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EDA对数字电子技术课程设计的影响范文

时间:2022-08-30 03:53:09

EDA对数字电子技术课程设计的影响

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

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“部级精品课程”,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 isp LEVER 的 EDA 设计环境 ,采用 VerilogHDL 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 isp LEVER 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 isp LEVER 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”。

作者:张勇 张冬至 单位:中国石油大学信息与控制工程学院

 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.

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