电子电路设计方案精选(九篇)

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第1篇：电子电路设计方案范文

关键词：集散控制；可编程控制器；工业网络；通信技术；真空自耗电弧炉

前言

随着钛及钛合金在国防、航空、核设施、能源、化工等高精尖领域的广泛应用，国内外用户对钛产品生产的质量跟踪、实时监控、生产工艺现场控制、设备安全联锁等提出了更高的要求，这也是电弧炉电气自动控制的发展方向。

传统继电控制系统稳定性差、可靠性降低，系统控制方式落后，控制精度低等问题，落后的控制方式使铸锭生产处于熔化不均匀，表面质量较差等低性能高成本运行状态，对生产管理、工艺质量和设备安全运行产生不利的影响。

随着计算机可靠性不断提高以及电气自动控制水平的发展，集散控制系统弥补了传统的集中式控制系统的缺陷，实现了控制室与集散控制站或PLC之间的网络通讯，实现系统监控的实时性，并且大量的减少了控制室与现场之间的电缆数目、设备故障率低。因此，通过运用集散式控制方案、采用自动控制的先进技术解决了真空自耗电弧炉目前存在的工艺和设备方面的问题，提高了钛铸锭产品的质量和生产的水平。

1 电控系统控制要点

真空自耗电弧炉的主要组成包括：由炉体、坩埚、电极杆及传动装置组成的机械系统；还包括真空系统、冷却水系统、液压系统、气压系统、电源部分及其以上系统的电气控制系统。

2 电控系统构成

真空自耗电弧炉电气控制系统由计算机控制系统、电气设备、仪器传感器等三个部分组成。系统采用集散控制方案设计，包括西门子S7300可编程控制系统，循环冷却水控制系统，皮拉尼电阻真空传感器，电子称重系统，伺服控制系统，直流调速系统，摄像监控系统，计算机控制系统。

下位控制器采用西门子S7-300控制系统。采用主从现场总线的工作方式，包括CPU中央处理器，24V直流开关电源、输入输出模块，ET200总线模块。

3 电控系统设计

根据集散控制模式（DCS），采用上位计算机、可编程控制器（PLC）、伺服电机、直流调速器等组成。电控系统用于控制整个工作过程，熔炼过程可采用计算机自动控制，具有自动引弧，自动补缩、弧压自动跟踪、自动开停真空泵组、自动检测、记录、工艺参数等功能。设有水、气、压力、电压、电流、真空度的异常报警及必要的联锁保护功能。一旦熔炼开始，所有的相关熔化及设定数据都在屏幕上显示出来，激活的图形显示熔炼进展情况，并显示相关参数数据。与此同时，每10秒将所得到的工艺数据在硬盘上记录一次。每次熔炼打印的报告包括铸锭编号，工艺号，表头，以及开始对话信息，熔炼工艺有关开始阶段，熔化阶段，热补缩阶段的细节。眉页写有熔炼循环有关数据参数和大小的信息。每一页打印出的熔炼报告顶部都重复写有这样的眉页。在打印出的熔炼报告上将出现的所要求的参数。

4 电气系统

分为三个部分：（1）电极杆自动与手动控制系统。（2）冷却水系统。（3） Profibus-DP网络通信。

5 下位控制器控制程序

控制系统采用西门子S7 V5.4编程软件编写所有的控制程序，实现了系统的逻辑连锁、冷却水系统、真空系统、电源系统的连锁、整个自动运行过程的自动完成。

6 安全报警系统

由于真空电弧熔炼有潜在的爆炸危险，因此炉子主体必须置于防爆墙包围之中，并设有泄爆通道。设备在熔炼过程中一旦出现水压、流量降低到一定值、水温过高以及真空突降、压缩空气压力达不到要求等任一情况，先报警提示；如果水压、流量、水温、真空达到跳闸设定值时，电源跳闸，停止熔炼。

7 观察摄像系统

采用彩色摄像机从炉盖上对称的两个观察孔分别对坩埚中的电弧进行观察，并把两个半弧图像合成一个完整的画面，以方便操作人员掌握炉内的熔炼情况及电弧的稳定情况。采用工业专用摄像机并设有信号屏蔽处理系统，以获得稳定的图像。

8 电子称重系统

称重系统是精确计算熔化速率所不可缺少的工具。为了达到所需要的精度，必须使称重系统以最大可能的灵敏度反映机械和电器指令。因此采取了下述措施：具有导向系统的精确的水平向称重平台，即浮动架，这个平台只处理水平力，而剩下的垂直力由称载部件测量；设计系统时使摩擦力成为系统的内力，减少电极输送系统中的摩擦力的影响；使用了高精度，温度补偿，电屏蔽称载部件；使用高精度电测量系统，具有1，000，000分辨率的信号处理元件快速计算熔化速率；使用载波频率向称载部件输送信号，接收调制信号，以避免噪声和零点漂移问题。

9 控制关键技术

电极杆在熔炼控制中的两套控制参数。电极杆运动由调速器提供直流手动与直流自动两套控制参数。当采用直流手动时依据下位机来控制调速器的给定值，直流手动时由于电极杆需要快速启停，所以调速器的启动与制动时间需要设置比较小；当采用直流自动时依据弧压实际值通过下位机的PID调节器来输出调速器的给定值，来达到控制电机转速的目的。在调速器中直流手动与直流自动的参数切换由下位机控制。

10 结束语

通过集散控制模式在真空自耗电弧炉上的应用，运用先进的西门子工业网络通信技术和西门子可编程控制器、直流调速器结合现场高性能变送器实现了真空自耗电弧炉整个生产过程中的自动化控制，使用西门子上位软件完成自动化工艺管理、现场监控、报警显示功能。

参考文献

第2篇：电子电路设计方案范文

关键词：电子电路设计 创新 路径

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0115-02

科技的不断进步和发展，电子产品逐渐的渗透到生产和生活的各个领域，成为国家科技生产水平的主要组成因素，推动者计算机技术的不断进步，成为国家发展的动力，为技术的全面进步提供必要的条件。但是现阶段我国进行电子电路设计的过程中存在一定的问题，创新能力不足，自主知识产权意识较弱，造成整体发展水平出现滞后性，因此在今后的发展中需要对电子电路设计的创新路径进行分析，全面的掌握创新方法，保证电子电路自主研发能力的提升，促进我国科技水平的全面进步。

1 电子电路设计概述

1.1 电子电路设计的原则

电子电路设计需要遵循相关的原则，这样才能更好地保证设计的科学性，首先需要对电子电路内部的各项原件相互之间的关系进行全面的分析，掌握设计的内部结构以及外部结构，整体上对原件内部的各项构造进行分析，综合地对电子电路的各项类型进行分析，全面地掌握各项设计类型。其次需要关注设计的功能性原则，在进行设计的过程中需要将电子电路系统进行更加细致全面的划分，掌握不同模块的实际功能，考虑到实现这些模块和功能的途径，从而在设计中了解掌握原件的情况，实现电子电路设计的规范性。在进行电子电路设计的过程中需要保证各项功能的完整性，在进行设计的过程中需要针对每一个部件的实际使用效果进行分析，确定整体的设计成果符合实际使用的效果，这样才能进一步提升设计的科学性与合理性，在实际使用中保证使用的质量。

1.2 电子电路设计的技术

进行电子电路设计需要采用合适的方法，具体的方法包括遗传算法。这种方法在进行设计的过程中将关注的焦点放在需要解决的问题上，针对性地进行代码设计，对需要解决的问题进行相应的编程，这样的方式可以在进行程序编制的过程中避免因为竞争机制带来不同遗传操作和交叉变异的问题，满足现实情况下的管理机制，对其中较差的个体进行替代，保证代码的使用更加符合技术的需要，不断地满足现实条件，对结果进行更加全面的管理，对实际问题进行整体解决。而现场可编程逻辑阵列是将逻辑电路方式进行应用，采用在线编程的方式，将存储芯片设置在RAM内，在需要编程的过程中通过原理图和硬件对语言进行描述，然后将数据存储到RAM内，这样将数据进行存储的方式使得相关的逻辑关系得到更加科学的处理，一旦对其中的FPGA开发软件进行断电之后，就会出现RAM的逻辑关系空白，为整体的数据存储节省较多的空间，提升FPGA系统的使用效率，将不同的数据流灌入到硬件系统中，提升电子电路设计的整体质量，便于对设计方法进行全面的创新。

2 电子电路设计的创新基本方法

2.1 对电子电路进行层次化的设计

进行电子电路层次化的设计首先需要将基本构造分成相应的模块，对不同的模块进行分层次的设计描述，整体设计过程中需要按照从硬件顶层抽象描述向最底层结构进行转换，直到实现硬件单元描述为止，层次化设计在进行管理设计的过程中相比较而言较为灵活，可以根据实际特点选择适宜的设计方式，既能够是自顶向底的方式，也可以是自底向顶的方式，具体情况需要按照实际情况进行分析，对电子电路的设计进行全面科学的管理。

2.2 对电子电路进行渐进式设计

渐进式设计也是电子电路设计中经常出现的情况，这种设计方式主要是将一些附加功能带入到管理中，将设计的相关指标使用到设计中，其中包括高频、低频模拟电路、数字电子线路的结构设计，然后依据实际情况设计相应的单元电路结构，将电子电路工作的特点和运行方式融入到设计中，并将线路设计进行全面的整合，注重输入与输出之间的相互关系，保证电路设计的规范性，将电子电路设计得更加便于操作。同时在进行设计的过程中需要对渐进式设计的步骤M行分析，根据应用型电子电路的功能，及时地对电子电路进行组合，在进行拼装时需要关注连接点信号连接的强度、幅度以及电压值之间的关系，将整体电路进行更加科学的设计。

2.3 硬件语言描述设计

在进行电子电路设计的过程中还可以使用基于硬件语言描述的形式，首先需要对设计目标进行全面的管理，熟悉电子设计中对信号进行控制的相关原理，保证信号处理的各项参数。在具体信息确定完成之后需要对系统进行分解，找出硬件的总体框架，之后对设计图进行仿真设计，将较为重要的位置使用相关的记号进行标注，然后借助CAD软件对设计进行仿真测试，保证电子电路设计的逻辑关系、正负极值、时序等的正确性，提升方案设计的规范性。

3 电子电路设计的创新路径

3.1 电子电路构架设计

进行设计创新首先需要对整体的设计构架进行管理，在设计中对FPGA系统进行重新定义，在硬件单元内部建立连接，找出更加明确的构建系统，对设计途径进行创新。在设计结束之后需要对设计目标以及设计结果进行对比，可以采用错误的代码，验证系统在进行甄别过程中的效果，对于出现问题的地方及时进行改进。在结束之后选择适宜的子系统，其中一部分保持原本的运行状态，一部分按照遗传算法进行一定的修改，这样可以对系统进行更加完善的处理，使操作的适应性更强。进行改进之后再对系统进行整体的验证，不断地对设计方案进行改进，使得设计更加符合方案的需要。

3.2 对设计环境进行创新

在设计过程中需要对系统的环境进行创新，用于测试的环境需要将测试的硬件与显示的FPGA构架和硬件进行全面的控制，制定适宜的仿真软件。计算机在使用的过程中可以通过通信电缆将数据从计算机下载到FPGA系统中，使用规范化的仪器对数据采集中的硬件和软件进行连接，对设计方案进行全面的评估，并将数据转化进行应试实验，对软件进行仿真处理，提升系统整体运行环境。

4 结语

电子电路设计对于科技的发展具有较为关键的作用，需要对系统进行全面的管理，对设计方法进行不断的创新，使设计在多变的环境中实现自我重构，提升设计的科学性，使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化。不仅能提高理解分析能力，而且能提高设计能力。通过设计和模拟仿真可以快速地反映出所设计电路的性能，使设计更加生动、直观、实时、高效，更好地为人类造福。

参考文献

[1] 梁光胜.电子技术系列课程教学改革的研究与实践[A].中国光学学会光电技术专业委员会，教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会，全国高等学校光学教育研究会.全国光学、光电和电子类专业教学经验交流、研讨会专集[C].中国光学学会光电技术专业委员会，教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会，全国高等学校光学教育研究会，2012.

[2] 黄品高，叶懋，景新幸.电子电路基础实验教学中培养学生创新能力的基本素质的探索[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会，2010.

第3篇：电子电路设计方案范文

电子系统的种类较多，从总体上可分为模拟系统、数字系统和模/数混合系统三大类。在数字系统中，又可分为以标准数字集成电路(如TTL、CMOS器件)为核心的电子系统以及以MPU、MCU、PLD、ASIC为核心的电子系统。在模/数混合系统中，以SOC为核心的电子系统发展最为迅猛。以模拟器件为核心的电子系统是基本的，该设计环节对于学生巩固及应用已学电子技术理论和基本技能，进一步提高实际工作能力和培养创新能力具有不可替代的作用。

一、电子系统设计的基本原则

电子电路系统设计时应遵循以下几个基本原则:

(1)满足系统功能和性能指标要求，这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。

(2)电路优化。在满足功能和性能要求的情况下，通过优化的简单电路系统既经济又可靠。

(3)电磁兼容性好。电磁兼容性是现代电子电路系统应具备的基本特性。

(4)可靠性高。电子电路系统的可靠性要求与系统的实际用途、使用环境等因素有关。

(5)系统集成度高。最大限度地提高集成度，是电子电路系统设计应当遵循的一个重要原则。

(6)调试简单方便。

(7)生产工艺简单。生产工艺是电子电路系统设计者应当考虑的一个主要问题，无论是批量产品还是样品，生产工艺对电路的制作与调试都是相当重要的一个环节。

(8)操作简便、性价比高。

二、电子系统的设计方法根据电子系统的功能和结构上的层次性，通常有如下三种设计方法。

1.自顶向下的设计方法这种设计方法就是设计者根据原始设计指标或用户需求，从整体上规划整个系统的功能和性能，然后对系统进行划分，分解为规模较小、功能较简单且相对独立的子系统，并确定它们之间的相互关系。这种划分过程可以不断进行下去，直到划分得到的单元可以映射到物理实现，实现可以是具体的部件、电路和元件，也可以是VLSI的芯片版图。

2.自底向上的设计方法

这种设计方法就是设计者根据要实现系统的各个功能的要求，首先从现有的可用的元件中选出最合适的，设计成一个个的部件，当一个部件不能直接实现系统的某个功能时，需设计出由多个部件组成的子系统去实现该功能，上述过程一直进行到系统所要求的全部功能都实现为止。该方法的优点是可以继承使用经过验证的、成熟的部件与子系统，从而可以实现设计重用，减少设计的重复劳动，提高设计生产率。其缺点是设计过程中设计人员的思想受限于现成可用的元件，故不容易实现系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计。

3.以自顶向下方法为主导结合使用自底向上的设计方法

随着SOC(单芯片系统)的出现，为了实现设计重用以及对系统进行模块化测试，通常采用以自顶向下方法为主导，并结合使用自底向上的方法，这样既能保证实现系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计，又能充分利用IP核，减少设计的重复劳动，提高设计生产率，因而得到普遍采用。

三、基于模拟器件的电子系统设计流程

基于模拟器件的电子系统设计的流程如图1所示。模拟电路种类较多导致系统的设计步骤将有所差异，流程图中的环节应随设计的实际作调整或交叉进行、重复。

1.明确设计任务

该阶段是对系统的设计任务进行具体的分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，掌握系统的基本特征，以便明确系统应完成的任务。

2.总体方案选择

该阶段针对所提出的任务、要求和条件，从全局着眼，用具有一定功能的若干单元电路构成一个整体，来实现系统的各项性能。通常符合要求的总体方案不止一个，设计者应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，广开思路，提出若干种不同的方案，然后逐一分析每一个方案的可行性和优缺点，再加以比较，择优选用。

3.单元电路设计

在确定总体方案后，便可以画出详细框图，设计单元电路。设计单元电路的一般方法和思路如下:

(1)根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，明确对各单元电路的要求，必要时应详细拟定出主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低成本。

(2)拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确定无误后方可按一定的顺序分别设计各单元电路。

(3)选择单元电路的结构形式。最简单的办法是从以往学过的和了解的各种电路中选择一个合适的电路，但一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识、开阔眼界，从而找到适合的电路。具体设计时，在符合设计要求的电路基础上适当改进或进行创造性的设计。

4.计算和调整参数

电路设计中参数的计算方法主要在于正确运用课程中已经学过的分析方法，搞清电路原理，灵活运用计算公式。对于一般情况，计算参数应注意以下几点:①各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许范围内，并留有适当裕量;②对于环境温度、交流电网电压等工作条件应按最不利的情况考虑;③对于元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按额定值的1．5倍左右考虑;④电阻、电容的参数应选计算值附近的标称值;⑤在保证电路达到功能指标的前提下，应尽量减少所用元器件的品种、价格、体积、数量等。

5.元器件的选择

从某种意义上讲，电子电路设计就是选择最合适的元器件，并把它们最好地组合起来。首先要根据具体问题和方案，考虑需要哪些元件、每个元件应该具有哪些功能和性能指标;其次所需的元件哪些实验室有，哪些市场上能买到，价格如何，指导学生关心元器件的信息和新动向，多查资料。以下概括地说明设计中元器件的选择思路。

(1)阻容元件的选择。电阻和电容的种类很多，正确选择电阻和电容很重要，不同电路对电阻和电容的性能要求也不一样。设计是要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。

(2)分立元件的选择。分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电管、晶闸管等，根据用途、参数等进行选择。

(3)集成电路的选择。集成电路的品种很多，选用的方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然后考虑具体的性能，最后根据供货、价格等因素选用某种型号的集成电路。

6.审图

在电路的设计过程中必然会有考虑不周的地方，各种计算也会出现误差甚至错误，所以在画出电路总图后，要进行全面审查。审查时要注意先从全局出发检查总体方案是否合适，各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适，再检查各单元电路之间的电平、时序配合是否合适，电路图中有无烦琐可优化之处，接着根据电路图中所标出的各元器件的型号、参数等验算是否能达到性能指标，有无恰当的裕量，同时需注意电路中各元件是否工作在额定值范围内，以免实验时损坏。

7.实验检测

一个电路的设计是一个复杂的过程，在这个过程中需要考虑很多的因素和问题，设计中难免会出一些差错。实验检测是设计电子电路必不可少的环节，通过实验检测可以发现设计中存在的问题，通过解决实验中所发现的问题，逐步完善设计，最终达到设计目标。在实验中所需要检测的内容主要有:各元件的性能和质量、各单元电路的功能和主要指标、各个接口电路的功效、总体电路的功能等。

四、电子电路的安装和调试

电子电路的安装和调试在电子工程技术中占有重要的地位。它是把理论付诸实践的过程，是把人们的主观设想转变为电路和电子设备的过程，是把设计转化为产品的过程。任何一个好的设计方案都是经过安装、调试和多次修改才形成的。安装主要涉及到结构布局、元器件的安排布置、线路的走向及连接等问题。电子电路系统的调试是电子电路设计中的重要内容，它包括电子电路的测试和调整两个方面。测试是对已经安装完成的电路进行参数及工作状态的测量，调整是在测试的基础上对电路元器件的参数进行必要的调整，使电路的各项性能指标达到设计要求。电子电路的调试通常有两种方法，其一是分块调试法，这是采用边安装边调试的方法，其二是统一调试法，即在整个电路系统安装完成之后，进行一次性的统一调试。以上两种方法的调试步骤基本一致，具体有:通电前的检查，主要内容是检查元器件、检查连线、检查电源进线;通电检查;静态调试;动态调试。例如，对于数字电路的动态调试，一般先调整好振荡电路，以便为整个电路提供时钟信号，然后再分别调整控制电路、信号处理电路、输入输出电路及各种执行机构，在调试过程中要注意各部分的逻辑关系和时序关系，应对照设计时的时序图，检查各点的波形是否正常。对于调试过程中出现的故障，常用的诊断方法有直接观察法、静态工作点测量法、信号寻迹法、对比法、元件替换法、旁路法、短路法、断路法、电子干扰的抑制措施等。

第4篇：电子电路设计方案范文

【关键词】FPGA Quartus II EDA 计数器

随着全球经济的高速发展、科学技术的不断创新，电子设计自动化EDA（系Electronic Design Automation的缩写）技术，在电子信息工程领域成为了当今世界上最先进的电子电路设计技术。它依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（系Hardware Description Language的缩写）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、仿真，直至下载到可编程逻辑器件如现场可编程门阵列FPGA或复杂的可编程逻辑器件CPLD（系Complex Programmable Logic Device的缩写）或专用集成电路ASIC（系Application Specific Integrated Circuit的缩写）芯片中，从而实现既定电子电路的功能系统设计。因此，在电子工程应用领域，用EDA技术来完成电子系统的设计，已成为现代电子设计技术的核心。

1 设计方案

本文提出的系统设计方案采用自顶向下的设计方法，从系统设计入手，在顶层对计时器整体电路系统进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，用硬件描述语言（HDL）对高层次的系统行为进行描述并于功能一级进行验证；系统电路的设计依托于FPGA硬件平台，采用超高速集成电路硬件描述语言―VHDL（系Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的缩写），设计在Quartus II开发环境下进行；设计出的计时器计时范围为00.00--59.00秒，精度为0.01秒，具有秒加和秒减计时、清零、计时―停止―继续计时等功能，对百分之秒和秒的计数信息采用四位LED数码管进行友好界面显示。系统设计框图如图1所示。

2 核心模块设计

2.1 输入配置模块设计

依据加减计时器设计系统框图图1所示，输入配置模块包括反向器逻辑门、与逻辑门两部分。基于设计功能需求，反向器逻辑门、与逻辑门的VHDL描述设计如图2所示。

2.2 加/减计数模块设计

加/减计数模块包括0～59秒秒加/秒减减计数器、精度0.01秒秒加/秒减计数器。该模块的主要功能是：根据模块的输入控制信号，来实现计时器的计数加或计数减的操作。如系统框图图1所示，在输入端口信号的控制下，精度0.01秒秒加/秒减计数器的进（借）位输出信号，作为后续0～59秒秒加/秒减计数器clk端口的输入信号，从而实现计时器的加/减计数工作。设计中，0～59秒秒加/秒减计数器为六十进制加/减计数器，其用VHDL描述设计如图3所示。

精度0.01秒秒加/秒减计数器的设计为百进制加/减计数器，其用VHDL的描述设计思路类似于六十进制的加/减计数器，此处不再复述。

2.3 扫描译码显示模块设计

本模块为加减计时器系统设计的输出模块，其功能在于对前级模块的计数信号进行动态扫描、译码，并进行数字信息显示。包括动态扫描电路、译码电路、LED显示器。动态扫描器电路VHDL描述设计如图4所示，译码电路VHDL描述设计如图5所示。另外，LED显示器采用的是四个共阴极的数码管来实现数字信息的友好显示。

3 系统验证及测试

3.1 系统波形仿真验证

在Quartus II开发平台下，逐一完成各模块设计，并将各模块依次按照设计系统框图构建起来，得到整个计时器的系统设计电路。按照设计系统功能要求，完成波形正确仿真验证如下：

（a）秒加计时波形仿真验证：

Input ：Clk=clk_1hz=100hz ，fuwei=1，s=1，clr=0，k=0，L=1 Output：Mm，sc，LEDN，WX（见图6）

（b）秒减计时波形仿真验证

Input ：Clk=clk_1hz=100hz ，fuwei=1，s=1，clr=0，k=0，L=0 Output：Mm，sc，LEDN，WX（见图7）

3.2 FPGA硬件平台测试

通过Quartus II开发平台，将编程设计文件下载到型号为EP1C12Q240C8（Altera公司Cyclone系列）的目标芯片上，用达盛科技有限公司的FPGA硬件实验箱EDA-V+平台进行正确测试图片如8。

4 结语

整个加减计时器系统的设计过程，采用自顶向下的设计思路。首先，确定系统构架框图，根据各模块功能，依次进行VHDL程序设计。然后，采用原理图输入法，将各模块的设计元件连接起来，从而实现加减计时器系统电路的多层次设计。最后，对设计系统进行波形仿真验证和FPGA硬件平台测试。通过软硬件验证测试表明，本文提出的设计方案确实可行。

参考文献

[1][巴西]Volnei A.Pedroni著.Circuit Design With VHDL[M].美国：MIT Press，2004.

[2]汪国强.EDA技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2007.

[3]唐俊英.EDA技术应用实例教程[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4]Floyd T L.数字电子技术[M].北京：电子工业出版社，2014.

[5]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6]李金平，沈明山，姜余祥.电子系统设计[M].北京：电子工业出版社，2012.

作者简介

陈龙险（1986-），男，白族，贵州省盘县人。大学本科学历。现为青海建筑职业技术学院助教。

第5篇：电子电路设计方案范文

电子电路是无线电工程等专业重要的基础课程之一，是一门实践性很强的课程。本文结合教学经验，分析了该课程的教学背景与现状，并从高校的教学设施、教师自身素质及教学内容等方面详细阐述了该课程相关的教学策略。

【关键词】：

电子电路教学

一、课程教学背景分析

《电子电路》这门课程对于与信息工程、无线电工程专业以及其他电类专业都是非常重要的专业基础课。它涉及许多理论知识、电路中常用的基本功能部件以及实际电路，是一门实践性很强的课程。

课程教学现状

目前，国内很多高校都开设有工程专业，而电子电路作为该专业的基础课程之一，其教学虽然取得了一定成绩，但在某些程度上，仍然存在一定的问题。

学校教学实验设施

计算机机房

大部分高校的计算机机房仍是很多年前的设备，计算机配置相对落后，运行速度较慢，上机操作形同虚设。

电工实验室

电工实验仍然使用十几年前的仪器设备，与现代工业的发展及电路设计的要求脱节，实验质量在一定程度上受到很大影响。

教师教学方法

目前，很多高校使用的教材仍然是十多年前的旧版教材，虽然很多专业知识在理论上并无太大变化，但随着科技的进步，很多新型电子元器件与仪器产品已经应用到各个行业，如果仍以陈旧的教学课程来培养学生，显然达不到社会对人才的需求标准。

另外，本课程的实践环节也非常重要，但是由于我国高校大部分教师是应试模式教育中培养出来的，本身即缺乏一定的实践经验，所以在教学过程中，有意无意的避开实验教学环节，不能达到培养学生实践能力的目标，更不用说培养学生的思维能力、创新能力。

学生学习理念

由于课程本身比较抽象，而学校的教学设施相对落后，教师授课枯燥乏味，就会极大的影响学生的学习兴趣，尤其是遇到某些困难和问题时，就会出现厌学现象，仅仅在考前突击复习，应付考试，对很多理论概念掌握不够深刻，实际动手应用能力也很难达到要求。

综上所述，各种原因综合导致了很多学生毕业参加工作后，很难适应企业的对人才要求的标准，不能胜任工作需求，需要再次参加培训。所以对于高校教学人员来说，如何能够培养出思维灵活、动手能力强且有创新意识的新一代专业人才，是一项艰巨的任务。

教学策略分析

（一）改善教学设施

高校要合理增加对教学实验设施的投入，建设符合现代要求的实验室，增加教学实验环节，把理论培养与实践创新放到同等重要的地位。

（二）提高教师自身素质

教师要充分了解学科技术的前沿，将当前更多的新工艺（现代新产品设计流程）、新电子元件（目前广泛使用的新器件）、新仪器产品（现代电子仪器的使用）等内容融入课堂教学，提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，激发创新思维、提高动手能力。

（三）课程教学内容

1.要突出对学生能力培养。

能熟练使用焊接工具和常用仪器仪表；

能对典型电子电路进行分析，并进行简单电子产品功能分析、设计；

能进行电子电路原理图的绘制；

了解产品的成本核算方法，会进行电子产品成本估算；

熟练掌握基本的、规范的操作技能，能进行小型电子电路的制作；

能进行电子电路调试并熟练检查、排除故障；

能进行信息查询和资料整理；

能进行中间调试过程的记录并编写最终技术文档；

能以团队合作形式完成电子产品的开发；

会使用各种信息媒体对制作成果进行演示。

2．以典型电子产品为载体实施教学，增强学生的学习兴趣。如选择竞赛抢答器、LED数字显示器、运动小车、信号灯、数字钟、电子秤、电子锁、报警器、稳压电源等常见的、学生易于接受的电子产品作为设计分析的对象，使学生更容易进入电路分析的氛围中，同时有利于学生形成个性化的设计方案。

3．学习情境重点突出，能力培养有所侧重。学习情境的设置依托了数字电路和模拟电路各关键知识点，教学任务的安排不仅考虑到了本课程在专业课程体系中的位置，同时以电路分析、设计能力，电路接线、制板能力，技术指标分析编制能力为能力培养的主线，从浅入深、由易至难，循序渐进地培养学生全面技能。

4．在工作任务实施过程中，促进学生的自主创新意识，在工作任务确定的知识领域中引导学生进行自主性的电子产品单元电路设计、制作、调试。在引导学生自主创意设计的过程中，把握学生设计思路的难易程度、理论范围，充分体现学生的创新思想，丰富学生制作的多样性，提升学生设计制作的兴趣和积极性。同时，在多个工作任务的实施过程中，通过创新思考、理论分析与设计、电路制作调试、功能实现报告展示的学做练一体的教学模式，加强了学生的创新能力、制作技能、团队配合和个体表达能力；同时反复而不断提升的设计、制作、验证、报告过程，让学生的电子电路设计制作的基本技能得到了巩固。评价采用分阶段分重点评价的模式，重点评价学生的职业能力，兼顾重要的理论知识点。

5.在实验教学和实验室科学化管理中加强计算机的应用。引入包括多媒体演示、电子教案、计算机仿真技术、局域网教学在内的多种教学手段，将直接影响实验教学质量。

第6篇：电子电路设计方案范文

关键词：EDA技术；“项目教学法”；教学实施

EDA是电子设计自动化(Electrontic Design Automation)的缩写,它是随着微电子技术和计算机技术的不断进步而发展起来的现代电子系统设计方法。它在电子技术设计领域的贡献主要包括：1.通过软件编程实现对硬件解构和工作方式重构实现IC设计；2.以计算机为平台，EDA软件为工具实现PCB板的布局布线设计；3.通过EDA仿真软件确定电子电路级设计方案的正确性和可行性。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率，减轻了设计者的劳动强度。目前在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用，如汽车、电子、机械、军事、矿产及医学等。作为高等职业院校的电子类学生掌握现代电子电路的设计方法就显得尤为重要。另外，为了实现高技能应用型人才培养的目标，各高职院校都在进行新的教学方法的改革，项目教学法以其自身的优点被很多课程教学所采用。本文介绍了我院对电子信息工程专业EDA技术课程项目教学改革的尝试。

一、“项目教学法”

教育专家弗雷德•海因里希教授提出的项目教学法，是指师生通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。来源于工程实践中的项目，是指生产一件具体的、具有实际应用价值的产品；该产品在生产的过程中应该具备以下条件：1.该工作过程可分解出适合学生学习的教学内容，并且能够将理论知识和实际技能有效地结合在一起；2.与企业实际生产过程或现实的商业经营活动有直接的关系；3.要学生发挥主观能动性，对项目进行计划，组织和实施，并且在工作过程结束后要有明确而具体的成果，这里不以成果的正确性作为惟一的评价标准；4.在项目实施过程中，学生不仅要运用新学习的知识、技能，而且还要调用已经学过的知识、技能并能将散碎的知识点融汇使之变成我们所能够使用的产品；5.对于工作过程中出现的问题，需要同学们通力合作，共同克服困难；6.项目完成时，师生共同交流学习经验和方法，并对项目工作成果作出公正的评价。在项目教学过程中，发挥了学生的自身潜力，增进了师生的感情，提高了学生团队合作精神，同时在学习过程中完成了学生的素质教育。

二、“项目教学法”在EDA技术中的应用

EDA技术是一门工程实践性很强的专业课，要求学生具有电子小系统设计及制作的能力，根据学生认知规律、对电子产品熟悉的程度，专业知识的储备情况，并且注意到了项目的难易程度，知识的关联性等因素，综合考虑进行项目载体的筛选，最终确定了第一信号鉴别电路、流水灯以及CPLD开发板等项目作为本门课程的工程载体，下面就以CPLD开发板为例，介绍“项目教学法”在该门课程教学中的应用。

1. CPLD开发板学习情景设计

根据CPLD开发板电路功能，将其划分为4个学习子情景，包括供电电路设计制作、显示电路设计制作、开关电路设计制作以及串口电路设计制作。CPLD开发板设计的软件环境为PowerLogic5.0&PowerPCB5.0，开发板项目的解构和重构如图1所示。

2.子情境教学实施过程

(1)子情境电路元件制作

①供电电路设计制作

供电电路由开关型稳压器LM2576、肖特基二极管IN5819、储能电感、输入和输出电容等元件构成。在PowerLogic5.0中，绘制电源电路元件的逻辑封装并且建立相应元件的元件类型，同时为元件指定PCB封装，如LM2576的PCB封装为TO-220。

②显示电路PCB设计制作

显示电路由LED点阵显示电路和LED动静态显示电路组成，其中LED点阵采用4个8×8点阵拼在一起组成16×16点阵，可以显示一个完整的汉字。2片74HC138组成4-16译码器做行扫描，2片74HC595级联做列扫描，它们的PCB封装为DIP16。

③开关电路PCB设计制作

开关电路由20个独立按键电路和矩阵键盘电路组成，其中轻触开关组成4×4矩阵键盘电路，程序对矩阵键盘进行扫描，如果有任意键按下，立即读出其键值，并在数码管上显示相应数值，PCB封装采用SW(6×6)。20独立按键作为数据输入开关，按键被按下时接地输出低电平，抬起接入上拉电阻输出为高电平，该功能使用户熟悉数字系统中的0，1以满足中规模数字电路设计要求，其PCB封装采用DPDT-6。

④串口电路PCB设计制作

串口通信电路由PL2303及电路，如50M晶体振荡器、电阻、电容以及USB转RS232插针等。其中PL2303采用28脚SSOP封装，其余元件为常用插针封装，串口通信电路如图2所示。当子情境中各个电路元件的类型建立完成后，进行CPLD开发板的综合PCB设计。

(2)CPLD开发板的综合设计

根据纸质电路原理图，将新建立的元件类型调入原理图绘制软件PowerLogic5.0中,进行电气连线。原理图绘制完成,根据设计要求将其生成网络表并传送到PowerPCB5.0中进行PCB设计,布局布线结果如图3所示。

3.考核方案

CPLD开发板电路设计由4个子情境构成，根据子情境承载的知识点、项目性质不同，考核比例分别占总项目的30%，25%，25%和20%。子情境的考核由3部分组成：理论考核(15%)+项目质量考核(70%)+平时成绩考核(15%)。其中理论知识考核主要考核学生新知识运用和已学过知识点调用的情况，一般可以通过研究性的习题完成；项目质量考核主要考核项目工作过程中每位同学的表现以及完成项目的成果展现；平时成绩考核包括考勤、平时学习态度及能力表现等。

三、结束语

基于建构主义的“项目教学法”使学生成为了认知的主体，是知识意义的主动建构者；学生通过主动搜集和处理信息，培养了获取新知识的能力，分析问题、解决问题以及交流合作能力。“项目教学法”在高等职业教育教学中的应用，对高技能创新型人才培养具有重要的意义。

参考文献

[1]SSR213.项目教学法[DB/OL].baike.省略/view/2062970.htm?fr=ala0_1,2009.3 .31

[2]房汉雄，郭福三，齐怀琴.项目教学法在EDA课程中的应用[J].高师理科学刊，2009，1

第7篇：电子电路设计方案范文

关键词： 项目教育 CDIO理念 教学改革 实验教学 《电路实验》

CDIO是在多年的教学过程中形成的教育教学改革的新成果。自2000年以来，CDIO（构想、设计、实施、操作）以产品实现为周期，以产品的开发为主导，以学生自主设计为目的的教学模式，以培养工程应用能力、知识构建能力、团队相互合作能力、系统设计能力为基本原则，在这个四个方面体现人才培养的创新性。

1.基于CDIO思想的教学方法改革与实践

1.1传统的电路实验课程教学常见的问题

传统实验教学方法的研究表明，实验教学是对理论知识的整合，培养学生发现问题、分析问题、解决问题、创新和实践的能力。创新实验教学平台是实验课程教学的重要组成部分。目前，电路实验教学内容及方法在高等教育体系普遍存在的现象是：

1.1.1实验内容主要以验证课本的理论为主。目前，主要是为了验证电路理论实验项目，将书本知识传授给学生，学生只对实验结果的实验现象进行观察和记录，无法达到培养学生自主创新能力的实验教育模式。

1.1.2课程的考试方法按照传统方法考核，教学方法没有创新。本文在实验教学的传统教学方法的基础上，阐述了实验教学的原则和注意事项，提出了实验报告的多样化、自由化。

1.1.3实验教学环节相对理论部分是比较薄弱的。实验教学常常作为理论课的辅助部分，实验学时安排比理论少很多。在实验过程中，学生只是按照实验指导书接线，记录实验结果，实验过程过于简单，独立思考的机会少。学生对实验课程积极性不高，只是为了应付完成任务，缺乏主动参与精神。

1.1.4团队意识培养不够。一个简单的验证实验方案，没有强调实验设备的整合与学生的自主学习，没有团队意识与现代企业对人力资源的需求不能适应。所以，通识教育CDIO理念应用在实验教学过程中，建立强调项目设计，对工程应用人才的培养具有重要意义。

1.2教育改革理念

在课程计划和发展概况的基础上，主要对电路课程内容：电路的分析方法、电路的基本定理、含有运算放大器的电阻电路、一阶电路和二阶电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的电路、电路的频率响应、线性电路的复频域分析等进行阐述。学生不仅要掌握深厚的理论知识，而且要具有实际动手能力才能确立设计理念和形成设计能力。CDIO教学思路主要体现在以下几个方面：

1.2.1建设项目设计面向CDIO教育模式，针对全面建设、设计、优化、实验中的应用，创新性地开展实验项目。在设计的实验中强调部分对应难度较大常用的电路的增加一次分析，尤其是频率响应，让学生在设计项目的基础上进行早期研究。在一个典型的实验中，综合设计项目的深层设计，对电路设计的原则，培养学生的动手能力非常重要。

1.2.2丰富实验教学方式，利用计算机辅助设计、项目驱动实验，将竞赛引入教学方式，充分利用PROTEL、MULTISIM，AUTOCAD等软件进行电路设计和仿真，实验项目由学生自由组合的团队独立完成，该项目完成后，各组之间进行充分讨论，讨论各自的设计方案，对设计报告的撰写按照要求完成，组织分工等。对培养学生的各种能力都有帮助，尤其是团队之间的相互配合能力、主动思考能力、电路的分析调试能力和语言表达能力。

1.2.3加强创新学习的培养。每年省内都有电子电路方面的竞赛，竞赛题目都不同程度地体现了创新思想，可以借助赛题培养学生的创新思维，把赛题引入实验，达到良好效果。

1.3教学改革的措施

我院建设完成了开放实验室和创新实验室，实验室里配备了电子电路所需的实验仪器设备和常用的电子元器件，供学生使用，而且采取以老带新的制度，全天由往届在电子电路设计竞赛方面取得较好成绩的学生值班，负责解答疑问，同时安排老师值班，以解决学生在学习工程中出现的问题。安排历年赛题的解答任务，要求学生熟悉历年赛题的设计思路、设计方法，真正做到项目驱动教学，丰富实验课题，激发学生兴趣，提高实验课堂教学效率。

2.该实验教学改革的效果

基于CDIO的教学理念，调整了实验内容，实验室也进行了配套建设，改进了教学方法，丰富了实验教学形式。实验课程内容、实验过程、老师的教学方法都做了相应的改革，实验的最后考核方式都进行了相应的改革，尤其是开放实验室和创新实验室建设。学生的实验积极性有了很大的提高，学生参加省内和国内的电子电路竞赛也取得了较好的成绩。由此可见，在注重理论知识的同时，更要注重学生团队合作能力、工程能力、创新能力的培养，这是现代企业对人才的必然要求。

电路课程是高等院校工科一门重要的必修专业基础课，对实验的要求较高，如果只知道理论而不懂实验，那么只能停留在表面的认知阶段，要改变目前高校重理论而轻实验的现象，不是一朝一夕能做到的，不仅仅需要教育理念的变化，更需要大量实验室经费的投入，改善实验条件，同时也要对实验指导老师进行系统的培训，提高老师的实践能力。文章阐述了当前高等学校工科电路实验存在的共性问题，探讨了CDIO理念的电路实验教学改革方式，从课时安排、实验要求、实验方法、实验具体要求做什么及做实验培养什么样的能力等方面进行了改革。从改革结果看，在电路实验教学中采用无论是竞赛赛题还是日常常见电路为驱动的CDIO教学模式，都能形成CDIO要求的能力，取得了预期的效果，如果同类课程教学采用相应的教学模式，相信就会取得令人满意的效果。

参考文献：

[1]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式[J].理工高教研究，2009（4）：121-124.

[2]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008（4）：17-20.

[3]杨柳，胡志刚，李玺茹.面向CDIO的“操作系统”教学改革探讨与实践[J].教改纵横，2009（14）：26-28.

[4]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）.

[5]张慧平，戴波，刘娜，等.基于CDIO教育理念的自动化专业教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2009（S2）：321-324.

第8篇：电子电路设计方案范文

一、电子电路的调试

一般的测试的步骤和方法如下：

1．不通电检查。检查连线电路安装完毕后，不要急于通电，先认真检查接线是否正确，包括错线、少线、多线。多线一般是因接线时看错引脚，或者改接线时忘记去掉原来的旧线造成的，在实验中经常发生，而查线时又不易发现，调试时往往会给人造成错觉，以为问题是由元气件造成的。例如TTL两个门电路的输出端无意中接在一起，引起电平不高不低，人们很容易认为是元器件坏了。为了避免做出错误判断，通常采用2种查线方法：一种方法是按照设计的电路图检查安装的线路，把电路图上的连线按一定顺序在安装好的线路中逐一对应检查，这种方法比较容易找出错线和少线；另一种方法是按实际线路来对照电路原理图，按照2个元件引脚连线的去向查清，查找每个去处在电路图上是否存在，这种方法不但能查出错线和少线，还能检查出是否多线。

2．通电观察把经过准确测量的电源电压加入电路，但信号源暂不接入，电源接通之后不要急于测量数据和观察结果，首先要观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否闻到异常气味，手模元件是否发烫，电源是否有短路现象等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。然后再测量各元件引脚的电源电压，而不是只测量各路总电源电压，以保证元器件正常工作。

3．分块调试调试包括测试和调整两个方面。测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行测量，调整是指在测试的基础上对电路的参数进行修正，使之满足设计要求。为了使测试顺利进行，设计的电路图上应标出各点的电位值、相应的波形以及其它数据。测试方法有2种：第一种是采用边安装边调试的方法，也就是把复杂的电路按原理图上的功能分成块进行安装调试，在分块调试的基础上逐步扩大安装调试的范围，最后完成整机调试，这种方法称为分块调试。采用这种方法能及时发现问题，因此是常用的方法，对于新设计的电路更是如此。另一种方法是整个集成电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适用于简单电路或定型产品。本文仅介绍分块调试。分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。分块调试包括静态调试和动态调试。

二、系统的精度及其可靠性

测试系统精度是设计电路很重要的一个指标。测量电路的精度校准元件应该由高于测量电路精度的仪器进行测试后，才能作为校准元器件接入电路校准精度。例如，测量电路中，校准精度时所用的电容不能以标称值计算，而要经过高精度的电容表测量其准确值后，才能作为校准电容。对于正式产品，应该就以下几方面进行可靠性测试：抗干扰能力；电网电压及环境温度变化对装置的影响；长期运行实验的稳定性；抗机械振动的能力。四、电子电路的故障分析与处理在实验过程中，故障常常是不可避免的，分析和处理故障可以提高分析和解决问题的能力。分析和处理故障的过程就是从故障现象出发，通过反复测试，做出分析判断，逐步找出问题的过程。

三、调试中应注意的事项

在调试过程中，自始至终都必须具有严谨细致的科学作风，不能存在侥幸心理，当出现故障时，不要手忙脚乱，要认真查找故障的原因，仔细分析作出判断，切忌一遇到故障，解决不了问题就要拆掉线路而重新安装，或者盲目的更换元器件。因为即使重新安装，线路的问题可能依然存在，何况在原理上，问题并不是重新安装就能够解决的。再则，重新安装而找不出原因，会使自己失去一次分析和解决问题的锻炼机会，要认真查找故障原因，仔细分析判断，根据原电路原理找出解决问题的办法。

第9篇：电子电路设计方案范文

（赤峰学院 物理与电子信息工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本文通过电路实例介绍了Multisim10软件的设计、仿真操作过程.在数字电路的理论课教学中应用Multisim10软件，可以使理论与实验相结合，使教学更灵活、更有效，可以培养学生的自学能力、创新能力和综合分析能力，进一步增强学生的自主学习性，充分激发学生的创新潜能，大大提高数字电路的课堂教学质量.

关键词 ：数字电路设计；Multisim10软件；电路仿真；应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0231-03

1 引言

数字电路课程是电子技术、信息通信、自动化控制和其他部分专业的一门专业基础必修课程，其传统的教学方法是首先进行理论学习，然后进行实验操作验证所学理论知识，目的是为了培养学生在数字电子电路的设计、实现过程中，分析问题、解决问题的能力，从而提高学生在数字电子技术领域的综合设计能力.利用Multisim软件分析和设计数字电路,可以方便的修改电路和元件参数,优化设计方案,加快设计过程,节约设计费用.通过教学实践已经证明了利用Multisim软件进行数字电路教学，可以提高学生的综合分析能力和解决问题的能力，从而提高了数字电路的教学质量.

2 Multisim10软件介绍

Muhisim10软件是一种电子设计自动化（简称EDA）软件，专门用于电子电路的设计与仿真.Muhisim10软件是以Windows为操作平台，它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了庞大的元器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器和波特图绘图仪等等），可以满足一般的模拟/数字电路以及数字-模拟混合电路的分析与设计.

Multisim10软件的突出优点是用户界面友好、直观，使用非常方便，只要是熟悉Windows的用户，很容易掌握其用法；而且系统高度集成，元器件和测试仪器丰富，电路分析和仿真功能强大，可以完成各种模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真.

3 Multisim10软件在数字电路教学中的应用

数字电路的理论内容包括：逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形电路、模数、数模转换电路等等.其中对组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计是数字电路课程的重要内容.利用Multisim10软件中丰富的元器件模型可以进行电路设计，再利用Multisim10软件提供的各种虚拟仪器进行电路仿真，直接将把理论知识与实验结果进行对照，加深了对抽象的理论知识的理解，从而使课堂教学效果大大改善.

3.1 Multisim10软件在组合逻辑电路分析与设计中的应用

组合逻辑电路的特点是即刻输入决定即刻输出，电路中不包含记忆性元件.组合逻辑电路的分析过程包括：首先根据逻辑电路图写出输出逻辑函数，在进行逻辑函数的化简和变换，最后列出真值表或说明其逻辑功能；而组合逻辑电路的设计过程则是：根据逻辑功能描述抽象出真值表，写出输出逻辑函数表达式，再进行化简、变换，最后画出逻辑电路图.在进行包含集成器件的组合逻辑电路的分析与设计时，学生觉得较难理解.而利用Multisim10软件提供的虚拟仪表——逻辑转换器，可以在逻辑函数的各种表示形式（如逻辑电路图、真值表、逻辑表达式）之间进行相互转换，使得组合逻辑电路的分析和设计变得更为简单.

比如，分析图1所示电路的功能，要求列出逻辑真值表，并写出电路的逻辑函数式.

图中74HC151是8选1数据选择器，传统的解题过程是先写出74HC151的输出函数，再将输入变量MNP和Q代入公式中的最小项和数据输入端，写出输出变量Z关于MNPQ的表达式，再进行化简得到最简与或表达式；最后将所有的变量取值组合代入最简输出逻辑函数表达式中算出输出变量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.

现在利用Multisim10来实现，先启动Multisim10程序，出现用户界面后首先需要建立图1所示的逻辑电路图.我们从CMOS集成电路器件库中找出74HC151、74HC04、VDD和接地端的符号，将它们放在合适的位置连成与图1完全相同的电路图，如图2所示，注意图2中的G、A、B、C与图1中的S、A0、A1、A2相对应.然后从用户界面上的仪器栏中将“逻辑转换器”击出，将电路的输入变量M、N、P、Q依次接到逻辑转换器最左边的四个输入端ABCD，同时将电路的输出端Z接到逻辑转换器最右边的一个输出端，如图2所显示的那样.双击逻辑转换器图标，便弹出图3所示窗口，点击窗口右侧上方第一个按钮，逻辑表就出现在左侧的表格中，再点击右侧上方的第三个按钮，在窗口的底部出现化简后的逻辑表达式BD+ABD+BC，对应图1电路的输出函数式为Z=NQ+MNQ+NP，至此完成题目要求，分析过程十分简便.

3.2 Multisim10在时序逻辑电路分析与设计中的应用

时序逻辑电路的特点是某一时刻的输出不仅与该时刻的输入有关，还与电路存储的状态有关，也就是电路中一定包含记忆性元件.时序电路的分析与设计比组合逻辑电路更复杂，学生难以理解，尤其是对计数器的分析与设计更是如此.下面我们利用Multisim10软件中的虚拟仪表——逻辑分析仪进行实时的电路仿真，观察电路的输入输出波形图，画出电路的状态装换图，直接了解电路的逻辑功能，明显提高了课堂教学效果.

分析图4所示计数器电路，画出电路的时序图，说明这是几进制计数器.

在Multisim10中选用TTL器件库中的74LS160、反相器7404及与非门7420构成图4中的电路，并接入信号发生器XFG1和逻辑分析仪XLA1如图5所示，图5中QAQBQCQD的与图4中的Q0Q1Q2Q3对应.利用Multisim10中的逻辑分析仪XLA1对计数器的时钟脉冲和输出信号波形进行观察，得到图6，由此图可以发现，每隔五个时钟周期输出信号波形就重复变化一次，并在7420的输出端产生一个进位脉冲，因此这是一个五进制计数器.根据逻辑分析仪给出的输出波形画出电路的状态转换图如图7所示.

分析图4的计数器电路发现计数器采用了同步预置数的工作方式，当计数器处于QDQCQBQA= 0100状态时，用7404和7420译出LDc=0的信号，将计数器预置为Q3Q2Q1Q0=0000状态，作为计数循环的起始值.进一步分析可知这是一个五进制计数器.

由此可见，通过Multisim10中的逻辑分析仪能够得到直接的输入、输出信号波形，逻辑功能一目了然，相比于常规教学教学效果更好.

4 总结

在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件，一方面可以使理论课的教学更加生动有趣，另一方面在课堂进行实验演示可以更好的吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣.学生通过直接观察实验仿真结果，可以更加透彻的理解数字电路的工作过程，有助于提高学生的自学能力和创新能力.

总之，利用Multisim10软件对数字电路进行建模与仿真，不仅使学生明白了数字电路的功能，更清楚的掌握了数字电路的设计方法，既加深了对理论的理解，又对电路功能建立起动态、形象、直观的感性认识；因此，在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件进行电路建模、仿真、调试，通过优化电路结构和参数得出最佳的电路设计方案，使教学过程更加直观、明了，学生容易获得明确的结果，提高了数字电路的质量.

参考文献：

〔1〕聂典.Multisim10计算仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

〔2〕郭勇，许戈，刘豫东.EDA技术基础[M].北京：机械工业出版社，2001.5.

〔3〕王丽.Multisim10在数字电子电路课程设计中的应用[J].珠海城市职业技术学院学报，2009.15.

〔4〕周润景.Multisim & LabV IEW虚拟仪器设计[M].北京：北京航天航空大学出版社，2008.90-91.