數(shù)字電子電路綜合性電子作品設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)探討

毛玉青

【摘 要】將數(shù)字電子電路教學(xué)中，基于555定時(shí)器、74LS74觸發(fā)器和74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)的環(huán)形彩燈作品的綜合設(shè)計(jì)用于實(shí)踐教學(xué)。該電子作品所需的知識(shí)與技能涵蓋了數(shù)字電路的組合邏輯、時(shí)序邏輯以及仿真軟件的應(yīng)用，具有很強(qiáng)的綜合性、實(shí)踐性。實(shí)踐表明，綜合性設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能在實(shí)踐教學(xué)的引導(dǎo)啟發(fā)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新思維以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力與素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電子電路;綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐;彩燈;綜合能力與素質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TP391.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）23-0164-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.078

【Abstract】In the teaching of digital electronic circuit，the comprehensive design of the ring color lamp works based on 555 timer，74LS74 flip-flop and 74LS138 decoder is applied to practical teaching.The knowledge and skills required by this electronic work cover the combinational logic，sequential logic of digital circuits and the application of simulation software.It has strong comprehensiveness and practicality.Practice shows that comprehensive design practice teaching can not only stimulate students'interest in learning，but also cultivate students' comprehensive ability and quality of independent thinking，teamwork，innovative thinking，problem analysis and problem solving in the process of guiding and inspiring practice teaching.

【Key words】Digital electronic circuit;Integrated design practice;Color lamp;Comprehensive ability and quality

0 引言

數(shù)字電子電路分析與調(diào)試作為高職電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生具備一定的理論知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐技能，其實(shí)踐教學(xué)主要由功能模塊電路、簡(jiǎn)單綜合電子作品兩大類(lèi)組成，將實(shí)踐教學(xué)貫穿在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)踐中侵入關(guān)聯(lián)理論知識(shí)的方式開(kāi)展教學(xué)，更適合高職生的理論基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣，在實(shí)踐中激發(fā)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的渴求，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生分析、設(shè)計(jì)綜合能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的素質(zhì)。

本文以環(huán)形彩燈這個(gè)綜合性電子作品的設(shè)過(guò)程，探討如何將綜合電子作品設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電子電路實(shí)踐教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合性與創(chuàng)新型小作品的自主設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維以及解決綜合實(shí)際問(wèn)題的能力具有至關(guān)重要的作用。

1 彩燈作品的背景分析與意義

在當(dāng)今社會(huì)中彩燈已經(jīng)無(wú)處不在，建筑屋頂、公園草叢、公園樹(shù)木、音樂(lè)噴泉、節(jié)日裝扮等眾多場(chǎng)合幾乎隨處可以看到各式各樣的彩燈，具備不同效果彩燈的創(chuàng)新“點(diǎn)子”，并能設(shè)計(jì)調(diào)試完成創(chuàng)新作品，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，而且也能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到專(zhuān)業(yè)的實(shí)用價(jià)值與市場(chǎng)價(jià)值。

2 設(shè)計(jì)思路

首先基于555定時(shí)器設(shè)計(jì)1000HZ的觸發(fā)脈沖，74LS74觸發(fā)器將觸發(fā)脈沖分頻成三個(gè)頻率依次遞減2倍的信號(hào)加到74LS74譯碼器的三個(gè)輸入端，譯碼器將輸入信號(hào)翻譯成8個(gè)快慢有序的信號(hào)輸出控制8盞環(huán)形彩燈有序點(diǎn)亮，從而完成了彩燈有規(guī)律的閃爍裝飾功能。彩燈設(shè)計(jì)思路如下圖1所示。

3 彩燈電路的設(shè)計(jì)

將74LS74觸發(fā)器的輸入端與反向輸出端相連，正向輸出端輸出信號(hào)的頻率就是觸發(fā)脈沖頻率的二分之一，將兩個(gè)二分之一分頻電路串聯(lián)，就能得到四分之一分頻信號(hào)，將三個(gè)二分之一分頻電路串聯(lián)，就能得到八分之一分頻信號(hào)。

二分之一、四分之一、八分之一分頻電路的三個(gè)輸出端組成一組3位二進(jìn)制輸出代碼，對(duì)應(yīng)于0～7的十進(jìn)制，這8組二進(jìn)制代買(mǎi)正好對(duì)應(yīng)于74LS138譯碼器3個(gè)輸入端的8組二進(jìn)制代碼，因此，只要將三個(gè)分頻電路的三個(gè)輸出端分別接到138譯碼器的三個(gè)輸入端，譯碼器的輸出端接8盞環(huán)形彩燈，根據(jù)譯碼器的工作原理，8路環(huán)形彩燈按照規(guī)律循環(huán)點(diǎn)亮?；谟|發(fā)頻率計(jì)算公式（見(jiàn)式（1））計(jì)算出1000HZ的觸發(fā)頻率。

將1000HZ脈沖經(jīng)過(guò)4個(gè)二分一分頻電路分頻成適合彩燈閃爍速度的頻率，原本1000Hz的信號(hào)經(jīng)過(guò)74ls74第一次分頻變成500Hz，第二次變成250Hz，第三次變成125Hz，最后一次分頻輸出62.5Hz與示波器顯示的頻率接近，脈沖接入彩燈電路的脈沖觸發(fā)端調(diào)試彩燈電路功能，完整的彩燈電路如圖2所示。

4 結(jié)論

通過(guò)這樣一個(gè)完整作品設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，隨時(shí)回去查閱理論依據(jù)分析原因予以解決，不僅極大提高了動(dòng)手能力，在實(shí)踐操作過(guò)程中也很好地促進(jìn)了理論知識(shí)的鞏固與學(xué)習(xí)。