数字逻辑电路教学中的C语言描述和应用

摘要：为了改进数字逻辑电路教学方法以适应电子技术迅猛发展的需要，我们探索和实践了数字逻辑电路教学的新方法，这就是基于计算机高级语言（C语言）的数字逻辑电路课堂教学和实验教学方法，本文重点介绍了本教学方法的特点以及实现方法。
关键词：教学改革；数字逻辑电路；C语言
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913(2007)10-0090-03
　　
　　引言
　　
　　数字逻辑电路课是高等学校计算机科学技术专业的一门必修基础课。在计算机专业基础课程中，它是微机原理与应用、微机接口技术、计算机组成与系统结构等课程的前导课程，有着承上启下的重要地位。该课程从电子计算机的基本硬件组成及数字电子技术着手，对计算机的组成部件的基本电路工作原理展开讨论，使学生掌握有关计算机硬件方面的基础知识，尤其是各数字逻辑电路的基本功能，构成整机数字系统的技术，为培养学生对硬件系统的分析、设计、开发和使用能力打下最基本的基础知识。

　　数字逻辑电路这门课程学习结果的好坏将对计算机专业的后续课程的学习产生很大的影响。数字逻辑电路是学好计算机专业基础课的必要途径，因此应该重视这门课程教学方法的改进。为了改革目前的数字逻辑电路课教学方法，我们探索了新的数字逻辑电路教学方法，即基于计算机高级语言的数字逻辑电路教学方法。本数字逻辑电路教学方法的特点是用计算机高级语言C语言对数字逻辑电路的基本功能进行描述和实验，也就是用计算机高级语言对我们在数字逻辑电路课程中讲解的全部基本数字逻辑电路进行表示。本方法特别适合与计算机专业的学生，因为计算机专业的学生在学习数字逻辑电路课程之前都学习过了计算机高级语言C语言。这使得他们能够较好的理解数字逻辑电路的这种表示方式，同时也能够使他们在学习数字逻辑电路的这种表示方式中复习计算机的高级语言，并且可以扩展学生的知识面，培养和训练学生的创新能力。它不但能够进行数字逻辑电路的基本教学，还可以用于数字逻辑电路的实验教学和课程设计。
　　
1 数字逻辑电路的C语言描述
　　
　　C语言功能丰富，表达能力强，使用灵活方便，目标程序效率高，可移植性好，适合编写各种软件，尤其是系统软件，所以C语言已在诸多领域得到广泛的应用。目前许多高等院校，都在计算机专业开设了C语言课程。利用C语言可以编写出简洁、紧凑、高效的程序。C51是在完全支持标准C全部指令的基础上添加了许多用来优化8051指令结构的C的扩展指令而形成的，其程序结构也类似于标准C程序的编写。随着嵌入式技术的不断发展以及C语言在嵌入式应用中的不断普及，C程序设计技术在嵌入式系统中将得到广泛的应用。
　　数字逻辑电路通常分为组合数字逻辑电路和时序数字逻辑电路两大类，组合数字逻辑电路常用的描述方法是逻辑图、逻辑代数式、真值表和卡诺图，它们均可对同一个组合逻辑问题进行描述，知道其中的任何一个，就可以推出其余的三个。随着EDA技术的发展，目前又出现了硬件描述语言的数字逻辑电路描述法。与用硬件描述语言类似的方法，本文探索了在微控制器中的C51程序描述法。例如对一个三变量的一致电路的描述：
　　三变量的一致电路就是当A、B、C三个变量一致时，电路输出高电平；当三个变量不一致时，电路输出低电平。
用逻辑代数式表示为：F=ABC+ 　

用C51语言描述为：
　　Main()
　　{ sbit a=P1.0; // 定义布尔输入变量a是微控制器的P1.0口
　　sbit b=P1.1; // 定义布尔输入变量b是微控制器的P1.1口
　　sbit c=P1.2; // 定义布尔输入变量c是微控制器的P1.2口
　　sbit f=P2.0; // 定义布尔输出变量f是微控制器的P2.0口
　　while(1){ // 无限循环
　　P1=0xff;
　　if (a==b==c)
　　f==1；
　　elsl f==0；
　　}
　　} // P1为输入口，P2为输出口
　　从以上的C51程序可以看出，这样的数字逻辑电路描述方法，对于计算机专业的学生，只要学习过C语言是非常容易理解的，而且用该方法描述的数字逻辑电路也容易用下面介绍的实验方法中得到验证。