EDA在数字电子技术课程设计中的应用

张勇+张冬至

【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：

张勇（1979-），男，山东东营人，博士，副教授，研究方向为网络控制系统的分析与综合、电工电子学基础课程教学。