《数字逻辑电路(1)》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。"DigitalSystemDesign"isaprofessionalbasiccourseforsoftwareengineeringmajor.ThemainteachingcontentsincludedigitallogicFoundation,analysisanddesignofcombinationallogiccircuits,analysisanddesignofsequentiallogiccircuits,workingprincipleandapplicationofcommonlyusedmedium-scaleintegrateddigitalcircuitchips,theapplicationofdigitallogiccircuitsisthetheoreticalbasisofcomputersoftwareandhardwaretechnologyandothercourses.Throughthestudyofthiscourse,studentscanacquirebasicknowledge,basictheoriesandbasicskillsindigitallogiccircuitswithinthescopeofthismajor.Abletousethelogicoperationsandbasictheoremsoflogicalgebra,properlydescribetheengineeringproblemsrelatedtodigitallogiccircuits;Beabletodefinethekeyproblemsofcircuitdesignforspecificcombinationallogiccircuitsandsequentialcircuitsinthefieldofsoftwareengineering,selectappropriatedesignmethods,developmenttoolsandchipstocompletetheschemedesignandexperimentalsystemconstruction,andcarryoutexperimentstotestthecircuitfunction.Andcananalyzetherelevantexperimentaldatatoobtainreasonableandeffectiveconclusions.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：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；数字电路的特点。M10.5讲授0.5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。M10.5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。M11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。M11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。M10.5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。；M10.5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。M10.5讲授1自学102.32.3逻辑代数的基本公式和常用公式逻辑代数的18个基本公式，6个常用公式，公式的证明。M11讲授1作业112.42.4逻辑代数的基本定理代入定理，反演定理，对偶定理。M10.5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。M11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。M11.5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。M11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。M10.5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。M10.5讲授1自学183.33.3CMOS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）。M12讲授1复习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。////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。M10.5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。M11.5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。M12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。M12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。M10.5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。M10.5讲授0.5预习305.25.2SR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。M11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。M11.5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。M11.5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。M10.5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。M11.5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160，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。M12.5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。M12.5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。M11讲授1预习427.27.2555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。M12讲授2作业总结44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。/////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。M11讲授0.5预习468.28.2D/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。M11.5讲授1自学478.38.3A/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。M11.5讲授2总结作业48实验4实验4A/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100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1M1平时测试120%见平时测试1评分标准2M1平时测试220%见平时测试2评