EDA在高职数字电子技术教学中的应用

张丽萍 潘行心

[摘要]为实践工学结合职业教育模式,应用EDA技术对数字电子技术课程进行教学改革,对教学质量有很大提高,并激发学生学习兴趣。结合实际应用总结使用EDA辅助教学与传统课堂教学方式相比的优点,可以很好地实现理论教学与实践教学的沟通与联系,丰富教学内容,教学效果良好。

[关键词]EDA数字电子技术教学改革

中图分类号:G71文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210189-01

高职、高专教育的培养目标是适应经济社会发展需要的第一线的技术型、应用型人才,这种技术型、应用型人才应具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点。在高职高专电子、电气、计算机及相关专业所开设的课程中数字电子技术又是一门重要的专业基础课程,是一门直接面向应用技术、实践性很强的课程。在现代电子系统中,数字化和集成化成为发展的必然趋势,电子设计自动化(EDA)技术已经逐渐成为电子系统设计的主要方向和潮流,传统的数字系统设计方法已经逐渐被淘汰,作为电子工程师和系统设计人员学习、掌握相关知识和技术已势在必行。EDA就是利用计算机设计电子电路和系统的软件工具,极大地提高了电路设计的效率和可靠性,减轻了设计者的劳动强度。

一、数字电子技术教学中引入EDA技术的研究

“工学结合”作为现代职业教育的重要特征已被大家所认识,数字电子技术的教学也多采用启发式、讨论式的教学方法,使学生成为课堂活动的中心和主体,而教师作为课堂教学的主导作用是:引导学生积极参与,主动接受本课程的知识。相应的EDA技术授课方式的引用即打破原有的教学模式,在多媒体教室,应用现代化的教学仪器,使用电子电路自动化设计软件,给学生创造模拟实验室的环境,使学生仿佛边上理论课程,边做实验。学生由被动的接受知识转变为合作学习、主动探索,课堂效率大大提高。

我们多采用的EDA软件是数字电路仿真系统共享版2006SE和MAX+PlusII

软件软件设计工具。数字电路仿真系统软件提供了逻辑层次的数字电路实验环境,为用户提供了各种门器件、编码器、译码器、加法器、各种触发器、组合逻辑器件、时序逻辑器件、脉冲信号源、发光二极管、数码管等数字电路常用器件,用户可以用这些器件自由的搭建各种数字电路,另外软件提供的“真值表”和“时序图”工具可以让用户方便的进行数字电路分析。MAX+PlusⅡ是Altera公司在Windows环境下开发的可编程逻辑器件设计软件平台,该设计平台将数字电路设计集成在一个环境内,支持Altera

公司的各种可编程器件,允许包括图形设计输入、文本编辑输入、波形输入方式以及混合输入方式输入逻辑设计文件,经过系统编辑器的编译、综合等操作,它可对设计进行功能模拟,对数字电路的设计实现同步模拟分析、延时分析、器件装配等。这些软件可通过网站免费下载。

二、EDA在数字电路设计中的应用

(一)EDA的模拟仿真功能。数字电子技术是一门实践形非常强的课程,需要理论和实验共同配合完成教学。采用面包板和导线搭接或在简单的实验箱上进行调试的传统方法,故障较多,对于较为复杂的实验,很多学生在上课时间内难以成功完成内容,使得很多学生对电路有种挫败和厌烦感,许多实验做完后并没有达到预期的目的。通过使用EDA,实验课的内容就能在计算机中同时独立进行,让抽象的问题具体化、真实化,从而便于理解,学生能利用EDA方便地自行设计逻辑电路,不需担心器件仪器被损坏。其次EDA技术的仿真功能,能及时发现并解决计中的问题。再次可以随意改变电路参数,观察其对电路的影响。这样,不仅提高了学生的实验兴趣和实验效果,而且不受实际仪器设备的限制就可以完成实验,训练学生分析、判断、设计和调试的能力。例如,数字电路中典型的计数电路,芯片引脚功能及连线的讲解比较复杂,学生很难理解,利用数字电路仿真系统,在软件中建立一个计数电路,通过仿真可以直观的看到各引脚接法及对应动态输出结果。这样不仅加强了学生的理解,而且还使学生们初步掌握了集成片的引脚连线。通过这样的学习,学生普遍反映效果很好。

(二)EDA的编译仿真功能。在数字电子技术课程的学习中,电路设计占有很大的比重,这是学生的弱势,设计电路一旦出错更让其无从下手,Max+PlusII提供了强大的故障排除功能,在编译源文件的过程中,若源文件有错误,Max+PlusII软件可以自动指出错误类型和错误所在的位置,依据最优化目标提供建议修改的参数,使电路设计更加完美和实用。当设计文件通过保存、编译,确认正确无误后就可以进行逻辑功能仿真,在波形编辑器中将输入波形编辑完毕后,通过仿真可以清楚地观察信号的时序关系,检验设计的逻辑关系是否准确。

三、采用EDA辅助教学的好处

经过我们的实践证明,用EDA辅助教学可以很好地实现理论教学与实践教学的沟通与联系,有很多优点,具体体现在:1. 对于教学水平的提高十分有益,有些难以理解的内容采用EDA教学后更容易讲解,利用模拟实验和仿真结果说明问题,学生也反应更容易接受;2. 实验项目增加,效率提高,通过EDA提供的虚拟实验平台,让学生了解逻辑电路原理与设计,并掌握正确的测量方法和熟练使用仪器设备的技能,为真实的硬件实验电路打下了很好的基础,到实际实验室实验的效率和效果有很大提高;3. 学生的独立自主思维和创新能力得到提高,计算机仿真使得设计效率大大提高,学生在设计时可以不受原器件的约束,给学生提供了极大的创造空间,激发和培养了学生的创新思维、独自解决问题的能力,同时也是对现代企业的适应能力、研究开发能力的培养。

四、结束语

将EDA技术应用于数字电子技术教学中,使理论教学、实践教学相互融合,这需要编写相应教材、合理设计实践作业及新的考试内容,不仅增加了教师的备课量,同时也对教师的教学水平提出了更高的要求,加强应用技能的培养和使用现代设计方法,引入现代化的教学手段,增加反映最新电子技术发展的教学内容,让学生将理论应用于实践,锻炼动手能力的同时,掌握电子设计自动化这一新技术。

参考文献:

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[4]李雪梅,在数字电路教学中引入现代EDA技术[J].物理实验,2004,24(5):28-30.

作者简介:

张丽萍(1980-),女,汉族,上海人,硕士,台州职业技术学院讲师,从事电子技术方面教学、科研工作。