数字电子技术教学大纲-自动化专业

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。三、学时分配三、学时分配章课程内容学时1数制和码制4（理论学时：4；实验学时：0）2逻辑代数基础8（理论学时：8；实验学时：0）3门电路2（理论学时：2；实验学时：0）4组合逻辑电路16（理论学时：10；实验学时：6）5触发器12（理论学时：10；实验学时：2）6时序逻辑电路16（理论学时：12；实验学时：4）7半导体存储器2（理论学时：2；实验学时：0）8脉冲波形的产生与变换12（理论学时：10；实验学时：2）数/模与模/数转换8（理论学时：6；实验学时：2）合计80（理论学时：64；实验学时：16）（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、教材及参考资源五、教材及参考资源教材：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：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，20033 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、教学基本内容六、教学基本内容第一章第一章 数制和码制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 23 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