，所以只能回到初態(tài)A，輸出Z=0。

（4）此時處于狀態(tài)D。當(dāng)x=0時，狀態(tài)從D到B，因?yàn)闋顟B(tài)B存信號“0”，輸出Z=0；當(dāng)x=1時，狀態(tài)從D到E，因?yàn)橐呀?jīng)構(gòu)成“0101”序列，并且輸出Z=1（只有檢測到待測序列時輸出Z=1，否則Z=0）。

（5）此時處于狀態(tài)E。當(dāng)x=0時，狀態(tài)從E到D，因?yàn)闋顟B(tài)D存信號“010”，輸出Z=0；當(dāng)x=1時，狀態(tài)從E到A，因?yàn)樾盘枴?11”不能構(gòu)成“0101”序列的任何一部分，輸出Z=0。注意“當(dāng)x=0時，狀態(tài)從E到D”是學(xué)生分析時最容易出錯的地方，錯誤原因在于認(rèn)為“狀態(tài)應(yīng)該是從E到B”，這是沒有考慮到當(dāng)輸入信號“0101……”重復(fù)出現(xiàn)時，前一個“0101”序列的后半段能夠作為下一個“0101”序列的前半段這種情況。

2 教學(xué)手段改進(jìn)

為了增強(qiáng)學(xué)生對數(shù)字電路的感性認(rèn)識，加深學(xué)生對數(shù)字邏輯分析方法的理解，掌握常用集成器件的基本使用方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[6]，避免枯燥的集成芯片和數(shù)字邏輯電路功能講解。將Proteus軟件引入數(shù)字邏輯課程教學(xué)，可增強(qiáng)教學(xué)的生動性和直觀性[7]。Proteus 軟件具有多種元件庫，其中的元器件大多均可直接用于實(shí)際電路的搭建，而且該軟件提供了多種與實(shí)際儀器儀表用法相似的虛擬儀器設(shè)備，還有各種信號源，幾乎可以完成各類數(shù)字邏輯電路的設(shè)計、測試和輔助分析工作[8]。

在講解通用中規(guī)模時序邏輯電路章節(jié)的集成計數(shù)器相關(guān)內(nèi)容時，用同步計數(shù)器構(gòu)建任意進(jìn)制計數(shù)器有多種方法，電路比較靈活，既可以利用計數(shù)器的清除端，也可以用預(yù)置功能。此時可利用Proteus仿真演示動態(tài)過程，節(jié)約大量的教師口頭講述時間，這樣更具感染力和說服力，學(xué)生也更容易理解接受[9]。

例如，4位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器74193構(gòu)成模10加法計數(shù)器和模12減法計數(shù)器，要求用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)。其仿真結(jié)果如圖2所示。

圖中電路分成上下兩個部分，上半部分電路是模10加法計數(shù)器，下半部分電路是模12減法計數(shù)器。兩個計數(shù)器電路相同之處是均由信號發(fā)生器（發(fā)出頻率為1Hz，電壓為0-+5V的方波信號）、同步可逆計數(shù)器74193、七段顯示譯碼器7448和七段共陰極數(shù)碼管構(gòu)成。不同之處在于加法計數(shù)器采用累加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器輸出由1001變成1010時，與門輸出為1，該信號接至清除端MR，使計數(shù)器狀態(tài)變成0000，因而其計數(shù)范圍是0000-1001，從而構(gòu)成模10加法計數(shù)器。而減法計數(shù)器采用累減計數(shù)，初始設(shè)置端平時為1，電路開始工作時置入初態(tài)1111，然后開始減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器輸出由0100變?yōu)?011時，或門輸出由1變?yōu)?，該信號送至預(yù)置端PL，使計數(shù)器立即置入1111，因而其計數(shù)范圍是1111-0100，從而構(gòu)成模12減法計數(shù)器。

3 結(jié)語

通過“下標(biāo)計算法”能夠讓學(xué)生在進(jìn)行邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換時更加簡便快速、少犯錯誤。通過“趨勢分析法”能夠讓學(xué)生在同步時序邏輯電路的設(shè)計過程中，走好關(guān)鍵的第一步，形成正確的原始狀態(tài)圖。通過Proteus軟件仿真，能夠讓原本枯燥乏味的數(shù)字邏輯電路講解變得更加形象、生動和直觀。在教學(xué)過程中需要不斷地研究和嘗試新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，以提高數(shù)字邏輯課程的教學(xué)效果，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程以及為解決工程實(shí)踐中所遇到的數(shù)字系統(tǒng)問題打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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篇10

摘要：本文分析了現(xiàn)有數(shù)字電子技術(shù)理論教材和實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容和不足之處，深入分析了該如何選擇電子技術(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)教材，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生能力為重點(diǎn)，加強(qiáng)該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生實(shí)踐與理論結(jié)合，滿足現(xiàn)代社會需要。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；現(xiàn)狀；選擇

中圖分類號：TN79文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-026X（2012）04-0000-02

一、 引言

數(shù)字電子技術(shù)課程是電氣工程、機(jī)電工程和信息工程等諸多專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其對個專業(yè)的專業(yè)課程起著尤為重要的作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和知識的積累，在目前的高等教育中出現(xiàn)了兩個問題，其一是課程數(shù)目的大幅增加導(dǎo)致每門課的平均課時數(shù)較大減少的問題；其二是平均課時數(shù)減少而課本內(nèi)容增多的問題。比如過去本科四年需要學(xué)習(xí)的課程在35門以下，而現(xiàn)在增加到了45門以上；過去一門課的課時數(shù)為72學(xué)時，而現(xiàn)在只能減少為54學(xué)時。但是學(xué)生學(xué)習(xí)的課本不僅沒有變薄，反而增加了學(xué)習(xí)內(nèi)容和信息量，其最終的結(jié)果導(dǎo)致老師覺得課程難于教學(xué)，學(xué)生覺得課程難于學(xué)習(xí)，教學(xué)效果大不如以前。數(shù)字電路這門課程同樣存在這樣的問題，而解決該問題的有效措施是選擇合適學(xué)時、合適教學(xué)的教材。

目前的數(shù)字電子技術(shù)教材主要有理論和實(shí)驗(yàn)教材兩種。其中理論教材在內(nèi)容上存在的問題是理論知識過于強(qiáng)調(diào)知識的理論性，缺少與實(shí)際應(yīng)用的舉例和論證，這樣很難培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能；而實(shí)踐教材存在的不足是沒有與理論教材配套，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)很難與理論教材有效地結(jié)合起來。針對以上問題選擇更有利于教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生能力的理論教材和實(shí)驗(yàn)教材顯得至關(guān)重要。

二、數(shù)字電子技術(shù)教材的現(xiàn)狀分析

（1） 現(xiàn)有的理論教材內(nèi)容分析和不足

在目前的各高校中，重點(diǎn)高校一般是選擇自己編寫的理論教材，但是其他大部分一般高校選擇國家級規(guī)劃教材或者名校編著的教材。數(shù)字電子技術(shù)理論教材很多，很難一一細(xì)細(xì)分析比較，但總的來說，其內(nèi)容上大致一樣?，F(xiàn)根據(jù)大部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)教材分析該課程的內(nèi)容和不足。

從內(nèi)容上分析現(xiàn)有的數(shù)字電子技術(shù)教材，其一般包括邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、觸發(fā)器、組合邏輯電路、時序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲器、數(shù)-模與模-數(shù)轉(zhuǎn)換、脈沖波形的產(chǎn)生與整形、可編程邏輯器件、硬件描述語言等。其中邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、觸發(fā)器、組合邏輯電路、時序邏輯電路是該課程的重點(diǎn)與基礎(chǔ)。下面對以上基礎(chǔ)重點(diǎn)部分詳細(xì)分析其內(nèi)容和不足之處。

針對該課程的第一部分――邏輯代數(shù)基礎(chǔ)，其主要講述了各種進(jìn)制與進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換、各種編碼、邏輯代數(shù)運(yùn)算、基本公式、基本定理、邏輯函數(shù)化簡方法及其表示方法等。在現(xiàn)代的教育中，很多同學(xué)在高中學(xué)習(xí)計算機(jī)時就學(xué)習(xí)了二進(jìn)制、碼制等內(nèi)容，而且在學(xué)習(xí)該課程之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了C語言等編程語言，這些編程語言都都講述了進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換這方面的知識。對于邏輯函數(shù)的化簡方法應(yīng)該重點(diǎn)闡述，尤其是卡諾圖，其在實(shí)際的應(yīng)用中很常用。該部分的不足之處就是重復(fù)闡述了進(jìn)制，浪費(fèi)篇幅和時間。

在門電路章節(jié)中，其主要主要講述了二極管、三極管、CMOS門電路、TTL集成電路等。對于大部分高校而言，在學(xué)習(xí)該課程之前都學(xué)習(xí)了模擬電路課程，該課程已經(jīng)詳細(xì)分析了二極管和三極管。因此該部分的主要不足之處在于過多地介紹了二極管、三極管特性分析。

在組合邏輯電路章節(jié)中，其主要講述了組合邏輯電路的分析方法、組合邏輯電路的設(shè)計方法、常用的組合邏輯電路、組合邏輯電路中的競爭 - 冒險等內(nèi)容。在該部分中，仔細(xì)分析其內(nèi)容發(fā)現(xiàn)其有很多重復(fù)部分，主要在組合邏輯電路的設(shè)計方法這部分，由于大部分的設(shè)計方法都是大同小異，用了很多篇幅介紹。

在觸發(fā)器章節(jié)中，其主要講述了基本觸發(fā)器原理、電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)、邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器、觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法等內(nèi)容。這部分基本上沒有什么大的問題，因?yàn)閮?nèi)容較陌生，對后面的時序邏輯電路尤為重要，所以應(yīng)該詳細(xì)闡述。

在時序邏輯電路章節(jié)中 ,其主要講述了時序邏輯電路的基本概念及其特點(diǎn)介紹 、時序電路的分析方法 、比較常見的時序邏輯電路及其設(shè)計原理等內(nèi)容。在該部分中，仔細(xì)分析其內(nèi)容發(fā)現(xiàn)其有很多重復(fù)部分，主要在時序邏輯電路的設(shè)計方法這部分，由于大部分的設(shè)計方法都是差不多，用了很多篇幅介紹。

在可編程邏輯器件和硬件描述語言章中，其主要講述了現(xiàn)場可編程邏輯陣列（EPLA）、可編程陣列邏輯（PAL）、通用陣列（GAL）、CPLD、FPGA、Verilog語言及其簡單示例等主要內(nèi)容，該部分在以后的學(xué)習(xí)中會單獨(dú)開設(shè)這方面的課程，可以大大減少這部分內(nèi)容的介紹。

在脈沖波形的產(chǎn)生與整形章節(jié)中，其主要講述了施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、波形發(fā)生器、555定時器及其應(yīng)用等內(nèi)容。這部分對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要，應(yīng)該大部分介紹。

對于該課程最后一部分內(nèi)容――A/D和D/A轉(zhuǎn)換，其主要講述了D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器。由于在實(shí)際的應(yīng)用過程中我們是用芯片設(shè)計的，所以這部分只需簡單的介紹各種轉(zhuǎn)換器的原理而重點(diǎn)闡述各種轉(zhuǎn)換器的特性和適用場合。

（2） 現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容分析和不足

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于實(shí)踐性很強(qiáng)的課程而言無疑非常重要，它是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是檢驗(yàn)理論學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)。對數(shù)字電子技術(shù)課程也是同樣的重要。目前該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教材很少，并且很雜，我們需要分析其實(shí)驗(yàn)教材的主要內(nèi)容，指出其不足之處。大部分的實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容也差不多，其主要根據(jù)理論教材來編寫的。

數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教材大部分包括三大部分，第一部分是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證理論學(xué)習(xí)中的一些基本原理、基本模塊，為了加深對理論的理解。第二部分是綜合實(shí)驗(yàn)，該部分主要是利用第一部分的基本模塊，設(shè)計相對復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，可以提高同學(xué)的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。第三部分是實(shí)際設(shè)計制作部分，該部分主要是要求同學(xué)利用現(xiàn)有的條件設(shè)計制作一個實(shí)際的、滿足實(shí)驗(yàn)要求的小作品。該部分旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，分析問題，解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的調(diào)試能力。

對于第一部分，其主要內(nèi)容是TTL與非門的邏輯功能與參數(shù)測試，門電路邏輯功能測試與變換，編碼器測試及其應(yīng)用，譯碼器測試及其應(yīng)用，數(shù)據(jù)選擇器測試及其應(yīng)用，數(shù)值比較器測試及其應(yīng)用，觸發(fā)器測試及其功能轉(zhuǎn)換，移位寄存器測試及其應(yīng)用，計數(shù)器測試及其應(yīng)用，555定時器的應(yīng)用。這部分內(nèi)容主要是基本模塊，篇幅不宜過大，但是實(shí)驗(yàn)平臺往往選擇數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱，同學(xué)們只需要接線即可，然后完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報告。

對于第二部分，其主要內(nèi)容是組合邏輯電路的設(shè)計，一位數(shù)值比較電路的設(shè)計，同步時序邏輯電路的設(shè)計，計數(shù)、譯碼、顯示電路的設(shè)計，60s定時顯示電路的設(shè)計。這部分內(nèi)容主要是利用第一部分的模塊設(shè)計跟更為復(fù)雜的電路?？梢栽敿?xì)闡述設(shè)計的思路，可能需要更大的篇幅。該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)平臺仍然是數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱，同學(xué)們?nèi)匀恢恍枰泳€即可，然后詳細(xì)完成實(shí)驗(yàn)報告。

對于第三部分，其主要的內(nèi)容是數(shù)字電子鐘，電子表，籃球計時器，多路搶答器，電子拔河游戲機(jī)，數(shù)字頻率計，光控路燈，交通信號燈控制電路，彩燈循環(huán)控制電路等。這部分內(nèi)容本意是需要實(shí)際制作與設(shè)計，需要同學(xué)們用電烙鐵實(shí)際焊接，調(diào)試完成的，但是有些教材是使用一些仿真軟件設(shè)計的，這樣大大減輕了同學(xué)們的實(shí)際制作難度，無法真正達(dá)到提高實(shí)際調(diào)試制作能力。

三、淺析數(shù)字電子技術(shù)教材的選擇

（1）理論教材的選擇

對于數(shù)字電子技術(shù)理論教材的選擇，我們根據(jù)第二部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)理論教材的現(xiàn)狀和不足，依次一部分一部分地闡述每章節(jié)的選擇要求，以達(dá)到理論教學(xué)的目的。

對于邏輯代數(shù)基礎(chǔ)章節(jié)，根據(jù)上面的分析可知需要選擇的教材應(yīng)該從內(nèi)容上注意以下幾點(diǎn)：

1.簡單或者忽略介紹有關(guān)二進(jìn)制、進(jìn)制轉(zhuǎn)換方面的內(nèi)容。

2.著重介紹邏輯代數(shù)的化簡方法，尤其是卡諾圖。

對于門電路章節(jié)，根據(jù)上面的分析可知需要選擇的教材應(yīng)該從內(nèi)容上注意以下幾點(diǎn)：

1.簡單介紹有關(guān)半導(dǎo)體二極管、三極管特征而著重介紹其工作在開關(guān)狀態(tài)的原理和動態(tài)性能參數(shù)。

2.重點(diǎn)介紹CMOS集成門電路而減少介紹TTL集成門電路。

3.重點(diǎn)介紹TTL 電路的一些注意事項和一些比較重要而且常見的門電路 ,如與門、或門、非門、與非門、或非門、OC門、三態(tài)門等，簡單介紹其他類型的TTL門電路。

對于組合邏輯電路章節(jié)，因?yàn)檫@章節(jié)在該教材中很重要，那么我們選擇的時候應(yīng)該從內(nèi)容上注意很多，由于大部分組合邏輯電路的設(shè)計過程基本上相同，我們選擇的時候需要注意介紹該部分的篇幅不宜過多，而應(yīng)該把重點(diǎn)放在各種邏輯電路的邏輯特點(diǎn)、器件特點(diǎn)、器件性能的擴(kuò)展與使用上，舉例幾個邏輯器件的設(shè)計說明就可以，對于比較特殊的邏輯器件應(yīng)該詳細(xì)介紹。這主要是因?yàn)槲覀儗?shí)際使用到的數(shù)字電路不需要我們深入理解其中的內(nèi)部工作原理，只需要知道該器件的使用方法，使用特點(diǎn)，注意事項即可，只需要把它當(dāng)做模塊按照需要拿來用即可。就像50年代時，一般的電子學(xué)教材書籍對電阻、電容和電感的內(nèi)部工作原理大量深入的分析，但是我們現(xiàn)在的教材已經(jīng)沒有該部分內(nèi)容，這主要是因?yàn)槲覀兇蠹覍W(xué)習(xí)電子知識，旨在去應(yīng)用它們，而不需要深入理解其內(nèi)部從微觀統(tǒng)計力學(xué)的原理角度去推倒電感值得具體公式。

對于觸發(fā)器章節(jié)，根據(jù)上面的分析可知需要選擇的教材應(yīng)該從內(nèi)容上注意盡量選擇比較詳細(xì)描述該章節(jié)的書籍，因?yàn)檫@部分知識對后續(xù)的學(xué)習(xí)尤為重要，如理解時序邏輯電路的工作原理，理解計算機(jī)存儲器，寄存器、鎖存器等等。

對于時序邏輯電路章節(jié)，根據(jù)上面的分析可知需要選擇的教材應(yīng)該從內(nèi)容上注意選擇時序邏輯電路的設(shè)計方法闡述較少的書籍，而是以舉例的方式進(jìn)行闡述和驗(yàn)證時序邏輯電路的工作原理。主要是因?yàn)樵跁r序邏輯電路的設(shè)計方法這部分，由于大部分的設(shè)計方法都是差不多。

對于可編程邏輯器件和硬件描述語言章節(jié)，根據(jù)上面的分析可知需要選擇的教材應(yīng)該從內(nèi)容上注意根據(jù)學(xué)校后續(xù)的學(xué)習(xí)課程來選擇，如果學(xué)校后面有專門的課程學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容，那么我們只需要簡單的介紹即可，如果沒有的話那么我們選擇比較詳細(xì)描述這部分內(nèi)容的教材。當(dāng)然，不一定找得到這樣的教材，那么我們可以選擇兩本書，一本是主體上課講述數(shù)字電路技術(shù)的基本知識，而另外一本讓同學(xué)們課外的學(xué)習(xí)和擴(kuò)展。

對于脈沖波形的產(chǎn)生與整形章節(jié)，由于現(xiàn)有的教材都對這部分內(nèi)容有比較好的闡述，這部分內(nèi)容不僅對理論學(xué)習(xí)重要，而且在實(shí)際的實(shí)踐過程中經(jīng)常用到。所以盡量選擇闡述比較詳細(xì)的教材。

對于A/D和D/A轉(zhuǎn)換章節(jié)，由于我們在實(shí)際的應(yīng)用之中只是拿其芯片用，不過還是得盡量弄懂其內(nèi)部工作原理，我們還是得詳細(xì)分析和理解一些A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理和設(shè)計思路，對我們理解將來使用的芯片有一個更好的理解。在選擇的時候我們可以不用考慮這部分。

綜上所述，我們在選擇這部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)理論教材時，盡量滿足以上各章節(jié)的要求，但是實(shí)際情況還得根據(jù)各高校的教學(xué)目的和教學(xué)層次，如果是研究類型高校，那么我們可以選擇盡量詳細(xì)介紹、深入分析其內(nèi)部工作的教材，如果是應(yīng)用型高?；蛘吒呗氼悓W(xué)校，那么我們盡可以按照上面分析的要求來選擇，如果一本教材無法滿足上面的要求，可以選擇一本為主，兩外一本為輔的辦法，以達(dá)到教學(xué)目的。

（1）實(shí)驗(yàn)教材的選擇

對于數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材的選擇，我們根據(jù)第二部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材的現(xiàn)狀和不足，依次按照那三部分要求來選擇，以達(dá)到理論教學(xué)的目的。

對于第一部分――基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，這部分主要是驗(yàn)證理論學(xué)習(xí)的一些基本知識，那么在選擇的時候我們不求詳細(xì)介紹個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，而是要詳細(xì)、多方面的涵蓋理論學(xué)習(xí)的內(nèi)容。不過還得考慮學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備情況，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以提供的實(shí)驗(yàn)，來靈活的選擇實(shí)驗(yàn)。

對于第二部分――綜合實(shí)驗(yàn)，這部分主要是利用第一部分的基本實(shí)驗(yàn)來完成該部分的，盡量選擇可以覆蓋主要知識模塊的實(shí)驗(yàn)，已達(dá)到各知識、各模塊的融會貫通、靈活創(chuàng)新。同理，這部分實(shí)驗(yàn)也是得依賴于學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時，我們可以按照各高校的實(shí)際情況靈活選擇實(shí)驗(yàn)。

對于第三部分――實(shí)際設(shè)計和制作，該部分主要是實(shí)際設(shè)計并制作完成一些具有現(xiàn)實(shí)意義的實(shí)驗(yàn)。那么在選擇時我們得考慮一下高校的實(shí)際情況，包括實(shí)驗(yàn)條件和教學(xué)學(xué)時，但是這部分對于同學(xué)們的實(shí)踐能力、分析問題、解決問題、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)尤為重要。那么我們可以多選擇實(shí)驗(yàn)，沒有學(xué)時完成的可以讓同學(xué)們在課外完成或者提供一個實(shí)驗(yàn)平臺，組成興趣實(shí)驗(yàn)小組，合作完成。這樣帶來的好處是可以培養(yǎng)學(xué)生合作精神、自己動手實(shí)踐的能力，增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)電子知識的極大興趣。

綜上所述，我們在選擇這部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材時，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際設(shè)備情況和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時，靈活多變的選擇適合自己高校的實(shí)驗(yàn)教材，培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的學(xué)生。

四、總結(jié)

本文分析了數(shù)字電子技術(shù)理論教材和實(shí)驗(yàn)教材的現(xiàn)狀和不足，根據(jù)現(xiàn)狀和各高校的實(shí)際情況提出了選擇合適的，可以培養(yǎng)學(xué)生能力的教材，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和實(shí)踐能力的教材，在學(xué)時不夠的情況下滿足各高校的教學(xué)目的的教材。

目前，對數(shù)字電子技術(shù)教材的選擇還有一些問題，有許多的不盡完善支持，本文是作者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐心得提出的具有建設(shè)性的觀點(diǎn)。旨在提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力、分析問題和解決問題的能力。

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