EDA在高職數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

張麗萍 潘行心

[摘要]為實(shí)踐工學(xué)結(jié)合職業(yè)教育模式,應(yīng)用EDA技術(shù)對數(shù)字電子技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革,對教學(xué)質(zhì)量有很大提高,并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用總結(jié)使用EDA輔助教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式相比的優(yōu)點(diǎn),可以很好地實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的溝通與聯(lián)系,豐富教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)效果良好。

[關(guān)鍵詞]EDA數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)改革

中圖分類號:G71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210189-01

高職、高專教育的培養(yǎng)目標(biāo)是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的第一線的技術(shù)型、應(yīng)用型人才,這種技術(shù)型、應(yīng)用型人才應(yīng)具有基礎(chǔ)理論知識適度、技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)、知識面較寬、素質(zhì)高等特點(diǎn)。在高職高專電子、電氣、計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)所開設(shè)的課程中數(shù)字電子技術(shù)又是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門直接面向應(yīng)用技術(shù)、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中,數(shù)字化和集成化成為發(fā)展的必然趨勢,電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為電子系統(tǒng)設(shè)計的主要方向和潮流,傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法已經(jīng)逐漸被淘汰,作為電子工程師和系統(tǒng)設(shè)計人員學(xué)習(xí)、掌握相關(guān)知識和技術(shù)已勢在必行。EDA就是利用計算機(jī)設(shè)計電子電路和系統(tǒng)的軟件工具,極大地提高了電路設(shè)計的效率和可靠性,減輕了設(shè)計者的勞動強(qiáng)度。

一、數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中引入EDA技術(shù)的研究

“工學(xué)結(jié)合”作為現(xiàn)代職業(yè)教育的重要特征已被大家所認(rèn)識,數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)也多采用啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法,使學(xué)生成為課堂活動的中心和主體,而教師作為課堂教學(xué)的主導(dǎo)作用是:引導(dǎo)學(xué)生積極參與,主動接受本課程的知識。相應(yīng)的EDA技術(shù)授課方式的引用即打破原有的教學(xué)模式,在多媒體教室,應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)儀器,使用電子電路自動化設(shè)計軟件,給學(xué)生創(chuàng)造模擬實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境,使學(xué)生仿佛邊上理論課程,邊做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生由被動的接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)楹献鲗W(xué)習(xí)、主動探索,課堂效率大大提高。

我們多采用的EDA軟件是數(shù)字電路仿真系統(tǒng)共享版2006SE和MAX+PlusII

軟件軟件設(shè)計工具。數(shù)字電路仿真系統(tǒng)軟件提供了邏輯層次的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)環(huán)境,為用戶提供了各種門器件、編碼器、譯碼器、加法器、各種觸發(fā)器、組合邏輯器件、時序邏輯器件、脈沖信號源、發(fā)光二極管、數(shù)碼管等數(shù)字電路常用器件,用戶可以用這些器件自由的搭建各種數(shù)字電路,另外軟件提供的“真值表”和“時序圖”工具可以讓用戶方便的進(jìn)行數(shù)字電路分析。MAX+PlusⅡ是Altera公司在Windows環(huán)境下開發(fā)的可編程邏輯器件設(shè)計軟件平臺,該設(shè)計平臺將數(shù)字電路設(shè)計集成在一個環(huán)境內(nèi),支持Altera

公司的各種可編程器件,允許包括圖形設(shè)計輸入、文本編輯輸入、波形輸入方式以及混合輸入方式輸入邏輯設(shè)計文件,經(jīng)過系統(tǒng)編輯器的編譯、綜合等操作,它可對設(shè)計進(jìn)行功能模擬,對數(shù)字電路的設(shè)計實(shí)現(xiàn)同步模擬分析、延時分析、器件裝配等。這些軟件可通過網(wǎng)站免費(fèi)下載。

二、EDA在數(shù)字電路設(shè)計中的應(yīng)用

(一)EDA的模擬仿真功能。數(shù)字電子技術(shù)是一門實(shí)踐形非常強(qiáng)的課程,需要理論和實(shí)驗(yàn)共同配合完成教學(xué)。采用面包板和導(dǎo)線搭接或在簡單的實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行調(diào)試的傳統(tǒng)方法,故障較多,對于較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),很多學(xué)生在上課時間內(nèi)難以成功完成內(nèi)容,使得很多學(xué)生對電路有種挫敗和厭煩感,許多實(shí)驗(yàn)做完后并沒有達(dá)到預(yù)期的目的。通過使用EDA,實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容就能在計算機(jī)中同時獨(dú)立進(jìn)行,讓抽象的問題具體化、真實(shí)化,從而便于理解,學(xué)生能利用EDA方便地自行設(shè)計邏輯電路,不需擔(dān)心器件儀器被損壞。其次EDA技術(shù)的仿真功能,能及時發(fā)現(xiàn)并解決計中的問題。再次可以隨意改變電路參數(shù),觀察其對電路的影響。這樣,不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和實(shí)驗(yàn)效果,而且不受實(shí)際儀器設(shè)備的限制就可以完成實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練學(xué)生分析、判斷、設(shè)計和調(diào)試的能力。例如,數(shù)字電路中典型的計數(shù)電路,芯片引腳功能及連線的講解比較復(fù)雜,學(xué)生很難理解,利用數(shù)字電路仿真系統(tǒng),在軟件中建立一個計數(shù)電路,通過仿真可以直觀的看到各引腳接法及對應(yīng)動態(tài)輸出結(jié)果。這樣不僅加強(qiáng)了學(xué)生的理解,而且還使學(xué)生們初步掌握了集成片的引腳連線。通過這樣的學(xué)習(xí),學(xué)生普遍反映效果很好。

(二)EDA的編譯仿真功能。在數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)中,電路設(shè)計占有很大的比重,這是學(xué)生的弱勢,設(shè)計電路一旦出錯更讓其無從下手,Max+PlusII提供了強(qiáng)大的故障排除功能,在編譯源文件的過程中,若源文件有錯誤,Max+PlusII軟件可以自動指出錯誤類型和錯誤所在的位置,依據(jù)最優(yōu)化目標(biāo)提供建議修改的參數(shù),使電路設(shè)計更加完美和實(shí)用。當(dāng)設(shè)計文件通過保存、編譯,確認(rèn)正確無誤后就可以進(jìn)行邏輯功能仿真,在波形編輯器中將輸入波形編輯完畢后,通過仿真可以清楚地觀察信號的時序關(guān)系,檢驗(yàn)設(shè)計的邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確。

三、采用EDA輔助教學(xué)的好處

經(jīng)過我們的實(shí)踐證明,用EDA輔助教學(xué)可以很好地實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的溝通與聯(lián)系,有很多優(yōu)點(diǎn),具體體現(xiàn)在:1. 對于教學(xué)水平的提高十分有益,有些難以理解的內(nèi)容采用EDA教學(xué)后更容易講解,利用模擬實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果說明問題,學(xué)生也反應(yīng)更容易接受;2. 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加,效率提高,通過EDA提供的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺,讓學(xué)生了解邏輯電路原理與設(shè)計,并掌握正確的測量方法和熟練使用儀器設(shè)備的技能,為真實(shí)的硬件實(shí)驗(yàn)電路打下了很好的基礎(chǔ),到實(shí)際實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的效率和效果有很大提高;3. 學(xué)生的獨(dú)立自主思維和創(chuàng)新能力得到提高,計算機(jī)仿真使得設(shè)計效率大大提高,學(xué)生在設(shè)計時可以不受原器件的約束,給學(xué)生提供了極大的創(chuàng)造空間,激發(fā)和培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維、獨(dú)自解決問題的能力,同時也是對現(xiàn)代企業(yè)的適應(yīng)能力、研究開發(fā)能力的培養(yǎng)。

四、結(jié)束語

將EDA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中,使理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)相互融合,這需要編寫相應(yīng)教材、合理設(shè)計實(shí)踐作業(yè)及新的考試內(nèi)容,不僅增加了教師的備課量,同時也對教師的教學(xué)水平提出了更高的要求,加強(qiáng)應(yīng)用技能的培養(yǎng)和使用現(xiàn)代設(shè)計方法,引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段,增加反映最新電子技術(shù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐,鍛煉動手能力的同時,掌握電子設(shè)計自動化這一新技術(shù)。

參考文獻(xiàn):

[1]王行、李衍,EDA技術(shù)入門與提高[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2005:217-223.

[2]賈海瀛,《數(shù)字電子技術(shù)》課應(yīng)用EDA技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].高等職業(yè)教育,2005,14(3):17-19.

[3]戴麗萍,EDA在“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教論壇,2006,12(6):92-93.

[4]李雪梅,在數(shù)字電路教學(xué)中引入現(xiàn)代EDA技術(shù)[J].物理實(shí)驗(yàn),2004,24(5):28-30.

作者簡介:

張麗萍(1980-),女,漢族,上海人,碩士,臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師,從事電子技術(shù)方面教學(xué)、科研工作。