《数字逻辑电路(1)》课程教学大纲.docx

数字逻辑电路教学大纲一、课程基本信息课程名称数字逻辑电路Digital Logic Circuit课程编码OSI210111030开课院部海洋与空间信息学院课程团队通信系统组学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时52适用专业软件工程授课语言中文先修课程大学物理（2-1）、大学物理（2-2）课程简介 （必修）数字系统设计是软件工程专业的一门专业基础课。主要教学内容包括数字逻辑基础、组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路 的分析与设计、常用中规模集成数字电路芯片的工作原理和应用、数字逻辑电路的应用等，是计算机软硬件技术等课程的理论基础。通过本课程的学习，使学生获得本专业范围内数字逻辑电路方面的基本知识、基本理论和基本技能；能够利用逻辑代数的逻辑运算和 基本定理，对数字逻辑电路的相关工程问题进行适当的逻辑描述；能够针对软件工程领域中具体的组合逻辑电路和时序电路，明确电路设 计的关键问题，选择合适的设计方法、开发工具和芯片完成方案设计、实验系统搭建，实施实验进行电路功能测试；并能够分析相关实验 数据，得到合理有效的结论。"Digital System Design" is a professional basic course for software engineering major. The main teaching contents include digital logic Foundation, analysis and design of combinational logic circuits, analysis and design of sequential logic circuits, working principle and application of commonly used medium-scale integrated digital circuit chips, the application of digital logic circuits is the theoretical basis of computer software and hardware technology and other courses.Through the study of this course, students can acquire basic knowledge, basic theories and basic skills in digital logic circuits within the scope of this major. Able to use the logic operations and basic theorems of logic algebra, properly describe the engineering problems related to digital logic circuits; Be able to define the key problems of circuit design for specific combinational logic circuits and sequential circuits in the field of software engineering, select appropriate design methods, development tools and chips to complete the scheme design and experimental system construction, and carry out experiments to test the circuit function. And can analyze the relevant experimental data to obtain reasonable and effective conclusions.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 :能够利用数字逻辑电路的相关知识和方法，对软件工程问题中的组合逻辑电路和时序逻辑电 路进行设计与实现。是1.32M2目标2 ：能运用数字逻辑电路的相关知识和分析设计方法，按照预定的实验方案，分析组合逻辑电路 和时序逻辑电路的相关因素和性能指标，搭建实验系统并实施实验，并能正确地采集实验数据。是4.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1第1章第一章数制和码 制本章重点难点：二进制与其他常用进制的转换，补码及二进制 补码运算，常用编码的编码规则。/21.11.1概述模拟信号，数字信号；模拟电路，数字电路；数字电路的特占八、OMl().5讲授().5预习31.21.2几种常用的数 制数制的定义，二进制，八进制，十进制，十六进制。Ml().5讲授0.5自学41.31.3不同数制间的 转换几种常用数制之间的相互转换。Ml1讲授1作业51.41.4二进制算术运 算二进制算术运算的特点；原码、反码和补码的概念，二进制补 码运算。Ml1讲授1复习61.51.5几种常用的编 码BCD码、格雷码和ASCII码的编码规则、特点和应用。Ml0.5讲授1.5作业7第2章第2章逻辑代数 基础本章重点难点：基本逻辑运算和复合逻辑运算，逻辑代数的公 式和定理，逻辑函数的各种表示方法，公式法和卡诺图法化简 逻辑函数。/82.12.1概述逻辑代数的定义和发展历史。；Ml0.5讲授0.5预习92.22.2逻辑代数中的 三种基本运算与、或、非逻辑运算；其他常用复合逻辑运算。Ml0.5讲授1自学102.32.3逻辑代数的基逻辑代数的18个基本公式，6个常用公式，公式的证明。Ml1讲授1作业本公式和常用公式112.42.4逻辑代数的基 本定理代入定理，反演定理，对偶定理。Ml0.5讲授1复习122.52.5逻辑函数及其 描述方法真值表，逻辑式，逻辑图，波形图，卡诺图描述方式；各种描 述方式之间的相互转换；最小项，逻辑函数的最小项标准形 式。Ml1讲授1作业132.62.6逻辑函数的化 简方法逻辑函数化简原则；代数法化简逻辑函数；卡诺图及应用，卡 诺图法化简逻辑函数。Ml1.5讲授2作业142.72.7具有无关项的 逻辑函数及其化简约束项、任意项和逻辑函数式中的无关项；无关项在逻辑函数 化简中的应用。Ml1讲授2作业总结15第3章第3章门电路本章重点难点：二极管门电路的结构，CMOS反相器和TTL反 相器的电路结构、工作原理和工作特性，OC门、OD门和三态 门的电路结构和特点。/163.13.1概述门电路的定义；获得高低电平的方法。Ml0.5讲授1预习173.23.2半导体二极管 门电路二极管的开关特性；二极管与门；二极管或门。Ml0.5讲授1自学183.33.3 CMOS 门电 路（思政结合点）MOS管的开关特性；CMOS反相器的电路结构、工作原理和工 作特性；其他类型的CMOS门电路。介绍我国半导体芯片制造 技术和设备的发展和现状，与国外相关技术和设备的差距（培 养学生的爱国主义情怀，激发学生在民族复兴大任中应具备的 使命感和责任感）。Ml2讲授1复习193.43.4 TTL门电路半导体三极管的开关特性；TTL反相器的电路结构、工作原理 和工作特性；其他类型的TTL门电路。Ml1讲授1作业总结20实验1实验1集成门电 路逻辑功能测试与 应用74LS00和74LS20的逻辑功能测试；用基本逻辑门电路设计一 个三人表决器。M23实验2撰写实验 报告21第4章第4章组合逻辑本章重点难点：组合逻辑电路的分析方法和设计方法，常用组/电路合逻辑电路的工作原理和应用，组合逻辑电路竞争-冒险现象的 分析和消除方法。224.14.1概述组合逻辑电路的特点；组合逻辑电路的功能描述。Ml0.5讲授1预习234.24.2组合逻辑电路 的分析方法组合逻辑电路的分析步骤；组合逻辑电路的分析方法。Ml1.5讲授1自学244.34.3组合逻辑电路 的基本设计方法组合逻辑电路的设计原则，组合逻辑电路的设计步骤。Ml2讲授1作业254.44.4若干常用组合 逻辑电路编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等常用组 合逻辑电路的工作原理和基本应用。Ml2讲授2作业264.54.5组合逻辑电路 中的竞争-冒险竞争-冒险现象及成因；检查竞争-冒险现象的方法；消除竞争- 冒险现象的方法。Ml0.5讲授2作业总结27实验2实验2组合逻辑 电路的设计利用74LS138设计一个多输出的组合逻辑电路，用4选1数据 选择器74LS153设计三输入多数表决电路。M23实验2撰写实验 报告28第5章第5章半导体存 储电路本章重点难点：各类型触发器的电路结构、工作原理和动作特 点，触发器的逻辑功能描述和动态特性，半导体存储器的一般 形式，ROM和RAM的特点和存储单元电路，存储器扩容方 法，用存储器实现组合逻辑函数。/295.15.1概述触发器的功能特点；触发器的分类。Ml().5讲授().5预习305.25.2 SR锁存器SR锁存器的电路结构和工作原理。Ml0.5讲授1自学315.35.3触发器电平触发的触发器；边沿触发的触发器；脉冲触发的触发器； 触发器按逻辑功能的分类；触发器的动态特性。Ml1讲授2自学325.45.4寄存器数值寄存器的电路结构和工作原理。Ml1.5讲授2作业335.55.5存储器静态随机存储器(RAM)的电路结构和存储单元；只读存储器 (ROM)的类型和电路结构；存储器容量的扩展方法；用存储器 实现组合逻辑函数。Ml1.5讲授1.5总结34第6章第6章时序逻辑 电路本章重点难点：时序逻辑电路的分析方法，时序逻辑电路的设 计原则和设计步骤，计数器的工作原理及其应用。/356.16.1概述时序逻辑电路的特点；时序电路的一般结构与功能描述方法； 时序电路的分类。Ml().5讲授0.5预习366.26.2时序逻辑电路 的分析方法同步时序逻辑电路的分析方法、状态转换表、状态转换图、时 序图。Ml1.5讲授1自学376.36.3若干常用时序 逻辑电路移位寄存器；四位二进制计数器161,十进制计数器16(),可逆 计数器，任意进制计数器的设计；顺序脉冲发生器；序列信号 发生器。Ml2.5讲授2作业386.46.4时序逻辑电路 的设计方法同步时序逻辑电路的设计方法、设计步骤、自启动设计。Ml2.5讲授2作业总结39实验3实验3时序逻辑 电路的设计用触发器和门电路设计一个串行数据监测电路；用74LS160.74LS161等计数器和门电路，设计一个其他任意进制计数器。M23实验2撰写实验 报告40第7章第7章脉冲波形 的产生和整形电路本章重点难点：脉冲波形的产生和整形电路，施密特触发器、 单稳态触发器和多谐振荡器的的电路结构、工作特点和应用， 555定时器的工作原理和应用。/417.17.1概述获取矩形脉冲波形的方法；矩形脉冲波形的主要参数。Ml1讲授1预习427.27.2 555定时器555定时器的电路结构；555定时器的工作原理。Ml1讲授1自学437.37.3脉冲波形的产 生和整形由门电路构成的脉冲波形的产生和整形电路；用555定时器构 成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器。Ml2讲授2作业总结44第8章第8章数一模和模-数转换本章重点难点：D/A和A/D的基本原理，D/A和A/D的转换性 能，权电阻网络DAC,倒T形电阻网络DAC,并联比较型 ADC,反馈比较型ADC。/458.18.1概述数/模和模/数转换电路的用途和要求；数/模和模/数转换电路的 分类。Ml1讲授().5预习468.28.2 D/A转换器D/A转换的基本原理；权电阻网络DAC ；倒T形电阻网络 DAC, DAC的转换精度与速度。Ml1.5讲授1自学478.38.3 A/D转换器A/D转换的基本原理；抽样保持电路；并联比较型ADC ；反馈 比较型ADC ； ADC的转换速度与转换精度。Ml1.5讲授2总结作业48实验4实验4 A/D转换实 验连接ADC0809电路，输入8路模拟信号，记录转换结果，并将 其与万用表测试的结果进行对比分析。M23实验2撰写实验 报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时测试11.闭卷测试，采用百分制，卷面成绩总分10。分。2考核对几种常用数制和码制及其相互转换，逻辑代数的基本公式和定理，逻辑函数的表达和化简，基本门电路的工作 原理和特性，组合逻辑电路的分析和设计，常用组合逻辑电路的工作原理和应用的掌握情况，对与组合数字逻辑电路相 关的问题进行适当的逻辑描述的能力。题型是客观题、计算题、综合题等。15%2实验1 .本课程12个学时实验，共四次实验。2 .成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3 .考核学生数字逻辑电路知识的应用能力，针对具体要求，能够选择合适的设计方法、开发工具和硬件，设计组合逻辑 电路和时序逻辑电路，并搭建实验系测试电路性能，解释实验结果并得到有效结论。20%3平时测试 21 .闭卷测试，采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .考核对常用触发器的工作原理和应用、时序逻辑电路的分析和设计，常用时序逻辑电路的工作原理和应用，555定时 器、施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的原理和应用，常用D/A器和A/D器的原理、转换性能和应用的掌握 情况。对与时序数字逻辑电路相关的问题进行适当的逻辑描述的能力。题型是客观题、计算题、综合题等。15%4期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对数字逻辑电路的基本知识和定理的掌握情况，对数字逻辑电路的相关问题进行适当的逻辑描述的能 力。题型主要有客观题、计算题、综合题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时测试120%见平时测试1评分标准2Ml平时测试 220%见平时测试2评分标准3Ml期末考试60%见期末考试评分标准4M2实验100%实验评分标准：1.<60分实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果。2.60-75分实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清 楚，没有正确分析实验数据获得有效的结论。3.75-90分实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清 楚，正确分析实验数据，获得比较有效的结论。4.实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，获得有效结论。评分等级说明：六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1数字电子技术基础（第6版），阎石，高等教育出版社,2016.04, ISBN:9787040444933. （*主教材）2图书1数字逻辑电路与系统设计（第3版），蒋立平，电子工业出版社,2019.01, ISBN:97第3版52218.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1实验一集成门电路逻辑功能测试与 应用DSP技术实验室基础实验楼C609353专业基础必做验证性否2实验二组合逻辑电路的设计DSP技术实验室基础实验楼C609353专业基础必做设计性否3实验三时序逻辑电路的设计DSP技术实验室基础实验楼C609353专业基础必做设计性否4实验四A/D转换实验DSP技术实验室基础实验楼C609353专业基础必做综合性否