導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)字邏輯電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】數(shù)字邏輯電路；形象思維；教學(xué)方法

一、引言

《數(shù)字邏輯》是一門實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課。隨著現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字邏輯這門課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法也在不斷的發(fā)生變化。如果學(xué)生沒有扎實(shí)的理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，就不能很好的去指導(dǎo)實(shí)踐；同樣如果在實(shí)踐課上沒有弄清硬件結(jié)構(gòu)，也就難以去理解理論知識(shí)。所以，理論課程和實(shí)踐課程的有機(jī)結(jié)合，是我們教學(xué)工作者的重中之重。對(duì)于《數(shù)字邏輯電路》這門課程的教學(xué)，筆者認(rèn)為如能注重教學(xué)方法，講究教學(xué)的藝術(shù)性將會(huì)取得較好的教學(xué)效果。

課堂教學(xué)在整個(gè)教學(xué)中是最重要的一環(huán)。當(dāng)然教學(xué)是教師和學(xué)生雙方面的結(jié)合，要使我們所傳授的知識(shí)真正為學(xué)生所理解與掌握，就必須要了解學(xué)生的接受能力，并把握學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容產(chǎn)生興趣，然后由淺入深，才能引導(dǎo)學(xué)生積極思考，從而產(chǎn)生理想的效果。

數(shù)字邏輯理論抽象，如能通過“形象思維”來培養(yǎng)學(xué)生的“抽象思維”，我覺得不失為一種好的教學(xué)方法。例如在講述“多數(shù)表決器”真值表時(shí)，可用運(yùn)動(dòng)會(huì)的舉重比賽項(xiàng)目的評(píng)判運(yùn)動(dòng)員舉重成功與否的紅燈和白燈多少來比喻，經(jīng)這一比喻，“多數(shù)表決器”真值表的功能很快地讓學(xué)生理解了。對(duì)于記憶觸發(fā)器的激勵(lì)表，則把它轉(zhuǎn)變成記憶觸發(fā)器的狀態(tài)圖。多用些比喻，多分析結(jié)論的邏輯意義，這種生動(dòng)活潑的課堂氣氛可以開拓學(xué)生的形象思維，使他們對(duì)數(shù)字邏輯的學(xué)習(xí)能自始至終保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐證明，在快樂中學(xué)習(xí)才能使學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到輕松、學(xué)有所獲。

總而言之，要想使自己的教學(xué)能夠?yàn)閷W(xué)生所接受，就必須下苦功夫，在認(rèn)真?zhèn)湔n的前提下，不斷總結(jié)自己的和別人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷加強(qiáng)自身的學(xué)問修養(yǎng)，才能使自己在教學(xué)中得心應(yīng)手，取得良好的教學(xué)效果。

二、數(shù)字邏輯教學(xué)的要點(diǎn)

1．以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是《數(shù)字邏輯電路》教學(xué)中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，通過這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，不僅能提高學(xué)生對(duì)數(shù)字邏輯電路的認(rèn)識(shí)，更重要地是培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以及有效地提高學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中真正學(xué)有所得，學(xué)有所獲。如我院在《數(shù)字邏輯電路》教學(xué)中安排了9個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，這其中既有組合線路的設(shè)計(jì)，又有時(shí)序線路的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)體系從簡(jiǎn)單門電路的測(cè)試延伸到較復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)，內(nèi)容比較全面也相對(duì)合理。

2．適量增開PLD仿真實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生綜合分析及設(shè)計(jì)能力。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)手段正不斷得到更新、完善和開拓。除了可以用常規(guī)TTL邏輯器件外，也可采用可編程邏輯器件PLD，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)；在《數(shù)字邏輯》實(shí)驗(yàn)大綱中，安排了多項(xiàng)PLD實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如：LED譯碼器、八位左移寄存器和四位三級(jí)先進(jìn)后出堆棧等；像上述代碼轉(zhuǎn)換器的實(shí)例，經(jīng)過功能設(shè)計(jì)，僅需用簡(jiǎn)單的VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。面對(duì)PLD器件及技術(shù)的迅速發(fā)展，基于PLD器件的實(shí)驗(yàn)將成為今后硬件實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。為此我們采用科技講座，講解理論知識(shí)，并通過興趣小組給予同學(xué)參與的機(jī)會(huì)。

通過讓學(xué)生熟悉基于PLD器件的仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程，可以使學(xué)生掌握一種全新高效的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，為今后將其應(yīng)用到實(shí)際的硬件實(shí)驗(yàn)中打下良好的基礎(chǔ)，從而也可使學(xué)生擺脫硬件實(shí)驗(yàn)中繁瑣的物理連線，把主要精力投入到對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上來。

3．以開放實(shí)驗(yàn)室為依托，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索的習(xí)慣。課堂上重點(diǎn)講授的知識(shí)和方法，學(xué)生要在自學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)這兩個(gè)環(huán)節(jié)中得到進(jìn)一步鞏固和理解。學(xué)生既可以圍繞提出的問題和學(xué)習(xí)目標(biāo)來自行設(shè)計(jì)和完成某個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，也可能會(huì)為了解決自己在自修中產(chǎn)生的一些問題及想法去進(jìn)行某個(gè)實(shí)驗(yàn)。這就要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該成為開放式的教學(xué)，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)熱情和積極性，并使學(xué)生能夠在觀察現(xiàn)象、提出問題、分析問題和解決問題方面得到能力上的培養(yǎng)和鍛煉，并養(yǎng)成主動(dòng)探索的習(xí)慣。

篇2

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；數(shù)字邏輯電路；C語(yǔ)言

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913(2007)10-0090-03

引言

數(shù)字邏輯電路課是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課。在計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程中，它是微機(jī)原理與應(yīng)用、微機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等課程的前導(dǎo)課程，有著承上啟下的重要地位。該課程從電子計(jì)算機(jī)的基本硬件組成及數(shù)字電子技術(shù)著手，對(duì)計(jì)算機(jī)的組成部件的基本電路工作原理展開討論，使學(xué)生掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件方面的基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是各數(shù)字邏輯電路的基本功能，構(gòu)成整機(jī)數(shù)字系統(tǒng)的技術(shù)，為培養(yǎng)學(xué)生對(duì)硬件系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用能力打下最基本的基礎(chǔ)知識(shí)。

數(shù)字邏輯電路這門課程學(xué)習(xí)結(jié)果的好壞將對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生很大的影響。數(shù)字邏輯電路是學(xué)好計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課的必要途徑，因此應(yīng)該重視這門課程教學(xué)方法的改進(jìn)。為了改革目前的數(shù)字邏輯電路課教學(xué)方法，我們探索了新的數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法，即基于計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法。本數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法的特點(diǎn)是用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言對(duì)數(shù)字邏輯電路的基本功能進(jìn)行描述和實(shí)驗(yàn)，也就是用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言對(duì)我們?cè)跀?shù)字邏輯電路課程中講解的全部基本數(shù)字邏輯電路進(jìn)行表示。本方法特別適合與計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，因?yàn)橛?jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路課程之前都學(xué)習(xí)過了計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言。這使得他們能夠較好的理解數(shù)字邏輯電路的這種表示方式，同時(shí)也能夠使他們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路的這種表示方式中復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言，并且可以擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力。它不但能夠進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的基本教學(xué)，還可以用于數(shù)字邏輯電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。

1數(shù)字邏輯電路的C語(yǔ)言描述

C語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，適合編寫各種軟件，尤其是系統(tǒng)軟件，所以C語(yǔ)言已在諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前許多高等院校，都在計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)了C語(yǔ)言課程。利用C語(yǔ)言可以編寫出簡(jiǎn)潔、緊湊、高效的程序。C51是在完全支持標(biāo)準(zhǔn)C全部指令的基礎(chǔ)上添加了許多用來優(yōu)化8051指令結(jié)構(gòu)的C的擴(kuò)展指令而形成的，其程序結(jié)構(gòu)也類似于標(biāo)準(zhǔn)C程序的編寫。隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展以及C語(yǔ)言在嵌入式應(yīng)用中的不斷普及，C程序設(shè)計(jì)技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字邏輯電路通常分為組合數(shù)字邏輯電路和時(shí)序數(shù)字邏輯電路兩大類，組合數(shù)字邏輯電路常用的描述方法是邏輯圖、邏輯代數(shù)式、真值表和卡諾圖，它們均可對(duì)同一個(gè)組合邏輯問題進(jìn)行描述，知道其中的任何一個(gè)，就可以推出其余的三個(gè)。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了硬件描述語(yǔ)言的數(shù)字邏輯電路描述法。與用硬件描述語(yǔ)言類似的方法，本文探索了在微控制器中的C51程序描述法。例如對(duì)一個(gè)三變量的一致電路的描述：

三變量的一致電路就是當(dāng)A、B、C三個(gè)變量一致時(shí)，電路輸出高電平；當(dāng)三個(gè)變量不一致時(shí)，電路輸出低電平。

用邏輯代數(shù)式表示為：F=ABC+

用C51語(yǔ)言描述為：

Main()

{ sbit a=P1.0; // 定義布爾輸入變量a是微控制器的P1.0口

sbit b=P1.1; // 定義布爾輸入變量b是微控制器的P1.1口

sbit c=P1.2; // 定義布爾輸入變量c是微控制器的P1.2口

sbit f=P2.0; // 定義布爾輸出變量f是微控制器的P2.0口

while(1){ // 無限循環(huán)

P1=0xff;

if (a==b==c)

f==1；

elsl f==0；

}

} // P1為輸入口，P2為輸出口

從以上的C51程序可以看出，這樣的數(shù)字邏輯電路描述方法，對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，只要學(xué)習(xí)過C語(yǔ)言是非常容易理解的，而且用該方法描述的數(shù)字邏輯電路也容易用下面介紹的實(shí)驗(yàn)方法中得到驗(yàn)證。

2在教學(xué)中的應(yīng)用原則

2.1教學(xué)重點(diǎn)

筆者認(rèn)為對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)字邏輯電路課，教學(xué)重點(diǎn)在于讓學(xué)生能夠很好地理解常用數(shù)字邏輯電路的邏輯功能，至于這些數(shù)字邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法有一些概念就可以了，沒有必要掌握數(shù)字邏輯電路的中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)方法。而這些中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路在我們目前所用的教材中往往是重點(diǎn)講解的，這點(diǎn)對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生就不是很合適。事實(shí)上，本文探索的用C51程序描述數(shù)字邏輯電路，就是基于微控制器的用軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路。這就是說數(shù)字邏輯電路課程的重點(diǎn)內(nèi)容是理解數(shù)字邏輯電路的邏輯功能。而具體用什么方法實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯功能就不是太重要了。用中小規(guī)模集成電路、可編程邏輯電路和軟件來實(shí)現(xiàn)都是可以的。

2.2應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)筆者的多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)字邏輯電路課程教學(xué)中，靈活運(yùn)用本文論述的C51程序描述法，結(jié)合傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路的描述方法，取得到了較好的教學(xué)效果。

如：對(duì)于在計(jì)算機(jī)專業(yè)中用到的較多的邏輯電路“譯碼器”。用邏輯代數(shù)描述為：

用C51程序可以描述為：

main()

{ sbit a=P1.0； // 定義布爾輸入變量a,b,c為微控制器的P1口

sbit b=P1.1；

sbit c=P1.2；

sbit y0=P2.0； // 定義布爾輸出變量y0~y7是微控制器的P2口

sbit y1=P2.1；

sbit y2=P2.2；

sbit y3=P2.3；

sbit y4=P2.4；

sbit y5=P2.5；

sbit y6=P2.6；

sbit y7=P2.7；

while(1){ // 無限循環(huán)

P1=0xff；

y0=y1=y2=y3=y4=y5=y6=y7=0；

if (a==0&&b==0&&c==0) y0=1;

if (a==0&&b==0&&c==1) y1=1;

if (a==0&&b==1&&c==0) y2=1;

if (a==0&&b==1&&c==1) y3=1;

if (a==1&&b==0&&c==0) y4=1;

if (a==1&&b==0&&c==1) y5=1;

if (a==1&&b==1&&c==0) y6=1;

if (a==1&&b==1&&c==1) y7=1;

}

}

因此，在數(shù)字邏輯電路課程中，讓學(xué)生懂得作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，單單學(xué)會(huì)數(shù)字邏輯電路的硬件實(shí)現(xiàn)方法是不夠的，還應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生從一開始就重視學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟硬件的相互關(guān)系。如果教師在數(shù)字邏輯電路課程的教學(xué)中運(yùn)用本文論述的方法，引導(dǎo)學(xué)生從計(jì)算機(jī)軟件和硬件層次上去認(rèn)識(shí)數(shù)字邏輯電路知識(shí)，對(duì)學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程有著積極的促進(jìn)意義。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

3.1硬件結(jié)構(gòu)

本實(shí)驗(yàn)方法的硬件部分主要由PC機(jī)以及微控制器電路和多個(gè)LED電路組成。微控制器選用Philips公司生產(chǎn)的P89C51RD2BN。該芯片內(nèi)部集成了多種功能部件，如四個(gè)8位的數(shù)字I/O口，8路A/D轉(zhuǎn)換接口、UART、定時(shí)器、看門狗定時(shí)器和FLASH存儲(chǔ)器等。微控制器的主要功能是：用戶輸入輸出端口狀態(tài)掃描輸入，用戶輸入輸出端口信號(hào)輸入和數(shù)字信號(hào)顯示等。實(shí)驗(yàn)硬件組成框圖如圖1所示。

圖1　實(shí)驗(yàn)硬件組成框圖

3.2ISP實(shí)現(xiàn)原理

本實(shí)驗(yàn)方法的關(guān)鍵是ISP技術(shù)。P89C51RD2BN的系統(tǒng)編程是通過標(biāo)準(zhǔn)RS232串口來完成的，它是一種內(nèi)嵌的在線可編程。內(nèi)部有一系列的硬件資源，當(dāng)微控制器對(duì)自身的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，所有底層操作都由這些內(nèi)部資源來完成。ISP編程不需要將微控制器從系統(tǒng)中取出，只要用一個(gè)開關(guān)將PSEN強(qiáng)行拉低，ALE管腳懸空，系統(tǒng)便在上電復(fù)位后進(jìn)入ISP狀態(tài)。通過免費(fèi)的編程軟件Flashmagic下載二進(jìn)制文件到微控制器，就可以運(yùn)行程序了。

3.3實(shí)驗(yàn)方法

如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)先把ISP控制開關(guān)放置在ISP位置上，在PC機(jī)上輸入需要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路的C51程序，然后經(jīng)過C51編譯器編譯，生成二進(jìn)制文件形式的目標(biāo)程序文件，然后使用Flashmagic軟件把目標(biāo)程序下載到微控制器中，再把ISP控制開關(guān)放置到微控制器的正常工作狀態(tài)，按動(dòng)復(fù)位按鈕，微控制器中的程序就可以正常運(yùn)行了。這時(shí)可以在輸入撥位開關(guān)上輸入數(shù)字信號(hào)，在LED上可以觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)字邏輯電路的邏輯功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)果。改變輸入撥位開關(guān)上輸入的數(shù)字信號(hào)，可以得到不同的數(shù)字信號(hào)輸入，在LED中可以觀察分析實(shí)驗(yàn)數(shù)字邏輯電路的全部邏輯功能。

運(yùn)用本實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行的數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)所用到的硬件設(shè)備，除PC機(jī)以外的成本是極低的，可以實(shí)現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)帶回家的實(shí)驗(yàn)理念。在家里進(jìn)行各種有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主人。

4結(jié)束語(yǔ)

本文論述的數(shù)字邏輯電路C語(yǔ)言描述方法具有易懂、直觀、有創(chuàng)新性的特點(diǎn)。用該教學(xué)方法的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、維護(hù)方便、性能可靠。可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)，也可以進(jìn)行時(shí)序邏輯電路的實(shí)驗(yàn)，能夠搭建多種趣味電路。能滿足基本教學(xué)的需要，也可以進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫榮高，呂昂. 微控制器溫室環(huán)境溫濕度程序控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2005，(10)：9-11.

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收稿時(shí)間：2007-2-16

篇3

Abstract： The introduction of the new course is an art of teaching， the successful introduction of new course can quickly attract the attention of students， and it is a successful half of the class. According to the characteristics of the course of "digital circuit and logic design"， which is rich in content， theoretical abstraction， large span and strong practicality， this paper puts forward several specific new course introduction methods and applies them to the teaching process. Practice had proved that dull knowledge became lively and cheerful with these methods，and students took part in all discuss in classroom actively to improve the teaching and then successfully fulfill it.

P鍵詞：新課導(dǎo)入；數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)；教學(xué)

Key words： the introduction of the new course；digital circuit and logic design；the teaching

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）11-0181-02

0 引言

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程詳細(xì)介紹了數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)內(nèi)容、邏輯門電路、組合邏輯電路、鎖存器和觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖波形的變換與產(chǎn)生、數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件[1]。該課程結(jié)合集成芯片，進(jìn)行系統(tǒng)而廣泛的描述，旨在培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握典型數(shù)字集成電路的基本知識(shí)、使用方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基本技能。

該課程是許多專業(yè)的學(xué)生接觸的第一門與實(shí)際電子、電器緊密相關(guān)的一門課程，更是學(xué)生學(xué)習(xí)今后專業(yè)課的基礎(chǔ)。如何引導(dǎo)學(xué)生盡快入門，并且學(xué)好該課程，是教師需要認(rèn)真考慮的一個(gè)重要問題。本文重點(diǎn)從新課導(dǎo)入方法來闡明如何學(xué)好該課程，因?yàn)榱己玫拈_端是成功的一半。新課導(dǎo)入引人入勝，可以產(chǎn)生凝聚效應(yīng)，即凝聚學(xué)生的注意力、思想、情感，進(jìn)而對(duì)該課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。本人根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，將多種實(shí)用的導(dǎo)入方法總結(jié)歸納，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)，采用不同的新課導(dǎo)入方式，以期達(dá)到最有效的教學(xué)效果。

1 新課導(dǎo)入方法

1.1 史料法導(dǎo)入

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程比較枯燥，教師如果適時(shí)、合理地將與該課程有關(guān)的歷史人物或事件引入該課程，必將為枯燥的課程帶來幾分生動(dòng)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的求知欲。如講授數(shù)字電路與數(shù)字信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候，首先介紹電子技術(shù)的發(fā)展歷程，從1906年福雷斯特等發(fā)明電子管，到1948年肖克利等發(fā)明晶體管。從60年代初出現(xiàn)的只有4個(gè)邏輯門的小規(guī)模集成電路，到目前使用的超大規(guī)模集成電路。每當(dāng)電子器件有一次變革，電子技術(shù)就有一次突破性進(jìn)展。每當(dāng)電子器件發(fā)生變革的時(shí)候都伴隨著與歷史人物有關(guān)的有趣的小故事。通過歷史人物的故事，加深學(xué)生對(duì)電子器件的認(rèn)識(shí)。這樣，很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使他們認(rèn)真地去學(xué)習(xí)各種電子器件，并且深深體會(huì)每種器件所代表的時(shí)代特征，為后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1.2 溫故導(dǎo)入

溫故而知新是一種由已知向未知的導(dǎo)入方法，傳統(tǒng)、簡(jiǎn)單、有效。通常以舊知識(shí)為鋪墊，采用提問的方式復(fù)習(xí)已學(xué)知識(shí)，找出已學(xué)知識(shí)與新知識(shí)相聯(lián)系的紐帶，自然地過渡到對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)。這樣既可以鞏固所學(xué)知識(shí)，又可以幫助學(xué)生全面認(rèn)識(shí)事物，提升學(xué)生的分析能力以及對(duì)知識(shí)的融匯貫通能力。比如講授二進(jìn)制數(shù)的算數(shù)運(yùn)算時(shí)，先在黑板上給出一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，讓學(xué)生轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)，這樣不但復(fù)習(xí)了不同的數(shù)制，而且可以順利引入二進(jìn)制數(shù)的算數(shù)運(yùn)算。因?yàn)榧訌?qiáng)了學(xué)生對(duì)十進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換之后，再來學(xué)進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算就會(huì)事半功倍。

1.3 實(shí)例導(dǎo)入

實(shí)例導(dǎo)入即通過舉例子或者練習(xí)題來回憶舊知識(shí)，并且很自然地過渡到新知識(shí)。比如，在最小項(xiàng)和卡諾圖講解結(jié)束，將要講邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)時(shí)。首先，給出一個(gè)邏輯函數(shù)表達(dá)式，接著提問學(xué)生“該表達(dá)式是不是最小項(xiàng)表達(dá)式？如果不是則寫出其最小項(xiàng)表達(dá)式的形式和最小項(xiàng)編號(hào)的形式”；然后，根據(jù)學(xué)生已經(jīng)寫好的最小項(xiàng)表達(dá)式填寫卡諾圖，這樣就通過一個(gè)例子將最小項(xiàng)和卡諾圖的相關(guān)知識(shí)回憶和應(yīng)用了一遍；最后，針對(duì)題目所給的邏輯函數(shù)表達(dá)式提問學(xué)生“該表達(dá)式是不是最簡(jiǎn)的形式呢？若不是該如何化簡(jiǎn)？”這時(shí)學(xué)生很自然地會(huì)用代數(shù)化簡(jiǎn)法進(jìn)行化簡(jiǎn)，化簡(jiǎn)完成之后告訴學(xué)生代數(shù)化簡(jiǎn)法的缺點(diǎn)并引出卡諾圖化簡(jiǎn)法。即代數(shù)化簡(jiǎn)法要求熟練掌握邏輯代數(shù)的基本定律，而且需要一些技巧，特別是經(jīng)代數(shù)法化簡(jiǎn)后得到的邏輯表達(dá)式是否是最簡(jiǎn)式較難掌握，這就給使用代數(shù)化簡(jiǎn)法帶來一定的困難，使用卡諾圖化簡(jiǎn)法可以比較簡(jiǎn)單而直觀地得到最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式。那么，這個(gè)時(shí)候?qū)W生自然會(huì)被卡諾圖化簡(jiǎn)法所吸引，順理成章進(jìn)入新課程。

再比如，當(dāng)講解到編碼器時(shí)，在講解之前先舉一個(gè)大家很熟悉的例子，即每個(gè)學(xué)生都有一個(gè)學(xué)號(hào)，名字可以重名，但是學(xué)號(hào)是唯一的，這就是用十進(jìn)制數(shù)將學(xué)生進(jìn)行了編碼。緊接著提出“在數(shù)字電路里面，什么是編碼呢？”帶著該問題引入到新課的學(xué)習(xí)中。

以實(shí)例為橋梁導(dǎo)入新課的方法有很多種方式，都是通過舉例吸引學(xué)生注意力，并且強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用，使師生之間更容易產(chǎn)生互動(dòng)。

1.4 對(duì)比導(dǎo)入

所謂對(duì)比導(dǎo)入就是根據(jù)新舊知識(shí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)、異同點(diǎn)，采用正反對(duì)比的方式導(dǎo)入新課。《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程中功能相反、思路相反的例子很多。組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、編碼器與譯碼器等等。在講授這些內(nèi)容時(shí)，應(yīng)用對(duì)比法導(dǎo)人可以使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握。

比如，組合邏輯電路的分析講解結(jié)束，將要講組合邏輯電路的設(shè)計(jì)時(shí)。首先，回顧組合邏輯電路的分析，即已知條件是邏輯電路，待求條件是邏輯功能；然后，緊跟著提問學(xué)生“如果反過來，即已知條件是邏輯功能，待求條件是邏輯電路，又該如何解決呢？”由此過渡到新課，即組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。同樣，同步時(shí)序邏輯電路的分析講解結(jié)束之后，依然采用對(duì)比導(dǎo)入方式引出并講解同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。

又比如，在講授譯碼器時(shí)，通過回顧編碼器的工作過程對(duì)比引入譯碼器的工作過程。即先列出三位二進(jìn)制編碼器的編碼表，然后說明譯碼器和編碼器的工作過程相反，編碼器是將某種信號(hào)或十進(jìn)制數(shù)碼（輸入）編成二進(jìn)制代碼（輸出），譯碼器則是將二進(jìn)制碼（輸入）按其編碼時(shí)的原意譯成對(duì)應(yīng)的信號(hào)或十進(jìn)制數(shù)碼（輸出），從而很容易列出三位二進(jìn)制譯碼器的狀態(tài)表。這樣，通過對(duì)比的方式回顧并學(xué)習(xí)了編碼器的知識(shí)和譯碼器的狀態(tài)表之后，再介紹譯碼器的其余知識(shí)就會(huì)很容易，學(xué)生也會(huì)很好地區(qū)別和理解編碼器及譯碼器。同樣，數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)～模轉(zhuǎn)換器和模～數(shù)轉(zhuǎn)換器、鎖存器和觸發(fā)器等很多內(nèi)容的講解都可以采用對(duì)比的方式。

1.5 實(shí)物導(dǎo)入

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程是一門應(yīng)用性、實(shí)用性都很強(qiáng)的課程，如果教師能恰當(dāng)?shù)剡x擇一些與講課內(nèi)容密切相關(guān)又符合學(xué)生認(rèn)知能力的電子小產(chǎn)品來導(dǎo)入新課，也不失為一種引發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的好方法。在講組合邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)，筆者以“設(shè)計(jì)好的一個(gè)切實(shí)可行的表決器”為例導(dǎo)入新課，告訴學(xué)生們學(xué)完今天的內(nèi)容，你就會(huì)做表決器，甚至更復(fù)雜的電子產(chǎn)品。這樣理論和實(shí)際一下子聯(lián)系起來了，學(xué)生們也一下子來了精神。此時(shí)，教師適時(shí)提問“實(shí)際中的表決器有什么特點(diǎn)？它屬于什么電路？怎樣實(shí)現(xiàn)呢？”這樣因勢(shì)利導(dǎo)地切入正題引入這節(jié)課要講的內(nèi)容。教師要善于引用學(xué)生熟悉的現(xiàn)象、事例來導(dǎo)入新課，使學(xué)生有一種親切感和實(shí)用感，從而激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生真正感受到學(xué)習(xí)了此課程我就可以做什么。

再比如，在講授典型的時(shí)序邏輯電路的時(shí)候，將已經(jīng)設(shè)計(jì)好的計(jì)數(shù)器帶入教室，讓學(xué)生們先了解一下其功能，以及現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常用到計(jì)數(shù)器的地方，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系；然后通過提問學(xué)生“計(jì)數(shù)器的電路是如何來設(shè)計(jì)的？怎樣實(shí)現(xiàn)呢？”這樣不僅可以有效地吸引學(xué)生注意力，而且很自然地過渡到新知識(shí)的講解。需要實(shí)物導(dǎo)入的地方很多，再比如單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器等的講解都可以采用實(shí)物導(dǎo)入的方式，通過實(shí)物加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與鞏固，提升學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，從而使枯燥的課堂變得活躍、充滿學(xué)習(xí)熱情。

2 結(jié)束語(yǔ)

新課導(dǎo)入是課堂教學(xué)中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，是教師引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的過程和手段，也是教師必備的一項(xiàng)基本的教學(xué)技能，有效的課堂導(dǎo)入可以充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用。通過上述方法的實(shí)踐證明：一些成功的、高效的新課導(dǎo)入可以開啟學(xué)生的思維，提高教W質(zhì)量，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]白彥霞，張秋菊.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.

篇4

【關(guān)鍵詞】邏輯分析系統(tǒng)；示波器；數(shù)字電路

引言

當(dāng)無故障的電路系統(tǒng)所判斷的邏輯功能和數(shù)字電路所實(shí)現(xiàn)的邏輯系統(tǒng)不符時(shí)，則表明該系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題。數(shù)字電路的故障問題分為兩大類，分別為：物理故障、邏輯故障。物理故障是因?yàn)閮?nèi)部的連線發(fā)生短接、電路原件損壞等原因。邏輯故障是因?yàn)閿?shù)字電路系統(tǒng)的控制邏輯系統(tǒng)出現(xiàn)異常。在以上的故障當(dāng)中，如果故障不隨著時(shí)間的變化而改變我們稱之為永久故障；如果故障時(shí)隱時(shí)現(xiàn)稱之為間歇故障。數(shù)字電路的故障大多是因?yàn)楣潭ㄐ缘倪壿嫻收希瑸榱四軌蛴行У貦z測(cè)故障，以確保數(shù)字電路的正常平穩(wěn)工作，就需要對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行測(cè)試。要診斷以上問題的所在需要根據(jù)相關(guān)儀器進(jìn)行確認(rèn)，這些儀器能夠精準(zhǔn)的判斷系統(tǒng)的問題所在，進(jìn)而確定故障的準(zhǔn)確位置。

通常使用邏輯分析儀的場(chǎng)合主要有：1、需要觀察多個(gè)信號(hào)的問題。2、需要同硬件設(shè)施相同的方法查看信號(hào)。3、需要高低電平模式進(jìn)行觸發(fā)。4、查看及時(shí)跟蹤軟件在系統(tǒng)當(dāng)中的作用與情況。

1 邏輯分析儀的相關(guān)概念

（1）通道數(shù)量：通道數(shù)量它是邏輯分析儀中最簡(jiǎn)單的指標(biāo)。如果對(duì)數(shù)字電路系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查和分析，就必須將待測(cè)信號(hào)全部引入到邏輯分析儀當(dāng)中。邏輯分析儀的通道數(shù)為被測(cè)系統(tǒng)的總線路數(shù)+數(shù)據(jù)總線書+時(shí)鐘線數(shù)。針對(duì)8位系統(tǒng)而言，需要最少30個(gè)通道的邏輯分析儀，所以在一般情況下邏輯分析儀到多數(shù)通道數(shù)為34，到目前為止最高的通道數(shù)已經(jīng)高達(dá)340個(gè)。

（2）定時(shí)采樣速率：當(dāng)進(jìn)行定時(shí)采樣的分析，需要擁有較高的分析采樣速率。目前而言主流的邏輯分析儀采用的速率可達(dá)到2GS/s，在此速率下，能夠觀察到0.5ps時(shí)間的細(xì)節(jié)分布。

（3）狀態(tài)分析速率：當(dāng)進(jìn)行狀態(tài)分析時(shí)，邏輯分析儀外部的時(shí)鐘是邏輯分析儀在采樣時(shí)的基準(zhǔn)時(shí)鐘。該時(shí)鐘的最高分析速率就是邏輯分析儀最佳狀態(tài)下的分析速率。現(xiàn)在市面上的主流分析速率為100-500MHz。

（4）通道記錄長(zhǎng)度：邏輯分析儀當(dāng)中的內(nèi)存能夠?qū)ζ涫占臄?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析與轉(zhuǎn)化。

（5）測(cè)試夾具與探頭：探頭是連接邏輯分析儀和被測(cè)器件的紐帶。探頭的它能夠保持信號(hào)的完整。隨著科技的發(fā)展，芯片的封裝密度逐漸升高，如果想要將信號(hào)引出，非常的困難；與此同時(shí)現(xiàn)在的分立器的尺寸也逐漸變小。在此測(cè)試夾變得尤為的重要，它能夠使人脫手操作，防止芯片因?yàn)槎搪范鵁龎摹?/p>

2 邏輯分析儀與示波器的對(duì)比

邏輯分析儀的起步較晚，因?yàn)槭静ㄆ鞑荒軌蛲瑫r(shí)滿足多路的測(cè)試，所以邏輯分析儀被發(fā)明出來。在測(cè)試領(lǐng)域，示波器是相對(duì)最早的測(cè)試設(shè)備，它是基于雷達(dá)掃描原理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行收集和再現(xiàn)，源于傳統(tǒng)的模擬電路和模擬信號(hào)基礎(chǔ)。伴隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字信號(hào)的測(cè)試尤為的重要，期初數(shù)字信號(hào)測(cè)試?yán)檬静ㄆ鳎髞戆l(fā)明了狀態(tài)分析儀和定時(shí)分析儀，由于二者的成本較高，所以市場(chǎng)的流通并不理想。

邏輯分析儀通常僅有倆個(gè)電壓等級(jí)：低電壓和高電壓。邏輯分析儀它是通過收集的信號(hào)進(jìn)行分析判定，低于參考電壓為0，高于參考電壓為1，形成0與1的數(shù)字波形。自邏輯分析儀誕生以后，它就被扣上操作繁瑣，價(jià)格昂貴，對(duì)于使用人員需要很高的要求，與示波器相比僅僅多了幾項(xiàng)功能的帽子。但是隨著科技水平的發(fā)展，邏輯分析器的成本逐漸的降低，它已經(jīng)逐步的成為基本的測(cè)試工具。

3 邏輯分析儀的應(yīng)用

在使用邏輯分析儀時(shí)我們應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)，就能夠發(fā)揮其真正的作用。

（1）被測(cè)系統(tǒng)同邏輯分析儀的探頭連接。在使用該工具之前，第一要選擇適當(dāng)?shù)奶筋^和需要被測(cè)的系統(tǒng)相連接，探頭內(nèi)部有著比較器能夠?qū)⑤斎氲碾妷汉烷T限的電壓二者進(jìn)行比較，來確定邏輯狀態(tài)。該探頭的類型有很多，需要根據(jù)需要來選取對(duì)應(yīng)的探頭。最普遍的探頭一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的“夾子狀”。邏輯探頭能夠?qū)⒏哔|(zhì)量的信號(hào)捕獲，同時(shí)能夠?qū)⒂绊懴拗频阶畹汀＿壿嬏筋^還能夠?qū)⒏哔|(zhì)量的信號(hào)傳遞到邏輯分析儀器中，與電路板有著多種連接方式。

（2）觸發(fā)條件和時(shí)鐘模式。當(dāng)邏輯分析儀與需要被測(cè)的系統(tǒng)連接完畢后，就需要對(duì)觸發(fā)條件以及時(shí)鐘模式進(jìn)行設(shè)置。異步捕獲與同步捕獲是邏輯分析器的兩種特殊的捕獲方式。

異步捕獲模式：邏輯分析儀采用內(nèi)部時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)分析采樣，采樣速度快，測(cè)試的分辨率非常高。采樣速率對(duì)于異步定時(shí)而言是非常的重要，異步捕獲模式通常沒有穩(wěn)定的時(shí)間關(guān)系，其主要的關(guān)系為被測(cè)系統(tǒng)與時(shí)間的關(guān)系。同步捕獲模式：該捕獲模式通過利用一個(gè)被測(cè)信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)。邏輯分析儀一般情況下在外部的時(shí)鐘邊緣進(jìn)行采樣，所收集的數(shù)據(jù)能夠代表邏輯信號(hào)被測(cè)電路的此時(shí)狀態(tài)。邏輯分析儀收集的時(shí)鐘信號(hào)一般被要求小于一定的頻率，該頻率為邏輯分析儀最大狀態(tài)速率。邏輯分析器的一大優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)θ魏蔚倪壿嫍l件進(jìn)行觸發(fā)。這樣能夠設(shè)定何時(shí)能夠捕獲數(shù)據(jù)，篩選捕獲的數(shù)據(jù)，并且能夠跟蹤被測(cè)電路的邏輯狀態(tài)，同時(shí)將被測(cè)系統(tǒng)中觸發(fā)用戶已經(jīng)定義的事件。

（3）捕獲被測(cè)信號(hào)。在使用邏輯分析儀之前需要確定邏輯分析儀的通道數(shù)。數(shù)字系統(tǒng)當(dāng)中有著各不相同的寬度，通道數(shù)量通常情況下是總線寬的4倍。將捕獲信號(hào)確定后，需要考慮邏輯分析儀的存儲(chǔ)深度。邏輯分析儀會(huì)將捕獲到的數(shù)據(jù)立刻傳遞給存儲(chǔ)器當(dāng)中。存儲(chǔ)器它是邏輯分析儀的“心臟”，它不僅是被采樣數(shù)據(jù)的目的地，而且還是邏輯分析儀分析數(shù)據(jù)的中心。

（4）分析與顯示捕獲數(shù)據(jù)。邏輯分析儀能夠?qū)⒉东@到的信號(hào)以不同的形式進(jìn)行查看，例如二進(jìn)制代碼以及時(shí)間波形等形式。在一般情況下，相關(guān)人員使用總線形式來顯示捕獲數(shù)據(jù)。通常的邏輯分析儀能夠觀察多組平行的總線和相互管量的數(shù)據(jù)，這樣能夠了解邏輯代碼的內(nèi)涵。使用邏輯分析儀觀察平行的總線時(shí)，首先需要先觀察同步狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果同步狀態(tài)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，就需要去了解異步時(shí)鐘數(shù)去解決問題所在。

4 結(jié)束語(yǔ)

邏輯分析儀的優(yōu)點(diǎn)就是能夠捕獲并且顯示許多信號(hào)，同時(shí)能夠準(zhǔn)確的分析這些被捕獲的信號(hào)的邏輯關(guān)系和時(shí)間關(guān)系，邏輯分析儀是數(shù)字設(shè)計(jì)調(diào)試和判斷過程中公認(rèn)的最優(yōu)秀的工具，它能夠檢驗(yàn)數(shù)字電路是否工作正常，幫助相關(guān)人員快速的排查電路系統(tǒng)問題。在當(dāng)前邏輯分析儀的發(fā)展正在逐漸起步，隨著時(shí)間的推進(jìn)，在未來每一位工程師都能夠輕松的使用邏輯分析儀。

參考文獻(xiàn)：

[1]林玉池.測(cè)量控制與儀器儀表前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005.

[2]翟春林.業(yè)余邏輯分析儀[M].香港：無線電技術(shù)出版社，2003.

篇5

數(shù)字電路中“權(quán)”表示數(shù)字每一位具有的值。

從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類。用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。現(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇6

高中人教版新課改物理教材選修3-1中編入了“簡(jiǎn)單的邏輯電路”一節(jié)，目的是接軌數(shù)字化現(xiàn)代生活，讓學(xué)生感受到物理知識(shí)與生活的息息相關(guān)，從而培養(yǎng)他們對(duì)物理知識(shí)的親近感，是現(xiàn)代化氣息很濃的一節(jié)教學(xué)內(nèi)容.

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)的要求是讓學(xué)生初步了解邏輯電路的基本原理以及它在自動(dòng)控制中的應(yīng)用，從中可以看出，本節(jié)在高考中的要求較低，屬于認(rèn)識(shí)和了解的Ⅰ類要求.不過筆者認(rèn)為，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，本節(jié)或會(huì)成為將來高考中一個(gè)重要內(nèi)容，并且是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的一個(gè)非常好的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).

2設(shè)計(jì)理念

本節(jié)主要介紹邏輯電路中的“與”門、“或”門、“非”門等基本電路，對(duì)中學(xué)生來說比較抽象，不易理解，因?yàn)閷W(xué)生目前的認(rèn)知水平是建立在直流電路的基礎(chǔ)上，因此，我在教學(xué)過程中，要求學(xué)生像課本上介紹的那樣，將它們與能夠?qū)崿F(xiàn)類似邏輯功能的直流電路相類比，這樣解決問題就會(huì)容易多了，并可以幫助學(xué)生初步具備解決相關(guān)問題的能力.

3使用建議

本節(jié)非高考熱點(diǎn)，在山東省考試中沒有出現(xiàn)過類似題目，但是目前趨勢(shì)山東卷要逐漸向全國(guó)卷靠攏，建議本節(jié)還是要認(rèn)真講解，因?yàn)殚T電路在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為某些大城市的熱點(diǎn)考題，例如上海高考，相信在以后的高考中，山東也會(huì)逐漸重視此方面的教學(xué).建議使用多媒體教學(xué)，多創(chuàng)設(shè)情境，希望各位同仁賜教.

4教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

（1）知道三種門電路的邏輯關(guān)系、符號(hào)及真值表；

（2）會(huì)用真值表表示一些簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系；

（3）會(huì)分析、設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的邏輯電路.

過程與方法

（1）通過實(shí)例與實(shí)驗(yàn)，理解“與”、“或”、“非”邏輯電路中結(jié)果與條件的邏輯關(guān)系；

（2）通過簡(jiǎn)單的邏輯電路設(shè)計(jì)，體會(huì)邏輯電路在生活中的意義.

情感態(tài)度價(jià)值觀

（1）感受數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)代生活的巨大改變.

（2）體驗(yàn)物理知識(shí)與實(shí)踐的緊密聯(lián)系； [HJ0.9mm]

（3）學(xué)生在自主探究、交流合作中獲得知識(shí)，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂.

教學(xué)重點(diǎn)：本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在“與”門的教學(xué)上，因?yàn)椤芭c”門的邏輯關(guān)系，真值表，工作原理理解了，“或”門與“非”門就容易掌握了，可以增加學(xué)生的自主探究性學(xué)習(xí).

教學(xué)難點(diǎn)：本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)是邏輯關(guān)系的認(rèn)識(shí)以及應(yīng)用.

教學(xué)方法類比法講授法師生互動(dòng)

信息化資源多媒體輔助教學(xué)PPT投影儀

5教學(xué)過程

【新課引入】

【情景設(shè)疑】

教師： 我們知道從前年開始棗莊廣電局就開始大力推廣數(shù)字電視，那什么是數(shù)字電視呢？那我們以前看的電視叫什么電視呢？[HJ1mm]

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關(guān)鍵詞 數(shù)字電路；故障檢測(cè)；原因

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）09-0094-02

伴隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅猛發(fā)展，采用數(shù)字電路技術(shù)的產(chǎn)品遍布在大家生活的各個(gè)角落。正因?yàn)槿绱耍娏こ谭矫娴募夹g(shù)員在研發(fā)設(shè)計(jì)、調(diào)試安裝、后期維護(hù)數(shù)字電路時(shí)可能會(huì)遇到一些問題。于是精通檢測(cè)診斷數(shù)字電路故障的方法是保證數(shù)字電路能夠有效研發(fā)生產(chǎn)的重中之重。

1 產(chǎn)生數(shù)字電路故障的原因

1.1 電路元器件的老化

電路元器件在使用時(shí)由于相互摩擦就會(huì)對(duì)其造成一定的損壞。電路元器件多數(shù)是金屬質(zhì)地的，如果長(zhǎng)時(shí)間使用的話，電路元器件就會(huì)老化并且其參數(shù)性能也會(huì)變得很差。甚至一些電路元器件在極冷或極熱的情況下就會(huì)導(dǎo)致其參數(shù)值的改變。

1.2 電路元器件接觸不良

電路元器件接觸不良是致使數(shù)字電路出現(xiàn)故障的最普遍的因素。在平時(shí)由于使用不當(dāng)或沒有妥善保管好，電器外殼遭到破壞，就可能發(fā)生電路元器件在潮濕的空氣里或不小心把水濺進(jìn)電器里這樣的事情，于是就氧化了電器元件內(nèi)部的焊點(diǎn)，電路板就極可能出現(xiàn)故障。

1.3 設(shè)備工作環(huán)境

設(shè)備能否順利工作是要具備一定條件的，由于空間資源的限制不是全部的設(shè)備都能在完全沒有干擾沒有影響的的環(huán)境中工作，所以當(dāng)工作環(huán)境如溫濕度、電子磁場(chǎng)改變等不符合電路設(shè)備的需求的時(shí)候，數(shù)字電路便會(huì)出現(xiàn)故障，要想設(shè)備正常工作就很難了。

1.4 電路元件使用期限

不止是食品，電路元器件也有使用期限。在規(guī)定的使用期限內(nèi)它的參數(shù)性能才最優(yōu)。假如超出了使用的期限，電路元器件就會(huì)老化、參數(shù)性能降低，設(shè)備發(fā)生故障的機(jī)率就會(huì)變大。

2 數(shù)字電路故障的特點(diǎn)

2.1 數(shù)字電路特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)不管是在時(shí)間上還是在數(shù)值上都離散，數(shù)字電路是用來處理變換調(diào)制和解調(diào)這些信號(hào)的電路。其工作原理是利用“0”、“1”兩個(gè)高低電平來表示離散的信號(hào)，看起來很繁瑣，實(shí)際上基本電路非常簡(jiǎn)單。除三態(tài)門以外，輸出狀態(tài)不是高電平就是低電平。

數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能可分為時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路兩種。按照功能說，時(shí)序邏輯電路具有記憶和表達(dá)功能，這一功能是由有著存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器構(gòu)成的電路來實(shí)現(xiàn)的。然而存儲(chǔ)電路的輸出狀態(tài)必須在輸出端上表現(xiàn)出來，并且要與輸出端邏輯運(yùn)算后來決定時(shí)序電路的輸出電平。而組合邏輯電路是由多種電路構(gòu)成的，那一時(shí)刻輸入的電平來決定組合邏輯電路的輸出電平，且它和之前電路的輸出電平并無直接聯(lián)系。

圖示邏輯電路門級(jí)描述

2.2 故障特點(diǎn)分析

進(jìn)行數(shù)字電路檢測(cè)和診斷時(shí)，一定要根據(jù)時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路各自的順序，仔細(xì)地觀察數(shù)字電路的電平，判斷是不是正常。然后逐個(gè)檢測(cè)以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障的位置。除此之外，數(shù)字電路也是有一些物理缺陷的，組成集成電路的門和記憶元器件都封存在一個(gè)芯片里，所以對(duì)電路輸入輸出波形沒有辦法直接觀察以致于檢測(cè)它們的電平高低時(shí)困難重重，要想及時(shí)地查找到數(shù)字電路出現(xiàn)故障的位置，就要研究出方便且可行的檢測(cè)電路故障的措施。

3 數(shù)字電路故障檢測(cè)方法

3.1 直接觀察檢測(cè)法

有一些工作經(jīng)驗(yàn)的電路維修者經(jīng)直接觀察來推理出現(xiàn)電路故障的大概位置。經(jīng)過問詢?cè)诎l(fā)生電路故障時(shí)的現(xiàn)象來判斷一下發(fā)生電路故障的可能原因，這樣做既省時(shí)又省力。比如，電燈突然很亮然后又滅掉了，我們應(yīng)考慮可能是短路造成的，然后查找出現(xiàn)故障的位置，最后解決問題。

3.2 比較檢測(cè)診斷法

進(jìn)行數(shù)字電路故障檢測(cè)時(shí)，比較法是所有檢測(cè)方法中較為常用的方法。一般情況下都需要盡快地檢測(cè)出數(shù)字電路出現(xiàn)故障的問題，以便及時(shí)地解決，這時(shí)首先測(cè)試電路的關(guān)鍵點(diǎn)，記錄下測(cè)試的參數(shù)值，再找沒有損壞的，能正常工作的器件，對(duì)相應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)的參數(shù)值進(jìn)行測(cè)試，比較兩組參數(shù)值，數(shù)字電路發(fā)生故障的位置就在參數(shù)值不同的地方。然而大部分電路的故障發(fā)生的位置都在很細(xì)微的地方。由于在數(shù)字電路元器件生產(chǎn)時(shí)，廠商會(huì)特別注意電路板薄弱的關(guān)鍵點(diǎn)上，來保證器件的質(zhì)量，于是電路故障發(fā)生的位置常常不在電路板的這些關(guān)鍵點(diǎn)上。于是比較檢查法還有一定的缺陷。

3.3 替代檢測(cè)法

電路復(fù)雜時(shí)，一般方法檢測(cè)不出故障時(shí)，這時(shí)用替代檢測(cè)法來檢測(cè)電路故障位置。替代檢測(cè)法就是用同樣的電路元器件來替換數(shù)字電路里的電子元器件，不過代替電路元器件的元器件參數(shù)性能要好一些，不然的話仍然沒有辦法檢測(cè)出電路故障出現(xiàn)的位置。當(dāng)質(zhì)量好一點(diǎn)的電路元器件替換好后，連接上電源，觀察電路板是不是能正常地工作。假如能正常工作就表明原電路元器件出現(xiàn)了故障，反之，就表明原電路元器件沒有故障。不管怎么說，替代檢測(cè)法在一定程度上也是費(fèi)力和麻煩的。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字電路也顯得尤其重要。只有探究出數(shù)字電路檢測(cè)診斷的好方法，才能更好地把數(shù)字電路運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活里。要及時(shí)預(yù)防并解決可能出現(xiàn)的電路故障，防止給大家的生活帶來極大的不便。于是在此基礎(chǔ)上，我們要不斷地尋找出數(shù)字電路檢測(cè)診斷的方法和措施，及實(shí)地解決實(shí)際的電路故障，為大家的優(yōu)質(zhì)生活服好務(wù)盡到責(zé)，以滿足社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的需求。這一切都需要專業(yè)人員以及非專業(yè)人員的共同努力來完成。

參考文獻(xiàn)

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[1]郭希維，蘇群星，谷宏強(qiáng).數(shù)字電路測(cè)試中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008.

篇8

對(duì)課程學(xué)時(shí)進(jìn)行大幅度削減，保留了電路和模擬電子技術(shù)中必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，同時(shí)刪除了與后續(xù)計(jì)算機(jī)和軟件工程專業(yè)關(guān)系不大的知識(shí)內(nèi)容。例如，刪除了電路部分的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、二端口網(wǎng)絡(luò)及信號(hào)與系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容等，為計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)相關(guān)新技術(shù)日新月異，發(fā)展速度極快，這樣的改革不僅為計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程提供課時(shí)空間，更重要的是提供了學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)最新技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)。

課程改革不能矯枉過正

經(jīng)過課程改革，《電路電子技術(shù)》課程在計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)應(yīng)用了6年后，在2010—2011學(xué)年軟件專業(yè)從本身的專業(yè)方向考慮，取消了《電路電子技術(shù)》課程，而其后續(xù)課程《數(shù)字邏輯》予以保留，筆者對(duì)此表示質(zhì)疑。下面從幾個(gè)方面表述觀點(diǎn)：

1軟件技術(shù)人才的局限

軟件工程是指開發(fā)、操作和維護(hù)軟件系統(tǒng)的規(guī)范和可度量的方法，由于軟件工程專業(yè)重點(diǎn)是培養(yǎng)工程技術(shù)人才，不同學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)可以有不同的側(cè)重。因此，軟件工程專業(yè)的課程規(guī)劃應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程性、實(shí)用性和系統(tǒng)性。培養(yǎng)目標(biāo)的不同，將導(dǎo)致各學(xué)院在基礎(chǔ)課程設(shè)置和實(shí)踐重點(diǎn)方面的側(cè)重點(diǎn)不同。《電路電子技術(shù)》課程強(qiáng)調(diào)的是電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)，注定其理論性強(qiáng)，但它又是學(xué)生遇到的第一門介于科學(xué)類和工程類之間的課程，且有廣闊的工程應(yīng)用背景，是學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到工程應(yīng)用的過渡，將為他們今后從事工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。軟件工程專業(yè)的課程規(guī)劃一方面應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程性、技術(shù)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、復(fù)合型和綜合性，另一方面也要充分強(qiáng)化基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)。軟件工程學(xué)科發(fā)展迅速，從2011年起將其從計(jì)算機(jī)學(xué)科分離出來，成為一個(gè)一級(jí)學(xué)科，無論其發(fā)展過程如何，對(duì)于涉“電”專業(yè)而言，《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》的基本理論是必不可少的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。

2課程設(shè)置缺乏系統(tǒng)性

《電路電子技術(shù)》曾經(jīng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)科學(xué)技術(shù)和軟件工程的共有理論基礎(chǔ)課，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的深入學(xué)習(xí)起著非常關(guān)鍵的作用，并且直接影響著后續(xù)課程的掌握，如《數(shù)字電子技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等。特別是軟件專業(yè)后續(xù)課程，如《數(shù)字邏輯》。數(shù)字邏輯是數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱，其內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字電路進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是由具有各種邏輯功能的邏輯部件組成，這些邏輯部件按其結(jié)構(gòu)可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。組合邏輯電路是由與門、或門和非門等門電路組合形成的邏輯電路；時(shí)序邏輯電路是由觸發(fā)器和門電路組成的具有記憶能力的邏輯電路。有了組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和安排，就可以表示和實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算。而現(xiàn)代數(shù)字電路又是建立在晶體管基礎(chǔ)上的，所以《模擬電路》就成了《數(shù)字電路》的根基。模擬電子技術(shù)是一門研究對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的模擬電路的學(xué)科，它以半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管為關(guān)鍵電子器件，包括功率放大電路、運(yùn)算放大電路、反饋放大電路、信號(hào)運(yùn)算與處理電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。《模擬電子技術(shù)》的基礎(chǔ)又是《電路原理》，《電路原理》是電子信息類專業(yè)的必修課，是以分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容。電路分析是在電路給定參數(shù)已知的條件下，通過求解電路中的電壓、電流而了解電網(wǎng)絡(luò)具有的特性。

在《數(shù)字邏輯》課程講解中，其內(nèi)容滲透著電路和模擬電子的知識(shí)，例如，對(duì)數(shù)字邏輯中邏輯代數(shù)的講解，邏輯“0”和邏輯“1”的電路實(shí)現(xiàn)，是有具體的電位定義的，由三極管搭接的非門電路是要通過電路計(jì)算才能確定電路參數(shù)及正確的工作狀態(tài)。因此，沒有《電路理論》的基礎(chǔ)根本不懂電位的概念，當(dāng)然更不會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路計(jì)算，沒有《模擬電子技術(shù)》的基礎(chǔ)，就不懂三極管，當(dāng)然也不會(huì)懂三極管的開關(guān)特性，沒有之前電路和電子知識(shí)的鋪墊，學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的理解和接受能力明顯受到影響。所以，《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》對(duì)《數(shù)字邏輯》的重要性是不言而喻的，《電路原理》、《模擬電路》以及《數(shù)字電路》，應(yīng)該是一系列不可分離的、完整的知識(shí)體系。

對(duì)學(xué)生就業(yè)的影響

當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展迅猛，本科畢業(yè)生就業(yè)壓力加大，就業(yè)形勢(shì)不容樂觀。大眾化高等教育的結(jié)果之一就是畢業(yè)生劇增，就業(yè)分配會(huì)愈來愈難。學(xué)生必須全面提高自身的綜合素質(zhì)，才能在社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，這就要求我們堅(jiān)持和加強(qiáng)素質(zhì)教育。教學(xué)內(nèi)容的改革最終必須要體現(xiàn)在以社會(huì)需求為指導(dǎo)確定教學(xué)內(nèi)容，注重理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)，注重教材內(nèi)容的基礎(chǔ)性和科學(xué)性。對(duì)于應(yīng)用型本科院校，應(yīng)加強(qiáng)工程應(yīng)用教學(xué)，軟件工程專業(yè)的教育目標(biāo)定位于面向軟件產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)的工程型軟件實(shí)用人才。圍繞這一定位，軟件工程專業(yè)的高等教育應(yīng)該圍繞大型軟件開發(fā)過程中的工程方法、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)工具展開。在很多工程環(huán)境下，軟件工程畢業(yè)生，需要同時(shí)掌握必要的硬件基礎(chǔ)知識(shí)，才能對(duì)整個(gè)工程放眼全局，而《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》是所有硬件知識(shí)的基礎(chǔ)課。

篇9

【關(guān)鍵詞】Multisim;血型匹配器;數(shù)據(jù)選擇器;門電路

Multisim是由加拿大IIT公司推出的大型設(shè)計(jì)工具軟件。它不僅提供了電路原理圖輸入和硬件描述語(yǔ)言模型輸入的接口和比較全面的仿真分析功能，同時(shí)還提供了一個(gè)龐大的元、器件模型庫(kù)和一整套虛擬儀表。與傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)相比，利用Multisim設(shè)計(jì)電路可以隨時(shí)調(diào)整元器件參數(shù)以達(dá)到預(yù)期的要求，從而能降低電路設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。

本文中作者提出用基本邏輯門電路：與非門、或門和數(shù)據(jù)選擇器兩種方法設(shè)計(jì)血型匹配器，并用Multisim10來進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。

1.血型匹配檢測(cè)血型的邏輯描述

本設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)血型匹配檢測(cè)器。人的血型有A、B、AB、O四種，輸血時(shí)輸血者的血型與受血者的血型必須符合圖1中用箭頭指示的授受關(guān)系。

圖1 血型匹配關(guān)系

Fig1 Blood matching relations

先用AB代表輸血者的血型（00為A型血、01為B型血、10為AB型血、11為O型血），CD代表受血者的血型（00為A型血、01為B型血、10為AB型血、11為O型血），Y為輸出（0為不匹配、1為匹配），那么可以列出輸血、受血血型是否匹配的真值表，如表2所示：

表1 血型匹配真值表

Tab.1 The Truth Table of blood matching relations

2.運(yùn)用Multisim進(jìn)行組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

組合邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟為：⑴進(jìn)行邏輯抽象：根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定輸入與輸出邏輯變量的物理意義;（2）寫出邏輯真值表，找到輸出與輸入的全部對(duì)應(yīng)關(guān)系;（3）寫出邏輯式并化簡(jiǎn);（4）畫出邏輯圖;（5）采用相應(yīng)的邏輯器件進(jìn)行布線。下面用兩種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)：

2.1 用基本邏輯門電路實(shí)現(xiàn)

運(yùn)行Multisim，在用戶界面的左側(cè)的虛擬儀表工具欄中找到邏輯轉(zhuǎn)換器，在邏輯轉(zhuǎn)換器上選用A、B、C、D四個(gè)輸入，并在輸出端輸入相對(duì)應(yīng)的血型匹配結(jié)果。如圖2所示：

圖2 邏輯函數(shù)

Fig2 Logical Functions

根據(jù)真值表可以寫出邏輯表達(dá)式：

（1）

圖3 邏輯式化簡(jiǎn)結(jié)果

Fig3 The Simplification results of the logical functions

利用邏輯轉(zhuǎn)換器操作窗口的化簡(jiǎn)按鈕，可在邏輯轉(zhuǎn)換器窗口的最下端得到化簡(jiǎn)的結(jié)果：

（2）

同理可以利用邏輯轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)組合邏輯電路圖如圖4所示：

圖4 基于門電路的組合邏輯電路

Fig4 Combination logic circuit based on the gate circuit

2.2 用數(shù)據(jù)選擇器來實(shí)現(xiàn)血型匹配器

數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)地址輸入端的二進(jìn)制信號(hào)，對(duì)輸入端信號(hào)進(jìn)行選擇。八選一數(shù)據(jù)選擇器74HC151是集成的有三個(gè)地址輸入端A2、A1、A0，八個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D0～D7的中規(guī)模組合邏輯電路。74HC151數(shù)據(jù)選擇器的功能可以用邏輯函數(shù)表示為：

（3）

根據(jù)公式（1）將AA2 BA1 CA0

因此邏輯式可以表示為：

（4）

故：

（5）

這樣只要將數(shù)據(jù)選擇器的輸入端進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置便可以實(shí)現(xiàn)電路功能。運(yùn)行Multisim，在Multisim的COMS集成電路器件庫(kù)中找出74HC151、74HC04、VDD和接地符號(hào)，并連接電路如圖5：

圖5 基于數(shù)據(jù)選擇器的組合邏輯電路

Fig5 Combination logic circuit based on the data selector

圖中～G為控制端，低電平有效，將選擇信號(hào)A、B、C（即A2、A1、A0）分別接（2）式中的前三個(gè)變量，將表達(dá)式中的第四個(gè)變量接到數(shù)據(jù)選擇器的輸入端，具體如上，這樣在數(shù)據(jù)選擇器的輸出端Y端就可以得到血型匹配的結(jié)果了。用Multisim來驗(yàn)證邏輯功能，經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換功能，可以得到與圖2一樣的邏輯真值表，可見用數(shù)據(jù)選擇器也能夠?qū)崿F(xiàn)血型匹配器的功能。

3.總結(jié)

如上所述，運(yùn)用Multisim可以很方便地進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，基本邏輯門電路和數(shù)據(jù)選擇器均可以很好地實(shí)現(xiàn)血型匹配器，經(jīng)Multisim中的邏輯轉(zhuǎn)換器驗(yàn)證，兩種方法的最終邏輯功能相同，而用數(shù)據(jù)選擇器能更加簡(jiǎn)潔地完成電路功能。通過設(shè)計(jì)實(shí)例可以看出，利用Multisim進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)可以極大地提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)約實(shí)驗(yàn)器材，顯示結(jié)果直觀。Multisim將成為為今后的電子電路設(shè)計(jì)和開發(fā)人員得力助手。

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篇10

（西安郵電大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西西安710121）

摘要：為了高效地利用Verilog HDL語(yǔ)言中always行為建模語(yǔ)句設(shè)計(jì)集成電路，采用比較和舉例論證的方法，總結(jié)出always語(yǔ)句中事件控制敏感信號(hào)對(duì)設(shè)計(jì)仿真的影響。always語(yǔ)句中敏感信號(hào)分為時(shí)鐘邊沿信號(hào)和電平信號(hào)，對(duì)于敏感信號(hào)為時(shí)鐘邊沿信號(hào)，仿真結(jié)果直觀簡(jiǎn)單；但是對(duì)于敏感信號(hào)為電平信號(hào)，敏感信號(hào)必須是所有的輸入和判斷語(yǔ)句的信號(hào)，否則仿真結(jié)果不確定。

關(guān)鍵詞 ：Verilog HDL；always語(yǔ)句；敏感信號(hào)；時(shí)鐘邊沿信號(hào)；時(shí)鐘電平信號(hào)

中圖分類號(hào)：TN911.6?34；TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）15?0032?03

收稿日期：2015?02?26

基金項(xiàng)目：陜西省教育廳專項(xiàng)科研基金（2013JK0626）；西安郵電大學(xué)青年教師科研基金資助項(xiàng)目（101?1215；101?0473）

0 引言

硬件描述語(yǔ)言（Hardware Description Language，HDL）是一種用形式化方法來描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的語(yǔ)言。Verilog HDL和VHDL是目前世界上最流行的兩種硬件描述語(yǔ)言，都是在20世紀(jì)80年代中期開發(fā)出來的，兩種HDL 均為IEEE 標(biāo)準(zhǔn)。但是Veriolg 語(yǔ)言的很多規(guī)定與C語(yǔ)言相似，代碼簡(jiǎn)單，有大量支持仿真的語(yǔ)句與可綜合語(yǔ)句，對(duì)于初學(xué)者設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)字系統(tǒng)，更容易學(xué)習(xí)和掌握[1]。所以，Verilog HDL語(yǔ)言在大規(guī)模集成電路和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用[2?4]。

在集成電路設(shè)計(jì)中，Verilog語(yǔ)言中的always語(yǔ)句經(jīng)常用來描述時(shí)序邏輯電路和組合電路。always語(yǔ)句是一種結(jié)構(gòu)化的過程語(yǔ)句，是行為級(jí)建模的基本語(yǔ)句，它的語(yǔ)句格式為：always@（敏感事件列表），敏感事件可以是時(shí)鐘邊沿信號(hào)也可以是電平信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路[5]。敏感事件列表中可以包含多個(gè)敏感事件，只要所列舉的任意一種情況發(fā)生，都將激活事件控制，各個(gè)敏感事件之間是“或”的關(guān)系；但不可以同時(shí)包括電平敏感事件和邊沿敏感事件，也不可以同時(shí)包括同一個(gè)信號(hào)的上升沿和下降沿，這兩個(gè)事件可以合并為一個(gè)電平敏感事件。而且，按照語(yǔ)法要求，在always塊中只能給寄存器變量賦值。

在實(shí)際應(yīng)用中，敏感信號(hào)為時(shí)鐘邊沿信號(hào)，仿真綜合結(jié)果一般正確。但是當(dāng)敏感信號(hào)為電平信號(hào)時(shí)，情況就會(huì)變得復(fù)雜，仿真綜合結(jié)果會(huì)變得不確定。文獻(xiàn)[6]對(duì)always敏感信號(hào)與仿真結(jié)果的這種不確定性問題也進(jìn)行了肯定，但是并沒有進(jìn)一步的分析。本文對(duì)always語(yǔ)句中的事件控制敏感信號(hào)出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行對(duì)比探討，發(fā)掘always語(yǔ)句中敏感信號(hào)分別為時(shí)鐘邊沿信號(hào)和電平信號(hào)的差異，并通過仿真圖形去驗(yàn)證。

1 敏感信號(hào)為時(shí)鐘邊沿信號(hào)

Always語(yǔ)句中的敏感信號(hào)如果為時(shí)鐘邊沿敏感事件，一般用來表示時(shí)序邏輯電路，時(shí)序邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且還取決于電路原來的狀態(tài)，或者說，還與之前的輸入有關(guān)。從電路行為上講，不管輸入如何變化，僅當(dāng)時(shí)鐘的沿（上升沿或下降沿）到達(dá)時(shí)，才有可能使輸出發(fā)生變化[7]。這里以經(jīng)常用到的D觸發(fā)器為例，其仿真圖如圖1所示。

上面所述的D 觸發(fā)器，賦值語(yǔ)句為q<=a|b，等式右端為wire型變量。再舉個(gè)多敏感信號(hào)的時(shí)序邏輯電路的例子，比如帶有清零端的16 分頻，其仿真圖如圖2所示。

只要在always塊的敏感信號(hào)表中定義有效的時(shí)鐘沿，敏感詞的作用立竿見影，然后使用過程賦值語(yǔ)句對(duì)信號(hào)賦值，就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路。

2 敏感信號(hào)為電平信號(hào)

always語(yǔ)句中的敏感信號(hào)如果為電平敏感事件，一般用來表示組合邏輯電路，組合邏輯電路的特點(diǎn)是輸出信號(hào)只是當(dāng)前時(shí)刻輸入信號(hào)的函數(shù)，與其他時(shí)刻的輸入狀態(tài)無關(guān)，無存儲(chǔ)電路。從電路行為上看，其特征就是輸出信號(hào)的變化僅僅與輸入信號(hào)的電平有關(guān)，不涉及對(duì)信號(hào)跳變沿的處理[8]。always電平敏感信號(hào)列表，必須將所有的輸入信號(hào)和條件判斷信號(hào)都列在信號(hào)列表中。有時(shí)不完整的信號(hào)列表會(huì)造成不同的仿真和綜合結(jié)果，因此需要保證敏感信號(hào)的完備性。在實(shí)際的PLD 器件開發(fā)中，EDA 工具都會(huì)默認(rèn)將所有的輸入信號(hào)和條件判斷語(yǔ)句作為觸發(fā)信號(hào)，增減敏感信號(hào)列表中的信號(hào)不會(huì)對(duì)最終的執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生影響，因此如果期望在設(shè)計(jì)中通過修改敏感信號(hào)來得到不同的邏輯，是不能實(shí)現(xiàn)的，這也是經(jīng)常犯錯(cuò)的地方，這是因?yàn)榉抡嫫髟诠ぷ鲿r(shí)不會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充敏感信號(hào)表。如果缺少信號(hào)，則無法觸發(fā)和該信號(hào)相關(guān)的仿真進(jìn)程，也就得不到正確的仿真結(jié)果。這里以一個(gè)2?4譯碼器為例，其仿真圖如圖3所示。

如果想用一個(gè)敏感信號(hào)來控制邏輯變化，比如當(dāng)enable信號(hào)的電平發(fā)生變化時(shí)，再去譯碼，程序如下，仿真圖如圖4所示。

由圖4 可以看出，這并不是所需的結(jié)果，這就是前面所說的，系統(tǒng)自動(dòng)將所有的輸入作為了敏感信號(hào)。

因此，在應(yīng)用always塊語(yǔ)句表述組合邏輯電路時(shí)，一定要注意敏感信號(hào)的完整性，要求觸發(fā)為所有內(nèi)部用到的信號(hào)，可以用always@（*），此時(shí)，綜合工具和仿真工具會(huì)自動(dòng)將所有的敏感信號(hào)自動(dòng)加入敏感信號(hào)列表。

前面已經(jīng)提到過always敏感信號(hào)不可以同時(shí)包括同一個(gè)信號(hào)的上升沿和下降沿，這兩個(gè)事件可以合并為一個(gè)電平敏感事件。在設(shè)計(jì)中，一些初學(xué)的設(shè)計(jì)者經(jīng)常在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都進(jìn)行計(jì)數(shù)器加1，以為這樣能實(shí)現(xiàn)倍頻，仿真結(jié)果如圖5所示。

從圖5中可以發(fā)現(xiàn)并沒有出現(xiàn)想要的結(jié)果，而是呈現(xiàn)出了高阻態(tài)。將直接加1運(yùn)算改為直接的賦值語(yǔ)句，程序如下，仿真結(jié)果如圖6所示。

從圖6中可以看出，cnt8這個(gè)變量存儲(chǔ)的是最后一次賦值，這時(shí)當(dāng)always敏感信號(hào)為電平信號(hào)，系統(tǒng)默認(rèn)為組合邏輯電路，雖然將信號(hào)定義為reg 型，但只是為了滿足always 模塊中的信號(hào)必須定義為reg 型的語(yǔ)法要求，最終的實(shí)現(xiàn)結(jié)果中并沒有寄存器，在圖5中出現(xiàn)高阻態(tài)，因?yàn)閏nt8=cnt8+1是計(jì)數(shù)器，是時(shí)序邏輯電路。

3 結(jié)論

本文對(duì)Verilog語(yǔ)言中always塊語(yǔ)句中的敏感信號(hào)進(jìn)行了對(duì)比探討，得到如下結(jié)論：

（1）如果敏感信號(hào)是時(shí)鐘邊沿觸發(fā)信號(hào)，表示的是時(shí)序邏輯電路，而且在描述時(shí)序電路的always 塊中的reg型信號(hào)都會(huì)被綜合成寄存器，而且時(shí)序邏輯的敏感信號(hào)列表只需要加入所用的時(shí)鐘觸發(fā)沿即可。

（2）如果敏感信號(hào)是電平觸發(fā)信號(hào)，表示的是組合邏輯電路，這里一定要注意敏感信號(hào)的完整性，即所有的輸入和判斷語(yǔ)句的信號(hào)都要加為敏感信號(hào)，否則，得不到想要的設(shè)計(jì)結(jié)果。

（3）在組合邏輯電路描述中，將信號(hào)定義為reg型，只是為了滿足always模塊中的信號(hào)必須定義為reg 型的語(yǔ)法要求，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果中并沒有寄存器。

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