數字電路精選(九篇)

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第1篇：數字電路范文

【關鍵詞】數字電子技術；數字信號；數字電路

引言

自然界中有各種變化的物理量，經過研究發現其中的變化規律總結起來就是兩類。其中一種是時間和數值的連續變化，比如收音機和電視機接收的信號，在正常情況下這些信號都是連續變化的，一般不會出現急劇的變化。這種被稱之為模擬量物理量，模擬量的信號就是模擬信號，語音信號和模擬信號等同于正弦波信號，傳送模擬信號的電路叫做模擬電路。

1.數字信號和數字電路的概念

一種是在時間和數值上的斷續變化，這就是說數字信號的變化是不連續的，就好比工廠庫房的元器件數量或者站在操場上的人，它們的數量增減變化都是1的整倍數，因為小于1是沒有物理意義的。這種物理量就是數字量，代表數字量的信號就是數字信號，最典型的數字信號就是方波信號。數字信號也被稱為脈沖信號或者離散信號，常規意義上的數字信號就是電位型和脈沖型這兩種，它在兩個穩定的狀態之間作跳躍式變化，可以利用電位型表示法中的1和0表示電位信號，而脈沖型表示法就是用數字1和0表示是否存在脈沖[1]。產生、傳送和存儲數字信號的電路稱之為數字電路，數字電路包括數字電路和脈沖電路兩大類，而脈沖電路主要是研究脈沖信號的產生和變換。從某種意義上來說，數字信號也是屬于電信號，但是這種信號的電壓只有兩種跳動變化，就是高電壓和低電壓，至于兩種電壓的具體數值要依據電路規定，高電壓一般是和供電電壓相等，低電壓就表示0.如果一個電路的信號滿足這些特征就是數字電路。

2.數字電路的類型和特點

2.1數字電路的類別

（1）根據結構可分為立元件電路和集成電路，用導線把每個基本元器件（電阻、二極管和場效應管等）連接起來的電路就是分立元電路，把每個元器件的連線制作在一塊基片上再封裝提供給用戶。用戶使用時通過外管腳利用電路就是集成電路，集成電路愛在那后基本元器件的數量可以分成不同規模的集成電路，每一塊電路大約包含100個以內的元器件就是小規模的集成電路，比如集成觸發器或者邏輯門電路等；每一塊電路包含100以上1000以下個元器件就是中規模的集成電路，比如計算機、寄存器和編碼器等；每一塊電路包含1000以上10000以下個元器件就是大規模集成電路，比如中央控制器、存儲器和串聯接口電路等；每一塊電路包含10000個以上的元器件就是超大規模的集成電路，微處理器就是其中的典型[2]。（2）根據半導體器件構成可分為單極電路和雙極電路，內部有二極管和三極管的器件就是雙極半導體器件。雙極集成電路的基本器件是雙極性管，比如TTL電路和ECL電路；同理，單極性集成電路的基本器件就是單極性管，比如PMOS電路和CMOS電路。（3）根據記憶功能電路課分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，時序邏輯電路的輸出不僅僅是由當前的電路輸入決定的，還與電路之前的狀態有關，比如計算器和觸發器等等，這些集成電路都是時序電路，它們擁有過去的輸入記憶[3]。組合邏輯電路則與電路過去的狀態沒有關系，譬如編碼器、譯碼器和數據選擇器等器件都沒有過去的輸入記憶。如下圖就是數字電路的實際運用案例。

2.2數字電路的特點

與模擬電路相比，數字電路主要有這些優點：（1）數字電路不僅可以進行加減乘除的運算，還可以完成是與非的邏輯運算，這是控制系統必不可少的條件，所以數字電路還有另一個稱呼——數字邏輯電路；（2）不論是數字運算還是邏輯運算，數字電路的代碼只有0和1這兩種，電路的基本單元也比較簡單，這樣在批量生產電路的時候就會方便很多。隨著工藝和技術的飛速發展，批量生產的成本也會更低，更容易操作；（3）數字電路只有高低兩種電平信號，所以半導體數字電路一般只有導通和截止這兩種狀態，而且功能消耗量低，抗干擾性強，穩定性和可靠性都比較高；（4）數字電路可以對數字信號進行加密處理，這樣在傳輸信號時就不會出現被盜取的情況，從而造成經濟損失；（5）數字集成電路組成的數字電路系統具有通用型的特點，也就是說數字電路的應用范圍非常廣，可以運用于多個領域和行業[4]。

3.結語

隨著數字技術的不斷發展，我國的數字電路在各個領域都得到了應用。在數字信號中通常是采用數字1和0來表示電平信號和脈沖信號，按照數字電路結構可以分為分立電路和集成電路，按照半導體器件可分為單極性電路和雙極性電路，按照記憶功能的不同可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數字電路具有穩定性、可靠性和保密性等優點，因此可以進行批量成產。但是數字電路設計會受到數字信號的影響，從而降低整個系統的性能，因此對數字信號和數字電路進行分析非常重要，只有解決了這個問題，才能確保系統穩定地工作。

參考文獻

[1]金鑫.數字電子技術中的數字信號和數字電路[J].現代工業經濟和信息化,2015,5(15):55-56.

[2]吳婷婷.數字電子技術中的數字信號和數字電路[J].通訊世界,2015,5(23):55-56.

[3]楊長輝.數字電子技術與數字信號處理淺探[J].社會科學(引文版),2016,11(2):64-65.

第2篇：數字電路范文

關鍵詞 寄存器 譯碼器 計數器 模 波形

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A

1設計要求

汽車在夜間行駛過程中，其尾燈變化規律如下：

（1）正常行駛時，車后6個尾燈全部點亮；

（2）左轉彎時，左邊3個燈依次從右向左循環閃動，右邊3個燈熄滅；

（3）右轉彎時，右邊3個燈依次從左向右循環閃動，左邊3個燈熄滅；

（4）當車輛停車時，6個燈一明一暗同時閃動。

2分析

此電路的設計需要用到譯碼器74138，計數器74192，移位寄存器74194。用L、R代表輸入邏輯變量，L、R的狀態表示汽車行駛狀態，其值由用戶通過控制器設置。用L1，L2，L3，R1，R2，R3表示輸出邏輯變量，L1，L2，L3代表左邊的三個尾燈，R1，R2，R2代表右邊的三個尾燈。

3數字電路

汽車控制電路設計中，計數器74192采用置數法設計為模3計數器，每來3個CP脈沖，Q1，Q0（計數器74192狀態輸出）輸出一個1，使得LD=0， Q1，Q0（計數器74192狀態輸出）又從00開始計數。即Q1，Q0（計數器74192狀態輸出）的變化規律是001001001，其周期長度是P=3的序列信號。這一信號將作為移位寄存器74194的串行輸入。

（1）汽車正常行駛時。L=0，R=0，譯碼器74138輸出Y0=0，Y1=Y2=1，兩移位寄存器74194的S1S0=11（寄存器74194控制端），進行置數操作，由于G2輸出為1，所以且取用的并行數據輸入端均為1，所以74194（Ⅰ）的QBQCQD（寄存器74194狀態輸出）與74194（Ⅱ）的QAQBQC（寄存器74194狀態輸出）均為111，故6個尾燈全亮。

（2）汽車左轉彎時。L=0，R=1，這時74138的輸出Y1=0，Y0=Y2=1，移位寄存器74194（Ⅱ）的異步清零端D=0，其QAQBQC=000，右燈R1，R2和R3全部熄滅；而74194（Ⅰ）的S1S0=10，將進行左移操作，其左移串行輸入端DSL的數碼來自計數器74192的Q1端的“001001001…”序列信號。故QDQCQB的變化規律為：100010001100…（假設初始狀態為100），所以汽車左轉時其尾燈亮燈將這樣變化：L1L2L3L1…。

（3）汽車右轉時。L=1，R=0，這時74138的輸出Y2=0，Y0=Y1=1，移位寄存器74194（Ⅰ）的異步清零端RD=0，其QBQCQD=000， 左燈L1，L2和L3全部熄滅；而74194（Ⅱ）的S1S0=01，將進行右移操作，其右移串行輸入端DSR的數碼來自計數器74192的Q1端的“001001001…”序列信號。故QAQBQC的變化規律為：100010001100…（假設初始狀態為100），所以汽車右轉時其尾燈亮燈將這樣變化： R1R2R3R1…。

（4）汽車和J薄L=1，R=1，這時74138的輸出Y0=Y1=Y2=1，兩移位寄存器的S1S0=11，進行置數操作，其并行數據輸入端74194（Ⅰ）的B，C，D和74194（Ⅱ）的A，B，C的數值完全由74192的Q0來確定。當Q0=0時，這6個輸入端全為1，在時鐘CP作用下，6個尾燈同時點亮；而當Q0=1時，6個并行輸入端全為0，在時鐘CP作用下，6個車燈同時熄滅。由于Q0波形是隨CP以兩個連續0和一個1交替變化，因此，6個尾燈隨CP兩個周期亮，一個周期暗的方式閃爍。

第3篇：數字電路范文

關鍵詞：數字電話設計；抗干擾技術；分析

科學技術不斷發展，促進了電子設備的不斷提高，現在人們廣泛應用電子設備，尤其智能手機的應用，其用戶不斷增加，用電設備密度不斷增加，在空間應用過程中，可能造成電磁環境的不斷惡化，電子設備之間可能造成干擾，影響電子設備的正常工作，必須提高電子設備之間的抗干擾性能，因此我們在數字電路設計的過程中，采用數字電路集成電路的方式進行提高抗干擾性能，利用科技手段，不斷提升抗干擾能力，符合現在數字電路設計的發展趨勢。

1硬件抗干擾技術在數字電路設計環節的應用

1.1安全接地技術

安全接地技術是一種常用的技術，把機殼接入大地，讓電量轉移到大地，減少電荷積累情況，減少因為靜電等原因造成人與機械設備等受到安全影響。設備裝置在實際應用過程中，絕緣層可能出現破損等現象，就可能造成機殼帶帶電，這時候的電量是足夠大的，不能及時轉移，可能造成嚴重的后果，利用安全接地技術可以把多余電荷轉移出去，還能及時切斷電源等，對其安全性能起到保護作用。

1.2避雷擊接地技術

用電設備基本都需要采用避雷擊效果，一般通常采用避雷針，當出現雷擊的情況下，可以進行電荷的轉移，下雨天氣打雷時候，出現雷擊的情況是產生電荷的，一旦遇到用電設備等，瞬間可以產生大量的電荷，對周圍人和物產生損害現象，必須采用技術及時轉移電荷，減少對人的傷害，對用電設備也起到保護作用。

1.3屏蔽接地技術

屏蔽接地技術是一種常用的對用電設備的保護作用措施，在實際應用過程中，也是設計人員經常采用的方式，具有一定的應用價值。屏蔽技術需要和接地技術配合使用，其屏蔽效果才能夠提升。像是靜電屏蔽技術。若是在帶正電導體周圍圍上完整的金屬屏蔽體，則于屏蔽體的內側所獲取的負電荷將會等同于帶電導體，同時外側所存在的正電荷也和帶電導體等量，這就造成外側區域仍舊存在電場。若是對金屬屏蔽體進行接地處理，那么外側的正電荷可能會流入大地之中，則可以消除外側區域的電場，也就是金屬屏蔽之中將會對正電導體的電場進行屏蔽處理。屏蔽接地技術的應用，在技術上起到革新作用，在應用過程中，起到重要保護作用，具有一定現實應用價值。

2軟件抗干擾技術在數字電路設計環節的應用

2.1數字濾波技術

數字濾波技術是一種仿真技術，基于硬件設備的仿真技術，但在實際應用過程中，不依賴硬件技術，只是通過模擬技術進行設置，實現數字濾波。在具體應用過程中，先借助于硬件技術進行干擾技術的應用，減少干擾性能，在具體通過軟件進行有效的濾波，起到真正的數字濾波技術，減少抗干擾能力。數字濾波技術的方法有多種多樣，我們在應用過程中，需要根據實際情況，選擇適應的數字濾波技術的處理方式，起到真正數字濾波作用，在數字電路設計的過程中，利用軟件技術進行有效應用，是設計環節中的重要步驟。

2.2軟件“看門狗”的使用

軟件程序在應用過程中，往往容易出現死循環等現象，在數字電路設計過程中，設計者要考慮這方面問題，采用“看門狗”技術，防治程序死循環現象發生。硬件看門狗就是一個定時器對系統進行有效的監控，合理的根據監控情況進行有效處理，起到看門狗的效果。

3實例論述

3.1通過硬軟件技術促使計算機系統脫離死態

為了使干擾問題得到及時的解決，在硬件方面可以使用一個硬件計時器，

3.2程序“跑飛”階段進行數據保存的硬軟件辦法

由于計算機系統在被強電磁干擾或影響之后，計算機系統之中正在正常運行的程序或許會被打亂，進而在內存中出現轉移情況，同時這種轉移是不能被控制的，也就是發生“跑飛”情況。該問題的出現或許會造成確保軟件正常運行的重要參數被破壞、沖掉。通過硬軟件結合措施、方法的運用，能夠在出現斷電事故或者是發生強干擾情況之后，使各重要參數得到保護，從而使系統的連續運轉或者是再恢復獲得可靠的保證。

參考文獻：

[1]劉海權,田露,宋立業.傳統光電編碼器防震動抗干擾電路的優化[J].電氣技術,2015(12).

[2]楊昆.綜述單片機控制系統的抗干擾設計[J].黑龍江科技信息,2016(04)

[3]李娜.數字集成電路低功耗優化設計解析[J].通訊世界,2016(15).

[4]王劍鋒.DCS控制系統抗干擾分析[J].通訊世界,2015(19).

[5]姚年春,徐濤.電機保護裝置的抗干擾措施設計[J].信息技術與信息化,2014(04).

[6]熊軼娜,吳躍明,陳潔.數控機床控制系統的抗干擾分析[J].組合機床與自動化加工技術,2009(08).

[7]陳友明,黃運生.DSP系統抗干擾技術的分析[J].現代計算機(專業版),2008(09).

第4篇：數字電路范文

【關鍵詞】數字電路 故障檢測 診斷

當前，隨著全球經濟一體化的建設，經濟技術迅速發展，促使數字技術主導高科技產品層出不窮，同時已經滲透到我們的日常生活中。但是在電子電路工作的過程中，會存在內部或者外部原因造成電路出現各種問題，導致電路不能正常的工作。因此電子工程設計人員一項重要的任務就是要對工作電路進行檢修、檢測以及故障的診斷與排除。在實際生活中，數字電路故障檢測與診斷在電路設計與生產的過程中具有重要的意義。對數字電路進行檢修與診斷，對及時發現、修復數字電路中出現的問題具有重要影響。同時還能夠重新配置數字電路系統，有助于數字電路生產工藝的優化與改進。分析數字電路故障檢測與診斷，能夠提高數字電路的質量、效率與可靠性。

1 數字電路以及故障的特點

數字信號主要是在時間與數值方面具有離散的信號，而數字電路就是用來處理和改變這些離散信號。其工作的原理就是利用這兩種狀態的元器件表示離散信號。這樣看起來較為復雜，但是基本的電路單元較為簡單。數字電路的元器件參數值方面具有較大的差異。因而不會出現由于電壓不高不低的電平。除去三態門之外，通常輸出的電平要么是低電平或者是高電平。因此，這兩種電平稱為了解數字電路的主要特征。由此可見，檢測事物存在一定的復雜性。并且其復雜性主要體現在待測電路存在大量的輸出與輸入變量，可能大于一百個變量。同時電路相應又具有時序性，有的還存在組合型。所集成的電路元器件與門都被安裝在芯片里面，不能度邏輯電平、輸入輸出波形進行檢測。類似模擬集成電路，僅僅可以在芯片的外部對其測試，而不能對數字IC內部電路進行測試。所以，必須及時尋找出一種能夠簡單的完成對芯片內部進行檢測的方法。

2 數字電路故障產生的原因

在數字電路運行的過程中，產生故障的原因有很多種。但是較為常見的故障筆者認為有這么幾種。首先，就集成數字電路而言，負載能力范圍具有一定性。常規與非門的輸出低電壓可以帶同類們的最大限度為10個。但是實際生活中這個輸出電壓所帶門遠大于理論值。這樣就容易導致電路輸出低電壓，造成電路破壞，使得電路不能穩定運行。為避免這種情況的發生就需要使用負載的集成電路。其次，集成電路運行效率較低。在集成電路運行的過程中唯有第一組信號通過集成電路，并在電路內部延時作用下穩定輸出端時，另外一組信號才能進入。由此可見，造成電路運行效率低下的主要原因就在于電路內部延時。如果輸入脈沖很高時也會導致輸出端不穩定。檢測這一問題的過程相對復雜。因此，在設計邏輯電路時要采用運行效率高的集成電路。

3 數字電路故障檢測與診斷策略

在數字電路檢修的過程中，針對其中的故障需要采取有效的診斷策略，提高數字電路運行的效率。這樣不僅保證電路運行的質量，還能夠減少檢修的次數。

3.1 隔離故障檢測與診斷

在檢測數字電路問題的過程中，第一步就應當根據故障的基本特點，最大限度的減少問題的區域，也就是將故障診斷與檢測進行隔離。這一環節對數字電路檢測具有十分重要的意義。在檢測的過程中，其檢測關鍵之處就是邏輯診斷與檢測。通常而言，如果電路信號消失，那么可以使用檢測探頭完成電路信號連接的線路實施診斷與檢測工作，從而快速找到消失的電路信號，并且檢測探頭上都安裝了邏輯存儲裝置。這樣就能夠對數字電路上具體的信號進行診斷與檢測。如果出現電路信號，就會被檢測器上的邏輯儲存裝置記錄下來，并通過顯示器顯示出來。從這一點就充分說明了數字電路上的脈沖信號能夠被檢測與診斷。通過縮小點路鼓掌范圍，來找到電路故障的具置。另外一種就是能夠有效的診斷和檢測數字故障的方法就是邏輯分析。在檢測的過程中利用邏輯分析儀對數字電路的設備進行檢測，分析電路運行中產生的數據以及其輸出情況。

3.2 定位檢測與診斷

在數字電路出現故障的過程中，其最為關鍵的步驟就是檢測故障，將故障進行定位。一般情況下，在電路故障范圍縮小到一定范圍時，直至縮小到某一電路元件時，就能夠使用邏輯探頭、脈沖檢測儀等對數字電路的故障進行分析，并就其產生的影響進行分析。通過這種方法就能夠檢測出故障的具置。利用邏輯信號對數字電路的脈沖信號進行檢測，分析電路輸出與輸入信號的情況。依據獲取的信號判定數字電路運行的情況。研究表明，數字電路在日常的工作中，都會存在低電壓與高電壓。這兩者在運行的過程中能夠互相轉換。使用邏輯探頭等儀器進行檢測，如果有信號就能夠判斷出工作電路是正常。通常情況下，數字電路偶爾也會出現故障。因此，電路信號的時需不需要經常檢測。

4 結語

總而言之，在數字電路獲得廣泛應用的過程中，在一定程度上對提高電器使用與質量具有重要的影響。同時也進一步促進了電器產品性能的提高。但是，在此環節中我們應當充分的認識到，數字電路正常運行離不開故障的檢測與診斷。重視數字電路檢測與診斷，能夠全面提高數字電路應用水平與運行質量。

參考文獻

[1]李源.在《數字電路》實驗教學中提高學生動手能力的嘗試[J].井岡山醫專學報，2011，12（04）：56-57.

[2]張萬里，楊燁，李毅，等.數字電路常見故障類型與檢測方法及技巧分析[J].數字技術與應用，2012，10（6）：98-99..

[3]楊聚慶，劉嬌月，劉三，等.數字電路系統設計與制作的一般方法[J].洛陽工業高等?？茖W校學報，2013，8（04）：79-90.

作者簡介

馬均（1990-），男，咸陽師范學院物理與電子工程學院電子信息工程專業本科在讀。

第5篇：數字電路范文

關鍵詞：數字電路；實驗設計；實驗過程

本文從提高教學效率、能力培養、學習興趣三個方面對中職教育的數字電路實驗環節進行了相關的設計。以期能夠對我國數字實驗教學環節中存在的相關問題在一定程度上進行解決。

一、精選教學內容，提高教學效率

“興趣是最好的老師?！痹跀底蛛娐方虒W中，經常會存在很多理論性的東西，這種理論性特別深的東西，對于學生來說，直接以普通的“課堂知識傳授”方式進行教學，效果并不理想。好的教學內容能夠培養學生的適應能力，因此，作為老師，應該精選教學內容，從而提高教學的效率，及時對實驗內容進行充實、重組和更新。在實際的教學過程中理論聯系實際，重視實例的講述，讓學生在具體的實例中了解相關理論的內涵。對于整體教學任務的講述，教師可以把教學任務設計成一個或多個具體的、與實際相關聯的技術支持點，從而將枯燥的知識轉變為生動的技術實現，有利于學生理解和掌握所學知識，培養學生的創新應用能力。它將對學生的學習興趣和學習效果都帶來重大的影響。

二、用“設計性實驗”取代“驗證性實驗”，以能力培養為根本目標

在數字教學的實驗環節，常用的教學方式是由教師給出實驗的準備、操作以及可能出現的結果，由學生來進行相關操作，這種機械化的教學方式，對于學生來說只是進行驗證，不能激發學生的創新能力，造成學生“認死理”的現象比較嚴重，即只知對錯，對于其他的開放性的實驗環節沒有思考。這種情況下，老師可以通過給出任務的方式，讓學生自學，借助自身的創造力，發揮各自潛能，完成指定的任務，從而鞏固和加深學生對理論知識的理解。這樣學生經過對所接受的任務進行具體分析，可以掌握任務所涉及的內容、所需知識要點和難點，初步設立一個解決任務的大致步驟。同時經過借助圖書資料、網絡、其他人的思路和想法等匯總，確定具體的實驗方案。在實驗方案真正實施的過程中，學生的綜合應用知識的能力將進一步得到鍛煉。

三、用網絡手段，發揮現代教育技術優勢

隨著我們科技的迅猛發展，用網絡實施教學已經成為“數字電路實驗”教學改革的內在需求。適當地利用網絡、多媒體發揮現代教育的技術優勢，使得我們的教學方式可以得到相應改善。作為老師可以建立一個相關的教學網站，將數字電路試驗相關的課件、實驗內容、教學計劃全部到網站上，供學生查閱下載。學生還可以直接在網絡上進行相關的測評，對老師的教學環節中的相關問題進行咨詢，同時還可以提出建議，這樣可以避免師生當面交流中存在的一些問題，比如：有的學生比較害羞、有的學生不敢向老師提出問題、不敢直接向老師質疑，等等。

四、改革考核方式，激發學習興趣

課程考核是教學的環節之一，一個學生的整體表現將在課程的考核中得到充分體現。傳統的考核多是以平時成績+考試成績來評定的，這樣的考核方式存在平時成績的不公平性和不公正性，以及期末考試的突擊性的弱點。再加之應試教育的影響，我國的學生普遍比較重視成績的高低，不把實踐作為主體，只求一味地提高學習成績，不注重實驗過程和能力的提高。從而使得學生始終處于教學實踐的客體地位，不利于發揮學生的能動性。為了避免這樣的情況發生，可以將學生的最終考核分為三個部分，即實驗預習、實驗操作和實驗報告三部分。在實驗預習這一塊中，可以預設分值為30分，其中包括對于實驗原理、實驗電路圖、實驗步驟擬定、數據記錄表格設計等的預習，可以說這一部分是學生對數字電路實驗的態度得分。在實驗操作部分，預設分值為40

分，其中包括設備操作方法、實驗結果的正確性、排除故障的能力等項目，這一部分就是學生在實際學習中的基本功。在接下來的實驗報告中，預設分值為30分，其中包括實驗原理與電路圖、實驗內容和過程的陳述、實驗數據記錄和處理、實驗結果、實驗方案的總結以及心得體會等部分。在為學生計算總成績時，不要按照那種A、B、C、D等級的方式來劃分，而是按照具體成績來定，但是導向是讓學生把主要精力放在平時的實驗課題上，放在能力培養上，而不是在最后的考試中“押寶”，這樣有利于培養良好的學風。通過這樣的考核方式可以使學生的學習積極性得到了極大的提高，投入實驗的時間增多了，動手能力增強了，實驗操作以及實驗報告的質量有了明顯的提高。

我國數字電路實踐教學在人才培養中有著基礎性的作用，數字電路實驗課的教學質量直接影響學生的學習積極性及學習效果。只有將電子科學技術發展的新變化、新趨勢不斷地融入數字電路實驗教學實踐中去，同時不斷創新、不斷接受外來挑戰，才能夠起到培養學生能力的最終要求，才能夠適應社會對電子人才的需求。

參考文獻：

[1]盧慶利.數字電路實驗教學的發展趨勢[J].實驗室研究與探索，1997.

第6篇：數字電路范文

關鍵詞:興趣導向;數字電路設計;實驗改革

作為計算機專業的第一門由本專業開設的硬件類實驗課,數字電路設計實驗在計算機專業的培養體系中起著極其重要的基礎性作用。首先,它承接了大學物理、電路理論基礎、模擬電子技術等先修公共基礎課程;同時,它又是計算機組成原理、微型計算機接口技術等后續課程的基礎。

我校計算機專業的數字電路實驗自2004年起使用自主開發的微機硬件實驗臺,至今已有6年時間,歷經了多個教學循環。本實驗共24學時,分8次課,其中5次課為純硬件實驗,3次課為仿真實驗。對于計算機專業的學生,本實驗于大二下學期開設,在此之前,學生已有大學物理實驗及模擬電路實驗的基礎,但對于實驗設備的使用、電路的調試并不很熟悉,很多學生都是第一次見到一些電子元器件實物。因此,本門課程的實驗起到了入門的作用,即通過數字電路設計實驗,學生將基本掌握萬用表、示波器等各種常用實驗設備的使用方法,了解電子電路的調試步驟,學會排除實驗當中遇到的各種故障。

正因為這門實驗課有著如此的基礎性地位,學生對這門課的重視程度就顯得尤為重要。實驗課不同于理論教學,實驗的主體是學生,學生的參與熱情直接決定了實驗教學的效果。下面,筆者將就如何提高學生在實驗當中的興趣與大家進行探討。

1現行實驗模式效果的分析

目前,計算機專業的數字電路設計實驗有著如下特點:內容飽滿,課時緊張,對學生的預習工作和動手能力要求較高。由于數字電路設計的理論課所涵蓋的知識范圍非常廣泛,相應地,數字電路實驗的內容就要將其中的要點一一體現,這就導致每次實驗課的項目都很多,部分同學無法按時完成實驗操作。例如,在第一次實驗當中,我們安排了7個小的實驗項目,雖然難度不大,但對于第一次接觸數字電路實驗的學生來說,任務還是比較艱巨的。因為,在第一次實驗課上,學生需要熟悉實驗設備,需要回憶萬用表和示波器的使用方法,需要了解74系列芯片的管腳分布,這些就要占用相當長的時間,如果調試中再遇到一些故障,或是預習不充分的話,就無法在當堂課上完成全部的實驗任務;即使完成了,也都比較匆忙,根本談不上體會這些實驗的目的,實驗現象與理論間的關系。這樣一連幾次課下來,高強度的實驗訓練使得學生的動手能力顯著增強,但是驗證理論、分析現象,尤其是體會過程,這些實驗課開設的初衷并沒有完全實現。更值得注意的是,這會導致學生對實驗課產生倦怠感,甚至會影響學生做實驗的熱情與興趣。

2增強學生實驗興趣的探索

學生的學習效果一直是教學當中的重中之重,因此,本實驗中心對于提高學生興趣、讓學生以更大的熱情參與實驗作出積極的探索,并將一些想法逐步付諸實踐。

1) 改善實驗條件,降低門檻。

本中心通過自制實驗臺、改造實驗臺等方式為學生的實驗操作提供了方便,使得實驗設備的可靠性大大提高;同時,在實驗課前對設備、儀表等進行測試,并通過儀器逐個檢測實驗用芯片是否完好,大大降低了在實驗中設備環節出現故障的可能性,從而讓學生能夠把更多的精力專注于實驗本身。

2) 結合實際應用,提高興趣。

例如,在三態門的應用實驗當中,將三態門與數據總線結合起來,使得學生能夠了解到這一電路在實際當中的作用。

3) 強調預習作用,避免機械操作。

雖然我校的每次實驗課時間為2.5小時,遠多于理論課的1.75小時,但因為總的實驗學時有限,數字電路課程中大量的實驗內容被壓縮到有限的實驗課時中,其結果便是幾乎每次實驗課的時間都很緊張。要想在有限的實驗時間中取得良好的效果,預習工作就一定要做好。首先,要充分掌握課堂上所學的理論知識;其次,要通過課前閱讀實驗指導書充分了解本次實驗的內容,對設計性實驗,應在課前完成電路的設計,將課上有限的時間用于電路的搭建與調試,以充分利用實驗室的資源。這樣,學生才能做到知其然并知其所以然,看到表象背后的原理,而不是機械的操作。

4) 學會排除故障,增強信心。

在實驗過程中,學生不可避免地會遇到種種問題,導致實驗結果出錯。究其原因,既有可能是主觀上電路設計或連線過程中出現的問題,也有可能是實驗設備或實驗器材出現了故障。在實驗課堂上,讓學生來修復設備的故障是不現實的,但是找到故障點,發現問題之所在,并通過更換實驗器材等方法來解決問題,這應該是學生在實驗課上所應掌握的技巧。因為實驗課既是對課堂理論的一種驗證,又是對現實工作環境的一次模擬。在未來的實際工作中,學生將會遇到各種各樣的問題,而實驗課正是鍛煉如何解決這些問題的好機會。一旦學生掌握了排除故障的方法,獨立解決了問題,他們就會很有成就感,甚至就此對排除故障產生了濃厚的興趣。因此,我們在盡力減少實驗中因客觀原因造成問題的同時,也應該向學生講明排除故障的必要性,并引導其對獨立解決各種疑難問題的興趣,增強其信心,令其克服畏難情緒[1]。

5) 安排創新實驗,拓展實驗范圍。

通過理論課教師與實驗中心的合作,充分利用實驗室現有資源,為有興趣做數字電路類創新實驗的學生提供實驗條件,并給予相應的指導。例如,在大一學生中開展的“年度創新計劃”中安排了密碼鎖、自行車里程表等簡單而有趣的小項目,供感興趣的學生自由選擇,使得同學們在沒有開始數字電路學習時就能夠對本課程的實驗有一個感性的認識,并發現其有趣之處,進而對今后的實驗充滿了期待。

3今后實驗進一步改革的構想

隨著我校新一輪專業培養計劃的制定,數字電路設計實驗也迎來了又一次改革發展的契機。我們認為,在新的實驗課程設置方面,應進一步強調對學生創新能力的培養,而在這一進程中,對學生的興趣引導被擺在了突出的位置上。基于興趣導向的改革思路主要體現在如下幾個方面。

1) 引進新型設備,進一步降低門檻。

本中心計劃引進新的實驗設備,在增加了EDA實驗項目的同時,將原有的面包板接線方式改為固定插孔式接線,大大提高了連線的可靠性,降低了設備操作上的難度,使得學生能以較快的速度熟悉實驗臺,不至于在實驗伊始就產生畏難情緒。同時,可以將實驗設備和儀器儀表的使用方法及操作過程拍攝下來,制成視頻片斷并存放在實驗中心的網站上,供學生在課前下載觀看,以利于其提前了解實驗操作。

2) 設置演示實驗,激發學生興趣。

讓學生能夠看到實驗的結果,能夠知道數字電路具體的應用。展示給學生的可以是一些常見的電子產品,也可以是創新實驗中學生的成果。

3) 更新實驗內容,增加其趣味性。

芯片內部的電路是不可見的,芯片引腳的電平也無法直接觀察到。如果能設計一些直觀的實驗效果,肯定會比讓學生查看儀表的讀數更令其感興趣?？梢栽O置一些有趣的實驗項目(如電子琴、數字鐘等),充分利用實驗臺上的各種資源,產生各種聲光效果,讓實驗的過程和結果都變得生動有趣。

第7篇：數字電路范文

【關鍵詞】數字電路;傳統方式;VHDL

1.引言

隨著計算機以及大規模集成電路應用的普及，電子行業正在迅速的發展。目前采用小中規模的數字電路邏輯設計已經不能滿足數字電子技術發展的需要。例如傳統的TTL電路或者COMS電路設計任務繁瑣，設計效率低，所以迫切的需要我們做出調整，適應社會對數字電子技術發展的要求。伴隨著集成電子工藝的發展，新型的邏輯器件也應運而生，到目前為止，市場上的邏輯器件大致可分為三類：第一是標準的邏輯芯片如COMS/TTL等系列芯片;第二是微型計算機芯片和各種微處理器;第三種就是應用規格芯片ASIC，其中ASIC芯片中就有我們接下來介紹的可編程邏輯器件（PLD）[1]。而使用可編程邏輯芯片就必須要求我們掌握編寫VHDL語言的技術。這種設計數字電路實驗的方法大大克服了傳統數字電路設計出現的缺點，更加適應現在社會的發展。

2.傳統數字電路設計優缺點

傳統的數字電路設計過程大致經過以下幾個步驟：一是分析問題畫出狀態轉換圖以及狀態轉換表，二是進行狀態化簡，三是狀態編碼，四是寫出輸入方程、驅動方程以及輸出方程，五是畫出邏輯電路圖，經過這一系列步驟之后，還要在電路板上焊接電路，或者在面包板上拼接電路。傳統的設計方法是數字電路設計的基礎，它的優點是能夠反映了數字電路的基本工作原理，系統內部構成的各個細節也能夠很直觀的反映出來，各部分之間的聯系顯而易見。因此，通過對設計的原理圖的觀察我們可以驗證系統的合理性，同時也奠定了數字電路設計的基礎。它的缺點是設計步驟復雜，在整個過程中需要用到大量的芯片和連線。而且傳統的方法出錯率高而且不易修復，在焊接電路板的時候如果不注意就會導致接觸不良或者出現某個芯片損壞的情況，這就導致整個電路板都不起作用。

3.PLD器件芯片的出現

PLD又稱可編程邏輯器件，PLD芯片上的金屬引線和電路都是廠家做好的，但是器件的邏輯功能在出廠時是沒有確定的，用戶可以根據自己的需要合理的編程設計確定想要的功能。而編程用到的語言就是我們接下來要介紹的VHDL語言。目前PLD器件芯片具有微處理器靈活等優點，芯片的引腳也從一開始的20多個引腳發展到現在的200引腳[2]?？删幊踢壿嬈骷某霈F從很大程度上使得數字電路設計發生了根本性變革。采用PLD設計電路不再是對電路板設計，而是對芯片設計，使之實現我們預想的功能。一般的PLD的集成度很高，可以滿足一般的數字系統的需要。設計人員只需要自己編程到一塊PLD上，而不用去供應商那兒買特定功能的芯片。我們可以對芯片內部的邏輯和外部的引腳進行設計。這樣就克服了傳統方式中對電路板進行焊接所花費的大量時間，克服了工作量大，難以調試等缺點，用戶只需要編寫適當合理的程序就可以實現預想的功能。如此大大簡化了設計步驟，更加適應社會發展的需要。

4.VHDL簡介

VHDL語言是一種應用于描述數字系統的功能、結構和接口的語言。VHDL含有許多具有硬件特征的語句而且語言的描述也更類似于一般計算機的高級語言。在編程上簡單可行性高。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體。分成外部和內部，在對一個設計實體定義了外部界面后，當其內部開發完成后，其他的設計也能夠直接調用這個實體。VHDL系統設計的基本點是將設計實體分成內外部分。VHDL語言之所以能夠成為標準化的硬件描述語言并且獲得廣泛應用，正是因為它本身具有其他硬件描述語言不具有的優點。歸納起來，VHDL語言主要具有以下優點：

（1）VHDL語言設計多樣：VHDL語言結構很強大，而且設計方法多樣，既支持層次化設計也支持模塊化設計，既可以采用自頂向下設計方式，也可以采用自底向上的設計方法。

（2）VHDL語言的設計是針對于芯片而并非器件，傳統的硬件拼接的方法針對的是器件，但是VHDL語言是直接對芯片而言的，在設計電路時，用戶可以不必考慮所選用的器件。設計者也可以不必考慮系統硬件結構，而進行獨立的設計。

（3）VHDL語言可移植性強，對于同一個硬件的VHDL語言來說，它可以從一個工作平臺移植到另一個工作平臺上。

（4）VHDL語言有非常豐富的庫函數和仿真語句，用戶可以隨時對系統進行仿真。

由此可見傳統方式與應用VHDL的區別有以下幾點：第一，傳統的方法采用自上至下的設計方式，而應用VHDL語言則采用自下至上的設計方法;第二，傳統方式采用的是通用的邏輯元器件，系統硬件的后期進行調試和仿真，而應用VHDL語言采用的芯片則是PLD（可編程邏輯器件），系統的設計早期進行調試與仿真;第三，傳統的設計方式主要采用電路原理圖的方式設計，而本文提出的設計方式主要則以VHDL語言描述為主，從而降低了硬件設計電路的難度。

5.VHDL語言結構及語言設計步驟

VHDL語言結構由library（庫）定義區，entity（實體）定義區，architecture（構造體）定義區package（包集合）configuration（配置）組成，其中library，entity和architecture也是一個VHDL語言所必有的。

VHDL語言設計步驟大致可以分為以下三步：第一，分析系統結構并劃分模塊;第二，輸入VHDL語言的代碼，編寫程序，并且將其編譯，在此過程中如果有錯誤要及時修正;第三，對編譯的后的VHDL文件進行仿真。

6.VHDL舉例

下面介紹一個簡單分頻器的例子：

Library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity fenpin is

port（clk，clear：in std_logic;

q：out_std_logic）;

end fenpin;

architecture behave of fenpin is

signal m：interge range 0 to11

begin

p1：process（clear，clk）

begin

if clear =’0’then m<=’0’;

elsif “clk event and clk=’1’”then

if m=11 then m<=’0’;

else m<=m+1;

end if;

end if;

end process p1;

p2：process（m）

begin

if temp<6 then q<=’0’;

else q<=’1’;

end if;

end process p2;

end behave;

由例題可以看出，在設計分頻器是可以不用硬件搭連的方式，用VHDL語言進行編程更簡單易行。

7.小結

本文針對目前傳統數字電路設計中存在的若干弊端，提出用VHDL語言編寫適當合理程序來設計數字電路實驗的方法，避免了硬件電路中若干繁瑣的問題，使得系統簡單明了，可維護性強，芯片也可以反復使用。傳統的硬件設計方法已不能滿足現代電子工業的發展，在數字電路的應用中，VHDL語言必將會被廣泛的使用。

參考文獻

[1]張有志.可編程邏輯器件PLD原理與應用[M].北京：中國鐵道出版社，1996：1-3，91

第8篇：數字電路范文

關鍵詞：計算機；高速數字電路；設計技術

對于高速數字電路來說，其主要指的就是高速變化的信號在傳播過程中產生的電熔、電感等具備著一定模擬特性的電路，實現計算機高速數字電路的建設，不單單需要對先進的電子技術進行應用，還需要結合現代化的計算機軟件技術進行完善，進而實現對計算機高速數字電路每一部分的參數的優化和調整，進而保證計算機高速數字電路系統能夠正常穩定的運行，達到一定的運行標準。在對計算機高速數字電路進行設計時，需要做的是在設計過程中對各部分的元器件進行合理的搭配，不然將會對電路元器件、電路信號等正常運行與傳輸產生不良的影響。

1計算機高速數字電路設計技術的影響因素

對于高速數字電路的設計來說，其是否能夠成功主要“決定權”在于信號的質量,也就是高速數字電路信號完整程度的保持,假如對高速數字電路信號完整程度無法保持,在信號的傳輸過程當中，就會發生信號缺失，進而產生信號失真的現象，一旦這種現象發生，對于數據信息、地址等方面都會產生十分不良的影響，令整體的高速數字電路系統無法保持正常運行,甚至會造成整體系統的崩潰。而影響信號質量的因素并不單一,其是由多種因素所共同影響，然而,在對信號的完整性影響因素進行分析時，可以發現，其主要能分為以下幾點:第一點，在整體的計算機高速數字電路系統中，在信號傳輸線位置的阻抗存在著差異，無法進行正常的匹配,進而能夠出現“反射噪聲”的現象,對于的信號完整性而言，能夠對其產生一定的影響作用[1]。第二點，在整體的計算機高速數字電路系統中，信號線與信號線之間的距離受到電路密集度的影響，一旦電路密集度不斷的進行增大，信號線之間的距離將會越來越狹小,這就致使信號與信號之間的電磁藕合參數呈現出上升的趨勢,如果不進行及時的處理,就會導致信號間出現“串擾現象”，進而影響到信號的質量[2]。第三點，在整體的計算機高速數字電路系統中，在芯片內存在著大量的電路，這些電路在同時輸出的過程中,會受到在電源平面間存在著的電阻以及電阻的作用,進而產生較大的“瞬態電流”,這種“瞬態電流”產生后，會對地線、電源線上的存在著的電壓造成一定程度的不良影響,因此導致信號的發生一些波動和變化?？偟膩碚f,對計算機高速數字電路進行科學合理的設計,降低或者是排除以上三方面因素對信號質量的不良影響,進而達到促進計算機高速數字電路信號完整性的提高,在現代化的計算機高速數字電路的設計過程當中，是首先需要解決的問題,只有這樣才能夠保證計算機高速數字電路設計的成功性。

2計算機高速數字電路設計技術問題的解決對策

2.1阻抗問題的解決策略

為了避免信號傳輸線位置的阻抗存在著差異造成的信號受到影響的情況發生，首先需要對先進的計算機高速數字電路設計技術理念進行學習和研究，在正常情況下，計算機高速數字電路設計過程中，很難令電路中存在著的臨街阻抗相互之間契合，因此，可以采用對計算機高速數字電路設計技術進行創新和完善的辦法，令電路系統一直都保持過阻抗的狀態，只有這樣才能夠在一定程度上保證計算機高速數字電路的信號傳播過程中，信號的完整性不會受到阻抗差異的影響，進而獲得更好的計算機高速數字電路信息傳輸效率[3]。

2.2串擾現象的解決策略

在對計算機高速數字電路進行設計時，對于“串擾現象”需要進行合理地解決。參照信號傳播的基本理論,可以發現，在電路中，電流的流動趨勢屬于循環流動,對于這一現象而言，數字電路設計工作人員往往并不在意。在傳播信號的路徑和回路形成了電流環路,電感在這樣中的回路隨著路徑的逐漸增大，電感也逐漸變大,同時，電流環路中存在著的電流也會根據電磁場的變化產生一定程度的改變。在對這樣的電流環路展開“減小處理”,能夠降低“串擾現象”帶來的影響[4]。

2.3瞬態電流的解決策略

在對計算機高速數字電路進行設計的過程中,要對電源的電阻因素以及電感因素進行充分的考慮,實現對電阻因素以及電感因素的預先處理。在現階段的電路系統中，通常情況下電路材料都是銅質材料,這種銅質材料遠遠對高速數字電路設計的要求和標準無法進行滿足,所以，在高速數字電路進行設計的過程當中，還要對電路材料方面影響因素進行解決,使用更為合理的電路材料對去藕電容進行引導，將其引導進入整個高速數字電路中，能夠在一定程度上降低“瞬態電流”的發生頻率。

3結語

綜上所述，在社會不斷的發展的過當中，對于電子技術來說，也帶來了一定的發展契機，令其發展速度也得以提升，計算機高速數字電路設計技術就是在這樣的發展前提下得到了不斷地完善及進步，是對先進的電子技術概念理論進行應用，進而達到的設計標準，為一些行業的整體發展能夠起到一定的促進作用。通過對計算機高速數字電路設計技術進行研究和分析，結合相關的文獻資料以及專業性知識，對計算機高速數字電路技術進行進一步研究，能夠在一定程度上加快計算機高速數字電路技術的發展進程，進而在更多的行業當中得到更好的應用。

作者:黃一曦 單位:廣西理工職業技術學校

第9篇：數字電路范文

一、教學整合的意義

根據高等職業教育培養目標的要求，結合教育部大力推行的高職高專教學改革，高職院校電類專業對部分課程進行了教學改革?！稊底蛛娐放cEDA技術》這門課程就是將數字電路和EDA技術的教學進行整合。

數字電路課程是電類專業的專業基礎課，通過對本門課程的學習，使學生掌握典型的數字電路的組成、工作原理和工作特性，能夠設計一些邏輯功能電路，并為專業主干課程的學習打下基礎。對于數字電路的設計，傳統的設計方法是以邏輯門和觸發器等通用器件為載體，以真值表和邏輯方程為表達方式，依靠手工調試。隨著數字電子技術的迅速發展，特別是專用電子集成電路的迅速發展，基于EDA技術的設計方法成為數字系統設計的主流。EDA技術就是以計算機為工具，在EDA軟件開發平臺上，使用硬件描述語言完成設計文件，然后由計算機自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、仿真等，最終對特定目標芯片進行適配編譯、邏輯映射和編程下載。

EDA技術的設計方法正在成為現代數字系統設計的主流，作為即將成為工程技術人員的職業技術學院的電類專業的學生只懂電子技術的基本理論和方法，而不懂如何設計電路，會限制就業的崗位。實際上數字電路和EDA技術是不能分家的，因為前者是理論基礎，后者是工具，將兩者整合既能學好理論又能提高實踐技能。如果作為兩個課程分別學習則不適應高職高專的學制長度。因此，將數字電路與EDA技術有機地融為一體是高職教育的要求和未來發展的需求。

二、教學方法探討

在整合后的課程中我們把EDA技術貫穿于數字電路課程教學全過程。例如，在講授門電路時，就開始用EDA軟件仿真演示，熟悉用原理圖輸入一個簡單門電路的過程，通過編譯、功能仿真檢驗門電路的功能，可以加深學生對門電路知識的理解；在講授組合邏輯電路時，引入硬件描述語言的設計方法，并介紹基于EDA技術的數字電路設計方法；在講授時序邏輯電路時，可以引入一些簡單的綜合性的電路設計，為學生創造一個寬闊的設計空間。在開始講解基于EDA技術的數字電路設計方法時，可以通過引入簡單的數字電路的設計流程，使學生從宏觀上對EDA設計方法有一個整體的了解，讓學生在潛意識里建立這部分內容的知識框架。下面簡單介紹組合邏輯電路中的二選一數據選擇器的EDA設計流程：

（1）編寫硬件描述語言（以VHDL語言為例）。在EDA編程軟件中輸入設計源文件，如圖1所示。

（2）邏輯編譯。邏輯編譯過程包括檢查設計源文件是否有誤，進而提取網表、進行邏輯綜合和器件的適配，最后形成編程文件。

（3）功能仿真。通過模擬仿真測試電路的邏輯功能是否達到設計要求，仿真波形如圖2所示。

（4）鎖定引腳。將程序中各端口名稱與硬件電路中的各引腳對應。

（5）編程下載。功能仿真成功后，就可以將設計好的項目下載到邏輯器件中，實現既定的功能。

在課程教學中，我們采用項目教學的方法，制定一系列由易到難的項目，例如，基本門電路的設計、數據選擇器的設計、全加器的設計、數字頻率計的設計、交通信號燈控制器的設計、數字鐘的設計等。通過各個項目展開知識點的講解，包括數字電路的基礎知識、EDA技術的入門、數字電路的分析方法、原理圖的設計方法、硬件描述語言的描述方法及軟件仿真和硬件下載等。在教學中盡可能地將課堂搬到實驗室，讓學生邊學邊練，將理論教學與實驗教學融為一體。教學可以一部分安排在數字電路實驗室，一部分安排在EDA實驗室，比如對于一些簡單的數字電路可以安排用數字電路實驗箱進行一般的實驗驗證，使學生知道如何搭建一個簡單的電路，如何驗證一個電路的功能，從而對數字電路產生一個感性的認識。在EDA實驗室，學生可以學習用EDA技術設計數字電路，包括原理圖或硬件描述語言的輸入、編譯、功能仿真、引腳分配、下載等。