eda课程设计论文
课程设计
姓名：
学号：
班级：自动化
设计题目
多功能数字钟电路设计
设计任务及要求
多功能数字钟应该具有的功能有：显示时—分—秒、小时和分钟可调等基本功能。整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行，这样每来一个时钟信号，秒增加1秒，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时，小时的范围为0~23时。
在实验中为了显示的方便，由于分钟和秒钟显示的范围都是从0~59，所以可以用一个3位的二进制码显示十位，用一个四位的二进制码（BCD码）显示个位，对于小时因为他的范围是从0~23，所以可以用一个2位的二进制码显示十位，用一个4位的二进制码（BCD码）显示个位。
实验中由于七段码管是扫描的方式
显示，所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号，但是扫描需要一个比较高频率的信号，因此为了得到准确的1Hz信号，必须对输入的系统时钟50Mhz进行分频。
调整时间的按键用按键模块的S1和S2，S1调节小时，每按下一次，小时增加一个小时；S2调整分钟，每按下一次，分钟增加一分钟。另外用S8按键作为系统时钟复位，复位后全部显示00—00—00。
三．基于Verilog
HDL语言的电路设计、仿真与综合（一）顶层模块
本程序采用结构化设计方法，将其分为彼此独立又有一定联系的三个模块，如图1所示：
图1：顶层结构框图
（二）子模块
1.分频器
分频器的作用是对50Mhz的系统时钟信号进行分频，得到频率为1000hz的信号，作为显示器的输入信号。
源程序如下：
module
fenpin(input
CP,output
CPout);
reg
CPout;
reg
[31:0]
Cout;
reg
CP_En;
always
@(posedge
CP)
//将50MHz分频为1kHz
begin
Cout
<=
(Cout
==
32＇d50000)
?
32＇d0
:
(Cout
+
32＇d1);
CP_En
<=
(Cout
==
32＇d50000)
?
1＇d1
:
1＇d0;
CPout
<=
CP_En;
end
endmodule
功能仿真波形如图2所示(以五分频为例)：
2.控制器和计数器
控制器的作用是，调整小时和分钟的值，并能实现清零功能。计数器的作用是实现分钟和秒钟满60进1，小时则由23跳到00。当到达59分55秒的时候，LED灯会闪烁来进行报时。因为控制器和计数器的驱动信号频率均为1Hz，故从分频器输出的信号进入控制器后，要进行二次分频，由1Khz变为1Hz。
if(Clk_En)
begin
if(R1==1)
begin
if(Hour<24)
Hour=Hour+1;
if(Hour==24)
begin
Hour=0;
end
R1=0;
end
if(R2==1)
begin
if(Minute<60)
Minute=Minute+1;
if(Minute==60)
begin
Minute=0;
if(Hour<24)
Hour=Hour+1;
if(Hour==24)
begin
Hour=0;
End
end
R2=0;
end
if(Second<60)
Second=Second+1;
if(Second==60)
begin
Second=0;
if(Minute<60)
Minute=Minute+1;
源程序如下：
module
kongzhiqi（CPout,S1,S2,RET,Hour,Minute,Second,LED);
input
CPout,S1,S2,RET;
output
[5:0]
Hour;
output
[5:0]
Minute;
output
[5:0]
Second;
output
LED;
reg
[5:0]
Hour;
reg
[5:0]
Minute;
reg
[5:0]
Second;
reg
R1;
reg
R2,R8,LED;
reg
[10:0]
Cout;
reg
Clk_En;
always@(posedge
CPout)
begin
if(S1==0)
begin
R1=1;
end
if(S2==0)
begin
R2=1;
end
if(RET==0)
begin
R8=1;
end
Cout=(Cout==32＇d1000)?32＇d0:(Cout
+
32＇d1);
Clk_En=(Cout==32＇d1000)?1＇d1:1＇d0;
LED=1;
end
else
LED=0;
if(R8==1)//清零
begin
Hour=0;
Minute=0;
Second=0;
R8=0;
end
end
end
endmod
if(Minute==60)
begin
Minute=0;
if(Hour<24)
Hour=Hour+1;
if(Hour==24)
begin
Hour=0;
end
end
end
if((Minute==59)&&(Second>55))
begin
if(LED==1)
LED=0;
else
功能仿真波形如图3所示：
3．显示器
显示器的作用是将时—分—秒的值在数码管上依次显示出来。从分频器输出的1Khz的信号作为数码管的扫描信号。SEL
表示三个数码管选择位，它的取值表示八个数码管，从左至右依次是111~000。LEDGA表示七段数码管，它的取值决定特定位数上显示的数字。
源程序如下：
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
if(SEL==3＇b100)
Led=7＇b1000_000;
if(SEL==3＇b011)
case(shiwei2)
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
module
xianshi（CPout,Hour,Minute,Second,SEL,LEDAG);
input
CPout;
input
Hour，Minute，Second;
output
SEL，LEDAG;
reg
[2:0]
SEL;
reg
[6:0]
Led;
reg
[3:0]
shi1,ge1,shi2,ge2,shi3,ge3;
always
@(posedge
CPout)
begin
shiwei1=Hour/10;
gewei1=Hour%10;
shiwei2=Minute/10;
gewei2=Minute%10;
shiwei3=Second/10;
gewei3=Second%10;
if(SEL==3＇b110)
case(shiwei1)
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
if(SEL==3＇b101)
case(gewei1)
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
if(SEL==3＇b111)
case(gewei3)
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
SEL
=
SEL
+
3＇d1;
end
assign
LEDAG=Led;
endmodule
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
if(SEL==3＇b010)
case(gewei2)
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
default:
Led
=
7＇b0000_000;
endcase
if(SEL==3＇b001)
Led=7＇b1000_000;
if(SEL==3＇b000)
case(shiwei3)
4＇b0000:
Led
=
7＇b0111_111;
4＇b0001:
Led
=
7＇b0000_110;
4＇b0010:
Led
=
7＇b1011_011;
4＇b0011:
Led
=
7＇b1001_111;
4＇b0100:
Led
=
7＇b1100_110;
4＇b0101:
Led
=
7＇b1101_101;
4＇b0110:
Led
=
7＇b1111_101;
4＇b0111:
Led
=
7＇b0000_111;
4＇b1000:
Led
=
7＇b1111_111;
4＇b1001:
Led
=
7＇b1101_111;
总结体会
这次课程设计虽然只有短短的四天，但我的收获却很大。通过这次实习，我掌握了EDA设计的基本流程（即设计输入—编译—调试—仿真—下载），领会了自顶而下结构化设计的优点，并具备了初步的EDA程序设计能力。
我感觉，这个程序最难的地方在于顶层模块的设计，因为顶层模块需要将各个子模块按照电路原理有机地结合起来，这需要扎实的理论功底，而这正是我所欠缺的。相比而言，子模块的设计就容易多了，因为Verilog语言和C语言有很多相似之处，只要明白了实验原理，就不难完成，水平的高下只体现在程序的简洁与否。Verilog源程序的编写很容易出现错误，这就需要耐心的调试。因为很多情况下，一长串的错误往往是由一个不经意的小错误引起的。当程序屡调屡错的时候，最好和其他同学沟通交流一下，他们不经意的一句话，就可能给我启发，使问题迎刃而解。
《EDA设计及应用》课程在前期的设计中已按工作导向的思路对整门课程进行开发, 目前总课时60课时, 分为4个项目, 环环相扣逐层递进, 每个项目又分为若干任务。文章以项目二“秒表设计” (14学时) 中的一项任务“计数器数码管驱动电路设计” (3学时) 展开, 进行具体的单元设计。
1 学生特点分析
专业特点:柳州职业技术学院电子技术、电子信息工程技术、通信技术专业的学生是文理兼招的。
个性特点:差异性大。无论从学习的目的、自身基础还是性格特点、对事物感兴趣的方向、处事方式等方面都有着“90后”的个性化。敢于尝试新鲜事物, 敢于挑战。“微”时代来临, 学生的信息来源学习途径更为广泛, 但却更缺乏持之以恒的耐心。
学习情况: (1) 能运用基本语句完成简单的组合逻辑与时序逻辑电路设计; (2) 已完成十进制计数器、六进制计数器设计; (3) 部分学生逻辑思维较强, 对编写程序感兴趣, 能尝试多种方式实现电路的设计;部分学生高中时期学的是文科, 不能理解基本的电路功能, 对程序执行的顺序理解混乱, 换句话就是电路设计及程序编写对于他们来说就是天方夜谭。
针对这些问题, 从他们的兴趣爱好为突破点, 采取团队合作的方式, 每人都可以选择适合自己的分工, 自身的弱项让别人完成或帮助完成, 这样更能发挥他们的个性化优势, 在做事及沟通的过程中得到成功的体验, 从而激励他们继续将任务完成好, 增强抗挫折的能力, 做到“1+1>2”的团队效应。
2 教学目标设置及教学内容优化
2.1 教学目标设置及内容优化
将任务拆分, 重点内容一是数码管驱动电路设计, 二是将计数器与数码管驱动电路整合。通过前期学习, 学生对基本的语言语句及设计思路已经有了模糊的认识, 能够在老师的指引下完成独立的简单电路的设计, 此时一个单元的任务可以进一步系统化, 但仍要以“微”为主, 开始注重模块与模块之间的衔接问题。这个是高职学生与中职学生的差别, 不仅要会做, 更要懂得如何整合。以下从能力目标、知识目标、素养目标三条线展开。
教学内容的选择能支撑学习目标的实现, 并符合学习者认知水平与特点。
在实践的过程中, 学生有了明确的目标, 整个教学过程学习更轻松, 更高效、更愿意参与讨论, 主动性提高了。但是, 仍然存在不少问题, 在之前的分析中曾提到学生的差异, 有部分学生虽然十分努力也乐意沟通, 但仍无法达到预期目标, 对他们来说只能模仿到形式。针对这一问题, 在对后续班级上课时对教学目标进行了新的调整。
2.2 改进教学目标的设置
教学目标设置采取个性化目标的方式。团队合作不是传统意义上的分组教学, 不仅仅是所有成员共同攻克一个难关。在这个团队中, 每个成员都有他自己的重点工作任务, 然后将各成员的工作成果整合从而完成一项大的任务。因此, 在教学目标的设置上要根据“学生特点分析”后得到的信息, 为他们量体裁衣, 制定个性化教学目标[3]。改进后的教学目标设置见表3。
通过这一转变, 那些对于代码和电路十分头疼的学生有了新的目标和突破口, 他们能够充分发挥自己的特长, 为团队和个人的发展出一份力, 自信心和学习兴趣更为浓厚。教学效率提高、教学品质改善, 内涵建设得到了很好体现。实践证明, 此项课程改革激发了学生的主观能动性, 增强了学生的系统设计能力, 提高了学生的工程实践能力, 有效促进了电子信息类创新型人才的培养[4]。
3 教学过程设计
教学过程设计是一个系统设计并实现学习目标的过程, 它遵循学习效果最优的原则, 其目的是为了提高教学效率和教学质量, 使学生在单位时间内能够得到更大提高, 从而获得良好的发展[5,6]。
经过设计的教学环节思路清晰, 对课程的导入部分、主体部分和结束部分等有清晰的描述与安排;教学时间分配合理;教学过程的设计具有一定灵活性和可操作性。
存在问题及改进:若根据改进后的教学目标设置, 那么整个教学过程的设计应进行相应修改。应将产品推介岗位的具体任务加入设计表中, 使得这部分学生的学习更为专业化和系统化。主线:遵循设计、检测、整合原则, 完成电路的整体设计, 如遇到问题, 三位成员将共同探讨完成。推介人员在此过程中主要任务即弄清设计、整合思路, 学会使用仿真、下载完成设计并熟练应用展示软件, 以便向他人介绍团队工作成果。这一环节将在今后的教学过程中加以改进。
4 教学评价设计
教学评价的原则: (1) 注重运用多种形式的评价方式, 能有效促进学生职业能力的培养; (2) 考核方案设计合理, 可操作性强, 形成性评价和总结性评价相结合, 侧重在形成性评价, 提供课程反馈。建立新的考评体系, 突出专业技能训练。对学生以职业岗位能力为重点, 知识考核和能力考核并重, 以能力考核为主, 采用口试与机试相结合[6]。
因一个教学单元的时间有限, 其评价比较粗糙, 一般以一个项目的整体完成情况对团队进行评价, 更为客观合理。本单元设计可以选取一到两组成员粗略的进行考核。以下为整个项目考核的评价设计, 不要求在单元教学内完成, 在项目全部完成后考核即可。
设计一个秒表, 要求能正确进行六十进制秒计数并用数码管显示, 带进位端, 具有清零、调时等功能。
机试及材料提交要求:
(1) 用幻灯片进行作品功能说明并展示设计思路;
(2) 波形仿真并分析;
(3) 完成现场考核内容并回答相关问题;
(4) 考核完毕5分钟内提交作品文件包, 命名 (X号XX班XXX) , 内容包括幻灯片及所有程序文件。
5 总结
针对教学单元进行教学改革, 可以为内涵建设增添不少动力, 由此推动高职教学改革与提高教育教学质量[7]。教学形式新颖、教学过程深入浅出, 启发性强, 营造的教学氛围有利于提升学生学习的积极主动性。完成设定的教学目标、有效解决实际教学问题, 学生思维及能力得到有效提高, 学生学习效果良好。在教学过程设计和评价方面仍有许多需改进的地方, 教学做结合, 渗透职业素养, 达到资源利用最优化, 评价更为客观合理。
参考文献
[1]张丽萍, 潘行心.EDA在高职数字电子技术教学中的应用[J].中国电力教育, 2011, (26) :104.
[2]严小红.行动导向在计算机教学中的运用[J].新课程 (教师) , 2012, (08) :136-137.
[3]傅伟, 袁强, 王庭俊, 等.高职教育行动导向课程体系的特征与要素分析[J].中国高教研究, 2011, (4) :91-93.
[4]黄丽.地方职业技术学院计算机基础课程分层教学的教学策略探析[J].教研探索, 201.
[5]蒋卫平.高职教育行动导向教学的研究与探讨[J].成人教育, 2011, (10) :79-80.
[6]李彬彬.社会工作专业行动导向教学模式的探索与实践——以“小组工作”课实训教学改革为例[J].西南农业大学学报 (社会科学版) , 2012, (9) :170-173.
【摘要】本文分析了传统的数字电子技术课程设计的不足，阐述了在课程设计中引入EDA技术的必要性和优越性。
【关键词】课程设计 数字电子技术 EDA 实验平台
【基金项目】中央高校基本科研业务费专项资金资助（编号：16CX02035A），中国石油大学青年教师教学改革项目（编号：QN201413），中国石油大学教学实验技术改革项目（编号：SY-B201402）。
【中图分类号】G642【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）07-0239-02
进入21世纪以来，随着微电子技术、电子技术和计算机技术的飞速发展，数字电子技术及其应用向着更为深入、更为广泛的层次扩展。电子产品的设计周期和上市时间日益缩短，电子产品的功能更加丰富，性能更加优良，由此推动了电子系统设计技术向电子设计自动化EDA方向发展，并且对EDA技术及其应用提出了更高的要求。
1.课程设计的背景
中国石油大学（华东）的“电工电子学”课程是“国家级精品课程”，以着重培养学生的系统观念、工程观念、科技创新等基本素质为教学方针。多年来在教学和科研中紧跟电子技术发展的每一个关键时刻，教学组的教师都适时地对内容体系和教材进行更新和完善，坚持不断进行课程改革，取得了丰硕的成果。“数字电子技术课程设计”是为大二学生暑期开设的一门必修课程，它是“数字电子技术基础”和“电子技术实验”等课程的后续课程，主要以培养学生的实践能力和创新精神为目标，加深学生对理论知识的理解，切实提高动手和解决问题的能力。
2.课程设计的选题
针对电子专业的特点，我们在数字电子技术课程设计部分采用了“基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现电阻、电感、电容的测量”这一题目。测量工作原理是将被测量转换成频率，由CPLD实现频率的计算，并转换成被测量信号后输出显示。电阻、电感、电容经过转化电路，完成电阻/频率（R/ F）转换，电容/频率（C/ F）转换，电感/频率（L/ F）转换。用CPLD测量其频率，具体功能分块包括：多路选择开关、分频器、时间闸门计数器、测量计数器等。
频率测量的主要部件是一个带门控计数端的计数器（测量计数器），被测信号（被测频率）由此计数器计数。如果门控计数器的开门计数时间恰好为1秒，则测量计数器的计数值就是输入信号的频率。若改变开门计数时间，即可改变频率测量的量程。如开门时间为0.1秒，则量程为×10，开门时间为0.01秒，量程为×100，开门时间为0.001秒，量程为×1000。由计数器的数值即可换算电阻、电感、电容的大小。
本课题要求设计一个测量电阻、电感、电容的4位十进制数字显示的数显仪表，根据频率计的测频原理，由测频量程需要，选择合适的时基信号即闸门时间，对输入被测信号进行计数，实现测量的目的。其数显测量范围为0-99990Hz，满刻度量程分为9999、99990两档，手动转换量程，当输入计数值大于实际量程时有溢出指示。
3.课程设计的实现
（1）按照现代数字系统的Top-Down模块化设计方法，提出数字频率计的整体设计方案，并进行正确的功能划分，分别提出并实现控制器、受控器模块化子系统的设计方案。
（2）针对ispLEVER的EDA设计环境，采用Verilog HDL语言，完成受控器模块（测量计数器）的设计，并采用Abel语言编程进行仿真。
（3）在ispLEVER的EDA设计环境中，完成基于Verilog语言实现的控制器模块（闸门计数器，量程开关，选择开关）的设计，并采用Abel语言进行仿真。
（4）基于ispLEVER的EDA设计环境，采用Verilog HDL语言或原理图，完成顶层模块的设计并采用Abel语言编写测试向量文件进行仿真。
4.结束语
通过课程设计的锻炼，学生可以增强综合分析问题及解决问题的能力，激发学习兴趣和潜在的能动性。有学生在总结报告中写道：“通过这次课程设计，我切身体会到给出一个命题，利用Verilog语言编程实现这个命题，并利用软件模拟仿真，看功能是否得以实现的全过程。一方面学到了许多新知识，另一方面使我们对数字电子设计的全过程有了一个全面的了解，同时也深刻感受到利用EDA软件实现电子设计的强大优势。这样的课程设计很适合我们，使我们受益匪浅”。
参考文献
[1]王君红， 刘复玉， 任旭虎. “电工电子学”实验教学模式改革[J]. 实验科学与技术， 2012， 10（5）： 76-78.
[2]于云华. 数字电子技术基础[M]. 东营： 中国石油大学出版社， 2008： 392-399.
作者简介：
1、设计一个能进行拔河游戏的电路。
2、电路使用15个(或9个)发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。
3、游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。
4、亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。
5、用数码管显示获胜者的盘数。
教学提示:
1、按钮信号即输入的脉冲信号，每按一次按钮都应能进行有效的计数。
2、用可逆计数器的加、减计数输入端分别接受两路脉冲信号，可逆计数器原始输出状态为0000，经译码器输出，使中间一只二极管发亮。
3、当计数器进行加法计数时，亮点向右移；进行减法计数时，亮点向左移。
4、由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。
5、将双方终端二极管“点亮”信号分别接两个计数器的“使能”端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计数，这样得到双方取胜次数的显示。
6、设置一个“复位”按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个“复位”按钮，使之能清零。
设计五 乒乓球比赛游戏机
1、设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。
2、用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。
3、当“球”(点亮的那只LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。
4、一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。
5、设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。
6、甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。教学提示:
1、用双向移位寄存器的输出端控制LED显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第1个LED，由击球者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。
2、也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的2个时钟信号实现甲、乙双方的击球，由表示球拍的按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码驱动LED发亮。
3、任何时刻都保持一个LED发亮，若发亮的LED运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移动，即失去1分。
4、控制电路决定整个系统的协调动作，必须严格掌握各信号之间的关系。
设计六 交通信号等控制器
1、设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
2、红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。
3、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
4、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。
5、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。教学提示:
1、主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。
2、选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。
3、45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。
4、主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B，；45秒、25秒、5秒定时信号（C，D，E），其输出状态控制相应的三色灯。主控电路可以由两个JK触发器和逻辑门构成，其输出经译码后，控制主干道三色灯R、G、Y和支干道三色灯r、g、y。
设计七 电子密码锁
1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；
2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；
3、从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。教学提示:
1、该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。实现这种功能的电路构思有多种，例如，用两片8位锁存器，一片存入密码，另一片输入开锁的代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。
2、在产生开锁信号后，要求输出声、光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮LED指示灯；
3、用按钮开关的第一个动作信号触发一个5秒定时器，若5秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动LED不断闪烁。
设计八 彩灯控制器
1、设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出四种以上不同的显示形式；
2、随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。教学提示:
1、彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动LED显示完成；
2、音响由选择不同频率CP脉冲驱动扬声器形成。
设计九 脉冲按键电话显示器
1、设计一个具有8位显示的电话按键显示器；
2、能准确地反映按键数字；
3、显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；
4、*设置一个“重拨”键，按下此键，能显示最后一次输入的电话号码；
5、*挂机2秒后或按熄灭按键，熄灭显示器显示。教学提示:
1、利用中规模计数器的予置数功能可以实现不同的按键对应不同的数字；
2、设置一个计数器记录按键次数，从而实现数字显示的移位。
设计十 简易电子琴
1、设计一个简易电子琴；
2、利用实验箱的脉冲源产生1，2，3。。共7个或14个音阶信号；
3、用指示灯显示节拍；
4、*能产生颤音效果。教学提示:
1、各音阶信号由脉冲源经分频得到。
设计十一 出租车自动计费器
1、设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99。99元；
2、行车里程单价1元/公里，等候时间单价0。5元/10分钟，起价3元（3公里起价）均能通过人工输入。
3、行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里，然后用BCD码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是1。0元/公里，则脉冲当量为0。01元/脉冲。
4、用LED显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。
教学提示:
1、等候时间计费需将等候时间转换成脉冲个数，用每个脉冲表示的金额与脉冲数相乘即得计费数，例如100个脉冲表示10分钟，而10分钟收费0。5元，则脉冲当量为0。05元/脉冲，如果将脉冲当量设置成与行车里程计费相同（0。01元/脉冲），则10分钟内的脉冲数应为500个。
2、用LED显示等候时间，两个数码管表示等候时间收费金额。
3、用加法器将几项收费相加，P=P1+P2+P3，4、P1为起价，P2为行车里程计费，P3为等候时间计费，用两个数码管表示结果。
设计十二 洗衣机控制器
1、设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒……”，定时到则停止；
2、若定时到，则停机发出音响信号；
3、用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始”信号开始；
4、三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。
教学提示:
1、设计20秒、10秒定时电路。
2、电路输出为“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。
3、按照设计要求，用定时器的“时间到”信号启动相应的下一个定时器工作，直到整个过程结束。
建议选用教材和参考书目
选用教材： 《电子技术实验指导书》，李国丽，朱维勇主编。中国科技大学出版社 主要参考书：《电子技术基础
模拟部分》（第四版），康华光主编，高教出版社
摘要：EDA技术结合数字电路课程设计课程是新教育改革的体现，创新的教学模式开启了学生的智慧，增强实践性与逻辑思维，激发学生热情。在阐述了EDA的特征及优势的同时，探究了它与数字电路课程设计的过程，最后对以新课程改革的观点分析课程设计的优势。
关键词：EDA技术 数字电路设计课 新课程改革
引言
随着社会科学技术不断发展，培养四有新人的重任略显重要。在日常生活中随处可见EDA技术的应用，电子信息时代，逐渐被HTML描述性语言代替。传统的理念及设计手段已经不能完全满足现代企业和社会的需求。在EDA(EleCTRonICs Design Automation）技术基础上，融入到数字电路课程是教育时代的要求，也是教学改革的新课程的要求。国家不仅重视创新发展，更注重培养人才，课程设计，直接影响学生的思想和培育。
1．EDA技术的特征及优势
1.1简单易于操作
计算机行业中，软件硬件的应用是相互结合的。那么，关于EDA技术应用的性质特征为整个设计过程简单可操作性强。在此方面涉及方面比较广泛，内容相对丰富，通过硬件描述与软件开发工具，实现特定的测试电路设计，在修改方面也达到便利的效果。
1.2产品的互换性强
EDA技术在设计上实现了逻辑编程器件，应用上可以自动的检测、编辑，以及对一些程序的重新建构，对其进行修改。设计芯片方法灵活性强，有别于传统的设计思路，在使用效率方面得到显而易见的效果。因而，产品的互换性较强。
1.3自动性能高
在传统的设计上，需要技术人员的操作，在人员辅助下操作完成设计。EDA技术设计突破以往的多人操作的难点，实现自动化设计。这不仅在人员调动方面节约了成本，而且实现了自动化设计。在性能上达到优化，测试全过程及及结果将会自动完成。
2．基于EDA技术结合数字电路课程设计的探究
2.1设计方法与要求
EDA在设计方法上遵循技术改革创新方式，将其传统的设计概念中，加入新的焊接模式的转变，达到了计算机自动化的性能；在设计要求上，运用于数字系统中，例如，在设计数字闹钟的过程中，增加了计时、整点报时等功能。在设计流程上，使用芯片也比传统芯片更实用。
2.2适配器件如何应用
这时代,EDA设计的特点，在底层配件上都尽显完善，适配对象包括布局线都进行了逻辑性操作。这增加了仿真设计的效果。根据所需要的设计文件类型，完成自动化设计过程。若设计有误，可自动下载编程，进行修改。可见器件的适配设计在实际应用中发挥其明显作用。
2.3编码电路与译码电路共占195个逻辑单元
数字电路课程设计应用在EDA中，通过目标系统，使用描述性编码完成设计工作，编译码电路在出错后会自动改错，编码电路与译码电路共同实现了逻辑性的功能，这个过程，体现了EDA技术在数字电路中越来越重要。
3.突破传统教学教程，注重能力的培养
3.1跟上时代脚步，注重教程改革
电路数字课程设计是电子信息专业的一门基础课程。教学课程方面，比以往的教学方案中增加更多互动模式，传教方式灵活简单易懂，注重培养学生的实践能力。目前，EDA技术涉及的领域遍布全国，它的发展已经步入科技前沿。
3.2根据社会需要，学以致用
数字电路课程设计，应用于实际生活的每个层面。在学校、医院、楼层、社区、企业、家庭、交通等领域中，随处可见，例如在医院里，病床疾病呼叫，还有密码解锁、楼层内的控灯、触摸延时灯、数字钟、还有循环彩灯以及在交通运输方面使用的交通灯等，要结合实际需求，达到教学与实践相结合。
3.3技术与课程设计相结合，利于能力的培养
DEA技术与数字电路课程设计的结合，在给学生逻辑思维上的灌输通通明朗。不论在教学教程上还是培育学生上都得到了实质性的提高。传统的数字电路课程设计制约了学生的分析能力，固定的教学模式，限制了学习设计思路，及其独立设计与组装的能力。因此，注重教学课程改革与培养实践技能成为发展趋势。
4高校开展EDA技术课程，教育教学不断完善
就目前状况来看，EDA技术的课程与实践课开展的十分普遍，对于高职电子专业人员来说，综合EDA技术的数字电路课程设计综合的实现了学生的应用能力，这是技术理论上的一场革命性的训练。新课程的培养目标理念深厚，这种教学方式，贯彻了“三个代表”的重要思想。
在课程上新改革，例如以往的法务部与税务部的分割线比较明显，而在大时代背景下，需要新型人才，也需要在企业中事倍功半，在以往的教程上综合了法务与税务的知识，在新课程的推动下，出现法务税务师，这不仅节约了人才，而且自身能力提高，实现个人独特的价值。基于EDA技术的数字电路课程设计理念也是如此，为节约人才与新型技术人员的培养提供可行性的策略。
总结
数字电路课程设计思路有两个，一个是仿真电路设计，一个是应用设计印刷电路板。课程设计的教程实践将会实现个人的独立设计与创新能力。能够培养具有逻辑性的思考和解决问题的高素质人才，提高学生积极性与学校热情，是实现基于EDA技术的数字电路课程设计的关键所在。
参考文献
1、FPGA芯片的发展主要体现在哪几个方面？未来的发展趋势是什么？
ANS:
2、EDA技术的优势是什么？
ANS: EDA依赖功能强大的计算机在EDA工具软件平台上自动的完成逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合，以及逻辑优化和仿真等功能，直至实现既定性能的电子线路系统功能。EDA使得设计者的工作几乎仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言HDL和EDA工具软件来完成对系统硬件功能的实现
+ P 10
3、EDA的设计流程包括哪几个环节？
ANS: ①设计输入（原理图/HDL文本编辑）②综合 ③ FPGA/CPLD 适配 ④ 时序仿真与功能门级仿真 ⑤FPGA/CPLD编程下载 ⑥FPGA/CPLD器件电路硬件检测。
4、硬件描述语言的种类有哪些？
ANS: VHDL、Verilog HDL、SystemVerilog、System C 等
5、自顶向下设计方法的优点是什么？
ANS:
过程大部分由计算机完成，可植性强，便于系统的优化和升级，以及对模型进行及时的修改，以改进系统或子系统的功能，更正设计错误，提高目标系统的工作速度，减小面积耗用，降低功耗和成本等。在EDA技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。
6、ip核可分为哪几类？
ANS: ①软IP、②固IP、③硬IP
7、ip在EDA技术的应用和发展中的意义是什么？
ANS:
IP就是将某些功能固化，而当EDA设计也需要这些功能的时候，就可以直接将植入了此功能的IP拿过来直接用，而不用再重新设计。这样既可以提高效率又可以减少设计风险。IP核具有规范的接口协议，良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。
【第二章】
1、可编程逻辑器件经历哪些发展过程？ ANS:
2、Altera公司的PLD芯片主要有哪些系列？ ANS:
按照推出的先后顺序：Classic、MAX、FLEX、APEX、ACEX、APEX
2、Cyclone/2/3/
4、MAX2、Stratix-1/2/3/4/6.【第三章】
1、一个完整的VHDL程序包括哪几个部分？其作用是什么？ ANS: ①实体描述部分 ②结构体描述部分
作用 略
2、VHDL中标示符的命名规则是什么？
ANS: 标识符是设计者在VHDL程序中自己定义的，用于标识不同名称的词语。例如实体名、端口名等。具体规则如下：
·有效的字符：包括26个大小写英文字母，数字包括0~9以及下划线。
·任何标识符必须以英文字母开头
·必须是单一的下划线，且前后都要有字母或数字。·标识符中的英文字母不区分大小写。
·允许包含图形符号（如回车符、换行符等），也允许包含空格符。
3、端口模式有哪些？
ANS: ①IN
2、OUT
3、INOUT双向端口
4、BUFFER 缓冲端口
4、VHDL中有哪些基本的数据类型？ ANS: bit、bit_vector、std_logic、std_logic_vector、boolean（布尔）、natural（自然数）、integer（整数）、signed（有符号）、unsigned（无符号）、array（数组类)、record（记录类型）、Subtype（子类型）、用户自定义类型。
5、常用的VHDL程序包有哪些？
ANS：STD_LOGIC_1164、STD_LOGIC_ARITH、STD_LOGIC_SIGNED、STD_LOGIC_UNSIGNED
【第五章】
1、简述信号和变量的区别
ANS：比较对象
信号SIGNAL
变量VARIABLE
基本用法
用于作为电路中的信号连线
用于作为进程中局部数据存储单元
适用范围
在整个结构体内的任何地方都适用
只能在所定义的进程中使用
行为特性
在进程最后才对信号赋值
立即赋值
简单的说,信号是全局的,用于结构体中并行语句间数据流的传递;变量则是局部的,他主要用于单个进程中中间变量的存储.2、进程的特点是什么？
ANS：(1)进程结构内部的所有语句都是顺序执行的。
(2)多进程之间是并行执行的，并可访问结构体或实体中所定义的信号。
(3)进程的启动是由进程标识符PROCESS后的信号敏感表所标明的信号来触发的，也可以用WAIT语句等待一个触发条件的成立。
(4)各进程之间的通信是由信号来传递的。(5)进程语句的顺序性(6)进程的启动与执行过程
当进程中定义的任一敏感型号发生更新（变化）时，由顺序语句定义的行为就要重复执行一次。当进程中最后一个语句执行完毕后，执行过程将自动返回到进程的起始端，以等待下一次敏感信号的变化。
3、VHDL语言有哪几种描述方式？
ANS: 行为描述、数据流描述、结构描述
【第六章】
1、列举5个宏功能模块
ANS: ① 算数组件，包括累加器、加法器、乘法器和LPM算数函数等。
② 组合电路，包括多路选择器、比较器和LPM门函数等。
③ I/O组件，包括时钟数据恢复（CDR）、锁相环(PLL)等。
④ 存储器编译器件，包括FIFO Partitioner、RAM和ROM宏功能模块等。
⑤ 存储组件，包括存储器、移位寄存器宏模块和LPM存储器函数等。
2、Quartus能够接受的两种RAM或ROM初始化文件的格式是？ ANS：.mif
.hex
3、给出锁相环的工作原理。
ANS: 锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。它由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。其组成方框图如下所示。
锁相环的工作原理：
4、已知实验板上有一个10MHZ的有源晶振，现在要产生1MHZ的正弦波，请提出设计方案
【第七章】
1、状态机的优点
ANS:① 高效的顺序控制模型 ②容易利用现成的EDA优化工具③性能稳定④设计实现效率高⑤高速性能
2、一般的状态机结构包括哪几个部分？各自的功能是什么？ ANS: ①说明部分、说明部分用tpye语句定义新的数据类型，其元素通常用状态机的状态名来定义。状态变量（即现态和次态）应定义为信号，便于信息额传递，并将状态变量的数据类型定义为含有既定状态元素的新定义的数据类型。说明部分一般放在architecture 和 begin之间。
②主控时序过程、所谓主控时序过程是指负责状态机运转和在时钟驱动下负责状态转换。压控振荡器的输出经过采集并分频； 和基准信号同时输入鉴相器；
鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压； 控制VCO，使它的频率改变；
这样经过一个很短的时间，VCO 的输出就会稳定于某一期望值。③主控组合过程、顾名思义，主控组合进程也可称为状态译码过程，其任务是根据外部输入的控制信号，包括来自状态机外部的信号和来自状态机内部其他非主控的组合或时序进程的信号，以确定对外输出或对内部其他组合或时序进程输出信号的内容。④辅助过程、辅助进程用于配合状态机工作的组合进程或时序进程。
3、状态机的状态编码有哪几种？各自的优缺点是什么？
ANS：① 直接输出型编码
这种编码最典型的应用就是计数器。直接输出型编码方式就是所谓的用户自定义编码方式，它的优点是输出速度快，不太可能出现毛刺现象。缺点是程序的可读性差，用于状态译码的组合逻辑资源比其他以相同触发器数量触发器 4构成的状态机多，而且控制非法状态出现的容错技术要求比较高。
②顺序编码
优点是 这种编码方式最为简单，在传统设计技术中最为常用，其使用的触发器最少，剩余的非法状态也最少，容错技术较为简单。缺点也很多，如常常会占用状态转换译码组合逻辑较多的资源，特别是有的相邻状态或不相邻状态的状态转换时涉及多个触发器的同时状态转换，因此将耗费更多的转换时间，而且容易出现毛刺现象。
③一位热码状态编码
一位热码状态编码虽然占用了较多的触发器，但其简单的编码方式大为简化了状态译码逻辑，提高了状态转换速度，增强了状态机的工作稳定性，这对于含有较多的时序逻辑资源、相对较少的组合逻辑资源的FPGA器件是最好的解决方案。
常用的去除毛刺的方法有哪几种？
ANS： ①延时方式去毛刺
②逻辑方式去毛刺 ③ 定时方式去毛刺 P261
【第八章】
1、资源优化可以通过哪几种方式实现 ANS：①资源共享 ②逻辑优化 ③串行化
2、速度优化可以通过哪几种方式实现？
ANS：① 利用流水线设计技术 ②寄存器配平③关键路径法 ④乒乓操作法
【编程题】
1、用VHDL实现某一芯片的功能
2、计数并译码显示
随着现代电子技术的高速发展, 单片机在工业控制和消费类电子产品中得到了广泛的应用。作为一门以应用为主的课程, 在单片机课程的教学过程中既需要在有限的课堂时间内向学生传授一定的理论知识, 又需要在实践教学环节中给学生充分发挥动手能力的实践空间。特别是在课程设计过程中, 由于设计周期短 (一般两周时间) 且学生缺乏实际设计经验, 以往的方法就是老师给出电路原理图, 然后学生在试验箱或面包板上“按图索骥”, 最后看到实验现象就算成功了。这样做往往很多学生对实验原理都似懂非懂, 更谈不上自己设计或创新, 实际教学效果并不理想。究其原因主要是学生在设计过程中手工绘制电路图的效率较低, 而且当面包板上插满导线后排查错误或修改电路参数将非常麻烦, 极大的打击了学生的创作积极性, 所以实际效果并不是太好。然而引入EDA软件之后, 通过计算机强大的辅助设计能力, 可以大大提高电路设计的效率和准确性, 学生可以随时根据需要调整和修改所设计电路的各项参数, 极大的增强了学生的学习兴趣和创作热情, 从而提高实践教学环节的教学效果。
2 课程设计实例——4位数显仪表
为了详细说明Protel软件在单片机课程设计中的应用, 本文以4位数显仪表作为一个具体实例, 详细说明单片机电路的设计方法和设计流程。本实例来源于实际工程项目, 在引入到课程设计后做了适当的简化, 但要求学生独立完成大部分的设计工作, 每个学生设计的电路形式、参数可以有所差异, 关键是要掌握单片机电路的设计思想和设计方法。具体设计流程分为功能模块划分、电路原理图设计、PCB板图设计、电路制板、电路板焊接调试等步骤。教学目标是通过此课程设计让学生初步掌握单片机电路的设计思想和一般方法, 并作为日后设计实用电路的参考。
2.1 功能模块划分
4位数显仪表的主要功能是将传感器采集的模拟信号, 通过调理放大后送到AD转换器进行AD转换;单片机将AD转换的结果进行运算和处理, 驱动4位数码管显示采集的数据, 并具备超限声光报警 (驱动蜂鸣器和继电器) 及与PC机通信 (RS232) 的功能。为了实现上述功能, 现将4位数显仪表划分为信号调理模块、AD转换模块、单片机主控模块、显示驱动模块、通信模块、电源模块共6个功能模块, 系统结构框图如图1所示。在实际课程设计过程中, 可根据学生的具体情况, 要求其选做其中的部分模块, 或采用小组多人分工合作的形式。教学方法上需注意要求学生一定要采用分块设计及分块调试的方法, 先局部后整体;而不能将整个系统完全搭建好了以后再开始调试, 否则一旦出现错误时, 排查起来将比较困难 (图1) 。
2.2 功能模块设计
(1) 信号调理模块及AD转换模块。
信号调理模块采用2片OP07将传感器输入的模拟信号进行调理和放大, 然后送到AD转换模块进行AD转换, AD转换器采用24位AD转换器CS5550将模拟信号转换为数字信号后送到单片机进行运算和处理。
(2) 单片机主控模块。
主控模块采用STC11F16XE增强型5 1作为系统的控制核心, 其引脚和功能与传统51单片机兼容, 但指令执行速度最高可达传统51的12倍, 另外还增加了一些其它功能。ST C11F16XE的最小系统原理图与传统51类似, 绝大部分单片机教材上都有详细介绍, 可让学生查阅后自行绘制。
(3) 显示驱动模块。
显示驱动模块采用CH452和ULN2803共同驱动4位共阳8段数码管, 电路原理图如图3所示, 采用CH452是因为占用的单片机口线较少, 驱动方法也比较简单。学生在设计过程中也可以采用74HC595或IO口加三极管的方式进行驱动, 这里需要提醒学生注意驱动芯片能承受的总驱动电流的大小, 以免烧坏芯片。
(4) 通信模块。
通信模块采用MAX232芯片实现与PC机的通信。在课程设计过程中, 对应的上位机通信软件由教师提供给学生, 用于检测通信模块是否正常工作。这个模块的设计可以加深学生对RS232通信原理的理解, 并且掌握最基本的通信握手协议格式。
2.3 P C B板图设计及电路板制做
以往的单片机课程设计中, 当电路原理图绘制完成后, 学生就用面包板或万用板及导线制做电路板, 制做效率较低, 而且出现错误时查找起来非常麻烦。在引入了Protel软件以后, 就可以将电路原理图中的元件导入PCB板图并进行绘制, 然后通过热转印法和PCB雕刻机等加工方法制做电路板。这样制做出来的电路板比较精致, 制做效率也较高, 由于没有了额外穿插的导线, 在查找错误和修改电路参数时也比较方便。
2.4 电路板的焊接及调试
在教师的指导下, 学生逐步完成电路板的焊接和调试。在这个过程中, 注意对学生实际动手能力的训练, 从元器件的选取、判断好坏、按电路功能分块焊接和调试, 直至最后实现电子拔河装置的总体功能。
3 结语
在单片机课程设计的实践教学环节中, 通过引EDA软件进行辅助设计, 不仅能极大提高设计效率和成功率, 还能激发学生的学习兴趣和创新能力, 教学效果得到了明显提高。并且这些设计思想、设计流程和设计方法可以应用于日后工作中的实用电路设计中, 有很强的实际应用价值。
摘要：介绍了EDA软件Protel DXP的特点及其在单片机课程设计中的应用。通过一个具体实例——4位数显仪表, 详细说明了利用EDA软件进行电路设计的设计方法和设计流程, 并给出了各功能模块的电路原理图和PCB板图, 其设计思想也可应用于实用电路设计中。实际教学效果表明, Protel软件在单片机课程设计中有具有使用方便、设计效率高和易于修改电路参数等优点, 有助于调动学生的学习积极性, 并能提高单片机课程实践教学环节的教学效果。
关键词：EDA,Protel DXP,单片机,课程设计
参考文献
[1]马忠梅, 籍顺心.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007:3～6.
[2]赵立冬.项目教学法在ProtelDXP教学中的应用[J].宿州教育学院学报, 2009 (6) :104～105.
关键词：EDA技术；项目化教学；教学改革
基金项目：2015年度湖南工学院教学改革研究项目“EDA技术课程中项目研讨式教学法应用研究”
TN702.2-4；G642
随着电子设计自动化技术的飞速发展，高校毕业生从事电子设计岗位的人数逐年增多，EDA 技术作为以集成电路自动化设计为主要内容的课程，在学生就业方面具有重要的帮助。课程以培养学生的工程素质、分析问题解决问题的能力、动手能力和创新意识为教学目的，该技术涵盖广泛，涉及到电子信息行业各个方面。
目前，EDA技术教育依然沿袭着传统的学科体系教育理念，注重课本纯理论知识的讲解与灌输，忽略了实践能力的培养，已不能适应当前高职教育对高技能人才培养的需要。如何将理论与实践相结合，开创一种新的教学模式，充分调动学生的积极性，发挥学生的主体意识，让学生在寓教于乐的氛围里主动参与学习，应是当前EDA技术教育者面临的一个重大课题。
一、项目化理论教学
根据EDA技术课程教学大纲要求，从培养学生的动手能力、创新能力和综合应用能力出发，将理论教学内容按照由简到难再到综合的原则，划分为几个驱动项目，通过老师和学生一起对各个项目进行研究实现，影射出相应理论知识的学习，从而使得学生在实践中学习理论，避免出现学生对学习的盲目性。
二、优化教学内容，培养学生应用能力
基于FPGA/CPLD的EDA技术具体内容由易到难可分为逻辑行为的实现、控制与信号传输功能的实现以及算法的实现三个层次。EDA课程在有限的时间内通过HDL利用FPGA/CPLD设计数字电路或小型数字系统，这样正常的教学基本定位在一、二层次之间，对于一部分动手能力强、肯钻研的学生，可以通过毕业设计或参加电子设计竞赛引导其学习第三层次的内容。根据EDA技术课程实践性强的特点，设计由浅入深、自主创新等开放类实验项目。各实验除给出详细的实验目的、原理、思考题和实验报告要求外，每个实验还包括多个实验项目（层次），即：第一实验层次是与该课内容相关的验证性实验，提供了详细的设计程序和实验方法，使学生能有章可循，快速入门；第二实验层次是在上一实验基础上提出一些要求，让学生能做进一步的自主发挥；第三、第四实验层次属于自主设计或创新性质的实验，在其中给出实验的基本原理，实验功能，技术指标要求和设计提示等。
三、创新教学方法，引导学生主动学习
在具体教学实施过程中，不拘泥于单一的教学方法，根据不同的教学内容、不同的阶段采用不同的教学方法，大部分时间在专业机房或实验室进行教学活动，把教、学、做有机地结合到一起。教学有法，但教无定法。在实际教学过程中，要结合学生的实际情况“因材施教”，以利于学生提高学习效率。
（1） 交互讨论式教学法：为调动学生独立思考的积极性，理论课教学中教师或学生提出问题，师生之间、学生之间互动讨论，调动学生的积极参与性；在设计与综合实验中，教师引导学生讨论方案、方法等。
（2） 目标驱动教学法：教师给出课外作业、实验项目及其目标，学生根据任务目标完成实验的各个环节，如资料查找、实验方案设计、仪器调试、实验结果测量与处理等。这种方法使学生任务目标明确，充分发挥学生的自主性，有利于培养其独力工作能力。
（3） 研究式教学法：采用研究的观点、研究的思路、研究的方法讲授课程内容，设置研究性的作业和实验项目。
（4） 现场不讲授只指导的方法：对于学生能够独立完成的实验项目，指导教师不统一讲授，只对学生提出的问题进行答疑指导。这种方法有利于学生自主学习，让学生独力思考，自主学习。
（5） 开放式自主实践教学法：开放实验室，学生自主实验，达到自主学习的目的。
（6） 课外科技活动指导方法：分小组进行实践活动，开展合作、研究性学习。
（7） 学生参与教师科研项目方法：学生在学习过程中可参与教师的科研，教师指导其学习与研究。
（8） 网络辅导方法：学生可通过网络与教师交流，教师通过网络进行辅导。
4、改革考核手段，促进学生全面发展
采取分阶段、分层次综合考核模式。分阶段考核可以檢验学生平时学习掌握情况，也可以防止学生平时学习应付，到考试时突击的情况；对于设计任务完成较好、作品质量较高的学生给以适当加分，既能让基础较差的学生得到肯定，又鼓励了能力较强的学生，让他们主动学习。
考试成绩主要由书面考试、平时考核、实验考核、上机考试、课外实践、自主创新等几个方面的成绩综合而成，加大平时考核成绩比例，学生参加电子设计竞赛取得的成绩，可以奖励一定的学分。
5、明确学习目标，激发学生学习
兴趣是学习的动力，要让学生对EDA课程感兴趣，就得先让学生了解学习该课程的目的和意义。通过介绍EDA技术的广泛应用以及采用EDA技术设计电子产品的诸多优点，说明EDA技术是目前电子设计的最新技术潮流，也是今后电子设计的主要技术方向。因而掌握EDA技术是电子工程师及从事电子技术研发人员的必备技能，也是现代电子类专业学生学习的重要内容和必须掌握的技术，让学生明确课程的重要地位和学习目标，进对EDA技术产生兴趣并重视EDA课程的学习。
6、促进现代电子科技技术在其它学科与专业中发展
（1） 将EDA教学与实践向ASIC设计与产品化延伸；
（2） 将基于MATLAB、DSP Builder先进设计技术向传统DSP技术和教学延伸；
（3） 将SOPC技术与常规嵌入式系统软硬件联合设计技术相融合，使相关课程加入更先进的元素；
（4） 将IP应用和基于EDA的CPU设计融入计算科学相关专业的硬件设计课程中，使传统的“计算机组成原理”课与“计算机体系结构”有更深刻的内涵和先进技术的基础，强化计算机学生自主创新能力培养；
（5） 将EDA技术与通信专业紧密结合，促进自主知识产权功能器件设计的教学效果；
（6） 将基于ispPAC及其设计软件为基础的模拟EDA技术也引入课程及工程训练，促进完整的EDA技术教学等等。
7、结语
通过对EDA技术课程的教学改革与实践，提高EDA技术课程的教学效果，提高学生学习的积极性、加强学生的实践动手能力，培养学生主动获取知识、灵活运用知识的能力以及电子设计的综合能力，使学生成为名符其实的应用型人才，促进信息技术与电子技术课程的整合。
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