前言：中文期刊網精心挑選了數字邏輯電路設計實踐范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
數字邏輯電路設計實踐范文1
【關鍵詞】教學方法 項目驅動 一體化 表決器 組合邏輯電路
【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0241-01
引言
數字電子技術課程是電子、通信、自動化等理工科專業的基礎課程。該課程知識點多，邏輯性強，且理論與實踐結合密切，掌握基本理論和實踐技能可為后續課程打下基礎。學校在培養學生時應以市場為導向，以創新為動力，培養具有自學能力、創新意識、實踐能力及團體協作能力的技能應用型人才。數字電子技術主要分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，在教學方法上，采用了項目驅動，任務導向的一體化教學，起到了較好的學習效果，下文以組合邏輯電路中三變量多數表決器為例闡述。
1.項目驅動一體化教學
數字電子技術課程教學方法很多，可以采用傳統的板書講授法、多媒體講解演示法、圖示法、螺旋上升式和支架式教學法、支架式問題啟發式教學法、比較法、項目導向-任務驅動教學法等[1]，各種教學方法各有利弊。在授課過程中應選擇合適的教學工具，根據教學目的和內容特點將各種方式有效組合利用，以便使學生真正成為學習的主導與主體，激發他們更好的學習這門課程。
項目驅動一體化教學就是：即依附一個應用項目，設定具體任務，幾人一組讓同學分工合作進行理論設計[2]，實現理論教學區，模擬操作區，崗位訓練區，實現教學場地“空間一體化”。項目驅動一體化教學體系框架結構如圖1所示。
2.應用實施步驟
（1）布置項目：表決器在選舉及投票時用的非常多，是比較貼近實際的一個產品。該項目要求利用所學的組合邏輯電路知識[3]，設計一個至少3變量的多數表決器，表決時無棄權情況。學生4人為一個小組，分工協作，共同完成理論到實踐設計。
圖1. 項目驅動一體化教學體系框架結構圖
（2）理論教學區――電路理論設計：組合邏輯電路設計步驟：邏輯抽象，函數表達式，選擇器件，電路連線。由項目要求可知，輸入有3個，設為ABC，輸出1個設為Y，可依此列出真值表，寫出函數表達式如下：
選擇器件，電路連線：
方案一：采用小規模集成門電路設計（門電路），從電路器件數目少，種類少的角度考慮，選用與非門設計電路圖如圖3（a）所示。
方案二：采用中規模集成芯片設計（譯碼器和數據選擇器）。用3-8譯碼器74HC138及雙4選1數據選擇器74HC153根據函數構建實現，連線如圖2（b）（c）所示。
（a）門電路 （b） 74HC138 （c）74HC153
圖2. 三變量表決器電路設計圖
（3）模擬操作區――軟件模擬仿真：選用元器件及儀表與實物較接近的Multisim10，該軟件的元件庫提供了數千種電路元器件及其理想值，另外儀器庫中的數字萬用表，邏輯分析儀，函數信號發生器等多種電工電子儀表可供選用[4]。讓學生根據所采用的器件進行Multisim模擬仿真，采用門電路進行的軟件模擬如圖3所示，當代表三變量的開關ABC有2個以上接高電平時，與G4與非門相接的燈就會點亮，表示方案通過。
圖3. 采用門電路構成的3變量表決器
（4）崗位訓練區――版圖繪制及DIY、元件焊接調試[5]：采用Protel99SE進行PCB版圖的設計；接下來進行PCB制板，看是否達到設計要求的效果。學生此部分若未學過Protel可先暫不操作。
（5）各組答辯、評價：根據各組理論設計、軟件模擬、實物制作情況，給予合理的評價，總結各組的優缺點，看是否符合起初設計規定的要求，鼓勵學生設計中的創新之處，讓學生感到自學的快樂。
3.總結
項目驅動一體化教學法使學生通過一個與現實緊密的項目操作，完成理論教學區，模擬操作區，崗位訓練區，實現教學場地“空間一體化”教學，使學生在學習數字電子技術的課程中，可以做到突出應用主線，注重學用結合，更好的培養學生創新、團體協作能力，為其以后提供更為廣闊的發展空間。
參考文獻：
[1]劉巖梅.淺談數字電路的教學方法[J].科技信息，2010（26）：132
[2]蔣淑明，項目教學法在數字電子線路課程教學中的應用[J].實踐與探索，2010（6）：158-159
[3]劉海燕 賈燕茹，《組合邏輯電路設計》的課堂教學設計與實踐[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2010（2）：61-63
數字邏輯電路設計實踐范文2
關鍵詞：組合邏輯電路；Multisim；仿真
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.257
0 引言
組合邏輯電路是指在任一個時刻，輸出的狀態只取決于同一個時刻各輸入狀態的組合，而與電路之前的狀態無關。組合邏輯電路的分析和設計是數字電路中一個重要的組成部分[1][2] ?！皵底蛛娐放c邏輯設計”是電子類專業一門重要的專業基礎課，同時又是一門實踐性很強的課程。隨著電子技術產業的高速發展，新器件、新電路不斷地涌現，現有實驗室的條件已經無法滿足各種電路的設計和調試的要求，這在一定程度上影響了電路相關實驗教學的效果，而且影響了高校對學生創新能力的培養。此時，在實驗教學中引入具有強大分析、仿真電路功能的電路仿真設計軟件Multisim，可以較好地解決這一問題。
在數字電路與邏輯設計實驗中引入該仿真設計軟件，結合傳統的實驗教學，就可以增開大量設計性和綜合性實驗，在激發學生學習興趣的同時，也培養了學生的創新能力和動手能力[3]。本文將以一個組合邏輯電路為例，對其進行理論分析和仿真實驗分析，從而得出Multisim在組合邏輯電路分析實驗教學中的重要作用。
1 組合邏輯電路理論分析
組合邏輯電路分析的任務是在給定邏輯電路的基礎上，通過分析、歸納，確定其邏輯功能[4]。它一般分為5個步驟：組合邏輯電路；邏輯表達式；最簡表達式（經化簡變換得到）；真值表；邏輯功能。
現有一組合邏輯電路，如圖1所示，以此為例，來進行分析。
根據邏輯圖可以逐級寫出邏輯表達式：
通過化簡與變換，是表達式變換成與-或表達式：
由表達式列出真值表（如表1）：
分析邏輯功能：
由真值表可知，當A、B、C三個變量不一致時，電路輸出為1；當A、B、C相同時，即同為0，或同為1時，電路輸出為0。所以這個電路稱為不一致電路。
2 應用Multisim進行組合邏輯電路分析
2.1 創建仿真電路
根據圖1所示的邏輯電路圖，在Multisim 12.0中創建仿真電路。待仿真電路如圖2所示，對邏輯電路進行了轉換，其中，三個開關分別接VCC（表示輸入為1）和接地（表示輸入為0），萬用表用來測量輸出電壓，燈泡的亮和滅表示輸出為邏輯“1”或邏輯“0”。為了便于分析，我們還加入了邏輯變換器，它可以將邏輯電路轉換成真值表和邏輯表達式，也可以將真值表轉換成邏輯表達式和邏輯電路。
由邏輯變換器得到的真值表如圖3所示，與表1比較后可以發現，由邏輯電路圖分析得到的真值表和由邏輯變換器得到的真值表是一致的。
2.2 仿真分析
在仿真電路的基礎上，我們可以運行仿真。分別改變三個開關的狀態，即改變輸入變量A、B、C，從000到111，依次測試輸出電壓的高低電平，以及燈泡的亮和滅，如表2所示。其中，輸出電壓5V表示輸出為高電平，輸出電壓0V表示輸出為低電平。根據輸出結果，可以看出，仿真結果與前面得到的真值表的結果是相符的。
3 結束語
以文中所給的不一致電路為例，分別進行了傳統的組合邏輯電路理論分析以及應用Multisim對組合邏輯電路進行仿真實驗分析，對兩者進行了比較，根據實驗測試所得到的實驗結果對理論分析進行了驗證，并證明了兩者是一致的?？傊?，用Multisim軟件對組合邏輯電路進行仿真實驗，既能激發學生的學習興趣，也能極大地提高教師的教學水平。在實際的教學過程中，充分利用Multisim仿真的橋梁作用，可以將理論教學、 仿真和實驗教學三位一體，有效地結合起來，充分地發揮作用，培養出更多創新型的人才。
參考文獻：
[1]閔衛鋒.基于Multisim2001的組合邏輯電路分析與設計[J].科技創新導報，2008，2：80
[2]黃濟，李澤彬，汪明珠，姚有峰.組合邏輯電路設計與Multisim仿真[J].高科技產品研發，2012：58-98.
[3]張亞君，陳龍，牛小燕.Multisim在數字電路與邏輯設計實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2008（08）：108-114.
[4]張惠敏，劉海燕.電工電子技術[M].鄭州：河南科學技術出版社，2014：192.
[5]包敬海，張大平，陸安山.Multisim在組合邏輯電路設計中的應用[J].欽州學院學報，2008（12）：30-33.
數字邏輯電路設計實踐范文3
高中人教版新課改物理教材選修3-1中編入了“簡單的邏輯電路”一節，目的是接軌數字化現代生活，讓學生感受到物理知識與生活的息息相關，從而培養他們對物理知識的親近感，是現代化氣息很濃的一節教學內容.
課程標準對本節的要求是讓學生初步了解邏輯電路的基本原理以及它在自動控制中的應用，從中可以看出，本節在高考中的要求較低，屬于認識和了解的Ⅰ類要求.不過筆者認為，隨著科學技術的不斷進步，本節或會成為將來高考中一個重要內容，并且是對學生實踐能力的一個非常好的檢驗標準.
2設計理念
本節主要介紹邏輯電路中的“與”門、“或”門、“非”門等基本電路，對中學生來說比較抽象，不易理解，因為學生目前的認知水平是建立在直流電路的基礎上，因此，我在教學過程中，要求學生像課本上介紹的那樣，將它們與能夠實現類似邏輯功能的直流電路相類比，這樣解決問題就會容易多了，并可以幫助學生初步具備解決相關問題的能力.
3使用建議
本節非高考熱點，在山東省考試中沒有出現過類似題目，但是目前趨勢山東卷要逐漸向全國卷靠攏，建議本節還是要認真講解，因為門電路在生產、生活中的廣泛應用已經成為某些大城市的熱點考題，例如上海高考，相信在以后的高考中，山東也會逐漸重視此方面的教學.建議使用多媒體教學，多創設情境，希望各位同仁賜教.
4教學目標
知識與技能
（1）知道三種門電路的邏輯關系、符號及真值表；
（2）會用真值表表示一些簡單的邏輯關系；
（3）會分析、設計一些簡單的邏輯電路.
過程與方法
（1）通過實例與實驗，理解“與”、“或”、“非”邏輯電路中結果與條件的邏輯關系；
（2）通過簡單的邏輯電路設計，體會邏輯電路在生活中的意義.
情感態度價值觀
（1）感受數字技術對現代生活的巨大改變.
（2）體驗物理知識與實踐的緊密聯系； [HJ0.9mm]
（3）學生在自主探究、交流合作中獲得知識，體會學習的快樂.
教學重點：本節的教學重點應放在“與”門的教學上，因為“與”門的邏輯關系，真值表，工作原理理解了，“或”門與“非”門就容易掌握了，可以增加學生的自主探究性學習.
教學難點：本節教學難點是邏輯關系的認識以及應用.
教學方法類比法講授法師生互動
信息化資源多媒體輔助教學PPT投影儀
5教學過程
【新課引入】
【情景設疑】
教師： 我們知道從前年開始棗莊廣電局就開始大力推廣數字電視，那什么是數字電視呢？那我們以前看的電視叫什么電視呢？[HJ1mm]
數字邏輯電路設計實踐范文4
【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以及電氣、電子信息類專業的一門專業基礎課，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”的原始狀態圖構建環節提出“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”，就是根據每個狀態的存儲功能和輸入序列的變化趨勢，分析現態在下一個輸入信號出現時應該指向哪一個次態，這樣逐步分析下去，最后得出正確的原始狀態圖的方法。下面以“0101”序列檢測器為例來說明用“趨勢分析法”建立原始狀態圖的過程。
例如，作出“0101”序列檢測器的Mealy型狀態圖，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數目。按照一位輸入的序列檢測器的一般狀態數規律，如果需要檢測的序列有n位，則狀態數需要n+1個。這是因為其中第一個狀態為初態，其他n個狀態用于存儲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。其中A狀態為初始狀態，B狀態用于存儲輸入信號“0”，C狀態用于存儲輸入信號“01”，D狀態用于存儲輸入信號“010”，E狀態用于存儲輸入信號“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A開始，當x=0時，狀態從A到B，因為狀態B存信號“0”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從A到A保持不變，輸出Z=0。
（2）此時處于狀態B。當x=0時，狀態從B到B，輸出Z=0；當x=1時，狀態從B到C，因為狀態C存信號“01”，輸出Z=0。
（3）此時處于狀態C。當x=0時，狀態從C到D，因為狀態D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從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A，輸出Z=0。
（4）此時處于狀態D。當x=0時，狀態從D到B，因為狀態B存信號“0”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從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E。當x=0時，狀態從E到D，因為狀態D存信號“010”，輸出Z=0；當x=1時，狀態從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]。
在講解通用中規模時序邏輯電路章節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仿真演示動態過程，節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生器（發出頻率為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1111，然后開始減1計數，當計數器輸出由0100變為0011時，或門輸出由1變為0，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，為學生學習后續專業課程以及為解決工程實踐中所遇到的數字系統問題打下堅實的基礎。
【參考文獻】
[1]陶永明.《數字邏輯》課程教學方法研究及探討[J].現代計算機：專業版，2010（5）：98-102.
[2]董漢磊，呂治國.“數字邏輯設計”課程教學改革研究[J].中國電力教育，2011（28）：122-123.
[3]徐健寧.《數字邏輯電路》課程的教改探索[J].職業時空，2011，7（9）：109-110.
[4]施鍵蘭，趙芮，黃文秀，等.《數字邏輯》課程教學改革的探索[J].現代計算機：專業版，2011（23）：45-47.
[5]歐陽星明，于俊清，等.數字邏輯[M].4版.武漢：華中科技大學出版社，2009：32-34.
[6]莊立運，王曉輝.Proteus在數字電子技術課堂教學中的應用探討[J].科技信息， 2011（13）：84.
[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.
數字邏輯電路設計實踐范文5
題目的選取既要符合教學大綱的要求，能充分體現本課程所學的主要內容，使學生在設計過程中能綜合應用所學的知識，發揮基本技能，又要盡可能反映科學技術的先進水平，并且具有一定的實用性。就電子技術課程中有關數字邏輯方面的選題示例如下：①簡易交通燈控制邏輯電路設計；②波形發生器；③數字溫控儀；④搶答器電路設計；⑤音樂彩燈控制器；⑥邏輯電路控制的公共汽車語音報站器。以上選題，除注意使學生的理論知識，技能技巧得以鞏固加深，綜合和發展外，還考慮了設計的難易程度，工作量大小，元器件造價的高低等等因素。
隨著科學技術的發展，大規模集成電路越來越普及，專用集成電路大量涌現，各種新的電子器件不斷問世，給課程設計帶來了勃勃的生機，不僅大大減少了單元電路設計的工作量，也會把課程設計的質量推上新的水平。各種各樣的集成一體化電源的出現，使設計人員減免了電源電路設計計算，器件組裝、電路調試諸項工作，只是適當選型即可。數字顯示部件中的五合一電路CL413和LCL331等新產品，將計數、鎖存、譯碼、驅動、顯示五種功能集于一體，也大大減少計者的工作量，并且這些新產品具有功耗低，高可靠性、壽命長等優點，會大幅度提高設計電路的性能指標。在設計中新產品新技術的應用會大大縮短設計周期。所以，設計內容也要不斷更新，難度、工作量、成本核算也要作相應變更，與科學技術發展的步調一致。
簡言之，設計選題的原則是，從生產和科研需要出發，選擇既能全面考核學生掌握本課程所學知識的程度，能夠使學生加深并拓寬綜合理論知識，又利于鍛煉學生分析問題和解決問題的能力的課題，同時還要考慮學校的課程設計資金情況和教學安排的時間。有些學生在電子技術方面起步較早，對實際電子電路比較熟悉，可鼓勵他們自選課題，由指導老師按教學要求進行審定后實施。
2保證課程設計質量的關鍵是充分發揮學生主體性
首先要明確課程設計的重要性。在指導課程設計的動員會上，筆者就向大家講明，我院工業電氣自動化專業，只設置了“電子技術課程設計”，這是學生在校期間進行的唯一由自己設計、實施、完成實際電路的實戰訓練；大家應該十分珍視這一理論用于實踐、指導實踐的極好機會；成功的課程設計，對學生一生工作都具有十分重要的指導意義。
其次，在向學生下達設計任務書的同時，要強調課題在生產實踐中的實用性，并結合任務書中列出的技術參數與目前生產現場使用的儀器設備進行比較，指出設計課題的先進性和科學性。最后，要鼓勵學生認識自己的價值，肯定自己的能力，樹立做好課程設計的信心。例如，揭示學生某些電路在實驗課中已經做過，并且做得不錯；提示學生某些設計在習題課上或作業中已進行過單元電路參數的計算，邏輯電路的連接：使學生有一種似曾相識的感覺。
3全面地評價學生的課程設計質量
數字邏輯電路設計實踐范文6
關鍵詞：數字電路；實踐教學；改革
0 引言
數字電路的課程理論通常以基本邏輯電路、組合電路、時序電路、存儲電路、時基電路、A/D和D/A轉換電路為主線有序展開，其相應的課程實驗也由易到難，分模塊進行。在傳統的數字電路實踐課程中，主要實驗項目包括集成邏輯電路的連接和驅動、組合邏輯電路的設計與測試、計數器及其應用、555時基電路及其應用、D/A、A/D轉換器的應用等。依據上述5個基礎項目，計算機與信息工程學院分別針對CMOS集成電路的驅動、TTL集成電路的驅動、數碼管的顯示、二三人表決器、兩位數值比較器、八進制計數器、十進制加減計數器、單穩態觸發器、多諧振蕩器、施密特觸發器、A/D轉換電路、D/A轉換電路開展實驗，形式均屬于驗證型，因此實踐課程難度不大，收獲也不顯著。
為了改善學生課程實踐的效果，提高其實踐動手能力，計算機與信息丁程學院調整了數字電路實踐課程模式，加入課程設計的環節，針對電子及相關專業的130名本科生了12個課程設計選題。題目公布后，學生選題大致情況如圖1所示。
由圖1不難看出，學生對邏輯性強、上手較快的設計題目興趣較高，而綜合型設計題目幾乎無人問津。據進一步統計，學生選題后的完成情況同樣不容樂觀，130名選課學生及作品中，94名學生能夠完成仿真電路設計；48個作品進行了實驗儀上的系統調試，其中僅有14個作品完成實物制作且實現了基本功能。在12項課程設計選題中，完成質量較高的項目分別為病床呼叫器、16位廣告燈、智能搶答器、24秒倒計時器；完成質量一般的包括交通燈、簡易鍵盤、數字密碼鎖、簡易電子琴、波形發生器；只能完成部分功能的項目是簡易的出租車計費器、數字頻率計和數字電壓表。
隨著課程改革的深入和課程設計的嘗試，在突破了傳統教學的單一模式之后，計算機與信息工程學院數字電路的課程實踐仍遭遇了知難而退的尷尬局面。針對現狀，筆者進一步探討數字電路實驗課改后幾個能夠明確改進的方向。
1 加強實驗項目的題庫建設
就實驗項目而言，數字電路的實踐課程嘗試了9個基礎實驗和12項課程設計，但與實驗項目多層次的特點相比，項目題庫還是略顯單薄。例如，在基礎實驗中，學生已經掌握了常用功能芯片（如數值比較器74LS85、計數器74LS192、NE555）的應用，甚至包括數碼管的譯碼原理，但是當選中課程設計的題目（如模擬出租車計價器）時，學生仍然會力不從心，這就意味著從基本實驗項目邁向課程設計，中間缺少橋梁。
數字電路的實驗雖然分模塊進行，但彼此關聯，容易形成不同層次的項目。此外，數字電路情境項目的素材豐富，與實際問題聯系緊密，如針對多諧振蕩器、計數器、A/D轉換實驗，設計一個三角波發生電路用以結合三者，就能夠自然地建立起模塊之間的關聯，強化學生的實驗技能，而在此基礎上完成波形發生器的課程設計，就使得課程設計變得直觀、有趣和理所當然；又如在完成基本邏輯電路、555時基電路和計數器及數碼管的顯示等實驗后，布置一個技巧性強的課程設計――數字頻率計對學生來說跨度較大，那么在此前先引入一個1s脈沖計數器的設計，就能夠引導學生理順頻率測量的思路了。因此，在實踐環節中不斷加入多層次的橋梁實驗并按實驗進度題目，將有助于學生很好地建立課程設計與基礎實驗之間的關聯。
2 細化實驗的目標和要求
數字電路課程的實踐和其他課程一樣由易到難，需要分層次進行。實驗指導過程中除了需要區別實驗的難易程度，還需要細化實驗的目標和要求。
作為基礎課程，數字電路的課程設計通常安排在試驗儀上搭建硬件和驗證功能，有意識地降低了設計的難度。目前可供學生使用的實驗資源包括各類芯片、數字電路試驗儀、仿真軟件、示波器、萬用表、信號源、電路板的焊接工具等，而且試驗儀的集成化程度有逐年升高的趨勢。若在此基礎上完成課程設計，雖然提高了設計的成功率，但是犧牲了培養學生動手能力的機會。
實物作品可以系統地鍛煉學生的電路設計能力，擺脫其眼高手低的現實局面。據統計，計算機與信息工程學院數字電路的課程設計期間，只有29%的學生能夠將在試驗儀上成功運行的電路搬到萬用板上實現，可見其實物制作的水平有待大幅度地提高，但每個電路實驗均要求實物制作并不現實，也不必要，所以對于基礎實驗可以安排學生在試驗儀上完成，橋梁輔助實驗可以通過仿真驗證，課程設計則要求完成實物制作，這樣便可以兼顧學習效率和實踐目的。
3 加強仿真軟件的應用
數字電路理想的設計通常是簡潔的硬件和完整的功能。硬件的簡單設計不僅能夠簡化制作的難度，更是系統穩定性和設計成本的要求，所以當學生用15塊功能芯片設計一個10位數字密碼鎖時，應該提醒他嘗試采用仿真軟件重新部署原理圖，簡化實驗電路。
目前基于數字電路的仿真軟件包括Proteus軟件、Multisim軟件、ADS軟件等，這類軟件使用時易上手，仿真元件庫中資源豐富。無論是基礎實驗、橋梁實驗還是課程設計項目，首先應該借助此類平臺搭建仿真電路，部署自己的元器件，驗證設計原理。很多擁有電子設計經歷的學生喜歡跳過仿真步驟，憑借經驗直接焊接電路，其成功率往往較低又容易挫敗設計的積極性。事實上，無論是從測試模塊能否正常工作、驗證系統是否正常運行方面，還是從電路能否繼續簡化或系統功能是否可以擴展方面考慮，仿真實驗都比硬件平臺實驗更高效、更經濟。
4
設計項目任務書
在課程設計的驗收過程中，還暴露出電路設計的另一些問題，如簡易鍵盤不能保存鍵值，24s倒計時器總是循環啟動，交通燈中黃燈不閃爍；出租車計價器計時但不能計費，波形發生器采用高度集成函數發生器設計等，此類問題均應該采用設計任務書的形式來解決。
數字電路的課程設計任務書必須根據學生的知識水平和課程的理論進度編寫。任務書中首先需要提出完整的設計功能，以便學生進行項目的需求分析；其次添加與設計相關的知識點，既能提示學生設計的思路，也能防止其對高度集成芯片和網絡資源的過度依賴；最后應該明確設計制作要求，避免模棱兩可的設計結果。以簡易病床呼叫器為例，筆者列出參考設計任務書，見表1。
通過后續課程設計的開展，設計任務書的形式和內容還將不斷更新，以適應學生的設計層次和知識水平。此外，任務書的過程也肩負著平衡課程設計難度的技術性要求，通過加、減系統功能，統一設計難度，降低選題的一邊倒趨勢。
5 積累芯片資料，建設模塊資源庫
為了逐步提高電路設計的成功率，有序提升設計的難度，在基礎實驗階段，需要引導學生準備好一些常用的模塊，儲備自己的電路設計資源庫，如常見的數碼管顯示電路、普通編/譯碼電路、555脈沖發生電路、加減計數器電路、A/D和D/A轉換電路等。不僅如此，設計中還要注意不同芯片的選取和功能的區別，如在設計三角波發生器時，可參考的計數芯片不必是普通的74LS161芯片，而應該是具有加減計數功能的74LS191芯片，這樣能夠在不偏離考察目標的前提下大大簡化硬件的設計。同樣，由555構成的脈沖發生電路能夠應用于交通燈、24s倒計時器等多種時序電路中，此模塊只需設計一次就能滿足通用的要求。
6 結語
目前，計算機與信息工程學院進行的數字電路課程設計只進行了一輪，能夠推進和優化的課改措施已經有了初步的方案，這就意味著在數字電路課程改革的推進過程中，一定會有新的問題和新的解決方案不斷涌現出來，唯有如此才能有效地推動學生實踐能力的增長，實現課程改革的最終目標。
參考文獻：
[1]閻石.數字電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，2001：1-6.
[2]林濤，楚巖，田莉娟，等.數字電子技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2009：2-4.
[3]張星衛.數字電路課程教學改革的探索[J].山西農業大學學報，2006（增刊1）：96-97.
[4]邱紅.改革數字電路實驗教學更好地培養學生的創新能力[J].高校實驗室工作研究，2006（1）：14-17.
