数字电路的设计方法精选(九篇)

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第1篇：数字电路的设计方法范文

【关键词】集成电路； 生产； 测试； 技术

集成电路测试贯穿在集成电路设计、芯片生产、封装以及集成电路应用的全过程，因此，测试在集成电路生产成本中占有很大比例。而在测试过程中，测试向量的生成又是最主要和最复杂的部分，且对测试效率的要求也越来越高，这就要求有性能良好的测试系统和高效的测试算法。

一、数字集成电路测试的基本概念

根据有关数字电路的测试技术，由于系统结构取决于数字逻辑系统结构和数字电路的模型，因此测试输入信号和观察设备必须根据被测试系统来决定。我们将数字电路的可测性定义如下：对于数字电路系统，如果每一个输出的完备信号都具有逻辑结构唯一的代表性，输出完备信号集合具有逻辑结构覆盖性，则说系统具有可测性。

二、数字集成电路测试的特点

（一）数字电路测试的可控性 系统的可靠性需要每一个完备输入信号，都会有一个完备输出信号相对性。也就是说，只要给定一个完备信号作为输入，就可以预知系统在此信号激励下的响应。换句话说，对于可控性数字电路，系统的行为完全可以通过输入进行控制。从数字逻辑系统的分析理论可以看出，具有可控性的数字电路，由于输入与输出完备信号之间存在一一映射关系，因此可以根据完备信号的对应关系得到相应的逻辑。

（二）数字电路测试的可测性 数字电路的设计，是要实现相应数字逻辑系统的逻辑行为功能，为了证明数字电路的逻辑要求，就必须对数字电路进行相应的测试，通过测试结果来证明设计结果的正确性。如果一个系统在设计上属于优秀，从理论上完成了对应数字逻辑系统的实现，但却无法用实验结果证明证实，则这个设计是失败的。因此，测试对于系统设计来说是十分重要的。从另一个角度来说，测试就是指数字系统的状态和逻辑行为能否被观察到，同时，所有的测试结果必须能与数字电路的逻辑结构相对应。也就是说，测试的结果必须具有逻辑结构代表性和逻辑结构覆盖性。

三、数字电路测验的作用

与其它任何产品一样，数字电路产出来以后要进行测试，以便确认数字电路是否满足要求。数字电路测试至少有以下三个方面的作用：

（一）设计验证 今天数字电路的规模已经很大，无论是从经济的角度，还是从时间的角度，都不允许我们在一个芯片制造出来之后，才用现场试验的方法对这个“样机”进行测试，而必须是在计算机上用测试的方法对设计进行验证，这样既省钱，又省力。

（二）产品检验 数字电路生产中的每一个环节都可能出现错误，最终导致数字电路不合格。因此，在数字电路生产的全过程中均需要测试。产品只有经过严格的测试后才能出厂。组装厂家对于买进来的各种数字电路或其它元件，在它们被装入系统之前也经常进行测试。

（三）运行维护 为了保证运行中的系统能可靠地工作，必须定期或不定期地进行维护。而维护之前首先要进行测试，看看是否存在故障。如果系统存在故障，则还需要进行故障定位，至少需要知道故障出现在那一块电路板上，以便进行维修或更换。

由此可以看出，数字电路测试贯穿在数字电路设计、制造及应用的全过程，被认为是数字电路产业中一个重要的组成部分。有人预计，到2016年，IC测试所需的费用将在设计、制造、封装和测试总费用中占80%-90%的比例。

四、数字电路测试方法概述

（一）验证测试 当一款新的芯片第一次被设计并生产出来时，首先要接受验证测试。在这一阶段，将会进行全面的功能测试和交流（AC）及直流（DC）参数测试。通过验证测试，可以诊断和修改设计错误，测量出芯片的各种电气参数，并开发出将在生产中使用的测试流程。

（二）生产测试 当数字电路的设计方案通过了验证测试，进入量产阶段之后，将利用前一阶段调试好的流程进行生产测试。生产测试的目的就是要明确地做出被测数字电路是否通过测试的决定。因为每块数字电路都要进行生产测试，所以降低测试成本是这一阶段的首要问题。因此，生产测试所使用的测试输入数（测试集）要尽可能的小，同时还必须有足够高的故障覆盖率。

（三）老化测试 每一块通过了生产测试的数字电路并不完全相同，其中有一些可能还有这样或那样的问题，只是我们暂时还没有发现，最典型的情况就是同一型号数字电路的使用寿命大不相同。老化测试为了保证产品的可靠性，通过调高供电电压、延长测试时间、提高运行环境温度等方式，将不合格的数字电路筛选出来。

（四）接受测试 当数字电路送到用户手中后，用户将进行再一次的测试。如系统集成商在组装系统之前，会对买回来的数字电路和其它各个部件进行测试。只有确认无误后，才能把它们装入系统。

五、数字电路测试的设计

统计数据表明，检测一个故障并排除它，所需要的代价若以芯片级为1的话，则电路板级为10，系统级为102，使用现场级为103。随着集成电路技术的快速发展，对集成电路的测试变得越来越困难。虽然对测试理论和方法的研究一直没有间断或停止，但还是远远不能满足集成电路发展的需求。过去先由设计人员根据功能、速度和电性能要求来设计电路，然后再由测试人员根据已设计好的电路制定测试方案，这种传统的做法已经不能适应实际生产的需求。

第2篇：数字电路的设计方法范文

关键词：数字电路；思路；方法

1世纪是信息化时代，信息化时代又被称为数字时代，数字地球、数字化生存等概念已经被人们耳熟能详，今天的人们已经越来越多的与数字联系在一起，从个人的身份证号，手机号到IP地址、QQ号、信用卡密码等无不打上数字的烙印，数字已经不完全是1、2、3了，他已经用数字标记和管理的社会。今后，我们的生活可能就是用数字代码来管理的，复杂的信息资料将是用类似的1110011001这样的简单数字代替，所有这一切的基础就是我们的各类生产、生活、学习资料都必须转化一系列的数字，承担这一任务的就是以数字电路为基础的数据采集、分析和处理系统，该文章就是从数字信号的基本概念入手来认识我们的生活密切相关的数字电路。近年来，随着科学技术的飞速发展，数字电路课程从体系结构到内容组成均进行了较大力度的教改，笔者就从以下几点进行分析：

一、了解数字电路的基础知识

1.基本概念：工作在数字信号下的电路统称为数字电路

2.模拟电路和数字电路的区别:显然，模拟电路和数字电路的差异是很大的，初学者应当在学习方法上作一些改变，以适应数字电路的特点，才能取得良好的效果。

（1）在数字电路中，所有的变量都归结为0和1两个对立的状态。通常，我们只需关心信号的有或无，电平的高或低，开关的通或断，等等，而不必理会某个变量的详细数值。比如电平幅值的微小变化就可能毫无意义。

（2）数字电路的研究方法以逻辑代数（又称布尔代数）作为数学基础。它主要研究输入，输出变量之间的逻辑关系，并建立了一套逻辑函数运算及化简的方法。布尔代数又称双值代数，由于其变量取值只有0和1两种可能，比之模拟电路，数字电路中没有复杂的计算问题。

（3）由于数字集成电路技术的高度发展，数字电路更鲜明地体现了管路合一的特点。初学者应充分注意这一特点。一般来说，学习电路结构不是我们的目的，目的是掌握电路功能。

3.数字电路的特点：

（1）数字电路中只处理二进制中的“0”和“1”两种信号，“0”表示信号无，“1”表示信号有。从电路硬件这一角度上讲，电子电路中的元器件特别是三极管只工作在有信号和无信号两种状态，也就是数字电路中的三极管多伴工作在开关状态，不像模拟电路中的三极管工作在放大状态。 （2）数字电路中，用三极管的饱和状态与截止状态分别对应于数字信号中的“0”和“1”，可用三极管截止时输出的高电平表示数字信号的“1”状态，而用三极管饱和导通输出的低电平表示数字信号中的“0”状态。三极管的这一工作状态与模拟电路是完全不同的，在进行数字电路识图时电路分析方法就不能与模拟电路中三极管放大状态的分析方法相同。 （3）由于数字信号只有“1”和“0”两种，那么对数字电路的工作要求就是能够可靠地区别信号为“0”和信号为“1”两种状态，因此对数字电路的精度要求不高，这适合于对数字电路进行集成化，加上对数字信号的处理和运算都是相当复杂的过程，所以数字电路中都是采用集成电路，且许多是大规模集成电路，这一点又使数字电路工作的分析增加了一份神秘的色彩。 （4）数字电路是实现逻辑功能和进行各种数字运算的电路。数字信号在时间和数值上是不连续的，所以它在电路各只能表现为信号的有、无（或信号的高、低电平）两种状态。数字电路中用二进制数“0”和“1”来代表低电平和高电平两种状态，数字信号便可用“0”和“1”组成的代码序列来表示。因此，学习数字电路首先要了解有关二进制数知识，否则对数字电路的分析将寸步难行。

二、学习数字电路的方法

1.阅读——课后要认真阅读教材及相应的参考书，养成自主学习的习惯。无论学什么都要看看和教材的相关课外书，这是必备的。课外书是教材的延伸，是这个行业的基本拓展，不要以为简单就不看课外书了。一定要看如下几类课外书：1、教材辅导丛书，比如习题书，答案书，不要以为你会做书上的所有习题，就万事无忧。2、实验书本。教材相配套的实验书有助于动手能力的培养，对书本知识的加深和理解。3、相关交叉书籍。比如数电学习要看看单片机和模电书本，及数字-模拟转换，数电与电子技术，数电与逻辑门4、专业与行业书籍。以上所列书籍必不可少，多读精读。 转贴于

2.思考——不求多深，但求思考，课上紧跟老师，课下积极思考、开阔思维，找出各个章节之间的联系，力争对知识的理解、掌握达到融会贯通的程度。

3.提问——无论课上还是课下，多向教师提出问题与教师互动，彻底弄明白问题的根源。

4.作业——课后多做练习，巩固所学知识点，尤其自我检测题能够检测出各章节的知识的掌握程度。

5.实验——在学习完相关的理论知识后，要做相关的实验项目。通过实验过程，不仅巩固所学的数字电路基本理论，而且要加强知识的综合运用能力、分析实际问题和解决问题的能力，锻炼实践技能，培养工程意识。本课程实验也可在虚拟实验环境下进行动态仿真，加强计算机辅助设计电路的能力。

三、学习设计数字电路的体会

在设计数字电路时，不同设计模电需要考虑许多参数及温度等各方面的影响，只要满足相应的电路和它的连接即可，正明有此数字芯片的连接脚只能接地或电路的脚就仅能悬空。在设计一个电路时往往都是知道是否满足的功能，无论是数电还是模电都是如此。就像在电子设计大赛当中都是告诉电路的功能和要求。让你做出相应的电路并将其调试。而设计数电就更简单，只要在设计时把一些小问题都考虑到的话在调试时就没有什么问题了。我的建议是利用解析法来做，将要实现的功能进行分析和解后，得到相应的逻辑表达式和各个相应的模块。再将表达式理论上的分析及逻辑仿真等一些操作再得到你设计的原理图在机上仿真看能否得到你要的功能。最后一不就是将其制成板子，硬件仿真及调试操作也是最关键的一步。还要注意在制板时应注意高频对其的影响，应注意频蔽等措施。还有就是要注意工艺问题。应尽量做到美观等要求。

四、学习数字电路要打好基础

在数字电路的教材上，有许多章节在设计上都非常重要，比如组合逻辑电路，章节中编码器，译码器，触发器，章节中的几种常见触发器，时序逻辑电路中，寄存器，和存储器还有就是脉冲产生和整形电路，以及D/A，A/D电路.时序逻辑电路与FPGA 联系非常紧密，时序逻辑电路要用VHDL语言设计，而且在很多设计中应用频繁，脉冲产生和整形电路是非常基础但也是非常重要 的，只要是应用到单片机的基本上都要应用到脉冲产生电路，整形电路在模电设计上应用广泛，A/D，D/A转换电路，数字信号和模拟信号的转换我们现代化就是数字化应用时代，所以说模仪信号转化为数字信号在许多设计中是常见的，在通信中都是先模拟信号转化为数字信号，在通过信道，最后经过数字信号转化为模拟信号数字电路设计应用中大多数，都是我们非常常见的而且应用也非常多，我感觉我们应该把这些基础打好，以备见来之需.

第3篇：数字电路的设计方法范文

关键词：数字电路；教学改革；探索

数字电路作为电气类专业的专业核心基础课程，是电气类专业学生学习后续专业核心课程的最为重要的基础之一，至关重要。然而，随着电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术的发展，已经可以采用EDA平台的相关软件[1]，利用硬件描述语言（HDL，Hardware Description Language）在可编程逻辑器上实现数字器件的功能[2]。然而，在数字电路的教学中，硬件设计才是课程的主体内容，也是软件设计的基础，没有硬件作为支撑，软件代码即使写得再好，没有硬件有效地稳定地执行，功能实现也是空谈。

目前，国内大部分高校的数字电路教学越来越偏重学生HDL软件代码编写的讲授，反而使得在数字电路教学中重视HDL教学的电气类专业的学生在工作中不仅不能发挥自身专业在硬件设计方面的特长，更在与计算机类专业的学生在软件设计方面的竞争中体现不出自身的优势所在。为提高电气类专业学生的人才竞争水平，体现自身专业的优势，对数字电路教学的改革势在必行。

1. 理论教学改革

理论的教学的首要任务应是使学生明了数字电路课程对其以后学习、工作的意义；其次，结合当前数字电路所涉及的技术领域的发展、课程所涵盖的内容以及课程的学习的方法来让学生减少对课程的畏惧心理，同时达到激发学生学习兴趣和学习热情的目的。

1） 理论讲授

理论讲授是学生获取课程知识的最为主要的途径，也是学生建立该门课程知识体系能力的最重要的来源。笔者通过三年来在数字电路课程的讲授经历发现，如果在课程的理论讲授阶段，先将整个数字电路课程所涵盖的内容先进行区域划分，让学生了解该门课程所需要讲解的内容；然后再具体讲授所划分的每一个部分，并给出知识点之间的联系；这种讲授方法，学生接受起来也相对较为容易，效果也较好。

2） 教学内容

鉴于当前数字电路偏重EDA软件的教学现状[1]；笔者认为在教学内容方面，应该加重硬件电路的讲解，软件或HDL代码编写部分应分留待学生课后学习及验证。具体为：数字电路课堂讲授时，从数字信号开始，逐步讲解门电路的具体组成形式，然后引入模块化的概念，以功能模块的形式来讲解整体功能性电路的构建形式，最后以具体的数字芯片来讲解芯片的构架、使用以及芯片与芯片连接时所需要注意的问题。从而使得学生能够学完数字电路后首先在硬件方面能够构架出实现具体的功能的电路。

3） 教学方法

当前数字电路的教学方法多种多样，笔者在三年来的数字电路的教学中发现，在数字电路的讲授方法上，遵循由整体到部分，先讲解整体的知识之间的关联性，然后对每一个部分进行具体地知识的讲授，讲授时要特别注意尽量能在每一个知识点都告诉学生此知识的重要性，以及在与其他课程或者现实生活中的联系；在讲完每部分时对此部分进行知识点的总结，同时，辅以作业、答疑、课堂讨论以及软件仿真、实验等多种方法来对所讲授的知识进行巩固；最后，在讲授完所有部分的知识后，再对所有的知识点进行整体的系统性地串联回顾复习；这种讲授方法更容易降低甚至于消除学生对数字电路的畏难情绪，提高学生的学习兴趣及主动性，激发学生的潜能。

2. 实践环节教学改革

由于数字电路课程是一门实践性很强的课程，且知识点更新快，教学难度大[4]。做好理论和实践的结合将进一步促进学生学习数字电路的效果[4]。笔者在实践中探索发现在数字电路课程讲授中引入软件仿真环节，可以大大降低学生学习数字电路知识的难度，还可以进一步促进学生对模拟电路知识的学习和巩固。具体做法是引入仿真软件，给出一些具体的硬件电路，让学生软件中进行仿真实践。同时，辅以课后的答疑和讲解，以解决学生在使用软件和仿真过程中的问题。这样做，不仅使得学生能够直观地了解所讲授的电路的输入输出形式，增加所学知识的稳固性，更可以促进学生主动对先期课程，如电路理论的相关知识的复习。

3. 评价体系改革

理论与实践的改革必然需要伴随着评价体系的改革才能达到预期的效果。笔者在实践中发现，实行多重考核制度可以取得良好的教学效果。笔者实践中所实行的评价方式具体为，课堂考勤占总评成绩的10%，作业占10%，课堂讨论（含小测验）占10%，实践作业占10%，期末考试占60%；三年来，学生听课认真程度和到课率均有大幅度提高，学生也更重视课程的学习，课堂气氛以及学生学习的积极性均有相当大的改善。

4. 结语

数字电路课程的教学是一项艰巨但成就感很强的工作，在课程教学中，教师应该不断提高自身业务能力，注重将理论与实践相结合，多结合实际讲解课程知识，同时结合科学的评价体系必能使得学生良好地掌握这门课程的知识。教师在教学过程中，也应不断引入思考教学方法，探索教学模式，顺应时代和科学发展的需求，结合素质教育培养出更优秀的人才！

参考文献

[1] 刘元超. 数字电路教学改革探索[J]. 长江大学学报. 2009， 6（3）： 318-319

[2] 康华光. 电子技术基础数字部分（第5版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2006

第4篇：数字电路的设计方法范文

关键词：电子设计自动化技术 数字电子技术试验 应用

随着时代与科技的不断发展，新形势下各大高校数字电子技术实验教学也随之发生改变，数字电子技术属于一门实用性强的综合型学科，只有学好数字电子技术才能为接下来电子信息后续课程打好基础。电子设计自动化设计是计算机结合集成电路下衍生的产物，现今可编程逻辑器应用范围越来越广，运用计算机编程技术可对电子设计产品进行更大程度上的优化和控制，可编程逻辑器为电子电路实验提供了新的设计方法，提高了设计电子产品硬件的便捷性，使原有的系统设计方式、核心技术得到转变，促进了电子设计自动化的发展，使其具备更加广阔的前景。

一、EDA技术在数字电子技术实验教学的优势

现阶段大部分高等院校数字电子技术实验通过使用多种实验箱，让学生自行连接电路，运用仪器对连接的电路做出检验，对其验证结果进行总结和分析。此种集成芯片设计电路连接的过程中存在较多的问题，例如电路复杂、芯片短缺、查找故障难度高、仪器及其附属设施易破坏、缺乏实验设备等，致使连接电路难度较高，学生对数字电子技术实验兴趣不高，实验效果不够理想。随着时代的发展，传统的数字电子技术实验教学也应作出与时俱进的改变，为了加大学生的学习兴趣，提高连接电路的成功率，在以往的数字电子技术实验中引进电子设计自动化技术，改变原有电路设计方法，使EDA技术下的电路设计变得更加可靠而有效。以往的数字电路设计方法只能设计出完整电路的一部分，在实际连接数字电路时会因为零件不足、性能与电路设计性能不相符等问题，致使需要重复实验，再次设计完整的数字电路并操作、验证等，此种方法过于费时，对学生而言学习兴趣不高。使EDA技术下的电路设计方法是分阶段进行，首先将整体的电路划分为多个模块，然后再设计各模块，此种方法适用性强、干扰性小，从而能够进一步保证电路连接的准确性、可靠性，EDA技术有利于推动电子产品的发展。

二、EDA技术设计的步骤

EDA技术设计数字电路首先要对系统进行全面的分析，将完整的系统分为多个独立存在的模块，然后逐一设计各个模块，对应不同模块采用不同的输入方式，在系统中就可对设计模块进行仿真模拟，验证其电路连接的正确性，待验证合格后，将设计电路图下载至存储介质。

综合是指运用电子设计自动化系统中的综合器将VHDL软件设计与硬件联系在一起，形成可行的硬件电路。综合器具备源文件整合功能，可保证综合硬件的可操作性，电子设计自动化具有逻辑综合功能，并能对设计出的数字电路进行优化，可将逻辑级电路图转变为门级电路，自动生成分析文件、网表文件及其附属报告。

综合完成之后还需运用相关适配器将网表文件对目标元件作逻辑映射，此种操作方式叫做布线布局，也叫做适配，这个过程涉及到逻辑分割、布局布线、底层器件配置、逻辑优化等内容的实施，当适配通过后系统就会自动生成时序仿真网表文件、时序仿真下载文件，大部分文件格式为JEDEC、Jam，适配对象与相关元件结构细节形成直接的对应关系。

再通过电子设计自动化系统对适配生成结果测试完成后，才能作编程下载处理，这个过程就叫做仿真。在EDA设计中最关键的步骤就是仿真，仿真是整个数字电路设计的重要阶段，运用电子设计自动化系统进行时序仿真、功能门级仿真，可从两种级别分别作仿真测试。时序仿真是指对适配通过之后生成的网表文件作仿真处理，模拟各级元件在实际运作的过程中，其元件性能的仿真实验，考虑到元件、硬件性能的特点，获得仿真结果精度较高，由系统生成的时序仿真网表文件中对数字电路各元件的延迟做出了具体说明。功能仿真主要是对设计中的逻辑功能进行仿真，分析和观测仿真结果与原有的数字电路设计功能要求是否相符，功能仿真对任意一项具体元件硬件性能、延迟等均不介绍。

经仿真验证数字电路成功后，将适配通过的下载文件、配置文件下载至存储介质，将以设计成功的文件下载至FPGA 、CPLD工具当中，便于对设计硬件进行调整及验证，再将其输入系统中作统一测试，验证设计电路在实际应用中潜在的问题，减少使用电路的差错性，不断改进问题电路，优化设计。

三、在数字电子技术实验中的应用实例

将EDA设计技术应用在数字电子技术实验教学中，以设计计数译码电路为例，通过混合输入的设计方式，具体说明自动化电子设计在数字电子技术实验中的应用。首先按照原理图设计模6计数器，其编码方式为BCD码，采用通用型集成芯片将模6计数器的编码方式转变为8421BCD码，使其成为可作十进制处理的计数工具，运用计数工具中的异步清零端，将十进制改变为六进制计数工具，具体设计电路及其仿真波形如下图1，这种方式是构建数字电路实验设计的基本设想。

在系统中运用VHDL方法来设计驱动共阴极数码管七段并将其显示出来，生成完整的、不可逆的译码电路，具体方法如下，采用VHDL语言描述出译码器，将d3、d2、d1、d0看作是显示译码器的输入口，其中X为显示译码器的输出口，假设输出口X是矢量形式，可有七个不同的数量关系值，这七个数量关系值即表示为七个不同的输出设备数码管的段码。当d3、d2、d1、d0分别对应不同的8421BCD码，译码器就会自动生成与连接外端的输出数码及其不同的对应段码，最终统一由驱动数码管将其反映出来，按照原理图输入方法设计的六进制计数工具、VHDL语言输入方法共同设计的七段显示译码器成功之后，就可利用数字电路生成系统，生成顶层功能模块，运用相应的原理图文件、VHDL语言文件对其作出调整和使用，计数译码电路层次原理图见下图2。

结束语

综上所述，自动化电子设计有利于提高数字电子技术的实验效果，此种方法设计电路灵活性较高、干扰性小，不存在硬件、仪器等相关设施的影响。将整体的电路设计划分为多个模块并进行设计，此种方式适用性较强，即使在面对复杂的数字电路设计的情况下，也能将其变得简单。

参考文献：

[1]王彩凤，胡波，李卫兵.EDA技术在数字电子技术实验中的应用[J].实验科学与技术，2011（1）

第5篇：数字电路的设计方法范文

关键词：EDA VHDL 自动化 数字电路

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（c）-0033-02

数字电路EDA也是电子信息工程学院各个专业的一门必修课，它是一门实践性很强的课程，是实践教学中不可缺少的重要教学环节，EDA实验使学生了解通过软件仿真的方法可以高效的完成硬件电路设计的计算机技术，初步掌握自顶向下的设计方法、EDA设计流程等，会用原理图输入和硬件描述语言VHDL设计逻辑电路。

数字电路EDA课程是高等院校电气、电子信息类专业的一门重要的实践课程，具有理论性与实践性强的特点，优化该课程的实践教学，对提高课程教学质量至关重要，由注重传授知识向注重培养学生综合素质方向转变，随着大规模集成电路的飞速发展，电子类高新技术的开发也更加依赖于EDA技术的应用，通过实践课程，学生掌握使用EDA工具设计数字电路的方法，包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。

1 优化课程的实践教学

数字电路课程引入EDA技术，不仅极大地丰富课程选题，而且同一课题出现多种实现方案，提高了学生的创新思维能力，对后续专业基础课程学习、电子设计竞赛、撰写论文等起到了启蒙和引导的作用。

2 综合运用基础知识，解决工程实际应用能力

EDA（Electronic Design Automation）是以计算机为平台，原理图输入法、硬件描述语言（VHDL）为设计语言，可编程逻辑器件为实验载体。

自顶向下的模块设计方法就是从系统的总体要求出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的总体设计。设计的三个层次如下。

第一层次是行为描述。实质上就是对整个系统的数学模型的描述（抽象程度高）。

第二层次是RTL方式描述，又称寄存器传输描述（数据流描述），以实现逻辑综合。

第三层次是逻辑综合，就是利用逻辑综合工具，将RTL方式描述的程序转换成用基本逻辑元件表示的文件（门级网络表）。在门电路级上再进行仿真，并检查定时关系。

完成硬件设计的两种选择，由自动布线程序将网络表转换成相应的ASIC芯片制造工艺，做出ASIC芯片。将网络表转换成FPGA编程代码，利用FPGA器件完成硬件电路设计。

3 应用实例

首先建立一个新的工程，然后建立新文件并输入如下的代码：

module sled（seg，dig，clock，rst_n，）；

input clock；

input rst_n；

output [7：0] seg；

output [3：0] dig；

reg [7：0] seg_reg；

reg [3：0] dig_reg；

reg [3：0] disp_dat；

reg [36：0] count；

always @ （posedge clock ）

begin

if（！rst_n）

count = 37'b0；

else

count = count + 1'b1；

dig_reg= 4'b0000；//

end

always @ （count[3]）

begin

disp_dat = {count[7：4]}；

end

always @ （disp_dat）

begin

case （disp_dat）

4'h0 ： seg_reg = 8'hc0；

4'h1 ： seg_reg = 8'hf9；

4'h2 ： seg_reg = 8'ha4；

4'h3 ： seg_reg = 8'hb0；

4'h4 ： seg_reg = 8'h99；

4'h5 ： seg_reg = 8'h92；

4'h6 ： seg_reg = 8'h82；

4'h7 ： seg_reg = 8'hf8；

4'h8 ： seg_reg = 8'h80；

4'h9 ： seg_reg = 8'h90；

4'ha ： seg_reg = 8'h88；

4'hb ： seg_reg = 8'h83；

4'hc ： seg_reg = 8'hc6；

4'hd ： seg_reg = 8'ha1；

4'he ： seg_reg = 8'h86；

4'hf ： seg_reg = 8'h8e；

endcase

end

assign seg=seg_reg；

assign dig=dig_reg；

endmodule

保存后，再编译，之后选Tools->Run EDA Simulation Tool->EDA RTL Simulation进行仿真。最后配置引脚，下载并运行。

4 营造良好的实践教学环境并建立科学的评价方法

基于EDA技术的数字电路实践教学主要由计算机，EDA软件开发工具，可编程芯片及实验硬件开发系统组成，该院已建有EDA 实验室，配有多台安装Quartus开发软件的PC机，为每人或者小组完成课题提供良好的实验条件。

如何评价设计成果，客观，合理的给出成绩，既能反映出真实水平又能激发学生的学习积极性和创新意识，不以最终结果正确性作为评价的唯一标准，而对设计过程的每个环节都给出量化的评分标准。

5 结语

数字电路实验中引入EDA技术，蕴含着数字系统设计的新思路、新方法，代表了现代数字系统设计的方向，EDA技术采用“自上向下”设计数字系统的方法，通过设计逻辑功能模块来实现数字系统功能，不仅大大提高了工作效率，而且提高了系统的可靠性，使设计更加灵活，学生在大二期间，就能够通过数字电路EDA实验，掌握EDA技术，对将来后续课程的学习，以及对学生提高创新能力，工程设计能力都是十分有利，数字电路EDA实验中应用EDA技术可使学生突破硬件资源，制作耗时的限制，充分发挥想象力和创造性，设计出别具特色的作品来，使课程设计的效果大大提高，应用EDA技术设计数字电路，可为实验的选题拓宽范围，增加了课程的趣味性、综合性、创造性，以不同类型，不同难度的设计任务供学生选择。

参考文献

[1] 邹虹.数字电路与逻辑设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

第6篇：数字电路的设计方法范文

关键词：仿真软件Multisim 数字电路实验 应用

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0220-02

在电子专业数字电路课程中，实验教学是一个非常重要的环节，通过理论知识教学与实践相结合的方法，在提升教学效果的同时也提升了学生的实践动手能力，而在传统的数字电路实验教学中，完全依靠的是纯硬件实物进行实验，这种方法存在许多弊端，而现今在结合计算机软件技术的基础上，让数字电路实验变得更加灵活方便，不仅培养了学生的综合动手能力，而且还激发了学生的创新能力，本文主要分析探讨的是在底值缏分校计算机仿真软件Multisim的具体应用。

1 仿真软件Multisim的概况

计算机仿真软件Multisim是根据美国国家仪器公司电子线路仿真软件EWB升级而来，其主要目的就是对电路进行原理设计，对电路功能进行测试等，在计算机中，Multisim软件不仅界面清晰，简单直观，而且操作起来也较为简便，易学易用。仿真软件Multisim将原理图的创建，电路的测试分析以及结果显示通过集成的方式统一显示到一个电路窗口当中，对数字电路和模数混合电路等进行仿直模拟，而且在可视化界面上，其仿真出来的电路环境与真实情况一般无二，整个操作界面操作起来完全就像是一个实验室的工作台，非常具有可实操性，在数字电路实验教学中，深受广大教师以及学生的喜爱[1]。

2 在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用

数字电路实验首先要了解的是电路的工作原理，对实验电路中的模块电路以及每个模块的具体功能都要有一个具体清晰的认识，同时还要明确每个模块之间的信号传输关系等，在对这些基础设施了解清楚之后，再结合相关的参数指标以及实验所需的电路元器件，通过仿真软件Multisim对各个电路模块的初步设计，最后在仿真模拟的过程中边选择边测试，边修改边对比，不断地分析判读，直到实验出真正的数字电路，因此在数字电路实验中，仿真软件Multisim的具体应用主要体现在以下四个方面：

2.1 绘制电路原理图

本次数字电路实验以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例，这个数字电路主要有三个功能模块，即LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块，4位二进制加法计数器74LS163构成的计数器模块和数据选择器74LS151构成的并转器电路模块[2]，待这三个功能模块分步设计完成后，这个转换电路的原理图就设计完成了，然后再结合仿真软件Multisim中丰富的元器件资源快速的完成所需元器件的找寻工作，其次再将这些元器件进行连接，对一些必要的元器件参数属性等进行相应的修改，同时对元器件标注出相对应的标签，最后这个转换电路的原理图绘制工作也就完成了，如图1所示，为绘制的此次实验转换电路的原理图。

2.2 电路的仿真分析

在上述的转换电路实验中，通过仿真软件Multisim可以提供出虚拟的仪器对电路进行仿真分析，在仿真分析中，主要用到的分析仪器包括示波器，逻辑分析仪，字信号发生器以及逻辑转换器等，其仿真分析主要分为两部分进行：首先仿真分析的是第一个模块，针对第一个功能模块LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块，在实验教学过程中，为了让学生加深对其的理解与学习，可以用仿真软件Multisim提供的示波器来观察555定时器充放电的电容波形和输出时的脉冲方波信号波形等，最后发现其充电时间要大于放电时间，其仿真波形与理论分析计算得出的结果保持一致；其次仿真分析的是第二个功能模块和第三个功能模块，针对这两个模块可用仿真软件Multisim提供的逻辑分析仪进行分析，主要观测分析的是第二个模块计数器的时序波形和第三个模块数据选择器输出的波形，如图2所示，为计数器时序波形的仿真图，通过图2可以看出，在脉冲作用下，计数器的低三位循环计数产生000到111这八种状态，而假设计数初始的状态为000时，那么数据选择器的数据输入端D0将被选通，而151的输出将变成1，再来一次CP脉冲上升沿后，计数器的计数状态就变成了001，而这时数据输入端D1将被选通，151的输出就又变成了0，同理待第七个脉冲来之后，计数器的计数状态就变成了111，这时的就是D7被选通，同样的151的输出也变成了0，151的8位并行输出数据在时钟脉冲的控制作用下，来一个时钟脉冲上升沿就送出一位数，相应的8位并行输入的数据也就一个一个地被串行输入送出来，从而实现数据能够并行输入到串行输出的转换[3]。

2.3 逻辑转换器的应用

逻辑转换器的应用主要体现在组合逻辑电路中，对于组合逻辑电路而言，其特点就是没有存储记忆功能，而其设计就需要根据逻辑命题，再列出逻辑真值表，写出逻辑表达式，然后选择所用器件，即可完成组合逻辑电路的设计工作，但是在输入变量增多时，组合逻辑电路的设计工作就变得繁复多杂，经常出现各种错误，在这时利用仿真软件Multisim提供的逻辑转换器就可以对组合逻辑电路的设计过程进行简化，提高电路的设计效率[4]。

仿真软件Multisim提供的逻辑转换器支持8输入变量与单输出的组合逻辑电路的分析与设计，根据逻辑转换器可以将组合逻辑电路中的真值表进行转换，将真值表与逻辑表达式之间进行转换，将直值表与简单表达式之间进行转换，将逻辑表达式与逻辑电路之间进行转换以及将逻辑表达式与非门逻辑电路之间进行转换等。

2.4 译码器的仿真应用

在数字电路实验课程中，译码器在数字系统的设计中有着极为广泛的用途，其在代码之间的转换，终端的数字显示，同数据分配，存储器的寻址以及组合控制信号等都能起到非常重要的作用，在数字电路实验课程教学中，以仿真软件Multisim提供的74LS138译码器为例，为了让学生在学习地过程中更好的掌握译码器的外特征，如图3所示，通过利用开关K1，K2和K3来模拟二进制数，来对74LS138译码器的译码功能的仿真电路进行验证，通过实验可以看出，在输出端接上小灯泡后，可以对二进制数经过译码器后的输出结果进行直接观测，从而使学生在这一过程中可以更好的理解与掌握译码器的逻辑功能[5]。

3 在数字电路实验中利用仿真软件Multisim的优势

在数字电路实验中，传统的纯硬件实验教学方法一般都是事先查找大量的相关资料，对电路原理进行硬性理解，然后再根据电路指标要求对元器件的具体参数进行估算，最后在纸上画出大概的硬件电路图，在实验时一般也是通过面包板或实验箱来搭建完成，然后在观察分析实验数据时，也是通过实验室有限的仪器仪表等来进行，这样的实验方式很难检查出实验过程中的某项具体问题，比如所选用芯片是否合适，哪一根线路出现问题等，而一旦真的发现问题这整个电路实验设计也要推倒重来，耗时耗力不说而且还没有起到应有的教学效果，而利用计算机仿真软件Multisim，学生只需要在对数字电路的基本原理了解清楚的情况下，利用仿真软件Multisim直接选出实验所需的元器件，然后直接进行电路搭建，在计算机操作界面直接进行现场实验操作，而不用担心芯片的选择是否错误，实验消耗材料是否浪费，实验经费是否不足以及元器件等是否出现老化等种种问题，而且实验结果还可以通过界面直观的显示在学生面前，同时通过不断反复的实验，学生在理解力得到增强的同时，实践动手操作能力也得到了提升，而且这种虚拟的实验空间也使得学生的自由创造能力得到了充分的发挥，最重要的是节省了实验时间，提升了数字电路的教学效果[6]。

4 结语

综上所述，本文通过对计算机仿真软件Multisim进行概况分析，探在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用，其具体应用主要体现在四个方面，以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例探讨了仿真软件Multisim的两种应用，即电路原理图的绘制以及电路的仿真分析，其次还探讨了仿真软件Multisim的逻辑转换器与译码器的具体应用，最后还分析了在数字电路实验中仿真软件Multisim的应用优势，希望本文的分析探讨对我国电子专业中数字电路教学以及计算机仿真软件Multisim的实际应用能起到相应的帮助作用。

参考文献

[1]尹波.浅谈仿真软件Multisim及其在数字电路实验中的应用[J].山东工业技术，2016（18）：121.

[2]王尔申，庞涛，，郑丹.Multisim和Proteus仿真在数字电路课程教学中的应用[J].实验技术与管理，2013（03）：78-81.

[3]郭映.Multisim10仿真软件在数字电路教学中的应用[J].计算机与现代化，2010（07）：162-165.

[4]孙晓艳.基于multisim的虚拟仿真软件在数字电子技术教学中的应用[J].装备制造技术，2007（11）：152-154.

第7篇：数字电路的设计方法范文

论文关键词：数字电路与逻辑设计,教学模式,教学方法,实践教学

一、三本院校课程教学现状

三本学生中多才多艺的较多，平时开展各种社团活动比较频繁，学生自主创新思维活跃，但能够有条不紊自主学习的学生可能只有一少部分，许多学生对学习没有兴趣，课余时间几乎不学习。在教学过程中，刚开始学生还可以接受一些新知识，但随着教学的深入，学习难度的增大，学生感到了困难，随之学习的兴趣也越来越低，主动学习便是一句空话，学生也就是为了应付考试，甚至不少学生都是考前突击。这一特点在《数字电路与逻辑设计》课程的教学中也同样存在。要提高本课程的教学质量，我们在定位教学目标，设置教学内容，采用教学手段和方法的时候都必须以这一实际情况为前提。

二、教学理念，教育目标

三本教学有别于一本和二本，教学注重于学生应用能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识，分析解决实际问题的能力，以学生为主体，以教师为主导，以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想，实现人才培养模式多元化，努力培养“宽口径、厚基础、强能力、高素质”，适应国际竞争和社会需求的应用型人才。三本教育要加强通识教育，注重文理渗透理工结合，体现本科教育的基础性和可发展性。努力探索人才培养新举措，深入推进人才培养模式改革，实现多元化人才培养新格局，大力实施“育人为本，全面发展”的人才培养战略，拓宽基础学科的范围和基础教学的内涵。

三、教材选取

考虑到三本学生理论基础较差，教材选取不应选择理论研究或理论推导比较复杂的教

材，否则会让学生还未涉及到重要的知识点就已经因为难度过大而丧失信心。教材选取要以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。

四、教学内容

在三本的《数字电路与逻辑设计》教学中，应该注重基础教学，要求学生熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模组合逻辑电路和集成电路功能和设计方法。具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片[11]。

对于三本学生而言，在电路设计中要求学生掌握基本的设计方法，但可以适当降低对电路设计的要求，增强电路分析方法的教学。学生可以分析较复杂的电路，并且能够利用已有的电路进行修改，使电路满足自己设计的需要。

五、教学手段与教学方法

（一）采用现代化教学

《数字电路与逻辑设计》课程的特点就是电路图、逻辑图特别多，如果采用板书形式教学，既浪费课堂时间也达不到好的教学效果。教学过程中采用多媒体教学，可以使一些抽象的、难以解决的概念变得形象，易于学生接受。对于集成电路的分析和设计，为了增强演示效果，除了在PPT中添加更多的动画效果外，还可以采用Flash或Authorware软件制作动画效果，使电路的变化过程一目了然。

（二）结合实际教学

在授课过程中，针对三本学生可以结合生活中的应用举例，如目前LCD显示、数字温度计、十字路通灯控制、数字频率计、多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数/模(D/A)转换实现图像显示和声音播放、制造业中的数控机床等都应用了数电技术。通过这些实例的介绍，可以使学生真正了解数字电路课程的重要性，从而提高对数字电路学习的兴趣和学习积极性。

（三）网络教学

网络教学可有两种方式，一是上传教师课堂教学过程的视频到校园网；二是教师制作图文并茂的课件，以及与该课程有紧密关系的资料一起上传到网上。目前大部分三本学生宿舍都可以登录校园网，学生可以在任何时间进行网络教学。网络教学的方式解决了学生传统的看书自学枯燥无味的问题。

六、实践教学

实践教学一般分为基础实验和课程设计两大部分。基础实验教学从属于理论教学，实验内容均为验证性实验。教师给出实验步骤、电路图，学生按部就班、验证结果，通过基础实验，使得学生对于课堂所学基本概念和方法的理解和掌握更加透彻，同时培养学生科学实验的精神和方法，训练严格严谨的工作作风。基础实验是理论和实际相互联系的一个重要教学环节，但是仅仅是这种以教师为主导的实验模式，不能激发起学生学习兴趣和积极性，学生仍然不善于综合运用所学知识分析和解决问题。课程设计的目标就是为了加强基础、拓宽知识面、增强学生的自主学习和工程实验能力、发展个性、启发创新、加强理论与实验。学生根据实验任务，自行设计电路和测试方案，增强学生自主学习能力，学生既动脑又动手，解决问题的能力大大提高[12]。

除此之外，还可以设置一些电子设计大赛，成立电子设计兴趣小组，在教师的指导下开展设计性和专题研究性实验，为希望进一步发展的学生提供良好的学习环境和创新研究场所，培养学生的团队协作精神，发挥学生学习的自主性和创造性，极大地提高学生的学习兴趣和动手能力。

七、结束语

随着高等教育的普及，三本学生的数量和质量也在日益增高，同时随着数字技术的广泛

普及，数字化社会已经到来，大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点， 应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使三本的学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能，培养分析问题、解决问题的能力，是教师在教学过程中需要认真思考的问题。使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，为走向实际工作岗位打下坚实的基础。

参考文献

[1] 谢丽.《数字电路与逻辑设计》教学改革实践.吉林省教育学院学报，2012年第02期

[2] 李琰，张翌呖. 数字电路的教学改革与创新.计算机光盘软件与应用，2011年第22期

[3] 李小珉，叶晓慧.深化《数字电路与逻辑设计》课程改革[J].长江大学学报(自科版)，2OO4(4)

[4] 田东.数字电路课程设计的改革与探讨.实验技术与管理，2006年05期

[5] 马达灵，张云云.《数字电路》课程教学改革之我见.集宁师专学报，2008年12月第30卷第4期

[6] 邓朝霞.《数字电路》课程整合与优化的改革.广西教育学院学报，2006年第6期

[7] 张丽.高职《数字电路》课程教学方法的探索.读与写(教育教学刊)，2010年04期

第8篇：数字电路的设计方法范文

【关键词】高职教育 数字电路与仿真 教学改革 项目化教学法

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）20-0094-01

数字电路与仿真是高职电子类专业一门主要的专业基础必修课程。一直以来，数字电路与仿真都是采用黑板和实验两种教学模式。在进行理论讲授时是以老师为主体，学生总是被动地接受知识；而在实践环节教师仍以传授知识为目的，实践课程被作为课堂理论知识的验证。一般的教学方法造成了在教学过程中教师一手包办、学生动手机会较少的现象。在这样的教学模式下，学生就会缺乏对这门课程的学习兴趣，抑制学生的创造力和主动性，所以必须对数字电路的教学方式进行改革，引入项目化教学法。项目化教学法是将该课程的知识转化为若干个教学项目，然后老师和学生通过共同完成一个完整的项目而进行的教学活动，这就是一种真正的理论与实践相结合。在数字电路与仿真的课程改革中引入项目化教学，不仅打破了理论课、实验课的界限，也将理论教学、实践教学、企业的相关要求融为一体，达到了高职教育与企业生产的零距离，而且实现了以就业为导向、以技能为核心的办学宗旨。

根据高职高专的培养目标，结合高职高专教学改革的要求，本着“工学结合、项目引导、任务驱动、教学做一体化”的原则。全书共有八个项目，包括三人表决器电路、抢答器电路、数码显示电路、计数分频电路、触摸式防盗报警电路、温度检测电路、数字钟电路等的设计与装调以及用FPGA实现计数器等。通过项目任务的完成，提高学生对数字电路的理解，使之能综合运用所学知识完成小型数字系统应用电路的设计制作，包括查阅资料、确定电路设计方案、计算与选择元器件参数、安装与调试电路，能使用相关仪器进行指标测试和编写实训报告。

数字电路主要课程内容为数制与码制、逻辑函数、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、存储器、数/模与模/数转换、脉冲信号产生电路及应用内容。因课程内容不集中，学生学后不加以运用，导致学生学完后容易忘记。所以，在课程改革中要以项目为单元、以应用为主线，将理论知识融入实践项目中。让学生在做中学、在学中做，巩固每个理论知识点，提高自己的动手能力。

一 项目任务的选取

项目化教学法有别于一般的教学方法，课程中理论知识和实践技能的传授是通过完成具体的项目来实施的。因此，在数字电路的项目化教学中，项目任务的选取力求具有典型性和可操作性，数字电路项目化教学的任务为：（1）三人表决器的设计与制作；（2）抢答器电路的设计与制作；（3）数码显示电路设计与制作；（4）触摸式防盗报警电路的设计与制作；（5）数字钟的设计与制作。

二 项目教学的实施过程

项目任务在教学实施的过程中是要让所有学生的参与教学活动，项目化教学注重的不是最终的结果，而是完成每个项目的过程。在数字电路的项目化教学过程中，要以项目为教学单元，采用分组的方法，每组包含4～5名学生，每个项目应根据课程的知识结构分成若干个子任务，在每个子任务里要明确学生应掌握的每个基础知识和操作技能，子任务的实施要以学生为中心，老师充当技术支持的角色，主要由各个小组成员一起探讨问题和解决问题，老师可对学生给予指导和帮助，逐步培养学生养成自己思考的习惯。项目实施的过程为：（1）引入项目；（2）老师和学生共同分析项目，明确电路功能，确定若干个子任务；（3）学生通过查阅资料和所学的知识对每个子任务提出实施方案；（4）学生根据每组讨论结果制定电路方案；（5）学生利用Multisim 10仿真软件检测所设计的电路是否符合要求，来依次完成各子任务；（6）学生把各子任务进行级联，通过综合调试完成整个项目；（7）老师检查设计及调试结果，然后进行教师评价、学生评价、自我评价；（8）书写电路设计报告，分析电路设计的优缺点。

三 项目化课程学习的管理制度

为了使每个项目顺利进行，老师专门制作了项目进度表和子项任务卡。学生根据进度表了解本次任务要求和内容。老师在进行学习管理时，采用学生实践任务进度公示的方法，对那些进度较慢的学生给予辅导和帮助；对动手能力较强、完成项目快的学生给予奖励。同时老师对理论知识的讲授时间和实践技能的演示时间也作了合理安排。这样项目化教学的设计，不仅使学生由被动转变成主动，还减轻了老师的教学负担。

四 考核方式的改革

考核分为两部分：理论考试和实践考试，其中理论考试占30%，实践考试占70%。对学生专业知识能力的考核以笔试的形式进行；对学生实践动手能力的考核，参考制作过程的考查记录和学生作品。这种综合考核方式评价比较全面，更能体现高职教育培养目标。

第9篇：数字电路的设计方法范文

关键字：Multisim10；数字电路；仿真

数字电路课程是我国高职院校电子、通信、自动化、计算机等同类型工科专业的核心基础课程，地位十分重要。随着信息化技术的飞速发展，对该课程的教学手段也提出了新的要求，传统的教学手段已不能满足人才培养质量的需要。本文将在教学中引入当今世界上著名的电路仿真标准工具Multisim 10进行教学，通过将枯燥的知识形象化，复杂的问题简单化，增加学生的动手能力，以激发学生的学习兴趣，进一步提高教学质量。

1 数字电路课程特色及当前教学现状

数字电路课程的任务是使学生掌握数字电路的基本概念，理解数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的分析和设计方法，熟悉相应的实验技能，培养解决数字逻辑问题的能力，为学习后续课程和开展电路设计提供必要的理论基础。该课程所具有的“核心性”、“基础性”、“专业性”、“大面积性”及实验教学所具有的“直观性”、“实验性”、“科研性”、“综合性”等特点，在专业人才培养方案中占举足轻重的地位。因此，数字电路课程的教学如何达到良好的效果是各高校该课程教师不断探索的关键点。

从课程本身和教学环节来讲，数字电路课程具有内容多、更新快、实践性强，且有实验设施不足、课时相对较少的特点。从授课方式看，多数教师的教学方法还是“教师讲学生听，教师做学生看”的传统教学方式，学生的兴趣不浓，积极性不高。从学生的情况来看，高职学生自身基础知识薄弱，很多同学认为数字电路比较枯燥、抽象且难理解，从一开始就对这门课没有信心。特别是近几年，各高校工科专业文理兼收的生源，既给基础不一的学生增加了学习的难度和压力，也给任课教师提出了新的课题。

2 Multisim的主要功能和特点

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的在Windows下运行的电路设计和仿真分析软件，它将电路原理图、电路仿真及PLD设计三者合一，利用该软件可以建立模拟、数字及其混合电路，并进行仿真。其特点是：易学，实用性强，界面简洁，元件库齐全，仿真功能强大，支持远程控制。学生普遍反映电子类课程难学，主要问题是概念抽象、课程教学的直观性差。随着多媒体教学的普及，在教学中引入电路设计和仿真分析软件Multisim 10在课堂进行演示，可以解决数字电路课程概念抽象、课程教学直观性差等普遍问题，达到增强学生的感性认识，降低教学难度，提高教学效果【1】。

3 Multisim10在教学中的应用实例

3.1 实例一：验证JK触发器的逻辑功能

3.1.1 原理图。JK触发器是数字电路教学中的重难点，电路如图1所示。

图1 JK触发器电路图

3.1.2 在Multisim10中创建电路

(1) 在元(器)件库中单击TTL，再单击74系列，选中JK触发器7473N。

(2) 在元(器)件库中单击Sources(信号源)，选中方波发生器V2、电源V1和地。方波发生器V2设置电压为5V，频率1 kHz。电源V1设置电压为5V。

(3) 在元器件库中单击Basic(基本元器件)，然后单击SWITCH，再单击SPDT，选取开关J1、J2和J3。为了便于控制，选择不同字母符号或者数字符号来表示对应的开关的开关键。J1用空格键控制，J2用A键控制，J3用B键控制。

(4) 在仪器库中选取逻辑分析仪。

(5) 在图3中，JK触发器的输入端1J、1K，清零端1CLR分别由开关J1、J2、J3控制。CLR是清零端，低电平时清零。时钟1CLK由信号源方波发生器V2提供。为了便于观察，可将时钟信号1CLK、JK触发器输出信号Q和分别接逻辑分析仪的管脚1、2、3。

3.1.3 观测输出

通过三个开关改变输入数据，按对应开关的开关键符号，即可改变开关位置，从而改变输入数据，电源V1和地分别表示数据1和0。

(1) 改变开关J3，使1CLR=0，观测清零，输出波形如图2所示。可见输出Q清零。

图2 输出波形

(2) 清零端1CLR=1，改变开关J1、J2，使J=K=0，输出波形如图2所示。可见输出Q保持原态。

(

3) 清零端ICLR=1，改变开关J1、J2，使J=0，K=1，输出波形如图2所示。可见输出Q置0。

(4) 清零端1CLR=1，改变开关J1、J2，使J=1，K=0，输出波形如图3所示。可见输出Q置1。

图3 J=1，K=0时的输出波形

(5) 清零端1CLR=1，改变开关J1、J2，使J=K=1，输出波形如图4所示。可见输出Q翻转。

图4 J=K=1时的输出波形

通过上例，可知利用Multisim软件进行仿真分析的基本步骤为：根据原理和设计需要，创建仿真电路原理图，然后根据实际情况设置好电路图选项，设定仿真分析方法，打开仿真开关，运行所设计好的电路，借助仿真仪器，即可得到仿真结果，同时还可以对输出的文件和数据做进一步分析处理【2】。

在传统的教学中，讲解本文所列JK触发器的逻辑功能，照本宣科让学生自由发挥想象去学习的较多。在条件好的高职院校，大多数只能通过多媒体给学生展示电子教案，学生感知到的只是静态。纵然加上动画效果，保证了形象、直观，学生却不能亲自设计电路，对知识的掌握存在局限性。那么，使用Multisim10仿真软件进行教学，利用其仿真效果，帮助学生加深对理论知识的理解和对重难点问题的掌握，使教学内容更加形象、直观、完善，课堂教学更加生动，学生的学习兴趣和积极性明显提高。特别是作者在机房上课时，学生主动参与使用Multisim10软件进行设计和演示，思考问题、解决问题的能力明显增强，对增强学生的实践能力，提高教学效果起到了有利的促进作用。

4 结束语

通过将Multisim10软件应用在数字电路课程教学中的改革，解决了传统教学中实验条件有限、生源知识基础不一、学生参与少等问题，提高了教学效果。当然，随着计算机技术的发展，数字电路课程的教学方法和手段也将不断改革，教师需要不断寻求最适合学生的教学模式，提高教学效果，培养出与时俱进的高素质人才。

参考文献：

[1] 张宁;;基于Multisim的电子线路分析与仿真[J];现代电子技术;2012年02期

[2] 鼓燕标;;Multisim2001在电子类课程教学中的应用;职业教育研究;2005年第10期

作者简介：