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多媒体技术的发展为教学中的视听结合提供了可能,将多媒体适时地、合理地引入课堂教学,利用其对视觉、听觉等多渠道、多感官的综合刺激,不仅有利于激发学生的学习兴趣、营造和谐互动的课堂气氛,而且有利于提高教学效率和学生学习效果。
在充分分析课程内容的基础上,我们设计了一套“板书式”的多媒体教学课件,实现了多媒体与教学思路的同步、与传统板书的有机结合。
所谓“板书式”的多媒体课件,是指根据教学思路,将复杂的器件内部结构、电路原理图以及时序图等,按照其内在的逻辑关系、时序关系,以动画的形式分层、逐步的出现。这样,一方面节省了大量板书画图表的时间,提高了教学效率;另一方面,利用了多媒体形象、动态、多彩的特点,弥补了传统板书的不足,使现实中原本动态的、立体的内容重现其动态本质,使教学生动、直观,活跃课堂气氛。通过动画的剖析,充分展示了教师分析问题、解决问题的思维过程,有助于培养学生的学习和思维能力。
三、EDA技术的引入
数字电子技术基础主要包括数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等。这些内容理论难以掌握,但通过一些与实际生活联系紧密的实例,用实验的方式可以直观形象地展示电路的功能及特性。如555定时器可构成门铃电路、监控电路;触发器可组成抢答器;计数器可以组成数字电子钟等。
在理论课教学中,由于无法接触到实物直接用于实验实现,我们引入了EDA技术用于搭建虚拟电子工作平台,主要是用到EWB软件。
EWB(E1ectronlcsWorkbench)又称虚拟电子工作平台,目前EWB已经成为在我国高校电子技术课程教学中应用最为广泛的一种软件,被誉为“计算机里的电子实验室”。教师在理论教学过程中可随时利用EWB对所讲授元器件或电路进行仿真和分析,增加学生对所学知识的感性认识,提高理论教学效果。学生也可利用业余时间自己动手使用EWB分析设计各种在实验教学中无法实现的电路,开展各种探索性、研究性实验,培养创新能力。这一切仅需要一台计算机和一部EWB软件,不再受场地、实验学时、设备等各种客观条件的限制。
四、EWB在课堂教学中的应用
在课程讲授中,我们结合多媒体课件,首先提出问题引导学生思考,例如,在讲授触发器章节内容时,先引入了基本RS触发器的电路图,如图1所示,要求同学们分析这个电路的真值表,因为通过组合逻辑电路章节的学习,这个分析工作他们是能够胜任的。通过课堂讨论,同学们纷纷表示,这个电路真神奇,用的还是基本的逻辑门电路,但是输出不仅仅跟当时的输入有关,还跟电路以前的输出有关。
引起了同学们的兴趣后,我们又在EWB平台上进行仿真实验,验证了我们分析得到的真值表。通过预分析和仿真实验,学生们对触发器这类电路很感兴趣,接下来的内容就很容易被大家接受了。如图2所示。
在讲授优先编码器内容时,根据优先编码器的原理,我们设计了一个8线-3线优先编码器,它具有8个低电平输入有效的编码输入端和1个低电平有效的编码器片选信号。输出为3位二进制反码。电路设计出来我们需要了解其效果,以验证电路是符合我们的真值表的。在EWB的库中,74148是一个根据我们的设计思路实现的8线-3线优编码器,其功能表与我们的真值表完全一致,所以用74148代替我们设计的电路,连线后利用高电平有效的红色探测器演示输出信号的高低电平情况,发现当片选信号为低电平并且所有的输入编码请求都无效时,显示输出编码结果三盏灯全亮,说明输出编码结果为“111”,如图3所示;当片选信号为低电平并且输入编码端7有效时,不论其它输入编码端是否有效,显示输出编码结果的三盏灯全灭,说明输出编码结果均为“000”,如图4所示,与真值表一致。
通过EWB的仿真演示,学生们不仅掌握了优先编码器的功能,还了解了其使用方法,促进了他们对组合逻辑电路设计方法的信任,对自己设计结果的信心。
五、结语
教学手段的不断进步是课程教学模式改革的基础。从教学方式上,我们将单一的课堂讲授,转变为课堂教学、实验教学等多种形式交叉并用的新型教学方式。注重“教师主导、学生主学”的教育思想,在改革教学方法的同时,将传统教学手段与先进的教学手段相结合,通过把电子教案、多媒体课件等多种教学手段引入教学过程中,极大地丰富了教学内容。
而通过课堂上的仿真实例,不仅让学生了解EDA技术,而且也帮助学生加深对抽象概念的理解,增加授课的生动性和灵活性,激发学生的学习兴趣,大大提高教与学的效率,达到了事半功倍的效果。
【摘要】《数字电子技术基础》是通信、电科、自动控制等专业的一门重要的专业基础课,是一门实践性较强的课程。将理论学习与实验教学无缝衔接一直是电子技术教学过程中需要着重解决的问题。本文拟将EDA软件带入数字电子技术基础课程的理论教学中,以此培养学生的学习兴趣,提高教学效果。
【关键词】数字电子技术课程教学改革
参考文献:
[1]黄瑞祥.数字电子技术[M].浙江大学出版社,2007.
【关键词】数字信号;数字电路;数字电子技术
自然界存在着各种各样奇妙的变化,在时间和数值上断续变化的信号,习惯上被叫做数字信号。数字信号不具有持续性,常常会反映很多时间片段中的信号状态,数字电子信号在我国的各个科技领域都得到了广泛应用。与数字信号相对的是模拟信号,模拟信号指的是在时间和数值上持续变化的信号。
1数字信号与数字电路的概念
数字信号是由断断续续的物理量组成,它们在时间和数值上不具有连续性,是比较分散的。比如公路上车辆的数目、操场上学生的数目,这些数字的变化都是以1为单位增加或减少,并不会存在数字增减上的持续性。通常情况下,把这种数字化的物理量叫做数字量,把该数字量代表的信号叫做数字信号,最典型的数字信号就是方波信号。数字信号又叫做离散信号、脉冲信号,数字信号具有电位型和脉冲型两种形式,在这两种形式之间做阶跃变化。电位型数字信号中,用“1”和“0”两个数字表示电位信号的高低。而在脉冲数字信号中,则用“1”和“0”表示脉冲信号的有无。能够传送、处理、变换、存储数字信号的电路叫做数字电路,数字电路包括数字电路和脉冲电路两大部分。数字信号作为一种电信号,电压的幅度将会在高电压和低电压之间变化。一般情况下,我们会将高电压规定为与电路电压相同,而将低电压则表示为0。如果一个电路的信号满足这种要求,那么就可以认定该电路为数字电路。
2数字电路的不同种类
2.1分立电路与集成电路
按照数字电路的结构来分,数字电路可以分为分立元件和集成电路两种。电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等组成的电路为分立元件电路。而将许多基本元器件都固定在一个基板上,把元器件的外部管脚进行连接,使许多元器件集成为一个整体的电路则为集成电路[1]。按照每个基板上元器件的数目,集成电路又可以分为小规模集成电路、中等规模集成电路、大规模集成电路几种。每块基板上有10~100个基本元器件的集成电路,则为小规模集成电路,比如各种逻辑门电路、集成触发器等;每块基板上含有100~1000个元器件的电路,则成为中等规模的集成电路,比如各种编码器、计数器、寄存器等等;而每块基板上含有1000~10000个元器件的电路,就是大规模集成电路,比如许多存储器、串行并行接口电路、中央控制器等。
2.2单极性电路和双极性电路
根据数字电路中半导体元器件的构成情况,可以将数字电路分为单极性电路和双极性电路两种。在电路的工作状态时,电路内部具有两种载流子的二极管和三极管的电路,就是双极性电路,也被称之为双极性半导体器件电路[2];而根据导电沟道工作的场效应管,则为单极性半导体器件,也称为单极性电路。双极性电路包括TTL电路、FCL电路、I2L电路等,单极性电路包括NMOS电路、PMOS电路、CMOS电路。
2.3时序逻辑电路和组合逻辑电路
按照数字电路的记忆功能来划分,可以分为时序逻辑电路和组合逻辑电路两种。时序逻辑电路的输出和电路的当前输入状态、过去输入状态有关,比如触发器、寄存器、计数器等。这些集成电路为时序电路,他们能够对过去的状态进行“记忆”,以此来完成信号的输出。而组合逻辑电路的输出信号只和当前的输入有关,比如各种译码器、编码器、全加器等。
3数字电路的特点
数字电路不但能够完成简单的加、减、乘、除计算,而且还可以进行较为复杂的“与”、“或”、“非”逻辑运算,具有很好的系统控制能力,所以数字电路也常常被称为数字逻辑电路。数字电路中,因为只有“0”和“1”两种信号变化状态,所以数字电路的逻辑运算和数字运算都比较简单。数字电路的基本结构单元简单,能够进行大批量的生产。由于数字电路一般都只有高电平和低电平两种信号,数字电路的导通、闭合性能良好,抗干扰能力强、稳定性好。如果对数字电路进行加密,那么在信号的传输过程中信号就很难被窃取,具有很强的保密性。
4结语
随着数字技术的不断发展,我国的数字电路在各个领域得到了广泛应用。在数字信号中,常采用“1”和“0”两种信号表示电平信号和脉冲信号。按照数字电路的结构来分,数字电路可以分为分立电路和集成电路。按照数字电路的半导体器件来分,可以将数字电路分为单极性单路和双极性电路。按照记忆功能来分,可以将数字电路分为时序逻辑电路和组合逻辑电路。数字电路具有稳定性高、保密性好等优势,能够进行大批量生产。
参考文献
[1]金鑫.数字电子技术中的数字信号和数字电路[J].现代工业经济和信息化,2015(08).
进入21世纪,随着我国现代化进程的不断深入,数字电子技术也得到了飞速的发展。作为连接传统产业与新兴信息产业的桥梁和纽带,数字电子技术在信息的处理与传输、USB总线微波功率以及雷达接收3个方面发挥着重要的作用。
关键词:
数字电子技术;网络信息;微波功率
近年来,数字电子技术作为电子技术领域中的一项新兴科技,越来越受到关注,尤其是数字电子技术在各行各业的广泛应用,更使它拥有了广阔的发展前景。本文主要采用文献研究法和数据分析法,文献研究法主要通过搜集、整理、归纳和分析数字电子技术方面的专著及文献资料,了解数字电子技术发展的现状、应用的领域,并在此基础上探析其未来的发展趋势。数据分析法主要应用在对数字电子技术内容及工作原理的分析和探究上。
一、数字电子技术概述
数字电子技术是电子技术下的一个分支,与模拟电子技术相比,数字电子技术的稳定性和抗干扰能力更强,在信息传递过程中,模拟信号总要转换成数字信号才能更好地传播。本部分首先从数字电子技术的概念进行界定和分类,然后从数字电子技术应用的3个方面进行论述。
(一)数字电子技术的界定
数字电子技术包含多种方面的内容,它是集各种集成器件的功能研究、逻辑门电路和时序电路的分析与设计、集成芯片各脚功能研究于一体的一门技术学科。近年来,随着经济的发展和人们物质生活水平的提高,人们对于生活的质量要求相对的也更高了,这就给数字电子技术的发展提供了良好的环境。由于数字电子技术本身就是研究集成电路和芯片的,所以越来越多的领域开始使用这一技术。举一个最简单的例子,现在的手机为什么会屏幕越做越大,但机身却越来越薄,这其中自然少不了数字电子技术的功劳。
(二)电子技术的分类
从上述可知,电子技术包括数字电子技术和模拟电子技术两大类。这两大类技术有着相辅相成的联系,其中最明显和被广泛使用的就是数字电路信号的处理,即模拟信号(“0101”信号)与数字信号的相互转换。但这两者之间也存在着一些不同之处。首先,与模拟信号相比,数字信号波形更简单易识,没有太多的变化,只有高电平和低电平两种,出现误差的几率很小,这无疑也给信号的接收和处理方面提供了更加便捷的条件,这一点本文将在后文进行详细的论述。其次,因为数字电子技术的诸多优点,例如稳定性强、可靠性高等,很多模拟信息被电子信息所取代,其中最明显的就是在声音和图像的存储方式上,过去声音和图像是由模拟信号组成的磁带、磁盘来储存,而现在这些都变成了光盘存储,无疑更加便捷也更易保存。
(三)数字电子技术的应用
1.实现网络信息的快速处理和传输
随着大数据时代的到来,人们每天都被无数的数据所包围,现在就是一个信息爆炸的时代。面对如此巨大的数据群,对数据的快速筛选收集和处理就显得格外的重要。而数字电子技术就在这方面发挥了巨大的作用。数字电子技术可以快速地对网络中的信息进行收集处理,并进行迅速而广泛地传输。并且,基于数字电子技术本身具有的内容和功能,它可以将接触到的信息转变为数字信息,使其更便于存储和传播。
2.在基于USB总线的微波功率计上的应用
几年来,数字电子技术开发的基于USB总线的“微波功率测量计”也得到了广泛的应用,可以说,数字电子技术使微波功率的测量变得更加精确成为可能。基于USB总线的“微波功率测量计”主要分为两个部分:USB接口和微波检测电路。该微波功率计的测量工作过程主要是:通过探测仪收集功率信号;然后再通过微波检测电路对信号的处理;最后,根据处理结果,对信号数据进行进一步的修正、处理和上传。这个过程中,设备的精确度是十分高的。
3.在雷达接收器上的应用
雷达接收器作为高精密度的设备,它也是数字电子技术应用的成果。众所周知,雷达接收器必须要有超高的精准度和超强的信号稳定性,然而这两点正是数字电子技术最突出的特点。这两大特点对于工作频段要求高、灵敏度要求高的雷达接收器来说,是至关重要的。雷达接收器中涉及的数字电子技术主要有数字滤波技术、数字变频技术等。
二、数字电子技术的优势与发展趋势
(一)数字电子技术的优势
数字电子技术作为一种具有重要作用的新兴技术,在我国电子信息化的进程中发挥着巨大的推动作用。近年来,数字电子技术以其波形简单、精确度高、抗感染能力强等多重优势,在多种方面的应用中发挥了重要的作用,为我国经济社会和信息产业的发展作出了巨大的贡献。
(二)数字电子技术的发展趋势
进入21世纪,随着计算机的迅速普及,大数据时代悄然而至,社会经济的发展越来越离不开数字电子技术,同时它也对数字电子技术的发展提出了更多更高的要求,有理由相信,数字电子技术将会在经济社会发展的大背景下,完成更高水平的技术革新和应用。未来,我国的数字电子技术将会在广大学者的共同探索下,实现更高的数字化进程。目前,我国的数字电子产品更新换代速度之快,正是数字电子技术发展的最真实反映。
三、结语