数字电路精选(九篇)

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第1篇：数字电路范文

【关键词】数字电子技术；数字信号；数字电路

引言

自然界中有各种变化的物理量，经过研究发现其中的变化规律总结起来就是两类。其中一种是时间和数值的连续变化，比如收音机和电视机接收的信号，在正常情况下这些信号都是连续变化的，一般不会出现急剧的变化。这种被称之为模拟量物理量，模拟量的信号就是模拟信号，语音信号和模拟信号等同于正弦波信号，传送模拟信号的电路叫做模拟电路。

1.数字信号和数字电路的概念

一种是在时间和数值上的断续变化，这就是说数字信号的变化是不连续的，就好比工厂库房的元器件数量或者站在操场上的人，它们的数量增减变化都是1的整倍数，因为小于1是没有物理意义的。这种物理量就是数字量，代表数字量的信号就是数字信号，最典型的数字信号就是方波信号。数字信号也被称为脉冲信号或者离散信号，常规意义上的数字信号就是电位型和脉冲型这两种，它在两个稳定的状态之间作跳跃式变化，可以利用电位型表示法中的1和0表示电位信号，而脉冲型表示法就是用数字1和0表示是否存在脉冲[1]。产生、传送和存储数字信号的电路称之为数字电路，数字电路包括数字电路和脉冲电路两大类，而脉冲电路主要是研究脉冲信号的产生和变换。从某种意义上来说，数字信号也是属于电信号，但是这种信号的电压只有两种跳动变化，就是高电压和低电压，至于两种电压的具体数值要依据电路规定，高电压一般是和供电电压相等，低电压就表示0.如果一个电路的信号满足这些特征就是数字电路。

2.数字电路的类型和特点

2.1数字电路的类别

（1）根据结构可分为立元件电路和集成电路，用导线把每个基本元器件（电阻、二极管和场效应管等）连接起来的电路就是分立元电路，把每个元器件的连线制作在一块基片上再封装提供给用户。用户使用时通过外管脚利用电路就是集成电路，集成电路爱在那后基本元器件的数量可以分成不同规模的集成电路，每一块电路大约包含100个以内的元器件就是小规模的集成电路，比如集成触发器或者逻辑门电路等；每一块电路包含100以上1000以下个元器件就是中规模的集成电路，比如计算机、寄存器和编码器等；每一块电路包含1000以上10000以下个元器件就是大规模集成电路，比如中央控制器、存储器和串联接口电路等；每一块电路包含10000个以上的元器件就是超大规模的集成电路，微处理器就是其中的典型[2]。（2）根据半导体器件构成可分为单极电路和双极电路，内部有二极管和三极管的器件就是双极半导体器件。双极集成电路的基本器件是双极性管，比如TTL电路和ECL电路；同理，单极性集成电路的基本器件就是单极性管，比如PMOS电路和CMOS电路。（3）根据记忆功能电路课分为组合逻辑电路和时序逻辑电路，时序逻辑电路的输出不仅仅是由当前的电路输入决定的，还与电路之前的状态有关，比如计算器和触发器等等，这些集成电路都是时序电路，它们拥有过去的输入记忆[3]。组合逻辑电路则与电路过去的状态没有关系，譬如编码器、译码器和数据选择器等器件都没有过去的输入记忆。如下图就是数字电路的实际运用案例。

2.2数字电路的特点

与模拟电路相比，数字电路主要有这些优点：（1）数字电路不仅可以进行加减乘除的运算，还可以完成是与非的逻辑运算，这是控制系统必不可少的条件，所以数字电路还有另一个称呼——数字逻辑电路；（2）不论是数字运算还是逻辑运算，数字电路的代码只有0和1这两种，电路的基本单元也比较简单，这样在批量生产电路的时候就会方便很多。随着工艺和技术的飞速发展，批量生产的成本也会更低，更容易操作；（3）数字电路只有高低两种电平信号，所以半导体数字电路一般只有导通和截止这两种状态，而且功能消耗量低，抗干扰性强，稳定性和可靠性都比较高；（4）数字电路可以对数字信号进行加密处理，这样在传输信号时就不会出现被盗取的情况，从而造成经济损失；（5）数字集成电路组成的数字电路系统具有通用型的特点，也就是说数字电路的应用范围非常广，可以运用于多个领域和行业[4]。

3.结语

随着数字技术的不断发展，我国的数字电路在各个领域都得到了应用。在数字信号中通常是采用数字1和0来表示电平信号和脉冲信号，按照数字电路结构可以分为分立电路和集成电路，按照半导体器件可分为单极性电路和双极性电路，按照记忆功能的不同可分为时序逻辑电路和组合逻辑电路。数字电路具有稳定性、可靠性和保密性等优点，因此可以进行批量成产。但是数字电路设计会受到数字信号的影响，从而降低整个系统的性能，因此对数字信号和数字电路进行分析非常重要，只有解决了这个问题，才能确保系统稳定地工作。

参考文献

[1]金鑫.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].现代工业经济和信息化,2015,5(15):55-56.

[2]吴婷婷.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].通讯世界,2015,5(23):55-56.

[3]杨长辉.数字电子技术与数字信号处理浅探[J].社会科学(引文版),2016,11(2):64-65.

第2篇：数字电路范文

关键词 寄存器 译码器 计数器 模 波形

中图分类号：TN79 文献标识码：A

1设计要求

汽车在夜间行驶过程中，其尾灯变化规律如下：

（1）正常行驶时，车后6个尾灯全部点亮；

（2）左转弯时，左边3个灯依次从右向左循环闪动，右边3个灯熄灭；

（3）右转弯时，右边3个灯依次从左向右循环闪动，左边3个灯熄灭；

（4）当车辆停车时，6个灯一明一暗同时闪动。

2分析

此电路的设计需要用到译码器74138，计数器74192，移位寄存器74194。用L、R代表输入逻辑变量，L、R的状态表示汽车行驶状态，其值由用户通过控制器设置。用L1，L2，L3，R1，R2，R3表示输出逻辑变量，L1，L2，L3代表左边的三个尾灯，R1，R2，R2代表右边的三个尾灯。

3数字电路

汽车控制电路设计中，计数器74192采用置数法设计为模3计数器，每来3个CP脉冲，Q1，Q0（计数器74192状态输出）输出一个1，使得LD=0， Q1，Q0（计数器74192状态输出）又从00开始计数。即Q1，Q0（计数器74192状态输出）的变化规律是001001001，其周期长度是P=3的序列信号。这一信号将作为移位寄存器74194的串行输入。

（1）汽车正常行驶时。L=0，R=0，译码器74138输出Y0=0，Y1=Y2=1，两移位寄存器74194的S1S0=11（寄存器74194控制端），进行置数操作，由于G2输出为1，所以且取用的并行数据输入端均为1，所以74194（Ⅰ）的QBQCQD（寄存器74194状态输出）与74194（Ⅱ）的QAQBQC（寄存器74194状态输出）均为111，故6个尾灯全亮。

（2）汽车左转弯时。L=0，R=1，这时74138的输出Y1=0，Y0=Y2=1，移位寄存器74194（Ⅱ）的异步清零端D=0，其QAQBQC=000，右灯R1，R2和R3全部熄灭；而74194（Ⅰ）的S1S0=10，将进行左移操作，其左移串行输入端DSL的数码来自计数器74192的Q1端的“001001001…”序列信号。故QDQCQB的变化规律为：100010001100…（假设初始状态为100），所以汽车左转时其尾灯亮灯将这样变化：L1L2L3L1…。

（3）汽车右转时。L=1，R=0，这时74138的输出Y2=0，Y0=Y1=1，移位寄存器74194（Ⅰ）的异步清零端RD=0，其QBQCQD=000， 左灯L1，L2和L3全部熄灭；而74194（Ⅱ）的S1S0=01，将进行右移操作，其右移串行输入端DSR的数码来自计数器74192的Q1端的“001001001…”序列信号。故QAQBQC的变化规律为：100010001100…（假设初始状态为100），所以汽车右转时其尾灯亮灯将这样变化： R1R2R3R1…。

（4）汽车和J薄L=1，R=1，这时74138的输出Y0=Y1=Y2=1，两移位寄存器的S1S0=11，进行置数操作，其并行数据输入端74194（Ⅰ）的B，C，D和74194（Ⅱ）的A，B，C的数值完全由74192的Q0来确定。当Q0=0时，这6个输入端全为1，在时钟CP作用下，6个尾灯同时点亮；而当Q0=1时，6个并行输入端全为0，在时钟CP作用下，6个车灯同时熄灭。由于Q0波形是随CP以两个连续0和一个1交替变化，因此，6个尾灯随CP两个周期亮，一个周期暗的方式闪烁。

第3篇：数字电路范文

关键词：数字电话设计；抗干扰技术；分析

科学技术不断发展，促进了电子设备的不断提高，现在人们广泛应用电子设备，尤其智能手机的应用，其用户不断增加，用电设备密度不断增加，在空间应用过程中，可能造成电磁环境的不断恶化，电子设备之间可能造成干扰，影响电子设备的正常工作，必须提高电子设备之间的抗干扰性能，因此我们在数字电路设计的过程中，采用数字电路集成电路的方式进行提高抗干扰性能，利用科技手段，不断提升抗干扰能力，符合现在数字电路设计的发展趋势。

1硬件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用

1.1安全接地技术

安全接地技术是一种常用的技术，把机壳接入大地，让电量转移到大地，减少电荷积累情况，减少因为静电等原因造成人与机械设备等受到安全影响。设备装置在实际应用过程中，绝缘层可能出现破损等现象，就可能造成机壳带带电，这时候的电量是足够大的，不能及时转移，可能造成严重的后果，利用安全接地技术可以把多余电荷转移出去，还能及时切断电源等，对其安全性能起到保护作用。

1.2避雷击接地技术

用电设备基本都需要采用避雷击效果，一般通常采用避雷针，当出现雷击的情况下，可以进行电荷的转移，下雨天气打雷时候，出现雷击的情况是产生电荷的，一旦遇到用电设备等，瞬间可以产生大量的电荷，对周围人和物产生损害现象，必须采用技术及时转移电荷，减少对人的伤害，对用电设备也起到保护作用。

1.3屏蔽接地技术

屏蔽接地技术是一种常用的对用电设备的保护作用措施，在实际应用过程中，也是设计人员经常采用的方式，具有一定的应用价值。屏蔽技术需要和接地技术配合使用，其屏蔽效果才能够提升。像是静电屏蔽技术。若是在带正电导体周围围上完整的金属屏蔽体，则于屏蔽体的内侧所获取的负电荷将会等同于带电导体，同时外侧所存在的正电荷也和带电导体等量，这就造成外侧区域仍旧存在电场。若是对金属屏蔽体进行接地处理，那么外侧的正电荷可能会流入大地之中，则可以消除外侧区域的电场，也就是金属屏蔽之中将会对正电导体的电场进行屏蔽处理。屏蔽接地技术的应用，在技术上起到革新作用，在应用过程中，起到重要保护作用，具有一定现实应用价值。

2软件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用

2.1数字滤波技术

数字滤波技术是一种仿真技术，基于硬件设备的仿真技术，但在实际应用过程中，不依赖硬件技术，只是通过模拟技术进行设置，实现数字滤波。在具体应用过程中，先借助于硬件技术进行干扰技术的应用，减少干扰性能，在具体通过软件进行有效的滤波，起到真正的数字滤波技术，减少抗干扰能力。数字滤波技术的方法有多种多样，我们在应用过程中，需要根据实际情况，选择适应的数字滤波技术的处理方式，起到真正数字滤波作用，在数字电路设计的过程中，利用软件技术进行有效应用，是设计环节中的重要步骤。

2.2软件“看门狗”的使用

软件程序在应用过程中，往往容易出现死循环等现象，在数字电路设计过程中，设计者要考虑这方面问题，采用“看门狗”技术，防治程序死循环现象发生。硬件看门狗就是一个定时器对系统进行有效的监控，合理的根据监控情况进行有效处理，起到看门狗的效果。

3实例论述

3.1通过硬软件技术促使计算机系统脱离死态

为了使干扰问题得到及时的解决，在硬件方面可以使用一个硬件计时器，

3.2程序“跑飞”阶段进行数据保存的硬软件办法

由于计算机系统在被强电磁干扰或影响之后，计算机系统之中正在正常运行的程序或许会被打乱，进而在内存中出现转移情况，同时这种转移是不能被控制的，也就是发生“跑飞”情况。该问题的出现或许会造成确保软件正常运行的重要参数被破坏、冲掉。通过硬软件结合措施、方法的运用，能够在出现断电事故或者是发生强干扰情况之后，使各重要参数得到保护，从而使系统的连续运转或者是再恢复获得可靠的保证。

参考文献：

[1]刘海权,田露,宋立业.传统光电编码器防震动抗干扰电路的优化[J].电气技术,2015(12).

[2]杨昆.综述单片机控制系统的抗干扰设计[J].黑龙江科技信息,2016(04)

[3]李娜.数字集成电路低功耗优化设计解析[J].通讯世界,2016(15).

[4]王剑锋.DCS控制系统抗干扰分析[J].通讯世界,2015(19).

[5]姚年春,徐涛.电机保护装置的抗干扰措施设计[J].信息技术与信息化,2014(04).

[6]熊轶娜,吴跃明,陈洁.数控机床控制系统的抗干扰分析[J].组合机床与自动化加工技术,2009(08).

[7]陈友明,黄运生.DSP系统抗干扰技术的分析[J].现代计算机(专业版),2008(09).

第4篇：数字电路范文

【关键词】数字电路 故障检测 诊断

当前，随着全球经济一体化的建设，经济技术迅速发展，促使数字技术主导高科技产品层出不穷，同时已经渗透到我们的日常生活中。但是在电子电路工作的过程中，会存在内部或者外部原因造成电路出现各种问题，导致电路不能正常的工作。因此电子工程设计人员一项重要的任务就是要对工作电路进行检修、检测以及故障的诊断与排除。在实际生活中，数字电路故障检测与诊断在电路设计与生产的过程中具有重要的意义。对数字电路进行检修与诊断，对及时发现、修复数字电路中出现的问题具有重要影响。同时还能够重新配置数字电路系统，有助于数字电路生产工艺的优化与改进。分析数字电路故障检测与诊断，能够提高数字电路的质量、效率与可靠性。

1 数字电路以及故障的特点

数字信号主要是在时间与数值方面具有离散的信号，而数字电路就是用来处理和改变这些离散信号。其工作的原理就是利用这两种状态的元器件表示离散信号。这样看起来较为复杂，但是基本的电路单元较为简单。数字电路的元器件参数值方面具有较大的差异。因而不会出现由于电压不高不低的电平。除去三态门之外，通常输出的电平要么是低电平或者是高电平。因此，这两种电平称为了解数字电路的主要特征。由此可见，检测事物存在一定的复杂性。并且其复杂性主要体现在待测电路存在大量的输出与输入变量，可能大于一百个变量。同时电路相应又具有时序性，有的还存在组合型。所集成的电路元器件与门都被安装在芯片里面，不能度逻辑电平、输入输出波形进行检测。类似模拟集成电路，仅仅可以在芯片的外部对其测试，而不能对数字IC内部电路进行测试。所以，必须及时寻找出一种能够简单的完成对芯片内部进行检测的方法。

2 数字电路故障产生的原因

在数字电路运行的过程中，产生故障的原因有很多种。但是较为常见的故障笔者认为有这么几种。首先，就集成数字电路而言，负载能力范围具有一定性。常规与非门的输出低电压可以带同类们的最大限度为10个。但是实际生活中这个输出电压所带门远大于理论值。这样就容易导致电路输出低电压，造成电路破坏，使得电路不能稳定运行。为避免这种情况的发生就需要使用负载的集成电路。其次，集成电路运行效率较低。在集成电路运行的过程中唯有第一组信号通过集成电路，并在电路内部延时作用下稳定输出端时，另外一组信号才能进入。由此可见，造成电路运行效率低下的主要原因就在于电路内部延时。如果输入脉冲很高时也会导致输出端不稳定。检测这一问题的过程相对复杂。因此，在设计逻辑电路时要采用运行效率高的集成电路。

3 数字电路故障检测与诊断策略

在数字电路检修的过程中，针对其中的故障需要采取有效的诊断策略，提高数字电路运行的效率。这样不仅保证电路运行的质量，还能够减少检修的次数。

3.1 隔离故障检测与诊断

在检测数字电路问题的过程中，第一步就应当根据故障的基本特点，最大限度的减少问题的区域，也就是将故障诊断与检测进行隔离。这一环节对数字电路检测具有十分重要的意义。在检测的过程中，其检测关键之处就是逻辑诊断与检测。通常而言，如果电路信号消失，那么可以使用检测探头完成电路信号连接的线路实施诊断与检测工作，从而快速找到消失的电路信号，并且检测探头上都安装了逻辑存储装置。这样就能够对数字电路上具体的信号进行诊断与检测。如果出现电路信号，就会被检测器上的逻辑储存装置记录下来，并通过显示器显示出来。从这一点就充分说明了数字电路上的脉冲信号能够被检测与诊断。通过缩小点路鼓掌范围，来找到电路故障的具置。另外一种就是能够有效的诊断和检测数字故障的方法就是逻辑分析。在检测的过程中利用逻辑分析仪对数字电路的设备进行检测，分析电路运行中产生的数据以及其输出情况。

3.2 定位检测与诊断

在数字电路出现故障的过程中，其最为关键的步骤就是检测故障，将故障进行定位。一般情况下，在电路故障范围缩小到一定范围时，直至缩小到某一电路元件时，就能够使用逻辑探头、脉冲检测仪等对数字电路的故障进行分析，并就其产生的影响进行分析。通过这种方法就能够检测出故障的具置。利用逻辑信号对数字电路的脉冲信号进行检测，分析电路输出与输入信号的情况。依据获取的信号判定数字电路运行的情况。研究表明，数字电路在日常的工作中，都会存在低电压与高电压。这两者在运行的过程中能够互相转换。使用逻辑探头等仪器进行检测，如果有信号就能够判断出工作电路是正常。通常情况下，数字电路偶尔也会出现故障。因此，电路信号的时需不需要经常检测。

4 结语

总而言之，在数字电路获得广泛应用的过程中，在一定程度上对提高电器使用与质量具有重要的影响。同时也进一步促进了电器产品性能的提高。但是，在此环节中我们应当充分的认识到，数字电路正常运行离不开故障的检测与诊断。重视数字电路检测与诊断，能够全面提高数字电路应用水平与运行质量。

参考文献

[1]李源.在《数字电路》实验教学中提高学生动手能力的尝试[J].井冈山医专学报，2011，12（04）：56-57.

[2]张万里，杨烨，李毅，等.数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析[J].数字技术与应用，2012，10（6）：98-99..

[3]杨聚庆，刘娇月，刘三，等.数字电路系统设计与制作的一般方法[J].洛阳工业高等专科学校学报，2013，8（04）：79-90.

作者简介

马均（1990-），男，咸阳师范学院物理与电子工程学院电子信息工程专业本科在读。

第5篇：数字电路范文

关键词：数字电路；实验设计；实验过程

本文从提高教学效率、能力培养、学习兴趣三个方面对中职教育的数字电路实验环节进行了相关的设计。以期能够对我国数字实验教学环节中存在的相关问题在一定程度上进行解决。

一、精选教学内容，提高教学效率

“兴趣是最好的老师。”在数字电路教学中，经常会存在很多理论性的东西，这种理论性特别深的东西，对于学生来说，直接以普通的“课堂知识传授”方式进行教学，效果并不理想。好的教学内容能够培养学生的适应能力，因此，作为老师，应该精选教学内容，从而提高教学的效率，及时对实验内容进行充实、重组和更新。在实际的教学过程中理论联系实际，重视实例的讲述，让学生在具体的实例中了解相关理论的内涵。对于整体教学任务的讲述，教师可以把教学任务设计成一个或多个具体的、与实际相关联的技术支持点，从而将枯燥的知识转变为生动的技术实现，有利于学生理解和掌握所学知识，培养学生的创新应用能力。它将对学生的学习兴趣和学习效果都带来重大的影响。

二、用“设计性实验”取代“验证性实验”，以能力培养为根本目标

在数字教学的实验环节，常用的教学方式是由教师给出实验的准备、操作以及可能出现的结果，由学生来进行相关操作，这种机械化的教学方式，对于学生来说只是进行验证，不能激发学生的创新能力，造成学生“认死理”的现象比较严重，即只知对错，对于其他的开放性的实验环节没有思考。这种情况下，老师可以通过给出任务的方式，让学生自学，借助自身的创造力，发挥各自潜能，完成指定的任务，从而巩固和加深学生对理论知识的理解。这样学生经过对所接受的任务进行具体分析，可以掌握任务所涉及的内容、所需知识要点和难点，初步设立一个解决任务的大致步骤。同时经过借助图书资料、网络、其他人的思路和想法等汇总，确定具体的实验方案。在实验方案真正实施的过程中，学生的综合应用知识的能力将进一步得到锻炼。

三、用网络手段，发挥现代教育技术优势

随着我们科技的迅猛发展，用网络实施教学已经成为“数字电路实验”教学改革的内在需求。适当地利用网络、多媒体发挥现代教育的技术优势，使得我们的教学方式可以得到相应改善。作为老师可以建立一个相关的教学网站，将数字电路试验相关的课件、实验内容、教学计划全部到网站上，供学生查阅下载。学生还可以直接在网络上进行相关的测评，对老师的教学环节中的相关问题进行咨询，同时还可以提出建议，这样可以避免师生当面交流中存在的一些问题，比如：有的学生比较害羞、有的学生不敢向老师提出问题、不敢直接向老师质疑，等等。

四、改革考核方式，激发学习兴趣

课程考核是教学的环节之一，一个学生的整体表现将在课程的考核中得到充分体现。传统的考核多是以平时成绩+考试成绩来评定的，这样的考核方式存在平时成绩的不公平性和不公正性，以及期末考试的突击性的弱点。再加之应试教育的影响，我国的学生普遍比较重视成绩的高低，不把实践作为主体，只求一味地提高学习成绩，不注重实验过程和能力的提高。从而使得学生始终处于教学实践的客体地位，不利于发挥学生的能动性。为了避免这样的情况发生，可以将学生的最终考核分为三个部分，即实验预习、实验操作和实验报告三部分。在实验预习这一块中，可以预设分值为30分，其中包括对于实验原理、实验电路图、实验步骤拟定、数据记录表格设计等的预习，可以说这一部分是学生对数字电路实验的态度得分。在实验操作部分，预设分值为40

分，其中包括设备操作方法、实验结果的正确性、排除故障的能力等项目，这一部分就是学生在实际学习中的基本功。在接下来的实验报告中，预设分值为30分，其中包括实验原理与电路图、实验内容和过程的陈述、实验数据记录和处理、实验结果、实验方案的总结以及心得体会等部分。在为学生计算总成绩时，不要按照那种A、B、C、D等级的方式来划分，而是按照具体成绩来定，但是导向是让学生把主要精力放在平时的实验课题上，放在能力培养上，而不是在最后的考试中“押宝”，这样有利于培养良好的学风。通过这样的考核方式可以使学生的学习积极性得到了极大的提高，投入实验的时间增多了，动手能力增强了，实验操作以及实验报告的质量有了明显的提高。

我国数字电路实践教学在人才培养中有着基础性的作用，数字电路实验课的教学质量直接影响学生的学习积极性及学习效果。只有将电子科学技术发展的新变化、新趋势不断地融入数字电路实验教学实践中去，同时不断创新、不断接受外来挑战，才能够起到培养学生能力的最终要求，才能够适应社会对电子人才的需求。

参考文献：

[1]卢庆利.数字电路实验教学的发展趋势[J].实验室研究与探索，1997.

第6篇：数字电路范文

关键词:兴趣导向;数字电路设计;实验改革

作为计算机专业的第一门由本专业开设的硬件类实验课,数字电路设计实验在计算机专业的培养体系中起着极其重要的基础性作用。首先,它承接了大学物理、电路理论基础、模拟电子技术等先修公共基础课程;同时,它又是计算机组成原理、微型计算机接口技术等后续课程的基础。

我校计算机专业的数字电路实验自2004年起使用自主开发的微机硬件实验台,至今已有6年时间,历经了多个教学循环。本实验共24学时,分8次课,其中5次课为纯硬件实验,3次课为仿真实验。对于计算机专业的学生,本实验于大二下学期开设,在此之前,学生已有大学物理实验及模拟电路实验的基础,但对于实验设备的使用、电路的调试并不很熟悉,很多学生都是第一次见到一些电子元器件实物。因此,本门课程的实验起到了入门的作用,即通过数字电路设计实验,学生将基本掌握万用表、示波器等各种常用实验设备的使用方法,了解电子电路的调试步骤,学会排除实验当中遇到的各种故障。

正因为这门实验课有着如此的基础性地位,学生对这门课的重视程度就显得尤为重要。实验课不同于理论教学,实验的主体是学生,学生的参与热情直接决定了实验教学的效果。下面,笔者将就如何提高学生在实验当中的兴趣与大家进行探讨。

1现行实验模式效果的分析

目前,计算机专业的数字电路设计实验有着如下特点:内容饱满,课时紧张,对学生的预习工作和动手能力要求较高。由于数字电路设计的理论课所涵盖的知识范围非常广泛,相应地,数字电路实验的内容就要将其中的要点一一体现,这就导致每次实验课的项目都很多,部分同学无法按时完成实验操作。例如,在第一次实验当中,我们安排了7个小的实验项目,虽然难度不大,但对于第一次接触数字电路实验的学生来说,任务还是比较艰巨的。因为,在第一次实验课上,学生需要熟悉实验设备,需要回忆万用表和示波器的使用方法,需要了解74系列芯片的管脚分布,这些就要占用相当长的时间,如果调试中再遇到一些故障,或是预习不充分的话,就无法在当堂课上完成全部的实验任务;即使完成了,也都比较匆忙,根本谈不上体会这些实验的目的,实验现象与理论间的关系。这样一连几次课下来,高强度的实验训练使得学生的动手能力显著增强,但是验证理论、分析现象,尤其是体会过程,这些实验课开设的初衷并没有完全实现。更值得注意的是,这会导致学生对实验课产生倦怠感,甚至会影响学生做实验的热情与兴趣。

2增强学生实验兴趣的探索

学生的学习效果一直是教学当中的重中之重,因此,本实验中心对于提高学生兴趣、让学生以更大的热情参与实验作出积极的探索,并将一些想法逐步付诸实践。

1) 改善实验条件,降低门槛。

本中心通过自制实验台、改造实验台等方式为学生的实验操作提供了方便,使得实验设备的可靠性大大提高;同时,在实验课前对设备、仪表等进行测试,并通过仪器逐个检测实验用芯片是否完好,大大降低了在实验中设备环节出现故障的可能性,从而让学生能够把更多的精力专注于实验本身。

2) 结合实际应用,提高兴趣。

例如,在三态门的应用实验当中,将三态门与数据总线结合起来,使得学生能够了解到这一电路在实际当中的作用。

3) 强调预习作用,避免机械操作。

虽然我校的每次实验课时间为2.5小时,远多于理论课的1.75小时,但因为总的实验学时有限,数字电路课程中大量的实验内容被压缩到有限的实验课时中,其结果便是几乎每次实验课的时间都很紧张。要想在有限的实验时间中取得良好的效果,预习工作就一定要做好。首先,要充分掌握课堂上所学的理论知识;其次,要通过课前阅读实验指导书充分了解本次实验的内容,对设计性实验,应在课前完成电路的设计,将课上有限的时间用于电路的搭建与调试,以充分利用实验室的资源。这样,学生才能做到知其然并知其所以然,看到表象背后的原理,而不是机械的操作。

4) 学会排除故障,增强信心。

在实验过程中,学生不可避免地会遇到种种问题,导致实验结果出错。究其原因,既有可能是主观上电路设计或连线过程中出现的问题,也有可能是实验设备或实验器材出现了故障。在实验课堂上,让学生来修复设备的故障是不现实的,但是找到故障点,发现问题之所在,并通过更换实验器材等方法来解决问题,这应该是学生在实验课上所应掌握的技巧。因为实验课既是对课堂理论的一种验证,又是对现实工作环境的一次模拟。在未来的实际工作中,学生将会遇到各种各样的问题,而实验课正是锻炼如何解决这些问题的好机会。一旦学生掌握了排除故障的方法,独立解决了问题,他们就会很有成就感,甚至就此对排除故障产生了浓厚的兴趣。因此,我们在尽力减少实验中因客观原因造成问题的同时,也应该向学生讲明排除故障的必要性,并引导其对独立解决各种疑难问题的兴趣,增强其信心,令其克服畏难情绪[1]。

5) 安排创新实验,拓展实验范围。

通过理论课教师与实验中心的合作,充分利用实验室现有资源,为有兴趣做数字电路类创新实验的学生提供实验条件,并给予相应的指导。例如,在大一学生中开展的“年度创新计划”中安排了密码锁、自行车里程表等简单而有趣的小项目,供感兴趣的学生自由选择,使得同学们在没有开始数字电路学习时就能够对本课程的实验有一个感性的认识,并发现其有趣之处,进而对今后的实验充满了期待。

3今后实验进一步改革的构想

随着我校新一轮专业培养计划的制定,数字电路设计实验也迎来了又一次改革发展的契机。我们认为,在新的实验课程设置方面,应进一步强调对学生创新能力的培养,而在这一进程中,对学生的兴趣引导被摆在了突出的位置上。基于兴趣导向的改革思路主要体现在如下几个方面。

1) 引进新型设备,进一步降低门槛。

本中心计划引进新的实验设备,在增加了EDA实验项目的同时,将原有的面包板接线方式改为固定插孔式接线,大大提高了连线的可靠性,降低了设备操作上的难度,使得学生能以较快的速度熟悉实验台,不至于在实验伊始就产生畏难情绪。同时,可以将实验设备和仪器仪表的使用方法及操作过程拍摄下来,制成视频片断并存放在实验中心的网站上,供学生在课前下载观看,以利于其提前了解实验操作。

2) 设置演示实验,激发学生兴趣。

让学生能够看到实验的结果,能够知道数字电路具体的应用。展示给学生的可以是一些常见的电子产品,也可以是创新实验中学生的成果。

3) 更新实验内容,增加其趣味性。

芯片内部的电路是不可见的,芯片引脚的电平也无法直接观察到。如果能设计一些直观的实验效果,肯定会比让学生查看仪表的读数更令其感兴趣。可以设置一些有趣的实验项目(如电子琴、数字钟等),充分利用实验台上的各种资源,产生各种声光效果,让实验的过程和结果都变得生动有趣。

第7篇：数字电路范文

【关键词】数字电路;传统方式;VHDL

1.引言

随着计算机以及大规模集成电路应用的普及，电子行业正在迅速的发展。目前采用小中规模的数字电路逻辑设计已经不能满足数字电子技术发展的需要。例如传统的TTL电路或者COMS电路设计任务繁琐，设计效率低，所以迫切的需要我们做出调整，适应社会对数字电子技术发展的要求。伴随着集成电子工艺的发展，新型的逻辑器件也应运而生，到目前为止，市场上的逻辑器件大致可分为三类：第一是标准的逻辑芯片如COMS/TTL等系列芯片;第二是微型计算机芯片和各种微处理器;第三种就是应用规格芯片ASIC，其中ASIC芯片中就有我们接下来介绍的可编程逻辑器件（PLD）[1]。而使用可编程逻辑芯片就必须要求我们掌握编写VHDL语言的技术。这种设计数字电路实验的方法大大克服了传统数字电路设计出现的缺点，更加适应现在社会的发展。

2.传统数字电路设计优缺点

传统的数字电路设计过程大致经过以下几个步骤：一是分析问题画出状态转换图以及状态转换表，二是进行状态化简，三是状态编码，四是写出输入方程、驱动方程以及输出方程，五是画出逻辑电路图，经过这一系列步骤之后，还要在电路板上焊接电路，或者在面包板上拼接电路。传统的设计方法是数字电路设计的基础，它的优点是能够反映了数字电路的基本工作原理，系统内部构成的各个细节也能够很直观的反映出来，各部分之间的联系显而易见。因此，通过对设计的原理图的观察我们可以验证系统的合理性，同时也奠定了数字电路设计的基础。它的缺点是设计步骤复杂，在整个过程中需要用到大量的芯片和连线。而且传统的方法出错率高而且不易修复，在焊接电路板的时候如果不注意就会导致接触不良或者出现某个芯片损坏的情况，这就导致整个电路板都不起作用。

3.PLD器件芯片的出现

PLD又称可编程逻辑器件，PLD芯片上的金属引线和电路都是厂家做好的，但是器件的逻辑功能在出厂时是没有确定的，用户可以根据自己的需要合理的编程设计确定想要的功能。而编程用到的语言就是我们接下来要介绍的VHDL语言。目前PLD器件芯片具有微处理器灵活等优点，芯片的引脚也从一开始的20多个引脚发展到现在的200引脚[2]。可编程逻辑器件的出现从很大程度上使得数字电路设计发生了根本性变革。采用PLD设计电路不再是对电路板设计，而是对芯片设计，使之实现我们预想的功能。一般的PLD的集成度很高，可以满足一般的数字系统的需要。设计人员只需要自己编程到一块PLD上，而不用去供应商那儿买特定功能的芯片。我们可以对芯片内部的逻辑和外部的引脚进行设计。这样就克服了传统方式中对电路板进行焊接所花费的大量时间，克服了工作量大，难以调试等缺点，用户只需要编写适当合理的程序就可以实现预想的功能。如此大大简化了设计步骤，更加适应社会发展的需要。

4.VHDL简介

VHDL语言是一种应用于描述数字系统的功能、结构和接口的语言。VHDL含有许多具有硬件特征的语句而且语言的描述也更类似于一般计算机的高级语言。在编程上简单可行性高。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体。分成外部和内部，在对一个设计实体定义了外部界面后，当其内部开发完成后，其他的设计也能够直接调用这个实体。VHDL系统设计的基本点是将设计实体分成内外部分。VHDL语言之所以能够成为标准化的硬件描述语言并且获得广泛应用，正是因为它本身具有其他硬件描述语言不具有的优点。归纳起来，VHDL语言主要具有以下优点：

（1）VHDL语言设计多样：VHDL语言结构很强大，而且设计方法多样，既支持层次化设计也支持模块化设计，既可以采用自顶向下设计方式，也可以采用自底向上的设计方法。

（2）VHDL语言的设计是针对于芯片而并非器件，传统的硬件拼接的方法针对的是器件，但是VHDL语言是直接对芯片而言的，在设计电路时，用户可以不必考虑所选用的器件。设计者也可以不必考虑系统硬件结构，而进行独立的设计。

（3）VHDL语言可移植性强，对于同一个硬件的VHDL语言来说，它可以从一个工作平台移植到另一个工作平台上。

（4）VHDL语言有非常丰富的库函数和仿真语句，用户可以随时对系统进行仿真。

由此可见传统方式与应用VHDL的区别有以下几点：第一，传统的方法采用自上至下的设计方式，而应用VHDL语言则采用自下至上的设计方法;第二，传统方式采用的是通用的逻辑元器件，系统硬件的后期进行调试和仿真，而应用VHDL语言采用的芯片则是PLD（可编程逻辑器件），系统的设计早期进行调试与仿真;第三，传统的设计方式主要采用电路原理图的方式设计，而本文提出的设计方式主要则以VHDL语言描述为主，从而降低了硬件设计电路的难度。

5.VHDL语言结构及语言设计步骤

VHDL语言结构由library（库）定义区，entity（实体）定义区，architecture（构造体）定义区package（包集合）configuration（配置）组成，其中library，entity和architecture也是一个VHDL语言所必有的。

VHDL语言设计步骤大致可以分为以下三步：第一，分析系统结构并划分模块;第二，输入VHDL语言的代码，编写程序，并且将其编译，在此过程中如果有错误要及时修正;第三，对编译的后的VHDL文件进行仿真。

6.VHDL举例

下面介绍一个简单分频器的例子：

Library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity fenpin is

port（clk，clear：in std_logic;

q：out_std_logic）;

end fenpin;

architecture behave of fenpin is

signal m：interge range 0 to11

begin

p1：process（clear，clk）

begin

if clear =’0’then m<=’0’;

elsif “clk event and clk=’1’”then

if m=11 then m<=’0’;

else m<=m+1;

end if;

end if;

end process p1;

p2：process（m）

begin

if temp<6 then q<=’0’;

else q<=’1’;

end if;

end process p2;

end behave;

由例题可以看出，在设计分频器是可以不用硬件搭连的方式，用VHDL语言进行编程更简单易行。

7.小结

本文针对目前传统数字电路设计中存在的若干弊端，提出用VHDL语言编写适当合理程序来设计数字电路实验的方法，避免了硬件电路中若干繁琐的问题，使得系统简单明了，可维护性强，芯片也可以反复使用。传统的硬件设计方法已不能满足现代电子工业的发展，在数字电路的应用中，VHDL语言必将会被广泛的使用。

参考文献

[1]张有志.可编程逻辑器件PLD原理与应用[M].北京：中国铁道出版社，1996：1-3，91

第8篇：数字电路范文

关键词：计算机；高速数字电路；设计技术

对于高速数字电路来说，其主要指的就是高速变化的信号在传播过程中产生的电熔、电感等具备着一定模拟特性的电路，实现计算机高速数字电路的建设，不单单需要对先进的电子技术进行应用，还需要结合现代化的计算机软件技术进行完善，进而实现对计算机高速数字电路每一部分的参数的优化和调整，进而保证计算机高速数字电路系统能够正常稳定的运行，达到一定的运行标准。在对计算机高速数字电路进行设计时，需要做的是在设计过程中对各部分的元器件进行合理的搭配，不然将会对电路元器件、电路信号等正常运行与传输产生不良的影响。

1计算机高速数字电路设计技术的影响因素

对于高速数字电路的设计来说，其是否能够成功主要“决定权”在于信号的质量,也就是高速数字电路信号完整程度的保持,假如对高速数字电路信号完整程度无法保持,在信号的传输过程当中，就会发生信号缺失，进而产生信号失真的现象，一旦这种现象发生，对于数据信息、地址等方面都会产生十分不良的影响，令整体的高速数字电路系统无法保持正常运行,甚至会造成整体系统的崩溃。而影响信号质量的因素并不单一,其是由多种因素所共同影响，然而,在对信号的完整性影响因素进行分析时，可以发现，其主要能分为以下几点:第一点，在整体的计算机高速数字电路系统中，在信号传输线位置的阻抗存在着差异，无法进行正常的匹配,进而能够出现“反射噪声”的现象,对于的信号完整性而言，能够对其产生一定的影响作用[1]。第二点，在整体的计算机高速数字电路系统中，信号线与信号线之间的距离受到电路密集度的影响，一旦电路密集度不断的进行增大，信号线之间的距离将会越来越狭小,这就致使信号与信号之间的电磁藕合参数呈现出上升的趋势,如果不进行及时的处理,就会导致信号间出现“串扰现象”，进而影响到信号的质量[2]。第三点，在整体的计算机高速数字电路系统中，在芯片内存在着大量的电路，这些电路在同时输出的过程中,会受到在电源平面间存在着的电阻以及电阻的作用,进而产生较大的“瞬态电流”,这种“瞬态电流”产生后，会对地线、电源线上的存在着的电压造成一定程度的不良影响,因此导致信号的发生一些波动和变化。总的来说,对计算机高速数字电路进行科学合理的设计,降低或者是排除以上三方面因素对信号质量的不良影响,进而达到促进计算机高速数字电路信号完整性的提高,在现代化的计算机高速数字电路的设计过程当中，是首先需要解决的问题,只有这样才能够保证计算机高速数字电路设计的成功性。

2计算机高速数字电路设计技术问题的解决对策

2.1阻抗问题的解决策略

为了避免信号传输线位置的阻抗存在着差异造成的信号受到影响的情况发生，首先需要对先进的计算机高速数字电路设计技术理念进行学习和研究，在正常情况下，计算机高速数字电路设计过程中，很难令电路中存在着的临街阻抗相互之间契合，因此，可以采用对计算机高速数字电路设计技术进行创新和完善的办法，令电路系统一直都保持过阻抗的状态，只有这样才能够在一定程度上保证计算机高速数字电路的信号传播过程中，信号的完整性不会受到阻抗差异的影响，进而获得更好的计算机高速数字电路信息传输效率[3]。

2.2串扰现象的解决策略

在对计算机高速数字电路进行设计时，对于“串扰现象”需要进行合理地解决。参照信号传播的基本理论,可以发现，在电路中，电流的流动趋势属于循环流动,对于这一现象而言，数字电路设计工作人员往往并不在意。在传播信号的路径和回路形成了电流环路,电感在这样中的回路随着路径的逐渐增大，电感也逐渐变大,同时，电流环路中存在着的电流也会根据电磁场的变化产生一定程度的改变。在对这样的电流环路展开“减小处理”,能够降低“串扰现象”带来的影响[4]。

2.3瞬态电流的解决策略

在对计算机高速数字电路进行设计的过程中,要对电源的电阻因素以及电感因素进行充分的考虑,实现对电阻因素以及电感因素的预先处理。在现阶段的电路系统中，通常情况下电路材料都是铜质材料,这种铜质材料远远对高速数字电路设计的要求和标准无法进行满足,所以，在高速数字电路进行设计的过程当中，还要对电路材料方面影响因素进行解决,使用更为合理的电路材料对去藕电容进行引导，将其引导进入整个高速数字电路中，能够在一定程度上降低“瞬态电流”的发生频率。

3结语

综上所述，在社会不断的发展的过当中，对于电子技术来说，也带来了一定的发展契机，令其发展速度也得以提升，计算机高速数字电路设计技术就是在这样的发展前提下得到了不断地完善及进步，是对先进的电子技术概念理论进行应用，进而达到的设计标准，为一些行业的整体发展能够起到一定的促进作用。通过对计算机高速数字电路设计技术进行研究和分析，结合相关的文献资料以及专业性知识，对计算机高速数字电路技术进行进一步研究，能够在一定程度上加快计算机高速数字电路技术的发展进程，进而在更多的行业当中得到更好的应用。

作者:黄一曦 单位:广西理工职业技术学校

第9篇：数字电路范文

一、教学整合的意义

根据高等职业教育培养目标的要求，结合教育部大力推行的高职高专教学改革，高职院校电类专业对部分课程进行了教学改革。《数字电路与EDA技术》这门课程就是将数字电路和EDA技术的教学进行整合。

数字电路课程是电类专业的专业基础课，通过对本门课程的学习，使学生掌握典型的数字电路的组成、工作原理和工作特性，能够设计一些逻辑功能电路，并为专业主干课程的学习打下基础。对于数字电路的设计，传统的设计方法是以逻辑门和触发器等通用器件为载体，以真值表和逻辑方程为表达方式，依靠手工调试。随着数字电子技术的迅速发展，特别是专用电子集成电路的迅速发展，基于EDA技术的设计方法成为数字系统设计的主流。EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件开发平台上，使用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、仿真等，最终对特定目标芯片进行适配编译、逻辑映射和编程下载。

EDA技术的设计方法正在成为现代数字系统设计的主流，作为即将成为工程技术人员的职业技术学院的电类专业的学生只懂电子技术的基本理论和方法，而不懂如何设计电路，会限制就业的岗位。实际上数字电路和EDA技术是不能分家的，因为前者是理论基础，后者是工具，将两者整合既能学好理论又能提高实践技能。如果作为两个课程分别学习则不适应高职高专的学制长度。因此，将数字电路与EDA技术有机地融为一体是高职教育的要求和未来发展的需求。

二、教学方法探讨

在整合后的课程中我们把EDA技术贯穿于数字电路课程教学全过程。例如，在讲授门电路时，就开始用EDA软件仿真演示，熟悉用原理图输入一个简单门电路的过程，通过编译、功能仿真检验门电路的功能，可以加深学生对门电路知识的理解；在讲授组合逻辑电路时，引入硬件描述语言的设计方法，并介绍基于EDA技术的数字电路设计方法；在讲授时序逻辑电路时，可以引入一些简单的综合性的电路设计，为学生创造一个宽阔的设计空间。在开始讲解基于EDA技术的数字电路设计方法时，可以通过引入简单的数字电路的设计流程，使学生从宏观上对EDA设计方法有一个整体的了解，让学生在潜意识里建立这部分内容的知识框架。下面简单介绍组合逻辑电路中的二选一数据选择器的EDA设计流程：

（1）编写硬件描述语言（以VHDL语言为例）。在EDA编程软件中输入设计源文件，如图1所示。

（2）逻辑编译。逻辑编译过程包括检查设计源文件是否有误，进而提取网表、进行逻辑综合和器件的适配，最后形成编程文件。

（3）功能仿真。通过模拟仿真测试电路的逻辑功能是否达到设计要求，仿真波形如图2所示。

（4）锁定引脚。将程序中各端口名称与硬件电路中的各引脚对应。

（5）编程下载。功能仿真成功后，就可以将设计好的项目下载到逻辑器件中，实现既定的功能。

在课程教学中，我们采用项目教学的方法，制定一系列由易到难的项目，例如，基本门电路的设计、数据选择器的设计、全加器的设计、数字频率计的设计、交通信号灯控制器的设计、数字钟的设计等。通过各个项目展开知识点的讲解，包括数字电路的基础知识、EDA技术的入门、数字电路的分析方法、原理图的设计方法、硬件描述语言的描述方法及软件仿真和硬件下载等。在教学中尽可能地将课堂搬到实验室，让学生边学边练，将理论教学与实验教学融为一体。教学可以一部分安排在数字电路实验室，一部分安排在EDA实验室，比如对于一些简单的数字电路可以安排用数字电路实验箱进行一般的实验验证，使学生知道如何搭建一个简单的电路，如何验证一个电路的功能，从而对数字电路产生一个感性的认识。在EDA实验室，学生可以学习用EDA技术设计数字电路，包括原理图或硬件描述语言的输入、编译、功能仿真、引脚分配、下载等。