数字电子技术课程设计大纲（精选11篇）
一、目的与任务
数字电路课程设计是数字电子技术课程重要的实践性教学环节，是对学生学习数字电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一个或两个课题的设计、安装和调试来完成的。
通过数字电路课设要求学生：
1、根据给定的技术指标，从稳定可靠、使用方便、高性能价格比出发来选择方案，运用所学过的各种电子器件和电子线路知识，设计出相应的功能电路。
2、通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。
3、了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。
4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握电子电路的测试方法及了解印刷线路板的设计，制作方法。
5、进一步熟悉电子仪器的使用方法。
6、学会撰写课程设计总结报告。
7、培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、内容、要求与安排
1、内容：
课题名称：
（1）热释电红外传感器设计制作（2）音频功率放大器
（3）集成电流稳压电源的设计（4）函数发生器的设计
2、要求：
在教师的指导下，学生要在规定的时间内完成课题的设计，安装和调试并独立完成总结报告。
3、进度安排及方式：（以四学时为一个单元）第一单元：集中讲课，主要内容如下：
（1）课程设计的目的与要求
（2）课程设计的教学过程
（3）课程设计的评分标准
（4）课设题目介绍
（5）学生自由组合，选择题目。
第二单元：确定题目，教师就题目的基本要求答疑。学生讨论、查资料。第三、四、五单元：查资料、设计、.仿真。第六单元：经指导教师审查后，领材料，组装。第七单元至第九单元：组装、调试、写报告。
第十单元：完成收尾工作，清点材料、工具。准备课程设计报告。
三．考核内容与成绩评定
1、考核内容：
（1）设计能力
（2）组装或焊接调试情况（3）解决问题的能力（4）总结报告情况
（5）出勤情况、工作作风和科学态度。
2、成绩评定：
近年来, 全国各高校都开设了EDA技术的教学和实践课程。对高职电子专业的学生而言, 数字电子技术课程设计是学生在学习数字电子技术理论课程后进行的一次综合性训练, 其目的是培养学生综合运用所学理论知识的能力、独立设计电子产品的能力及对电子产品实际安装调试的能力。学生从原理图设计开始, 一直做到样机调试成功, 经历整个电子产品的设计、开发过程, 所以, 将传统课程设计与EDA技术训练相结合, 使学生对该技术在电子设计中所起的作用建立整体的认识, 能对学生综合能力的培养有所帮助。
课程设计的总体思路
课程设计过程
数字电路课程设计的过程主要分为两个阶段:一是应用Multisim仿真设计电路。在学生根据设计课题拟定初步方案后, 要求他们先在电路仿真与分析软件Multisim平台上对所设计的电路进行仿真, 观察电路功能是否满足设计要求, 主要元器件参数对分析电路指标的影响, 在Multisim平台上调试电路使之达到技术指标, 为实践做准备。二是应用Protel设计印刷电路板。在Multisim仿真后, 要求学生应用Protel设计软件设计出PCB印刷电路板图。PCB版图必须布局合理, 符合电气布线规则。总体过程可用流程图 (见图1) 表示。
课程设计时间安排
课程设计安排两周时间。第一周, 安排学生自行查阅资料, 进行基本电路设计, 计算相关电路参数。对于学生设计所用的元件, 出于成本的考虑, 在设计过程中要求学生尽可能地采用实验室的器件, 教师应尽量增加器件的种类供学生挑选, 其他的特殊器件均由学生在给定的经费额度内自行采购。学生完成电路的理论设计以后, 画出理论设计的电路图, 给出有关设计依据, 并由Multism 9.0软件仿真通过后交指导教师审核, 再利用Protel DXP软件进行印刷板设计, 由于是自行加工制作, 所以工艺上要求设计成单面板。这样, 一方面, 培养了学生工程设计的成本控制意识;另一方面, 也给学生熟悉市场的机会。第二周, 学生在完成以上工作后, 进入实验室制作电路板, 对腐蚀后的电路板进行打孔, 最后完成元器件的焊接、电路调试等工作。最后安排两天的时间进行课程设计报告的编写和答辩。
课程设计评分
课程设计评分分为设计报告和设计功能实现两部分。评分指标如下: (1) 设计报告30分; (2) 作品功能70分, 分成以下几个评分点:印刷版布线10分;焊接技术10分;电路功能50分 (实现功能20分, 其余基本功能每完成一部分给10分) 。发挥部分考虑到能完成的学生不多, 只把此部分功能的实现作为额外计分的因素。以上的评分指标明确了评分的要点, 从而引导学生在设计过程中不仅要注意理论设计, 而且要注意追求科学合理的电路工艺和良好的电路性能指标, 促使学生在电子技术基本技能和电路设计能力方面得到全面和系统的训练, 以达到提高学生综合能力的目的。
课程设计的教学实践
以下是我院应用电子技术专业一次“六路智力竞赛抢答器”课程设计的全过程。
设计要求:
可同时供6名选手进行比赛, 各用一个抢答按钮, 按钮的编号分别与选手的编号相对应;给节目主持人设置一个控制开关S, 用来控制系统清零和抢答开始;抢答器具有数据锁存和显示功能, 抢答开始以后, 若有选手按动抢答按钮, 编号便立即锁存, 并在LED数码管上显示选手的编号, 同时, 扬声器发出音响提示。此时, 输入回路封锁, 禁止其他选手抢答。优先抢答的选手编号一直保持到主持人将系统清零时为止。
发挥部分:
参赛选手在设定的时间内抢答有效, 显示器上显示选手的编号和抢答的时间, 并保持到主持人将系统清零时为止。根据设计意图可以确定设计框图 (如图2所示) 。
1.在多媒体机房中, 根据设计要求利用Multism 9.0设计电路原理图, 并通过Multism 9.0自带的仿真仪器对所设计电路进行仿真分析, 逐步改进电路, 直至达到设计要求。在这里抢答部分采用的是一个74ls148编码器对选手抢答信号编码, 并通过74ls175D功能数据锁存器锁存, 最后经4511译码后驱动7段LED共阴数码管显示。同时74ls30形成锁存脉冲控制D功能数据锁存器锁存信号;音响报警部分由555振荡器完成。 (如图3所示)
2.利用在Multism 9.0中生成的网络表, 导入到Protel Dxp软件中设计PCB电路板 (如图4所示) 。在生成网络表时, 要注意自制元件封装与原理图中的名称一致, 在此自制了按钮和数显的封装, 方法是拿实物在万能板上进行尺寸比对, 由于万能板的两个孔距为标准的100mil, 所以, 无需特殊的测量工具就可完成元件的封装测量。我们设计的走线线宽为20mil, 焊盘的直径为60mil。事实证明, 该尺寸是手工制板的最低数据, 若低于该数据, 在腐蚀的时候很容易断裂。当然, 在满足安全间距的条件下, 可以尽可能地加大线宽和焊盘直径。由于设计的是单面板, 不可避免会出现无法布通的线路 (红线) , 可以在最后装配的时候在元件面用跳线来连接。
3.在电子制作实验室中, 学生将打印出来的电路板图通过电路板制作设备制作成实际电路板 (如图5所示) 。打孔完毕后, 再用流动的自来水清洗, 然后刷上酒精松香溶液并用吹风机吹干, 对于一些腐蚀过度断裂的线路, 可采用拖锡的方法补好。
4.在电子制作实验室中, 学生学习各种元器件的选择、常用工具与仪器仪表的使用以及练习焊接技术, 最后完成整机组装, 并通电测试是否达到设计标准 (如图6所示) 。
5.在课程设计实验室中, 学生组装调试所设计的电路, 使用自己所学的方法分析和排除电路故障, 并撰写课程设计报告。
课程设计的教学效果和启示
通过几年课程设计的实践, 对抢答器、数字温度计、数字钟、交通灯控制器等设计课题, 采用EDA软件指导学生进行电子技术课程设计, 取得了较好的教学效果。课程设计过程培养了学生的竞争意识、创新意识, 提高了学生的计算机应用水平, 学生在学习方法、遵守纪律、团结协作、创新能力、独立分析问题与解决问题的能力、写作和语言表达能力、吃苦耐劳和踏实严谨的作风、言行举止和文明礼貌等方面都受到很好的锻炼和培养。同时, 我们也从中获得了一些启示。
教学内容要先进、新颖、实用
课题内容应涉及理论课中学到的各种规模集成器件, 这样可以调动学生的学习热情, 提高学生的学习兴趣, 发挥学生的主观能动性和积极性, 而且可以促进教师不断学习, 更新知识结构, 真正做到教学相长。
设计过程的优化
数字电子技术课程设计是一个循序渐进的过程。在这一过程中, 每一个阶段的成功与否, 对下一阶段乃至整个课程设计是否达到预期效果都起着非常重要的作用。在整个设计过程中, 教师主要应侧重于三个方面:方案设计、安装调试、撰写报告。这样, 可使整个设计过程起点高、要求严、效果好。同时, 要遵循“教师主导, 学生主体, 训练为主”的教学思路, 以便在整体上形成最佳的教学组合。
自主学习能力的培养
数字电路课程设计从查阅资料、提出初步方案到完善方案, 从原理图的仿真、实施以及设计的完成到写出设计报告, 整个过程都要求学生自己动手。教师可定期组织学生进行讨论, 指导学生在自主学习过程中发现问题、解决问题, 进一步培养学生分析、解决问题的能力, 培养学生的团结协作精神, 充分激发学生的学习主动性。
重视课程设计报告的撰写
培养学生科技论文写作能力, 重视课程设计后期的总结工作, 不仅可以培养学生良好的科学态度和素质, 同时, 还能使学生在总结中获得知识和经验, 培养学生科技论文撰写能力。课程设计报告的撰写包括如下的内容:设计任务、设计方案的论证与比较、具体电路的设计、元器件的选择和调试、设计工作总结等, 基本上是按毕业设计的要求完成的。设计报告总结的过程就是一个对知识深入理解和提高的过程, 可以使学生对工程设计的方法更加明确、对知识的理解更加深刻。
让答辩过程成为再学习、再提高的过程答辩时, 每个学生都要先概述自己的设计过程, 重点讲述设计过程中遇到的问题以及分析问题和解决问题的方法。然后教师提问, 学生回答。最后教师结合各组的设计情况进行点评、讲解, 同时发起讨论, 引导学生对不同的设计方案进行比较, 训练学生的综合分析问题的能力, 每个学生都可以提问、参与讨论, 提出自己的看法。通过答辩、讲评, 学生可以体会别人的设计思路, 开阔眼界, 也能从别人的设计中吸取经验教训。这样, 答辩过程就成了再学习、再提高的过程。
经过这几年的探索与实践, 笔者深刻体会到在课程设计中引入EDA技术, 设置适合的教学内容是十分必要的, 对理论教学和传统实验教学都是有益的补充。有的学生在总结时写道:“通过两周的课程设计, 不仅考查了我们对组合和时序逻辑电路的掌握情况, 同时, 也锻炼了我们使用仪器和计算机辅助设计的技能, 使学过的知识得到了复习与巩固。更重要的是把原来所学的理论知识与实际生活联系在了一起, 使学习变成了一种乐趣, 使知识形象具体地被掌握!”
通过课程设计的锻炼, 学生可以增强综合分析问题和解决问题的能力, 激发了学习兴趣和潜在能力。所以, 在教学中应当注意做到少讲多练, 使理论教学与实践紧密结合, 在实践过程中, 让学生了解和体会EDA技术在电子技术设计领域的重要作用。
参考文献
[1]徐丽香.数字电子技术[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[2]崔建明.电工电子EDA仿真技术[M].北京:高等教育出版社, 2004.
【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：
课程名称：电子技术综合课程设计 课程编号： 本大纲主笔人：
一、电子技术课程设计开设目的
本课程是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，是在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。综合设计实验对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培养成长的必由之路。由学生自行设计、自行制作和自行调试的综合性试验。旨在培养学生综合模拟、数字、高频电路知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，并了解一般电子电路与单片机构成简单系统及简单编程的方法。促使学生积累实际电子制作经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，是参加“全国大学生电子竞赛”前的技能培训课程。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
二、电子电路设计的基本要求 2.1、基本要求
1、以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字、高频基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；
2、熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；
3、学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用Protel 99 SE、Protel 99 PCB SE或Protel DXP进行电路设计和印刷电路板的设计制作；
4、学习电子系统电路的安装调试技术；
5、拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。
2.2实验方法
1、学生自学与指定设计题目有关的参考资料；
2、在规定时间内学习使用有关电路设计软件进行电路设计的方法
3、学生针对实验课题的要求，查找资料提出设计方案，写出设计步骤，并进行初步设计；
4、学生必须完成基本设计任务后才能进行选作实验；
5、教师在课内外给予及时指导和答疑
6、设计过程中出现的普遍问题，应适当讲授。2.3、总结报告内容
1、设计题目
2、设计任务和要求
3、原理电路设计：（1）方案比较；（2）单元电路设计；（3）元件选择；（4）整体电路（标出原元件型号和参数、画出必要波形图）；（5）说明电路工作原理。
4、整理实验数据和测试波形，对模拟电路应有理论设计数据、实测数据、仿真数据和误差分析，数字电路应有设计逻辑流程、波形图、时序图或真值表。
5、实验困难问题及解决措施。
6、实验参考文献。
三、电子电路设计的一般方法
3.1、方案论证（方案比较）与总体设计（举例说明）3.2、单元电路的设计步骤（举例说明）3.3、电子元器件的选择
1、电子元器件选择原则
2、模拟集成电路的选择
3、数字集成电路的选择
4、晶体三极管的选择
5、电阻、电容、电感的选择 3.4、参数计算
根据性价比和预设指标，合理选择参数进行计算。3.5、总体电路画法
1、按照信号流向，从左到右，从上到下依次画出各单元电路；
2、整体电路尽量用计算机画在一张图纸上。将独立和次要图纸画在另外图纸，注明连线编号；
3、电路图中的元件符号必须符合国际标准和国家标准。3.6、安装调试
1、电子元器件的一般安装原则
2、电路调试前的直观检测
3、电子电路调试注意事项
4、电路故障及故障排除方法 1)直接观察法
2）静态工作点测量法 3）信号寻迹法 4）对比法 5）元件替换法 6）旁路法 7）短路法 8）断路法
5、电子干扰的抑制措施
四、电子电路综合设计项目（计算机辅助设计）4.1、模拟电路课程设计内容
课程设计
1、OCL和BTL音频功放的设计 课程设计
2、集成直流稳压电源的设计 课程设计
3、函数信号发生器的设计 课程设计
4、水温电子控制系统设计 课程设计
5、语音放大电路设计
课程设计
6、集成差分放大电路（单运放差分放大器、双运放差分放大器、三运放差分放大器）的设计；
课程设计
7、方波－三角波发生器的设计
课程设计
8、压控振荡器（VCO）的设计(LM324、LM331、LM566)课程设计9* 多路数据巡回检测显示电路的设计 4.2、数字电路课程设计内容 数字电子技术基础课程设计 课题设计
1、数字频率计 课题设计
2、数字电压表 课题设计
3、数字时钟
课题设计
4、出租汽车里程计价表 课题设计
5、数字电子秤
课题设计
6、红外线数字转速表 课题设计
7、数字温度计 课题设计
8、电容数字测量仪 课题设计
9、大电流测量仪 课题设计
10、加/减法运算电路
课题设计
11、数字定时声光报警抢答器的设计 课题设计
12、高速并行A/D转换系统
课题设计
12、四位LED显示器动态扫描驱动电路的设计 课题设计
12、数字式自动调节电路的设计
课题设计
13、直流电机的数字脉冲控制电路设计 4.3、高频电路课程设计
课程设计
1、调频接收机的设计
课程设计
2、LC正弦振荡器的设计与实验 课程设计3、50W高频宽带功率放大器的设计 课程设计
4、CATV干线放大器设计 课程设计
5、频率合成器的设计与实验
课程设计
6、小功率调幅高频发射机的设计与实验 课程设计
7、收、录／放、扩四位一体机的设计 4.4、综合设计
课程设计1 测量放大器设计
课程设计2 数字式工频有效值多用表设计 课程设计3 频率特性测试仪设计
课程设计4 数字化语音存储与回放系统 课程设计5 高效率音频功率放大器设计 课程设计6 简易智能电动车设计
课程设计7 液体点滴速度监控装置设计 课程设计8 电压控制LC振荡器设计 课程设计9 智能调制接收机设计
五、教学时间安排（48学时）
5.1、模拟电路综合设计：选择2个综合设计实验，在第7学期集中1周实验，不足时间由学生自己安排，2个月内完成全部设计任务
5.2、数字电路综合设计：选择2个综合设计实验，在第7学期集中1周实验，不足时间由学生自己安排，2个月内完成全部设计任务
5.3、高频电路综合设计：选择2个综合设计实验，在第7学期集中1周实验，不足时间由学生自己安排，2个月内完成全部设计任务 5.4、综合性设计实验：学生任选1个设计项目，在1个月内完成设计任务，上交设计资料和电子挡案。
六、电子课程设计验收考核办法
1、电路布局及安装焊接工艺
2、基本功能及性能指标
3、创新设计及扩展功能
4、问题答辩及解决实际问题能力
5、现场绘图：电路原理图和PCB图
6、验收时间：3天
七、课程设计报告（文档和电子档案）
课程设计报告是课程设计工作的总结和提高，课程设计报告应反映出作者在课程设计过程中所做的主要工作及主要成果，以及作者在课程设计过程中的经验教训
7.1、课程设计报告主要内容
课程设计报告包括以下几个主要部分：
1．课程设计大纲； 2.课程设计任务书；
3．设计方案电路的结构框图； 4．设计方案的比较选择；
5．单元电路的设计和元件参数计算以及元器件型号的确定； 6．设计手段、设计过程、步骤； 7．设计程序；
8．制作、安装、调试步骤； 9．实验测试数据和误差分析；
10．如果发布到Internet网站上，需要提供网站网址； 11.设计的电子文档； 12.答辩记录； 13.成绩单
14．署名设计学生和指导教师姓名； 15.电子课程设计文件在档，保管齐全。7.2、课程设计报告编写基本要求
1．每个学员必须独立完成课程设计报告；
2．课程设计报告书写规范、文字通顺、图纸清晰、数据完整、结论明确； 3．课程设计报告后应附参考文献；
4．要求课程设计报告用A4纸打印装订成册
八、本大纲适应专业：
电子信息类专业；物理教育专业可根据实际情况选择1－2个综合设计实验
九、大纲实施基础：
在学生学习了电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、Protel 99 SE、Protel 99 PCB SE或Protel DXP等课程集成上方可进行电子电路综合设计，为学生电子信息技术的毕业设计打下基础。
十、电子电路综合设计实验参考教材： [1] 国防科技大学 高吉祥主编《电子技术基础实验与课程设计》第二版 [2] 华中理工大学 陈大钦主编《电子技术基础实验－电子电路实验.设计.仿真》第二版 [3] 清华大学 童诗白、华成英主编《模拟电子技术基础》第三版 [4] 清华大学 阎石主编《数字电子技术基础》第四版
[5] 清华大学 梁恩主、梁恩维编《Protel 99 SE 电路设计与仿真应用》
课程编码：
时间：3周 学分：3学分
开课学期：第六学期
课程类别：实践性教学环节 课程性质：课程设计
课程基础：机械制造技术基础 适用专业：机械类
一、课程设计目的与任务：
机械制造技术基础课程设计是在学完机械制造技术基础课程以后，进行的一项综合性设计，是机械类专业重要实践教学环节。通过本课程设计一方面使学生获得综合运用学过的知识进行工艺设计和夹具设计的基本能力，另一方面能巩固与扩大学生的工艺知识、结构设计知识，为综合课程设计和毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。
通过本课程设计，学生能运用机械制造技术基础课程中的基本理论和实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题。通过夹具设计的训练，提高结构设计能力，学会使用相关的手册及图册资料。
二、课程设计时间：3周
三、课程设计的教学要求：
1．掌握机械加工工艺规程设计的基本方法
能够正确选择定位基准；能够根据工件各加工表面的技术要求和规定的生产条件合理选择表面加工方案并且确定工艺路线；能够为各加工表面确定加工余量；能够运用尺寸链理论解工序尺寸及公差；能够运用规定的定位夹紧符号，正确绘制工序图，并能正确标注工序尺寸、尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。
2．掌握机床夹具设计的基本方法
能够根据工序卡片规定的定位夹紧方法，正确选择夹具元件；能正确进行定位误差和夹紧力计算，合理布置夹紧力作用点和作用方向并进行夹具精度校核；能够根据国家制图标准，运用必要的视图完整地表达一个夹具结构，能正确标注设计尺寸，合理标注技术要求。
3．课程设计答辩要求
课程设计完成后，要进行课程设计的答辩，其目的是进一步检查和总结学生在课程设计过程中对所用有关的理论、概念和方法的理解和应用的情况了解情况，进一步掌握学生独立完成课程设计的程度和能力。根据学生回答指导教师提出的问题，以期达到更准确了解学生对设计的态度、创新意识及独立完成的能力。
4．成绩评定
本课程设计的成绩是独立的，单独记载。课程设计成绩实行百分制，成绩不及格应重新设计。根据学生的设计态度、设计质量及答辩情况综合评定学生的成绩。
四、课程设计的内容：
0．设计题目为：设计××××零件的机械加工工艺规程和夹具（生产纲领为中批或大批生产）设计工作要求提交：（1）零件图一张
（2）毛坯图一张（可以不画）
（3）机械加工工艺卡片一套（在说明书内）（4）机械加工工艺过程综合卡片一张（在说明书内）（5）专用夹具设计图：一张装配图，一张零件图（6）设计说明书一份 设计进度安排参考
1．对零件进行工艺分析画零件图（1天）对零件的作用及零件图上的技术要求进行分析；
对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙以及设计基准等进行分析； 对零件的材质、热处理及机械加工的工艺性进行分析。2．选择毛坯的制造方式，绘制毛坯简图(1天)毛坯的选择和绘制，应该以生产批量的大小、零件的复杂程度，加工表面及非加工表面的技术要求等方面综合考虑。
3．制订零件的机械加工工艺路线（4天）
制订工艺路线：在对零件进行工艺分析的基础上，制订零件的工艺路线和划分粗、精加工阶段，对于比较复杂的零件可先考虑几个加工方案，分析比较后再从中选择比较合理的加工方案；
选择定位基准：进行必要的工序尺寸计算，根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准，当某工序的定位基准与设计基准不重合时，需对它的工序尺寸进行换算；
选择机床及工、夹、量、刀具； 加工余量及工序间尺寸与公差的确定； 切削用量和时间定额的确定； 填写机械加工工艺过程卡和工序卡。4．机床夹具设计计算和结构设计（6天）结合某道工序设计一套专用夹具：
确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图； 选择定位元件，计算定位误差； 计算夹紧力；
画夹具装配图和零件图。
5．编写设计说明书、准备答辩（2天）6．答辩、评定成绩（1天）
五、课程设计参考资料：
开课单位：计算机科学与工程学院开课学期：第3学年秋季学期
学分：3学分学时：48学时（3周）
适用专业：计算机科学与技术（0307）
一、课程设计的目的与意义
本课程设计是学生应用本学科的基础理论、专业知识和基本技能，针对专业特点进行研究和设计开发的大型课程设计，是培养与提高学生应用与创新能力的重要途径。通过课程设计达到以下目的：
1、学会检索资料的方法。
2、了解项目开发流程，具备初步的项目开发能力。
3、掌握利用某种开发工具和技术，实现具有一定功能的完整系统。
二、课程设计的内容
课程设计内容从以下题目中任选一项。
（1）基于C51单片机的应用系统开发。
（2）C/C++应用系统开发。
（3）基于Linux下的应用软件开发。
三、课程设计的方式
集中指导与分散指导相结合。
1、集中指导
指导老师进行任务讲解和技术演示，布置任务，检查工作进度。
2、分散指导
学生在实验室、计算机房等进行设计、编程和调试，教师随时解答学生课程设计中的问题。
四、课程设计的基本要求
1、严格遵守课程设计的管理规范和组织纪律。
2、课程设计完成后，需要提交的材料如下：
（1）所有应用程序的开发文档，包括：需求分析文档、概要设计文档、详细设计文档、综合测试文档。（提示：按照软件工程的规范文档格式进行编写）
（2）程序源代码（包含规范注释）。
（3）使用说明书和技术说明书。
（4）心得体会。
（5）答辩PPT（利用各种多媒体元素，美观大方）。
（6）光盘一张。包括上述所有文档的电子稿、程序源代码、素材和作品等。（提示：光盘内容要分类按不同目录存放）
3、答辩，重点查看文档的规范性、程序代码以及代码运行的正确性。
五、课程设计成绩的评定
1、按优、良、中、及格、不及格五个等级评定成绩。
大纲指出, 数学课程的任务是:使学生掌握必要的数学基础知识, 具备必需的相关技能与能力, 为学习专业知识、掌握职业技能、继续学习和终身发展奠定基础。新大纲的主要特点是:精选内容, 降低难度, 强化技能, 突出应用;根据职业教育的特点, 构建弹性教学内容结构;实施多元化评价, 突出评价的激励作用。
面对近几年来职业学校规模持续增长, 生源质量的整体水平下降, 工学结合, 校企合作, 顶岗实习等多种办学模式不断涌现, 企业对技能型人才的需求加大和要求不断提高。课程单元设计, 作为最基本的教学环节, 在此凸显出极其重要的作用, 本文从如何优化中职数学课程单元设计的角度, 根据多年教学心得, 对照《新大纲》要求, 提出具有实践意义的思考和建议。
一、中职数学课程单元设计的概念和意义
课程的一个单元就是连续的一次上课过程, 是课程教学的最小单元和直接载体。中职数学课程单元设计必须符合《新大纲》提出的认知要求和技能与能力培养要求 (见表1) , 必须符合学生的认知心理特征, 必须有利于学生对数学学习兴趣的激发与保持, 必须有利于引导学生主动学习, 必须有利于继续学习和终身发展。表1《新大纲》认知要求和技能与能力培养要求
老师备课和撰写教案总是以一个课程单元为基本单位, 因此, 能否根据《新大纲》要求精心准备、优化课程单元设计, 直接影响到课堂教学的效果。课程单元设计的优劣, 也成为教学意图的完美贯彻和教学目标有效实现的一个关键因素。
二、中职数学课程单元设计的基本原则和方法
中职数学课程单元设计基本原则“以就业为导向, 以服务为宗旨”的职业教育目标决定中等职业学校的培养目标、人才定位和普通高校有着本质的不同 (见表2) 。中职学生将会主要从事技术、管理、服务等领域的工作, 而高校学生主要从事科研、设计和开发等领域的工作。表2普通高校和中职学校的培养目标、人才定位的比较
不同的培养目标和人才定位决定了中等职业学校的教学目标、课程内容、教学模式都有其独特之处。中职课程单元设计与传统课程相比, 有较大不同 (见表3) 。
中职数学课程单元设计基本方法传统的教学模式, 总是围绕课程单元的知识点, 从概念引入, 教师以讲为主, 辅以习题对知识点进行训练巩固, 而缺乏有效的能力训练。《新大纲》分别针对三个模块, 共提出七项技能与能力要求, 这就要求我们必须按照上述三个基本原则进行中职课程的单元设计, 重实践, 做中学, 强能力, 优化课程单元设计, 有效提高课堂教学质量。
中职数学课程单元设计可分以下五个步骤:
程序一:根据中职数学课程内容和授课时间划分多个课程单元。 (单元划分)
程序二:确定课程单元的能力目标。 (能力目标)
程序三:根据能力目标精心准备, 设计训练能力的课程任务。 (课程任务)
程序四:以学生为主体完成任务训练后进行系统知识的归纳总结。 (知识归纳)
程序五:提出新任务, 进行设计讨论。 (应用提高)
三、中职数学课程单元设计案例分析
案例《中等职业学校国家审定教材·数学 (第三册) 》$20.1有算式算法 (计算机应用专业)
本课程单元属于《新大纲》职业模块第5单元算法与程序框图 (16学时) 的内容, 是计算机应用专业所需的必备数学知识。《新大纲》指出“第5单元算法与程序框图”重点是用程序框图来描述算法中的逻辑处理过程。下面是整个课程单元设计过程 (实际上课程单元设计的第一个程序“单元划分”在这里已经完成) 。
能力目标:能针对VB编程中遇到的有算式问题, 设计算则并编制流程框图。
课程任务:
1.课程引入:我们现在正在设计的一个VB程序中有这样一个功能模块 (见图1) , 我们希望, 只要我们给定一元二次方程的系数a、b、c, 计算机就能自动对方程进行求解, 给出根的结果, 我们该如何设计这个功能模块?
2.任务驱动:
(1) 知识准备
师:一元二次方程我们以前是怎样求解的?
生1:用一元二次方程的求根公式。
师:一定能求得实根吗?
生2:不一定。
师:怎样判别, 根的情况一般有几种可能?
生3:用判别式d=b2-4ac, 三种, 无实根;重根;两个相异实根。
师 (总结) :很好, 我们可以利用判别式判别方程是否有实根, 若有实根, 可利用一元二次方程的求根公式进行求解。
(2) 任务分析
师:程序需要我们提供初始数据吗?
生1:需要提供一元二次方程的三个系数a、b、c。
师:有了初始数据, 我们关键要做什么工作?
生2:关键是判别根的情况, 然后分别求解。
师:计算结果怎样处理?
生3:可输出到屏幕显示出来。
师:上述过程可划分为几个子功能模块?
生4:可归纳为三个子模块 (输入子模块、计算子模块、输出子模块) 。
师 (总结) :同学们!我们发现, 在输入模块、计算模块、输出模块三个子模块中, 最复杂和关键的子模块是计算模块, 这也是我们今天讨论的重点。
(3) 任务完成
师:能用画图方式表示三个子模块和它们的执行顺序吗?
生1:可以 (学生讨论) (结果见图2) 。
师:能用画图方式详细表示计算子模块的计算流程吗?
生2:可以 (学生讨论) (结果见图3) 。
师:能画出包括全部三个子模块的完整流程框图?
生3:可以 (学生讨论) (结果见图4) 。
师 (总结) :very good!通过努力, 我们发现, 通过流程框图, 我们能让计算机按照我们预定的思路对一元二次方程进行自动求解。要画出完整的流程框图, 我们可以通过先划分出子模块, 再对各个子模块进行细化的方法完成。
知识归纳:
1.算法:包括初始数据的接受、数据处理的流程、提供处理结果 (输入模块、计算模块、输出模块) 。算法由算理和算则构成。
2.算理:运算依据, 本题为一元二次方程的求根公式。
3.算则:运算的法则、次序等整套过程。
4.流程框图:用来表示为解决问题而设计的算法。
应用提高:
1.计求二元一次联立方程组 (见图5) 的解的通用算法, 分析算法的模块构成, 并画出完整的流程框图。
2.设计求n!=1×2×3×…×n的算法, 其中n由用户任意指定, 分析算法的模块构成, 并画出完整的流程框图。
3.用VB编制拥有上述功能的程序功能模块。
本次课程单元设计有很明确的能力目标, 课程由该专业 (计算机应用专业) 的专业实例 (V B编程问题) 引入, 以一元二次方程自动求解任务为载体, 学生成为课堂教学的主体, 能力训练贯穿整个课堂教学始终, 知识的归纳总结也由学生自己完成。在这里, 知识的引入和掌握是解决实际问题的需要, 符合学生的认知规律, 在能力训练中很好的完成了知识目标的要求, 这也体现了中职数学课程单元设计“在做中学”的职业特点。
《新大纲》坚持以学生为主体的教学理念, 着眼于学生的全面发展, 特别强调学生能力培养, 优化数学课程单元设计, 是提高课堂教学质量, 帮助中职学生获取能力的有效途径。我们必须紧紧围绕能力目标, 以学生为主体, 用任务驱动的方式强化学生对数学知识点的应用和掌握, 从以往重知识积累, 轻能力养成的误区中走出来, 使我们的学生能真正意义上掌握解决问题的本领。
参考文献
[1]中等职业学校数学教学大纲.教育部.2009.1
[2]戴士弘著.职业教育课程教学改革.第一版.北京:清华大学出版社.2008.6
关键词：数字电子技术；理论教学；实验教学；课程设计
引言
《数字电子技术》课程是电气类、信息类等相关专业一门理论性和实践性都较强的专业基础课，随着科技的发展，教学改革的不断深入，对《数字电子技术》课程的教学也要适应社会对培养高素质人才的要求，合理安排教学环节，精心设计教学过程，认真完成对该课程的基础理论教学、实验教学和课程设计教学，培养出兼具扎实的基础理论知识以及实际的分析问题和解决问题能力的应用型、复合型人才。
一、基础理论教学方面，改善教学效果
《数字电子技术》课程的基础理论教学是该课程的教学基础和核心，将直接影响后续的实验和课程设计教学，为了使学生充分掌握该课程的基本概念、基本理论等内容，要从教学手段的优化、教学内容的设计以及教学方法的改进上来提高教学质量，改善教学效果。
1.1教学手段的优化
传统教学主要是讲授式，以填鸭式的方式使学生很被动的接受知识，教学效果不理想。随着多媒体技术的不断发展，已经越来越多地使用传统教学与多媒体相结合的教学手段，极大地吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣。《数字电子技术》课程的显著特点是内容多、信息量大、图表复杂多样等，使用多媒体课件将这些内容生动形象的动态显示出来，既大大节省了传统教学中板书的时间，还使学生轻松、灵活地理解所学知识，达到事半功倍的效果。
1.2教学内容的设计
《数字电子技术》课程的教学内容较多，且逻辑性很强，必须要合理安排各教学模块的授课次序，循序渐进，有层次地因材施教。教学内容的各个模块处于不同层次，只有以前面的模块为基础，才能学习掌握后面的模块，例如，只有掌握了组合逻辑电路和触发器的内容，才能够继续学习后续的时序逻辑电路部分，它们之间具有承上启下的衔接关系。另外，由于该课程的应用性和实践性，教学目标注重对集成电路和芯片的使用，因此在对教学内容的选取上，要淡化各类电子器件内部电路的分析，突出中、大规模集成电路的外部特性和应用，提高该课程的教学效果。
1.3教学方法的改进
在教学过程中，学生普遍反映《数字电子技术》课程的基础理论教学太枯燥、难学懂，为了提高学生的学习积极性，在课堂中引入问题启发式教学和案例教学的方法。问题启发式教学是采用创设问题的方法引导学生思考、探索、求证，加强师生之间的互动，激发学生学习新知识的主观能动性。为了进一步提高学生的学习兴趣，还可以采用案例教学。例如在讲授时序逻辑电路时，通过介绍交通灯控制的应用案例，使学生了解数字电路的基本组成部分，以及各类集成电路芯片的使用，激发学生的好奇心和求知欲，改善了课堂效果。
二、实验教学方面，提高应用能力
《数字电子技术》课程的实验教学是该课程必不可少的教学环节，是培养学生实际应用能力的重要途径。通过实验教学与基础理论教学的穿插进行，使学生在学中做、做中学，将理论知识与实际相结合，不断提高学生的应用能力。为了提高实验教学的效率，更好地培养学生的实际应用能力，要不断改进和提高实验内容和实验手段。
2.1实验内容的调整
《数字电子技术》实验包含验证型和设计型，在基本完成实验教学内容的基础上，要适当地减少验证型实验，增加设计型实验的内容。验证型实验无需自己设计，对选择的集成器件进行连线，根据输出的结果验证器件的功能效果。例如验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能。这类实验只能培养学生动手操作设备或器件的能力，使学生具备基本的实验技能。而设计型实验需根据要求的逻辑功能，设计出逻辑电路图，然后选择合适的集成器件，连接电路并调试运行其功能。例如设计三输入多数表决电路的实验。该类型的实验既能培养学生分析和设计电路的能力，还能提升学生的创新意识，加强学生应用能力的培养。
2.2实验手段的更新
常规的实验教学都是在硬件设备上完成的，随着微电子技术和计算机技术的发展，软硬并重的实验教学平台被不断采用。Multisim软件提供了大量丰富的虚拟器件，具有强大的仿真功能。在实验中引入Multisim仿真软件，既大大提高了实验效率，还能培养学生自主学习的能力和应用能力。
三、课程设计教学方面，加强综合素质培养
《数字电子技术》的课程设计教学是该课程一个很重要的实践教学环节，与实际生活有着紧密的联系。课程设计教学是通过指导学生查阅文献、选择方案、设计电路、模拟仿真、制作实物、调试运行等过程，使学生循序渐进地独立完成数字电路的整体设计，培养学生的综合应用能力、动手能力、创新能力以及运用理论知识分析问题和解决问题的能力。
以数字电子钟逻辑电路设计为例，要完成该课程设计题目，首先要明确其设计要求，根据要求确定需使用的器材，然后进行整体方案的选择，设计各单元电路，连接构成完整的数字电路，使用Multisim软件进行模拟仿真，最后购买可用的器材，焊接搭建成实物，演示运行，实现设计要求的全部功能。通过指导学生完成以上一系列的任务，使学生在设计的过程中，掌握通用数字电路的设计方法，巩固和加深对基础理论知识的理解，进一步提升基本实验技能，训练对数字电子产品制作的动手能力，进而提高学生独立思考探索、分析解决实际问题、科学创新的综合分析设计能力，加强了学生综合素质的培养。
结语
总之，通过以上对《数字电子技术》课程各方面教学的分析，改善教学之路还很漫长，需在长期的实践中不断积累和完善，开发学生的智力，挖掘学生的潜力，为培养出适应社会发展的高素质人才继续努力。
参考文献：
[1]阎石.数字电子技术基础（Ver5）[M].北京：高等教育出版社，2006（05）.
[2]郭玉华，庞学民，岳彩青.“数字电子技术基础”理论实践一体化教学改革初探[J].中国电力教育，2012，（14）：69-70，72.
[3]刘银萍，王晗.数字电子技术实验课程的改革与探索[J].实验科学与技术，2010，8（5）：105-107.
[4]曾晓松，谭琼.高校实验教学中的“主动实践”探讨[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：279-281.
一． 设计目的„„„„„„„„„„„„„„„
二． 实现功能„„„„„„„„„„„„„„„
三． 制作过程„„„„„„„„„„„„„„„
四． 原理框图„„„„„„„„„„„„„„„
4.1 数字钟构成„„„„„„„„„„„„„„„
34.2设计脉冲源„„„„„„„„„„„„„„„
44.3 设计整形电路„„„„„„„„„„„„„„
4.4 设计分频器„„„„„„„„„„„„„„„
4.5 实际计数器„„„„„„„„„„„„„„„
64.6 译码/驱动器电路的设计„„„„„„„„„„„ 7
4.7 校时电路„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
4.8 整点报时电路„„„„„„„„„„„„„„
4.9 绘制总体电路图„„„„„„„„„„„„„
五． 具体实现„„„„„„„„„„„„„„„
5.1电路的选择„„„„„„„„„„„„„„„
5.2集成电路的基本功能„„„„„„„„„„„„ 10
5.3 电路原理„„„„„„„„„„„„„„„„
六． 感想与收获„„„„„„„„„„„„„„„ 12 七． 附
录 „„„„„„„„„„„„„„„ 数字电子技术课程设计报告
一、设计目的
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
石英数字钟，具有电路简洁，代表性好，实用性强等优点，在数字钟的制作中，我们采用了传统的PCMS大规模集成电路为核心，配上LED发光显示屏，用石英晶体做稳频元件，准确又方便。
二、实现功能
① 时间以12小时为一个周期； ② 显示时、分、秒；
③ 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； ④ 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； ⑤ 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
三、制作过程
1.确立电子数字计时器的制作思路
要想构成数字钟，首先应有一个能自动产生稳定的标准时间脉冲信号的信号源。还需要有一个使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号的分频器电路，即频率为1HZ的“秒脉冲”信号。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器 中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，这就需要分别设计60进制，24进制，（或12进制的计时器，并发出驱动AM；PM的标志信号）。各计数器输出的信号经译码器/驱动器送到数字显示器对应的笔划段，使得 “时”、“分”、“秒”得以数字显示。
任何数字计时器都有误，因此应考虑校准时间电路，校时电路一般采用自动快调和手动调整，“自动快调”是利用分频器输出的不同频率脉冲使得显示时间自动迅速的得到调整。“手动调整” 是利用手动的节拍调整显示时间。
2.查阅资料绘出各部分的电路图(详见原理框图)
数字计时器的设计方法：（1）设计脉冲源（2）设计整形电路（3）设计分频器（4）设计计数器（5）译码器/驱动器（6）设计校时电路
3.按所设计的电路去选择、测试好元器件、并装配成为产品
4.准备设计论文答辩
四、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
数字钟组成框图
2．设计脉冲源
自激式振荡电路有：自激多谐振荡器，激间歇振荡器这次我们选择晶体振荡器原因如下: 由于通常要求数字钟的脉冲源的频率要十分稳定、准确度高，因此要采用石英晶体振荡器，其他的多谐振荡器难以满足要求。石英晶体不但频率特性稳定，而且品质因数很高，有极好的选频特性。晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。石英晶体振荡器的频率取决于石英晶体的固有频率，与外电路的电阻电容的参数无关一般情况下，晶振频率越高，准确度越高，但所用的分频级数越多，耗电量就越大，成本就越高，在选择晶体时应综合考虑。
一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
（a）CMOS 晶体振荡器（仿真电路）
3．设计整形电路
由于晶体振荡器输出的脉冲是正弦波或是不规则的矩形波，因此必须经整形电路整形。我们已学过的脉冲整形电路有以下几种：削波器、门电路、单稳态电路、双稳态电路、施密特触发器等。通过查阅资料主要使用施密特触发器：
门电路组成的整形电路
4.设计分频器
分频器 —— 能将高频脉冲变换为低频脉冲，它可由触发器以及计数器来完 成。由于一个触发器就是一个二分频器，N个触发器就是 2N个分频器。如果用计数器作分频器，就要按进制数进行分频。例如十进制计数器就是十分频器，M进制计数器就为M分频器。若我们从市场上购买到石英晶体振荡器其频率为32768HZ，要想用该振荡器得到一个频率为1HZ的秒脉冲信号，就需要用分频器进行分频，分频器的个数为2N =32768HZ，N =15 即有15个分频器。这样就将一个频率为23768HZ的振荡信号降低为1HZ的计时信号，这样就满足了计时规律的需求：60秒=1分钟，60分=1小时，24小时=1天。
5．设计计数器
计数器的设计，以触发器为单元电路，根据进制按有权码或无权码来编码，采用有条件反馈原理来构成。当 “小时” 的十位为2；个位为3时，只要个位数
“分”
有进位时，就应使十位的“小时 ”的位数归零，因此24小时进制计数器要采用有条件反馈的设计。（12进制计数器也同理）；但应在归零的同时发出驱动AM（上午）、PM（下午）标志的信号。
按规律,一般设计计数器的方法
秒部分：个位选用模10计数器；十位选用模6计数器 分部分：个位选用模10计数器；十位选用模6计数器 小时部分：模12计数器；或模24计数器 6.译码/驱动器电路的设计
在数字系统中常常需要将测量或处理的结果直接显示成十进制数字。为此，首先将以BCD码表示的结果送到译码器电路进行译码，用它的输出去驱动显示器件，由于显示器件的工作方式不同，对译码器的要求也就不同，译码器的电路也不同。数字显示的器件的种类：荧光管、辉光管、发光二极管、液晶显示屏等.译码器电路：此次我们选择的是LED共阳极发光二极管显示器 显示电路如下： 原理图
7．校时电路
校时电路是计时器中不可少的一部分因为当即时间与计时器时间不一致时，就需要校时电路予以校正。校时电路有两种方案：第一、校时用的脉冲可选用频率较高的不等的几种脉冲，从计数器的总输入端（秒计数器的第一级输入端）送入。
第二、校时用的脉冲，分别将秒脉冲送到“计小时”的计数器的输入端，“计分”的计数器输入端，但校时、校分时，应将原计数回路关闭或断开。校秒时可采用关闭或断开秒计数器的脉冲信号输入端使其停止计时 8．整点报时电路
电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。
实现方式：
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U1VCC15VVCC2345VIO3分计数器个位的QD和QAX18IO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QA74HC30DIO6数字钟设计－整点报时电路部分 9.绘制总体电路图
五：具体实现
1、电路的选择：
我们采用了传统的PCMS大规模集成电路为核心，配上LED发光显示屏，用石英晶体作为稳频元件，准确又方便。
数字钟专用集成块如下：
a.译码/驱动电路：LM8361，M8560，LM8569，TMS3450NL，MM5457，MM5462集成电路，因为它在所有型号中静态功耗最低。其管脚图见图（12）
b.分频器:我们采用了CD4060。
c.反相器: 我们选用了CD4069（内含有六个反相器）。
2、集成电路的基本功能
（1）CD4060：它是一个十四级二分频器，它所产生的信号频率为30720HZ，经九级两二分频后，得到一个60HZ的脉冲信号，见图。
（2）CD4069反相器: F1—F6六个反相器，通过外接电路去控制各电路的工作状态，管脚见图：
（3）MM5462: 它是集译码/驱动电路为一体，它是60HZ时基24小时专用集成电路。1-4，6-12，22十三个端子是显示笔划输出的，1脚是四个笔划，其余每脚输出二个笔划，16脚为正电源，5脚为负电源，20脚睡眠输出是直流信号，由17脚动和关闭，由13脚调整至需要值，最大值59分钟倒计时。17脚是内部振荡器RC输入端，该振荡信号一是作为外部时基的备用，二是13闹输出的信号源。在我们选用的这套套件没有用20脚的睡眠功能。19脚为时基信号输入脚。14、15、18脚是操作控制端，若接高低电平各有不同的功能。值得注意的是所有的输出端均为低电平有效。
、3、电路原理：（见图原理方框图）
CD4060 CD4069 变压器将交流220V电压，变为双7.5V交流低电压，经全波整流后路经D
411 供显示屏驱动电路，而另一路经滤波后供主电路。由于时钟需要脉冲源，我们选用了JT，R1，C3和CD4060内部的两个反相器组成的晶体振荡器，目的是为了提脉冲源的稳定度，而脉冲源产生的波形不是规则的矩形波，因此，需经整形器整形后，送到下一级，由于脉冲信号源的频率较高，经CD4060九级分频及计数后变换低频脉冲信号。由13脚得到60HZ的脉冲信号一路送入MM5461的19脚，另一路去控制由F4，Q2，Q3组成的显示屏驱动电路。由于F4的倒相作用，使Q2，Q3和时基信号交替导通，形成间歇点亮显示屏，使它工作在正常状态。
当60HZ的信号从MM5461的19脚进入后，由控制电路各部分电路的正常工作经译码与驱动电路去控制显示屏各个应亮的端。
F1，F2，F3，R2，R8，C5，K1组成了一个“电子自锁式开关”，每控一次K1，F2的输出状态会改变，一路去控制MM5461的18脚，另一路去驱动显示屏右下点的发光二极管以指示该功能的工作状态。“亮”表示“闹钟时间已设置”，“灭”表示“闹设置取消”。
R7，Q1，FMQ组成闹输出放大电路，控制信号由MM5461的13脚输出。当响闹时，按下K5可使闹暂停并延时九分钟再闹，还可多次使用报时延时，响闹总时长59分钟。
由于MM5461无秒信号输出，故用F5，F6，R3，R4，C4组成秒信号发生器，经Q4去驱动显示屏中间的“冒号”闪动。电路中各开关的功能：
K1：闹钟时间的设置开关。K1+K5快调闹时间的设置。K1+K4慢调闹时间的设置
K2：时间的设置开关。K2+K5 快调时间的设置
K2+K4慢调时间的设置。K3：闹钟时间显示开关。单击K3可显示事先所设置的报时的时间 K4：慢调时间开关
K5：快调时间开关/暂停/显示
电路中，R10（1K）的作用，是防止开关操作工作时，正负电源短路。R13，R27，R9为限流电阻，它们决定显示亮度。
六：感想与收获
这次的比赛是我们三个人一起参加的，在比赛前的一段时间里，我们三个人的收获很大，具体有三点：（1）有利于我们学习能力的提高。这里所说的学习能力包括获取资料的能力、理解前人思路的能力、系统设计能力、动手能力、分析排除故障能力、表达能力等很多方面，而这段时间的经历，我们提高都很大。
（2）有利于我们团队精神的培养。在课堂之外实际的工作中，我们三人一般都要合作共同完成某一项目，这就非常需要团队精神，而这一点在课堂常规教学中得到的锻炼是很有限的。三个人必须互相信任、互相配合、分工合作，在顺境时小组成员要相互提醒保持冷静，逆境时要相互鼓励共度难关，出现问题时不能相互埋，这些与课堂教学强调独立性是有明显区别的。
（3）有利于我们各种能力的锻炼。第一、不够细心比如由于粗心大意焊错了线，第二，是在学习态度上，这次培训是对我的学习态度的一次检验。我第一次体会到要作一名电子设计师，要求具备的首要素质是严谨。我们这次制作所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。第三，在做人上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。
电设赛场风云涌，各路英豪皆争雄。今朝罢去怀壮志，来届电赛再显锋！七：附录 电路原理总图：
附录
题 目： 数字电子钟课程设计
专 业：班 级：姓 名：学 号：
电气工程及其自动化 电气10-5 曹庆春 1
1001150103
目录
1.综述……………………………………………………………………1 2.电路组成………………………………………………………………2 2.1电路原理组成………………………………………………………2 2.2振荡电路……………………………………………………………3 2.3分频电路……………………………………………………………4 2.4计数电路……………………………………………………………5 2.4.1二十四进制的实现………………………………………………5 2.4.2六十进制的实现…………………………………………………5 2.5译码与显示电路……………………………………………………6 2.6校时电路……………………………………………………………7 2.7报时电路……………………………………………………………8 3.整体电路图…………………………………………………………10 4.结论…………………………………………………………………13 5.心得体会……………………………………………………………14 6.参考文献……………………………………………………………15
1.综述
数字电子钟主要分为数码显示器，60进制和24进制计数器，频率振荡器和校时报时这几个部分。数字电子钟要完成显示需要6个数码管，七段的数码管需要译码器械才能显示，然后要实现时、分、秒的计时器需要60进制计数器和24进制计数器，60进制、24进制可以采用74LS160计数器构成。秒信号可以由555定时器产生脉冲并分频为1Hz。
2.1电路的组成原理
数字钟它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，校时电路、报时电路和振荡器、分频器组成。秒信号是整个系统的基信号，它直接决定计时系统的精度，本设计采用555振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，图示为数字电子钟钟的一般构成框图。
图2.1 数字电子钟的结构图
2.2振荡电路
数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，振荡器的频率越高，计时精度越高。
本设计采用555构成的自激多谐振荡器通过调节电阻值产生1000Hz的高频信号。由
f11TR12R2Cln2，设C0.01uF,可得R15.1k,R270k.从而产生f1000Hz的信号。
2.3分频电路
要精确输出1Hz脉冲，对电容和电阻的数值精度要求很高，所以输出脉冲不够准确也不够稳定。用555直接产生1Hz的信号不准确，所以用其先产生f1000Hz的高频信号，在经过1000分频的分频电路产生1Hz的秒脉冲，这样做可以保证秒信号的准确性与稳定性。分频器是三个用十进制计数器74LS90串联而成的分频器，分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起分频作用，三个74LS90串联就构成了千分频电路，输出的便是1Hz的信号，从而可以实现秒脉冲的产生。
图2.3 千分频器
分频电路产生的1Hz秒脉冲：
图2.4 分频过后的秒脉冲
2.4计数电路
数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和一个二十四进制计数电路实现的。数字钟的计数电路可以用反馈清零法。当技术器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲来到时，反馈信号将计数电路清零，实现相应的循环计数。用74LS160实现六十进制与二十四进制的计数电路。
2.4.1时计数器：用两片74LS160串行进位实现二十四进制
图2.5 二十四进制计数器
2.4.2分、秒计数器：用四片74LS160串行进位分别实现两片六十进制
图2.6 六十进制计数器
2.5译码与显示电路
译码与显示电路如图，译码是编码的相反过程，译码器是将输入的二进制代码翻译成相应的输出信号。常用的集成译码器有二进制译码器、二—十进制译码器和BCD—7段译码器。
本设计用74LS47D作为译码器与七段数码管相连接。译码与显示电路连接原理图：
图2.7 译码与七段数码管接线图
秒计数数码显示：
图2.8 秒计数显示图
2.6校时电路
校时电路如图琐事，用到的元器件有三个单刀双掷开关S1，在设计中使用1、2、3脚。脚1接从分频器出来的1Hz标准脉冲，脚2接正常的进位脉冲，脚3接输入时钟信号CLK。当正常工作时将开关打到2，进行正常的计数，即校时时不影响正常计数。
图2.9 单刀双掷开关图
下图示为分校时电路：
图2.10 分校时电路
2.7报时电路
2.7.1蜂鸣器工作原理图：
给高电平工作通过调节蜂鸣器的频率与电压来实现蜂鸣器的声音的大小与品质。
图2.11 蜂鸣器接线图
2.7.2报时电路图
电路应在整点前5秒开始报时，即在59分55秒到59分59秒期间时，报时电路控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位保持不变，分别为5、9、5，因此可将计数器十位的Qc和Qa，个位的Qd和Qa及秒计数器十位的Qa和Qc相与，从而产生报时控制信号。
由于与门容易产生竞争冒险现象，故采用与非门和非门串接。电路如下图所示：
图2.12 报时电路示意图
由于使用的是TTL门电路，所以允许悬空。
图2.13 报时电路实际接线图
3.整体电路图 3.1 进位脉冲
图3.1 进位脉冲
图3.2整体电路图
图3.3 秒计数与报时电路整体电路图
图3.4 秒计数与报时电路整体电路图
图3.5 分计数整体电路图
结论
数字电子钟的实现方法很多，根据我所学的知识，选择恰当的计数器和振荡电路来控制其信号的稳定性。数字电子钟电路的振荡电路，分频电路，计数器电路，译码与数码管显示电路，校时电路，报时电路都是息息相关的。其中每一个部分都得做到准确性来保证数字电子钟的精确性。本设计采用555多谐振荡产生1000Hz信号，在经过分频器产生1Hz的秒信号，其实采用石英晶振振荡电路，这样产生的信号更加的稳定与精确。
课程设计体会
这学期期末我们做了数字电子技术课程设计，我设计的是数字电子钟。个人觉得这是一次将理论应用与实践的活动，在设计过程中不仅锻炼了我们积极思考的好习惯，而且培养了我们一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神。
由于拥有模拟电子技术基础和数字电子技术基础的理论知识，加之这次的课程设计，使我对以往的一些知识有了更深入的理解。
我在设计过程中认真的翻阅大量的书籍，去网上搜寻资料，在看了很多思路之后形成了一套我自己的思路。所谓博览群书，而后了然于胸。一旦形成了自己的思路，在设计过程中可以说是得心应手，泉思涌动。当然在设计过程中，我学会了Multism这个软件进行仿真，感觉用的挺好的，仿真是数字电子钟运行的良好。我感觉这增强了我以后设计的信心，我也喜欢上了设计，很好的培养了我对设计的兴趣，启蒙了我。I will remember it forever！
参考文献及资料
关键词 虚实结合 Multisim10.1 教学效果
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.063
Abstract The actual situation of the project based teaching mode is introduced in the teaching process of digital electronic technology course， namely to Multisim10.1 simulation software as a platform to actual situation completed project tasks， training students theory and practice of literacy， stimulate students' professional knowledge interest in learning， improve teaching effect.
Key words combination of virtual and real； Multisim10.1； teaching effect
0 引言
項目教学法是通过具体项目任务实施，来实现教学活动的一种教学方法，数字电子技术的教学任务是使学生掌握数字电子电路的基本知识、基本理论、基本分析方法和基本实验技能，学会查阅手册和正确选择使用电子元器件，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析和解决问题的能力，对理论知识认知与实践技能操作要求都很高。以Multisim10.1仿真软件为平台，通过实施一个个完整、有趣的教学项目，讲解与之相关的理论知识和实践操作技能，仿真与实操相结合完成项目任务的各个环节，可极大激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性，增强学生的实践操作能力，提高教学效果。本文以“二十四进制计数器的设计与制作”项目为例，介绍基于Multisim10.1的“虚实结合”项目教学法数字电子技术课程中的应用。
1 项目实施
项目实施的一般步骤是项目描述与任务分析、知识资讯与任务实施、项目总结评价等。了解项目背景、分析项目任务是项目有序进行的前提，必备的理论知识与实践技能资讯是项目实施的基本保证，知识资讯与任务实施在教学过程中交叉进行，在任务实施中将实践操作与虚拟仿真有效结合，培养学习热情，提升学习效率，项目总结评价是对应知应会知识复习归纳、查漏补缺、过程考核的必备环节。
1.1 项目描述与任务分析
二十四进制计数器电路如图1所示，该电路由脉冲信号发生器、计数电路、译码显示电路三部分组成，开始计数时先按复位键，然后开始计数，显示电路在计数脉冲的作用下显示当前状态，当计满24个状态时再循环计数。
1.2 知识资讯与任务实施
（1）脉冲信号发生器。通过知识资讯学习脉冲信号产生的相关知识点，该电路的脉冲信号发生器采用555定时器构成的多谐振荡器，这种脉冲信号发生器性能较好，使用方便，功能灵活，只要外接少量元件，即可构成多种脉冲触发源，其电路图及工作波形如图2所示。通过调节电位器RW或改变电容C1的参数可得到不同频率的脉冲信号，以满足电路的需要。
（2）计数电路与显示电路。通过知识资讯学习计数器的相关知识点，掌握集成计数器的应用方法。该电路选择中规模集成计数器74LS161芯片，74LS161是同步四位二进制可预置数加法计数器，它除了有计数功能外，还具有预置数、保持和异步清零等功能，引脚排布图及逻辑符号如图3所示。
利用异步级联反馈置数的方法构成二十四进制计数器，反馈环节用到74LS00芯片，显示电路用自带译码器的7段数码管DCD-HEX实现，电路如图4所示。
（3）整体电路仿真与制作调试。在对单元电路仿真调试的基础上，实现整体电路仿真，整体电路仿真效果如图5所示。通过电路单元仿真与电路整体仿真，使学生对原理、结构、核心芯片的应用方法达到融会贯通，再通过电路实际制作与调试达到实践操作技能的熟练掌握。
1.3 项目总结评价
项目总结评价既是对项目涉及知识点的再现与归纳，又是实现过程性考核公正、公开化的必要环节，在这个环节理论知识总结以小组讨论的形式展开，实践技能总结采取以基于Multisim10.1的仿真演示与实物演示相结合的形式进行，这些环节均以学生为主体，老师在这个过程中只起组织引导的作用，最后由老师作点评与考核。
2 结论
以Multisim10.1仿真软件为平台的“虚实结合”项目化教学方法的实施，使学生的学习目的更加明确，极大激发了学生学习专业知识的兴趣，同时通过分组实施项目任务与项目总结评价，加强了师生互动，充分调动学生的学习主动性，培养了学生的实践操作技能与团队协作意识，提高了教学效果。
参考文献
[1] 刘春兰，钟睿.一体化课程教学改革的探索[J].科教导刊，2014（11）.
[2] 胡涛.电子技术课程教学改革探讨[J].科技视界，2014（16）.
[3] 熊伟，候传教，梁青，等.Mulitisim7电路设计及应用仿真[M].北京：清华大学出版社，2005.
【数字电子技术课程设计大纲】推荐阅读：
数电课程设计数字电子钟的设计与制作01-23
数字电子技术教学大纲07-20
数字电子技术课程教学06-07
数字广告设计与制作课程教学大纲06-04
《数字电路与逻辑设计》课程教学大纲11-29
数字电子时钟毕业设计02-07
数字电子技术电子教案07-02
数字电子技术基础绪论04-20
《模拟电子技术基础课程设计》教学大纲10-09
数字电子技术第五章10-06
