EDA技術(shù)與數(shù)電課程教學(xué)結(jié)合的探討

陳琦

【摘 要】針對(duì)數(shù)電課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式，指出在教學(xué)中引入EDA技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的必要性和可行性。分析了EDA技術(shù)及數(shù)電課程教學(xué)的特點(diǎn)及目前的教學(xué)狀況，提出了EDA技術(shù)與數(shù)電課程結(jié)合教學(xué)的思想。對(duì)兩者結(jié)合的教學(xué)進(jìn)行了研究，并取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù)；數(shù)字電路；數(shù)字電子鐘；課程改革

0 引言

數(shù)字電子技術(shù)課程是高等院校電子類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過該課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生快速了解基本理論知識(shí)，快速培養(yǎng)學(xué)生分析教學(xué)中遇到問題和解決實(shí)踐應(yīng)用問題的能力。因此，課堂教學(xué)的生動(dòng)形象和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善對(duì)課堂實(shí)踐教學(xué)效果及學(xué)生理論應(yīng)用能力的掌握起著非常重要的作用。目前，傳統(tǒng)的理論教學(xué)多采用板書和多媒體相結(jié)合的方式，使用多媒體進(jìn)行教學(xué)具有生動(dòng)、直觀、靈活等特點(diǎn)，不僅節(jié)省了大量的板書時(shí)間，而且充分地?cái)U(kuò)展了課堂教學(xué)的內(nèi)容，使學(xué)生在短短的幾十分鐘課堂時(shí)間里學(xué)到更多的理論知識(shí)。但是對(duì)于實(shí)踐性及應(yīng)用性較強(qiáng)的知識(shí)，教學(xué)效果不是十分理想。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展，在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件可以將所學(xué)理論知識(shí)形象地表現(xiàn)出來，更好的理論聯(lián)系實(shí)際，并加以應(yīng)用，有助于學(xué)生理解和掌握，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式，課程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將EDA仿真引入，可以增加元器件品種、規(guī)格和數(shù)量在實(shí)驗(yàn)室在中的不足，避免教學(xué)儀器的損壞。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的不足也被彌補(bǔ)，而且還符合電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)潮流。

1 EDA技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中的必要性

計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快、電子記憶的特點(diǎn)被EDA技術(shù)借助，成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段，已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。美國NI公司的Multisim軟件就是這方面很好的一個(gè)工具。它是以windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有高仿真高分析的能力。使學(xué)生實(shí)際動(dòng)手與教學(xué)理論脫節(jié)的這一問題得到了很好的解決。學(xué)生可以更快的、更方便地用計(jì)算機(jī)仿真把教學(xué)中的理論再現(xiàn)出來。可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

2 EDA技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 EDA技術(shù)在課堂教學(xué)上的應(yīng)用

將EDA技術(shù)應(yīng)用在課堂教學(xué)上，有助于學(xué)生理解和掌握，比如在課堂講到555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用時(shí)，這是計(jì)算機(jī)仿真軟件就派上了用場(chǎng)，可以很真實(shí)的演示電路的工作過程，使學(xué)生更好地理解用555的接成的脈沖發(fā)生器電路的工作情況，從而掌握電路的應(yīng)用。理論知識(shí)的學(xué)習(xí)枯燥乏味，使學(xué)生感覺到復(fù)雜、抽象。但是通過現(xiàn)場(chǎng)演示操作，讓學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中掌握原理；在現(xiàn)場(chǎng)操作中由抽象轉(zhuǎn)化到現(xiàn)實(shí)；這樣學(xué)生便不再覺得復(fù)雜，一堂現(xiàn)場(chǎng)演示過程學(xué)生便很好的完成了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

上圖是利用仿真軟件模擬555定時(shí)器接成的多諧振蕩器的課堂實(shí)例。利用軟件建立仿真電路，真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓波形，并可通過改變R和C的參數(shù)改變電路的振蕩頻率。

2.2 EDA技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的應(yīng)用

數(shù)電課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。利用計(jì)算機(jī)仿真軟件可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室，提供所需要的電子元件和芯片，搭建難度較高較復(fù)雜的電路，并驗(yàn)證其正確性。下面為學(xué)生利用仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。

利用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘，由秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和校時(shí)電路構(gòu)成電路。秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器可由555定時(shí)器構(gòu)成。計(jì)時(shí)電路中采用兩個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器分別完成秒計(jì)時(shí)和分計(jì)時(shí)；24進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成時(shí)計(jì)時(shí)；采用譯碼器將計(jì)數(shù)器的輸出譯碼后送七段數(shù)碼管顯示。校時(shí)電路采用開關(guān)控制時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)為校時(shí)脈沖以完成校時(shí)。學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖，并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。

3 總結(jié)

將現(xiàn)代EDA技術(shù)融入數(shù)字電路課程內(nèi)容，將全新的設(shè)計(jì)思路和方法滲透到課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，這樣可以使學(xué)生的興趣提高，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在實(shí)踐中很好的應(yīng)用新的知識(shí)、理論等， 使學(xué)生的想象力、創(chuàng)新力在一定程度上得到提高。跟上電子科技發(fā)展的的步伐，才能帶給數(shù)字電路課程以全新的面貌。它將使專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容與世界電子技術(shù)發(fā)展同步，并使原有教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，現(xiàn)在教學(xué)質(zhì)量有待提高，只有提高教學(xué)質(zhì)量，才能擺脫傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)方法的思維模式。才能提高學(xué)生自身的創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)能力和創(chuàng)新的意識(shí)。才能更好的適應(yīng)市場(chǎng)需要。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：劉展]