数字电子技术与数字逻辑课程教学方法

数字电子技术与数字逻辑课程教学方法数字电子技术与数字逻辑教学方法。关键词：数字，教学方法，电子技术，逻辑，课程数字电子技术与数字逻辑课程教学方法本文简介：【摘要】数字电子系统设计由传统的用通用逻辑器件搭成电路板的设计演变为借助EDA软件对芯片进行设计，因此《数字电子技术与数字逻辑》课程教学内容和教学方法改革势在必行。本文对该课程教学内容进行调整，并采用项目化教学，使学生获得一定的成就感，并积累工程经验。【关键词】数字电子技术；EDA；项目化教学《数字数字电子技术与数字逻辑课程教学方法本文内容：【摘要】数字电子系统设计由传统的用通用逻辑器件搭成电路板的设计演变为借助EDA软件对芯片进行设计，因此《数字电子技术与数字逻辑》课程教学内容和教学方法改革势在必行。本文对该课程教学内容进行调整，并采用项目化教学，使学生获得一定的成就感，并积累工程经验。【关键词】数字电子技术；EDA；项目化教学《数字电子技术与数字逻辑》是电子信息类专业的专业基础课，随着电子器件的飞速发展，数字电路的设计方法在不断变化，从传统的单纯硬件设计演变为借助计算机软、硬件的EDA（电子设计自动化）设计。因此该课程的教学方法和教学内容应相应地调整。1教学内容和教学方法改革1．1教学内容调整早期的数字系统设计采用试探法[1]对系统进行设计，即用真值表、卡诺图、逻辑方程、状态表和状态图来描述系统的逻辑功能，以电路图来表达设计思想，由通用逻辑器件搭成电路板，通过对电路板的设计来实现系统功能。而目前主流的数字系统设计是一种基于芯片的设计方法，以硬件描述语言来表达设计思想，利用EDA工具，采用可编程器件，通过对芯片的设计实现功能。因此应对《数字电子技术与数字逻辑》课的教学内容进行调整。调整后的教学内容中应压缩小规模集成电路的内容，简单讲解其设计方法。学生能读懂器件资料，可完成相关设计实验。增加用硬件描述语言设计数字系统的内容，使其占整个理论教学学时的一半以上。将数字电路基础理论、设计方法与硬件描述语言VHDL相结合，用HDL设计门电路、触发器、组合电路、时序电路等。即让学生通过学习VHDL（超高速硬件描述语言）[2]编程，只要确定好系统的输入和输出信号，用程序描述其逻辑功能，再编写管脚约束文件，借助EDA软件就可完成数字电子系统设计。1.2项目化教学、提高学习兴趣首先培养学习兴趣。采用案例引入的主题式教学能极大的引起学生的学习兴趣，较快的让学生掌握数字电路设计的思想和方法，教师要精心设计第一节课的教学内容，阐明数字电路课程的意义，说明数字电路课程在信息学科领域的地位、所涉及的知识技术领域发展现状，学习课程的目的及如何学好有关知识和方法，以达到激发学生学习热情的目的。在讲解组合逻辑电路时，可让学生通过用VHDL编程完成“四选一数据选择器”、“数值比较器”，掌握利用硬件描述语言完成电子电路设计的建模、仿真、验证和综合等过程。在讲解时序逻辑电路时，可通过完成“十进制计数器”、“六十进制计数器”，掌握时序逻辑电路的设计方法，并通过EDA软件进行波形仿真。在学完时序逻辑电路后，可以让学生分组完成“电子秒表”设计，从而让学生深刻体会自顶向下的设计方法，即设计人员根据用户需求从整个系统的逻辑功能出发，导出实现系统功能的算法。按照算法进行功能级描述，将整个系统分成若干个功能模块，各功能模块还可以继续向下分成若干个子模块，并绘制系统的结构图，最后进行逻辑设计，对各功能模块进行行为描述和仿真验证，完成门级描述。目前,高校大多购买现成的FPGA实验箱，仅能培养学生硬件描述语言的使用能力,无法从根本上了解整个数字系统的设计原理。为此,可仅向学生提供带有主芯片FPGA的电路板，要求学生根据设计题目自行设计相应的扩展电路，最终完成数字系统的设计,使学生得到质的提高。本人在教学中采用美国Xilinx公司的ISE集成开发软件，以XilinxBasys2FPGA开发板为载体，让学生用VHDL语言编程实现“电子秒表设计”。具体实施过程是：先对学生分组，4-6人一组，每组确定一名组长，负责整体协调和分工。根据用户对电子秒表的需求进行分析，确定系统的整体功能，并划分成若干个功能模块，画出系统的结构图。组长确定每人负责哪个模块，完成后交给组长，组长编写顶层文件将底层模块连接，还要进行管脚约束。经过综合、仿真、实现、生成二进制文件，下载到FPGA开发板上验证。如果有问题，再返回到ISE中修改。最后以小组形式汇报，教师根据各组表现打分。培养学生解决实际工程的能力。鼓励和督导学生成立兴趣小组，参加电子设计大赛、挑战杯大赛等，以及提供深入工程实践一线参观学习的机会。加强校企合作，加强校外实习、实训基地的建设，培养学生创新精神和实际操作能力。2总结通过对《数字电子技术与数字逻辑》课程的教学方法和教学内容改革，学生对该门课的学习兴趣大大提高了，特别是对EDA软件强大的功能感兴趣，尝试利用EDA软件设计更多的数字电路系统。另外，学校鼓励学生参加全国电子设计大赛，从而增加学生的项目经验，提高学生的职业竞争力。【参考文献】［1］邹彦，庄严等.EDA技术与数字系统设计[M].电子工业出版社，2007，04.［2］陈学英,李颖.FPGA应用实验教程[M].国防工业出版社，2013，05.作者：吴华安丰彩单位：北京吉利学院汽车工程学院国网技术学院