《数字逻辑电路》课程教学大纲

《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DigitalLogicCircuit课程编码CST421611030开课院部计算机科学与技术学院课程团队硬件技术基础课程教学团队学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时52适用专业物联网工程授课语言中文先修课程大学物理（2-1）、电路与模拟电子技术、大学物理（2-2）课程简介（必修）《数字逻辑电路》是物联网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，是物联网工程专业计算机硬件课程的理论基础。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，掌握从问题提出、设计、选择芯片、硬件实现和连接调试的系统开发全过程，从而培养学生分析、设计和实现数字逻辑电路的能力，激发学生的丰富想象力和创新意识，为进一步学习相关专业课以及今后从事相关工作奠定基础；同时，课程的学习可以培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀。"DigitalLogicCircuit"isaprofessionalbasiccoursefortheInternetofthings.Itincludesthefundamentalsofdigitallogic,combinationallogiccircuitanalysisanddesign,sequentiallogiccircuitanalysisanddesign,theprincipleandapplicationofthemediumscaleintegrateddigitalcircuitchipwhicharefrequentlyused,andapplicationofdigitallogiccircuit.It’sthetheoreticalbasisofthecomputerhardwaretechnologyinInternetofthingsEngineering.Inthiscourse,thestudentscangraspthebasicknowledge,theoriesandskillsofthedigitallogiccircuit,andmasterthewholeprocessofthesystemdevelopmentformraisingquestion,designingthesystem,selectingchip,implementinghardware,torealizingthesystem.Thiscoursecancultivatestudents'basicabilitytoanalyzedigitallogiccircuits,stimulatestudents'richimaginationandinnovativeconsciousness,andlayagoodfoundationforthefurtherstudyoftheprofessionalcoursesandthefuturework.Atthesametime,thecoursecancultivatethecraftsmanshipspiritofthegreatcountryandarousethestudents'nationalfeelingsandinspirethemtoservethecountry.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1M1目标1：理解数字逻辑的基本概念，掌握基本逻辑电路的结构、工作原理和电路设计规范，能够基于逻辑代数的基本原理，根据数字对象特征，选择合适的研究路线，设计数字逻辑实验方案。从数字逻辑电路的发展现状，激发学生对关键核心技术攻关的骨气、志气和科技报国的家国情怀。是4.12M2目标2：能够运用数字逻辑电路的原理和方法，分析数字逻辑电路的相关因素和性能指标，构建数字逻辑实验系统并安全地开展实验，正确地采集、传输和处理数据，解释实验数据。是4.23M3目标3：掌握常用数字逻辑集成电路芯片的逻辑功能、引脚排列，会使用数字逻辑电路实验装置、工具和模拟软件搭建和调试数字逻辑电路，并理解其优点和局限性。增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。是5.1三、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1章数制和编码本章重点难点：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；数字电路的特点。从数字逻辑电路的发展现状，激发学生关键核心技术攻关的骨气、志气和科技报国的家国情怀。M1//1自学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。M11讲授0.5作业41.31.3不同数制间的转换几种常用数制之间的相互转换。M11讲授0.5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。M11讲授1作业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。M11讲授1自学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。M1//0.5自学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。M10.5讲授0.5自学102.32.3逻辑代数公式逻辑代数的基本公式，常用公式，公式的证明。M12讲授2作业112.42.4逻辑代数基本定理代入定理，反演定理，对偶定理。M11讲授1自学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。M11.5讲授1自学132.62.6逻辑函数的化简方法逻辑函数的化简原则；代数法化简逻辑函数；卡诺图及其应用，卡诺图法化简逻辑函数。M11讲授1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。M11讲授1自学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。M10.5讲授0.5自学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。M11讲授1自学183.33.3CMOS门电路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。M11.5讲授1自学193.43.4TTL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。M11讲授1.5作业20第4章第4章组合逻辑电路本章重点难点：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。////214.14.1概述组合逻辑电路的特点；组合逻辑电路的功能描述。M10.5讲授0.5自学224.24.2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。M20.5讲授1自学234.34.3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。M21讲授1自学244.44.4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。M22讲授1.5作业254.54.5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。M22讲授2自学26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、工作原理和特点，触发器的逻辑功能描述和动态特性，半导体存储器，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。////275.15.1概述触发器的功能特点；触发器的分类。M10.5讲授0.5自学285.25.2SR锁存器SR锁存器的电路结构和工作原理。M10.5讲授1自学295.35.3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。M21讲授1自学305.45.4寄存器数值寄存器的电路结构和工作原理。M11讲授1自学315.55.5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。M22讲授1.5作业32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。////336.16.1概述时序逻辑电路的特点；时序电路的一般结构形式与功能描述方法；时序电路的分类。M10.5讲授1自学346.26.2时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的分析方法；时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、时序图。M11讲授1自学356.36.3若干常用时序逻辑电路移位寄存器；四位二进制计数器，十进制计数器，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。M22.5讲授2作业366.46.4时序逻辑电路的设计方法同步时序逻辑电路的设计方法；时序逻辑电路的设计步骤；时序逻辑电路的自启动设计。M22讲授2作业37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电路结构、工作特点和应用，555定时器的工作原理和应用。////387.17.1概述获取矩形脉冲波形的方法；矩形脉冲波形的主要参数。M10.5讲授0.5自学397.27.2555定时器555定时器的电路结构；555定时器的工作原理。M11讲授1自学407.37.3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。M21.5讲授1.5作业41第8章第8章数/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。////428.18.1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。M11讲授1自学438.28.2D/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。M22讲授2自学448.38.3A/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。M22讲授2作业45实验1实验1：集成门电路逻辑功能测试与应用熟悉集成逻辑芯片的连接和数字电路实验箱的使用方法；掌握逻辑门电路的逻辑功能、逻辑表达式、逻辑符号、等效逻辑图、真值表；能够用逻辑门电路搭建符合要求的简单组合逻辑电路，并验证其功能。M1,M32实验2实验报告46实验2实验2：组合逻辑电路的设计掌握组合逻辑电路的设计方法,能够使用和测试数据选择器、译码器的逻辑功能、并设计和建立集成电路逻辑功能电路。增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。M1,M2,M32实验2实验报告47实验3实验3：时序逻辑电路的设计掌握集成计数器逻辑功能和各控制端作用，掌握常用计数器的使用方法，会构成任意进制计数器。增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。M1,M2,M34实验4实验报告48实验4实验4：A/D转换实验掌握A/D转换器的基本工作原理和基本结构，会使用A/D转换器实现电路设计、搭建实验并进行数据采集。M1,M24实验4实验报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每章布置1～2次作业。2.成绩采用百分制，根据作业完成正确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对数字逻辑电路基础知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要为概念、分析、画电路图、设计电路题。10%2实验1.本课程12个学时实验，共4次实验。2.成绩采用百分制，根据实验过程、完成情况和实验报告情况评分。3.考核学生对数字逻辑电路验证、设计和应用的能力，针对数字逻辑电路中的具体问题，能够根据用户需求确定设计目标，从技术角度优选解决方案，正确安全开展实验并获得有效结论。4.考核勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。30%3大作业1.利用数字电路实验台、Multisim电路仿真软件、示波器等现代仪器和仿真工具建立研究对象的模型，设计组合逻辑电路、时序电路、A/D和D/A等电路的实验方案，进行软件仿真实或模拟实验，并给出实验总结报告。2.根据模型建立情况和实验方案的准确性及实验总结报告评分。10%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掌握情况；分析、设计和实现数字逻辑电路的能力；学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有选择题、填空题、简答题、电路设计和分析题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业10%A-按时完成作业，对数字逻辑电路的知识点理解无误，能够根据数据逻辑电路特征和影响因素，选择研究路线，设计可行的验证方案，书写格式规范。B-按时完成作业，对数字逻辑电路的知识点理解存在少量错误，能够根据数据逻辑电路特征和影响因素，选择研究路线，设计可行的验证方案，书写格式比较规范。C-按时完成作业，对数字逻辑电路的知识点理解存在一定量错误，基本能够根据数据逻辑电路特征和影响因素，选择研究路线，设计可行的验证方案，书写格式基本规范。D-不能按时完成作业，或对数字逻辑电路基本知识点理解、研究路线、设计方案等存在严重错误。2M1实验10%A-按时提交实验报告，数字逻辑电路方案设计合理、线路连接和实验结果正确，实验过程熟练、结论正确，报告格式规范。B-按时提交实验报告，数字逻辑电路方案设计比较合理、线路连接和实验结果正确，实验过程比较熟练、结论正确，报告基本规范。C-按时提交实验报告，数字逻辑电路方案设计基本合理、线路连接或实验结果有少量错误，实验过程不太熟练，不能全部完成实验。D-发生安全事故，或不能按时提交实验报告，或数字逻辑电路方案设计存在严重错误。3M1大作业10%A-按时完成大作业，对数字逻辑电路知识理解正确，研究路线和设计方案合理可行，有优化，结果正确，书写规范。B-按时完成大作业，对数字逻辑电路知识理解存在少量错误，研究路线和设计方案可行，结果正确，书写较为规范。C-按时完成大作业，对数字逻辑电路知识理解存在一定错误，研究路线和设计方案基本可行，结果基本正确，书写较为规范。D-不按时完成大作业，或对数字逻辑电路知识理解存在严重错误，或研究路线和设计方案不可行，或结果存在严重错误。4M1期末考试70%（见试卷评分标准）5M2平时作业10%A-按时完成作业，能够根据数字逻辑电路实验方案构建实验，正确、合理地采集、传输和处理数据。B-按时完成作业，能够根据数字逻辑电路实验方案构建实验，合理地采集、传输和处理数据。C-按时完成作业，基本能够根据数字逻辑电路实验方案构建实验，正确地采集、传输和处理数据。D-不能按时完成作业，或根据实验数字逻辑电路方案构建的实验存在严重错误，或不能实现数据的采集、传输和处理。6M2实验50%A-按时提交实验报告，根据数字逻辑电路实验方案构建的实验合理，能够安全的开展试验，正确地采集、传输和处理数数据。B-按时提交实验报告，根据数字逻辑电路实验方案构建的实验比较合理，能够安全的开展试验，正确地采集、传输和处理数据。C-按时提交实验报告，根据数字逻辑电路实验方案构建的实验基本合理，能够安全的开展试验和采集、传输和处理数据。D-发生安全事故，或不能按时提交实验报告，或实验构建不合理，不能采集、传输和处理数据。7M2大作业10%A-按时完成大作业，根据数字逻辑电路实验方案构建的实验正确、合理，能够正确地采集、传输和处理数据，总结报告内容完整。B-按时完成大作业，根据数字逻辑电路实验方案构建的实验正确，能够正确地采集、传输和处理数据，总结报告内容较为完整。C-按时完成大作业，基本能够根据数字逻辑电路实验方案构建实验，能够实现采集、传输和处理数据，总结报告基本完整。D-不能按时完成大作业，或根据数字逻辑电路实验方案构建的实验存在严重错误，或不能采集、传输和处理数据，或总结报告与完成内容不一致。8M2期末考试30%（见试卷评分标准）9M3平时作业10%A-按时完成作业，使用芯片、实验装置、工具搭建的数字逻辑电路正确、合理，对其优点和局限性理解正确。B-按时完成作业，使用芯片、实验装置、工具搭建的数字逻辑电路正确，基本理解其优点和局限性。C-按时完成作业，使用芯片、实验装置、工具搭建的数字逻辑电路基本正确，基本了解其优点和局限性。D-不能按时完成作业；或使用芯片、实验装置、工具搭建的数字逻辑电路存在严重错误，对其优点和局限性的理解存在严重偏差。10M3实验30%A-按时提交实验报告，能正确使用数字逻辑电路箱、常用芯片、开发工具，并理解其局限性，能够勇于探索和创新、善于解决问题。B-按时提交实验报告，能正确使用数字逻辑电路