仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院微電子系，四川 成都 611731）

【摘　要】闡釋了一種實(shí)例教學(xué)法，旨在幫助學(xué)生有效的理解模擬集成電路設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握就業(yè)技能。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個(gè)工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

關(guān)鍵詞 模擬集成電路設(shè)計(jì)；實(shí)例教學(xué)法；仿真；帶隙基準(zhǔn)源

To explore the teaching of integrated circuit design simulation

Overview of instance——project method

LIAO Wu-yang

（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）

【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.

【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0　引言

模擬集成電路設(shè)計(jì)常常被稱為一種“藝術(shù)”，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)要在各種指標(biāo)、規(guī)范中間尋求適當(dāng)?shù)恼壑校@需要經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造力。但它更是一種“科學(xué)”，因?yàn)樾枰欢ǖ脑O(shè)計(jì)方法和深入研究來指導(dǎo)這樣的折中和創(chuàng)造。

這種“藝術(shù)”和“科學(xué)”的結(jié)合使教與學(xué)都充滿了挑戰(zhàn)。一方面，學(xué)生由于缺乏對模擬IC設(shè)計(jì)整體上的認(rèn)識(shí)而覺得公式推導(dǎo)言之無味；另一方面，由于其藝術(shù)性，很難總結(jié)出具有普遍適應(yīng)性的設(shè)計(jì)步驟，使學(xué)生感到迷茫困惑。

怎樣達(dá)到更好的教學(xué)效果？理論與實(shí)踐需要更緊密的結(jié)合！具體說來，筆者主張以“實(shí)例項(xiàng)目”為支撐的三個(gè)層次的學(xué)習(xí)。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個(gè)工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

1　三層次的工程學(xué)習(xí)

第一階段，理論課學(xué)習(xí)和基本仿真實(shí)踐相結(jié)合。二者應(yīng)該同步進(jìn)行！在理論課中講授了一個(gè)基本的電路模塊之后，應(yīng)及時(shí)針對該模塊的常見特性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)（用Hspice等工具仿真），以實(shí)驗(yàn)結(jié)果來解釋、應(yīng)對書上的常用公式和結(jié)論！這時(shí)的實(shí)驗(yàn)以演示性實(shí)驗(yàn)、誘導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)為主，目的是基本方法和重點(diǎn)結(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是講練結(jié)合，讓仿真工具成為重要的學(xué)習(xí)工具。

第二階段，在學(xué)習(xí)了理論知識(shí)和仿真工具的基礎(chǔ)上，成立學(xué)習(xí)興趣小組，完成接近實(shí)際情況、但是經(jīng)過一定簡化的工程項(xiàng)目，“實(shí)例項(xiàng)目”。這時(shí)的目標(biāo)是把項(xiàng)目的全貌展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到做項(xiàng)目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對工程的興趣?？梢阅M以下工作環(huán)節(jié)：性能指標(biāo)的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析和選擇；電路各項(xiàng)指標(biāo)的仿真；仿真報(bào)告的撰寫；項(xiàng)目分析和總結(jié)。在整個(gè)過程中有兩點(diǎn)值得強(qiáng)調(diào)：一是團(tuán)隊(duì)交流與合作。比如對于討論、確定某項(xiàng)指標(biāo)，學(xué)生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結(jié)論，再“教”給其他團(tuán)隊(duì)成員。教別人是最好的學(xué)習(xí)！這對學(xué)生表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力會(huì)有很好幫助。二是數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)告的撰寫。這是對學(xué)生的技術(shù)文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應(yīng)用能力），分析總結(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)不僅使學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計(jì)這一工程方向上受益，也提高了學(xué)生總體的工程人才素質(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。

“實(shí)例項(xiàng)目”應(yīng)該給出適度的引導(dǎo)和參照。因?yàn)閷W(xué)生是初學(xué)者，學(xué)習(xí)是從模仿開始的！讓學(xué)生做能力以外的事情而不給予引導(dǎo)，不僅會(huì)事倍功半，挫傷學(xué)習(xí)動(dòng)力，也不符合科學(xué)的、講究效率的工程精神。當(dāng)然引導(dǎo)是適度的，不能包攬。

第三階段，選取對于這個(gè)工作方向有濃烈興趣的優(yōu)秀學(xué)生，嘗試做一些具有實(shí)用性、創(chuàng)新性的項(xiàng)目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實(shí)際的產(chǎn)品，讓學(xué)生的勞動(dòng)與智慧能夠真正開花結(jié)果。

以上總述了以實(shí)例項(xiàng)目為支撐的工程學(xué)習(xí)的三個(gè)階段，可在思路上為廣大工程相關(guān)的老師同學(xué)們提供參考。各個(gè)階段具體的的設(shè)計(jì)與實(shí)施，需要不同細(xì)分行業(yè)的老師同學(xué)根據(jù)自己的特點(diǎn)來進(jìn)行。在本文的續(xù)篇“模擬集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)探討（二）”中，會(huì)以模擬集成電路設(shè)計(jì)中低壓帶隙基準(zhǔn)源為例，闡述一個(gè)具體的“實(shí)例項(xiàng)目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。

2　結(jié)束語

模擬電路設(shè)計(jì)像很多工程學(xué)科一樣，許多方法、結(jié)論需要反復(fù)實(shí)踐才能掌握?！敖o學(xué)生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學(xué)?！睉?yīng)該成為工程師培養(yǎng)的核心思想。本文描述了一個(gè)“實(shí)例項(xiàng)目”為支撐的工程學(xué)習(xí)教學(xué)思路，以供廣大教育、培訓(xùn)人士參考。希望更多的學(xué)生能夠有良好的實(shí)踐平臺(tái)，了解相關(guān)工作方向和工作方法，獲得所需的工程素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

［1］畢查德.拉扎維.模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì):第二章[M].陳貴燦，程軍，張瑞智，等譯.西安交通大學(xué)出版，2003.

［2］Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References: An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.

第2篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

語音信號(hào)的抽樣和重構(gòu)，在理論方面涉及到濾波器的設(shè)計(jì)和抽樣定理［2，3］，實(shí)踐方面涉及到濾波器和抽樣定理的具體實(shí)現(xiàn)，還包含模擬電路和數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)，是理論和實(shí)際緊密結(jié)合的。因此，將其作為電子課程設(shè)計(jì)的題目，可以使學(xué)生充分鞏固和加深理解基礎(chǔ)核心課程的知識(shí)，提高自學(xué)能力和解決實(shí)際問題的能力。本文將其作為“電子線路課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建的。

1語言信號(hào)抽樣和重構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

語音信號(hào)的抽樣與重構(gòu)系統(tǒng)是對經(jīng)過抗混疊濾波后的語音信號(hào)進(jìn)行8kHz自然抽樣，然后把抽樣信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，恢復(fù)出原信號(hào)，并將信號(hào)通過揚(yáng)聲器輸出。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括電源電路、語音信號(hào)的輸入電路、抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路、信號(hào)抽樣電路、信號(hào)重構(gòu)電路和功率放大電路等。

1)電源電路電源電路可以提供±12V和±5V的直流電源。實(shí)現(xiàn)方法是將220V交流電經(jīng)過變壓器和整流橋變成+15V和－15V的直流電［1，2］。先將+15VDC輸入到模塊LM7812和LM7805，轉(zhuǎn)變成為+12VDC和+5VDC輸出;而將－15VDC輸入到LM7912和LM7905，轉(zhuǎn)變成－12VDC和－5VDC輸出。

2)語音信號(hào)的輸入電路語音信號(hào)的輸入電路包括語音信號(hào)的采集和抗混疊濾波。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，設(shè)計(jì)的抽樣頻率為8kHz。為避免頻譜混疊，對信號(hào)要進(jìn)行抗混疊濾波［4］。因此，將語音信號(hào)通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，對信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。低通濾波器的參數(shù)如下:截止頻率為3400Hz、通帶衰減3dB、阻帶衰減40dB，用濾波器設(shè)計(jì)軟件Filterlab進(jìn)行設(shè)計(jì)［5］。

3)抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生8kHz的雙極性方波信號(hào)。通過參數(shù)設(shè)計(jì)，芯片NE555可以用來產(chǎn)生頻率和占空比可變的單極性方波信號(hào)。但后續(xù)抽樣電路需要的是雙極性的方波信號(hào)，故還需進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，可以采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。

4)信號(hào)抽樣電路信號(hào)抽樣電路的功能是對語音信號(hào)進(jìn)行自然抽樣，可以使用四通道雙向模擬開關(guān)芯片CD4066實(shí)現(xiàn)。雙極性方波信號(hào)接到控制端，控制模擬開關(guān)的通斷控制音頻信號(hào)的通過，達(dá)到抽樣目的。

5)抽樣重構(gòu)電路抽樣后信號(hào)的重構(gòu)過程，就是一個(gè)內(nèi)插過程，是通過低通濾波器實(shí)現(xiàn)的。這里的濾波器參數(shù)與抗混疊濾波器參數(shù)相同。

6)功率放大電路功率放大電路的功能是對重構(gòu)后信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，核心芯片為LM386。

2課程設(shè)計(jì)流程安排及要求

第一階段:教師講解設(shè)計(jì)的整體功能及系統(tǒng)劃分，學(xué)生初步了解整個(gè)設(shè)計(jì)的組成和結(jié)構(gòu)。同時(shí)完成學(xué)生的分組，二人一組自愿組合，第二階段:學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，查找相關(guān)資料，獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)。利用Multisim對各單元電路進(jìn)行仿真，完成設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括系統(tǒng)概述、單元電路設(shè)計(jì)、分析和仿真［6］。其設(shè)計(jì)任務(wù)包括:①介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路與總體方案;②介紹單元電路參數(shù)的選擇和計(jì)算;③給出仿真電路圖和仿真結(jié)果;④給出工作分工和元器件明細(xì)表;⑤給出引用的參考文獻(xiàn)。第三階段:焊接之前，要求學(xué)生畫出布局布線圖，包括元器件在實(shí)驗(yàn)板上的擺放和排列、器件所有管腳之間的連接以及電源和地的安排等。布局布線圖完成后便進(jìn)行電路的焊接和調(diào)試，最后完成總結(jié)報(bào)告。總結(jié)報(bào)告包括:①系統(tǒng)功能描述;②各單元電路的調(diào)試和實(shí)際改進(jìn)的電路圖;③系統(tǒng)測試結(jié)果，給出重要測試點(diǎn)的實(shí)測波形;④課程收獲和建議。

第3篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

中圖分類號(hào)：TN709文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）04-0000-00

1、引言

傳統(tǒng)的電子技術(shù)培訓(xùn)課程，包含數(shù)電、模電和高頻電子三塊。電子技術(shù)作為電子信息類專業(yè)極其重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，在教學(xué)中很受重視，它的教學(xué)質(zhì)量將直接影響專業(yè)課的學(xué)習(xí)水平和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，對電子類各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。

2、傳統(tǒng)電子技術(shù)培訓(xùn)的缺點(diǎn)

(1)教材基本內(nèi)容已不能與當(dāng)今的電子技術(shù)接軌；(2)傳統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)方法不適合大型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)；(3)傳統(tǒng)教材的內(nèi)容和培養(yǎng)模式將會(huì)影響良好實(shí)踐能力的培養(yǎng)；(4)內(nèi)容抽象，實(shí)踐以驗(yàn)證為主，創(chuàng)新設(shè)計(jì)為輔；(5)實(shí)訓(xùn)所需設(shè)備不足，僅局限于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和基于“電路模塊式(板級(jí))”設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

3、現(xiàn)代EDA技術(shù)的含義及特點(diǎn)

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)以軟硬件為工作平臺(tái)，在電子產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，能夠?qū)㈦娐吩O(shè)計(jì)、性能分析、仿真驗(yàn)證、電路優(yōu)化及設(shè)計(jì)印制板的整個(gè)過程利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成，代表了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的主流趨勢。

“EDA技術(shù)”課程兼具理論性和實(shí)踐性，且實(shí)踐強(qiáng)于理論。因此，針對電子技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)改革與探索，結(jié)合辦學(xué)目標(biāo)，拓寬學(xué)習(xí)者的思路，擺脫傳統(tǒng)理論的束縛，實(shí)現(xiàn)從分析到設(shè)計(jì)的升華，是電子技術(shù)信息類專業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。

4、EDA在電子技術(shù)中的應(yīng)用

4.1通過仿真軟件代替硬件

EDA技術(shù)中有著大量專業(yè)的仿真軟件，如SPICE／PSPICE、EWB、Multisim等,可構(gòu)建多種形式的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)平臺(tái)，進(jìn)行電路仿真測試、交直流分析、頻率響應(yīng)分析、電路參數(shù)掃描分析、電路容差分析等?！耙攒洿病睆浹a(bǔ)了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足，使實(shí)訓(xùn)不再受到硬件條件的限制，促進(jìn)高校教學(xué)手段現(xiàn)代化。

4.2利用EDA軟件將硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為軟件設(shè)計(jì)

EDA技術(shù)的應(yīng)用減少了實(shí)訓(xùn)對硬件設(shè)施的依賴，學(xué)員可憑借EDA軟件平臺(tái)進(jìn)行電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。例如Protel、PowerPCB、Layout等，通過設(shè)計(jì)，拔高了綜合技能，且極大程度調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了主觀能動(dòng)性。

4.3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、電路設(shè)計(jì)方案可通過EDA技術(shù)驗(yàn)證正確性

利用EDA技術(shù)可采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)或綜合設(shè)計(jì)方案的可行性，這只需確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的子項(xiàng)目和子模塊便可輕松實(shí)現(xiàn)。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各子電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的模擬分析，以此來判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及各項(xiàng)性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)性。EDA技術(shù)的量化分析方法對于提高工程電子技術(shù)設(shè)計(jì)水平和電子產(chǎn)品質(zhì)量，有著重要的指導(dǎo)意義。

4.4利用EDA技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)電路的特性

眾所周知，電子元器件的容差以及工作環(huán)境溫度會(huì)對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對環(huán)境影響進(jìn)行全面而徹底的分析，但采用EDA技術(shù)中的溫度分析、統(tǒng)計(jì)分析功能，可以方便地分析各種環(huán)境溫度條件下的電路特性，繼而確定最佳元件參數(shù)以及電路結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定程度，優(yōu)化電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

4.5利用EDA技術(shù)對設(shè)計(jì)電路特性進(jìn)行模擬測試

在電路設(shè)計(jì)過程中，需對大量的數(shù)據(jù)測試和特性分析進(jìn)行處理，但由于測試手段、儀器儀表精度的限制，測試完畢，問題依然眾多。在采用EDA技術(shù)后，大幅度的減輕了工作負(fù)擔(dān)，交由計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化處理，輕松地實(shí)現(xiàn)全功能測試。

4.6易于并行操作，可采用“自頂向下”的設(shè)計(jì)程序和構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)，從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化

設(shè)計(jì)過程中子環(huán)節(jié)或子模塊出現(xiàn)問題可以從局部解決，從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。這一特點(diǎn)對項(xiàng)目式設(shè)計(jì)或電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)奠定良好的基礎(chǔ)，激發(fā)了學(xué)員的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.7降低設(shè)備損壞，減少器件、儀器儀表損耗，降低培訓(xùn)成本

以往在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，大量的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，學(xué)員需花費(fèi)很多時(shí)間忙于實(shí)驗(yàn)箱或面包板連線插件松動(dòng)的檢查，或焊接、連接電路、調(diào)試電路、處理數(shù)據(jù)和器件燒毀上。但有了EDA電子工作臺(tái)，可以預(yù)先對實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測試，極大程度的避免了贅余繁瑣。既節(jié)省培訓(xùn)或開發(fā)周期，又減少了器件及設(shè)備的損耗，節(jié)約了培訓(xùn)成本，提高了培訓(xùn)效率。

4.8利用EDA技術(shù)方便了實(shí)訓(xùn)報(bào)告、設(shè)計(jì)報(bào)告以及電子設(shè)計(jì)競賽方案撰寫

當(dāng)學(xué)員在完成實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)有大量的原理圖繪制工作和電路圖原理分析的內(nèi)容，特別是當(dāng)學(xué)員在參加電子設(shè)計(jì)類型的競賽時(shí)，如何快速有效的完成設(shè)計(jì)競賽題目，并提供條理通順、附件齊全的設(shè)計(jì)報(bào)告，對競賽結(jié)果的評定往往能起到錦上添花的作用。因?yàn)镋DA軟件強(qiáng)大的交互兼容性，可導(dǎo)出不同格式、使用簡單的粘貼復(fù)制功能，快速的將電路圖、仿真文件等直接送到WORD中進(jìn)行處理和文字編輯，繼而形成高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)報(bào)告。

5、EDA技術(shù)培訓(xùn)平臺(tái)的整合

培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或大中專院校可以根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)以及“訂單”，基于“性價(jià)比”原則出發(fā)，選擇并整合出適用于自身專業(yè)定位的EDA軟件系統(tǒng)和硬件開發(fā)系統(tǒng)資源。例如數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具軟件常見的有Active-HDL、Quartus Ⅱ、MaxplusⅡ、Modelsim等，而針對模擬電路設(shè)計(jì)工具有SmarSPice、PSpice、HSpice等，版圖設(shè)計(jì)方面的常見軟件工具有Mentor-Graphics 、Cadence、Zeni、Synopsys、和Laker等，而專門針對系統(tǒng)建模與分析工具則有Opnet和Matlab，因具備相同功能的EDA軟件系統(tǒng)和硬件開發(fā)系統(tǒng)門類繁多，因此整合EDA資源是一項(xiàng)迫切而必要的任務(wù)。

6、結(jié)語

EDA技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用，提升了實(shí)訓(xùn)的層次，豐富了綜合電子設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，“以軟代硬”的方式在實(shí)訓(xùn)中完成設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試和制作，拔高了培訓(xùn)學(xué)員的開發(fā)能力。這樣極大程度地節(jié)省了培訓(xùn)設(shè)備的投入，降低了管理成本和維護(hù)費(fèi)用，豐富了實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,逐步地培養(yǎng)了學(xué)員的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了由分析到設(shè)計(jì)的質(zhì)變。

參考文獻(xiàn)

[1]孫加存,吳曉帆.EDA技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007(55).

[2]潘松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)與VHDL(3)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.9.

第4篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞:項(xiàng)目教學(xué);數(shù)字電路;課程設(shè)置;教學(xué)實(shí)例

項(xiàng)目教學(xué)是將某門專業(yè)課程按類別分為若干知識(shí)和技能單元,每個(gè)知識(shí)和技能單元作為一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,每個(gè)教學(xué)項(xiàng)目都以應(yīng)用該項(xiàng)知識(shí)和技能完成一個(gè)具體的項(xiàng)目任務(wù)作為目標(biāo),所以,項(xiàng)目教學(xué)是將理論與實(shí)踐融于一體的教學(xué)模式。把理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)較好的融于到具體項(xiàng)目是搞好項(xiàng)目教學(xué)的關(guān)鍵,所以,數(shù)字電路課程結(jié)構(gòu)必須按照項(xiàng)目教學(xué)模式來重新設(shè)置,本文結(jié)合作者項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究工作對基于項(xiàng)目教學(xué)模式的數(shù)字電路課程設(shè)置進(jìn)行淺顯探討。

一、課程的性質(zhì)與作用

《數(shù)字電路》是高等職業(yè)院校電子信息專業(yè)、通信專業(yè)等電類專業(yè)的一門核心職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。

本課程主要針對企業(yè)生產(chǎn)第一線產(chǎn)品裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)、維修、生產(chǎn)管理等崗位。通過基于工作任務(wù)的項(xiàng)目式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計(jì)能力(即用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)具有一定功能的邏輯電路,而不是設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器、譯碼器、計(jì)數(shù)器等)、常用儀器儀表使用能力(如雙蹤示波器、穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、計(jì)數(shù)器、頻率計(jì)、萬用表等儀器儀表使用能力)、邏輯電路制作能力、故障排除能力、仿真工具使用能力、自學(xué)能力、設(shè)計(jì)報(bào)告編寫能力及職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成,本課程培養(yǎng)的核心能力是邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計(jì)能力。

二、課程結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

課程教學(xué)設(shè)計(jì)的理念:以項(xiàng)目教學(xué)開展課程教學(xué);實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化教學(xué);以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線,以應(yīng)用為目的。依據(jù)此理念設(shè)計(jì)出的課程教學(xué)內(nèi)容體系如圖1所示。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)包括單元實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3個(gè)方面。“單元實(shí)驗(yàn)”訓(xùn)練常用電子儀器的使用方法和數(shù)字電路的基本測試方法,它所涉及的內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān),充分體現(xiàn)課程的實(shí)踐性?！胺抡鎸?shí)驗(yàn)”主要利用EWB平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握仿真工具的使用方法,并能利用仿真工具對一些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行仿真。“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是通過常用的數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)簡單功能的邏輯電路。

項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)采用EWB仿真設(shè)計(jì)+實(shí)物制作相結(jié)合的手段,項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要利用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)具有一定功能的數(shù)字系統(tǒng)。在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中鼓勵(lì)學(xué)生將課外科技活動(dòng)、數(shù)字電路制作大賽納入教學(xué)活動(dòng)中來,課內(nèi)外學(xué)習(xí)相互結(jié)合,使學(xué)生視野開闊、能力增強(qiáng)。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)時(shí)間比例為1∶1;并安排2周課程設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合實(shí)踐訓(xùn)練。

(一)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路:設(shè)計(jì)的項(xiàng)目應(yīng)覆蓋整個(gè)工作領(lǐng)域和承載這個(gè)工作領(lǐng)域所需要的知識(shí)和技能;項(xiàng)目結(jié)構(gòu)劃分應(yīng)體現(xiàn)工作體系的特征;在以項(xiàng)目劃分為線索進(jìn)行工作分析的基礎(chǔ)上,合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。

項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)具體原則:項(xiàng)目應(yīng)覆蓋知識(shí)點(diǎn)和技能要求;知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容應(yīng)最大限度地融于項(xiàng)目教學(xué)之中;項(xiàng)目大小要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)度和要求來確定;項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)要考慮教學(xué)組織的可行性和合理性。

(二)課程教學(xué)實(shí)施思路

課程教學(xué)實(shí)施思路:理論教學(xué)主要結(jié)合在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行教學(xué)。

課程的教學(xué)以項(xiàng)目作為核心實(shí)例帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)講授,以工作任務(wù)完成過程為主線選擇和組織課程內(nèi)容,以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)方式,每一個(gè)項(xiàng)目分解為若干個(gè)工作任務(wù),通過每一個(gè)工作任務(wù)使學(xué)生掌握必要的理論知識(shí)和技能。大部分內(nèi)容教學(xué)實(shí)施在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行理論實(shí)踐一體化教學(xué),可先分析再實(shí)踐,或先實(shí)踐再分析理論知識(shí),或隨講隨練,講練結(jié)合,工學(xué)交替,理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行。教學(xué)實(shí)施過程中突出“以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線,以應(yīng)用為目的”原則,重點(diǎn)加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),通過對項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

(三)實(shí)踐教學(xué)的4個(gè)層面

本課程教學(xué)模式是基于工作過程的項(xiàng)目式教學(xué),借助這種教學(xué)模式和項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)踐平臺(tái),構(gòu)建了由基礎(chǔ)訓(xùn)練、應(yīng)用訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練組成的“四個(gè)層面”的實(shí)踐教學(xué)體系,為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)提供強(qiáng)有力保障,能使學(xué)習(xí)者在實(shí)踐活動(dòng)中主動(dòng)學(xué)習(xí)和有效應(yīng)用知識(shí),極大提高教學(xué)效果和學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的效率。

三、教學(xué)內(nèi)容的選取與規(guī)劃

(一)教學(xué)內(nèi)容選取依據(jù)

教學(xué)內(nèi)容要集中體現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo),內(nèi)容的選取應(yīng)該以企業(yè)對崗位知識(shí)能力要求和學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力要求為依據(jù)。這就要求數(shù)字電路課程組的教師經(jīng)常到企業(yè)進(jìn)行知識(shí)和能力要求的調(diào)研,對企業(yè)所要求的知識(shí)點(diǎn)和能力進(jìn)行分析,根據(jù)調(diào)研結(jié)果及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,使數(shù)字電路的內(nèi)容符合行業(yè)企業(yè)發(fā)展的需要。另外,教學(xué)內(nèi)容的選取還要考慮能較好地解決“基礎(chǔ)知識(shí)、技能與學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力”的關(guān)系,“基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力”的關(guān)系,“理論與實(shí)踐”的融合關(guān)系、比例關(guān)系等關(guān)系,使《數(shù)字電路》課程內(nèi)容體系具有高等職業(yè)教育的針對性,適應(yīng)電子信息職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。

(二)教學(xué)內(nèi)容具體規(guī)劃

1、理論教學(xué)內(nèi)容。必修模塊:數(shù)字電路基礎(chǔ),邏輯門電路,組合邏輯電路,觸發(fā)器,時(shí)序邏輯電路,脈沖電路;選修模塊:半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程器件,數(shù)/模轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換;拓展模塊:MAX+PLUSII軟件操作訓(xùn)練,用VHDL語言設(shè)計(jì)功能模塊(拓展模塊不納入正常教學(xué),利用課余時(shí)間結(jié)合數(shù)字電路設(shè)計(jì)制作競賽開展教學(xué),滿足部分學(xué)生需求)。

2、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)內(nèi)容體系如圖2所示,具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容:加法計(jì)算器的設(shè)計(jì)與制作包括邏輯門電路功能的測試和加法計(jì)算器的設(shè)計(jì)兩個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):與、或、非邏輯運(yùn)算,復(fù)合邏輯運(yùn)算,TTL門電路,OC門,三態(tài)門,TTL門電路、CMOS門電路的分類及其比較,TTL與CMOS數(shù)字集成電路的使用規(guī)則,邏輯代數(shù)的基本定律及規(guī)則,組合邏輯電路的描述,組合邏輯電路的分析,最小項(xiàng)與最大項(xiàng),常用數(shù)制與BCD碼;邏輯函數(shù)的化簡,組合電路設(shè)計(jì)方法,數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào),組合邏輯電路中的競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象。搶答器的設(shè)計(jì)與制作包括譯碼器功能的測試、編碼器功能的測試、鎖存器功能的測試和搶答器電路設(shè)計(jì)等4個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):LED顯示器,顯示譯碼器,譯碼器,使用變量譯碼器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù);編碼器,二進(jìn)制優(yōu)先編碼器功能擴(kuò)展;D 鎖存器;搶答器的組成框圖(包括編碼器、譯碼器、鎖存器)。計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作包括觸發(fā)器邏輯功能測試、簡單計(jì)數(shù)器邏輯功能測試、集成計(jì)數(shù)器功能測試和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與調(diào)試等4個(gè)項(xiàng)目。涉及相關(guān)知識(shí):基本RS觸發(fā)器,同步觸發(fā)器,邊沿D觸發(fā)器,邊沿JK觸發(fā)器;時(shí)序邏輯電路的組成,計(jì)數(shù)器的類型,計(jì)數(shù)器的分頻功能,同步時(shí)序電路分析;集成四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 74LS161,集成四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 74LS163,集成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290,可逆計(jì)數(shù)器74193;計(jì)數(shù)器模數(shù)的變化,振蕩器。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作完成有一定功能數(shù)字鐘(能顯示小時(shí)分鐘基本功能)設(shè)計(jì)制作,這一個(gè)項(xiàng)目是對前面所有相關(guān)知識(shí)的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。

四、教學(xué)組織與實(shí)施

教學(xué)組織與實(shí)施的思路:教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)以項(xiàng)目和案例作為單元展開教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)組織形式采取實(shí)際操作與講解相結(jié)合,單元學(xué)習(xí)時(shí)間為4課時(shí);教學(xué)過程中正確處理知識(shí)學(xué)習(xí)與工作任務(wù)的關(guān)系,做到知識(shí)學(xué)習(xí)為完成任務(wù)服務(wù),知識(shí)學(xué)習(xí)為技能形成服務(wù);最后,學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得報(bào)告、圖紙、工藝文件、作品等學(xué)習(xí)成果。

項(xiàng)目的具體組織實(shí)施過程中,重點(diǎn)考慮如何通過設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)墓ぷ魅蝿?wù)引入相關(guān)理論知識(shí)。例如通過“三人表決電路設(shè)計(jì)”、“簡單加法計(jì)算電路設(shè)計(jì)”兩項(xiàng)工作任務(wù),引入組合電路設(shè)計(jì)方法、邏輯函數(shù)化簡方法等知識(shí)點(diǎn);通過這兩個(gè)任務(wù),學(xué)生容易理解化簡后結(jié)果盡可能用相同芯片去實(shí)現(xiàn)它,因此“與或式”結(jié)果不如“與非與非式”,“與或式”就意味著要用與門和或門,再簡單的邏輯函數(shù)至少要兩個(gè)芯片,“與非與非式”只用與非門,如果邏輯函數(shù)不復(fù)雜,一個(gè)芯片可解決問題。又如通過“用74160及簡單門電路構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器(0-7)”和“數(shù)字鐘中分鐘指示電路設(shè)計(jì)與調(diào)試”兩個(gè)工作任務(wù),引入N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法:串接法(即級(jí)聯(lián)法)、復(fù) 位法、置數(shù)法。

五、教材編寫與選擇

項(xiàng)目式教學(xué)教材選用應(yīng)該是以主、輔兩本教材結(jié)合使用的選用原則。為了保證項(xiàng)目教學(xué)的順利實(shí)施,應(yīng)該以自編校本教材為主教材,選擇理論知識(shí)順序與校本教材基本一致的規(guī)劃教材為輔助教材。校本教材在章節(jié)順序上,以項(xiàng)目和工作任務(wù)為主線來編排內(nèi)容順序,兼顧學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,并將知識(shí)和能力有機(jī)地融入到完成工作任務(wù)的具體過程中;在內(nèi)容編排上,按先基本邏輯電路后邏輯部件、先單元電路后系統(tǒng)電路、先數(shù)字電路后脈沖電路的原則編排,實(shí)踐與理論在內(nèi)容上相互充實(shí)、相互補(bǔ)充,邊學(xué)邊做。

采用兩本教材的目的是滿足部分自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生擴(kuò)展知識(shí)的需要,對一些內(nèi)部電路的分析、原理的分析,自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生可通過自學(xué)獲得知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

六、項(xiàng)目教學(xué)實(shí)例

以“智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)”這一項(xiàng)目為例說明項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施過程。這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程包括4個(gè)階段:

第一階段:任務(wù)布置。第一步是教師布置工作任務(wù),講解必要的相關(guān)知識(shí),如原理框圖;第二步是分小組討論,按強(qiáng)弱搭配原則分小組討論,教師參與學(xué)生的討論,提出要解決的關(guān)鍵問題,即如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示與按鍵數(shù)字相對應(yīng)的數(shù)碼,如何實(shí)現(xiàn)閉鎖功能,學(xué)生展開對這兩個(gè)問題的討論,教師逐步啟發(fā)學(xué)生,得到解決問題的基本方法。

第二階段:仿真設(shè)計(jì)。第一步是利用仿真平臺(tái)在仿真實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),搭接電路并激活仿真軟件,查看所設(shè)計(jì)的電路能否實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)所要求的技術(shù)指標(biāo);第二步是教師對學(xué)生仿真設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行考核。

第三階段:電路制作。第一步是學(xué)生在面包板上搭接電路,自行排除故障;第二步是分小組進(jìn)行答辯并考核。

第四階段:教師總結(jié)?？商暨x1-2個(gè)電路進(jìn)行演示,并講解工作原理。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅掌握了鎖存器、編碼器、顯示譯碼器的原理,動(dòng)手能力得到了很大提高,電路制作的速度、排除故障能力明顯提高。整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)體現(xiàn)了課程整體設(shè)計(jì)的理念,應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)驗(yàn)室制作教學(xué)手段,采用了項(xiàng)目教學(xué)式、小組討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字電路的教學(xué)內(nèi)容和模式應(yīng)不斷的改革,這就要求數(shù)字電路課程組老師在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新,做到與時(shí)俱進(jìn),并在今后的教學(xué)過程中還要不斷深入研究和探索。

參考文獻(xiàn):

1、李珈.數(shù)字電路課程教學(xué)改革的實(shí)踐[J].職業(yè)教育研究,2008(6).

2、侯國相.項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字電路課程教學(xué)中的實(shí)踐[J].遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報(bào),2008(8).

第5篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞：ASIC；設(shè)計(jì)流程；數(shù)字集成電路

中圖分類號(hào)：TN742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 16-0028-02

進(jìn)入21世紀(jì)以后，通信技術(shù)的發(fā)展與人民生活需求的不斷增長，導(dǎo)致集成電路的需求出現(xiàn)井噴式的增長。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期短，同時(shí)功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優(yōu)點(diǎn)。因此涌現(xiàn)出來一大批數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計(jì)公司。其中，北京的微電子集成產(chǎn)業(yè)園和上海的張江微電子園集中了國內(nèi)很多的芯片設(shè)計(jì)（簡稱IC設(shè)計(jì)）公司和國外頂尖IC設(shè)計(jì)公司駐中國研發(fā)部。而專用集成電路是現(xiàn)在集成電路設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。包含有數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計(jì)、模擬ASIC設(shè)計(jì)、數(shù)模混合ASIC設(shè)計(jì)、射頻ASIC設(shè)計(jì)等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)。ASIC設(shè)計(jì)過程總共分為5個(gè)階段，分別為：項(xiàng)目策劃、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測性設(shè)計(jì)、時(shí)序驗(yàn)證與版圖設(shè)計(jì)、流片與整理。這5個(gè)階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務(wù)的分界點(diǎn)。本論文也將以此5個(gè)階段為主線進(jìn)行研究和討論。

一、項(xiàng)目策劃

在集成電路設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是項(xiàng)目策劃。這就需要開發(fā)團(tuán)隊(duì)在正式進(jìn)入是實(shí)質(zhì)性研發(fā)階段之前，需要對該產(chǎn)品潛在的市場需求進(jìn)行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，做出可行性報(bào)告。將此可行性報(bào)告提交市場和研發(fā)部門進(jìn)行論證，討論該產(chǎn)品研發(fā)的正確性與否。如果可行，則寫項(xiàng)目任務(wù)書，用以給出明確的產(chǎn)品性能的大致說明，項(xiàng)目進(jìn)度、研發(fā)周期管理等的。

二、總體設(shè)計(jì)

第二階段是總體設(shè)計(jì)。總體設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是：認(rèn)真分析市場的需求，確定設(shè)計(jì)對象以及設(shè)計(jì)目標(biāo)。在原先第一階段給出的項(xiàng)目任務(wù)書的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)芯片的功能確定，內(nèi)外部性能的要求，芯片驗(yàn)收的參數(shù)指標(biāo)。同時(shí)要積極組織各方面的人員論證各種實(shí)現(xiàn)可行的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，選擇最佳的實(shí)現(xiàn)方案，敲定最終的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，以及加工工程，工藝水平。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案完成之后，需要是使用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真，進(jìn)行可行性驗(yàn)證。通過仿真結(jié)果，來初步估計(jì)產(chǎn)品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統(tǒng)規(guī)范化說明書為任務(wù)完成的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)規(guī)范化說明書中，主要包含有晶片面積的估計(jì)；．產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算估計(jì)；初始的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)分析；設(shè)立產(chǎn)品的目標(biāo)、可行性和里程碑；設(shè)計(jì)路線和開發(fā)工具的選定。其中需要指出的是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是對該項(xiàng)目的利潤模型、開發(fā)周期和風(fēng)險(xiǎn)性的分析。一方面，該ASIC開發(fā)項(xiàng)目的最終產(chǎn)品是替代目前的一個(gè)成功產(chǎn)品，則成本降低與功能增強(qiáng)是項(xiàng)目最突出的任務(wù)。另一方面，該ASIC開發(fā)項(xiàng)目旨在開辟新的市場或者替代目前尚未成功的產(chǎn)品，研發(fā)時(shí)間將是項(xiàng)目中首先關(guān)心的文圖。由于項(xiàng)目的研發(fā)策略會(huì)對整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開發(fā)等產(chǎn)生巨大的影響，項(xiàng)目規(guī)劃者需要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況在正式研發(fā)階段開始之前對項(xiàng)目的這些驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行歸納分析，以制定項(xiàng)目的研發(fā)策略。

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測性設(shè)計(jì)

數(shù)字研發(fā)流程走到此，如果前面的任務(wù)全部走完，那么研發(fā)將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的開發(fā)階段。這一個(gè)過程又拆分為如下的模塊：

（一）頂層模塊劃分

頂層設(shè)計(jì)是一個(gè)富有創(chuàng)造性的階段，在這個(gè)階段，要定義產(chǎn)品的頂層架構(gòu)。許多經(jīng)典的工程折中問題都需要在這個(gè)階段做出決定。產(chǎn)品的開銷、設(shè)計(jì)的開銷、產(chǎn)品上市時(shí)間、資源需求和風(fēng)險(xiǎn)之間的對比也是頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一部分。這個(gè)階段中的創(chuàng)造性思維對于產(chǎn)品的成功有著極大的影響。創(chuàng)造性可以體現(xiàn)在產(chǎn)品的創(chuàng)意、頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)流程的創(chuàng)意等方面。這個(gè)階段的工作主要由少數(shù)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能的高級(jí)工程師參與。這一階段的具體任務(wù)是：討論幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)備選項(xiàng)；分析這幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)選項(xiàng)——需要考慮技術(shù)靈活性、資源需求及開發(fā)周期等；完成頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明；確定關(guān)鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開發(fā)組成員；確定新的工具；確定開發(fā)路線/流程；討論風(fēng)險(xiǎn)；預(yù)估硅片面積、輸入輸出引腳、開銷和功耗等。這個(gè)階段需要遞交的文檔則是這個(gè)階段需要遞交的文檔：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔與ASIC開發(fā)計(jì)劃文檔。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔中，設(shè)計(jì)者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，它的功能需要在頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明中詳細(xì)的描述。ASIC開發(fā)計(jì)劃：這個(gè)計(jì)劃必須經(jīng)過項(xiàng)目管理人員的驗(yàn)收通過。同時(shí)，還需要完成設(shè)計(jì)線路描述文檔。這個(gè)文檔要再次定義項(xiàng)目開發(fā)中所需要的工具、技術(shù)和方法。

（二）模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)

模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)，顧名思義，則是將頂層結(jié)構(gòu)合理地劃分成一些更小的模塊。各個(gè)小設(shè)計(jì)模塊間需認(rèn)真細(xì)致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯(lián)系等等。為了明了給對方展示劃分結(jié)果，ASIC的層次化結(jié)構(gòu)一般以圖示方式表示。

本階段的任務(wù)分別為：將頂層架構(gòu)分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃和頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔；風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步分析；開發(fā)規(guī)范(代碼編寫風(fēng)格，開發(fā)環(huán)境的目錄結(jié)構(gòu)）；檢查芯片設(shè)計(jì)規(guī)則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計(jì)芯片的門數(shù)。本階段輸出的則是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)文檔，以及準(zhǔn)確的項(xiàng)目研發(fā)計(jì)劃。同時(shí)，從該階段開始，需要設(shè)計(jì)人員將ASIC的生產(chǎn)商必須確定下來。項(xiàng)目管理者必須與ASIC生產(chǎn)商建立例會(huì)制度，在這些例會(huì)中需要討論ASIC的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)路線。因?yàn)锳SIC生產(chǎn)商有他們的一套生產(chǎn)流程和他們自己的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)也需要遵循他們的設(shè)計(jì)規(guī)則。以免設(shè)計(jì)走不必要的彎路，耽誤設(shè)計(jì)進(jìn)度。

（三）模塊實(shí)現(xiàn)

模塊設(shè)計(jì)階段，則是以文檔引導(dǎo)設(shè)計(jì)。主要任務(wù)為：模塊及設(shè)計(jì)、編碼、測試和綜合；芯片級(jí)的測試環(huán)境設(shè)計(jì)、編碼和測試；給出一個(gè)更準(zhǔn)確的芯片面積估計(jì)。在這個(gè)階段，編碼的測試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個(gè)階段輸出所有的模塊設(shè)計(jì)、代碼和模塊織的測試；初始的模塊級(jí)綜合；最終決定的芯片引腳。

（四）系統(tǒng)仿真，綜合和版圖設(shè)計(jì)前門級(jí)仿真階段

該階段的主要任務(wù)是：撰寫系統(tǒng)測試文檔；編寫測試偽代碼；進(jìn)行RTL（硬件描述語言）級(jí)與門級(jí)仿真；記錄跟蹤問題的解決過程，如可能，使用錯(cuò)誤自動(dòng)報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的反饋和修改；檢查芯片設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范；開始撰寫芯片的使用指南；自行編寫綜合腳本，進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合(這個(gè)時(shí)候就需要掌握TCL腳本的簡單寫法)；依據(jù)芯片特性，大致畫出芯片內(nèi)模塊擺放的方法成功地完成第這個(gè)階段輸出的條目如下：驗(yàn)收過的系統(tǒng)仿真；所有的RTL級(jí)仿真和門級(jí)仿真完成及測試報(bào)告；綜合后的網(wǎng)表。

四、時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)

ASIC設(shè)計(jì)的第四部分是時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)。這個(gè)階段是通過時(shí)序分析來指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)。主要的流程如圖1所示。

這個(gè)階段需要多次進(jìn)行預(yù)布局布線，從整個(gè)電路中提取出所有時(shí)序路徑并計(jì)算信號(hào)沿在路徑上的延遲傳播，進(jìn)而找出違背時(shí)序約束的錯(cuò)誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進(jìn)入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進(jìn)行后仿真。這些工作進(jìn)行完畢以后需要輸出物理設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證兩個(gè)文檔。物理設(shè)計(jì)(PhysicalDesign)是VLSI設(shè)計(jì)中最消耗時(shí)間的一步.他的工作是將電路設(shè)計(jì)中的每一個(gè)元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉(zhuǎn)換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設(shè)

計(jì)完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗(yàn)證。版圖驗(yàn)證主要包括有設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)和寄生參數(shù)提取(PE)。對版圖進(jìn)行布局與布線不僅不要豐富的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)更需要很多模擬電子以及布線的經(jīng)驗(yàn)。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設(shè)計(jì)功能將芯片分割成多個(gè)小塊，以便單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再重新進(jìn)行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門級(jí)網(wǎng)表，并快速構(gòu)建可準(zhǔn)確代表最終芯片（包括時(shí)序、布線、芯片大小，功耗和信號(hào)完整性）的芯片“虛擬原型”。通過使用物理虛擬原型功能，設(shè)計(jì)師可以快速驗(yàn)證物理可行性并在邏輯上進(jìn)行必要更改。在布局布線的時(shí)候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時(shí)鐘樹等工作之后，才可以進(jìn)行開始使用工具進(jìn)行自動(dòng)的布局布線。最后得到的布局布線的結(jié)果仍然需要手工調(diào)整，才可以得到合理的設(shè)計(jì)版圖。

五、流片與整理階段

數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設(shè)計(jì)之后的仿真和綜合之后，網(wǎng)表被送去生產(chǎn)。生產(chǎn)簽字文檔將作為設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)廠商之間的ASIC生產(chǎn)簽字的根據(jù)。這個(gè)文檔清楚地描述了網(wǎng)表的版本號(hào)、ASIC生產(chǎn)商所需要的測試向量、質(zhì)量意向和商業(yè)上的問題等。簽字之前，ASIC生產(chǎn)廠商需要仔細(xì)檢查設(shè)計(jì)者提供的網(wǎng)表文件、版圖設(shè)計(jì)結(jié)果和測試向量。通常ASIC生產(chǎn)廠商要求測試向量在簽字之前是經(jīng)過仿真的，這是一個(gè)比較長的過程。在樣片返回設(shè)計(jì)公司以后，仍然需要測試芯片；用錯(cuò)誤報(bào)告數(shù)據(jù)庫跟蹤測試中出現(xiàn)的錯(cuò)誤；分析失敗的測試?yán)?；對ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行定位；針對ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，確定在網(wǎng)表中的改動(dòng)；評估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環(huán)境測試)；進(jìn)行與其他已有產(chǎn)品的互通性測試。確保生產(chǎn)的集成電路達(dá)到最初規(guī)定的性能與設(shè)計(jì)指標(biāo)。

綜上所述，由于底層工藝技術(shù)的不斷變化，以及新工具廠商的出現(xiàn)，ASIC設(shè)計(jì)流程會(huì)出現(xiàn)一些流程上的調(diào)整，這個(gè)流程也不是一層不變。本論文所講述的是現(xiàn)在各個(gè)IC設(shè)計(jì)公司通用的設(shè)計(jì)流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]我國數(shù)字頻率合成芯片獲突破性進(jìn)展. /news_show.asp.

第6篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞:數(shù)字邏輯;實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)課題設(shè)計(jì);教學(xué)改革;VHDL

自20世紀(jì)90年代以來,隨著電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,大規(guī)模集成電路PLD芯片逐漸取代了數(shù)字系統(tǒng)中傳統(tǒng)的分離元件和小規(guī)模集成電路。同時(shí),數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法向“硬件設(shè)計(jì)軟件化”轉(zhuǎn)變。用硬件設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)日益成熟且越來越廣泛地得到應(yīng)用。雖然,高校數(shù)字邏輯課程的教學(xué)內(nèi)容也有一些相應(yīng)的調(diào)整,但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革往往明顯落后。

數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課之一,也是學(xué)生感覺學(xué)習(xí)比較困難的課程之一。我校計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)字邏輯課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過去一直是在實(shí)驗(yàn)箱上插接集成電路芯片和連接線的方式,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,實(shí)驗(yàn)效果很不理想,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的銜接不好,沒有真正起到“通過實(shí)驗(yàn)加深對理論知識(shí)的理解”和“理論與實(shí)際相結(jié)合”的作用。學(xué)生雖然在課堂上學(xué)習(xí)了VHDL編程并做了一些習(xí)題,但是并不知道究竟什么樣的程序才是正確的,而要想知道VHDL程序是否正確的唯一方法是編譯和仿真。為了提高數(shù)字邏輯課程的教學(xué)效果,并且與新增加的VHDL語言教學(xué)內(nèi)容相呼應(yīng),筆者進(jìn)行了數(shù)字邏輯課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索。通過“做中學(xué)”[1],使學(xué)生真正掌握用VHDL進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的方法。放棄在實(shí)驗(yàn)箱上插接集成電路芯片和連接線的方式,改變?yōu)樵赒uartus軟件平臺(tái)上用VHDL語言編程和仿真實(shí)驗(yàn)。從以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主,不僅使學(xué)生學(xué)到了最新的技術(shù),而且為后繼課程計(jì)算機(jī)組成原理的進(jìn)一步教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。

1實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,本課程的實(shí)驗(yàn)為12學(xué)時(shí),安排6個(gè)實(shí)驗(yàn)。除第1個(gè)實(shí)驗(yàn)是熟悉Quartus系統(tǒng)的使用外,其余5個(gè)實(shí)驗(yàn)都是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

1.1設(shè)計(jì)思想

實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)是開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須妥善處理的關(guān)鍵問題之一。實(shí)驗(yàn)課題應(yīng)該有合適的難度,使得大部分學(xué)生在現(xiàn)有基礎(chǔ)上通過自己的分析和努力能夠做出設(shè)計(jì)(不一定是完全正確的設(shè)計(jì))。實(shí)驗(yàn)課題應(yīng)該在本課程教學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)范圍內(nèi),通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成。實(shí)驗(yàn)課題應(yīng)該在書本或網(wǎng)絡(luò)等其他信息源上沒有現(xiàn)成的解答,學(xué)生必須自己進(jìn)行分析設(shè)計(jì)才能得到解答。

在高度網(wǎng)絡(luò)化和信息化的今天,各種教材、參考書和網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有很多的VHDL語言程序的實(shí)例,為了保證學(xué)生是真正做設(shè)計(jì),筆者在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題時(shí)也廣泛查找了資料。有幾個(gè)設(shè)想的課題就因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)有相同的VHDL語言程序?qū)嵗嬖诙环穸?。最后確定的5個(gè)實(shí)驗(yàn)課題,到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)有相同的VHDL語言程序?qū)嵗＿@5個(gè)實(shí)驗(yàn)課題包括2個(gè)組合邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題和3個(gè)時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)驗(yàn)課題的難度和復(fù)雜程度是逐漸增加的。除了基本實(shí)驗(yàn)外,還為少數(shù)學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)計(jì)了選做題目。

1.2實(shí)驗(yàn)課題

1) 實(shí)驗(yàn)課題一。

設(shè)計(jì)一個(gè)代碼轉(zhuǎn)換邏輯電路。把7位的ASCII碼轉(zhuǎn)換成7段字符顯示代碼。能顯示數(shù)字0～9,字母A、b、C、d、E、F、H、L、o、P、U、Γ和一些符號(hào)(-、_、=、┫、┣、、)等。用VHDL語言編程并仿真。

2) 實(shí)驗(yàn)課題二。

設(shè)計(jì)一個(gè)多功能的運(yùn)算器,有控制信號(hào)M、S2、S1、S0。當(dāng)M=1,在S2、S1、S0的控制下能完成兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)A、B的以下算術(shù)運(yùn)算:A加B,A加1,A加B和低位來的進(jìn)位,B加1,A加 ,A加0,A加A,A加 加1。當(dāng)M=0,作邏輯運(yùn)算。在S2、S1、S0的控制下能完成兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)A、B的以下邏輯運(yùn)算:A+B,A•B, , , , , , ,等。用VHDL語言編程并仿真。

3) 實(shí)驗(yàn)課題三。

設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售飲料機(jī)的控制邏輯電路。該機(jī)器有一個(gè)投幣口,每次只能投入1枚1元或5角的硬幣。當(dāng)投入了1元5角的硬幣,機(jī)器自動(dòng)給出1杯飲料。當(dāng)投入了2元的硬幣,機(jī)器在自動(dòng)給出1杯飲料時(shí),還找回1枚5角的硬幣。

確定輸入/輸出變量、電路的狀態(tài)并化簡,做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。在完成以上邏輯設(shè)計(jì)后,用VHDL語言編程并仿真。

4) 實(shí)驗(yàn)課題四。

用74HC163設(shè)計(jì)一個(gè)十九進(jìn)制計(jì)數(shù)器。用VHDL層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)程序并仿真,底層器件是74HC163。

完成以上題目后,還可以選做題:用74HC163設(shè)計(jì)一個(gè)余3碼計(jì)數(shù)器。用VHDL層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)程序并仿真,底層器件是74HC163。

5) 實(shí)驗(yàn)課題五。

實(shí)驗(yàn)課題五有兩個(gè)題目,學(xué)生可以任選一個(gè)。

題目一:設(shè)計(jì)一個(gè)可控計(jì)數(shù)器,當(dāng)控制信號(hào)S=0時(shí),是五進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)控制信號(hào)S=1時(shí),是十五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)出邏輯圖。分別用兩種不同的方法設(shè)計(jì)(行為描述,結(jié)構(gòu)描述),用VHDL語言編程并仿真。

題目二:設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘電路,要求能用7段數(shù)碼管顯示從0時(shí)0分0秒到23時(shí)59分59秒之間的所有時(shí)間。做出邏輯圖。用VHDL語言編程并仿真。

2教學(xué)效果分析

實(shí)驗(yàn)課題一的目的是強(qiáng)化譯碼器、7段字符顯示代碼和ASCII碼等知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生可以參考書上的BCD碼-7段字符顯示譯碼器的VHDL程序做這個(gè)設(shè)計(jì),但是要實(shí)現(xiàn)那些特殊符號(hào)的顯示還是需要?jiǎng)幽X筋的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,學(xué)生基本上都能做出數(shù)字和字母的顯示代碼設(shè)計(jì),但是極少有能做出那些特殊符號(hào)的顯示代碼設(shè)計(jì)的。

實(shí)驗(yàn)課題二的目的是強(qiáng)化加法器、全加器、算術(shù)運(yùn)算、進(jìn)位和邏輯運(yùn)算等知識(shí)點(diǎn),并且考慮到與后繼課程計(jì)算機(jī)組成原理的ALU等知識(shí)點(diǎn)教學(xué)的銜接。學(xué)生做設(shè)計(jì)時(shí)可以參考1位全加器的VHDL程序。很多學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前認(rèn)為這個(gè)題目很簡單,只要用VHDL語言的算術(shù)運(yùn)算符就可以了。開始做實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)根本不是那樣,必須先推導(dǎo)出每個(gè)運(yùn)算功能的邏輯表達(dá)式才能編程,而相當(dāng)多的學(xué)生忘記了算術(shù)運(yùn)算還有進(jìn)位的邏輯表達(dá)式。這個(gè)實(shí)驗(yàn)確實(shí)達(dá)到了強(qiáng)化上述知識(shí)點(diǎn)的目的。

實(shí)驗(yàn)課題三的目的是強(qiáng)化狀態(tài)機(jī)和Mealy型時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生做設(shè)計(jì)時(shí)可以參考狀態(tài)機(jī)的VHDL程序。經(jīng)過這個(gè)實(shí)驗(yàn),大部分學(xué)生真正懂得了什么是狀態(tài)機(jī),時(shí)序邏輯電路是在時(shí)鐘信號(hào)的作用下發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變的,另外還有怎樣確定有哪些狀態(tài)和做狀態(tài)化簡。

實(shí)驗(yàn)課題四的目的是強(qiáng)化計(jì)數(shù)器、用集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器和Moore型時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn),也是學(xué)生第一次用VHDL結(jié)構(gòu)描述的方法做設(shè)計(jì)。學(xué)生做設(shè)計(jì)時(shí)可以利用書上的74HC163的VHDL程序例子。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生進(jìn)一步理解了觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器,掌握了用集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法和用VHDL結(jié)構(gòu)描述做邏輯電路設(shè)計(jì)的基本方法。選做題是為少數(shù)學(xué)習(xí)好、能力強(qiáng)的學(xué)生準(zhǔn)備的,使這部分學(xué)生有機(jī)會(huì)得到更多的訓(xùn)練和提高。選做題還可以使學(xué)生掌握余3碼的概念,確實(shí)也有很少的幾個(gè)學(xué)生完成了選做題。

實(shí)驗(yàn)課題二和實(shí)驗(yàn)課題三都是用行為描述的方法進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì),比較容易掌握,實(shí)驗(yàn)成功率較高,而實(shí)驗(yàn)課題四要求用結(jié)構(gòu)描述的方法做邏輯電路設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)中間發(fā)現(xiàn),相當(dāng)多學(xué)生并沒有理解結(jié)構(gòu)描述的概念,也不知道應(yīng)該怎樣做。因此,實(shí)驗(yàn)課題五繼續(xù)強(qiáng)化用結(jié)構(gòu)描述的方法做邏輯電路設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)課題五題目中的第一個(gè),目的是鞏固用集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器和Mealy型時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)。同時(shí),也使學(xué)生進(jìn)一步掌握用行為描述和結(jié)構(gòu)描述進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。雖然這個(gè)題目相對第二個(gè)題目要簡單一些,但是由于要求分別用行為描述和結(jié)構(gòu)描述兩種方法進(jìn)行設(shè)計(jì),所以總的工作量比實(shí)驗(yàn)課題四要多。這兩個(gè)題目中的第2個(gè)不僅難度更大、更復(fù)雜,而且其設(shè)計(jì)還要考慮如何仿真的問題,是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的題目。然而,選擇這個(gè)題目的學(xué)生卻出乎意料得多,而且有若干種不同的設(shè)計(jì)思想,既有用結(jié)構(gòu)描述的也有用行為描述的。雖然在2個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi),幾乎沒有學(xué)生完全正確地完成這個(gè)高難度實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和仿真,但是有個(gè)別學(xué)生在以后的幾個(gè)星期里仍然繼續(xù)探討并最終正確地完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。像數(shù)字鐘這樣的復(fù)雜實(shí)驗(yàn),在過去想要用中小規(guī)模集成電路在實(shí)驗(yàn)箱上插接連線的方式完成是不可想象的,但是現(xiàn)在用Quartus系統(tǒng)上設(shè)計(jì)和仿真的方式卻是可以完成的。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的難度有明顯提高,學(xué)生也要花更多的時(shí)間做預(yù)習(xí)、設(shè)計(jì)和寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯之前的各課程(物理、電路、模擬電子)實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),大部分學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成不做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的習(xí)慣。在做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)(熟悉Quartus系統(tǒng))時(shí)就發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生基本上是進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室才開始看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。結(jié)果是兩個(gè)小時(shí)過去了,一部分學(xué)生并沒有掌握VHDL程序調(diào)試和仿真的基本方法,個(gè)別學(xué)生輸入的源程序甚至連編譯都沒有通過。針對這個(gè)問題,我們采取了要求學(xué)生提前做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和程序才允許進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的措施,并且在逐位點(diǎn)名時(shí)逐個(gè)檢查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也在一定程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

3結(jié)語

用VHDL語言設(shè)計(jì)組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的方法與傳統(tǒng)的用邏輯代數(shù)和邏輯圖設(shè)計(jì)的方法有很大不同,特別是行為描述的方法很容易掌握。用軟件工具對所做設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性比在面包板上插接、連線、調(diào)試要方便容易,避免了接觸不良造成的故障和連線錯(cuò)誤損壞器件等問題,實(shí)驗(yàn)成功率高、消耗低。學(xué)生不僅要做邏輯設(shè)計(jì),還要做仿真輸入波形設(shè)計(jì)。仿真輸出波形直觀地表現(xiàn)了邏輯功能的正確與否。部分學(xué)生自己有計(jì)算機(jī),可以提前做出設(shè)計(jì)并編程,在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后能夠在比較短的時(shí)間里完成實(shí)驗(yàn);也有一些學(xué)生由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,在實(shí)驗(yàn)室沒有完成實(shí)驗(yàn),是回去以后繼續(xù)用自己的計(jì)算機(jī)改正程序、完成仿真的。

從實(shí)際教學(xué)效果看,上述實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)是成功的。大部分學(xué)生通過設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)都有不同程度的提高,基本上理解了有關(guān)的知識(shí)點(diǎn),掌握了VHDL程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和仿真方法。從后來的調(diào)查問卷的結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)“不是很難”(4個(gè)選項(xiàng)分別是太難、不是很難、很簡單、不能理解),只有少數(shù)學(xué)生不喜歡這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

數(shù)字邏輯課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索取得了初步成功,今后還將繼續(xù)改進(jìn),也希望與其他學(xué)校的教師交流教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),共同提高。

參考文獻(xiàn):

[1] 黎忠文,向兆山.“做中學(xué)”模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2006(10):30-32.

Exploration of Experiment Teaching of Digital Logic

SHENG Jian-lun

(School of Computer, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China)

第7篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞： 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 實(shí)驗(yàn)教學(xué) Multisim仿真軟件

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是中職電子類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)后續(xù)其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程與實(shí)踐聯(lián)系緊密，既有抽象的理論分析，又有具體的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)，不僅要掌握其理論知識(shí)，而且要通過實(shí)際應(yīng)用來加深對理論知識(shí)的理解。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以更快、更好地掌握電路理論知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是教師帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室搭接實(shí)物電路，用儀器、設(shè)備觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。但由于該門課程涵蓋的內(nèi)容多，全部采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式使得實(shí)驗(yàn)室工作量非常大，存在耗材成本大、實(shí)驗(yàn)效率低下的問題。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，把計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，將大大提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)效率。作為一款專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，Multisim具有先進(jìn)的電路仿真和設(shè)計(jì)功能，有著傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不可比擬的優(yōu)勢，使得《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加方便和靈活。

一、Multisim仿真軟件簡介

Multisim仿真軟件是IIT公司近年來推出的一款基于PC平臺(tái)的EDA工具軟件。它提供了豐富的電子元器件庫和種類齊全的電子儀器，相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)、功能完備的大型電子實(shí)驗(yàn)室。軟件采用直觀的圖形界面，在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)。使用時(shí)，根據(jù)電路設(shè)計(jì)將所需的元器件和測試儀器連接成電路，接通電源開關(guān)，就可以得到測試數(shù)據(jù)，觀察到測試波形。借助該軟件可以進(jìn)行各種電路的仿真實(shí)驗(yàn)，不僅可以節(jié)約大量的時(shí)間和資金，而且不必?fù)?dān)心損壞元器件和儀器。

二、Multisim仿真軟件在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.化被動(dòng)為主動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

電路實(shí)驗(yàn)通常分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)前教師一般都會(huì)要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，其目的是通過預(yù)習(xí)，讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私鈱?shí)驗(yàn)步驟，以便在實(shí)驗(yàn)時(shí)能集中精力做好實(shí)驗(yàn)，避免實(shí)驗(yàn)操作的盲目性。但是往往學(xué)生對“紙上談兵”式的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)不感興趣，即使按照講義預(yù)習(xí)，也大多流于形式、應(yīng)付了事，效果自然可想而知，這是多年來傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一個(gè)老大難問題，一直沒有好的解決辦法。利用Multisim仿真軟件可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)、形象、直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生預(yù)習(xí)的興趣。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)前，教師把要仿真的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和可能遇到的問題通過適當(dāng)?shù)姆绞奖硎鼋o學(xué)生，學(xué)生利用Multisim仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路仿真模擬實(shí)驗(yàn)過程，能夠充分地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟等。仿真實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象可以多次重復(fù)，比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)前教師反復(fù)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注意事項(xiàng)和學(xué)生預(yù)習(xí)講義的效果要好得多。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生能做到心中有數(shù)，教師也可以把更多的精力放在對學(xué)生的指導(dǎo)監(jiān)督上，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量。對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，學(xué)生可以隨時(shí)通過在計(jì)算機(jī)上仿真加以解決。

2.變無形為有形，提升課堂教學(xué)效益。

隨著中職生源素質(zhì)的不斷下降，學(xué)生普遍存在文化基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性不高的問題，給《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的理論教學(xué)帶來不小的挑戰(zhàn)。而中職教育具有的直接的崗位指向性，要求《電子技術(shù)課程》課程教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)放在電子元器件或集成電路的外部特性及其實(shí)際應(yīng)用上，以適應(yīng)職業(yè)崗位的需求。Multisim仿真軟件讓《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)有了全新的表現(xiàn)形式，能將抽象的知識(shí)形象化，避免了繁瑣的推導(dǎo)和計(jì)算，從而能更好地吸引學(xué)生的注意力，加深學(xué)生對知識(shí)的理解和記憶。以濾波器工作特性分析為例，濾波器是電子技術(shù)中一個(gè)重要的電子器件，但是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證濾波器的工作特性卻很困難，因?yàn)楹茈y產(chǎn)生一個(gè)含有符合能很快實(shí)驗(yàn)要求的噪聲信號(hào)讓濾波器去處理。以往在實(shí)驗(yàn)中一般采用測量濾波器帶寬的方法來驗(yàn)證，學(xué)生難以直觀地觀測。利用Multisim仿真軟件搭接一個(gè)50Hz的帶阻濾波器電路，觀察虛擬的雙蹤示波器獲得的電路輸入端和輸出端的模擬仿真波形圖，其中上部波形是含有50Hz噪聲的正弦波信號(hào)，下波波形為濾除50Hz噪聲后的正弦波信號(hào)，這樣，學(xué)生看起來非常直觀，能很快建立起濾波器的概念。

3.從驗(yàn)證到設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師在課前準(zhǔn)備好儀器設(shè)備，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟連接固定電路，然后觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)，基本都是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。由于沒有從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行理論分析和電路設(shè)計(jì)，因此學(xué)生無法進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用開發(fā)。而以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)對學(xué)生職業(yè)能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，應(yīng)用Multisim仿真軟件《電子技術(shù)基礎(chǔ)》原有的學(xué)科知識(shí)體系被解構(gòu)，取而代之的是以工作過程為導(dǎo)向精心設(shè)計(jì)的項(xiàng)目。學(xué)生通過完成與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合緊密的小型電子產(chǎn)品的制作，主動(dòng)獲取知識(shí)、形成能力。利用Multisim仿真軟件提供的實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)，學(xué)生可以很方便地在計(jì)算機(jī)上對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從而可以快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、修正錯(cuò)誤。這樣，一方面可以縮短電路設(shè)計(jì)的周期，減少元器件的損耗，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，另一方面可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

第8篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞 交通事故隱患檢測自動(dòng)報(bào)警裝置；道路交通事故；單片機(jī)

中圖分類號(hào)U12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，雖然交警部門可通過監(jiān)控實(shí)時(shí)掌握交通事故現(xiàn)場狀況，但根據(jù)對北京交通控制中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)[1]，雖然北京的數(shù)字監(jiān)控點(diǎn)有400多個(gè)，但大屏幕上一次只能顯示48個(gè)，需要人工不斷地切換，很多事情報(bào)告還是依賴“122接處警”系統(tǒng)，然后通過調(diào)出數(shù)字監(jiān)控核實(shí)，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測自動(dòng)報(bào)警裝置，可提前將汽車出現(xiàn)的非正常運(yùn)行狀態(tài)反饋到監(jiān)控中心。國外研究表明，自動(dòng)切換監(jiān)控屏幕進(jìn)行可能發(fā)生事件車輛的重點(diǎn)監(jiān)控能夠減少事件持續(xù)時(shí)間5min~8min。因此設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警裝置，讓大屏幕進(jìn)行自動(dòng)切換屏幕和監(jiān)控，具有重要價(jià)值。

2本文設(shè)計(jì)思路

事故隱患檢測自動(dòng)報(bào)警裝置安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車車頭處，根據(jù)已知汽車制動(dòng)加速度和紅外線測速模塊所測得的汽車行駛速度計(jì)算出安全距離，再通過超聲波測距模塊檢測出本汽車與前方汽車的距離，若小于安全距離時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。

報(bào)警裝置設(shè)計(jì)思路及結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

3安全距離的確定[2]

1）駕駛員反應(yīng)時(shí)間經(jīng)過的距離,t1為反應(yīng)時(shí)間，取為0.3s；

2）制動(dòng)器作用時(shí)間t2經(jīng)過的距離；

3）持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t3經(jīng)過的距離,為附著系數(shù)，本文取為0.8；

4）汽車的安全距離:。

4測距模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由單片機(jī)[3]系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用AT89S52來實(shí)現(xiàn)對紅外接收芯片和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。

4.1超聲波測距原理[3]

單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號(hào)，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡單實(shí)用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。超聲波測距原理框圖：

4.2超聲波發(fā)送和接受電路設(shè)計(jì)

壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，這時(shí)它就是一超聲波發(fā)生器；如沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。

超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。

4.3軟件設(shè)計(jì)

如圖4所示，首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個(gè)超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)按下式計(jì)算即可測得被測物體與測距儀之間的距離。

5轉(zhuǎn)速測量模塊設(shè)計(jì)

測量轉(zhuǎn)速的模塊由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)STC89C52、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。

5.1信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)[4]

光電傳感器首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。論文選用紅外光二極管做系統(tǒng)測量的光源。本設(shè)計(jì)采用高性能集成四運(yùn)放LM324來進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。為了達(dá)到預(yù)定效果，對系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結(jié)果。

5.2單片機(jī)

圖6是AT 89S52單片機(jī)引腳分布和最小系統(tǒng)圖。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。

5.3無線傳輸模塊設(shè)計(jì)

如圖7顯示的是用于無線傳輸?shù)臄U(kuò)展示意圖，將單片機(jī)所有引腳引出，便于進(jìn)行無線傳輸模塊的擴(kuò)展。

6結(jié)論

本文進(jìn)行了道路交通事故隱患檢測自動(dòng)報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)將時(shí)時(shí)檢測汽車的行駛速度和汽車與前方汽車的距離，當(dāng)其與前方小車距離小于單片機(jī)計(jì)算所得的安全距離時(shí)，會(huì)自動(dòng)通過GSM模塊報(bào)警提醒駕駛員注意并且將報(bào)警信息傳遞給指揮中心。

參考文獻(xiàn)

[1]揚(yáng)兆升.城市道路交通系統(tǒng)智能協(xié)同理論與實(shí)施方法[M].中國鐵道出版社.

[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車行駛的安全距離研究[J].技術(shù)物理教學(xué).

第9篇：仿真電路設(shè)計(jì)報(bào)告范文

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；彩燈循環(huán)顯示電路；學(xué)生學(xué)習(xí)

數(shù)字電子技術(shù)是我校電子信息工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的電子技術(shù)理論基礎(chǔ)、一定的創(chuàng)新意識(shí)、一定的解決實(shí)際問題的能力，促使學(xué)生了解本專業(yè)的應(yīng)用發(fā)展方向，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事電子信息工程工作打下一定的基礎(chǔ)。

福建江夏學(xué)院是2010年由福建省政府組建的一所旨在培養(yǎng)復(fù)合性創(chuàng)新陛應(yīng)用型各類高素質(zhì)專門人才的應(yīng)用型本科大學(xué)。數(shù)字電子技術(shù)課程應(yīng)滿足學(xué)校、學(xué)科建設(shè)的高要求，充分地激發(fā)學(xué)生對于這門課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

課程設(shè)計(jì)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品雛形。常言說得好，“說一百遍，不如做一遍”，學(xué)生通過思考、查閱資料、討論等方式尋求解決問題的方案，對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有更加深入的理解，提升學(xué)生的成就感，增強(qiáng)自信心，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而形成良性循環(huán)。本文以“彩燈循環(huán)顯示電路”中“數(shù)字電子技術(shù)”的課程設(shè)計(jì)為例，從幾個(gè)方面淺析了課程設(shè)計(jì)對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)所起到的良性作用。下面，筆者將從設(shè)計(jì)的相關(guān)環(huán)節(jié)來具體闡述。

一、分析設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)

本課程設(shè)計(jì)的題目是“彩燈循環(huán)顯示電路”，學(xué)生在拿到設(shè)計(jì)題目后，首先要根據(jù)相關(guān)材料分析設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握相關(guān)原理圖，解析其基本構(gòu)造和功能，將總電路原理圖拆分成以下三個(gè)單元電路：矩形方波產(chǎn)生的頻率、10個(gè)彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮和七段數(shù)碼管上顯示彩燈的循環(huán)次數(shù)。

學(xué)生要做到對設(shè)計(jì)功能的完美解析、原理圖清楚識(shí)讀，要掌握“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的相關(guān)基本理論和基本方法，清楚所涉及的各個(gè)芯片的功能、參數(shù)，及其涉及典型功能模塊的搭建，進(jìn)而要了解單元電路功能模塊的構(gòu)建，了解單元電路中各個(gè)部件元件的作用，清楚整體設(shè)計(jì)所要達(dá)到的性能指標(biāo)，乃至有效擴(kuò)展至一些特定微型數(shù)字系統(tǒng)。

在這部分，學(xué)生既要鞏固課堂理論知識(shí)，又要加強(qiáng)對實(shí)際電路的認(rèn)識(shí)、解析能力。

二、元器件的選擇

對課程設(shè)計(jì)題目完美解析之后，接下來就涉及合適的元器件的選取。在搭建單元電路時(shí)，對于特定功能單元需要選擇主要的集成塊。比如時(shí)鐘電路選555，計(jì)數(shù)/譯碼器4017，計(jì)數(shù)器4518，譯碼4511及顯示驅(qū)動(dòng)電路也都相對固定，但存在電路特定功能要求不同，需要適當(dāng)元件參數(shù)匹配集成塊，例如，10個(gè)彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的完美顯現(xiàn)，對方波頻率的選擇就有所要求，學(xué)生在利用555觸發(fā)器構(gòu)成脈沖方波時(shí)，必須考慮到影響時(shí)間常數(shù)的RC元件參數(shù)的選擇。

同樣構(gòu)建單元電路時(shí)，選擇器件的電平標(biāo)準(zhǔn)和電流特性等參數(shù)很重要。普通的門電路、時(shí)序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、采樣和存儲(chǔ)電路等，參數(shù)選擇恰當(dāng)可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設(shè)計(jì)成本。

在這部分，學(xué)生在進(jìn)行元件的選擇的同時(shí)，不僅要掌握所用儀器設(shè)備的使用介紹，了解實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，還要掌握從電路的整體布局到一個(gè)個(gè)小的元件的清楚認(rèn)識(shí)。

三、設(shè)計(jì)總體電路圖

任何一種邏輯功能都可以設(shè)計(jì)出一種相應(yīng)的邏輯電路。根據(jù)需要設(shè)計(jì)出符合要求的邏輯電路，合適的計(jì)算機(jī)輔助軟件給我們的電路設(shè)計(jì)提供了極大的便利。

1.仿真軟件

該設(shè)計(jì)要求學(xué)生掌握兩種仿真軟件Multisium和Proteus，并結(jié)合所給的設(shè)計(jì)題目，繪制電路原理圖，進(jìn)行模擬仿真測試。學(xué)生在操作過程中掌握以下三個(gè)方面知識(shí)點(diǎn)：

（1）熟悉Multisium和Proteus軟件操作界面，了解選取元器件時(shí)所需要注意的一些注意事項(xiàng)。

（2）調(diào)整電路圖中元器件布局，調(diào)試電路板，故障排查。數(shù)字電路設(shè)計(jì)以邏輯關(guān)系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系與它們之間的正確傳遞決定了設(shè)計(jì)內(nèi)容的成敗，結(jié)合整體實(shí)現(xiàn)功能，要求每一個(gè)單元電路都須經(jīng)過調(diào)整，確保各單元之間滿足驅(qū)動(dòng)電平匹配和電流匹配，合理布局。

仿真是整個(gè)設(shè)計(jì)成功關(guān)鍵的一步，學(xué)生做好仿真電路的連接，之后的焊接電路就會(huì)顯得相對輕松、駕輕就熟。電路仿真軟件為學(xué)生之后從事電路設(shè)計(jì)、模擬仿真等打下基礎(chǔ)。

對于仿真軟件，老師只是起到簡單領(lǐng)進(jìn)門的作用，需要學(xué)生自身去拓展學(xué)習(xí)，這里有個(gè)需要重視的地方，相較于私下自學(xué)，集中學(xué)習(xí)、互幫互助成效非常明顯。

2.電路原理圖印制板設(shè)計(jì)功能

課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生掌握Protel 99SE軟件的原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線器這幾個(gè)功能，學(xué)生通過該軟件的學(xué)習(xí)，可以強(qiáng)化計(jì)算機(jī)模擬和具體元器件的封裝工藝，統(tǒng)籌各個(gè)單元電路的布局。

學(xué)生弄好印制板，在其上焊接電路，這在很大程度上接近實(shí)際的電路板的制作工藝，學(xué)生在此可以得到理論和實(shí)際明顯的結(jié)合，貼近工藝、貼近工廠，提高了興趣，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性。

四、焊接、搭建電子產(chǎn)品雛形

完成了前面三步之后，學(xué)生就進(jìn)入電子產(chǎn)品的搭建環(huán)節(jié)，而要進(jìn)行完美的電路搭建，首先要求學(xué)生掌握一些基本的知識(shí)、動(dòng)手能力：了解萬用表、示波器、穩(wěn)壓電源等常用電工電子儀器、儀表的使用；熟悉電阻、電容、電感、二極管、三極管、變壓器、集成電路等的外形結(jié)構(gòu)；熟悉機(jī)械開關(guān)、繼電器、接插件、熔斷器、電聲器件的外形和標(biāo)志方法；熟悉各種常用線材的外形與結(jié)構(gòu)；電烙鐵的使用方法和使用技巧、焊接注意事項(xiàng)等。

學(xué)生有了如上所示的準(zhǔn)備就可以開始在萬用板上焊接電路，按照前面電路圖仿真，將電路圖復(fù)制到萬用板上，而這也是本設(shè)計(jì)最鍛煉學(xué)生的時(shí)候，不僅要具備過硬的焊接技術(shù)，還需具有較強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力，前者直接影響了最后電子產(chǎn)品的工藝水平、美觀程度，而后者則會(huì)關(guān)系到焊接的電子產(chǎn)品能否實(shí)現(xiàn)我們所要的設(shè)計(jì)結(jié)果。

五、書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生在完成全部仿真、電路模型搭建之后所作的綜合書面報(bào)告，是學(xué)生對整個(gè)課題設(shè)計(jì)的思考和總結(jié)，是對課題設(shè)計(jì)的再認(rèn)識(shí)、知識(shí)升華的過程。