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基于《EDA技术》的《数字电子技术》课程改革研究

作者：王艳芬

来源：《科技与创新》2016年第14期

摘 要：《EDA技术》与《数字电子技术》课程的融合是《数字电子技术》课程改革的必然趋势。课程改革后，数字系统的设计更接近现代主流技术方向和设计潮流，因此，教学资源的优化和整合会更加合理、科学，学生的能力能够得到进一步提升。鉴于此，有必要深入研究基于《EDA技术》的《数字电子技术》课程改革，从而提升教学质量，培养学生的创新思维，进一步促进我国的教学改革。

关键词：《EDA技术》；《数字电子技术》；课程改革；数字系统 中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.138

EDA技术与现代化的电子系统的设计要求相符，应用这项技术彻底改变了数字系统的实现手段和设计方法，使电子系统设计从硬件设计变成了编程设计。编程设计的核心是VHDL语言，通过VHDL语言和EDA技术的巩固，电子系统的设计思路变得更加简单，功能更加明晰。CPLD和FPGA能够反复测试硬件性能，使硬件电路变得简明，并且设计电路具有很强的保密性。设计人员修改设计的时候可以利用修改程序的方法提升设计的效率和灵活性。 1 《数字电子技术》课程改革的原因分析

EDA技术为Electronic Design Automation （电子设计自动化）的简称，它的出现是计算机信息技术和电子技术发展的成果之一，它的应用和不断完善推动着工业设计的革命。现阶段，我国各个高等院校与电类相关专业都会开设《数字电子技术》课程。因为这门课程属于基础课，并且与生产实践紧密联系。开设这门课程的目的是加深学生对学过的知识的理解，学会利用数字逻辑进行电路实验，以提高他们分析数字电路、设计数字电路、调试数字电路和组装数字电路等技能，为后续专业课的学习打下坚实的基础。图1是《数字电子技术》课程设计的参考电路。

在《数字电子技术》课程改革中应用《EDA技术》具有重要的意义，具体表现在以下几个方面。

1.1 有助于提高学生实验的积极性

EDA工具是一个仿真的实验平台，它的开放性强，利用这个平台学生能够结合自己的兴趣完成教师规定的实验项目，也可以根据自己的就业要求将自己的新想法应用到实用性高的开

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发项目中，或者根据自己的实际能力参与某个科研项目中的功能模块或者子项目。这样做，既有助于解决由于缺少经费、使用方法不恰当、管理不科学等因素对实验造成的影响，也有助于激发学生的积极性，帮助他们更好地掌握知识。 1.2 有助于提升实验效率，丰富实验内容

EDA技术的实验环境不是真实的环境，而是虚拟的环境，它能够避免运用种类过多的专门的集成芯片，使得实验电路变得简单，减少实验费用。学生使用语言描述硬件设备，编写程序时，在相同的可编程逻辑器件上就能够顺利完成各种数字电路实验。所以，实验内容变得丰富，也就规避了连线的烦琐。教师可以以实验设计构想为前提开发出以EDA技术为基础的硬件平台，完成所有实验内容，缩短实验时间，提高实验效率。 1.3 创建创新人才的培养平台

EDA技术可以为学生提供良好的环境，在实际教学活动中，增强学生的主体地位，帮助学生获得设计上的自由性，在电脑上多次试验、设疑，根据不同的结果选取最佳的设计方案或者试验方案。利用验证训练、纠错训练、创新训练等各种形式的训练锻炼学生的动手实践能力，培养它们的综合设计能力、不断创新的能力，从而提升他们在工程技术方面的素质，促进学生技能的发展。

2 《数字电子技术》课程改革实践探究 2.1 《数字电子技术》的实验模式

《数字电子技术》的实验模式有2种，一种是传统模式，另一种是现代模式。而《数字电子技术》课程有两大环节，第一个环节是理论教学和实验教学，第二个环节是实习。传统模式的实验过程为：①根据实验内容做好相关准备工作，特别是准备好需要用到的芯片、各种信号的连线、必备的实验仪器等；②在具体实验中，要根据给定的连线图来接线，及时改变输入状态，而且要记录输出变化，然后判定与理论分析结果是否相符。这种实验方式明显存在不足，比如某个环节出现了问题，可能需要重新设计，由此就会造成资源的浪费，延长设计周期，致使投入的成本变高。

现代模式的本质是在《数字电子技术》课程改革中引入《EDA技术》，即科学利用诸如MULTISIM、PROTEL99SE、QuartusⅡ、PSPICE等计算机软件，实验的准备工作量就会减少，不需要准备多种多样的芯片，同时，检验它们的功能是否正常，只需要利用电脑提供相应的软件平台构建虚拟的实验环境，根据实验内容编写代码或者输入电路图，然后进行编译和仿真即可，智能化程度高。图2和图3为利用MULTISIM技术创设的虚拟实验环境。 EDA技术是数字电子技术最新的技术发展方向，它的特征为：设计方法是自顶向下的，对整个系统进行方案设计和功能划分。

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2.2 《数字电子技术》课程改革措施

将《EDA技术》与《数字电子技术》这两门课程结合起来，根据课程教学的实际要求和企业调研的实际需求，仔细梳理知识脉络，对应好知识点和学生的能力，构建教学主线和能力主线，明确课程任务等是《数字电子技术》课程改革的必然趋势。具体措施有以下几点。 2.2.1 创设新型《数字电子技术》课程

新型《数字电子技术》课程应当将《EDA技术》作为主要的实践方式，以数字电子的基本理论和基本技能作为引导，主要的设计手段是硬件描述的语言与EDA平台，宗旨是培养工程开发的能力。新的课程改革把传统的数字电子技术的设计与现代的设计方法结合到一起。在原理图的设计上，利用EDA环境描述数字逻辑的基础；在可编程逻辑的器件上，根据硬件描述语言描述数字系统的设计，也就是设计电子系统时要突出现代的设计方法；将EDA技术高效的融入传统设计中，高效结合《数字电子技术》和《EDA技术》这两门不同的课程，重点关注基本的概念、单元电路、基本方法、典型电路等，在现代工程的应用背景下，促进学生形成基本的应用技能。

2.2.2 构建《数字电子技术》课程的新体系和新内涵

《数字电子技术》课程改革的核心内容之一为创设与新的教学要求相符的实验环境，配套相应的理论课程教学。在《数字电子技术》课程改革过程中，应当以《EDA技术》为平台，对实践内容进行深入改革，帮助学生更加直观、形象地了解与电路有关的原理和工作过程，也可以利用修改电路的参数或者形式的办法与学生们共同讨论电路中发现的不同现象，探讨解决问题的措施。这样做，一方面，能够活跃课堂气氛，另一方面，能够激发学生的学习兴趣。此外，理论与实验两者的紧密结合有利于发掘学生的积极性和创造性，有很好的教学效果。鉴于此，设计人员设计出的实验箱资源应当十分丰富，具备较强的扩展能力和可操作能力。 3 结束语

在与《自动化技术》和《电子技术》等相关的课程中，《数字电子技术》是一门基础课程，该课程涉及到的实验大多是验证与之相关的重要技术和重要理论。传统《数字电子技术》课程是以某些特定的功能芯片为基础，在验证电路的原理时，需要利用简易的连接电路，所以，局限性比较大。现阶段，在电子设计领域，EDA技术已经成为了主要的技术方向和设计潮流。由此可以预见，在《数字电子技术》课程改革中，EDA技术的发展前景会更加广阔。 参考文献

[1]秦进平，刘海成，张立，等.《数字电子》与《EDA技术》课程教学改革与实践[J].中国冶金教育，2013（05）：15-18.

[2]包秀荣.基于EDA技术的数字电路课程设计[J].教育教学论坛，2014（04）：245-246.