数字电路课程教学大纲

1、数字电路课程教学大纲课程编码：21110160总学时： 讲授/理论48学时，实验18学时适用专业：通信工程先修课程：高等数学、大学物理、电路分析、模拟电子线路一、本课程地位、性质和任务数字电路是通信工程专业的主干课程，是一门重要的专业技术基础课。数字电路与模拟电子线路一起，为理解现代电路结构、通信电子线路等硬件电路结构打下良好的基础。它不仅为计算机组成原理与汇编程序设计、微机接口技术、计算机系统结构、数据通信与计算机网络等后续课程提供必要的基础知识，而且是一门理论与实践结合密切的硬件电路基础课程。二、课程教学的基本要求本课程是通信工程专业的一门重要的专业基础课程，通过本课程的学习，使学生熟悉数

2、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，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为学习计算机硬件、通信电子线路打下扎实的基础。三、课程学时分配、教学要求及主要内容(一) 课程学时分配一览表章节主要内容总学时学时分配讲授讨论习题实验其他第1章数字电路基础、各种数值及其之间的转化；原码、反码、补码之间的关系；信息编码。44第2章逻辑代数与逻辑函数：逻辑代数的公式、规则；逻辑函数的几种表示方法及其相互转化；逻辑函数的化简。44第3章TTL和MOS集成门电路的功能和电气特性；各类常用基本门电路的逻辑符号和逻辑功能；正逻辑与负逻辑。66第4章

3、组合逻辑电路的分析和设计方法；常用组合逻辑器件的原理和使用方法（编码器、译码器、加法器、数据比较器、数据选择器等）；竞争和冒险。88第5章RS、JK、D、T触发器的工作原理及其逻辑符号、触发方式及功能；以及各触发器之间的相互转换关系、触发器的次态方程。66第6章时序逻辑电路的分析和设计方法；常用的时序逻辑器件的原理和使用（计数器、寄存器、移位寄存器、脉冲发生器等）88第7章可编程逻辑器件的描述方法；CPLD、FPGA的基本概念和原理，半导体存储器（ROM和RAM）的电路结构和工作原理。44第8章数/模、模/数转换电路的基本原理和典型器件的使用。44第9章数字电路CAD技术及数字系统的设计：数字

4、电路EDA设计的方法；数字系统的设计步骤及设计思想；数字系统设计举例。44 (二) 课程教学要求及主要内容 第1章 数制与编码教学目的和要求：本章介绍数制的概念、各种常用数制数的表示以及它们之间的转换；介绍真值与机器数、原码、反码、补码的概念，要求掌握三种码之间的转换、三种码进行数值运算时各自的优缺点以及运算方法；介绍信息编码的意义，掌握二进制码、循环码、标准ASCII码，认识循环码作为计数表示的优点、键盘各按键的ASCII码值。教学重点和难点：带符号定点小数、整数的加减运算、ASCII码。教学内容：1.1 数制：十进制、二进制、八进制、十六进制（理解、熟练掌握）1.2 数制的转换（理解、熟练

5、掌握）1.3 二进制数的运算（理解）1.4 原码、反码、补码及其相互关系（理解）1.5 编码：循环码、格雷码、BCD码、ASCII码（理解）第2章 逻辑代数与逻辑函数教学目的和要求：本章是本课程的基础和重点章节，逻辑代数是分析和设计数字电路的数学工具，本章主要介绍逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方法，要求掌握常用进制及其转换，基本和常用逻辑运算，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简法，逻辑函数的各种表示方法及相互之间的转换。教学重点和难点：逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、逻辑函数的各种表示方法、卡诺图表示与化简规则、最小项与最大项表示方法。教学内容：2.1 逻辑代数的基本运

6、算及符号：与、或、非（理解）2.2 复合逻辑运算：与非、或非、与或非等（理解）2.3 常用逻辑门（理解、熟练掌握）2.4 逻辑代数的基本公式和3大运算规则（理解、熟练掌握）2.5 逻辑函数的各种表示方法：真值表、代数法、卡诺图（理解）2.6 逻辑函数的化简：代数法、卡诺图法（理解、熟练掌握）第3章 逻辑门电路教学目的和要求：集成逻辑门是构成数字逻辑电路的基本单元，本章主要介绍MOS和TTL集成逻辑门的逻辑功能和电气特性。要求掌握高、低电平与正、负逻辑的概念，二极管、三极管、MOS管的开关特性，熟悉二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理，掌握其电气特性和功能。掌握与门、或门、非门、与非

7、门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能，熟悉各种门电路的特点和使用方法。教学重点和难点：逻辑关系的电路实现、TTL集成门电路的时间延时特性、电压传输特性、三态门及总线思想、OC门、TTL电路与MOS电路优缺点的比较。教学内容：3.1 TTL逻辑门电路：TTL与非门的电路结构、三态门、OC门（理解）3.2 CMOS逻辑门电路：非门、与非门、或非门（理解）3.3 集成逻辑门的主要参数：时间延时特性、电压传输特性等（理解）3.4 正负逻辑的概念（理解）第4章 组合逻辑电路教学目的和要求：本章是本课程的重点章节，本章主要介绍组合逻辑电路的分析和设计方法以及常用

8、典型组合电路的功能、应用。要求掌握组合电路的特点、基本分析和设计方法。掌握编码器、译码器、数值比较器、数据分配器、数据选择器、加法器等常用组合电路的功能、应用及实现方法。熟悉典型中规模集成组合逻辑器件的功能及用中规模集成器件实现组合逻辑函数的方法，了解组合电路中的竞争冒险。教学重点和难点：组合逻辑电路的分析和设计方法，常用中规模集成器件的功能和应用。教学内容：4.1 加法器：半加器和全加器的电路原理及加法器的扩展和应用（理解、熟练掌握）4.2 比较器的原理、扩展及应用（理解、熟练掌握）4.3 编码器的原理及扩展（理解、熟练掌握）4.4 译码器：变量译码器及显示译码器（理解、熟练掌握）4.5 数

9、据选择的原理、扩展及应用（理解、熟练掌握）4.6 组合逻辑电路的分析和设计、竞争和冒险（理解、掌握）第5章 触发器教学目的和要求：本章主要介绍各类触发器的逻辑功能及触发公式，它是构成时序电路的基本单元，要求熟悉RS，JK，D，T触发器的电路结构、工作原理，掌握RS，JK，D，T触发器的逻辑符号、逻辑功能表示方法、触发方式及触发器间的相互转换。教学重点和难点：各类触发器的逻辑功能及触发方式。教学内容：5.1 RS触发器的原理（理解）5.2 集成JK、D、T（T）触发器的原理（理解、熟练掌握）5.3 各触发器之间的相互转化（理解）第6章 时序逻辑电路教学目的和要求：本章是本课程的重点章节。本章主要

10、介绍时序电路的分析和设计方法，以及计数器等常用典型时序电路的功能及应用。要求：掌握时序电路的特点、分类、功能描述方法，时序电路的基本分析和设计方法。熟悉计数器、寄存器、移位寄存器、顺序脉冲发生器的功能、应用。掌握同步、异步计数器的工作原理，常用中规模集成计数器的功能、应用以及用中规模集成计数器构成N进制计数器的方法。教学重点和难点：时序电路的分析和设计方法，计数器、寄存器的功能、分类，常用中规模集成计数器的功能、应用。教学内容：6.1 时序逻辑电路的描述方法：方程组、状态图、状态表（理解、掌握）6.2 时序逻辑电路的分类（了解）6.3 MSI计数器及其应用（理解、掌握）6.4 MSI移位寄存器

11、及其应用（理解、掌握）6.5 时序逻辑电路的分析和设计方法（了解、掌握）第7章 可编程逻辑器件及半导体存储器教学目的和要求：通过本章的学习，要求学生了解可编程逻辑器件的基本原理和结构；了解可编程逻辑器件（PLD）的基本结构及分类，PLA，PAL，GAL的基本原理特点及应用；了解CPLD、FPGA数字逻辑器件的基本结构和原理；理解ROM、RAM存储器的内部结构，掌握RAM存储器的扩展方法。教学重点和难点：半导体存储器的结构及容量扩展方法。教学内容：7.1 可编程逻辑器件概述（理解）7.2 PLA，PAL，GAL的基本原理（了解）7.3 CPLD、FPGA的基本结构（了解）7.4 ROM的分类及其

12、结构（理解）7.5 RAM的一般结构及其容量的扩展（理解、熟练掌握）第8章 模数、数模转换电路教学目的和要求：本章主要介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理，几种典型D/A，A/D转换器电路。要求熟悉D/A，A/D转换器的基本原理及倒T型电阻网络D/A转换器，逐次逼近型、双积分型A/D转换器的基本工作原理。教学重点和难点：典型D/A，A/D转换器的基本工作原理。教学内容：8.1 数模转换的基本概念、常用的数模转换技术（理解、掌握）8.2 模数转换的一般过程、常用的模数转换技术（理解、掌握）第9章 数字系统的分析与设计教学目的和要求：本章是本课程的自学及提高章节，通过本章的学习，要求学生了解数

13、字电路辅助设计技术；了解数字系统设计步骤及其设计思想。教学重点和难点：数字系统的分析和设计方法、数字系统的设计步骤和思想。教学内容：9.1 数字系统设计的一般过程及系统的逻辑划分（了解）9.2 数字系统的设计思想及其举例（理解、掌握）9.3 EDA数字辅助设计的基本概念（了解）。四、使用教材与参考书目教材：1. 数字电路与系统设计（第二版），邓元庆、贾鹏 编著，西安电子科技大学出版社，2008-05 参考书目： 1.数字电路与逻辑设计，子节涛编著，国防科技大学出版社 2.数字电子技术基础，阎石主编，高等教育出版社 3.数字电子技术基本教程，宋樟林等编著 4.电子技术基础（数字部分）康华光主编，高等教育出版社五、实验要求与实验内容/课程实践环节基本要求1. 实验紧密结合理论内容，相互提高。2. 实验可分为基础性实验及提高性CPLD实验，提高性实验在CPLD实验箱上进行编程，验证组合、时序逻辑电路的逻辑特性。六、教学方法的原则性建议 建议结合计算机系统结构、通信系统结构对本课程进行讲解，让学生从系统的角度进行学习，认识到各电路在系统中的应用和作用。七、考核方式及成绩构成本课程为考试课（闭卷考试），理论与实验分别考试，实验成绩占总成绩的20%，理论成绩占总成绩的80%，对于理论成绩，期中考试成绩及平时作业占总成