数字电路与逻辑设计教学大纲（通用9篇）
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇1
《数字电路与逻辑设计》教学大纲
适用专业：通信工程、信息工程、自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化 课程类别：专业基础课 先修课程：电路原理 总 学 时：66 学
分：3 考核方式：考试
一、课程的性质与任务
本课程是信息工程、通信工程、自动化、测控技术与仪器和电气工程及其自动化专业学生必修的技术基础课程，是一门实践性很强的课程。通过本课程的学习，使学生掌握数字逻辑和数字系统的基础知识、基本分析方法和设计方法，培养使用标准逻辑器件的能力，初步了解可编程器件的知识，为深入学习后续课程和从事数字技术实际工作打下良好基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配
1、绪论（2学时）
了解数字信号与模拟信号的定义与区别； 掌握各种数制间的转换； 了解常用的各种码制； 了解数字电路的分类；
2、逻辑函数及其化简（6学时）掌握布尔代数的运算规则；
掌握逻辑变量与逻辑函数的表示方法； 掌握逻辑函数的公式法化简法；
掌握卡诺图的绘制方法和用图解法化简逻辑函数；
3、集成逻辑门（6学时）
了解晶体管的开关特性；
了解TTL集成逻辑门的外部特性； 了解CMOS集成逻辑门的外部特性；
4、组合逻辑电路（8学时）掌握组合逻辑电路的分析方法；
掌握用逻辑门电路设计组合逻辑电路的方法； 掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法； 了解组合逻辑电路的冒险现象；
5、触发器（8学时）
掌握各类触发器的特征方程和功能描述方法； 掌握基本触发器和钟控触发器的工作原理； 了解主从触发器和边沿触发器的工作原理；
6、时序逻辑电路（8学时）
掌握同步、异步时序逻辑电路的分析方法； 了解常用集成时序逻辑器件的使用方法；
掌握用小规模IC器件和中规模IC器件设计同步时序逻辑电路的方法； 了解异步时序逻辑电路的设计方法。
7、半导体存储器（2学时）
了解随机存取存储器和只读存储器的工作原理； 掌握随机存储器的扩展方法；
了解用只读存储器设计组合逻辑函数的方法；
8、可编程逻辑器件及其应用（2学时）
初步了解可编程逻辑阵列、通用阵列逻辑（GAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）的结构特点和工作原理
9、脉冲单元电路（2学时）了解自激多谐振荡器的工作原理； 了解单稳触发器的功能；
了解555时基电路的结构特点和应用；
10、模数转换器和数模转换器（4学时）了解数模转换器和模数转换器的基本原理； 了解常用数模转换器和模数转换器的特性
本课程的理论教学时数为48学时，2.5学分。
三、课程的其他教学环节
本课程安排有实验教学环节18学时，0.5学分。
四、参考教材
1、《数字电子技术》庞学民主编 清华大学出版社 2005年
2、《数字电路逻辑设计》王毓银主编 高等教育出版社 1999年
3、《电子技术基础》数字部分（第四版）康华光主编 高等教育出版社 2000年
4、《数字逻辑与数字系统》白中英、岳怡、郑岩编著 科学出版社 1998年
五、说明
本课程在教学方法上采用讲授理论与实验动手相结合的形式进行，以便学生更好的理解所学的理论知识。在理论教学过程中，要注重方法的讲解，以提高学生分析问题、解决问题的能力。
大纲执笔人：刘炜
大纲审定人：张广忠 2006年3月31日
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇2
《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的学科基础课。学习本课程是为了给《微机系统与接口技术》、《单片机原理与应用》、《数字信号处理》、《自动控制》等后续课程打下基础。本课程具有很强的逻辑推理和实践性,能培养学生的思维能力和适应工作和科研的动手能力。它的任务是使学生掌握数字逻辑的基本理论,了解常用数字器件的结构、工作原理、逻辑功能和使用方法,掌握数字电路的分析、设计方法。当前科学技术的发展非常迅速,特别是电子技术、计算机技术的发展更是日新月异。因此,数字电路与逻辑设计课程也需要经历一场与时俱进的教学变革;同时多年来,我们通达学院一直依靠母体高校的课程体系,比较注重教学内容的理论性和系统性,注重理论知识的灌输。但是,独立学院的人才培养模式应该定位于“应用+技能+素质”型。这种培养模式是以能力为中心,以适应社会需求为目标,以培养技术应用能力为主线,以学生未来发展潜力为着眼点来设计人才培养的知识结构、能力结构和素质结构,努力为社会培养综合素质较高、适用面较宽、技术应用能力较强的高素质的应用型、技能型人才。所以,也必须进行课程的改革。
当前教学存在的问题表现在以下几个方面。
(1)对以电工基础及电子电路为基本的理论基础知识,由于其逻辑性极强、极具抽象性、并枯燥无味,学生都感到难学、学不懂、不会学,并且,普遍都掌握不好,从而对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面,更是觉得困难重重,所以大部分学生在学习的过程中,对理论知识都感到难以学懂。
(2)课堂秩序较差大班课堂由于人数较多,学生之间的相互干扰程度高,所以课堂秩序差,纪律涣散。很多学生把大班课堂当作是可以放松的“休闲课”,严重影响了教学质量。
(3)教学手段亟待改进。目前,《数字电路与逻辑设计》课程的教学方式基本上还是比较传统的。随着教育教学技术手段的发展,《数字电路与逻辑设计》课程也应当积极探索教学方法和手段的改革,利用计算机技术、多媒体技术等,实现课程的教学方式的现代化。
(4)《数字电路与逻辑设计》是电子、信息、计算机等专业的一门非常重要的专业基础课。近年来,随着微电子、计算机和信息处理技术的飞速发展以及新世纪对人才培养目标的重新定位,因此,数字电路与逻辑设计课程也收到了一定的影响。
(5)独立学院的学生群体与一般高校学生相比,由于家庭、学校教育环境的差异,以及个人发展方向的不同,呈现出自身的特点。根据近几年的调查,可以归纳为“政治热情高,学习热情低”、“学习目标高,学习自觉性低”、“活动参与意识高,组织观念低”、“自我中心意识高,自律意识低”、“家庭经济收入高,责任意识低”等特征。这“五高五低”的归纳虽然不完全准确、完整,但至少说明以下几点:(1)由于相对优越的家庭教育,他们有较为宽广的视野和知识素养,易于接受新思想、新事物:(2)由于学习自觉性较低,对知识的深入把握、对问题的深入思考以及刻苦钻研精神相对缺乏,使他们在激烈竞争的创新活动中犹豫徘徊;(3)强烈的自我表现欲和团队观念集体意识的缺乏,极大地限制了他们才能的发挥。
2 提高教学质量和效果的策略
(1)加强课堂管理,对学生进行适当的听课方法指导。
《数字电路与逻辑设计》是大班教学,大班教学的最大弊病就是课堂管理差,教师应和学生的辅导员加强联系,建立有效的课堂管理与监督机制。对于睡觉、看报、迟到等课堂不良现象教师要大胆管理,对于距离教师边、远、后的学生,教学过程中也要格外关注,以达到全班学生全面发展的目的。
为了最大限度地提高学生的听课效率,教师在采取科学地讲授方法的同时,还必须加强对学生听课方法的指导。听课方法的基本要求是善听、善思、善记。善听,即注意理解教师讲授的基本内容,善于把握教师的讲课方式,了解教师讲的教材上没有的新材料、新观点、新方法。善思,即善于通过自己的思考,将教师对教材的理解转化为自己对教材的理解,同时领会教师讲授中所使用的方法,从中吸取有价值的东西。善记,即善于做听课笔记。它是以善听、善思为基础的活动,所记的东西应是讲授的要点、教材上没有的材料和观点、自己认为精彩的地方以及存在的问题。引导学生学会这些听课方法,能够灵活应用这些方法,从而达到培养学生的创造能力、训练学生思维的深刻性和创造性的目的[1]。
(2)改革教学方法。
任课教师充分利用学校优良的教学条件,采用多种形式的课堂教学,活跃课堂气氛,激发学生的学习热情。
(1)以计算机技术为核心的教学技术手段的运用,将为课程改革注入强大的动力。我们应当充分利用计算机技术加强教学手段和教学方法的改革。我们可以在本课程教学中引入计算机工具软件,例如将EDA软件引进课堂,做到教、学、练、用四位一体的全面训练。数字逻辑电路研究的就是电路的分析与设计方法,在理论授课的同时,如果能借助E W B、M A X+P L U SⅡ等E D A软件来进行辅助教学,学生便可以通过观察仿真结果,轻松的理解比较抽象的理论知识,使抽象电路投影与平面电路图在学生的头脑中形成清晰的印象,从而使学生建立起良好的感性认识。同时教师也在潜移默化中使学生掌握了先进的电子电路分析与设计的方法,达到事半功倍的教学效果。
(2)利用多媒体技术辅助电子教学;
多媒体技术是运用计算机对文本、图形、图像、动画和声音多种媒体信息进行综合处理与控制,使之变成图、文、声三位一体的集成,并可直接输出的技术。对信息进行加工处理,显示与重放;模拟、仿真与动画技术的应用可以使一些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程生动、形象的显示出来,可以大大增强学生对看不到、摸不着的抽象事物、过程的理解和感受。例如:可以利用F L A S H、A u t o C A D等计算机绘图软件在备课时制作出教学内容素材,利用Power Point软件制作出电子教案。课堂教学中,可以根据教学情况随时选用各种电子电路,并在电子电路中讲解,达到传统教学中所无法实现的效果。这样可以不但彻底的从传统板书绘图中解脱出来,节约了大量时间,而且可游刃有余的组织教学,增大课堂上信息交流量,同时让学生对复杂的内容有了感性的认识,激起了学生的兴趣。
(3)再比如在讲解A/D、D/A时,我们可以以日常生活中的电话等课题为例,精心组织课堂讨论,激发学生的学习热情,开拓学生的思维[2]。
(4)经过市场调查,我们发现,目前用人单位对人才能力的要求更大部分是专在某个方面,而非广而浅。所以通过开设选修课,在此基础上,让学生运用所学的知识开展设计竞赛,通过奖金和荣誉来激发学生学习的兴趣,培养了他们的动手能力,同时也了培养他们的独立思考和创新能力,这样就能缩短了理论知识和社会应用之间的差距,让学生走上社会能更快的适应自己的岗位。
(5)重视作业批改,注重信息反馈。
作业是反映学生各方面信息的一面镜子,也是师生情感交流的一个平台。批改作业是教师的一项常规工作,是课堂教学的延续。它能督促学生巩固知识、夯实基础、查漏补缺,也能帮助教师掌握学生情况,调整教学进度,选择教学方法。我们可以把数字逻辑电路课程的作业分为两类,一类是书面作业,要求所有的学生每次都要上交的,这样虽然教师会辛苦些,但是可以了解全班学生对所学知识的掌握情况;另一类作业是E D A设计题目,这类作业不需交给教师检查,学生自己就可以通过仿真结果验证作业的正确与否,EDA设计作业不但减轻了教师的负担,而且使学生将所学理论知识应用到了实践中,大大提高了自己的动手能力[1]。
(3)教学内容的改革。
(1)通过进行社会调研,了解市场需求、社会前沿技术,在经典内容的基础之上,把新技术和新内容不断地注入到课程中。如:大规模可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)、硬件描述语言(VHDL、Verilog)、EDA工具(Multisim、Quartus II、ISE Fundation、isp LEVER)、现代数字设计方法等;目前,社会上这些类的人才需求量比较大。所以,我们在教学中可以增加可编程逻辑器件、数字系统设计、VHDL等新技术和新内容的讲解,比如我们在讲述可编程逻辑器件时,可以讲解可编程逻辑器件的新发展,比如FPGA等,让学生了解社会的发展趋势[3]。或者对这些知识点(包括:数字系统设计、PLD、硬件描述语言等)开设新的课程,让其成为通信专业、信息工程等专业的必选课,这部分32学时,而传统内容部分48学时,分两个学期开设,这同时解决了《数字电路与逻辑设计》内容多、学时少的尴尬局面,从而让学生更好的掌握知识和技能,满足社会的需求。
(2)克服理论性过重的倾向。独立学院倾向于培养应用型人才,应用型人才的培养应加强基础课程教学内容的应用性部分,同时侧重专业知识的加强和实践应用能力的培养。如果强调课程的理论性和知识的系统性,不仅没有实际意义,而且在实施过程中也很难做到。所以,从实际出发,改革课程内容,打破学科性、减少理论性势在必行。例如:1)数字逻辑理论部分,以建立必要的概念为一种尺度,目前有比较多的计算机软件可以对逻辑函数自动化简(比如:卡诺图软件),所以我们不必在逻辑函数运算和各种化简方法上花大量理论课时,让学生了解最基本的化简方法就可以了。2)逻辑门部分,也只需按建立基本概念来处理,不必详细讲解各种逻辑门内部电路的原理。3)数制和码制部分,这里面有些知识点在先修课程中已经介绍过,不必再次详细讲解。4)触发器部分,对于我们独立学院的学生来说重工程应用,所以我们只要了解触发器内部的结构及工作原理等。
(4)鼓励学生继续深造。
有的学生因为有一两门课是弱项,在高考中拖了后腿,或者其余的某种原因导致总分偏低而进了独立学院,所以对于这些学生我们要积极鼓励他们考研继续深造,提高他们学习的积极性;同时我们可以对他们进行适当的辅导。
3 结语
总之,《数字电路与逻辑设计》课程改革,对教师的教学能力提出了更高的要求,同时对学生也提出了要求。但只要教育工作者和学生共同努力,不断总结教学和学习过程中的经验教训,具体问题具体分析,大胆尝试适合我们独立学院和社会发展的教学方法,并将其有效地运用到教学当中去,必将取得良好的教学效果,更有利于素质教育的实施。
参考文献
[1]张弛.美国大学与学院的生师比和班级规模[J].教育发展研究,2002(1):66～69.
[2]朱幼莲.数字电路课程的教学改革与实践[J].江苏技术师范学院学报,2005(11):4.
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇3
关键词：移动学习；教学设计；教学策略
中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）18-026-02
一、本节（课）教学内容分析
电子技术是电子专业系列课程的入门基础知识，具有自身的体系和很强的实践性。
1、所授內容在整个课程标准或单元（模块）中的地位和作用：本单元教学内容是本课程的一个重点，是对基本逻辑门电路知识的延续和拓展。
2、所授内容中重点和难点的分析：重点是反馈的类型及其判定；负反馈对放大电路性能的影响。难点是负反馈放大电路的测量与调试。
二、本节（课）教学目标设计
1、知识和技能目标：
（1）理解秒电路、分电路、时电路的计数规律。（2）会用74LS161构成任意进制计数器，通过测量与调试验证理论。
2、过程和方法：
（1）初步学会采用移动学习、自主学习、合作学习、探究学习的方法来了解电路的基本构成，会用74LS161构成任意进制计数器。（2）进一步感受移动学习、发现式学习、小组式学习、交往式学习，在学习中能通过测量与调试验证理论。
3、情感态度和价值观：
（1）体验学习的乐趣。（2）体会电子技术与生活的紧密联系。（3）强化安全意识，质量意识，养成规范化操作的职业习惯。
三、学生情况分析
1、学生现有认知水平、学习能力、学习行为：所教的学生是高职应用电子技术专业三年级的学生，初步具备专业课程的学习能力，形象思维能力较强，逻辑思维能力较弱。初步具备一定的专业基础知识，电子绘图能力和一定的电子技能。学生喜爱项目化的教学模式，对未来的工作岗位有一定的了解和向往。学生对自行搜集、分析问题的方法与能力有一定的基础，合作交流的能力还比较强。
2、学习本教学内容的难易度及原因：学生学习本教学内容的难易度为中等偏难，其主要原因是由于学生的入学成绩较低，逻辑思维能力较差，与此同时，电子技术课涉及的知识面广，基本概念、基本原理、分析方法多，因此学生在学习中，总是觉得很吃力，致使学生学习热情不高，教学质量不理想。学生虽已接触了一些电子专业的基础知识，但基础相当薄弱，且学生的学习习惯不佳，传统的教学模式用单一的方法从理论上阐述，学生感到抽象，难以理解和掌握。没有扎实的基础，对学生的学习有着很大的影响。
四、教学过程和教学资源设计
1、教学环境设计
智能手机、电子学综合实验装置、导线、集成电路、电子实验室、多媒体等。
2、关于教学策略选择的阐述
在教学中以知识预备——实物演示——相关知识学习——任务实践——点评分析为主线，综合的运用多种教学方式来充分调动学生学习的主动性和积极性，体现其主体地位，通过移动学习，使学生学习更具主动性、开放性。
3、教学过程结构设计
（1）课前准备，引发注意或提醒。
教师登陆移动教学系统，通过手机向学生发送上课要求，包括上课课题、时间、地点、需要准备的知识、学习工具等。
学生进行分组，并选出组长，每4人为1小组，并选取一人作为组长，搜索关于计数器的实际应用例子，并把结构以小组为单位上传到教师机上。同时上网站下载数字钟视频，总结计数规律。
（2）创设情境质疑引新
先通过上节课作业评价以及复习回顾，使学生进一步巩固所学知识，同时也为新课的学习打下伏笔。然后教师将手机与电脑连接，通过投影仪投影展示预习结果来引入新课。
（3）讲授新课提出问题解决问题
以提问、练习贯穿全程，结合讲授法和启发式教学法，让学生通过移动学习、自主学习、合作学习、探究学习的方法在回答问题的过程中掌握新知识。
分析讨论、明确任务：秒电路、分电路、时电路的计数规律分别为60进制、60进制、24进制。本次课任务：秒电路的设计与制作。
提出要求：采用集成计数器74LS161和集成门电路74LS00。
组内分工：组内讨论设计思路：采用74LS161实现秒电路，需要两部分即6进制计数器、10进制计数器，然后实现个位向十位的进位；因此分工为：1人设计6进制，1人设计10进制，2人分析个位向十位的进位。
设计过程：
1）手机下载教师端资料，学习74LS161的功能及使用方法。2）教师结合74LS161，讲解实现7进制计数器的一种方法；并播放仿真视频。3）学生下载或查阅教师的设计方法，自己设计出10进制和6进制的计数器及60进制计数器，并以小组为单位上传设计结果至教师手机。4）师生共同分析学生设计结果。A、组内代表讲解设计思路与结果，分享成功的经验和失败的教训。B、其他小组的分析与评价。C、教师总结。
（4）巩固新知拓展应用
使用数字试验台制作秒电路。采用任务驱动法和项目式教学法，教师指导、学生试做，提高学生实践动手能力，并通过实践分析、验证相关知识，化解难点；最后通过协作分析点评方式，实现知识的汇总提高。
1）手机查阅试验台上脉冲信号的使用说明、电源和接地的使用说明。2） 搭接60进制计数器。3） 手机查阅译码显示器的作用及使用方法。4） 实现秒电路的计数、译码、显示。5） 上传实验视频。6） 学生自评制作过程。7）学生互评。各小组对其他小组产品进行评价，指出其他产品的创新处在哪、自己需要学习的部分、产品需要改进的部分等。8） 教师评价。最后教师根据各组项目完成情况综合教学目标及学生具体表现，给出考核结果。
总之，作为数字化学习与移动通信技术相结合的产物，移动学习从根本上解决了教学活动中时间不同步、空间相分离的问题，真正实现从教师的“教”转变为学生的“学”，做到以学习者为中心，以教育传播理论为基础，以移动终端设备为工具，以数字化信息资源为内容，以任务驱动、社会情境为教学应用模式，全方位激发学生的学习动机，培养学生积极学习的习惯。作为传统教学的有效补充，移动学习创造了一个传统课堂学习、数字化学习与移动终端学习相结合的无障碍教学环境，具有很大的发展前景。
参考文献：
[1] 皮连生.教学设计——心理学的理论与技术[M].北京：高等教育出版社，2000
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇4
华中科技大学机械科学与工程学院 《数字电路与单片机原理》课程设计报告
（在此输入项目设计题目）
姓名：学号：专业/班级：指导老师：
小组成员、分工及签名：
年
说明
组织形式
每个小组3－5人，每组选择一个题目，每人独立承担一部分设计内容，分工合作，共同完成课程设计任务。设计任务
每个小组完成电路设计与制作、程序设计、软硬件调试及演示工作。答辩及演示
以小组为单位进行课程设计答辩。要求介绍设计原理，分析计算过程，并
演示设计成果。 各小组答辩时间共计15分钟，其中，演讲8分钟，演示2分钟，回答问
题5分钟。成果提交
实物及打印材料（答辩时提交）
每个小组需提交一份电路板实物；每人需提交一份独立完成的课程设计报告（A4纸打印，以软件开发为主要设计任务的学生需要提交完整的程序清单）。 电子版材料（以小组为单位打包压缩后，答辩时提交）
每个小组完成并提交一份答辩材料（PPT文档）、实物照片、演示视频（并配音）。每人独立完成的课程设计报告（word文档，以软件开发为主要设计任务的还需提交程序清单电子版）。
注意事项
由于多媒体教室计算机没有安装Protel等软件，为方便答辩时讲解，请将电路原理图粘贴到PPT文档和Word文档中，重点部分局部放大后再粘贴，确保电路图及标注清晰。 为节省答辩时间，每个小组提前准备好电子文档并考入U盘的同一个文
件夹中（以“班级＋小组编号”为文件夹名）。文件夹中包括：小组每个成员提交的课程设计Word报告（以学生姓名作为文件名）、小组答辩PPT电子文档、程序、演示视频。
（在此输入项目设计题目）
（专业、班级、学号、姓名）
摘要：（100-200字）
（以下为课程设计说明书参考结构，请每人根据具体完成的课程设计任务进行适当的增减、修改。）
1.课程设计任务概述
1.1 课程设计任务描述（或定义）1.2拟达到的设计目标
1.3拟采用的技术手段、方法
2.系统功能、技术指标分析
2.1系统功能划分与定义 2.2主要技术指标分析
3.系统方案设计与主要参数计算
3.1系统总体方案设计、系统原理框图
3.2系统主要模块工作原理、各模块间的关系 3.3主要参数计算
3.4主要器件选型及其主要参数
图1 H-桥驱动电路原理图
4.算法及软件开发
4.1算法分析与选择 4.2软件框图
5.系统调试、实验及结果分析 5.结束语
课程设计总结、感言、思考、建议等
参考文献
1.胡乾斌等编，单片微型计算机原理与应用（第二版），武汉，华中科技大学出版社，2006
年。
2.槐创锋、李振军、张克涛编著，Protel 99 SE电路设计基础与典型范例，北京，电子
工业出版社, 2008
数字电路课程设计 篇5
UDC
单位代码
10644
密 级 公 开 学 号
课程设计（题目）
课程名称：
数字电子技术基础 作
者：
指导教师：
易
鸿
系
别：
物理与工程技术系 专
业：
电子科学与技术 提交论文日期：
****年**月**日
论文答辩日期：
****年**月**日
中 国 达 州
年
月
报告书写要求：
一、任务书
二、目录
三、内容
1、设计任务及目的（黑体，小号）内容为小四，宋体
2、设计方案论证（黑体，三号）（可进行扩展或是创新设计）内容为小四，宋体
3、设计方案选取与实现（黑体，三号）（提出选择所选方案的理由、指出方案的可行性、优缺点，画出部分电路原理图）内容为小四，宋体
4、整机调试与仿真（黑体，三号）
（给出整体电路及调试参数，进行必要的误差分析，给出仿真分析结果）内容为小四，宋体
5、总结（心得体会）（黑体，三号）内容为小四，宋体
四、参考文献
数电课程设计题目选
1、抢答器
2、交通灯
3、彩灯控制
4、数字时钟
5、信号发生器 题目实例：
一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃数据测量间隔时间为5秒
〖提高要求〗1）针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法
2）电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度（电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正两种方法）
3）讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4）进行简单的温度开关控制 参考原理图如图
〖主要参考元器件〗MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通精密电位器代替。
二、十二小时电子钟
〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒，并能实现校时的功能。
〖提高要求〗1）针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2）增加日期显示 3）实现倒计时功能 4）整点报时功能 5）定时功能 参考原理图如图
三、电平感觉检测仪
〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号，给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，没试采用头戴式传感器，闭上双目，单脚立地，保持静止，开始测试。定时时间为1分钟。
〖提高要求〗： 参考电路图
〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74
四、便携式快速心律计 〖基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉博跳动速率，并使用LED 〖提高要求〗：1）提高测量精度的方法 2）设计比较准确测量1S同心跳的电路 参考电路图
五、数字式定时开关
〖基本要求〗：设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒通过别一按钮控制并进行倒计时开始，计时间到驱动扬声器报警。〖提高要求〗：1）输出部分加远距离100米继电器进行控制 2）延时定时时间
3）探讨提高定时精度的方法 参考电路图
六、数字式电容测试仪
〖基本要求〗1）设计一个能测量电容容量在100Pf~100UF之间的测试仪 2）用3位数码管显示 3）多测量量程 〖提高要求〗
1）超量程判断及显示 2）击穿电容测试保护 参考电路图
七、多路防盗报警电路的设计
〖基本要求〗设计一多路防盗报警电路
多路报警器采用多路输入、同一报警输出方式实现，输入端带延时触发功能。参考电路图
〖主要参考元器件〗NE555八、八路抢答器
〖基本要求〗利用数字电路设计一八路抢答器，要求
1）允许八路参加，并具有锁定功能，用LED实现最先抢答的队号码，系统设置处部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。
2）数字显示功能：数字抢答器定时为30S，启动开启键以后要求
（1）定时开始（2）扬声器要短暂报警（3）发光二极管灯亮；如果在30S内抢答有效，计时就结束，30S内抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灯灭。
〖提高要求〗1）按钮到控制中心距离为20米 参考电路图
九、篮球30S计时牌的设计 〖基本要求〗：
1）具有显示30S计时功能
2）设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停连续功能 3）在直接清零时，要求数码显示器灭灯 4）计时器为30S递减时，间隔为1S
5）计时器递减讲时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号
〖主要参考元器〗：NE555(1)，74ls161(1)，74LSl92(2)〖提高要求〗
1）计分显示，可以进行加/减分
十、峰值检波系统
〖基本要求〗：设计一峰值检波系统测量某个建筑物的最大受力，设计要求用技术指标如下
1）其输出信号为0~5mV（400Kg/mV）2）测量用数字显示，显示范围为0000~1999 3）峰值电压保持稳定
〖提高要求〗1）传感器的输出信号为4档1~10μ V，1~10μV，10~100μ V，100~1000μ，要求能够自动切换量程。参考电路图
十一、交通红绿灯控制器
十二、可编程函数发生器 〖基本要求〗
1）用开关输入8位二进制数，要求输出50Hz ~1Kz的方波 2）要求使用D/A转换方式
3）要求频率按照由小到大自动变化。参考原理图
十三、红外线互锁开关
〖基本要求〗租用红外线发躲和接收的方式遥控十路开关，发射端有10个按钮，开关1路使用继电器，9路使用LED 〖提高要求〗
参考原理图：采用CD4017进行编码，然后驱动发光二极管发出定按键相对应的脉冲数，在接收端使用光敏三三极管和CX20106接收脉冲，用CD4017解码，控制相应的开关。主要参考元件：CD4017，CX20106，555。
十四、数字血压计
〖基本要求〗采用半导体压阻式传感器测量0~40Kap人体血压，用三位半A/D转换，数码显示
〖提高要求〗 参考电路原理图
主要元件：CD4040、CD4553、CD4511、NE555
十五、简易数字频率计 〖基本要求〗采用基本数字集成电路设计制作一简易数字频率计，要求测量频率范围为0~9999Hz 测量幅值范围为1v~10v，测量分辨为10Hz，并使用LED数码管显示。〖提高要求〗1）讨论测量误差的形成原因并提出改进方案 2）提高测频范围的方案 3）输入保护
4）输入信号为正弦波、三角波、方波的情况 5）与集成信号发生器的合成 参考电路原理图
主要元件：74LS390，74LS247，CD4060，74LS00，74LS74
十七、带报警器的密码电子锁和门铃电路 〖基本要求〗1）按钮分别为1，2….9个 2）用发光二极管作为输出指示灯
3）设计门铃电路，按动门铃按钮，发生500Hz的频率信号，并可使编码电路清零，同时可解除报警。
〖提高要求〗1）将指示灯换成继电器进行控制
2）密码顺序不对或密码有误码时系统主动复位，当开锁时间超过5Minjf ,则蜂鸣器发出1KHz的信号报警。参考电路原理图
十八、多路数据采集系统
〖基本要求〗1）实现4路温度信号的采集 2）温度范围为0~20℃，采用PT-100电阻 3）采用31/2AD转换器，LED数码管理显示 〖提高要求〗1）系统的输入为差动输入 2）讨论非线性校正方法
3）讨论提高测试精度的方法 4）讨论多路开关对测试的影响
参考电路原理图
主要元件：CD4051,LM324,ICL7107
十九、家用电风扇控制逻辑电路设计
〖基本要求〗1）实现风速的强、中、弱控制（一个按钮控制，循环）2）实现睡眠风、自然风。正常风三种风态（一个按钮控制，循环）3）LED显示状态
〖提高要求〗1）按键提示音 2）定时关机功能（以小时为单位）参考电路图
电路分成下面三大部分1）状态锁存器电路 2）、触发脉冲电路 3）、风种控制电路
主要元件：74LS00，74LS175，74LSl51，74LS08 二十、四花样彩灯控制器
〖基本要求〗设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现 1）彩灯一亮一灭从从左向右移动 2）彩灯两两亮两灭，从左向右移动 3）四亮四灭，从左向右移动
4）从1~8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 5）四种花样自动变换 〖提高要求〗
参考电路图
主要参考元件：555，74LS74，74LS93，74LS153，74LS164 二
十一、光电式报警器
〖基本要求〗1）采用双光路结构，当任一被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警 2）采用LED显示被遮挡的路数，无报警显示0，1路显示1，2路显示2，同时遮挡路显示3
3）采用5V供电
主要参考元件：光耦，555，74LS08，74L247 二
十二、电子节拍器
〖基本要求〗要求本节拍器具有声光显示功能，设有2/4,3/4,4/4三档节拍转 换开关，音响有强弱之分。节拍速度连续可调。〖提高要求〗 参考电路图
二十三、定时排气扇
〖基本要求〗实现总定时时间为8小时（可以调节，用发光二极管显示），占空比可调的间歇排气 〖提高要求〗 参才电路图
主要参考元件：555，CD4001，CD4017 二
十四、投弹游戏机
〖基本要求〗10个LED顺序点亮（移动速度可变），如果能够在点亮的同时将小球投中目标，则发出1000Hz庆贺声。〖提高要求〗
参考电路图：系统由多谐振荡器、十进制计数器、RS触发器，喇叭 主要元件：555，CD4017,CD4001 二
十五、数字式电容测试仪
〖基本要求〗同16题，采用A/D转换方式 〖提高要求〗
主要参考元件：7107，555，LM324 二
十六、宽范围可编程定时器
〖基本要求〗定时范围从几分钏到几个小时，由拨码开关预置 〖提高要求〗输出驱动继电器
系统主要电路图：分钟脉冲发生器，可预置计数器，分频器，驱动器以及报警器组成 二
十七、电阻在线测量仪 〖基本要求〗本仪器用于在不从电路板上焊下电阻的情况下检测电阻的阻值，测量的阻值分成4档，X1,X10,X100.X1K ,阻值采用31/2数字显示 〖提高要求〗 参考电路图
电阻测量部分+显示部分
主要元件：UA741,MC1403,MC14433,CC4511,MC1413,LED数码管 二
十八、新型数字温度温度计
〖基本要求〗1）利用555实现温度/脉宽转换 2）测量范围为0~50摄氏度，精度为0.1 3）用AD590温度传感器 4）数字化显示
〖提高要求〗提高测量精度的方法 参考电路图
温度由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码驱动电路组成 主要元件：LM741,555,MC14553 二
十九、多功能流水灯
〖基本要求〗设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，即在预定时时间到来时，如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，可通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。〖提高要求〗（1）用8个发光二极管作为彩灯显示，设计一个彩灯控制电路，能使彩灯控制电路，能使彩灯的流向可以变化，具有彩灯亮点的右移、左移、全移、全亮及全灭等功能。灯流动的方向可以手控也可自控，自控往返时间为10秒。
（2）彩灯可以间歇流动，10秒间歇1次，间歇时间为1秒。
三
十、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 〖基本要求〗设计一款利用红外线进行布防的防盗报警系统，利用多谐振荡器作为红外线发射器的驱动电路，驱动红外发射管，向布防区内发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的红外线信号进行接收，红放大大电路进行信号放大及整形，以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位，电路中设计报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员离开，报警电路也将一直报警，直到人为解除方可取消报警。〖提高要求〗
三
十、基于555定时器的“叮咚”门铃的设计与实现
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇6
一、课程题目……………………………………………….2
二、设计要求……………………………………………….2
三、系统框图及说明………………………………………..2
四、单元电路设计…………………………………………..4
五、仿真过程与效果分析
………………………………….12
六、体会总结……………………………………………….13
七、参考文献………………………………………………13
《一》课程设计题目：
交通灯控制电路设计
《二》设计要求：
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒，时间可设置修改。
2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；
3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。
5、同步设置人行横道红、绿灯指示。
《三》系统框图及说明：
1、分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图 1-1 所示。它主要由计时电路、主控电路、信号
灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是 555 定时器；计时计数器是
由74LS160 来完成、输出四组驱动信号T0 和T3 经信号灯转换器(4 片7448)来控制信
号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。
（图1-1）
2、信号灯转换器
状态与车道运行状态如下：
S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行
S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行
S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行
S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行, 人行道禁止通行
G1=1：主干道绿灯亮 Y1=1：主干道车道黄灯亮
R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮
G2=1：支干道车道绿灯亮
Y2=1：支干道车道黄灯亮
R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮
四．单元电路设计
1．主控电路：
1).原理：
通过一片 74LS160，选择其 4 个状态、分别为(00 01 10 11)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00->(30 秒)01->(5 秒)10->(20 秒)11（5 秒）{循环图}。中间延时通过计时电路来实现。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器74160，74160 是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4 位二进制加法计数器。表1-1 是它的状态表。
表1-1 74160 的状态表
CLR
LOAD
ENP
ENT
CLK
A B D C
QA QB OC OD
0
X
X
X
X
X X X X
0
0
0
0
0
0
0
POS
X X X X
A
B
C
D
POS
X X X X
Count
X
X
X X X X
QA0 QB0 QC0 QD0
X
X
X X X X
QA0 QB0 QC0 QD0
设状态编码为：S0=0000
S1=0001
S2=0010
S3=0011，则其状态表为：
表1-2
状态编码与信号灯关系表
Qd Qc Qb Qa
G1
Y1
R1
G2
Y2
R2
0 0 0 0
0
0
0
0
0 0 0 1
0
0
0
0
0 0 1 0
0
0
0
0
0 0 1 1
0
0
0
0
态的相应控制来分别实现30 秒、5 秒、25 秒。通过7448（2 片）译码器和数码管的连接 的连接实现几个灯时间的显示。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段
数码管（2个）等。
表1-3 7447 状态表
Inputs
Outputs
No.LT
RBI
D C B A
BI/RBO | a b c d e f g
----|----|-----|-----------|--------|--------------
0 | 1 | 1 | 0 0 0 0 |
| 1 1 1 1 1 1 0
| 1 | X | 0 0 0 1 |
| 0 1 1 0 0 0 0
| 1 | X | 0 0 1 0 |
| 1 1 0 1 1 0 1
| 1 | X | 0 0 1 1 |
| 1 1 1 1 0 0 1
----|----|-----|-----------|--------|--------------
| 1 | X | 0 1 0 0 |
| 0 1 1 0 0 1 1
| 1 | X | 0 1 0 1 |
| 1 0 1 1 0 1 1
| 1 | X | 0 1 1 0 |
| 0 0 1 1 1 1 0
| 1 | X | 0 1 1 1 |
| 1 1 1 0 0 0 0
----|----|-----|-----------|--------|--------------
| 1 | X | 1 0 0 0 |
| 1 1 1 1 1 1 1
| 1 | X | 1 0 0 1 |
| 1 1 1 0 0 1 1
表 1-4 状态编码与时间关系表
开关(s)A
B
C
时间（T）
0
0
0
0
0
0
3）电路接法如下：
3.支干道计时电路
1)原理：
通过 74LS160(2 片)采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来
分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器
和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器 74160（2 片），采用同步整体置数。译码器 7448（2 片）、7
段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。
表 1-5 状态编码与时间关系表
开关(s)A
B
C
时间（T）
0
0
0
0
0
0
计数器选用集成电路74190 进行设计较简便。74190 是十进制同步可逆计数器，它
具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD 的输出数据间接实现清零功能。
表 1-4
74190 的状态表
CTEN D/U CLK LOAD
A B C D
QA QB QC QD
0
X
X
0
X X X X
A
B
C
D
0
POS
X X X X
Count Down
0
0
POS
X X X X
Count Up
X
X
X
X X X X
Qa0 Qb0 Qc0 Qd0
图1-5
现选用两个 74190 芯片级联成一个从 99 倒计到 00 的计数器，其中作为个位数的
74190 芯片的CLK 接秒脉冲发生器（频率 为 1），再把个位数 74190 芯片输出端的QA、QD 用一个与门连起来，再接在十位数 74190 芯片的CLK 端。当个位数减到0时，再减1
就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的 QA、QD 同时由 0 变为1，把QA、QD 与
起来接在十位数的CLK 端，此时会给十位数 74190 芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图 1-5所示。
信号 LD 由两个芯片的8 个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数
工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD 变为 1，计数器开始倒计时。当倒
计时减到数00 时,LD 又变为 0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。
图 1-6
预置数（即车的通行时间）功能：如图 1-6所示，８个开关分别接十位数 74190 芯
片的D、C、B、A 端和个位数 74190 芯片的D、C、B、A 端。预置数的范围为6～98。
假如把通行时间设为45 秒，就像图１-5的接法，A 接 0，B 接 1，C 接 0，D 接 0，E 接
0，F 接 1，G 接 0，H 接 1。（接电源相当于接 1，悬空相当于接 ０）
图 1-7
向译码器提供模5 的定时信号T5 和模0 的定时信号T0,它表示倒计时减到数“00”
（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T =1，此时T 给译码器一个脉
冲号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法 为：把两个74190 计数
器的8 个输出端用一个或非门连起来。T 表示倒计时减到数“05”时。T =1，此时T 给译
码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为“05”
（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA.QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与门连接
起来。具体连接方法如图1-7 所示。
4、黄灯闪烁控制
要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5 秒亮，0.5 秒灭，故用一个频率为2 的脉冲与控制黄
灯的输出信号用一个与门连进来，再接黄灯。
图 1-8
《五》 仿真过程与效果分析
1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4 个时间显示器，10 个交通灯。但由于 4 个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图 1-8 电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1 个时间显示器。
另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。所以在图1-8 电路中就只接了6 个灯。
2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main 的子电路中。然后再在子电路外面接输入端和输出端。
3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为45 秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。时间显示器从预置的 45 秒，以每秒减 1，减到数 5 时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数 1 时，1 秒后显示器又转换成预置的45 秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为
绿灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红东西方向灯。如此循环下去。
4、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98 秒），效果同3 一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数 5，车灯进行一次转换，到0 秒时又进行转换，而且时间重
置为预置的数值，如此循环。
《六》体会总结
1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为 2 个74190 计数器，2个 JK触发器。
2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累。或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！
3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。《七》
《数字逻辑电路》教学改革研究 篇7
传统的《数字逻辑电路》教学模式采用黑板板书和PPT的形式, 以教师讲授传统的教学内容为主, 学生听讲为辅的灌输式教学, 学生处于被动学习的状态, 缺乏学习兴趣, 课堂学习效率和教学效果很不理想。针对数字电路传统教学方法中的问题, 我院在教学模式、教学方法和教学手段上都进行了改革。
1 教学改革的内容
1.1 互动式教学模式
互动式教学是主讲教师启发式的讲授、课堂上师生互动式的教学方法。采用这种方法的关键在于主讲教师要做好充分准备。教师在授课的同时, 要注重用实际生活中的例子启发学生, 比如在讲单稳态电路时, 指出该电路具有定时和延迟特性, 使它在测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中发挥很好的作用。例如, 在楼道照明设施的控制器中, 采用一种声控和光控开关, 当控制器收到声音后, 把它放大并整形, 作为单稳态触发器的输入触发信号。单稳态在声音的触发下进入暂稳态, 输出高电平使灯亮起来。经过一定的时间后, 单稳态触发器恢复为稳态, 输出低电平使灯自动灭掉。同时, 根据实际应用提出问题, 引起学生的学习兴趣, 让他们积极思维, 进而采取讲课、课堂讨论和自学相结合的教学方式。
1.2 引入EDA
将EDA引入《数字逻辑电路》教学中, 对于一些抽象、复杂的变化过程, 可以通过EDA的仿真, 随时以图形、表格或曲线显示出来。在学习的过程中, 学生可以通过修改相应电路和具体参数, 仔细观察输出结果, 加深对数字电路本质和特点的理解, 全面掌握《数字逻辑电路》的重点内容。这样, 不仅拓宽了教学面, 提高了学生的学习兴趣和创新能力, 还收到事半功倍的教学效果。
在教学过程中, 首先要保持数字电路内容的完整性和理论的系统性, 包括组合逻辑电路、时序逻辑电路、程序逻辑电路和可编程逻辑器件等基本内容。在电路设计中, 减少以卡诺图为逻辑化简手段和相应传统设计方面的内容, 增加Verilog HDL设计内容。采用多媒体教学方式, 结合理论教学的进程, 及时利用EDA在计算机上进行设计、仿真验证, 以增强学生对学习内容的感性认识, 激发他们的学习兴趣。
下面以组合逻辑电路四位全加器的设计为例, 介绍EDA在数字逻辑电路课程教学中的应用。
1.2.1 传统的设计方法
组合逻辑电路的传统设计步骤是: (1) 分析逻辑问题, 根据问题列出真值表。 (2) 根据真值表画卡诺图, 利用卡诺图化简法得出最简表达式。如果采用公式化简法, 需由真值表写逻辑函数表达式, 根据公式化简。 (3) 根据设计要求转换简化后的表达式。 (4) 画逻辑图。
1.2.2 引入EDA的现代设计方法
引入EDA的数字逻辑电路现代设计过程如下:
分析设计要求:确定a, b是2个4位二进制加数输入端, cin是进位输入端, sum是和数输出端, cout是进位输出端。
用Verilog HDL语言描述输入与输出信号之间的逻辑电路关系, 即:
用Quartus II开发环境编辑、编译、综合和仿真用Verilog HDL语言描述的组合逻辑电路, 得到的仿真波形如图1所示。
从图1中可以看出, sum=a+b+cin, cout是进位输出, 满足设计要求。
将Quartus II软件综合后的adder.sof文件下载到FPGA实验箱进行硬件的验证。
分析这2种设计方法可知:采用基于EDA的现代数字电路设计方法, 不要求学生必须列出真值表, 推导出逻辑函数式, 也不需要人工化简得到最简表达式, 因为这些都可以使用Quartus II软件由计算机完成, 并且可通过仿真波形检验设计的电路是否满足题目的要求。这样可以使一些看不见、摸不着的抽象理论知识通过仿真和硬件验证比较直观地呈现在学生面前, 从而激发学生的学习兴趣。因此, 在《数字逻辑电路》的教学过程中, 学院要求教师首先简要讲授传统设计方法, 让学生了解数字逻辑电路传统的设计方法和步骤, 然后引入基于EDA的现代设计方法, 让学生感受到使用现代设计方法的优势。
1.3 网络教学
在传统的教学模式中, 大多数学生只是在课堂上有机会与教师交流, 在课下学习的过程中发现问题也不能及时解决。这在一定程度上影响了他们的学习进度, 最终影响学习效果。因此, 要充分利用高速发展的网络技术, 将课程的所有资料都放到精品课程网站中, 以便学生能够课前课后随时查找授课的知识点, 节省了大量的时间。建立的网络教学课程主页http://202.193.64.134/jpkc/中主要包括:《数字逻辑电路》理论课件、实验课件、教学录像、在线自测、在线答疑、教学改革、教学信息发布和试题库等信息。利用网络课程可以进一步提高学生的学习效果, 不断提高他们的自学能力。
2 结束语
通过对教学模式、教学方法和教学手段创新的探索与积极实践, 加深了学生对理论知识的理解和掌握, 激发了学生课外的学习兴趣, 提高了他们的学习积极性和在工程实践设计方面的能力, 培养了他们分析问题和解决问题的创新思维, 实现了对《数字逻辑电路》课程的精讲、多练、勤思的目的, 教学质量也达到了新的高度。近年来, 我院学生在全国各类大学生电子设计竞赛中连获佳绩, 这与将EDA技术应用于《数字逻辑电路》课程的教学中是分不开的。随着科学技术的发展, 还将在教学实践中努力探索新的教学方法, 持续提高教学质量, 以达到更佳的教学效果, 为培养出创新意识强、应用能力强、设计能力强的大学生而努力。
摘要：《数字逻辑电路》是一门工程实践性很强的课程。针对课程教学的内容和特点, 着重研究了教学模式、教学方法和教学手段等方面的改革。这些改革探索不仅有利于提升课堂教学效果, 还有利于提高学生的学习主动性和综合应用能力。
关键词：《数字逻辑电路》,教学改革,EDA,课堂教学效果
参考文献
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[2]甄倩倩, 王丁磊.《数字电子技术》课程教学研究[J].软件导刊, 2016, 15 (1) .
[3]江国强.新编数字逻辑电路[M].第2版.北京:北京邮电大学出版社, 2013.
[4]张娜.基于项目化《传感器与检测技术》教学的探讨[J].电脑知识与技术, 2016, 12 (4) .
数字电路与逻辑设计教学大纲 篇8
关键词：仿真软件；数字电子技术；教学模式；仿真技术
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 06-0000-02
数字逻辑电路是我校计算机各专业及电子技术专业的必修课，该课程专业性、抽象性强，使教师的教和学生的学都存在很大的难度，老师们深感传统的课堂教学模式的严重不足，即使老师们用尽浑身解数，学生还是鸭子听雷般，一脸的困惑和茫然，同时产生了严重的厌学情绪，教学质量难以提高。教师如何把自己和学生从传统的课堂教学模式中解放出来，最大限度的发挥学生的积极性，自主的参与到我们的教学中来。历经多年的《数字逻辑电路》和《计算机电路基础》的教学，我采用仿真软件进行辅助教学，收到了较好的教学效果。
EWB是一个电路设计及仿真软件。它运用了一种电子虚拟技术，将电路仿真分析、设计、调试等工作引入到计算机中。该软件具有界面直观、功能强大、应用范围广、操作简单方便等优点。既解决了学校实验室在元件、实验仪器上的不足的限制，避免了在实际电路的搭建与运行中元器件的损坏的不利因素；又可以帮助学生更加直观、快速地掌握老师所讲述的教学内容，更加深入的理解好相关的概念、原理，通过电路仿真使学生深刻掌握常用的电子测量仪器、仪表的使用方法，老师们还可以引导同学们自觉的将实际生活中的一些实例通过仿真软件来实现电路的设计，以锻炼同学们的创新能力。
下面就电子仿真软件在数字电路中辅助教学的优越性作简单介绍：
1利用仿真技术进行辅助教学，使专业教学特别是专业理论教学的“乏味”的讲解变为学生的“主动参与”
对于技工教育中的数字逻辑电路课程的教学，要提高学习的成效，就要使学生积极参与到我们的课堂教学中来。将仿真软件引入理论的课堂教学，会使原本枯燥的理论讲解变为直观的演示教学、更容易激发起学生的各种感观的共同参与同，调动起同学们的学习兴趣。比如：学生在学习数字电路时，传统的教学方法只能用粉笔和老师的一把嘴来讲数字信号的概念，同学们对它的理解存在较大的困难，利用多媒体教室或电脑实习室将仿真技术引入教学，就可以在仿真软件中把数字电路及模拟电路用双踪示波器联接好，通过仿真就可以清楚地看到数字信号和模拟信号波形变化，数字电路的离散性、模拟信号的连续性一目了然，再加上教师对这些信号进行恰当的分析讲解，从而得出数字信号及模拟信号的原理及其区别。使学生对这两种信号更易于理解和掌握。
2利用仿真技术进行辅助教学，用举证法教学收到常规教学难以实现的教学效果
在《数字逻辑电路》课程的教学过程中，我们常常要对电路进行极限性能验证，或者要模拟元件某些故障现象及其对电路的影响等这一类实验时，往往会对元器件造成物理性损坏，甚至会产生严重的事故，这类实验在实物电路中难以实现。而将仿真技术引入到教学中，可以在仿真软件中对目标元件按指定参数进行设置，同时在电路中接一个逻辑指示灯或示波器。进行仿真时，学生可以直观地观察到电路短路、开路、漏电等的现象或电路故障波形，再加上教师的及时解释和强调，然后，通过设置正确的电路，再运行，比较两种不同的情况。这样生动形象的仿真给学生留下深刻的印象，从而大大减少实际操作中的线路故障率，节约实验材料，实验效率得到极大的提高，而且在训练过程中学生掌握正确的测量方法和熟练使用仪器方面的能力上都有明显的改善和提高，这在传统课堂及学校实验室里是不可能实现的，大大地提高了我们的教学效率。
3利用仿真技术进行辅助教学，有助于教师引导学生突破难点
在《数字逻辑电路》课的教学中，特别是在刚开始学逻辑代数基础的时候，学生们对基本的逻辑公式和定理很难理解，更谈不上记忆与使用了（这是数字逻辑电路教学中的第一个难点，解决不好，将对整个课程的教学带来不利的影响），经过多年的探索，我采取了将逻辑代数基础的教学用仿真软件来辅助教学的方法，也就是把逻辑公式和定理的表达式用仿真软件搭建相应的电路（左边式子和右边式子同时建立在电路工作文件中，然后一起仿真，如果两个电路得到的仿真结果一致，就说明两个表达式是等价的），这样一来，就使得难以理解的逻辑代数的教学变得直观有效，学生看了一目了然，容易理解，加深记忆，便于分析和总结。把传统教学不能做到的事轻而易举地实现，有效地解决了传统教学中的难点，收到较好的教学效果，从而提高教学质量。
4利用仿真技术进行辅助教学，有助于提高学生自学的能力
提高技校学生的综合素质，提高他们的学习能力是一项较为重要的教任务。利用仿真技术，学生们可以在课堂上及课余时间里通过不断的仿真实验，提高学生发现问题和解决问题的能力。比如：在组合逻辑电路中的冒险现象的产生原因及后果是一个比较大的难题，为了让学生能深刻理解这个问题，我会先给学生一个存在为“0”冒险现象的组合逻辑电路，让学生在仿真软件中先搭建出来（用示波器跟踪输入/输出信号），然后引导学生按指定的步骤进行仿真，并分析、总结仿真中出现的异常现象，理解冒险现象的产生原因及现象，运用课堂里学的知识对电路进行修改，再仿真，直到完全消除冒险现象为止。这样，让学生在学习中发现问题、提出问题。我再引导学生思考问题、解决问题，学生们通过自己动手动脑，所学知识更为巩固，也更容易应用到其他问题的解决中去。最重要的是通过这一个过程，让学生学会自我学习的方法，提高他们的自学能力，为其今后终身自我教育打下良好的基础。
5利用仿真技术配合课堂教学，可以更好的锻炼学生的创新能力
在《数字逻辑电路》这一课程的教学过程中，我会从实际生活中提出问题，让学生运用不同的知识点对电路进行设计，然后利用仿真软件自己动手仿真分析电路，总结出最优化电路。这样可以极大的调动学生的学习兴趣，激发他们的创新意识。比如：让学生设计一个三开关A．B．C控制一盏灯的控制电路，学生们可用分立与、或门电路实现；可以用一个三输入异或门电路实现；可以用译码器电路实现；同时可以用时序电路实现。采用这样的教学方法，可以拓宽学生的视野，他们学习兴趣也会大大提高，同时还可引导他们自觉的将生活中有关的问题转换为数字电路设计，从而培养学生的创新意识。
综上所述，在数字逻辑电路的教学过程中，将仿真软件应用到我们的教学，具有传统教学所不能相比较的优越性。同时我们还应看到，在教学过程中不能过度依赖仿真技术，这对学生对实际操作不利，我们在教学过程中，在利用仿真软件对电路进行深入的仿真分析与调试之后，有条件的还是要引导学生进行实际电路的设计操作。这样会使我们的教学锦上添花。
参考文献：
[1]徐秀平.数字电路与逻辑设计[M].北京:电子工业出版社,2010.
[2]朱运航.电子CAD（电子类）[M].北京:中国劳动出版社,2003.
[3]李良荣.浅谈虚拟电子实验室[J].贵州大学学报(自然科学版),2004.
[4]王新刚.关于虚拟实践教学环境构建的探讨[J].教育与职业,2007.
数字电子技术电路课程设计 篇9
题 目：数字时钟说明书
所在学院：信息工程学院
专 业：通信工程
班 级：
授课教师：
小组成员：
时 间：
16--1
2014-6-10
数字时钟说明书
数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直 观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用 数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。
一、设计目的
1.熟悉集成电路的引脚安排.2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法.3.了解面包板结构及其接线方法.4.了解数字钟的组成及工作原理.5.熟悉数字钟的设计与制作.二、设 计 要求
1.显示时，分，秒，用24小时制 2.能够进行校时，可以对数字钟进行调时间 1.设计指标
时间以24小时为一个周期;显示时,分,秒;有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号.画出电路原理图(或仿真电路图);判断元器件及参数选择;电路仿真与调试;PCB文件生成与打印输出.3.制作要求 自行装配和调试,并能发现问题和解决问题.4.编写设计报告 写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会.1.数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟.图 3-1所示为数字钟的一般构成框图.1.秒脉冲发生器 脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出.2.计数译码显示
秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制，即显示00～59，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为00～23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。
⑴晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.⑵分频器电路
分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768()次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数.分频器实际上也就是计数器.⑶时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为12进制计数器.⑷译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.⑸数码管
数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管.2.数字钟的工作原理 1)晶体振荡器电路
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心,它保证了时钟的走时准确及稳定.晶体XTAL的频率选为32768HZ.该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数.当要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施.由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为1.8KΩ.较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性.2)分频器电路
通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频.通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现.例如,将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768(215),即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器.常用的2进制计数器有74HC393等.3）6进制计数器转换电路
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同,只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连,分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连.时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同,但是要求,整个时计数单元应为12进制计数器,不是10的整数倍,因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换.利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图3-6所示.4)译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出,选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,选用CD4511作为显示译码电路,选用LED数码管作为显示单元电路.5)校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.根据要求,数字钟应具有分校正和时校正功能,因此,应截断分个位和时个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路, 1.实验中所需的器材 5V电源.面包板1块.示波器.万用表.镊子1把.剪刀1把.网络线2米/人.共阴八段数码管6个.HD74LS48P芯片6个.HD74LS90P芯片6个.HD74LS08P芯片2个.555芯片一个.1.8KΩ电阻一个.设计图为：
面包板内部结构图
面包板右边一列上五组竖的相通,下五组竖的相通,面包板的左边上下分四组,每组中X,Y列(0-15相通,16-40相通,41-55相通,ABCDE相通,FGHIJ相通,E和F之间不相通.个功能块电路图
一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路,数码管可从0---9显示,以次来检查数码管的好坏,见附图5-1.利用一个LED数码管,一块CD4511,一块74HC390,一块74HC00连接成一个十进制计数器,电路在晶振的作用下数码管从0—9显示, 总接线元件布局简图,见附图6-1 芯片连接图见附图7-1 八,总结
设计过程中遇到的问题及其解决方法.在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况,后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至.在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经检验发现主要是由于接触不良的问题,其中包括线的接触不良和芯片的接触不良,在实验过程中,数码管有几段二极管时隐时现,有时会消失.用5V电源对数码管进行检测,一端接地,另一端接触每一段二极管,发现二极管能正常显示的,再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好,在检测过程中发现有几根线有时能接通,有时不能接通,把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了.其次是由于芯片接触不良的问题,用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通,而检测的导线状况良好,其解决方法为把CD4511的芯片拔出,根据面包板孔的的状况重新调整其引脚,使其正对于孔,再用力均匀地将芯片插入面包板中,此后发现能正常显示,本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511,经更换后均能正常显示.在连接晶振的过程中,晶振无法起振.在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图,发现是由于12脚未接地所至.在连接六进制的过程中,发现电路只能4,5的跳动,后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至,经纠正后能正常显示.在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从40跳到59,然后又跳回40,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的接触不良的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位未拔掉所至.在制作报时电路的过程中,发现蜂鸣器在57分59秒的时候就开始报时,后经检测电路发现是由于把74HC30芯片当16引脚的芯片来接,以至接线都错位,重新接线后能正常报时.连接分频电路时,把时个位的QD和时十位的1脚断开,然后时十位的1脚接到晶振的3脚,时十位的3脚接到秒个位的1脚,所连接的电路图无法正常工作,时十位从0-9的跳,时个位只能显示一个0,在这个电路中3脚的分频用到两次,故无法正常显示,因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可,因此把时十位的CD4511的12,6脚接地,7脚改为接74HC390的5脚,74HC390的3,4脚断开,然后4脚接9脚即可,其中空出的74HC390的3脚就可用于2Hz的分频,分频后变为1Hz,整个电路也到此为正常的数字钟计数.2.设计体会
在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚,因此在实际的电路连接中往往容易遗漏.又例如74HC390芯片,其本身就是一个十进制计数器,在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示,而在实际电路中无需再连接,因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的.在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的.3.对该设计的建议
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