数字电子技术实验教学改革初探

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1、第２４卷第２期镇江高专学报Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．２２０１１年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｎｊｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅＡｐｒ．，２０１１“数字电子技术”实验教学改革初探陈迅，李绍鹏，杨海兴，孙睿（江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江２１２００３）摘要：基于当前数字电子技术实验教学的现状，结合数字电子技术器件、数字电路设计方法及工具等方面的发展，从实验内容、实验教学方式、实验手段和考核方式等方面对数字电子技术实验教学进行改革探索，旨在提高学生的综合创新能力。关键词：数字电子技术；实验教学；改革中图分类号：ＴＮ７９文献标识码：Ｃ文章编号：１００８８１４８

2、（２０１１）０２００８２０４０引言［１］“数字电子技术”是电子信息、通信工程、计算机应用、工业自动化等专业的一门重要的专业基础课。实验作为该课程的实践环节在教学中占有十分重要的地位。随着数字电子技术的飞速发展以及教学计划中后续课程的发展，改革“数字电子技术”实验的项目内容、方法手段、考核方式势在必行。对于实验的内容，不仅要考虑本课程的章节安排、知识要点等因素，还要纵观整个专业的教学体系，理顺该课程与后续课程的关系，为后续课程做好知识铺垫工作，以实现实验教学效果最大化。近１０年，数字器件发展突飞猛进，已从传统的７４系列和４０００系列的中小规

3、模的数字集成器件发展到集成上百万门的超大规模、可编程集成器件。随意剖析一件现代电子产品，其数字电路部分大多以ＭＣＵ、ＤＳＰ、可编程逻辑器件、专用ＡＳＩＣ芯片为主体构成，很少出现以大量的７４系列和４０００系列器件构成主体电路的情况。数字电路系统已从以传统的７４系列和４０００系列的中小规模集成电路为实现载体发展到以ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ可编程逻辑器件为实现载体。设计方法已从传统的纯手工工艺设计方法发展到以计算机为平台、ＥＤＡ技术为核心的现代数字电路系统设计方法。现代数字电子技术无论是实现载体还是设计方法都发生了天翻地覆的变化。而我们目前的“数字电子技

4、术”实验依旧停留在以传统７４系列和４０００系列为主要实现载体、传统的手工逻辑电路设计方法和规范为核心的状态。显然，这与现代数字电子器件技术和现代数字电子电路系统设计方法的高速发展严重脱节。为了适应电子技术的高速发展，满足企业对员工专业知识结构和实践能力的新要求，需要对“数字电子技术”实验教学内容和方法进行改革。江苏科技大学已在“数字电子技术”理论教学中引入了硬件描述语言的相关内容。因此，可以顺利将“数字电子技术”实验过渡到以可编程逻辑器件为实现的主要载体、现代ＥＤＡ技术为核心的新型实验平台上。在省级实验教学示范中心的建设过程中，该校的电工电子

5、实验教学中心对“数字电子技术”实验的教学内容、实验手段和方法进行了改革尝试，达到预期的目的。１实验教学内容的改革１．１重视基础验证性实验，掌握基本实验操作规范随着课程改革的深入，综合性实验、设计性实验和创新性实验备受重视。基础验证性实验是培养基本实收稿日期：２０１１－０１－１５基金项目：江苏科技大学教学教改项目（１０３０４０１１６）作者简介：陈迅（１９７６—），男，江苏镇江人，副教授，主要从事数字系统设计、嵌入式系统方面研究；李绍鹏（１９６６—），男，辽宁沈阳人，实验师，主要从事数字电子技术、嵌入式系统等方面研究。·８２·［１］验技能的必要环

6、节，是其它层次实验教学的基础。学生不经过基础验证性实验的学习，很难牢固掌握数字器件的基本功能和电气特性，后续的综合性和设计性实验也难以达到预期的效果。笔者通过精选基本实验，革新简单验证性实验，根据“循序渐进”的原则，开设１～２个基础实验，为实验技能较弱的学生提供学习的机会，为实验技能较好的学生提供提高实验技能的机会，为后续的综合性实验和设计性实验打好基［２］础。在设计基础验证性实验时需要着重注意以下几点：１．１．１元器件参数、特性曲线的测试和仪器的使用以往“数字电子技术”实验都是研究以５．０Ｖ为工作电压的ＴＴＬ和ＣＭＯＳ的电平规范。随着技术的

7、发展，工作电压渐渐过渡到３．３Ｖ，２．５Ｖ甚至１．８Ｖ（低电压工作条件），常见的可编程器件支持更多的电平规范，需要安排相关内容的实验。１．１．２基本门和触发器特性的认识虽然数字电路的实现载体已从７４系列和４０００系列的中小规模集成电路过渡到大规模或超大规模的集成电路，但是基本门和基本触发器的逻辑功能还是必须熟练掌握的，以便在后续的综合性和创新性实验中正确使用。该种类型的实验可以在７４系列和４０００系列的中小规模数字器件、可编程逻辑器件两种载体上同时进行，让学生体会，在不同的实现载体上进行电路设计和测试时方法有所不同。还可以在此基础上进行简单的

8、组合逻辑电路和时序逻辑电路实验。重视基础验证性实验，教学效果非常理想。学生不仅对理论知识有了一定的感性认识，基本掌握了仪器和ＥＤＡ设计工具的使用，还学会了正确的数据