《数字电子技术与逻辑设计》教学及考试方法改革的探索

《数字电子技术与逻辑设计》教学及考试方法改革的探索

中图分类号：TN79-4文献标识码：A文章编号：2095-2457（2022）03-0083-003

Explorationonthereformofteachingandmethodof

examinationofdigitalelectronictechnologyandlogicdesign

WANGRui-ting

（CollegeofElectronicInformationandElectricalEngineering，

TianshuiNormalUniversity，Tianshui，741001，China）

【Abstract】Inviewoftheexistingproblemsofthedigitalelectronictechnologyandlogicdesigncourse，wecarriedoutthereformofteachingandmethodofexamination.Thisexerttheprincipalroleofstudentsandteachers'guide，paymoreattentiontotheprocessofexamination.Practiceshowsthatstudents'interestinlearningisstimulated.Initiativeandhands-onpracticeabilityisgreatlyincreased.

【Keywords】digitalelectronictechnologyandlogicdesign；Teachingreform；Reformofmethodofexamination；Responderofintelligenceandcompetition

0引言

《数字电子技术与规律设计》是高等院校电子信息类特殊是电子信息工程专业学科中一门重要的基础必修课，而目前大部分学校的教学内容仍停留在讲解以74系列器件为核心的手工分析和设计技术，而考试方法也只是传统的试卷答题，殊不知这样其实脱离了科技进步和时代要求，忽视了对于同学实践力量的培育，同学只擅长纸面答题而动手力量很差，从而偏离了最初的教学目标和教学要求，是有悖于我们培育应用型创新人才的。就此，笔者结合本校本专业的教学实际，对电子信息工程专业《数字电子技术与规律设计》这门课做了教学及考试方法改革方面的探究。

1教学改革

从14级电子信息工程专业开头，《数字电子技术与规律设计》这门课设置在大二第3学期，理论授课64学时，试验16学时。笔者对教学内容作了改进，将理论授课的64学时分成两大部分，48学时用于讲解传统数字电子技术的基础学问，重点在规律门、规律代数、组合规律电路的手工分析和设计及典型电路、触发器以准时序规律电路的手工分析和设计及典型电路；16学时用于讲解现代自动化设计方法，采纳原理图设计和VerilogHDL相结合的设计方法实现组合电路和时序电路的自动化设计。重点使同学把握原理图输入的设计方法。

2考试方法改革

摈弃传统试卷答题的考试方法，削减对于传统数字电子技术相关理论的考核，适应时代要求，侧重于考核同学对于现代数字电路自动化设计与分析的力量，旨在培育同学的实践力量，激发创新意识，增加自主创新力量。从14级电子信息工程专业开头，考试拟采纳同学分组完成设计并答辩的方式。考试在12周给同学公布设计题目，2人一组，依据题目要求用FPGA开发板完成设计，考试时同学先进行讲解并在开发板上演示，由监考老师提问、同学答辩，最终依据每组设计完成状况及有无创新，组内成员分工及答辩状况评定成果。

3设计实例

下面笔者通过一个智力竞赛抢答器的设计实例来说明改革的实施及效果。给同学公布的设计内容和要求如下：

设计一个4人智力竞赛抢答器。设置一个主持人“复位”按钮，主持人复位后，开头抢答，当某一选手首先按下抢答开关时，相应指示灯亮，数码管显示抢答得胜的选手号，此时抢答器不再接受其他输入信号，使除第一抢答者外的按钮不起作用，主持人复位后，重新开头抢答。

扩展功能：

（1）抢答时间有限制，如10S，抢答胜利时伴有声音鸣叫指示；

（2）增加答题环节，具有倒计时及计分功能。

（3）进一步增加至6人或8人抢答。

设计题目分为基本要求和扩展功能两部分。只完成基本要求的按及格评分，完成扩展功能越多及自己有创新的得分越高。未实现基本要求的不允许参与考核答辩。

同学接到题目之后便开头查找资料，参阅文献，提出设计方案。要求用到74系列芯片的设计必需用Multisim软件仿真完成。图1所示是用Multisim软件对于4人智力竞赛抢答器的仿真结果。

S5为主持人“复位”键，低电平有效，S1至S4对应1～4号选手按键，高电平有效，采纳的是74LS175四位寄存器方案。当然，从图中可见，只完成了设计题目的基本要求。

与《数字电子技术与规律设计》配套的有《数字电路综合设计》课程设计，为期两周，共计24学时，这是同学能完成相应设计题目的保障。在《数字电路综合设计》开头会给同学讲解用FPGA开发板实现8位数码管的动态扫描显示、分频的实现及蜂鸣器的用法等学问，后面留?o同学时间完成自己的设计题目。考核的要求之一是必需用QuartusⅡ软件完成设计，并最终下载到开发板上测试验证。同学对于如何将自己的Multisim仿真转到QuartusⅡ软件完成存在或多或少的疑问，这时候，笔者会给同学强调，只需将Multisim下面的按键或单刀双掷开关去掉，输出的LED灯及数码管也去掉，QuartusⅡ下取而代之的是输入输出管脚，由于开发板上面FPGA和开关、LED灯及数码管等等的线已经连好了，我们只需要做的就是安排引脚，就是把你的设计端口对应到某个输入或者输出上。图2所示是QuartusⅡ软件下实现的对应图14人智力竞赛抢答器的Multisim仿真的规律电路部分，电路得到了大大简化。74系列芯片取而代之的是QuartusⅡ软件下的74系列宏模块。

74LS48显示译码器的规律功能可以用VerilogHDL很便利地实现，如图3所示。当然，对于VerilogHDL的基础语法学问不必过多去强调，只需要让同学能根据格式去套用，明白case语句的使用方法就可以了。

最终完成的顶层设计如图4所示。

可见，本例采纳了原理图设计和VerilogHDL相结合