基于《EDA技術》的《數字電子技術》課程改革研究

王艷芬

摘 要：《EDA技術》與《數字電子技術》課程的融合是《數字電子技術》課程改革的必然趨勢。課程改革后，數字系統的設計更接近現代主流技術方向和設計潮流，因此，教學資源的優化和整合會更加合理、科學，學生的能力能夠得到進一步提升。鑒于此，有必要深入研究基于《EDA技術》的《數字電子技術》課程改革，從而提升教學質量，培養學生的創新思維，進一步促進我國的教學改革。

關鍵詞：《EDA技術》；《數字電子技術》；課程改革；數字系統

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.138

EDA技術與現代化的電子系統的設計要求相符，應用這項技術徹底改變了數字系統的實現手段和設計方法，使電子系統設計從硬件設計變成了編程設計。編程設計的核心是VHDL語言，通過VHDL語言和EDA技術的鞏固，電子系統的設計思路變得更加簡單，功能更加明晰。CPLD和FPGA能夠反復測試硬件性能，使硬件電路變得簡明，并且設計電路具有很強的保密性。設計人員修改設計的時候可以利用修改程序的方法提升設計的效率和靈活性。

1 《數字電子技術》課程改革的原因分析

EDA技術為Electronic Design Automation （電子設計自動化）的簡稱，它的出現是計算機信息技術和電子技術發展的成果之一，它的應用和不斷完善推動著工業設計的革命。現階段，我國各個高等院校與電類相關專業都會開設《數字電子技術》課程。因為這門課程屬于基礎課，并且與生產實踐緊密聯系。開設這門課程的目的是加深學生對學過的知識的理解，學會利用數字邏輯進行電路實驗，以提高他們分析數字電路、設計數字電路、調試數字電路和組裝數字電路等技能，為后續專業課的學習打下堅實的基礎。圖1是《數字電子技術》課程設計的參考電路。

在《數字電子技術》課程改革中應用《EDA技術》具有重要的意義，具體表現在以下幾個方面。

1.1 有助于提高學生實驗的積極性

EDA工具是一個仿真的實驗平臺，它的開放性強，利用這個平臺學生能夠結合自己的興趣完成教師規定的實驗項目，也可以根據自己的就業要求將自己的新想法應用到實用性高的開發項目中，或者根據自己的實際能力參與某個科研項目中的功能模塊或者子項目。這樣做，既有助于解決由于缺少經費、使用方法不恰當、管理不科學等因素對實驗造成的影響，也有助于激發學生的積極性，幫助他們更好地掌握知識。

1.2 有助于提升實驗效率，豐富實驗內容

EDA技術的實驗環境不是真實的環境，而是虛擬的環境，它能夠避免運用種類過多的專門的集成芯片，使得實驗電路變得簡單，減少實驗費用。學生使用語言描述硬件設備，編寫程序時，在相同的可編程邏輯器件上就能夠順利完成各種數字電路實驗。所以，實驗內容變得豐富，也就規避了連線的煩瑣。教師可以以實驗設計構想為前提開發出以EDA技術為基礎的硬件平臺，完成所有實驗內容，縮短實驗時間，提高實驗效率。

1.3 創建創新人才的培養平臺

EDA技術可以為學生提供良好的環境，在實際教學活動中，增強學生的主體地位，幫助學生獲得設計上的自由性，在電腦上多次試驗、設疑，根據不同的結果選取最佳的設計方案或者試驗方案。利用驗證訓練、糾錯訓練、創新訓練等各種形式的訓練鍛煉學生的動手實踐能力，培養它們的綜合設計能力、不斷創新的能力，從而提升他們在工程技術方面的素質，促進學生技能的發展。

2 《數字電子技術》課程改革實踐探究

2.1 《數字電子技術》的實驗模式

《數字電子技術》的實驗模式有2種，一種是傳統模式，另一種是現代模式。而《數字電子技術》課程有兩大環節，第一個環節是理論教學和實驗教學，第二個環節是實習。傳統模式的實驗過程為：①根據實驗內容做好相關準備工作，特別是準備好需要用到的芯片、各種信號的連線、必備的實驗儀器等；②在具體實驗中，要根據給定的連線圖來接線，及時改變輸入狀態，而且要記錄輸出變化，然后判定與理論分析結果是否相符。這種實驗方式明顯存在不足，比如某個環節出現了問題，可能需要重新設計，由此就會造成資源的浪費，延長設計周期，致使投入的成本變高。

現代模式的本質是在《數字電子技術》課程改革中引入《EDA技術》，即科學利用諸如MULTISIM、PROTEL99SE、QuartusⅡ、PSPICE等計算機軟件，實驗的準備工作量就會減少，不需要準備多種多樣的芯片，同時，檢驗它們的功能是否正常，只需要利用電腦提供相應的軟件平臺構建虛擬的實驗環境，根據實驗內容編寫代碼或者輸入電路圖，然后進行編譯和仿真即可，智能化程度高。圖2和圖3為利用MULTISIM技術創設的虛擬實驗環境。

EDA技術是數字電子技術最新的技術發展方向，它的特征為：設計方法是自頂向下的，對整個系統進行方案設計和功能劃分。

2.2 《數字電子技術》課程改革措施

將《EDA技術》與《數字電子技術》這兩門課程結合起來，根據課程教學的實際要求和企業調研的實際需求，仔細梳理知識脈絡，對應好知識點和學生的能力，構建教學主線和能力主線，明確課程任務等是《數字電子技術》課程改革的必然趨勢。具體措施有以下幾點。

2.2.1 創設新型《數字電子技術》課程

新型《數字電子技術》課程應當將《EDA技術》作為主要的實踐方式，以數字電子的基本理論和基本技能作為引導，主要的設計手段是硬件描述的語言與EDA平臺，宗旨是培養工程開發的能力。新的課程改革把傳統的數字電子技術的設計與現代的設計方法結合到一起。在原理圖的設計上，利用EDA環境描述數字邏輯的基礎；在可編程邏輯的器件上，根據硬件描述語言描述數字系統的設計，也就是設計電子系統時要突出現代的設計方法；將EDA技術高效的融入傳統設計中，高效結合《數字電子技術》和《EDA技術》這兩門不同的課程，重點關注基本的概念、單元電路、基本方法、典型電路等，在現代工程的應用背景下，促進學生形成基本的應用技能。

2.2.2 構建《數字電子技術》課程的新體系和新內涵

《數字電子技術》課程改革的核心內容之一為創設與新的教學要求相符的實驗環境，配套相應的理論課程教學。在《數字電子技術》課程改革過程中，應當以《EDA技術》為平臺，對實踐內容進行深入改革，幫助學生更加直觀、形象地了解與電路有關的原理和工作過程，也可以利用修改電路的參數或者形式的辦法與學生們共同討論電路中發現的不同現象，探討解決問題的措施。這樣做，一方面，能夠活躍課堂氣氛，另一方面，能夠激發學生的學習興趣。此外，理論與實驗兩者的緊密結合有利于發掘學生的積極性和創造性，有很好的教學效果。鑒于此，設計人員設計出的實驗箱資源應當十分豐富，具備較強的擴展能力和可操作能力。

3 結束語

在與《自動化技術》和《電子技術》等相關的課程中，《數字電子技術》是一門基礎課程，該課程涉及到的實驗大多是驗證與之相關的重要技術和重要理論。傳統《數字電子技術》課程是以某些特定的功能芯片為基礎，在驗證電路的原理時，需要利用簡易的連接電路，所以，局限性比較大。現階段，在電子設計領域，EDA技術已經成為了主要的技術方向和設計潮流。由此可以預見，在《數字電子技術》課程改革中，EDA技術的發展前景會更加廣闊。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕