时间：2023-05-30 09:12:19
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字电路设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
随着科学技术的飞速发展，新的电子产品和器件层出不穷，21世纪显然已经成为了信息化和数字化的时代。数字地球、数字商场、数字化生存、数字服务等概念早就成为人们生活中屡见不鲜的名词，当前人们日常交往中的很多方面都与数字联系得越来越紧密，比如每一个人的QQ号、身份证号、手机号、IP地址等等都在广泛的数字化。数字已经不再是传统意义上的1、2、3、5…，它们已经成为了区分标示和进行社会管理的重要载体。现在和今后，我们的生活都在进一步进行数字符号化，我们需要的资料和存储的信息都会用这些简单的数字传递复杂的内容，这一系列看似简单的数字承载了我们学习、工作和生活中的很多方面。这些任务的承担都必须以数字电路为根本进行数据信息的采集、分析、区分和处理，从而转化成影响着我们现实社会的数字电路信息符号。现在，数字电路已经十分广泛的深入到社会中的各个领域。近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到当前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。
1 数字电路的噪讯干扰处理
在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。
2 数字技术与模拟技术的融合
因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如，假设将小型的模拟信号增幅后，利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9 mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。
3 数字集成电路的选择
基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。
4 数字电路系统设计
数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计，依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。
5 数字电路的抗干扰措施
在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。
5.1 多余端的处理
数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。
5.2 去耦合滤波器
数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时，就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10～100 μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1 μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。
5.3 接地和安装防范
科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板，分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。
6 结语
数字处理技术和集成电路技术正在飞速的发展，数字电路也得到了越来越广泛的运用，像当前的数字电视、数字照相机等产品已经走进了广大人们生活当中，数字化已经成为了当前科学技术和社会发展的不可逆转的潮流。数字电路设计组成了诸如数字测量系统、数字通讯系统、数字控制系统等等。随着科学技术的不断进步，数字电路的设计带来的成果和发挥的影响力将会越来越受到重视。
参考文献
[1] 王华奎.电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，2004.
【关键词】高速数字电路 设计技术 计算机
在微电子技术飞速发展中，高速电子电路器件不断被应用，在现阶段的电子设计领域中，高速数字电路设计已经被广泛应用。高速数字电子电路设计是一门处在不断发展与进步中的学科，目前有很多理论尚处于研究与发展中。在我国，现阶段的高速数字电路设计在一定程度上取得了一些成绩，但是大部分都是偏于理论方面的，对于实践操作方面还有一定的欠缺。所以，从高速电路设计的角度来看，了解和掌握高速数字电路设计方法对于实践工程的指导工作有着非常直接的作用。
1 什么是高速数字电路
高速数字电路的概念：是一种由高速变化信号在电路中所产生的具备诸如：电容、电感等模拟特性作用的电路，其主要是由集中参数系统和分布参数系统两个部分组成。其中，集中参数系统对低速数字电路设计进行了简化处理，使其始终处于一种较为理想的状态，所以集中参数系统不适用于高速数字电路技术，而是在低速数字电路设计中得到了广泛的应用；分布参数系统则比较适合用于高速数字电路设计中。分布参数系统的概念与实际运行情况比较接近，其通常认为信号时间与其所处的位置对信号的特性有着决定性作用，所以元器件间的线路长度会对信号特性产生影响，另外，线路中的信号进行传输时需要一定的延迟。
2 影响高速数字电路设计技术的问题
高速数字电路设计成功与否取决于信号的质量，也就是信号完整性的保持，若是无法保持信号完整性，那么就会出现信号失真的现象，影响正确数据、地址以及控制信号的生成，进而导致系统工作出现错误，严重的甚至会导致系统崩溃。对信号质量产生影响的因素非常多，但是，对信号完整性产生影响的因素主要有以下三点：
系统中处于信号传输线位置的阻抗不相匹配，容易形成反射噪声，这是破坏信号完整性的主要原因；信号线间的距离随着处于印刷板位置的电路密集度不断增大而变的愈加狭小，这就导致信号间的电磁耦合增大，以至于无法对其进行忽略处理，进而造成信号间的串扰情况越加严重；处于芯片内的大量电路输出同时动作的过程中，因为寄生于电源平面间电感和电阻的影响，就会出现较大的瞬态电流，进而对电源线和地线上的电压产生影响，使其发生波动和变化。
总而言之，对电路进行合理的设计，减小或是消除上述因素对信号完整性的影响，促进高速数字信号质量的提高，已经成为现阶段所有高速数字电路设计所需要解决的主要问题。
3 高速数字电路设计技术的具体研究
3.1 设计高速数字电路信号完整性
针对高速数字电路信号完整性的设计主要包括两个方面内容：第一个是研究不同信号在电路信号网中所产生的干扰，第二个是研究不同电路信号网传输信号的干扰，简单来说，也就是研究反射和干扰的问题。由于电路中不相匹配的阻抗因素等影响，反射问题在低速数字电路设计中并不存在。数字电路网在理想状态下的不同阻抗是相等并相互匹配的，位于数字电路传输线上的阻抗处于连续的状态，因此反射现象不会出现在线路的电流和电压中。进行设计数字电路时，阻抗过大或是过小都会导致电路传播的波形产生干扰现象，进而对信号完整性造成影响。高速数字电路设计难以使电路与临界阻抗的状态相符合，因此保持系统处于过阻抗状态是一个较为合适的方法。
设计高速数字电路时首先要考虑的就是感性串扰等问题。根据信号基本理论得出，电流在电路中是处于循环流动的状态，这一方面往往会被数字电路设计工作人员所忽视。信号的回路和路径构成了电流环路，电感在电路中随着电流环路的增大而变大，而环路中的电流也会随着其中的电磁场变化而发生改变。尽可能的对电流环路进行减小处理，对感性串扰起到了降低的作用，在设计高速数字电路中，主要可以通过两个方法来进行，即对线路距离进行增加和对电流环路面积进行减小的处理，以此来提高高速数字电路信号的完整性。
3.2 设计高速数字电路电源
设计高速数字电路需要应用大量的低电压元器件，其对电源的稳定性造成了一定的影响，这也是设计数字电路所要考虑的一个主要因素。电源完整性指的是电源在系统运行中的波动情况，也就是电源的波形质量。在高速数字电路设计中能够对电源稳定性造成影响有：由处于高速开关状态下线路器件所产生的过大的瞬间电流，以及数字电路中过多的电感所导致的变大的信号回路阻抗。
高速数字电路设计的理想状态是其电源系统中不存在阻抗，由于整个信号回路不存在阻抗的耗损问题，可以使电源系统中各个点的电位保持恒定。但是，在实际中并不存在这种状态，电源分配系统往往会产生严重的干扰噪声，进而对整个电路的正常运行造成影响。在进行高速数字电路设计时，要充分考虑到电源的电感和电阻因素，对其进行降低处理。现阶段在电路系统中大多都是采用大面积的铜质材料，这远远不能满足高速电路设计的标准和要求，因此在设计的过程中还要对其它影响因素进行综合的考虑，其中将去耦电容运用到电路中就是一个非常简单有效的方法。
4 结语
综上所述，电子设计正在朝着速度快、密度高的方向发展和进步，在这种状态下的电子系统，为了能够对高速数字电路设计问题进行有效合理的解决，对高速数字电路设计方法和手段进行创新和改进是势在必行的。不断促进高速数字电路设计方法可行性的提高，为其在现代化技术的发展进程中不断进步提供了可靠保障。
参考文献
[1]李琳琳.高速数字电路设计中电源完整性分析[J].火控雷达技术，2010（02）.
[2]冯巨标.高速数字电路电源分配网络的近场电磁干扰研究[D].哈尔滨工业大学，2012.
[3]付亚如.浅谈高速数字电路特性与信号完整性设计[J].黑龙江科技信息，2011（04）.
[4]张婧.高速数字电路信号完整性仿真设计与验证[D].西安电子科技大学，2013.
关键词：数字信号处理器；三电平；PWM整流器；功率因数校正
引言
三电平（ThreeLevel，TL）整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，具有功率因数接近1，且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路，用于对整流桥进行功率因数校正，但由于二极管整流电路的不可逆性，无法实现功率流的双向流动。文献[3]，[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器，尽管实现了三电平，但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多，控制复杂，但?具有两电平整流器所不具备的特点：
1）电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能，在开关频率很低时，如300～500Hz就能满足对电流谐波的要求；
2）电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，且随着电平数的增加，正弦性越好，功率因数更高；
3）开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力，提高装置工作的稳定性，适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主电路如图1所示，由8个开关管V11～V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2，则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例，1态时，当电流is为正值时，电流从A点流经VD11及VD12到输出端；当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理，在0态时，有uAG=0；在－1态时，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。
每个半桥均有三种工作状态，整个TL桥共有32=9个状态。分别如下：
状态0(1,1)开关管V11，V12，V31，V32开通，变换器交流侧电压uAB等于0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态1(1,0)开关管V11，V12，V32，V41开通，交流侧输入电压uAB等于ud/2，输入端电感电压等于us－u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us，或放电us<u1)，C2通过直流侧负载放电。
状态2(1,－1)开关管V11，V12，V41，V42开通，输入电压uAB=ud，正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电)，由于输入电感电压反向，电流is逐渐减小。
状态3(0,1)开关管V12，V21，V31，V32开通，交流侧输入电压uAB等于－ud/2，输入电感上电压等于us＋u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。
状态4(0,0)开关管V12，V21，V32，V41开通，输入端电压为0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态5(0,－1)开关管V12，V21，V41，V42开通，交流侧电压为ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。
状态6(－1,1)开关管V21，V22，V31，V32开通，uAB=－ud，正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电)，由于升压电感电压正向，线电流将逐渐增加。
状态7(－1,0)开关管V21，V22，V32，V41开通，交流侧电压电平为－ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。
状态8(－1,－1)开关管V21，V22，V41，V42开通，输入端电压为0，升压电感电压等于us，两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。
2硬件电路设计
从图2可以看出，在输入电压频率恒定的情况下，要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形，输入电压一个周期内应定义两个操作范围：区域1和区域2，如图3所示。
在区域1，电压大于－ud/2，并且小于ud/2，在电压uAB上产生三个电平：－ud/2，0，ud/2。同理，在区域2，电压绝对值大于ud/2，并小于直流侧电压ud，在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相应电平的工作区域如表1所列。
表1相应电平的工作区域
工作区域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高电平
ud/2
ud
－ud/2
低电平
－ud/2
ud/2
－ud
为方便控制，这里定义两个控制变量SA及SB，其中
根据表1可以设计一个开关查询表，如表2所列，将其存储在DSP中，当进行实时控制时，便可根据输入电压、电流信号，从表中查询所需采取的开关策略。
表2查询表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
－1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
－ud/2
1
1
1
1
－1
1
1
1
1
ud/2
－1
1
1
1
1
1
－ud
－1
1
1
1
1
－ud/2
－1
－1
1
1
1
1
整个控制系统以一片DSP为核心，控制框图如图4所示。
锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形，ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节，电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节，电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节，补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。
检测的线电流命令is与参考电流is＊比较，产生的电流误差信号送至电流内环G1，以跟踪电源电流变化，产生的线电流波形将与主电压同相位。
3软件设计
系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断，其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz)，GPT2用于低频电压环的控制(10kHz)，两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs，高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断，GPT2则仅在下降沿产生中断。
整个程序分为主程序模块、初始化模块、电流控制环计算模块、电压控制环计算模块、PWM信号产生模块等五大部份。程序流程如图5所示。
4仿真结果及实验
仿真参数如下：输入电压us交流220V，50Hz，输出功率1kW，开关管GTO，开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性，在采用GTO管、开关频率较低（500Hz）时，输入侧电流波形仍然非常接近正弦，装置得到了接近1的功率因数，同时开关上的电压应力减少了一半。
利用硬件描述语言VHDL，数字电路系统可从系统行为级、寄存器传输级和门级三个不同层次进行设计，即上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用EDA工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接着，再用专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。目前，这种高层次设计的方法已被广泛采用。据统计，目前在美国硅谷约有90%以上的ASIC和FPGA采用硬件描述语言进行设计。VHDL的应用已成为当今以及未来EDA解决方案的核心，而且是复杂数字系统设计的核心。
一、VHDL的特点
VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计，支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆盖面广，抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。VHDL的主要特点有：
1.功能强大。与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的描述能力和语言结构，可以用简洁的源代码描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后直接生成电路级描述。
2.系统硬件描述能力强。VHDL具有丰富的数据类型，丰富的仿真语句和库函数，在任何大系统的设计早期就能查验设计系统功能的可行性，随时可对设计进行仿真模拟。
3.设计与工艺无关。用VHDL进行硬件电路设计时，并不需要首先考虑选择完成设计的器件。VHDL的硬件描述与具体的工艺和硬件结构无关，因此VHDL设计程序的硬件实现目标器件有广阔的选择范围。
4.设计方法灵活，易于修改。VHDL语言标准、规范，大多数EDA工具都支持VHDL。在硬件设计过程中，用VHDL语言编写的源程序便于管理，VHDL易读、结构模块化，方便修改、交流和保存。
5.支持广泛，移植能力强。VHDL是一个标准语言，在电子设计领域，为众多的EDA工具支持，因此移植能力好。
二、VHDL的结构和设计方法
1.VHDL的基本结构
VHDL的结构模型包括五个部分：实体、结构体、配置、程序包、库。前四种可分别编译，编译后放入库中，以备上层模块调用。
（1）实体定义了器件的输入输出端口，设计实体是VHDL的基本单元，可以表示整个系统、一块电路板、一个芯片或一个门电路。
（2）结构体定义实体的实现，即描述系统内部的结构和行为。
（3）配置用于从库中选取所需单元来组成系统设计的不同版本，为实体选定某个特定的结构体。
（4）程序包存放各设计模块都能共享的数据类型、常数和子程序等。
（5）库用来存放编译结果，包括实体、结构体、配置、程序包。
2.VHDL的设计方法
VHDL将层次化的设计方法引入到硬件描述中，自上向下的设计是从系统级开始，将整个系统划分为子模块，然后对这些子模块再进行进一步的划分，直到可以直接用库中的元件来实现为止。在设计方法上，将传统的“电路设计硬件搭试调试焊接”模式转变为“功能设计软件模拟仿真下载”方式。数字系统的设计采用自顶向下的方法，最顶层电路设计是指系统的整体要求，最下层是指具体逻辑电路的实现。一般的电子系统设计可分为两个阶段，第一阶段是系统的逻辑设计和仿真，得出的是门级电路的原理图或网表；第二阶段设计如印刷电路板的布局布线，集成电路的版图设计等，得出的是最终的物理设计。
三、VHDL的应用实例
笔者以Max＋plusⅡ软件作为平台的一个空调机控制器的设计为例，谈谈VHDL在数字电路设计中的具体应用。
实现一个控制器，常用有限状态机方法实现。传统的设计方法主要包括5个过程：确定原始状态图，状态简化，状态编码，触发器类型的选择及控制逻辑方程和输出方程的确定，画出电路原理图。采用这种方法设计复杂状态机将会十分繁杂。
利用VHDL来设计有限状态机，可以充分发挥硬件描述语言的抽象能力，进行功能描述，而具体的逻辑化简和电路设计可由计算机自动完成，从而提高了设计的工作效率，并且条理清晰，修改起来也更方便，所以很适合复杂时序电路的设计。应用VHDL设计状态机的步骤如下：第一，根据系统要求确定状态数量、状态转移的条件和各状态输出信号的赋值，并画出状态转移图；第二，按照状态转移图编写有限状态机的VHDL程序；第三，利用EDA工具进行功能仿真验证；第四，编程下载。
空调机控制器的设计。它的两个输入来自温度传感器，用于监测室内温度。如果室内温度正常，则temp-high和temp-low均为‘0’；如果室内温度过高，则temp-high为‘1’，temp-low为‘0’；如果室内温度过低，则temp-high为‘0’，temp-low为‘1’。根据temp-high和temp-low的值来决定当前的工作状态，并给出相应的制冷和制热输出信号。
按照绘制好的状态转移图编写VHDL程序，编程中采用case语句来描述状态的改变，它具有直观、条理清晰及易于修改等特点。也可以采用不同进程来实现状态的改变，所以编程方法多种。
功能仿真。利用Max＋plusⅡ软件工具对所编程序进行编译、仿真。当temp-low为“1”，即温度过低，则heat为“1”（制热）；当temp-high为“1”，即温度过高，则cool为“1”（制冷）。经综合后的仿真分析表明，该方案是合理可行的。通过仿真后，即可编程下载。
四、使用VHDL应注意的一些问题
由于VHDL语言是描述硬件行为的，相对其它开发软件的高级语言而言，在编程过程中有一些特殊性，所以经常会出现语法正确但无法综合的问题。其原因多半因为编程者对硬件内部的工作原理了解不够，写出的代码硬件无法实现。在此总结出一些应注意的问题：
关键词：电子设计自动化技术 数字电子技术试验 应用
随着时代与科技的不断发展，新形势下各大高校数字电子技术实验教学也随之发生改变，数字电子技术属于一门实用性强的综合型学科，只有学好数字电子技术才能为接下来电子信息后续课程打好基础。电子设计自动化设计是计算机结合集成电路下衍生的产物，现今可编程逻辑器应用范围越来越广，运用计算机编程技术可对电子设计产品进行更大程度上的优化和控制，可编程逻辑器为电子电路实验提供了新的设计方法，提高了设计电子产品硬件的便捷性，使原有的系统设计方式、核心技术得到转变，促进了电子设计自动化的发展，使其具备更加广阔的前景。
一、EDA技术在数字电子技术实验教学的优势
现阶段大部分高等院校数字电子技术实验通过使用多种实验箱，让学生自行连接电路，运用仪器对连接的电路做出检验，对其验证结果进行总结和分析。此种集成芯片设计电路连接的过程中存在较多的问题，例如电路复杂、芯片短缺、查找故障难度高、仪器及其附属设施易破坏、缺乏实验设备等，致使连接电路难度较高，学生对数字电子技术实验兴趣不高，实验效果不够理想。随着时代的发展，传统的数字电子技术实验教学也应作出与时俱进的改变，为了加大学生的学习兴趣，提高连接电路的成功率，在以往的数字电子技术实验中引进电子设计自动化技术，改变原有电路设计方法，使EDA技术下的电路设计变得更加可靠而有效。以往的数字电路设计方法只能设计出完整电路的一部分，在实际连接数字电路时会因为零件不足、性能与电路设计性能不相符等问题，致使需要重复实验，再次设计完整的数字电路并操作、验证等，此种方法过于费时，对学生而言学习兴趣不高。使EDA技术下的电路设计方法是分阶段进行，首先将整体的电路划分为多个模块，然后再设计各模块，此种方法适用性强、干扰性小，从而能够进一步保证电路连接的准确性、可靠性，EDA技术有利于推动电子产品的发展。
二、EDA技术设计的步骤
EDA技术设计数字电路首先要对系统进行全面的分析，将完整的系统分为多个独立存在的模块，然后逐一设计各个模块，对应不同模块采用不同的输入方式，在系统中就可对设计模块进行仿真模拟，验证其电路连接的正确性，待验证合格后，将设计电路图下载至存储介质。
综合是指运用电子设计自动化系统中的综合器将VHDL软件设计与硬件联系在一起，形成可行的硬件电路。综合器具备源文件整合功能，可保证综合硬件的可操作性，电子设计自动化具有逻辑综合功能，并能对设计出的数字电路进行优化，可将逻辑级电路图转变为门级电路，自动生成分析文件、网表文件及其附属报告。
综合完成之后还需运用相关适配器将网表文件对目标元件作逻辑映射，此种操作方式叫做布线布局，也叫做适配，这个过程涉及到逻辑分割、布局布线、底层器件配置、逻辑优化等内容的实施，当适配通过后系统就会自动生成时序仿真网表文件、时序仿真下载文件，大部分文件格式为JEDEC、Jam，适配对象与相关元件结构细节形成直接的对应关系。
再通过电子设计自动化系统对适配生成结果测试完成后，才能作编程下载处理，这个过程就叫做仿真。在EDA设计中最关键的步骤就是仿真，仿真是整个数字电路设计的重要阶段，运用电子设计自动化系统进行时序仿真、功能门级仿真，可从两种级别分别作仿真测试。时序仿真是指对适配通过之后生成的网表文件作仿真处理，模拟各级元件在实际运作的过程中，其元件性能的仿真实验，考虑到元件、硬件性能的特点，获得仿真结果精度较高，由系统生成的时序仿真网表文件中对数字电路各元件的延迟做出了具体说明。功能仿真主要是对设计中的逻辑功能进行仿真，分析和观测仿真结果与原有的数字电路设计功能要求是否相符，功能仿真对任意一项具体元件硬件性能、延迟等均不介绍。
经仿真验证数字电路成功后，将适配通过的下载文件、配置文件下载至存储介质，将以设计成功的文件下载至FPGA 、CPLD工具当中，便于对设计硬件进行调整及验证，再将其输入系统中作统一测试，验证设计电路在实际应用中潜在的问题，减少使用电路的差错性，不断改进问题电路，优化设计。
三、在数字电子技术实验中的应用实例
将EDA设计技术应用在数字电子技术实验教学中，以设计计数译码电路为例，通过混合输入的设计方式，具体说明自动化电子设计在数字电子技术实验中的应用。首先按照原理图设计模6计数器，其编码方式为BCD码，采用通用型集成芯片将模6计数器的编码方式转变为8421BCD码，使其成为可作十进制处理的计数工具，运用计数工具中的异步清零端，将十进制改变为六进制计数工具，具体设计电路及其仿真波形如下图1，这种方式是构建数字电路实验设计的基本设想。
在系统中运用VHDL方法来设计驱动共阴极数码管七段并将其显示出来，生成完整的、不可逆的译码电路，具体方法如下，采用VHDL语言描述出译码器，将d3、d2、d1、d0看作是显示译码器的输入口，其中X为显示译码器的输出口，假设输出口X是矢量形式，可有七个不同的数量关系值，这七个数量关系值即表示为七个不同的输出设备数码管的段码。当d3、d2、d1、d0分别对应不同的8421BCD码，译码器就会自动生成与连接外端的输出数码及其不同的对应段码，最终统一由驱动数码管将其反映出来，按照原理图输入方法设计的六进制计数工具、VHDL语言输入方法共同设计的七段显示译码器成功之后，就可利用数字电路生成系统，生成顶层功能模块，运用相应的原理图文件、VHDL语言文件对其作出调整和使用，计数译码电路层次原理图见下图2。
结束语
综上所述，自动化电子设计有利于提高数字电子技术的实验效果，此种方法设计电路灵活性较高、干扰性小，不存在硬件、仪器等相关设施的影响。将整体的电路设计划分为多个模块并进行设计，此种方式适用性较强，即使在面对复杂的数字电路设计的情况下，也能将其变得简单。
参考文献：
[1]王彩凤，胡波，李卫兵.EDA技术在数字电子技术实验中的应用[J].实验科学与技术，2011（1）
一、教学整合的意义
根据高等职业教育培养目标的要求，结合教育部大力推行的高职高专教学改革，高职院校电类专业对部分课程进行了教学改革。《数字电路与EDA技术》这门课程就是将数字电路和EDA技术的教学进行整合。
数字电路课程是电类专业的专业基础课，通过对本门课程的学习，使学生掌握典型的数字电路的组成、工作原理和工作特性，能够设计一些逻辑功能电路，并为专业主干课程的学习打下基础。对于数字电路的设计，传统的设计方法是以逻辑门和触发器等通用器件为载体，以真值表和逻辑方程为表达方式，依靠手工调试。随着数字电子技术的迅速发展，特别是专用电子集成电路的迅速发展，基于EDA技术的设计方法成为数字系统设计的主流。EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件开发平台上，使用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、仿真等，最终对特定目标芯片进行适配编译、逻辑映射和编程下载。
EDA技术的设计方法正在成为现代数字系统设计的主流，作为即将成为工程技术人员的职业技术学院的电类专业的学生只懂电子技术的基本理论和方法，而不懂如何设计电路，会限制就业的岗位。实际上数字电路和EDA技术是不能分家的，因为前者是理论基础，后者是工具，将两者整合既能学好理论又能提高实践技能。如果作为两个课程分别学习则不适应高职高专的学制长度。因此，将数字电路与EDA技术有机地融为一体是高职教育的要求和未来发展的需求。
二、教学方法探讨
在整合后的课程中我们把EDA技术贯穿于数字电路课程教学全过程。例如，在讲授门电路时，就开始用EDA软件仿真演示，熟悉用原理图输入一个简单门电路的过程，通过编译、功能仿真检验门电路的功能，可以加深学生对门电路知识的理解；在讲授组合逻辑电路时，引入硬件描述语言的设计方法，并介绍基于EDA技术的数字电路设计方法；在讲授时序逻辑电路时，可以引入一些简单的综合性的电路设计，为学生创造一个宽阔的设计空间。在开始讲解基于EDA技术的数字电路设计方法时，可以通过引入简单的数字电路的设计流程，使学生从宏观上对EDA设计方法有一个整体的了解，让学生在潜意识里建立这部分内容的知识框架。下面简单介绍组合逻辑电路中的二选一数据选择器的EDA设计流程：
（1）编写硬件描述语言（以VHDL语言为例）。在EDA编程软件中输入设计源文件，如图1所示。
（2）逻辑编译。逻辑编译过程包括检查设计源文件是否有误，进而提取网表、进行逻辑综合和器件的适配，最后形成编程文件。
（3）功能仿真。通过模拟仿真测试电路的逻辑功能是否达到设计要求，仿真波形如图2所示。
（4）锁定引脚。将程序中各端口名称与硬件电路中的各引脚对应。
（5）编程下载。功能仿真成功后，就可以将设计好的项目下载到逻辑器件中，实现既定的功能。
在课程教学中，我们采用项目教学的方法，制定一系列由易到难的项目，例如，基本门电路的设计、数据选择器的设计、全加器的设计、数字频率计的设计、交通信号灯控制器的设计、数字钟的设计等。通过各个项目展开知识点的讲解，包括数字电路的基础知识、EDA技术的入门、数字电路的分析方法、原理图的设计方法、硬件描述语言的描述方法及软件仿真和硬件下载等。在教学中尽可能地将课堂搬到实验室，让学生边学边练，将理论教学与实验教学融为一体。教学可以一部分安排在数字电路实验室，一部分安排在EDA实验室，比如对于一些简单的数字电路可以安排用数字电路实验箱进行一般的实验验证，使学生知道如何搭建一个简单的电路，如何验证一个电路的功能，从而对数字电路产生一个感性的认识。在EDA实验室，学生可以学习用EDA技术设计数字电路，包括原理图或硬件描述语言的输入、编译、功能仿真、引脚分配、下载等。
关键词：数字电路；实践教学；改革
0 引言
数字电路的课程理论通常以基本逻辑电路、组合电路、时序电路、存储电路、时基电路、A/D和D/A转换电路为主线有序展开，其相应的课程实验也由易到难，分模块进行。在传统的数字电路实践课程中，主要实验项目包括集成逻辑电路的连接和驱动、组合逻辑电路的设计与测试、计数器及其应用、555时基电路及其应用、D/A、A/D转换器的应用等。依据上述5个基础项目，计算机与信息工程学院分别针对CMOS集成电路的驱动、TTL集成电路的驱动、数码管的显示、二三人表决器、两位数值比较器、八进制计数器、十进制加减计数器、单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器、A/D转换电路、D/A转换电路开展实验，形式均属于验证型，因此实践课程难度不大，收获也不显著。
为了改善学生课程实践的效果，提高其实践动手能力，计算机与信息丁程学院调整了数字电路实践课程模式，加入课程设计的环节，针对电子及相关专业的130名本科生了12个课程设计选题。题目公布后，学生选题大致情况如图1所示。
由图1不难看出，学生对逻辑性强、上手较快的设计题目兴趣较高，而综合型设计题目几乎无人问津。据进一步统计，学生选题后的完成情况同样不容乐观，130名选课学生及作品中，94名学生能够完成仿真电路设计；48个作品进行了实验仪上的系统调试，其中仅有14个作品完成实物制作且实现了基本功能。在12项课程设计选题中，完成质量较高的项目分别为病床呼叫器、16位广告灯、智能抢答器、24秒倒计时器；完成质量一般的包括交通灯、简易键盘、数字密码锁、简易电子琴、波形发生器；只能完成部分功能的项目是简易的出租车计费器、数字频率计和数字电压表。
随着课程改革的深入和课程设计的尝试，在突破了传统教学的单一模式之后，计算机与信息工程学院数字电路的课程实践仍遭遇了知难而退的尴尬局面。针对现状，笔者进一步探讨数字电路实验课改后几个能够明确改进的方向。
1 加强实验项目的题库建设
就实验项目而言，数字电路的实践课程尝试了9个基础实验和12项课程设计，但与实验项目多层次的特点相比，项目题库还是略显单薄。例如，在基础实验中，学生已经掌握了常用功能芯片（如数值比较器74LS85、计数器74LS192、NE555）的应用，甚至包括数码管的译码原理，但是当选中课程设计的题目（如模拟出租车计价器）时，学生仍然会力不从心，这就意味着从基本实验项目迈向课程设计，中间缺少桥梁。
数字电路的实验虽然分模块进行，但彼此关联，容易形成不同层次的项目。此外，数字电路情境项目的素材丰富，与实际问题联系紧密，如针对多谐振荡器、计数器、A/D转换实验，设计一个三角波发生电路用以结合三者，就能够自然地建立起模块之间的关联，强化学生的实验技能，而在此基础上完成波形发生器的课程设计，就使得课程设计变得直观、有趣和理所当然；又如在完成基本逻辑电路、555时基电路和计数器及数码管的显示等实验后，布置一个技巧性强的课程设计――数字频率计对学生来说跨度较大，那么在此前先引入一个1s脉冲计数器的设计，就能够引导学生理顺频率测量的思路了。因此，在实践环节中不断加入多层次的桥梁实验并按实验进度题目，将有助于学生很好地建立课程设计与基础实验之间的关联。
2 细化实验的目标和要求
数字电路课程的实践和其他课程一样由易到难，需要分层次进行。实验指导过程中除了需要区别实验的难易程度，还需要细化实验的目标和要求。
作为基础课程，数字电路的课程设计通常安排在试验仪上搭建硬件和验证功能，有意识地降低了设计的难度。目前可供学生使用的实验资源包括各类芯片、数字电路试验仪、仿真软件、示波器、万用表、信号源、电路板的焊接工具等，而且试验仪的集成化程度有逐年升高的趋势。若在此基础上完成课程设计，虽然提高了设计的成功率，但是牺牲了培养学生动手能力的机会。
实物作品可以系统地锻炼学生的电路设计能力，摆脱其眼高手低的现实局面。据统计，计算机与信息工程学院数字电路的课程设计期间，只有29%的学生能够将在试验仪上成功运行的电路搬到万用板上实现，可见其实物制作的水平有待大幅度地提高，但每个电路实验均要求实物制作并不现实，也不必要，所以对于基础实验可以安排学生在试验仪上完成，桥梁辅助实验可以通过仿真验证，课程设计则要求完成实物制作，这样便可以兼顾学习效率和实践目的。
3 加强仿真软件的应用
数字电路理想的设计通常是简洁的硬件和完整的功能。硬件的简单设计不仅能够简化制作的难度，更是系统稳定性和设计成本的要求，所以当学生用15块功能芯片设计一个10位数字密码锁时，应该提醒他尝试采用仿真软件重新部署原理图，简化实验电路。
目前基于数字电路的仿真软件包括Proteus软件、Multisim软件、ADS软件等，这类软件使用时易上手，仿真元件库中资源丰富。无论是基础实验、桥梁实验还是课程设计项目，首先应该借助此类平台搭建仿真电路，部署自己的元器件，验证设计原理。很多拥有电子设计经历的学生喜欢跳过仿真步骤，凭借经验直接焊接电路，其成功率往往较低又容易挫败设计的积极性。事实上，无论是从测试模块能否正常工作、验证系统是否正常运行方面，还是从电路能否继续简化或系统功能是否可以扩展方面考虑，仿真实验都比硬件平台实验更高效、更经济。
4
设计项目任务书
在课程设计的验收过程中，还暴露出电路设计的另一些问题，如简易键盘不能保存键值，24s倒计时器总是循环启动，交通灯中黄灯不闪烁；出租车计价器计时但不能计费，波形发生器采用高度集成函数发生器设计等，此类问题均应该采用设计任务书的形式来解决。
数字电路的课程设计任务书必须根据学生的知识水平和课程的理论进度编写。任务书中首先需要提出完整的设计功能，以便学生进行项目的需求分析；其次添加与设计相关的知识点，既能提示学生设计的思路，也能防止其对高度集成芯片和网络资源的过度依赖；最后应该明确设计制作要求，避免模棱两可的设计结果。以简易病床呼叫器为例，笔者列出参考设计任务书，见表1。
通过后续课程设计的开展，设计任务书的形式和内容还将不断更新，以适应学生的设计层次和知识水平。此外，任务书的过程也肩负着平衡课程设计难度的技术性要求，通过加、减系统功能，统一设计难度，降低选题的一边倒趋势。
5 积累芯片资料，建设模块资源库
为了逐步提高电路设计的成功率，有序提升设计的难度，在基础实验阶段，需要引导学生准备好一些常用的模块，储备自己的电路设计资源库，如常见的数码管显示电路、普通编/译码电路、555脉冲发生电路、加减计数器电路、A/D和D/A转换电路等。不仅如此，设计中还要注意不同芯片的选取和功能的区别，如在设计三角波发生器时，可参考的计数芯片不必是普通的74LS161芯片，而应该是具有加减计数功能的74LS191芯片，这样能够在不偏离考察目标的前提下大大简化硬件的设计。同样，由555构成的脉冲发生电路能够应用于交通灯、24s倒计时器等多种时序电路中，此模块只需设计一次就能满足通用的要求。
6 结语
目前，计算机与信息工程学院进行的数字电路课程设计只进行了一轮，能够推进和优化的课改措施已经有了初步的方案，这就意味着在数字电路课程改革的推进过程中，一定会有新的问题和新的解决方案不断涌现出来，唯有如此才能有效地推动学生实践能力的增长，实现课程改革的最终目标。
参考文献：
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[2]林涛，楚岩，田莉娟，等.数字电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，2009：2-4.
[3]张星卫.数字电路课程教学改革的探索[J].山西农业大学学报，2006（增刊1）：96-97.
[4]邱红.改革数字电路实验教学更好地培养学生的创新能力[J].高校实验室工作研究，2006（1）：14-17.
关键词: 数字电路实验 弊端 教学模式
1.引言
数字电路是一门专业基础课,很多专业都将其列为必修课,例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分,起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法,同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是,学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法,可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是,传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置,而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到,唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端,并提出一些新的教学方法。
2.数字电路实验传统的教学模式及其弊端
传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的,即根据各个重要的理论知识点设置实验项目,这些项目一般都是验证性实验,而且大多只用一个芯片,很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论,但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合,因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时,常常反映当时会觉得豁然开朗,好像一下子就掌握了相关知识点,但是走出实验室不久,又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时,知识结论已先入为主地占据了头脑,当实验数据与理论相符合时,学生就会觉得这个是理所当然的,根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时,学生往往不去追求原因,而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因,不会去思考问题到底出在哪,在这种情况下学生往往违背实验结果,仅仅简单地以理论为本,去修正实验数据。
传统的数字电路实验以验证性为主,很少有综合性和设计性实验,这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力,而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力,也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化,手段单一,而且已经违背了开设这个实验的初衷,根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点,我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨,让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律,并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。
3.数字电路实验新教学模式的改进
针对传统数字电路实验存在的问题,以及自己在教学中遇见的问题,我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。
(1)实验教学条件的改进。
现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的,这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大,但是毕竟空间、体积有限,所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的,只要实验规模稍大点,实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台,实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展,将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上,必要的时候配合实验箱使用。
另外,教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书,因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。
(2)实验项目的改变。
减少验证性实验,增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多,而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪,认为这些实验毫无用处,仅仅是插线、拔线,有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程,认为该实验必作项目不宜过多,取3―4个典型项目,每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信,而且可以节约课时留给设计性实验。
(3)实验习惯的改进。
这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先,指导老师应该要求学生做好实验预习,最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水,由于没有课前预习,加上理论不牢,在实验课上手足无措,根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次,指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人,那么两人之间就应该进行沟通,保证实验迟于理论。另外,实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT,绝不能在上课的时候出现临时版书的情况,否则会严重打击学生的积极性,同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目,总结出所有可能出现的结果和错误,并总结出原因,以应对学生的提问。
(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。
在开设综合性、设置性实验时,教师应该结合实际,切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目,例如生活中已经开发出的小东西,或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度,如果学生有兴趣,弄了半天却找不到突破口,那将会适得其反。项目难度以9―12个课时完成最好。
(5)开放实验室。
由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计,这就需要实验室进行开放性管理,让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证,找出不足,再根据实验结果进行方案修正,如此反复。当然,我们在开放实验室时要做到管理严格,学生使用实验设备必须提前预约,在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备,并要求登记备案。
4.结语
我们进行数字电路实验教学改革,其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器,增强学生的自主综合电路设计能力,这种教学改革的效果,需要经过一段时间,甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程,只有在教学实践中不停地探索,不停地改进,才能使实验的效果越来越好。
参考文献:
[1]徐莹隽.基于开放教学模式的数字逻辑电路实验教学改革[J].电气电子教学报,2006,28.
[2]薛延侠.“数字电子技术”课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报,2006,(1):116-118.
[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计〔M〕.北京:电子工业出版社,2002.
关键词：FPGA；按键抖动；数字电路
中图分类号：TN912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0031-02
我们在进行数字电路的设计的过程中，经常会碰到信号抖动相关的问题。抖动信号大致分为两类：一类是时间极短的干扰信号（比如毛刺）；另一类是时间较长的干扰信号（如本文所研究的按键抖动问题）。对于第一类干扰信号——毛刺，它的时间极短，通常只有几纳秒，不能满足触发器的建立时间与保持时间，因此我们可以用一个D触发器去读带毛刺的信号，由于D触发器具有对毛刺不敏感的特点，可以去除信号中的毛刺，达到消除抖动的效果（消除毛刺的方法很多，在这里不做讨论，本文重点说明按键抖动的消除及其代码设计）。
在数字电路设计中，按键通常为一个个具有弹性的机械触点开关，其开启或者闭合的瞬间都会产生按键抖动，实际波形如图1所示：
由图1可知，在按键闭合和断开的瞬间，我们往往只需要一组稳定的上升边沿和下降边沿，但实际上却产生了若干个边沿。所以，在实际电路中，我们仅仅按动按键，简单地读取信号的边沿，却不滤除抖动，会导致一次按键操作被误读多次，从而引起电路的误动作。为了达到一次按键操作得到一次正确的响应的目的（在按键闭合或者断开），信号稳定的状态下读取此时按键的状态，就必须在电路中采取消除抖动的措施。在纯数字电路设计中，下面介绍几种消除按键抖动的常用实现方法。
1 设计硬件消抖电路（硬件方法）
设计一个具有延时作用的滤波电路或者经常用到的单稳态电路等硬件电路，来消除按键的抖动（避免抖动时间）。图2所示的电路，即为典型的滤波延时消抖电路，S为按键， Di为CPU数据线。当按键S未闭合时，与非门的输入电压Vi（即电容的端电压）为0，从而输出电压Vo为1。我们按下按键S，电容C的端电压不会发生突变，充电延迟时间取决于R1、R2和C值的大小，当电容端电压在充电时间内未达到与非门的开启电压，将不会改变门的输出电压；当电容端电压大于门的开启电压时，与非门的输出Vo发生改变，即输出为0（我们在数字电路的设计过程中，为了避开按键抖动的影响，需要使充电延时大于或等于100ms）。
同理，按键S断开时的情形，由读者自己来进行分析，此处不再赘述。
图2中，V1是未消抖的波形，V2是消抖之后的波形。
2 软件方法实现消抖
（1）计数器消抖的实现。计数器实现消除抖动，采用的是延时方法，其设计的核心是如何正确设定计数的时钟脉冲（即如何正确设计计数器的模值和计数时钟的频率，因为它们共同决定了延时的时间）。
（2）基于RS触发器的消抖设计。在实际设计中用时钟信号对按键输入信号进行采样。此方法消除抖动的关键在于确定合适的采样时钟频率，使得采样间隔时间适中，处在按键抖动时间和按键正常稳定闭合时间的范围之内。
3 按键消抖的程序实例分析
程序设计的基本思路是：（1）检测管脚电平是否拉低；（2）若检测到低电平，启动计数器，延时20ms左右的时间；（3）再次检测管脚是否低电平；（4）若还是低电平，确定按键被按下，输出控制信号。
程序实例：
input clk； //主时钟信号，50MHz
input rst_n； //复位信号，低有效
input key1； //按键1
reg reg0_key；
reg reg1_key；
always @（posedge clk or negedge rst_n） begin
if（！rst_n） begin
reg0_key
reg1_key
end
else begin
reg0_key
reg1_key
end
end
wire key_an；
assign key_an = reg1_key & （ ～reg0_key）；
reg[19：0] cnt_key； //计数寄存器
always @ （posedge clk or negedge rst_n） begin
if （！rst_n） cnt_key
else if（key_an） cnt_key
else cnt_key
end
reg reg_low；
reg reg1_low；
always @（posedge clk or negedge rst_n） begin
if （！rst_n） begin
reg_low
end
else if（cnt_key == 20'hfffff） begin
reg_low
end
分析：reg0_key，reg1_key最先的初始值都是1'b1。当第一个时钟的上升沿（posedge clk）来临，非阻塞赋值开始，先是计算
4 结语
本文介绍了基于FPGA的几种简单的按键抖动的消除方法以及对典型代码实例进行了简要的分析。带有按键抖动的输入信号，如何消除其抖动，得到只占有一个时钟周期的输出信号，对于正确发挥数字电路的功能，具有重大的现实意义，这也是值得我们研究的问题。在现有方法的基础上，优化设计，获得更高性能和更高效率的设计方案，仍然是值得我们积极的探索的研究课题之一。
参考文献
[1] 许德成.基于FPGA的按键消抖动设计[D].吉林师范大学，2009.
关键词： 组合逻辑电路；火灾报警；电路设计；仿真
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0063-02
0 引言
组合逻辑电路的基本构成单元是门电路，与时序逻辑电路不同，组合逻辑电路无记忆功能，输出信号仅取决于当时的输入信号[1]。组合逻辑电路的设计是根据给定的实际问题，用逻辑函数进行表达，用数字电路来实现逻辑其功能。常用的中规模组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、加法器等。
在设计硬件电路之前，常用一些虚拟软件进行仿真设计，Multisim软件是一款应用较广，功能强大的电子电路设计开发与仿真软件[2-5]。
文中，以集成与非门74LS00、译码器74LS138和数据选择器74LS151为主要元件设计了产生火灾报警控制信号的三种电路，设计平台为基于windows系统的Multisim 12.0软件，并进行了仿真测试。
1 电路设计与仿真
组合逻辑电路的设计步骤一般为：①根据设计要求，定义输入、输出的逻辑状态；②填写真值表；③由真值表，写出逻辑函数的最小项表达式并进行化简；④采用相应的元器件进行电路布线。
文中，火灾报警系统的输入为烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器，当其中两种或两种以上探测器检测到火灾信号时，则系统发出火灾报警信号。设烟感信号为A、温感信号为B、紫外光感信号为C，报警信号为Y，当有信号时为1，无信号时为0，列出真值表，如表1所示。
1.1 基于与非门的电路设计 集成与非门74LS00有14个管脚，可以实现4个二端输入与非逻辑功能，74LS10可以实现3个三端输入与非逻辑功能。由公式（2）可见，此报警控制电路需要4个与非门，即三个二端输入与非门，一个三端输入与非门，电路连接如图1所示，其中三个探测信号输入端接入74LS00的三个二端输入引脚，三个二端与非门的输出接入74LS10的一个三端与非门输入引脚。
图1中的XLC1为逻辑变换器，是一种虚拟仪器，可以接入报警系统的输入与输出端，测试与验证其逻辑功能，从图2可见，该电路真值表及逻辑函数表达式与设计要求一致。
1.2 基于译码器的设计 译码是编码的反过程，74LS138译码器是集成有三个输入端，八个输出端的中规模组合逻辑电路，译码器的各输出端引脚信号对应于输入端二进制信号的组合情况。
依公式（4）可知，只要将译码器对应的四个输出端引脚接入74LS20芯片中的一个四输入端与非门即可，电路如图4所示。图中，译码器74LS138的G1、～G2A与～G2B为控制端，当G1接高电平，～G2A与～G2B接低电平时，芯片才能实现译码功能。系统接入逻辑变换器，对整个电路的功能进行了测试，测试结果与图2所示一致。
1.3 基于数据选择器的设计 数据选择器可以根据地址输入端的二进制信号，对输入端信号进行选择。8选1数据选择器74LS151是集成有三个地址输入端A、B、C，8个数据输入端D0～D7的中规模组合逻辑电路。74LS151数据选择器的功能用逻辑函数表示为
这样只要将数据选择器的输入端进行适当的置位便可以实现此报警功能，电路如图4所示。
图中，数据选择器74LS151的～G为控制端，低电平有效，D3、D5、D6、D7接高电平，其余数据数据输入端接低电平，地址输入端A、B、C与数据选择器的输出Y端接入逻辑变换器，以验证逻辑电路功能，验证结果与图2所示一致。
2 结论
组合逻辑电路广泛应用于各种数字电路设计中，文中给出了用集成与非门74LS00、74LS10，中规模组合逻辑电路器件74LS138译码器、数据选择器74LS151设计火灾报警控制电路的三种方法，并用最新版本的Multisim软件进行了直观的仿真验证。三种电路设计中，运用数据选择器最为有效。Multisim软件为组合逻辑电路的设计与仿真提供了强有力的计算机虚拟平台。
参考文献：
[1]王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.
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[3]石嘉顺.基于multisim环境下的电路设计与仿真[J].计算机仿真，2007，24（12）：306-308.
关键词：数字电路；教学内容；教学手段；考核方式
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0084-02
数字电路是电子信息类专业的一门重要的专业基础课，学生通过对该课程的学习，应能正确掌握数字电路的基本理论和设计方法，并具备一定的实践应用能力。数字电路课程内容较丰富，但学时却在不断减少，使得学生在课堂上没有过多的时间去理解所学知识，难以跟上教师的节奏，导致他们失去了学习的兴趣。而且，随着电子技术的迅猛发展和电子行业对人才的需求，高校数字电路课程传统的教学内容和模式已远远不能满足社会的需要，因此，有必要在教学内容、教学方法和考核方式等方面做些改革和研究，探索以培养学生创新意识和创新能力为目标的教学新理念、新模式和新手段，以获得更好的教学效果。
一、课程教学内容的改革
数字电路课程理论体系非常丰富，内容较多，在教学中存在的问题主要有两方面。问题一是部分教师过分强调理论教学，对集成芯片的内部原理分析过于烦琐，以至于忽视了芯片的外部应用和数字电路设计中不断出现的新技术，导致学生疲于芯片电路原理的学习，疲于应付考试，而缺少时效性，不能将所学知识与实际应用相结合，毕业后不能适应企业的发展需求。问题二是部分教师教学体系安排不合理，过分强调开发工具的使用，而忽视基础理论的教学，这样使得学生对开发工具的应用操作能力较强，但不具备完整的知识体系，一旦遇到问题不能举一反三。因此，在实际教学中应体现课程的基础性、系统性和先进性，能够与时俱进，在教学内容的安排上，既要重视基础知识，又要紧跟时代的发展介绍开发工具的应用。在基础理论教学上，应该以集成电路为主线，对逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路和脉冲电路六大模块加以介绍，以小规模集成电路为基础，引入中、大、超大规模集成电路，逐步学习各类集成电路的芯片，教学中要着重强调各类电路的逻辑功能及应用。另外，要将基础理论与EDA技术相结合，使学生熟练掌握VHDL语言，熟练使用Quartus II软件，能够应用EDA技术设计数字电路，以培养学生的创新能力。
二、采用启发式教学
在传统的课堂教学中，往往都是课堂上教师讲授，课后学生做练习，课堂教学的信息量较大，学生难以接受，因此如何调动学生的学习积极性至关重要。而启发式教学，就是以教师为主导，在教学中不断引入实例，增强课堂上与学生的互动性，充分调动学生的主动性和创造性，引导学生能够举一反三，培养学生的自学能力和创新能力。
三、采用对比法介绍相关内容
在数字电路中，很多知识模块是相关的。例如，在介绍时序电路的设计时，可与组合电路的设计做对比。时序电路是在组合电路的基础上增加了记忆元件-触发器，因此两者的设计在步骤上是相近的。首先定义输入、输出变量是共同点，不同之处在于时序电路还需要定义不同的逻辑状态；其次要列写关于输出与输入变量的真值表，而时序电路还要表示出输出与输入变量、次态与初态之间的关系，因此对应的表称为状态转换表；然后需要写出关于输出与输入变量的逻辑函数式并化简，而时序电路要通过卡诺图化简写出状态方程、输出方程及驱动方程；最后都要画出逻辑电路图，但时序电路还要验证能否能自启动。
四、借助于网络，优化教学手段
目前，数字电路的课堂教学多采用课件，这样能够大大减轻教师板书的工作量，增加信息量，但是部分教师过分依赖于课件，不再写板书，这样虽然教学速度变快，但是学生难以与教师保持同步，很难做到互动，无法提高教学质量。因此，在课堂教学中应以“翻转课堂”为核心，以学校的网络教学平台为依托，建设数字电路课程教学资源，包括课程介绍、教学大纲、教学课件、试题库、在线测试[1]、录制教学微视频等内容，完善课程教学资源网站，使得学生在课堂教学的基础上能够借助于网络和多媒体技术完成课程基础知识的学习。在课堂教学中，教师可以针对不同的内容采用不同的教学方式。对知识性较强的章节可采用课件教学，如用卡诺图化简逻辑函数；对内容浅显的章节可以通过老师的指导，及与同学之间的交流，协助其完成知识的内化，如门电路内容；对于一些难点，可采用板书与课件相结合的方式，如异步时序电路的分析与设计、脉冲电路的分析与设计。
五、加强与完善实践环节
数字电路作为一门电子技术课程，具有很强的实践性，必须有相应的实践环节配合，进而加深学生对理论知识的理解，并能具体应用到实际生活中。因此，实践教学是数字电路教学中必不可少的一个重要环节。在实验课教学中，实验电路题目的设置要与课堂理论知识相对应，实验课进度要配合理论课的教学，让学生做实验时能够有的放矢。首先以验证性实验为基础，让学生熟悉实验仪器的操作，加深对数字电路集成芯片的认识，掌握如何解决实际问题；然后侧重于综合设计性实验，包括用译码器及数据选择器设计任意形式的组合电路，用触发器设计同步及异步时序电路，用集成计数器芯片设计电子秒表，基于译码器和计数器设计八路彩灯控制器，基于A/D和D/A转换器设计简易的数据采集系统等。另外，学生可以选做部分实验，在开学初就发给学生每人一块面包板和一套实验用元器件，让他们可以在课后根据教学进度完成实验电路的设计、调试等工作。还有部分实验，学生需要在EDA实验箱上完成，这样大大增加了学生的兴趣，提高了学生学习的自主性。在课程设计环节，设置每人一题，在期中就安排课设题目。因为实验课教学往往是针对某一个或几个知识点，具有局限性，恰巧课程设计环节可以弥补这个不足。课程设计题目的选择应具有一定的应用背景，与实际生活紧密联系，例如设计电风扇控制电路、酒店客房控制电路、彩灯控制电路、音量控制电路、全自动洗衣机控制电路等。在课堂教学中不断启发学生如何设计相应电路，用仿真软件Multisim设计、调试电路，最终在面包板上实现电路的功能。在整个课设过程中，学生的兴趣在不断提升，同时也培养了学生在“工程”设计、制作和组织管理等方面的创新能力[2]。
六、改革考核方式，重视能力的培养
目前，数字电路课程的考核方式还局限于传统的应试教育模式，只是以期末考试成绩作为评定学生的依据，导致教师仅为了提高及格率安排教学，而不注重学生创新能力的培养；反过来，学生仅为了考试及格而学，而不注重自身能力的提高。这种考核方式严重背离了高等学校教学的目标，因此在实际考核时既要重视知识的考核又要重视能力的培养[3]，其中以期末试卷形式的知识考核着重考查学生对基础知识和电路原理及应用的掌握程度，期末试卷的成绩占总成绩的60%―70%，其他部分则是对能力的考核。能力考核包括日常小测验及综合能力的测试，例如在实践环节的教学中，首先在课堂上提出综合设计性实验和课程设计的题目，学生在课间可以自由组合，提出电路设计的思路，再由教师引导学生思考各方案的利弊及改进方法，给出综合能力测试的成绩，最后以实际教学证明这种方法能够大大调动学生的积极性，促使学生踊跃发言，开阔思路，提升能力。
七、与留学生交流，互通有无
数字电路课程的教学对象除了国内学生，还包括来自多个国家的留学生，这些留学生性格迥异，学习能力也不同。在课堂教学中应采用自愿的原则，国内学生及留学生可以到对方课堂上学习、交流。由于学校国内学生和留学生教学进度不一样，而且国内学生基础知识要扎实一些，因此教师可以安排部分优秀的国内学生作为助教，到留学生课堂听课、指导实验和课程设计。实践证明这种交互的教学方式非常有效，学生进一步掌握了数字电路课程的基本理论和应用，提高了英语水平，促进了不同国家间学生的文化交流。通过近几年的教学改革与实践，不断完善多种教学手段，改革教学内容和考核方式，使得课堂教学质量得到提高，学生的学习兴趣得到提升。在今后的教学中，还要与时俱进，紧随数字电路发展的潮流，紧跟科技发展的前沿，不断改革教学方法与手段，培养高素质的应用型创新人才。
参考文献：
[1]王维，许青林，韩改宁.计算机科学与技术专业数字电路教学改革研究[J].福建电脑，2012，（09）：33-34.
[2]严国红，赵文来，张水英.基于Multisim和FPGA的数字电路实验教学改革与研究[J].中国校外教育（中旬刊），2013，（z1）：227.
[3]王帅.数字电路设计课程教学改革研究[J].中国科技信息，2010，（19）：270-271.
Teaching Reform and Research of Digital Circuit Course
XU Jin-li，GE Wen
（Institute of Electronic and Information Engineering，Shenyang Aerospace University，
Shenyang，Liaoning 110136，China）
论文关键词：EDA，实验系统，模块
1 引言
随着电子技术的发展及电子系统设计周期缩短的要求，EDA技术得到迅猛发展。
EDA是ElectronicDesign Automation(电子设计自动化)的缩写。EDA技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计开发工具，通过使用有关的开发软件，自动完成电子系统设计的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术[1]。
目前，几乎所有高校的电类专业都开设了EDA课程，为加强教学效果，通常都使用专门的EDA实验箱来辅助教学，但是实验箱采用了一体化结构，所有的电路和器件都在一块电路板上，在功能上难以根据需要进行扩展，不利于学生的创新设计，复杂系统难以实现；实验箱体积较大，不便携带；EDA 实验箱、单片机实验箱、DSP实验箱、ARM实验箱中很多功能模块的硬件电路是相同的，但不同实验箱上相同模块不能共享，存在资源浪费。由于实验箱的上述缺点，很多高校都纷纷开始设计开发自己的实验系统模块，提高实验箱的利用率，提高学生的工程创新能力[2][3]。
2 EDA实验系统开发的特点
EDA实验系统的开发具有以下特点：
（1）实验内容由单一性向综合性发展
早期开发的EDA实验系统主要是学生用来学习EDA课程、下载程序、进行仿真的工具；使用实验系统是老师用来培养学生设计数字电路的能力、帮助学生学习和掌握开发语言的手段。因此EDA实验系统仅在电子类专业的EDA课程中使用，系统所提供的实验内容仅限于简单的数字电路设计，包括计数器、编码译码器的设计、数码管的显示等。随着EDA技术的发展，电信、通信等专业纷纷引入EDA实验系统，在“通信原理”等课程的实验教学中被广泛应用于实践[4]，实验内容也从单一的基本数字电路的设计发展到集EDA技术实验、单片机实验、DSP实验等为一体的综合性的实验平台[5]。因此，EDA实验平台逐渐面向电子信息类相关专业的学生进行课程的学习，课外竞技活动，电子类设计比赛，并逐渐用于教师进行科研。
（2）系统结构从一体化向模块化发展
早起开发的EDA实验系统在结构上采用一体化的实验箱设计，所有的电路和器件都在一块电路板上[6]。这样，系统的使用虽然可以帮助学生掌握软件的应用，但也使学生对硬件电路不了解；另外，系统在功能上难以根据需要进行扩展，不利于学生进行创新设计，复杂的系统则难以实现。因此在后来的EDA实验系统的开发上，大都都采用了模块化的结构[7][8]，即FPGA、单片机等做在一块核心板上，其IO口以插针形式引出，以方便和外围电路的连接；外围电路则以模块的形式单独做在不同的电路板上，比如数码管显示模块、按键模块、LED显示模块等；根据不同的实验摘要的模块搭建自己设计的电路，从而提高学习兴趣，增强实验教学的效果；此外，模块化的设计还方便老师对学生设计的重复实现，有利于教学水平的提高杂志铺。
（3）核心芯片由单一化向丰富化发展
早期开发的EDA实验系统由于仅用于EDA课程的学习，其核心芯片大都为Altera公司的FPGA等可编程逻辑器件，开发语言环境主要为界面友好、操作简便的Maxplus Ⅱ和Quartus Ⅱ。随着EDA技术向不同学科不同专业的渗透，核心芯片逐渐发展为FPGA、单片机和DSP器件的综合使用，开发语言也逐渐开始使用C语言或汇编语言等。这样，实验系统能提供的实验内容和规模均有所增加，除了基本的数字电路设计实验模块以外，还可以增设调制解调模块、帧同步模块、信号波形产生模块等，扩大了实验系统的使用率，使实验设备向大型化、先进化发展。
（4）使学生的学习由被动向主动发展
电子技术的发展日新月异，早期的实验平台由于其电路设计的封闭性，实验内容只停留在验证实验上，很难加入自己设计的外围电路。而模块化数字电路开放实验平台由于其接口电路的开放性，有能力的学生可以自行设计外围电路达到提高的目的，对于成功的设计还可以加到以后的实验教学中，成为具有自主知识产权的模块。
另外，由于整合了单片机、DSP等芯片的功能模块，实验内容得到很大扩展，学生在实验过程中可以拓宽知识面，主动去学习了解实验所需要的知识，学习的主动性得到很大的提高，并且，由于实验由简单的验证实验向综合的大型设计过渡，学生在实验过程中更容易理解数字电路设计中硬件的概念以及工程的概念。
学生在设计实验时，可能会用到一些实验系统没有开发出的模块，这时，学生需要自己设计该电路模块的电路图以及制作PCB板，直至实际制作出该功能模块。这样，学生除了掌握编程、还需要去学习怎样设计并制作电路板、学习该模块与核心板的接口电路设计等相关知识，因此，在实验过程中，学生的积极性和主动性得到提高。同时，由于实验的规模逐渐增加，同学之间需要团结合作才能共同完成一个实验，因此也锻炼了同学之间的团结合作精神。
3 结论
一个好的EDA实验平台，能培养学生开拓创新精神和团结协作精神、很强的实践操作能力、工程设计能力、综合应用能力、科学研究能力以及独立分析问题和解决问题的能力。我国高校现阶段所研制开发的EDA综合实验平台，能有效整合和优化多个电子类实验课程的功能，为单片机和 EDA技术等课程提供了综合实验平台，为高校培养创新性人才提供良好的实验条件和氛围。随着电子技术的发展以及EDA技术的不断深入发展，EDA实验平台的开发也将会日益完善：大规模可编程器件将被使用；实验系统将向体积小、功耗小的便携式嵌入式系统发展。
参考文献：
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