數(shù)字電子技術實驗教學模式探討

劉澤源　趙晉琴

【摘要】數(shù)字電技術是電子信息工程、通信工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程，該課程的實驗能幫助學生理解組合邏輯電路設計，提高學習興趣和實踐動手能力。本實驗室對數(shù)字電子技術實驗教學模式進行了探討，在分組實驗的基礎上，先要求學生設計電路，然后利用Multisim軟件進行仿真，最后在DZX-3電子學綜合實驗平臺上實現(xiàn)電路的搭建。“理論+設計+仿真+電路搭建”的新型模式，使學生能夠系統(tǒng)的掌握該課程的知識內容，熟練完成電路仿真和電路搭建，從而提高學生的學習能力，實踐動手能力和創(chuàng)新意識。

【關鍵詞】數(shù)字電子技術 實驗教學 Multisim軟件 電路搭建

【基金項目】本文為湖南第一師范校基金（項目編號XYS14Z15）、湖南省重點實驗室項目（項目編號2015TP1017）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）31-0256-01

1.引言

數(shù)字電子技術課程是電子科學與技術、電氣信息類等相關專業(yè)的核心專業(yè)基礎課之一，在該課程教學的過程中，實踐教學占據(jù)了重要的地位。湖南第一師范學院以師范教育為主，以往的數(shù)字電子技術課程教學重視理論內容的講解，不利于培養(yǎng)工科學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，不能滿足社會對電子、通信專業(yè)工科畢業(yè)生的要求，對工科畢業(yè)生的就業(yè)產(chǎn)生不利影響。本文針對這一現(xiàn)狀，對該課程的實驗教學模式進行研究，提出新的實驗教學模式。

2.實驗教學模式

本實驗中心對電子科學與技術、通信工程和計算機科學與技術專業(yè)的數(shù)字電子技術課程實驗教學進行研究和改革，提出“理論+設計+仿真+電路搭建”的新型實驗教學模式（如圖1），在重視理論教學的基礎上，更加強調課程實驗環(huán)節(jié)。首先將實驗內容布置給學生，要求學生利用課余時間分析實驗內容，列出真值表，利用卡諾圖化簡得到邏輯函數(shù)，獨立完成邏輯電路的設計；然后要求學生在機房利用Multisim軟件完成電路的仿真；最后將每個專業(yè)班級分成兩批，每批20人左右，由兩人一組在電子設計實驗室的DZX-3電子學綜合實驗平臺上完成電路的搭建、測試和修改，經(jīng)實驗指導老師檢查測試無誤才能通過實驗考核。

3.實驗教學內容

以譯碼器及應用實驗為例，該實驗的實驗目的有：一、掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法；二、學習并掌握中、小規(guī)模芯片實現(xiàn)各種組合邏輯電路的方法；三、學習格雷碼轉換二進制代碼。實驗需要的儀器設備有：裝有仿真軟件的計算機，DZX-3電子學綜合實驗平臺，數(shù)字萬用表以及74LS138等芯片。譯碼是編碼的逆過程，它是將具有特定含義的二進制代碼翻譯成原始信息的過程，能夠實現(xiàn)譯碼功能的電路叫譯碼器。實驗內容是要求學生利用74LS138實現(xiàn)流水燈效果，實驗內容如下：

3.1 設計電路和仿真

根據(jù)實驗內容的需要，先列出格雷碼轉8421碼的真值表，然后利用卡諾圖和邏輯函數(shù)化簡，可得電路需要一片74LS86芯片。譯碼器74LS138的工作原理為A2、A1、A0為二進制譯碼輸入端，Y7～Y0為譯碼輸出端（低電平有效），G1、G2A、G2B為選通控制端。當G1=1、G2A+G2B=0時，譯碼器處于工作狀態(tài)；當G1=0、G2A+G2B=1時，譯碼器處于禁止狀態(tài)。根據(jù)化簡后的邏輯函數(shù)和譯碼器的工作原理設計電路，然后利用軟件仿真結果如圖2所示。

3.2 電路搭建

電路搭建在數(shù)字電子技術實驗室完成，要求學生兩人一組，根據(jù)設計的電路在DZX-3電子學綜合實驗平臺完成搭建，檢查電路的功能，確定無誤申請老師檢查考核。學生搭建電路如圖3所示。

3.3 實驗考核環(huán)節(jié)

實驗教師根據(jù)實驗評分標準，針對學生在各個步驟的完成情況進行評分，操作總分共計30分。操作部分評分標準主要包括以下幾個方面：

（1）電路設計階段：學生設計電路的具體過程，包括真值表，卡諾圖，邏輯函數(shù)的化簡和電路圖（40分）。

（2）電路仿真階段：學生設計的電路圖是否簡潔，電路功能是否完善（30分）。

（3）電路搭建階段：電路搭建過程中是否出現(xiàn)問題，是否解決問題，電路功能是否完善（30分）。

4.結束語

實踐證明，數(shù)字電子技術新型實驗教學模式使學生在設計電路、電路仿真和電路搭建的過程中理解和體會理論知識，課堂教學效果好，學生滿意度高，能有效增強學生的學習興趣，提高工科學生的動手能力和團隊協(xié)作能力，提高工科學生的創(chuàng)新意識。endprint