電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例精選(九篇)

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第1篇：電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例范文

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

0 引 言

數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用是高等院校電氣信息類(lèi)學(xué)科中一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程，既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，還是數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先導(dǎo)課程，在整個(gè)人才培養(yǎng)中起著承上啟下的作用。

案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法將以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問(wèn)題并完成任務(wù)為主的互動(dòng)式教學(xué)理念；將再現(xiàn)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W(xué)習(xí)，使學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓每一位學(xué)生都能根據(jù)自己對(duì)當(dāng)前問(wèn)題的理解，運(yùn)用已有的知識(shí)和個(gè)人體驗(yàn)提出解決方案并最終解決問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

數(shù)字電路/ARM7嵌入式系統(tǒng)多功能教學(xué)科研平臺(tái)如圖1所示。該平臺(tái)以FPGA（field programmable gates array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）為核心，以綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為導(dǎo)向，具有豐富的外設(shè)接口以及豐富的設(shè)計(jì)資源。借助該平臺(tái)，學(xué)生可以使用EDA（electronic design automatic）技?g實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字電路設(shè)計(jì)，不僅能強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力[1]，而且能使設(shè)計(jì)風(fēng)格更靈活、設(shè)計(jì)效率更高。借助該平臺(tái)，可以進(jìn)行一系列數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，借助于案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。

2 “LED點(diǎn)陣顯示”案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)

“LED點(diǎn)陣顯示”案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)需根據(jù)任務(wù)驅(qū)動(dòng)五步教學(xué)法實(shí)現(xiàn)，分別為理論講解（聽(tīng)）、案例教學(xué)（看）、強(qiáng)化訓(xùn)練（做）、歸納總結(jié)（思）和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用（查）。

2.1 理論講解和案例教學(xué)

數(shù)字電路/ARM7嵌入式系統(tǒng)多功能教學(xué)科研平臺(tái)中8×8 LED點(diǎn)陣顯示電路原理圖如圖2所示。由圖2知，要想點(diǎn)亮LED燈，只要LED的陽(yáng)極接高電平、陰極接低電平即可。假定要實(shí)現(xiàn)第1個(gè)LED燈亮，令DISP-CS7=0，DISP-CS0～DISP-CS6為1，則PNP管（Q9）導(dǎo)通，Q9發(fā)射極的3.3V電壓即加到第1列LED的陽(yáng)極，令DISP-D0=0，DISP-D1～DISP-D7為1，則第1個(gè)LED燈亮。假定要實(shí)現(xiàn)第1列LED燈亮，令DISP-CS7=0，DISP-CS0～ DISP-CS6為1，令DISP-D0～ DISP-D7均為0，則第1列LED燈亮。

2.2 強(qiáng)化訓(xùn)練

根據(jù)理論講解和案例教學(xué)，學(xué)生能學(xué)會(huì)如何控制某一個(gè)或某一列LED燈亮，教師可以布置任務(wù)讓學(xué)生點(diǎn)亮任何一個(gè)或者任何一列（行）LED燈。通過(guò)實(shí)踐練習(xí)，學(xué)生能夠輕而易舉地點(diǎn)亮LED燈。這個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生建立設(shè)計(jì)電路的自信心，滿(mǎn)足學(xué)生設(shè)計(jì)電路的成就感，激發(fā)他們對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜電路的渴望。

此時(shí)，教師可以適當(dāng)加大實(shí)驗(yàn)難度，如實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按列（行）依次點(diǎn)亮。這時(shí)，學(xué)生會(huì)根據(jù)自己的想法控制LED點(diǎn)陣按列（行）點(diǎn)亮，教師的角色則應(yīng)該由教變?yōu)閷?dǎo)，參與學(xué)生的設(shè)計(jì)中并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)給予一定的引導(dǎo)。如果學(xué)生能夠想到可以令DISP-D0～DISP-D7為0，而將DISP-CS0～DISP-CS7輪流置為0，就可以實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按列點(diǎn)亮；或者令DISP-CS0～DISP-CS7為0，而將DISP-D0～DISP-D7輪流置為0，則可以實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按行依次點(diǎn)亮。此時(shí)，教學(xué)過(guò)程已經(jīng)從再現(xiàn)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W(xué)習(xí)。

一旦學(xué)生意識(shí)到這個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)，他們就會(huì)立即想到由計(jì)數(shù)器加上譯碼器實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣的依次點(diǎn)亮，因?yàn)樯鲜霭咐团荞R燈的設(shè)計(jì)非常相似。74154實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管和LED點(diǎn)陣的控制原理圖如圖3所示，其原理可以參考文獻(xiàn)[1]，學(xué)生可以用74154芯片（電路板上芯片）和計(jì)數(shù)器（由FPGA實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)案例設(shè)計(jì)。LED陣列按列點(diǎn)亮原理圖如圖4所示，其中的插圖即為某列LED燈點(diǎn)亮圖。在這個(gè)案例中，學(xué)生可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘clk頻率（49.152 MHz）進(jìn)行不同的分頻，此時(shí)，教師應(yīng)該將任務(wù)具體化為肉眼能夠分辨出LED點(diǎn)陣是按列點(diǎn)亮即可。

此時(shí)，教師可以再次加大實(shí)驗(yàn)難度，如實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按燈依次點(diǎn)亮。教師可以引導(dǎo)學(xué)生：①假定DISP-CS*為0，設(shè)置DISP-D0～DISP-D7輪流為0，可以實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣第*列LED燈依次點(diǎn)亮；②假定DISP-CS0～DISP-CS7輪流為0，且DISP-CS*為0的時(shí)間剛好可以實(shí)現(xiàn)第*列LED燈依次點(diǎn)亮完畢；③假定條件成立。一般情況下，學(xué)生基于前面的設(shè)計(jì)體驗(yàn)再加以教師的適當(dāng)引導(dǎo)，就可以想到借助74138實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按燈點(diǎn)亮。

LED點(diǎn)陣按燈點(diǎn)亮原理圖如圖5所示。當(dāng)disp_sel[2：0]為0時(shí)，74138的輸入端會(huì)在000～111之間變化一次，此時(shí)，co[1]～co[8]便依次出現(xiàn)低電平，則DISP-CS0所對(duì)應(yīng)的LED列就會(huì)依次點(diǎn)亮；當(dāng)disp_sel[2：0]在000～111之間變化時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣按燈依次點(diǎn)亮。此時(shí)，教學(xué)過(guò)程已經(jīng)從以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問(wèn)題和完成任務(wù)為主的互動(dòng)式教學(xué)理念。

2.3 歸納總結(jié)

“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，通過(guò)案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，學(xué)生要將自己習(xí)得的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)感悟內(nèi)化為自己的能力，通過(guò)歸納總結(jié)得出設(shè)計(jì)規(guī)律，拓展設(shè)計(jì)電路的種類(lèi)，提升自己設(shè)計(jì)的能力。

2.4 實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

在案例驅(qū)動(dòng)的最終步驟實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中，教師須要求學(xué)生根據(jù)相應(yīng)的資料和提示用LED點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)字母和數(shù)字顯示。資料包括：①PCtoLCD2002的使用；②用MegaWizard Plug-in Manager創(chuàng)建ROM的方法；③LED點(diǎn)陣的動(dòng)態(tài)顯示原理。提示包括：①使用PCtoLCD2002生成字母或數(shù)字的字模，其中字模中1為點(diǎn)亮的LED燈，0為熄滅的LED燈；②字模放在ROM中等待調(diào)用；③LED點(diǎn)陣行線DISP-D0～DISP-D7由字?？刂?，LED點(diǎn)陣列線DISP-CS0～ DISP-CS7則由disp_sel[2：0]控制；④LED點(diǎn)陣要穩(wěn)定地顯示字母和數(shù)字，需要LED點(diǎn)陣的行和列以極快的頻率掃描，基于視覺(jué)暫留現(xiàn)象和LED點(diǎn)陣余暉，便得到穩(wěn)定的設(shè)計(jì)字符。8×8 LED點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)字母和數(shù)字的原理圖如圖6所示，其中插圖部分是實(shí)現(xiàn)顯示的數(shù)字9、7和字母Y、D。

一般情況下，大約10%的學(xué)生可以根據(jù)資料和提示設(shè)計(jì)出電路圖并利用試驗(yàn)箱完成設(shè)計(jì)任務(wù)，而這10%的學(xué)生又可以迅速將設(shè)計(jì)分享給暫時(shí)沒(méi)有解題思路的學(xué)生，從而形成團(tuán)結(jié)緊張、拼搏鉆研的學(xué)習(xí)氛圍。

第2篇：電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例范文

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；定時(shí)器；LCD顯示

1 引言

應(yīng)用AT89C51的定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)2位的LED數(shù)碼顯示作為“秒表”：顯示時(shí)間為00～99s，每秒自動(dòng)加1，設(shè)計(jì)一個(gè)“開(kāi)始”鍵，按下“開(kāi)始”鍵秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)。設(shè)計(jì)一個(gè)“復(fù)位”鍵，按下“復(fù)位” 鍵后，秒表從0開(kāi)始計(jì)時(shí)。

2 秒表的工作原理

LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類(lèi)似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車(chē)站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖。

3 方案設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行計(jì)時(shí)并在數(shù)碼管上顯示時(shí)間，則可利用DVCC系列單片機(jī)微機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的芯片8032（芯片的功能類(lèi)似于芯片AT89C51，其管腳功能也和AT89C51的管腳功能類(lèi)似）中的P3.2管腳做為外部中斷0的入口地址，并實(shí)現(xiàn)“開(kāi)始”按鍵的功能；將P3.3做為外部中斷1的入口地址，并實(shí)現(xiàn)“清零”按鍵的功能；將P3.0做為數(shù)據(jù)信號(hào)DATA輸入的入口地址；將P3.1做為時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入的入口地址。定時(shí)器T0作為每秒加一的定時(shí)器；定時(shí)器T1作為“快加”鍵的定時(shí)器。其中“開(kāi)始”按鍵當(dāng)開(kāi)關(guān)由1撥向0（由上向下?lián)埽r(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；“清零”按鍵當(dāng)開(kāi)關(guān)由1撥向0（由上向下?lián)埽r(shí)數(shù)碼管清零，此時(shí)若再撥“開(kāi)始”按鍵則又可重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。

圖1為7段兩位帶小數(shù)點(diǎn)10引腳的LED數(shù)碼管。

圖1 LED數(shù)碼管圖

4 結(jié)論

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)的原理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路和顯示電路，以及一些按鍵電路等來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，將軟硬件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，其中軟件系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，包括顯示程序，計(jì)數(shù)程序，中斷，硬件系統(tǒng)利用Protues強(qiáng)大的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

朱楓，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生

第3篇：電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例范文

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)法；電子線路CAD；教學(xué)改革；教材建設(shè)

作者簡(jiǎn)介：陳曉平（1956-），女，福建福州人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，教授；李長(zhǎng)杰（1972-），男，山東淄博人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，副教授。（江蘇鎮(zhèn)江212013）

基金項(xiàng)目：本文系2011年江蘇大學(xué)教學(xué)教改項(xiàng)目“電類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用性課程案例教學(xué)法的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2011JGYB016）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）16-0038-02

案例教學(xué)法是19世紀(jì)70年代美國(guó)哈佛大學(xué)法學(xué)院院長(zhǎng)蘭德?tīng)柺讋?chuàng)的，最早屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，后來(lái)廣泛運(yùn)用于法學(xué)、軍事學(xué)、教育學(xué)、管理學(xué)等學(xué)科。案例教學(xué)法在西方發(fā)達(dá)國(guó)家非常盛行，是一種已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟和充分的教學(xué)方法和教學(xué)手段，有一套行之有效且相當(dāng)規(guī)范的操作理論、操作規(guī)范和操作模式。哈佛商學(xué)院對(duì)案例教學(xué)法的成功運(yùn)用和實(shí)施，尤其是使用這種方法為社會(huì)培養(yǎng)的大量杰出的工商界驕子，使得案例教學(xué)法成為一種風(fēng)靡全球的、被認(rèn)為是代表未來(lái)教育方向的成功教育模式。

在我國(guó)，案例教學(xué)法已被越來(lái)越多的人所接受，并列入了各高校的教學(xué)改革計(jì)劃，特別是在法學(xué)、醫(yī)學(xué)、工商管理類(lèi)和思想政治教育等專(zhuān)業(yè)教學(xué)中運(yùn)用較多。隨著新技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展以及新技術(shù)對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段革新的迫切要求，案例教學(xué)法正在被越來(lái)越多的技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)所青睞，開(kāi)始被應(yīng)用到電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、建筑等相關(guān)領(lǐng)域，尤其在電氣化和信息化技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)前，掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)與技能已經(jīng)成為趨勢(shì)。以電類(lèi)專(zhuān)業(yè)主要應(yīng)用性課程之一——“電子線路CAD技術(shù)”作為載體，研究如何應(yīng)用案例教學(xué)法來(lái)進(jìn)行教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)等多方面的改革與實(shí)踐。

一、“電子線路CAD技術(shù)”課程的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

“電子線路CAD技術(shù)”是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的應(yīng)用性課程之一，其人才培養(yǎng)的基本要求是能夠熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按一定的規(guī)范進(jìn)行電路圖的繪制，能夠完成單面、雙面或多層PCB板的設(shè)計(jì)。該課程授課對(duì)象是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電路原理、電子技術(shù)課程，具備一定的電學(xué)理論和電子元器件基礎(chǔ)，并即將學(xué)習(xí)單片機(jī)原理等相關(guān)課程，因此他們進(jìn)行電子線路CAD軟件——PROTEL的學(xué)習(xí)時(shí)，不僅僅是照葫蘆畫(huà)瓢式繪制原理圖和PCB版，更重要的是利用他們所學(xué)的知識(shí)去體會(huì)電子電路設(shè)計(jì)所帶給他們的樂(lè)趣，引領(lǐng)他們有更多的興趣進(jìn)入本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，為后期參加電子設(shè)計(jì)實(shí)踐或科研打下良好的基礎(chǔ)。這就需要從課程教學(xué)模式入手，將案例教學(xué)法理念切實(shí)貫穿到教學(xué)內(nèi)容、課程教材、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源等諸多方面。

從教學(xué)內(nèi)容和課程教材方面看，目前有關(guān)PROTEL軟件的書(shū)籍有很多，但是絕大多數(shù)相關(guān)書(shū)籍往往按照軟件菜單命令的順序講解，只注重講授PROTEL軟件的各個(gè)菜單的功能，其選擇的設(shè)計(jì)實(shí)例往往是軟件本身提供的Demo中的例子，與學(xué)生所學(xué)的電學(xué)理論實(shí)際脫離，少數(shù)書(shū)籍采用的案例與課程銜接不夠緊密，存在或者較為復(fù)雜，或者較為簡(jiǎn)單的情況。使用這樣的教材，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)很難形成一條主線，從枯燥的指令中看不清楚與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，缺少學(xué)習(xí)動(dòng)力，不利于教學(xué)的有效開(kāi)展，因此教學(xué)方式改革的第一步就要進(jìn)行教材改進(jìn)與完善。

二、引入案例教學(xué)法改進(jìn)“電子線路CAD技術(shù)”教材

教材是課程運(yùn)行的載體，要引入案例教學(xué)法進(jìn)行有效的教學(xué)，首先要在教材中引入典型案例，[1]以實(shí)例為主導(dǎo)的教材進(jìn)行引導(dǎo)性的教學(xué)，來(lái)實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)軟件的學(xué)習(xí)。電子線路CAD技術(shù)——PROTEL電路設(shè)計(jì)課程是一門(mén)理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)、極富創(chuàng)造性、具有明顯時(shí)展特點(diǎn)的課程，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握原理圖的繪制、PCB板的設(shè)計(jì)能力，能完成中等復(fù)雜程度的PCB板的布局與布線。為此目的就要在充分參閱國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材的基礎(chǔ)上，立足于“加強(qiáng)基礎(chǔ)、結(jié)合實(shí)際、突出重點(diǎn)、利于教學(xué)”的指導(dǎo)思想進(jìn)行教材內(nèi)容的選擇，[2]將科研成果中的典型案例融入到教材內(nèi)容中去，及時(shí)吸取與本課程有關(guān)的新理論、新方法和新技術(shù)，提升實(shí)踐性教材的實(shí)用性、通俗性和先進(jìn)性。通過(guò)充分考慮學(xué)生的先修課程與后續(xù)課程，合理選擇實(shí)例內(nèi)容的深度和廣度，按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的次序，利用一個(gè)具體實(shí)例貫穿課程全過(guò)程。通過(guò)這個(gè)實(shí)例的操作來(lái)講授介紹有關(guān)命令的使用方法，做到以具備工程背景的實(shí)例為主線，按照實(shí)際CAD設(shè)計(jì)的步驟，循序漸進(jìn)地介紹PROTEL的各種編輯工具的使用方法及進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的全過(guò)程，使學(xué)生在完成實(shí)例練習(xí)的基礎(chǔ)上，由淺入深地逐步掌握應(yīng)用PROTEL軟件進(jìn)行電子線路CAD設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

對(duì)于初學(xué)者來(lái)講，首先要了解CAD軟件中的指令的意義及使用方法。為了掌握基礎(chǔ)指令含義，可在教材中選擇只含有分立元件電路板的章節(jié)進(jìn)行介紹，例如“模擬電子技術(shù)”課程中介紹的一些基本電路，這些電路都具有實(shí)際意義，并且主要由電阻、電感、電容、二極管、三極管等管腳比較少的分立元器件組成，這樣使初學(xué)者在繪制較為簡(jiǎn)單的電路原理圖及印制板圖過(guò)程中，直觀理解和掌握CAD軟件中的指令的意義及使用方法。在經(jīng)過(guò)初級(jí)電路繪制后，再選擇一些包含有多管腳的數(shù)字集成電路進(jìn)行加強(qiáng)訓(xùn)練。根據(jù)案例教學(xué)法的思路，在教材中引入具有實(shí)際工程背景的典型案例，即一個(gè)典型的具體電路作為貫穿全書(shū)的基礎(chǔ)主線，在對(duì)典型實(shí)例的運(yùn)用中理解電子線路CAD的基本知識(shí)和方法技能，達(dá)到使學(xué)生快速、有效地掌握電子電路PCB的設(shè)計(jì)與制作目的，有效發(fā)揮教材這一知識(shí)引導(dǎo)的作用?；谶@種思考，在2008年編寫(xiě)并由中國(guó)科技大學(xué)出版社出版了《電子電路CAD實(shí)用技術(shù)》一書(shū)，教學(xué)實(shí)踐表明，該教材較好地實(shí)現(xiàn)了“電子線路CAD技術(shù)”課程的引導(dǎo)作用，能夠使學(xué)生在一周課程設(shè)計(jì)中快速了解和掌握PROTEL軟件的使用方法。

三、利用多種渠道完善案例教學(xué)法的教學(xué)效果

案例教學(xué)法的有效實(shí)施不僅需要一本好的教材，同時(shí)還需要好的教學(xué)手段，要引導(dǎo)學(xué)生“教中學(xué)”、“學(xué)中做”、“做中學(xué)”。為了讓學(xué)生有效掌握電子線路CAD技術(shù)，可先讓他們通過(guò)教材上的教學(xué)案例掌握電子線路CAD技術(shù)的基本語(yǔ)言和基本設(shè)計(jì)方法，然后再通過(guò)一個(gè)個(gè)具體CAD任務(wù)的布置，讓學(xué)生通過(guò)具體CAD案例的設(shè)計(jì)與實(shí)踐總結(jié)掌握CAD設(shè)計(jì)技巧，使學(xué)生做到觸類(lèi)旁通。為了避免因知識(shí)點(diǎn)分散造成學(xué)生不能系統(tǒng)掌握知識(shí)的問(wèn)題，在每一個(gè)教學(xué)單元結(jié)束后，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，建立起單元內(nèi)及單元間的聯(lián)系，以加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解，完成真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。如在層次原理圖設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)后，對(duì)原理圖編輯器工作環(huán)境的設(shè)置要進(jìn)行有系統(tǒng)地總結(jié)學(xué)習(xí)，對(duì)布線工具欄、畫(huà)圖工具欄及元件的各種操作方法要進(jìn)行復(fù)結(jié)。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題，教師要面對(duì)面地引導(dǎo)解決，要增強(qiáng)學(xué)生的自信心、解決問(wèn)題的能力和成就感。只有激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，才能產(chǎn)生理想的教學(xué)效果。

從當(dāng)前課程教學(xué)方式來(lái)看，應(yīng)用性課程教學(xué)通常采用的是在實(shí)驗(yàn)室由教師統(tǒng)一要求下進(jìn)行的歸一化培訓(xùn)的單一教學(xué)手段。這種方式不利于學(xué)生個(gè)性創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，容易產(chǎn)生理論與實(shí)際相脫節(jié)的現(xiàn)象，要改變這種歸一化培訓(xùn)的單一教學(xué)手段，就要開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)室教學(xué)之外的教學(xué)形式。其中一種方法就是與企業(yè)合作，鼓勵(lì)學(xué)生走到企業(yè)參與技術(shù)實(shí)踐，了解產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展，將企業(yè)項(xiàng)目引入到自身的課程設(shè)計(jì)中，形成既有鮮明個(gè)性特色又有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)結(jié)果，讓理論與實(shí)際真正結(jié)合起來(lái)；或者請(qǐng)與學(xué)校有合作關(guān)系的企業(yè)專(zhuān)家到學(xué)校進(jìn)行具體的課程指導(dǎo)以及典型案例方案的確定，讓包含有實(shí)際意義的、與生活息息相關(guān)的案例直接進(jìn)入學(xué)生的課堂中，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)這種技術(shù)的實(shí)用性與趣味性，使電子線路CAD技術(shù)與企業(yè)中最新技術(shù)應(yīng)用狀況接軌，在課程的教學(xué)中體現(xiàn)現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

再有一種方法就是建立基于案例教學(xué)法的教學(xué)資源庫(kù)與支撐網(wǎng)站，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)這種信息量廣泛、方便使用的第二課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)和提升電子線路CAD技術(shù)的掌握，從而熟練使用某一種或多種電子線路CAD軟件，能夠按規(guī)范完成電路圖的繪制，實(shí)現(xiàn)單面、雙面、或多層PCB板的設(shè)計(jì)，達(dá)到符合將來(lái)從事的專(zhuān)業(yè)工作的需求。

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽能夠有力促進(jìn)培養(yǎng)在校學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，[3]這項(xiàng)活動(dòng)在各個(gè)高校已逐漸被重視。參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生雖然只是一小部分，但他們?cè)趯W(xué)生中的影響力卻很大。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽離不開(kāi)電子線路CAD技術(shù)，因此參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生都有自身的實(shí)踐體會(huì)，由此可利用這些優(yōu)秀學(xué)生在班級(jí)的影響力帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓初學(xué)的學(xué)生看到自己同學(xué)做出的實(shí)物，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣與熱情。興趣是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，有了學(xué)習(xí)興趣就能理性地深入學(xué)習(xí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解得更深刻，學(xué)習(xí)更扎實(shí)；反過(guò)來(lái)也會(huì)使他們的學(xué)習(xí)興趣更濃，步入良性循環(huán)的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)優(yōu)秀學(xué)生的以少帶多、以強(qiáng)帶弱的促進(jìn)作用，極大發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，挖掘其學(xué)習(xí)潛力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

四、結(jié)論

以我?！半娮泳€路CAD技術(shù)”課程為研究對(duì)象，以案例教學(xué)法應(yīng)用為主線，從教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源及支撐網(wǎng)站等多角度入手，研究如何建立一種基于案例教學(xué)法的高校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用性課程實(shí)施新模式。為了提高學(xué)生電子線路板設(shè)計(jì)能力，將典型產(chǎn)品案例、實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目及學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目引入到教學(xué)過(guò)程中，基于實(shí)際工作過(guò)程構(gòu)建一種新的教學(xué)過(guò)程，采用案例教學(xué)法，恰當(dāng)?shù)卦诟鹘虒W(xué)環(huán)節(jié)中融入規(guī)范實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，將“電子線路CAD技術(shù)”課程建設(shè)成為集能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)和孕育學(xué)生創(chuàng)新成果的教學(xué)平臺(tái)，使培養(yǎng)的學(xué)生具有較高的專(zhuān)業(yè)水平與實(shí)際應(yīng)用能力。近幾年來(lái)，我校培養(yǎng)的學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中多人多次獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，這些成績(jī)的取得與“電子線路CAD技術(shù)”課程所打下的良好基礎(chǔ)是密不可分的。

參考文獻(xiàn)：

[1]和衛(wèi)星,李長(zhǎng)杰,汪少華.電子電路CAD實(shí)用技術(shù)[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2008.

第4篇：電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;數(shù)字電路;課程改革;教學(xué)方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力,因此,生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開(kāi)放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識(shí)和理論形象地表現(xiàn)出來(lái),有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。

二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺(jué),并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。

計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿(mǎn)足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。

三 課程教學(xué)的若干問(wèn)題及改革研究

對(duì)于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專(zhuān)院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說(shuō)明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒(méi)用,用的沒(méi)學(xué)。現(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時(shí)多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。

其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無(wú)非就是這幾種:講授法、討論法、談話(huà)法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對(duì)有些課程很有效,但是對(duì)計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過(guò)程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說(shuō)明某個(gè)定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對(duì)某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對(duì)于學(xué)生理解和掌握此部分知識(shí)非常有用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,就是教師布置一些運(yùn)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里做出來(lái),并檢查完成情況。這樣學(xué)生對(duì)該節(jié)課所學(xué)知識(shí)從理論到應(yīng)用有了一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí),而且對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來(lái)比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對(duì)提升教學(xué)效果有顯著作用。

再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對(duì)芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識(shí)和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個(gè)別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問(wèn)題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時(shí)間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會(huì)阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個(gè)問(wèn)題,利用這個(gè)軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在課堂講到門(mén)電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時(shí),可以現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過(guò)程,使學(xué)生更好地理解門(mén)電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過(guò)程是由原理到應(yīng)用,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門(mén)電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對(duì)于大部分同學(xué)來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn),如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會(huì)獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說(shuō)明TTL與非門(mén)工作原理的課堂實(shí)例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對(duì)電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個(gè)層次,在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開(kāi)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)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時(shí)利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個(gè),綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個(gè)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。

要求用中、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,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺(tái),集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開(kāi)關(guān)若干。

提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),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。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?

五 總結(jié)

論文對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問(wèn)題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無(wú)需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。

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第5篇：電子電路設(shè)計(jì)實(shí)例范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；課程教學(xué)；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：陳柳（1979-），女，湖北丹江口人，武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院電子學(xué)教研室，講師；戴璐平（1969-），女，湖北武漢人，武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院電子學(xué)教研室，講師。（湖北 武漢 430073）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）02-0096-02

一、“數(shù)字電子技術(shù)”課程特點(diǎn)

“數(shù)字電子技術(shù)”課程是電類(lèi)、信息類(lèi)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)入本專(zhuān)業(yè)時(shí)首先開(kāi)始學(xué)習(xí)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程，該課程與后續(xù)開(kāi)設(shè)的“微機(jī)原理”、“單片機(jī)原理”、“EDA技術(shù)”等諸多專(zhuān)業(yè)課程密切相關(guān)，是學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵性課程之一，在課程體系設(shè)置中有著重要的基礎(chǔ)性地位。教學(xué)目的是讓學(xué)生積累豐厚、扎實(shí)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。近年來(lái)，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用已發(fā)展到甚大規(guī)模集成電路，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得課程內(nèi)容日趨分化，分析方法更加多樣，授課內(nèi)容愈加復(fù)雜，目前課程教學(xué)正處在優(yōu)化、調(diào)整、整合的時(shí)期，涌現(xiàn)了大量的關(guān)于教學(xué)研究和教學(xué)改革的探索文章。

二、教學(xué)改革研究現(xiàn)狀

根據(jù)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從時(shí)間分布來(lái)看，近十年來(lái)，關(guān)于“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)方面的文章數(shù)量總體呈逐年上升趨勢(shì)如圖1所示。從文獻(xiàn)內(nèi)容上來(lái)看，這些對(duì)“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的研究和探索有以理論教學(xué)為主的，有側(cè)重實(shí)踐教學(xué)的，也有將理論和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的，涉及教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)手段等各個(gè)方面，出現(xiàn)了很多卓有成效的教學(xué)改革嘗試。典型的幾個(gè)研究方向有：研究性教學(xué)在數(shù)字電子技術(shù)中的應(yīng)用；[1]EDA軟件在“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用；[2，3]多媒體輔助教學(xué)在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中的應(yīng)用；[4，5]“數(shù)字電子技術(shù)”遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)與教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；[6]理論實(shí)踐一體化教學(xué)模式的探索；[7]數(shù)字電子技術(shù)雙語(yǔ)教學(xué)研究；[8]其他，如案例教學(xué)、[9]國(guó)內(nèi)外教學(xué)比較等。[10]

三、“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)方法改革探索

在武漢工程大學(xué)電子學(xué)教研室教學(xué)組教師的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)積累多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對(duì)教學(xué)理論和教學(xué)過(guò)程的體會(huì)，對(duì)電類(lèi)本科“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)改革做出以下幾點(diǎn)探討。

1.在教學(xué)內(nèi)容的安排上，以“三基”為核心，重視知識(shí)的體系化教學(xué)

（1）強(qiáng)調(diào)“基本知識(shí)、基本方法、基本思想”的“三基”核心，“以不變應(yīng)萬(wàn)變”的學(xué)習(xí)思路。由于電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，數(shù)字電子電路的構(gòu)成方式從早期的以邏輯門(mén)、觸發(fā)器為基礎(chǔ)，發(fā)展到現(xiàn)在以集成電路為基礎(chǔ)，其常用分析和設(shè)計(jì)手段從早期的邏輯表達(dá)式、卡諾圖等，發(fā)展到現(xiàn)在以EDA計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主流，數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)體系也日益龐大。因此，目前我國(guó)高校的“數(shù)字電子技術(shù)”課程，更嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)來(lái)說(shuō)應(yīng)該稱(chēng)為“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”，從根本來(lái)說(shuō)講的是數(shù)字電子電路在分析、設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)、基本方法和基本思想。所以在教學(xué)中首先要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，同時(shí)讓學(xué)生知道，電路的具體形式是變化無(wú)窮的，但是分析和設(shè)計(jì)電路所用到的“三基”是始終不變的，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)中才能“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”，從千頭萬(wàn)緒的知識(shí)點(diǎn)中找到最重要的部分，把精華牢牢掌握。

（2）重視知識(shí)的體系化教學(xué)?！皵?shù)字電子技術(shù)”的知識(shí)點(diǎn)很多，學(xué)生在初學(xué)時(shí)往往很難抓住主線，搞清各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系，容易失去學(xué)習(xí)的信心和興趣。因此教師在教學(xué)中就要特別重視知識(shí)的體系化教學(xué)。這種體系化教學(xué)的實(shí)現(xiàn)可以從以下幾個(gè)方面入手。首先，在緒論課上，通過(guò)對(duì)學(xué)科發(fā)展歷史和應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，把教材上的各個(gè)章節(jié)所講的內(nèi)容和作用簡(jiǎn)略說(shuō)明一下，使學(xué)生在學(xué)習(xí)具體知識(shí)點(diǎn)之前，了解數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程、知識(shí)構(gòu)成體系和各種有趣有價(jià)值的應(yīng)用，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性。其次，在各個(gè)章節(jié)講解過(guò)程中，特別是每一章起始和結(jié)束時(shí)，注意承上啟下，將章節(jié)內(nèi)和章節(jié)間的內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，幫助學(xué)生理清知識(shí)的“點(diǎn)、線、面”。這樣，可以幫助學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中始終保持清醒的頭腦。

2.在教學(xué)設(shè)計(jì)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，引入問(wèn)題導(dǎo)向型教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)與傳統(tǒng)的“知識(shí)講授型”教學(xué)不同，強(qiáng)調(diào)學(xué)生為主體，教師只是引導(dǎo)者和組織者。教師通過(guò)一定的方式來(lái)提出問(wèn)題，而分析問(wèn)題和解決問(wèn)題兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)則由教師引導(dǎo)學(xué)生來(lái)完成。教師要精心設(shè)計(jì)導(dǎo)入問(wèn)題的教學(xué)環(huán)節(jié)，可通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)入法、設(shè)疑導(dǎo)入法、示錯(cuò)法等方式導(dǎo)入需要講解的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望和興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，通過(guò)查閱資料、思考、討論等方式尋求解決問(wèn)題的方案，之后再結(jié)合知識(shí)講解，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)做到系統(tǒng)化的理解。

例如，在講述時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)之前，教師可先在大屏幕上演示知識(shí)競(jìng)賽搶答現(xiàn)場(chǎng)的錄像。然后請(qǐng)學(xué)生思考，這種多路搶答電路是如何實(shí)現(xiàn)的，需要那幾個(gè)部分，利用這種生活中熟悉的場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的好奇心。讓學(xué)生通過(guò)查閱資料、思考、分析討論來(lái)逐步完成電路的架構(gòu)和設(shè)計(jì)。在這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師既完成了教學(xué)任務(wù)，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲，學(xué)習(xí)的效果大幅提高。

問(wèn)題導(dǎo)向型的教學(xué)模式提倡學(xué)生自己思考、自己動(dòng)手，并且鼓勵(lì)學(xué)生把學(xué)習(xí)過(guò)程從課內(nèi)延伸到課外，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力都有幫助。

3.在教學(xué)媒體的運(yùn)用上，善于運(yùn)用多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)方式的結(jié)合，恰當(dāng)運(yùn)用必要的現(xiàn)代教育技術(shù)和信息資源

在“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)中，單純的傳統(tǒng)黑板板書(shū)+口頭講解的教學(xué)方式有其固有的不足。例如繪制大量圖表費(fèi)時(shí)費(fèi)力、顯示內(nèi)容不變縮放、不利于教學(xué)中知識(shí)點(diǎn)的前后對(duì)比和復(fù)習(xí)引用、抽象的原理和具體的電路或元器件不易演示等等。此時(shí)，多媒體輔助教學(xué)就體現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢(shì)。這里所說(shuō)的“多媒體”不僅指用電腦PPT課件講解，還有圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻、音頻演示、EDA仿真軟件的直觀演示等等。PPT課件的精心設(shè)計(jì)，結(jié)合各種其他媒體的演示，能有效提高課堂效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

例如，針對(duì)學(xué)生學(xué)完了電子技術(shù)仍然不認(rèn)識(shí)電子元器件的問(wèn)題，教師可以將大量各種規(guī)格、型號(hào)的電子元器件實(shí)物圖顯示給學(xué)生，介紹典型器件的結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用、當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格等等。多媒體教學(xué)不僅方便快速，信息量大，而且會(huì)讓學(xué)生有更直觀的認(rèn)識(shí)，能看到所學(xué)課程與市場(chǎng)、實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)聯(lián)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也會(huì)大大提高。再如，在講解編碼器74LS148時(shí)，教師可以在Multism或Proteus軟件界面上直觀地演示輸入信號(hào)和輸出代碼之間的關(guān)系并譯碼為字符顯示出來(lái)，甚至還可以讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，改變電路輸入，查看電路輸出的變化。一方面可以幫助學(xué)生理解芯片的功能，另一方面可以給學(xué)生更接近實(shí)驗(yàn)環(huán)境的演示效果，使學(xué)生在后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)能迅速上手。

實(shí)踐證明，在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中引入多媒體工具能使教學(xué)內(nèi)容形式豐富、靈活，課堂信息量大，有利于解決“學(xué)時(shí)短、內(nèi)容多”的矛盾。但同時(shí)也要看到單純依賴(lài)多媒體或多媒體使用不當(dāng)所帶來(lái)的問(wèn)題，例如講課速度太快，學(xué)生跟不上，或者講課淪為用PPT演示文字和圖表的單調(diào)過(guò)程等等。因此，多媒體在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用應(yīng)以人為核心，教師要圍繞教學(xué)目標(biāo)地實(shí)現(xiàn)，適時(shí)合理地選取，揚(yáng)長(zhǎng)避短才是使用好多媒體的關(guān)鍵。例如，一些公式推導(dǎo)或者波形圖的繪畫(huà)，不便用動(dòng)畫(huà)分步驟一步步演示的，還是應(yīng)該使用黑板板書(shū)來(lái)完成。

在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的今天，教師要不斷學(xué)習(xí)，跟上潮流，充分利用各種現(xiàn)代教育技術(shù)和信息資源，改善教學(xué)效果，增強(qiáng)與學(xué)生的課內(nèi)外交流。例如，本校為“數(shù)字電子技術(shù)”校級(jí)精品課程建立了網(wǎng)站，在電子學(xué)教學(xué)組老師的不斷建設(shè)與完善下，成為學(xué)生課外學(xué)習(xí)的有效平臺(tái)。在教學(xué)過(guò)程中，筆者使用Email、QQ等工具，將課堂課件與學(xué)生共享，并開(kāi)辟了課外答疑和討論的渠道，受到學(xué)生的普遍好評(píng)。除此之外，論壇、博客、微博等也是非常有效的知識(shí)共享與交流的手段。

4.在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，注重理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合

對(duì)于電類(lèi)和近電類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生，許多高校的電子技術(shù)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)是分開(kāi)進(jìn)行的。本校與“數(shù)字電子技術(shù)”有關(guān)的實(shí)踐教學(xué)主要包括“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”（數(shù)字部分）和“數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)兩門(mén)單獨(dú)設(shè)課的課程。但是在以往的教學(xué)過(guò)程中，有學(xué)生反映，理論教學(xué)太枯燥，難學(xué)懂；實(shí)驗(yàn)課機(jī)械地完成，搞不清原理。這種情況主要是理論與實(shí)踐脫節(jié)造成的。實(shí)際上，“數(shù)字電子技術(shù)”是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。在理論教學(xué)的過(guò)程中，若能結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)案例，則能給予學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而通過(guò)理論學(xué)習(xí)上升到理性認(rèn)識(shí)，再到實(shí)踐環(huán)節(jié)中，驗(yàn)證理論，又可促使學(xué)生真正理解理論知識(shí)，進(jìn)一步深化理論。

因此，在課堂教學(xué)內(nèi)容的把握上，在強(qiáng)化基本理論的同時(shí)，應(yīng)突出知識(shí)的應(yīng)用，減少對(duì)中、小規(guī)模器件內(nèi)部電路的分析，著重對(duì)外部邏輯功能的描述、分析和應(yīng)用，并且把查閱器件手冊(cè)和閱讀技術(shù)資料作為學(xué)生必須掌握的基本技能。同時(shí)在課堂上應(yīng)注意和實(shí)驗(yàn)課的銜接，適當(dāng)講解實(shí)驗(yàn)課的理論原理，然后在實(shí)踐教學(xué)中讓學(xué)生體會(huì)理論知識(shí)，讓實(shí)踐與理論緊密結(jié)合。

除了傳統(tǒng)習(xí)題，適當(dāng)布置課外實(shí)踐和仿真作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外電子小制作，積極參與電子設(shè)計(jì)相關(guān)競(jìng)賽，增加動(dòng)手能力鍛煉機(jī)會(huì)，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

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