數(shù)字邏輯電路教學中的C語言描述和應用

摘要：為了改進數(shù)字邏輯電路教學方法以適應電子技術迅猛發(fā)展的需要，我們探索和實踐了數(shù)字邏輯電路教學的新方法，這就是基于計算機高級語言（C語言）的數(shù)字邏輯電路課堂教學和實驗教學方法，本文重點介紹了本教學方法的特點以及實現(xiàn)方法。
關鍵詞：教學改革；數(shù)字邏輯電路；C語言
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913(2007)10-0090-03
　　
　　引言
　　
　　數(shù)字邏輯電路課是高等學校計算機科學技術專業(yè)的一門必修基礎課。在計算機專業(yè)基礎課程中，它是微機原理與應用、微機接口技術、計算機組成與系統(tǒng)結構等課程的前導課程，有著承上啟下的重要地位。該課程從電子計算機的基本硬件組成及數(shù)字電子技術著手，對計算機的組成部件的基本電路工作原理展開討論，使學生掌握有關計算機硬件方面的基礎知識，尤其是各數(shù)字邏輯電路的基本功能，構成整機數(shù)字系統(tǒng)的技術，為培養(yǎng)學生對硬件系統(tǒng)的分析、設計、開發(fā)和使用能力打下最基本的基礎知識。

　　數(shù)字邏輯電路這門課程學習結果的好壞將對計算機專業(yè)的后續(xù)課程的學習產(chǎn)生很大的影響。數(shù)字邏輯電路是學好計算機專業(yè)基礎課的必要途徑，因此應該重視這門課程教學方法的改進。為了改革目前的數(shù)字邏輯電路課教學方法，我們探索了新的數(shù)字邏輯電路教學方法，即基于計算機高級語言的數(shù)字邏輯電路教學方法。本數(shù)字邏輯電路教學方法的特點是用計算機高級語言C語言對數(shù)字邏輯電路的基本功能進行描述和實驗，也就是用計算機高級語言對我們在數(shù)字邏輯電路課程中講解的全部基本數(shù)字邏輯電路進行表示。本方法特別適合與計算機專業(yè)的學生，因為計算機專業(yè)的學生在學習數(shù)字邏輯電路課程之前都學習過了計算機高級語言C語言。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，同時也能夠使他們在學習數(shù)字邏輯電路的這種表示方式中復習計算機的高級語言，并且可以擴展學生的知識面，培養(yǎng)和訓練學生的創(chuàng)新能力。它不但能夠進行數(shù)字邏輯電路的基本教學，還可以用于數(shù)字邏輯電路的實驗教學和課程設計。
　　
1 數(shù)字邏輯電路的C語言描述
　　
　　C語言功能豐富，表達能力強，使用靈活方便，目標程序效率高，可移植性好，適合編寫各種軟件，尤其是系統(tǒng)軟件，所以C語言已在諸多領域得到廣泛的應用。目前許多高等院校，都在計算機專業(yè)開設了C語言課程。利用C語言可以編寫出簡潔、緊湊、高效的程序。C51是在完全支持標準C全部指令的基礎上添加了許多用來優(yōu)化8051指令結構的C的擴展指令而形成的，其程序結構也類似于標準C程序的編寫。隨著嵌入式技術的不斷發(fā)展以及C語言在嵌入式應用中的不斷普及，C程序設計技術在嵌入式系統(tǒng)中將得到廣泛的應用。
　　數(shù)字邏輯電路通常分為組合數(shù)字邏輯電路和時序數(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，它們均可對同一個組合邏輯問題進行描述，知道其中的任何一個，就可以推出其余的三個。隨著EDA技術的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了硬件描述語言的數(shù)字邏輯電路描述法。與用硬件描述語言類似的方法，本文探索了在微控制器中的C51程序描述法。例如對一個三變量的一致電路的描述：
　　三變量的一致電路就是當A、B、C三個變量一致時，電路輸出高電平；當三個變量不一致時，電路輸出低電平。
用邏輯代數(shù)式表示為：F=ABC+ 　

用C51語言描述為：
　　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，對于計算機專業(yè)的學生，只要學習過C語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驗方法中得到驗證。