数字电子技术

数字电子技术（精选12篇）

数字电子技术 篇1

引言

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.

[2]车驰.基于FOGA的数字电子系统学习板设计[D].重庆:重庆大学, 2013.

数字电子技术 篇2

主要参考书：数字电路与系统同类书均可

一、1．掌握十进制代码8421BCD码2421BD码和余3码的编码方法。

2．掌握格留码的编码规律。

二、1．掌握逻辑代数的基本运算、基本定律和基本规则。

2．学会使用常见的几个逻辑代数的化简公式。

3．掌握逻辑函数的标准形式。

4．掌握逻辑代数的卡诺图化简方法。

三、1．掌握组合逻辑的分析过程。

2．掌握组合逻辑电路的设计步骤。

3．了解组合逻辑的竞争和险象。

四、1．熟悉优先编码器、译码器和多路选择器的电路功能、逻辑关系和使用。

2、掌握数字比较电路、加法电路和算术逻辑单元等组合逻辑模块电路功能、运算关系和扩展使用方法。

五、1．掌握R－S触发器时钟R－S触发器和储存器的状态转换真值表、状态转换方程、时序关系。

2．掌握主从和边沿型TK、D触发器和T触发器的状态转换真值表、状态转换方程、激励方程和时序转换关系和各种触发器的电路符号。

六、1．学会同步时序电路的分析过程。

2．掌握同步时序电路的设计步骤。

3．了解寄存器二进制计数器、十进制同步计数器、可逆计数器和移位寄存器电路工程，掌握这些器件的使用。

七、1．了解TTL电话和CMOS电话的电路构成。

数字电子技术 篇3

20世纪60年代，电视改变了人们的生活，出现了“电视一代”；80年代，电脑改变了人们的工作方式，促成了“电脑一代”；90年代，互联网改变了人们获取信息的方式，诞生了“网络一代”。进入21世纪，数字化的生活方式将无处不再，最终会全面进入每个人的家庭，数字家庭的浪潮已经汹涌澎湃。

传统的数字家庭中心之争：PC中心论、TV中心论及SetBox中心论，其优势和劣势都很明显，就单一产品而言都难以独自承担数字家庭的重任。近年来市场上出现了另一产品逐渐承担了数字家庭越来越多的功能和责任，这就是数字可视对讲。传统的楼宇可视对讲产品逐渐往数字化，网络化、智能化的方向发展，可视对讲产品除了担当可视对讲、遥控开锁、报警等功能外，还实现了远程视频监控、异动报警、门禁、三表抄送、信息发布、智能家居控制、上网及视频点播甚至手机联动等增值服务。这类产品大多内置了性能强大的Soc处理器和触摸TFF显示屏，尤其标配的网络功能，给产品带来了更多的想象空间，将越来越多的融合PVR、DPF数码相框、可视电话、媒体播放器等数字媒体功能。数字可视对讲悄悄地充当了数字家庭另一中心的角色。

可视对讲发展趋势

可视对讲经历了从模拟黑白、彩色到数字化的历程，向着网络化和智能化的方向发展，并逐渐融合多种媒体功能。模拟可视对讲(黑白、彩色)，音视频通过同轴电缆传输，控制信号通过单片机总线传输，其技术特点决定着产品有着先天的缺点，而数字化网络传输带来的不仅仅是通过将音视频及所有控制信息均通过一根网络线传输克服了模拟传输带来的弊端，更为重要的是为用户增添了更为实用的增值业务。下表所示为模拟对讲与数字对讲的对比。

今后数字可视对讲的发展更多的是融合了智能家居控制，逐渐成为智能家居的控制中心，同时也会将越来越多的附加功能加入其中。

数字可视对讲技术原理及框图

数字可视对讲系统的构成，一般包含这么几个模块：室内机，梯口机、交换机、管理机等。

访客来访，通过梯口机拨号呼叫指定的室内机，梯口机通过将访客的影音信息数字化后编码压缩传送给指定的室内机，室内机接收到网络传输过来的影音信号进行解压缩显示，确定访客身份后，按动开锁键开启梯口的门锁。同时，梯口机和室内机之间还实现了VolP，两个终端可实现双向语音对讲，为业主辨别来客身份提供进一步沟通、确认之需要。

在两个室内机或室内机与管理机之间，系统则提供了双向的视频及语音传输功能。在功能实现上，梯口机、管理机都可以归结为室内机。室内机的功能最为全面，实现音视频的压缩传输、接收解压缩显示和回声抵消功能，同时可作为各项网络增值业务的实现终端。本文以海思半导体的多用途媒体网络处理芯片Hi3510为例介绍室内机的构成。Hi3510是海思半导体针对媒体压缩/解压缩处理、网络传输、VolP多功能混合应用市场开发的处理芯片，已广泛应用于可视电话、网络摄像机、网络视频服务器及数字可视对讲等产品上。从Hi3510应用于数字可视对讲的系统框图中，我们可以看出完整的信号处理元素和流程。

以Hi3510为核心，配备图像传感器作为影像输入源，视频信号通过ITU656接口输送给Hi3510，Hi3510对数字视频进行压缩处理，经过PHY将数据以TCP/IP包传输到目的地，同时，Hi3510对通过PHY传送的TCP/IP包进行解码、缩放，通过RGB888接口送至TFR Module显示；为方便用户进行选择操作，可通过SPI接口及GPIO实现触摸屏和按键功能；语音数据则通过一颗音频Codec进行AD编码后通过FS总线送往Hi3510处理，Hi3510不仅仅需要对语音作压缩处理以备传输，而且还需要实现双向语音传输所需的回声抵消功能、唇音同步以及按键的双音多频DTMF等。多达两个的USB1.1接口提供了丰富的个人存贮界面，各种影音即可通过网络传输也可通过USB及USB转SD存贮至本地，以便需要时播放。若需扩展WIFI无线传输，另一个USBl，1接口可提供成本低且易实现的USB转Wi－Fi方案。

技术核心：视频压缩、语音处理、网络传输

未来多媒体产品的核心不外乎：音视频压缩，语音处理和网络传输三大部分。无论是从PC娱乐、SetBox，还是Digital TV以及任何多媒体产品都可以看到这三大要素的踪影。作为数字家庭中的新秀，这三要素也是构成数字可视对讲系统的基础。

由于历史原因，早期的数字可视对讲的视频编码格式多为H.263，其目的是为了和可视电话兼容。H.264作为H.263的升级版本提供了更大的压缩比和更好的网络适应性。基于此，越来越多的数字可视对讲产品采用H.264标准作为视频压缩的格式。H.264最大特点是对带宽的要求很低，在同等的还原图像质量的情况下，H.264要比MPEG－4节省50％以上的码率。同时，H.264在设计之初就考虑到了在不同网络资源下的分级编码传输。H.264具有较强的容错能力，在质量不稳定的网络环境中，可以得到比MPEG4编码视频更好的质量。当然，H.264带来的好处不是免费的、更高的压缩比和良好的网络适应性能，而是处理算法的复杂化，对处理器提出了更高的性能要求。

为了适应网络传输的特点，语音也需要低带宽、高音质的音频编码标准。日常所常见的MP3、AAC等多媒体音频格式不能很好的适应语音网络通信的要求。语音网络通信使用的更多的是G.7xx和AMR(Adaptive Multi-Rate)语音编码，以便在有限带宽下提供多路数的语音数据业务。例如，G.729是一种高效的压缩编码技术，可将经过采样的64kb/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kb/s，非常适合在VoIP系统中使用；AMR主要用于移动设备的音频，压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差，由于多用于人声通话，效果还是很不错的。同时为了支撑双向语音对讲业务，语音处理模块仍要提供对回声抵消、唇音同步、噪声抑制、双音多频DTMF的支持。普通的多媒体处理器往往只能提供单一的语音处理功能，因此应用在数字可视对讲上的处理器需提供更为灵活和强大的语音支持。

海思半导体Hi3510芯片灵活的多核架构，满足了视频H.264的复杂编码和音频多种压缩格式的要求，同时内置双MAC，可方便配置带路由功能的网络，降低eBOM。

内置的H.264/263硬件加速器完成视频编解码算法，保障了流畅的视频画面，对H.263的兼容使得采用Hi3510为主芯片的设备可兼容早期的可视电话系统，实现多终端对接。32位的语音DSP，在提供从MP3、WMA到G.7xx,AMR多种语音编码处理的同时，支持回声抵消、噪声抑制、唇音同步等处理需求。主频220MHz的ARM处理器，可实现更多增值业务，IE浏览、数码相框、信息发布均在ARM上完成。Hi3510以ARM+Audio DSP+H.264/263硬件加速的多核处理架构并配备丰富的通信接口，如MAC、UART、USB等。

结语

数字电子技术 篇4

随着今年来我国网络技术的飞速发展, 互联网所提供的各种便利服务也越来越为人们所接受与采用。而作为环保的一部分, 无纸化办公也是当今社会所推崇的。作为民主社会中的主要行为——投票, 几乎出现在我们生活的每一个角落。而传统投票方式中, 大量采用纸质选票的方式, 不仅纸张耗费严重, 统计效率低, 而且往往需要投票人亲临现场, 浪费大量的人力物力。基于此现状, 电子投票系统便应运而生。

2 电子投票系统的简要需求分析

作为电子投票系统除了应满足传统投票方式的主要功能外, 还应保证统计速度快, 投票客户端和统计中心分离, 网络安全保障等需求。主要需求可总结为以下几点: (1) 合法的选票必须保证全部计入票数; (2) 非法用户不能截获或篡改选票; (3) 合法用户的选票内容应保密; (4) 每个用户只能投放一张选票; (5) 在保证保密性的前提下, 用户可以验证其选票是否被篡改; (6) 流程应快捷简便。

在本系统中, 主要参与实体有:投票人和投票中心。投票中心又可细分为:注册模块、认证模块、发票模块、统计模块和验证模块五个部分。

根据以上需求, 本文将采用类似于安全电子交易协议 (SET) 中的双重签名和数字信封技术, 来实现本系统。

3 双重签名的原理机制

双重签名主要运用的技术包括:散列 (Hash) 函数消息认证技术, 公钥加密算法 (RSA) 加密技术。

3.1 散列 (Hash) 函数消息认证技术

Hash函数是对不定长的输入产生定长输出的一种特殊函数, 可以表达为h=H (M) , 这里的M为消息, 其长度不定, h被称为散列值 (Hash值) , 其长度一定, 一般为128位或160位。Hash函数的目的是为文件、消息或者其他的分组数据产生“指纹”, 为防止第三方伪造Hash值或者通过Hash值计算出明文。常用的Hash函数有很多种, 在SET协议中, 双重签名主要使用的是安全散列算法 (SHA-1) , 该算法主要是将按一定规则进行消息填充后的消息, 以每512位进行分组, 然后进行迭代Hash运算。

3.2 公钥加密算法 (RSA) 加密技术

公钥算法使用两个独立的密钥, 每个用户M都有一对选定的密钥 (公钥、私钥) , 公开的密钥可以像电话号码一样进行注册公布。公钥密码算法基于数学函数而不像对称密码体制那样基于代换和置换。

而在SET协议中, 双重签名使用的是RSA算法。RSA算法的安全性基于大素数分解的困难性。RSA算法使用了乘方运算。

在加密时, 明文M经过加密运算得到密文C:C=Me mod n, 密文在经过解密得到明文M:Cd mod n= (Me mod n) d mod n=Med mod n=M。其中, e, d, n的确定方法如下:

(1) 确定n:独立地选取两大素数p和q, 计算n=p×q。

(2) 确定e:计算n的欧拉函数值ψ (n) = (p-1) × (q-1) , 随机选择一整数e, 使得1≤e<ψ (n) 和gcd (ψ (n) , e) =1成立。

(3) 确定d:计算e模ψ (n) 的乘法逆元。

3.3 双重签名技术

(1) 双重数字签名的目的作用。

双重签名的目的在于连接两个不同接收者消息。以SET协议为例, 消费者想要发送订单信息 (OI) 到特约商店, 且发送支付命令 (PI) 给银行。特约商店并不需要知道消费者的信用卡卡号, 银行不需要知道消费者订单的详细信息。消费者需要将这两个消息分隔开, 而受到额外的隐私保护。然而, 在必要的时候, 这两个消息必须要连接在一起, 才可以解决可能的争议、质疑。这样消费者可以证明这个支付行为是根据他的订单来执行的, 而不是其他的货品或服务。

(2) 双重签名实现。

以SET协议为例, 假设消费者发送两个消息给特约商户:签名过的OI及PI, 而特约商店将PI的部分传递给银行。

消费者用SHA-1算法, 取得PI的Hash值和OI的Hash值。接着将这两个Hash值连接在一起, 并用消费者的私钥来加密, 就产生了双重签名, 如图1所示。

这个过程可以用式子表示为DS=E[H ( H (PI) ||H (OI) ) ], 其中K是消费者私钥。现在假设特约商户拥有这个双重数字签名 (DS) 、OI和PI的消费者摘要 (PIMD) 。并且特约商户从消费者证书中得到消费者的公钥。特约商户就能做如下计算:H (PIMD||H (OI) ) 和D[DS], 其中K为消费者公钥, 如果这两个结果相同, 则特约商户就可以核准这个签名。同样地, 如果银行拥有DS、PI和OI的消息摘要 (OIMD) , 以及消费者的公钥, 则银行可以计算:H (H (PI) ||OIMD) 和D[DS]。如果这两个数一样, 则银行就核准这个签名。

综上:商店接收OI可以验证OI正确性, 银行接收PI可以验证PI正确性, 消费者连接OI和PI可以证明连接的正确性。

4 数字信封技术的原理机制

数字信封是将对称密钥通过非对称加密的结果分发对称密钥的方法。其主要运用到对称加密技术, 公钥加密技术。

用户用对称密钥K1对发送的消息M进行加密, 形成消息密文E (M) , 然后用接收方的公钥K2对对称密钥K1进行加密, 形成密钥密文E (K1) 。最后将消息密文和密钥密文连接, 便形成数字信封Digital Envelope, 发送给接收方。其过程如图2所示。

接收方收到数字信封后, 先用其私钥K3对数字信封解密, 得到对称密钥K1, 然后用K1对消息密文进行解密, 便得到所需消息。其过程如图3所示。

5 电子投票系统中双重签名和数字信封的应用

通过以上所述, 电子投票系统中, 双重签名可用于投票人发送选票和个人验证信息, 而数字信封则使用于投票人将双重签名等信息发送给投票中心时使用。其主要流程为: (1) 投票中心为其注册、认证、发票、统计、验证五个模块分别分配基于RSA的密钥对, 并将公钥公开; (2) 用户注册, 将身份信息等提交给注册模块, 注册模块给用户分配唯一的标识符Id, 将用户信息保存后, 计算Id的哈希值h后, 将h发送给认证模块, 并向其申请用户RSA密钥对; (3) 认证模块产生密钥对后, 将密钥对发给注册模块, 并将h和产生的公钥存入数据库; (4) 注册模块将Id和密钥对发给用户; (5) 发票模块根据注册人数, 生成相应数量选票, 并对其选票编号进行签名; (6) 投票人登录系统后, 获得由投票中心发来的选票Vote; (7) 投票人填好选票后, 用SHA-1算法计算出选票的摘要V-MD, 和身份信息Id的摘要I-MD, 将两者连接后, 再使用SHA-1算法, 计算出选票身份摘要VI-MD; (8) 使用投票人的私钥Kr-c对VI-MD进行加密后, 得到双重签名DS; (9) 投票人将双重签名DS和选票内容Vote以及身份信息摘要I-MD用对称密钥Ks加密得到消息密文, 再使用投票中心统计部分的公钥Ku-v对Ks进行加密, 得到密钥密文, 将两密文连接得到数字信封DE; (10) 将数字信封DE, 双重签名DS, 选票内容摘要V-MD, 和投票人的Id发送给投票中心; (11) 投票中心收到信息后, 其中的V-MD, Id, 和DS, 传递给验证模块; (12) 验证模块通过Id查找到用户公钥后, 解密DS得到VI-MD, 然后将Id通过SHA-1计算后得到的I-MD与V-MD连接, 将结果与解密得到的VI-MD比较, 若匹配, 则验证成功, 否则失败; (13) 验证成功后, 投票中心将DE, Id的哈希值h发送给统计模块; (14) 统计模块用其私钥解密DE, 得到对称密钥Ks, 用Ks解密消息密文, 得到DS, Vote和VI-MD; (15) 统计模块申请用户公钥后, 解密DS, 得到VI-MD, 将与之前得到的比对, 如相同, 则验证成功, 否则失败, 然后读取Vote内容; (16) 统计模块公布结果和每张选票的编号和内容。

6 电子投票系统的安全性分析

在本套电子投票系统中, 我们选择RSA作为公钥加密算法, 由于RSA私有密钥存在唯一性, 所以只有真正的投票中心模块才有与公钥匹配的私钥。除非私钥失窃, 则不会出现冒充投票系统的情况, 或是系统不相关模块取得别的模块的信息。其次, 用户的公钥和私钥也是如此, 所以, 此算法保证了拒绝非法用户的使用。而在每次接受到用户的选票后, 都会进行验证, 则可通过判断是否进行过该Id的验证, 来防止一票多投。而在用户验证是否为自己所投的选票过程中, 可以查询自己的选票号和内容是否为自己所填, 若有出入, 则可根据自己的相关选票信息和公钥, 进行重新计票。

除非选票中心内部的管理出现问题, 各模块保密被破坏, 则该系统在实际中可以认为是符合机密性、完整性、可用性、不可抵赖性的信息安全要求的。

7 结语

综上所述, 双重签名和数字信封技术在电子投票系统的消息传递过程中, 对于信息的不可抵赖性, 以及防止信息传递双方自身进行非法行为, 有着比一般数字签名算法更优越的前景。尤其对于消息发送方要将两个不同消息发给不同对象, 却又需要保证两者的对应性而必须将消息连接的情况下, 双重签名和数字信封不仅可以使接收方均可通过发送方公钥进行签名验证, 而且均无法看到发送给另一方的消息, 还可以防止其中一方修改某一信息进行欺诈。其可以根据不同的安全级别, 采用不同的哈希函数和加密算法, 可以灵活调整。所以, 电子投票系统的前景非常明朗。

参考文献

[1]陈晓峰, 王育民.基于匿名通讯信道的安全电子投票方案[J].电子学报, 2003, 31 (3) .

[2]鲁军, 汪同庆, 任莉.身份认证系统的设计与实现[J].网络安全技术与应用, 2004, (2) :22-25.

[3]华晋, 汪同庆, 鲁军, 倪水平, 熊波.基于特征匹配的建筑平面图自动识别的研究与实现[J].计算机科学与实践, 2004, 2 (2) :81-83.

[4]熊平, 朱天清.信息安全原理及应用[M].北京:清华大学出版社, 2012.

[5]张海鑫, 程丽红, 李顺东.网上阅卷系统中双重签名的研究[J].计算机应用, 2009, (29) .

[6]张君维.双重身份验证的数字签名系统的研究与实现[J].科技信息, 2007, (23) :301-302.

数字电子技术基础教案 篇5

1.1.1数制

教学目的和要求：

掌握数字信号与模拟信号的区别，几种进制之间的转换。

重难点分析

进制之间的转换

课型：

讲授

教法：讲授、任务驱动法

教具：计算机、多媒体等

教学内容与过程：(见教案)

教学过程

(一)、导入新课

回忆计算机基础中所讲的二进制，引出本次课内容。

(二)、讲授新课

一、数字电路概述

1、模拟信号与数字信号区别

2、数字信号的表示：逻辑0和逻辑1(二值数字逻辑)

3、、数字电路的基本知识

二、进制

十进制、二进制、十六进制、八进制

三、二进制与八进制、十六进制之间的转换。

数字电子技术 篇6

关键词：数字电子技术?项目课程?教学改革

中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0175-01

《数字电子技术》是高职电子信息、电气自动化等电子类专业的一门重要的专业基础课程，理论与技能的紧密结合是本课程的重要特点。传统的教学把理论学习和技能训练隔离开来，理论课以教师在课堂上讲授为主，技能训练则由专职的实验教师在实验室里进行，基本上也是以传授知识为目的，实验的内容主要是验证理论知识，强化对理论知识的理解，学生处于被动学习的地位，动手机会少，实验目的不明确，从而造成学生缺乏学习兴趣和主动性，因此必须对《数字电子技术》课程的教学方式进行教学改革，实施项目课程开发。

1　项目课程设计

项目课程是以工作任务为中心选择、组织课程内容，并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式，其核心是“基于工作过程”，在工作中学习，在学习中工作，教师在整个过程中充当导演的角色，充分发挥学生的主体性，调动学生学习的主动性。这样不但提高了学生的基本操作能力，又可以提高学生的创新思维能力和创新技能。根据我们多年来对《数字电子技术》课程教学的实践，结合高职学生知识储备和人才培养方案的要求，我们把该课程分成表决器、抢答器、数字时钟、烟雾报警器、数控电源等五个电子器件的制作，构成五个教学项目，具体的教学设计如表1所示。

2　项目课程设计的特点

2.1　项目内容简单，涵盖知识点全面

精选的五个工作项目，学生制作起来难度不大，在规定的学时内较容易完成。同时完成五个项目需要的理论知识各有侧重，涵盖了《数字电子技术》课程逻辑代数基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、数模、模数转换器等所有内容，保证了课程理论知识结构的完整。

2.2　用较少的课时完成规定的教学任务

在高职的人才培养方案中，《数字电子技术》的课时一般在72学时左右，用传统的教学模式在这么少的课时内完成所有的教学任务是不可能的，大都采取减少教学内容、降低教学难度等方式。采用项目化教学，教学活动由于在一体化教室中进行，理论和技能都由一个教师指导，减少讲授内容的重复，有利于所有教学任务的完成。

3　项目课程的实施

为了保证教学设计顺利应用于教學实践，还需要在教学设施、教学组织、教学评价等方面制定相应的保障措施。

3.1　建设“教学做一体化”教室

项目课程设计把理论学习和技能训练整合成一个项目，相应的教学场地也必须把原来分离的教室和实验室合二为一，形成“教学做一体化”教室。《数字电子技术》需要的一体化教室内可分成理论教学区和实训操作区。理论教学区要有多媒体教学设备及相应的仿真软体，实训操作区有电子仪器仪表、数字实训平台等。在环境的布置上可以参照实际生产企业生产的需要，张贴安全生产宣传标语、生产操作流程、安全操作流程等，场地允许的话还可以安排学生作品展台。

3.2　编写项目课程教材或讲义

传统的教材是显然不适合项目课程教学的需要，必须按照要求编写相应的教材或讲义。教材要以设计的项目为单元，打破原来的理论体系框架，把理论知识和技能整合一起。

3.3 组织教学项目实施，规范教学过程

五个教学项目的教学过程要统一规范，一般按照下面几个环节来进行：一是下达工作任务。也就是要明确制作什么产品，该产品的功能是什么。同时提供给学生产品的制作步骤和电气原理图。二是学习与本任务相关的理论知识。学生可根据提供的知识点清单，利用图书馆、互联网等自学，教师也可以集中重点讲授、总结，使学生掌握较系统的理论知识。三是制定制作计划。围绕工作任务的要求，同学之间相互讨论，共同制定制作产品的具体步骤、需要的电子元器件、仪器仪表等，形成具体的制作方案。四是选择制作方案。根据讨论的几个方案，同学们可根据元器件的性能、可操作性、产品的功能、简洁性等原则，选择确定最佳的方案。五是具体的制作实施。同学要分成几个小组，小组成员分工合作，共同完成产品的制作。六是检查评价。根据每个小组制作的产品，可分别在元器件的选择、元器件的安装、电路的焊接、仪器仪表的使用、产品功能实现、故障排除与调试、工具的使用、原材料的用量等方面作出评价。

4 建立多元课程评价体系

为全面考查学生掌握理论知识和实践技能，《数字电子技术》项目课程的考核分理论和实践两方面来进行。理论考试以笔试的形式进行，重点考核学生对理论知识的掌握。实践考核由指导教师根据各个教学环节设计考核内容，参考制作过程的考察记录和最终作品，在基本的专业能力、任务完成情况、作品质量、工作态度和团队合作等方面给予评价。

《数字电子技术》项目化教学改革，整合了理论学习和实践技能训练，解决了教学过程中理论和实践的脱节问题，在教学过程中能做到“教、学、做”相结合。在项目化教学中，给学生明确的工作任务，提供参考电路图，这样不限制学生的思维，学生可根据要达到的功能自行设计多个方案，不仅激发了学生的学习兴趣，还强化了知识的掌握程度，培养了学生的综合技能，锻炼和提高了学生的思维能力、分析问题及解决问题的能力。教学的实践证明，在《数字电子技术》课程教学中采用项目教学法是一种实用有效的好方法。

参考文献

[1]　冯志军.项目课程课例开发的实践与思考[J].中国职业技术教育，2010（35）.

数字电子技术 篇7

关键词：电子式互感器,数字同步,数字通信,技术

1 电子式互感器数字同步技术分析

相对于整个电力系统而言, 产生于不同类型设备运行间隔过程中的电压信号以及电流信号均需要在公共时钟脉冲的处理作用之下实现同步。在当前技术条件支持下, 应用比较普遍的公共时钟脉冲表现为PPS码以及B码这两种类型。以上两种类型公共时钟脉冲在应用于电压及电流信号同步处理过程当中最为显著的优势在于能够实现以s为单位的同步, 确保同步频率按照1s/次的状态进行。在此基础之上所形成的基于以太网的PTP时间同步方式能够借助于有关传递带时间戳在主从时钟节点运行过程中所产生的PPT报文的计算方式获取有关主从时钟之间的偏差数值, 进而通过对该数值的有效调节实现数字同步。

在整个采样值传输时序分布结构当中, MU中对于采样信号进行数字化处理过程当中时延问题能够借助于信号调理时延予以处理, 在此基础产生A/D转换过程中的时延问题。这一时延在经过FIR滤波器群延时处理之后会生成与MU采样信号数字化处理时延相对应的数据处理时延, 并在以太网控制器进行信号发送以及报文传输的过程当中产生与之相对应的时延。从这一角度上来说, 在电力系统各类型设备电压及电流信号自产生直至处理完成的全过程当中, 高阶FIR滤波器装置所对应的群延时问题是数据时延问题最为严重的一个阶段。假定整个数据采样周期的时间设定为50us, 与之相对应的一般性64阶结构FIR滤波器装置所涉及到的群延时间则表现为1.5ms以上。从这一角度上来说, 仅仅依赖于传统意义上的插值运算是无法针对电流及电压信号在采集、传输至处理全过程中所产生时延问题予以有效控制及补偿的。在这一背景作用之下, 应当采取一种特殊的两极同步处理方式, 即首先借助于数字移相器装置针对相位滞后信号进行前移处理, 进而在应用动态化二次拉格朗日插值计算的方式实现这部分滞后信号的精确性相位同步处理。在这一过程当中, 需要重点关注如下两个方面的问题。

(1) 首先, 在数字移相器进行滞后信号迁移处理以及相位均衡的过程当中, 由阻容网络以及运算放大器装置所构成的整个超前移相电路基本结构示意图如图1所示。很明显, 模拟移相器连续传递函数的取值同图1中所示的电阻值R以及C均存在密切关系。基于以上分析, 通过对拉普拉斯变换复变量参数的引入与替代处理能够获取与系统连续信号对应模拟角频率以及拉普拉斯变换复变量虚部参数相关的移相器频率特性传递函数。在针对相拼特性进行深入分析的过程当中不难发现, 图1中整个模拟移相器在进行数据同步处理过程当中所表现出的移相读数始终维持在0°~180°范围之内。进而通过对校正系数的调节与计算, 能够在均方差最小原则的处理作用之下获取频域方差函数作用之下个点的min参数, 最终能够获取数字同步处理中所需要的全通滤波器最优化解。

(2) 其次, 借助于插值重采样作业方式实现整个电子式互感器中传输数据的同步处理是现阶段应用比较普遍的一种处理方式。MU能够兼容接受PPS或是B格式码。与此同时, FPGA支持下的数据同步模块能够将间隔时间在1s范围之内的同步脉冲头进行均匀分割处理, 并形成均匀性的4000个时间片。以上每个时间片的开始位置均与一个独立的同步采样脉冲信号相对应。在此基础之上, 能够将此过程中所获取的同步采样脉冲信号作为基准参数并进行插值处理, 借助于此种方式实现良好的采样同步。特别值得注意的一点在于:为确保信号带宽能够在数字同步处理过程当中得到有效拓展, 并实现对混叠误差的有效控制, 需要在高压采集板运行过程当中引入采样技术, 同时在MU当中设计有抽取滤波器装置, 实现对采样频率的有效恢复。从某种程度上来说, 建立在动态化二次拉格朗日差值运算基础之上的差值分析能够实现4抽1模式的滤波抽取与差值计算。

2 电子式互感器数字通信技术分析

图2为结合信息模型分层分类思想方式, 建立在IECE标准配置基础之上的MU服务器基本模型结构示意图。从该MU服务器基本模型结构示意图当中不难发现:MU服务器模型在应用过程当中将所涉及到的12路采集信号进行了两路数据集的分配, 与之相对应的是差异性的采样值控制块绑定。在当前技术条件支持下, 考虑到IEC标准配置对于测量值的发送以及保护值的发送要求存在一定的差异性, 因此要求采样值控制块能够实现对与之相对应电流信号以及电压信号的集中式发送。实践研究结果表明:在基于这一MU服务器模型应用之下所表现出的数据信号集中式发送速率基本可以达到平均每秒4kbit单位。基于以上分析, 在数字通信技术应用过程特别需要关注的是对分布式采样值控制块的构建。在当前技术条件支持下, 采样值控制块读写操作以及报文传输操作这两者之间存在着本质性的差异性。报文传输操作能够直接实现与以太网的连接, 在简化了操作步骤的同时使得报文传输的实时性要求较高。而对于采样值控制块而言, 其从本质上来说属于全部A协议集与T协议集的映射, 在MMS当中属于复杂度最高的模块。但在远程控制功能以及在线监测功能的作用之下, 采样值控制块的应用对于数字通信的实时性要求角度。在此基础之上应当构建的IED对象与MMS对象之间的所表现出映射关系为:

(1) Server对应VMD。

(2) LD对应Domain。

(3) LN对应Named/Variable。

(4) Data对应Named/Variable。

(5) MSVCB对应Named/Variable。

(6) Dataset对应Named Variable List。

3 结束语

本文在电子式互感器数字同步技术的应用过程当中, 提出了基于数字移相以及相位均衡技术实现对电压信号及电流信号波形的显著前移目的, 同时结合对动态化二次拉格朗日差值运算的方式, 确保了相位调整的精确性。与此同时, 在电子式互感器数字通信技术的应用过程当中, 构建了基于分布式采样值控制块的运行方式, 综合应用效果显著。

参考文献

[1]伍小刚, 俞波, 姚吉文等.3种同步接口在光纤纵差保护中的设计实现[J].电力系统自动化, 2006, 30 (20) :77-80.

浅谈“数字电子技术”教学 篇8

《数字电子技术》课程是计算机应用、电子信息类、电气信息类等信息类专业的一门重要专业基础课, 是一门实践性和应用很强的课程[1]。通过理论课程的学习, 使学习者在收货数字系统的基本理论、基本知识、基本电路的基础上, 重点掌握数字系统中各种逻辑电路分析与设计的基本方法, 以及该领域的发展现状及最新的技术;而实验、实践环节的锻炼, 旨在提高学习者的基本技能, 培养分析和解决实际问题的能力, 拓展学习者的知识面, 进一步加深对专业知识的理解, 从而满足不同学生对不同层次知识掌握的需求。为后续相关课程的学习打下基础, 其由此可见, 数字电子技术是后续课程的门槛。

2 教学理念和方式

本课程教学, 首先要以科学的发展观为指导, 其次结合本校的实际情况地方性、应用型本科院校的特点, 培养能够服务地方的特色鲜明的应用型技术人才。因此, 在教学过程中要充分考虑素质教育与专业培养, 理论知识与能力培养, 实践教学与科研创新这些方面的融合。数字电子技术课程的教学内容属于计算机层次结构中的最底层, 是构成计算机和其它数字系统的物质基础, 而逻辑器件的发展又对计算机的发展和更新换代起着决定性作用[2]。

在教学过程中, 坚持以多媒体为导向, 以实践为教学目的, 结合岗位对职业能力的要求, 注重实践能力的培养, 明确教学目标, 启发、互动、交互式教学并存, 要让学生既知道该怎么做, 又知道为什么这样做。针对计算机专业的应用型人才培养目标, 理论教学遵循适度、够用的原则。

3 实验教学

本课程除课堂教学外, 还有实验、实践环节教学。这样才能做到, 从理论到实践, 又由实践到理论, 通过理论指导实践, 从而提高实践的技术含量。针对应用型和创新型人才培养目标, 实验教学阶段在保证基础实验开设的前提下, 提高综合性实验和设计性实验的比率, 同时开设一定的创新性和探索性的实验。调整理论教学和实验教学两者间的课时比率, 可以通过减少理论课时增加实验课时, 或者在实验课时不变的情况下, 减少基础验证性实验增加应用型、综合性或创新性实验项目[3]。

3.1 实验的基础性、综合性、创新性相结合

综合性、创新性实验的开设, 能进一步深化学习者对理论知识和基础实验操作技能的理解, 同时能够提高学习者的实践动手能力和一定程度上的创新能力。综合性实验和创新性实验的开展, 需要与指导教师课上、课下指导相配合进行, 这部分的实验内容每年可以根据学习者的兴趣和教师科研情况进行调整, 再根据学习者的学习效果, 为下一年创新性实验项目的开设提供参考依据[4]。

3.2 提高实验教学内容开设方式的灵活性

一些综合性、设计性实验内容的开展与教师自己所进行的科研项目结合在一起, 在保证基础性实验课时的前提下, 使实验内容开展的时间不再仅仅局限于实验教学的课堂时间, 一些综合性实验在规定课堂时间内无法完成, 可以通过调整实验教学形式, 课下继续进行操作或探索。通过参与教师的科研活动, 使实验教学环节由课堂时间和课下时间两部分共同组成, 一方面提高学习者对实验教学内容的进一步深入理解和思考, 提高实验教学质量;另一方面, 在教师的指导下, 促进学生的动手能力和解决问题的能力, 在一定程度上提高学生的科研水平, 为将来进一步深造奠定基础。

以开放式实验教学作为实验环节的补充和拓展, 在每个实验进行前, 学习者可以根据自身的实际情况, 提前熟悉实验环境、实验过程, 已达到实验的顺利开展。实验后, 根据学习者参与的科研活动可以在实验室对后续实验进行预习或者对已进行的实验延伸拓展, 达到进一步理解实验原理、掌握实验方法、提高实验技能的目的[5]。实验室的开放, 可以从实验空间、实验时间、实验内容上为学习者提供充分的自主学习和创新便利。从高年级挑选品学兼优的学生参与实验室的开放管理, 也可以为实验室的正常运转和开放提供人力保证。

3.3 探索实验教学活动与科研项目相结合的人才培养模式

在高等院校中, 教师除了需要完成教学任务外, 还要进行大量的科研活动, 项目的开展需要助手, 而学习者如果有进一步深造的打算也需要具备一定的科研能力, 在此情况下, 探索实验教学活动和科研活动相结合的人才培养模式变得十分必要。将实验教学活动的进行与教师科研内容相结合, 由相应的专业教师进行针对性较强的指导, 可以快速提高学生的科研水平[6]。

同时, 在实验教学活动和教师科研活动相结合的同时, 还可以将学生的课程设计、毕业论文实验设计与此相结合, 这样可以进一步激发学生们的实验热情, 提高实验教学质量和效果。

4 教学活动中的信息反馈

信息反馈是师生双方围绕课程教学和方法而表现出来的一种交互形式, 及时的信息反馈对改进教学, 提高课堂效率和教学质量影响较大。实验、实践、参与科研活动都是非常好的教学信息反馈, 通过信息反馈, 教师和学生能及时对教法和学法做出调整。

5 考核方式

考核是教学过程的一个重要辅助手段, 发挥考核的导向作用, 能充分调动学习者的积极性, 激励促进学习, 认真对待课程学习, 提高教学质量。实验教学活动是学习者对所掌握的专业知识进行消化和应用的过程, 在应用型人才的培养过程中居于重要的地位, 因此实验成绩做为课程学习最终成绩的组成部分是非常有必要的, 而实验成绩的给出应避免仅由实验报告确定实验成绩, 应该对学生的实验过程作全程考核, 包括实验预习, 实验操作的规范性, 实验操作技能, 实验原理, 实验结果分析等[7]。

6 总结

通过对课程的教学总结和修正, 可以提高学习者的实践动手能力、创新能力, 专业实验技能, 思考和独立解决问题的能力, 并为后续专业、学科打好基础。

摘要：本文针对当前数字电子技术教学现状, 从教学理念和方式, 实验教学, 教学信息反馈, 考核方式4个方面对数字电子技术课程的教学提出一些看法。

关键词：数字电子技术,实验教学,信息反馈考核方式

参考文献

[1]刘亚峰.数字电子技术实验课程的改革与研究[J].煤炭技术, 2003, 22 (10) :111-112.

[2]刘亚梅, 刘虹.改革实验教学培养学生创新意识和创新能力[J].长春工业大学学报 (高教研究版) , 2003, 24 (1) :45-46.

[3]杨云.数字电子技术实验课程的教学改革探索[J].无锡职业技术学院学报, 2003, 2 (3) :38-39.

[4]童耀南, 张国云, 陈松.电子技术实验课程教学改革探索与实践[J].湖南理工学院学报 (自然科学版) , 2014, 4 (27) :86-88.

[5]孙曼利, 司轶芳.高校电子技术实验教学的改革与探索[J].赤峰学院学报 (自然科学版) , 2009, 25 (6) :185-186.

[6]顾平.以能力为导向的数字电子技术实验教学改革[J].贵阳示范学院学报, 2011, 27 (6) :82-84.

数字电子技术 篇9

一、电子式互感器的概念和特点

1、电子式互感器的概念。电子式互感器分为两个大类, 一种是光学无源式, 另一种是非光学有源式。这两类的共同特点是都要通过采集器来采集模拟电信号, 然后进行将采集来的电信号下传的功能。光学无源电子式互感器和非光学有源电子式互感器的主要区别在于传感原理和外部接口。非光学有源电子式互感器又有一个别名, 叫做罗氏有源电子式互感器, 因为在这种电子式互感器的内部结构中, 需要使用罗氏线圈来将电信号下传, 拥有广阔的应用前景和强劲的发展势头。而光学无源电子式互感器则是利用光学原理来进行传输信号的工作, 在信号变换上有自身的优势[1]。

2、电子式互感器的特点。电子式互感器之所以能够快速普及, 是因为它解决了过去的电磁式传感器存在的一些固有问题。首先电子式互感器在精度上有了较大的飞跃, 而且它的精度比较不容易受到外界因素的影响, 相对稳定。其次, 由于电子式互感器卓越的绝缘性质, 使它在使用时的安全系数大大提高了。第三, 电子式互感器的动态范围大, 规避了其他互感器开路或者短路的意外风险。第四是电子式互感器没有铁芯, 不必担心铁磁谐振。第五是电子式互感器灵活、轻便, 适合于移动工作[2]。

二、电子式互感器与数字同步

数字同步技术对于整个电力系统有着特殊的重要意义, 由于电力设备类型的不同, 不同的电力设备产生的电压信号和电流信号都必须通过数字同步技术来实现统一。在目前的技术水平限制下, PPS码和B码是使用最为广泛的两种同步方式。这两种同步方式的共同点是能够以秒为单位来实现同步, 其同步频率较高, 能够对数字偏差进行实时地调节[3]。在电力系统中, 各种不同种类的设备从产生电压和电流信号到数字同步处理完成的整个过程当中, 最严重的问题就是告诫FIR滤波器导致的群延迟, 这是导致数据同步出现延时的一个主要问题[4]。解决这个问题, 光是靠从前所谓的插值运算是无法解决的。因为传统的插值运算方法在采集到处理的整个过程中无法对电流和电压信号进行有效的操作和控制。要解决这个问题, 必须换一个思路, 尝试用一种新的方式, 即两极同步的方式来进行处理。两极同步的方式的优势主要有:首先两极同步可以用数字移相器将滞后的数字信号前移;其次, 可以在使用差值计算的同时对信号进行精确处理。但是这个方式仍然有一些问题, 在实际运用中要特别注意。

三、电子式互感器与数字通信

在讨论电子式互感器与数字通信技术的关系时, 需要先了解使用IECE标准的MU服务器的基本结构。如果我们熟悉MU服务器的基本结构, 我们就应当能够发现, 在实际工作过程中, 服务器所采集的十几路数字信号最后被分配到了两路数据集当中。在现有的技术水平限制下, 测量值和保护值在发送时需要考虑到多种因素, 为了在实际上保证数字通信的顺利进行, 需要在发送时把握好时间差。这是因为采样值需要和对应的电压和电流信号一起发送。

结论:在现代社会中, 电是所有行业的生命线, 维护电力系统的高效与稳定是每个电力人的夙愿和追求。由于不同的电子设备标准配置千差万别, 电压和电流信号并不相同, 就需要在数字化变电所中实现互感。新的电子式互感器解决了以往电磁式互感器的问题, 逐步普及, 进而取代了电磁式互感器的地位。本文首先婆媳了电子式互感器的概念和特点, 介绍了电子式互感器之所以能够快速普及的原因, 进而深入讨论了电子式互感器与识字同步技术和识字通信技术的关联和应用以及相关的局限。本文在讨论解决技术相关问题局限上提出了自己基于实际研究工作的观点和看法, 为电子式互感器的应用做出了微薄的贡献。

参考文献

[1]罗彦.IEC61850标准在智能变电站过程层中的应用研究[D].大连理工大学, 2012.

[2]张志.电子式电流互感器在线校验关键技术及相关理论研究[D].华中科技大学, 2013.

[3]宋峰.数字通信技术和数字同步技术在电子式互感器中的应用[J].计算机光盘软件与应用, 2013, 17:289+291.

数字电子技术分析及其应用 篇10

1 数字电子技术的概况

数字电子技术的主要研究领域是对各种逻辑门电路、集成器件等的功能进行分析, 以明确其应用范围和作用。在电子技术中, 可将其分为数字电子技术和模拟电子技术, 前者具有独特的优势。模拟电子技术中的信号具有多样性的波形;数字电子技术中的信号波形分为低电平和高电平两种, 可更快地接收和处理信号。

模拟信号的波形主要是由连续的信号组成, 在信号集成和采集时易受到各方面的干扰, 信息误差较大;数字信号采集信息的精准度较高, 通过对两种波形进行编码后, 可避免干扰。

数字电子技术在未来发展的过程中将会是信息化时代发展的主要动力, 数字电子技术将会与模拟电子技术相互融合, 产生出一种新型电子器件, 并不断提高电子器件的性能。针对现有电子器件噪声大、使用期限短和可靠性差等劣势, 在未来的发展中, 通过数字与模拟电子技术的结合, 可有效解决传统电子器件中的问题, 从而促进电子技术的发展。

2 数字电子技术的应用

2.1 在雷达接收机中的应用

雷达接收机属于电子设备, 需要具备高精准度和高抗干扰功能。通过将数字电子技术运用到雷达接收机中, 可有效实现高精准度和抗干扰。目前, 市场上最多的是模拟接收机, 其运行速度较慢, 严重影响了工作进度和效率。通过采用数字电子技术进行数字接收, 可有效加大雷达工作频率的宽度, 从而提高精准度和灵敏性。同时, 通过数字电子的转型, 可确保低噪声放大器、I/Q解调技术和抑制混合电路的研发得以实现。

2.2 在USB总线微波功率计中的应用

在USB总线微波功率计的应用中, 主要是将相应的软件与数字电子技术有机结合起来, 从而实现微波功率的采集和传输功能。USB总线微波功率计的组成如图1所示。其工作原理主要是通过功率探测仪器设备对微波功率信号进行收集, 将微波功率信号传输到已经完成抄写程序的微信号检测电路芯片中, 并对其进行去噪、求差值等处理。其中, 功率探测仪器设备主要包括微信号检测电路和USB通信接口。通过应用数字电子技术, 可使其体积更小巧、使用方便, 提高了测量的精准度, 并可与个人计算机进行数据的交换和收发工作, 具有较大的应用优势。

2.3 数字电子技术在网络中的应用

随着网络技术和计算机技术的快速发展, 数字电子技术在网络中的应用范围不断扩大, 同时, 网络环境为数字电子技术提供了较好的发展环境。数字电子技术在网络中的应用具有较大的优势, 可提升抗干扰能力, 且储存功能更加强大, 可确保信息传输的安全。

2.3.1 在网络信号数字化中的应用

在网络信号中, 通过使用数字电子技术, 可确保信号向着数字化的方向发展。在信号数字化的发展中, 需要注意抽样、量化与编码三要素之间的联系。在将模拟信号转变为数字信号后, 对其进行处理, 进而转变为模拟信号, 并根据实际情况传输出去。数字化在电子技术领域中的应用已经成为现代化发展的标志。

2.3.2 在网络信号处理和传输中的应用

网络信号通过数字电子技术处理后, 可有效提高运行效率、信息传输速度。在网络信号信息处理中, 数字电路具有较大的优势, 且通过数字电子技术可将这些优势充分发挥出来。在日常的电子产品、数据库和计算机等使用过程中, 可形成一种网络体系, 计算机和服务构建可提高信号的控制和处理效率, 可将模拟信号数字化。在网络中, 数字电子技术的应用主要体现在信号的处理和传输环节中。

3 结束语

人们生活的各个方面均会涉及到数字电子技术的应用, 其是信息化时代的重要标志。通过数字电子技术的研发和应用, 改变了人们的生活方式。在经济不断发展的过程中, 数字电子技术会随着时代的发展而不断改进和完善。在未来的发展中, 数字电子技术的应用领域会更大, 且其技术会更加科学、规范, 能在各个领域中发挥出巨大的应用价值。

摘要：在当今科学技术快速发展的背景下, 数字化电子技术得到了较好的发展, 其已成为电子技术的发展趋势, 在市场中的应用与需求不断扩大, 重要性逐渐凸显。对数字电子技术的概况进行了研究和分析, 并探讨了数字电子技术的应用, 以便充分发挥数字电子技术的应用价值, 促进其顺利发展。

关键词：数字电子技术,模拟信号,数字信号,雷达

参考文献

数字电子技术 篇11

[关键词] PKI 用户密钥 系统密钥 数字签名

一、引言

在网络经济时代，电子商务逐渐成为一种主流商务模式。2004年8月28日经全国人民代表大会常务委员会审议批准通过的《中华人民共和国电子签名法》（简称《 电子签名法》）标志着电子签名与手写签名或印章具有同等法律效力。它适用于我国的电子商务、电子政务、网上银行及网上证券业并对它们的发展产生深远的影响。是我国进入世界先进数字化、网络化国家的重要标志之一，对我国电子商务、电子政务的顺利发展，提高我国信息化程度，提高我国的国民经济水平，提高银行界的经营效益和质量，将起着非常重大的促进作用。但目前比较成熟的，世界先进国家普遍使用的电子签名技术还是“数字签名”技术。数字签名用于鉴定签名人的身份以及对一项电子数据内容的认可。它还能验证出文件的原文在传输过程中有无变动，确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。随着网络的发展和普及，数字签名系统密钥的安全，一直是国内外研究人员的研究热点。

二、现行数字签名的加解密技术的缺陷

现行数字签名的加解密技术绝大多数采用的是20世纪80年代由美国学者提出的公钥基础设施（PKI）。PKI是一种利用非对称密码算法(RSA算法，即公开密钥算法)原理和技术来实现的，并提供网络安全服务应具有通用性的安全基础设施。它利用公钥加密技术为电子商务、电子政务、网上银行和网上证券业提供一整套安全保证的基础平台。用户利用PKI基础平台所提供的安全服务，能在网上实现安全的通信。它的组成如下图所示，图中，PKI的核心执行机构是认证机构CA，其核心元素是数字证书。它是一种权威性、可信任性和公正性的第三方机构。CA是不参与交易双方利益的第三方机构，因而具有公正性。在通信过程中，发方（甲方）将原文用哈希算法求得数字摘要，用签名私钥对数字摘要加密得数字签名，发方将原文与数字签名一起发送给接收方（乙方）；接收方验证签名，即用发方公钥解密数字签名，得出数字摘要；接收方将原文采用同样哈希算法又得一新的数字摘要，将两个数字摘要进行比较，如果二者匹配，说明经数字签名的电子文件传输成功。根据Kerckhof假设，数字签名体制的安全性完全依赖于密钥的安全性。然而在实际应用中，由于采用公开密钥算法，密钥容易被攻破而带来严重后果。为了减轻密钥泄漏所带来的严重后果，有人提出了前向安全签名的概念，前向安全体制的思想是将整个系统的生存时间划分为n个时期，密钥根据更新算法在每个时期进行更新，而公钥保持不变。攻击者即使获得了某个时期的密钥，也无法对该时期以前的密钥构成威胁。但是随着各种无线、移动数字产品的使用，密钥越来越多地保存在不安全的设备中，另外由于用户缺乏经验和保护意识，使得密钥很容易泄露。攻击者获得某个时期的密钥，虽然无法对该时期以前的密钥构成威胁，但是对该时期以后的密钥仍会构成威胁。因此系统仍将停止使用，重新建立。另外，由于用户对可信中心依赖过大，加密或签名的过程必须在可信中心的监督下运行，即可信中心有能力在用户不同意的情况下单独解密签名用户的文件。

三、对数字签名的加解密技术的改进

针对上述数字签名的加解密技术方面存在的缺陷，本文提出基于离散对数问题的密钥隔离和数字水印技术的数字签名体制，利用z次多项式，将密钥分为用户密钥和系统密钥，签名时由用户密钥完成，密钥更新时由用户密钥和系统密钥合作完成(即上图中的甲方、乙方、CA共同完成)，从而实现密钥隔离的思想。该体制计算简单，安全性能高，实用性强。

1.系统建立算法B(概率算法，由用户完成)

(1)随机选择两个n比特大素数P和q，P=2q+1，设Bq是中阶为q的子群，b是Bq的生成元；

(2)随机选择一个Z次多项式，;

(3)随机选择HASH函数H；

(4)公开公钥，秘密保存密钥。公钥，由用户秘密保存用户密钥，由可信中心秘密保存系统密钥。

2.系统密钥更新算法U*(多项式算法，由可信中心完成)

输入时期数i(1≤i≤n)，由系统密钥SK*计算出i时期的部分密钥，并将秘密传送给用户。

3.用戶密钥更新算法U(多项式算法，由用户完成)

输入时期数i(1≤i≤n)，由i-1时期的密钥和i时期的部分密钥，计算出i时期的密钥，用户将秘密保存密钥，并销毁密钥。

4.签名过程

在i时期，设有待处理信息M,签名者将信息原文用哈希算法求得数字摘要，然后将数字摘要进行数字水印处理，用签名私钥对数字水印处理后的数字摘要加密得数字签名。签名者随机选取,计算:，,将作为签名公布。

5.验证算法V(多项式算法)

在i时期，对信息M的签名进行验证。

(1)计算;

(2)计算;

(3)计算;

(4)验证是否成立。若等式成立，则接受签名；否则拒绝签名。

四、结语

本文介绍了基于离散对数问题的密钥隔离和数字水印技术的数字签名体制的基本思想，利用z次多项式，将密钥分为用户密钥和系统密钥，签名时由用户密钥完成，密钥更新时由用户密钥和系统密钥合作完成。在数字签名过程中，通过密钥分离克服了可信中心在用户不同意的情况下单独解密签名用户的文件和攻击者获得某个时期的密钥及公钥解密数字签名的缺陷。同时使用了数字水印技术来处理数字签名，数字签名的安全性得到了进一步增强了。计算简单，安全性能高，实用性强，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]关振胜：《电子签名法》与数字签名的技术实现[J].电子商务，2006.1:36-43

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[3]R Anderson.Two remarks on public key cryptology[C].In:Fourth Annual Conference on Computer and Communications Security,ACM,1997

[4]徐滨：新型密钥隔离数字签名体制[J]. 计算机应用与软件，2006.23(1):120-121

数字电子技术实验教学探讨 篇12

一、数字电子技术基础实验教学存在的问题

1. 实验内容相对单一, 多为验证性实验。

数字电子技术验是一门理论性和实践性都很强的课程, 而目前的教学内容多为验证性实验, 主要是对理论课的知识进行验证, 实验内容相对单一, 实验教学实际上是作为理论课的辅助课程来设置的, 实验教学培养学生动手能力的目标不易实现。

2. 数字电子技术实验课结构不合理。

数字电子技术实验内容长期以来没有什么更新与改进, 存在验证性实验占的比例较大, 创新性实验少的现象。比如, 目前开设的实验有: (1) 集成门电路; (2) D触发器及其应用; (3) 数据选择器及其应用; (4) 移位寄存器的使用; (5) 555定时器的应用等。这些都是一些基础性的验证实验, 只是对理论教学的简单验证和基础实验技能的训练, 内容老化, 手段单一, 学生觉得很乏味, 实验兴趣全无。学生连简单验证的实验都很难做好, 那么培养科研能力和探索精神更是无从说起。

3. 实验过程千篇一律, 打击了学生的学习积极性。

实验过程一般是在一块已组装好的实验板上, 要求学生按教师拟定的实验步骤测量据。每个实验一般为两个学时。从实验内容、所用仪器, 到实验步骤的安排, 学生都没有选择的机会, 处于一种相对被动的地位。因此, 实验给学生的印象较肤浅, 学生对这样的实验兴趣不大, 很难全面深入地把握主要内容和方法。

4. 实验教学手段落后。

实验室横向定时开放, 制约了学生技能的培养。横向定时开放指的是实验室只是根据课程表的安排, 在规定的时间内定时开放, 学生只有在规定的时间内才可以进入实验室实验。电子技术是一门飞速发展的学科, 新技术、新材料更新换代很快, 在有限的教学学时里, 学生很难学到更多的实验技术和科学的实验方法, 从而也很难提高实验技能和动手能力。

二、教学改革的措施

1. 改革实验教学内容。

(1) 注重元器件参数、特性曲线的测试和仪器的使用。以往数字电子技术实验课只进行TTL与CMOS数字集成器件逻辑功能测试, 而现在增加了TTL与CMOS数字集成器件参数测试, 包括低电平输出电源电流和高电平输出电源电流、低电平输入电流和高电平输入流、扇出系数、电压传输特性、平均传输延迟等。特别是电压传输特性曲线的绘制, 教师可让学生了解集成器件的输入与输出特性的非线性关系, 进一步区别电压与电平的概念关系。

(2) 增加中规模与超大规模集成电路的实验。随着微电子技术的不断发展, 中、大规模集成电路以其体积小、功耗低、可靠性高及易于设计、调试等优点越来越被广泛使用。因此, 教师应增加中规模与超大规模集成电路的实验。

(3) 加强综合性实验, 增加设计性实验。综合性实验能培养学生运用理论知识和工程观念分析问题和解决问题的能力, 其涉及几个理论教学单元的内容, 是着重总体构思和相互联系的训练, 以培养独立分析问题和解决问题的能力为目的, 可使学生融会贯通所学到的知识。

2. 课内和课外教学相结合。

数字电子器件种类繁多。在授课过程中, 对每一类电子器件, 教师都应以一种型号的电子器件为例, 引导学生研究其功能真值表, 熟悉其外部特性, 掌握正确的应用方法。为了培养学生自学能力和课后查阅资料的综合能力, 教师应布置一些课后作业, 要求学生查找多种型号的电子器件来实现同一种逻辑功能。教师通过对典型电子器件的教学, 可培养学生科学的学习方法和查阅文献资料的能力, 进而培养学生灵活应用符种电子器件的能力。

3. 激发学生思维, 鼓励学生创新。

在学生已经掌握实验的基础理论知识、基本实验方法和基本实验技能的基础上, 教师应增开综合性、设计性的实验。比如:教师确定实验任务和要求, 让学生根据所学的知识及实验室提供的条件, 查阅有关资料, 自行没计实验方案, 设计组装线路和没备, 完成实验项目所提出的要求。这种方法能有效地提高学生的学习兴趣, 激发他们的创新没计的积极性。

4. 改革实验教学体系。

(1) 增加实验学时。验证、综合、设计性实验学时分别按3∶4∶3分配, 以全面提高学生理论联系实际的能力、知识综合能力、创新设计能力。实行实验单独设课与实验成绩单独计算, 可极大地提高实验环节在整个教学中的地位, 改变过去实验教学只是从属于理论教学, 实验学时不足, 综合性实验偏少, 创新性实验缺乏, 实验质量的好坏对成绩影响不大的弊端。

(2) 改革考核方式。新的实验模式按照实验成绩单独考核, 占总成绩的50%, 其中, 实验报告占20%;平时的实验表现, 特别是综合、设计性实验的实验操作及完成情况占30%, 作为判断学生能力和全面发展的一个重要依据, 这样可提高广大学生的实验热情, 使学生变被动为主动。

5. 为了保证实验学时, 纵向长时开放实验室。

设计性实验不同于一般的验证性实验, 需要的学时相对较长。但考虑实验室管理人员、实验室经费等方面的问题, 数字电子技术实验室开放模式一般是横向定时开放。也就是说实验室只在课表所安排的实验时间内定时开放。这种实验室开放模式不能保证设计性实验的时间。因此, 教师要变实验室横向定时开放为纵向长时开放, 也就是安排专门的实验室管理人员每天长时开放实验室, 包括晚上、周日周末, 以保证学生只要有需要, 就可以到实验室进行实验。

三、结语

通过这几年的探索, 我在实验学时与内容的安排、实验方法、实验手段等方面进行了一系列改革, 将仿真技术同数字电子技术的实验充分结合, 既让学生接触并运用现代新知识、新技术, 又切实提高了学生分析问题和解决问题的能力。以上实验改革极大地提高了本课程的教学质量和学生的创新能力, 在后续的课程中成绩显著, 就业率也明显提高。

参考文献

[1]王楚, 刘新元.数字逻辑电路实验[M].北京:北京大学出版社教材科, 2004.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 1998.

[3]李方巨.模拟电子技术基础实验与课程设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2001.