数字电子技术实验教学改革初探.docx

数字电子技术实验教学改革初探

第一篇：数字电子技术实验教学改革初探数字电子技术实验教学的改革初探【摘要】数字电子技术实验是《数字电子技术基础》课程的重要组成部分，也是理论和实践相结合，培养学生实践动手能力的主要途径。本文为适应高职教育改革的新特点，对实验教学进行了改革，以课题“简易秒表计时器”为例，着重培养学生的基本操作技能，从而激发学生学习专业课程的激情。【关键词】高职实验；教学改革；简易秒表计时器1.引言数字电子技术实验是与《数字电子技术基础》课程相配套的重要实践性教学环节。现如今电子信息技术飞速发展，电子器件日新月异，数字集成电路被广泛地应用于各个领域。高等职业教育是以培养技能型、实用型人才为目标，因此，实验是教学的一个重要组成部分。为适应高职教育改革的新特点，学生必须强化对基本技能的训练，巩固及加深对基本理论知识的理解，从而增强学生的实际动手操作能力，培养学生独立思考问题和解决问题的能力。笔者结合多年的实践教学经验，以“简易秒表计时器”、“智力抢答器”、“家用电扇控制器”“交通信号灯”等几个实验课题为突破口，从不同角度进行了改革。在计数器及应用实验中，555定时器构成的脉冲多谐振荡器、计数器和显示译码器共同作用能够实现计数显示的功能。对于数字电路系统所需的脉冲触发信号，既可以通过手动方式从实验装置中直接提供，又可以从脉冲信号发生器直接得到，而555定时器构成的多谐振荡器在实验中被学生广泛作为脉冲信号源来使用，再经过独立分析、设计，接至显示译码器，即可构成计数显示器。现以简易秒表计时器为例，设计一个可以满足由4位七段LED显示器，计时范围是59秒99毫秒的简易秒表，且具有清零、暂停计时控制的功能。2.用555定时器构成的多谐振荡器采用555定时器构成的多谐振荡器是一种性能较好的时钟源，其功能灵活，使用方便，只要外接少量元件，即可构成多种脉冲触发源，其电路图及电路工作波形如图1所示。如改变电容C可获得连续的低频脉冲，调节电位器RW可得到任意频率的脉冲如秒脉冲、100Hz、1kHz等标准脉冲。秒表电路实际上是一个对标准频率（100Hz）进行计数的计数电路，根据秒表计时器的设计要求，调节图1（a）中RW使uo输出脉冲信号频率为100Hz。100KΩRWR210KΩC10.1μF......10KΩ+5VR1ui23VCC847623uo1V3CCuotTT1UOL5G5555C20.01μFUOH1.T2t图1多谐振荡器及其波形图（a）电路图(b)工作波形由图1（b）所示波形可知，多谐振荡器振荡周期为TT1T2,其中T1为电容电压从13VCC上升到23VCC所需时间，T2为电容电压从23VCC下降到13VCC所需时间，计算公式分别为：'T10.7R1RWR2C1,T20.7R2C1，可得出电路输出脉冲的频率f1T1T21.43(R1RW2R2)C1。3．计数器电路时间计数器电路由毫秒计数和秒计数两个部分构成，即毫秒个位、十位计数器（100进制计数器）和秒个位、十位计数器（60进制计数器）。图2是利用两片74LS161构成毫秒位的100进制计数器，两个10进制计数器采用串联进位式级联的方法构成的10×10＝100进制计数器。由于74LS161的置数端LD为低电平有效，且是同步置数。在实现10进制计数器时，应选择Q3Q0经过与非门反馈到LD端则可实现10进制计数器。对于秒的个位、十位构成的60进制计数器请参考图2所示电路，仿照设计即可。在图2中，暂停按键K1和清零按键K2可以改变电路的工作状态，当K1K2断开时，电源VCC经过电阻R分压给计数器工作状态控制端、清零控制端送入“高电平”，令CTTCTP1，CR1使计数器具有正常计数的功能。当K1闭合、K2断开时，计数器工作状态控制端直接接地，即送入“低电平”，使CTTCTP0此时计数器具有保持某一状态不变的功能，即可实现暂停功能。当K1断开、K2闭合时，使CR0此时计数器具有异步清零的功能，即可实现清零的功能。VCC.R...暂停按键K1CTTQ3Q2Q1.Q0CO&1.Q2Q174LS161CTpCR（毫秒）十位CPD3D2D1D0LD.CTTQ3CTpCPD3.VCC&Q0CO........74LS161CR(毫秒)个位D2D1D0LD.RK2清零按键图2利用74LS161级联构成的100进制计数器根据秒表计时器功能的要求，100毫秒来临时，毫秒计数器复位的同时要向秒计数器进一个有效脉冲信号，故将“毫秒”十位的Q3Q0通过与非门接到“秒”个位CP输入端即可实现“毫秒”到“秒位”的级联，见图6所示。4.显示译码器显示译码器由显示器件和译码驱动器两部分构成的。显示器件的种类很多，本文采用的是由LED构成七段共阴数码管，其外形结构如图5右侧部分