电子电路设计实例精选(九篇)

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第1篇：电子电路设计实例范文

中图分类号：G642

0 引 言

数字逻辑设计及应用是高等院校电气信息类学科中一门重要的学科基础课程，既有自身的理论体系，又有很强的实践性，还是数字电路系统设计的先导课程，在整个人才培养中起着承上启下的作用。

案例驱动教学法将以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题并完成任务为主的互动式教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，让每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用已有的知识和个人体验提出解决方案并最终解决问题。

1 实验平台

数字电路/ARM7嵌入式系统多功能教学科研平台如图1所示。该平台以FPGA（field programmable gates array，现场可编程门阵列）为核心，以综合性和创新性实验为导向，具有丰富的外设接口以及丰富的设计资源。借助该平台，学生可以使用EDA（electronic design automatic）技?g实现复杂的数字电路设计，不仅能强化学生的实践应用能力[1]，而且能使设计风格更灵活、设计效率更高。借助该平台，可以进行一系列数字电路综合实验设计，借助于案例驱动教学法，提高学生的设计创新能力和实践应用能力。

2 “LED点阵显示”案例驱动教学

“LED点阵显示”案例驱动教学需根据任务驱动五步教学法实现，分别为理论讲解（听）、案例教学（看）、强化训练（做）、归纳总结（思）和实战应用（查）。

2.1 理论讲解和案例教学

数字电路/ARM7嵌入式系统多功能教学科研平台中8×8 LED点阵显示电路原理图如图2所示。由图2知，要想点亮LED灯，只要LED的阳极接高电平、阴极接低电平即可。假定要实现第1个LED灯亮，令DISP-CS7=0，DISP-CS0～DISP-CS6为1，则PNP管（Q9）导通，Q9发射极的3.3V电压即加到第1列LED的阳极，令DISP-D0=0，DISP-D1～DISP-D7为1，则第1个LED灯亮。假定要实现第1列LED灯亮，令DISP-CS7=0，DISP-CS0～ DISP-CS6为1，令DISP-D0～ DISP-D7均为0，则第1列LED灯亮。

2.2 强化训练

根据理论讲解和案例教学，学生能学会如何控制某一个或某一列LED灯亮，教师可以布置任务让学生点亮任何一个或者任何一列（行）LED灯。通过实践练习，学生能够轻而易举地点亮LED灯。这个简单的点灯实验能够帮助学生建立设计电路的自信心，满足学生设计电路的成就感，激发他们对设计复杂电路的渴望。

此时，教师可以适当加大实验难度，如实现LED点阵按列（行）依次点亮。这时，学生会根据自己的想法控制LED点阵按列（行）点亮，教师的角色则应该由教变为导，参与学生的设计中并且在适当的时机给予一定的引导。如果学生能够想到可以令DISP-D0～DISP-D7为0，而将DISP-CS0～DISP-CS7轮流置为0，就可以实现LED点阵按列点亮；或者令DISP-CS0～DISP-CS7为0，而将DISP-D0～DISP-D7轮流置为0，则可以实现LED点阵按行依次点亮。此时，教学过程已经从再现式教学转变为探究式学习。

一旦学生意识到这个关键的技术点，他们就会立即想到由计数器加上译码器实现LED点阵的依次点亮，因为上述案例和跑马灯的设计非常相似。74154实现数码管和LED点阵的控制原理图如图3所示，其原理可以参考文献[1]，学生可以用74154芯片（电路板上芯片）和计数器（由FPGA实现）实现案例设计。LED阵列按列点亮原理图如图4所示，其中的插图即为某列LED灯点亮图。在这个案例中，学生可能会对系统时钟clk频率（49.152 MHz）进行不同的分频，此时，教师应该将任务具体化为肉眼能够分辨出LED点阵是按列点亮即可。

此时，教师可以再次加大实验难度，如实现LED点阵按灯依次点亮。教师可以引导学生：①假定DISP-CS*为0，设置DISP-D0～DISP-D7轮流为0，可以实现LED点阵第*列LED灯依次点亮；②假定DISP-CS0～DISP-CS7轮流为0，且DISP-CS*为0的时间刚好可以实现第*列LED灯依次点亮完毕；③假定条件成立。一般情况下，学生基于前面的设计体验再加以教师的适当引导，就可以想到借助74138实现LED点阵按灯点亮。

LED点阵按灯点亮原理图如图5所示。当disp_sel[2：0]为0时，74138的输入端会在000～111之间变化一次，此时，co[1]～co[8]便依次出现低电平，则DISP-CS0所对应的LED列就会依次点亮；当disp_sel[2：0]在000～111之间变化时，可以实现LED点阵按灯依次点亮。此时，教学过程已经从以传授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题和完成任务为主的互动式教学理念。

2.3 归纳总结

“学而不思则罔，思而不学则殆”，通过案例驱动式教学，学生要将自己习得的理论知识和实践经验感悟内化为自己的能力，通过归纳总结得出设计规律，拓展设计电路的种类，提升自己设计的能力。

2.4 实战应用

在案例驱动的最终步骤实战应用中，教师须要求学生根据相应的资料和提示用LED点阵实现字母和数字显示。资料包括：①PCtoLCD2002的使用；②用MegaWizard Plug-in Manager创建ROM的方法；③LED点阵的动态显示原理。提示包括：①使用PCtoLCD2002生成字母或数字的字模，其中字模中1为点亮的LED灯，0为熄灭的LED灯；②字模放在ROM中等待调用；③LED点阵行线DISP-D0～DISP-D7由字模控制，LED点阵列线DISP-CS0～ DISP-CS7则由disp_sel[2：0]控制；④LED点阵要稳定地显示字母和数字，需要LED点阵的行和列以极快的频率扫描，基于视觉暂留现象和LED点阵余晖，便得到稳定的设计字符。8×8 LED点阵实现字母和数字的原理图如图6所示，其中插图部分是实现显示的数字9、7和字母Y、D。

一般情况下，大约10%的学生可以根据资料和提示设计出电路图并利用试验箱完成设计任务，而这10%的学生又可以迅速将设计分享给暂时没有解题思路的学生，从而形成团结紧张、拼搏钻研的学习氛围。

第2篇：电子电路设计实例范文

关键词：单片机；定时器；LCD显示

1 引言

应用AT89C51的定时器设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时间为00～99s，每秒自动加1，设计一个“开始”键，按下“开始”键秒表开始计时。设计一个“复位”键，按下“复位” 键后，秒表从0开始计时。

2 秒表的工作原理

LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图。

3 方案设计

该实验要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8032（芯片的功能类似于芯片AT89C51，其管脚功能也和AT89C51的管脚功能类似）中的P3.2管脚做为外部中断0的入口地址，并实现“开始”按键的功能；将P3.3做为外部中断1的入口地址，并实现“清零”按键的功能；将P3.0做为数据信号DATA输入的入口地址；将P3.1做为时钟信号CLK输入的入口地址。定时器T0作为每秒加一的定时器；定时器T1作为“快加”键的定时器。其中“开始”按键当开关由1拨向0（由上向下拨）时开始计时；“清零”按键当开关由1拨向0（由上向下拨）时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。

图1为7段两位带小数点10引脚的LED数码管。

图1 LED数码管图

4 结论

本系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时计数的原理，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路和显示电路，以及一些按键电路等来设计计数器，将软硬件有机结合起来，其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，硬件系统利用Protues强大的功能来实现，简单易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

参考文献

[1] 张友德. 单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社， 2005.

[2] 闫玉德. 单片微型计算机原理与设计[M].北京： 中国电力出版社， 2010.

[3] 余永权. MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版， 1993.

[4] 王守中. 51单片机开发入门与典型实例[M].北京：人民邮电出版社， 2007.

[5] 薛小. 单片机接口模块应用与开发实例详解[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2010.

[6] 李光飞. 单片机C程序设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2005.

[7] 楼然苗. 51系列单片机设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2003.

[8] 李光飞. 单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2004.

作者简介

朱枫，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生

第3篇：电子电路设计实例范文

关键词：案例教学法；电子线路CAD；教学改革；教材建设

作者简介：陈晓平（1956-），女，福建福州人，江苏大学电气信息工程学院，教授；李长杰（1972-），男，山东淄博人，江苏大学电气信息工程学院，副教授。（江苏镇江212013）

基金项目：本文系2011年江苏大学教学教改项目“电类专业应用性课程案例教学法的实践研究”（项目编号：2011JGYB016）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）16-0038-02

案例教学法是19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长兰德尔首创的，最早属于医学领域，后来广泛运用于法学、军事学、教育学、管理学等学科。案例教学法在西方发达国家非常盛行，是一种已经发展得相当成熟和充分的教学方法和教学手段，有一套行之有效且相当规范的操作理论、操作规范和操作模式。哈佛商学院对案例教学法的成功运用和实施，尤其是使用这种方法为社会培养的大量杰出的工商界骄子，使得案例教学法成为一种风靡全球的、被认为是代表未来教育方向的成功教育模式。

在我国，案例教学法已被越来越多的人所接受，并列入了各高校的教学改革计划，特别是在法学、医学、工商管理类和思想政治教育等专业教学中运用较多。随着新技术突飞猛进的发展以及新技术对教学方法和教学手段革新的迫切要求，案例教学法正在被越来越多的技术类专业教学所青睐，开始被应用到电气、计算机、机械、建筑等相关领域，尤其在电气化和信息化技术快速发展的当前，掌握计算机相关知识与技能已经成为趋势。以电类专业主要应用性课程之一——“电子线路CAD技术”作为载体，研究如何应用案例教学法来进行教学模式、教学内容、教材建设等多方面的改革与实践。

一、“电子线路CAD技术”课程的特点与现状

“电子线路CAD技术”是电类专业重要的应用性课程之一，其人才培养的基本要求是能够熟练使用某一种或多种电子线路CAD软件，能够按一定的规范进行电路图的绘制，能够完成单面、双面或多层PCB板的设计。该课程授课对象是电类专业二年级的学生，他们已经学习过电路原理、电子技术课程，具备一定的电学理论和电子元器件基础，并即将学习单片机原理等相关课程，因此他们进行电子线路CAD软件——PROTEL的学习时，不仅仅是照葫芦画瓢式绘制原理图和PCB版，更重要的是利用他们所学的知识去体会电子电路设计所带给他们的乐趣，引领他们有更多的兴趣进入本专业的学习，为后期参加电子设计实践或科研打下良好的基础。这就需要从课程教学模式入手，将案例教学法理念切实贯穿到教学内容、课程教材、教学实施、教学资源等诸多方面。

从教学内容和课程教材方面看，目前有关PROTEL软件的书籍有很多，但是绝大多数相关书籍往往按照软件菜单命令的顺序讲解，只注重讲授PROTEL软件的各个菜单的功能，其选择的设计实例往往是软件本身提供的Demo中的例子，与学生所学的电学理论实际脱离，少数书籍采用的案例与课程衔接不够紧密，存在或者较为复杂，或者较为简单的情况。使用这样的教材，学生学习起来很难形成一条主线，从枯燥的指令中看不清楚与实际应用的联系，缺少学习动力，不利于教学的有效开展，因此教学方式改革的第一步就要进行教材改进与完善。

二、引入案例教学法改进“电子线路CAD技术”教材

教材是课程运行的载体，要引入案例教学法进行有效的教学，首先要在教材中引入典型案例，[1]以实例为主导的教材进行引导性的教学，来实现以应用为目的的计算机软件的学习。电子线路CAD技术——PROTEL电路设计课程是一门理论与实践结合性很强、极富创造性、具有明显时展特点的课程，其主要目的是培养学生掌握原理图的绘制、PCB板的设计能力，能完成中等复杂程度的PCB板的布局与布线。为此目的就要在充分参阅国内外优秀教材的基础上，立足于“加强基础、结合实际、突出重点、利于教学”的指导思想进行教材内容的选择，[2]将科研成果中的典型案例融入到教材内容中去，及时吸取与本课程有关的新理论、新方法和新技术，提升实践性教材的实用性、通俗性和先进性。通过充分考虑学生的先修课程与后续课程，合理选择实例内容的深度和广度，按照由简单到复杂的次序，利用一个具体实例贯穿课程全过程。通过这个实例的操作来讲授介绍有关命令的使用方法，做到以具备工程背景的实例为主线，按照实际CAD设计的步骤，循序渐进地介绍PROTEL的各种编辑工具的使用方法及进行PCB设计的全过程，使学生在完成实例练习的基础上，由浅入深地逐步掌握应用PROTEL软件进行电子线路CAD设计的各个环节。

对于初学者来讲，首先要了解CAD软件中的指令的意义及使用方法。为了掌握基础指令含义，可在教材中选择只含有分立元件电路板的章节进行介绍，例如“模拟电子技术”课程中介绍的一些基本电路，这些电路都具有实际意义，并且主要由电阻、电感、电容、二极管、三极管等管脚比较少的分立元器件组成，这样使初学者在绘制较为简单的电路原理图及印制板图过程中，直观理解和掌握CAD软件中的指令的意义及使用方法。在经过初级电路绘制后，再选择一些包含有多管脚的数字集成电路进行加强训练。根据案例教学法的思路，在教材中引入具有实际工程背景的典型案例，即一个典型的具体电路作为贯穿全书的基础主线，在对典型实例的运用中理解电子线路CAD的基本知识和方法技能，达到使学生快速、有效地掌握电子电路PCB的设计与制作目的，有效发挥教材这一知识引导的作用。基于这种思考，在2008年编写并由中国科技大学出版社出版了《电子电路CAD实用技术》一书，教学实践表明，该教材较好地实现了“电子线路CAD技术”课程的引导作用，能够使学生在一周课程设计中快速了解和掌握PROTEL软件的使用方法。

三、利用多种渠道完善案例教学法的教学效果

案例教学法的有效实施不仅需要一本好的教材，同时还需要好的教学手段，要引导学生“教中学”、“学中做”、“做中学”。为了让学生有效掌握电子线路CAD技术，可先让他们通过教材上的教学案例掌握电子线路CAD技术的基本语言和基本设计方法，然后再通过一个个具体CAD任务的布置，让学生通过具体CAD案例的设计与实践总结掌握CAD设计技巧，使学生做到触类旁通。为了避免因知识点分散造成学生不能系统掌握知识的问题，在每一个教学单元结束后，教师应当引导学生对所学的内容进行归纳总结，建立起单元内及单元间的联系，以加深对知识的记忆和理解，完成真正意义上的知识建构。如在层次原理图设计学习后，对原理图编辑器工作环境的设置要进行有系统地总结学习，对布线工具栏、画图工具栏及元件的各种操作方法要进行复结。在教学实施过程中针对学生出现的问题，教师要面对面地引导解决，要增强学生的自信心、解决问题的能力和成就感。只有激发了学生的学习热情，才能产生理想的教学效果。

从当前课程教学方式来看，应用性课程教学通常采用的是在实验室由教师统一要求下进行的归一化培训的单一教学手段。这种方式不利于学生个性创造能力的培养，容易产生理论与实际相脱节的现象，要改变这种归一化培训的单一教学手段，就要开拓实验室教学之外的教学形式。其中一种方法就是与企业合作，鼓励学生走到企业参与技术实践，了解产业的最新发展，将企业项目引入到自身的课程设计中，形成既有鲜明个性特色又有实际工程应用价值的设计结果，让理论与实际真正结合起来；或者请与学校有合作关系的企业专家到学校进行具体的课程指导以及典型案例方案的确定，让包含有实际意义的、与生活息息相关的案例直接进入学生的课堂中，使学生明白学习这种技术的实用性与趣味性，使电子线路CAD技术与企业中最新技术应用状况接轨，在课程的教学中体现现代CAD技术的发展趋势。

再有一种方法就是建立基于案例教学法的教学资源库与支撑网站，让学生通过网络这种信息量广泛、方便使用的第二课堂进行学习，加强和提升电子线路CAD技术的掌握，从而熟练使用某一种或多种电子线路CAD软件，能够按规范完成电路图的绘制，实现单面、双面、或多层PCB板的设计，达到符合将来从事的专业工作的需求。

大学生电子设计竞赛能够有力促进培养在校学生的动手能力与创新能力，[3]这项活动在各个高校已逐渐被重视。参加电子设计竞赛的学生虽然只是一小部分，但他们在学生中的影响力却很大。电子设计竞赛离不开电子线路CAD技术，因此参加电子设计竞赛的学生都有自身的实践体会，由此可利用这些优秀学生在班级的影响力带动学生学习的积极性，让初学的学生看到自己同学做出的实物，产生学习的兴趣与热情。兴趣是学习的最大动力，有了学习兴趣就能理性地深入学习，对教学内容理解得更深刻，学习更扎实；反过来也会使他们的学习兴趣更浓，步入良性循环的学习过程。通过优秀学生的以少带多、以强带弱的促进作用，极大发挥了学生的主观能动性，挖掘其学习潜力，从而达到提高教学质量的目的。

四、结论

以我校“电子线路CAD技术”课程为研究对象，以案例教学法应用为主线，从教学内容、教材建设、教学实施、教学资源及支撑网站等多角度入手，研究如何建立一种基于案例教学法的高校电类专业应用性课程实施新模式。为了提高学生电子线路板设计能力，将典型产品案例、实际研发项目及学生创新项目引入到教学过程中，基于实际工作过程构建一种新的教学过程，采用案例教学法，恰当地在各教学环节中融入规范实际生产过程，将“电子线路CAD技术”课程建设成为集能力培养、职业素质培训和孕育学生创新成果的教学平台，使培养的学生具有较高的专业水平与实际应用能力。近几年来，我校培养的学生在全国大学生电子设计竞赛中多人多次获得国家级、省级一等奖等荣誉，这些成绩的取得与“电子线路CAD技术”课程所打下的良好基础是密不可分的。

参考文献：

[1]和卫星,李长杰,汪少华.电子电路CAD实用技术[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2008.

第4篇：电子电路设计实例范文

【关键词】虚拟仿真;数字电路;课程改革;教学方法

【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

数字电子技术是计算机及通信类专业的重要的专业基础课,其中关键的环节就是培养学生的实践能力和解决问题的能力,因此,生动形象的课堂教学和全面的实验体系对教学效果和知识的应用能力有着非常重要的作用。然而,由于实验仪器的的老旧,数量有限,使得实验的开出率以及实验内容的扩展都受到限制。为顺应现代教育的发展,实施的现代化远程开放教育,将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教学中。其中理论教学结合多种教学方法和现代化的教育技术,将基础知识和理论形象地表现出来,有助于学生理解。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际,并加以应用,在此研究基础上提出了基于虚拟仿真技术的所有电子技术课程教学的新模式。

二 计算机虚拟仿真技术

虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多个领域。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,与虚拟环境进行交互[1]。

计算机虚拟仿真技术,是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建的环境中相互作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,可以满足现代教育的发展需求[1]。

三 课程教学的若干问题及改革研究

对于理论教学环节,首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的,即便是近几年出版的教材,也只是内容的深浅不同,体系结构基本相同。比如教材中主要说明的74LS系列的芯片在目前实际应用中已经被淘汰,真正是学的没用,用的没学。现在的学生在学习中,非常关注所学知识的实用性,如果不能学以致用,就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容,讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片,当然也要根据学生学习程度,最大可能激发学生的兴趣[3]。

其次是教学方法。常用的教学方法无非就是这几种:讲授法、讨论法、谈话法、阅读指导法。根据课程的特点和教学要求,不能一成不变的套用传统的教学方法。这些方法对有些课程很有效,但是对计算机课程不一定全部适合,因此需要探索适合本课程需求的新的教学方法。笔者在教学中通常有如下几种方法:讲授法,这是传统的教学方法,教师口述基本事实、原理和推理过程。部分定理,原理及产品采用讲授法。例举法,就是以典型例题说明某个定理或元件的应用,这是本课程用的最多的一种方法。在数字电路课程中有很多芯片的实际应用,有些是针对某部分内容的很典型的例子,这些例子对于学生理解和掌握此部分知识非常有用。任务驱动法,就是教师布置一些运用某个知识点的题目,要求学生在课堂上有限的时间里做出来,并检查完成情况。这样学生对该节课所学知识从理论到应用有了一个全方位的认识,而且对每个知识点掌握得都比较透彻,这是近年来比较流行的一种教学方法,也是计算机专业课程特有的一种教学方法,对提升教学效果有显著作用。

再次是教学手段,不是单纯的使用多媒体课件,而是结合计算机专业特点引入现代化教育技术和手段,很多典型例题用计算机仿真软件在课堂验证,让学生直观形象地了解电路的工作情况,从而掌握电路或芯片的应用。

对于实验教学环节,首先是实验设备简陋。很多高校数字电路实验设备包括我校仍然使用老式实验箱,即由固定数字电路芯片搭建的实验,学生只能按实验教材设计的实验按步骤做固定的实验,实验内容都是以芯片讲解为主,目的是对芯片功能进行验证。因此学生把实验课当完成任务,实验环节没有促进教学,相反影响了教学效果。很多新的芯片不能认识和实践,使得实验教学方法与实际应用的要求严重脱节。其次在实验教学过程中,由于实验设备老化,个别元件被损坏或接触不良,导致学生实验中,出现一些问题,电路连接完全正确,但是就是得不到正确结果,结果费了很多时间去排除故障,这样做实验当然激发不了学生的兴趣,相反还会阻碍他们进一步探索。再次,由于实验条件的限制,实验项目只能停留在验证性实验层次,学生的设计能力和综合应用能力都得不到提高,利用电子电路的计算机虚拟仿真软件multisilm10就可以解决这个问题,利用这个软件可以自行设计集成电路,综合应用各种芯片,完成所有的数字电路实验[4]。在教学实施中,根据学生情况分验证性实验、设计性实验和综合性实验三个层次完成实验教学目标。

四 计算机虚拟仿真技术在课程教学中的应用

1 课堂教学中的应用

在课堂讲到门电路的工作原理或集成电路的应用时,可以现场用计算机仿真软件演示电路的工作过程,使学生更好地理解门电路的工作原理和芯片的工作情况。从而掌握电路的应用。这样,教学过程是由原理到应用,由简单到复杂,由抽象到现实,循序渐进地完成理论知识的学习。数字电路的基本单元是门电路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分对于大部分同学来说都是难点,如何突破这个难点呢?利用软件建立仿真电路,真实地展现输出电压随输入电压的变化情况,就会获得很好的效果。下面是利用仿真软件说明TTL与非门工作原理的课堂实例:

(1) Vi=0V,输入接低电平。那么Q1导通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,输入高电平。那么Q1的发射极电流从发射极(0.852mA)流入,从集电极流出,Q1的发射极和集电极倒置状态。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,导致Q2、Q5导通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。输出Vo=0.018V。其电路仿真如图2:

2 实验教学中的应用

大学生需要有独立的设计能力和对电子器件的综合应用能力,这就决定了本课程的实验体系应该是三个层次,在简单的验证性实验的基础上必须开设有创造性的设计性实验和综合性实验。然而实验室有限的数字电路实验箱只能做几个简单的验证性实验,无法满足设计性实验和综合性实验的设备要求。但是,利用电子电路的计算机仿真软件就可以扩展实验室,提供所需要的一切电子元件和芯片,搭建任意难度,任意复杂的电路,并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性,配合适当的电路可做出多种不同的应用。在实验课程中,提前给出了三种实验的一些题目和内容,要求验证性实验必须都完成,设计性实验可选做一至两个,综合性实验选做一个。下面简要说明学生利用仿真软件选做的数字电子钟逻辑电路的设计实例。

要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟,选用器材主要有:安装有仿真软件的计算机若干台,集成电路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、电阻、电容若干,数码显示管,三极管、开关若干。

提示设计方案,包括数字电子钟的电路框图和四个主要模块的实现细节,学生依据电路框图和提示信息设计逻辑电路图,并将其在虚拟实验环境中用仿真电路实现。下面给出数字电子钟的电路框图。

篇幅所限,参考电路就不给出,但是通过这个实例可以看出虚拟仿真技术在课程实验中的重要作用。不但节省很多设备购置费用,不受地点和环境的限制,而且和真实实验具有相同的效果。既然如此,为什么不广泛应用呢?

五 总结

论文对数字电子技术课程教学提出很多问题,在实际的教学实践中对这些问题进行了探索,将计算机虚拟仿真技术引入教学中,采用现代化教育手段进行课程改革。课堂教学提出了很多适合本课程并行之有效的教学方法,重要电路工作情况的计算机仿真演示,部分例题的计算机仿真验证,增强其直观性和真实性,加强学生的理解。实验教学也利用计算机仿真软件,采用虚拟实验和真实实验相结合的方式,扩充建立了虚拟实验室,扩展了实验内容,在无需花费很大代价的情况下,满足了设计性实验和综合性实验的条件,从而完成三个层次实验体系的建设。在本文的研究基础上,可将虚拟仿真技术推广应用到所有电子技术课程教学中,引发电子技术课程改革的新局面。

参考文献

[1] 吕,邓春健等.利用EDA技术全面改进数字电路课程教学[J].福建电脑,2008,(6).

[2] 刘静,边晓娜等.基于EDA平台的虚拟电子实验研究与实践[J].计算机教育,2007,(7).

[3] 黄培根等著.multisim 10 计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[4] 黄荻.融入EDA技术,深入数字电路课程改革[J].中国现代教育装备,2008,(2).

[5] 江晓安等编著.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[6] 房建东,李巴津等.关于改进电子技术相关课程教学的思考[J].内蒙古工业大学学报(社会科学版),2004,(1).

第5篇：电子电路设计实例范文

关键词：数字电子技术；课程教学；教学改革

作者简介：陈柳（1979-），女，湖北丹江口人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师；戴璐平（1969-），女，湖北武汉人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0096-02

一、“数字电子技术”课程特点

“数字电子技术”课程是电类、信息类等专业学生进入本专业时首先开始学习的一门专业基础必修课程，该课程与后续开设的“微机原理”、“单片机原理”、“EDA技术”等诸多专业课程密切相关，是学生专业素质形成的关键性课程之一，在课程体系设置中有着重要的基础性地位。教学目的是让学生积累丰厚、扎实的数字电子技术基础知识，为后续课程的学习打下良好基础，同时培养学生的自主学习能力和创新能力。近年来，数字电子技术的应用已发展到甚大规模集成电路，随着现代电子技术、计算机技术以及通讯和网络技术的迅速发展，使得课程内容日趋分化，分析方法更加多样，授课内容愈加复杂，目前课程教学正处在优化、调整、整合的时期，涌现了大量的关于教学研究和教学改革的探索文章。

二、教学改革研究现状

根据CNKI数据库的统计数据，从时间分布来看，近十年来，关于“数字电子技术”教学方面的文章数量总体呈逐年上升趋势如图1所示。从文献内容上来看，这些对“数字电子技术”课程教学改革的研究和探索有以理论教学为主的，有侧重实践教学的，也有将理论和实践教学结合的，涉及教学方法、教学设计、教学手段等各个方面，出现了很多卓有成效的教学改革尝试。典型的几个研究方向有：研究性教学在数字电子技术中的应用；[1]EDA软件在“数字电子技术”教学中的应用；[2，3]多媒体辅助教学在“数字电子技术”课程中的应用；[4，5]“数字电子技术”远程网络教学的设计与教学系统开发；[6]理论实践一体化教学模式的探索；[7]数字电子技术双语教学研究；[8]其他，如案例教学、[9]国内外教学比较等。[10]

三、“数字电子技术”教学方法改革探索

在武汉工程大学电子学教研室教学组教师的教学过程中，通过积累多年教学经验，结合对教学理论和教学过程的体会，对电类本科“数字电子技术”课程的教学改革做出以下几点探讨。

1.在教学内容的安排上，以“三基”为核心，重视知识的体系化教学

（1）强调“基本知识、基本方法、基本思想”的“三基”核心，“以不变应万变”的学习思路。由于电子技术的发展日新月异，数字电子电路的构成方式从早期的以逻辑门、触发器为基础，发展到现在以集成电路为基础，其常用分析和设计手段从早期的逻辑表达式、卡诺图等，发展到现在以EDA计算机辅助技术为主流，数字电子技术的知识体系也日益庞大。因此，目前我国高校的“数字电子技术”课程，更严谨一点来说应该称为“数字电子技术基础”，从根本来说讲的是数字电子电路在分析、设计方面的基本知识、基本方法和基本思想。所以在教学中首先要让学生认识到课程的性质和特点，同时让学生知道，电路的具体形式是变化无穷的，但是分析和设计电路所用到的“三基”是始终不变的，这样学生在学习中才能“透过现象看本质”，从千头万绪的知识点中找到最重要的部分，把精华牢牢掌握。

（2）重视知识的体系化教学。“数字电子技术”的知识点很多，学生在初学时往往很难抓住主线，搞清各个知识点之间的关系，容易失去学习的信心和兴趣。因此教师在教学中就要特别重视知识的体系化教学。这种体系化教学的实现可以从以下几个方面入手。首先，在绪论课上，通过对学科发展历史和应用领域的介绍，把教材上的各个章节所讲的内容和作用简略说明一下，使学生在学习具体知识点之前，了解数字电子技术的发展过程、知识构成体系和各种有趣有价值的应用，从而调动学生的学习兴趣，提高学习的积极性。其次，在各个章节讲解过程中，特别是每一章起始和结束时，注意承上启下，将章节内和章节间的内容串联起来，帮助学生理清知识的“点、线、面”。这样，可以帮助学生在整个学习过程中始终保持清醒的头脑。

2.在教学设计上，强调学生的主动学习，引入问题导向型教学，增强学生主观能动性，培养学生的创新意识

问题导向教学与传统的“知识讲授型”教学不同，强调学生为主体，教师只是引导者和组织者。教师通过一定的方式来提出问题，而分析问题和解决问题两个关键环节则由教师引导学生来完成。教师要精心设计导入问题的教学环节，可通过设计实例导入法、设疑导入法、示错法等方式导入需要讲解的问题，激发学生自主学习的欲望和兴趣，然后引导学生分析问题，通过查阅资料、思考、讨论等方式寻求解决问题的方案，之后再结合知识讲解，让学生对相关知识点做到系统化的理解。

例如，在讲述时序逻辑电路设计之前，教师可先在大屏幕上演示知识竞赛抢答现场的录像。然后请学生思考，这种多路抢答电路是如何实现的，需要那几个部分，利用这种生活中熟悉的场景，激发学生的好奇心。让学生通过查阅资料、思考、分析讨论来逐步完成电路的架构和设计。在这样的学习过程中，教师既完成了教学任务，同时激发了学生的好奇心和求知欲，学习的效果大幅提高。

问题导向型的教学模式提倡学生自己思考、自己动手，并且鼓励学生把学习过程从课内延伸到课外，对培养学生的创新思维能力，提高学生的实践能力都有帮助。

3.在教学媒体的运用上，善于运用多媒体和传统教学方式的结合，恰当运用必要的现代教育技术和信息资源

在“数字电子技术”教学中，单纯的传统黑板板书+口头讲解的教学方式有其固有的不足。例如绘制大量图表费时费力、显示内容不变缩放、不利于教学中知识点的前后对比和复习引用、抽象的原理和具体的电路或元器件不易演示等等。此时，多媒体辅助教学就体现出了很大的优势。这里所说的“多媒体”不仅指用电脑PPT课件讲解，还有图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等等。PPT课件的精心设计，结合各种其他媒体的演示，能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣。

例如，针对学生学完了电子技术仍然不认识电子元器件的问题，教师可以将大量各种规格、型号的电子元器件实物图显示给学生，介绍典型器件的结构、功能、应用、当前市场价格等等。多媒体教学不仅方便快速，信息量大，而且会让学生有更直观的认识，能看到所学课程与市场、实践应用的关联，学生的学习兴趣也会大大提高。再如，在讲解编码器74LS148时，教师可以在Multism或Proteus软件界面上直观地演示输入信号和输出代码之间的关系并译码为字符显示出来，甚至还可以让学生自己动手操作，改变电路输入，查看电路输出的变化。一方面可以帮助学生理解芯片的功能，另一方面可以给学生更接近实验环境的演示效果，使学生在后续的实践环节能迅速上手。

实践证明，在“数字电子技术”课程中引入多媒体工具能使教学内容形式丰富、灵活，课堂信息量大，有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但同时也要看到单纯依赖多媒体或多媒体使用不当所带来的问题，例如讲课速度太快，学生跟不上，或者讲课沦为用PPT演示文字和图表的单调过程等等。因此，多媒体在电子技术课程教学中的应用应以人为核心，教师要围绕教学目标地实现，适时合理地选取，扬长避短才是使用好多媒体的关键。例如，一些公式推导或者波形图的绘画，不便用动画分步骤一步步演示的，还是应该使用黑板板书来完成。

在计算机和网络飞速发展的今天，教师要不断学习，跟上潮流，充分利用各种现代教育技术和信息资源，改善教学效果，增强与学生的课内外交流。例如，本校为“数字电子技术”校级精品课程建立了网站，在电子学教学组老师的不断建设与完善下，成为学生课外学习的有效平台。在教学过程中，笔者使用Email、QQ等工具，将课堂课件与学生共享，并开辟了课外答疑和讨论的渠道，受到学生的普遍好评。除此之外，论坛、博客、微博等也是非常有效的知识共享与交流的手段。

4.在各个教学环节中，注重理论与实践有机结合

对于电类和近电类本科专业学生，许多高校的电子技术的理论教学与实践教学是分开进行的。本校与“数字电子技术”有关的实践教学主要包括“电子技术实验”（数字部分）和“数字电子技术”课程设计两门单独设课的课程。但是在以往的教学过程中，有学生反映，理论教学太枯燥，难学懂；实验课机械地完成，搞不清原理。这种情况主要是理论与实践脱节造成的。实际上，“数字电子技术”是一门实践性非常强的课程。在理论教学的过程中，若能结合具体实验案例，则能给予学生感性认识，提高学习兴趣，进而通过理论学习上升到理性认识，再到实践环节中，验证理论，又可促使学生真正理解理论知识，进一步深化理论。

因此，在课堂教学内容的把握上，在强化基本理论的同时，应突出知识的应用，减少对中、小规模器件内部电路的分析，着重对外部逻辑功能的描述、分析和应用，并且把查阅器件手册和阅读技术资料作为学生必须掌握的基本技能。同时在课堂上应注意和实验课的衔接，适当讲解实验课的理论原理，然后在实践教学中让学生体会理论知识，让实践与理论紧密结合。

除了传统习题，适当布置课外实践和仿真作业，鼓励学生进行课外电子小制作，积极参与电子设计相关竞赛，增加动手能力锻炼机会，也能激发学生的学习兴趣和热情。

参考文献：

[1]任希，侯建军，李赵红，等.研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索[J].电气电子教学学报，2010，（4）：28-29.

[2]戴丽萍.EDA在“数字电子技术”课程教学中的应用[J].高教论坛，2006，（6）：92-93.

[3]张钰玲，甘昕艳.Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用[J].桂林电子科技大学学报，2008，（6）：530-532.

[4]陈柳，周伟.运用多媒体技术优化《电子技术基础》课堂教学[J].高师理科学刊，2008，（2）：74.

[5]江捷.运用多媒体技术深化《数字电子技术》课程教学手段的改革[J].华北航天工业学院学报，2006，（S1）：87-89.

[6]王蕊.高校《数字电子技术》网络课程的设计与开发[D].兰州：西北师范大学，2007.

[7]郭玉华，庞学民，岳彩青.“数字电子技术基础”理论实践一体化教学改革初探[J].中国电力教育，2012，（14）：69-70，72.

[8]张朝晖.“数字电子技术基础”课程的双语教学探讨[J].电气电子教学学报，2005，（3）：106-109.