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摘要:本文分析了傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的不足 ，闡述了在課程設(shè)計(jì)中引入 eda 技術(shù)的必要性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞:課程設(shè)計(jì);數(shù)字電子技術(shù);EDA;實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，隨著微電子技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用向著更為深入、更為廣泛的層次擴(kuò)展。 電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間日益縮短，電子產(chǎn)品的功能更加豐富，性能更加優(yōu)良，由此推動(dòng)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)向電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 EDA 方向發(fā)展，并且對(duì) EDA 技術(shù)及其應(yīng)用提出了更高的要求。

1.課程設(shè)計(jì)的背景

中國石油大學(xué)（華東）的“電工電子學(xué)”課程是“國家級(jí)精品課程”，以著重培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念、工程觀念、科技創(chuàng)新等基本素質(zhì)為教學(xué)方針。 多年來在教學(xué)和科研中緊跟電子技術(shù)發(fā)展的每一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，教學(xué)組的教師都適時(shí)地對(duì)內(nèi)容體系和教材進(jìn)行更新和完善，堅(jiān)持不斷進(jìn)行課程改革，取得了豐碩的成果。“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”是為大二學(xué)生暑期開設(shè)的一門必修課程，它是“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程，主要以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神為目標(biāo)，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，切實(shí)提高動(dòng)手和解決問題的能力。

2.課程設(shè)計(jì)的選題

針對(duì)電子專業(yè)的特點(diǎn)，我們?cè)跀?shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)部分采用了“基于復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)實(shí)現(xiàn)電阻、電感、電容的測量” 這一題目。 測量工作原理是將被測量轉(zhuǎn)換成頻率，由CPLD 實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)算， 并轉(zhuǎn)換成被測量信號(hào)后輸出顯示 。 電阻、電感、電容經(jīng)過轉(zhuǎn)化電路，完成電阻/頻率(R/ F)轉(zhuǎn)換，電容/頻率(C/ F)轉(zhuǎn)換，電感/頻率(L/ F)轉(zhuǎn)換。用 CPLD 測量其頻率，具體功能分塊包括：多路選擇開關(guān)、分頻器、時(shí)間閘門計(jì)數(shù)器、測量計(jì)數(shù)器等。頻率測量的主要部件是一個(gè)帶門控計(jì)數(shù)端的計(jì)數(shù)器（測量計(jì)數(shù)器），被測信號(hào)（被測頻率）由此計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 如果門控計(jì)數(shù)器的開門計(jì)數(shù)時(shí)間恰好為 1 秒，則測量計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就是輸入信號(hào)的頻率。 若改變開門計(jì)數(shù)時(shí)間，即可改變頻率測量的量程。 如開門時(shí)間為 0.1 秒，則量程為×10，開門時(shí)間為 0.01 秒，量程為×100，開門時(shí)間為 0.001 秒，量程為×1000。由計(jì)數(shù)器的數(shù)值即可換算電阻、電感、電容的大小。本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)測量電阻、電感、電容的 4 位十進(jìn)制數(shù)字顯示的數(shù)顯儀表，根據(jù)頻率計(jì)的測頻原理，由測頻量程需要，選擇合適的時(shí)基信號(hào)即閘門時(shí)間，對(duì)輸入被測信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)測量的目的。 其數(shù)顯測量范圍為 0-99990Hz，滿刻度量程分為 9999、99990 兩檔，手動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，當(dāng)輸入計(jì)數(shù)值大于實(shí)際量程時(shí)有溢出指示。

3.課程設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

(1)按照現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的 Top-Down 模塊化設(shè)計(jì)方法，提出數(shù)字頻率計(jì)的整體設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行正確的功能劃分，分別提出并實(shí)現(xiàn)控制器、受控器模塊化子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

(2)針對(duì) isp LEVER 的 EDA 設(shè)計(jì)環(huán)境 ，采用 VerilogHDL 語言，完成受控器模塊（測量計(jì)數(shù)器）的設(shè)計(jì)，并采用 Abel 語言編程進(jìn)行仿真。

(3)在 isp LEVER 的 EDA 設(shè)計(jì)環(huán)境中 ，完成基于 Verilog 語言實(shí)現(xiàn)的控制器模塊（閘門計(jì)數(shù)器，量程開關(guān)，選擇開關(guān)）的設(shè)計(jì)，并采用 Abel語言進(jìn)行仿真。(4)基于 isp LEVER 的 EDA 設(shè)計(jì)環(huán)境 ，采用 Verilog HDL 語言或原理圖，完成頂層模塊的設(shè)計(jì)并采用 Abel 語言編寫測試向量文件進(jìn)行仿真。

4.結(jié)束語

通過課程設(shè)計(jì)的鍛煉，學(xué)生可以增強(qiáng)綜合分析問題及解決問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和潛在的能動(dòng)性。 有學(xué)生在總結(jié)報(bào)告中寫道：“通過這次課程設(shè)計(jì)， 我切身體會(huì)到給出一個(gè)命題，利用 Verilog 語言編程實(shí)現(xiàn)這個(gè)命題，并利用軟件模擬仿真，看功能是否得以實(shí)現(xiàn)的全過程。 一方面學(xué)到了許多新知識(shí)，另一方面使我們對(duì)數(shù)字電子設(shè)計(jì)的全過程有了一個(gè)全面的了解，同時(shí)也深刻感受到利用 EDA 軟件實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)的強(qiáng)大優(yōu)勢。 這樣的課程設(shè)計(jì)很適合我們，使我們受益匪淺”。

作者:張勇 張冬至 單位:中國石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院

 參考文獻(xiàn):

[1]王君紅, 劉復(fù)玉, 任旭虎. “電工電子學(xué) ”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2012, 10(5): 76-78.

[2]于云華. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 東營: 中國石油大學(xué)出版社, 2008: 392-399.