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摘要：在地方高校转型发展和新工科教育的新形势下，高校电子电工类专业越来越注重学生实践创新能力的培养。本文以数字电子时钟电路设计为例，在“数字电子技术课程设计”教学中引用Proteus仿真软件，在激发学生学习兴趣、培养学生实践创新能力方面取得了良好的教学效果。
关键词：Proteus；实践创新；新工科教育；地方高校转型发展；数字电子时钟
本文引用格式：王金江等.Proteus仿真软件在数电课程设计教学中的应用[J].教育现代化，2019，6（75）：111-112+115.
伴随着国家“科教兴国”等重大战略的不断推进，近几年，我国的新兴经济得到了飞跃式的发展。
在当前地方高校转型发展和新工科教育的新形势下，为响应国家号召，努力提高服务地方经济社会发展的水平，各高校及科研院所积极推进相关专业综合改革，侧重于理论与实践的结合。“数字电子技术”是电子信息类、电气信息类等专业的重要基础课程[1]，数字电子技术课程设计与实训是继数字电子技术理论课之后对知识加以巩固、升华的一门实践课程，目的在于提高和增强学生对电子技术知识的综合分析与应用能力，这对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培养成长的必由之路。然而，初学者从理论推导设计电路过程中，需要扎实的理论功底且花费大量的时间和精力，最终做出来的结果并一定能够实现。对于电路设计中各个环节会产生相应的电压或电流波形及其工作时序，理解主电路工作原理的关键是分析这些波形和工作时序[2]。尤其是对基础稍差的学生可能完成不了设计的要求，导致课程学习兴趣散失，影响后续专业课程的学习。因此，有必要在课程当中引入对应的电路仿真软件。本文在课堂中借助Proteus软件，辅以课堂讲解和实验仿真验证，通过分析仿真结果，将抽象变具体，待仿真达到理想结果后再购置相应的元器件制作电路进一步验证结果，有助于学生加深理解电路的工作原理，为后续的学习打下良好的基础。
一 Proteus仿真软件在数电课程设计教学中应用实例
以数字电子时钟设计为例，电路设计的原理框图如图1，该电路设计的关键是如何得到秒脉冲、秒个位和秒十位进位分别为十进制和六进制、小时个位为十进制同时到24小时又需清零等。若是让学生直接绘制电路图，许多学生因理论功底不扎实、逻辑思维混乱，在设计过程中容易出现电路逻辑错误[3]。
（一）时钟振荡电路
图2是利用NE555定时器构成的多谐时钟振荡器作为输入的计数脉冲，其输出的振荡频率及周期计算如下式：
选用C1=1000 nF，R1=200 kΩ，R2=100 kΩ，RW=RW1+RW2=750 kΩ，令T=1s，调节电位器的旋钮，就可以得到周期T的值，利用Proteus仿真波形如图5示，打开示波器Cursors进行测量得到T=1.93-0.900≈1 s。
（二）计时电路
此处使用74LS90作为秒、分个位及时计数器，74LS92作为秒、分十位计数器，74LS147作为译码器，七段式共阳极数码管作为时钟显示部分。由时钟振荡电路产生的“秒”脉冲首先送到秒计数器进行累加计数，达到60秒后产生进位信号送至分计数器。秒计数器和分计数器均是六十进制，两者的结构完全相同，秒计时及分计时接法及相关进位信号波形如图3、图4、图5。根据74LS90的逻辑功能表知，74LS90的R0(1)、R0(2)是置0端，R9(1)、R9(2)是置9端；构成十进制计数器需将R0(1)、R0(2)、R9(1)、R9(2)四个引脚接地，Q0接CKB端。74LS92构成六进制R0(1)、R0(2)需接地，QA接CKB端。
小时计时电路是“24翻1”计数按照“00-01-02-···22-23-00-01-02···”规律计数的，与日常生活中计时规律相同。计数状态在计数到24时发生跳跃，此处采用74LS90芯片作为时的个位和十位计数器，在第23个脉冲时，时十位的计数器Q3Q2Q1Q0=0010，时个位计数器Q3Q2Q1Q0=0011。当第24个脉冲到来时，时个位的Q2=1，此时，时十位的Q1与时个位的Q2两者取逻辑“与”，回送到时两个计数器74LS90的R0(1)、R0(2)端，使得两计数器都清零。但是，第24个脉冲未到来前，两个74LS90计数器都应处于计数状态，R0(1)、R0(2)端需接地，因此，图6中“与”门U17:A的输出端需接到“或”门（74LS32）的一个输入端，其另一个输入端接地，74LS32输出端接至74LS90置0端。当U17:A输出端为逻辑“高”电平时，时个位和时十位计数器清零，当U17:A输出端为逻辑“低”电平时，计数器保持计数状态持续计数。
二 结束语
数字电子技术课程设计是在理论学习基础上的实践应用，在课程教学中加入Proteus仿真软件平台，可以有效地将理论与实践结合起来，避免理论教学中枯燥的公式推导及逻辑运算。充分地调动学生的学习兴趣，同时发挥学生主动思考、自主创新能力和实践动手能力，教学过程效果明显。
参考文献
[1]周至禹.思维与设计[M].北京:北京大学出版社，2007.
[2]陈荣，王永军.新工科背景下电力电子技术课程仿真教学的实践探索[J]，教育现代化，2018，5(49):226-228.
[3]陈列尊.电子技术试验与制作实训[M].长沙：中南大学出版社，2014.
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