數(shù)字邏輯電路教學(xué)中的C語(yǔ)言描述和應(yīng)用

摘要：為了改進(jìn)數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法以適應(yīng)電子技術(shù)迅猛發(fā)展的需要，我們探索和實(shí)踐了數(shù)字邏輯電路教學(xué)的新方法，這就是基于計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言（C語(yǔ)言）的數(shù)字邏輯電路課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，本文重點(diǎn)介紹了本教學(xué)方法的特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；數(shù)字邏輯電路；C語(yǔ)言
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1672-5913(2007)10-0090-03
　　
　　引言
　　
　　數(shù)字邏輯電路課是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課。在計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程中，它是微機(jī)原理與應(yīng)用、微機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等課程的前導(dǎo)課程，有著承上啟下的重要地位。該課程從電子計(jì)算機(jī)的基本硬件組成及數(shù)字電子技術(shù)著手，對(duì)計(jì)算機(jī)的組成部件的基本電路工作原理展開討論，使學(xué)生掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件方面的基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是各數(shù)字邏輯電路的基本功能，構(gòu)成整機(jī)數(shù)字系統(tǒng)的技術(shù)，為培養(yǎng)學(xué)生對(duì)硬件系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用能力打下最基本的基礎(chǔ)知識(shí)。

　　數(shù)字邏輯電路這門課程學(xué)習(xí)結(jié)果的好壞將對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生很大的影響。數(shù)字邏輯電路是學(xué)好計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課的必要途徑，因此應(yīng)該重視這門課程教學(xué)方法的改進(jìn)。為了改革目前的數(shù)字邏輯電路課教學(xué)方法，我們探索了新的數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法，即基于計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法。本數(shù)字邏輯電路教學(xué)方法的特點(diǎn)是用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言對(duì)數(shù)字邏輯電路的基本功能進(jìn)行描述和實(shí)驗(yàn)，也就是用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言對(duì)我們?cè)跀?shù)字邏輯電路課程中講解的全部基本數(shù)字邏輯電路進(jìn)行表示。本方法特別適合與計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，因?yàn)橛?jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路課程之前都學(xué)習(xí)過(guò)了計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言。這使得他們能夠較好的理解數(shù)字邏輯電路的這種表示方式，同時(shí)也能夠使他們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路的這種表示方式中復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言，并且可以擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力。它不但能夠進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的基本教學(xué)，還可以用于數(shù)字邏輯電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)。
　　
1 數(shù)字邏輯電路的C語(yǔ)言描述
　　
　　C語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，適合編寫各種軟件，尤其是系統(tǒng)軟件，所以C語(yǔ)言已在諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前許多高等院校，都在計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)了C語(yǔ)言課程。利用C語(yǔ)言可以編寫出簡(jiǎn)潔、緊湊、高效的程序。C51是在完全支持標(biāo)準(zhǔn)C全部指令的基礎(chǔ)上添加了許多用來(lái)優(yōu)化8051指令結(jié)構(gòu)的C的擴(kuò)展指令而形成的，其程序結(jié)構(gòu)也類似于標(biāo)準(zhǔn)C程序的編寫。隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展以及C語(yǔ)言在嵌入式應(yīng)用中的不斷普及，C程序設(shè)計(jì)技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用。
　　數(shù)字邏輯電路通常分為組合數(shù)字邏輯電路和時(shí)序數(shù)字邏輯電路兩大類，組合數(shù)字邏輯電路常用的描述方法是邏輯圖、邏輯代數(shù)式、真值表和卡諾圖，它們均可對(duì)同一個(gè)組合邏輯問(wèn)題進(jìn)行描述，知道其中的任何一個(gè)，就可以推出其余的三個(gè)。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了硬件描述語(yǔ)言的數(shù)字邏輯電路描述法。與用硬件描述語(yǔ)言類似的方法，本文探索了在微控制器中的C51程序描述法。例如對(duì)一個(gè)三變量的一致電路的描述：
　　三變量的一致電路就是當(dāng)A、B、C三個(gè)變量一致時(shí)，電路輸出高電平；當(dāng)三個(gè)變量不一致時(shí)，電路輸出低電平。
用邏輯代數(shù)式表示為：F=ABC+ 　

用C51語(yǔ)言描述為：
　　Main()
　　{ sbit a=P1.0; // 定義布爾輸入變量a是微控制器的P1.0口
　　sbit b=P1.1; // 定義布爾輸入變量b是微控制器的P1.1口
　　sbit c=P1.2; // 定義布爾輸入變量c是微控制器的P1.2口
　　sbit f=P2.0; // 定義布爾輸出變量f是微控制器的P2.0口
　　while(1){ // 無(wú)限循環(huán)
　　P1=0xff;
　　if (a==b==c)
　　f==1；
　　elsl f==0；
　　}
　　} // P1為輸入口，P2為輸出口
　　從以上的C51程序可以看出，這樣的數(shù)字邏輯電路描述方法，對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，只要學(xué)習(xí)過(guò)C語(yǔ)言是非常容易理解的，而且用該方法描述的數(shù)字邏輯電路也容易用下面介紹的實(shí)驗(yàn)方法中得到驗(yàn)證。