EDA技术与数字电子技术课程的教学改革
摘 要:该文主要分析了数字电子技术与EDA技术课程进行改革的原因,提出了课程改革的方法,并且对课程改革前后的效果进行了分析。对两门课程进行整合,能够将理论与实践紧密结合,激发学生学习数字系统设计的兴趣和爱好,统筹安排教学内容,教学资源可以得到合理的整合和优化,充分体现了以能力、素质为目标的课程培养目标。使用QuartusII软件丰富的逻辑功能库、设计修改方便快捷,仿真结果直观真实等特点,有利于培养学生动手能力与创造性思维,取得了较好的教学效果。
中国论文
关键词:数字电子 EDA课程改革 QuartusII软件
中图分类号:G715 文献标识码:A 文章编号:(2014)11(c)-
数字电子技术是高职院校电子信息类专业的一门专业基础课,主要研究的是基于卡诺图的传统的数字系统的设计,课程的教学以理论为主。随着电子设计自动化的出现,以可编程逻辑器件为载体、硬件描述语言为编程语言、QuartusII为设计工具的自顶向下的设计方法已成为数字系统设计方面的主流。通过多方了解大多数学校还是将数字电子技术和EDA技术两门课程单独开设,学生在学习EDA课程时早已忘了相关的数电知识,在上EDA课程时还要重复讲解数电知识,学生觉得EDA技术的设计方法比较容易掌握,但是经常被一些理论知识困扰。为了满足企业对学生在工程应用能力和工程素养方面的需求,应该将原先的《数字电子技术》课程和《EDA技术》课程进行了整合,统筹安排教学内容,合理整合教学资源,对于加快提高学生的专业应用能力有着重要的意义。
1 课程改革实践
1.1 编写《数字电子与EDA技术》教材
在编写教材的时候以数字电子技术的基本理论和基本技能为引导,以EDA平台和硬件描述语言为主要设计手段,以工程能力培养为宗旨。在编写教材的时候原来《EDA技术》教材中的QuartusII软件的使用和VHDL硬件描述语言仍然单独设为两章,而其余一些设计性的内容就融合到《数字电子技术》教材的各部分内容中,在理论讲解完后就进行EDA技术的相关设计与仿真。比如,在介绍完集成计数器设计的一些理论内容后,就可以让学生用QuartusII软件以原理图方式输入的方法进行设计、仿真和下载。原先在数字电子技术的教学中一般是在课堂上进行讲解、画波形分析,然后学生模仿着进行设计,这种学习方法学生学完就容易忘记,而在EDA平台中进行设计,可以利用仿真器仿真计数器的波形图,对于计数器的每一个状态都能清楚的显示出来,然后可以将设计下载到开发板,能够直观地观察计数器的各计数状态,这样的设计既节省了时间,又比较直观,不仅培养了学生的设计能力,还能激发学生学习数字系统设计的兴趣。
1.2 设计《数字电子与EDA技术》的实训项目
设计符合新的教学体系下的实训项目,包含一些基本的设计和综合设计的项目,设计的基本项目有表决器、加法器、编码器、译码器、计数器、寄存器等,综合的项目有抢答器、数字钟、电子密码锁、信号发生器等,综合项目可以用于该课程的课程设计,也可以用于学生作为课后的拓展项目。在数字电子技术的实践课程的教学过程中以QuartusII为设计的工具软件,实践内容进行深度改革,使学生能够形象、直观地理解电路的工作原理和工作过程,还可以通过修改电路或者程序来讨论一些错误情况,找出解决问题的方法。这样可以活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣,同时理论和实践紧密的结合,可以发挥学生的积极性和创造性。因此,在设计实践项目时内容要丰富,可操作性和扩展能力要强。
1.3 课程改革实例
以译码器为例介绍课程的整合,如图1将译码器的设计项目安排在理论内容之后,这样学生学习完译码器的理论内容,就可以进行设计,一般我们对于译码器采用VHDL程序设计,对于译码器的理论内容比较熟悉,也便于设计程序的理解,尤其在波形分析的时候就是对照真值表来检测波形是否正确,从而判定设计的程序是否正确,然后下载到开发板中观察现象,有些学生对于实验的现象都不会分析,这些原因都是因为学生的理论知识掌握不好。比如原来没有整合之前,要介绍译码器,首先要讲译码器的概念,什么是译码器,以及译码器是如何工作的,下面是译码器的VHDL程序:
LIBRARY IEEE;
USE D_LOGIC_L;
ENTITY decoder3_8 IS
PORT(a,b,c:IN STD_LOGIC;
g1,g2a,g2b:IN STD_LOGIC;
Y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END decoder3_8;
ARCHITECTURE behv1 OF decoder3_8 IS
SIGNAL indata:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
BEGIN
indataYYYYYYYYY