数字电子技术实验教学改革探讨

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1、数字电子技术实验教学改革探讨崔彬韩亮安电子科技大学物理与光电工程学院摘要：目前数字电路设计已进入电子设计自动化（EDA）时代，传统的借助实验箱及集成芯片的数字电路实验设计己无法满足学生的实验需求。针对该现状，对数字电子技术实验进行教学改革，使学生能够提前利用Proteus仿真软件进行电路设计仿真，再使用TPE-D3A数字电路实验箱完成实验。为学生提供一个现代科学技术实验平台，使实验教学达到了良好的实践效果。关键词：EDA技术;Protues仿真;数字电路设计;实验教#改革;作者简介：崔彬（1966—），女，工程师

2、，长期从事电子材料、光电技术及电子线路的实验开发与实验教学工作。收稿日期：2017-06-26Received：2017-06-26作为一门重要的电子类本科教学专业基础理论课程，数字电子技术是具有鲜明实践特点的基础课程。为进一步提升学生分析现象、解决实际问题的综合能力，我们在实验课时安排上，采用“16学时验证性内容+16学时设计性内容”的教学方法。以此要求学生充分利用所学的理论知识点，通过自主设计、自主搭建并独立调试电路。然而因为学生接触工程实践的机会较少，动手能力较差，在实验操作中，普遍存在设计电路吋生拉硬搬课

3、本示例的现象，以至于不仅对理论知识没有得到深刻的理解，还使得实验的成功率难以提高。实验教学的宗旨是运用理论知识开展动手实践，而实践可以进一步加深对理论的理解和掌握。归根结底是培养学生的实践创新能力，更是培养应用创新型人才的关键环节。因此，重视实验课的学习，增加实验环节、拓展实验流程，对提高实践教学水平具有极其重要的意义。因此，针对数字电子技术实验教学创新改革的需求，我们提出了一种探索改革方法的新途径U1。1原有实验教学模式原有的数字电子技术实验课程，旨在结合课堂理论教学进一步开展验证性、综合性实验。基于唯一的实验

4、平台数字电路实验箱，学生仅能运用中型、小型集成电路来获得电路的直观认识m。在实验教学过程中，电路部分的设计也只能在实验箱中完成。这种类似于搭积木的方法很难完成较复杂电路的设计和调试。假设某一环节出现错误，学生将很难查找到故障原因。同时，元器件及导线的连续复用难以维持可靠性的稳定;其次，实验箱上连接点反复插拔等操作，也极易造成导线、元器件之间的互扰，从而加大调试难度，降低了教师的辅导效率。另外，学生还可能无法按时完成实验内容，甚至还会造成元器件及仪器设备的损坏［3］。上述原因均妨碍丫学生实验积极性的培养和教学质量的

5、提升。2创新实验教学模式分析了传统实验教学模式的不足，借鉴“软、硬件结合”的模式，我们探索出了一种基于EDA技术的创新实验教学模式。以此降低了空间条件、时间条件、实验器材等对实验教学的限制，同时提高实验时效，优化实验结果。作为目前应用较广的EDA（ElectronicsDesignAutomation）仿真软件之一，Protues是一个可对各类电路进行模拟仿真与设计的嵌入式系统开发软件U1。其内罝的一整套虚拟仪器及元器件模型库使得该软件具有较全面的仿真分析能力。它还可结合Keil功能对多种单片机系统进行电路开发和

6、软件编译，从而真正实现了从理论到产品的整体设计。在Protues屮ARES是一款高级的PCB布线编辑软件，ISIS是一款开放的电子系统原理设计和仿真平台软件。本文通过使用ISIS软件来仿真电路中每一个基本单元的工作方式。其中，VSM虚拟仿真是最常用的仿真模式。下面简单介绍一下Proteus的使用。在Proteus环境下仿真顺序依次为:根据电路要求选择元器件、放置元器件、连线、运行。元器件选择是在元件库屮选取，点击菜单栏不的Library,进入元件库中，按类别或关键词可以检索目标元件，单击目标元件并点击确认，该元件

7、就会添加到元件柜中（图1）,可供设计电路时方便使用。点击任一元件，确认选择后在图形编辑窗U下双击就可以将该元件放置到编辑窗IJ中（图2），拖拉可以移动该元件至任意位置，右击元件可以对该元件进行编辑、修改。FileViewEditTools1E:Lrzr~-l>--H—4b图1元件柜下载原图FileYiewEditToolsDesignGraphSourceDebugZl03趣龜d®7SEG-BCD♦•+呤JtU1丄:〉Ckltton74LS90CLOCK酮•:TE<图2器件编辑下载原图将器件在编辑窗u放置好后，就

8、可以进行连线操作。电路连接好后，点击仿真运行图标就可以运行电路，在此过程中，可以观察电路的状态或波形图，以鉴别设计的正确与否。3实验举例实验内容:60进制计数器电路设计、仿真与测试实验。所用元器件:计数器使用741s90(异步)，七段数码显示采用7SEG-BCD(自带译码器)。(1)提前告知学生实验内容，要求学生利用课余时间熟悉仿真软件，复习与实验相关的理论知识。(2)理