導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

數(shù)字電路在電工電子技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課程中占有非常重要的作用，它承接了電路基礎(chǔ)、電工、模擬電子線路等先修的基礎(chǔ)部分的課程，又是高頻電子線路，計(jì)算機(jī)接口等后續(xù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)。而數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，是數(shù)字電路課程學(xué)習(xí)的又一個(gè)重要組成部分，它在整個(gè)數(shù)字電路教學(xué)中占有重要的作用[1-6]。一方面可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握，另一方面還可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力，具有極其重要的基礎(chǔ)性作用。實(shí)驗(yàn)課程不同于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課的主體是學(xué)生，學(xué)生的參與熱情直接影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞。如何針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)實(shí)施方式，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行整合和改革，是本文要重點(diǎn)討論的問(wèn)題。

2目前設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題

目前的數(shù)字實(shí)驗(yàn)教學(xué)有如下的特點(diǎn)：內(nèi)容飽滿，課時(shí)緊張，對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)工作要求很高，而且多數(shù)典型的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)于第一次接觸數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)短時(shí)間內(nèi)任務(wù)較為艱巨，且由于是基礎(chǔ)性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，趣味性不強(qiáng)，學(xué)生常常是還未完全理解一個(gè)電路的完整過(guò)程。又因?yàn)檎n時(shí)內(nèi)容的限制而急忙開(kāi)始了下一個(gè)內(nèi)容，看似完成了不少項(xiàng)目，實(shí)際并未吃透原理。例如，74LS00和74LS20功能驗(yàn)證，第一次搭接實(shí)驗(yàn)電路，尤其是74LS20輸入端多，總體線路偏多，多數(shù)學(xué)生接好這個(gè)實(shí)驗(yàn)電路已經(jīng)花費(fèi)了不少時(shí)間。本來(lái)重點(diǎn)是通過(guò)觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，從直觀的角度充分理解掌握與非門(mén)的邏輯關(guān)系，輸入與輸出之間的聯(lián)系。但多數(shù)學(xué)生重點(diǎn)卻不得不放在了怎么去搭接這個(gè)電路，怎么樣才算是搭接好了這個(gè)電路，怎么樣才能確定這個(gè)搭接好了的電路是良好無(wú)故障的。如果調(diào)試中再遇到一些問(wèn)題，或是預(yù)習(xí)不充分的話，就無(wú)法在當(dāng)堂課上完成全部的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。即使完成了，也都比較匆忙，根本談不上體會(huì)這些實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論間的關(guān)系，這樣一連幾次課下來(lái)，高強(qiáng)度又機(jī)械的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練關(guān)于驗(yàn)證理論、分析現(xiàn)象。尤其是體會(huì)過(guò)程，這些實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)的初衷并沒(méi)有完全體現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生對(duì)于本該充分鍛煉自我動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)課程提不起興趣甚至產(chǎn)生了回避的念頭，課堂教學(xué)成果并不突出，大大影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3改進(jìn)型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

合理安排教學(xué)內(nèi)容，在課堂上大膽創(chuàng)新即在保證數(shù)字電路基本理論體系的前提下，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，把握教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)分析與設(shè)計(jì)方法學(xué)習(xí)的教學(xué)，使學(xué)生具備一定的自學(xué)能力和課后查閱資料的能力以應(yīng)對(duì)日新月異的新技術(shù)、新器件。增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，穿插安排趣味性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)方案。具體內(nèi)容實(shí)施計(jì)劃如下：3.1集成“與非門(mén)”參數(shù)測(cè)試。熟悉數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱輸入輸出區(qū)域，理解輸入端原變量、反變量的引入，完成74LS20功能驗(yàn)證，并列寫(xiě)真值表，理解“與非”的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出間的聯(lián)系。3.2組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)。結(jié)合教材中的典型三人表決電路，按照邏輯電路圖，進(jìn)一步讓學(xué)生熟悉掌握數(shù)字電路搭接的方法，并學(xué)會(huì)判定電路的好壞，器件的好壞，最終理解組合邏輯電路的電路特點(diǎn)。嘗試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的組合邏輯電路，如數(shù)字電子鎖，畫(huà)出邏輯電路圖，按照自己設(shè)計(jì)的電路圖搭接電路，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)原理，歸納設(shè)計(jì)思路，并分組討論是否有其他方案完成同一個(gè)電路功能，分析比對(duì)，得出最佳方案，并加以驗(yàn)證。3.3時(shí)序邏輯電路。介紹JK觸發(fā)器74LS107的邏輯功能，并驗(yàn)證三人搶答器。掌握時(shí)鐘脈沖在數(shù)字電路中的作用，并用實(shí)驗(yàn)箱上提供的單次脈沖按鈕，充分理解脈沖的上升沿和下降沿對(duì)觸發(fā)器輸出結(jié)果的影響，驗(yàn)證三人搶答器電路的邏輯功能，嘗試排除簡(jiǎn)單的電路故障，例如搶答時(shí)蜂鳴器不響，或者搶答器輸出不清零等，分析故障原因，并記錄。本次內(nèi)容較難，只安排這一個(gè)電路。介紹雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能，根據(jù)驗(yàn)證表格進(jìn)行器件邏輯功能的簡(jiǎn)單驗(yàn)證。按照要求，設(shè)計(jì)完成四位輸出循環(huán)“1”的時(shí)序電路，要求手動(dòng)脈沖控制或者1Hz脈沖控制輸出。了解異步清零端和置位端的作用，注意互補(bǔ)輸出端的影響。排除常見(jiàn)的故障，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生排查故障的能力，總結(jié)分析故障產(chǎn)生原因并記錄。3.4集成計(jì)數(shù)器。介紹74LS161和74LS162，理解同步和異步的含義，用兩種器件設(shè)計(jì)同一種計(jì)數(shù)范圍的計(jì)數(shù)器。學(xué)會(huì)計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)方法，再結(jié)合門(mén)電路，設(shè)計(jì)模12、模24等常見(jiàn)計(jì)數(shù)電路，顯示電路暫時(shí)先通過(guò)邏輯電平指示燈進(jìn)行顯示，可根據(jù)輸出的情況，盡可能選最低數(shù)量的邏輯電平指示燈。3.5譯碼、顯示電路介紹7段字符譯碼器，比對(duì)3個(gè)使能端的位權(quán)，根據(jù)簡(jiǎn)單的顯示電路，顯示10以內(nèi)數(shù)字，輸入用邏輯開(kāi)關(guān)來(lái)代替。熟悉了譯碼顯示電路后，結(jié)合上節(jié)課的內(nèi)容，構(gòu)成“計(jì)數(shù)—譯碼—顯示”電路，由計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)部分，譯碼器進(jìn)行譯碼，顯示電路用共陽(yáng)數(shù)碼管顯示。注意各部分電路之間的連接，不要有多余的連接線，脈沖部分可以選擇1Hz脈沖輸入。3.6移位寄存器電路。介紹雙向移位寄存器74LS194，掌握邏輯功能，熟悉左移和右移的電路分別如何構(gòu)成，驗(yàn)證清零、置數(shù)、左移、右移功能。設(shè)計(jì)4s變燈電路，掌握電路構(gòu)成原理，注意輸出高低位的控制。3.7綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)一個(gè)4位顯示秒表電路，脈沖部分可以先用實(shí)驗(yàn)箱的1Hz脈沖來(lái)試驗(yàn)。后期產(chǎn)生部分，可以用555多諧振蕩電路產(chǎn)生，注意充放電電路中電阻和電容參數(shù)的選取，要求輸出為1000Hz方波信號(hào)；計(jì)數(shù)部分電路選用十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS162，注意級(jí)聯(lián)方法，最高位的反饋選用反饋預(yù)置法完成。顯示部分電路選用74LS47或74LS247，共陽(yáng)數(shù)碼管，注意限流電阻的連接，不能短路，觀察數(shù)碼管發(fā)光二極管的顏色，時(shí)刻注意檢查顯示電路是否正常。最后，這幾部分連接在一起構(gòu)成秒表電路。要求連接線路清楚，不能飛線，電源和地線要利用電源條合理安排，整個(gè)電路要注意工藝，本次課時(shí)間安排為6學(xué)時(shí)，要求學(xué)生獨(dú)立完成。

4結(jié)語(yǔ)

在新的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置方面，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而在這一進(jìn)程中，對(duì)學(xué)生的興趣引導(dǎo)被擺在了突出的位置上。下一步還要逐漸構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)體系，加強(qiáng)前后連貫性，使學(xué)生更好的理解接受并反作用于理論知識(shí)的進(jìn)一步掌握和學(xué)習(xí)。在保證數(shù)字電路基本理論體系的前提下，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，把握教學(xué)重點(diǎn)，在講完基本原理后，及時(shí)地輔以軟件仿真。特別是對(duì)中、大規(guī)模集成電路的應(yīng)用舉例仿真，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際電路的感性認(rèn)識(shí)，從而消除其對(duì)電路的陌生感和神秘感，大大提高其學(xué)習(xí)的興趣、積極性和主動(dòng)性。讓學(xué)生在參與中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中進(jìn)步。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和模式也應(yīng)不斷的改革，這就要求相關(guān)老師在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)過(guò)程中深入研究和探索新的方法。

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作者:張璐雅 阮景 單位:國(guó)防科技大學(xué)信息通信學(xué)院試驗(yàn)訓(xùn)練基地