《EDA技术及应用》全套教学教案

单元一教学设计课程EDA技术与应用课程类型理实一体课程性质专业核心课程本次课程理论+授课教师刘晓利班级应电专业学期本次课程6h累计课时6h教学周2周理论课时4h课堂体验2h课外作业实训要求4人/组考评方式模块检测+课堂体验教学内容：单元一EDA技术学习任务1EDA技术认识课程认识EDA技术认识EDA技术的基本特征学习任务2可编程逻辑器件芯片认识可编程逻辑器件CPLD基本结构FPGA基本结构Altera公司的可编程逻辑器件汇报总结评价与考核教学设计与建议教学设计：通过学习和查阅资料了解EDA技术，了解EDA技术的基本特征，并熟悉可编程逻辑器件的种类。了解CPLD和FPGA基本结构，熟悉Altera公司的可编程逻辑器件。教学建议：建议学生查找EDA技术发展与可编程逻辑器件应用相关资料，进行总结制作PPT,并进行汇报。知识目标：了解EDA技术了解EDA技术的基本特征了解可编程逻辑器件的种类了解CPLD基本结构了解FPGA基本结构了解Altera公司的可编程逻辑器件教学重点及难点：教学重点：可编程逻辑器件种类教学难点：熟悉Altera公司的可编程逻辑器件教学载体与资源：教学资源：教材、PPT、实训室、多媒体设备。教学方法建议：讲授与讨论相结合，查阅资料总结汇报。教学过程：1.下达任务和要求2.教师带领学生共同解析任务3.学生展开讨论4.学生查阅资料5.总结汇报考核评价：1．根据知识掌握情况评价2．根据资料查找能力和小组汇报情况评价教学板书：任务1：EDA技术认识课程EDA技术是什么？为什么学习EDA技术？EDA技术学什么？EDA技术怎么学？相关知识1．认识EDA技术EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）技术是帮助电子设计工程师在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至PCB（印制电路板）的自动设计等。2．认识EDA技术的基本特征（1）“自顶向下”设计方法（2）硬件描述语言（3）逻辑综合和优化（4）开放性和标准化（5）库的引入讨论任务2：可编程逻辑器件芯片任务分析及任务目标相关知识1．认识可编程逻辑器件（1）可编程逻辑器件的分类简单可编程逻辑器件、复杂可编程逻辑器件、现场可编程门阵列（2）可编程逻辑器件的主要特点（3）可编程逻辑器件的基本结构2．CPLD基本结构3．FPGA基本结构4．查找Altera公司的可编程逻辑器件信息汇报总结评价与考核单元二教学设计课程EDA技术与应用课程类型理实一体课程性质专业核心课程本次课程理论+实践授课教师刘晓利班级应电专业学期本次课程6h累计课时6h教学周2周理论课时2h课堂体验4h课外作业实训要求4人/组考评方式模块检测+课堂体验教学内容：单元二可编程逻辑器件的设计与开发学习任务1了解可编程逻辑器件的设计流程和开发环境一、可编程逻辑器件的设计流程二、可编程逻辑器件的开发环境学习任务2QuartusⅡ软件基本菜单一、QuartusⅡ软件安装和启动二、QuartusⅡ软件的用户界面学习任务3QuartusⅡ原理图输入设计一、基本设计步骤二、原理图设计汇报总结评价与考核教学设计与建议教学设计：通过学习和查阅资料了解可编程逻辑器件的设计，了解可编程逻辑器件的设计流程和开发环境，并熟悉QuartusⅡ软件基本菜单。掌握QuartusⅡ软件原理图输入设计方法。教学建议：建议学生查找可编程逻辑器件的设计流程和开发环境相关资料，进行总结制作PPT,并进行汇报。通过任务实施，学习QuartusⅡ原理图输入设计及层次化设计思路。知识目标：了解可编程逻辑器件的设计流程了解可编程逻辑器件的开发环境技能目标：1．掌握QuartusⅡ安装和启动方法2．熟悉QuartusⅡ操作基本菜单3．掌握用原理图输入方法设计简单数字电路的方法4．掌握原理图输入法中的层次化设计方法教学重点及难点：教学重点：原理图输入方法设计简单数字电路的方法教学难点：原理图输入法中的层次化设计方法教学载体与资源：教学资源：教材、PPT、实训室、多媒体设备。教学方法建议：学习任务1采用讲授与讨论相结合，查阅资料总结汇报。学习任务2采用引导演示，师生共同参与进行任务的完成。学习任务3采用任务驱动，通过任务实施完成能力的培养。教学过程：1.下达任务和要求2.教师带领学生共同解析任务3.学生展开讨论4.学生查阅资料5.总结汇报考核评价：1．根据知识掌握情况评价2．根据资料查找能力和小组汇报情况评价3．教师根据任务完成情况和实施过程评价教学板书：学习任务1了解可编程逻辑器件的设计流程和开发环境[任务分析及任务目标][相关知识]一、可编程逻辑器件的设计流程（一）设计输入1.原理图输入2.硬件描述语言输入（二）设计的实现1.优化和合并2.映射3.布局和布线4.产生编程文件（三）设计的校验（四）编程下载二、可编程逻辑器件的开发环境（一）常用的EDA工具软件（二）常见EDA工具软件应用（根据查找资料开展讨论）学习任务2QuartusⅡ软件基本菜单[任务分析及任务目标][相关知识]一、QuartusⅡ软件安装方法二、QuartusⅡ软件启动方法三、QuartusⅡ软件的用户界面[任务实施]QuartusⅡ软件安装安装过程中的问题讨论并解决QuartusⅡ软件启动启动过程中的问题讨论并解决[任务归纳总结][评价与考核]学习任务3QuartusⅡ原理图输入设计[任务分析及任务目标][相关知识]一、基本设计步骤1.为本项工程设计建立文件夹2.建立工程3.添加设计文件并保存4.检查设计5.锁定引脚并编译6.功能仿真7.下载8.顶层文件设计[任务实施]一、完成半加器电路设计1.为加法器工程设计建立文件夹2.建立半加器工程3.添加半加器设计文件并保存4.检查半加器设计5.锁定引脚并编译6.功能仿真7.半加器封装入库二、完成全加器电路设计1.顶层文件设计[任务归纳总结][评价与考核]单元三教学设计课程EDA技术与应用课程类型理实一体课程性质专业核心课程本次课程理论+实践授课教师刘晓利班级应电专业学期本次课程10h累计课时10h教学周3周理论课时6h课堂体验4h课外作业实训要求4人/组考评方式模块检测+课堂体验教学内容：单元二硬件描述语言任务一VHDL程序的基本结构了解硬件描述语言2．VHDL的程序结构任务二VHDL的常用语句VHDL常用的语句VHDL的数据类型及运算操作符任务三QuartusⅡ文本输入设计QuartusⅡ文本输入步骤用文本输入方法设计简单数字电路汇报总结评价与考核教学设计与建议教学设计：通过学习和查阅资料了解硬件描述语言，学习VHDL的程序结构，并熟悉VHDL的常用语句、数据类型及运算操作符。掌握QuartusⅡ软件文本输入设计方法。教学建议：建议学生通过任务实施，学习QuartusⅡ文本输入设计方法，熟悉VHDL的应用。知识目标：掌握VHDL程序的基本结构掌握VHDL程序的顺序语句掌握VHDL程序的并行语句掌握VHDL语言的数据类型及运算操作符技能目标：1．掌握用文本输入方法设计简单数字电路的方法教学重点及难点：教学重点：原理图输入方法设计简单数字电路的方法教学难点：原理图输入法中的层次化设计方法教学载体与资源：教学资源：教材、PPT、实训室、多媒体设备。教学方法建议：学习任务1和2采用讲授与讨论相结合，师生共同参与进行任务的完成。学习任务3采用任务驱动，通过任务实施完成能力的培养。教学过程：1.下达任务和要求2.教师带领学生共同解析任务3.学生展开讨论4.学生查阅资料5.总结汇报考核评价：1．根据知识掌握情况评价2．教师根据任务完成情况和实施过程评价教学板书：学习任务1VHDL程序的基本结构[任务分析及任务目标][相关知识]了解硬件描述语言1．VerilogHDL2．VHDL3．VerilogHDL与VHDL的比较二、VHDL的程序结构1．一般结构2．实体3．实体说明4．结构体5．库和程序包[任务归纳总结]学习任务2VHDL的常用语句[任务分析及任务目标][相关知识]一、VHDL常用的语句1.并行语句2.顺序语句二、VHDL的数据类型及运算操作符1．数据对象2．数据类型3．运算操作符[任务归纳总结][评价与考核]学习任务3QuartusⅡ文本输入设计[任务分析及任务目标][相关知识]QuartusⅡ文本输入步骤1.为本项工程设计建立文件夹2.建立工程3.添加设计文件并保存4.检查设计5.锁定引脚并编译6.功能仿真7.下载[任务实施]一、用文本输入方法设计简单数字电路1.为表决器工程设计建立文件夹2.建立表决齐工程3.设计表决器文本描述并保存4.检查表决器设计5.锁定引脚并编译6.功能仿真[任务归纳总结][评价与考核]单元四教学设计课程EDA技术与应用课程类型理实一体课程性质专业核心课程本次课程理论+实践授课教师刘晓利班级应电专业学期本次课程30h累计课时30h教学周6周理论课时0h课堂体验30h课外作业实训要求4人/组考评方式任务评价教学内容：单元四常用的数字电路设计任务一基本逻辑门任务二优先编码器任务三译码器任务四数据分配器任务五比较器任务六加/减法器任务七乘法器任务八只读存储器任务九触发器任务十锁存器任务十一寄存器任务十二计数器任务十三有限状态机汇报总结评价与考核教学设计与建议教学设计：通过学习掌握VHDL的程序结构，并熟练应用VHDL的常用语句。能用VHDL设计简单数字电路，掌握VHDL设计数字电路的方法。教学建议：建议学生通过任务实施，学习VHDL的应用，能用VHDL设计数字电路。知识目标：掌握VHDL程序的顺序语句的应用掌握VHDL程序的并行语句的应用掌握VHDL语言的数据类型及运算操作符的应用技能目标：1．掌握图形文件的设计方法2．掌握时序仿真方法3．掌握常用数字电路的设计方法教学重点及难点：教学重点：常用数字电路的设计方法教学难点：时序仿真方法教学载体与资源：教学资源：教材、PPT、实训室、多媒体设备。教学方法建议：采用任务驱动，通过任务实施完成能力的培养。教学过程：1.下达任务和要求2.教师带领学生共同解析任务3.学生展开讨论4.学生分组完成任务5.总结汇报6.任务评价考核评价：1．教师根据任务完成情况和实施过程评价教学板书：学习任务1基本逻辑门[任务分析及任务目标][相关知识]了解基本逻辑门熟悉赋值语句[任务实施]设计逻辑门VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件基本逻辑门仿真[任务归纳总结][评价与考核]学习任务2优先编码器[任务分析及任务目标][相关知识]了解优先编码器功能熟悉IF语句与case语句熟悉进程语句应用[任务实施]设计优先编码器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件优先编码器仿真[任务归纳总结][评价与考核]学习任务3译码器[任务分析及任务目标][相关知识]了解译码器功能熟悉选择信号赋值语句[任务实施]设计译码器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件译码器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务4数据分配器[任务分析及任务目标][相关知识]了解数据分配器功能熟悉并置应用[任务实施]设计数据分配器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件数据分配器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务5比较器[任务分析及任务目标][相关知识]了解比较器功能熟悉类属参数说明语句[任务实施]设计比较器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件比较器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务6加/减法器[任务分析及任务目标][相关知识]了解加/减法器功能熟悉运算符的应用[任务实施]设计加/减法器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件加/减法器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务7乘法器[任务分析及任务目标][相关知识]了解乘法器功能熟悉信号的应用[任务实施]设计乘法器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件乘法器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务8只读存储器[任务分析及任务目标][相关知识]了解只读存储器功能熟悉条件信号赋值语句应用[任务实施]设计只读存储器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件只读存储器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务9触发器[任务分析及任务目标][相关知识]了解触发器功能熟悉数据流的描述方式[任务实施]设计触发器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件触发器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务10锁存器[任务分析及任务目标][相关知识]了解锁存器功能熟悉IF语句嵌套应用[任务实施]设计锁存器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件锁存器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务11寄存器[任务分析及任务目标][相关知识]了解寄存器功能熟悉数组赋值语句描述移位操作的方法[任务实施]一、设计寄存器VHDL程序二、调试并编译程序设计仿真图形文件寄存器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务12计数器[任务分析及任务目标][相关知识]了解计数器功能掌握控制信号的设计方法[任务实施]设计计数器VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件计数器仿真[任务归纳总结][评价与考核]任务13有限状态机[任务分析及任务目标][相关知识]了解有限状态机功能熟悉自定义数据类型的应用[任务实施]设计有限状态机VHDL程序调试并编译程序设计仿真图形文件有限状态机仿真[任务归纳总结][评价与考核]单元五教学设计课程EDA技术与应用课程类型理实一体课程性质专业核心课程本次课程理论+实践授课教师刘晓利班级应电专业学期本次课程30h累计课时30h教学周6周理论课时0h课堂体验30h课外作业实训要求4人/组考评方式任务评价教学内容：单元四数字系统设计实例任务一多路彩灯控制器任务二数字频率计任务三交通灯控制器任务四自动售货机控制系统设计任务五数字钟控制器任务六乐曲自动演奏器和简易电子琴的设计任务七电子密码锁汇报总结评价与考核教学设计与建议教学设计：通过系统设计任务学习模块划分，层次化设计的方法。教学建议：建议学生通过任务实施，学习数字电子系统设计方法。知识目标：掌握VHDL程序的顺序语句的应用掌握VHDL程序的并行语句的应用掌握VHDL语言的数据类型及运算操作符的应用4．掌握原理图设计的方法技能目标：1．掌握图形文件的设计方法2．掌握时序仿真方法3．掌握常用数字电路的设计方法4．掌握层次化设计的方法教学重点及难点：教学重点：常用数字系统的设计方法教学难点：层次化设计方法教学载体与资源：教学资源：教材、PPT、实训室、多媒体设备。教学方法建议：采用任务驱动，通过任务实施完成能力的培养。教学过程：1.下达任务和要求2.教师带领学生共同解析任务3.学生展开讨论4.学生分组完成任务5.总结汇报6.任务评价考核评价：1．教师根据任务完成情况和实施过程评价教学板书：学习任务1多路彩灯控制器[任务分析及任务目标][相关知识]了解多路彩灯控制的原理分析多路彩灯控制器各模块的功能需求[任务实施]对设计系统划分模块设计时序控制模块设计显示控制模块调试并编译程序设计仿真图形文件多路彩灯控制系统仿真[任务归纳总结][评价与考核]学习任务2数字频率计[任务分析及任务目标][相关知识]了解数字频率计的工作原理分析数字频率计各模块的功能需求[任务实施]对设计系统划分模块设计防抖动电路设计显示电路模块设计分频电路模块设计锁存器模块设计计数模块调试并编译程序设计仿真图形文件数字频率计系统仿真[任务归纳总结][评价与考核]学习任务3交通灯控制器[任务分析及任务目标][相关知识]了解交通灯控制原理分析交通灯控制系统各模块的功能需求[任务实施]一、对设计系统划分模块二、设计分频电路模块三、设计控制电路模块四、设计显示数据选择模块五、调试并编译程序六、设计仿真图形文件七、交通灯控制