數字電路設計論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇數字電路設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

(1)高速數字電路信號的完整性;

(2)高速數字電路電源的設計兩個方面。在本節中,筆者將進行系統的闡述,強化對高速數字電路設計的認識與研究。具體而言,主要在于以下幾點內容:

1.1高速數字電路信號的完整性設計

在高速數字電路信號的完整性設計中,最主要的研究要點在于兩個方面:一是不同電路信號網傳輸信號的干擾情況;二是不同信號在電路信號網中的相互干擾情況。也就是說,在電路信號的完整性中,信號干擾是最為關鍵的因素,無論是對于干擾問題,還是對于反射問題,都是高速數字電路信號完整性設計的研究要點。在理想狀態之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設計的過程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過小(過大)都會對線路中的電流及電壓造成影響,進而形成信號干擾問題。當然,在高速數字電路的設計中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態,這就強調,高速數字電路信號系統,應最可能的處于較為合適的狀態,以最大程度上提高高速數字電路的信號質量。

1.2高速數字電路電源的設計

高速數字電路電源設計,是設計技術研究的重點內容之一。對于高速數字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應用,以更好地確保設計的需求。但是,低壓元器件的應用,帶來了一個問題,即電源穩定性受到一定的影響,造成電源設計問題的出現。因此,在實際的設計過程中,需要對高速數字電路電源設計作充分的考慮。在電源設計中“,電源完整性”是主要的關鍵因素,是指電源波形的質量。這一因素的影響主要表現為:

(1)瞬間電流產生過大,即在高速開關狀態下,線路器件極易產生過大的瞬間電流;

(2)信號回路阻抗變大,即在電路之中,過多的電感以至于回路阻抗變大,進而產生一定影響。因此,在高速數字電路電源的設計中,最為理想的狀態的設計就是在高速數字電路電源系統中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來,不僅不存在阻抗所帶來的損耗,而且確保了系統中各電位的恒定,當然,在實際之中,理想狀態的設計是不存在,電源系統所形成的干擾噪聲,對高速數字電路系統的運行造成較大影響。于是乎,電路設計應對電源的電阻及電感做充分的設計考慮,提高高速數字電路設計的有效性。

篇2

    隨著高職院校實驗教學改革的深人，實驗教學已成為高職院校教學工作的重要組成部分。實驗教學已從過去單純的驗證性實驗逐步深人到綜合性、設計性實驗，從利用實驗來加深對已學理論知識的理解，深人到將實驗作為學生學習新知識、新技術、新器件，培養學生實踐能力、創新能力的重要目的仁‘〕。

1高職院校實驗教學存在的問題

    數字電路實驗是高職院校電子信息類、機電類專業必修的實踐性技術基礎課程，對培養學生的綜合素質、創新能力具有重要的地位。在傳統的實驗教學中，數字電路實驗教學多以驗證性實驗為主，并按實驗指導書的實驗步驟去完成實驗，這種實驗教學模式禁錮了學生的創新思維，失去了“實驗”真正的含義，培養出來的學生實踐技能差，無法達到高職教育人才培養的要求〔2)0

2開設數字電路設計性實驗采取的措施

通過多年來的實驗教學改革實踐，證明了開設設計性實驗有利于鞏固課堂所學的理論知識;有利于提高學生電子系統設計能力、綜合素質、創新能力[’]。2005年我校電子技術實驗教學中心(以下簡稱中心)以“加強基礎訓練，培養能力，注重創新”為指導思想，在面向各類專業的數字電路實驗教學中，開設了以學生為主、教師為輔的數字電路設計性實驗教學，取得了良好的教學效果。

2. 1構建實驗教學課程體系

    數字電路設計性實驗是一種較高層次的實驗教學，是結合數字電路課程和其它學科知識進行電路設計，培養學生電子系統設計能力、創新能力的有效途徑，具有綜合性、創新性及探索性[[4]。數字電路設計性實驗是學生根據教師給定的實驗任務和實驗條件，自行查閱文獻、設計方案、電路安裝等，激發學生的創新思維。設計性實驗的實施過程，如圖1所示。

    為了提高學生的電子設計能力和創新能力，中心根據高職教育教學特點與規律，構建了基礎型、提高型、創新型三個遞進層次的數字電路設計性實驗課程體系。三個實訓模塊的內容堅持以“加強基礎型設計性實驗，培養學生的電子設計能力、創新意識”為主線，由單元電路設計到系統電路設計，循序漸進，三年不斷線，為不同基礎、不同層次的學生逐步提高電子設計能力、創新能力的空間，如圖2所示。

基礎型設計性實驗是課程中所安排的教學實驗，學生在完成了驗證性、綜合性實驗以后，具有了一定的實驗技能，結合數字電路的基本原理設計一些比較簡單的單元電路，學生按照教師給出的實驗要求根據實驗室所擁有的儀器設備、元器件，從實驗原理來確定實驗方法、設計實驗電路等，且在規定的實驗學時內完成實驗。如表1所示。這一階段主要是讓學生熟悉門電路邏輯功能及應用，掌握組合邏輯電路、時序電路的設計方法，培養學生的設計意識、查閱文獻等能力。

    提高型設計性實驗對高職院校來說，可認為是數字電路課程設計。它體現了學生對綜合知識的掌握和運用，課題內容是運用多門課程的知識及實驗技能來設計比較復雜的系統電路，如表2所示。整個教學過程可分10單元，每個單元為4學時，每小組為一個課題。學生根據教師提供的設計題目確定課題，查閱文獻、設計電路、電路仿真、電路安裝調試、撰寫課程設計報告等，完成從電路設計到制作、成品的全部實踐過程。通過這一階段的訓練，學生的軟硬件設計能力進一步提高，報告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團隊協作趨于成熟。

    創新型設計性實驗主要為理論基礎知識扎實、實驗技能熟練的優秀學生選做，為“開放式”教學，實驗內容主要是結合專業的科研項目、工程實際及全國或省級電子設計競賽的課題。通過創新型設計性實驗，強化學生電子系統設計能力，充分發揮學生的潛能，全面提高學生的電子系統設計能力、創新能力，為參加大學生電子設計競賽奠定堅實的基礎。

   數字電路設計性實驗課程體系將數字電路基本原理、模擬電路、eda技術等多門課程知識點融合在一起，從單元電路設計到系統電路設計，深化了“系統”概念的意識。在每一輪設計性實驗結束后進行總結，開展學生問卷調查，對設計性實驗的教學方法、手段等進行全面評估，從而了解設計性實驗教學的效果。在實驗過程中，實驗教師鼓勵學生從不同角度去分析，大膽創新，設計不同的方案。

2. 2加強實驗教師隊伍的建設

    近年來，中心依托省級精品課程“數字電路與邏輯設計基礎”、省級應用電子技術精品專業建設，合理規劃，制定了實驗教師隊伍培養計劃;專業教師定期到企業培訓;專職實驗教師參加實驗教學改革研討和對新知識、新技術的培訓;同時制定優惠政策，吸引企業中具有豐富實踐經驗的工程師、技師到實訓基地擔任實驗教師tb}，形成一支能培養高素質技能型人才、能跟蹤電子信息技術發展、勇于創新并積極承擔教學改革項目的專兼職結合的實驗教師隊伍，實現了實驗教師隊伍的整體優化。

2. 3開放實驗室

    為了保證設計性實驗教學的有效實施，中心實行時間和內容兩方面開放的教學方法。學生除了要完成教學計劃內指定實驗外，還可以根據自己的專業和興趣，選擇規定以外的實驗項目。為了提高設計性實驗的教學效果，學校制定了系列激勵政策，調動了實驗教師及學生的積極性。

2. 4建設創新實訓室

    為了培養學生的電子設計能力、創新能力，給優秀學生營造良好的自主學習環境，提供展現創新設計的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實驗儀器設備，建設了一個軟件環境優良、硬件條件先進的創新實訓室。該實訓室配置了計算機、函數信號發生器、頻率計、掃頻儀、數字存儲示波器、單片機系統設計實驗開發系統、打孔機、制版機等儀器設備〔7〕。

2. 5完善實驗考核機制

篇3

1概述

在教學過程中，具備數字系統設計實踐工程能力，涉及相關數字系統課程體系教學與實踐，在各高校的電氣、電子信息類專業中，數字電路是一門專業基礎課程，隨著數字技術應用領域的不斷擴大，在后續專業課程中，顯而易見，隨著電子產品數字化部分比重增大，它在數字系統設計中基礎性地位越來越突出。

因此，培養適合現代電氣、電子、信息技術發展的卓越人才，創新數字電路的課程幾次理論與工程實踐教學迫在眉睫。

根據我校近幾年電氣、電子課堂教學的實踐情況，數字電路課程應該以面向應用的數字電路設計為核心，在熟練掌握基本電路教學內容的基礎上引入先進的數字系統設計方法的課程教學和實踐內容。

工程實踐過程中，逐步從自底向上的設計方法逐步轉變到自頂向下的設計方法中來，以教師科研應用來拓展，以全面培養優秀數字設計卓越技術人才[1]。

2探索構建數字電路教學中的多層次的創新實踐平臺

2.1多層次的數字電路創新實驗平臺構思。

面向卓越人才培養的數字電路課程創新實踐教學，可以分層次進行在各個教學階段逐步推進，包括：面向基礎的數字設計的基本原理與工程創新實驗教學模塊、面向應用的數字電路課程設計教學和結合科研項目的創新實踐平臺[2][6]。

多層次的數字電路創新實驗平臺架構如圖1所示。

2.2數字設計的基礎原理與實驗教學。

數字電路基礎原理和實驗教學是數字系統設計的課程體系的基礎入門階段，是培養數字邏輯代數與邏輯電路的重要過程，大類可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發器和計數器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復用器、比較器、加（減）法器、數值比較器和算術邏輯單元等。教學的目的是訓練學生掌握組合和時序邏輯電路堅實理論基礎，使學生掌握數字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能，不但要注重基本數字電路與系統設計理論的理解，同時讓學生在學習中逐步了解面向應用和現代科技進步數字電路新的設計理念[2][3]。

2.3面向應用的數字電路課程設計實踐教學。

隨著電子設計自動化技術（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發展和應用，以EDA技術為主導的數字系統理念已經成為企業工程技術的核心。數字電路課程設計主要培養學生利用中小規模數字集成電路器件和大規模可編程器件進行數字電路設計和開發能力。在卓越工程師培養背景下，結合前階段數字電路課程理論教學和實驗教學的實際情況及EDA技術的發展狀況，適時進行數字電路課程設計和EDA技術課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內容包括：

2.3.1基于Multisim等相關軟件的數字系統仿真實驗。可以構建虛擬數字實驗系統，不但較好地模擬實物外觀外，還可以利用系統提供的實驗平臺開展實驗的設計、仿真，進行實驗內容的邏輯驗證。

2.3.2基于通用和專用數字芯片的數字系統設計。其主要特點是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數學系統硬件描述。采用硬件描述語言實現數字邏輯設計，基于EDA環境仿真和驗證。可以結合上述（1）和（2）的優點，采用硬件設計軟件化技術應用于數字電路課程設計的實驗教學中，通過綜合性實驗的自行設計和實驗，對實驗內容、實驗規模、實驗方法進行了綜合創新設計[5]。

2.4結合科研項目的數字設計實驗創新平臺。

在高等院校，教師即承擔教學任務，同時有各自的科學研究方向，同學們可以根據自己的研究興趣，加入教師的科研團隊，形成教學與科研互利的良性循環。面向卓越工程師培養的數字系統設計，可以借助橫向或縱向科研項目形成綜合教學體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創新實驗平臺，形成數字電路、電路線路課程設計、可編程邏輯器件以及集成芯片系統設計，形成面向數字系統設計的課程體系[3]。同時，應用高校與知名企業建立的校企合作平臺，把企業界的研究信息和研發需求引入到教學平臺，開拓了學生的研究思路和視野，提升了學生設計復雜數字系統的能力；目前，我校正在與國際知名的半導體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續建立卓越人才大學培養計劃，利用大學設置小學期，在FPGA和PSoC開發平臺上進行了面向實際應用的數字系統設計，在實踐平臺上不僅有學校的任課教師，還有知名企業派來的一線工程師指導同學們的實踐，相比改革前，取得很好的實踐效果，同學們的數字系統設計水平得到了提高，同時在編程、接口、通信協議等方面也有了深刻的認識。

對于優秀的學生，借助全國各種形式的大學生電子（信息）設計競賽這個創新平臺，組織他們積極參與，激發他們的學習研究興趣和創新意識，綜合所應用的數字系統設計知識，發揮競賽團隊的協作精神。每年，我們都有部分優秀學生通過努力，創新設計的作品獲得專業認可，并取得了良好的參賽成績，也使得數字設計課程體系的建設上了一個新的臺階。

3基于創新平臺的課程體系優化與實踐

卓越工程師培養要求的數字電路系統設計課程體系協調好相關電氣、電子類專業上下游相關理論課程、實驗綜合性設計同時得到協調發展。如何實踐論文所提到的創新實驗平臺，應該引進現代數字設計理念，重點把EDA軟件、設計工具、開發平臺與傳統的數字電路基礎理論教學相銜接。我們在這幾年對數字系統設計課程體系、創新實踐教學內容等方面的進行了改革與探索，取得了一定的成效。經過這幾年的實踐，我們逐步構建了面向應用的數字系統設計課程優化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數字電路理論教學內容的改革與實踐

4.1以數字電路設計為目的強化基本邏輯電路理論教學。

在進行復雜數字系統設計之前應該熟練掌握這些常用基本組合和時序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應用場合等。

樹立電路設計思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設計思想需要理論講解與實踐相結合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數字系統設計強調采用硬件描述語言來對電路與系統進行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應用的數字系統工程設計方法。

學生在掌握數字電路基本概念和一般電路的基礎上，進一步掌握數字系統設計的方法、途徑和手段。其主要內容包括：數字系統與EDA的相關概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數字系統的設計方法、開發環境與實驗開發平臺以及應用實例的介紹等。這些課程內容涉及面較廣，為了提高教與學的效果，探索總結了以下的教學重點內容，并作為教學實踐中的教學切入點[1]。

隨著電子技術不斷發展與進步，現代數字系統設計在方法、對象、規模等方面已經完全不同于傳統的基于固定功能的集成電路設計[1][2]。現代數字系統設計采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實現高達千萬門的目標系統。這一過程需要也應該有先進的設計方法。根據硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結構特點以及應用的需要，在教學過程中闡述了先進設計方法。例如：采用基于狀態機的設計方法設計復雜的控制器（時序電路），應用或設計鎖相環或延時鎖相環來處理時鐘信號，應用自行設計（IPcore）軟核來提高數據吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數字電路實驗教學改革。

實驗實踐教學過程中，注重基礎訓練與實踐創新相結合的實驗教學改革思路，加強學生工程思維訓練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實踐相結合的分析能力。在實踐過程中的提高創新性和綜合性能力，面向應用的數字電路創新平臺建設，需要不斷提高課程試驗、實驗和實踐過程在教學中的比例，在符合認知規律的同時，逐步加強來源與實際需要的綜合性數字設計實驗。

5結語

數字電路是電氣、電子信息類專業的一門重要的專業基礎課程，論文針對當今卓越工程師培養的要求，以及在教學過程中遇到的主要問題，探討了面向應用的數字電路課程創新實踐平臺。提出了多層次的數字電路創新實驗平臺結構和面向應用的數字系統設計課程優化體系。目的在于，通過課程及相關課程體系改革與創新，使得學生更快、更好的適應現代數字技術發展的需求。

參考文獻

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[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.

篇4

 

數字電路時鐘實驗電路的設計方案種類很多，但大多是靜態顯示電路。本設計是一種動態顯示的數字時鐘，使用4位LED數碼管，可顯示小時和分鐘，電路功耗低、顯示器件壽命長；采用4.19MHz晶振蕩作為時基，計時非常準確；用加速輸入脈的方法進行調時、調分，使時間調整更加方便準確；全部使用CMOS集成電路，減少整機功耗，提高了可靠性；雖然動態掃描顯示的電路相對比較復雜，但作為實驗電路，它用到數字電路各部分知識，如振蕩電路、分頻電路、計數電路、譯碼電路、動態顯示電路及控制電路等，對于剛剛學習過電子技術基礎的學生來說，是非常適合的，對電子愛好者學習電子電路設計也是很適用的。

一、電路組成及工作原理

篇5

關鍵詞：

CDIO；教學模式；實踐環節；課程銜接

由麻省理工學院等4所大學創立的CDIO工程教育理念，是繼承和發展歐美工程教育改革的一種新的教育理念。該理念包括12條標準，涵蓋了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評。它以產品研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式來學習工程的理論、技術與經驗[1-2]。數字電路設計是計算機組成原理、接口與通信以及嵌入式類課程的先修課程。如果在數字電路設計的教學中沒有考慮好與后續課程在理論教學與實踐教學內容上的銜接，則容易導致學生在后繼課程的學習中遇到困難[3]。

1數字電路設計課程實踐環節的教學條件和教學現狀

（1）社會對軟件人才的需求量遠大于對硬件人才的需求量，學生出于就業考慮，容易形成重軟件輕硬件的觀念。（2）硬件課程入門較難，實踐環節大都是驗證性的，缺乏探索性，不利于培養學生解決實際問題的能力，從而打擊了學生學習硬件課程的積極性，導致學生形成“好軟怕硬”的思想。（3）傳統教學模式是教師課堂講授，適當結合驗證性實驗，不能激發學生的學習積極性。學生學完理論、做完實驗后，仍然缺乏解決實際問題的綜合能力、工程實踐能力及創新能力[4]。傳統教學模式的弊端導致在與計算機組成原理等后繼課程的銜接中，學生不能從系統的高度認識數字邏輯[3-5]。（4）計算機學院開設的數字電路設計和計算機組成原理等課程，采用同一套實驗設備，在一定程度上能讓學生的學習具有連續性。（5）自創的“try”教學方法可適用于數字電路設計課程及實踐環節的教學[6-8]，但由于算機組成原理和數字電路設計兩門課程的內容和要求不同，“try”教學方法在應用于后者時，應有所調整。

2數字電路設計課程實踐環節改革方案

2.1實踐環節的層次設計為了獲得更好的教學效果，教師探索了各種方法，其中有案例法、項目驅動法、任務驅動法等[9-12]。從實驗室建設、實驗手法、課程整合等不同角度來提高實踐環節質量[13-14]也能夠有效提高教學效果。比較上述方法后，考慮與后續課程的銜接等因素，根據CDIO標準3、5、7的要求，結合自創的“try”教學方法，我們將數字電路設計課程的實踐環節分成兩個層次，從最簡單的門級電路編程開始，難度由低到高、循序漸進，最終讓學生完成源于實際案例的綜合實驗，初步具備實際工程能力。表1從實驗項目設計、教學方法等7方面對基本實驗和綜合實驗進行了對比。在教學中，學生學習的主要障礙不是掌握理論方法，而是缺乏理論知識和實踐問題認知的溝通[11]。因此，我們在理論教材中選擇15個知識點，設計成相關的任務和實驗內容，如全加器、表決器等，采用“try”教學方法并結合任務驅動法，鼓勵學生多動手多嘗試，通過任務、查資料、仿真、實物驗證、教師驗收、撰寫實驗報告和總結這7個步驟完成對15個理論知識點的學習。為了進一步提高學生的實際工程能力，基于科研項目，貼近實際生活，我們編寫了自動售貨機、出租車計費器、電梯控制器等6個綜合實驗。實驗采用分組方式，每組學生自行選擇一個題目，在規定時間內完成該綜合實驗。綜合實驗的教學過程一般包括：教師項目及要求、學生分組并認領項目、組內分工、查資料、設計方案、論證可行性、學生在宿舍仿真、學生在實驗室的硬件開發板上實物驗證、教師驗收、提交實驗報告、實驗答辯、成績評定等13個環節。教師在項目要求的時候，只給出最基本的要求，學生在設計的過程中可以自行擴充，也就是說，同一個綜合實驗題目，其設計可繁可簡，不同學生設計的電路可能會不一樣。

2.2實踐環節評價體系的構建根據CDIO標準11，構建了實踐環節的評價體系。

2.2.1基本實驗評價方法基本實驗評價指標是：①時限；②工作量；③完成質量；④驗收程序；⑤實驗報告。其中①、②、④、⑤考核了學生的個人能力和表達能力，指標③、④、⑤考核了學生的專業知識、建造產品和系統的能力。對這5項指標加權平均得到該基本實驗項目分數，如式1所示，其中Sj表示某個基本實驗的得分，Ki表示某個考查指標的系數，Mi表示在某個考查指標上的得分。由15個基本實驗的得分累加后除以15，得到基本實驗項目的總得分，如式2所示，其中BS表示基本實驗的總得分，Sj表示某一個基本實驗的得分。

2.2.2綜合實驗評價方法綜合實驗評價指標是：①時限；②查資料的能力；③實驗方案；④創新性；⑤設計說明書；⑥完成質量；⑦團隊合作能力；⑧工作量；⑨驗收；⑩實驗報告；實驗答辯。其中①、②、⑤、⑦、⑧、⑨、⑩、項考核了學生的個人自身能力、探究能力、團隊合作能力和表達能力，指標③、④、⑤、⑥、⑨、⑩、考核了學生的專業知識、建造產品和系統的能力。修改式1可對這11項指標的得分加權平均，從而得到綜合實驗的分數。

2.2.3實踐環節最終成績評定辦法及選優措施實踐環節總評成績由基本實驗成績和綜合實驗成績兩部分加權平均得到,從工作量及投入時間方面考慮，一般建議兩者各占50%。綜合實驗結束后，根據學生在實踐環節的學習情況和成績，特別是綜合實驗中的表現，向各相關學科實驗室推薦優秀本科生，使他們有機會加入科研項目組，參與教師的科研工作。

3實施效果及分析

為檢驗課改成果，我們設計了一套課程評價系統，包括一套具有反向題的學生調查問卷、學評教的數據、學生的理論課成績單、實踐環節成績單、一套后繼課程教師評價學生掌握先修課程知識的調查問卷、一套學生所在學科實驗室評價該生的調查問卷等。評價系統還包括對這些數據的統計和分析。統計數據顯示，在CDIO模式基本實驗和綜合實驗實驗項目設計上，學生滿意度達到81.6%，在教學內容、教學方法、實驗環節考核方法等方面，學生滿意度達到97.4%，比傳統模式提高了20幾個百分點。這些數據表明，新教學模式比傳統模式更能激發學生的實驗興趣，促進他們較大幅度地提高項目設計能力、動手編程能力、團隊合作能力。我們將2013級計算機科學與技術專業的學生分成兩組，采用相同的教學資源和不同的教學方式分別授課，一組采用新模式教學，另一組采用傳統模式教學。經過一個學期的學習，2015年1月數字電路設計課程理論考試中，在試卷相同的情況下，新模式組成績優良率達到52.9%，比傳統模式組高24個百分點；新模式組不及格率為15.7%，比傳統模式組低15個百分點；新模式組平均卷面成績為78分，比傳統模式組高6.1分。由此可知，基于新標準并結合“try”方法的新教學模式能夠提高實踐環節的教學質量，切實促進學生深入理解理論課的相關知識點，有助于學生更好地完成課程銜接，為學生后繼課程的學習打下堅實的基礎。追蹤這些學生后繼課程的學習情況，統計2015年6月計算機組成原理課程設計期末考試成績后發現：原新模式組優良率達到80.3%，比傳統模式組高25個百分點；原新模式組不及格率為0，比傳統模式組低21個百分點。計算機組成原理課程理論考試中，原新模式組平均卷面成績為68分，比傳統模式組高5分；原新模式組不及格率為17.4%，比傳統模式組低5個百分點。此數據表明，數字電路設計課程實踐環節采用新教學模式教學有助于學生對后繼課程的學習，特別是實踐環節成績有了大幅提升，不及格率也明顯下降。

4結語

新教學模式基于CDIO理論，結合“try”教學理念，將數字電路設計課程實踐環節分為基礎實驗和綜合實驗兩個層次,并包含了配套的成績評定方法和課程評價系統。實踐證明，新教學模式能夠更好地促進課程銜接，有利于培養學生自主學習、主動探索的精神和能力，培養學生的工程實踐能力、溝通交流能力及團隊協作能力。改革的下一步，是根據每一門課的特點，把基于CDIO理念的教學模式推廣到課程群其他課程的教學中去，以期從課程層次化、課程間網絡化等多角度、多層面地把學生培養成為優秀的工程技術人才。

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篇6

 

0.引言

自激多諧振蕩器接通電源后,不需要外加觸發脈沖,就能自動振蕩,輸出一定頻率的矩形脈沖。因為矩形波中含有非常豐富的諧波成分,故稱之為多諧振蕩器,由于其沒有穩定狀態,故又稱為無穩態多諧振蕩器。多諧振蕩器在數字電路中常常作為脈沖信號源, 觸發器和時序電路中的時鐘脈沖一般是由多諧振蕩器產生的[1]。故多諧振蕩器在實際生產生活中應用非常廣泛，如汽車的轉彎燈等，故對該電路的研究工作具有很大的實用價值。。

電路仿真軟件可以對所設計的電路的性能進行預計、判斷和校驗[2]。使電路設計人員在設計階段直觀地、快捷地檢驗電路參數設置的合理性，以免造成時間和物質上的極大浪費，是電路設計人員提高工作效率、減小工作強度的有效手段。。本文對所設計的三極管無穩態多諧振蕩器電路進行了理論計算，然后利用Protel 99 SE軟件模擬仿真了該電路的工作過程，輸出了各測試點的電壓波形，直觀地驗證了理論分析的結果，并得到相關結論。。

1.理論計算

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紹興文理學院（以下簡稱“我院”）作為一所地方性本科院校，在國家本科人才培養體系中，承擔著培養應用型人才的任務。應用型人才必須掌握較為系統、扎實的專業知識和技能，而且應具備較強的實踐能力和二次開發、創新能力。如何提高應用型人才的培養質量，課程教學是一個十分關鍵的環節。

“數字電路”是我校自動化專業的一門專業基礎課程，在整個人才培養方案中起著承上啟下的作用，它既有自身的理論體系，又有很強的實踐性。傳統講授式的教學方法主要由老師講解一些事實、原理、特點和推理過程；在描述一個電路時，老師一般只從理論上講解電路的原理及運行結果，學生只需要認真聽講，課后在練習本上做些習題。這種教學方法雖然注重了教學的系統性和完整性，但學生只能被動地接受知識，學習興趣得不到有效激發，實踐應用能力也得不到充分的培養，已不適用于基于應用型人才培養目標下的“數字電路”課程教學。為了提高我校應用型人才的培養質量，改進傳統的教學模式勢在必行。本文圍繞應用型人才培養目標，總結了“數字電路”在課程教學模式改革方面的實踐探索。

一、課堂教學模式改革實施情況

應用型人才的培養必須落實到課程教學中，而課堂教學是學生獲取知識、培養能力的重要途徑，如何構建有效課堂、體現學生的主體地位，使學生不僅能掌握較為系統的專業知識，而且能提高實踐、創新能力，“數字電路”課程在以下幾方面進行了改革嘗試。

1.應用目標導入式教學模式

應用型的定位應真正體現“以應用為本”、“學以致用”的理念。應用目標導入法是以一種實際應用項目為載體，以完成項目設計過程中的某個階段性結果為目標，導入其中必備知識的教學方法。

在學習“邏輯函數”這一章節內容時，在以往教學過程中，沒有應用目標引入，按教材內容直接講解“邏輯函數”，學生學習比較盲目，學習的目的性和主觀能動性有待提高。本次課堂教學中，先講解一個簡單的“少數服從多數表決電路”的設計過程：邏輯抽象—列出真值表—寫出邏輯函數—畫出邏輯電路。從設計過程引入邏輯函數在數字電路中的重要作用：邏輯函數是實現邏輯電路的依據，邏輯函數的復雜程度直接決定電路的復雜程度。為了能設計出符合要求的經濟而可靠的邏輯電路，引入“邏輯函數”這一章節的教學內容。通過應用目標導入教學內容，學生明確了所學知識的實際應用，不僅激發了學生的學習積極性，而且為知識的實際應用奠定了基礎。

2.探究式的教學模式

應用型人才需要具備較強的分析、解決問題的實踐能力及二次開發能力。探究式的教學模式是一種以學生為主體，由教師引導學生發現數字電路在實際應用中可能存在的問題、探究解決問題的教學方法。在教學過程中，學生是主體，而教師處起到引導作用，對每個問題如何提出，又怎樣展開和論證，都必須精心設計。

在學習“組合邏輯電路中的競爭冒險”這一章節內容時，傳統的教學方法是教師直接從理論上講解競爭冒險的產生原因和消除方法，內容比較抽象，學生不容易理解，屬于教學難點。在本次教學過程中，先讓學生對某一實際電路寫出邏輯函數；然后通過Proteus仿真此電路，分析電路運行結果，引導學生發現問題：電路的仿真輸出結果與理論結果不完全符合，產生不符合邏輯的尖峰脈沖或毛刺，即競爭冒險；然后引導學生分析問題：為什么會產生這樣的結果？最后讓學生根據問題產生的原因，自己分析解決問題的辦法，對原有電路進行改進。

本次教學中，結合形象直觀的實際應用，通過探究式的互動教學方式，活躍了課堂氣氛，激發了學生的學習興趣，不僅增強了學生對知識的理解，同時培養了學生分析、解決實際問題的能力。

3.基于項目設計的課堂討論模式

基于項目設計的課堂討論法就是在課前先布置一個設計項目，然后讓學生在課堂上討論、點評、拓展及改進。這種教學方法可以活躍課堂氣氛，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的知識應用能力和創新能力。

在學習“組合邏輯電路設計”和“時序邏輯電路設計”等章節內容時，課前先布置三個具有應用背景的設計題目，要求學生分三組，每個學生都必須將三個題目都做在練習本上，同時每一小組的同學分別仿真一個設計項目。在布置設計任務時，為了培養學生的創新能力，教師只規定主要設計任務，而電路具體功能可以讓學生自由發揮，合理即可。在課堂上教師對每個題目的設計任務進行新的拓展，要求學生分組討論，如何對現有電路進行改進，完成新的設計。經過10分鐘左右的分組討論后，每組派三名同學先仿真調試課前布置的設計任務，然后當場修改電路以完成新的設計任務。當有同學在講臺上講解、設計和調試電路時，下面的同學精神集中，發現錯誤及時更正，充分發揮了學生的主觀能動性，提高了學習效率。通過學生討論，活躍了課堂氣氛，培養了學生分析、解決問題的能力和團隊協作精神。同時，學生在設計過程中會產生許多意想不到的錯誤，而這些錯誤也可以幫助教師及時補充相關知識點，以幫助學生解決疑難問題。

4.基于proteus的仿真項目驅動

Proteus是英國Labcentwer electronics公司開發的多功能EDA軟件，它比較適合仿真數字信號，還能仿真單片機及外圍器件。本次課堂教學模式改革中，將“基于proteus的數字電路仿真項目”貫穿于整個教學過程中，把傳統的理論教學與實際應用相結合，通過對數字電路的仿真，變抽象的電路為形象的仿真，不僅有助于學生對知識的理解，而且提高了學生的項目設計能力。

二、精選教學內容，拓展課堂內容

應用型人才需要具備扎實的專業知識，但必須強調以應用為主。傳統的“數字電路”教學中，偏重于教學的系統性和完整性，教師通常按照教科書的編排順序組織教學，缺少與實際應用項目的有效配合，學生不能切實體會到工程實際與理論知識之間的關系，實踐應用能力得不到有效提高。在本次數字電路教學過程中，根據實際需要對教材內容進行了精選，對于集成電路芯片，刪掉了其內部結構方面的教學內容，簡單介紹工作原理，重點增加了集成芯片的實際應用案例。同時，為了培養學生的課外實踐能力，利用課程網站引入課外應用廣泛的芯片，通過介紹資料的查詢和閱讀方法，拓展課堂內容，增強學生的課外知識，有利于學生今后實際工作的開展。

三、考核方式改革

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一、課程體系改革

課堂教學和實驗教學是相輔相成的，是學生學習與掌握知識的重要手段。學生在大學期間的學習，是一個認識、實踐、再認識、再實踐的過程。就認識而言，可以在課堂上認識，也可以在實驗室里認識；而就實踐而言，也同樣可以在課堂上實踐。主課程設置上可作如下安排：（1）一年級下學期開設《電路分析》課程并安排實驗課，讓學生掌握基本的分析電路和設計電路的知識；（2）二年級上學期開設《電子技術基礎》課程并安排實驗課，在學期末進行兩周的電子技術基礎課程設計，讓學生掌握模擬電路和數字電路的分析和設計知識，鍛煉工程實踐能力，使學生對電子專業產生濃厚的興趣；（3）二年級下學期開設《高頻電路》《EDA》和《電子電路設計（Protel）》課程并安排實驗，培養學生利用計算機設計電路的能力；（4）三年級上學期開設《單片機原理與接口技術》和《傳感器原理與應用》兩門課程并安排實驗，在學期末進行兩周的單片機課程設計，讓學生制作一個簡單實用的電子產品，充分調動學生的積極性，在設計過程中初步掌握程序編制及單片機電路的設計方法，了解電子產品的開發過程；（5）三年級下學期開設《電子測量》和《單片機應用設計》選修課，以單片機為控制核心并結合數字電路和模擬電路設計多個電子產品，使學生熟練掌握程序編制及單片機電路設計方法，熟練掌握各種儀器的使用方法，初步具備獨立開發電子產品的能力，為電子設計競賽培養后備人才。

大學生電子設計競賽分為全國性比賽和省級比賽，都是每兩年舉辦一次，單數年份為全國性比賽，雙數年份為省級比賽，通常在九月初舉行。參加競賽的同學主要為大三的學生，參賽前已系統地完成電子線路理論課和實驗課的學習，并掌握了一部分單片機和大規模可編程邏輯器件應用的知識，具有一定的理論基礎和動手能力。但是，由于所學各門課程比較獨立，同學們普遍缺乏解決實際工程問題和設計制作較大規模應用電路的工作經驗。因此，在電子設計競賽前的暑假，需要對參賽隊員進行培訓。由于學生已經在《單片機應用設計》選修課中得到鍛煉，培訓可以在此基礎上進行。重點提高學生分析和解決問題的能力、設計制作較大規模應用電路的工作經驗和多學科知識的綜合應用能力。在培訓過程中仿照競賽要求將同學分組，從較簡單的應用電路開始，要求每組學生完成數個難度遞增的實驗電路設計、制作與調試，并寫出詳細總結報告。在制作每個電路的訓練過程中，鼓勵學生用不同的方案實現，培養學生的創新能力。

二、師資隊伍建設

現行教育體制目前還存在一些問題，重知識傳授而輕素質與能力的培養，重理論研究而輕實踐環節的訓練，重對傳統的繼承而輕對現狀的突破和創新。認為實驗課只是一個輔助環節，實驗課的老師可以隨意配備，任課老師只要會示波器、信號源和穩壓電源等簡單儀表的使用就可勝任實驗課的教學任務，這種觀點是片面的。實驗課不單純是讓學生學會儀表的使用，學會測量幾個實驗數據，更重要的是要幫助他們樹立一種系統觀念、培養他們系統分析問題、解決問題的能力，提高工程實踐能力和培養創新精神。這些不僅要求任課老師有深厚的理論基礎，而且還要有較高的業務能力。為此，實驗課應該配備一支綜合素質高、業務能力強的實驗教師隊伍。我國現行高等院校大部分實驗教師是青年教師，他們理論基礎較好，但實踐經驗缺乏。為了提高教學效果，一方面他們可以向有經驗的老教師學習；另一方面，可以到電子企業考察學習，從實際的工作中獲取實踐經驗。

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《數字電子技術》是我院應電、通技、電信、微電專業的一門主干專業基礎課，有基礎性、專業性和技術性強的特點，是一門理論和實際緊密結合的課程。由于半導體技術的迅速發展，微型計算機的廣泛應用，數字電子技術在現代科學技術領域中占有越來越重要的地位，數字電路也正朝著大規模、低功耗、高速度、可編程等方向迅速發展，應用也更加廣泛。可以說，數字化已成為當今電子技術的發展潮流。

由于受到傳統教學模式的影響，我院數字電子技術課程一直沿用比較單一的教學方法，采用“理論—實驗—設計” 的教學模式，即將《數字電子技術》、《數字電子技術實驗》和《數字電子技術課程設計》三門課程與之對應，分別為純理論課、純實踐課程和單純的理論設計。在教學過程中，后者作為前者的后續課程，主觀上是為了幫助學生理解理論知識或深化電路基本應用，但由于純理論講解枯燥乏味，學生茫然不知所措，因而缺乏主動學習的動力。在實驗過程中也不能將理論知識融入其中，弄不懂原理，無法解釋實驗現象，因而總是疲于應付，交差了事，根本談不上理論和實踐的結合，效果顯然不好。在后期的課程設計過程中，學生也只是從理論上設計電路，既不做電路仿真也不進行電路制作，雖然學生在一定程度上對電路功能有了進一步的理解，但實際意義并不大。由此可見，這種模式比較注重教學內容的理論性和系統性，缺乏知識和能力的相互融合，使各環節嚴重脫節，從而造成了學生不能學以致用，缺乏處理實際問題和解決問題的能力。

為了更好的解決這個問題，我們教學團隊大膽提出了“教、學、做合一”的教學思路，使學生能夠從實際問題出發，邊學邊練，極大調動了學生的參與積極性，學習效果顯著提高。針對本次教學改革，結合我院實際，具體開展了以下工作。

一、首先，認真挑選教材

為適應高職教育的特點，我們以“必需、夠用”為度，認真選取了一本以項目為單元、以應用為主線，將理論知識融入到每一個實踐項目中去并有著豐富知識和內容的項目教程，力求通過不同的項目和實例來引導學生，將數字電子技術的基礎知識、基本理論融入其中，從而為學生建立一個寬廣、針對性和實用性強的知識平臺。

二、確定項目內容

由于我們采用的是教學做合一的教學模式，教學內容將緊緊圍繞項目進行，因此如何使項目內容具有典型性和可操作性，能不能由簡入繁，真正激發學生的學習興趣就顯得尤為重要。我們經過仔細分析和研討，按層次確定了與教學內容想關的五個項目，主要涉及基本門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、555應用電路等。在最后的電路設計與制作環節中，我們則選取了綜合性較強的“搶答器電路設計”課題，通過電路的仿真、制作、調試和故障排除等，開闊了學生的視野，提高了學生對數字電路的理解和綜合應用能力。 　三、認真編寫訓練指導書和報告冊

數字電子技術課程的操作性很強，學生操作訓練非常重要。一方面可以進一步鞏固和加強理論知識，提高解決實際問題的能力，另一方面可以學會使用常用電子測量儀器、學會調試數字電路邏輯功能的方法。由于我院學生的基礎較差，理解能力和動手能力相對較差，為了幫助和指導學生順利完成各個實訓項目，我們編寫了與實踐環節配套的訓練指導書，該書共分五個項目，十二個工作任務，內容包括任務要求、任務目標、訓練器材、內容和步驟、思考題等，能較全面的指導學生完成各個訓練任務。報告冊則是與學生操作練習配套的“作業本”，是用于檢驗學生學習效果、了解學生學習情況的記錄本，我們也針對項目要求和結果進行了詳細編排。

四、教學方法

（一）根據項目單元所承擔的功能，完成項目所應傳授的知識和能力，將教學內容分解到每一項目單元中，并根據具體內容采取不同的教學方法及考核方法。

（二）對各個項目之間相互重復與交叉的知識，應進行優化組合，強調知識間的相互聯系和銜接，注意知識層次的過渡并加以綜合化改造。

（三）理論教學與實踐教學相互滲透，理論知識與實踐技能考核相互結合，采用“講練結合”現場教學和“討論式”課堂交流方式。

（四）實踐性教學始終與理論教學緊密結合，將課堂理論教學與仿真實驗、電路制作相結合，使學生真正能夠在學中做和做中學，達到鍛煉自己、提升能力的目的。

（五）教學效果

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1 引 言

隨著數字電路的發展越來越多的設備上使用數字邏輯電路，而數字電路多以脈沖方波的電流進行驅動和控制。對于電壓或電流的測量使用最多的儀器是萬用表，但是常見的萬用表往往只能測量直流或交流的電壓，萬用表的交流檔測量出來的數值是其有效數值，普通萬用表的交流檔僅是針對正弦波形的交流電設計的。對于數字電路尤其是以脈沖方波驅動和控制電路或器具而言，使用普通的萬用表進行測量顯然不準確，這時就需要使用價格昂貴的示波器或是真有效值萬用表。無疑給沒有試驗條件的情況下帶來不小的麻煩。

使用常見的微控制器和一些專用的集成電路通過簡單的編程就可以實現對數字電路中常見的峰值電壓或電流檢測，不但簡單易用而且成本極低。為了降低開發的難度和電路設計的復雜度，本系統使用Atmega32這款基于增強型的AVR RISC結構的低功耗8 位CMOS微控制器。其具有32K字節的系統內可編程Flash(具有同時讀寫的能力)，1024 字節EEPROM，2K 字節SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器A/D模數轉換，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內調試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數器(T/C),片內/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC ，具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式[1]。可以滿足針對數字電路檢測的絕大多數要求。

2 硬件組成

因此使用ATMega32單片機即可以滿足設計的需要又可以降低開發成本。該單片機具有8路模數轉換通道，選擇其中一路作為測量直流電的通道，將負載和采樣電阻串聯后接入電路，根據負載阻值的不同來設定不同的檔位，達到不同范圍的測量。而另一路則需要先利用ATMega32單片機的ICP捕獲功能[2]，捕獲脈沖方波的上升沿并且根據這個上升沿信號再產生一個跟隨信號作為峰值采用保持芯片LF398的控制信號，當LF398的控制信號為高電平時LF398為采樣狀態，而控制信號為低電平時LF398為保持狀態，因此單片機產生的這個跟隨信號正好與要測量的脈沖方波信號為同頻同相的信號。當要測量的脈沖方波信號為低電平時，產生的跟隨信號也是低電平信號將之前LF398采樣到得峰值電平進行保持。這時再利用單片機的A/D模數轉換將該峰值進行模數轉換進行測量得到了脈沖方波的峰值電壓值。兩個通道測量的數值均顯示在LCD顯示屏上結果一目了然。系統的總體結構圖如下圖1。

由于AVR單片機內部集成A/D模數轉換功能，因此可以大大的降低硬件電路的設計復雜度，其外圍電路及器件可以盡量的減少。但是在PCB布線的時候應盡量緊湊以避免電磁的干擾。

圖1系統的總體結構圖

2.1 電源模塊

因系統中要使用到峰值采樣保持芯片LF398，其供電需要±15伏，因此購買一個18伏的電源作為適配器，需要接7815和7915獲得LF398所需的±15伏。在7815后再接7805可獲得+5伏的電壓給單片機和液晶屏供電。再通過電阻分壓的方式與TL431做一個外部的參考電壓。該參考電壓作為ATMega32單片機的模數轉換的參考電壓接在單片機的AREF引腳上。

2.2 峰值電壓采樣保持模塊

采用National Semiconductor所生產的LF398芯片作為峰值電壓的采樣保持芯片。并根據圖2保持時間與保持電容的曲線選取所需的保持電容，為能達到理想的保持時間應使用高品質的聚苯乙烯電容[8]。

圖2 保持時間與保持電容的選取曲線

LF398的連接示意圖如圖3所示。引腳3用于連接被測量的脈沖方波的觸點，引腳8則接單片機產生的用于控制LF398何時采樣和保持的跟隨信號控制引腳。引腳5輸出的則是被保持住的峰值電壓值，將這個模擬量再接回單片機的另一個模數轉換通道進行模數轉換[8]。

圖3 LF398的連接示意圖

2.3 顯示模塊

由于需要顯示漢字部分A/D模數轉換，系統選用內核驅動芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，根據要寫的字制作字模即可。液晶顯示屏使用并口方式連接在Atmega32 單片機的PC端口的8個引腳上。液晶屏上的9~16引腳分別對應接單片機的PC0~PC7引腳。另外液晶屏上還需5個端口。分別是E、RW、DI、CS1、CS2端口分別接在PD端口上的五個引腳即可。液晶屏的供電也來自7805轉換后得到的5伏電壓。液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖如4所示[3]。

圖4液晶屏和峰值保持電路的接口連接電路圖

3軟件組成

軟件部分主要由ICP功能模塊、液晶屏顯示模塊、A/D模數轉換模塊三大部分組成。開發環境為AVR Studio應用GCC編程。ICP功能使用服務中斷的方式，當有上升沿脈沖接入時則發生服務中斷并進入中斷程序，在服務中斷程序中設置延時，設定何時開始和終止跟隨信號的產生和關閉。以確保采樣保持住的是峰值電壓[7]。液晶屏顯示模塊主要負責液晶屏的初始化和顯示功能。A/D模塊使用交替法對兩個通道進行循環轉換，并將數值顯示在液晶屏上。

3.1 ICP捕獲及跟隨控制信號的產生

首先要對ICP端口進行設置和初始化，其目的就是使能ICP捕獲中斷，同時使能T/C0的溢出中斷，跟隨控制信號的產生是在捕捉中斷處理程序中完成[4]。其端口的初始化程序為：

void init_icp(void)

{

MCUCR= 0x00;

GICR= 0x00;

TIMSK=0X21;//使能ICP捕捉中斷；使能T/C0溢出中斷

TCCR0=0X02;//8分頻，溢出中斷T0

TCCR1A=0X00;

TCCR1B=0XC2;

TCNT0=0;

ICR1=0;

TCNT1=0;

SEI();

}

使用ATMega32單片機的PB0引腳作為跟隨控制信號產生的引腳，跟隨控制信號應在源信號的上升沿之后一定時間后再產生，這樣避免采集到的峰值電壓偏低，因此要在整個程序中設置兩個全局變量，整數f用于設定被測量信號的上升沿之后到產生跟隨控制信號的之間的間隔時間，整數b用于設定峰值期間采樣的時間，當選擇合適容值的保持電容時可以將這兩個時間設定值設置的很小以便測量高頻率的脈沖信號。為了使A/D轉換器滿足一定的轉換精度[10]，應盡量進行多次采樣保持測量以保持測量精度。跟隨控制信號的中斷服務程序為：

void Icp_timer1(void)

{

ICR1=0;

TCNT1=0;

TCCR1B=0XC2;

delay_nus(f);

TCNT0=1;

i++;

PORTB=i;

delay_nus(b);

PORTB=0;

}

3.2 A/D模數轉換

本系統采用8MHz晶振，參考電壓為外部AVCC即為5.0伏。設置ADC初始化程序為：

void ADCINI(void)

{

ADCSRA= 0x00;

ADMUX=(adc_mux&0x1f)|(1<<REFS0)|(1<<REFS1);

ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADSC)|(1<<ADIE)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1); //64分頻

SEI();

}

轉換的程序為：

while(!(ADCSRA&(1<<(ADIF))));//等待轉換結束

Ddata=ADCL;

Ddata+=ADCH*256;

Ddata=(unsignedint)(((float)Ddata)*5000/1023);

通過這樣的轉換后得到的Ddata就是量化后的電壓數值單位是毫伏。通過對這個整數求商或是余數得到其各個位上的數值，若想使用引腳AREF上的電壓為參考電壓時，可使ADMUX=(adc_mux&0x1f)，根據參考電壓的穩定性系統會有1~2mV的偏差。這樣就所得到的被測脈沖電壓的峰值電壓了[2,5,6]。

3.3 液晶屏顯示模塊

硬件方面系統選用的是內核驅動芯片為KS0108的12864液晶顯示屏，KS0108驅動芯片是專用于圖形點陣顯示的液晶顯示控制器，每一個KS0108芯片內置8x64字節顯示RAM，可直接控制顯示64x64點的LCD顯示，用戶只需要向KS0108的顯示RAM中送數據，KS0108就會自動掃描將顯示RAM的數據自動在LCD液晶顯示器上顯示出來。顯示操作的指令僅有5條A/D模數轉換，使用起來極其方便。在使用液晶屏之前先要對其進行初始化操作[9]，初始化程序為：

void init_lcd(void)//初始化函數

{

set_start_line_L(0); //顯示起始行為

set_start_line_R(0); //顯示起始行為

write_LCD(LEFT,CMD,DISPLAY_ON);

write_LCD(RIGHT,CMD,DISPLAY_ON);

}

要將數據顯示在液晶屏上的話，就是對液晶屏進行寫的操作。寫液晶屏的操作程序為：

void write_LCD(unsignedchar lr,unsigned char cd,unsigned char data) //寫入指令或數據

{

CLI();

LCD_BUSY(lr);

if(cd==CMD) SET_LCD_CMD;

else SET_LCD_DATA;

SET_LCD_WRITE;

SET_LCD_E;

LCD_DIR_PORT= 0xff;

LCD_OP_PORT= data;

asm("nop"); asm("nop");

asm("nop"); asm("nop");

CLEAR_LCD_E;

LCD_OP_PORT= 0xff;

SEI();

}

在主函數中將A/D模數轉換后的數值寫入到液晶屏上就實現了數值的顯示功能，由于是實時顯示結果的。所以把顯示數值的函數放入到While(1)的死循環中再加上一定的延時程序就完成了實時顯示和刷新數值的功能。當沒有被測的脈沖方波電壓時，由于單片機的ICP引腳沒有捕獲到上升沿，就不會觸發采樣保持芯片LF398進行采樣保持，因此測量出的數據就是0伏。

4 結語

基于ATMega32單片機和電壓采樣保持芯片LF398制作的雙通道數字電壓測量計，主要是利用了AVR單片機強大的集成多通道的A/D模數轉換功能。在使用高精度外部參考電壓的情況下，A/D模數轉換的精度非常的高，誤差僅在幾毫伏之間。且AVR單片機的抗干擾能力強，基于哈佛結構的AVR單片機具有更高的數據吞吐能力，能完成相當復雜的設計功能，具有普通的單片機所無法比擬的優勢。通過細致的制版可以將這個測量計制作的很小便于攜帶和使用，且測量精度高。對于實驗室的學生非常適合。

[參考文獻]

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[2]李泓等編著．AVR單片機入門與實踐[M]．北京：電子工業出版社．2001．

[3]金鐘夫等編著.AVR ATmega128單片機C程序設計與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008

[4]周興華編著.AVR單片機C語言高級程序設計[M]. 北京.中國電力出版社, 2008.

[5]張軍,宋濤編著AVR單片機C語言程序設計實例精粹[M]. 北京：電子工業出版社，2009

[6]朱飛,楊平編著.AVR單片機C語言開發入門與典型實例[M]. 北京：人民郵電出版社，2009

[7]ATMEL，具有32KB系統內可編程Flash的8位微控制器ATMEGA32數據手冊，2007

[8]National Semiconductor ，LF198/LF298/LF398 MonolithicSample-and-Hold Circuits DataSheet，1998

[9]ks0108 12864 液晶的C語言驅動 ,wenku.baidu.com