導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇電路設(shè)計(jì)步驟，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在現(xiàn)今的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，任何的消費(fèi)者都是追求性價(jià)比最大的原則。在使用一些電子元件的時(shí)候，一方面要注意產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)還要在選擇產(chǎn)品元件的時(shí)候注意價(jià)格因素，在價(jià)格和質(zhì)量之間找到一個(gè)完美的結(jié)合點(diǎn)，這樣的產(chǎn)品才是最受歡迎的和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力高的產(chǎn)品。

2電子電路設(shè)計(jì)的基本步驟

電子電路設(shè)計(jì)的基本步驟的了解也是進(jìn)行電子電路調(diào)試的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，這樣的話在調(diào)試的過程中間，我們也可以利用設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行相反的推演。

2.1分析設(shè)計(jì)課題，明確功能要求

在看到設(shè)計(jì)的課題的時(shí)候，我們應(yīng)該認(rèn)真的研究課題，找到課題的重心，和中心，然后對(duì)課題進(jìn)行深入的研究，確定課題的每個(gè)方面，考慮到每個(gè)細(xì)節(jié)，最后確定設(shè)計(jì)的電路的功能，所需要的元件，各個(gè)元件的功能，制造出顧客滿意的電子電路。

2.2確定核心功能器件和總體設(shè)計(jì)方案

在明確設(shè)計(jì)課題的思路之后，對(duì)課題的設(shè)計(jì)的電子電路有一個(gè)明確的定位，根據(jù)設(shè)計(jì)的電子電路的具體功能有了具體的了解，我們才好確定所需要的功能器件，再采購(gòu)功能器件，最后設(shè)計(jì)一整套的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)然方案的設(shè)計(jì)最好多設(shè)計(jì)幾套，畢竟方案是理論的產(chǎn)物，現(xiàn)實(shí)的需要中可能會(huì)出現(xiàn)偏差，這也是有備無(wú)患，況且也可以在這些方案中間選擇一個(gè)最優(yōu)的方案實(shí)施。

2.3功能單元電路的設(shè)計(jì)與選擇

在設(shè)計(jì)功能單元電路的時(shí)候，我們要明確對(duì)各個(gè)單元的電路的要求，針對(duì)這些具體的要求在制定出準(zhǔn)確的指標(biāo)參數(shù)。選擇各個(gè)單元的功能的時(shí)候我們要注意的是不是單純的選擇，還要根據(jù)這個(gè)元件的連接的各個(gè)元件之間的配合來(lái)選擇這樣的單元電路的設(shè)計(jì)才是符合整體性的要求，設(shè)計(jì)出來(lái)的電路不是單純的零件的組合，而是各個(gè)零件的相互的配合，最后形成的一個(gè)有機(jī)的結(jié)合體。

2.4初步形成整體設(shè)計(jì)

在完成以上步驟的前提之下，就要形成一個(gè)相對(duì)完整的設(shè)計(jì)方案，這個(gè)方案要求是考慮到各個(gè)方面的因素，不會(huì)出現(xiàn)低級(jí)的錯(cuò)誤，加上加工整理形成一個(gè)電路設(shè)計(jì)的雛形，建立一個(gè)宏觀的框架。

2.5電路試制

在電路圖的設(shè)計(jì)定稿之后，就可以進(jìn)行電路的試制，制作出相應(yīng)的電路板，焊接相應(yīng)的電路元件，最后檢查相應(yīng)的元件是否完好，連接的是否緊密，安裝好之后還可以進(jìn)行通電調(diào)試，看看是否需要優(yōu)化。

2.6電路的調(diào)試和定性

最后在以上的各個(gè)步驟完成之后，就要在制作的樣品中間進(jìn)行測(cè)試調(diào)節(jié)，然后選出最好的電路設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中間首先是進(jìn)行調(diào)試，對(duì)其中的問題進(jìn)行檢查維修，在交友相關(guān)的部門試用，確定適合以后在定性生產(chǎn)，在調(diào)試定性的過程中間我們要詳細(xì)的記錄下來(lái)各種數(shù)據(jù)。本文來(lái)自于《電子科技》雜志。電子科技雜志簡(jiǎn)介詳見

3調(diào)試儀器的介紹

篇2

關(guān)鍵詞：可靠性仿真技術(shù)；課改要求；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；電路設(shè)計(jì)

1基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)需求分析

基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)主要是以虛擬儀器設(shè)備替代現(xiàn)實(shí)電子元器件，從而為電子電路的實(shí)踐教學(xué)提供有效支撐，從而更好了踐行“理實(shí)一體化”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能的提升，促使課程回歸教學(xué)的本質(zhì)。1.1實(shí)踐性教學(xué)開展的內(nèi)在需求?；诳煽啃苑抡婕夹g(shù)的電路設(shè)計(jì)，學(xué)生可以參與擬訂設(shè)計(jì)方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，從電路的設(shè)計(jì)方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒒逎y懂的理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)相結(jié)合，幫助學(xué)生提升實(shí)踐技能。1.2實(shí)現(xiàn)層次化和差異化教學(xué)的必然選擇。關(guān)涉電路設(shè)計(jì)的技術(shù)型教學(xué)內(nèi)容涉及的元器件較為繁雜，且不同元器件性能、參數(shù)、封裝形式、價(jià)格、功耗等存在較大區(qū)別，在教學(xué)過程中需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，這增加了設(shè)備投資成本，而且因?yàn)閷W(xué)生個(gè)性化差異，學(xué)習(xí)、接受能力各不相同，加之電子元器件復(fù)雜程度的不同，應(yīng)該據(jù)此分層次設(shè)定目標(biāo)，以貼近生活、學(xué)生所喜愛的教學(xué)內(nèi)容，以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，但這勢(shì)必增加電子元器件的投入，而仿真模擬電路的設(shè)計(jì)可以利用仿真軟件呈現(xiàn)電子電路的操作面板和功能，并通過交互式操作完成相應(yīng)測(cè)試任務(wù)，不僅滿足了教學(xué)需求，而且控制了教學(xué)成本。

2基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)方案

2.1電路設(shè)計(jì)的整體流程?？煽啃苑抡婕夹g(shù)可以檢驗(yàn)電路存在的故障并發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對(duì)性的進(jìn)行改進(jìn)，為了遵循由簡(jiǎn)入繁的原則，以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和積極性，本文以典型電路電源模塊設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)該進(jìn)行可靠性仿真實(shí)驗(yàn)，其具體的流程如圖1所示。2.2電路設(shè)計(jì)的具體步驟。2.2.1設(shè)計(jì)信息采集。為了實(shí)現(xiàn)電源電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)詳細(xì)搜集其應(yīng)用環(huán)境和使用方法等信息，具體包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2數(shù)字樣機(jī)建模。電路設(shè)計(jì)中數(shù)字樣機(jī)建模須采用專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)、接受能力存在差異，應(yīng)該目標(biāo)層次，將設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分解，并以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式，將不同設(shè)計(jì)知識(shí)分配到各個(gè)任務(wù)之中，讓學(xué)生通過分步設(shè)計(jì)完成理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，由此才能確保電路設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的效果，通常存在熱設(shè)計(jì)信息和振動(dòng)設(shè)計(jì)信息兩類建模方式，具體的建模步驟為：首先根據(jù)將所獲取的電路信息進(jìn)行簡(jiǎn)化，完成CAD數(shù)字樣機(jī)模型的構(gòu)建，并依據(jù)熱設(shè)計(jì)信息建立CFD數(shù)字樣機(jī)模型，而后依據(jù)振動(dòng)設(shè)計(jì)信息建立FEA數(shù)字樣機(jī)模型。其次，為確保CFD數(shù)字樣機(jī)與物理樣機(jī)的一致性，須對(duì)其進(jìn)行修正與驗(yàn)證，利用對(duì)電源模塊工作狀態(tài)熱測(cè)量的方式，獲取其關(guān)鍵元器件點(diǎn)溫度測(cè)試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所得結(jié)果修正電源模塊CFD數(shù)字樣機(jī)的邊界條件、期間參數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)CFD數(shù)字樣機(jī)的修正。再次，同理，也須采用相同的方法對(duì)FED數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行修正，且測(cè)試過程中，應(yīng)該在約束條件下對(duì)電源模塊重點(diǎn)部位，關(guān)鍵元器件進(jìn)行模態(tài)分析，并依據(jù)結(jié)果完成修正。2.2.3應(yīng)力分析。溫度應(yīng)力分析選用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析計(jì)算電源模塊CFD數(shù)字樣機(jī)模型，經(jīng)過分析可知，電源模塊設(shè)計(jì)中如元器件排布不合理，則會(huì)導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)存在熱分布過度集中的缺陷。分析中，平臺(tái)環(huán)境溫度70℃設(shè)定為第一參考溫度條件，電源模塊表層軍溫度72℃設(shè)為第二參考溫度條件，經(jīng)過分析，為電源模塊所在分級(jí)提供5V工作電源的功率器區(qū)域，是熱分布較集中的部位，需要修正電路設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于振動(dòng)應(yīng)力分析，則選用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析計(jì)算電源模塊FEA數(shù)字樣機(jī)模型，分析結(jié)果顯示，電源模塊中元器件數(shù)量和重量排布、安裝方式設(shè)計(jì)不合理，使得電源模塊產(chǎn)生局部共振的設(shè)計(jì)問題，應(yīng)該據(jù)此進(jìn)行及時(shí)修正，以優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

3結(jié)束語(yǔ)

本文將可靠性仿真技術(shù)引入電路設(shè)計(jì)之中，將電路細(xì)化分類，并根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異由簡(jiǎn)入繁、逐步引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)的分層實(shí)現(xiàn)，也將培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能真正落實(shí)到實(shí)處。

作者:宋月麗 劉立軍 單位:遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]王朝新,任斌,陳潔,董緒.基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,14:44-47.

篇3

1.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與要求

本課程的重點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)，內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，通過電路方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、電路安裝調(diào)試和指標(biāo)測(cè)試、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提高電路設(shè)計(jì)水平和實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)踐中著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的能力。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)一般要求學(xué)生根據(jù)題目要求，通過查閱資料、調(diào)查研究等，獨(dú)立完成方案設(shè)計(jì)、元器件選擇、電路設(shè)計(jì)、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標(biāo)測(cè)試，并獨(dú)立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、文理通順的?shí)驗(yàn)報(bào)告。

具體地說，學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，應(yīng)達(dá)到以下基本要求：建立電子系統(tǒng)的概念，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)完成一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，了解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)；進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊(cè)的基本方法；掌握用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)與仿真電路系統(tǒng)的基本方法；進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立完成課題，達(dá)到對(duì)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練，要求本課程設(shè)計(jì)涵蓋模擬電路知識(shí)和數(shù)字電路知識(shí)，因此課程設(shè)計(jì)的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學(xué)環(huán)節(jié)可以分為以下四個(gè)部分。

2.1課堂講授。

課程設(shè)計(jì)開始前，需要確定指導(dǎo)老師。由指導(dǎo)老師通過兩學(xué)時(shí)的教學(xué)，明確課程設(shè)計(jì)的要求，主要內(nèi)容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績(jī)?cè)u(píng)定方法等。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)老師介紹課題的基本情況與要求，要求學(xué)生從多個(gè)課題中選擇一個(gè)。

2.2設(shè)計(jì)與調(diào)試環(huán)節(jié)。

2.2.1前期準(zhǔn)備、方案及電路設(shè)計(jì)。

前期準(zhǔn)備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計(jì)、電路仿真等。在確定方案時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行方案分析、論證和計(jì)算，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作內(nèi)容如下：題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具體電路設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算，稱為預(yù)設(shè)計(jì)階段，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計(jì)算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)的30％。

2.2.2在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，指標(biāo)測(cè)試等。

在安裝與調(diào)試這個(gè)階段，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行安裝和調(diào)試，達(dá)到任務(wù)書的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可購(gòu)買所需元器件等材料，并在實(shí)驗(yàn)箱上或試驗(yàn)板上組裝電路。運(yùn)用測(cè)試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路（并制作相應(yīng)電路板），使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。此階段往往是課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，所需時(shí)間約占總學(xué)時(shí)的50％。

2.3撰寫總結(jié)報(bào)告，總結(jié)交流與討論。

撰寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告能力的訓(xùn)練。學(xué)生寫報(bào)告，不僅要對(duì)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且要把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。總結(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下方面：系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應(yīng)對(duì)以下幾部分進(jìn)行說明：設(shè)計(jì)進(jìn)程記錄，設(shè)計(jì)方案說明、比較，實(shí)際電路圖，功能與指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，存在的問題及改進(jìn)意見，等等?？偨Y(jié)報(bào)告具體內(nèi)容如下：課題名稱、內(nèi)容摘要、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容，包括使用的主要儀器和儀表；調(diào)試電路的方法和技巧；測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)算結(jié)果比較分析；調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值，列出系統(tǒng)需要的元器件清單，列出參考文獻(xiàn)，收獲、體會(huì)，并對(duì)本次設(shè)計(jì)提出建議。

2.4成績(jī)?cè)u(píng)定。

課程的實(shí)踐性不僅體現(xiàn)實(shí)際操作能力，而且體現(xiàn)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)和分析的能力。因此，課程設(shè)計(jì)的考核分為以下部分：設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性。設(shè)計(jì)成品：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是否達(dá)到技術(shù)要求。（安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)具有設(shè)計(jì)題目、技術(shù)指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會(huì)等。課程設(shè)計(jì)答辯：考查學(xué)生實(shí)際掌握的能力和表達(dá)能力，設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng)新精神，等等。

3.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的步驟

在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課程教學(xué)中，通常只介紹單元電路的設(shè)計(jì)。然而，一個(gè)實(shí)用的電子電路通常是由若干個(gè)單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅包括單元電路的設(shè)計(jì)，還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)（總體電路由哪些單元電路構(gòu)成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn)，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了單元電路的設(shè)計(jì)外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越重要，不過從教學(xué)訓(xùn)練角度出發(fā)，課程設(shè)計(jì)仍應(yīng)保留一定的單元電路內(nèi)容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方法有所不同（尤其單元電路的設(shè)計(jì)），但總體電路的設(shè)計(jì)步驟是基本相同的。電子電路的一般設(shè)計(jì)方法與步驟包括：總體方案的設(shè)計(jì)與方案論證、單元電路的設(shè)計(jì)、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗(yàn)、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

篇4

關(guān)鍵詞：組合邏輯電路設(shè)計(jì) 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象 門電路多余輸入端

中圖分類號(hào)：TN492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）08-0155-01

組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的邏輯功能要求，用最少的邏輯門加以實(shí)現(xiàn)的過程，通常以電路簡(jiǎn)單，所用器件最少為目標(biāo)。

1 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過程覺得比較難，不知從何入手。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)，總結(jié)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟大致如下：

（1）根據(jù)對(duì)電路邏輯功能的要求，列出真值表；

（2）簡(jiǎn)化和變換邏輯表達(dá)式；

（3）畫出邏輯圖。

當(dāng)然，上述設(shè)計(jì)步驟不是一成不變的，有些邏輯問題較簡(jiǎn)單，某些設(shè)計(jì)步驟就可以省略。這三個(gè)設(shè)計(jì)步驟中，最關(guān)鍵的是第一步，即根據(jù)邏輯要求列真值表。在列真值表時(shí)需弄清楚以下三個(gè)方面的概念：1）輸入、輸出變量是什么？2）0、1代表的含義是什么？3）輸入輸出的關(guān)系是什么？

下面通過具體例子來(lái)說明組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟與方法。

例如設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈故障報(bào)警電路，用與非門實(shí)現(xiàn)。交通燈有紅、黃、綠三色，只有其中一只亮為正常狀態(tài)，其余情況為故障狀態(tài)。

第一步：由題意找出輸入、輸出變量，列真值表。

題中出現(xiàn)紅、黃、綠三色交通燈，可分別用三個(gè)變量A、B、C來(lái)表示，其中每個(gè)變量1表示燈亮，0表示燈滅；Y表示電路是否報(bào)警，其中1表示報(bào)警，0表示不報(bào)警，根據(jù)題意，列出真值表，如表1所示。

第二步：將真值表寫入卡諾圖如圖1所示，化簡(jiǎn)并轉(zhuǎn)換成與非結(jié)構(gòu)。

第三步：根據(jù)輸出邏輯式畫邏輯圖，如圖2所示。

綜上所述，可看出設(shè)輸入、輸出變量是邏輯電路設(shè)計(jì)的第一關(guān)鍵，只有變量設(shè)得恰當(dāng)，才能根據(jù)題意順利地列出正確的真值表。

2 組合邏輯電路設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)

上面介紹的是組合邏輯的一般設(shè)計(jì)方法，實(shí)際遇到的問題往往比較復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

2.1 注意組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)

組合邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)，都沒有考慮邏輯門的延遲時(shí)間對(duì)電路產(chǎn)生的影響。實(shí)際上，信號(hào)在通過連線和邏輯門電路時(shí)，都有一定的延時(shí)。延時(shí)的大小與連線的長(zhǎng)短和邏輯門的數(shù)目有關(guān)，同時(shí)還受器件的制造工藝、工作電壓、溫度等條件的影響。信號(hào)的高低電平轉(zhuǎn)換也需要一定的過渡時(shí)間。由于存在這兩方面因素，多路信號(hào)的電平值發(fā)生變化時(shí)，在信號(hào)變化的瞬間，可能與穩(wěn)態(tài)下的邏輯功能不一致，產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出，這種現(xiàn)象就是電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。冒險(xiǎn)現(xiàn)象降低了邏輯電路的可靠性，因此在設(shè)計(jì)組合電路時(shí)要盡量地發(fā)現(xiàn)和消除冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

2.2 注意門電路多余輸入端的處理

利用邏輯門電路（CMOS或TTL）實(shí)現(xiàn)具體的電路時(shí)，應(yīng)注意邏輯門多余端的處理。

集成邏輯門電路在使用時(shí)，一般不讓多余的輸入端懸空，以防止干擾信號(hào)引入。對(duì)于多余端的處理一是將它與其他輸入端并接在一起。二是根據(jù)邏輯要求，與門或與非門的多余輸入端通過1～3kΩ電阻接正電源，對(duì)CMOS電路可以直接接電源；或門或者或非們的多余輸入端接地。對(duì)于高速電路的設(shè)計(jì)，并接會(huì)增加輸入端等效電容性負(fù)載，而使信號(hào)的傳輸速度下降，最好采用如圖3所示。

參考文獻(xiàn)

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版）[M].高等教育出版社，2000.

[2]許小軍.電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2004.

篇5

數(shù)字電路教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)學(xué)習(xí)興趣現(xiàn)代化電子技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字電路更是以系統(tǒng)集成化、設(shè)計(jì)自動(dòng)化、用戶專業(yè)化和測(cè)試、智能化的趨勢(shì)出現(xiàn)。數(shù)字電路教學(xué)中如何能應(yīng)對(duì)電子技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)又遵循高等職業(yè)教育以職業(yè)為基礎(chǔ)、以能力為本、理論夠用為度的原則，圓滿完成課程的教學(xué)任務(wù)，用項(xiàng)目教學(xué)法是行之有效的手段。

一、關(guān)于項(xiàng)目教學(xué)法

1.項(xiàng)目教學(xué)的概念

項(xiàng)目教學(xué)法，是圍繞一個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目而展開的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在項(xiàng)目實(shí)施過程中使理論與實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。

2.項(xiàng)目教學(xué)法的關(guān)鍵

項(xiàng)目教學(xué)法的關(guān)鍵，是把整個(gè)學(xué)習(xí)過程分解為一個(gè)個(gè)具體的工程或事件，設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)合適的項(xiàng)目教學(xué)方案。這樣，不僅傳授給學(xué)生理論知識(shí)和操作技能，更重要的是培養(yǎng)他們的職業(yè)能力。

3.項(xiàng)目教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)

項(xiàng)目教學(xué)法，是讓學(xué)生實(shí)施一個(gè)具體的項(xiàng)目，學(xué)生學(xué)習(xí)的目的很明確，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)興趣。項(xiàng)目教學(xué)法大多要分小組完成，通過小組內(nèi)及小組間的充分交流、討論、決策等，提高學(xué)生合作能力，強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。而合作能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，恰恰是當(dāng)前社會(huì)化大生產(chǎn)所要求的基本素質(zhì)。項(xiàng)目教學(xué)法在實(shí)施過程中會(huì)涉及到很多學(xué)科知識(shí)，能促進(jìn)課程間的整合。

二、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)實(shí)踐

數(shù)字電路課程是高職電氣專業(yè)一門承上啟下的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的邏輯性、應(yīng)用性和工程實(shí)踐性。內(nèi)容包括數(shù)字電路基礎(chǔ)、組合邏輯電路基礎(chǔ)、組合邏輯集成電路、時(shí)序邏輯電路基礎(chǔ)、時(shí)序邏輯集成電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器和脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形共8章節(jié)。按照“以能力為本位，以職業(yè)實(shí)踐為主線，以項(xiàng)目課程為主體的模塊化專業(yè)課程體系”的總體教學(xué)設(shè)計(jì)要求，本門課程以培養(yǎng)靈活應(yīng)用常用數(shù)字集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的能力為基本目標(biāo)，打破學(xué)科課程的設(shè)計(jì)思路，緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來(lái)選擇和組織課程內(nèi)容，突出工作任務(wù)與知識(shí)的聯(lián)系，讓學(xué)生在職業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)上掌握知識(shí)，增強(qiáng)課程內(nèi)容與職業(yè)崗位能力要求的相關(guān)性，提高學(xué)生的就業(yè)能力。本課程可以分成6個(gè)項(xiàng)目完成，分別是：全加器電路設(shè)計(jì)、搶答器的設(shè)計(jì)與制作、同步計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)、數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)與制作、用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘電路和A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換功能仿真。第1到3章劃為第一個(gè)項(xiàng)目，內(nèi)容是：全加器電路設(shè)計(jì)。以下就以第一個(gè)項(xiàng)目為例完成教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.教材分析

這部分內(nèi)容包含3個(gè)章節(jié)：數(shù)字電路基礎(chǔ)、組合邏輯電路基礎(chǔ)、組合邏輯集成電路。每章節(jié)后面都有本章小結(jié)、思考題與習(xí)題、技能要求和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容以及書最后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分。很顯然，編者也在強(qiáng)調(diào)技能和實(shí)訓(xùn)的重要性，但在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)采用項(xiàng)目教學(xué)法能很好地體現(xiàn)實(shí)踐能力為主。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)

此部分內(nèi)容重點(diǎn)是掌握邏輯函數(shù)的表示方法，會(huì)進(jìn)行邏輯函數(shù)的變換和化簡(jiǎn)；能正確理解基本門電路邏輯功能；會(huì)用基本邏輯門電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單組合邏輯電路。如何把內(nèi)容連貫，用某個(gè)項(xiàng)目來(lái)體現(xiàn)，我們可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及常見的電路來(lái)解決。那么，學(xué)習(xí)項(xiàng)目選取的基本依據(jù)是該門課程涉及的工作領(lǐng)域和工作任務(wù)范圍，在具體設(shè)計(jì)過程中，還以相關(guān)專業(yè)的典型產(chǎn)品為載體，使工作任務(wù)具體化，產(chǎn)生具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。項(xiàng)目的難度要適中，要適合學(xué)情，讓學(xué)生都能動(dòng)手參與，能充分調(diào)動(dòng)他們的積極性，使學(xué)習(xí)更有目的性，讓學(xué)生在職業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)上掌握知識(shí)。本項(xiàng)目?jī)?nèi)容是全加器的電路設(shè)計(jì)。采用全加器的設(shè)計(jì)這樣的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，那么，組合邏輯集成電路，此部分章節(jié)中的編碼器、譯碼器與數(shù)碼顯示器等內(nèi)容暫時(shí)就使用不到，我們可以把這些內(nèi)容劃分到下一個(gè)項(xiàng)目中去，而只是涉及到它的前面一部分內(nèi)容二進(jìn)制加法器。這樣，不會(huì)顯得項(xiàng)目量過大，知識(shí)太擁擠，學(xué)生學(xué)習(xí)困難的問題。

3.教學(xué)過程的組織實(shí)施

項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)步驟，具體是以下六個(gè)步驟：情景設(shè)置，操作示范，獨(dú)立探索，明確項(xiàng)目，協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目可以包含這幾個(gè)模塊：（1）完成基本門電路的測(cè)試；（2）用74LS00實(shí)現(xiàn)多種邏輯功能；（3）用基本門電路設(shè)計(jì)全加器電路。每個(gè)模塊參考學(xué)時(shí)都可以是4學(xué)時(shí)，它們的學(xué)習(xí)目標(biāo)不相同，由淺入難，循序漸進(jìn)，慢慢引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識(shí)，增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。每個(gè)模塊除了列出的工作任務(wù)以外，根據(jù)學(xué)生層次的不同，還可添加相應(yīng)的拓展知識(shí)。模塊一邏輯門電路測(cè)試工作任務(wù)包含測(cè)試TTL門電路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86邏輯功能并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和整理歸納總結(jié)，列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86 邏輯表達(dá)式，狀態(tài)真值表。它相關(guān)的理論知識(shí)：基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算，基本門電路邏輯功能，邏輯函數(shù)的基本表達(dá)式。模塊二用與非門電路實(shí)現(xiàn)多種邏輯功能工作任務(wù)有用74LS00實(shí)現(xiàn)下列邏輯功能：或非F=A+B、與或F=AB+CD、4輸入與F=ABCD、異或和同或。相關(guān)理論知識(shí)：邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則，邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法，邏輯函數(shù)表達(dá)式。模塊三全加器的設(shè)計(jì)與制作工作任務(wù)：用基本門電路設(shè)計(jì)判奇電路，用基本門電路設(shè)計(jì)半加器電路，用基本門電路設(shè)計(jì)全加器電路。相關(guān)理論知識(shí)：組合邏輯電路的分析方法，用基本門電路實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能。全加器是能夠計(jì)算低位進(jìn)位的二進(jìn)制加法電路，全加器的邏輯圖如圖所示。

篇6

本文簡(jiǎn)要分析了電子電路設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法，以及設(shè)計(jì)和制作的過程。

【關(guān)鍵詞】電子電路 設(shè)計(jì) 制作 調(diào)試

【關(guān)鍵詞】電子電路 設(shè)計(jì) 制作 調(diào)試

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的新型電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。電子電路作為這些電子產(chǎn)品的核心部分，直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的性能及質(zhì)量。因此，對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟以及制作調(diào)試過程進(jìn)行研究分析，具有重要的意義。

1 電子電路的設(shè)計(jì)原則

1.1 整體性原則

在電子電路的設(shè)計(jì)中，既要以整體為出發(fā)點(diǎn)，也要注重考慮其內(nèi)部的各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系，同時(shí)還應(yīng)注意電路的整體受到外部環(huán)境影響的因素。在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)該注意以綜合為前提，以分析為主。在對(duì)電路進(jìn)行分析時(shí)要局部綜合考慮，而在綜合時(shí)也要對(duì)各元件的功能具體分析。

1.2 功能性原則

將整個(gè)的電子電路系統(tǒng)劃分成幾個(gè)不同的模塊，每個(gè)模塊能夠獨(dú)立完成一項(xiàng)或者幾項(xiàng)功能。設(shè)計(jì)電子電路時(shí)，對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，然后再將之組合成最終所需要的系統(tǒng)。

1.3 最優(yōu)化原則

當(dāng)電子電路的設(shè)計(jì)初步完成時(shí)，系統(tǒng)已能夠初步實(shí)現(xiàn)所需要達(dá)到的功能，但該系統(tǒng)的各個(gè)模塊在相互配合的過程中可能還存在著一些問題，使功能不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。這就需要對(duì)各個(gè)模塊或者各個(gè)調(diào)整元器件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整分析，從而找到最優(yōu)值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的最優(yōu)化。

2 電子電路的設(shè)計(jì)方法

2.1 層次化設(shè)計(jì)方法

該方法的設(shè)計(jì)思路就是對(duì)電子電路系統(tǒng)分模塊、分層次的進(jìn)行設(shè)計(jì)。層次設(shè)計(jì)中的子模塊可以調(diào)用現(xiàn)有的、比較成熟的模塊，也可以對(duì)模塊進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。電子電路系統(tǒng)的層次設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)級(jí)的頂層設(shè)計(jì)、電路級(jí)的中層設(shè)計(jì)以及物理實(shí)現(xiàn)級(jí)的底層設(shè)計(jì)這三個(gè)不同的設(shè)計(jì)層次。

2.2 漸近式的組合設(shè)計(jì)方法

該設(shè)計(jì)方法是在基礎(chǔ)單元電路熟練掌握之后，按照電子電路的功能要求，快速完成組合圖的設(shè)計(jì)。具體過程是首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定電子電路的功能指標(biāo)以及技術(shù)參數(shù)，然后以此來(lái)提出設(shè)計(jì)思路并按照設(shè)計(jì)思路畫出組合圖。在設(shè)計(jì)的過程中，邊設(shè)計(jì)邊完善，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.3 最佳化設(shè)計(jì)方法

對(duì)于集成電路等難以調(diào)整的電路來(lái)說，在設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要綜合考慮各種因素，對(duì)電路進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。因該種設(shè)計(jì)精度要求高，且計(jì)算較為復(fù)雜，因此就需要選擇計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該方法的關(guān)鍵是構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)模型。

3 電子電路的設(shè)計(jì)步驟

3.1 明確電子電路設(shè)計(jì)的基本要求

在設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)設(shè)計(jì)的電路所需實(shí)現(xiàn)的功能以及性能指標(biāo)等進(jìn)行認(rèn)真分析，明確設(shè)計(jì)要求。根據(jù)分析確定各元器件的技術(shù)參數(shù)并盡量使之精準(zhǔn)。

3.2 制定總體設(shè)計(jì)方案

在對(duì)電子電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，綜合分析所要實(shí)現(xiàn)的功能，然后根據(jù)自己掌握的知識(shí)及查閱資料，建立幾套備選方案。設(shè)計(jì)方案時(shí)，在滿足要求的前提下，應(yīng)盡量使得設(shè)計(jì)的電路經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔、實(shí)用。然后對(duì)這幾套方案進(jìn)行認(rèn)真分析研究，反復(fù)比對(duì)，找出最優(yōu)方案。

3.3 各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)

在對(duì)各個(gè)單元的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要確定各單元的性能指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)等，注意各單元之間的相互關(guān)系，保證所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單可靠。在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使用現(xiàn)成電路，若實(shí)在找不到，則在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。

3.4 電路接線圖的設(shè)計(jì)

電路接線圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一旦電路接線圖有問題，不但達(dá)不到需要的功能，還很有可能會(huì)造成危害。在對(duì)電路接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到各種各樣的因素，其中包括各元器件的位置尺寸、電路板之間的相互關(guān)系、功放管散熱問題以及是否便于維修等。綜合考慮這些因素之后，就可以根據(jù)所確定的電路板的尺寸以及安裝方式等，對(duì)電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在對(duì)電路接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該滿足一下幾個(gè)要求：一是要保證電路的有序排列，以減少各部分間的影響，使效果最優(yōu)；二是將地線安裝在電路板中間，以減少相互干擾；三是可調(diào)整元件的安裝位置要便于調(diào)節(jié)，功耗大的部件靠近外側(cè)，便于散熱；四是電阻器的安放盡量選擇平臥，以提高電子電路系統(tǒng)的可靠性。

4 電子電路的制作、安裝和調(diào)試

4.1 電子電路的制作及安裝

在電子電路設(shè)計(jì)圖完成之后，需要以此制作印刷電路板，然后測(cè)試選用的元器件，測(cè)試無(wú)誤后安裝到印刷電路板上，完成制作。各元器件以插座的方式與電路板相連接，以便于損壞后的更換。焊接時(shí)，還應(yīng)該盡量避免掛錫以及虛焊現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 電子電路的調(diào)試

在電子電路安裝完畢之后，必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才算最終完成。電子電路的調(diào)試分以下幾步：（1）對(duì)電路進(jìn)行仔細(xì)檢查，看其連接是否正確，包括電容極性、元器件的安裝位置以及電源的正負(fù)極連接等。（2）對(duì)電路進(jìn)行通電檢測(cè)，看是否有元器件發(fā)熱以及冒煙等現(xiàn)象發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)，立即斷電檢查，問題解決后重新檢測(cè)，直到無(wú)異?，F(xiàn)象發(fā)生為止。（3）對(duì)電子電路進(jìn)行分塊調(diào)試，把電子電路劃分為幾個(gè)不同的功能模塊，然后分別對(duì)其調(diào)試，首先對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，合格后再做動(dòng)態(tài)調(diào)試。（4）對(duì)電子電路進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，分塊調(diào)試完畢后，將各模塊聯(lián)接起來(lái)做聯(lián)機(jī)調(diào)試，看其運(yùn)行結(jié)果是否已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 總結(jié)

電子電路與人們的生活息息相關(guān)。隨著其發(fā)展，電子電路的設(shè)計(jì)方法越來(lái)越得到完善，但是仍然存在著需要改進(jìn)的地方。對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)加以研究，有利于提高電子產(chǎn)品的性能及使用壽命，為今后電子電路的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]余春平.淺析電子電路設(shè)計(jì)制作常用調(diào)試方法與步驟7J].時(shí)代報(bào)告（下半月），2012（06）.

[2]劉昌華，莫培滿.層次化設(shè)計(jì)方法在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（12）.

[3]朱麗霞.電子電路的分析與調(diào)試課程項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐7J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2010（33）.

[4]虞金成.淺談應(yīng)用型電子電路漸近式的組合設(shè)計(jì)方法[J].福建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（01）.

[5]楊聚慶，劉嬌月.數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法[J].洛陽(yáng)工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006（10）.

篇7

關(guān)鍵詞：電子電路設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 路徑

中圖分類號(hào)：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（b）-0115-02

科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，電子產(chǎn)品逐漸的滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為國(guó)家科技生產(chǎn)水平的主要組成因素，推動(dòng)者計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，成為國(guó)家發(fā)展的動(dòng)力，為技術(shù)的全面進(jìn)步提供必要的條件。但是現(xiàn)階段我國(guó)進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中存在一定的問題，創(chuàng)新能力不足，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)較弱，造成整體發(fā)展水平出現(xiàn)滯后性，因此在今后的發(fā)展中需要對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑進(jìn)行分析，全面的掌握創(chuàng)新方法，保證電子電路自主研發(fā)能力的提升，促進(jìn)我國(guó)科技水平的全面進(jìn)步。

1 電子電路設(shè)計(jì)概述

1.1 電子電路設(shè)計(jì)的原則

電子電路設(shè)計(jì)需要遵循相關(guān)的原則，這樣才能更好地保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性，首先需要對(duì)電子電路內(nèi)部的各項(xiàng)原件相互之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析，掌握設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部結(jié)構(gòu)，整體上對(duì)原件內(nèi)部的各項(xiàng)構(gòu)造進(jìn)行分析，綜合地對(duì)電子電路的各項(xiàng)類型進(jìn)行分析，全面地掌握各項(xiàng)設(shè)計(jì)類型。其次需要關(guān)注設(shè)計(jì)的功能性原則，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要將電子電路系統(tǒng)進(jìn)行更加細(xì)致全面的劃分，掌握不同模塊的實(shí)際功能，考慮到實(shí)現(xiàn)這些模塊和功能的途徑，從而在設(shè)計(jì)中了解掌握原件的情況，實(shí)現(xiàn)電子電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性。在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中需要保證各項(xiàng)功能的完整性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要針對(duì)每一個(gè)部件的實(shí)際使用效果進(jìn)行分析，確定整體的設(shè)計(jì)成果符合實(shí)際使用的效果，這樣才能進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，在實(shí)際使用中保證使用的質(zhì)量。

1.2 電子電路設(shè)計(jì)的技術(shù)

進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)需要采用合適的方法，具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中將關(guān)注的焦點(diǎn)放在需要解決的問題上，針對(duì)性地進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)，對(duì)需要解決的問題進(jìn)行相應(yīng)的編程，這樣的方式可以在進(jìn)行程序編制的過程中避免因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)機(jī)制帶來(lái)不同遺傳操作和交叉變異的問題，滿足現(xiàn)實(shí)情況下的管理機(jī)制，對(duì)其中較差的個(gè)體進(jìn)行替代，保證代碼的使用更加符合技術(shù)的需要，不斷地滿足現(xiàn)實(shí)條件，對(duì)結(jié)果進(jìn)行更加全面的管理，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行整體解決。而現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進(jìn)行應(yīng)用，采用在線編程的方式，將存儲(chǔ)芯片設(shè)置在RAM內(nèi)，在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對(duì)語(yǔ)言進(jìn)行描述，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到RAM內(nèi)，這樣將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的方式使得相關(guān)的邏輯關(guān)系得到更加科學(xué)的處理，一旦對(duì)其中的FPGA開發(fā)軟件進(jìn)行斷電之后，就會(huì)出現(xiàn)RAM的邏輯關(guān)系空白，為整體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)省較多的空間，提升FPGA系統(tǒng)的使用效率，將不同的數(shù)據(jù)流灌入到硬件系統(tǒng)中，提升電子電路設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，便于對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行全面的創(chuàng)新。

2 電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新基本方法

2.1 對(duì)電子電路進(jìn)行層次化的設(shè)計(jì)

進(jìn)行電子電路層次化的設(shè)計(jì)首先需要將基本構(gòu)造分成相應(yīng)的模塊，對(duì)不同的模塊進(jìn)行分層次的設(shè)計(jì)描述，整體設(shè)計(jì)過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，直到實(shí)現(xiàn)硬件單元描述為止，層次化設(shè)計(jì)在進(jìn)行管理設(shè)計(jì)的過程中相比較而言較為靈活，可以根據(jù)實(shí)際特點(diǎn)選擇適宜的設(shè)計(jì)方式，既能夠是自頂向底的方式，也可以是自底向頂?shù)姆绞?，具體情況需要按照實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面科學(xué)的管理。

2.2 對(duì)電子電路進(jìn)行漸進(jìn)式設(shè)計(jì)

漸進(jìn)式設(shè)計(jì)也是電子電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的情況，這種設(shè)計(jì)方式主要是將一些附加功能帶入到管理中，將設(shè)計(jì)的相關(guān)指標(biāo)使用到設(shè)計(jì)中，其中包括高頻、低頻模擬電路、數(shù)字電子線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后依據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的單元電路結(jié)構(gòu)，將電子電路工作的特點(diǎn)和運(yùn)行方式融入到設(shè)計(jì)中，并將線路設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的整合，注重輸入與輸出之間的相互關(guān)系，保證電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性，將電子電路設(shè)計(jì)得更加便于操作。同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)漸進(jìn)式設(shè)計(jì)的步驟M行分析，根據(jù)應(yīng)用型電子電路的功能，及時(shí)地對(duì)電子電路進(jìn)行組合，在進(jìn)行拼裝時(shí)需要關(guān)注連接點(diǎn)信號(hào)連接的強(qiáng)度、幅度以及電壓值之間的關(guān)系，將整體電路進(jìn)行更加科學(xué)的設(shè)計(jì)。

2.3 硬件語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程中還可以使用基于硬件語(yǔ)言描述的形式，首先需要對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行全面的管理，熟悉電子設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制的相關(guān)原理，保證信號(hào)處理的各項(xiàng)參數(shù)。在具體信息確定完成之后需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解，找出硬件的總體框架，之后對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，將較為重要的位置使用相關(guān)的記號(hào)進(jìn)行標(biāo)注，然后借助CAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測(cè)試，保證電子電路設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系、正負(fù)極值、時(shí)序等的正確性，提升方案設(shè)計(jì)的規(guī)范性。

3 電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑

3.1 電子電路構(gòu)架設(shè)計(jì)

進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新首先需要對(duì)整體的設(shè)計(jì)構(gòu)架進(jìn)行管理，在設(shè)計(jì)中對(duì)FPGA系統(tǒng)進(jìn)行重新定義，在硬件單元內(nèi)部建立連接，找出更加明確的構(gòu)建系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)途徑進(jìn)行創(chuàng)新。在設(shè)計(jì)結(jié)束之后需要對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以采用錯(cuò)誤的代碼，驗(yàn)證系統(tǒng)在進(jìn)行甄別過程中的效果，對(duì)于出現(xiàn)問題的地方及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。在結(jié)束之后選擇適宜的子系統(tǒng)，其中一部分保持原本的運(yùn)行狀態(tài)，一部分按照遺傳算法進(jìn)行一定的修改，這樣可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更加完善的處理，使操作的適應(yīng)性更強(qiáng)。進(jìn)行改進(jìn)之后再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的驗(yàn)證，不斷地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，使得設(shè)計(jì)更加符合方案的需要。

3.2 對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新

在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)系統(tǒng)的環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新，用于測(cè)試的環(huán)境需要將測(cè)試的硬件與顯示的FPGA構(gòu)架和硬件進(jìn)行全面的控制，制定適宜的仿真軟件。計(jì)算機(jī)在使用的過程中可以通過通信電纜將數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)下載到FPGA系統(tǒng)中，使用規(guī)范化的儀器對(duì)數(shù)據(jù)采集中的硬件和軟件進(jìn)行連接，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的評(píng)估，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化進(jìn)行應(yīng)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)軟件進(jìn)行仿真處理，提升系統(tǒng)整體運(yùn)行環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

電子電路設(shè)計(jì)對(duì)于科技的發(fā)展具有較為關(guān)鍵的作用，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理，對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，使設(shè)計(jì)在多變的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自我重構(gòu)，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性，使抽象的理論形象化、復(fù)雜的電路實(shí)際化。不僅能提高理解分析能力，而且能提高設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)和模擬仿真可以快速地反映出所設(shè)計(jì)電路的性能，使設(shè)計(jì)更加生動(dòng)、直觀、實(shí)時(shí)、高效，更好地為人類造福。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁光勝.電子技術(shù)系列課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[A].中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)，教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)，全國(guó)高等學(xué)校光學(xué)教育研究會(huì).全國(guó)光學(xué)、光電和電子類專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流、研討會(huì)專集[C].中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)，教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)，全國(guó)高等學(xué)校光學(xué)教育研究會(huì)，2012.

[2] 黃品高，葉懋，景新幸.電子電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基本素質(zhì)的探索[A].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會(huì).教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會(huì)第二十屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會(huì)，2010.

篇8

【關(guān)鍵詞】容錯(cuò)技術(shù)硬件冗余 VHDL代碼

1 引言

數(shù)字硬件電路設(shè)計(jì)越來(lái)越精密，但其故障的檢測(cè)也越來(lái)越難。而數(shù)字電路的設(shè)計(jì)大都是用VHDL語(yǔ)言來(lái)描述的，因此提出了一個(gè)在VHDL描述中自動(dòng)插入故障容錯(cuò)結(jié)構(gòu)的工具。采用這種工具來(lái)做容錯(cuò)電路的設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)不同的需求在VHDL源碼級(jí)自動(dòng)做電路故障容錯(cuò)設(shè)計(jì)。

2 電路源碼級(jí)故障容錯(cuò)的插入工具

數(shù)字電路自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)故障容錯(cuò)，也就是在用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)字電路時(shí)，自動(dòng)化的加入故障容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，并且最后得到具有容錯(cuò)功能的VHDL描述的數(shù)字電路。這個(gè)自動(dòng)化的過程用一個(gè)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是故障容錯(cuò)結(jié)構(gòu)自動(dòng)插入工具。該工具由六部分組成，如圖1所示。

VHDL源碼經(jīng)過分析器轉(zhuǎn)化成一種特殊的中間數(shù)據(jù)格式，存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)庫(kù)中；這種數(shù)據(jù)格式以有向無(wú)環(huán)圖（DAG）的形式組織起來(lái)，保存了VHDL完整的語(yǔ)義信息。用戶通過用戶接口輸入某些信息，來(lái)定位所需容錯(cuò)的關(guān)鍵部件及從故障容錯(cuò)器選擇所用的容錯(cuò)器件。容錯(cuò)后的數(shù)據(jù)重新送回到設(shè)計(jì)庫(kù)中，用反編譯系統(tǒng)再次恢復(fù)成VHDL代碼。本文對(duì)基于硬件冗余技術(shù)對(duì)源碼級(jí)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)插入過程進(jìn)行闡述。

3 硬件冗余技術(shù)

硬件冗余技術(shù)采用在系統(tǒng)中多加的硬件資源，包括被動(dòng)冗余、主動(dòng)冗余及主被動(dòng)相結(jié)合三種形式。

被動(dòng)冗余又稱為靜態(tài)冗余（Masking Redundancy ），它不改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，靠附加的元器件來(lái)屏蔽掉故障元器件的作用。常用的被動(dòng)冗余稱為三模冗余（Triple Modular Redundancy， TMR）結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由相同功能的三個(gè)模塊及表決器構(gòu)成，三個(gè)相同模塊同步運(yùn)行，三個(gè)模塊的輸出作為表決器的輸入，系統(tǒng)的輸出是多數(shù)表決的結(jié)果。

所謂的主動(dòng)冗余技術(shù)，就是能讓系統(tǒng)配置動(dòng)態(tài)的改變，從而消除故障對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)補(bǔ)充系統(tǒng)冗余。當(dāng)系統(tǒng)模塊發(fā)生故障時(shí)，依靠存儲(chǔ)多個(gè)模塊和故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)，通過系統(tǒng)內(nèi)部的一次重組來(lái)切除或替換故障模塊。

4 硬件冗余的插入過程

數(shù)字電路設(shè)計(jì)者在使用該工具時(shí)，首先需要編寫電路的VHDL源碼、同時(shí)要提供采用的容錯(cuò)技術(shù)類型及想要的容錯(cuò)的位置（設(shè)計(jì)單元名和需復(fù)制的對(duì)象名）這些信息。

此處假定需要容錯(cuò)的位置是：設(shè)計(jì)單元A，需復(fù)制的對(duì)象RESULT，而容錯(cuò)技術(shù)采用硬件被動(dòng)冗余中的三模冗余技術(shù)。插入技術(shù)主要由以下過程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.1 三個(gè)新信號(hào)的拷貝

如圖2所示，首先通過設(shè)計(jì)庫(kù)的search（pname，sname）函數(shù)從庫(kù)中找到用戶所輸入的設(shè)計(jì)單元A，然后再使用符號(hào)表的 search（object_name，global）函數(shù)從符號(hào)表中查找目標(biāo)對(duì)象RESULT，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的屬性修改后，清空temp。經(jīng)過這些步驟后，完成了三模冗余技術(shù)所需要的新對(duì)象的聲明。

4.2 語(yǔ)句的復(fù)制

如圖3所示，該流程圖是對(duì)于語(yǔ)句的修改。

經(jīng)過上面的步驟，完成了三模冗余技術(shù)的對(duì)象復(fù)制部分，將這些信息修改完成后再返存入設(shè)計(jì)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字電路的VHDL源碼級(jí)進(jìn)行故障容錯(cuò)結(jié)構(gòu)的插入。

5 結(jié)語(yǔ)

利用自動(dòng)化工具在數(shù)字電路的VHDL源碼級(jí)進(jìn)行故障容錯(cuò)結(jié)構(gòu)的插入，能夠有效的提高設(shè)計(jì)者的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐拾義.容錯(cuò)計(jì)算系統(tǒng)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.

[2]L.Entrena，C.Lopez，E.Olias.Automatic insertion of fault-tolerant structures at the RT level.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，48-50.

[3]齊星剛.VDHL編譯器設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D]. [碩士學(xué)位論文].成都：四川大學(xué)，2013.

[4]Isabel Gonzalez，LuisBerrojo. Supporting fault tolerance in an industrial environment：the AMATISTA approach.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，178-183.

篇9

自主式課題教學(xué)法

針對(duì)目前課堂教學(xué)的現(xiàn)狀，提出自主式課題教學(xué)法。其基本理念就是改革課堂教學(xué)，即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設(shè)計(jì)方法，而不是僅僅教會(huì)學(xué)生解題。此外，將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，給每個(gè)小組布置不同的電路模塊設(shè)計(jì)課題，通過完成自己的課題達(dá)到初步實(shí)踐電路設(shè)計(jì)方法的目的。同時(shí)，由于學(xué)生都是帶著設(shè)計(jì)課題聽課的，這樣也會(huì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)的積極性。具體實(shí)施步驟如下：

在課程教學(xué)初期，指導(dǎo)學(xué)生自由組成學(xué)習(xí)小組，提供若干模塊設(shè)計(jì)課題供各小組挑選。選定的模塊設(shè)計(jì)任務(wù)伴隨該小組整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①盡量保證學(xué)生按照自己的意愿組合形成學(xué)習(xí)小組，這樣小組成員在課題設(shè)計(jì)過程中才能有較好的默契，相互配合，依靠團(tuán)隊(duì)的力量完成設(shè)計(jì)任務(wù)。②該階段是課程教學(xué)初期，學(xué)生對(duì)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)課題還不了解，教師應(yīng)占用一定的課堂時(shí)間對(duì)課題進(jìn)行解釋和指點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生自發(fā)地利用課余時(shí)間收集資料，選定設(shè)計(jì)方案。③當(dāng)學(xué)習(xí)小組初步完成課題資料的收集和整理后，則安排一次課堂報(bào)告，由各個(gè)小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)其對(duì)課題的理解以及初步選定的設(shè)計(jì)方案，并由任課教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出其下一步工作重點(diǎn)。④模塊設(shè)計(jì)課題應(yīng)涵蓋所講授課程的各個(gè)章節(jié)，這樣利于在講課過程中通過講解各個(gè)模塊設(shè)計(jì)方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，講課內(nèi)容與學(xué)生正在進(jìn)行的設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，容易調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

在課程教學(xué)中期，將模塊設(shè)計(jì)課題融入到各個(gè)章節(jié)的課堂教學(xué)中，教會(huì)學(xué)生具體的電路設(shè)計(jì)方法，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路調(diào)試以及指標(biāo)測(cè)試。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①要求各小組通過課堂學(xué)習(xí)不斷改進(jìn)自己初期擬定的電路設(shè)計(jì)方案以及元器件參數(shù)計(jì)算方法。充分體現(xiàn)了自主式課堂教學(xué)法的教學(xué)理念，即激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而自主采用課堂講授方法改進(jìn)自己的電路設(shè)計(jì)，使其感受到如何將課堂所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中。②向?qū)W生灌輸團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的理念，針對(duì)電路設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中團(tuán)隊(duì)成員間的溝通和討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到如何進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，同時(shí)在教師和團(tuán)隊(duì)間建立暢通的交流渠道，使學(xué)生的問題能得到解答，從而有信心完成課題設(shè)計(jì)任務(wù)。③安排課堂報(bào)告，各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)課題設(shè)計(jì)進(jìn)展，由任課教師對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行中期考核并指出下一步工作重點(diǎn)。

在課堂教學(xué)后期，對(duì)各學(xué)習(xí)小組制作的模塊電路進(jìn)行驗(yàn)收和總結(jié)。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①督促各學(xué)習(xí)小組做好指標(biāo)測(cè)試工作，驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的電路是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。②安排課堂報(bào)告，各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)課題制作成果，由任課教師對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行總結(jié)。③各小組提交課題設(shè)計(jì)報(bào)告，詳細(xì)介紹整個(gè)電路設(shè)計(jì)原理、參數(shù)計(jì)算過程，并記錄系統(tǒng)的性能指標(biāo)，總結(jié)電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

自主式課題教學(xué)法的應(yīng)用實(shí)例

我們?cè)谕ㄐ烹娮泳€路課上使用了這種教學(xué)法。首先，根據(jù)整個(gè)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)8個(gè)模塊的設(shè)計(jì)課題，將該課程的主要知識(shí)點(diǎn)都融合在這幾個(gè)課題中，課題名稱。

第一階段：由學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組并從這8個(gè)課題中選擇一個(gè)，作為該小組在課程學(xué)習(xí)期間的設(shè)計(jì)任務(wù)。由小組成員相互配合進(jìn)行資料收集以及設(shè)計(jì)方案的論證。在課程開始后的第二個(gè)教學(xué)周，組織各小組制作幻燈片報(bào)告該小組擬定的設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)時(shí)間安排。需要說明的是，各小組進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)還沒有在課堂上進(jìn)行系統(tǒng)地講授，完全由學(xué)生先自學(xué)各自課題相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，然后進(jìn)行資料收集整理，通過內(nèi)部討論，最終確定課題的初步設(shè)計(jì)方案。這個(gè)階段需要學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性去熟悉課題、討論方案以及確定初步方案。從實(shí)際情況來(lái)看，學(xué)生在這個(gè)階段常常表現(xiàn)出很大的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行方案匯報(bào)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)氣氛也很熱烈。此外，由于設(shè)計(jì)課題涵蓋了這門課程的主要知識(shí)點(diǎn)，相應(yīng)課題方案的初步確定過程也是學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的預(yù)習(xí)階段。這樣可以充分激發(fā)他們的求知欲，當(dāng)教師在課堂上講到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，能抓住學(xué)生的注意力，獲得較好的教學(xué)效果。

第二階段：主要完成各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的講授，這一階段應(yīng)該注意在課上重點(diǎn)講解如何充分運(yùn)用教材中的知識(shí)完成模塊設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生意識(shí)到，這些書本知識(shí)并不是抽象的理論知識(shí)，只要稍加變通就可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。例如在講到求解高頻功率放大器的題目時(shí)，計(jì)算電路輸出功率用到公式(1)：200cmVPR=(1)其中P0為電路輸出功率，Vcm為電路輸出電壓幅值，R0為電路負(fù)載電阻。而在真正設(shè)計(jì)功放電路時(shí)，電路的輸出功率及輸出電壓幅值常常是已知條件(見表1)，而具體的電路以及電路中所采用元器件的參數(shù)如電阻阻值是需要進(jìn)行計(jì)算的。因此只需要將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2)：200cmVRP=(2)轉(zhuǎn)化后即可用于電路中所采用負(fù)載電阻的計(jì)算。整個(gè)課程講授過程都要將知識(shí)點(diǎn)具體化，讓學(xué)生意識(shí)到，只要將這些公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的變化(常常是翻轉(zhuǎn))就可以用于電路設(shè)計(jì)過程中元器件的參數(shù)計(jì)算，從而使學(xué)生可以一邊學(xué)習(xí)課堂知識(shí)，一邊將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用起來(lái)，真正做到活學(xué)活用。此外，在實(shí)驗(yàn)課中要指導(dǎo)各小組的電路焊接以及調(diào)試工作，并監(jiān)督其設(shè)計(jì)進(jìn)度，從而掌握學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解程度。在這個(gè)階段，真正實(shí)現(xiàn)了本教學(xué)法所強(qiáng)調(diào)的理論聯(lián)系實(shí)際，即學(xué)生可以做到邊學(xué)習(xí)，邊使用，邊檢驗(yàn)，整個(gè)課程的教學(xué)效果良好。最后一個(gè)階段是課程的結(jié)束階段，主要做好各小組課題的驗(yàn)收工作，并對(duì)各小組所設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后安排一次期終匯報(bào)作為整個(gè)課堂教學(xué)的結(jié)束。本教學(xué)法已經(jīng)實(shí)踐了兩年，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)法的滿意度較高。此外，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)與模塊設(shè)計(jì)課題制作情況掛鉤，因此各學(xué)習(xí)小組都投入了較多精力用于電路模塊制作，成功率也較高。并且學(xué)生通過電路模塊的制作過程也了解到了如何運(yùn)用課堂所學(xué)知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

篇10

關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；電路設(shè)計(jì)；Multisim；仿真；交通信號(hào)燈；監(jiān)控器

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）29-6625-04

1 概述

數(shù)字電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，組合邏輯電路是數(shù)字電路重要的組成部分，也是時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。組合邏輯電路的輸出僅與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與輸入之前的信號(hào)狀態(tài)無(wú)關(guān)，因此組合邏輯電路沒有記憶功能，在其電路中沒有反饋延遲電路[1-2]。

Multisim的前身是EWB（Electronics Workbench）軟件，是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的交互式SPice仿真和電路分析軟件，專用于原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設(shè)計(jì)和集成測(cè)試[3-5]。Multisim軟件包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

本文以交通信號(hào)燈監(jiān)控器為例，分別運(yùn)用與非門74LS00、中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151和中規(guī)模集成譯碼器74LS138為主要元件設(shè)計(jì)三種實(shí)現(xiàn)監(jiān)控交通信號(hào)燈狀態(tài)的控制電路，并利用Multisim 12.0軟件進(jìn)行仿真測(cè)試。

2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

2.1 組合邏輯電路設(shè)計(jì)的一般步驟

組合邏輯電路設(shè)計(jì)主要是將用戶的具體設(shè)計(jì)要求用邏輯函數(shù)加以描述，再用具體的電路加以實(shí)現(xiàn)的過程。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、定制或半定制集成電路的設(shè)計(jì)[6]。其設(shè)計(jì)的一般步驟可用圖1來(lái)表示：

1）首先對(duì)命題要求進(jìn)行分析，確定輸入變量、輸出變量的個(gè)數(shù)和狀態(tài)，并以真值表的形式列出；

2）根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式；

3）通過邏輯化簡(jiǎn)，寫出最簡(jiǎn)的邏輯函數(shù)表達(dá)式；

4）根據(jù)邏輯功能要求以及實(shí)際情況，選擇合適的門器件，把最簡(jiǎn)的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達(dá)式；

5）根據(jù)表達(dá)式畫出該電路的邏輯電路圖。

2.2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法

組合邏輯電路可以采用分立元件實(shí)現(xiàn)，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和集成電路工藝水平的提高，單塊芯片的集成度越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越便宜，也可用通過小規(guī)模集成電路SSI，中規(guī)模集成電路MSI、定制或半定制集成電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)[7]。

本文以監(jiān)控交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的監(jiān)控器為例分析組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。交通信號(hào)燈是交通信號(hào)中的重要組成部分，是道路交通的基本語(yǔ)言，每一組交通信號(hào)燈由紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作情況下，任何時(shí)刻必有一盞燈點(diǎn)亮，而且也僅有一盞燈亮。當(dāng)出現(xiàn)其他狀態(tài)時(shí)，電路發(fā)生故障，這時(shí)監(jiān)控器發(fā)出故障信號(hào)以提醒維護(hù)人員前去修理。

2.2.1 命題分析

根據(jù)交通信號(hào)燈監(jiān)控器的工作原理，確定紅、黃、綠三盞燈的狀態(tài)為輸入變量，分別用A、B、C表示；取故障信號(hào)為輸出變量，用F表示。

假設(shè)：A、B、C取1時(shí)，表示燈亮，A、B、C取0時(shí)，表示燈不亮；F為1時(shí)，表示工作狀態(tài)正常，F(xiàn)為1時(shí)表示發(fā)生故障。

2.2.2 列寫真值表

根據(jù)命題分析列出邏輯真值表，如表1所示。

計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)＼jxy02.jpg> （1）

運(yùn)用卡諾圖化簡(jiǎn)，可得簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)表達(dá)式：

2.2.4把最簡(jiǎn)的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達(dá)式

邏輯電路圖是根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式得出的，因此畫邏輯電路圖之前要根據(jù)邏輯功能要求以及實(shí)際情況確定元件，將最簡(jiǎn)的表達(dá)式轉(zhuǎn)換為與所選用元件相對(duì)應(yīng)的表達(dá)式。

1）選用與非門實(shí)現(xiàn)

選用集成與非門74LS00、74LS20實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈監(jiān)控器，將輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為與非表達(dá)式。通過表達(dá)式變換，得到式3。

數(shù)據(jù)選擇器是一種多路輸入、單路輸出的邏輯部件。它在控制信號(hào)作用下，從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選一個(gè)送到輸出端。式4給出了數(shù)據(jù)選擇器輸出與輸入的邏輯關(guān)系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信號(hào)，Y表示輸出信號(hào)，Di為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，mi為控制信號(hào)的最小項(xiàng)表示，2k=n。

從表達(dá)式4中可以看出，其輸出實(shí)際上是數(shù)據(jù)輸入與地址輸入的最小項(xiàng)相與的關(guān)系，所以數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯功能。選用中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151可實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)監(jiān)控器。74LS151是八選一數(shù)據(jù)選擇器，對(duì)式1進(jìn)行變換，可得式5：

[F =ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m0+m3+m5+m6+m7 =m0?1+m1?0+m2?0+m3?1+m4?0+m5?1+m6?1+m7?1] （5）

由式5可以看出，選用74LS151實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)監(jiān)控器需使F=Y，A=A2，B=A1，C=A0，則有D0=D3=D5=D6=D7=1，D1=D2=D4 =0。

3）選用變量譯碼器實(shí)現(xiàn)

變量譯碼器是組合邏輯電路中一個(gè)重要的器件，它是一個(gè)將n個(gè)輸入變?yōu)?n個(gè)輸出的多輸出端的組合邏輯電路。變量譯碼器的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是輸出端，mi是關(guān)于輸入變量An-1，An-2，……，A0的最小項(xiàng)，0

由于譯碼器電路的輸出列出了該電路的所有最小項(xiàng)表達(dá)式，而任何一個(gè)組合邏輯電路都可以寫成最小項(xiàng)表達(dá)式的形式，因此我們可運(yùn)用譯碼器電路實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路。選用中規(guī)模集成譯碼器74LS138來(lái)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈監(jiān)控器。由于74LS138的輸出是反變量形式，低電平有效，因此變換式1得：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=m0+m3+m5+m6+m7 =m0+m3+m5+m6+m7=m0?m3?m5?m6?m7] （7）

使74LS138的三個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別為：A=A2，B=A1，C=A0，且三個(gè)使能端有效，則74LS138中的8個(gè)輸出可分別與交通信號(hào)燈監(jiān)控器輸出的最小項(xiàng)一一對(duì)應(yīng)。

2.2.5 根據(jù)表達(dá)式畫出邏輯電路圖

為了便于邏輯電路圖的驗(yàn)證，利用Multisim 12.0設(shè)計(jì)邏輯電路圖。根據(jù)2.2.4小節(jié)中三種設(shè)計(jì)方法的相應(yīng)表達(dá)式：式3、式5、式7畫出邏輯電路圖，分別如圖2、圖3、圖4所示。

圖2～圖4中的XLC1 為邏輯轉(zhuǎn)換儀，它是Multisim軟件的一種虛擬裝置，可以接入交通信號(hào)燈監(jiān)控器的輸入與輸出端，測(cè)試與驗(yàn)證其邏輯功能。通過邏輯轉(zhuǎn)換儀中的“邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表”的功能分別驗(yàn)證了圖2～圖4的邏輯功能，得到的真值表相同，如圖5所示，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達(dá)式與設(shè)計(jì)的要求一致。

2.3設(shè)計(jì)方法分析比較

選用不同的元件最后設(shè)計(jì)出的電路形式雖然差別很大，但是實(shí)現(xiàn)的邏輯功能卻相同。選用如本文選用的74LS00、74LS20等SSI來(lái)實(shí)現(xiàn)電路，所用的集成電路芯片數(shù)量多，線路復(fù)雜，通用性不強(qiáng)，僅能夠適應(yīng)某一特殊的函數(shù)要求。在用SSI設(shè)計(jì)電路時(shí)，要力求邏輯門電路的數(shù)量、種類以及輸入端的數(shù)量均應(yīng)達(dá)到最少。

選用MSI設(shè)計(jì)組合邏輯電路，如本文選用的74LS151、74LS138，可以減少元件的數(shù)目，具有較強(qiáng)的通用性，可靠性高，易于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試和維護(hù)[8]。

3 組合邏輯電路的仿真

對(duì)于設(shè)計(jì)好的組合邏輯電路，不僅可以通過 Multisim中的邏輯轉(zhuǎn)換儀來(lái)驗(yàn)證，還可以在Multisim窗口中搭建電路來(lái)仿真。從Multisim元件庫(kù)在已經(jīng)繪制好的邏輯電路圖中添加電源、地、電阻、發(fā)光二極管等電器元件并進(jìn)行連線，得到仿真電路圖。由于篇幅有限，文中只給出了用74LS138實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈監(jiān)控器的仿真電路圖，如圖6所示。

在仿真過程中，S1、S2、S3三個(gè)開關(guān)在全部打開、全部閉合以及任意兩個(gè)閉合的情況下，發(fā)光二極管就會(huì)亮，此時(shí)表示交通信號(hào)燈出現(xiàn)故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以交通信號(hào)燈監(jiān)控器為例分析了組合邏輯電路設(shè)計(jì)的過程并進(jìn)行了Multisim仿真測(cè)試。可以看出組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)相同的邏輯功能可根據(jù)實(shí)際情況選用不同的設(shè)計(jì)方法；同時(shí)，借助于EDA軟件Multisim，可以顯著提高電路設(shè)計(jì)工作的效率，為組合邏輯電路的設(shè)計(jì)仿真提供了一定的借鑒方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 魏淑桃.計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 周潤(rùn)景，郝曉霞.Multisim&LabVIEW 虛擬儀器設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[4] 石嘉順.基于multisim 環(huán)境下的電路設(shè)計(jì)與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2007，24（12）：306-308.

[5] 王延才.基于Multisim 的電路仿真分析與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2004，25（4）：65-67.

[6] 黃進(jìn)文.組合邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法討論[J].寶山師專學(xué)報(bào)，2004，23（2）：42-46.