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安徽师范大学数字电路课程大纲本科教学大纲
理论类课程大纲 课程名称:数字电子技术 一、课程概况 所属专业: 自动化 开课单位: 物理与电子信息学院 课程类型: 专业基础课程 课程代码: 0845180 开课学期: 3 学分: 3.5 学时: 58 核心课程: 是 拟使用教材: 康华光《电子技术基础:数字部分》(第六版).高等教育出版社.2015 国内(外)现有教材: 王毓银《数字电路逻辑设计》(第三版).高等教育出版社,1999. (美)John F. Wakerly《数字设计原理与实践》.机械工业出版社,2003. (瑞士)Niklaus Wirth《数字电路设计》.高等教育出版社,2002. 学习参考资料 康华光《电子技术基础》数字部分(第四版).高等教育出版社,2000. 阎石《数字电子技术基础》(第四版).高等教育出版社,1999. 二、课程描述(300 字以内) 数字电路是工程学院电类专业的一门专业基础课程,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。同时也为以后专业课程的 学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的理论基础。 三、课程目标 本课程的目的是使学生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。 四、教学要求 授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作,严格按 照课表规定的时间、地点上课,不迟到、不早退,将根据本大纲要求,认真备课 完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作;授课过程力求内容充实、概念准确、 思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出,力戒平铺直叙、照本宣科,同时 重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈,实现教与学的双向互 动;同时将结合课程目标要求,做好考核内容设计,并严格按照本大纲要求做好 出勤率统计、作业评价等各项工作。 学习是大学生自己的责任和义务,学生应根据课程大纲要求制定本门课程学 习计划,加强学业管理,严格自我要求,提升自主学习能力,主动适应课程学习 要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退,无正当理由不请假,上课认真听讲, 不做任何与课堂教学无关事宜,不使用手机,积极与授课教师进行教学互动,同 时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作,主动与同学开展合作学 习,认真完成任课教师布置的课程作业。 五、考核方式及要求 为实现课程教学目标,本门课程考核方式及要求为:出勤率及课堂表现占 10%,点到不少于 6 次,其中缺席 2 次,按无成绩计算;期中测验 1 次,测验成 绩按 20%折算后计入总成绩;课程作业 6-8 次,按批改成绩 10%折算后计入总成 绩;期末考试占总成绩的 60%。 六、课程内容 第一章 数字逻辑基础 (授课时间:第三学期第 1 周) 教学目标: 了解数字逻辑的基本知识,包括数字信号、数字电路及其特点,数制与数码、 基本逻辑运算等内容。掌握各种数制之间的关系及相互转换规律;初步建立逻辑 变量与逻辑函数的概念。 教学重点: 1、二、十六进制及与十进制的相互转换和 8421 码; 2、常用编码。 教学难点: 1、各种数制之间的关系及相互转换规律; 2、逻辑变量与逻辑函数的概念。 学 时:课堂教学 4 学时,课外自主学习时间不少于 1 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、数字电路与数字信号; 2、 数制及二进制数的算术运算 ; 3、二进制代码; 4、二值逻辑变量与基本逻辑运算; 5、逻辑函数及其标识方法。 学习方法:小组讨论 课后作业:1.1.2;1.2.4;1.3.1;1.4.2,课后完成,在下周课前提交。 第二章:逻辑代数与硬件描述语言基础 (授课时间:第三学期第 2-3 周) 教学目标: 了解逻辑代数的基本概念。掌握逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方 法。熟练掌握逻辑函数的公式化简法、卡诺图化简法,逻辑函数的五种表示方法 及相互之间的转换。 教学重点: 1、公式、定理、规则的正确应用,逻辑函数化简的准确性。 教学难点: 1、最小项的表示和定义; 2、逻辑函数的的公式; 3、图形化简法。 学 时:课堂教学 6 学时,课外自主学习时间不少于 3 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、概述; 2、逻辑代数 3、逻辑函数的卡诺图化简法 学习方法:小组讨论 课后作业:2.1.3;2.2.3;2.2.7;2.3.3;2.4.3,课后完成,在下周课前提交。 第三章:逻辑门电路 (授课时间:第三学期第 3-4 周) 教学目标: 理解二极管、BJT 的开关特性;了解 TTL 和 CMOS 两类集成门电路的逻辑 功能和外部特性,了解它们的内部结构和工作原理。了解基本逻门、三态门、 OC 门的逻辑功能,逻辑门的主要参数及其在应用中的接口问题;掌握 OC 门、 三态门及 CMOS 传输门的功能及工作特点。熟悉数字集成器件的主要参数,如: 输入、输出高低电平电压、噪声容限、扇入系数、扇出系数等。 教学重点: 1、TTL 门和 CMOS 门的逻辑功能、特性参数和使用方法; 2、OC 门、三态门及 CMOS 传输门的功能及特点。 教学难点:集成门电路内部结构和工作原理。 学 时:课堂教学 4 学时,课外自主学习时间不少于 2 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、 MOS 逻辑门电路 2、 TTL 辑门电路 3、 射极耦合逻辑门电路 4、 砷化镓逻辑门电路 5、 逻辑描述中的几个问题 教学难点: 学习方法:小组讨论 课后作业:3.2.1;3.2.3;3.3.4;3.8.9,课后完成,在下周课前提交。 第四章:组合逻辑电路 (授课时间:第三学期第 4-6 周) 教学目标: 熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。了解组合逻辑电路的竞争-冒险 现象产生原因和基本消除措施。熟悉常用组合逻辑器件的逻辑功能,熟练掌握逻 辑电路的分析与设计的方法,能够根据给定集成器件的功能表设计相应的功能电 路。了解 PLD 的结构、表示方法及分类。 教学重点: 1、组合逻辑电路的设计。 2、常用中规模集成器件(编码器、译码器、数字显示译码器、数据选择器、数值 比较器、加法器等)的逻辑功能和使用方法; 3、运用集成器件功能表设计相应的功能电路。 教学难点: 1、逻辑电路的分析和设计方法。 2、逻辑功能定义,列写真值表。 学 时:课堂教学 10 学时,课外自主学习时间不少于 3 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、组合逻辑电路的分析; 2、组合逻辑电路的设计; 3、组合逻辑电路的竟争冒险 ; 4、若干典型的组合逻辑集成电路; 5、组合可编程逻辑器件。 学习方法:小组讨论 课后作业:根据授课内容课堂预留习题,课后完成,在下周课前提交。 第五章:锁存器和触发器 (授课时间:第三学期第 7-8 周) 教学目标: 掌握 RS、JK、D、T 触发器的逻辑功能及描述方法;理解基本 RS、同步 RS、主从、边沿触发器的动作特征,CMOS 触发器的逻辑功能及动作特征,RS、 JK、D、T 触发器之间功能的相互转换;了解基本 RS 触发器,同步 RS 触发器, 主从触发器,边沿触发器的电路结构,了解触发器的脉冲工作特性和集成触发器 的主要参数。 教学重点: 1、SR 触发器、JK 触发器、T 触发器和 D 触发器的特性方程、逻辑功能和触发 方式; 2、各触发器的电路结构、工作原理和触发方式。 教学难点: 1、各类触发器及锁存器电路结构形式、触发方式与逻辑功能。 学 时:课堂教学 6 学时,课外自主学习时间不少于 1 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、双稳态存储单元电路; 2、锁存器; 3、触发器的电路结构和工作原理; 4、触发器的逻辑功能; 学习方法:小组讨论 课后作业:5.2.4;5.3.1;5.5.3;5.5.6,课后完成,在下周课前提交。 第六章:时序逻辑电路 (授课时间:第三学期第 8-11 周) 教学目标: 掌握同步、异步时序逻辑电路的分析方法,时序逻辑电路逻辑功能的描述 方法,掌握同步时序逻辑电路的设计方法、步骤。了解二进制计数器、BCD 码 十进制计数器、移位寄存器、的逻辑功能及其应用。掌握用 MSI 器件设计 N 进 制计数器的方法;理解常用时序逻辑功能器件的电路组成及工作原理;了解时序 逻辑电路的结构及特点。 教学重点: 1、同步时序逻辑电路的分析与设计,异步时序逻辑电路的分析。 2、典型时序逻辑集成电路(移位寄存器、计数器)的分析和设计。 教学难点: 1、同步时序逻辑电路的设计。异步时序电路的分析。 2、计数器电路设计。 学 时:课堂教学 12 学时,课外自主学习时间不少于 4 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、时序逻辑电路的基本概念; 2、 同步时序逻辑电路的分析; 3、 同步时序逻辑电路的设计; 4、异步时序逻辑电路的分析; 5、若干典型的时序逻辑集成电路 ; 6、时序可编程逻辑器件。 学习方法:小组讨论 课后作业:6.1.3;6.2.1;6.2.2;6.2.4;6.2.7,课后完成,在下周课前提交。 第七章:半导体存储器 (授课时间:第三学期第 11-12 周) 教学目标: 了解存储器(ROM/RAM)的电路结构、分类和工作原理,理解可编程逻辑阵列实 现各种逻辑功能电路的基本原理。理解存储器字长、字数和容量的含义,掌握存 储器容量的扩展。 教学重点: RAM 和 ROM 的电路结构、分类和工作原理;可编程逻辑阵列实现各种逻辑功 能电路的基本原理;存储器容量的扩展。 教学难点:可编程逻辑阵列实现各种逻辑功能电路的基本原理。 学 时:课堂教学 6 学时,课外自主学习时间不少于 2 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、只读存储器; 2、 随机存取存储器。 学习方法:小组讨论 课后作业:7.1.1;7.1.2;7.1.4,课后完成,在下周课前提交。 第九章:脉冲波形的变换与产生 (授课时间:第三学期第 13-14 周) 教学目标: 了解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作原理,了解波形分 析法和参数计算以及基本应用等;熟悉 555 定时器工作原理,掌握由它组成的典 型电路的工作原理、电路元件参数的计算等。 教学重点: 555 定时器的电路结构和工作原理, 组成单稳、多谐、施密特触发器的方法, 外接元件参数的计算方法;集成单稳电路的原理、功能和应用以及用门电路和石 英晶体组成的多谐振荡器。 教学难点:多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作原理,555 定时器 工作原理。 学 时:课堂教学 6 学时,课外自主学习时间不少于 1 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: 1、多谐振荡器; 2、单稳态触发器 ; 3、施密特触发器; 4、 555 定时器及其应用。 学习方法:小组讨论 课后作业:9.1.1;9.1.2;9.1.3,课后完成,在下周课前提交。 第十章:数模与模数转换器 (授课时间:第三学期第 14-15 周) 教学目标: 了解倒 T 电阻网络 D/A 转换器工作原理,了解其他类型的 D/A 转换器的工 作原理。了解典型 A/D 转换的一般工作过程,了解其他类型的 A/D 转换器。 教学重点:典型集成 D/A 转换器和 A/D 转换器的主要性能指标和使用方法。 教学难点:D/A 转换器的工作原理。 学 时:课堂教学 4 学时,课外自主学习时间不少于 1 学时 教学方法:讲授法、演示法 主要内容: D/A 转换器 ;A/D 转换器 学习方法:小组讨论 课后作业:10.1.1;10.1.3;10.1.5,课后完成。
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