基于TD-DS+实验系统数字电路实验教学浅谈

严夏

摘 要 本文针对基于TD-DS+实验系统进行数字电路实验教学，从预习、原理及逻辑电路图的讲解、安装、调试、考核五个方面探讨了如何做好数字电路实验，从而促进我校学生对电路的安装、调试、排查故障等方面的创新与动手能力。

关键词 本科教学;TD-DS+实验系统;数字电路;实验教学

数字电路实验课是我校机械自动化、测控技术与仪器、应用物理等理工科专业的基础课程，也是数字电子技术课程的重要环节。伴随着我们时代的进步，科学技术的快速发展，本科生的数字电路实验教学方法也需要不断的改革与创新，所以我校近年在数字电路实验室里统一配套TD+DS+高级数字电路教学系统实验箱，我校的所有数字电路实验内容均可通过该实验箱及其扩展板进行实验教学与操作。相关专业的本科生通过我校的数字电路实验课程的学习就能学会验证一些芯片的功能，自己设计电路，装配与调试电路，以及查找与解决电路故障，从而提升解决实际生活中的关于电子电路方面问题的能力，并培养学生的创新精神和实践能力。

数字电路实验对培养本科生掌握电子技术基础知识和解决实际中电子方面的问题的能力，及创新精神和实践能力起着至关重要的作用。那么接下来我将基于TD-DS+数字电路实验箱进行探讨如何做好数字电路实验，激发我校学生的数字电路实验兴趣，以及学会怎样处理实验过程中遇到的问题与故障[1]。

1预习

因为数字电路实验课滞后于数字电路理论教学一学期，所以在每次实验课之前，我会要求学生们完成本次实验项目的预习报告，包括实验目的、实验设备需求、实验原理、逻辑电路图等等。这样可以避免很多学生对实验内容一无所知，做好实验前的理论复习有利于实验课的正常开展。

2原理及逻辑电路图的讲解

每次上课的前30分钟，我会就本节实验项目的内容和逻辑电路图进行讲解，从而让学生明白本节数字电路实验由那些相关的元器件或部件组成，以及每一个单元之间相互的逻辑电路关系是什么样的，最开始只是讲解，但是发现在实际操作时，学生还会反复问一些我讲解的内容。后来经过一段时间的总结后，改进了教学方式，我在讲解原理和原理图后，通过提问的方式，让学生记住难点和易错点。这个教学成果有了明显的改善[2]。

3安装

TD-DS+实验系统包括了：基本实验电路、模/数转换器、数/模转换器、555定时器、存储器、时序逻辑电路。学生们在做一些数字电路的基础实验时需要用到扩展实验区单元、逻辑电平开关单元、连续脉冲单元、逻辑电平显示单元、数码管显示单元。根据逻辑电路图，提供双列直插式集成元器件，插入到TD-DS+系统实验箱的底座上。但是在安装元器件之前，必须弄清楚集成电路元器件的型号和各引脚的编号及其各引脚是什么功能。集成元器件引脚的识别方法：把元器件平放，使标志（点或者缺口）在左侧，从左下方第一个引脚（编号1）为起点开始，逆时针方向逐一递增。按照逻辑电路图用导线把各个引脚之间的关系进行连接，若需要用到电阻或者电容等元器件时，可以直接在TD-DS+系统实验箱上进行选择相应符合要求的参数即可，整个安装过程无须焊接[3]。

安装过程中学生容易错的地方有4个地方：①所有芯片都需要连接电源+5V和GND，而很多时候，学生往往会只连接芯片与芯片之间的关系，然而忽略连接电源和地。②电路输入端既连接了逻辑开关又连接了仪器功能选择中的码型发生器，从而在逻辑分析仪中形成的波形就是错误的，导致实验失败。③常用集成电路元器件的引脚中多数情况是右下角为地GND，左上角为电源Vcc，有的学生，有的学生在安装之前没有认真读相应的集成电路引脚图，导致电源和地接错。④虽然在课前每次都会强调安装过程中不能打开TD-DS+实验箱的电源，但是还是有学生会带电进行安装操作，这属于操作不规范。

4调试

前期的数字电路实验项目相对比较简单，调试时，通常，只要集成电路元器件是好的，安装连线也没有错，就能安装逻辑电路进行工作。而后期的数字电路实验项目相对复杂，仅检查电路的逻辑功能是不够的。当数字电路实验不能按照正常的逻辑功能工作时，电路就产生了故障，学生必须进行排查故障，并修复后完成实验，数字电路实验的故障，有时候很容易排查，有时却很难查明原因，要对设计、安装、调试等等方面的易错点进行细心认真地检查和分析，总能找到故障的原因并解决问题，而学生在实验中常见的故障按其出现频率高低排序如下：安装连线的错误、集成电路元器件使用不当或其本身故障、TD-DS+实验箱上的集成分析仪器故障或分析仪测试方法不对、电路设计原理的错误、干扰造成的错误显示[4]。

5考核

由于我校的TD-DS+系统的数量不足，无法满足每位学生每个项目都能进行单独操作，基本是两三人一组，那么有的学生就会存在懒惰情绪，寄希望于其他同学完成实验内容而无法达到数字电路实验课的教学目的，所以最后我会安排两次考核课，分批次进行，让每一位学生都在之前所有的项目中随机抽取一个实验项目进行单独完成。这样可以促进每一位学生对电路的安装、调试、排查故障等等的思考与动手能力，从而积极地参与每一次的数字电路实验当中。

随着科学技术的不断发展，数字电路教学方法的改革以及可编程逻辑器件应用的逐渐普及，还可以通过一些软件在不使用元器件的情况下模拟进行数字电路实验，这样可以增加一些综合性设计实验，培养学生的创新能力。

参考文献

[1] 王素青，鲍宁宁.数字线路实验与课程设计[M].北京：清华大学出版社，2019：217.

[2] 阎石.数字电子技术基础（第六版）[M].北京：高等教育出版社， 2016：92.

[3] 徐秀平.数字电路与逻辑设计[M]北京：电子工业出版社，2010：11-12.

[4] 沈小豐.电子线路实验——数字电路实验[M].北京：清华大学出版社，2007：56.