《数字电子技术》教学大纲
学时:80 学分:3.5
课程类别:专业基础课(核心课程) 课程编码:25030210
开设年级:二年级第二学期 撰写人:郑雁翎
审核人:XXX
一、课程说明
《数字电子电路》是自动化专业在电子技术方面入门性质的专业基础课,是理论和实际紧密结合的实践性和应用性很强的一门课程。本课程阐述数字系统的基本原理和设计方法。通过本课程的学习,使使学生熟练掌握数字电路的基础理论知识,理解基本数字逻辑电路的工作原理,掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法,具有运用数字逻辑电路初步解决数字逻辑问题的能力。培养学生的智力技能入手,提高他们分析问题、解决问题以及实践应用的能力,同时也为以后专业课程的学习和毕业后从事电子、电气工程、自动化以及计算机应用技术方面的工作打下必要的基础。
本课程作为专业基础课,在课程体系中起到承上启下的作用。课程的数学及物理基础为:《高等数学》、《大学物理》;本课程的先修课程:《电路基础》,《模拟电子技术基》。本课程的后续课程为:《计算机控制》、《微机控制》、《单片机原理及应用》、《数字信号的处理》等课程的学习打下基础,数字信号处理,DSP 原理及应用、数字图像处理等。
二、教学目标
本课程的目的是通过对常用数字电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习,使学生了解当今数字电子技术发展潮流和方向,掌握具体数字电路及系统的分析和设计方法,并能应用常用的中、小规模数字集成电路进行逻辑电路设计等,获得数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养本科生在数字电子技术方面的分析、设计、综合与创新的能力。通过这门课程的学习和训练,达到掌握先进电子技术的目的。
(表格内容为五号楷体,可分节,与第七项教学内容相一致)
四、教学方式
本门课采用课堂教学、实验和学生自学相结合,并辅之以课堂讨论,讲练结合,采用多媒体教学手段为主,重点难点辅以板书。用于基本概念、理论分析及应用的课堂讲授约占总学时的80%。习题课、课堂讨论、实验操作约占总学时的20%。本课程安排了5次实验课,以便学生掌握基本实验技能。
五、教材及参考资源
教材:
阎石主编. 数字电子技术基础(第五版). 北京:高等教育出版社,2006
参考资源:
[1] 江晓安. 数字电子技术. 西安:西安电子科技大学出版社,2004
[2] 张克农. 数字电子技术基础. 北京:高等教育出版社,2003
[3] 康华光.《电子技术基础》数字部分(第四版).高等教育出版社,2000
六、教学基本内容
第一章 数制和码制
[教学目的] 1.掌握数制的定义及各种数制之间的转换方法;2. 掌握掌握BCD 码、格雷码编码方法;3. 了解编码的一般原则。
[重点难点] 1. 几种常用数制间的转换。主要内容:二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。2. 二进制算术运算。主要内容:二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处,补码运算。
[教学内容]
第一节 数字信号与模拟信号。主要内容: 数字信号与模拟信号、数字电路的含义、
研究对象、特点与应用。
第二节 几种常用数制间的转换。主要内容:二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。
第三节 二进制算术运算。主要内容:二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处,补码运算。
第四节 常用编码。主要内容: 8421BCD码、Gray 码的概念。
[考核目标] 课堂考练,每周布置作业,作业量2~3小时,主要针对基本数制转换和逻辑运算问题。
第二章:逻辑代数基础
[教学目的] 1. 掌握逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式;2. 掌握逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换;3. 掌握逻辑函数的公式化简法和图形化简法;4. 了解最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。
[重点难点] 1. 逻辑函数及其表示方法。主要内容:逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换。2. 逻辑函数的化简方法,主要内容:逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
[教学内容]
第一节 逻辑与逻辑代数的概念。
第二节 逻辑代数中的三种基本运算。主要内容:与、或、非三种基本运算和常用复合逻辑运算。
第三节 逻辑代数的基本公式和常用公式。
第四节 逻辑代数的基本定理。主要内容: 替代定理、反演定理、对偶定理。
第五节 逻辑函数及其表示方法。主要内容:逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换。
第六节 逻辑函数的化简方法。主要内容:逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
第七节 具有无关项的逻辑函数及其化简。主要内容:最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。
[考核目标] 作业,课堂考练。主要针对:1. 逻辑代数的基本定律和定理;2. 逻辑关系的表示方法及其相互转换;3. 逻辑函数的化简方法。
第三章:门电路
[教学目的] 1. 了解门电路的基本概念。2. 了解半导体二极管门电路。3. 熟悉CMOS 门电路和TTL 门电路。TTL 集成门系列,逻辑门电路使用中的几个实际问题。
[重点难点] 1.掌握二极管和三极管的开关特性以及二极管与三极管的常用开关应
用电路。CMOS 门(与非门、或非门、OD 门、传输门、三态门等)的特点和使用方法。
2.TTL 门(与非门、或非门、异或门、三态门,OC 门)的特点和使用方法。
[教学内容]
第一节 二极管及三极管的开关特性;最简单的与、或、非门电路。
1. 二极管的开关特性。 2.BJT的开关特性。 3.基本逻辑门电路。
第二节 TTL逻辑门电路:TTL 与非门、或非门、与或非门、异或门及TTL 门的改进系列,OC 门、三态门。OC 门的负载电阻的计算。
第三节MOS 逻辑门电路:与非门、或非门、OD 门、TG 门、模拟开关、三态门。改进的COMS 门及CMOS 门的正确使用。
[考核目标] 课堂讨论和课堂考练。主要针对常用TTL 门和COMS 门电路的正确使用方法。
第四章:组合逻辑电路
[教学目的] 1.掌握门级组合逻辑电路的分析与设计方法;2. 掌握常用组合逻辑电路,即编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用;3. 了解组合逻辑电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。。
[重点难点] 1. 组合逻辑电路的设计方法和分析步骤。2. 常用组合逻辑电路:编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用。
[教学内容]
第一节 组合逻辑电路的分析方法。主要内容:组合逻辑电路的分析方法和分析步骤。
第二节 组合逻辑电路的设计方法。主要内容:组合逻辑电路的设计方法和分析步骤。
第三节 常用组合逻辑电路。主要内容:编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用。
第四节 组合电路中的竞争与冒险现象。主要内容:组合电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对组合逻辑电路基本分析方法和设计方法。
第五章:触发器
[教学目的] 1. 掌握触发器的定义以及基本RS 触发器、同步RS 触发器、主从触发器、边沿触发器的逻辑功能、描述方法与动作特点;2. 掌握触发器逻辑功能与电路结构的区别。
[重点难点] 1.脉冲触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点;
2. 边沿触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。3. 触发器的异步置“0”、异步置“1”。
[教学内容]
第一节 SR锁存器。主要内容:SR 锁存器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第二节 电平触发的触发器。主要内容:电平触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第三节 脉冲触发的触发器。主要内容:脉冲触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第四节 边沿触发的触发器。主要内容:边沿触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第五节 触发器的逻辑功能及其描述方法。主要内容:触发器的逻辑功能及其描述方法,触发器逻辑功能与电路结构的区别。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对触发器RS 、JK 、D 、T 、T ’等五种逻辑功能及主从与边沿触发器的触发方式,各触发器之间的相互转换。
第六章:时序逻辑电路
[教学目的] 1. 掌握时序逻辑电路的定义及同步时序电路的分析与设计方法。深刻理解时序电路各方程组(输出方程组、驱动方程组、状态方程组),状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用;2. 了解常用时序电路,尤其是计数器、移位寄存器组成及工作原理,简单介绍异步时序电路的概念。
[重点难点] 1. 时序逻辑电路的分析方法;2. 同步计数器的逻辑功能、工作原理及应用;3. 时序逻辑电路的设计方法。
[教学内容]
第一节 时序逻辑电路的概念和特点。
第二节 时序逻辑电路的分析方法。主要内容:同步时序电路的分析方法和步骤,时序电路各方程组(驱动方程组、状态方程组、输出方程组),状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用。
第三节 寄存器和移位寄存器。主要内容:寄存器和移位寄存器组成、逻辑功能、工作原理及应用。
第四节 计数器。主要内容:同步计数器的逻辑功能、工作原理及应用。
第五节 时序逻辑电路的设计方法。主要内容:同步时序逻辑电路的设计方法和步骤。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对时序电路的分析方法和设计方法。常用典型时序逻辑电路的特点和功能。
第七章:半导体存储器
[教学目的] 掌握半导体存储器存储容量与地址线和数据线数的关系,RAM 的扩展连接,ROM 的应用。
[重点难点] 存储器容量的扩展。
[教学内容]
第一节 半导体存储器的功能及分类,了解它们在数字系统中的作用。
第二节 存储容量的扩展方法(位扩展、字扩展)。
[考核目标] 课堂练习和课堂讨论。 主要针对不同存储器的存储的特点、使用方法、扩展技术。
第八章:脉冲波形的产生与整形
[教学目的] 1.了解脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义;2. 掌握一种施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理、脉宽及周期的计算方法;3. 重点掌握由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
[重点难点] 555定时器的电路结构和工作原理,由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
[教学内容]
第一节 矩形脉冲的获取方法与主要参数。主要内容:脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义。
第二节 施密特触发器。主要内容:施密特触发器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第三节 单稳态触发器。主要内容:单稳态触发器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第四节 多谐振荡器。主要内容:多谐振荡器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第五节 555电路定时器及其应用。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对掌握脉冲波形的产生与整形,以及波形分析。了解波形参数的计算。
第九章:脉冲波形的产生与整形
[教学目的] 1. 了解ADC 、DAC 在数字系统中的作用及分类方法;2. 掌握权电阻网络
DAC ,倒T 型电阻网络DAC 的工作原理及DAC 的转换精度与速度;3. 对具有双极型输出的DAC 及权电流网络DAC 只做简单介绍;4. 掌握ADC 的转换步骤、取样定理,掌握逐次逼近型ADC 与双重积分型ADC 的工组原理及性能指标。
[重点难点] 1. 模/数转换器与数/模转换器在转换系统中的应用与地位。2. 数/模转换器的原理及其电路,D/A转换的速度和转换精度,模/数(A/D)转换过程中的取样、保持、量化、编码。3.V-T 变换型、双积分式A/D、并联比较式A/D、串并型A/D转换器。
[教学内容]
第一节 D/A转换器。主要内容:权电阻网络DAC ,倒T 型电阻网络DAC 的工作原理。
第二节 A/D转换器。主要内容:ADC 的转换步骤、取样定理,逐次逼近型ADC 与双重积分型ADC 的工组原理。
[考核目标] 课堂考练。主要针对掌握数字器、模拟器相互转换的方法,D/A、A/D转换器的精度和速度。了解其中必要的模拟开关,取样保持电路的结构与原理。
七、实践(实验)环节
(一)组合逻辑电路的设计与测试
[实践/实验内容] 1. 熟悉数字电路实验设备的使用方法,掌握基本门电路的工作原理及功能测试方法;2.. 测量组合逻辑电路的逻辑关系,利用与非门组成与门、或门和异或门电路,设计三变量表决器,其中A 具有否决权,并测量其逻辑功能。3. 设计用与非门或者与门和异或门组成实现半加器。
[实践/实验要求] 用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式,并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式,即写出用与非门组成与门、或门和异或门的逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件构成逻辑电路,进行设计电路的逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(二)译码器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试BCD 一七段译码器逻辑功能,测试计数一译码一显示电路的功能;2. 测试3线一8线译码器的逻辑功能。3. 用74LS138译码器实现逻辑函数。
RBI 、[实践/实验要求] 1. 正确连接测试电路,测试七段译码器的LT 、和BI /RBO
的逻辑功能及译码功能。2. 测试由四位二进制加法计数器组成一个十进制加法计数、译码和显示的电路,3. 测试3线一8线译码器的G1、G2A 、G2B 的逻辑功能及译码功能,列出功能表并分析其功能。4. 实现逻辑函数。写出设计具体步骤、画出接线图、进行逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(三)数据选择器及应用
[实践/实验内容] 1.测试数据选择器74LS151,74LS153的逻辑功能,正确连接测量各端点逻辑功能,熟悉中规模集成电路74LS151、74LS153数据选择器的工作原理、逻辑功能及其应用;2. 用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数;3. 用数据选择器74LS153设计三输入多数表决电路;4. 用双4选1数据选择器74LS153实现全加器。
[实践/实验要求] 1. 学生掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法,学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。2. 培养学生的分析、设计组合电路的技能电路的功能。3. 设计实现对应逻辑函数功能,要求写出设计全过程,画出接线图,进行逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(四)触发器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测量基本RS 触发器,JK 触发器和D 触发器的逻辑功能。由D 触发器转换成JK 、T 和T ’触发器,由JK 触发器转换成D 、T 、T ’触发器。2. 运用双D 触发器设计并制作乒乓球练习电路。
[实践/实验要求] 1. 掌握基本RS 、JK 、D 和T 触发器的逻辑功能,掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法,熟悉触发器之间相互转换的方法。培养学生的分析、设计时序电路的技能。2. 写出各类触发器的特性方程,正确连接测量各类触发器逻辑功能的电路,列出各触发器功能测试表格,并说明其逻辑功能,分析CP 、RD 、SD 端的作用。3. 正确连接转换电路,测量逻辑功能并列出特性表,写出各触发器间转换的方法。4. 设计项目要求画出设计路线。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(五)移位寄存器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试双向移位寄存器74LS194的逻辑功能。2. 根据移位寄存器特点设计实现环形和扭环形移位寄存器。
[实践/实验要求] 1. 掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。2. 熟悉移位寄存器的应用——实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。对实验过程出现
的问题能够独立进行分析。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(六)计数器及其应用
[实践/实验内容] 1.测试同步十进制可逆计数器的逻辑功能。2. 利用单片同步十进制可逆计数器独立设计任意进制加计数(复位法、预置法均可)。
[实践/实验要求] 1. 学习用集成触发器构成计数器的方法。2. 掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法。3. 画出接线图,正确连接电路并进行测试,自拟表格记录数据,分析实验结果。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(七)555时基电路及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试 555定时器逻辑功能,555定时器构造施密特触发器,测试施密特触发器的性能,用示波器观察波形;2. 555定时器构造单稳态触发器的性能测试(*选做),用示波器观察波形;3. 测试555定时器构造多谐振荡器的性能,用示波器观察波形;4. 设计模拟声响电路。
[实践/实验要求] 1. 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点;2. 掌握555型集成时基电路的基本应用。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(指包含于理论课程内的实践/实验内容环节,与人才培养方案保持。一致无该环节的课程不填写此项内容)
(八)综合创新实验
[实践/实验内容] 1. 测试按BCD 计数/时序译码器组成的分配器CD4017;2. 自拟设计实验方案实现多分频电路。
[实践/实验要求] 熟悉集成时序脉冲分配器的使用方法及其应用。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
八、考核方式
本课程为考试课。可开卷或闭卷进行测试,期末笔试占总成绩的70%,平时作业、小测验占总成绩的10%,实验占总成绩的20%。考核成绩合格才能获得学分。具体内容
九、其他说明
1. 课堂讲授:按照教学大纲要求进行全面的教与学习,以基础为主,重点难点突出,合理安排课程内容。建议本课程在理论讲解的同时,根据情况安插重点章节的习题课;增加较多的上机仿真虚拟实验;在条件具备时,亦可开设一定的硬件实验。
2. 课堂讨论:对相关内容及实验安排分析讨论课。
3. 课后作业:课后的作业环节主要目的在于使学生通过一定数量的习题及练习,并结合课程论文和算法程序巩固、加深对课程内容的理解和对整个课程体系的认识。课后作业包括教材每章后面的习题和补充作业,具体形式有:计算题、问答题、算法程序编写、课程论文。
经常浏览国内外各个工科院校电子电子信息类专业方面的网站,搜索有关数字电子技术的信息,参与网上讨论,掌握最新的发展动态;参与一些小的科技制作;撰写科技论文等。
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《数字电子技术》教学大纲
学时:80 学分:3.5
课程类别:专业基础课(核心课程) 课程编码:25030210
开设年级:二年级第二学期 撰写人:郑雁翎
审核人:XXX
一、课程说明
《数字电子电路》是自动化专业在电子技术方面入门性质的专业基础课,是理论和实际紧密结合的实践性和应用性很强的一门课程。本课程阐述数字系统的基本原理和设计方法。通过本课程的学习,使使学生熟练掌握数字电路的基础理论知识,理解基本数字逻辑电路的工作原理,掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法,具有运用数字逻辑电路初步解决数字逻辑问题的能力。培养学生的智力技能入手,提高他们分析问题、解决问题以及实践应用的能力,同时也为以后专业课程的学习和毕业后从事电子、电气工程、自动化以及计算机应用技术方面的工作打下必要的基础。
本课程作为专业基础课,在课程体系中起到承上启下的作用。课程的数学及物理基础为:《高等数学》、《大学物理》;本课程的先修课程:《电路基础》,《模拟电子技术基》。本课程的后续课程为:《计算机控制》、《微机控制》、《单片机原理及应用》、《数字信号的处理》等课程的学习打下基础,数字信号处理,DSP 原理及应用、数字图像处理等。
二、教学目标
本课程的目的是通过对常用数字电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习,使学生了解当今数字电子技术发展潮流和方向,掌握具体数字电路及系统的分析和设计方法,并能应用常用的中、小规模数字集成电路进行逻辑电路设计等,获得数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养本科生在数字电子技术方面的分析、设计、综合与创新的能力。通过这门课程的学习和训练,达到掌握先进电子技术的目的。
(表格内容为五号楷体,可分节,与第七项教学内容相一致)
四、教学方式
本门课采用课堂教学、实验和学生自学相结合,并辅之以课堂讨论,讲练结合,采用多媒体教学手段为主,重点难点辅以板书。用于基本概念、理论分析及应用的课堂讲授约占总学时的80%。习题课、课堂讨论、实验操作约占总学时的20%。本课程安排了5次实验课,以便学生掌握基本实验技能。
五、教材及参考资源
教材:
阎石主编. 数字电子技术基础(第五版). 北京:高等教育出版社,2006
参考资源:
[1] 江晓安. 数字电子技术. 西安:西安电子科技大学出版社,2004
[2] 张克农. 数字电子技术基础. 北京:高等教育出版社,2003
[3] 康华光.《电子技术基础》数字部分(第四版).高等教育出版社,2000
六、教学基本内容
第一章 数制和码制
[教学目的] 1.掌握数制的定义及各种数制之间的转换方法;2. 掌握掌握BCD 码、格雷码编码方法;3. 了解编码的一般原则。
[重点难点] 1. 几种常用数制间的转换。主要内容:二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。2. 二进制算术运算。主要内容:二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处,补码运算。
[教学内容]
第一节 数字信号与模拟信号。主要内容: 数字信号与模拟信号、数字电路的含义、
研究对象、特点与应用。
第二节 几种常用数制间的转换。主要内容:二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。
第三节 二进制算术运算。主要内容:二进制的算术运算与逻辑运算的不同之处,补码运算。
第四节 常用编码。主要内容: 8421BCD码、Gray 码的概念。
[考核目标] 课堂考练,每周布置作业,作业量2~3小时,主要针对基本数制转换和逻辑运算问题。
第二章:逻辑代数基础
[教学目的] 1. 掌握逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式;2. 掌握逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换;3. 掌握逻辑函数的公式化简法和图形化简法;4. 了解最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。
[重点难点] 1. 逻辑函数及其表示方法。主要内容:逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换。2. 逻辑函数的化简方法,主要内容:逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
[教学内容]
第一节 逻辑与逻辑代数的概念。
第二节 逻辑代数中的三种基本运算。主要内容:与、或、非三种基本运算和常用复合逻辑运算。
第三节 逻辑代数的基本公式和常用公式。
第四节 逻辑代数的基本定理。主要内容: 替代定理、反演定理、对偶定理。
第五节 逻辑函数及其表示方法。主要内容:逻辑函数的四种表示方法(真值表法、逻辑式法、卡诺图法及逻辑图法)及其相互之间的转换。
第六节 逻辑函数的化简方法。主要内容:逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
第七节 具有无关项的逻辑函数及其化简。主要内容:最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。
[考核目标] 作业,课堂考练。主要针对:1. 逻辑代数的基本定律和定理;2. 逻辑关系的表示方法及其相互转换;3. 逻辑函数的化简方法。
第三章:门电路
[教学目的] 1. 了解门电路的基本概念。2. 了解半导体二极管门电路。3. 熟悉CMOS 门电路和TTL 门电路。TTL 集成门系列,逻辑门电路使用中的几个实际问题。
[重点难点] 1.掌握二极管和三极管的开关特性以及二极管与三极管的常用开关应
用电路。CMOS 门(与非门、或非门、OD 门、传输门、三态门等)的特点和使用方法。
2.TTL 门(与非门、或非门、异或门、三态门,OC 门)的特点和使用方法。
[教学内容]
第一节 二极管及三极管的开关特性;最简单的与、或、非门电路。
1. 二极管的开关特性。 2.BJT的开关特性。 3.基本逻辑门电路。
第二节 TTL逻辑门电路:TTL 与非门、或非门、与或非门、异或门及TTL 门的改进系列,OC 门、三态门。OC 门的负载电阻的计算。
第三节MOS 逻辑门电路:与非门、或非门、OD 门、TG 门、模拟开关、三态门。改进的COMS 门及CMOS 门的正确使用。
[考核目标] 课堂讨论和课堂考练。主要针对常用TTL 门和COMS 门电路的正确使用方法。
第四章:组合逻辑电路
[教学目的] 1.掌握门级组合逻辑电路的分析与设计方法;2. 掌握常用组合逻辑电路,即编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用;3. 了解组合逻辑电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。。
[重点难点] 1. 组合逻辑电路的设计方法和分析步骤。2. 常用组合逻辑电路:编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用。
[教学内容]
第一节 组合逻辑电路的分析方法。主要内容:组合逻辑电路的分析方法和分析步骤。
第二节 组合逻辑电路的设计方法。主要内容:组合逻辑电路的设计方法和分析步骤。
第三节 常用组合逻辑电路。主要内容:编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用。
第四节 组合电路中的竞争与冒险现象。主要内容:组合电路中的竞争与冒险现象、产生原因及消除方法。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对组合逻辑电路基本分析方法和设计方法。
第五章:触发器
[教学目的] 1. 掌握触发器的定义以及基本RS 触发器、同步RS 触发器、主从触发器、边沿触发器的逻辑功能、描述方法与动作特点;2. 掌握触发器逻辑功能与电路结构的区别。
[重点难点] 1.脉冲触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点;
2. 边沿触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。3. 触发器的异步置“0”、异步置“1”。
[教学内容]
第一节 SR锁存器。主要内容:SR 锁存器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第二节 电平触发的触发器。主要内容:电平触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第三节 脉冲触发的触发器。主要内容:脉冲触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第四节 边沿触发的触发器。主要内容:边沿触发的触发器的电路结构、逻辑功能、描述方法与动作特点。
第五节 触发器的逻辑功能及其描述方法。主要内容:触发器的逻辑功能及其描述方法,触发器逻辑功能与电路结构的区别。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对触发器RS 、JK 、D 、T 、T ’等五种逻辑功能及主从与边沿触发器的触发方式,各触发器之间的相互转换。
第六章:时序逻辑电路
[教学目的] 1. 掌握时序逻辑电路的定义及同步时序电路的分析与设计方法。深刻理解时序电路各方程组(输出方程组、驱动方程组、状态方程组),状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用;2. 了解常用时序电路,尤其是计数器、移位寄存器组成及工作原理,简单介绍异步时序电路的概念。
[重点难点] 1. 时序逻辑电路的分析方法;2. 同步计数器的逻辑功能、工作原理及应用;3. 时序逻辑电路的设计方法。
[教学内容]
第一节 时序逻辑电路的概念和特点。
第二节 时序逻辑电路的分析方法。主要内容:同步时序电路的分析方法和步骤,时序电路各方程组(驱动方程组、状态方程组、输出方程组),状态转换表、状态转换图及时序图在分析和设计时序电路中的重要作用。
第三节 寄存器和移位寄存器。主要内容:寄存器和移位寄存器组成、逻辑功能、工作原理及应用。
第四节 计数器。主要内容:同步计数器的逻辑功能、工作原理及应用。
第五节 时序逻辑电路的设计方法。主要内容:同步时序逻辑电路的设计方法和步骤。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对时序电路的分析方法和设计方法。常用典型时序逻辑电路的特点和功能。
第七章:半导体存储器
[教学目的] 掌握半导体存储器存储容量与地址线和数据线数的关系,RAM 的扩展连接,ROM 的应用。
[重点难点] 存储器容量的扩展。
[教学内容]
第一节 半导体存储器的功能及分类,了解它们在数字系统中的作用。
第二节 存储容量的扩展方法(位扩展、字扩展)。
[考核目标] 课堂练习和课堂讨论。 主要针对不同存储器的存储的特点、使用方法、扩展技术。
第八章:脉冲波形的产生与整形
[教学目的] 1.了解脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义;2. 掌握一种施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理、脉宽及周期的计算方法;3. 重点掌握由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
[重点难点] 555定时器的电路结构和工作原理,由555定时器组成三种脉冲电路(施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理,及波形参数与电路参数之间的关系。
[教学内容]
第一节 矩形脉冲的获取方法与主要参数。主要内容:脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义。
第二节 施密特触发器。主要内容:施密特触发器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第三节 单稳态触发器。主要内容:单稳态触发器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第四节 多谐振荡器。主要内容:多谐振荡器的工作原理、主要参数的计算、分析方法和应用。
第五节 555电路定时器及其应用。
[考核目标] 作业,课堂考练和实验操作。主要针对掌握脉冲波形的产生与整形,以及波形分析。了解波形参数的计算。
第九章:脉冲波形的产生与整形
[教学目的] 1. 了解ADC 、DAC 在数字系统中的作用及分类方法;2. 掌握权电阻网络
DAC ,倒T 型电阻网络DAC 的工作原理及DAC 的转换精度与速度;3. 对具有双极型输出的DAC 及权电流网络DAC 只做简单介绍;4. 掌握ADC 的转换步骤、取样定理,掌握逐次逼近型ADC 与双重积分型ADC 的工组原理及性能指标。
[重点难点] 1. 模/数转换器与数/模转换器在转换系统中的应用与地位。2. 数/模转换器的原理及其电路,D/A转换的速度和转换精度,模/数(A/D)转换过程中的取样、保持、量化、编码。3.V-T 变换型、双积分式A/D、并联比较式A/D、串并型A/D转换器。
[教学内容]
第一节 D/A转换器。主要内容:权电阻网络DAC ,倒T 型电阻网络DAC 的工作原理。
第二节 A/D转换器。主要内容:ADC 的转换步骤、取样定理,逐次逼近型ADC 与双重积分型ADC 的工组原理。
[考核目标] 课堂考练。主要针对掌握数字器、模拟器相互转换的方法,D/A、A/D转换器的精度和速度。了解其中必要的模拟开关,取样保持电路的结构与原理。
七、实践(实验)环节
(一)组合逻辑电路的设计与测试
[实践/实验内容] 1. 熟悉数字电路实验设备的使用方法,掌握基本门电路的工作原理及功能测试方法;2.. 测量组合逻辑电路的逻辑关系,利用与非门组成与门、或门和异或门电路,设计三变量表决器,其中A 具有否决权,并测量其逻辑功能。3. 设计用与非门或者与门和异或门组成实现半加器。
[实践/实验要求] 用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式,并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式,即写出用与非门组成与门、或门和异或门的逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件构成逻辑电路,进行设计电路的逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(二)译码器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试BCD 一七段译码器逻辑功能,测试计数一译码一显示电路的功能;2. 测试3线一8线译码器的逻辑功能。3. 用74LS138译码器实现逻辑函数。
RBI 、[实践/实验要求] 1. 正确连接测试电路,测试七段译码器的LT 、和BI /RBO
的逻辑功能及译码功能。2. 测试由四位二进制加法计数器组成一个十进制加法计数、译码和显示的电路,3. 测试3线一8线译码器的G1、G2A 、G2B 的逻辑功能及译码功能,列出功能表并分析其功能。4. 实现逻辑函数。写出设计具体步骤、画出接线图、进行逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(三)数据选择器及应用
[实践/实验内容] 1.测试数据选择器74LS151,74LS153的逻辑功能,正确连接测量各端点逻辑功能,熟悉中规模集成电路74LS151、74LS153数据选择器的工作原理、逻辑功能及其应用;2. 用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数;3. 用数据选择器74LS153设计三输入多数表决电路;4. 用双4选1数据选择器74LS153实现全加器。
[实践/实验要求] 1. 学生掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法,学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。2. 培养学生的分析、设计组合电路的技能电路的功能。3. 设计实现对应逻辑函数功能,要求写出设计全过程,画出接线图,进行逻辑功能测试。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(四)触发器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测量基本RS 触发器,JK 触发器和D 触发器的逻辑功能。由D 触发器转换成JK 、T 和T ’触发器,由JK 触发器转换成D 、T 、T ’触发器。2. 运用双D 触发器设计并制作乒乓球练习电路。
[实践/实验要求] 1. 掌握基本RS 、JK 、D 和T 触发器的逻辑功能,掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法,熟悉触发器之间相互转换的方法。培养学生的分析、设计时序电路的技能。2. 写出各类触发器的特性方程,正确连接测量各类触发器逻辑功能的电路,列出各触发器功能测试表格,并说明其逻辑功能,分析CP 、RD 、SD 端的作用。3. 正确连接转换电路,测量逻辑功能并列出特性表,写出各触发器间转换的方法。4. 设计项目要求画出设计路线。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(五)移位寄存器及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试双向移位寄存器74LS194的逻辑功能。2. 根据移位寄存器特点设计实现环形和扭环形移位寄存器。
[实践/实验要求] 1. 掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。2. 熟悉移位寄存器的应用——实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。对实验过程出现
的问题能够独立进行分析。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(六)计数器及其应用
[实践/实验内容] 1.测试同步十进制可逆计数器的逻辑功能。2. 利用单片同步十进制可逆计数器独立设计任意进制加计数(复位法、预置法均可)。
[实践/实验要求] 1. 学习用集成触发器构成计数器的方法。2. 掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法。3. 画出接线图,正确连接电路并进行测试,自拟表格记录数据,分析实验结果。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(七)555时基电路及其应用
[实践/实验内容] 1. 测试 555定时器逻辑功能,555定时器构造施密特触发器,测试施密特触发器的性能,用示波器观察波形;2. 555定时器构造单稳态触发器的性能测试(*选做),用示波器观察波形;3. 测试555定时器构造多谐振荡器的性能,用示波器观察波形;4. 设计模拟声响电路。
[实践/实验要求] 1. 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点;2. 掌握555型集成时基电路的基本应用。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
(指包含于理论课程内的实践/实验内容环节,与人才培养方案保持。一致无该环节的课程不填写此项内容)
(八)综合创新实验
[实践/实验内容] 1. 测试按BCD 计数/时序译码器组成的分配器CD4017;2. 自拟设计实验方案实现多分频电路。
[实践/实验要求] 熟悉集成时序脉冲分配器的使用方法及其应用。
[实践/实验学时周数] 2学时
[实践/实验方式] 设计型实验
[实践/实验场所] 电子技术实验室
八、考核方式
本课程为考试课。可开卷或闭卷进行测试,期末笔试占总成绩的70%,平时作业、小测验占总成绩的10%,实验占总成绩的20%。考核成绩合格才能获得学分。具体内容
九、其他说明
1. 课堂讲授:按照教学大纲要求进行全面的教与学习,以基础为主,重点难点突出,合理安排课程内容。建议本课程在理论讲解的同时,根据情况安插重点章节的习题课;增加较多的上机仿真虚拟实验;在条件具备时,亦可开设一定的硬件实验。
2. 课堂讨论:对相关内容及实验安排分析讨论课。
3. 课后作业:课后的作业环节主要目的在于使学生通过一定数量的习题及练习,并结合课程论文和算法程序巩固、加深对课程内容的理解和对整个课程体系的认识。课后作业包括教材每章后面的习题和补充作业,具体形式有:计算题、问答题、算法程序编写、课程论文。
经常浏览国内外各个工科院校电子电子信息类专业方面的网站,搜索有关数字电子技术的信息,参与网上讨论,掌握最新的发展动态;参与一些小的科技制作;撰写科技论文等。
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