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《数字电路》教学大纲

发布人:wjdzx 编辑:wjdzx     发布日期:2017-04-10 浏览次数:

课程名称:数字电子技术(Digital Circuits)

课程编号:051108

课程学时:75=57+18

适用专业:电子信息工程、计算机科学与技术

建议教材:阎石,《数字电子技术基础》,高等教育出版社,199811月第4版。

开课单位:皖江学院电子信息系

一、课程的性质与任务

本课程是电子信息工程专业、通信工程专业本科生的专业必修课。作为电子信息工程专业重要的专业基础课,本课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用,掌握数字电路的分析方法和设计方法。

二、 课程的基本内容及要求

第一章 逻辑代数基础

教学内容】

第一节 概述

一、数字量和模拟量;二、数制和码制;三、算术运算和逻辑运算。

第二节 逻辑代数中的三种基本运算

第三节 逻辑代数的基本公式和常用公式

一、基本公式;二、若干常用公式。

第四节 逻辑代数的基本定理

一、代入定理;二、反演定理;三、对偶定理。

第五节 逻辑函数及其表示方法

一、逻辑函数;二、逻辑函数的表示方法;三、逻辑函数的两种标准形式。

第六节 逻辑函数的公式法化简法

一、逻辑函数的最简形式;二、常用的化简方法。

第七节 逻辑函数的卡诺图化简法

一、逻辑函数的卡诺图表示法;二、用卡诺图化简逻辑函数。

第八节 具有无关项的逻辑函数及其化简

一、约束项、任意项和逻辑函数式中的无关项;二、无关项在化简逻辑函数中的应用。

教学要求】

通过本章教学,使学生明确数字电子技术的学科性质、基本内容和学习意义,了解本门课程的教学要求和学习方法。掌握常见的数制(如:十进制、二进制、八进制、十六进制等)及其之间的相互转换;掌握常见的代码(如:8421、余三码、循环码等)以及数制与代码之间的相互转换。了解二进制数(包括正、负二进制数)的表示和补码的运算。掌握三种基本的逻辑运算(如:与、或、非)和常见的复合逻辑运算(如:异或、同或等);掌握逻辑代数的基本定理、基本规则和常见公式;掌握逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明;掌握逻辑函数的表示方法(如:真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、逻辑电路图)及其之间的相互转换;掌握逻辑函数的卡诺图化简(包括带有随意项的卡诺图的化简);掌握正逻辑和负逻辑的概念。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。

课程的重点、难点

电子技术的分类;数字量与模拟量的特点;重点是常见的数制(如:十进制、二进制、八进制、十六进制等)及其之间的相互转换;常见的代码(如:8421码、余三码、循环码等)以及数制与代码之间的相互转换。难点是数制与代码之间的相互转换以及二进制数(包括正、负二进制数)的表示法和补码的运算。掌握三种基本的逻辑运算(如:与、或、非)和常见的复合逻辑运算(如:异或、同或等);掌握逻辑代数的基本定理、基本规则和常见公式;掌握逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明;掌握逻辑函数的表示方法及其之间的相互转换;掌握逻辑函数的卡诺图化简(包括带有随意项的卡诺图的化简);掌握正逻辑和负逻辑的概念。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;了解引入变量的卡诺图(VEM化简。

第二章 逻辑门电路

教学内容】

第一节 晶体管的开关特性

一、二极管的开关特性;二、三极管的开关特性;三、MOS管的开关特性。

第二节 基本逻辑门电路

一、二极管与门和或门;二、三极管非门。

第三节 TTL集成逻辑门电路

一、TTL非门和或门;二、TTL复合门;三、TTL集电极开路门和三态门。

第四节 CMOS集成门电路

一、CMOS非门和或门;二、CMOS复合门;三、CMOS传输门,三态门和漏极开路门。

重点、难点】

本章的重点是晶体管的开关特性;基本逻辑门电路;TTL集成逻辑门电路(包括TTL反相器的工作原理,静态输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性,开关特性);MOS门电路(包括CMOS反相器的工作原理及静态特性)。难点是TTL集成逻辑门电路(包括TTL反相器的工作原理、传输特性、输入特性、输出特性、输入负载特性、动态特性,TTL与非门、或非门、与或非门、异或门及以及TTL门的改进系列,OC门、三态门以及OC门的负载电阻的计算);和MOS门电路(包括CMOS反相器的静态特性,电压传输特性,电流传输特性,输入特性,输出特性,输入端噪声容限)。

教学要求】

通过本章教学,使学生掌握晶体管的开关特性;掌握基本逻辑门电路组成和工作原理;掌握TTL反相器的工作原理,静态输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性,开关特性;掌握CMOS反相器的工作原理及静态特性。了解门电路的定义及分类方法;了解其它TTL门(与非门、或非门、异或门、三态门,OC门)的工作原理及TTL门的改进系列;了解OC门的负载电阻的计算;了解CMOS反相器的动态特性以及其他CMOS门(与非门、或非门等)的工作原理。

第三章 组合逻辑电路

教学内容】

第一节 组合逻辑电路的分析和设计

一、组合逻辑电路的特点;二、组合逻辑电路的分析;三、组合逻辑电路的设计。

第二节 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

一、组合逻辑电路的分析方法;二、组合逻辑电路的设计方法。

第三节 若干常用的组合逻辑电路

一、编码器;二、译码器;三、数据选择器;四、加法器;五、数值比较器。

第四节 组合逻辑电路的竞争-冒险现象

本节选修。

一、竞争-冒险现象及其成因;二、检查竞争-冒险的方法;三、消除竞争-冒险现象的方法。

重点、难点】

本章的重点是组合逻辑电路的定义;组合逻辑电路的分析和设计;常用组合逻辑电路(如:数据选择器、加法器、数值比较器、编码器、译码器)的基本概念、工作原理及功能;用MSI(如:用数据选择器、加法器、译码器)实现组合逻辑电路的设计。难点是用MSI(如:用数据选择器、加法器、译码器)实现中、大规模集成电路的组合逻辑设计;组合逻辑电路的竞争-冒险。

教学要求】

通过本章教学,使学生掌握组合逻辑电路的定义;掌握组合逻辑电路的分析和设计;掌握常用组合逻辑电路(如:数据选择器、加法器、数值比较器、编码器、译码器)的基本概念、工作原理及功能;掌握用MSI实现组合逻辑电路的设计。了解组合逻辑电路的竞争-冒险现象、产生原因及消除方法。

第四章 触发器

教学内容】

第一节 概述

第二节 触发器的电路结构与动作特点

一、基本RS触发器的电路结构与动作特点;二、同步RS触发器的电路结构与动作特点;三、主从触发器的电路结构与动作特点;四、边沿触发器的电路结构与动作特点。

第三节 触发器的逻辑功能及其描述方法

一、触发器按逻辑功能的分类;二、触发器的电路结构和逻辑功能的关系。

第四节 触发器的动态特性

本节选修。

一、基本RS触发器的动态特性;二、同步RS触发器的动态特性;三、主从触发器的动态特性;*四、维持阻塞触发器的动态特性

重点、难点】

本章的重点是几种常见触发器(如:基本RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器)的组成结构、工作原理和逻辑功能;触发器的功能表示(如:特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图)及其之间的相互转换;触发器的公式法类型转换和图形法类型转换。难点是主从触发器、边沿触发器的组成结构和逻辑功能;触发器的功能表示(如:特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图)及其之间的相互转换;触发器的公式法类型转换和图形法类型转换。

教学要求】

通过本章教学,使学生掌握几种常见触发器(如:基本RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器)的组成结构和逻辑功能;掌握触发器的功能表示(如:特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图)及其之间的相互转换;掌握触发器的公式法类型转换和图形法类型转换。了解触发器的基本应用。

第五章 时序逻辑电路

教学内容】

第一节 概述

第二节 时序逻辑电路的分析方法

一、同步时序逻辑电路的分析方法;二、时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和时序图;三、异步时序逻辑电路的分析方法。

第三节 若干常用的时序逻辑电路

一、寄存器和移位寄存器;二、计数器;#三、顺序脉冲发生器。

第四节 时序逻辑电路的设计方法

一、同步时序逻辑电路的设计方法;*二、时序逻辑电路的自启动设计;*三、异步时序逻辑电路的设计方法

5 时序逻辑电路中的竞争-冒险现象

本节选修。

一、时序逻辑电路的设计步骤;二、同步时序逻辑电路的设计方法。

重点、难点】

本章的重点是时序逻辑电路的基本概念(如:时序逻辑电路的定义、分类等);时序逻辑电路的分析;时序逻辑电路的功能表示(如:方程组、状态表、状态图、时序图);常见时序逻辑电路(如:计数器、寄存器)的组成和工作原理;同步时序逻辑电路的设计。难点是时序逻辑电路的设计;时序逻辑电路的功能表示(如:方程组、状态表、状态图、时序图);常用时序电路,尤其是计数器、移位寄存器组成及工作原理。

教学要求】

通过本章教学,使学生掌握时序逻辑电路的基本概念;时序逻辑电路的分析;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;掌握同步时序逻辑电路的设计。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;了解异步时序逻辑电路的设计。

第六章 脉冲的产生、整形电路

教学内容】

第一节 概述

第二节 施密特触发器

一、用门电路组成的施密特触发器;二、集成施密特触发器;三、施密特触发器的应用。

第三节 单稳态触发器

一、用门电路组成的单稳态触发器;二、集成单稳态触发器。

第四节 多谐振荡器

一、对称式多谐振荡器;二、非对称式多谐振荡器;三、环形振荡器;四、用施密特触发器构成的多谐振荡器;五、石英晶体多谐振荡器。

第五节 555定时器及其应用

一、555定时器的电路结构与功能;二、用555定时器接成的施密特触发器;三、用555定时器接成的单稳态触发器;四、用555定时接成的多谐振荡器。

重点、难点】

本章的重点和难点是555定时器的构成及功能表;由555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路组成、工作原理及其应用。

教学要求】

本章是选修内容,通过本章教学,使学生掌握施密特触发器、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;重点掌握由555定时器组成脉冲电路(如施密特触发器,单稳触发器和多谐振荡器)的工作原理以及波形参数与电路参数之间的关系。了解脉冲产生及整形电路的分类及脉冲波形参数的定义。

第七章 半导体存储器

教学内容】

第一节 概述

第二节 只读存储器ROM

一、固定ROM;二、PROM;三、EPROM;四、E2ROM

第三节 随机存储器RAM

一、静态随机存储器SRAM;二、动态随机存储器DRAM

第四节 存储器容量的扩展

一、位扩展方式;二、字扩展方式。

第五节 用存储器实现组合逻辑函数

用存储器实现组合逻辑函数。

重点、难点】

本章的重点是半导体存储器的功能及分类;只读存储器ROM、随机存储器RAM的组成及工作原理;存储器容量的扩展及如何用存储器实现组合逻辑函数。难点是存储器容量的扩展及如何用存储器实现组合逻辑函数。

教学要求】

本章是选修内容,通过本章教学,使学生了解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。了解只读存储器ROM、随机存储器RAM的组成及工作原理,存储器容量的扩展方法及如何用存储器实现组合逻辑函数。

第九章 数模和模数转换器

教学内容】

第一节 D/A转换器

一、D/A基本原理;二、权电阻网络DAC;三、倒T型电阻网络DAC

第二节 A/D转换器

一、A/D基本原理;二、逐次逼近型ADC;三、双重积分型ADC

重点、难点】

本章的重点是D/A基本原理,常见D/A转换器(如:权电阻网络DAC,倒T型电阻网络DAC)的电路组成和工作原理;A/D转换器的基本原理, A/D转换器的转换步骤、取样定理,常见A/D转换器(如:逐次逼近型ADC与双重积分型ADC)的电路组成和工作原理。难点是倒T型电阻网络DAC的电路组成和工作原理;双重积分型ADC的电路组成和工作原理。

教学要求】

通过本章教学,使学生了解D/A基本原理,常见D/A转换器(如:权电阻网络DAC,倒T型电阻网络DAC)的电路组成和工作原理;了解A/D转换器的基本原理, A/D转换器的转换步骤、取样定理,了解常见A/D转换器(如:逐次逼近型ADC与双重积分型ADC)的电路组成和工作原理。

实验教学内容及要求:

实验一 TTL集成逻辑门的逻辑功能测试

目的和要求:

1 熟悉YB02-1型数字电路实验箱

2.、掌握TTL集成与非门逻辑功能的测试方法

3 掌握TTL器件的基本使用规则

实验二: 译码器及其应用

目的和要求:

1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能的测试及其使用方法

2、熟悉数码管的使用

实验三: 组合逻辑电路的设计与测试

目的和要求:

掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

实验四: 数据选择器及其应用

目的和要求:

1、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及其使用方法

2、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。

实验五: 触发器及其应用

目的和要求

1、掌握基本SRJKDT触发器的逻辑功能;

2、掌握集成触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法;

3、熟悉触发器之间相互转换的方法。

实验六: 移位寄存器及其应用

目的和要求:
  l
、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。

实验七 :计数器及其应用

目的和要求:

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、运用集成计数器构成一个1/N分频器。

三、课程学时分配

 

 

实践活动

其他

1.逻辑代数基础

10

3

课程设计一周

2.门电路

6

3.组合逻辑电路

10

6

4.触发器

5

3

5.时序逻辑电路

12

6

6.脉冲波形的产生和整形

6

7.半导体存储器

2

9.D/AA/D转换

6

57

18

 

四、考核及成绩评定方法

本课程考试采取闭卷”(占总成绩的70%)方式进行。主要测试本课程的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用,测评学生的理解、分析、设计、应用和综合等方面能力。

《数字电子技术》课程期末考试的成绩占《数字电子技术》课程总成绩的70%

《数字电子技术》课程实验的成绩占《数字电路》课程总成绩的15%

《数字电子技术》课程平时和作业的成绩占《数字电子技术》课程总成绩的15%

五、教材和参考书目

使用教材】

阎石,《数字电子技术基础》,高等教育出版社,199811月第4版。

教学参考书目】

1、 康华光,《电子技术基础(数字部分)》,高等教育出版社,20061月第5版。

2、 余孟尝,《数字电子技术基础简明教程》,高等教育出版社,1999年第2版。

3、 韩振振,《数字电路逻辑设计》,大连理工大学出版社,20008月第3版。

4、 江国强,《现代数字逻辑电路》,电子工业出版社,20028月版。

5、 Robert D.Thompson,《数字电路简明教程》,电子工业出版社,20037月第1版。

六、大纲说明

1、课程的性质、地位和任务

《数字电子技术》课程是电子信息工程专业、通信工程专业本科生的专业必修课。作为电子信息工程专业、通信工程的重要专业基础课,本课程的主要任务是使学生掌握数字电子技术的基本概念、基本理论、基本知识和基本应用,掌握数字电路的分析方法和设计方法。

2、课程教学的基本要求

1)在保证课程教学的科学性和系统性的前提下,坚持理论密切联系实际,并着重突出本课程的应用性和实践性。

2)有关本课程的基本概念、基本知识和基本技能,作为教学的重点内容,要求学生牢固掌握并熟练运用;要求学生系统掌握数字电路(包括组合逻辑电路、时序逻辑电路)的分析、设计和应用;目的是在保证学生掌握基本内容的前提下,培养、提高学生处理实际问题和自学的能力,为今后学习有关专业课,以及为解决工程实践中所遇到的数字电路系统问题打下坚实的基础。

3)课堂讲授实行启发式,力求做到少而精,突出重点,并注意将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。

4)坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中,将根据正常教学进度布置一定量的课后作业,并要求学生按时完成。

2、课程教学建议

《数字电子技术》的先修课程是《电路分析》、《模拟电子技术》等。鉴于教学对象已有了一定的电子技术基础知识,而课程内容中的电路图较多、图形复杂,教学方式以多媒体为主,辅以适量板书为佳。

数字电子技术》课程实验,除了巩固加深某些重要的基础理论外,主要在于帮助学生认识现象,掌握基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能。并注重于某些理论知识的综合应用,其目的是培养学生综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。要求学生在教师的指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作,并写出实验报告。这对于提高学生的素质和科学实验能力非常有益。

若课时充裕,可增加脉冲波形的产生和整形“ D/AA/D转换部分的实验内容。

七、制定人: 审定人:张持健