数字电子电路综合性电子作品设计的实践教学探讨

毛玉青

【摘 要】将数字电子电路教学中，基于555定时器、74LS74触发器和74LS138译码器实现的环形彩灯作品的综合设计用于实践教学。该电子作品所需的知识与技能涵盖了数字电路的组合逻辑、时序逻辑以及仿真软件的应用，具有很强的综合性、实践性。实践表明，综合性设计实践教学，既能激发学生的学习兴趣，又能在实践教学的引导启发过程中培养学生独立思考、团队合作、创新思维以及分析问题、解决问题的综合能力与素质。

【关键词】數字电子电路;综合设计实践;彩灯;综合能力与素质

中图分类号： TP391.0文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）23-0164-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.078

【Abstract】In the teaching of digital electronic circuit，the comprehensive design of the ring color lamp works based on 555 timer，74LS74 flip-flop and 74LS138 decoder is applied to practical teaching.The knowledge and skills required by this electronic work cover the combinational logic，sequential logic of digital circuits and the application of simulation software.It has strong comprehensiveness and practicality.Practice shows that comprehensive design practice teaching can not only stimulate students'interest in learning，but also cultivate students' comprehensive ability and quality of independent thinking，teamwork，innovative thinking，problem analysis and problem solving in the process of guiding and inspiring practice teaching.

【Key words】Digital electronic circuit;Integrated design practice;Color lamp;Comprehensive ability and quality

0 引言

数字电子电路分析与调试作为高职电类相关专业的专业基础课，要求学生具备一定的理论知识和较强的实践技能，其实践教学主要由功能模块电路、简单综合电子作品两大类组成，将实践教学贯穿在整个教学过程中，通过实践中侵入关联理论知识的方式开展教学，更适合高职生的理论基础和学习习惯，在实践中激发学生对理论知识的渴求，加深学生对理论知识的理解，提高学生分析、设计综合能力，激发学生学习主动性和学习热情，提高学生学习知识、应用知识的素质。

本文以环形彩灯这个综合性电子作品的设过程，探讨如何将综合电子作品设计技术应用于数字电子电路实践教学中，引导学生进行综合性与创新型小作品的自主设计与实现，对培养学生的实践应用能力、创新思维以及解决综合实际问题的能力具有至关重要的作用。

1 彩灯作品的背景分析与意义

在当今社会中彩灯已经无处不在，建筑屋顶、公园草丛、公园树木、音乐喷泉、节日装扮等众多场合几乎随处可以看到各式各样的彩灯，具备不同效果彩灯的创新“点子”，并能设计调试完成创新作品，不仅能提高学生的学习成就感，而且也能帮助学生认识到专业的实用价值与市场价值。

2 设计思路

首先基于555定时器设计1000HZ的触发脉冲，74LS74触发器将触发脉冲分频成三个频率依次递减2倍的信号加到74LS74译码器的三个输入端，译码器将输入信号翻译成8个快慢有序的信号输出控制8盏环形彩灯有序点亮，从而完成了彩灯有规律的闪烁装饰功能。彩灯设计思路如下图1所示。

3 彩灯电路的设计

将74LS74触发器的输入端与反向输出端相连，正向输出端输出信号的频率就是触发脉冲频率的二分之一，将两个二分之一分频电路串联，就能得到四分之一分频信号，将三个二分之一分频电路串联，就能得到八分之一分频信号。

二分之一、四分之一、八分之一分频电路的三个输出端组成一组3位二进制输出代码，对应于0～7的十进制，这8组二进制代买正好对应于74LS138译码器3个输入端的8组二进制代码，因此，只要将三个分频电路的三个输出端分别接到138译码器的三个输入端，译码器的输出端接8盏环形彩灯，根据译码器的工作原理，8路环形彩灯按照规律循环点亮。基于触发频率计算公式（见式（1））计算出1000HZ的触发频率。

将1000HZ脉冲经过4个二分一分频电路分频成适合彩灯闪烁速度的频率，原本1000Hz的信号经过74ls74第一次分频变成500Hz，第二次变成250Hz，第三次变成125Hz，最后一次分频输出62.5Hz与示波器显示的频率接近，脉冲接入彩灯电路的脉冲触发端调试彩灯电路功能，完整的彩灯电路如图2所示。

4 结论

通过这样一个完整作品设计的实践教学过程，学生在实践过程中发现问题，随时回去查阅理论依据分析原因予以解决，不仅极大提高了动手能力，在实践操作过程中也很好地促进了理论知识的巩固与学习。