EDA技术在数字逻辑电路实验中的改革

桂林电子科技大学信息与通信学院 刘 涛

桂林电子科技大学信息科技学院 杨艺敏

EDA技术在数字逻辑电路实验中的改革

桂林电子科技大学信息与通信学院 刘 涛

桂林电子科技大学信息科技学院 杨艺敏

针对传统数字逻辑电路实验存在的缺点，为适应现代教育人才培养的需求，对其进行教学改革探讨。通过在实验教学内容和实验设备上采取相对应的措施，提高了学生的学习积极性，教学效果得到明显改善。

数字逻辑电路实验；教学改革；EDA技术

数字逻辑电路实验是高等院校电子信息类专业一门重要的实验课程，它的任务是为培养应用型的电子技术人才提供必要的实验技能。传统的数字逻辑电路实验教学在很多方面都存在缺点，不适合现代教育的发展，已经不能满足对人才培养的需要，教学内容和教学方法的改革的趋势势不可挡[1].电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）是以可编程逻辑器件为基础，以计算机为工作平台，以EDA工具软件为开发环境，以硬件描述语言（HDL）为电子系统功能描述主要方式。EDA技术是现代电子设计的核心，代表了现代电子技术的发展方向。

1.传统数字逻辑电路实验现状

我校数字逻辑电路实验中心是面向全校相关专业开设独立实验课程和课内外实训。学生在学习门电路的参数特性、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等基本的理论内容后，要能把这些相关的课程内容理解并应用到实践当中。在现有的数字逻辑实验中心，配有相对应的实验箱，可以在实验箱上进行门电路的特性测试、数据选择器、计数器、编码器、触发器、多谐振荡器等实验[2]。学生进行课外实训，也可以制作PCB板，配合实验箱来进行调试，是一个传统的电子电路实验室，因此存在很多不足，如实验内容和规模受到限制、可以实现的功能单一、效率低、损耗大、并且实验箱经过多次插拔，容易电接触性能不稳定，部分学生的动手能力不是很强，容易产生厌学心理。

2.EDA技术的特点

EDA技术是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，利用硬件芯片为目标器件，把原来硬件的大部分工作转换成在EDA软件平台上，实现软硬设计。EDA软件品种繁多，如PSPICE、Mul ti sim、Maxplus II、Quartus II等等。目前由于我校现在与ALTERA公司共同建立了EDA实验室，所以我校的工科电类专业学生较常用的软件主要是Quartus II软件。Quartus II软件是可编程逻辑器件开发系统，使用者不需要精通器件内部的复杂结构，就可以用原理图输入或者硬件描述语言建立设计，设计速度非常快。该软件特点主要体现在设计输入方式的多样性和灵活性，特别是原理图输入等方式被认为是最友善的PLD开发工具。

我校的共建实验室共配备了100台计算机，购买了相对应的仿真实验箱，可开设简单的、数据选择器、计数器、编码器、触发器等实验，还可以实现一些复杂的设计，如交通灯的设计、万年历的设计、数字频率计的设计、密码锁的设计等等。

3.EDA在数字逻辑电路实验改革的思路

将EDA仿真技术引入到数字逻辑电路实验中，既可以让学生掌握电路板设计的优势，又可以了解现代主流的芯片设计的优点，可以把这二者的优势全部发挥出来。实验教学分两个步骤完成：第一步骤在传统的实验箱上完成，学生完成较为简单的实验项目，培养学生的基本动手能力，立足让每个学生都能独立完成；第二步骤在EDA实验室和传统实验箱上结合完成，采用难度较大的设计性题目，要求学生独立完成设计和测试仿真，培养学生的综合能力。改革的目标是能让学生不但会利用中小规模集成电路来完成电路的硬件设计，而且学会用EDA工具来完成较为复杂电路的软设计，从而提高学生采用现代电子设计技术进行电路设计的能力。

4.EDA技术在数字逻辑电路实验中的应用实例

以设计一个七进制加法计数器为例来讨论EDA在数字逻辑电路实验中的具体应用。在传统的实验箱中实现七进制是利用74LS192芯片和74LS20芯片来实现。在以往的教学过程中发现，大部分学生不能独立完成这个实验，观察不到实验的结果。采用EDA技术来实现七进制，基本所有学生都能在实验课程中就可以理解。

Verilog HDL代码如下：

在Quartus II9.0软件上进行编辑、编译、综合、适配、仿真之后，得到如图1所示的仿真波形。项目下载/配置到相对应的实验箱，学生可以很直观的观察到计数器的逻辑功能。

图1 七进制计数器仿真波形图波形图显示的逻辑功能和设计的完全一样，最后将设计的

5 结束语

在数字逻辑电路中引入EDA技术，让学生在此基础上可以利用多种不同的设计方案来实现电路，这样可以激发学生的学习积极性，并且能让学生逐渐将新技术手段应用到实践中，极大提高学生的创新能力。

[1]于海涛,王玉松.电子技术课程设计中引入EDA技术的探讨[J].实验科学与技术,2008, 6 (8):14 -16.

[2]王斌.浅论开放实验室教学与创新人才培养[J].实验室科学,2008(1):35 - 37.

ZJW21004广西大学生电子设计竞赛培训体系构建与研究。

刘涛，讲师，硕士研究生，研究方向为无线通信。杨艺敏，讲师，硕士研究生，研究方向位信号处理。