集成电路课程设计精选(九篇)

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第1篇：集成电路课程设计范文

关键词：EDA；数字电路课程设计；多功能数字钟

1.EDA技术[1]

EDA技术即电子设计自动化技术，英文全称Electronic Design Automation，它是以功能强大的计算机为工具，在EDA软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动完成逻辑编译、简化、分割、综合、布局布线及逻辑优化、仿真测试的电子产品自动化设计过程。

利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：

（1）用软件的方式设计硬件，且用软件的方式设计的系统到硬件系统的转换是由相关的开发软件自动完成的；

（2）设计过程可用相关软件进行各种仿真；

（3）系统可现场编程，在线升级；

（4）整个系统可以集成在一个芯片上，具有体积小、功耗低及可靠性高的特点。

2.用EDA技术改进数字电路课程设计的必要性

数字电路课程设计是建立在数字电子技术基础上的一门综合实践性课程[2]，有利于培养学生的系统综合能力和创新能力，对提高办学档次，满足社会对高素质人才的需求，培养学生对未来社会的适应能力都是受益匪浅的。通过这一课程的学习，学生能够熟练地利用EDA技术掌握较复杂数字系统的设计方法，进一步增强学生分析问题、解决问题的能力，充分挖崛和激发学生的创新潜能。

目前在数字电路实践教学中，大部分学校仍然采用中小规模的集成电路来实现设计功能，当设计的系统比较复杂，需要多个集成芯片和大量连线时，就增加了设计电路板的难度和故障调试难度，延长了设计周期，降低了学生的学习兴趣；同时，常用中小规模集成芯片的大量重复使用也大大增加了设计成本；因此，在数字电路课程设计中引入EDA技术，采用当前国际先进的设计方法和理念，改革传统的课程设计方法，已经成为一种趋势[3]。用中小规模集成电路设计的数字系统存在以上诸多缺点，而运用EDA技术、可编程逻辑器件设计数字系统就成为行之有效的方法。这种设计方法从系统总体要求出发，自上而下地将设计细化，将功能具体化、模块化；直到最低层的模块适合用硬件描述语言或原理图描述为止，最后形成数字系统的顶层文件；再经EDA软件的自动处理而完成设计。

QuartusII是Altera公司的第四代EDA开发软件，此软件提供了一种与结构无关的全集成化环境，将设计、综合、布局和布线、系统的验证都整合到一个无缝的环境中，使设计者能方便地对Altera公司的PLD系列产品进行设计输入、快速处理和器件编程。是应用广泛的EDA开发软件之一。CPLD/FPGA通称为可编程逻辑器件，其中FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程逻辑器件的基础上进一步发展的产物。目前，QuartusII开发软件和CPLD/FPGA器件作为EDA开发工具被越来越广泛的应用到大型数字系统的设计中。

3. EDA技术在数字电路课程设计中的应用

多功能数字电子钟的设计是数字电路设计中的一个典型应用，用中小规模集成电路实现时，用到的器件较多，连线比较复杂，可靠性差。下面就以基于ALTERA公司的FPGA器件CycloneII240C8芯片和QuartusII9.0EDA开发系统进行多功能数字钟的设计为例来介绍数字电路系统的一般设计方法。运用此种方法进行课程设计时，需要先掌握QuartusII软件开发环境的使用和硬件描述语言VHDL语言的编程，掌握相关CPLD/FPGA实验开发系统的使用。

（一）数字钟的设计要求

（1）具有时，分，秒计数显示功能，以24小时循环计时，由6个7段共阴极数码管显示；

（2）能够通过手动按键实现清零和调节小时、分钟功能；

（3）具有整点报时功能，当时钟计数为59’51”、59’53”、59’55”、59’57”时，扬声器发出频率为1024Hz的声音，在59’59”即到整点时，扬声器发出最后一声整点报时，频率为4096Hz。

（4）用VHDL语言来完成上述电路功能的软件设计和软件仿真，仿真结果正确后，在实验系统上进行由硬件电路的下载和调试。

（二）数字钟的设计方案

多功能数字钟电路的系统结构框图如图1所示，由系统时钟、控制电路、秒计数器、分计数器、小时计数器、译码器、显示器和扬声器组成；控制电路负责控制计数器计时、校时和扬声器报时，译码器将各计数器输出的BCD码计数值转换成七段码送到显示器，显示器显示时、分、秒计时结果。

介于所使用的实验系统中有现成的译码器和显示器部分硬件电路，故只对图1所示控制电路和时、分、秒计数器模块进行软件设计，由VHDL语言编写源代码来实现。

（三）数字钟的实现

在设计过程中采用层次化设计方法进行设计，编写源程序，为了简化设计把控制计时和调时部分功能放到计数模块中，报时部分专门用一个模块，故将数字钟的实现分成秒、分、时三个计数模块和一个报时模块构成，报时模块同时完成对报时输入信号的分频。

通过系统分析论证后，在QuartusII9.0环境下，用VHDL硬件编程语言编写数字钟的报时模块、秒计数模块、分计数模块和时计数模块源代码，即分别对应alert.vhd、second.vhd、minute.vhd、hour.vhd文本文件，对这四个模块分别进行编译、综合和仿真测试无误后，生成这四个模块的符号图，最后通过原理图连接的方式把以上各模块生成的图形符号连在一起形成顶层的原理图，实现多功能的数字钟。下面给出通过原理图的形式所设计的顶层原理图如图2所示，顶层设计文件为clock.bdf，顶层实体图如图3所示，当然也可以通过元件例化语句来生成顶层实体。

（四）功能仿真与下载

以上各个模块设计好以后，都可以利用软件进行仿真，得到正确的功能仿真结果后，在顶层的设计中调用各功能模块，完成顶层原理图或实体的设计，最后针对顶层的实体再进行功能仿真，仿真结果如图4所示，从仿真结果的部分截图中可以得到该数字钟能够实现正常计时的功能。

仿真正确后，选定好所选用的实验系统的配置芯片，锁定引脚，完成引脚配置，重新进行编译综合后，即可生成下载文件clock.sof，将此文件下载到选定的目标芯片，接上器件，完成整个系统的设计。经过在杭州康芯电子有限公司生产的GW48EDA/SOPC实验开发系统下载验证，该设计完全符合数字钟的功能要求。

4.结束语

通过将EDA技术应用于数字电路课程设计提升了学生对数字电路的认识，在设计过程中可以预先进行仿真，仿真有误可以修改设计，在这个过程中不必搭接电路，做到有错就随时修改，不用担心设计实验失败的风险。通过EDA技术不仅可以很好地锻炼学生的综合设计开发能力和动手能力，从而激发他们的学习兴趣，还可以大大节约数字电路课程设计实验的成本，提高设计效率，培养了他们解决问题的综合能力，因此，使用EDA技术必将是数字电路实践课程改革的新动向。

参考文献

[1] 潘松，黄继业. EDA技术实用教程.北京：科学出版社，2010.

第2篇：集成电路课程设计范文

关键词：Proteus仿真软件；555时基电路；D触发器；编码器；译码器

一、引言

数字电路课程设计是电子专业类脉冲与数字电路课程的一个综合运用，遵循中职“做中学、做中教，理实一体化”的指导思想，在这门课程的教学过程中，笔者采用了抢答器的设计来进行这门课程的课程设计，通过完成这个课程设计来提高学生的知识整合能力。因此，我们需要一种形式多样、色彩丰富、能满足学生动手欲望的教学方式，在教学中笔者引入了仿真技术进行教学。通过仿真，学生不仅整合了脉冲与数字电路知识，也提高了自己分析电路故障、了解电路工作原理的能力，为后续课程的学习提供了有力的保证。

二、PROTEUS仿真软件的介绍

现代计算机应用技术的高速发展，催生了多种应用于电子电路设计的仿真软件，Proteus软件就是其中很成功的一种。该仿真软件具有以下功能特点：

（一）组成。

包括ISIS、ARES 等模块，ARES 模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS 模块用来完成电路原理图的布图与仿真。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其电路组成系统仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；带有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

（二）功能。

Protues可以实现原理图的捕获、电路分析、交互式仿真、电路板设计、仿真测试、射频分析、单片机等高级应用。我们在实际应用中，更多的是使用 Proteus ISIS 模块完成数字电路中原理图的绘制与仿真。是因为它具有以下两大功能特点：

（1）具有强大的原理图绘制功能。它有着直观的操作界面，能方便快捷调整电路参数，Proteus能模拟真实的电路板在通电后工作情况是否正常，并且可以方便快捷的修改电路设计及参数及对电路进行调试，同时可以看到修改参数后的效果。它有着丰富的元器件库、丰富的测试仪器仪表、完备的分析手段、强大的仿真能力、完美的兼容能力，Proteus 能提供数量庞大的电子元件（分立元件和集成电路、模拟和数字电路）的电路符号、仿真模型和外形封装。总之，该软件是一款集单片机和spice分析于一体的仿真软件，功能极其强大。

（2）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态。同时支持第三方软件绘编译和调试环境，如Keil 51 uVisiin2等软件。

Proteus VSM 的核心是 ProSPICE，这种仿真系统组合了 SPICE3f5 模拟仿真器核和基于快速事件驱动的数字仿真器。它主要的特点是能把微处理器软件作用在处理器上并和连接该微处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。SPICE 内核的使用使用户能采用 数目众多的供应厂商提供的SPICE 模型，它界面易学，在调试程序、软件仿真方面有很强大的功能。这特点针对单片机系统设计极为有利。

三、用PROTEUS仿真软件进行课程设计的应用实例

笔者在课程中引用仿真软件进行这一课程综合设计。下面以项目“四路抢答器”的 Proteus 仿真设计来进行这个课程设计。四路抢答器在PROTEUS7.8环境下设计并仿真，设计电路如图1所示。

该电路包括四个部分：振荡电路、触发锁存电路、编码电路及译码显示电路。电路由NE555、4D触发器74LS175、4个抢答按键、4输入或非门74LS20、2输入与非门74LS00、CD4532编码电路、74LS47译码显示电路、1个清零复位按键和4个发光二极管、一个共阴极数码管组成。抢答开始前，主持人按动“复位”键清零复位，作好抢答准备，抢答队员开始抢答。若“SB1”键按下，对应的指示灯LED1点亮，同时数码管显示“1”，此时，其它按键按下，均不改变显示状态，维持LED1灯亮，1队回答完问题后，开始下一题抢答前，主持人必须按动“复位”健清零。

图1四路抢答整机仿真电路图

（一）单元电路的设计及元器件的选择。

1.555振荡电路。电路如图2所示，采用一块NE555及电阻、电容来实现，它的周期由图中R10、R11以及C1的参数大小决定，它们的关系是T=0.7（R10+2R11）C。这个脉冲信号经3脚输出送到与非门7400的4脚，经6脚送到4D触发器的图2555振荡电路仿真CLK触发端。由于74LS175是D触发器，需要时钟脉冲的上升沿触发，所以电路中使用一片7400，使时序满足触发器的要求。从图2的仿真中可以看出输出信号的频率是14Hz。该设计中取R10及R11的值为1KΩ，电容C1的电容量是33μF，经计算周期大约是69ms，频率是14.4Hz，与仿真得到的数值基本一致。该电路为抢答锁存电路提供一个上升沿触发信号。

2.抢答及锁存电路。

（1）抢答准备。抢答及锁存电路采用D触发器74175、4输入与非门7420、2输入与非门7400构成。接通电源时，输入状态为零，输出显示为零，但由于触发器在电源接通瞬间，输出状态有不确定因素（由于本设计无开机复位电路），所以，在抢答前，主持人必须按一下“复位”键清零，作好抢答前的准备。在没有按下抢答按键的情况下，D触发器输入全部为零，此时无时钟脉冲信号，D触发器仍保持原“0”状态。

（2）抢答按键。四个队分别控制四个抢答按键，对某一个问题进行抢答时，其中一个队按下按键，如“SB1”键，D触发器4脚输入为“1”电平，对应输出2脚为“1”电平，而与其对应的反相输出3脚为“0”电平，为对应的指示及锁存作好了准备。

（3）逻辑电路。555振荡电路为D触发器提供一时钟脉冲的上升沿触发信号。当某一按键如“SB1”键按下，3脚“0”信号加入U2A的一个输入端，其输出“1”，经U3A输出“0”，封锁了上升沿触发信号，也就封锁了其它选手的抢答按键，即使此时有键按下，对D触发器没有影响，不能改变输出指示状态。电路如图3所示。

3.编码电路。

在此电路中采用编码器CD4532来实现，这是八——三编码器，电路如图4所示。输入高电平有效，即在输入数据端出现高电平时进行编码。因为电路只是采用了四路进行抢答，所以在此设计中只采用D1到D4这四个输入，其余没有用到的四个输入端做了接地处理，不能空着也不能接高电平。如果选手按了“SB1”按钮，相应的发光二极管LED1亮，同时CD4532的D1端（11脚）为“1”电平，对应Q2Q1Q0输出为“001”。

图3抢答及锁存电路仿真

图4CD4532编码电路

CD4532编码的原理如表1所示：

表1CD4532逻辑功能真值表

4.译码及显示电路。电路采用译码器74247及共阳数码管构成，电路如图5所示。把编码器的Q2Q1Q0分别与译码器74247的CBA相接，因为本电路只是用到四组抢答，显示的数字只是“1、2、3、4”，对应的编制码是“0001、0010、0011、0100”，所以高位“D”接地，74247是低电平输出有效，它的逻辑功能如表2所示。

表274247逻辑功能真值表

图5七段译码与显示仿真电器

（二）电路的仿真。

1.新建设计文件。打开Proteus ISIS工作界面，选择菜单“文件”——“新建设计”命令，弹出选择模板窗口，从中选择“DEFAULT”模板，单击“确定”按钮。这样一个新的设计文件就建立起来了。

2.元件选择。在画原理图之前，应将电路图中所用元件从库中选择出来从库中选择元件时，可输入所需元件的全称或部分名称，元件拾取窗口可以进行快速查询。本设计要用到的器件有：元件中的555定时器、电阻 Resistor、地线 GROUND、电容 CAP、七段数码显示器、显示译码器74247、与非门 7400、7420、按钮、发光二极管。在模型选择工具栏中选元件（默认），单击 P 按钮，出现挑选元件窗口，筛选出所需器件，双击将其放入元件列表中。

3.放置元件。（1）元件的放置。在元件列表中左键选取某元件，在原理图编辑窗口中单击左键，该元件就到原理图编辑窗口中，同样放置其他各元件。用鼠标右键单击元件会出现该元件的快捷菜单，此快捷菜单中有移动、以各种方式旋转和删除命令。

（2）电源和地的放置。单击元件工具箱中的终端按钮图标：则在对象选择器中显示各种终端，从中挑选出地 GROUND，电源POWER，并在原理图编辑窗口中左击放置到原理图编辑窗口中。

（3）连线。将光标靠近一个对象的引脚末端，该处将自动出现一个红色小方块，单击鼠标左键，拖动鼠标，放在另一个对象的引脚末端，该处再出现一个红色小方块，再单击鼠标左键，就可以在两个引脚间画出一根线来，如果需要拐弯，则只需要拐弯处单击一下鼠标左键即可。

4.仿真运行。电路原理图画好并检查通过后，就可以仿真运行，仿真电路图如图1所示。仿真时，元件引脚上的红色代表高电平，兰色代表低电平，灰色代表悬空。电路中555定时器提供秒脉冲信号，其参数要经过多次调试才能满足设计要求。采用 Proteus 软件仿真的方法体现出了明显的优势。

四、结语

从上述课程设计可以看出，引入仿真技术之后，真正把课堂还给了学生，学生成了教学活动的主角，整个教学活动是学生在教师引导下的实践、总结、分析、讨论，沉闷的课堂变得生动，学生的动手欲望得到了满足，学生的学习热情被充分的调动起来。他们对知识有了较为全面的整合，分析电路故障的能力也有了极大的提高。

同时，通过虚拟实验平台上提供了大量的虚拟仪器和虚拟电子元件供学生使用，激发了学生的创造性，在数字电路课程设计中起到了极其重要的作用。

参考文献：

[1]孔凡才， 周良权.电子技术综合应用创新实训教程[M].北京：高等教育出版社，2008.

第3篇：集成电路课程设计范文

关键词：集成电路EDA 教学方法 拓展 培养

所谓“集成电路EDA”是通过设计、建模、仿真等手段搭建集成电路框架，优化集成电路性能的一门技术，也是一名优秀的集成电路工程师除了掌握扎实的集成电路理论基础外，所必须掌握的集成电路设计方法。只有熟练掌握集成电路EDA技术，具备丰富的集成电路EDA设计实践经历，才能设计出性能优越、良品率高的集成电路芯片。可以说，集成电路EDA是纤维物理学、微电子学等专业的一门非常重要的专业课程。然而，目前集成电路EDA课程的教学效果并不理想，究其根本原因在于该课程存在内容陈旧、知识点离散、概念抽象、目标不明确等不足。因此，通过课程建设和教学改革，在理论教学的模式下，理论联系实践、提高教学质量，改善集成电路EDA课程的教学效果是必要的。

为了提高集成电路EDA课程的教学质量，改善教学环境，为国家培养具备高质量的超大规模集成电路EDA技术的人才，笔者从本校的实际情况出发，结合众多兄弟院校的改革经验，针对教学过程中存在的问题，进行了课程建设目标与内容的研究。

课程建设目标的改革

拓展学科领域，激发学生自主学习兴趣 本校集成电路EDA课程开设于纤维物理学专业，但是其内容包括物理、化学、电子等多个学科，教师可根据教学内容，讲述多个学科领域的专业知识，尤其是不同学科领域的创新和应用，引导学生走出本专业领域，拓展学生视野，提高科技创新意识。与学生经常进行互动，启发式和引导式地提出一些问题，让学生课后通过资料的查找和收集，在下一次课堂中参与讨论。激发学生思考问题和解决问题的兴趣。这样课内联系课外、师生全面互动、尊重自我评价的新型教学方法可以培养学生创新精神，激励自主学习，由被动式学习转为主动式学习，拓宽学生的知识面。

完善平台建设，培养学生创新实践能力 在已有的实验设备基础上，打造软件、硬件、网络等多位一体的集成电路EDA平台，完善集成电路EDA实验。通过集成电路EDA平台的实践环节，既培养了学生的仿真设计能力，加深了对集成电路EDA知识的掌握，又使学生掌握了科学的分析问题和解决问题的方法。引导学生参加项目研发，鼓励学生参与大学生创新创业和挑战杯活动，以本课程的考核方式激励学生写出创新性论文，通过软件仿真、实验建模等方式设计出自己的创新性产品，利用集成电路EDA平台验证自己的设计，然后以项目的形式联系企业，将产品转化为生产力，将“产学研”一体化的理念进行实践，培养学生创新实践能力。

课程教学内容的改革

精选原版教材 教材是教学的主要依据，教材选取的好坏直接影响着教学质量。传统集成电路EDA课程的教材都以中文教材为主，内容陈旧，即使是外文翻译版教材，也由于翻译质量及时间的原因，仍然无法跟得上集成电路的革新。因此，在教材选取时应当以一本英文原版教材为主，多本中文教材辅助。英文原版教材大多是国外资深集成电路EDA方面的专家以自己的实践经验和教学体会为基础，结合集成电路EDA的相关理论来进行编写，既有丰富的理论知识，又包含了大量的设计实例，使学生更容易地掌握集成电路EDA技术。但是只选择外文教材，由于语言的差异，学生对外文的理解和接受仍然存在一定的问题，为了帮助学生更好地学习，需要辅助中文教材，引导学生更好地理解外文教材的真谛。

更新教学内容 著名的摩尔定律早在几十年前就指出了当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18个月至24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这条定律指引着集成电路产业飞速的发展，集成电路EDA课程是学生掌握集成电路设计的重点课程，因此必须紧跟时展，不断更新教学内容。现有的集成电路EDA教材涉及集成电路新技术的内容很少，大部分都以阐述基本原理为主，致使学生无法接触到最新的内容，影响学生在研究生面试、找工作等众多环节的发挥。在走入工作岗位后，学生感觉工作内容与学校所学的知识严重脱节，需要较长的时间补充新知识，来适应新工作。为了改善这种状况，需要以纸质教材为主，辅助电子PPT内容来进行教学。纸质教材主要提供理论知识，电子PPT紧跟集成电路的发展，随时更新和补充教学内容，及时将目前主流的EDA技术融入课程教学中。还可以进行校企结合，把企业的专家引进来，把学校的学生推荐到企业，将课程教学和企业实际相结合，才能激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果。

参考文献

[1]马颖，李华.仿真软件在集成电路教学中的应用探讨[J].中国科教创新导刊，2009.

[2]杨媛，余宁梅，高勇.半导体集成电路课程改革的探索与思考[J].中国科教创新导刊，2008（3）：78-79.

[3]李东生，尹学忠.改革传统课程教学强化EDA和集成电路设计[J].实验技术与管理，2005，4（22）.

[4]徐太龙，孟坚.集成电路设计EDA实验课程的教学优化[J].电子技术教育，2012（7）：87-89.

[5]卫铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术，2012，18（19）：4671-4672.

第4篇：集成电路课程设计范文

关键词:可编程器件;计数器;数字电路;VHDL

中图分类号:TN47文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)19-189-02

Design of Digital Circuit Based on Programmable Logic Devices

LIU Caihong,CHEN Xiuping

(Northwest Minorities University,Lanzhou,730030,China)

Abstract:The traditional design method of digital systems has fundamentally changed because of the emergence of programmable logic devices,it is necessary to introduce the design of digital circuit based on the programmable logic device.The realization methods of counter as examples,described two ways to achieve counter by schematic and hardware description language as input methods.The method of compiled simulation was described,and given the simulation results.The design of digital circuit based on the programmable logic device easier to understand and grasp by the use of familiar device.

Keywords:programmable logic devices;counter;digital circuit;VHDL

0 引 言

可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)是一种数字电路,它可以由用户来进行编程和进行配置,利用它可以解决不同的逻辑设计问题。PLD由基本逻辑门电路、触发器以及内部连接电路构成,利用软件和硬件(编程器)可以对其进行编程,从而实现特定的逻辑功能。可编程逻辑器件自20世纪70年代初期以来经历了从PROM,PLA,PAL,GAL到CPLD和FPGA的发展过程,在结构、工艺、集成度、功能、速度和灵活性方面都有很大的改进和提高[1]。

随着数字集成电路的不断更新和换代,特别是可编程逻辑器件的出现,使得传统的数字系统设计方法发生了根本的改变[2]。可编程逻辑器件的灵活性使得硬件系统设计师在实验室里用一台计算机、一套相应的EDA软件和可编程逻辑芯片就可以完成数字系统设计与生产[3]。

1 Max+plus Ⅱ简介

Max+plus Ⅱ是一种与结构无关的全集成化设计环境,使设计者能对Altera的各种CPLD系列方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。Max+plus Ⅱ开发系统具有强大的处理能力和高度的灵活性,其主要优点:与结构无关、多平台、丰富的设计库、开放的界面、全集成化、支持多种硬件描述语言(HDL)等。

数字系统的设计采用自顶向下、由粗到细,逐步分解的设计方法,最顶层电路是指系统的整体要求,最下层是具体的逻辑电路的实现。自顶向下的设计方法将一个复杂的系统逐渐分解成若干功能模块,从而进行设计描述,并且应用EDA 软件平台自动完成各功能模块的逻辑综合与优化,门级电路的布局,再下载到硬件中实现设计[4],具体设计过程如下。

1.1 设计输入

Max+plus Ⅱ支持多种设计输入方式,如原理图输入、波形输入、文本输入和它们的混合输入。

1.2 设计处理

设计输入完后,用Max+plus Ⅱ的编译器编译、查错、修改直到设计输入正确,同时将对输入文件进行逻辑简化、优化,最后生成一个编程文件,这是设计的核心环节。

1.3 设计检查

Max+plus Ⅱ为设计者提供完善的检查方法设计仿真和定时分析,其目的是检验电路的逻辑功能是否正确,同时测试目标器件在最差情况下的时延,这一查错过程对于检验组合逻辑电路的竞争冒险和时序逻辑电路的时序、时延等至关重要。

1.4 器件编程

当电路设计、校验之后,Max+plus Ⅱ的Programmer 将编译器所生成的编译文件下载到具体的CPLD器件中,即实现目标器件的物理编程[5]。

2 以计数器为例介绍具体的设计方法

计数器是非常常用的时序逻辑电路。计数器类型有多种,实现计数器的方法也有很多。可以买到大部分类型的中规模集成的计数器直接使用,也可以用触发器搭建符合要求的计数器。但是采用以上方法实现的计数器灵活性不够,不能随时进行修改,通用性差。这里介绍基于可编程逻辑器件的实现方法。

2.1 设计输入

采用原理图输入的思维方式比较适合一直采用传统设计方法人的使用。原理图输入如图1所示。

图1 原理输入图

采用硬件描述语言输入的方法对于没有传统设计方法经验的人更容易入门,修改起来也更方便。给出了一个可逆计数器的实现实例[6],程序的核心部分如下[7]:

PROCESS (clk)

VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 0 TO 255;

VARIABLE direction:INTEGER;

BEGIN

IF(updown=′1′)THEN

direction:=1;

ELSE

direction:=-1;

END IF;

IF(clk′EVENT AND clk=′1′)THEN

cnt:=cnt+direction;

END IF;

qd

end process;

2.2 设计处理

原理图或程序完成之后,选择好器件并进行引脚定义,然后编译优化得到编程文件的界面如图2所示[8]。

2.3 设计检查

编译结束后,建立波形文件进行仿真,注意波形文件需要先保存,保存文件名和源文件一致才能进行仿真[9]。结果如图3所示。

图2 编译优化得到编程文件的界面

图3 仿真结果

仿真结果达到设计目的,符合设计要求。这时可以把编译生成的*.pof文件下载到选定的器件使用。用以上方法实现的器件,修改起来非常方便,只需要修改程序重新编译下载即可,任何类型的计数器都可以在可编程逻辑器件实现。

3 结 语

随着电子技术的高速发展,CPLD 和FPGA 器件在集成度、功能和性能(速度及可靠性)方面已经能够满足大多数场合的使用要求。用CPLD,FPGA等大规模可编程逻辑器件取代传统的标准集成电路、接口电路和专用集成电路已成为技术发展的必然趋势。

可编程逻辑器件是逻辑器件家族中发展最快的一类器件,它出现使得产品开发周期缩短、现场灵活性好、开发风险变小,随着工艺、技术及市场的不断发展,PLD产品的价格将越来越便宜、集成度越来越高、速度越来越快,再加上其设计开发采用符合国际标准的、功能强大的通用性EDA工具,可编程逻辑器件的应用前景将愈来愈广阔[10]。

参考文献

[1]徐伟业,江冰,虔湘宾.CPLD/FPGA的发展与应用之比较[J].现代电子技术,2007,30(2):4-7.

[2]郑宝华.基于CPLD的大屏幕扫描电路设计[J].现代电子技术,2008,31(24):17-19.

[3]赵延,葛利嘉,双涛.基于FPGA的UART设计实现及其验证方法[J].现代电子技术,2008,31(17):162-164.

[4]王淑文.基于CPLD的数字系统设计[J].现代电子技术,2007,30(12):184-186.

[5]杨晖,张凤言.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

[6]潘松.VHLD 实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

[7]宋万杰.CPLD技术及其应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

[8]林明权.VHDL数字控制系统设计范例[M].北京:电子工业出版社,2003.

第5篇：集成电路课程设计范文

关键词：课程体系改革；教学内容优化；集成电路设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，2000年，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（18号文件），2011年1月28日，国务院了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，2011年12月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。2014年3月5日，国务院总理在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路（芯片）产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，2001年，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。

我校2002年开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。2012年，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。

一、专业课程体系存在的主要问题

1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习；有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。

2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。

3.课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生（尤其是数学基础较差的学生）学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。

二、专业课程体系改革的主要措施

1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”；“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”；“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。

我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1～12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6～17周；再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8～19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研；同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。

2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。

在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。

对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。

三、结论

集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。

参考文献：

[1]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报，2010，（5）.

[2]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

[3]谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].电力教育，2013，（28）.

[4]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究，2008，（22）.

第6篇：集成电路课程设计范文

 

在可见光通信系统中，光信号接收前置放大电路是一个重要的组成部分。低噪声、宽频带和足够的增益是对该部分电路的基本要求。具有较佳技术性能的光电接收前置放大电路往往使用了价格高昂的器件，使其成本过高，对可见光通信技术的市场应用产生了不利影响。

 

1 技术方案

 

1.1 设计要求

 

在保证高速、高增益的同时具有低成本的优点，满足以荧光型LED作为信号发射源、直接数字强度调制的可见光通信系统光电转换前置放大电路的需求。

 

1.2 技术参数确定

 

频率响应。-3dB高频响应为2MHz-10MHz。

 

灵敏度。可见光通信系统中，LED光源同时兼具照明和可见光通信信号发送的双重作用。日常生活、工作中，对室内参考平面上光照度的最低要求一般为100lx。为留有一定裕量，以照度值50lx作为可见光通信系统正常工作的阈值。考虑到后续电路的要求，拟定前置放大电路此时的输出电压应不小于 0.5Vpp(0.177Vrms)。

 

供电电源形式。采用+5V单电源供电以降低供电电源的复杂性。

 

1.3 实现方案

 

光电接收器采用PIN光电二极管，具有电路结构简单和成本低廉的特点。放大电路由光电转换跨阻放大器和电流反馈型高速放大器组成。电路如图1所示。

 

2 第一级放大电路和PIN光电二极管

 

PIN光电二极管D1、电阻R3和电压反馈型运放U1等组成电流-电压转换器即跨阻放大器。

 

忽略光电管漏电流影响，放大器输出电压为：

 

(1)

 

其中Ip为PIN管光电转换产生的信号电流。

 

电压反馈型放大器组成的跨阻放大器与单纯电压反馈型放大器相比，具有更好的的频率响应。其高频截止频率为：

 

(2)

 

其中GBP为U1的增益带宽积，Ci为光电二极管结电容C0和U1的输入电容之和。

 

C2为跨阻放大器的相位补偿电容，可由下式求出：

 

(3)

 

因R3和PCB存在寄生电容，故C2的最终取值应通过实验进行调整。

 

U1选用低成本、高性能电压反馈型放大器AD8057，具有高速、低噪声、低失真和低功耗的特点。其输入电容为2pF、5V单电源供电时GBP为300MHz。

 

分压电阻选R1=R2，则=+2.5V。光电二极管D1工作于反偏工作状态，有利于减少结电容从而提高频率响应。

 

PIN光电二极管的选取应从高速响应特性、光谱接收特性等方面考虑。这里选用OSRAM公司的BPW34。其上升、下降沿时间为20ns。对于400nm-760nm的可见光波长，相对光谱灵敏度>10%。

 

由BPW34数据规格表中的电容特性曲线可求出当VR=2.5V时，电容C0=28pF。通过实验可测得当所采用的LED光源光照度为50lx时IP=0.23μA(VR=2.5V)。

 

3 第二级放大电路

 

由电流反馈型运放U2组成。电流反馈型运放较电压反馈型运放相比，带宽随增益变化较小，高增益时仍能保持高带宽。

 

本级电压增益为：

 

(4)

 

U2选用低成本、高速、高性能电流反馈型放大器ADA4860-1，具有优良的综合性能。

 

根据ADA4860-1数据手册的推荐和实验验证，可按表1选取电阻值。

 

4 电路总频响和输出电压

 

高频响应：

 

(5)

 

输出电压：

 

(6)

 

5 设计实例和测试

 

取f1=5MHZ，由公式(1)(2)(3)可计算出第一级放大器的R3=63.7kΩ、C2=0.11pF、50lx调制光照下的输出电压U01=15mVrms。

 

根据灵敏度设计要求，由公式(6)可求出A2应大于177/15=11.8。取A2=20，则U02=300mVrms。由表1可得R5=348Ω，R4=18.2Ω，f2=70MHz。

 

由公式(5)可计算出电路频响fH=4.5MHz。

 

按上述相关计算值选取元件，实测电路-3dB高频响应频率为3.8MHz。当信号频率为1MHz、LED光源光照度为50lx时，实测电路输出电压为310Vrms。电路工作总电流实测为10mA。

 

由于R3和PCB寄生电容降低了第一级放大器频响，电路频响的计算值和实测值存在一定误差。在设计时频响的取值应留有余量。改变U1、U2频响和增益的设计组合参数，选取相应的元件值，电路频响可达10MHz。

 

6 结语

 

设计的电路分别采用两种不同类型的放大器，充分发挥了各自的特点。在保证高速、高增益、低噪声的同时具有低成本的优点。相关电路已申请专利，目前已应用于基于可见光通信技术的计量仪器数据无线采集系统。

第7篇：集成电路课程设计范文

该设备为改进型产品，增加了微机相连的接口，利用普通微机及一块CAE-98板卡（另购），即可取代长余辉示波器、超低频信号发生器、X-Y纪录仪等附属设备。可方便完成实验。为配合基础教学的需要，增添了数字电路、模拟电子技术实验线路。这一崭新的实验设备实现了专业基础课（模拟、数字电路）、专业课(自动控制原理)二合为一，做到一机多用，大大节省实验室，节省管理人员，节省资金。该设备是学校上规模、上档次的理想选择。

主要特点：自动控制原理实验系统自动化专业设计，整机结构合理，单元电路设置符合控制原理实验要求，参数改变灵活，排题方便；选用进口高精度运算放大器OP07，它具有高增益，输入失调电压、电流较一般产品小，由它组成的加法器、积分器的“零点”和“积分漂移”较小；操作面板上设置了“复位”键，能方便地消除积分器电容上的残余电荷，从而提高了本机重复运算的精度；自带双面双量程电压表，测量、调整方波；具有计算机接口，可方便连接计算机，组成数字/模拟实验系统。

数电、模电实验在实验台中央九孔通用电路板上进行，根据实验电路在其上任意拼插元件盒成实验电路，元件盒盒体透明、直观，内装元件一目了然，盒盖印有永不褪色元件符号，盒盖与盒体结合采用较科学的压卡式结构，维修拆装方便。

功能与结构:

一、实验台部分:

1、电源

1.1电源输入:工作电压220V±5%(50Hz)，输入时指示灯亮。

1.2电源输出：有保险丝和漏电保护开关二级保护功能。

A组:低压交流电压3-24V分七档可调，输出电流1.5A。

B组:二组互相独立的0-30V连续可调直流稳压电源，输出电流1.5A，具有短路保护功能。

C组:低压直流稳压电源，电压+5V，+14V，电流0.5A，有表指示。

D组:单相市电输出，供用户自备仪器使用。

2·函数发生器

2.1波形:输出正弦波、三角波、方波。

2.2频率范围:5Hz-550KHz，有频率表指示。

3·单元脉：每拨一次钮子开关输出一组正负脉冲。

4·七段译码器及对应译码显示数码管。

5·自动控制原理部分：由模拟运算单元、信号源、电压表、计算机接口组成。

6·外测交直流二用电流表:精度0.5级，三位半数字式显示，测量范围:0～999mA。

7·外测交直流二用电压表:精度0.5级，三位半数字式显示，测量范围:0～99V。

二、学生实验桌:一桌为二座，桌面中央设置通用电路插板，元件盒在其上接插成实验

电路完成实验。桌子左右各有一个柜，柜中存放元器件、贮存板及电脑，中间上层放置键盘、下层抽屉存放工具、万用表、导线等。桌面尺寸:160×68cm。

三、器材配备（以24座为例，详见发货清单）

12台实验台、12张学生实验操作桌、l台主控演示台、13只MF500万用表、13只数字万用表、39只指针式1.5级直流电流表，25套电烙铁及烙铁架,13套实验所需的电阻、电位器、电感线圈、变压器、二极管、三极管、场效应管、集成、可控硅、逻辑电平开关、逻辑电平指示等元件盒。13套剥线钳、螺丝刀、尖嘴钳等工具。

四、用户自备器材:长余辉示波器（型号不限），毫伏表，滑线变阻器。

五、实验项目：

（一）模电、数电部分

模拟部分

1·二极管的正、反相特性11·变压器耦合推挽功率放大器

2·晶体三极管的输入、输出特性12·OTL功率放大器

3·晶体管共射极单管放大器13·集成功率放大器

4·两级阻容耦合放大电路14·单相桥式整流电路

5·负反馈对放大器性能的影响15·串联型晶体管直流稳压电源

6·场效应管放大器(设计性实验)

7·差动放大电路16·集成直流稳压电源

8·运算放大器指标测试17·单结晶体管特性

9·集成运算放大器的基本应用18·单结晶体管触发电路

(多种模拟运算电路)19·晶闸管简单测试

10·集成运算放大器非线性应用20·晶闸管可控整流电路

（多种波形发生器）

利用上述20项实验元器件还可完成下面实验项目

l·电压负反馈偏置电路36·模拟二阶微分方程电路

2·分压式电流负反馈偏置电路37·基本对数运算电路

3·用二极管稳定工作点38·实用微分电路

4·共基极放大电路39·反对数放大基本电路

5·共集电极放大电路40·简单的过零比较电路

6·共源极基本放大电路41·利用二级管作为上限检测幅度选择电路

7·场效应管共漏极电路42·下限幅度选择电路

8·场效应管共栅极电路43·RC无源网络的低通滤波电路

9·单管阻容放大电路44·同相输入一阶低通滤波电路

10·变压器耦合放大电路45·反相输入一阶低通滤波电路

11·甲类功率放大电路46·简单的二阶RC滤波电路

12·串联电流负反馈电路47·典型二阶RC有源低通滤波电路

13·串联电压负反馈电路48·典型二阶高通有源滤波电路

14·并联电压负反馈电路49·基本带通滤波电路

15·并联电流负反馈电路50·典型带通滤波电路

16·共基共射极放大电路51·矩型波振荡电路

17·自举射极输出电路52·宽度可调的矩形波发生器

18·NPN一PNP直接耦合放大电路53·幅频可调的锯齿波发生器

19·用负反馈消除自激振荡54·单相半波整流电路

20·晶体管开关作用55·单相全波整流电路

21·变压器反馈式振荡电路56·电容滤波电路

22·电容三点式振荡电路57·电容滤波带电阻负载

23·电感三点式振荡电路58·RC滤波电路

24·差动放大电路的基本形式59·基本LC滤波电路

25·长尾式差动放大电路60·二倍压整流电路

26·双电源长尾式差动放大电路61·三倍压整流电路

27·运放用作交流比例放大62·基本稳压电路

28·反相输入保护措施63·基本调整管稳压电路

29·同相输入保护措施64·具有放大环节的稳压电路

30·电源极性错接的保护65·单相半波可控硅整流

31·RC高通电路66·电子调压电路

32·利用三极管来保护器件67·电子催眠器一一趣味性实验一

33·差动输入运算电路68·电子门铃电路一一趣味性实验二

34·快速积分电路N69·电子报警电路一一趣味性实验三

35·模拟一阶微分方程电路

数字电路：

l·TTL集成逻辑门的参数测试16·MSI数据选择器及逻辑设计

2·CMOS逻辑门的参数测试17·微分型单稳态电路

3·TTL集成电极开路门与三态输出门的应用18·环形多谐振荡器

4·与、非、或、与非门电路实验19·利用门电路构成编码器分配器、选择器

5·半加器电路实验20·组合电路的设计之一一一编码转换

6·全加器电路实验21·组合电路的设计之二一一显示电路

7·RS触发器实验22·同步时序电路的设计

8·D触发器实验23·计算机时序电路的设计

9·JK触发器实验24·集成定时器测试及应用

1O·T触发器实验25·CMOS集成A/D、D/A转换电路实验

11·JK型触发器转换成D触发器26·二极管非门、或非门电路

12·D型触发器转换成JK触发器27·三极管非门、与非门、或非门电路

13·计数器实验28·异步十进制减法计数器

14·MSI移位寄存器及其应用29·异步十进制加法计数器

15·译码器及其变换方式30·综合能力培训实验一一电子秒表

（二）、自动控制实验系统部分：

1、典型线性环节的模拟5、控制系统的校正

2、二阶系统的阶跃响应6、典型非线性特性

第8篇：集成电路课程设计范文

关键词：集成电路设计;集成系统;本科专业;创新型人才;课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）35-0049-03

一、引言

集成电路产业是信息产业的基础和核心，是推动信息产业发展的源泉和动力。国务院于2000年6月25日颁发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（18号）》，大力支持和鼓励我国集成电路产业的发展。在国家政策的扶持下，我国集成电路设计业发展迅猛，伴随着国内集成电路的发展，对集成电路设计相关人员的需求也日益增加。教育部于2003年开始批准设置“集成电路设计与集成系统”目录外本科专业，2012年普通高等学校本科专业目录中调整为特设专业，以适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求，截止2014年，全国已有28所高校设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。国务院于2011年1月28日颁发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（新18号）》，要求高校要进一步深化改革，加强集成电路设计相关专业建设，紧密结合产业发展需求及时调整课程设置、教学计划和教学方式，加强专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地建设，努力培养国际化、复合型、实用型人才。

“集成电路设计与集成系统”专业涉及的新概念、新技术、新方法不断涌现，是一个工程性和实践性很强的本科专业。集成电路领域技术和管理人才严重不足、人才质量普遍不高已成为制约我国集成电路产业健康、快速发展的瓶颈。国家集成电路产业“十二五”发展规划提出加强人才培养，着力发展芯片设计业，2014年6月，国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》进一步指出，要着力发展集成电路设计业，加大人才培养力度。因此，研究适合本专业的理论与实践并重融合的课程体系，培养创新型集成电路设计人才具有十分重要的现实意义和历史意义。

二、集成电路设计与集成系统专业人才培养的特点

集成电路是推动当前经济发展的重要技术，由于集成电路设计与集成系统领域发展迅速且新知识、新技术层出不穷，多学科交叉融合，毕业生就业具有国际性，要求教学体系和实践平台建设必须跟上最新的产业需求，才能培养出适合社会和企业需要的集成电路设计与集成系统创新型人才。在进行集成电路设计与集成系统领域创新型人才培养时我们需要紧紧抓住以下几点。

1.集成电路设计与集成系统专业是新兴专业，国内还没有形成该专业的人才培养规范，目前国内各高校该专业的教学计划是从国外或者相关专业延伸来的，系统性、完备性差，还没有形成完整的知识体系。

2.集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，因此要利用综合性学科知识为该类人才的素质培养服务，从注重单一知识和能力的培养，要转变到注重综合知识和能力的培养。

3.集成电路设计与集成系统是国家特设专业，根据高校自身办学特色和市场需求设置的专业，需要针对企业对该类人才的需求，将企业需求融入课程体系，与企业联合制定培养方案，建立核心课程体系，实时调整专业课程教学内容。

4.集成电路设计与集成系统专业具有较强的工程性和实践性，不仅要具有较强理论知识基础，而且要具有较好的工程实践能力以及一定的创新能力，需要建立一种基于项目驱动的多层次的实践教学体系，保障四年工程实践训练不断线，逐步提升学生的工程实践能力和创新能力。

三、集成电路设计与集成系统专业课程体系的构建

根据集成电路设计与集成系统专业人才培养特点，按照通信、计算机和集成电路融合发展的科学规律，结合我校学科专业优势特色，确立了本专业人才培养的课程体系。

（一）人才培养目标

2006年全国科技大会上提出，到2020年，我国将建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。具有较强的自主创新能力是创新型国家的主要特征之一，只有培养具创新精神和创新能力的人才，才能提升自主创新能力。集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是最能体现科技进步对创新型国家贡献率的行业。

因此，本专业旨在培养德、智、体、美全面发展，适应社会主义现代化建设和信息领域发展需要，掌握宽广的人文知识、坚实的自然科学知识以及扎实的专业知识，具备工程实践能力和创新能力，具有自主学习集成电路与集成系统领域前沿理论和技术的能力，能在集成电路与集成系统领域从事研究、设计、实现、应用的高素质创新型人才，为全面实现创新型国家提供强有力的支撑。

（二）人才培养规格

集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，如图1所示。其中，图1中①就是通信算法（应用）的直接IC（实现）化的ASIC、FPGA电路或者可重构电路;②就是算法（应用）的指令集合（体系结构）化的目标程序;③就是指令集合（体系结构）的IC（实现）化的处理器;④就是集成电路技术发展推动的先进处理器。

根据多学科融合发展和人才培养目标定位，确定了本专业知识、能力、素质的人才培养规格如下。

1.知识结构要求。（1）具有坚实的自然科学理论基础知识、电路与系统的学科专业知识、必要的人文社会科学知识和良好的外语基础。（2）具有通信系统、计算机系统结构、信号处理等相关学科领域的基础知识。（3）掌握集成电路与集成系统领域的基础知识和工程理论。（4）掌握集成电路与集成系统电子设计自动化（EDA）技术。

2.能力结构要求。（1）具有使用电子设计自动化（EDA）工具进行集成电路与集成系统设计的能力。（2）具有较强的科学研究、工程实践及综合运用所学知识解决实际问题的能力。（3）具有了解本专业领域的理论前沿、发展动态和独立获取知识的能力。（4）具有自主学习能力、创新能力、协同工作与组织能力。

3.素质结构要求。（1）具有良好的思想道德修养、职业素养、身心素质。（2）具有奉献精神、人际交往意识和团结协作精神。（3）具有一定的文学艺术修养、科学的工程实践方法。（4）具有一定的国际化视野、求实创新意识。

（三）课程体系

集成电路系统设计涵盖“系统设计、逻辑设计、电路设计、版图设计”四个设计层次，课程体系应覆盖四个设计层次需要的所有知识点，各知识点之间要具有连贯性、系统性和完备性。集成电路设计与集成系统专业具有很强的工程性和实践性，通过计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，强化学生的工程实践能力和创新能力。集成电路设计与集成系统专业是一个多学科的交叉新兴专业，课程体系中应该包含通信、计算机和集成电路的相关知识点，各知识点之间要具有交叉融合性。集成电路系统设计是一个高速发展的学科领域，知识和技术更新速度非常快，课程体系应该体现先进性，使得学生能够接近先进的技术前沿，同时课程体系中也应该包含一些面向企业的工程设计与实践的实用性课程，进一步提高学生的就业竞争力和工程创新能力。

因此，根据人才培养规格和特点以及课程体系的连贯性、系统性、完备性、融合性、先进性和实用性，结合我校自身优势特色，构建了如下页图2所示的知识、能力、素质协调统一的理论与实践并重融合的课程体系。课程体系以能力培养为导向，集中实践环节为支撑，核心课程为基础，一组集中实践环节和核心课程培养一种能力。同时，设置综合素质教育模块和课外科技创新活动模块，提升学生的工程素质和创新能力。

课程体系主要突出计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，进行分学年重点培养。第一学年主要培养学生的计算机应用能力，第二学年主要培养学生的电子技术应用能力，第三学年主要培养学生的嵌入式系统设计能力和集成电路设计能力，第四学年主要培养学生的工程创新能力，通过设置“数字集成电路”、“混合信号集成电路”、“嵌入式系统”三个方向课程模块，实现人才的个性化培养。

通过嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力和工程创新能力培养过程中的集中实践环节和核心课程设置，将集成电路设计与通信/计算机相结合，体现课程体系的交叉融合性。将集成电路系统设计层次中的“系统设计”贯穿于工程创新能力、嵌入式系统设计能力培养，“逻辑设计”体现在电子技术应用能力培养中，通过“电路设计”与“版图设计”实现集成电路设计能力的培养，实现了课程体系的系统性和完备性，通过教学内容的组织实现知识的连贯性。

课程体系设置了一系列集中实践环节和独立设课实验（集成电路EDA技术实验、微处理器设计实践）以及课内实验，在教学内容的组织上将软件无线电（SDR）系统（包括算法、体系结构、集成电路）设计与实现的科研成果融入教学过程，实现四年工程实践训练不断线，体现课程体系的工程性和实践性。同时通过下一代无线通信系统的核心器件――SDR系统处理芯片设计为牵引，设置通信集成电路系统工程设计与实践相关课程，采用世界主流EDA厂家先进EDA工具完成集成电路EDA技术实验以及集成电路系统设计，实现课程体系的先进性和实用性。

（四）教学内容组织思路

以“高级语言程序汇编语言程序机器指令序列计算机组成（CPU、存储器、输入输出、数据通路与控制单元）计算机部件设计计算机部件（FPGA和专用集成电路）实现整机（FPGA或专用集成电路）实现面向通信、信号处理领域系统（嵌入式系统、数字集成电路、模拟集成电路）设计与应用”为主线组织教学内容，体现知识的连贯性，培养学生的计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力。通过通信集成电路系统工程设计与实践（包括数字集成电路工程设计与实践、嵌入式SoC工程设计与实践、模拟集成电路工程设计与实践等），将软件无线电（SDR）系统的设计与实现的科研项目成果融入课堂教学，贯彻我校“教研统一”办学理念，突显我校信息通信行业优势特色，培养学生的工程创新能力。

四、结论

课程体系设置是专业建设中的关键核心问题，对人才的培养质量起决定性的作用。本文充分考虑了集成电路设计与集成系统专业多学科交叉融合、工程实践性强等特点，结合我校本专业在通信专用集成电路设计、专用处理系统设计方面的优势特色，形成了通信、计算机与集成电路设计相结合、理论教学与项目实践相结合的课程体系。以能力培养为导向，以集成电路设计和嵌入式系统设计融合为主线组织教学内容，培养学生的集成电路设计与嵌入式系统设计（计算机应用、电子技术应用、微系统设计）能力，通过面向通信领域的集成电路与嵌入式系统工程设计与实践，提高学生的工程创新能力。

参考文献：

[1]国务院2011年4号文件.关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策[J].软件产业与工程，2011，（2）.

第9篇：集成电路课程设计范文

[关键词] 实践导向；课程模式；教学设计

【中图分类号】 G42 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）02-092-2

当今时代是一个信息化、数字化的时代，电子产品几乎遍及我们生活的每一个角落，为了更好地掌握电子知识、了解电子线路的构成，开设电子线路课程就显得非常必要了。与过去相比，电子线路课程的知识更为丰富、系统，对实践的指导作用更强，但是我们同样也应该清晰地看到我国开设的电子线路课程仍然存在着不足，对我国电子行业的指导作用仍然无法满足需要。

一、电子线路课程存在的不足

发展到今天，电子线路课程仍然存在着很多不足之处，主要表现为：

（一）课程分布不合理

当前电子线路课程的教学基本上都以理论课为主，只有很少一部分的实践课程。而电子线路课程是一门较为复杂的学科，其知识体系非常庞大，且不易理解。单纯的理论教学很难讲清楚这些复杂的知识，更无法梳理出清晰的结构，致使很多学生都无法理解所学的知识，而只是坐在教堂里自己去想象整个电子线路的结构。在学习过程中，学生普遍认为这门课抽象、难学，学习兴趣不高，使本来就无法理解的知识更难被消化吸收。

值得一提的是，很多学习成绩优秀的学生虽然考试都可以得到很好的分数，可是却在真正看到电子线路时却不知所措，所学的知识一点都用不上，使理论与实践严重分离。

（二）教学设备不完善，教学活动开展受限

在电子线路课程的教学过程中，需要有相关的设备和仪器作为辅助工具，以此来让学生充分地了解这些抽象的知识。然而，很多高校的教学设施不完善，甚至极度缺乏。没有先进的设备，只有几组简单的线路小仪器。这不但严重阻碍了教学活动，更让学生无法获取更为专业的知识。加上实践课本来就少，实践资源有限，让本来就捉襟见肘的实践课更加的难以开展，进而大大影响了学生学习知识的积极性。

（三）师资力量缺乏，教师缺乏实践理论

教师是教授学生知识的重要媒介，是学生获取知识的重要来源。因此，教师自身素质的好坏以及知识结构的多少直接影响着学生能够获取知识的数量。然而，当前高校在电子线路教学的师资力量是非常缺乏的，这直接影响了学生获取知识的好坏。不仅如此，当前的教师的知识构成大多也都是从课堂上获取的，他们并没有丰富的实践经验。他们的理论在传授给学生时，学生获取的也仅仅是没有实践基础的理论知识。很多著名的教授甚至也没有相关的实践知识，而只是自己在实验室进行研究，对实践中的电子线路并不能了解透彻，这使得学生无法获取更为有效的资源。

除此之外，高校的教师选拔体系存在着极大的不足，理论考核是教师能否入职的重要标准。而那些实践知识丰富的电子工人、工程师因为无法通过理论考试或者学历受限而被挡在了高校的大门外，这使得学校浪费了一批有非常宝贵的经验丰富的教学人才。

二、完善电子线路课程的几点建议

基于当前电子线路课程存在的诸多问题，为了更好地与实践相结合，能够使理论知识可以更好地指导实践，高校应该大力完善电子线路课程，具体说来，可以从以下几点完善：

（一）合理分配教学课程在，增加实践课的比重

在教学过程中应该增加实践课的比重，让学生在实践中更好地获取知识，而不是只一味的在课堂中讲抽象的专业理论。高校可以适当削减理论课的次数，相应地增加到实验室中去鼓励学生亲身试验，只有这样，学生才能够更好地掌握知识。

不仅如此，高校还应该增加一些社会课程，鼓励学生们“走出去”，到电子厂进行学习，以此增加他们的实践经历，让他们了解自己知识的不足，从而使他们学习更有方向性。

（二）大力完善教学设施

高校应该完善学校的教学设施，为教师教学提供一个更为有效、方便的教学条件，从而使其可以更好地教授知识。高校应该加大对教学设备更新完善的力度，提高教学设备的先进性，使设备能够满足教学内容以及社会发展的需求，进而提高学生学习这门抽象、复杂知识的效率。

（三）完善师资队伍，鼓励专业人员开展教学活动

高校应该致力于提高教师队伍的素质水平，保证教师的专业知识储备。与此同时，高校还应该鼓励教师多参加相关的实践活动，以此来提高教师的实践理论，进而保证其教学水平，使学生可以掌握更多的专业知识。

不仅如此，高校还应该放宽对社会的专业人员的准入门槛，要积极引进相关领域的专业性人才来课堂授课。通常情况下，这些专业性人才都有非常丰富的实践经验，其经验与教师的理论体系相结合，可是使学生能够更为系统地学习知识，提高学生的学习效率。而在专业性人才进行授课时，教师也可以从中掌握更多的实践知识，使自己的知识结构更为完善，进而提高自己的教学水平，保证学生获取更为有效的知识。

结论：

理论知识是需要指导实践工作的，这样才能够体现出知识的作用。电子线路课程是与实践联系非常紧密的课程，需要以实践为导向，因此，高校应该大力完善电子线路课程，使其可以更好地指导实践工作。

参考文献：

[1]徐国庆.实践导向职业教育课程研究：技术学范式[M].上海：上海教育出版社，2005.

[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]刘继红，王宇浩.基于实践导向的电子线路课程设计探讨[J].2010，（09）.

[4]赵志群.职业教育与培训学习新概念[M].北京：科学出版社，2003.