[发明专利]一种编码器实验教学装置

说明书

本发明公开了一种编码器实验教学装置，包括底座、面板和香蕉头连接线；所述面板集成了或门逻辑单元、发光二极管单元、非门逻辑单元、编码器单元、逻辑电平单元和UPS单元。该装置使用灵活、易于实现，使用者可通过香蕉头连接线将各功能单元连接成4线‑2线编码器，同时能够对编码器芯片74LS148进行功能测试与演示；该装置使用了大尺寸元件及芯片标识图，具有良好的课堂演示功能，是师生互动的良好实验载体，便于在高校课堂上进行推广使用，具有较高的使用价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种编码器实验教学装置。

背景技术

《数字电子技术基础》这门课是高校电子科学与技术、电子信息工程和通信工程等电子类专业，以及计算机科学与技术、物联网工程和物理学等非电子类专业的专业基础必修课，在整个人才培养体系中起到重要的作用，为后续数字系统设计、单片机、计算机组成原理、集成电路设计等课程的学习打下良好的基础。编码器作为典型的逻辑电路，在《数字电子技术基础》这门课中起到重要的作用。关于编码器及其电路原理的知识点主要包括分立元件编码器的设计和编码器芯片74LS148的使用。通过这两个关键知识点的学习使学生掌握编码器的设计方法和编码器芯片的测试及使用。编码器这部分知识掌握的牢固与否直接影响到后续译码器以及其他组合逻辑电路的学习。

目前，各高校电类专业的实验条件较好，都配有数字电路专业实验室。但是，现有的高校课程体系中，本门课均采用“理论课+实验课”的授课模式，即先在多媒体教室中进行理论教学，然后在专业实验室进行实验教学。《数字电子技术基础》是一门实践性很强的课程，如果在理论教学中一味地进行知识灌输，学生的学习效果会很差。如果在教学过程中穿插实验演示，又存在诸多问题。例如，专业实验室中的实验设备要么是占地面积很大的大型实验平台，要么是比较笨重的实验箱。对于大型的实验平台是无法移动到普通的多媒体教室中进行上课演示的。对于实验箱，由于体积较小，而包含的功能单元却很多，这导致元件密度很大，LED、数码管、开关等均使用小尺寸元器件。实验演示时也仅仅是前两排学生能看清楚，后面的学生很难看清楚实验过程及结果。同时，实验箱的供电均采用220V交流电，可移动性较差。另外，如果要把实验箱正面朝向学生进行课堂演示，实验箱上的翻盖会挡住学生的视线，演示起来很不方便。

对于计算机科学与技术、物联网工程和物理学等非电子类专业，情况同样不容乐观。对于一些实验条件较差的高校，由于非电类专业不具备专业的实验室，本门课的实验往往采用基于计算机的EDA仿真来完成相关实验教学。这种情况对于计算机类的专业最为普遍。最终导致学生的学习体验较差，教师在知识点的讲解上缺乏直观性，授课氛围较沉闷。

根据麦克斯等权威机构对高校学生课程学习的问卷调查显示，学生往往对互动性强的上课方式以及实验演示类的课程最感兴趣，听课时精力最为集中。而对于那些PPT灌输式教学往往提不起精神。根据《数字电子技术基础》这门课授课过程中遇到的问题，即无法使用硬件设备在理论课上方便地进行编码器电路功能演示，本发明提供了一种便于课堂演示的编码器实验教学装置，用于搭建分立元件编码器并对74LS148芯片进行功能测试。该装置既是编码器电路实验演示的教学仪器，同时也是进行师生互动的良好载体，对课堂教学起到积极的示范性作用，能够提高学生的课堂注意力与学习主动性，具有良好的推广及使用前景。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提高课堂授课质量，本发明提出了一种编码器实验教学装置，本发明所采取的技术方案如下：

一种编码器实验教学装置，包括底座、面板和香蕉头连接线；所述面板集成了或门逻辑单元、发光二极管单元、非门逻辑单元、编码器单元、逻辑电平单元和UPS单元；

所述或门逻辑单元由CD4071芯片、芯片转接板和香蕉头插座构成，CD4071芯片通过芯片转接板固定在面板上，CD4071芯片的电源和地端口分别与UPS单元的电源输出端口和地端口相连，CD4071芯片的“或逻辑”输入和输出端与香蕉头插座相连；