数字电路基础（精选12篇）
数字电路基础 篇1
近年来, 伴随着我国在经济、科学、社会等不同方面的高速发展, 社会各界对提高职业教育水平、培养职业技术过硬的学生有着越来越迫切的需求, 我国职业技术教育在这个背景下有了质的飞跃。作为电子技术专业的学生必修的一门重点基础技术课程———数字电路基础的内容是非常丰富的, 它由逻辑门电路、组合逻辑电路、脉冲产生与变换电路、时序逻辑电路、A/D转换和D/A转换六个基础模块组成, 其教学目的是为了使中职学校的学生学习掌握与集成芯片的功能、使用相关的方法, 是一本实践性非常强的教材。
一、数字电路基础应用一体化教学的必要性
鉴于职业技术学校学生偏向锻炼动手实践能力的特点, 我们的数字电路基础课程在其教学结构和教学环节的设计上应该多运用电路实验和实践活动, 对课程进行创造性的设计和规划, 发挥出实践活动辅助教学的潜在功能, 使得我们的教学在表现形式和联系方式上更加现代化、多样化以及视觉化, 也更加有利于我们去充分地揭示出数字电路相关概念、公式等的形成和发展, 生动地展示出电路的变化过程, 使得教学活动取得事半功倍的效果。
通过相关专家的研究和多次实践教学实验, 我们的数字电路基础课程在其具体的教学结构上设计了一种全新的教学方法———“四环节法”, 四环节包括仿真的实验环节、设计PCB的环节、PCB板的DIY制板环节、焊接与调试环节, 这四个环节可以很好地实现课程的一体化式教学, 切实地提高中职学校学生的实践动手能力。
二、数字电路基础一体化教学的理论分析
在宏观分析的基础上, 以信号的传递流程为主线, 逐步展开典型数字通信技术实现的具体分析。在教学活动中, 针对中职学生的特点, 对通信技术实现的讲解不应贪多求全, 而要精选典型技术进行微观分析, 关键是激发学生的学习兴趣, 帮助学生建立数字通信技术的知识体系。具体方法是建立积木式教学模块, 将全课程的数字通信技术实现分解为信源编码模块、信道编码模块、传输模块 (基带传输与频带传输) 、同步模块四个核心模块。针对每个模块精心进行分析, 挑选经典技术进行分析, 对经典技术坚持目的驱动的教学方式, 核心是建立知识体系, 充分认识和接受数字通信技术的概念, 掌握基本模块的分析方法。
建立了各部分的知识模块后, 必须精选相应模块的典型技术。例如, 在频带传输分析中, 选择ASK、FSK、PSK、DPSK等基本的数字调制技术作为必学内容, 要求学生掌握这些典型数字调制技术的实现、解调、带宽分析、画图分析和抗噪声分析等内容。将多进制调制技术和现代调制技术列入增强模块, 仅进行简单的介绍, 以知识扩展为目的, 不做应会的要求。
在对典型技术进行微观分析时, 应注重比较研究和概念提炼, 避免数学推导和理论复制, 应以大量的图示进行理论知识的诠释, 强调知识的运用。以数字调制方式的带宽分析为例, 将授课重点放在各种调制方式的带宽图示比较上, 不进行频域的数学演算;同样, 在噪声分析中, 不引入误差函数等概念, 仅比较各种数字调制方式的抗噪声能力。关键是帮助学生理解带宽、抗噪声能力在实际应用中的意义和作用, 理解当考虑带宽、抗噪声能力等因素时选择哪种调制方式才能满足实际需要。
三、教学实践分析
数字电路基础是电子技术专业的一门重要专业基础课, 然而由于课程的特点以及中职学生自身基础知识薄弱的特点, 很多同学认为数字电路比较枯燥且难以理解, 从一开始就对这门课没有信心, 因而也就学不好该课程。因此教师在讲授该课程时, 应充分考虑学生自身特点, 因材施教。针对这一现实, 首先在教材选用上, 我校选用了清华大学电子学教研组编写的《数字电子技术基础简明教程》第二版。该教材简明扼要, 深入浅出, 思路清晰, 便于学生首先从感性上接受。
理实一体化教学法即理论实践一体化教学法, 将某门课程的理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体, 教学环节相对集中, 由一位教师主讲, 两位实训师进行辅助, 教学场所直接安排在实验室或实训车间, 来完成某个教学目标和教学任务, 师生双方边教、边学、边做, 理论和实践交替进行, 直观和抽象交错出现, 没有固定的先实后理或先理后实, 而理中有实, 实中有理, 突出学生动手能力和专业技能的培养, 充分调动和激发学生的学习兴趣。理论实践一体化教学法并非适用所有的课程, 根据其特性有三类课程可以实行理论实践一体化教学法:理论性强、课程内容较为抽象、不进行实验不易理解的课程。《电子线路》恰好具有这样的特点, 理论性强, 比较抽象, 学生难以理解。
1. 仿真实验的环节
我们进行数字电路基础一体化教学的计算机仿真实验辅助教学, 首先会根据课程的具体情况选用切合实际的仿真手段, 实验中选择的元器件与仪器也注重与实物是否接近, 会选择相似性最高的。当前使用最多的EWB软件, 就是其中使用口碑较好、应用较为广泛的。该软件的元件库可以提供数千种电路元器件供学生选用, 也可以为学生提供各种元器件准确的理想值, 如果对实验分析精度有某些特殊的要求, 学生也可以根据实际情况自行选用具备具体型号的元器件模型。
2. 设计PCB的环节
要将仿真实验转变为现实可以通过设计PCB这个环节来实现。在日常基础课程的学习中, 我们先要通过设置Protel99SE原理图与PCB及仿真课程为这个环节的教学奠定基础。在具体的PCB板设计过程中, 特别要强调的是对各种芯片和元器件进行封装设计。学生在自行设计封装的过程中, 通过参照集成芯片的实物, 可以对各芯片抽象的引脚功能做一个更加具体深入的了解和认识。在设计完成后, 软件里的3D显示功能可以立体地显示整个电路板的最终设计成型, 可以激发学生们制作现实电路板的兴趣。
3. PCB板的DIY制板环节
通过上一个环节对PCB的设计, PCB板在尺寸、材料等方面都有了具体的制作数据。本环节的DIY制作应该根据具体设计的数据, (1) 选用一块尺寸恰当的敷铜板材, 清洗干净后, 用细砂皮小心打磨板材敷铜的一面, 除去表面的氧化层。 (2) 用激光打印机将已经设计好的PCB图纸打印到热转印纸上, 将该纸贴在敷铜板材上, 放置到热转印机的胶辊下。 (3) 将热转印机设定到合适的温度后, 再将PCB图与敷铜板一起送入, 完成PCB图的全部转印, 放入已经调配好浓度的腐蚀液中进行腐蚀。 (4) 等腐蚀到一定程度后, 用台钻打好孔, 再将松香水均匀地涂在已经做好了的PCB板的表面。在这个环节中, 教师要结合亲自示范与下组指导等方法进行。
4. 焊接与调试环节
在成功制作出PCB板之后, 我们要进行焊接和调试, 即将所需要的电子元器件按照正确的顺序进行焊接作业, 固定在PCB板上。待所有的焊接都完成后, 再用直流稳压电源对电路进行调试。
本文针对中职学生自身基础薄弱的特点, 介绍了在中职学校电子技术专业的数字电路基础教学过程中, 坚持以学生为本, 对特定的教学方法、教学手段的探索和实践, 为更好地开展职业教学提供了新思路。
参考文献
[1]梁耀民, 李连成.单片机实践教学与数字电路基础拓展和深化[M].北京:中国教育出版社, 2008:136-240.
[2]黄东先, 柳辉民《.数字电路基础》教学中protus仿真软件的应用[M].北京:中国教育发展出版社, 2009:63-224.
[3]陈灼荣, 闵黄文, 惠军辉《.数字电路基础》教学方法的改进建议[J].现代高等教育管理, 2009, 11 (3) :56-57.
数字电路基础 篇2
本章将系统介绍半导体存储器的电路结构及工作原理，讲述存储器扩展容量的方法，介经用存储器设计组合逻辑电路的概念。然后集中讲述可编程逻辑器件的原理及应用，依次介经PLA、PAL、GAL和FPGA等各种可编程逻辑器件的结构特点、工作原理及使用方法。学习要点
1．熟悉ROM的不同类型，了解相应的电路结构及工作原理。
2．熟悉RAM的不同类型，了解相应的电路结构及工作原理。
3．掌握ROM和RAM的区别。
4．掌握存储器扩展容量的方法。
5．掌握用存储器设计组合逻辑电路的原理及方法。
6．了解PLA、PAL的基本结构和工作原理。
7．掌握阵列图的使用方法。
8．熟悉GAL的基本结构和工作原理，以及不同类型GAL的特点。
9．熟悉PLD器件的开发过程，了解可编程逻辑语言ABEL—HDL的应用。
10．熟悉FPGA的基本结构和工作原理。
11．了解FPGA的编程配置及工作模式。
12．熟悉FPGA的主要特点及FPGA芯片设计的特点。
《数字逻辑电路》教材改革浅析 篇3
一、压缩了传统内容,增加了新知识
劳动版《数字逻辑电路》第三版(以后简称三版教材)有8章,153页,包含18个实验。第1章删除了学生难以理解的RC瞬态过程,这个内容包括电容的充电和放电,时间常数与瞬态过程快慢的关系,积分电路、微分电路、引导电路等一度作为重点来介绍,虽然很重要,但也是难点,学生不易掌握,造成了课程刚开始学生就产生畏难心理,不利于后续章节的教学,删去这部分内容后,减小了教学难度,知识结构衔接更加合理,可以说为学生扫除了一个学习的障碍。在介绍逻辑门电路时,侧重集成TTL、集成MOS门电路,把分立MOS门电路略去,增加了门电路的应用,既压缩了篇幅,又拓宽了知识面。在讲解组合逻辑电路时,突出了组合逻辑电路的分析和设计,增加了新知识——只读存储器(ROM),这是数字电路的存储单元,是数字系统的重要组成部分,把组合逻辑电路的竞争冒险单独作为一节来讲,解决了学生在设计组合逻辑电路时,因为化简逻辑函数而导致的逻辑错误问题,而用数据选择器实现逻辑函数以及用译码器构成数据分配器,对开阔学生视野很有帮助。在介绍触发器时,沿着触发方式这个主线,不在按TTL和MOS来分别叙述,把主从RS和主从JK放在一节,删除了六门触发器,而强调了触发器的分类和转换,这部分内容改进较多,把知识点重新整合,既增加了内容,又减少了篇幅,为学生学习触发器的应用提供了方便,又便于老师教学,可以说是三版教材的一大亮点。对于时序逻辑电路的改进主要体现在设计方面,过去不讲时序逻辑电路的设计,增添这个部分,虽然起到了拓宽知识面的作用,但是对技校学生来说,设计起来还是比较困难,笔者在教学中,把它作为选学内容处理,只有个别学生对时序逻辑电路设计感兴趣,提出相应的问题。数模和模数转换是沟通模拟电路和数字电路的桥梁,通常称为接口电路,在数字系统中应用日益广泛,三版教材对这个新内容单独在第7章进行了详细的分析,解决了模拟信号的数字化和数字信号模拟化问题,为数字电路处理模拟信号提供了依据。最后又专门新增加第8章来介绍数字集成电路的应用,分析了数字系统的组成,探讨了交通信号灯控制电路和数字式测速仪的设计、组装、与调试两个实例,为提高学生的动手能力和想象空间打下了坚实的基础。
二、突出了实训
三版教材一个突出的特点就是大量增加了实验内容,从二版的7个实验增加到18个,通过实验,学生可以很好地巩固所学的理论知识,开阔视野,发现问题,探索解决的办法,真正做到理论和实践相结合。在带领学生实验实训的过程中,笔者主要是启发学生扩大知识面,要求学生自己动手,从理论出发,结合具体电路,引导学生更全面地理解数字电路的内涵,独立完成数字电路的设计、安装与调试,并能够分析可能出现的各种问题。从数字实验仪器的使用,到各种门电路的特性测试,用不同的门电路实现逻辑功能,设计与调试数字电路,各种组合逻辑电路的结构和应用,时序逻辑电路的应用与调试,再到A/D和D/A转换实验、数字电路的综合应用等,学生们产生了强烈的求知欲望和探究心理,上实验课的积极性空前高涨。有时是单个实验,有时是一个知识模块作为一个课题,突出了技工教育强调实际工作能力的特点,理论紧密联系实际,符合学生的认知规律,通过实例,让学生学会实验仪器的使用,用数字电路器件构成简单的数字系统,最后设计制作出一个复杂的实用型数字系统,使学生全面掌握该课程的学习规律,并着重培养学生的自学能力,为今后继续学习打下良好的基础。
三版教材配套的《数字逻辑电路第三版习题册》精选了大量的习题,题型丰富,难易适度,为学生学习和教师授课提供了方便,但也有个别习题逻辑不够严密,如第1章第2节第三大题第六小题,把下列码转换为十进制数第一题,(111 0100)8421BCD =( )10,笔者认为,少了一个0,应为(0111 0100)8421BCD =()10。希望电子类教材改革的步伐不断加快,推动职业技术教育全面快速发展。
数字电路基础 篇4
各种千变万化的物理量存在于自然界中, 但就其规律变化不外乎两大类。其中在时间和数值上均作连续变化的一类物理量, 如收音机、电视机接收的视频信号, 音频信号, 处在正常情况下它们的电压信号都是随时间作连续变化一般不会发生突变。这种称为模拟量的物理量, 把表示模拟量的信号叫做模拟信号。语音信号、典型的模拟信号就是正弦波信号。产生、传送、变换和处理模拟信号的电路叫做模拟电路。
1 数字信号和数字电路
一类在时间和数值上均作为断续变化的物理量, 这就是说它们的变化在时间和数值上是不连续的, 离散的。如同工厂库房里的元器件的数量、或操场上的人数等, 它们的数量增减的变化和大小都是以最小单位“1”的整倍数, 如果小于“1”的这个最小单位的数值是没有物理意义的。象这种物理量称为数字量, 把代表数字量的信号称为数字信号。矩形波、最典型的数字信号就是方波信号。
数字信号通常被称为离散信号, 脉冲信号, 一般来说数字信号它有电位型和脉冲型两种, 它在两个稳定的状态之间作阶跃式变化, 用高低两个电位信号表示数字“1”和“0”是电位型表示法, 而脉中型表示法是用有无脉冲表示数字“1”和“0”。产生、传送、处理、变换、存储数字信号的电路叫做数字电路。数字电路包括数字电路脉冲电路两大部份, 因此, 数字电路又称为脉冲数字电路。其中脉冲电路主要研究脉冲信号的产生和变换及处理。
数字信号也是一种电信号, 但是这种电压的幅值只在两种情况之间跳动变化, 即高电压和低电压。那么, 这个高电压与低电压具体是多少呢?这要看每个电路的规定。一般来说, 高电压与电路的供电电压接近, 低电压与O就表示0。如果一个电路的信号满足以上特征, 则它就是一个数字电路[1]。
2 数字电路的分类及其特点
2.1 数字电路的分类
1) 按结构分, 分为立元件电路和集成电路两类;将每个基本元器件如电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等用导线连接起来的电路为分立元电路。把各个基本元器件及它们之间的连线制作在一块基片上, 再按一定的包装形式进行封装, 提供给用户。用户在使用时, 通过外部管脚来利用芯片内部电路这种形式的电路称集成电路。集成电路按照一个基片上集成的基本元器件的数量多少可分为大小规模的集成电路, 如每块电路大约包含10~100个基本元器件, 则为小规模集成电路 (Small Scale Integraed Circuits, SSIC) , 如各种逻辑门电路、集成触发器等;如每块电路大约包含100~1000个基本元器件, 则可称为中规模集成电路 (Middle Scale Integraed Circuits, MSIC) , 如编码器、计数器、寄存器等;如其每块电路大约包含1 000~10 000个基本无器件, 则可称之为大规模集成电路 (Large Scale Integraed Circuits, LSIC) , 如存储器、串并接口电路、中央控制器等;如果每块电路大约包含10 000个以上的基本元器件, 则可称之为超大规模集成电 (Very Large Scale Integraed Circuits, VLSIC) 如各种微处理器等。
2) 按数字电路的半导体器件的构成来分, 可分为单极性电路和双极性电路两类, 工作时内部有两种载流子的二极管和三极管, 所以称为双极性半导体器件。靠导电沟道工作的场效应管, 称为单极性半导体器件。双极性集成电路是以双极性管为基本器件, 如TTL电路、ECL电路、I2L电路。单极性集成电路是以单极性管为基本器件的集成电路, 如NMOS电路、PMOS电路、CMOS电路。
3) 记忆工能的电路来分, 可分为时序逻辑电路和组合逻辑电路;时序逻辑电路在任意时刻的输出不仅取决于电路当前的输入, 而且与电路过去的状态有关, 如触发器、寄存器、计数器等, 这些集成电路都为时序电路, 它们可以“记忆”过去的输入。组合逻辑电路在任意时刻的输出仅取决于电路当前的输入, 而与电路的过去状态无关。如译码器、编码器、全加器、数据选择器等, 它们的特点是不能“记忆”过去的输入[2]。
2.2 数字电路的特点
数字电路相对模拟电路而言主要具有以下优点:
1) 数字电路不但能完成 (加、减、乘、除) 的运算, 而且还能够完成 (与、或、非等) 逻辑运算, 这在控制系统中是必不可少的, 所以人们常所数字电路也称为数字逻辑电路。2) 数字电路中, 不论是逻辑运算还是算术运算, 其们号代码只有“0”和“1”两种, 电路的基本单元比较简单, 也方便集成和批量生产和制造。随着工艺的飞速发展和半导体技术, 数字电路就是数字集成电路。集成电路的批量生产成本低, 使用方便。3) 由数字电路组成的数字系统, 只有高低两种电平的工作信号, 所以半导体的数字电路一般工作在导通和截止这两种开关状态, 功耗低, 搞干扰性强, 稳定性好, 可靠性高。4) 保密性好。可以对数字信号进行加密处理的数字电路, 在传输过程中不易被窃取信号。5) 通用性强。通常采用数字集成电路组成的数字电路系统, 它具有较强的通用性特点。
3 结语
在数字电路设计中, 信号反射的完整性问题往往对整个系统的性能造成许多难以预料的影响。因此对数字信号和数字电路的分析是个举足轻重的问题, 只有解决好这个问题, 系统才能准确、稳定地工作。
参考文献
[1]张建国.数字电子技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.
数字电路课程设计数字时钟实现 篇5
《电子技术课程设计报告》
设计题目：数字钟的设计与制作
专业班级：13级《物联网工程》2班 姓名：白雪 王贞 张莹 学号：068 108 131 指导老师：刘烨
时间：2015年5月15日~ 2015年 5 月30日 地点：四教4414实验室
海南大学儋州校区应用科技学院
摘要：
数字时钟是一种用数字电路技术实现秒﹑分﹑时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因而得到了广泛的应用。小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字时钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用14位二进制计数器CC4060芯片、7双BCD同步加计数器CD4518芯片、十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片等连接成60和12进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字时钟。关键词：数字时钟；555芯片；计数器；数码管
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1设计目的................................................................................................................................4 1.1设计指标.........................................................................................................................4 2课程设计任务及要求............................................................................................................4 2.1 设计任务........................................................................................................................4 2.2 设计要求........................................................................................................................4 3系统设计................................................................................................................................4 3.1 设计思路........................................................................................................................4 3.2 系统设计........................................................................................................................5 3.2.1 原理图及说明.......................................................................................................5 3.2.2 具体设计.................................................................................................................6
3.2.2.1.小时计时电路...............................................................................................6 3.2.2.2.分钟计时电路...............................................................................................6 3.2.2.3.秒钟计时电路...............................................................................................6 3.2.2.4.手动时间校准电路的设计...........................................................................6 3.2.2.5.光敏电阻的设计...........................................................................................6 主要元器件的介绍...............................................................................................................7 4.1 40161------4位二进制同步计数器（有预置端，异步清除）.....................................7 4.2 CD40106..........................................................................................................................7 4.3 CD4009............................................................................................................................8 5 电路板的安装与测试...........................................................................................................8
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1设计目的数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。
我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
1.1设计指标
1.时间以12小时为一个周期； 2.显示时、分、秒； 3.具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；
2课程设计任务及要求
2.1 设计任务
1、设计一个有“时”，“分”，“秒”（11小时59分59秒）显示且有校时功能的数字时钟钟；
2、用中小规模集成电路组成数字时钟。
2.2 设计要求
1．用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器，输入1HZ的时钟；（对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频）；
2．能显示时、分、秒，12小时制； 3.设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲；
4.用双BCD同步加计数器CD4518芯片设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器.；
5.用十进制加计数器/7段译码器CD4033芯片设计一个12小时计数器, 6.译码显示电路显示时间。
3系统设计
3.1 设计思路
数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为1HZ，为标准秒脉冲。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每 累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用12进制计数器，可以实现12小时的累计。LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。
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本设计使用芯片数最少、计时准确、动态显示的节电工作方式（耗电量仅为静态显示模式的1.8％）、调试方便、时间校准方便。电路中的振荡器XT为目前多数石英晶体电子表中使用的频率为215=32768HZ的石英晶体，经IC（2CC4060）组成的14级2分频和IC3A（CD4518）组成的一级2分频后可得到1HZ的“秒”脉冲信号。用6个40161分别控制6个数码管，用逻辑门电路选择各个数码管的最大数字，比如说输出9，就要对应的输入二进制数1001，输出3对应0011，1对应 0001。逻辑门电路选择好最大数，就接入下一个40161的 CLK 端，来进位。MR端要接入与非门和40106之间，读取最大数。我们设计的是实现0~9,0~5,0~1,0~2的进位方式。从秒开始，0~59，分0~59，时0~11.3.2 系统设计
3.2.1 原理图及说明
时LED数码管分LED 数码管秒LED数码管时计数（十二进制）分计数（六十进制）秒计数（六十进制）时校准分校准晶体振荡器分频器（1）电路原理框图
（2）电路原理图
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用555电路构成的1KHz多谐振荡器，调节电阻R3可以改变输出信号频率。74LS160是二，五，十进制同步加法器，用三片74LS90构成三级十分频器，将1KHz矩形波分频得到1Hz基准秒计时信号。由于74LS160是十进制计数器，分别将个位接成十进制计数器，十位接成六进制计数器，分别将个位的RCO输出端接十位的9脚端，就构成60进制计数器，用两个相同的60进制计数器分别做作为秒，分计时，并在个位和十位输出端接上数码显示管显示小时计数器直接采用整体反馈清零法构成24进制计数器。工作原理：振荡电路产生的1KHZ脉冲信号经三级十分频电路分频后产生的1HZ脉冲信号输入74LS90N连成的60进制秒计数器，再由秒计数器每60秒进位输出给60进制分钟计数器，分钟计数器满60后产生进位信号输入给24进制小时计数器，从而实现12小时制电子钟的功能。
3.2.2 具体设计
3.2.2.1.小时计时电路
小时计时电路由两块4033B和4081芯片7段译码器组成12进制计数电路。该电路译码器能识别数字00到11的计数，当接收到从“分”传来信号到芯片4033的第1个管脚时，使得在小时的计数模块进行加1，每接收到一次信号，即进行一次计数，计一次为一小时，同时将信号反馈回“分”，使得将计数清零。即可可以将小时从“00”到“11”后，在继续计时时，计数器计数将会被置回“00”。使整个计数器在小时的计数模块成为从“00”到“11”到清零循环回“00”到“11”这样的12进制的12个稳定状态的计时方法。3.2.2.2.分钟计时电路
与小时计时模块相比，分钟计时模块相对简单些。它的电路原理是由于两块4033B芯片组成的60进制的分钟计数方式，该译码器电路能识别信号59，整个计数计时方式是从“00”到“01”“02”.....“59”在到“00”的共60个稳定状态的自动连续循环模式。3.2.2.3.秒钟计时电路
秒钟的计数又有些相同与不同。它同样是由4033B两块芯片进行构成60进制计数。该译码器识别信号至59，然后清零循环计数。计数方式与分钟计数方式一样。但除了4033B芯片外，外加了4060和4518两块芯片。外加了两块芯片使得在秒钟计数模块有了自动的计数方法。而不是通过外来校准不停的进行调整计数。
3.2.2.4.手动时间校准电路的设计
S1和S2分别为“小时”与“分”的手动校准电路。S1按动一次，在小时计时部位计数加1，S2按动一次，在分钟计时计数数码管显示上显示加1,。滤波电路C3、R10和C4、R13分别用来吸收S1和S2的动作产生的电压抖动。二极管D1、D2分别为“小时”与“分”校准电路与相邻下一级计数器“清零”端R之间的单向隔离文件。R11、R12为手动校准电路的限流范围。3.2.2.5.光敏电阻的设计
光敏电阻R1～R6分别为数码管DS1～DS6夜间工作在节电模式时的亮度自动控制电路。光敏电阻可选用MG41-22或MG45-
12、或5606、6106型（亮电阻≤2KΩ，暗电阻≥900KΩ）。每只数码管的公共端第3（8）脚通过一光敏电阻串联晶体开关管9013接地。当夜晚室内光线较暗时，数码管自动降低亮度。数码管DS1～DS6采用超高亮度的数码管5011型，这种LED数码管耗电为普通数码管的十分之一，每个段码的驱动电流仅为1mA，就可以发出普通数码管20mA
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工作电流时相同的亮度。当其工作电流达20mA时，发出光亮足以保证在室外阳光下正常显示。该控制电路可使数码管显示的供电电流降低到原来的1/30，即为10～15 mA的水平。开关管Q1～Q3选用9013（40V、0.5A、0.625W、低频）可满足控制两个数码管阴极电流通断的要求。本设计还充分利用芯片CD4033的“零”数字消隐功能，即当十位上海数字为零时，该数码管不亮。例如，当时间为9时8分5秒，不是显示“09”时“08”分“05”秒，而是显示“9”时“8”分“5”秒，该设计方案可使数码管显示的供电电流降低到原来的1.8％，即为5～9 mA的水平，可大大降低电源的能耗。主要元器件的介绍
4.1 40161------4位二进制同步计数器（有预置端，异步清除）
40161是4位可编程计数器，复位采用异步方式，当CLEAR为低电平时，使四个输出端均置为低电平，而与CLOCK、/LOAD或PE、TE输入的状态无关，/LOAD为低电平时，计数器无效，使输出端在下一时钟脉冲与设置的数据一致，并与PE、TE输入端的状态无关。
N位同步级联计数器可由超前进位电路实现，不需要外加控制，此功能由两个计数控制输入端和进位输出端完成。PE、TE输入端均为高电平时，计数有效，当计数超过“15”时，进位输出端CARRY OUT(CO)即产生一正向输出脉冲，其脉冲宽度约等于Q1输出正向宽度，此正向溢出进位脉冲可使下一级联电路有效，时钟无论为高电平或低电平，均可实现PE或TE输出的逻辑转换。
4.2 CD40106 CD40106由六个施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压。它的2 4 6 8 10 12引脚是数据输出端，1 3 5 9 11 13是数据输入端，14是电源正，7接地。
CD4016引脚图
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4.3 CD4009 CD4009是十六进制的CMOS缓冲器/变换器 电路板的安装与测试
为了方便检测，电路有6位数码管安装在CD4033的上方，分别显示出时“00~11”分“00~59”秒“00~59”的时钟显示。根据电路的设计特点，在安装过程中，基于测试同时进行。在安装测试顺序是①1HZ脉冲信号的产生电路，运用逻辑笔测试芯片IC34的Q0端的“1HZ”的脉冲输出信号；②“秒钟”计数/译码/显示电路，显示0秒钟~59秒钟，运用逻辑笔测试芯片IC5A第3期的“满60秒进一”的进位脉冲输出信号；③“分”钟计数/译码/显示电路，显示0分钟~59分钟，运用逻辑笔测试芯片IC58第四脚的“满60进一”的进位脉冲输出信号；④“小时”计数/译码/显示电路，显示0小时~12小时，运用逻辑笔测试芯片IC5C第10脚的“清零”脉冲输出信号；⑤分别按动开关S1、S2，测试时间校准电路的功能及可靠性；⑥用厚纸片遮蔽敏光电阻的上方，观测数码管亮度显示接受控制前后的响应情况。6个单元电路组装合格后，电路可以显示12小时内的任一时间。时间校准电路组装完成后，可以校准当前时间，并验证一昼夜
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24小时的计时误差是否在一定范围内；然后在一定电源内测量整机最大工作电流是否也在一定范围之间。
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《电路基础》课程教学探讨 篇6
【摘要】电路基础作为工科类的专业基础课程，电路基础学习的好坏直接影响后续专业课程的学习，且学习兴趣影响课程的学习效果。电路基础是一门专业基础课，更侧重于解决工程实际问题。电路实验，是电路知识的基础和依据。可以帮助我们进一步理解巩固电路学的知识，激发对电路的学习兴趣。
【关键词】电路；学习兴趣；教学方法
电路基础是一门理论与实践相结合的课程。电路基础是一门专业基础课，相对于文化基础课来说，它更侧重于解决工程实际问题。电路实验，作为一门实实在在的实验学科，是电路知识的基础和依据。它可以帮助我们进一步理解巩固电路学的知识，激发我们对电路的学习兴趣。
一、电路理论知识的学习
电路理论是从实际事物中抽象出来的，与实际事物既有联系又有区别的理论。电路课程具有特殊的规律性，归纳和总结其规律，并其规律运用到所学的知识中，学习就能事半功倍。
学习电路理论，要求我们能够将实际的电路抽象成电路模型。为了方便对电路的计算和分析，我们一般把实际的元器件简化为理想型元器件。电路理论分析的是决定电路的元器件模型，即理想电阻、电容和电感，掌握了这些元器件的伏安特性，就能很好的解决后续的问题。
在掌握好了元器件的伏安特性关系后，遵循电路所要遵守的基本约束即基本尔霍夫电压、电流定律，在以上基础上应用电路中的主要原理、定理，即叠加定理、戴维南定理和诺顿定理等，对电路进行分析和计算。可以通过将复杂电路等效变换为简单电路，简化分析和计算。所谓等效即在不影响所需计算分析的情况下对外电路等效。
在分析计算正弦交流电路时，为了简化计算，把正弦电压、电流用相量表示，每个元器件用复数形式表示，则运用在直流电路中的方法和定理同样适用于交流电路。这样可将直流电路和正弦交流电路对比分析，将知识点融会贯通。
二、电路实验的学习
掌握电路工作原理，能够看懂电路图。了解故障分析理论和检查方法，面对不同的故障现象，都能够做到有思路、有方法、能下手。具备动手操作能力，在动手实践中巩固学到的理论知识。
首先，预习并掌握实验的内容。先弄懂实验的原理，做到心中有数，才能把实验做好做细。其次，养成良好的实验习惯。做好实验前的准备工作，认真学习和研究预习报告，并进行初步的实验数据的估计和实验步骤的演练，这样才能在实验时做到胸有成竹，做到了然于心。
电路实验是一个把理论应用到实践的平台，把书本知识转化为实际能力，提高了我们对于理论知识的认识、理解和掌握。通过实验，提高了自身的实践能力和思考能力，并且能够很好解决理论的学习中存在的一些知识盲点。对于团队协作与待人处事方面，实验让我们懂得了团队协作的重要性，教导我们以谦虚严谨的态度对待生活中的人和事，以认真负责的态度对待队友，提高了班级的凝聚力和战斗力，通过实验过程中积极的讨论、理性的争辩、课后的总结，可以很好的掌握知识点。
三、正确处理好以下关系
1.教师的主导作用与学生的主体作用
在教学过程中，教师是教学的组织者，学生是教学过程中的认识体。师生既相互联系，又相互制约。因此，教师的讲解与学生的学习必须匹配。要针对其特点教师应发挥主导作用，给学生创造条件让他们发挥主观能动性，自觉的获取知识，充分体现出学生的主体作用，即：引导学生主动学习，逐步学会学习掌握科学知识及其规律，为实践服务。要根据每次教学的经验认真改进教学方法，精心设计教学程序，启迪学生思维，加强技能训练。
2.新、旧知识的联系
在教学过程中要学习知识，不断地扩大原有知识范围，“逆水行舟，不进则退”因而要复习巩固旧的知识，如元器件的伏安特性曲线，是我们都很熟悉的知识点。但是在实际操作中，若运用在交流电路中，应该要注意哪些地方，这都是需要我们不断学习和加强的地方。在理论学习时，先仔细讲解了该知识点的要点，再强调在实际操作过程中应该注意的细节，最后进行实际操作，这样就可以加深对此内容的认识。
3.“难与易”的关系
在教学过程中，把复杂的问题简单化，把简单的问题明了化，以便使学生学习的更快，掌握的更好。如一阶电路的零输入响应和一阶电路的零状态响应，叠加在一起为一阶电路的全响应。若按照一般思路，解这样的题型是比较复杂的。若采用一阶电路的三要素分析法，则能快速的求解出该类题型。这是在教学过程中比较难懂，比较复杂的地方，一般将问题拆开了讲解，这样就可以简化问题。
在教学过程中，有些问题可以采用不同的思路来解决。同一个题目，采用多种方法来求解，尽可能的做到举一反三。以“新”的知识方法牵动学生的好奇心，调动学生的积极性，培养接受新知识的能力。实验课中要把握和体现一个“动”字。教师要知道学生的动手操作，反复动手联系，引导学生思考问题，强调学生写好实验报告，认真分析实验数据，得出实验结论。在复习时要把握一个“串”字，教师把所学习的知识串联起来，这样可培养学生归纳问题的能力。
总之，理论与实际要紧密结合，突出技能培养，用多样化的教学手段来激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
参考文献：
[1]马小三，章家岩等.电路课程教学改革研究[J].安徽工业大学学报，2011，28（2）：113-115.
[2]周久艳.电路习题课教学探讨[J].电气电子教学学报，2009，31（1）：101-103.
数字电路基础 篇7
关键词：电路虚拟技术,数字电路,教学实验
虚拟实验技术是综合运用多媒体、计算机网络和虚拟现实等技术而产生和发展的一种实验模式[1],引入虚拟实验技术,通过软件模拟硬件电路的行为,为学生提供逼真的实验环境[2]。虚拟实验不受时间、空间的限制,学生动手设计电路、编写程序、调试、运行程序、模拟分析仿真结果,有利于保护实验仪器,提高实验仪器的利用率,也可弥补实验器材不足而无法进行相应的实验的弊端,达到获得近似真实的实验效果目的。
1 《数字电路》实验中存在的问题
(1)传统的实验课教学大多采用“课前预习-实验操作-实验报告”的形式。督促学生在课前做好预习工作的目的是熟悉相应实验流程,避免实验过程中不知所措。在课前指导学生预习时,学生对仪器相关知识的了解只能面对书本和多媒体中一些静态的图片和文字性的描述,缺乏面对仪器时的真实性和具体操作的过程。
(2)实验室设备、师资力量等配套设施难以满足个性化教学的要求。由于时间限制,教师无法单独指导参与实验的学生,学生也不可能在学习过程中随时到实验室实验操作,在实验中学生因无法熟练使用实验设备而无法取得良好的实验效果。
(3)因实验学时限制,一些难度较大的实验难以在有限的时间内完成。
(4)实验设备限制了创新性实验的开展。
(5)真实实验具有一定的危险性和不可逆性。实验的不可逆性会影响实验的继续进行,也会带来实验设备的损耗。
2 虚拟实验的特点
(1)虚拟实验可以解决仪器短缺的问题。虚拟实验只需很少的资金就可以买到相应的软件,甚至可用到免费的软件,这样就可解决仪器短缺的问题。
(2)在课前指导与预习环节时可对着虚拟实验认识和操作相应的仪器,熟悉仪器的操作流程,可避免实际操作时错误的发生,避免实验过程中的盲目,有利于仪器的维护。
(3)虚拟实验没有时间和空间的限制。
(4)虚拟实验技术可以进行创新性实验。
(5)虚拟实验可以反复修改、尝试,避免了器件的损耗,节约实验开支。
(6)实验结果可以保存分析。虚拟实验中,可以把稍纵即逝的实验结果保存下来,便于仔细观察和分析。
3 虚拟实验在教学中的实践情况
(1)在教学实践中,采用先用虚拟电路实验,后用实验箱验证完成的模式,如图1所示。
(2)对于现有实验箱提供的实验项目,引入虚拟实验系统来补充,如图2所示。
(3)设计类实验的虚拟实现。在掌握了数字电路基础理论前提下,让学生做一些小型的设计类实验,可帮助学生将所学的知识结合起来,是融会贯通的一种方法。
4 结束语
虚拟实验是现代教学发展的一个趋势。但是,虚拟实验也有弊端,主要是虚拟实验不利于学生发现问题和解决问题能力的培养,不利于学生实际动手能力的培养。因此,在实际操作过程中,既不要降低传统实验的地位,也不要无视虚拟实验的作用,要二者有机结合,互为补充,才能提高实验的效果,充分培养学生各方面的能力。
参考文献
[1]江晓安.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.
[2]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社,2005.
[3]张春芳,马志彬.数字电路虚拟实验的建模与仿真[J].电脑开发与应用,2006,19(9):36-37.
[4]谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.
[5]侯伯亨.数字系统设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.
[6]王春海.虚拟机技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.
[7]马明山,张明.虚拟现实技术在现代教育中的应用探讨[J].安阳师范学院学报,2008(2):142-144.
[8]王莹莹.浅谈虚拟现实技术在高校教育中的应用[J].重庆石油高等专科学校学报,2004,6(4):89-90.
如何引导学生学好数字电路 篇8
关键词：数字电路,学习,策略
职校的学生普遍存在着许多学习上的心理问题, 如, 对学习的动机和认识不正确;对学习的态度不端正, 没有良好的学习心理;缺少良好的学习习惯, 也没有获取正确的学习方法。数字电路课程是在物理、电工、模拟电路课程的基础上开设的, 是一门重要的专业基础课。如何引导学生学好数字电路这门课, 对学生以后的学习、工作起着至关重要的作用。
一、重新调整课堂教学结构
数字电路是一门强调应用的实践课程, 教材在内容设计上考虑到了这一点, 从学生掌握技能的实际出发, 设置了一定的梯度, 不但重视学生掌握课程基础知识, 更加突出培养学生运用知识解决具体问题的能力, 提高学生的动手能力。刚开学的第一次课我就会带着学生把数电这本书的目录浏览一遍, 让学生做到心中有数。告诉学生数电中其实主要讲了了两大类电路即组合逻辑电路 (无记忆功能) 和时序逻辑电路 (有记忆功能) 。就像模电里学习基本放大电路一样, 电路又是由一个一个小元器件组成, 所以在学电路之前先学习了三极管、二极管。同样数字电路里在学逻辑电路相关知识之前, 必须事先了解其主要的组成部分。逻辑门电路是构成组合逻辑电路的基本单元。教材开头已经安排了数字电路的基础知识, 其中讲解了基本逻辑门电路, 为后面学习数电打下了基础。第一章里还讲了数制转换、逻辑函数的化简 (公式化简、卡诺图化简) , 要求学生熟练掌握。逻辑门电路是数字电路的基本单元电路, 所以第二章逻辑门电路重点介绍了TTL和CMOS集成逻辑门电路的基本原理和外特性。要求学生重点了解它们的外特性及特点。第三章组合逻辑电路, 要求学生会对小规模集成电路 (SSI) 进行分析和设计。第四章讲了触发器, 教师要将其基本原理、基本功能和逻辑功能等基础性知识讲解到位, 不同的触发器如何切换这应该是教材的重点, 要及时关注。第五章主要讲解时序逻辑电路, 教师要帮助学生掌握时序逻辑电路的基本分裂、常见功能和结构特点。在教学重点的选择时, 关注计数器, 以此来让学生了解时序电路的基本设计策略和分析路径。能做到这些就可以说做到了对所学知识的拓展和延伸。经过分析, 学生对这门课有了基本的了解。
二、注重课堂教学的趣昧性
学生对学习内容是否感兴趣, 积极性高不高, 这些都是影响学习效果的重要因素, 教师在具体教学中不得不考虑这些问题。教师要精心创设各种问题情景, 用生动的情景把学生的心牢牢锁定在课堂上。如:数电里的逻辑“0”和逻辑“1”, 并不表示数的大小, 而是表示客观事物存在一种客观状态。有的学生课上睡觉这种状态, 我们就可以用“0”表示, 有的学生课上不睡觉, 认真听讲的这种状态, 我们就可以用“1”表示;在讲三种基本的逻辑关系的时候, 为了让学生理解什么是与逻辑, 可以举一个密码锁的例子, 假设设了六位密码, 只有六位数全输对, 锁才能开。密码与锁之间反映的就是与逻辑关系。就地取材, 举一个现实生活中的例子, 学生在欢笑中, 把知识在理解的基础上牢牢记住了。
三、尊重学生的主体地位
教师对学生的具体情况, 包括知识水平、能力状况等, 都要有详细的了解, 这一点可以通过多种形式实现。在讲解具体题目时, 要注重精练, 突出重点, 解决学生共同的难点, 让学生有所收获。例如, 有个别学生会发现教材上有的地方有错误, 很难得, 作为一名教师可以表扬学生, 由此树立其学习自信心;触发器这一章节, 讲了RS触发器逻辑功能的几种描述方法以后, 再讲JK、D触发器的时候, 告诉学生它们的逻辑功能以后, 可以让学生自己写出状态转换表、推出特性方程、状态转换图等。还可以尝试把学生分成几个小组讨论, 最后每组推出一个代表, 到讲台上边讲边解, 充分发挥学生的重要作用, 这样就能让所有的学生都把心思聚焦到课堂学习中来。
四、注意教学的差异性
浅析数字电路实验的设计 篇9
某校两个教室, 三个班级, 根据学校的规定, 当只有一个班上自习时, 开小教室的灯, 两个班上自习时, 开大教室的灯, 三个班都上自习时, 大小教室的灯都开, 现设计一电路来判断某天大教室的灯是否需要打开。
将三个要上自习的班级作为输入A、B、C, 上自习记为逻辑1, 不上自习记为逻辑0, 大教室的灯打开记为逻辑1, 不打开记为逻辑0, 则可得到大教室灯是否打开的真值表[5]:
由真值表得到大教室的灯需要打开的逻辑表达式[2]为:
基本的逻辑门电路来实现
由基本逻辑门电路来实现设计[1], A、B、C输入分别代表三个班级是否上自习, 输出Y代表大教室的灯打开与否, 逻辑表达式 (1—1) 须化为与非形式:
电路可由二输入四与非门74LS00和三输入与非门74LS10来实现, 电路接线方法如图 (1-1)
A、B、C三个开关, 代表三个班级是否上自习, 用键盘输入来控制。其接到+VCC表示输入为1 (灯亮) , 即所代表的班级需要上自习, 接到“接地”状态表示输入为0 (灯灭) , 即所代表的班级不上自习, 输出Y用灯U 0表示, 灯亮为需要打开大教室的灯, 否则不需要。电路原理图及输入输出波形如图 (1-2) 所示。
逻辑分析仪显示的输入与输出关系, 高电平表示输入为1, 低电平表示输入为0, 输出U 0的高电平表示灯需要打开, 低电平表示不需要。如图在1S区间内, 输入为111, 即三个班都上自习, 输出为1, 即需要打开大教室的灯, 在S2这段时间内, 输入为100, 即只有一个班要上自习, 输出为0, 即不需要打开大教室的灯。
用译码器74LS138来实现
2.1 74LS138的工作原理
74LS138的工作原理为:当译码器中的一个选通端1S为高电平, 另两个选通端为低电平时, 可将地址端2A、1A、0A的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。否则, 译码器被禁止, 所有的输出被封锁在高电平, 其真值表如下:
2.2实验电路图及波形分析
根据译码器74LS138的功能表[3]及应用原则, 设A、B、C作为地址输入端, 用译码器的输出和门电路的结合作为总电路的输出Y来表示大教室的灯是否需要打开:
设A=A2, B=A1, C=A0, 则式 (1-1) 可转化为:
根据式 (1-3) 可得, Y的输出由译码器的输出通过与非门电路而得, 即由74LS138和74LS20来实现设计, 如图2所示, 输入为由键盘控制的开关A、B、C, 表示三个班级是否上自习。逻辑分析仪仿真结果和A、B、C输入的一组逻辑变量相对应, 在S3区域内, 输入为011, 输出为1, 需要开大教室的灯, 在S4区域内, 输入为001, 输出为0, 表明不需要打开大教室的灯。
3、用数据选择器74LS151来实现
3.1 74LS151的工作原理
74LS151为8选1数据选择器, 它有一个控制输入端, 三个地址输入端2A、1A、0A, 八个数据输入端D0-D7, 两个互补的数据输出端Y和, 当控制输入端时, 选择器被禁止输出Y总是为0, 当时, 输出
真值表为:
3.2实验电路图及波形
根据数据选择器74LS151的功能表[4], 将A、B、C作为地址输入端, 数据选择器的输出Y表示大教室的灯是否需要打开。
令A=A2, B=A1, C=A0, 则式 (1-1) 可转化为
与 (1-4) 式相对比, 可得:
电路如图3, 由74LS151实现, 输入为由键盘控制的开关A、B、C, 其原理同逻辑门电路的输入控制, 逻辑分析仪显示输入输出波形, 如在S5区间内, 输入为001, 输出为0, 即这段时间内只有一个班级需要上自习, 不需要开大教室的灯, 在S6时间内, 输入为110, 输出为1, 即这段时间内两个班级需要上自习, 则需要开大教室的灯。
数字逻辑电路实验是一门应用性很强的课程, 随着科技的进步, 数字化产品随处可见, 0和1充斥着我们生活的方方面面, 由于它自身的灵活性让设计者也有很大的选择空间, 同一种电路可以选用不同的元件、方案来实现, 学生掌握基本原理和方法后, 应根据实际情况选择合适的设计方案, 自主创新设计, 提高自身能力。
摘要：数字电路实验的设计是学习数字电路课程时一项重要的基本技能, 本文用基本逻辑门电路、译码器、数据选择器来实现实际电路的设计, 引导学生在以后的学习中根据具体情况灵活采取设计方法。
关键词：逻辑门电路,译码器,数据选择器
参考文献
[1]姜桥.电子技术[M].北京:人民邮电出版社, 2009.
[2]王汉桥.电子技术基础 (下) [M].北京:中国电力出版社, 2006.
[3]周良全.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006.
[4]谢自美.电子线路设计[M].武汉:华中科技大学出版社, 2005
数字电路教学之我见 篇10
一、掌握框架, 填充知识
《数字电路》相对于其它专业课而言相对简单, 书本各章节之间排列也很有规律。第一章介绍数制和码制, 数电的基本信息就是0和1, 这一章就是介绍如何用0和1来表示各种不同的信息。第二章门电路, 这一章就是介绍门电路的构成, 里面就要有模电作为基础。对于基础没打好的同学来说, 这一章的学习比较难, 为了不打击学生的学习积极性, 这一章节可以简要介绍, 毕竟后面的芯片不会讨论门电路的内部是怎么工作的。第三章是数电的重点之一——组合逻辑电路, 这一章的思路也很清晰, 先介绍组合逻辑电路的分析和设计, 然后以设计的思路来介绍几种常见的组合逻辑电路。例如:编码器、译码器、数据选择器、加法器等。第四章触发器, 介绍各种功能不同的触发器的工作特点, 以及他们不同的触发方式下动作特点不同。介绍了组合逻辑以及触发器, 下面就是由这两部分构成的时序逻辑电路, 同样是对这种电路进行分析和设计。后面是555芯片的应用, 如何通过这块芯片获得方波, 属于简单芯片的应用。最后一部分就是模拟信号和数字信号的相互转换, 这一章就是给学生一个概念, 不同的设备传输的信号不同。然而有的时候一个简单的应用里面就要把传输不同信号的设备连接起来, 这时候就必须有这个转换设备——ADC/DAC。
数电的章节设计很紧密, 前面是后面的基础, 这也就要求学生在学习的时候必须认真学好每个章节。知道这个框架之后再不断去充实它, 中间不能有任何的遗漏, 就像盖房子地基要牢固。知道要学什么的情况下, 再有目的的去听, 去看, 去问, 针对性更强, 学习效率更高。
《数字电路》虽然简单, 但是每个学生的基础不一样, 相同的问题, 有的学生认为简单, 其他的可能会觉得难, 这也是在教学过程中不可避免的问题, 针对这一问题, 只能是采取相应的教学方法, 听懂了的同学做相关的练习, 没懂的同学再讲解一遍, 尽量简单易懂, 练习只能让他们自己课外完成。
二、理论要用实验来辅助
实验室是大学生增强实践能力的重要场所, 实验又是检验学生实践能力的主要途径。实验室也是学生课外进行电子制作、开展实际操作的地方, 有了电子制作实验室, 学生就可以把在实验室中的数字电路设计、模拟电路设计和单片机设计等转化成产品, 同时也增加了学生的成就感。所以, 要想使学生达到理论和实践相结合, 培养出符合高职教育培养目标的合格毕业生, 就必须重视实验这个环节, 增加应用性实验室和实验设备, 为学生创造充分的条件, 使学生“学有所用”。
在理论课上我们可以用前面的基础得到一些结论, 总结一些规律。但是这些结论这些规律未免有些空洞, 它毕竟是建立在前面理论知识的基础之上, 对于一直在听讲的同学来说是一个结论, 一个记忆的捷径。而对于一直听的模糊、开小差的同学来说根本都算不上是结论, 只是一句简单的话, 过了就忘。这时候做一些验证性的实验就很关键, 用现象来巩固理论课得出来的结论, 同样也可以通过结论来验证实验现象是否属实, 有没有接错线之类的错误。这样理论指导实验, 实验验证理论, 可以加深学生对知识的理解以及对结论的记忆。
还要指出的就是在理论和实验课的开设先后顺序上面, 最好的方式是在讲完理论之后紧接着做相关实验, 这样巩固和记忆的效果可以达到最佳状态。
三、加强知识的应用性
理论有了, 实验也有了, 似乎还缺点什么, 那就是综合应用, 如何将我们所学的数字电路与实际应用联系起来是学生关心的问题, 以后我们工作的时候不可能单独讨论某块触发器, 或者某块芯片, 而是要用我们所学的星星点点的知识来实现某个功能。比如设计一个电子秒表就是数电知识的综合应用, 要用到基本的RS触发器、集成门电路构成的微分型单稳态触发器、555定时器构成的多谐振荡器、计数器和译码显示器。从而可见一个简单的电子秒表设计就必须要理解它里面各个组成部件的工作原理, 然后再系统的把实现单个功能的部件组合起来, 这样才是我们实际生活中用得上的数字电路。
由一个这样的简单例子, 我们可以看出要学好数电、用好数电, 必须是由分到总, 先要把数字电路的各个章节的知识学好, 然后再系统的把分支有效的组成一个实际应用的整体。然而数电教学也存在它的问题, 往往是分别介绍完各个单元之后, 整个数电的教学也就结束了, 少了“总”的环节, 而且是最重要的一个环节, 它把知识系统化, 给学生介绍一种设计理念, 教会学生如何把这些知识连贯起来, 把书本上的知识变成实际生活中可以应用的知识。所以如果可以的话, 我们的数电教材后面应该加上平时可以用得上的简单系统设计与制作。
在系统设计实验中, 对于实践能力强的学生可以采取以个人为单位选择实验题目, 通过自学、查阅资料后, 自行设计、制作、调试, 最终以汇报、答辩、作品的形式提交实验结果。而部分基础比较薄弱, 实践动手能力较差的学生可以在老师的指导下完成。教师主要在方案和方法上给予指导, 使学生学会“在做中学, 在学中做”, 引导学生如何发现问题、分析问题、解决问题, 培养学生获取新知识的能力、再学习的能力和创新的能力。
如果能够做好上面这些, 数字电路可以学好, 知识也可以系统化, 而且还可以让学生不那么盲目, 不再认为我们所学的理论和实践是脱节的、理论是没有用武之地的。同时可以使学习变得更有趣味, 提高学生的学习积极性。
摘要：数字电路的学习要以模电为基础, 除了基础知识, 还要学好课本各章节的知识, 用实验验证理论, 应用系统的设计将各知识点连贯起来, 理论实践相结合提高学习积极性。
电路基础课程体系建设探索 篇11
关键词：电路基础；课程体系；教考分离
中图分类号：G710文献标识码：A文章编号：1005-1422（2015）11-0084-02
一、《电路基础》课程的现状
一个学校如果开设有《电路基础》课程，那么一般都有多个班级上《电路基础》课，或者是多个专业在上这门课程，也可能是不同教师讲授，那么，在课程内容、重点难点、平时成绩和期末考试等几个方面很难达成统一的标准；而且，这门课程作为专业基础课一般都是放在大学一年级学习，但由于专业要求不一样，学生们的知识基础水平也参差不齐，教师很难满足不同层次的学生的学习；再一方面，不同的教师可能对重点难点的把握和成绩的评定标准都不一样，那么就很容易导致不同教师授课的班级的最终考核成绩标准不一致，导致学生的期末成绩差异很大。
二、如何建设电路基础课程体系
为了消除学生或是教师在教学效果上带来的差异，笔者以高职院校为例，建立一套完整的电路基础课程教学体系。笔者除了使用多媒体、黑板、实验器材等传统的教学工具，还选择了信息时代必不可少的网络教学平台，将教学资源放到网络上，学生只要登录就可以得到所要的资料、试题、和老师进行交流，和同学进行讨论以及考试和评价等。同时，所有任课教师必须严格按照学校制定的教学大纲的内容进行课程安排，所有教师统一授课计划，并严格执行。由于《电路基础》课程是一门动手能力要求比较高的课程，所以，笔者从实验课和理论课两个方面分别入手，分析这门课程的建设。在课时分配上，选择实验课时和理论课时1比2的比例。
1.实验课方面
大部分学生在高中时代由于高考的因素，更注重理论知识的积累，而实验方面的动手能力相对比较欠缺，而且《电路基础》又是理工大一新生开始的第一门专业基础课，所以实验课一定要从最基础的讲起。我们主要开设了以下几个实验内容：实验室须知及万用表的使用、电路元件伏安特性的测绘、验证欧姆定律、验证基尔霍夫定律、电阻串并联、叠加定理、戴维南定理、交流仪表的使用、RC电路的充放电、二阶电路充放电的波形观测、正弦交流信号的观测、感抗容抗、交流串联电路、交流并联电路、串联谐振、并联谐振。为了统一不同教师授课之间的差异，也为了更好地让学生自主学习，我们安排比较有经验的教师在每次实验课之前录制一段本次实验内容的讲解和实验操作的视频，在上课之前就放到网络学习平台上，学生就可以在课前预习了，尤其对于基础比较差的学生，可以反复观看学习。
我们的实验报告也是提前就放到网络平台上的。每份都有一部分的理论计算，要求学生在实验课前必须完成这些题目，也就是要求学生课前必须预习实验课必备的理论知识。课程中间由任课老师播放之前所录制的视频资料并讲解，这样即使学生没有预习或者预习了但并没有完全理解和掌握也能跟上教学进度，学生通过老师现场讲解以及视频的示范操作，可以轻松地掌握并能独立完成实验内容。
这种方法相对之前教师现场操作的方式来讲，一方面统一了不同教师讲解的差异，但并没有限制各位教师自己的发挥，另一方面，学生看大屏幕的视频播放看得更清晰，尤其是人数比较多的班级，不会因为人多而看不到老师的操作，影响学习效果，而且视频又可以提前预习，课上也可以多次播放，这就满足了不同基础的学生学习要求。
2.理论课方面
理论课方面主要是参考教学大纲的要求，统一授课计划。所有教师都按照统一的授课计划进行课程的安排，进度统一，内容一致，不能随意增减。这样，即便是不同专业，不同教师授课，只要教学大纲的要求是一样的，授课计划就可以一样，授课方式和内容都可以统一，那么考核就可以做到统一标准了，学生得到的成绩的标准就是统一的了，不会由于教师的个人因素，导致某个班级成绩普遍过高或过低。
理论课程的讲解，我们借助的工具主要是多媒体课件、黑板和网络平台。我们把所有的教学资源，包括教学大纲、授课计划、教学课件、课程首页、参考资料、学习网站等这些“推送”的资源（也就是老师给学生的，学生只要接受即可，不需要和老师交互），也包括每次课程结束后的随堂练习、章节测验、期中测验、期末测验、讨论版、在线课堂等“交互”模块（可以和老师和同学交流问题，老师可以检测学生学习状态）都放到网络课程中，所有的学生得到的资源都是一样的，做的习题也是一样的，这样即便每位教师课上讲解的方式，侧重点有所不同，那也是大同小异了，这也就避免了不同教师授课内容或习题的偏向不一样的问题。
电路基础课程体系建设探索
3.课程考核
实验课方面，我们采取“半开卷”的策略。也就是把所有的题目都告诉学生，让学生课后自由复习，考试时随机分发题目给学生，每个学生在考试前都不知道他将获得哪道题目，教师把出好的题目写在实验报告纸上，学生考试的时候随机给学生分发题目，每人一题（类似国家英语四六级考试题目的分发方式）。学生按照自己的题目要求在实验箱上完成实验内容，再由教师按照操作步骤和所得数据来评分。
理论课方面，既然严格统一了授课的内容和方式，也就是消除了不同教师授课的差异，那么我们完全可以采取“教考分离”的考核方式，也就是教授课程的老师和出期末考试题目的老师是不同老师，也就是出题老师必须是有着丰富的电路课程的教学经验但本学期并未担任《电路基础》课程授课的老师。那么所有任课老师都不知道期末考试试卷的题目，这也就避免了可能有的老师会“透题”，这样对所有班级的学生而言，大家都是一样的。
三、课程体系试用效果
通过在本校四个专业6个班级的近三年的应用，我们不断探索，不断改进和完善，已经取得了不错的效果。我们建设了自己的教学团队，建成了完善的网络平台，整理了《电路基础》的试题库，统一了考核标准。学生一致认为学习方法更加简单，学习效果更加出色，满足了不同层次学生的需求，获得学生的一致好评。我校拟在其他课程上推广《电路基础》课程课程体系，如数字电路、模拟电路这种多个专业或多个班级学习的课程。
四、总结
人类在进步，世界在进步，我们的教学方式不能一成不变，也要不断探索、前进，更好地服务学生，服务社会。这也是我们老师所追求、学校所向往的。
参考文献：
[1]顾倩.电工电路与配电应用[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]林修杰，曾庆振.电工电路与配电应用实验手册[D].广州民航职业技术学院.
数字电路故障检测技术研究 篇12
总结起来可以将数字电路的故障原因分为五类:一是由于电路在设计阶段未将电子元器件的参数变化因素考虑在内, 导致存在设计缺陷, 因为在电路应用过程中, 其中的电子元器件会发生老化或参数性能下降等问题, 还有些元器件在不同的温度环境下其参数性能也会发生改变;二是信号线发生故障, 大电流、潮湿等因素会对电路板电路产生影响, 从而导致信号线发生烧蚀、短路或断路问题;三是安装布线不合理, 导致元器件接触不良, 该故障比较常见, 比如插件松动或者焊点氧化等;或者安装过程中电子元器件断线、桥接或错插等, 均会导致电路故障;四是工作环境的原因, 一些数字设备对工作环境的要求相对较高, 如果温湿度、电磁环境或者工作时间等与标准要求不符, 就会导致电路故障;最后一类是由于超限应用, 设备超出使用限期, 元器件也会发生老化, 性能指标下降就会提高设备的故障率。
二、数字电路故障检测方法
常用的数字电路故障检测方法包括两种, 即常规检测与逻辑检测两种:
1. 常规检测
常规检测法的要点可以总结为五个字, 即“望”、“闻”、“问”、“触”、“测”, 其中“望”, 即观察设备是否存在异常现象, 比如腐蚀、破损、渗液等问题;“闻”, 电子元器件如果经过大电流会产生异味;“问”就是询问异常问题, 可以提高维修效率;“触”则是触摸元器件是否存在过度发热的问题, 如果有则可以发生电路故障;“测”即利用专业设备测试电路, 常用检测设备包括示波器、逻辑笔、逻辑分析仪等。此外, 还可以采用顺序检测法, 首先在输入端加相应信号, 沿着信号的流向从输出级逐级向输出级检查测量, 确定故障;也可以从输出级向输入级检查, 发现异常信号再从故障级逐级检测, 直至检测出正常信号。
2. 逻辑检查法
常用的逻辑检查法也包括两种, 即群举测试法与伪群举测试法。所谓群举测试法就是将可能存在的输入信号全部输入至受测电路的输入端作为测试码, 然后进一步观察被测电路的输出情况, 是否与电路逻辑功能相符。采用群举测试法时, 要先确定同测试码集合, 将其作为检测电路中可能存在故障的依据, 将其加入待测电路, 测出电路响应即可确定故障。而伪群举测试法对群举测试法的改进, 其可以有效改善群举测试法中测试码过多、测试效率低的特点, 该方法是把电路合理分块后, 再用群举测试法检测每个划分好的电路, 大大提高了测试效率。
三、数字电路故障检测的一般步骤
数字电路故障检测的一般步骤可以分为三步:第一步, 检测隔离故障;第二步, 定位故障;第三步, 诊断排除故障, 下面分别对每一步进行介绍:
第一步, 检测隔离故障:首先对故障特征进行全面、深入的考察, 将故障范围尽量缩小, 做好故障隔离。一般情况下电路没有信号, 可以利用检测探头检测电路信号互相连接的路径, 可以快速找出电路消失的信号, 并且有些检测探头都有逻辑存储装置, 所以在检测、诊断数字电路中脉冲信号活动的具体情况时更加便利;如果发现信号可以先将其存储起来, 然后通过脉冲存储器显示出来。
第二步, 定位故障:当故障从单元电路中被隔离出来, 就可以对故障的影响进行观察, 利用逻辑探头、逻辑脉冲发生器及电流跟踪器即可, 并进一步确定出故障源。数字电路的脉冲活动情况可以利用逻辑探头来检测, 然后对电路的输入与输出信号的活动情况做进一步检测与观察, 然后根据观察检测结果, 对数字电路运行的正常性做出判断。
第三步, 诊断与排除故障:其实与数字电路故障检测相比, 故障诊断相对简单, 因为数字电路的输入与输出状态只有两种 (三态电路除外) , 即高电平与低电平。诊断数字电路故障时先做动态测试, 将故障范围控制在一定范围内, 然后再做静态测试, 最终确定出准确的故障点。由此可见, 在进行电路故障的检测与诊断时, 要采用合理的示波仪器, 确定信号源, 并对数字电路输出与输出的具体情况进行深入细致的观察。
总之, 数字电路的应用越来越广泛, 相应的其故障检测与诊断也越来越重要, 在日常工作中要注意积累工作经验, 选择更加有效的故障检测与排除策略, 全面提升数字电路运行的稳定性与可靠性。
参考文献
[1]严之琦.数字电路故障检测与诊断的策略探讨[J].赤峰学院学报 (科学教育版) .2011 (03) :90-91.
[2]徐秦.数字电路故障检测方法的研究[J].科技创新与应用.2012 (08) :18.
[3]米兰.对数字电路设计过程中故障检测的几点思考[J].数字技术与应用.2012 (07) :238.
[4]栾承萍.数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析[J].数字技术与应用.2012 (02) :167-168.
[5]李太玲.浅析数字电路故障的检测和诊断[J].数字技术与应用.2012 (01) :162.