逻辑电路的设计范文

导语：如何才能写好一篇逻辑电路的设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 组合逻辑电路；电路设计；Multisim；仿真；交通信号灯；监控器

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）29-6625-04

1 概述

数字电子技术已广泛应用于各个专业技术领域，组合逻辑电路是数字电路重要的组成部分，也是时序逻辑电路设计的基础，在实践中被广泛应用。组合逻辑电路的输出仅与当前的输入状态有关，而与输入之前的信号状态无关，因此组合逻辑电路没有记忆功能，在其电路中没有反馈延迟电路[1-2]。

Multisim的前身是EWB（Electronics Workbench）软件，是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的交互式SPice仿真和电路分析软件，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试[3-5]。Multisim软件包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

本文以交通信号灯监控器为例，分别运用与非门74LS00、中规模集成数据选择器74LS151和中规模集成译码器74LS138为主要元件设计三种实现监控交通信号灯状态的控制电路，并利用Multisim 12.0软件进行仿真测试。

2 组合逻辑电路的设计

2.1 组合逻辑电路设计的一般步骤

组合逻辑电路设计主要是将用户的具体设计要求用逻辑函数加以描述，再用具体的电路加以实现的过程。组合逻辑电路的设计可分为小规模集成电路、中规模集成电路、定制或半定制集成电路的设计[6]。其设计的一般步骤可用图1来表示：

1）首先对命题要求进行分析，确定输入变量、输出变量的个数和状态，并以真值表的形式列出；

2）根据真值表写出逻辑函数表达式；

3）通过逻辑化简，写出最简的逻辑函数表达式；

4）根据逻辑功能要求以及实际情况，选择合适的门器件，把最简的表达式转换为相应的表达式；

5）根据表达式画出该电路的逻辑电路图。

2.2 组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路可以采用分立元件实现，随着微电子技术的迅速发展和集成电路工艺水平的提高，单块芯片的集成度越来越高，价格越来越便宜，也可用通过小规模集成电路SSI，中规模集成电路MSI、定制或半定制集成电路等来实现[7]。

本文以监控交通信号灯工作状态的监控器为例分析组合逻辑电路的设计方法。交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言，每一组交通信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，而且也仅有一盏灯亮。当出现其他状态时，电路发生故障，这时监控器发出故障信号以提醒维护人员前去修理。

2.2.1 命题分析

根据交通信号灯监控器的工作原理，确定红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用A、B、C表示；取故障信号为输出变量，用F表示。

假设：A、B、C取1时，表示灯亮，A、B、C取0时，表示灯不亮；F为1时，表示工作状态正常，F为1时表示发生故障。

2.2.2 列写真值表

根据命题分析列出逻辑真值表，如表1所示。

计算机工程应用技术＼jxy02.jpg> （1）

运用卡诺图化简，可得简化的逻辑函数表达式：

2.2.4把最简的表达式转换为相应的表达式

逻辑电路图是根据逻辑函数表达式得出的，因此画逻辑电路图之前要根据逻辑功能要求以及实际情况确定元件，将最简的表达式转换为与所选用元件相对应的表达式。

1）选用与非门实现

选用集成与非门74LS00、74LS20实现交通信号灯监控器，将输出与输入之间的逻辑关系转换为与非表达式。通过表达式变换，得到式3。

数据选择器是一种多路输入、单路输出的逻辑部件。它在控制信号作用下，从多个输入数据中选一个送到输出端。式4给出了数据选择器输出与输入的逻辑关系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信号，Y表示输出信号，Di为数据输入信号，mi为控制信号的最小项表示，2k=n。

从表达式4中可以看出，其输出实际上是数据输入与地址输入的最小项相与的关系，所以数据选择器可以实现各种组合逻辑功能。选用中规模集成数据选择器74LS151可实现交通信号监控器。74LS151是八选一数据选择器，对式1进行变换，可得式5：

[F =ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m0+m3+m5+m6+m7 =m0?1+m1?0+m2?0+m3?1+m4?0+m5?1+m6?1+m7?1] （5）

由式5可以看出，选用74LS151实现交通信号监控器需使F=Y，A=A2，B=A1，C=A0，则有D0=D3=D5=D6=D7=1，D1=D2=D4 =0。

3）选用变量译码器实现

变量译码器是组合逻辑电路中一个重要的器件，它是一个将n个输入变为2n个输出的多输出端的组合逻辑电路。变量译码器的输出与输入之间的逻辑关系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是输出端，mi是关于输入变量An-1，An-2，……，A0的最小项，0

由于译码器电路的输出列出了该电路的所有最小项表达式，而任何一个组合逻辑电路都可以写成最小项表达式的形式，因此我们可运用译码器电路实现各种组合逻辑电路。选用中规模集成译码器74LS138来实现交通信号灯监控器。由于74LS138的输出是反变量形式，低电平有效，因此变换式1得：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=m0+m3+m5+m6+m7 =m0+m3+m5+m6+m7=m0?m3?m5?m6?m7] （7）

使74LS138的三个数据输入端分别为：A=A2，B=A1，C=A0，且三个使能端有效，则74LS138中的8个输出可分别与交通信号灯监控器输出的最小项一一对应。

2.2.5 根据表达式画出逻辑电路图

为了便于逻辑电路图的验证，利用Multisim 12.0设计逻辑电路图。根据2.2.4小节中三种设计方法的相应表达式：式3、式5、式7画出逻辑电路图，分别如图2、图3、图4所示。

图2～图4中的XLC1 为逻辑转换仪，它是Multisim软件的一种虚拟装置，可以接入交通信号灯监控器的输入与输出端，测试与验证其逻辑功能。通过逻辑转换仪中的“逻辑电路转换为真值表”的功能分别验证了图2～图4的逻辑功能，得到的真值表相同，如图5所示，该电路真值表及逻辑函数表达式与设计的要求一致。

2.3设计方法分析比较

选用不同的元件最后设计出的电路形式虽然差别很大，但是实现的逻辑功能却相同。选用如本文选用的74LS00、74LS20等SSI来实现电路，所用的集成电路芯片数量多，线路复杂，通用性不强，仅能够适应某一特殊的函数要求。在用SSI设计电路时，要力求逻辑门电路的数量、种类以及输入端的数量均应达到最少。

选用MSI设计组合逻辑电路，如本文选用的74LS151、74LS138，可以减少元件的数目，具有较强的通用性，可靠性高，易于设计、生产、调试和维护[8]。

3 组合逻辑电路的仿真

对于设计好的组合逻辑电路，不仅可以通过 Multisim中的逻辑转换仪来验证，还可以在Multisim窗口中搭建电路来仿真。从Multisim元件库在已经绘制好的逻辑电路图中添加电源、地、电阻、发光二极管等电器元件并进行连线，得到仿真电路图。由于篇幅有限，文中只给出了用74LS138实现交通信号灯监控器的仿真电路图，如图6所示。

在仿真过程中，S1、S2、S3三个开关在全部打开、全部闭合以及任意两个闭合的情况下，发光二极管就会亮，此时表示交通信号灯出现故障。

4 结束语

本文以交通信号灯监控器为例分析了组合逻辑电路设计的过程并进行了Multisim仿真测试。可以看出组合逻辑电路设计中，要实现相同的逻辑功能可根据实际情况选用不同的设计方法；同时，借助于EDA软件Multisim，可以显著提高电路设计工作的效率，为组合逻辑电路的设计仿真提供了一定的借鉴方法。

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.

[2] 魏淑桃.计算机电路基础[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 周润景，郝晓霞.Multisim&LabVIEW 虚拟仪器设计技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[4] 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.

[5] 王延才.基于Multisim 的电路仿真分析与设计[J].计算机工程与设计，2004，25（4）：65-67.

[6] 黄进文.组合逻辑函数的实现方法讨论[J].宝山师专学报，2004，23（2）：42-46.

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关键词：最简化；约束条件；组合逻辑电路设计；编码器；奎恩-麦克拉斯基法

中图分类号：TN710 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)06-006-02

A New Method about Combinational Circuit Synthesis

ZUOQuansheng

(Changzhou Institute of Technology，Changzhou，213002，China)

Abstract：Minimization is an important step in both ASIC design and in PLD-based design.It is highly desirable to find the simplest implementation that is the one with the smallest number of gates or wires.A large number of constraint terms are dealt with in both ASIC design and in PLD-based design，but the terms whose value is 1 or 0 is limited. A new method about combinational-circuit synthesis is proposed.This method can′t deal with these constraint terms.It can only deal with those terms whose value is 1 or 0.So the steps of synthesis is simplied.It is specialized utilized in those combinational circuit synthesis which has a large number of constraint terms.Two actual examples are proposed to give evidence that according to this method we can minimize the steps of synthesis.

Keywords：minimization；constraint condition；combinational circuit synthesis；encoder；Quine-McClusky algorithm

组合逻辑电路设计的最简化无论在ASIC设计和PLD设计中都很重要。因为组合逻辑电路中多余的门和输入端需要ASIC芯片的更多面积，因而也增加了他的成本；PLD的门电路是固定的，组合逻辑电路中有多余的门和输入端就需要容量更大、速度更慢、价格更高的PLD。因为用一般的逻辑表达式实现的组合逻辑电路的规模随输入变量的数目增加而成指数级增加，所以直接用一般的逻辑表达式实现逻辑电路是不经济的。现在组合逻辑电路设计有很多种方法，但这些方法对那些有大量约束项的组合逻辑电路设计不是最好的。工程上常见的组合逻辑电路常有很多输入变量，对多输入变量的组合逻辑电路设计，文献\[1\]和文献\[2\]介绍的公式法和卡诺图法都不适用。这些组合逻辑电路常有很多约束条件，使用文献\[1\]介绍的奎恩-麦克拉斯基法步骤很多。例如3位二进制(8线-3线)编码器有8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0，3个输出变量Y2Y1Y0。8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0е挥8种允许的组合，即00000001，00000010，00000100，00001000，00010000，00100000，01000000，10000000。另外248种组合是不允许出现的约束项。任何一个输出变量实际上只有4种组合为1，4种组合为0。又如并行比较型模/数变换器ADC0881芯片中有255个时钟锁存器(可用C255C254…C2C1П硎)。这255个变量的组合数量是很大的，但他的编码器的输出是8位二进制数(用D7D6D5D4D3D2D1D0П硎)，也就是说这255个变量只有256种组合是允许出现的，其他大量的组合是不允许出现的约束项。编码器的每位输出变量实际上只有128种组合为1，128种组合为0。传统的公式法和卡诺图法等组合逻辑电路设计方法主要是通过对为1的组合和约束项进行处理，对为0的组合基本不处理。对于多输入变量的组合逻辑电路设计而言，大量的约束项大大地增加了设计的复杂度。通过研究发现：利用这些有限的1和0就能设计组合逻辑电路，很多约束条件在设计时可以不用处理，这就可以大大简化逻辑电路的分析和设计。

1 新方法的基本思想

引理1 比较输出变量为1的组合与某个输出变量为0的组合，找出其中不同的变量及其组合，例如输出变量为1的组合有q=q1q2…Qt，而某个输出变量为0的组合没有q=q1q2…Qt，则q=q1q2…Qt是该输出变量为1的组合的一个因子。

因为q=q1q2…Qt在输出变量为1的组合中出现，在某个输出变量为0的组合没有出现，但不知道在其他输出变量为0的组合会不会出现，所以q=q1q2…Qt可以表示这个输出变量的一部分，但不能表示这个输出变量的全部。

引理2 设Q=Q1Q2…QT是输出变量为1的组合出现，而所有输出变量为0的组合均不出现，则该输出变量为1的组合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

因为Q=Q1Q2…QT在所有输出变量为0的组合均不出现，这说明含Q=Q1Q2…QT的所有项要么是1，要么是约束项，因而该输出变量为1的组合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

引理3 输出变量为1的某个组合的所有因子的与可以表示该输出变量为1的组合。

与逻辑表示只有在决定事物结果的全部条件具备时，结果才发生的因果关系。输出变量为1的某个组合的所有因子的与表示输出变量为1的这个组合出现、所有输出变量为0的组合均不出现，因而可以表示输出变量为1的这个组合。

引理4 一个输出变量所有为1的组合的或可以表示该输出变量。

2 新方法举例

例1：研究3位二进制(8线-3线)编码器，他的8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0允许8种组合，发现每种组合只有一个变量为1，其余变量为零；2个或2个以上的变量为1的组合都是不允许出现的。输出变量Y2Y1Y0У拿恳晃欢加4个组合为1、4个组合为0，其他都是约束项(见表1)。

Y2的第5种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是I4，I0，I0I4；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是I4，I1，I1I4；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是I4，I2，I2I4；这种组合有而他为0的第4种组合没有的因子是I4，I3，I3I4；输出变量为1的这个组合所有因子的与是I4，I0I1I2I3。取其最简单的表达式，即Y2的第5种组合可以表示为I4。同理可得：Y2的第6种组合可以表示为I5；Y2的第7种组合可以表示为I6；Y2的第8种组合可以表示为I7。最后可得：Y2=I4+I5+I6+I7；

同理可得：Y0=I1+I3+I5+I7；Y1=I2+I3+I6+I7。

例2：3位二进制数码输出的并行比较型模/数变换器的代码转换如表2所示：

D2的第5种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C4，C3，C2，C1；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是C4，C3，C2；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是C4，C3；这种组合有而他为0的第4种组合没有的因子是C4。

D2的这种种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，即D2的第5种组合可以表示为C4；同理，D2的第6种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，C5，即D2的第6种组合可以表示为C4或C5；D2的第7种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，C5，C6，即D2的第7种组合可以表示为C4或C5，C6；D2的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C4，C5，C6，C7，即D2的第8种组合可以表示为C4或C5，C6，C7。最后得D2的最简表达式是：D2=C4。

D1的第3种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C2，C1；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是C2；这种组合有而他为0的第5种组合没有的因子是C4，C3；这种组合有而他为0的第6种组合没有的因子是C5，C4，C3。

D1的这种种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C2C4或C2C3；同理，D1的第4种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C1C4或C2C4；D1的第7种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C6；D1的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C6或C7。

最后可得D1的最简表达式是：C6+C2C4。D0的第2种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C1；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是C2；这种组合有而他为0的第5种组合没有的因子是C4，C3，C2；这种组合有而他为0的第7种组合没有的因子是C6，C5，C4，C3，C2。D0的这种种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C1C2。同理，D0的第4种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C3C4；D0的第6种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C5C6；D0的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C7。最后可得D0的最简表达式是：C7+C5C6+C3C4+C1C2。

3 结 语

类似的例子可以举很多，通过上述例子分析可知，利用本文介绍的方法，这些约束条件许多可以不加处理，这可以大大简化逻辑电路的分析和设计。

参考文献

[1]Brian H，Clive W.Digital Logic Design\[M\].北京：人民邮电出版社，2006.

[2]阎石.数字电子技术基础\[M\].北京：高等教育出版社，2005.

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【关键词】集成电路；稳压电路；显示电路

1.引言

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种，最初的经典的振簧式频率表经电动式、铁磁电动式结构的指针式型频率表和后来发展到使用示波器。但不管使用哪一种，不仅体积大、价格昂贵，而且操作过程复杂，携带也不方便。现在电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。频率计作为电子测量和仪器仪表专业领域中的重要仪器要经常用于测量频率、周期、频率比和进行计数以及测量时间，文中应用数字电路知识设计出了数字频率计。它不仅体积小、价格低廉，而且操作方便快捷，可以广泛应用于计算机系统，通信广播设备，生产自动化测控装置，带有LED，LCD数字显示单元的多种仪器仪表以及诸多的科学技术领域。

2.设计基本框图

数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。由于频率和周期之间存在倒数关系（f=1/T），所以只要测得两者中的一个，另一个可通过计算求得。频率是在单位时间（1s）内信号周期性变化的次数。这里我们采用直接测在给定的1s时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读出被测信号的频率。由于计数脉冲必须为方波信号，所以要用施米特触发器对输入波形进行整形放大。由于日常用交流电的频率为50Hz，这里可以利用记数器记录50个脉冲的时间作为秒脉冲信号。这个秒脉冲加到门与上就能控制检测出待测信号在1秒内通过与门的个数，脉冲个数由计数器计数，结果由七段显示器显示。因此该频率计电路由输入整形电路，秒脉冲信号发生电路，计数器，显示器等组成。

3.具体设计过程

3.1 放大整形电路

为了使放大器的输出信号能与数字电路相适应，故采用低电压（+5V），单电源运算放大器这里选用F158，整形器通常的是用施米特触发器。施米特触发器也可由555或其它门电路组成，在这个设计方案中将选用7555。

3.2 秒信号发生电路

（1）输入电源

这里采用利用W78XX系列的三端稳压器将日用交流电（220V.50Hz）变压后的电压（5V，50Hz）作为秒信号发生电路的输入电压。W78XX系列的三端稳压器为固定式稳压电路稳压器，其输出电压有5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V共7个档次，型号后面的2个数字表示输出电压值。输出电流分1.5A（W7800），0.5A（W78M00）和0.1A（W78L00）3个档次。如W7805，表示输出电压为5V，输出电流为1.5A。它因性能稳定，价格低廉而得到广泛的应用。

（2）秒信号产生

由于日常用交流电的频率为50Hz，变压后的5V交流电频率仍为50Hz。这里可以利用记数器记录50个脉冲的时间作为秒脉冲信号。在把信号送入记数器前仍要整形，这里仍采用555定时器与其它门电路组成整形电路。

3.3 主控门电路

该部分电路在整个电路中起着控制频率计数的开始的作用，相当于一个开关电路。这部分由RS触发器和一只反相器组成，原理如图1所示。

在秒信号发生电路中，也有同样的闸门电路来控制记数的开始和结束，只不过那里的开启信号是待测信号。

3.4 计数，译码，显示设计

这一部分是频率计电路的核心部分，也是设计的重点。在这一部分中整形后的脉冲首先通过的计数器，计数器输出的信号为8421BCD代码，再经译码变成七段字形代码，七段数码管显示出来。计数器选用十进制中规模集成计数器，在这儿选用74LS160，译码器选74LS48，显示的为LED数码管显示器。这一部分的连线电路图如图2所示。

4.总电路图

数字频率计设计的总电路图如图3所示。本数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。当没有信号输入时，555定时器电路输出低电平，通过RS触发器使与门1关闭，则定时计数器不工作，电路处于不工作状态。当有信号输入时，通过与非门组成的施密特触发器整形后输出一个高电平，通过RS触发器把与门1打开，此时定时计数器开始工作，同时，用于显示的计数器也开始工作。在测频率前首先要将频率计上的复位开关按一下，让内部的RS触发器复位，而后开始测频率。

5.结束语

该电路只可以测1～9999Hz范围的频率，如果想测更大范围就需要对电路进行扩展。可以在输入整形脉冲后加一级分频器，如果是10倍分频，电路的测量范围可以增加到10倍；还可以在定时整形脉冲后加倍频器，如果是10倍频，则电路的测量范围可以增加到10倍。

利用数字电路知识设计了一种数字频率计，它实际上就是一个脉冲计数器，即在单位时间里（如1秒）所统计的脉冲个数。电路由输入整形电路、时钟振荡器、分频电路、量程选择开关电路和计数、译码、显示电路等组成。本多功能数字频率计电路设计的使用方便、体积小、成本低、测量误差小，实用性强，可在1～9999Hz范围内使用。虽然测量量程有限，但是可扩展性比较强。要想获得较宽的量程可以对电路进行扩展。

参考文献

[1]薛瑞福，马国琳编.数字电子电路（第一版）[M].高等教育出版社，1983.

[2]皇甫正贤编著.数字集成电路基础[M].南京：南京大学出版社，2002.

[3]施良驹编著.集成电路应用集锦[M].北京：电子工业出版社，1988.

[4]周仲编著.集成电路应用350例[M].北京：电子工业出版社，1988.

[5]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

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关键词：数字电路，Matlab/Simulink仿真，同步RS触发器

中图分类号：TN702 文献标识码：B

1. 引言

数字电路与逻辑设计课程[1]是工科电子信息类与电气工程类专业的专业基础课，对学习后续相关专业课起着不可替代的作用。该门课程的教学一般包含理论教学、实验教学和课程设计等教学环节。通常情况下，完成一定内容的理论教学后，再安排相关实验课程，在实验板上搭建具体的硬件电路或专用的数字电路实验仪器进行测试、修改和完善。但是，这些方法往往面临连线多、易于出现错误或需要反复调试，难以排查错误等问题，这种教学方式会导致学生对所学内容的感性认知较差，从而较低对课堂理论教学的积极性。因此，引入虚拟仿真软件势在必行。

Matlab[2]集算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink[3]两大部分，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等诸多领域。

针对目前课堂教学的问题，采用Matlab/ Simulink仿真工具进行数字电路的调试、仿真与验证，可以有效避免传统方法的容易出现的各种缺点，同时还能在省时、省力的条件下使课堂的讲解更加生动，更易被学生理解。因此，本文通过同步RS触发器为例介绍Matlab软件实现数字电路仿真的方法。

2. 电路设计与仿真

数字电路按照功能划分，可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。二者之间最重要的区别是时序电路中通常还需要对数据进行存储，这一功能通常是由触发器来实现的。触发器是时序逻辑电路的基本逻辑部件，它有两个稳定的逻辑状态，即状态0和状态1。根据输入端信号的不同，触发器可具有置0、置1、状态保持等功能。当输入信号消失后，触发器的状态能够保持不变。因此，触发器具有实现1位二值信号的记忆的功能。

触发器可以按照逻辑功能的不同，分为同步RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。其中同步RS触发器是学习其它触发器的基础，因此，下面将介绍如何用Matlab/Simulink仿真工具实现同步RS触发器的相关功能。

2.1 基本原理

由与非门组成的同步RS触发器的电路图如图1所示，其真值表如表1所示。

其中， 是约束条件，表示 和 不能同时为0。

2.2 仿真实现

由于同步RS触发器的功能和组合逻辑电路的学习相比差异较大，不易于学生的理解，因此，在课堂学习的过程中通过Simulink软件模拟同步RS触发器，从而强化学生对同步RS触发器功能的理解。同步RS触发器的仿真步骤如下：

首先，添加模块。在Matlab软件中运行Simulink模块，再打开模块浏览器，再采用Simulink模块库中的标准模块来构建同步RS触发器模型。鉴于激活模块需要放到Subsystem中的设计区域中，因此先将Connections模块库中的Subsystem功能模块复制到设计区域内，再进入Subsystem的设计区域进行设计。

具体而言，通过4个与非逻辑（NAND模块）组成。同时，还需要在反馈的位置加上两个加法器产生初始值。从而避免产生代数环的错误。另外，还在同步RS触发器的前端添加一个功能激活（enable）模块，使其成为具有时能端的同步RS触发器。

选用Simulink中的logical operator模块和pulse generator模块，并设置各个模块的参数，再将不同的模块通过信号线连接起来，建立同步RS触发器的Simulink仿真模型，其内部结构如图2所示。

输入端R和S接Constant模块，enable接pulse generator，输出数据被导入到Matlab的workspace空间，然后方便调用Matlab的函数显示相应的结果，时序仿真结果如图3所示。

在图3中，其中‘R input’和‘S input’分别表示R和S端的信号输入。‘enable’表示时钟脉冲，‘Q output’和‘Q-inverse output’分别表示输出信号 和 。

3. 结束语

综上所述，随着电子技术的高速发展，数字电路的形式日趋复杂化，仅依靠传统的课堂教学模式已经逐渐不能满足新技术人才的发展要求。故应利用多种新技术和传统的课堂教学方式相结合，本文采用Matlab/Simulink软件进行仿真：一方面可以弥补课堂教学的不足，加深学生对课堂所讲的概念与工作原理等理论知识的理解；另一方面，也可以克服通过电路元件搭建实验电路带来的不便，如实验室元器件品种、规模、数量的不足，仪器的陈旧老化，实验板电路的单调等问题，电路出现故障后难以调试等问题，不利于学生的创新设计。因此，利用Matlab/Simulink软件进行仿真在日常数字电路与逻辑设计课堂教学中发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1] 王毓银，沈明山. 数字电路逻辑设计[M]. 高等教育出版社， 2006.

[2] 张德丰，丁伟雄，雷晓平. MATLAB 程序设计与综合应用[M]. 清华大学出版社， 2012.

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关键词： ASK； 调制电路； 解调电路； Proteus仿真

中图分类号： TN914?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0035?04

0 引 言

ASK作为一种基本的数字调制方式在通信系统中有广泛的应用。ASK调制有模拟幅度调制法和键控法两种，解调有相干解调（同步检测法）和非相干解调（包络检测法）两种[1]。调制相对容易实现，而解调较为困难。包络检测法不需要提取载波信号，实现相对简单，本设计用包络检测法解调。

目前发表的有关ASK解调的文献中提到了几种解调器的结构[2?4]。最简单的结构是包络检波电路加上反相器[2]，这种结构的优点是电路简单，但是能够被正确解调的信号幅度受到反相器阈值电压的限制。另一种结构是包络检波电路加比较器。比较器的一路输入是由包络检波器输出的包络信号，另一路输入是参考电压，用于对包络信号进行比较判决。在文献[3]中，参考电压取包络信号高电平的一半。文献[4]中，参考电压通过将包络信号进行低通滤波得到。文献[5]中给出了一种ASK解调电路的实现方法，解调电路采用包络检波，边沿检测，参考电压提取，迟滞比较电路，用集成电路工艺设计。文献[6]中对给出了一种ASK调制解调电路的实现方法，调制电路采用高电平集电极调幅电路，解调电路采用包络检波，边沿检测，参考电压提取，迟滞比较电路。整个电路设计均采用分立元件，对电路参数的选取要求高。而且迟滞比较器参考电压随包络信号的大小而改变，要通过参考电压提取电路提取，实现复杂。文献[5?6]ASK解调均针对调制深度较浅的ASK信号。

本设计针对调制深度为100%的ASK调制解调，用集成电路芯片设计，电路设计简明，并且提出了将ASK信号中的载波由正弦波变为幅度固定的方波的方法，简化后续电路处理，合理利用微分电路准确提取数字信号边沿。

1 电路结构

1.1 调制电路

调制电路由伪随机序列产生电路和乘法器电路组成，如图1所示。

伪随机序列产生电路由U1：A，U1：B，U2：A，U2：B四个4013 D触发器和U3：A 4030异或门组成，4个D触发器连接成移位寄存器，满足D1=Q3 XOR Q4，起始时刻通过R4将Q1置1使Q4Q3Q2Q1初始化为0001，随后，电路输出000100110101111这样的周期二进制序列，用以模拟调制的二进制数据。伪随机序列产生电路输出的二进制数据信号和正弦波载波信号在U4 AD734乘法器中相乘产生ASK调制信号。

乘法器的转移函数为：

式中[A0]很大，只有[X1-X2Y1-Y2U1-U2-][Z1-Z2=0]运放才处于放大状态，将输出W和Z1相连，则有[W=X1-X2Y1-Y2U1-U2+Z2]，将U0，U1，U2接地，则除数固定为10，[W=X1-X2Y1-Y210+Z2]。输出W用电阻分压后作为[Z2]输入，则[Z2=R2R1+R2W]，由此[W=R1+R2R1·X1-X2Y1-Y210]，通过改R2的值可改变W的大小。芯片[±15 V]供电。X2，Y2接地，X1接载波信号，Y1接二进制数据信号，输出W即为ASK调制信号。

1.2 解调电路

解调电路由放大整形电路、比较器整流电路、射极跟随器电路、低通滤波电路、微分电路、迟滞比较器电路等组成，如图2所示。

放大整形电路由U5：A LMH6658MA运算放大器、反相输入电阻R3、反馈电阻R4、平衡电阻R5组成，同相输入端接地，ASK调制信号从反相端输入，电路为反相比例放大器，但放大倍数较大为[R4R3=5 000100=50]。ASK信号较大时放大器处于饱和状态， ASK调制信号的正弦波经放大整形电路后输出幅度恒定的方波信号，这有利于后边各级电路的处理。电路双极性[±5 V]供电。

放大整形电路U5：A LMH6658MA运算放大器后接U5：B LMH6658MA运算放大器组成的同相比较器，比较电压为3 V，目的是将ASK调制信号中对应数字信号0的波形部分由1 V变为-4.25 V，实现整流。电路双极性[±5 V]供电。

射极跟随器电路由2N3903三极管和基极偏置电阻R6、发射极电阻R7组成。由隔直电容C1和前级整流电路连接。该电路起隔离前后级电路，放大电流的作用。电路双极性[±5 V]供电。射极跟随器输出的信号经隔直电容C2输入到低通滤波电路中，滤除高频载波成分，获得调制的数字信号包络。电路由电阻R8和电容C3组成。为了使信号的边沿更陡峭，以便最后获得更加准确的数字信号波形，低通滤波输出信号再经过微分电路处理，微分电路由电容C4和电阻R9组成。输出信号取自R9上的电压。该电压是低通滤波输出信号的微分。微分电路输出信号是数字信号上升沿、下降沿脉冲信号，用迟滞比较器可获得相应整形后的数字信号。该电路由电压比较器LM139和上拉电阻R10、正反馈分压电阻R11、R12组成。比较信号由反相端输入。电路[±5 V]双极性供电。调制电路生成子电路，解调电路便可使用调制电路产生的调制信号进行解调。电路中的ASK_MODU即为ASK调制子电路。

2 电路仿真验证

2.1 调制电路仿真验证

调制电路的仿真波形如图3所示。图中第一个波形为伪随机序列产生电路产生的伪随机序列。为000100110101111这样的周期二进制序列。模拟被调制的二进制数字信号。电压为0～5 V，码率为100 b/s，和电路的时钟信号频率相等。第二个波形为载波，频率为2 kHz，幅度为10 V。第三个波形为调制后的ASK信号ask_sig，幅度为5 V。符合[ask_sig（t）=][data（t）×cos（2πfct）]。第四个波形为伪随机序列产生电路的时钟信号，频率100 Hz。仿真结果表明，调制电路能够正确实现ASK调制功能，输出调制信号ask_sig。

2.2 解调电路仿真验证

由于解调电路模块较多，分别对各电路模块进行仿真验证，最终对整体电路进行仿真验证。

2.2.1 分电路模块仿真验证

图4显示了解调电路各电路模块的输出信号点。

第一个输出信号点是放大整形电路输出信号点，第二个输出信号点是比较器整流电路的输出信号点，第三个输出信号点是射极跟随器的输出信号点，第四个输出信号点是低通滤波器的输出信号点。

图5中：第一个波形为放大整形电路输出信号，电压为-4.25～4.25 V，数字信号的0对应电平1 V，为三电平，载波由正弦波变成了方波。第二个波形为电压比较整流电路的输出波形，电压为-4.25～4.25 V，为[±4.25 V]二电平信号。第三个波形为射极跟随器的输出波形，电压为-4.25～4.25 V。第四个波形为低通滤波器输出波形，电压为0～6.8 V，已将载波滤除，基本上恢复了数字信号波形，但上升沿下降沿有变形。

低通滤波器的截止频率：

故2 kHz的载波被滤除。如果载波频率用1 kHz，则这样的截止频率就难以滤除载波，因此。载波和数字信号码率差别越大越有利于滤除载波得到失真小的数字信号波形。本设计中载波频率是数字信号码率的20倍。截止频率高，滤波后的数字信号中的残留载波越大，信号波形失真越大，但有利于宽输入数字信号频率的实现。

对于微分电路，要获得一定的输出微分电压信号，电阻R9的取值要比较大，本设计中取[R9=1 MΩ]，电容C4的取值要满足C4充放电时间常数[τ

2.2.2 总电路仿真验证

解调总电路的的信号测试点如图2所示，四个测试点分别为ASK信号，微分电路输出信号，解调出的数字信号（迟滞电压比较器输出信号），原始数字信号。

上述测试点的仿真波形如图6所示。

第一个波形为ASK信号，ask_sig。第二个波形为微分电路输出信号，该信号的正负脉冲和ask_sig的包络上升沿和下降沿准确对应，即微分电路输出信号能够准确反映数字信号的边沿，为准确恢复数字信号提供了条件。第三个波形是解调出的数字信号，边沿和微分电路输出信号的正负脉冲对应，表明已经由微分电路输出信号正确恢复了数字信号。第四个波形为原始数字信号，波形三和波形四完全相同，进一步证明解调电路能够正确地解调出数字信号。

在电压迟滞比较电路中，输出上拉电阻[R10=3 kΩ]，正反馈分压电阻R11，R12取值应比较大，以免+5 V电源在R10中产生过大电流，而使输出电压无法达到[±5 V]。本设计中取[R11=1 mΩ]，R12取值根据比较电压的高低电压确定，高低比较电压要避开滤波后残留的载波信号波动，本设计中经测量不超过[±2.2 V]，故取高低比较电压为[±2.5 V]。当输入信号不超过2.5 V时，R11上的电压为2.5 V，输出电压为+5 V。由此可得[UoUh=R11+R12R11，52.5=1+R121，R12=1 mΩ]。

ASK信号幅度为0.1～6.25 V，码率1～600 b/s电路均可正确解调，表明电路具有较大的幅度、频率的动态范围。电路有较强的适应性。

3 结 语

设计了ASK调制解调电路，调制采用数字信号和载波相乘的方法，解调电路采用包络检测的方法。解调电路中首先将ASK中的载波通过运算放大器由正弦波转换为方波使幅度固定，简化了后续处理。然后，用比较器整流电路实现整流。最后，通过微分处理使提取的数字信号包络更准确，保证了最终恢复出的数字信号和原始数字信号完全相同。

通过Proteus仿真证明电路设计正确，调制解调功能能够稳定可靠实现，解调出的数字信号和原始数字信号完全相同。设计电路有处理信号幅度、频率大幅度范围的能力。如果考虑噪声，解调的信号幅度、码率范围会减小。

参考文献

[1] 樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2001.

[2] DE VITA G， IANNACCONE G. Ultra low power RF section of a passive microwave RFID transponder in 0.35 um BiCMOS [C]// Proceedings of IEEE Int Symp Circ and Syst. Kobe， Japan： IEEE， 2005： 5075?5078.

[3] CURTY J?P， JOEHL N， DEHOLLAIN C， et a1.Remotely powered addressable UHF RFID integrated system [J]. IEEE Journal of Solid?State Circuit， 2005， 40（11）： 2193?2202.

[4] CHO N?J， SONG S?J， KIN S?Y， et a1. A 5.1 uW UHF RFID tag chip integrated with sensors for wireless environmental monitoring [C]// Proceedings of Euro Solid?State Circuit Conference. Grenoble， France： ESSCIRC， 2005： 279?282.

篇6

[关键词] 高职 网络 培养 方案 职业岗位 典型工作任务

引 言

基于典型工作任务的计算机网络人才培养模式是很多职业教育者研究的一个课题，旨在依托行业企业，校企共同研究人才培养模式，培养适应市场需求的高技能性网络人才。因此高职院校如何在国家高职教育的指导思想下，结合当地经济发展情况，教育水平，人才需求结构，就业状况等培养出与时俱进的高素质网络技能人才是网络专业的核心，同时也是高职院校必须面对的新挑战。合理、科学的计算机网络人才培养方案就显的尤为重要，它是我们培养网络技术人才，组织教学的依据。

设计背景

1.网络人才遍布在各行各业，就业面广、社会需求量大

信息化已成为当今世界各国经济与社会发展的重要手段，计算机网络已经成为信息社会的运行平台和实施载体。在社会生产与人类生活中，网络应用的全面延伸促进了计算机网络技术的全面发展。各行各业和人民生活的各个角落都会需要计算机网络技术方面的人才。

近几年许多高职院校在原计算机应用专业的基础上，发展成为设置独立的计算机网络技术专业，汉中、安康、商洛等市的高职院校80% 开设有计算机网络技术专业。但计算机网络技术专业存在诸多共性问题：定位不准，受师资、实训条件限制，培养的人才知识滞后，职业技能不强，岗位适应能力差。相对网络技术的快速发展和广泛应用,技术应用和技术管理人才培养工作相对滞后。随着网络技术的发展，网络管理、网络安全、网络维护、网页制作、网络资源开发等方面的人才缺口巨大。

2.区域经济的发展战略，网络技术是电子信息产业发展的支撑环境

国家实施西部大开发战略的总体目标是：西部地区综合经济实力上一个大台阶，基础设施更加完善，现代产业体系基本形成，建成国家重要的能源基地、资源深加工基地、装备制造业基地和战略性新兴产业基地；发展目标中提到，要做强、做大电子信息，新型能源和航空航天等优势产业，提高现代制造业综合竞争力。建设国家一流的电子信息产业基地；西部大开发以及电子信息产业的发展更加需要计算机网络技术的支撑环境，必然对计算机网络技术人才有大量的需求。

3.本地区对计算机网络高技能人才的规格要求和专业定位

随着科技的发展，单一掌握某一专业的人才未必能够在市场上立足，掌握计算机网络所涉及的软、硬件知识，具备计算机网络规划、设计能力；网络设备的安装、操作、测试和维护能力；网络管理信息系统的操作能力；快速跟踪网络新技术的能力，能真正把基础理论知识与网络实践能力合二为一的网络建设、 操作等技术型人才和管理人才才是社会需要的“紧俏商品”。而计算机网络技术专业的特点正是培养此类人才。

通过调研汉中市及周边地区的典型企业，对计算机网络技术人才的岗位需求进行专业定位。其中主要走访调研了以汉中四通公司为代表的信息产业；以汉中移动、联通公司为代表的通信运营业；以及汉中钢铁厂代表的制造业、政府机关和服务业等。这些行业对网络搭建、网络管理和网络应用等高素质技能性人才提出了岗位要求。

设计过程

通过行业企业市场调查等方式，确定人才培养目标；召开专家工人访谈会，确定典型工作任务；邀请企业专家参与，共同确定学习领域课程；召开专业指导委员会会议，校企共同制定专业人才培养方案。通过企业调研分析，按照社会对高技能人才的需求，计算机网络技术专业高素质技能人才的培养目标定位在：“建网”、“管网”、和“用网”。

参考《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录专业简介》，参照国家职业标准、行业标准和企业用人单位的岗位标准要求，确定了计算机网络技术专业所主要面向的职业岗位：网络安全、信息对抗、网络工程、网络管理、IT产品营销、数据库设计开发、网站建设等。

1.依托行业企业，校企共同研究人才培养模式

根据企业岗位需求的统计，网络及安全管理员是大多数企事业单位普遍需要的职业岗位。校企合作，共同研究工学结合的以典型工作任务为主线的“证书性学习、生产性实训、顶岗性实习”的三阶段人才培养模式。

第一阶段“证书性学习”是指三年制的第一年的学习模式和学习目标主要是围绕考取职业证书安排教学。主要取得劳动部的职业资格证书，如：计算机组装与维护（建网基础）、网络管理员（管网基础）、网页设计与制作（用网基础）。以达到基本职业素质和计算机网络技术专业的入门水平，课程目标与学习目标以取得职业资格证书为标准。

第二阶段“生产性实训”是指三年制的第二年的学习模式和学习目标主要是在校内工厂化实训基地以“典型工程项目”安排教学。以达到计算机网络技术专业的较高水平。

第三阶段“顶岗性实习”是指三年制的第三年的学习模式和学习目标主要是在校内、外的企业顶岗工作。以达到专业应具备的企业经验和综合素质。在校内安排企业真实性的专业综合实训，在校外以实训基地为主，有计划地安排顶岗实习。

2.在课程开发方式上，探索建立“教师科研下企业，工程项目进课堂，师徒方式传技能，学生学习如上岗”的模式

产学研结合、校企互动，由学校教师和企业专家共同开发优质核心课程，突出课程的实践性、开放性和职业性，根据企业要求和技术发展变化及时更新教学内容，使学生获得的知识、技能真正满足职业岗位的要求。强化学生创新能力的培养，提高学生适应能力。生产一线的高技能人才必须具备良好的创新能力。

召开校企合作专业指导委员会会议，根据前阶段的工作分析和成果，共同讨论和初步确定了2010级计算机网络技术专业人才培养方案框架体系。

人才培养方案设计框架体系

1.确定职业岗位

计算机科学与技术系以计算机网络技术专业为试点，以工作过程为导向，以职业能力为核心，以体现工学结合为特点，以职业分析和典型工作任务为课程设计基础，以真实工作任务为载体。校企合作，确定其面向的职业和职业岗位，初步提出培养目标。

2.典型工作任务设计

典型工作任务指职业活动中具有代表性的职业行动，并能反映该职业本质特征的工作过程，它反映了该职业的典型工作内容和形式，应包括完成一项任务的计划、实施和评估等完整的过程。在该步骤中，确定该职业的典型工作任务，以便对该职业进行准确地分析，并以此为基础进行课程开发。再根据三级能力的培养思路和职业养成规律，由浅入深安排学习内容，并由企业实际工作提炼出小型企业级局域网组建、网络工程测试与验收、网络设备的安装与调试等16个典型工作任务。

3.基于工作过程的课程设计方案

职业教育的学习领域课程是工作过程导向的课程方案。是一个由职业能力描述的学习目标、工作任务描述的学习内容和实践理论综合的学习时间三部分构成的学习单元。它是根据专业对应工作岗位及岗位群实施典型工作任务分析归纳到行动领域，根据认知及职业成长规律递进重构行动领域转换为学习领域(即：课程)，再根据完整思维及职业特征分解学习领域为主题学习单元即进行学习情境的设计，学习领域表现形式是由若干个学习情境构成，因此设计学习情境将是课程改革的核心和难点。学习领域设置的原则：一是每一学习领域都是完整的工作过程；二是各学习领域排序要遵循职业成长规律；三是各学习领域排序要符合学习认知规律，所有学习领域组成生产或经营过程。

根据专业对应工作岗位及岗位群实施典型工作任务分析归纳到行动领域，根据认知及职业成长规律递进重构行动领域转换为学习领域(即：课程)，再根据完整思维及职业特征分解学习领域为主题学习单元即进行学习情境的设计，学习领域表现形式是由若干个学习情境构成。我们对计算机网络技术专业高素质技能人才的培养目标定位为：“建网”、“管网”、“用网”。

4.课程体系结构

典型工作任务的实施是有严格的条件限制的，需要有成熟的课程载体、规范的工作岗位或实训中心，熟练的指导教师等条件的支撑。就我们目前的教学环境来说，尚不具备这样的条件。所以我们提出“平台+学习领域课程”的构想，兼容当前的教育环境和教学条件，保证学生多元发展和可持续发展的能力，在第一学年奠定一个基础和平台，从第三学期开始采用纯粹的典型工作任务模式的构想。

5.教学计划设计

完成了上述步骤之后，编制教学计划表，课程开设顺序与周课时安排可根据实际情况自行确定。当专业的学习领域与学习情境的幅度大时，或因校企合作、工学结合需要，按常规教学周无法很好实现教学目标时，可对3年6学期制进行变革。

计算机网络技术专业核心课程实施方案

学生在校学习期间所学的教学计划开出的课程，在能力考核上实施“以认证代考试”、“以竞赛代考试”、企业实践考核与学校考核相结合等方式；在课程考核上采用“开卷+闭卷”、“笔试+口试”、“实际操作+答辩”、社会调研报告、企业实践与学校考核相结合等形式，以提高学生综合能力，考核成绩逐期载入学生学业成绩登记表，毕业时归入本人档案具体归结为：通过两种方法来考核，一是教考分离，通过国际、国内认证考试，二是形成性考核。

教学条件配置

1.师资要求

师资队伍是保证人才培养质量的首要条件，因此实施本人才培养方案对教师的数量和素质有一定的要求。

（1）具备本专业或相近专业大学本科以上学历。

（2）从事实践教学的主讲教师要具备计算机网络规划设计、建设施工、管理、应用开发和信息安全专业中级以上的IT认证资格证书或工程师资格。

（3）信息系统工程工作过程的每一个环节，专业至少有一名教师有实际工程经验，能够带领学生完成实际项目，若能请企业兼职教师承担则更好。

（4）教师“双师”素质的比例要达到80%以上。

（5）专任教师与学生比例1:25左右，校外实训基地指导学生实训实习的企业兼职教师的比例不低于80%。

2.教学设备配置

（1）校内实训室

支撑实践教学计划所需校内实训基地的基本要求包括“网络集成实训室”和“网络工程实训室”，辅以2个普通多媒体机房，可以满足每届招生1个标准班（40人）的实训基本要求。出于安全等原因，企业网络的生产环境不会轻易让学生使用，校内实训环境应尽量扩大规模和覆盖面，以保障实训需要。条件许可时，应跟随技术发展，增加安全、无线、IP语音、网络存储等实训环境，尽量贴近实际工作环境。

（2）校外实训基地

校外实训基地包括从事系统集成、信息安全、网络管理与维护等领域的企业和事业单位的网络信息中心。最需要真实网络环境开展“网络管理与维护”实训实习却很难在企业进行，“综合布线技术与施工”须借助网络工程类企业开展实训实习。由于行业的特殊性，除从事网络工程和应用开发的少部分企业能一次接纳多人外，一般企业接收的学生数目也就1到2个，且不会每年接纳，因此校外实训基地最好能够达到每个标准班级（40人）4个以上，并尽可能多。

总 结

计算机网络人才的培养是一个系统工程，专业建设和教学改革需要先进的思想指导，更需要科学合理的方法，需校企合作，走工学合作之路，同时要结合当地经济发展水平和教育水平，制定出切实可行的计算机网络人才培养方案。

参考资料：

[1]普通高等学校高职高专教育指导性专业目录课题组.普通高等学校高职高专教育指导性专业目录专业简介[M].中国高职高专教育网，2005，2.

[2]欧盟Asia-Link项目“关于课程开发的课程设计”课题组.职业教育与培训学习领域课程开发手册[M].北京：高等教育出版社，2007.

篇7

关键词： 组合逻辑电路；Multisim ；仿真

0 引言

组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。组合逻辑电路的分析和设计是数字电路中一个重要组成部分[1]，对于初学者和大多数电子设计人员来说，掌握了一定的基本分析和设计方法后，设计出来的结果仍然不够理想，特别是经过实际焊接电路或在面包板上搭接电路，再用仪表和分析仪器来分析判断结果后，设计达不到要求，就要重新设计，反反复复不但费时费力，浪费材料，而且在搭接电路过程中由于焊接而带来的虚焊、漏焊等接触不良现象，可能引发一系列电路问题，这些都极大的消弱设计者的积极性。随着计算机技术的发展和电路设计仿真软件不断出现，运用电路设计仿真软件设计电路，是提高组合逻辑电路设计水平和设计能力的有效方法[2]。

Multisim软件是加拿大Interactive Image Technologies

公司（图像交互技术公司，简称IIT公司）在1998年推出EWB5.0

（Electronic Workbench，称为“虚拟电子实验室”）的基础上推出的一款更高版本的电路设计与仿真软件[3-4]。将Multisim软件应用于数字电路教学和科研中，可以使组合逻辑电路的分析和设计变得简洁、方便，有利于更好更快的达到组合逻辑电路的分析和设计的目的。

因此本文利用四输入表决电路设计来对比传统设计方法和Multisim软件设计方法过程。

1 传统组合逻辑电路设计

传统组合逻辑电路设计一般步骤为：分析任务要求列出真值表，通过真值表求出逻辑表达式并根据器件化简，画出逻辑电路图，最后根据逻辑电路图构建实验电路验证结果。逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一，为了使电路简单、使用器件少，要求逻辑表达式尽可能简化。但是考虑电路选取器件、稳定可靠等要求，最简化设计往往不是最终的逻辑表达式[5]。下面就以设计四输入表决电路为例来分析组合逻辑电路设计的一般步骤过程。

2.1 四输入表决电路分析

现在有四输入表决电路如图1所示，这一电路具有怎样的功能呢？逻辑转换仪提供了八个输入和一个输出端，我们将待分析电路连到逻辑转换

仪的输入和输出端上，如图3所示，按下按钮①，可以将待分析电路转换为真值表，此时可以接着按下按钮②或③，将会把真值表转换为逻辑表达式。利用此方法在分析组合逻辑电路时，可以省去复杂的逻辑计算，使得分析复杂组合逻辑电路变得更加简单。

2.2 四输入表决电路设计

最后，需要验证逻辑电路设计，我们可以直接在Multisim

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【关键词】组合逻辑电路；电路设计；解决方法

随着数字电子技术的不断发展，数字电路已被广泛应用于现代数字通信、自动控制、数字计算机、数字测量等各个领域，并已深入我们的日常生活中。数字电路又称逻辑电路，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种。它们的区别在于时序逻辑电路有存储单元，具有记忆功能。而组合逻辑电路没有，它只由常用门电路组合而成，即没有从输出到输入的反馈连接，它的输出仅决定于该时刻的输入状态。在对组合逻辑电路原理进行设计时，可采用以下方法步骤：（1）分析设计要求，理清输入与输出的端口数和相互关系；（2）根据分析结果，设定变量并进行状态赋值，再列出相应的真值表；（3）由真值表写出逻辑电路的输出表达式；（4）利用卡诺图或逻辑公式将输出表达式进行化简；（5）根据最简表达式画出相应逻辑电路图。按照上述方法步骤，组合逻辑电路原理设计就完成了，但实际设计工作除此之外，还包括电路器件的选择，安装和调试等过程。而往往就是在这些环节中容易遇到问题，现将常遇问题及解决方法归纳如下：

1.接口电路的电平转换

在设计组合逻辑电路时，常常由于速度、功耗和带负载能力等问题需要将TTL门电路和CMOS门电路混合使用。这两种门电路的电源电压、参数指标等均有所不同，因此不能直接连接，而需要借助于接口电路。接口电路是指不同类型逻辑门电路之间或逻辑门电路与外部电路之间有效连接的中间电路。接口电路的设计主要分以下两种情况：第一，用TTL门电路驱动CMOS门电路。TTL门电路的电源电压为+5V，而CMOS的电源电压范围是3～18V，因此需要将TTL输出的高电平值升高来驱动CMOS门电路。方法是利用TTL门电路中的OC门做接口，适当选取OC门的外接电源和电阻来满足CMOS门电路对电源电压的要求。由OC门的功能分析可知，OC门输出的低电平约等于0.3V，高电平约等于UCC。所以，改变电源电压可以方便地改变其输出高电平。图1第二，用CMOS门电路驱动TTL门电路。方法是应用六反相缓冲器等专用接口器件直接驱动TTL负载电路，如图1所示。这类专用接口器件使用电源为+5V电源，与TTL负载电路一致，输入端允许超过电源电压，可与CMOS门电路电源相配合使用。

2.扇入问题

扇入问题是指门电路输入端口与实际电路输入端口的关系，一般分以下两种情况：（1）门电路多余输入端的处理设计电路时，需要用到的集成门电路的输入端多于实际电路需要的输入端数时，就需要将多余的输入端进行处理。在保证输入正确逻辑电平的条件下，可将多余的输入端接高电平或低电平。如果是与门或与非门，应将多余的输入端接高电平；如果是或门或或非门，应将多余的输入端接地或接低电平。为防止干扰，多余的输入端一般不能悬空。接高、低电平的方法可通过限流电阻接正电源或地，也可直接和地相连接，如图2所示。但要注意输入端所接的电阻不能过大，否则将改变输入逻辑状态。（2）门电路输入端少于实际电路需要输入端的处理当用到的集成门电路的输入端少于实际电路需要的输入端数时，可采用分组的方法进行解决。例如，实际电路需要与非门输入端口为A、B、C、D共4个，但集成门电路是2输入端与非门，可按以下分组连接解决，输出Y=，如图3所示。

3.扇出问题

逻辑电路的扇出问题，主要是指它的带负载能力，即在设计电路时，可能存在一个门电路的输出端所带的负载门太多，超出了它的带负载能力。门电路的带负载能力主要通过扇出系数N来说明，它代表电路能驱动同类型门电路的最大个数。当输出高电平、带拉电流负载时：如果NH≠NL，则把较小的个数定义为扇出系数。在设计电路时，可采用扇出系数大的门电路作为输出门。在设计组合逻辑电路时，除了以上所分析的问题外，还有一些细节需要注意的。如：用中规模集成电路实现组合函数会使电路连接简单很多；对逻辑表达式的变换与化简，是尽可能使其与给定的组合逻辑器件的形式一致，而不是单纯简化；设计时应考虑合理充分地应用组合器件的功能，应尽量选用结构原理比较简单的，但数量又少的器件来满足设计要求。综上所述，要成功设计出一个组合逻辑电路不容易，要设计一个结构简单、功能完整、参数合理的组合逻辑电路就更难，这需要设计者不断地去尝试、安装和调试，从设计的过程去积累经验。

参考文献

[1]余孟尝.数字电子技术基础简明教程(第三版)[M].高等教育出版社,2007,01.

[2]秀.电工电子学[M].高等教育出版社,2014,07.

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【关键词】数字逻辑；下标计算法；趋势分析法；Proteus软件

《数字逻辑》是计算机科学与技术专业以及电气、电子信息类专业的一门专业基础课，主要介绍数字逻辑电路的分析和设计的方法[1]，是微机原理与接口技术、单片机原理等专业课程的先导课程。该课程对学生要求起点较低，不需要过高的前序知识，但实践性较强，内容分散，不容易记忆。学生一开始接触的是基本概念、原理方法、数字逻辑运算等，内容抽象，与实际的逻辑电路联系不多，导致学生一开始就对这门课不感兴趣[2]。而在课程后半段讲解“中规模通用集成电路”时，单纯依靠板书或PPT，无法让学生对各种数字逻辑电路的结构和功能进行深入了解和分析，更加无法培养学生设计数字逻辑电路的能力。在这种情况下，教师如何在有限的时间内，精心设计教学方案，改革教学方法和教学手段，激发学生的学习热情，提高教学质量，是一个值得认真研究和深入讨论的问题[3]。下面将分别从教学方法和教学手段方面探讨如何改进数字逻辑课程的教学，从而降低课程讲解难度，提升学生的学习效率和效果，最终提升教学质量[4]。

1 教学方法改进

在涉及数字逻辑课程前面一部分内容，包括逻辑代数、组合逻辑电路和时序逻辑电路等章节的教学时，采用好的技巧或方法往往能使运算或分析更易懂、更方便且更不容易出错。下面针对数字逻辑课程中“逻辑函数表达式转换”内容提出“下标计算法”，针对“同步时序逻辑电路设计”的原始状态图构建环节提出“趋势分析法”，在避免教学过程中对教材内容原样照搬的同时，更加简化计算和降低分析难度，更大程度上避免错误的发生。

1.1 下标计算法

将一个任意逻辑函数表达式转换成标准与-或表达式是数字逻辑课程中的基础，包括卡诺图化简逻辑函数、二进制译码器或多路选择器实现逻辑函数等内容中均会用到。教材中主要采用的是代数转换法，分两步进行：

这种转换方法第一步不可或缺，但是第二步扩展最小项时会使逻辑函数变得更加复杂，运算过程中更加容易出错。针对这种缺陷，为简化计算和减少错误，在第二步运算过程中采用“下标计算法”。这种方法是把第一步得出的一般与-或表达式中的每个非最小项的与项通过表格的形式单列出来，然后计算出每个与项的全部最小项下标，并且找出所有出现且不重复的下标值，最后直接得出标准与-或表达式的简写形式。

第二步：采用“下标计算法”得出标准与-或表达式，运算过程如表1所示。

从表1中可找到出现的全部不重复下标分别是0、1、3、6、7，因而可直接得出标准与-或表达式的简写形式为

1.2 趋势分析法

在完全确定同步时序逻辑电路的设计过程中，形成正确的原始状态图是设计的第一步也是最关键的一步，否则设计出来的电路必然是错误的。而在同步计数器、序列检测器和代码检测器这三种同步时序逻辑电路的设计中，序列检测器的原始状态图的建立又是其中的重点和难点。教材中所采用的方法可行但是难以理解，学生在设计类似电路时很容易出错。针对这个问题，采用“趋势分析法”能够较好的解决。所谓“趋势分析法”，就是根据每个状态的存储功能和输入序列的变化趋势，分析现态在下一个输入信号出现时应该指向哪一个次态，这样逐步分析下去，最后得出正确的原始状态图的方法。下面以“0101”序列检测器为例来说明用“趋势分析法”建立原始状态图的过程。

例如，作出“0101”序列检测器的Mealy型状态图，典型输入/输出序列如下：

输入x 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1

输出Z 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0

首先分析需要使用的状态数目。按照一位输入的序列检测器的一般状态数规律，如果需要检测的序列有n位，则状态数需要n+1个。这是因为其中第一个状态为初态，其他n个状态用于存储n位序列的变化过程。此处待检测序列是“0101”共四位数，故而需要五个状态。其中A状态为初始状态，B状态用于存储输入信号“0”，C状态用于存储输入信号“01”，D状态用于存储输入信号“010”，E状态用于存储输入信号“0101”（即待测序列）。

接下来采用“趋势分析法”作出Mealy型原始状态图，分析过程如图1所示。

“趋势分析法”分析过程说明如下：

（1）从初态A开始，当x=0时，状态从A到B，因为状态B存信号“0”，输出Z=0；当x=1时，状态从A到A保持不变，输出Z=0。

（2）此时处于状态B。当x=0时，状态从B到B，输出Z=0；当x=1时，状态从B到C，因为状态C存信号“01”，输出Z=0。

（3）此时处于状态C。当x=0时，状态从C到D，因为状态D存信号“010”，输出Z=0；当x=1时，状态从C到A，因为信号“011”不能构成“0101”序列的任何一部分，所以只能回到初态A，输出Z=0。

（4）此时处于状态D。当x=0时，状态从D到B，因为状态B存信号“0”，输出Z=0；当x=1时，状态从D到E，因为已经构成“0101”序列，并且输出Z=1（只有检测到待测序列时输出Z=1，否则Z=0）。

（5）此时处于状态E。当x=0时，状态从E到D，因为状态D存信号“010”，输出Z=0；当x=1时，状态从E到A，因为信号“011”不能构成“0101”序列的任何一部分，输出Z=0。注意“当x=0时，状态从E到D”是学生分析时最容易出错的地方，错误原因在于认为“状态应该是从E到B”，这是没有考虑到当输入信号“0101……”重复出现时，前一个“0101”序列的后半段能够作为下一个“0101”序列的前半段这种情况。

2 教学手段改进

为了增强学生对数字电路的感性认识，加深学生对数字逻辑分析方法的理解，掌握常用集成器件的基本使用方法，提高学生学习兴趣[6]，避免枯燥的集成芯片和数字逻辑电路功能讲解。将Proteus软件引入数字逻辑课程教学，可增强教学的生动性和直观性[7]。Proteus 软件具有多种元件库，其中的元器件大多均可直接用于实际电路的搭建，而且该软件提供了多种与实际仪器仪表用法相似的虚拟仪器设备，还有各种信号源，几乎可以完成各类数字逻辑电路的设计、测试和辅助分析工作[8]。

在讲解通用中规模时序逻辑电路章节的集成计数器相关内容时，用同步计数器构建任意进制计数器有多种方法，电路比较灵活，既可以利用计数器的清除端，也可以用预置功能。此时可利用Proteus仿真演示动态过程，节约大量的教师口头讲述时间，这样更具感染力和说服力，学生也更容易理解接受[9]。

例如，4位二进制同步可逆计数器74193构成模10加法计数器和模12减法计数器，要求用Proteus软件实现。其仿真结果如图2所示。

图中电路分成上下两个部分，上半部分电路是模10加法计数器，下半部分电路是模12减法计数器。两个计数器电路相同之处是均由信号发生器（发出频率为1Hz，电压为0-+5V的方波信号）、同步可逆计数器74193、七段显示译码器7448和七段共阴极数码管构成。不同之处在于加法计数器采用累加计数，当计数器输出由1001变成1010时，与门输出为1，该信号接至清除端MR，使计数器状态变成0000，因而其计数范围是0000-1001，从而构成模10加法计数器。而减法计数器采用累减计数，初始设置端平时为1，电路开始工作时置入初态1111，然后开始减1计数，当计数器输出由0100变为0011时，或门输出由1变为0，该信号送至预置端PL，使计数器立即置入1111，因而其计数范围是1111-0100，从而构成模12减法计数器。

3 结语

通过“下标计算法”能够让学生在进行逻辑函数表达式转换时更加简便快速、少犯错误。通过“趋势分析法”能够让学生在同步时序逻辑电路的设计过程中，走好关键的第一步，形成正确的原始状态图。通过Proteus软件仿真，能够让原本枯燥乏味的数字逻辑电路讲解变得更加形象、生动和直观。在教学过程中需要不断地研究和尝试新的教学方法和教学手段，以提高数字逻辑课程的教学效果，为学生学习后续专业课程以及为解决工程实践中所遇到的数字系统问题打下坚实的基础。

【参考文献】

[1]陶永明.《数字逻辑》课程教学方法研究及探讨[J].现代计算机：专业版，2010（5）：98-102.

[2]董汉磊，吕治国.“数字逻辑设计”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2011（28）：122-123.

[3]徐健宁.《数字逻辑电路》课程的教改探索[J].职业时空，2011，7（9）：109-110.

[4]施键兰，赵芮，黄文秀，等.《数字逻辑》课程教学改革的探索[J].现代计算机：专业版，2011（23）：45-47.

[5]欧阳星明，于俊清，等.数字逻辑[M].4版.武汉：华中科技大学出版社，2009：32-34.

[6]庄立运，王晓辉.Proteus在数字电子技术课堂教学中的应用探讨[J].科技信息， 2011（13）：84.

[7]陈坚祯，阳平，程鹏，等.Proteus仿真在计算机嵌入式方向系列课程中的应用[J]. 湖南科技学院学报，2012，33（8）：63-65.

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摘要：本文分析了现有数字电子技术理论教材和实验教材的内容和不足之处，深入分析了该如何选择电子技术的理论和实验教材，以达到培养学生能力为重点，加强该课程的实践环节，使学生实践与理论结合，满足现代社会需要。

关键词：数字电子技术；现状；选择

中图分类号：TN79文献标识码：A文章编号：1006-026X（2012）04-0000-02

一、 引言

数字电子技术课程是电气工程、机电工程和信息工程等诸多专业一门重要的专业基础课，其对个专业的专业课程起着尤为重要的作用。随着信息技术的发展和知识的积累，在目前的高等教育中出现了两个问题，其一是课程数目的大幅增加导致每门课的平均课时数较大减少的问题；其二是平均课时数减少而课本内容增多的问题。比如过去本科四年需要学习的课程在35门以下，而现在增加到了45门以上；过去一门课的课时数为72学时，而现在只能减少为54学时。但是学生学习的课本不仅没有变薄，反而增加了学习内容和信息量，其最终的结果导致老师觉得课程难于教学，学生觉得课程难于学习，教学效果大不如以前。数字电路这门课程同样存在这样的问题，而解决该问题的有效措施是选择合适学时、合适教学的教材。

目前的数字电子技术教材主要有理论和实验教材两种。其中理论教材在内容上存在的问题是理论知识过于强调知识的理论性，缺少与实际应用的举例和论证，这样很难培养学生的实践技能；而实践教材存在的不足是没有与理论教材配套，导致实践教学很难与理论教材有效地结合起来。针对以上问题选择更有利于教学和培养学生能力的理论教材和实验教材显得至关重要。

二、数字电子技术教材的现状分析

（1） 现有的理论教材内容分析和不足

在目前的各高校中，重点高校一般是选择自己编写的理论教材，但是其他大部分一般高校选择国家级规划教材或者名校编著的教材。数字电子技术理论教材很多，很难一一细细分析比较，但总的来说，其内容上大致一样。现根据大部分数字电子技术教材分析该课程的内容和不足。

从内容上分析现有的数字电子技术教材，其一般包括逻辑代数基础、门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、半导体存储器、数-模与模-数转换、脉冲波形的产生与整形、可编程逻辑器件、硬件描述语言等。其中逻辑代数基础、门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路是该课程的重点与基础。下面对以上基础重点部分详细分析其内容和不足之处。

针对该课程的第一部分――逻辑代数基础，其主要讲述了各种进制与进制之间的相互转换、各种编码、逻辑代数运算、基本公式、基本定理、逻辑函数化简方法及其表示方法等。在现代的教育中，很多同学在高中学习计算机时就学习了二进制、码制等内容，而且在学习该课程之前已经学习了C语言等编程语言，这些编程语言都都讲述了进制及其相互转换这方面的知识。对于逻辑函数的化简方法应该重点阐述，尤其是卡诺图，其在实际的应用中很常用。该部分的不足之处就是重复阐述了进制，浪费篇幅和时间。

在门电路章节中，其主要主要讲述了二极管、三极管、CMOS门电路、TTL集成电路等。对于大部分高校而言，在学习该课程之前都学习了模拟电路课程，该课程已经详细分析了二极管和三极管。因此该部分的主要不足之处在于过多地介绍了二极管、三极管特性分析。

在组合逻辑电路章节中，其主要讲述了组合逻辑电路的分析方法、组合逻辑电路的设计方法、常用的组合逻辑电路、组合逻辑电路中的竞争 - 冒险等内容。在该部分中，仔细分析其内容发现其有很多重复部分，主要在组合逻辑电路的设计方法这部分，由于大部分的设计方法都是大同小异，用了很多篇幅介绍。

在触发器章节中，其主要讲述了基本触发器原理、电平触发、脉冲触发、边沿触发的触发器、触发器的逻辑功能及其描述方法等内容。这部分基本上没有什么大的问题，因为内容较陌生，对后面的时序逻辑电路尤为重要，所以应该详细阐述。

在时序逻辑电路章节中 ,其主要讲述了时序逻辑电路的基本概念及其特点介绍 、时序电路的分析方法 、比较常见的时序逻辑电路及其设计原理等内容。在该部分中，仔细分析其内容发现其有很多重复部分，主要在时序逻辑电路的设计方法这部分，由于大部分的设计方法都是差不多，用了很多篇幅介绍。

在可编程逻辑器件和硬件描述语言章中，其主要讲述了现场可编程逻辑阵列（EPLA）、可编程阵列逻辑（PAL）、通用阵列（GAL）、CPLD、FPGA、Verilog语言及其简单示例等主要内容，该部分在以后的学习中会单独开设这方面的课程，可以大大减少这部分内容的介绍。

在脉冲波形的产生与整形章节中，其主要讲述了施密特触发器、单稳态触发器、波形发生器、555定时器及其应用等内容。这部分对于实验教学尤为重要，应该大部分介绍。

对于该课程最后一部分内容――A/D和D/A转换，其主要讲述了D/A转换器和A/D转换器。由于在实际的应用过程中我们是用芯片设计的，所以这部分只需简单的介绍各种转换器的原理而重点阐述各种转换器的特性和适用场合。

（2） 现有的实验教材内容分析和不足

实验教学对于实践性很强的课程而言无疑非常重要，它是理论联系实际的桥梁，是检验理论学习的一个重要环节。对数字电子技术课程也是同样的重要。目前该课程实验教学的教材很少，并且很杂，我们需要分析其实验教材的主要内容，指出其不足之处。大部分的实验教材内容也差不多，其主要根据理论教材来编写的。

数字电子技术的实验教材大部分包括三大部分，第一部分是基础实验，这些实验主要是验证理论学习中的一些基本原理、基本模块，为了加深对理论的理解。第二部分是综合实验，该部分主要是利用第一部分的基本模块，设计相对复杂的实验，可以提高同学的创新和实践能力。第三部分是实际设计制作部分，该部分主要是要求同学利用现有的条件设计制作一个实际的、满足实验要求的小作品。该部分旨在培养学生的实际动手能力，分析问题，解决问题的能力，增强学生的调试能力。

对于第一部分，其主要内容是TTL与非门的逻辑功能与参数测试，门电路逻辑功能测试与变换，编码器测试及其应用，译码器测试及其应用，数据选择器测试及其应用，数值比较器测试及其应用，触发器测试及其功能转换，移位寄存器测试及其应用，计数器测试及其应用，555定时器的应用。这部分内容主要是基本模块，篇幅不宜过大，但是实验平台往往选择数字电子技术实验箱，同学们只需要接线即可，然后完成相应的实验报告。

对于第二部分，其主要内容是组合逻辑电路的设计，一位数值比较电路的设计，同步时序逻辑电路的设计，计数、译码、显示电路的设计，60s定时显示电路的设计。这部分内容主要是利用第一部分的模块设计跟更为复杂的电路。可以详细阐述设计的思路，可能需要更大的篇幅。该实验的实验平台仍然是数字电子技术实验箱，同学们仍然只需要接线即可，然后详细完成实验报告。

对于第三部分，其主要的内容是数字电子钟，电子表，篮球计时器，多路抢答器，电子拔河游戏机，数字频率计，光控路灯，交通信号灯控制电路，彩灯循环控制电路等。这部分内容本意是需要实际制作与设计，需要同学们用电烙铁实际焊接，调试完成的，但是有些教材是使用一些仿真软件设计的，这样大大减轻了同学们的实际制作难度，无法真正达到提高实际调试制作能力。

三、浅析数字电子技术教材的选择

（1）理论教材的选择

对于数字电子技术理论教材的选择，我们根据第二部分数字电子技术理论教材的现状和不足，依次一部分一部分地阐述每章节的选择要求，以达到理论教学的目的。

对于逻辑代数基础章节，根据上面的分析可知需要选择的教材应该从内容上注意以下几点：

1.简单或者忽略介绍有关二进制、进制转换方面的内容。

2.着重介绍逻辑代数的化简方法，尤其是卡诺图。

对于门电路章节，根据上面的分析可知需要选择的教材应该从内容上注意以下几点：

1.简单介绍有关半导体二极管、三极管特征而着重介绍其工作在开关状态的原理和动态性能参数。

2.重点介绍CMOS集成门电路而减少介绍TTL集成门电路。

3.重点介绍TTL 电路的一些注意事项和一些比较重要而且常见的门电路 ,如与门、或门、非门、与非门、或非门、OC门、三态门等，简单介绍其他类型的TTL门电路。

对于组合逻辑电路章节，因为这章节在该教材中很重要，那么我们选择的时候应该从内容上注意很多，由于大部分组合逻辑电路的设计过程基本上相同，我们选择的时候需要注意介绍该部分的篇幅不宜过多，而应该把重点放在各种逻辑电路的逻辑特点、器件特点、器件性能的扩展与使用上，举例几个逻辑器件的设计说明就可以，对于比较特殊的逻辑器件应该详细介绍。这主要是因为我们实际使用到的数字电路不需要我们深入理解其中的内部工作原理，只需要知道该器件的使用方法，使用特点，注意事项即可，只需要把它当做模块按照需要拿来用即可。就像50年代时，一般的电子学教材书籍对电阻、电容和电感的内部工作原理大量深入的分析，但是我们现在的教材已经没有该部分内容，这主要是因为我们大家学习电子知识，旨在去应用它们，而不需要深入理解其内部从微观统计力学的原理角度去推倒电感值得具体公式。

对于触发器章节，根据上面的分析可知需要选择的教材应该从内容上注意尽量选择比较详细描述该章节的书籍，因为这部分知识对后续的学习尤为重要，如理解时序逻辑电路的工作原理，理解计算机存储器，寄存器、锁存器等等。

对于时序逻辑电路章节，根据上面的分析可知需要选择的教材应该从内容上注意选择时序逻辑电路的设计方法阐述较少的书籍，而是以举例的方式进行阐述和验证时序逻辑电路的工作原理。主要是因为在时序逻辑电路的设计方法这部分，由于大部分的设计方法都是差不多。

对于可编程逻辑器件和硬件描述语言章节，根据上面的分析可知需要选择的教材应该从内容上注意根据学校后续的学习课程来选择，如果学校后面有专门的课程学习这部分内容，那么我们只需要简单的介绍即可，如果没有的话那么我们选择比较详细描述这部分内容的教材。当然，不一定找得到这样的教材，那么我们可以选择两本书，一本是主体上课讲述数字电路技术的基本知识，而另外一本让同学们课外的学习和扩展。

对于脉冲波形的产生与整形章节，由于现有的教材都对这部分内容有比较好的阐述，这部分内容不仅对理论学习重要，而且在实际的实践过程中经常用到。所以尽量选择阐述比较详细的教材。

对于A/D和D/A转换章节，由于我们在实际的应用之中只是拿其芯片用，不过还是得尽量弄懂其内部工作原理，我们还是得详细分析和理解一些A/D和D/A转换器的工作原理和设计思路，对我们理解将来使用的芯片有一个更好的理解。在选择的时候我们可以不用考虑这部分。

综上所述，我们在选择这部分数字电子技术理论教材时，尽量满足以上各章节的要求，但是实际情况还得根据各高校的教学目的和教学层次，如果是研究类型高校，那么我们可以选择尽量详细介绍、深入分析其内部工作的教材，如果是应用型高校或者高职类学校，那么我们尽可以按照上面分析的要求来选择，如果一本教材无法满足上面的要求，可以选择一本为主，两外一本为辅的办法，以达到教学目的。

（1）实验教材的选择

对于数字电子技术实验教材的选择，我们根据第二部分数字电子技术实验教材的现状和不足，依次按照那三部分要求来选择，以达到理论教学的目的。

对于第一部分――基础实验，这部分主要是验证理论学习的一些基本知识，那么在选择的时候我们不求详细介绍个实验的实验步骤，而是要详细、多方面的涵盖理论学习的内容。不过还得考虑学校的实验教学设备情况，根据实验设备可以提供的实验，来灵活的选择实验。

对于第二部分――综合实验，这部分主要是利用第一部分的基本实验来完成该部分的，尽量选择可以覆盖主要知识模块的实验，已达到各知识、各模块的融会贯通、灵活创新。同理，这部分实验也是得依赖于学校的实验教学设备和实验教学学时，我们可以按照各高校的实际情况灵活选择实验。

对于第三部分――实际设计和制作，该部分主要是实际设计并制作完成一些具有现实意义的实验。那么在选择时我们得考虑一下高校的实际情况，包括实验条件和教学学时，但是这部分对于同学们的实践能力、分析问题、解决问题、创新思维的培养尤为重要。那么我们可以多选择实验，没有学时完成的可以让同学们在课外完成或者提供一个实验平台，组成兴趣实验小组，合作完成。这样带来的好处是可以培养学生合作精神、自己动手实践的能力，增强学生对学习电子知识的极大兴趣。

综上所述，我们在选择这部分数字电子技术实验教材时，根据学校的实际设备情况和实验教学学时，灵活多变的选择适合自己高校的实验教材，培养具有较强实践能力的学生。

四、总结

本文分析了数字电子技术理论教材和实验教材的现状和不足，根据现状和各高校的实际情况提出了选择合适的，可以培养学生能力的教材，增强学生的学习主动性和实践能力的教材，在学时不够的情况下满足各高校的教学目的的教材。

目前，对数字电子技术教材的选择还有一些问题，有许多的不尽完善支持，本文是作者根据多年的教学经验和实践心得提出的具有建设性的观点。旨在提高教学效果，培养学生的创新思维、实践能力、分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

［1］余孟尝主编.数字电子技术基础简明教程 (第2 版).北京:高等教育出版社,2002

［2］江晓安等编著.数字电路.西安:西安电子科技大学出版社,2002

［3］郝波主编.数字电路.北京:电子工业出版社,2003

［4］王毓银主编.数字电路逻辑设计 (第 2 版).北京:高等教育出版社 ,2005

［5］朱正伟,何宝祥,刘训非编著.数字电路逻辑设计.北京:清华大学出版社 ,2006

［6］禹思敏,朱玉玺主编.数字电路与逻辑设计,广州:华南理工大学出版社 ,2006