EDA课程 跑马灯设计（通用14篇）
运用8086最小模式和8255等芯片设计出一个跑马灯电路，要求至少有5中花式，在ISIS 7 Professional软件中运行。
设计电路图如图所示：
源代码
DATA SEGMENT DATA ENDS CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE ,DS:DATA
START :MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV AL,10010000B
OUT 96H,AL
A0:
IN AL,90H
NOT AL
MOV BL,AL
OUT 92H,AL
CMP AL,1
JNZ A3
A2:
MOV DL,AL
;第一个开关实现从上至下的流水
OUT 92H,AL
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
MOV CX,50000
A1:
LOOP A1
MOV AL,DL
ROL AL,1
JMP A2
A3:
CMP AL,2
JNZ A6
MOV AL,80H
A5:
MOV DL,AL
OUT 92H,AL
MOV CX,50000
A4:
LOOP A4
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
;实现第二个开关从下至上的流水
MOV AL,DL
ROR AL,1
JMP A5
A6:
CMP AL,4
;第三个开关实现相隔的两个灯自上而下流水
JNZ A9
MOV AL, 05H
A8:
MOV DL,AL
OUT 92H,AL
MOV CX,20000
A7:
LOOP A7
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
MOV AL,DL
ROL AL,1
JMP A8
A9:
CMP AL,8
;第四个开关实现相隔的两个灯从下而上流水
JNZ A12
MOV AL,0A0H
A11: MOV DL,AL
OUT 92H,AL
MOV CX,20000
A10: LOOP A10
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
MOV AL,DL
ROR AL,1
JMP A11
A12:
CMP AL,10H
JNZ A17 A16:
MOV AL,18H;第五个开关实现从中间向两边流水
A14:
MOV DL,AL
OUT 92H,AL
MOV CX,20000 A13:
LOOP A13
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
MOV AL,DL
CMP AL,81H
JZ A16
AND AL,0F0H
MOV CX,0
MOV CH,AL
ROL CH,1
MOV AL,DL
AND AL,0FH
MOV CL,AL
ROR CL,1
ADD CH,CL
MOV AL,CH
JMP A14 A17:
CMP AL,20H;第六个开关实现从两边向中间流水
JNZ A0 A19:
MOV AL,81H A20:
MOV DL,AL
OUT 92H,AL
MOV CX,20000 A18:
LOOP A18
IN AL,90H
NOT AL
CMP AL,BL
JNZ A0
MOV AL,DL
CMP AL,18H
JZ A19
AND AL,0F0H
MOV CX,0
MOV CH,AL
ROR CH,1
MOV AL,DL
AND AL,0FH
MOV CL,AL
ROL CL,1
ADD CH,CL
MOV AL,CH
JMP A20
RET
CODE ENDS
《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：
----结题报告
学号：110342241
姓名：章译文
一．设计要求
1.能发出1234567基本音。
2.能自动播放《偶像万万岁》和《梁祝》。3.能在数码管上显示弹奏时的音名。
二．设计原理分析
1.音阶的获得
系统要求要求用7个按键控制发声，我们用7个键盘来控制产生低音（或中音）段的7个音阶频率。所有的音名频率都是通过一个基准频率经过分频得到的。但部分分频过大的音频直接输出给扬声器，频率信号脉冲的占空比会非常窄，不能驱动扬声器工作。于是，我们设计了一个“带有预置数的计数器”来简化整个设计过程。将原频率分频成期望值的2倍频率信号。再通过二分频，驱动扬声器工作。
简易电子琴控制流程图
2.MUSICAL_NOTE内部电路
MUSICAL_NOTE内部电路
使用MUSICAL_NOTE电路，实现初值可变的计数器，并对音阶实现二分频，使电子琴实现正常发音。
按键播放部分电路
3.自动播放功能的实现
自动播放部分电路
Hebing.mif文件（偶像万万岁&梁祝）
歌曲长度为352位，利用三个74261设计0~352的计数器，自动寻址，将音频导入lpm_rom，与MUSICAL_NOTE相互作用，实现自动播放。
按键除颤电路原理图
作为机械开关的键盘，在按键操作时，机械触点的弹性及电压跳动等原因，再触点闭合或者开启的瞬间会出现电压的抖动，如果不进行处理就会造成误操作。按键去抖动的关键在于提取稳定的低电平状态，滤去前沿后沿的抖动毛刺。4.在数码管上显示弹奏时的音名
显示部分电路图
Display内部电路
电路中的74161是16进制的计数器，它的低三位接到3—8译码器模块74138的地址输入端，这样就可以实现74138的8个输出端轮流输出低电平，恰好用来控制“位码”DIG7~DIG0。LPM_MUX是QuartusⅡ中的宏模块，用来实现多位的“多选一”，它的数据位数可以以及数据的数量可以任意设定。
电路中使用了与非门，实现发音与现实同时实现，在此要注意的是，因为使用了与非门，静态字符现实数码管管脚的设定值应该与原值相反。
三．设计原理图
简易电子琴原理图
根据以上分析，将三个模块组合，便得到了简易电子琴的整体设计。在整体设计的过程中，要注意三个模块之间的关系，使其能够相互作用，正常发音和显示。
四．实验总结 在这三天的实验过程中，通过对于实验目的的分析，有目标的查找资料，研读教材，在分清楚模块的基础上，写下了实验计划，规划好时间，确定每天要做的事。在实验的第一天，实现了按键发音，同时，也基本弄清楚了自动播放的原理，有了设计思路，第二天上午，完成了自动循环播放的功能，下午在同学的帮助下，确定了数码管显示的基本思路，通过对于以前知识的复习和查找，成功实现了数码管的显示功能。
在实验的过程中，也遇到很多的困难。在自动播放的时候，由于没有修改hebing.mif的进制，音乐总不能正常播放。还有就是在数码管显示的时候，一开始没有弄清与非门的作用，显示的数字总是反着的。后来经过冷静的分析，在老师和同学的帮助下，成功完成了电子琴的设计，实现了所有的功能。当然，设计也还有很多可以完善和改进的地方，在以后的学习过程中，我会更加用心，多做，多思考。
EDA课程设计参考题目
课程设计一：五人抢答器
要求：
1、五人抢答逻辑：只有一个最先抢答有效。
2、在主持人控制下，10秒内抢答有效。
3、采用数码管显示抢答10秒倒计时，若有抢答直接结束，显示结果。
4、抢答结束后用数码管显示抢答结果：抢答有效人编号；若有异常（提前抢答，犯规），显示E，本次抢答结束。
5、设主持人控制键、复位键。
控制键：启动抢答
复位键：系统复位
课程设计二：五人多数表决器
要求：
1、五人多数表决逻辑：多数通过。
2、在主持人控制下，10秒内表决有效。
3、采用数码管显示表决10秒倒计时。
4、表决结束后用发光二极管及数码管显示表决结果，数码管显示结果：通过、不通过。
5、设主持人控制键、复位键。
控制键：启动表决
复位键：系统复位
课程设计三：日历和数字种
要求：
1、数字钟：时、分，小时用二十四进制显示，分钟用六十进制显示。
2、日历为30天，并显示星期几。
3、显示采用动态数码管显示方式或静态显示方式。
动态时显示八位：日期 星期几 小时 分钟
静态时显示四位：分别显示（日期30天 星期）和（小时 分钟）采用控制键切换或周期轮流显示。
课程设计四：LED彩灯控制器设计
要求： 1、9个发光管6种花样自动变换，循环往复。
2、彩灯花样变换的快慢节拍可以选择。
3、系统复位清零开关。
课程设计五：汽车尾灯控制器设计
要求：
1、汽车车尾左右两侧各有三盏灯：黄灯、红灯、照明灯（远光、近光）
2、白天正常行驶时照明灯都不亮，夜间行驶时两个前照明灯都亮。
3、左转弯时左侧黄灯亮，右转弯时右侧黄灯亮。
4、汽车刹车时，两个红灯都亮。
5、夜间行驶时红色尾灯闪烁。
单片机课程设计参考题目
课程设计一：秒表
要求：
1、整数和小数各两位，共计四位数；
2、同时对两对象（A、B）计时；
3、设开始、停止A、停止B、显示A、显示B、复位按键。
课程设计二：交通灯控制器
要求：
1、红灯和绿灯相互转换时经过黄灯，黄灯闪烁三次（三秒）；
2、主干道方向通行30秒，辅干道方向通行20秒；
3、以十字形路口的交通灯设计
课程设计三：数字钟
要求：
1、显示时、分，小时用二十四进制显示，分钟用六十进制显示。
2、能够校表对时，设增、减校时按键。
课程设计四：篮球比赛计分器
要求：
1、两队各三位显示，共计六位数码显示；
2、设A、B队加、减分按键，复位键；
3、加减分实现1分、2分、3分加减。
课程设计五：LED彩灯控制器
要求：
1、9个发光管6种花样自动变换，循环往复。
2、彩灯花样变换的快慢节拍可以选择。
题目： 洗衣机时控电路
姓名： 学号： 姓名： 学号： 姓名： 学号： 班级： 成绩：
一、设计题目及要求
（一）设计题目：具有数字显示的洗衣机时控电路
（二）设计要求：
1、洗衣机工作时间可在1～15分钟任意设定（整分钟数）；
2、规定电动机运行规律为正转20s、停10s、反转20s、停10s、再正转20s，以后反复运行；
3、要求能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行1分钟，分钟计时器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转，停运后发出响两秒停一秒的蜂鸣提示；
4、电机正转和反转要有指示灯指示，并要有秒数正计时显示。
二、设计过程及内容
（一）设计方案：
（1）首先设计一个732进制的分频器frequency, 用3个74160构成,采用整体置数法，将732 HZ的时钟脉冲分频为1HZ，来实现1秒的频率作时钟信号。
（2）设计一可产生六十进制进位信号模块count3，用2个74160构成,每六十个时钟信号产生一个进位信号。
（3）设计一控制灯的模块L，在六十秒周期中前二十秒灯L1亮（表示正转），再十秒灯L3亮（表示停转），再有二十秒灯L2亮（表示反转），再十秒灯L3亮（表示停转）。
（4）设计一模块minute,完成“洗衣机工作时间可在1～15分钟任意设定（整分钟数）；能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行1分钟，显示计数器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转”的任务。用减法计数器74191使分钟数自动减1，另外要用到扫描显示电路，将分钟的个位和十位上的数据分别用两个数码管进行显示，用以显示倒计时，显示机器的剩余工作时间。数码管显示电路用2个双四选一数字选择器74153和BCD—七段7449显示器构成。74191和数码管显示电路之间需加一个将十进制转换为二进制的模块10shifted2。
（5）设计一模块ring，用1个74160构成一个三进制的电路，使其完成“在显示器为“0”时，电机停止运转，停运后发出响两秒停一秒的蜂鸣提示”。
（二）设计模块（1）732进制计数器
将3个74160用整体置数法制成732进制的分频器frequency，将732 HZ的时钟脉冲分频为1HZ，来实现1秒的频率作时钟信号。具体连接如图：
仿真波形如图：
（2）六十进制模块count3 将2个74160用整体置数法构成六十进制计数器count3,每六十个时钟信号产生一个进位信号。具体连接如下图：
仿真波形如图：
（3）灯控模块L 在模块一中，已经将732HZ的输入信号转换成1HZ的输入信号，本模块也是使用1HZ的输入信号。在这里我们使用2个74160和1个74138译码器。根据整体置数法把2个74160构成60进制的计数器，因为要求是在60秒中灯各自显示，所以利用表示六进制的74160显示出000、001、010、011、100、101这几个数，接入74138译码器，根据其功能表和题目要求，首先前20秒正转，即000和001，观察特点，用一个同或门即可实现，反转和停的道理是一样的。至于其他两个状态101和111我们使用一个与非门使这2个状态控制指数端。这样就只会有6个脉冲信号的输出，具体连接如下图：
仿真波形如图：
（4）数据模块DATA
本模块实现自动设定工作时间，显示工作时间以及工作时间递减的功能。这里我们使用了一个将10进制用2进制来显示的模块10SHIFTED2，其图如下：
仿真波形图：
同时还使用了 74191减法计数器、2个74153双4选1译码器以及一个7449显示器。还有用74160做成的扫描电路，通过对扫描电压的调节实现工作时间十位和个位的同步显示。同时还有控制端口out1实现对数码管显示、灯和蜂鸣的控制。只有当74191减至0时控制端口实现控制，数码管和灯控电路停止工作。模块DATA电路图连接如下：
仿真波形如图：
（5）蜂鸣模块ring
本模块实现当电机停运时有响两声停一声的蜂鸣声。在模块一中，已经将732HZ的输入信号转换成1HZ的输入信号，本模块也是使用1HZ的输入信号。根据置数法把74160制成三进制的计数器，当电机停运时，out1将会输出0，通过启动74160，从而产生响两声停一声的蜂鸣声。模块ring的电路图连接如下：
仿真波形如图;(6)总控制模块
将各个部分连接起来，用732HZ作为总的输入信号，灯、蜂鸣声和显示器作为输出，完成了洗衣机的时控电路。电路图如下：
仿真波形如图：
三、设计结论
经过实验板的验证，该电路设计达到了预期的目标，实现了题目所要求的各项功能，本次EDA成功!
四、设计感想
在设计过程中，出现了许多问题。开始是对整体思路的把握，首先是需要考虑怎样把题意转化为我们学过的逻辑表示，需要联系好多的知识，觉得很复杂。后来我们考虑分模块进行设计，根据题目要求，提取出需要实现的功能，通过查阅资料和数电课本，画出需要的电路图。例如在连接2到10进制转换的电路时，起初不知道用什么去实现，后来在重复看书的过程中，发现了可以用卡诺图去实现；还有在连接显示器那部分电路的时候，本来是只显示十位和个位上的数字，就需要2个显示器，可是硬件上只有一个显示器连接口，刚刚连接好的电路就需要修改，又会关联到许多东西；在整体检查时，发现有部分电路其实可以简化，于是又对电路做了些相应的修整。
其次在电路仿真的过程中也会出现一些这样那样的问题，都需要自己耐心去思考，或者通过问同学和请教老师使问题得以解决。有时一个功能可以用多个不同的电路去实现，需要考虑哪个比较合适，哪个比较准确，哪个更符合设计的要求，这就需要不断地改进电路使其优化。
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。
教学内容分析: 本文叙述的是著名桥梁专家茅以升爷爷小时候的一个故事。通过写少年茅以升对走马灯奥秘的探求，告诉我们：茅以升爷爷少年时代就很会观察，并且喜欢在观察中思考、探求科学真理。这篇课文语言平实，通俗易懂，条理清晰，按“发现问题——探究问题”的顺序记叙，一目了然，学生容易接受。
三维目标：
知识与能力：
1、认识10个生字，会写14个字；
2、理解课文内容，了解茅以升是怎样发现走马灯的奥秘的。
过程与方法：能通顺、流畅地朗读课文。能围绕课文提问题。
情感、态度与价值观：学习茅以升遇事认真观察，勤于思考的好习惯和勇于探究科学道理的精神。
学生情况分析：处于这个单元学习的学生已经有了一定的学习经验，初步掌握了一些学习方法，有了一定的自学能力。
教学重点：学习茅以升遇事认真观察，勤于思考的好习惯和勇于探究科学道理的精神。
教学难点：品味，研读描写茅以升善于观察、思考、探索的词语。教学准备：课件；有关资料。教学时间：2课时 教学过程：
第二课时
一、兴趣导入
1．放儿歌导入。正月十五月儿明, 家家户户闹花灯，走马灯,凭气转, 转出一片好风景, „„
走马灯到底是一盏怎样的灯，能够这样神奇，惹人喜爱？大家一定想看看走马灯。（出示走马灯图片）
2．同学们对走马灯很感兴趣，有一个人对走马灯也很感兴趣，简直入迷了，大家来认识本课的主人公——茅以升。（出示图片，介绍茅以升）
3．导入：茅以升这么了不起，却对这样一个别人看起来很平常的走马灯产生了极大的兴趣，还影响了他的一生。走马灯到底有什么奥秘呢？今天我们就来学习《走马灯的奥秘》（板书课题）
二、交流资料
1、小组内互相交流课下准备的资料。
2、汇报资料（图片、文字、影像等）。
3、结合学生资料出示走马灯图片或实物，略读第一自然段，一边读一边看图了解走马灯的外形。
【设计意图：兴趣能够让学生进入学习的最好状态。通过猜谜，图片交流，使学生进入学习意境，锻炼学生的语言组织表达能力，进一步激发学生学习文本的兴趣。】
三、走进课文，整体感知
1、自由读课文，整体感受茅以升是一个怎样的孩子？
2、指名读课文，思考问题。
3、总结归纳，板书：善于观察、勤于思考、勇于探索。
4、引导：你是从哪些地方感受到的？默读，用不同标记画出相关语句。【设计意图：整体感知课文，理清文章脉络，体现语文学习的整体性。】
四、研读课文，品味语言
1、你感受最深的是茅以升是怎样的一个孩子？
2、根据你最想交流的内容自愿组合小组进行讨论。
3、小组选代表进行汇报，全班同学共同讨论、朗读。
（1）感悟描写茅以升“善于观察”的语句。A、随学生汇报出示文字：
“走马灯像磁石一样，把茅以升吸引住了。他仰着头，目不转睛地盯着走马灯。”
B、引导学生品味重点词语，体会其善于观察。
“像磁石”什么感觉？想象此时茅以升心里、眼里只有什么？ “仰”“目不转睛”“盯”什么样？表演体会。C、朗读感悟、评议。
D、他看到了什么？指名读，思考：他看得如此细致，说明他观察得怎样？（2）感悟描写茅以升“勤于思考”的语句。（茅以升提出了哪些问题？）A、小纸人、小纸马怎么会转？ B、怎么有时转得快，有时转得慢呢？
C、那么怎样才能让小纸人、小纸马跑得快一些呢？ 学生交流看法后引导朗读。
（3）感悟描写茅以升“勇于探索”的语句：
根据汇报让学生板书茅以升勇于提问、勇于实践的词语：“问、取、吹、又提问、又拿、点燃。”
师小结：茅以升不仅会观察，还能发现问题、提出问题、更能实践验证。所以我们才感受到茅以升是一个怎样的人？（指板书：善于观察、勤于思考、勇于探索）
【设计意图：根据学生学习的不同需求和兴趣，给学生以选择的空间；注重工具性与人文性的统一，让学生在读中感悟人物优秀品质的同时，还引导其抓住文中的关键词句，领悟作者用词的准确，学习课文的表达方法，达到积累语言，内化语言的目的。】
五、总结
正因为如此，他长大后才能成为一个著名的桥梁专家。齐读课文最后一段。寄语：我想把茅以升爷爷的一句话送给大家：“少年立志，青年成才。”
六、作业
1、有感情地朗读课文。
2、收集科学家的故事。
附：板书设计
10、走马灯的奥秘
善于观察：仰、目不转睛、盯
勤于思考：问、又提问、播进科学的种子 勇于探索：取、吹、又拿、点燃
《走马灯的奥秘》教学反思
这篇课文讲的是茅以升爷爷小时候的一则小故事。通过写少年茅以升对走马灯奥秘的探求，告诉我们，茅以升爷爷少年时代就很会观察，并且喜欢在观察中思考、探求科学道理。
这篇课文的教学重点是让学生在读中感悟茅以升是怎样发现走马灯的奥秘的，让学生说说茅以升小时候是怎样的孩子。难点是：对走马灯的构造及走马灯转动的原理的认识。在讲解课文内容时，引导学生按“发现问题”，“探究问题”的思路进行分析。在朗读指导时，重点指导多音字“转”在不同句子中反复出现的不同读音。
这篇课文浅显易懂，孩子们很轻松地理解了走马灯的构造及走马灯转动的原理。
本节课，我认为自己最大的感受就是一节课把主要问题设计得当，能贯穿全课以点带面。语文教学正如布鲁纳强调：“要让
学生自己去思考，参与知识获得的过程。”语文教学的全过程就是学生自始至终全部参与的过程，创新教学就是要求课堂教学努力为学生提供展示自我并获得语文知识与技能的时间和空间。
但回过头来细细反思课堂，发现自已以下几点做得不够好，希望今后改正：
1、读书指导上不够到位，2、过渡语言精简明了。
汇报人：
尊敬的各位评委：
您们好！我是来自**。下面我将从课程设置、教学内容、教学手段和方法等七个方面来阐述我对这门课程建设的理解和认识。
首先，我们来看课程设置主要包括课程定位、岗位职业能力、性质和作用等内容。
本课程设置符合博州二园一区等当地产业经济需要，按照中级维修电工和电气设备安装工的岗位职业能力要求，确定本课程模块工作任务，符合专业定位方向，满足本专业的素质、知识、技能目标。2010年,学校将原电工和电子技术应用专业整合电气运行与控制复合专业，将《机械与电气识图》和《电工EDA》二门教材按任务驱动法模式和适用够用原则，重新融合原教学内容，整合成《机械识图与EDA技术》一门课程，更能适应专业大类模块教学要求。
在电气运行与控制专业的课程体系中，本课程是电气运行与控制专业的一门技术基础课程，其前导课程是公共课和部分专业技术基础课，为后续的电气设备维修、企业供电技术等专业课程学习服务，为提高综合技能和学生毕业后的职业生涯发展奠定良好基础。
根据电工类岗位及其工作任务，重新构建了制图基本规定、三视图等共12个模块、34个任务为学习内容，设置了工学结合的综合技能。同时，在学习内容和习题中适当穿插了职业资格考试和电类维修的新方法、新设备、新知识、新技能。
本课程的内容表现形式丰富多样，建设内容非常繁重，一是编写任务驱动式工学结合的校本教材，二是设计适应技术发展的课程体系，三是加强丰富教学资源建设。（演示protel 录像）加强课程建设所需要的的教材和教材参考书，教学辅导书等。下面以任务4机床电气控制线路原理图绘制为例，介绍教学内容组织方法，以下达任务书、演示电动机正反转示教板、课件为资讯，按五个步骤进行组织和实施。（演示超链接）
基于课程教学需要，主要采取了以模型、机床控制线路示教板等直观教具导入为主，实施以任务为引领的“教、学、做”一体化的教学模式。
在教学过程中灵活应用了任务驱动（演示超链接）、分层教学、录像视频（演示视图子任务超链接）、等多种教学手段，创设机电设备主要零部件识读等实训环境，并对教学模块进行考核评价，由学生自评，教师评价组成，完成任务流程和标准与工作过程相对接。
这些是实训时所用的设备，如计算机辅助设计室提供平面、三维CAD模型，MsterCAM9模型，PROTEL DXP软件应用等，充分利用信息技术教学。
在教学团队中，借助于武汉职院博州分院、博州湖北职教园的机遇，提升教师素质。“双师”型教师占90%，平均年龄33岁，其中，1人有7年企业工作经历，3人次获自治区级及以上综合表彰，2名援疆教师。企业兼职教师2人，担任电气控制线路的实践和DCS中控软件教学工作，教师队伍具体结构如图所示，完全能满足教学需要。
这是课程负责人部分成果，曾获人社部和区优秀支教教师等荣誉。这是本课程现有的实训条件，如计算机辅助设计室提供平面、三维CAD模型，MsterCAM9模型，Protel dxp 2004软件应用等，并充分利用信息技术进行教学。还有电工电子线路实训室、控制线路综合实训室，基本能满足制图、电气线路原理图绘制、创新设计等操作技能训练要求。
我校实训基地主要是博州境内的博兰水泥、中博水泥、华宝钙业、农五师热电公司等单位，为识读机电设备零件、原理图见习和实习提供了重要保障。课程建设的特色创新在于教学做一体化模式、五共培育的任务驱动课程体系，并为其它单位或学校提供机床电气控制线路原理图元件库。
学校高度重视精品课程建设，给予了制度、经费、设备设施等保障措施，同时，还采取了其它激励措施。
当然，本课程建设中还存在以下四个方面不足。
摘 要：本文从课程内容设计要求、调研课程工作任务、确定课程的内容体系、实行教学做一体化教学模式、课程教学效果评价五个方面，探讨了机械识图与EDA技术课程教学改革的实施。
关键词：机械识图与EDA技术 任务驱动 “理论+实践+应用”融合
机械识图与EDA技术课程改革以适用、够用、管用为主线，以任务驱动为引领，将机械识图、电气识图、Protel DXP 2004 绘图软件通过精选、融合和贯通，有机地整合成为一门专业技术基础课。在教学内容的安排和课堂教学实践中，始终要充满“工程”氛围，将“理论+实践+应用”融合一体，提高学生解决电类专业所涉及的专业基础能力，以满足创新型社会对技能人才的知识、能力和素质结构方面的要求。
一、课程内容设计要求
机械识图与EDA技术课程是在充分调研基础上，根据机械与电气识图、电工EDA两门课程重构教学内容，按自动化、机电一体化等专业所需的识读机械图样与电气图样方面的岗位职业能力要求，开设的重要专业技术基础课。课程内容设计时要基于工作过程，将电类的职业标准融入到课程标准、课程内容的设计和实施中，教学内容要对接生产过程所需要的关键技能，以任务驱动法或项目导向为引领，充分结合岗位职业能力需求特点。
该课程是获得“中级维修电工”证书或“中级电子产品装接工”职业资格证必考的内容，是提高学生专业能力、方法能力、社会能力的专业技术基础课程。
二、调研课程工作任务
机械识图与EDA技术课程的改革思路是从行业与企业调研（相关网络、现场参观、专家咨询、座谈等方式）入手，了解社会对技能人才岗位职业能力的需求，设置该课程的教学任务，然后将任务反馈给企业，提出具体的课程教学大纲，确定对接岗位职业能力的课程内容体系。
针对课程的工作任务，设计了普通钳工、控制线路原理、机械识图、电子技术、电动机维修、机床控制线路、常用仪表、PLC控制、企业供电、CAD与Protel软件应用等17项工作任务调查问卷，要求调研企业简要填写每项工作任务的行动领域及初级、中级、高级、技师电工的需求量。并且请部分企业技术人员、人事管理部门、部分专业教师对所确定的课程内容体系进行分析论证，进一步明确课程的工作任务。
三、确定课程的内容体系
通过调研分析，该课程的工作任务是掌握国家机械图样和电气图样的基本标准，正确识读简单、常用的机电零件图形，能用Protel软件绘制电气电子元件库，创建机床电气控制元件与原理图。因此删除两门课程的重复部分，对截交线和相贯线只需要了解钢管斜切和弯曲视力，删除了复杂层次原理图和PCB线路设计，增加了实用节能灯、数字万用表原理图、机床控制线路图绘制，线路原理图分析只对能力较强的学生提出了一定的要求，这些知识可以为学生学习后续课程和就业打下坚实的基础。
1.开发工学结合任务驱动式校本教材
《机械识图与EDA技术》是一本工学结合导向、以任务为驱动编写的校本教材。教材针对中职学校对电类专业人才的培养定位，本着“以理论够用为度，实际应用操作为主”的编写原则，以识读和绘制原理图为主线构建教材的框架，突出设计软件应用的实操能力，兼顾中级维修电工、电子产品装接工等职业能力方面的需要。
2.设置任务驱动引领型知识体系
机械识图与EDA技术课程按工作任务过程进行调整和融合，重新设置11个工作任务，即制图的基本规定（含电气识图）、三视图的形成、认识基本几何体、看画轴测图（含行程开关壳体）、识读组合体（含变压器、按钮等三视图）、识读机械图样（含电动机的零件图或装配图）、认识电气符号及电气图、识读接线位置图（机加工车间电力平面图）、用Protel DXP 2004绘制基本电路原理图（数字万用表原理图）、绘制机床电气控制线路图（CA6140控制线路图）、电动机拆装（三相异步电动机）等。每一个任务都注重实操应用能力和职业能力的要求，确定相应的子任务。对每一任务采用驱动法，对学生完成任务情况进行评价，而且每一任务按能力递进方式安排能力目标，循序渐进。
例如，设置“三视图形成”任务的目的、相关知识点和技能点时，目的是掌握三视图的形成过程及投影规律，能绘制简单物体的三视图；相关知识点包括三视图的概念、形成过程、投影规律及视图中的线、线框的含义；关键技能点是能绘制简单物体的三视图。
四、实行教学做一体化教学模式
教、学、做一体化基于中等职业教育以就业为导向和以能力培养为本位的指导思想，结合课程特点，培养学生的实践能力，将教与学、学与做有机地结合，将传授知识与提高能力统一起来，增强实践性教学，以提高教学的实效性。在教授“机床控制线路原理图绘制”时，以电动机正反转示教板、操作为导向，通过演示电动机正转、反转二种状态，让学生了解布线方式、组合开头、接触器等电气元件，以创建常用电气元件库为任务，以学生画元件、添加元件库、绘原理图、分析讨论原理图为主要学习内容，完成工作任务。
五、课程教学效果评价
评价体系的设置直接影响到教学质量和学生的积极性。课堂教学的评价结合学生任务完成情况、日常行为与实训操作规范、期末成绩等方面综合起来考核，培养学生自觉遵守国家标准和操作规范的良好习惯，提高学生的学习兴趣。因此，将每个工作任务完成质量、工作态度、操作规程、安全文明生产、创新能力等方面进行量化。工作任务的总成绩取每个任务成绩的平均数，让学生养成注重与岗位工作过程对接的实训教学过程的习惯，提高学生综合技能水平，同时教师对每一工作任务学习效果和学生能力态度给出指导性意见。
课程考核综合成绩=过程性考核成绩（40%）+工作任务成绩（40%）+期末考试成绩（20%）。
六、小结
以工学结合为切入点，以典型工作任务为导向，在教学中完成电机拆装、电气符号与基本电气图、照明线路图、机床控制线路图等任务的设计，以培养学生的专业能力、方法能力、社会能力，提高学生的技术技能水平。
参考文献：
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[5]都晔凯.电工EDA[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
1 课程教学改革思路
EDA技术是应用相关操作软件高效地完成CPLD/FPGA的编程从而实现硬件电路设计的技术, 其显著特点是软、硬结合, 如何在教学过程中让学生既能把握硬件、熟悉软件、掌握编程语言非常重要。教学内容的选取、教学模式、教学方法、实践教学的设计均应按照“加强基础、突出应用、提高素质、培养能力”的原则, 通过针对性的应用实例, 循序渐进, 实现从软件到硬件系统的设计, 让学生熟练掌握EDA技术的应用、深刻理解现代数字系统设计方法。
2 课程教学改革措施
2.1 优化教学内容, 以“应用”为主线
EDA技术课程教学内容丰富, 涵盖数字电路、PLD、EDA开发环境、HDL语言程序设计等。目前, 多数教材基本上是围绕CPLD/FPGA的结构原理及其编程与配置展开的。因为课程的学时数有限, 对于高职类学生来说, 教学内容应重点放在实际应用中涉及到的通用性较强的接口电路及编程应用上, 以培养学生的技术应用能力为目标。
EDA技术的学习难点在于CPLD/FPGA的结构和原理。对这部分教学内容, 应该进行有效的取舍, 做到让学生简单了解就够了, 而学生需要掌握的是进行系统设计时CPLD/FPGA的选型、器件特性、引脚属性等问题, 以及器件周围硬件接口电路的结构、连接问题。目前关于CPLD/FPGA的中文资料较少, 所以引导学生学会从相关网站查阅资料非常重要。器件选型、特性参数确定后, 设计CPLD/FPGA正常工作所必须的最小系统是非常必要的。
EDA技术的学习重点在于HDL语言, 目前, 教材一般选用工程设计中常用的VHDL或Verilog HDL。教材上的程序一般较为简单, 具有代表性、通用性, 可以作为基础性的学习。如果教学内容仅限于教材, 多数同学对稍微复杂的系统编程仍然无从下手。所以, 选取一至两个综合系统源程序作为精讲内容, 比如, 数字钟的程序设计, 可以有效提高学生对实际综合题目的编程能力。
2.2 改革教学模式, 以“做”为主导
EDA技术的实践性较强, 传统的授课模式容易造成理论与实践的脱节, 因此, 对于CPLD/FPGA的结构与原理部分的学习, 除了掌握器件的基本参数外, 还应该让学生用Protel等软件把CPLD/FPGA最小系统的原理图、PCB图绘制出来, 然后对最小系统板进行制作与焊接。CPLD/FPGA最小系统包含了CPLD/FPGA能正常工作的电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路等, 是实现所有实际应用的核心部分。学生只有通过自己“做”, 才能真正理解CPLD/FPGA外围电路的作用与原理, 才能真正掌握CPLD/FPGA进行电子系统设计时硬件电路的结构与连接方法。
对于EDA开发环境和HDL的学习, 建议授课过程安排在实验室进行, 遵循“理论-实践-理论”的认知规律。比如, QuartusⅡ软件的学习, 如果先在普通多媒体教室进行讲解、再去实验室练习, 学生对于大量操作细节容易忘记。对于HDL语言的学习, 在实验室集中一部分时间结合实例演示讲授理论知识, 然后由学生进行简单实例的编程、仿真、实验箱上验证。使学生在不断调试程序的过程中学习语法要点, 积累编程技巧和经验。最后教师再针对实验出现的一些共性问题和设计难点进行讲评, 使学生能更加深刻地理解、巩固所学知识。
2.3 改善教学方法, 以“项目导向”为中心
“项目导向”教学模式是设计和选取生产实践中具有典型意义的“项目”作为载体, 把教学内容包括的知识和技能融合在项目中, 通过完成项目中的工作任务达到教学目标的教学方法。针对EDA技术的特点, 项目个数不必太多, 但具有一定的深度。项目任务的编排按照知识点与技能要求由简到繁、由易到难, 每个任务以某个重点知识的应用为主线。
比如, 数字钟电路, 从原理到设计虽然比较简单, 但几乎完全覆盖EDA技术的核心内容。其知识模块可划分为:分频电路、计数器、译码器、串行扫描、消抖动电路等, 外部接口电路涉及7段数码管的显示驱动及其扫描电路、蜂鸣器电路、按键及其指示灯电路。对于计数器的学习, 首先讲解4位二进制加法计数器, 让学生了解HDL程序的基本结构及相应的语法现象;接着引出IF语句讲解2位十进制计数器, 让学生模仿设计12归1电路、59归0电路等;然后完成时、分、秒计数模块的设计。依次分别完成数字钟的分频、模式选择、时间调整、定闹、整点报时等项目任务后, 讲解层次化设计方法, 完成数字钟的整体设计。这样由总到分, 再由分到总, 使学生感到学习过程是一个不断成功地完成项目任务的过程, 能充分激发学生的学习兴趣, 提高学习的主动性和目的性。
2.4 改革实践教学, 以“能力培养”为重点
实践教学是把理论知识转化为实际应用能力的重要环节, 针对EDA技术的特点, 其实验内容、实验方式应区别于其他课程, 实验可分为基础型、设计型、综合型三个层次。
基础型实验, 可在实验箱上进行, 主要以验证型及简单扩充型实验为主, 比如, “数字钟”的各个知识模块及在此基础上设计的减法计数器等, 实验时间应在所授知识点的讲解之后尽快进行, 以便学生及时巩固、加深理解。
设计型实验, 以学生熟练掌握HDL编程要领和语法要点为目标, 比如, 数字秒表电路、流水灯电路等, 实验应该安排在章节或单元内容学习结束之后进行, 这类实验可在实验箱上进行, 但学生亲手设计制作的最小系统板是更好的实验开发平台。比如, 秒表电路, 可以借助万用板设计焊接7段数码管的驱动电路以及计时的开始、停止等控制按键电路, 然后把最小系统板上相应的I/O口与万用板上的相应端子用杜邦线连接起来, 即可实现实际的秒表设计制作了。通过这种形式, 学生不仅学会了相应的HDL知识, 还掌握了7段数码管的显示与驱动原理以及相应电路的连接方法, 容易激发学生的学习兴趣及深入探讨的积极性。再如, 流水灯电路, 仍用最小系统板为平台, 在万用板上设计制作发光二极管驱动及控制按键电路, 杜邦线连接实现。以此方法, 最小系统板连接上不同的外围电路, 可以实现不同的设计, 既增加了实践操作的灵活性, 又强化了学生对基本数字单元的应用能力。
综合型实验, 培养学生运用EDA技术设计复杂数字系统的能力, 实验内容可涉及运用传感器进行数据采集与控制、CPLD/FPGA与单片机之间的通信等, 实验应在课堂教学结束后用几周的时间进行, 要求学生结合最小系统板以实物的形式制作出产品, 以提高学生的系统综合设计能力。
3 课程改革的注意事项
项目要尽可能贴近企业的生产实际或来源于日常生活;项目设计要有明确的能力培养目标, 即项目所划分的每个知识模块能完成相对应的能力培养;项目所划分的知识模块要有渐进性, 要根据认知规律, 从简单到复杂, 从单一到综合。
课程改革要有良好的实验实训环境, 在实验实训室中不仅需要具备足够数量的EDA技术实验箱或开发套件、PC机, 还需配备多媒体教学设备, 方便教师进行讲解指导。而且, 为了保证学生CPLD/FPGA最小系统板和外围接口电路的制作与调试, 还需提供相应的焊接设备与场地。
4 结语
EDA技术是一门新技术、新方法, 其教学应充分考虑其实践性强、应用领域广的特点及学生自身的情况, 以现实生活中的实际问题为素材, 以“应用”为主线, 通过“做”实现学生对知识和技能的掌握。实践证明, 通过教学改革, 大大提高了学生的技术应用能力和实践操作技能。
摘要：针对“EDA技术”实践性强和应用领域广等特点, 考虑传统课程教学对学生综合实践能力的培养比较薄弱, 从教学内容、教学模式、教学方法、实践教学等方面探索教学改革途径及相应措施。
关键词：高职,EDA技术,教学改革
参考文献
[1]潘松.EDA技术实用教程:Verilog HDL版[M].北京:科学出版社, 2010.
[2]刘娅琴, 林霖.EDA课程教学探索和实践[J].电气电子教学学报, 2010, 32 (4) :34-35.
实验四 基于FPGA的数字电子钟设计
1.实验目的：
（1）掌握FPGA开发软件Quartus II在一个综合系统设计中的应用；（2）掌握数字电子钟的基本工作原理。
2.实验任务：利用Quartus II软件完成基于EDA实验平台的数字电子钟的设计，要求该电路具备的基本功能为：能实现秒、分钟、小时的计数，设计译码及显示电路，计数结果以动态扫描方式显示在6位七段数码管上。扩展功能可选：手动校时、校分电路设计，闹钟电路设计，秒表功能设计等。3.电路设计
总体电路框图如下：
（1）分频电路
本设计由EDA实验平台50MHz晶体振荡器提供时间基准信号。需要设计一个分频电路将该信号分频至1Hz用于时钟电路计数。（2）时、分、秒计数电路设计
小时计数器计数模值为24，分钟和秒计数器计数模值为60。计数器输出信号为8421BCD码。
（3）动态扫描电路及译码电路
参考实验三，设计一个动态扫描电路，将时、分、秒计数器输出的8421BCD码译为七段码输出至共阴显示数码管显示。（4）校时电路设计及其他扩展功能的实现
可选内容，可利用实验平台的按键开关控制小时、分钟电路的校时。请同学们自行完成设计。
4.实验报告要求
实验报告应包括以下内容：
关键词：EDA,数字电路,课程改革
数字电路课程是高等院校电子电气和信息类专业的重要专业基础课。因为它与工程实践联系紧密, 近年来课程的内容随着新器件和新技术的涌现而不断更新, 其中最具代表性的就是:日新月异的大规模和超大规模可编程逻辑电路和以此为基础的EDA技术成为数字电路课程中的一个新兴内容。不少高等院校围绕这个内容对数字电路课程进行了改革。
一、对现代EDA技术的认识
EDA即电子设计自动化。广义的EDA包括:半导体工艺设计自动化、可编程逻辑器件设计自动化、电子系统设计自动化、印刷电路板设计自动化、电路仿真与测试自动化等方面。我们这里只讨论与数字电路课程密切相关的, 以可编程逻辑器件 (PLD) 为基础, 利用计算机和特定的开发软件或开发系统, 进行电子电路的自动化设计的狭义EDA。
EDA技术具有如下特点:EDA所依托的PLD器件是一种可编程的专用集成电路 (ASIC) , 由用户来开发并决定其功能, 而传统设计所用到的通用型集成电路具功能是确定的, 不可更改;EDA采用的设计方法是从上而下的设计方法, 不同于传统的自下而上的设计方法;EDA设计中硬件系统的结构和行为可以采用硬件描述语言 (HDL) 来描述, 产生的主要设计文件是HDL语言编写的可读性较强的源程序, 而传统设计方法产生的主要设计文件是电路原理图, EDA在系统设计早期就可进行仿真和修改, 而传统的电路设计需在后期基本硬件系统完成后再进行仿真和调试。正是因为EDA的这些特点和优越性给电子技术领域带来了一场革命, 也促进了数字电路课程的改革。
二、课程改革的现状
从近年来编写的数字电路教材中, 我们可以看到EDA给教学带来的变化。第一, 可编程逻辑器件的知识从空白到附带的介绍, 进而发展为用独立的章节进行专门的论述。第二, 有些教材用一定的篇幅对EDA软件系统也进行了介绍。在各院校的数字电路课程教学改革中, E D A也逐渐占有了一席之地:增加P L D的学时比例, 将HDL语言纳入教学计划, 开设基于ISP Synario, Maxplus2等开发系统的设计或仿真实验, 或者应用EDA的方法进行数字电路课程设计。
由此可见, EDA在数字电路课程中得到了普遍的重视。不过, 我们也应该看到, 目前它并未给数字电路课程带来本质的变化。从教材的角度来说, 这部分知识通常处在全书最后的位置, 作为传统内容的更新和补充。像一个“补丁”, 没有影响教材的总体结构。可是从当前PLD和EDA技术铺天盖地的应用来看, EDA“补丁”的地位只能说明教材知识更新的速度已经滞后于技术发展的速度。从教学过程的角度来说, EDA教学与其他部分的教学基本是分离的, 在学完几乎所有的传统内容后, 最后在大规模集成电路部分进入可编程逻辑器件和EDA设计方法的学习。相关实验和课程设计也开设在这个阶段。这样的一种教学安排也无法体现EDA技术的特点和优点, 也难以引起学生对新技术的重视。
三、EDA内容与数字电路课程的真正融合
考虑到EDA的精髓所在是其设计思路, 设计理念, 正是这一点给电子技术领域带来重大变革。站在技术前沿的高等院校在进行教学改革的时候也应当从一个比较高的角度看待EDA的教学, 以向学生灌输新的设计思路和设计理念为主要任务, 而不是仅仅介绍一种新器件, 学习一种新的软件应用而已。因此, 要做到EDA与数字电路内容的真正融合, 我们应该对数字电路课程进行更深入的改革。
1. 在教学内容的编排上, PLD器件的介绍不应当放
到课程最后或偏后的位置, PLD器件的地位不应视为与其他各种具体的逻辑功能器件相并列, 而应视为与通用型逻辑器件的总体相并列。在学完数字逻辑基础及门电路后就逐步开始涉及P L D, 当然不必细说其内部结构, 重在说明其可编程特性, 并开始一种HDL语言 (譬如VHDL) 和实验中配备的相应开发系统的学习。在此后的组合逻辑和时序逻辑功能器件的教学过程中, 一方面要说明这些电路的门级构成, 另一方面要介绍其EDA实现方法。学生就可以看到, 实现一定的逻辑功能有两种基本方法, 一种由已知的通用器件构成, 要求对器件的功能非常熟悉, 这实际上是在最基本的IC层面上体现了传统的由下向上的设计方法。另一种就是EDA的方法, 可以将逻辑功能逐层分解、用HDL语言描述逐层描述, 既可以描述其结构, 也可以描述其行为, 并且随时可以进行仿真。这体现的正是由上向下的设计方法。这种新的教学内容编排, 要求教材结构也作出相应的改变。譬如说, 教材章节可以考虑作如下几个部分安排:数字逻辑基础、门电路与触发器、脉冲波形的产生与转换、中规模组合和时序逻辑功能器件、PLD及其开发系统、数字系统设计基础、ADC和DAC。此外, 由于目前我国国内的大多数教材仍采用传统的知识结构体系, 我们在探索过程中不妨多使用自编教材和讲义, 这更有利于加大课程改革的力度和深度。
2. 实验实训的比例要加大, 实验的内容也要调整, 设计性实验的比例应当增加。
除保留集成门电路和集成触发器的参数和功能的测试外, 其余的一些集成片功能测试和简单应用实验都可以取消, 代之以设计性实验。有些实验如简单计数译码显示系统的设计, 还可以要求学生针对同一电路要求用通用的中规模集成片设计一次, 再用EDA方法, 在可编程逻辑器件上实现一次, 以作对比。而后阶段的课程设计, 则完全可以考虑PLD器件为主进行设计, 这样做可以从两个方面提高设计的成功率, 一是由于EDA设计过程允许早期仿真, 可以较早发现设计中的问题;二是由于采用大规模集成电路, 外部连线相对较少, 出现连接故障的几率将降低。成功率的提高将使学生的学习兴趣和积极性都大大提高。这也正是EDA技术的优越性所在。
3. 由于EDA内容全面的加入数字电路课程当中, 肯定会带来课堂教学时间的紧张。
这要求我们对教学方法也作出一定的变革。除采用多媒体教学方式以加大单位时间内的教学容量外, 增加学生自学的内容也是极为必要的。就数字电路课程而言, 以前不少高校也要求学生自学部分知识, 但在内容选择上是次要的, 简单的;数量上是少量的, 零散的;时间有时定在课内;通常自学部分不参加考核。这种自学肯定是不能再满足改革后的教学需要的, 我们需要的是学生对大量系统的知识进行自学, 譬如将Muxplus2开发系统的学习完全交由学生自己进行。学完以后是否已掌握, 能不能应用, 还要进行考核和检验。这要求学生有较强的学习主动性, 教师有细致的自学指导和自学监督方案。因为如果改革后自学这部分失控, 将导致整个课程教学的失败, 就以开发系统为例, 如果学生没有按质近量完成这部分自学, 所有以此为基础的实验实训将无法从进行。所以如何调动学生的学习积极性, 使自学成为一种习惯, 将成为摆在教师面前的一个重要的课题。
四、结束语
总而言之, 将现代E D A技术融入数字电路课程内容, 应当从根本上做起。将全新的设计思路和方法渗透到教学到中去, 跟上电子科技发展的的步伐, 密切结合当今的生产实际, 及时调整课程的整体结构, 进行全面深入的改革, 才能带给数字电路课程以全新的面貌。
参考文献
[1]蓝江桥.中美大学“数字电路”课程教学的比较[J].空军雷达学院学报, 2005, 12
[2]鲍丽星.用可编程逻辑器件改革数字电路实验[J].高校实验室工作研究, 2006, 12
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