組合電路的設(shè)計步驟精選(九篇)

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第1篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

【關(guān)鍵詞】邏輯轉(zhuǎn)換儀；組合邏輯電路；化簡；變換

【Abstract】The main characteristic and using method of virtual instrument-Logic Converter are introduced，There are some typical combinational logic circuit in it.Example analysis shows that，Based on design of Combinational Logic Circuit based on Logic Converter is not only convenient， concise，and greatly improve the students’ interest in learning，strengthen the teaching effect.

【Key words】Logic Converter；Combinational logic Circuit；Simplify；Conversion

0 引言

組合邏輯電路設(shè)計作為數(shù)字電路的重要組成部分，不僅是對所學(xué)過的組合邏輯電路圖、真值表和邏輯函數(shù)表達式的鞏固和應(yīng)用，而且是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。然而筆者在以往數(shù)字電路的教學(xué)工程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對組合邏輯電路的設(shè)計學(xué)習(xí)掌握比較困難，究其原因是在組合邏輯電路設(shè)計過程中，邏輯函數(shù)化簡和變換環(huán)節(jié)成了學(xué)生掌握該重要知識點的攔路虎。

通過筆者十余年的教學(xué)實踐證明，將Logic Converter應(yīng)用于組合邏輯電路設(shè)計的教學(xué)過程中，不但可使其變得方便、簡潔，而且大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固了課程教學(xué)效果，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)進一步奠定了基礎(chǔ)。

1 Logic Converter

Logic Converter（邏輯轉(zhuǎn)換儀）是仿真工具軟件Multisim特有的虛擬儀器之一，不僅在現(xiàn)實中沒有這種儀器，而且在當前其他的仿真軟件中也沒有，可謂名副其實的虛擬儀器。但它可以非常方便的實現(xiàn)邏輯電路、真值表和邏輯函數(shù)表達式的相互轉(zhuǎn)換。Logic Converter在Multisim軟件中的圖標和雙擊鼠標后的面板如圖1所示。

圖1所示Logic Converter面板共分為4個分區(qū)，最上面的A～H為8個輸入端，如邏輯變量需要3個，需用鼠標左鍵點擊A、B、C 3個對應(yīng)輸入端即可；中間左邊空白區(qū)為顯示區(qū)，共分3個顯示欄，左邊顯示輸入變量取值所對應(yīng)的個數(shù)，中間顯示輸入變量的各種二進制取值的組合，右邊顯示邏輯函數(shù)輸出對應(yīng)的邏輯值；右邊的Conversions區(qū)為邏輯轉(zhuǎn)換區(qū)，通過點擊鼠標左鍵方便的實現(xiàn)邏輯電路、真值表和邏輯函數(shù)表達式等功能的相互轉(zhuǎn)換；最下面空白長條區(qū)為邏輯函數(shù)表達欄，用于邏輯函數(shù)表達式的顯示或輸入。

2 組合邏輯電路設(shè)計

組合邏輯電路設(shè)計是指根據(jù)提出的邏輯功能要求，設(shè)計出一個最佳的邏輯電路去滿足該邏輯要求的過程。組合邏輯電路的一般設(shè)計步驟如圖2所示。

在圖2所示的5個步驟中，邏輯函數(shù)化簡和變換之所以成為學(xué)生學(xué)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計的攔路虎，是因為邏輯函數(shù)的代數(shù)法化簡，不但要求學(xué)生熟練的掌握邏輯函數(shù)的相關(guān)定律和規(guī)則，而且要有一定的技巧，特別對于化簡得到的是否為最簡式往往很難以確定。此時，大家都會想到卡諾圖不是可以解決是否為最簡式的這一問題嗎？但常常是卡諾圖的邏輯相鄰和“畫圈”使得學(xué)生望而卻步。

3 基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計

下面就以數(shù)字電路中常見的血型配對指示器為例，采用Logic Converter對其進行設(shè)計。問題提出：設(shè)計一個血型配對指示器。輸血時供血者和受血者的血型配對情況如圖3所示，即同一血型之間可以相互輸血；AB型受血者可以接受任何血型的輸出；O型輸血者可以給任何血型的受血者輸血。要求當受血者血型與供血者血型符合要求時綠指示燈亮，否則紅指示燈亮。

根據(jù)提出的邏輯問題，按照圖2所示的組合邏輯電路設(shè)計步驟，首先對題目進行邏輯抽象，如表1所示。

打開Multisim軟件，用鼠標左鍵雙擊Logic Converter圖標后，得到其面板如圖4右邊所示，依據(jù)血型配對的邏輯抽象，點擊A、B、C、D4個輸入端，其對應(yīng)的16種邏輯狀態(tài)隨即顯示出來，同時在顯示區(qū)的最右邊出現(xiàn)了16個，如圖4左邊所示，此時只需按周題目的邏輯要求逐一用鼠標單擊所對應(yīng)的邏輯狀態(tài)，即完成了圖2中的列真值表的過程，其結(jié)果如圖4右邊所示。

根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)表達式，只需點擊Conversions區(qū)的（從真值表到表達式）按鈕，這時在面板底部邏輯表達式欄將出現(xiàn)對應(yīng)的用標準的與或式表示的邏輯函數(shù)表達式，如圖5左邊所示，其中表達式中的A表示邏輯變量A反變量，即為。

從所得到的邏輯表達式可看出，其為9項4個變量的與或表達式，如果借助代數(shù)法化簡，不僅工作量大，而且不易得到最簡式，即使采用邏輯圖化簡，也需要大量時間和精力去完成，而采用Logic Converter來化簡該函數(shù)，同樣只需只需點擊Conversions區(qū)的（從真值表到簡化表達式）按鈕，這時在面板底部邏輯表達式欄將出現(xiàn)對應(yīng)的用最簡與或式表示的邏輯函數(shù)表達式，如圖5右邊所示。

最后，只需點擊Conversions區(qū)的（從真值表得到邏輯電路圖）按鈕，這時在Multisim編輯區(qū)的左上方得到由與門、或門和非門組成的圖5右邊所示的用最簡與或式表示的邏輯函數(shù)電路圖，如圖6虛線框內(nèi)所示。其中輸出端Y所連接的紅、綠燈為后期驗證所增加的。

可見，基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計，只需要輕輕的點擊鼠標就可將學(xué)生在學(xué)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計的攔路虎―邏輯函數(shù)化簡變得方便、高效。

4 結(jié)束語

基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計，不但使其變的簡單、高效、快捷，而且提高了學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，同時對于鞏固課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和計算機操作能力等都具有顯著效果，也符合當今教學(xué)過程中借助計算機輔助教學(xué)的趨勢。

【參考文獻】

[1]蔣卓勤，鄧玉元.Multisim2001及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2]閔衛(wèi)鋒.Multisim2001在《電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007.

第2篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞：卡諾圖 數(shù)字電路 邏輯函數(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

Abstract：Karnaugh map is a kind of geometric figure that reflects the relation between the adjacent， which is used in the representation and simplification of logic function. Though a number of examples， it shows the application of karnaugh map such as solving the inverse function of logic function， judging the phenomenon of competitive adventure and the design of combinational logic circuit and sequential logic circuit . It can greatly simplify the process of analysis and design of digital circuit by flexibly applying karnaugh map， which can have a great effect.

keywords：karnaugh map； digital circuit； logic function； application

1 引言

卡諾圖是由2n個方格組成的、并能體現(xiàn)最小項邏輯相鄰關(guān)系的幾何圖形。從卡諾圖上能直觀地找出具有相鄰關(guān)系的最小項并將其合并化簡，這種方法無需特殊的技巧和熟記公式，只要按照正確的步驟和一定的化簡原則就能容易地得到最簡結(jié)果，因此卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡中得以廣泛的應(yīng)用。

事實上，卡諾圖除了可以化簡邏輯函數(shù)，還有很多其他的用途，只要靈活運用，即可大大化簡數(shù)字電路的分析和設(shè)計過程。本文通過實例，闡述了卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡之外的幾點巧妙應(yīng)用。

2 卡諾圖在數(shù)字電路中的巧妙應(yīng)用

2.1利用卡諾圖求邏輯函數(shù)的反函數(shù)

利用反演規(guī)則可以比較容易地求出邏輯函數(shù)的反函數(shù)，但得到的表達式并一定最簡。如果利用卡諾圖，對邏輯函數(shù)表達式中沒有出現(xiàn)的最小項之和進行化簡，即采用包圍0的方法，得到的表達式即為邏輯函數(shù)反函數(shù)的最簡與或式。

例1：求邏輯函數(shù)的反函數(shù)。

解：畫出邏輯函數(shù)的卡諾圖（如圖1），在卡諾圖中對0加包圍圈，可求出反函數(shù)的最簡與或式，即得。

2.2利用卡諾圖分析組合邏輯電路中的競爭冒險

在組合邏輯電路中，門電路的兩個不同電平輸入信號同時向相反方向轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為競爭，由競爭而可能產(chǎn)生輸出干擾脈沖的現(xiàn)象稱為冒險。為保證電路正常工作，設(shè)計時需注意判斷和消除競爭冒險現(xiàn)象。判斷和消除競爭冒險的方法有代數(shù)法、實驗室法，其中利用卡諾圖判斷有無競爭冒險，并用增加冗余項消去互補變量的方法，直觀、簡便。

卡諾圖法的步驟是：先畫出邏輯函數(shù)的卡諾圖，然后在卡諾圖上畫出與表達式中的乘積項相對應(yīng)的包圍圈，如果圈與圈之間出現(xiàn)相切，且相切處沒有被其他圈包圍，即可判斷出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象。

例2：判斷邏輯函數(shù)是否有可能產(chǎn)生競爭冒險，如果可能應(yīng)如何消除。

解：由邏輯函數(shù)畫出卡諾圖（圖2），并按、畫出包圍圈（圖2上用實線表示），從圖上可看出兩個圈相切，且相切處沒有被其他圈包圍，表明產(chǎn)生了競爭冒險，此時，若對相切部分的相鄰項加包圍圈（圖2上用虛線表示），即增加冗余項，從而實現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象的消除。此時邏輯函數(shù)的表達式變?yōu)椤?/p>

2.3利用卡諾圖實現(xiàn)“用具有n 個地址輸入端的數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計m變量（n

用具有n 個地址輸入端的數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計m變量（n

卡諾圖法步驟是：先畫出邏輯函數(shù)的卡諾圖，然后選定地址變量，并以地址變量的變化組合在卡諾圖上畫包圍圈，再根據(jù)包圍圈中出現(xiàn)1的方格寫出除地址變量外的變量形式，該變量形式即為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)端的輸入量Di。

例3：用8選1數(shù)據(jù)選擇器CC4512實現(xiàn)邏輯函數(shù)。

解：畫出邏輯函數(shù)的卡諾圖（圖3），選地址A2A1A0變量為ABC，即把ABC接在器件的地址輸入端A2A1A0。然后在卡諾圖上以ABC的八種取值組合畫包圍圈（用虛線圈表示），由每個包圍圈中出現(xiàn)1的方格，可得數(shù)據(jù)輸入端分別為：，，，按此結(jié)果可畫出相應(yīng)的邏輯電路圖（圖4）。

2.4利用卡諾圖實現(xiàn)“用JK觸發(fā)器設(shè)計時序邏輯電路”

時序邏輯電路設(shè)計步驟一般是先根據(jù)邏輯功能確定欲實現(xiàn)電路的狀態(tài)表，再選定觸發(fā)器類型，然后求取輸出方程和觸發(fā)器的激勵方程，最后進行自啟動檢查，畫出邏輯圖。若選擇JK觸發(fā)器，電路的激勵方程需要間接導(dǎo)出。借助卡諾圖可快速容易地求出JK觸發(fā)器的激勵方程。

例4：已知某時序電路的狀態(tài)表如表1所示，用JK觸發(fā)器實現(xiàn)該電路。

傳統(tǒng)方法：結(jié)合時序電路的狀態(tài)表（表1）和JK觸發(fā)器激勵表（表2）可得表3，據(jù)此畫出兩個JK觸發(fā)器的輸入J、K和電路輸出Y共計5個卡諾圖。然后遵循卡諾圖化簡原則即可找到觸發(fā)器的激勵方程和輸出方程。這種方法要求能準確寫出JK觸發(fā)器激勵表，而且卡諾圖使用個數(shù)較多。

巧妙方法：直接根據(jù)表1畫出次態(tài)卡諾圖（圖5），在卡諾圖上按變量Q1取值為1、為0把卡諾圖分成兩部分（用虛線劃分），并在每個部分對出現(xiàn)1的格子畫包圍圈，根據(jù)每個包圍圈寫出與項式并相加得到次態(tài)表達式，與JK觸發(fā)器的激勵方程對比，則很容易地得到觸發(fā)器1的激勵方程，同樣的方法可得到觸發(fā)器0的激勵方程。

3 結(jié)語

綜上所述，卡諾圖在數(shù)字電路中應(yīng)用廣泛，不僅可以化簡邏輯函數(shù)，還可以在求邏輯函數(shù)的反函數(shù)、組合電路中競爭冒險判定、組合邏輯電路設(shè)計、時序邏輯電路設(shè)計等方面體現(xiàn)其優(yōu)越性。靈活巧妙地運用卡諾圖，對提高數(shù)字電路課程的教學(xué)效果和簡化數(shù)字電路的分析設(shè)計過程，都起到了事半功倍的效果。

參考文獻

第3篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；火災(zāi)報警；電路設(shè)計；仿真

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）16-0063-02

0 引言

組合邏輯電路的基本構(gòu)成單元是門電路，與時序邏輯電路不同，組合邏輯電路無記憶功能，輸出信號僅取決于當時的輸入信號[1]。組合邏輯電路的設(shè)計是根據(jù)給定的實際問題，用邏輯函數(shù)進行表達，用數(shù)字電路來實現(xiàn)邏輯其功能。常用的中規(guī)模組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器等。

在設(shè)計硬件電路之前，常用一些虛擬軟件進行仿真設(shè)計，Multisim軟件是一款應(yīng)用較廣，功能強大的電子電路設(shè)計開發(fā)與仿真軟件[2-5]。

文中，以集成與非門74LS00、譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)選擇器74LS151為主要元件設(shè)計了產(chǎn)生火災(zāi)報警控制信號的三種電路，設(shè)計平臺為基于windows系統(tǒng)的Multisim 12.0軟件，并進行了仿真測試。

1 電路設(shè)計與仿真

組合邏輯電路的設(shè)計步驟一般為：①根據(jù)設(shè)計要求，定義輸入、輸出的邏輯狀態(tài)；②填寫真值表；③由真值表，寫出邏輯函數(shù)的最小項表達式并進行化簡；④采用相應(yīng)的元器件進行電路布線。

文中，火災(zāi)報警系統(tǒng)的輸入為煙感、溫感和紫外光感三種火災(zāi)探測器，當其中兩種或兩種以上探測器檢測到火災(zāi)信號時，則系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報警信號。設(shè)煙感信號為A、溫感信號為B、紫外光感信號為C，報警信號為Y，當有信號時為1，無信號時為0，列出真值表，如表1所示。

1.1 基于與非門的電路設(shè)計 集成與非門74LS00有14個管腳，可以實現(xiàn)4個二端輸入與非邏輯功能，74LS10可以實現(xiàn)3個三端輸入與非邏輯功能。由公式（2）可見，此報警控制電路需要4個與非門，即三個二端輸入與非門，一個三端輸入與非門，電路連接如圖1所示，其中三個探測信號輸入端接入74LS00的三個二端輸入引腳，三個二端與非門的輸出接入74LS10的一個三端與非門輸入引腳。

圖1中的XLC1為邏輯變換器，是一種虛擬儀器，可以接入報警系統(tǒng)的輸入與輸出端，測試與驗證其邏輯功能，從圖2可見，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達式與設(shè)計要求一致。

1.2 基于譯碼器的設(shè)計 譯碼是編碼的反過程，74LS138譯碼器是集成有三個輸入端，八個輸出端的中規(guī)模組合邏輯電路，譯碼器的各輸出端引腳信號對應(yīng)于輸入端二進制信號的組合情況。

依公式（4）可知，只要將譯碼器對應(yīng)的四個輸出端引腳接入74LS20芯片中的一個四輸入端與非門即可，電路如圖4所示。圖中，譯碼器74LS138的G1、～G2A與～G2B為控制端，當G1接高電平，～G2A與～G2B接低電平時，芯片才能實現(xiàn)譯碼功能。系統(tǒng)接入邏輯變換器，對整個電路的功能進行了測試，測試結(jié)果與圖2所示一致。

1.3 基于數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計 數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)地址輸入端的二進制信號，對輸入端信號進行選擇。8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151是集成有三個地址輸入端A、B、C，8個數(shù)據(jù)輸入端D0～D7的中規(guī)模組合邏輯電路。74LS151數(shù)據(jù)選擇器的功能用邏輯函數(shù)表示為

這樣只要將數(shù)據(jù)選擇器的輸入端進行適當?shù)闹梦槐憧梢詫崿F(xiàn)此報警功能，電路如圖4所示。

圖中，數(shù)據(jù)選擇器74LS151的～G為控制端，低電平有效，D3、D5、D6、D7接高電平，其余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入端接低電平，地址輸入端A、B、C與數(shù)據(jù)選擇器的輸出Y端接入邏輯變換器，以驗證邏輯電路功能，驗證結(jié)果與圖2所示一致。

2 結(jié)論

組合邏輯電路廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字電路設(shè)計中，文中給出了用集成與非門74LS00、74LS10，中規(guī)模組合邏輯電路器件74LS138譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計火災(zāi)報警控制電路的三種方法，并用最新版本的Multisim軟件進行了直觀的仿真驗證。三種電路設(shè)計中，運用數(shù)據(jù)選擇器最為有效。Multisim軟件為組合邏輯電路的設(shè)計與仿真提供了強有力的計算機虛擬平臺。

參考文獻：

[1]王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2002.

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[3]石嘉順.基于multisim環(huán)境下的電路設(shè)計與仿真[J].計算機仿真，2007，24（12）：306-308.

第4篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞：合理；穩(wěn)定；效率；邏輯函數(shù)

繼電控制線路的主要作用是為生產(chǎn)機械服務(wù)，是生產(chǎn)機械在生產(chǎn)過程中不可缺少的重要組成部分。在自動生產(chǎn)流水線上或機床控制方面很多都采用繼電控制方式的電氣控制線路，實際生產(chǎn)中，繼電控制線路設(shè)計是否可靠、合理、穩(wěn)定，直接影響著生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益。我們在從事維修電工實踐教學(xué)和校企合作技能培訓(xùn)過程中，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生和學(xué)員，甚至是有不少實際生產(chǎn)經(jīng)驗豐富的一線電工，在如何設(shè)計出合理的繼電控制電路方面都存在著較大的欠缺，這說明，具體有效的線路設(shè)計是學(xué)生和學(xué)員學(xué)習(xí)中的較大難題。

在繼電控制線路設(shè)計中，不少設(shè)計人員采用的是經(jīng)驗設(shè)計法。此法在設(shè)計比較簡單的控制線路時有較大優(yōu)勢，但在設(shè)計比較復(fù)雜的控制線路時顯現(xiàn)出一定的局限性。第一，對設(shè)計者要求高，需要設(shè)計者熟悉工業(yè)系統(tǒng)中各種典型的控制線路和豐富的實踐經(jīng)驗及設(shè)計技巧的積累；第二，設(shè)計效率低，在工程應(yīng)用上不方便，要求設(shè)計人員在設(shè)計過程中要反復(fù)修改完善，通過不斷試驗論證來滿足生產(chǎn)工藝要求，耗費大量的時間和精力；第三，設(shè)計方案不可靠、不經(jīng)濟，由于經(jīng)驗以感性認識為主，不具理性認識的系統(tǒng)性，經(jīng)常造成所得的方案不合理、不經(jīng)濟現(xiàn)象出現(xiàn)?；诮?jīng)驗設(shè)計法在實際應(yīng)用中的局限性，我們在多年的一體化教學(xué)及具體實踐培訓(xùn)過程中，總結(jié)出采用邏輯函數(shù)設(shè)計方法進行繼電控制線路的設(shè)計取得了較好的成效。

一、邏輯函數(shù)設(shè)計法應(yīng)用基礎(chǔ)

數(shù)字電路研究的是開關(guān)電路，電路中對應(yīng)的兩種狀態(tài)是“開通”與“關(guān)斷”，在邏輯函數(shù)中用二元常量“1”和“0”表示。而在繼電控制線路中，控制電路主要是對受控電器進行開通、關(guān)斷控制。相關(guān)交流接觸器或繼電器受電或失電引起觸點“動斷”或“動合”產(chǎn)生的電路邏輯狀態(tài)的變化，元器件的動作狀態(tài)類似于邏輯函數(shù)中的“1”和“0”的兩種數(shù)字狀態(tài)，故在繼電控制線路的設(shè)計中可以引用數(shù)字電路中的邏輯函數(shù)的關(guān)系進行相關(guān)繼電線路的設(shè)計。所謂繼電線路的邏輯函數(shù)設(shè)計法，就是按照生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)的關(guān)系來分析設(shè)計繼電控制線路。這種設(shè)計方法特別適用于較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝所要求的自動生產(chǎn)或組合機床控制線路的設(shè)計。采用邏輯函數(shù)設(shè)計法得到的控制線路設(shè)計簡要、經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定、可靠。在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況，盡可能減少所用器件數(shù)目和種類，這樣可以使安裝好的電路結(jié)構(gòu)緊湊，達到工作可靠而且經(jīng)濟的目的，所得到的電路設(shè)計結(jié)果比經(jīng)驗設(shè)計法有明顯的優(yōu)點，能得到生產(chǎn)工藝所要求的最佳設(shè)計方案。

二、邏輯函數(shù)設(shè)計的基本原理及要求

邏輯函數(shù)的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，邏輯運算的三種基本形式為與（邏輯乘）、或（邏輯加）、非（邏輯反）。這三種關(guān)系的不同邏輯組合形式得到的表達式構(gòu)成了繼電線路邏輯電路圖的基礎(chǔ)。

邏輯電路圖，是由若干個基本邏輯符號及它們之間的連線構(gòu)成的圖形。實際生產(chǎn)中，設(shè)計者往往將電氣控制線路中元件觸點的“開通”“關(guān)斷”狀態(tài)的變化作為邏輯變量。就整體而言，繼電控制邏輯電路的輸出量與輸入量之間的關(guān)系是一種因果關(guān)系，故輸出的狀態(tài)與輸入的變量可以用邏輯表達式來描述。

1.三種基本邏輯關(guān)系表達形式

（1）邏輯與關(guān)系。

（2）邏輯或關(guān)系。

當一件事件的幾個條件中只要有一個條件得到滿足，這件事就會發(fā)生。圖1的b中使KM得電的邏輯表達式為：KM=SB1+SB2。

（3）邏輯非關(guān)系。

當一件事情的發(fā)生以其相反條件為依據(jù)，即二者之間是處于對應(yīng)的邏輯關(guān)系。圖1的c中KM得電的邏輯表達式為：KM=

實際電路中，一個繼電控制電路，往往是由各種元器件不同的邏輯狀態(tài)組合而成。

2.邏輯規(guī)定

（1）各種電磁元件的線圈通電狀態(tài)的邏輯關(guān)系為“1”，失電時的邏輯關(guān)系為“0”。

（2）各種控制按鈕、開關(guān)觸頭、接觸器或繼電元件的自身觸點閉合的邏輯狀態(tài)規(guī)定為“1”，各觸點的斷開邏輯狀態(tài)規(guī)定為“0”。

（3）元件的動斷觸點的狀態(tài)均用“非”狀態(tài)表示，即。

（4）X開。

（5）X關(guān)。

能使繼電器失電的關(guān)斷信號，若此信號由“1”“0”轉(zhuǎn)變使繼電器關(guān)斷，取原變量；若邏輯狀態(tài)由“0”“1”轉(zhuǎn)變，取其反變量；當使繼電器失電的關(guān)斷信號不止一個時，這些判斷信號的邏輯關(guān)系是“或”關(guān)系。

三、邏輯函數(shù)設(shè)計法設(shè)計步驟及應(yīng)用分析

現(xiàn)以一個企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實例進行說明：

1.生產(chǎn)工藝設(shè)計要求

某自動生產(chǎn)流水線有兩臺電機M1與M2，為實際操作方便要求能夠?qū)崿F(xiàn)兩地控制，第一臺電機M1先行啟動，運行3分鐘后，第二臺電機M2自動啟動運行；正常生產(chǎn)結(jié)束時，必須第二臺電機M2要先停車，否則第一臺電機不能停車，第二臺電機M2停車3分鐘后第一臺電機M1自動停車，要求線路中有必要的電氣保護環(huán)節(jié)。

2.繼電控制線路邏輯設(shè)計步驟

在狀態(tài)表中，所有器件在初始位都不得電，上圖中狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號包含主令信號與執(zhí)行元件動作時自身輔助觸頭所引起的狀態(tài)變化信號。實際生產(chǎn)中，可根據(jù)具體需要設(shè)置中間繼電器為中間記憶單元，以確保設(shè)計出的繼電控制線路既可行又安全。上表中，KM1控制電機M1的通斷狀態(tài)，KM2控制電機M2的通斷狀態(tài)。

（3）根據(jù)狀態(tài)表列寫出各元器件動作的邏輯表達式。

①KM1的邏輯函數(shù)表達式。

（5）規(guī)范電路設(shè)計標準，完善電路設(shè)計功能。

根據(jù)以上步驟分析可知：在設(shè)計過程中，運用邏輯函數(shù)設(shè)計法，設(shè)計者就有一個比較系統(tǒng)的設(shè)計思路，大大提高線路的設(shè)計成效，從而縮短線路的設(shè)計時間；采用邏輯函數(shù)設(shè)計法，可簡化繼電控制線路，減少很多不必要的經(jīng)濟費用，同時還可以極大地提高線路運行的可靠性、安全性，在較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝的繼電控制線路上有較大的使用價值。

參考文獻：

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

第5篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

中圖分類號:TN702文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-128-03

Application of Max+plus Ⅱ in Class Teaching of the Phenomenon of Race and Competition

MIAO Changxin1,LI Guilin2

(1.Information and Electrical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,221008,China;

2.Electronic Engineering and Automation,Xuzhou Normal University,Xuzhou,221116,china)

Abstract:The phenomenon of the race and competition is very important and difficult in teaching the″Digital Circuit″course.In order to improve the students′ understanding and griping on the abstract point,taking an ″2 gate″ as example,through the steps of design input,compiler,time sequence simulation and timing.An assistant method by applying Max+plus Ⅱ to the class teaching is introduced.Through the timing simulation result,it can not only view the ″hurr″ in the output,but also find the reason by computing and avoid it effectively.It proves that this method has improved the teaching quality greatly.

Keywords:combinational circuit;phenomenon of the race and competition;burr;Max+plus Ⅱ;time sequence simulation

0 引 言

組合邏輯電路中的“競爭與冒險”現(xiàn)象是“數(shù)字電路”課程中的一個重要知識點,對該知識點的正確理解和掌握,有助于學(xué)生在設(shè)計復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)時,正確判斷是否存在冒險及如何避免冒險。對該內(nèi)容的講解,一般方法是:在假設(shè)存在一定傳輸延遲時間的基礎(chǔ)上,分析當多路信號同時發(fā)生變化時,輸出產(chǎn)生 “毛刺”的原因。這種教學(xué)方法只能讓學(xué)生對該知識點的理解停留在表面,為了加深學(xué)生對該內(nèi)容的理解和掌握,更大地提高授課效率,筆者嘗試以Max+plus Ⅱ軟件為工具,采用直接演示操作的方式[1,2]來講解該部分內(nèi)容。教學(xué)實踐證明,由于Max+plus Ⅱ軟件操作簡單,并且它提供了很好的仿真及定時分析的作用,使得學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際地加以學(xué)習(xí)和思考,從而對組合電路競爭與冒險現(xiàn)象的成因及消除有了更清晰的認識。

1 組合邏輯電路的競爭與冒險現(xiàn)象與Max+plus Ⅱ

“競爭與冒險現(xiàn)象”產(chǎn)生的關(guān)鍵原因是導(dǎo)線和單元器件造成的信號傳輸延時,同時當輸入多路信號的電平值發(fā)生變化時,在信號變化的瞬間造成組合邏輯的輸出有先后順序,并不是同時變化,往往會出現(xiàn)一些不正確的尖峰信號,這些尖峰信號稱為“毛刺”, 如果一個組合邏輯電路中有“毛刺”出現(xiàn),就說明該電路存在“競爭冒險”現(xiàn)象[3-5]。

Max+plus Ⅱ是美國Altera公司推出的PLD開發(fā)系統(tǒng),利用該軟件系統(tǒng)提供的原理圖編輯器、編譯器、仿真器及定時分析器,可以很方便地觀察輸出電路中的“毛刺”,找出產(chǎn)生的原因并消除它[6,7]。

2 Max+plus Ⅱ在“競爭與冒險現(xiàn)象”的課堂教學(xué)中的應(yīng)用

課堂上以最簡單的與門為例進行操作演示說明。

2.1 原理圖輸入

打開Max+plus Ⅱ軟件,新建一個原理圖文件(Graphic Editor),將兩輸入與門(and2)及兩個輸入端口(input)及一個輸出端口(output)從Symbol Libraries 中調(diào)出,連線,并將端口分別命名為A,B,C,如圖1所示。電路設(shè)計好之后,保存文件并檢查錯誤(“File”“Projec”“t”“save&check”)。

圖1 兩輸入與門設(shè)計原理圖

2.2 設(shè)計編譯

首先打開菜單“Assign”“Device”,為所設(shè)計的電路指定某個目標器件為FLEX10K系列,型號為EPF10k10lc84-4,如圖2所示。然后打開“Assign”“Pin/Location/Chip”給節(jié)點A,B,C分別分配引腳為1,2,3,如圖3所示。

圖2 選擇器件(Device)對話框

圖3 分配引腳對話框

然后運行編譯器(Compiler),因為只有進行時序仿真才能觀察到“毛刺”現(xiàn)象,所以,在編譯前要設(shè)定時序仿真(ProcessingTiming SNF Extractor),編譯器將進行錯誤檢查、網(wǎng)表提取、邏輯綜合、器件適配,并產(chǎn)生仿真文件。

2.3 時序仿真

Max+plus Ⅱ支持功能仿真和時序仿真。時序仿真是在選擇了具體器件并完成布局布線后進行的包含定時關(guān)系的仿真[8],只有通過時序仿真才可能查看到競爭與冒險現(xiàn)象。

新建一個波形圖文件(Waveform Editor),因為要觀察由于競爭而產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象,所以這里要注意設(shè)置一個信號同時發(fā)生變化的時刻,然后運行仿真器(Simulator),添加的輸入波形及仿真運行結(jié)果如圖4所示。

圖4 時序仿真波形圖

由仿真結(jié)果可以很清楚地看到,輸出C的波形有一處為“毛刺”,即理論應(yīng)該為邏輯0,可它卻為邏輯1。

2.4 毛刺產(chǎn)生的原因及寬度計算

Max+plus Ⅱ提供的定時分析器(Timing Analyzer)可以用來分析所設(shè)計電路的時間性能,打開其中的延時矩陣分析模式,見圖5,可以查看源節(jié)點和目標節(jié)點之間的傳播延時。

圖5 傳播延時矩陣

由圖5可得知:由A傳輸?shù)紺所造成的傳輸延遲時間為123 ns,由B輸出到C所造成的傳輸延遲時間為12.8 ns,假設(shè)與門的內(nèi)部延時是0.2 ns,則,對信號A進行簡單計算:

信號A傳輸?shù)紺的總延遲時間=與門內(nèi)部延遲時間+連線延遲時間=12.3 ns

連線延遲時間=12.1 ns

對信號B進行簡單計算:

信號B傳輸?shù)紺的總延遲時間=與門內(nèi)部延遲時間+連線延遲時間=12.8 ns

連線延遲時間 = 12.7 ns

那么,如果假定在time=0.0時刻,信號A由邏輯0值向邏輯1值跳變,信號B由邏輯1值向邏輯0值跳變,則當time=12.1 ns時,與門輸入端A的值為1,輸入端B的值也為1,這使得輸出C在time=12.1+0.2=12.3 ns時刻出現(xiàn)邏輯值1,即為圖5上的“毛刺”,該邏輯1值維持的時間為time=12.7-12.1=0.6 ns(即毛刺寬度為0.6 ns)。

2.5 毛刺消除

消除毛刺的方法很多,比如輸出端引入D觸發(fā)器、輸入端引入選通脈沖等[9,10],圖6即為引入選通脈沖后,仿真得出的波形。從圖6可以看出,通過控制選通脈沖P的低電平時間,并保證在信號進入穩(wěn)態(tài)時,在P高電平期間可使門電路有正常的輸出,能很好地消除“毛刺 ”。

圖6 引入選通脈沖P后的仿真波形

3 結(jié) 語

在同一個教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中,可能有若干個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié), 而不同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)其學(xué)習(xí)任務(wù)和目標是不同的,這

就帶來了教學(xué)方法的多樣性和綜合性。有針對性的、多樣化的教學(xué)手段與方法可以大大提高與改善教學(xué)效果,開拓學(xué)生思路。本文即介紹了一種將Max+plus Ⅱ引入數(shù)字電路“組合電路競爭與冒險現(xiàn)象”這一講的教學(xué)方法,實踐證明,該方法取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻

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[2]王B.NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真在“寬帶交換技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2008,30(5):73-75.

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[4]劉軍,楊悅,于湘珍.數(shù)字電路設(shè)計中競爭冒險的分析與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(20):182-186.

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[7]老虎工作室.Max+plus Ⅱ入門與提高[M].北京:人民郵電出版社,2002.

[8]王金明.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與Verilog HDL[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[9]江曉安.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.

第6篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞：知識背景；研究課題；研究方案

一、電力拖動課程特點

電力拖動課程的教學(xué)要以較強的理論背景為基礎(chǔ)進行授課，實踐性較強，若是單純地灌輸理論知識，則難以達到課程所制訂的教學(xué)目標。因此需要更多的實踐經(jīng)驗進行教學(xué)，從而提高學(xué)生各個方面的能力。在實踐課程中，由于學(xué)生理論基礎(chǔ)不夠扎實，因此在具體實踐過程中，教師需要不斷地提醒以及重復(fù)講述，針對不同學(xué)生的理解程度以及理論知識的基礎(chǔ)，結(jié)合理論以及實踐進行教學(xué)。這對于教師而言，增加了授課難度，同時教師還應(yīng)在實際操作過程中輔導(dǎo)以及提示學(xué)生應(yīng)注意的問題。首先應(yīng)注意的是，在試驗中應(yīng)保證教師以及學(xué)生的安全問題?；诎踩紤]，很多學(xué)校減少了實踐操作課程，這將不利于課程的教授，也無法讓學(xué)生更好地了解到課程的內(nèi)容。因此，在實際的課程操作過程中，教師應(yīng)與學(xué)生密切配合，提高安全意識，充分重視安全問題，避免不必要的損失，保證課程按照大綱要求順利進行。

二、研究性學(xué)習(xí)在中職電力拖動教學(xué)中應(yīng)用的必要性

1.提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和意識

研究性學(xué)習(xí)是在學(xué)生基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，提高其拓展能力，推動其綜合素質(zhì)的提高以及個性和特長的發(fā)展。要求學(xué)生不限于課本，不墨守成規(guī)，教師在實際的教學(xué)中也應(yīng)盡可能減少對學(xué)生的限制，并在適當?shù)臅r候給予學(xué)生指導(dǎo)以及幫助，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，并積極探索實踐，提出自己的新觀點、新思路以及新方法。

2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神以及科學(xué)態(tài)度

研究性學(xué)習(xí)開展的最終目的在于讓學(xué)生充分了解科研方法，在實際教學(xué)中創(chuàng)設(shè)科研工作者開展科研的情境，并通過小組合作的方式進行研究性學(xué)習(xí)。學(xué)生在課題小組中，通過與組員的團結(jié)合作開展研究性學(xué)習(xí)，尋找解決的方法。盡管中職學(xué)生的學(xué)習(xí)無法等同于科學(xué)家的科學(xué)研究，但其組織形式以及過程十分類似，這也能使學(xué)生獲得親自參與科研的積極情感，養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，用于探索以及實踐。

3.提高學(xué)生的合作精神以及人際交往的能力

當前，社會競爭與合作并存，具備積極合作的精神以及良好的人際交往能力是現(xiàn)代人高素質(zhì)的體現(xiàn)。在研究性學(xué)習(xí)當中，通過小組合作學(xué)習(xí)為基本組織形式貫穿于整個學(xué)習(xí)過程當中，為了達到共同的學(xué)習(xí)目標，小組成員應(yīng)相互配合、信任、尊重與支持，同時在小組成員之間建立起融洽、信任、尊重以及支持的關(guān)系，學(xué)生可通過社會調(diào)查、訪談、資料收集或者請教專家等方式獲取信息，這樣不僅提高了學(xué)生的合作精神，也在很大程度上提高了其人際交往的能力。

三、研究性學(xué)習(xí)的具體應(yīng)用以及實施

1.準備知識背景

通過向?qū)W生介紹研究性學(xué)習(xí)的性質(zhì)、目標、步驟以及意義，從而得出了一個整體性認識。同時，通過基本知識、基本設(shè)計電路方法以及普遍存在的問題的介紹，開闊了學(xué)生的視野，誘發(fā)了學(xué)生探究的動機。

2.確定研究課題

研究課題可由教師制訂，也可由學(xué)生制訂，在電力拖動教學(xué)當中，一般根據(jù)教學(xué)進程，結(jié)合電力拖動控制的實際生產(chǎn)狀況制定研究的課題，學(xué)生也可自主制訂研究的課題。

3.建立課題小組，制定研究的方案

每一個課題小組大約4～6人，按照自身意愿組合。并且根據(jù)組建原則、優(yōu)勢互補和分工協(xié)作的原則進行適當調(diào)整。例如，每組成員必須有動手能力較強的組員，也應(yīng)有電路基礎(chǔ)知識較好的組員。在確定了課題小組之后，各個小組應(yīng)根據(jù)本組的課題研究方案，制定出相關(guān)的研究方案，保證研究活動的連續(xù)性以及目的性。研究的方案一般有研究的目的、意義、研究的主要內(nèi)容、步驟以及研究的具體方法等等。一般可采取以下幾個步驟開展：

第一，在課題研究開始之前，應(yīng)向?qū)W生介紹該課題的基本狀況以及注意事項，并幫助學(xué)生成立課題小組；第二，學(xué)生應(yīng)根據(jù)理論知識制定課題的實施步驟，并確定各個步驟的責任人，組內(nèi)的每個成員負責一個部分，但必須協(xié)作完成。第三，在完成各個步驟之后進行匯總，整組討論設(shè)計電路，并驗證電路的可行性，保證嚴謹認真的試驗態(tài)度；第四，在論證了電路的可行性之后，應(yīng)按照電路圖繪制出布線圖以及接線圖，而后按照接線圖接好電路并檢查是否存在錯誤，應(yīng)小心細致；第五，進行通電試驗，檢查所設(shè)計的電路是否符合課題的要求，若是不符合，則可記錄并重新研究，從而實現(xiàn)課題的持續(xù)完善。

第7篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞：PLC；組合機床；改造

組合機床是針對特定加工而設(shè)計的一種高效率的自動專用加工設(shè)備。這類設(shè)備大多能多機多刀同時工作，并且具有工作自動循環(huán)的功能。雙面鉆孔組合機床主要用于在工件的兩相對表面上鉆孔，該機床的結(jié)構(gòu)簡圖如圖如圖1所示。

一、機床的主要運動

機床由液壓動力滑臺提供進給動力，電動機拖動主軸箱的刀具主軸，提供切削動力，工件的定位及夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動。

機床的工作循環(huán)圖如圖2所示。

機床工作時，工件裝入定位夾緊裝置，按下啟動按鈕SB4，工位開始定位和夾緊，然后左、有兩面的動力滑臺同時進行快速進給、工進和快退的加工循環(huán)，在此同時，刀具電動機也啟動工作，冷卻泵在工進過程中提供冷卻液。加工結(jié)束后，動力滑臺退回到原位，夾緊裝置松開并拔出定位銷，一次加工的工作循環(huán)結(jié)束。

二、機床的拖動及控制要求

1.機床動力滑臺和工件定位、夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動。電磁閥線圈YV9和YV10控制定位銷液壓缸活塞運動方向；YV1和YV2控制夾緊液壓缸活塞運動方向；YV3、YV4和YV7為左機滑臺油路中電磁閥換向線圈；YV5、YV6和YV8為右機滑臺油路中電磁閥換向線圈。電磁閥線圈動作狀態(tài)見表1。

2.機床共有4臺電動機，其主電路如圖3所示。

1）M1為液壓泵電動機，液壓泵電動機M1應(yīng)先啟動，使系統(tǒng)正常供油后，其他電動機的控制電路及液壓系統(tǒng)的控制電路才能通電工作。

2）M2為左機的刀具電動機，M3為右機的刀具電動機，刀具電動機應(yīng)在滑臺進給循環(huán)開始時啟動運轉(zhuǎn)，滑臺退回原位后停止運轉(zhuǎn)。

3）M4為冷卻泵電動機，冷卻泵電動機可以手動控制啟動和停止，也可以在滑臺工進時自動啟動，在工進結(jié)束后自動停止。

3.要求組合機床能分別在自動和手動兩種工作方式下運行。

三、PLC控制改造

1.PLC的選擇

根據(jù)機床的拖動及控制要求，PLC控制系統(tǒng)用需要輸入信號22個，都是開關(guān)量，其中選擇開關(guān)1個，按鈕11個，檢測元件10個；輸出信號15個，其中電磁閥10個，控制4臺電動機的接觸器4個，指示燈1個。選擇FX2N-48MR型PLC，能夠滿足要求，還有一定的余量。

2.PLC的輸入和輸出點分配

根據(jù)控制任務(wù)的分析，分配輸入和輸出點見表2.

表2 輸入、輸出分配表

3. 繪制PLC接線圖

PLC控制接線圖如圖4所示。

4. 控制程序設(shè)計程序

雙面鉆孔組合機床控制要求，液壓泵電動機M1先啟動，在系統(tǒng)正常供油后，其他電動機和液壓系統(tǒng)控制電動機才能啟動，組合機床有手動和自動工作方式，通過開關(guān)SA選擇工作方式?？刂瞥绦虻目偪驁D如圖5所示?？刂瞥绦蛉鐖D6所示。

通過對機床的PLC控制系統(tǒng)的改造，可以提高自動化控制，實現(xiàn)機床的自動化生產(chǎn)，不過該機床沒有機械手，不能實現(xiàn)全自動的生產(chǎn)，仍然需要手工裝夾和拆卸工件，所以可以認為是半自動化的改造，實現(xiàn)機床的全自動化生產(chǎn)任然需要更多的控制程序，也是今后繼續(xù)改造的方向。

參考文獻

[1] 王國海 可編程序控制器及其應(yīng)用（第二版）[M] 北京 中國勞動社會保障出版社 2007

第8篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)基礎(chǔ)；課程改革；任務(wù)驅(qū)動

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程是技工院校機電類專業(yè)基礎(chǔ)課程，安排在中級工階段進行。一直以來，由于技工院校學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，學(xué)習(xí)習(xí)慣較差，學(xué)習(xí)興趣不高，給《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的傳統(tǒng)授課帶來了很大困難。隨著以學(xué)生為主體的教學(xué)方法的不斷更新，以“一體化”教學(xué)思想為主導(dǎo)的教學(xué)改革的不斷開展，因地制宜地對《電子技術(shù)基礎(chǔ)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程的改革也勢在必行。我校機械設(shè)備維修、電氣設(shè)備安裝與維修專業(yè)的課程體系改革在有條不紊地進行，最先完成的主要是核心課程建立與改革，而作為基礎(chǔ)課程，還未被系統(tǒng)地完成課改工作。在這樣的背景下，作者嘗試以任務(wù)為載體，將《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的各相關(guān)知識點，結(jié)合中級工階段其他專業(yè)課程對專業(yè)基礎(chǔ)知識的要求，對本課程進行梳理設(shè)計，嘗試開展課程改革。

一、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法較傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢

以往《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的授課主要以課堂講授為主，也結(jié)合個別小實驗課程，知識的習(xí)得主要以教師講，學(xué)生在座位上安靜地聽，這樣的單方向的傳遞為主，由于知識的抽象性較強，看不到，摸不著，很多學(xué)生聽著聽著就去見了周公。雖然偶爾有實驗，但或因為趣味性差，或因為基礎(chǔ)知識沒掌握，不知實驗到底是在做什么，為了什么而做，使得實驗也不能達到很好的效果。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在教學(xué)形式上以學(xué)生為主體，在教室的指導(dǎo)下完成某項任務(wù)，按照咨詢—計劃—決策—實施—檢查的實施過程，學(xué)生在這個過程中是主體，通過教學(xué)任務(wù)的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生自覺主動地投入到項目實施當中。整個過程，知識的傳遞是通過學(xué)生的自主活動完成的，同時培養(yǎng)了學(xué)生思考能力、解決問題的能力、團隊合作的能力。

二、理清課程橫向與縱向知識脈絡(luò)

實施課程改革的前提時熟練掌握本門課程的橫向知識脈絡(luò)，明確對知識點的要求程度?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》課程包含七章內(nèi)容：半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管及放大電路、集成運算放大器及其應(yīng)用、直流穩(wěn)壓電源、門電路及組合邏輯電路、觸發(fā)及時序邏輯電路、晶閘管及其應(yīng)用電路。還要了解本課程知識點對應(yīng)在本專業(yè)的縱向要求。即了解整個課程體系中后續(xù)課程對該課程的要求，這樣項目設(shè)計才能有針對性。對于七章課程內(nèi)容，出熟練掌握各知識要點外，可以按了解、理解、掌握等幾個層次將知識點歸類，以表格的形式，為以項目為載體的課程改革做準備。

三、廣泛調(diào)研需求，設(shè)計教學(xué)任務(wù)

這一課程任務(wù)的設(shè)計也許依賴于廣泛的調(diào)研與研討。由于是中級工一年級階段的專業(yè)基礎(chǔ)課程，要求的難度不高，因此，該調(diào)研應(yīng)以本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)積極性和主動性，掌握基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)技能為目標開展。設(shè)計的任務(wù)能夠把學(xué)生引入電子技術(shù)知識之門，打開他們的興趣之窗為后續(xù)高年級的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。以此為目的，設(shè)計調(diào)研表，開展系列訪談。（1）開展畢業(yè)生的調(diào)研與訪談，了解學(xué)生工作中體會到的在技校初級學(xué)習(xí)階段的需求。（2）開展中級工二年級階段學(xué)生調(diào)研與訪談，了解學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時的興趣點，知識難點。（3）開展高級工階段學(xué)生調(diào)研與訪談，了解哪些中級工階段知識的對高級工階段的學(xué)習(xí)最重要，哪些是難點。將學(xué)生反映的問題收集整理，作為任務(wù)設(shè)計時的重點。

四、依托大賽，以賽促學(xué)

學(xué)生興趣的激發(fā)需要應(yīng)用各種手段，其中職業(yè)技能競賽在高技能人才培養(yǎng)、選拔和激勵等方面有著不可替代的作用。教委每年都有針對中學(xué)生開展的電子技術(shù)大賽，勞動部也會開展相關(guān)內(nèi)容的職業(yè)技能大賽。深入了解大賽的競賽內(nèi)容，將相關(guān)知識融入課堂教學(xué)，如電子技能大賽中尋軌器的焊接等，均可作為課題進行設(shè)計開發(fā)，融入相關(guān)知識點，使學(xué)生能夠在做中學(xué)，在學(xué)中做。是參加大賽成為學(xué)生有一個短期的努力目標，促進了學(xué)生學(xué)習(xí)活動的開展。

五、任務(wù)設(shè)計舉例

以第一章半導(dǎo)體二極管為例設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)如下：具體課堂實施設(shè)計如下：學(xué)習(xí)活動1：認識二極管。

能力目標：（1）能通過觀察了解二極管的結(jié)構(gòu)；（2）能通過查閱資料了解制作二極管的材料、結(jié)構(gòu)、型號和分類。知識目標：（1）了解半導(dǎo)體材料的基本知識；（2）了解二極管的結(jié)構(gòu)、分類和型號。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書和學(xué)材。學(xué)習(xí)步驟：分析任務(wù)，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料；查閱資料。了解二極管的相關(guān)知識，符號；完成任務(wù)書?？烧故镜慕Y(jié)果書面成果：任務(wù)書。學(xué)習(xí)活動2：拼插二極管電路。能力目標：能設(shè)計簡單電路；能正確拼插電路；能通過分析得到二極管的單向?qū)щ娦?。知識目標：理解二極管的單向?qū)щ娦裕徽莆斩O管兩個極的判別區(qū)分。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書，下發(fā)學(xué)材電子百拼世界。

學(xué)習(xí)步驟：（1）分析任務(wù)制定計劃，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料；（2）制定計劃；（3）查閱資料，了解二極管的相關(guān)知識、符號；（4）連接百拼電路，理解二極管的單向?qū)щ娦?；?）檢查發(fā)現(xiàn)問題。書面成果：任務(wù)書。實物成果：電路。學(xué)習(xí)活動3：制作個性閃光標志。能力目標：能設(shè)計簡單電路；能正確連接電路；能保證電路安全。知識目標：理解二極管的參數(shù)；掌握用萬用表完成二極管正負極的識別、好壞的判別。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書，下發(fā)學(xué)材二極管、導(dǎo)電膠帶、電池盒、電池等。

學(xué)習(xí)步驟：（1）分析任務(wù)，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料，了解二極管的參數(shù)；（2）制定計劃；（3）設(shè)計標志，計算出要用到的二極管數(shù)目，電池的電動勢要求；（4）萬用表檢測二極管的正負極與好壞；（5）連接電路；（6）檢查電路，通電；（7）總結(jié)。書面成果：任務(wù)書。實物成果：標志電路。學(xué)習(xí)活動4：總結(jié)評價。能力目標：能總結(jié)任務(wù)過程，語言通順、突出重點；能客觀評價自己與他人表現(xiàn)。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：總結(jié)展示。

學(xué)習(xí)步驟：（1）展示每個小組設(shè)計的標志，是否發(fā)光；（2）總結(jié)評價；（3）教師點評。

六、實施效果與反思

通過在新一級機電類專業(yè)班級中進行該課程改革實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動參與率較之前的傳統(tǒng)教學(xué)有了顯著提高，更多的學(xué)生參與到活動中來，愿意探究相關(guān)知識，在任務(wù)的完成中獲得了成就感，看到他們臉上的滿足的笑容，教師也深深地感受到了教與學(xué)之中的滿足感。但是，實踐中仍然存在很多不足，比如，學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計是否具有實用性，如何能夠更多地提高學(xué)生的積極性等問題，有待在實踐中進一步完善。

參考文獻：

[1]辜東蓮，陳彩鳳，趙志群.工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)設(shè)計薈萃[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2014.

第9篇：組合電路的設(shè)計步驟范文

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。依據(jù)能力目標的不同，可以劃分不同的任務(wù)類型，并據(jù)此確定任務(wù)目標，設(shè)計任務(wù)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：模擬電路電路設(shè)計教學(xué)模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域。但是現(xiàn)實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業(yè)的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術(shù)還是專業(yè)能力結(jié)構(gòu)而言，模擬電子技術(shù)都處于較為底層的位置，通過該課程的學(xué)習(xí)獲取的知識、經(jīng)驗、工程技術(shù)方法是順利學(xué)習(xí)上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

模擬電路是教學(xué)難度相對較大的課程。其學(xué)習(xí)的困難性在于，學(xué)生是第一次接觸以半導(dǎo)體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構(gòu)化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學(xué)工具又較為復(fù)雜；模擬電路的工程技術(shù)方法很難實現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗知識解決問題。

電路設(shè)計是電子技術(shù)人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設(shè)計過程相當完整地體現(xiàn)了模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)容和要求。構(gòu)建基于模擬電路設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)，依據(jù)設(shè)計工作過程組織教學(xué)活動，能夠較好地實現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標。

1、工作過程、能力與任務(wù)類型

一個較完整的電子系統(tǒng)電路設(shè)計的工作過程，包括：技術(shù)指標分析，方案設(shè)計，單元電路設(shè)計與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設(shè)計工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設(shè)計過程必須具備的、應(yīng)由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。因此模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)有4種類型：識讀電原理圖和技術(shù)資料、單元電路設(shè)計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設(shè)計文件。

單元電路設(shè)計與電路綜合是基本任務(wù)，它引領(lǐng)其它類型任務(wù)和整個項目的實施完成。

不同類型的任務(wù)可以根據(jù)設(shè)計任務(wù)的需要和本身的復(fù)雜程度，作為單獨的任務(wù)存在，與相關(guān)的設(shè)計任務(wù)共同組成學(xué)習(xí)項目，也可以作為完成設(shè)計的準備知識存在于設(shè)計任務(wù)之中。例如，反饋放大器設(shè)計可以作為一個學(xué)習(xí)項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設(shè)計3個關(guān)聯(lián)的任務(wù)組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術(shù)文件是基本能力。電路設(shè)計，特別是在原理設(shè)計和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計時，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進和重新組合，這種改進和組合需要閱讀已有的設(shè)計資料，借鑒他人的技術(shù)經(jīng)驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應(yīng)用電路。識讀電原理圖和技術(shù)文件對于形成和提高電路設(shè)計能力具有基礎(chǔ)性的意義。

目前，電子電路計算機輔助設(shè)計（EDA）包括電子工程設(shè)計的全過程，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設(shè)計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術(shù)人員必須具備的專業(yè)技術(shù)能力之一。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)中，主要是指應(yīng)用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設(shè)計文件等工作。

在電路設(shè)計的實際工作過程中，編寫設(shè)計文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設(shè)計文件，無法進行初步設(shè)計完成以后的后繼工作。對于學(xué)習(xí)任務(wù)而言，編寫設(shè)計文件，是一個總結(jié)和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設(shè)計文件也是判斷和評價項目或任務(wù)完成情況的重要依據(jù)。

2、任務(wù)目標

(1)電路識讀任務(wù)，是對針對設(shè)計任務(wù)收集技術(shù)資料（主要是可供設(shè)計參考的電路）并進行分析，屬于電路設(shè)計的準備工作，任務(wù)的目的是為完成設(shè)計任務(wù)建立必要的知識儲備。大致分為互相關(guān)聯(lián)的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術(shù)指標。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎(chǔ)，作為專業(yè)入門課程，對此應(yīng)該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術(shù)指標。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復(fù)雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構(gòu)成，功能單一的單元電路也可以進一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎(chǔ)。3)指出電路的結(jié)構(gòu)特點，估算分析電路技術(shù)指標。分析電路形式與結(jié)構(gòu)，可以得出電路大致的技術(shù)性能指標，定性判斷元器件參數(shù)對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結(jié)構(gòu)的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應(yīng)范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設(shè)計任務(wù)目標包括典型單元電路設(shè)計與電子線路綜合設(shè)計，在定性分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設(shè)計。依據(jù)設(shè)計工作過程，可以分解為以下階段目標。1)正確理解任務(wù)要求，分析各項技術(shù)指標的含義。仔細研究任務(wù)的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術(shù)指標的含義，分析實現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)途徑，這是完成設(shè)計的前提條件。2)設(shè)計總體框圖，分配技術(shù)指標。參考與任務(wù)相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術(shù)指標要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務(wù)，實現(xiàn)的方案可以有多個，應(yīng)具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯(lián)系的模塊，將技術(shù)指標和功能分配給各個模塊。3)單元電路設(shè)計。依據(jù)模塊的功能和技術(shù)指標要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構(gòu)，計算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設(shè)計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進行多次調(diào)整才能達到技術(shù)指標要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標，直至滿足技術(shù)指標要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術(shù)指標。在單元電路完成逐步設(shè)計的基礎(chǔ)上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術(shù)指標達到設(shè)計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現(xiàn)。

(3)仿真測試調(diào)整任務(wù)的目標是在電子電路設(shè)計過程中實現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個方面。[3]1)驗證電路方案設(shè)計的正確性。當要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，進而對構(gòu)成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構(gòu)進行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及性能指標的可實現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設(shè)計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及適當?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計。3)實現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設(shè)計過程中大量的工作是元器件參數(shù)計算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎(chǔ)上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設(shè)計工作的效率。4)技術(shù)文件編寫要求在完成電路設(shè)計的同時編寫盡可能詳細的符合工程標準的技術(shù)文件，包括方案設(shè)計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術(shù)說明、元器件參數(shù)計算、技術(shù)指標與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務(wù)結(jié)構(gòu)及實施

一個典型的電路設(shè)計任務(wù)由工程背景描述、任務(wù)要求、基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、設(shè)計方法與步驟、電路設(shè)計等學(xué)習(xí)單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實質(zhì)是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關(guān)于學(xué)習(xí)目標的問題。

3.2 任務(wù)要求

設(shè)計任務(wù)必須具備明確的工程應(yīng)用背景，必須提出具體的設(shè)計要求（技術(shù)指標）。例如交流放大器設(shè)計任務(wù)，應(yīng)明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術(shù)指標。提出任務(wù)要求，應(yīng)依據(jù)由淺入深循序漸進的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個技術(shù)指標開始，逐步增加技術(shù)指標數(shù)量，提高設(shè)計難度。

3.3基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)包括任務(wù)分析、相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)、參考方案與參考電路分析及相應(yīng)的基礎(chǔ)練習(xí)等?；A(chǔ)知識的學(xué)習(xí)包括理論知識、技術(shù)知識、經(jīng)驗知識和經(jīng)驗技能的學(xué)習(xí)。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學(xué)生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關(guān)鍵的作用。在工程實踐中學(xué)習(xí)和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應(yīng)該以實現(xiàn)電路設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，確定理論知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)深度，力求將理論與實踐、數(shù)學(xué)方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來。

提供設(shè)計參考的電路必須是工程電路，但學(xué)習(xí)是一個循序漸進的過程，基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)會使用原理電路為學(xué)習(xí)對象，原理電路不能僅有電路結(jié)構(gòu)和元器件標號，也要標注元器件主要參數(shù)，使學(xué)生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學(xué)生是十分重要的。

3.4設(shè)計方法與步驟

不同功能和結(jié)構(gòu)的電路，具體的設(shè)計內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術(shù)要求不同，設(shè)計時考慮的重點、設(shè)計依據(jù)、電路結(jié)構(gòu)等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個設(shè)計過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設(shè)計步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結(jié)構(gòu)，計算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎(chǔ)之上。

3.5 電路設(shè)計

這是學(xué)生在相對獨立的情況下，完成電路設(shè)計的過程。盡量采用與前面4個學(xué)習(xí)單元及撰寫設(shè)計文件交叉進行的方式實施。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結(jié)合”的方法實現(xiàn)。

4、結(jié)語

電路設(shè)計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據(jù)模擬電路原理設(shè)計過程構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，組織和實施教學(xué)過程，不僅能夠有效控制理論知識學(xué)習(xí)深度，促使學(xué)生較為自主地獲取經(jīng)驗知識，并在獲取知識的同時實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)換為技術(shù)應(yīng)用能力，更有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標。

參考文獻

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