導語：如何才能寫好一篇邏輯電路的設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： 組合邏輯電路；電路設計；Multisim；仿真；交通信號燈；監(jiān)控器

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

1 概述

數字電子技術已廣泛應用于各個專業(yè)技術領域，組合邏輯電路是數字電路重要的組成部分，也是時序邏輯電路設計的基礎，在實踐中被廣泛應用。組合邏輯電路的輸出僅與當前的輸入狀態(tài)有關，而與輸入之前的信號狀態(tài)無關，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，分別運用與非門74LS00、中規(guī)模集成數據選擇器74LS151和中規(guī)模集成譯碼器74LS138為主要元件設計三種實現監(jiān)控交通信號燈狀態(tài)的控制電路，并利用Multisim 12.0軟件進行仿真測試。

2 組合邏輯電路的設計

2.1 組合邏輯電路設計的一般步驟

組合邏輯電路設計主要是將用戶的具體設計要求用邏輯函數加以描述，再用具體的電路加以實現的過程。組合邏輯電路的設計可分為小規(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計[6]。其設計的一般步驟可用圖1來表示：

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

2）根據真值表寫出邏輯函數表達式；

3）通過邏輯化簡，寫出最簡的邏輯函數表達式；

4）根據邏輯功能要求以及實際情況，選擇合適的門器件，把最簡的表達式轉換為相應的表達式；

5）根據表達式畫出該電路的邏輯電路圖。

2.2 組合邏輯電路的設計方法

組合邏輯電路可以采用分立元件實現，隨著微電子技術的迅速發(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現[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亮，而且也僅有一盞燈亮。當出現其他狀態(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人員前去修理。

2.2.1 命題分析

根據交通信號燈監(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：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為1時表示發(fā)生故障。

2.2.2 列寫真值表

根據命題分析列出邏輯真值表，如表1所示。

計算機工程應用技術＼jxy02.jpg> （1）

運用卡諾圖化簡，可得簡化的邏輯函數表達式：

2.2.4把最簡的表達式轉換為相應的表達式

邏輯電路圖是根據邏輯函數表達式得出的，因此畫邏輯電路圖之前要根據邏輯功能要求以及實際情況確定元件，將最簡的表達式轉換為與所選用元件相對應的表達式。

1）選用與非門實現

選用集成與非門74LS00、74LS20實現交通信號燈監(jiān)控器，將輸出與輸入之間的邏輯關系轉換為與非表達式。通過表達式變換，得到式3。

數據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，從多個輸入數據中選一個送到輸出端。式4給出了數據選擇器輸出與輸入的邏輯關系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信號，Y表示輸出信號，Di為數據輸入信號，mi為控制信號的最小項表示，2k=n。

從表達式4中可以看出，其輸出實際上是數據輸入與地址輸入的最小項相與的關系，所以數據選擇器可以實現各種組合邏輯功能。選用中規(guī)模集成數據選擇器74LS151可實現交通信號監(jiān)控器。74LS151是八選一數據選擇器，對式1進行變換，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實現交通信號監(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）選用變量譯碼器實現

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系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是輸出端，mi是關于輸入變量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式，而任何一個組合邏輯電路都可以寫成最小項表達式的形式，因此我們可運用譯碼器電路實現各種組合邏輯電路。選用中規(guī)模集成譯碼器74LS138來實現交通信號燈監(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的三個數據輸入端分別為：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。

2.2.5 根據表達式畫出邏輯電路圖

為了便于邏輯電路圖的驗證，利用Multisim 12.0設計邏輯電路圖。根據2.2.4小節(jié)中三種設計方法的相應表達式：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，測試與驗證其邏輯功能。通過邏輯轉換儀中的“邏輯電路轉換為真值表”的功能分別驗證了圖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表達式與設計的要求一致。

2.3設計方法分析比較

選用不同的元件最后設計出的電路形式雖然差別很大，但是實現的邏輯功能卻相同。選用如本文選用的74LS00、74LS20等SSI來實現電路，所用的集成電路芯片數量多，線路復雜，通用性不強，僅能夠適應某一特殊的函數要求。在用SSI設計電路時，要力求邏輯門電路的數量、種類以及輸入端的數量均應達到最少。

選用MSI設計組合邏輯電路，如本文選用的74LS151、74LS138，可以減少元件的數目，具有較強的通用性，可靠性高，易于設計、生產、調試和維護[8]。

3 組合邏輯電路的仿真

對于設計好的組合邏輯電路，不僅可以通過 Multisim中的邏輯轉換儀來驗證，還可以在Multisim窗口中搭建電路來仿真。從Multisim元件庫在已經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實現交通信號燈監(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故障。

4 結束語

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

參考文獻：

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[4] 石嘉順.基于multisim 環(huán)境下的電路設計與仿真[J].計算機仿真，2007，24（12）：306-308.

[5] 王延才.基于Multisim 的電路仿真分析與設計[J].計算機工程與設計，2004，25（4）：65-67.

[6] 黃進文.組合邏輯函數的實現方法討論[J].寶山師專學報，2004，23（2）：42-46.

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關鍵詞：最簡化；約束條件；組合邏輯電路設計；編碼器；奎恩-麥克拉斯基法

中圖分類號：TN710 文獻標識碼：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

組合邏輯電路設計的最簡化無論在ASIC設計和PLD設計中都很重要。因為組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。因為用一般的邏輯表達式實現的組合邏輯電路的規(guī)模隨輸入變量的數目增加而成指數級增加，所以直接用一般的邏輯表達式實現邏輯電路是不經濟的。現在組合邏輯電路設計有很多種方法，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計，文獻\[1\]和文獻\[2\]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\[1\]介紹的奎恩-麥克拉斯基法步驟很多。例如3位二進制(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的約束項。任何一個輸出變量實際上只有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個變量的組合數量是很大的，但他的編碼器的輸出是8位二進制數(用D7D6D5D4D3D2D1D0П硎)，也就是說這255個變量只有256種組合是允許出現的，其他大量的組合是不允許出現的約束項。編碼器的每位輸出變量實際上只有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計方法主要是通過對為1的組合和約束項進行處理，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計而言，大量的約束項大大地增加了設計的復雜度。通過研究發(fā)現：利用這些有限的1和0就能設計組合邏輯電路，很多約束條件在設計時可以不用處理，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。

因為q=q1q2…Qt在輸出變量為1的組合中出現，在某個輸出變量為0的組合沒有出現，但不知道在其他輸出變量為0的組合會不會出現，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Q=Q1Q2…QT是輸出變量為1的組合出現，而所有輸出變量為0的組合均不出現，則該輸出變量為1的組合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

因為Q=Q1Q2…QT在所有輸出變量為0的組合均不出現，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果的全部條件具備時，結果才發(fā)生的因果關系。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、所有輸出變量為0的組合均不出現，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位二進制數碼輸出的并行比較型模/數變換器的代碼轉換如表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式是C6或C7。

最后可得D1的最簡表達式是：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式是C7。最后可得D0的最簡表達式是：C7+C5C6+C3C4+C1C2。

3 結 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計。

參考文獻

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

[2]閻石.數字電子技術基礎\[M\].北京：高等教育出版社，2005.

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【關鍵詞】集成電路；穩(wěn)壓電路；顯示電路

1.引言

在電子技術中，頻率是最基本的參數之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種，最初的經典的振簧式頻率表經電動式、鐵磁電動式結構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，而且操作過程復雜，攜帶也不方便?，F在電子計數器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現測量過程自動化等優(yōu)點，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)領域中的重要儀器要經常用于測量頻率、周期、頻率比和進行計數以及測量時間，文中應用數字電路知識設計出了數字頻率計。它不僅體積小、價格低廉，而且操作方便快捷，可以廣泛應用于計算機系統(tǒng)，通信廣播設備，生產自動化測控裝置，帶有LED，LCD數字顯示單元的多種儀器儀表以及諸多的科學技術領域。

2.設計基本框圖

數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關系（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）內信號周期性變化的次數。這里我們采用直接測在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀出被測信號的頻率。由于計數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秒內通過與門的個數，脈沖個數由計數器計數，結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，計數器，顯示器等組成。

3.具體設計過程

3.1 放大整形電路

為了使放大器的輸出信號能與數字電路相適應，故采用低電壓（+5V），單電源運算放大器這里選用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用。

（2）秒信號產生

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的開始的作用，相當于一個開關電路。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的開始和結束，只不過那里的開啟信號是待測信號。

3.4 計數，譯碼，顯示設計

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

4.總電路圖

數字頻率計設計的總電路圖如圖3所示。本數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。當沒有信號輸入時，555定時器電路輸出低電平，通過RS觸發(fā)器使與門1關閉，則定時計數器不工作，電路處于不工作狀態(tài)。當有信號輸入時，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，此時定時計數器開始工作，同時，用于顯示的計數器也開始工作。在測頻率前首先要將頻率計上的復位開關按一下，讓內部的RS觸發(fā)器復位，而后開始測頻率。

5.結束語

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行擴展?？梢栽谳斎胝蚊}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。

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

參考文獻

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

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關鍵詞：數字電路，Matlab/Simulink仿真，同步RS觸發(fā)器

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：B

1. 引言

數字電路與邏輯設計課程[1]是工科電子信息類與電氣工程類專業(yè)的專業(yè)基礎課，對學習后續(xù)相關專業(yè)課起著不可替代的作用。該門課程的教學一般包含理論教學、實驗教學和課程設計等教學環(huán)節(jié)。通常情況下，完成一定內容的理論教學后，再安排相關實驗課程，在實驗板上搭建具體的硬件電路或專用的數字電路實驗儀器進行測試、修改和完善。但是，這些方法往往面臨連線多、易于出現錯誤或需要反復調試，難以排查錯誤等問題，這種教學方式會導致學生對所學內容的感性認知較差，從而較低對課堂理論教學的積極性。因此，引入虛擬仿真軟件勢在必行。

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

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

2. 電路設計與仿真

數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據進行存儲，這一功能通常是由觸發(fā)器來實現的。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)器具有實現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)器是學習其它觸發(fā)器的基礎，因此，下面將介紹如何用Matlab/Simulink仿真工具實現同步RS觸發(fā)器的相關功能。

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 仿真實現

由于同步RS觸發(fā)器的功能和組合邏輯電路的學習相比差異較大，不易于學生的理解，因此，在課堂學習的過程中通過Simulink軟件模擬同步RS觸發(fā)器，從而強化學生對同步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軟件中運行Simulink模塊，再打開模塊瀏覽器，再采用Simulink模塊庫中的標準模塊來構建同步RS觸發(fā)器模型。鑒于激活模塊需要放到Subsystem中的設計區(qū)域中，因此先將Connections模塊庫中的Subsystem功能模塊復制到設計區(qū)域內，再進入Subsystem的設計區(qū)域進行設計。

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生初始值。從而避免產生代數環(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，并設置各個模塊的參數，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，其內部結構如圖2所示。

輸入端R和S接Constant模塊，enable接pulse generator，輸出數據被導入到Matlab的workspace空間，然后方便調用Matlab的函數顯示相應的結果，時序仿真結果如圖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。‘enable’表示時鐘脈沖，‘Q output’和‘Q-inverse output’分別表示輸出信號 和 。

3. 結束語

綜上所述，隨著電子技術的高速發(fā)展，數字電路的形式日趨復雜化，僅依靠傳統(tǒng)的課堂教學模式已經逐漸不能滿足新技術人才的發(fā)展要求。故應利用多種新技術和傳統(tǒng)的課堂教學方式相結合，本文采用Matlab/Simulink軟件進行仿真：一方面可以彌補課堂教學的不足，加深學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驗電路帶來的不便，如實驗室元器件品種、規(guī)模、數量的不足，儀器的陳舊老化，實驗板電路的單調等問題，電路出現故障后難以調試等問題，不利于學生的創(chuàng)新設計。因此，利用Matlab/Simulink軟件進行仿真在日常數字電路與邏輯設計課堂教學中發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻

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[2] 張德豐，丁偉雄，雷曉平. MATLAB 程序設計與綜合應用[M]. 清華大學出版社， 2012.

篇5

關鍵詞： ASK； 調制電路； 解調電路； Proteus仿真

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

0 引 言

ASK作為一種基本的數字調制方式在通信系統(tǒng)中有廣泛的應用。ASK調制有模擬幅度調制法和鍵控法兩種，解調有相干解調（同步檢測法）和非相干解調（包絡檢測法）兩種[1]。調制相對容易實現，而解調較為困難。包絡檢測法不需要提取載波信號，實現相對簡單，本設計用包絡檢測法解調。

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

本設計針對調制深度為100%的ASK調制解調，用集成電路芯片設計，電路設計簡明，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?，簡化后續(xù)電路處理，合理利用微分電路準確提取數字信號邊沿。

1 電路結構

1.1 調制電路

調制電路由偽隨機序列產生電路和乘法器電路組成，如圖1所示。

偽隨機序列產生電路由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這樣的周期二進制序列，用以模擬調制的二進制數據。偽隨機序列產生電路輸出的二進制數據信號和正弦波載波信號在U4 AD734乘法器中相乘產生ASK調制信號。

乘法器的轉移函數為：

式中[A0]很大，只有[X1-X2Y1-Y2U1-U2-][Z1-Z2=0]運放才處于放大狀態(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接二進制數據信號，輸出W即為ASK調制信號。

1.2 解調電路

解調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調制信號從反相端輸入，電路為反相比例放大器，但放大倍數較大為[R4R3=5 000100=50]。ASK信號較大時放大器處于飽和狀態(tài)， ASK調制信號的正弦波經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運算放大器后接U5：B LMH6658MA運算放大器組成的同相比較器，比較電壓為3 V，目的是將ASK調制信號中對應數字信號0的波形部分由1 V變?yōu)?4.25 V，實現整流。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，獲得調制的數字信號包絡。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確的數字信號波形，低通濾波輸出信號再經過微分電路處理，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字信號上升沿、下降沿脈沖信號，用遲滯比較器可獲得相應整形后的數字信號。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。調制電路生成子電路，解調電路便可使用調制電路產生的調制信號進行解調。電路中的ASK_MODU即為ASK調制子電路。

2 電路仿真驗證

2.1 調制電路仿真驗證

調制電路的仿真波形如圖3所示。圖中第一個波形為偽隨機序列產生電路產生的偽隨機序列。為000100110101111這樣的周期二進制序列。模擬被調制的二進制數字信號。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序列產生電路的時鐘信號，頻率100 Hz。仿真結果表明，調制電路能夠正確實現ASK調制功能，輸出調制信號ask_sig。

2.2 解調電路仿真驗證

由于解調電路模塊較多，分別對各電路模塊進行仿真驗證，最終對整體電路進行仿真驗證。

2.2.1 分電路模塊仿真驗證

圖4顯示了解調電路各電路模塊的輸出信號點。

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

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，數字信號的0對應電平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，基本上恢復了數字信號波形，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。載波和數字信號碼率差別越大越有利于濾除載波得到失真小的數字信號波形。本設計中載波頻率是數字信號碼率的20倍。截止頻率高，濾波后的數字信號中的殘留載波越大，信號波形失真越大，但有利于寬輸入數字信號頻率的實現。

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，本設計中取[R9=1 MΩ]，電容C4的取值要滿足C4充放電時間常數[τ

2.2.2 總電路仿真驗證

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

上述測試點的仿真波形如圖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，該信號的正負脈沖和ask_sig的包絡上升沿和下降沿準確對應，即微分電路輸出信號能夠準確反映數字信號的邊沿，為準確恢復數字信號提供了條件。第三個波形是解調出的數字信號，邊沿和微分電路輸出信號的正負脈沖對應，表明已經由微分電路輸出信號正確恢復了數字信號。第四個波形為原始數字信號，波形三和波形四完全相同，進一步證明解調電路能夠正確地解調出數字信號。

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取值應比較大，以免+5 V電源在R10中產生過大電流，而使輸出電壓無法達到[±5 V]。本設計中取[R11=1 mΩ]，R12取值根據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，本設計中經測量不超過[±2.2 V]，故取高低比較電壓為[±2.5 V]。當輸入信號不超過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，表明電路具有較大的幅度、頻率的動態(tài)范圍。電路有較強的適應性。

3 結 語

設計了ASK調制解調電路，調制采用數字信號和載波相乘的方法，解調電路采用包絡檢測的方法。解調電路中首先將ASK中的載波通過運算放大器由正弦波轉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現整流。最后，通過微分處理使提取的數字信號包絡更準確，保證了最終恢復出的數字信號和原始數字信號完全相同。

通過Proteus仿真證明電路設計正確，調制解調功能能夠穩(wěn)定可靠實現，解調出的數字信號和原始數字信號完全相同。設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，解調的信號幅度、碼率范圍會減小。

參考文獻

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篇6

[關鍵詞] 高職 網絡 培養(yǎng) 方案 職業(yè)崗位 典型工作任務

引 言

基于典型工作任務的計算機網絡人才培養(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)適應市場需求的高技能性網絡人才。因此高職院校如何在國家高職教育的指導思想下，結合當地經濟發(fā)展情況，教育水平，人才需求結構，就業(yè)狀況等培養(yǎng)出與時俱進的高素質網絡技能人才是網絡專業(yè)的核心，同時也是高職院校必須面對的新挑戰(zhàn)。合理、科學的計算機網絡人才培養(yǎng)方案就顯的尤為重要，它是我們培養(yǎng)網絡技術人才，組織教學的依據。

設計背景

1.網絡人才遍布在各行各業(yè)，就業(yè)面廣、社會需求量大

信息化已成為當今世界各國經濟與社會發(fā)展的重要手段，計算機網絡已經成為信息社會的運行平臺和實施載體。在社會生產與人類生活中，網絡應用的全面延伸促進了計算機網絡技術的全面發(fā)展。各行各業(yè)和人民生活的各個角落都會需要計算機網絡技術方面的人才。

近幾年許多高職院校在原計算機應用專業(yè)的基礎上，發(fā)展成為設置獨立的計算機網絡技術專業(yè)，漢中、安康、商洛等市的高職院校80% 開設有計算機網絡技術專業(yè)。但計算機網絡技術專業(yè)存在諸多共性問題：定位不準，受師資、實訓條件限制，培養(yǎng)的人才知識滯后，職業(yè)技能不強，崗位適應能力差。相對網絡技術的快速發(fā)展和廣泛應用,技術應用和技術管理人才培養(yǎng)工作相對滯后。隨著網絡技術的發(fā)展，網絡管理、網絡安全、網絡維護、網頁制作、網絡資源開發(fā)等方面的人才缺口巨大。

2.區(qū)域經濟的發(fā)展戰(zhàn)略，網絡技術是電子信息產業(yè)發(fā)展的支撐環(huán)境

國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的總體目標是：西部地區(qū)綜合經濟實力上一個大臺階，基礎設施更加完善，現代產業(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)略性新興產業(yè)基地；發(fā)展目標中提到，要做強、做大電子信息，新型能源和航空航天等優(yōu)勢產業(yè)，提高現代制造業(yè)綜合競爭力。建設國家一流的電子信息產業(yè)基地；西部大開發(fā)以及電子信息產業(yè)的發(fā)展更加需要計算機網絡技術的支撐環(huán)境，必然對計算機網絡技術人才有大量的需求。

3.本地區(qū)對計算機網絡高技能人才的規(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，掌握計算機網絡所涉及的軟、硬件知識，具備計算機網絡規(guī)劃、設計能力；網絡設備的安裝、操作、測試和維護能力；網絡管理信息系統(tǒng)的操作能力；快速跟蹤網絡新技術的能力，能真正把基礎理論知識與網絡實踐能力合二為一的網絡建設、 操作等技術型人才和管理人才才是社會需要的“緊俏商品”。而計算機網絡技術專業(yè)的特點正是培養(yǎng)此類人才。

通過調研漢中市及周邊地區(qū)的典型企業(yè)，對計算機網絡技術人才的崗位需求進行專業(yè)定位。其中主要走訪調研了以漢中四通公司為代表的信息產業(yè)；以漢中移動、聯通公司為代表的通信運營業(yè)；以及漢中鋼鐵廠代表的制造業(yè)、政府機關和服務業(yè)等。這些行業(yè)對網絡搭建、網絡管理和網絡應用等高素質技能性人才提出了崗位要求。

設計過程

通過行業(yè)企業(yè)市場調查等方式，確定人才培養(yǎng)目標；召開專家工人訪談會，確定典型工作任務；邀請企業(yè)專家參與，共同確定學習領域課程；召開專業(yè)指導委員會會議，校企共同制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案。通過企業(yè)調研分析，按照社會對高技能人才的需求，計算機網絡技術專業(yè)高素質技能人才的培養(yǎng)目標定位在：“建網”、“管網”、和“用網”。

參考《普通高等學校高職高專教育指導性專業(yè)目錄專業(yè)簡介》，參照國家職業(yè)標準、行業(yè)標準和企業(yè)用人單位的崗位標準要求，確定了計算機網絡技術專業(yè)所主要面向的職業(yè)崗位：網絡安全、信息對抗、網絡工程、網絡管理、IT產品營銷、數據庫設計開發(fā)、網站建設等。

1.依托行業(yè)企業(yè)，校企共同研究人才培養(yǎng)模式

根據企業(yè)崗位需求的統(tǒng)計，網絡及安全管理員是大多數企事業(yè)單位普遍需要的職業(yè)崗位。校企合作，共同研究工學結合的以典型工作任務為主線的“證書性學習、生產性實訓、頂崗性實習”的三階段人才培養(yǎng)模式。

第一階段“證書性學習”是指三年制的第一年的學習模式和學習目標主要是圍繞考取職業(yè)證書安排教學。主要取得勞動部的職業(yè)資格證書，如：計算機組裝與維護（建網基礎）、網絡管理員（管網基礎）、網頁設計與制作（用網基礎）。以達到基本職業(yè)素質和計算機網絡技術專業(yè)的入門水平，課程目標與學習目標以取得職業(yè)資格證書為標準。

第二階段“生產性實訓”是指三年制的第二年的學習模式和學習目標主要是在校內工廠化實訓基地以“典型工程項目”安排教學。以達到計算機網絡技術專業(yè)的較高水平。

第三階段“頂崗性實習”是指三年制的第三年的學習模式和學習目標主要是在校內、外的企業(yè)頂崗工作。以達到專業(yè)應具備的企業(yè)經驗和綜合素質。在校內安排企業(yè)真實性的專業(yè)綜合實訓，在校外以實訓基地為主，有計劃地安排頂崗實習。

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

產學研結合、校企互動，由學校教師和企業(yè)專家共同開發(fā)優(yōu)質核心課程，突出課程的實踐性、開放性和職業(yè)性，根據企業(yè)要求和技術發(fā)展變化及時更新教學內容，使學生獲得的知識、技能真正滿足職業(yè)崗位的要求。強化學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學生適應能力。生產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)指導委員會會議，根據前階段的工作分析和成果，共同討論和初步確定了2010級計算機網絡技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案框架體系。

人才培養(yǎng)方案設計框架體系

1.確定職業(yè)崗位

計算機科學與技術系以計算機網絡技術專業(yè)為試點，以工作過程為導向，以職業(yè)能力為核心，以體現工學結合為特點，以職業(yè)分析和典型工作任務為課程設計基礎，以真實工作任務為載體。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。

2.典型工作任務設計

典型工作任務指職業(yè)活動中具有代表性的職業(yè)行動，并能反映該職業(yè)本質特征的工作過程，它反映了該職業(yè)的典型工作內容和形式，應包括完成一項任務的計劃、實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，以便對該職業(yè)進行準確地分析，并以此為基礎進行課程開發(fā)。再根據三級能力的培養(yǎng)思路和職業(yè)養(yǎng)成規(guī)律，由淺入深安排學習內容，并由企業(yè)實際工作提煉出小型企業(yè)級局域網組建、網絡工程測試與驗收、網絡設備的安裝與調試等16個典型工作任務。

3.基于工作過程的課程設計方案

職業(yè)教育的學習領域課程是工作過程導向的課程方案。是一個由職業(yè)能力描述的學習目標、工作任務描述的學習內容和實踐理論綜合的學習時間三部分構成的學習單元。它是根據專業(yè)對應工作崗位及崗位群實施典型工作任務分析歸納到行動領域，根據認知及職業(yè)成長規(guī)律遞進重構行動領域轉換為學習領域(即：課程)，再根據完整思維及職業(yè)特征分解學習領域為主題學習單元即進行學習情境的設計，學習領域表現形式是由若干個學習情境構成，因此設計學習情境將是課程改革的核心和難點。學習領域設置的原則：一是每一學習領域都是完整的工作過程；二是各學習領域排序要遵循職業(yè)成長規(guī)律；三是各學習領域排序要符合學習認知規(guī)律，所有學習領域組成生產或經營過程。

根據專業(yè)對應工作崗位及崗位群實施典型工作任務分析歸納到行動領域，根據認知及職業(yè)成長規(guī)律遞進重構行動領域轉換為學習領域(即：課程)，再根據完整思維及職業(yè)特征分解學習領域為主題學習單元即進行學習情境的設計，學習領域表現形式是由若干個學習情境構成。我們對計算機網絡技術專業(yè)高素質技能人才的培養(yǎng)目標定位為：“建網”、“管網”、“用網”。

4.課程體系結構

典型工作任務的實施是有嚴格的條件限制的，需要有成熟的課程載體、規(guī)范的工作崗位或實訓中心，熟練的指導教師等條件的支撐。就我們目前的教學環(huán)境來說，尚不具備這樣的條件。所以我們提出“平臺+學習領域課程”的構想，兼容當前的教育環(huán)境和教學條件，保證學生多元發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的能力，在第一學年奠定一個基礎和平臺，從第三學期開始采用純粹的典型工作任務模式的構想。

5.教學計劃設計

完成了上述步驟之后，編制教學計劃表，課程開設順序與周課時安排可根據實際情況自行確定。當專業(yè)的學習領域與學習情境的幅度大時，或因校企合作、工學結合需要，按常規(guī)教學周無法很好實現教學目標時，可對3年6學期制進行變革。

計算機網絡技術專業(yè)核心課程實施方案

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

教學條件配置

1.師資要求

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

（1）具備本專業(yè)或相近專業(yè)大學本科以上學歷。

（2）從事實踐教學的主講教師要具備計算機網絡規(guī)劃設計、建設施工、管理、應用開發(fā)和信息安全專業(yè)中級以上的IT認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際工程經驗，能夠帶領學生完成實際項目，若能請企業(yè)兼職教師承擔則更好。

（4）教師“雙師”素質的比例要達到80%以上。

（5）專任教師與學生比例1:25左右，校外實訓基地指導學生實訓實習的企業(yè)兼職教師的比例不低于80%。

2.教學設備配置

（1）校內實訓室

支撐實踐教學計劃所需校內實訓基地的基本要求包括“網絡集成實訓室”和“網絡工程實訓室”，輔以2個普通多媒體機房，可以滿足每屆招生1個標準班（40人）的實訓基本要求。出于安全等原因，企業(yè)網絡的生產環(huán)境不會輕易讓學生使用，校內實訓環(huán)境應盡量擴大規(guī)模和覆蓋面，以保障實訓需要。條件許可時，應跟隨技術發(fā)展，增加安全、無線、IP語音、網絡存儲等實訓環(huán)境，盡量貼近實際工作環(huán)境。

（2）校外實訓基地

校外實訓基地包括從事系統(tǒng)集成、信息安全、網絡管理與維護等領域的企業(yè)和事業(yè)單位的網絡信息中心。最需要真實網絡環(huán)境開展“網絡管理與維護”實訓實習卻很難在企業(yè)進行，“綜合布線技術與施工”須借助網絡工程類企業(yè)開展實訓實習。由于行業(yè)的特殊性，除從事網絡工程和應用開發(fā)的少部分企業(yè)能一次接納多人外，一般企業(yè)接收的學生數目也就1到2個，且不會每年接納，因此校外實訓基地最好能夠達到每個標準班級（40人）4個以上，并盡可能多。

總 結

計算機網絡人才的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，專業(yè)建設和教學改革需要先進的思想指導，更需要科學合理的方法，需校企合作，走工學合作之路，同時要結合當地經濟發(fā)展水平和教育水平，制定出切實可行的計算機網絡人才培養(yǎng)方案。

參考資料：

[1]普通高等學校高職高專教育指導性專業(yè)目錄課題組.普通高等學校高職高專教育指導性專業(yè)目錄專業(yè)簡介[M].中國高職高專教育網，2005，2.

[2]歐盟Asia-Link項目“關于課程開發(fā)的課程設計”課題組.職業(yè)教育與培訓學習領域課程開發(fā)手冊[M].北京：高等教育出版社，2007.

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關鍵詞： 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，而與其他時間的狀態(tài)無關。組合邏輯電路的分析和設計是數字電路中一個重要組成部分[1]，對于初學者和大多數電子設計人員來說，掌握了一定的基本分析和設計方法后，設計出來的結果仍然不夠理想，特別是經過實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果后，設計達不到要求，就要重新設計，反反復復不但費時費力，浪費材料，而且在搭接電路過程中由于焊接而帶來的虛焊、漏焊等接觸不良現象，可能引發(fā)一系列電路問題，這些都極大的消弱設計者的積極性。隨著計算機技術的發(fā)展和電路設計仿真軟件不斷出現，運用電路設計仿真軟件設計電路，是提高組合邏輯電路設計水平和設計能力的有效方法[2]。

Multisim軟件是加拿大Interactive Image Technologies

公司（圖像交互技術公司，簡稱IIT公司）在1998年推出EWB5.0

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

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

1 傳統(tǒng)組合邏輯電路設計

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

2.1 四輸入表決電路分析

現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，將會把真值表轉換為邏輯表達式。利用此方法在分析組合邏輯電路時，可以省去復雜的邏輯計算，使得分析復雜組合邏輯電路變得更加簡單。

2.2 四輸入表決電路設計

最后，需要驗證邏輯電路設計，我們可以直接在Multisim

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【關鍵詞】組合邏輯電路；電路設計；解決方法

隨著數字電子技術的不斷發(fā)展，數字電路已被廣泛應用于現代數字通信、自動控制、數字計算機、數字測量等各個領域，并已深入我們的日常生活中。數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行設計時，可采用以下方法步驟：（1）分析設計要求，理清輸入與輸出的端口數和相互關系；（2）根據分析結果，設定變量并進行狀態(tài)賦值，再列出相應的真值表；（3）由真值表寫出邏輯電路的輸出表達式；（4）利用卡諾圖或邏輯公式將輸出表達式進行化簡；（5）根據最簡表達式畫出相應邏輯電路圖。按照上述方法步驟，組合邏輯電路原理設計就完成了，但實際設計工作除此之外，還包括電路器件的選擇，安裝和調試等過程。而往往就是在這些環(huán)節(jié)中容易遇到問題，現將常遇問題及解決方法歸納如下：

1.接口電路的電平轉換

在設計組合邏輯電路時，常常由于速度、功耗和帶負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、參數指標等均有所不同，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。接口電路的設計主要分以下兩種情況：第一，用TTL門電路驅動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動CMOS門電路。方法是利用TTL門電路中的OC門做接口，適當選取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門電路驅動TTL門電路。方法是應用六反相緩沖器等專用接口器件直接驅動TTL負載電路，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際電路輸入端口的關系，一般分以下兩種情況：（1）門電路多余輸入端的處理設計電路時，需要用到的集成門電路的輸入端多于實際電路需要的輸入端數時，就需要將多余的輸入端進行處理。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，應將多余的輸入端接高電平；如果是或門或或非門，應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際電路需要輸入端的處理當用到的集成門電路的輸入端少于實際電路需要的輸入端數時，可采用分組的方法進行解決。例如，實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，主要是指它的帶負載能力，即在設計電路時，可能存在一個門電路的輸出端所帶的負載門太多，超出了它的帶負載能力。門電路的帶負載能力主要通過扇出系數N來說明，它代表電路能驅動同類型門電路的最大個數。當輸出高電平、帶拉電流負載時：如果NH≠NL，則把較小的個數定義為扇出系數。在設計電路時，可采用扇出系數大的門電路作為輸出門。在設計組合邏輯電路時，除了以上所分析的問題外，還有一些細節(jié)需要注意的。如：用中規(guī)模集成電路實現組合函數會使電路連接簡單很多；對邏輯表達式的變換與化簡，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；設計時應考慮合理充分地應用組合器件的功能，應盡量選用結構原理比較簡單的，但數量又少的器件來滿足設計要求。綜上所述，要成功設計出一個組合邏輯電路不容易，要設計一個結構簡單、功能完整、參數合理的組合邏輯電路就更難，這需要設計者不斷地去嘗試、安裝和調試，從設計的過程去積累經驗。

參考文獻

[1]余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程(第三版)[M].高等教育出版社,2007,01.

[2]秀.電工電子學[M].高等教育出版社,2014,07.

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【關鍵詞】數字邏輯；下標計算法；趨勢分析法；Proteus軟件

《數字邏輯》是計算機科學與技術專業(yè)以及電氣、電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，主要介紹數字邏輯電路的分析和設計的方法[1]，是微機原理與接口技術、單片機原理等專業(yè)課程的先導課程。該課程對學生要求起點較低，不需要過高的前序知識，但實踐性較強，內容分散，不容易記憶。學生一開始接觸的是基本概念、原理方法、數字邏輯運算等，內容抽象，與實際的邏輯電路聯系不多，導致學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，無法讓學生對各種數字邏輯電路的結構和功能進行深入了解和分析，更加無法培養(yǎng)學生設計數字邏輯電路的能力。在這種情況下，教師如何在有限的時間內，精心設計教學方案，改革教學方法和教學手段，激發(fā)學生的學習熱情，提高教學質量，是一個值得認真研究和深入討論的問題[3]。下面將分別從教學方法和教學手段方面探討如何改進數字邏輯課程的教學，從而降低課程講解難度，提升學生的學習效率和效果，最終提升教學質量[4]。

1 教學方法改進

在涉及數字邏輯課程前面一部分內容，包括邏輯代數、組合邏輯電路和時序邏輯電路等章節(jié)的教學時，采用好的技巧或方法往往能使運算或分析更易懂、更方便且更不容易出錯。下面針對數字邏輯課程中“邏輯函數表達式轉換”內容提出“下標計算法”，針對“同步時序邏輯電路設計”的原始狀態(tài)圖構建環(huán)節(jié)提出“趨勢分析法”，在避免教學過程中對教材內容原樣照搬的同時，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 下標計算法

將一個任意邏輯函數表達式轉換成標準與-或表達式是數字邏輯課程中的基礎，包括卡諾圖化簡邏輯函數、二進制譯碼器或多路選擇器實現邏輯函數等內容中均會用到。教材中主要采用的是代數轉換法，分兩步進行：

這種轉換方法第一步不可或缺，但是第二步擴展最小項時會使邏輯函數變得更加復雜，運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，在第二步運算過程中采用“下標計算法”。這種方法是把第一步得出的一般與-或表達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，并且找出所有出現且不重復的下標值，最后直接得出標準與-或表達式的簡寫形式。

第二步：采用“下標計算法”得出標準與-或表達式，運算過程如表1所示。

從表1中可找到出現的全部不重復下標分別是0、1、3、6、7，因而可直接得出標準與-或表達式的簡寫形式為

1.2 趨勢分析法

在完全確定同步時序邏輯電路的設計過程中，形成正確的原始狀態(tài)圖是設計的第一步也是最關鍵的一步，否則設計出來的電路必然是錯誤的。而在同步計數器、序列檢測器和代碼檢測器這三種同步時序邏輯電路的設計中，序列檢測器的原始狀態(tài)圖的建立又是其中的重點和難點。教材中所采用的方法可行但是難以理解，學生在設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”，就是根據每個狀態(tài)的存儲功能和輸入序列的變化趨勢，分析現態(tài)在下一個輸入信號出現時應該指向哪一個次態(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)數目。按照一位輸入的序列檢測器的一般狀態(tài)數規(guī)律，如果需要檢測的序列有n位，則狀態(tài)數需要n+1個。這是因為其中第一個狀態(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，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x=0時，狀態(tài)從A到B，因為狀態(tài)B存信號“0”，輸出Z=0；當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x=0時，狀態(tài)從B到B，輸出Z=0；當x=1時，狀態(tài)從B到C，因為狀態(tài)C存信號“01”，輸出Z=0。

（3）此時處于狀態(tài)C。當x=0時，狀態(tài)從C到D，因為狀態(tài)D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態(tài)從C到A，因為信號“011”不能構成“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x=0時，狀態(tài)從D到B，因為狀態(tài)B存信號“0”，輸出Z=0；當x=1時，狀態(tài)從D到E，因為已經構成“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x=0時，狀態(tài)從E到D，因為狀態(tài)D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態(tài)從E到A，因為信號“011”不能構成“0101”序列的任何一部分，輸出Z=0。注意“當x=0時，狀態(tài)從E到D”是學生分析時最容易出錯的地方，錯誤原因在于認為“狀態(tài)應該是從E到B”，這是沒有考慮到當輸入信號“0101……”重復出現時，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 教學手段改進

為了增強學生對數字電路的感性認識，加深學生對數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，提高學生學習興趣[6]，避免枯燥的集成芯片和數字邏輯電路功能講解。將Proteus軟件引入數字邏輯課程教學，可增強教學的生動性和直觀性[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際電路的搭建，而且該軟件提供了多種與實際儀器儀表用法相似的虛擬儀器設備，還有各種信號源，幾乎可以完成各類數字邏輯電路的設計、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)的集成計數器相關內容時，用同步計數器構建任意進制計數器有多種方法，電路比較靈活，既可以利用計數器的清除端，也可以用預置功能。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，學生也更容易理解接受[9]。

例如，4位二進制同步可逆計數器74193構成模10加法計數器和模12減法計數器，要求用Proteus軟件實現。其仿真結果如圖2所示。

圖中電路分成上下兩個部分，上半部分電路是模10加法計數器，下半部分電路是模12減法計數器。兩個計數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）、同步可逆計數器74193、七段顯示譯碼器7448和七段共陰極數碼管構成。不同之處在于加法計數器采用累加計數，當計數器輸出由1001變成1010時，與門輸出為1，該信號接至清除端MR，使計數器狀態(tài)變成0000，因而其計數范圍是0000-1001，從而構成模10加法計數器。而減法計數器采用累減計數，初始設置端平時為1，電路開始工作時置入初態(tài)1111，然后開始減1計數，當計數器輸出由0100變?yōu)?011時，或門輸出由1變?yōu)?，該信號送至預置端PL，使計數器立即置入1111，因而其計數范圍是1111-0100，從而構成模12減法計數器。

3 結語

通過“下標計算法”能夠讓學生在進行邏輯函數表達式轉換時更加簡便快速、少犯錯誤。通過“趨勢分析法”能夠讓學生在同步時序邏輯電路的設計過程中，走好關鍵的第一步，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字邏輯電路講解變得更加形象、生動和直觀。在教學過程中需要不斷地研究和嘗試新的教學方法和教學手段，以提高數字邏輯課程的教學效果，為學生學習后續(xù)專業(yè)課程以及為解決工程實踐中所遇到的數字系統(tǒng)問題打下堅實的基礎。

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[3]徐健寧.《數字邏輯電路》課程的教改探索[J].職業(yè)時空，2011，7（9）：109-110.

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[7]陳堅禎，陽平，程鵬，等.Proteus仿真在計算機嵌入式方向系列課程中的應用[J]. 湖南科技學院學報，2012，33（8）：63-65.

篇10

摘要：本文分析了現有數字電子技術理論教材和實驗教材的內容和不足之處，深入分析了該如何選擇電子技術的理論和實驗教材，以達到培養(yǎng)學生能力為重點，加強該課程的實踐環(huán)節(jié)，使學生實踐與理論結合，滿足現代社會需要。

關鍵詞：數字電子技術；現狀；選擇

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

一、 引言

數字電子技術課程是電氣工程、機電工程和信息工程等諸多專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，其對個專業(yè)的專業(yè)課程起著尤為重要的作用。隨著信息技術的發(fā)展和知識的積累，在目前的高等教育中出現了兩個問題，其一是課程數目的大幅增加導致每門課的平均課時數較大減少的問題；其二是平均課時數減少而課本內容增多的問題。比如過去本科四年需要學習的課程在35門以下，而現在增加到了45門以上；過去一門課的課時數為72學時，而現在只能減少為54學時。但是學生學習的課本不僅沒有變薄，反而增加了學習內容和信息量，其最終的結果導致老師覺得課程難于教學，學生覺得課程難于學習，教學效果大不如以前。數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時、合適教學的教材。

目前的數字電子技術教材主要有理論和實驗教材兩種。其中理論教材在內容上存在的問題是理論知識過于強調知識的理論性，缺少與實際應用的舉例和論證，這樣很難培養(yǎng)學生的實踐技能；而實踐教材存在的不足是沒有與理論教材配套，導致實踐教學很難與理論教材有效地結合起來。針對以上問題選擇更有利于教學和培養(yǎng)學生能力的理論教材和實驗教材顯得至關重要。

二、數字電子技術教材的現狀分析

（1） 現有的理論教材內容分析和不足

在目前的各高校中，重點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。數字電子技術理論教材很多，很難一一細細分析比較，但總的來說，其內容上大致一樣?，F根據大部分數字電子技術教材分析該課程的內容和不足。

從內容上分析現有的數字電子技術教材，其一般包括邏輯代數基礎、門電路、觸發(fā)器、組合邏輯電路、時序邏輯電路、半導體存儲器、數-模與模-數轉換、脈沖波形的產生與整形、可編程邏輯器件、硬件描述語言等。其中邏輯代數基礎、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與基礎。下面對以上基礎重點部分詳細分析其內容和不足之處。

針對該課程的第一部分――邏輯代數基礎，其主要講述了各種進制與進制之間的相互轉換、各種編碼、邏輯代數運算、基本公式、基本定理、邏輯函數化簡方法及其表示方法等。在現代的教育中，很多同學在高中學習計算機時就學習了二進制、碼制等內容，而且在學習該課程之前已經學習了C語言等編程語言，這些編程語言都都講述了進制及其相互轉換這方面的知識。對于邏輯函數的化簡方法應該重點闡述，尤其是卡諾圖，其在實際的應用中很常用。該部分的不足之處就是重復闡述了進制，浪費篇幅和時間。

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，在學習該課程之前都學習了模擬電路課程，該課程已經詳細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 - 冒險等內容。在該部分中，仔細分析其內容發(fā)現其有很多重復部分，主要在組合邏輯電路的設計方法這部分，由于大部分的設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容。這部分基本上沒有什么大的問題，因為內容較陌生，對后面的時序邏輯電路尤為重要，所以應該詳細闡述。

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計原理等內容。在該部分中，仔細分析其內容發(fā)現其有很多重復部分，主要在時序邏輯電路的設計方法這部分，由于大部分的設計方法都是差不多，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容，該部分在以后的學習中會單獨開設這方面的課程，可以大大減少這部分內容的介紹。

在脈沖波形的產生與整形章節(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定時器及其應用等內容。這部分對于實驗教學尤為重要，應該大部分介紹。

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

（2） 現有的實驗教材內容分析和不足

實驗教學對于實踐性很強的課程而言無疑非常重要，它是理論聯系實際的橋梁，是檢驗理論學習的一個重要環(huán)節(jié)。對數字電子技術課程也是同樣的重要。目前該課程實驗教學的教材很少，并且很雜，我們需要分析其實驗教材的主要內容，指出其不足之處。大部分的實驗教材內容也差不多，其主要根據理論教材來編寫的。

數字電子技術的實驗教材大部分包括三大部分，第一部分是基礎實驗，這些實驗主要是驗證理論學習中的一些基本原理、基本模塊，為了加深對理論的理解。第二部分是綜合實驗，該部分主要是利用第一部分的基本模塊，設計相對復雜的實驗，可以提高同學的創(chuàng)新和實踐能力。第三部分是實際設計制作部分，該部分主要是要求同學利用現有的條件設計制作一個實際的、滿足實驗要求的小作品。該部分旨在培養(yǎng)學生的實際動手能力，分析問題，解決問題的能力，增強學生的調試能力。

對于第一部分，其主要內容是TTL與非門的邏輯功能與參數測試，門電路邏輯功能測試與變換，編碼器測試及其應用，譯碼器測試及其應用，數據選擇器測試及其應用，數值比較器測試及其應用，觸發(fā)器測試及其功能轉換，移位寄存器測試及其應用，計數器測試及其應用，555定時器的應用。這部分內容主要是基本模塊，篇幅不宜過大，但是實驗平臺往往選擇數字電子技術實驗箱，同學們只需要接線即可，然后完成相應的實驗報告。

對于第二部分，其主要內容是組合邏輯電路的設計，一位數值比較電路的設計，同步時序邏輯電路的設計，計數、譯碼、顯示電路的設計，60s定時顯示電路的設計。這部分內容主要是利用第一部分的模塊設計跟更為復雜的電路?？梢栽敿氷U述設計的思路，可能需要更大的篇幅。該實驗的實驗平臺仍然是數字電子技術實驗箱，同學們仍然只需要接線即可，然后詳細完成實驗報告。

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

三、淺析數字電子技術教材的選擇

（1）理論教材的選擇

對于數字電子技術理論教材的選擇，我們根據第二部分數字電子技術理論教材的現狀和不足，依次一部分一部分地闡述每章節(jié)的選擇要求，以達到理論教學的目的。

對于邏輯代數基礎章節(jié)，根據上面的分析可知需要選擇的教材應該從內容上注意以下幾點：

1.簡單或者忽略介紹有關二進制、進制轉換方面的內容。

2.著重介紹邏輯代數的化簡方法，尤其是卡諾圖。

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

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

2.重點介紹CMOS集成門電路而減少介紹TTL集成門電路。

3.重點介紹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)，因為這章節(jié)在該教材中很重要，那么我們選擇的時候應該從內容上注意很多，由于大部分組合邏輯電路的設計過程基本上相同，我們選擇的時候需要注意介紹該部分的篇幅不宜過多，而應該把重點放在各種邏輯電路的邏輯特點、器件特點、器件性能的擴展與使用上，舉例幾個邏輯器件的設計說明就可以，對于比較特殊的邏輯器件應該詳細介紹。這主要是因為我們實際使用到的數字電路不需要我們深入理解其中的內部工作原理，只需要知道該器件的使用方法，使用特點，注意事項即可，只需要把它當做模塊按照需要拿來用即可。就像50年代時，一般的電子學教材書籍對電阻、電容和電感的內部工作原理大量深入的分析，但是我們現在的教材已經沒有該部分內容，這主要是因為我們大家學習電子知識，旨在去應用它們，而不需要深入理解其內部從微觀統(tǒng)計力學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)，根據上面的分析可知需要選擇的教材應該從內容上注意盡量選擇比較詳細描述該章節(jié)的書籍，因為這部分知識對后續(xù)的學習尤為重要，如理解時序邏輯電路的工作原理，理解計算機存儲器，寄存器、鎖存器等等。

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

對于可編程邏輯器件和硬件描述語言章節(jié)，根據上面的分析可知需要選擇的教材應該從內容上注意根據學校后續(xù)的學習課程來選擇，如果學校后面有專門的課程學習這部分內容，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描述這部分內容的教材。當然，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字電路技術的基本知識，而另外一本讓同學們課外的學習和擴展。

對于脈沖波形的產生與整形章節(jié)，由于現有的教材都對這部分內容有比較好的闡述，這部分內容不僅對理論學習重要，而且在實際的實踐過程中經常用到。所以盡量選擇闡述比較詳細的教材。

對于A/D和D/A轉換章節(jié)，由于我們在實際的應用之中只是拿其芯片用，不過還是得盡量弄懂其內部工作原理，我們還是得詳細分析和理解一些A/D和D/A轉換器的工作原理和設計思路，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，我們在選擇這部分數字電子技術理論教材時，盡量滿足以上各章節(jié)的要求，但是實際情況還得根據各高校的教學目的和教學層次，如果是研究類型高校，那么我們可以選擇盡量詳細介紹、深入分析其內部工作的教材，如果是應用型高?；蛘吒呗氼悓W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，以達到教學目的。

（1）實驗教材的選擇

對于數字電子技術實驗教材的選擇，我們根據第二部分數字電子技術實驗教材的現狀和不足，依次按照那三部分要求來選擇，以達到理論教學的目的。

對于第一部分――基礎實驗，這部分主要是驗證理論學習的一些基本知識，那么在選擇的時候我們不求詳細介紹個實驗的實驗步驟，而是要詳細、多方面的涵蓋理論學習的內容。不過還得考慮學校的實驗教學設備情況，根據實驗設備可以提供的實驗，來靈活的選擇實驗。

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

對于第三部分――實際設計和制作，該部分主要是實際設計并制作完成一些具有現實意義的實驗。那么在選擇時我們得考慮一下高校的實際情況，包括實驗條件和教學學時，但是這部分對于同學們的實踐能力、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驗，沒有學時完成的可以讓同學們在課外完成或者提供一個實驗平臺，組成興趣實驗小組，合作完成。這樣帶來的好處是可以培養(yǎng)學生合作精神、自己動手實踐的能力，增強學生對學習電子知識的極大興趣。

綜上所述，我們在選擇這部分數字電子技術實驗教材時，根據學校的實際設備情況和實驗教學學時，靈活多變的選擇適合自己高校的實驗教材，培養(yǎng)具有較強實踐能力的學生。

四、總結

本文分析了數字電子技術理論教材和實驗教材的現狀和不足，根據現狀和各高校的實際情況提出了選擇合適的，可以培養(yǎng)學生能力的教材，增強學生的學習主動性和實踐能力的教材，在學時不夠的情況下滿足各高校的教學目的的教材。

目前，對數字電子技術教材的選擇還有一些問題，有許多的不盡完善支持，本文是作者根據多年的教學經驗和實踐心得提出的具有建設性的觀點。旨在提高教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、實踐能力、分析問題和解決問題的能力。

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