《数字电子技术8》课程教学大纲

《数字电子技术8》教学大纲一、课程基本信息课程名称数字电子技术DigitalElectronicTechnology课程编码CTL220521020开课院部控制科学与工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业自动化授课语言中文先修课程课程简介（限选）数字电子技术是一门重要的专业技术基础课程，具有较强的理论性和实践性。首先，通过本课程的学习，学生能够掌握数字电路中的数制和逻辑代数的基本理论、运算定律、函数表达式变换等概念；其次，通过本课程的学习，学生能够了解集成逻辑门电路的内部构成、工作原理以及在使用过程中的参数选择方法；第三，通过本课程的学习，学生能够理解和掌握数字电路中的两种类型电路—组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法，同时能够利用相应的集成逻辑电路模块设计满足实际需求的电路；第四，通过本课程的学习，学生能够掌握现代化的数字电路设计方法--利用EDA软件和相应的集成开发环境进行自顶向下的数字电路设计工作，同时了解数字集成电路新器件、新技术、新方法的发展趋势；最后，通过本课程的学习，学生将为本专业的后续专业课程准备必要的基础知识，也为今后从事相关的专业工作奠定扎实理论基础。Digitalelectronictechnologyisanimportantbasiccourseofprofessionaltechnology,whichhasstrongtheoreticalandpracticalcharacteristics.Firstofall,throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasictheory,OperationLaw,functionexpressiontransformationandotherconceptsofnumericalsystemandlogicalgebraindigitalcircuits.Secondly,throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandtheinternalcomposition,workingprincipleandparameterselectionmethodofintegratedlogicgatecircuit.Third,throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandandmastertheanalysisanddesignmethodsoftwotypesofcircuitsindigitalcircuits-combinationallogiccircuitsandsequentiallogiccircuits,atthesametime,thecorrespondingintegratedlogiccircuitmodulecanbeusedtodesigncircuitsthatmeettheactualneeds.Fourth,throughthestudyofthiscourse,studentscanmastermoderndigitalcircuitdesignmethods-useEDAsoftwareandcorrespondingintegrateddevelopmentenvironmenttocarryouttop-downdigitalcircuitdesignwork,andatthesametimeunderstandnewdigitalintegratedcircuitdevices,newtechnologies,thedevelopmenttrendofnewmethods;Finally,throughthestudyofthiscourse,studentswillpreparenecessarybasicknowledgeforthefollow-upprofessionalcoursesofthismajor,italsolaysasolidtheoreticalfoundationforfutureprofessionalwork.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：掌握数字电路中的数制和逻辑代数的基础知识、运算定律，逻辑函数表达式的变换方法，组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法。是2M2目标2：能够根据实际问题的需求，利用数字电路的分析和设计方法构建电路的设计方案，并采用科学的方法安全地开展电路设计工作。是1.31.33M3目标3：能够在数字电路的分析和设计过程中熟练使用各种调试工具与计算机辅助软件等完成数字电路自顶向下的设计过程。是2.12.14M4目标4：在综合大作业设计过程中，能够与团队成员紧密合作，合理分工，完成大作业的分析和设计工作。是9.19.15M5目标5：在完成综合大作业的设计后，能够撰写设计报告、总结报告，并向同学、教师准确表达自己的观点，进行问题的答辩。：是10.110.1三、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第一章第一章数制与编码本章重点难点：十进制、二进制、八进制、十六进制及其相互转换；常用BCD码及其相互转换。////21.1概述简介数字电路的发展历程，尤其是集成电路的发展，以及我国IC行业的现状，与学生讨论国内外的行业差距，强调作为本专业学生在我国集成电路行业发展中的责任。数字量与模拟量的定义、数字电路的特点。M10.5讲授//31.2数制与转换十进制、二进制、八进制、十六进制及其相互转换。M10.5讲授/讨论//41.3常用BCD代码常用BCD码的定义及其相互转换。M10.5讲授/讨论//51.4二进制的算术运算二进制数的算术运算及其原码、反码及补码；其它常用编码。M10.5讲授3自学/作业6第二章第二章逻辑代数与函数化简本章重点难点：逻辑代数的基本运算，逻辑代数的定律、规则和公式；逻辑命题的常用表达方式及其相互转换；逻辑函数的常用表达式及其相互转换；最小项的概念和最小项逻辑标准表达式；逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法；无关项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。////72.1概述与逻辑运算逻辑代数的基本运算（与、或、非）和常用复合运算、理解完备逻辑的基本概念。M12讲授//82.2逻辑函数及其表示方法逻辑命题的常用表达方式（文字描述、真值表、逻辑函数表达式、逻辑电路图、卡诺图、时序波形图）及其相互转换。M11讲授//92.3逻辑代数的运算法则逻辑代数的定律、规则和公式。能够证明其中一些与普通代数有区别的表达式。M11讲授//102.4逻辑函数的表达形式逻辑函数的常用表达式（与或式、或与式、与非-与非式、或非-或非式、与或非式）及其相互转换。M11讲授//112.5逻辑函数的化简方法逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法；无关项的概念及其在逻辑函数化简中的应用。了解在实际应用中无关项的示例。了解最大项与最小项的关系。M13讲授/讨论/翻转2作业12第三章第三章集成逻辑门电路本章重点难点：二极管、三极管和MOS管的开关特性；TTL、MOS、CMOS工艺集成逻辑门（与非门、或非门、OC门、OD门、三态门及传输门）的逻辑功能、逻辑符号及主要电气参数。////133.1概述理解正负逻辑和高低电平的概念。M10.25讲授//143.2半导体二极管门电路二极管的开关特性、半导体二极管门电路。M10.25讲授//153.3MOS集成逻辑门电路MOS管的开关特性、CMOS三态门及传输门的逻辑功能、逻辑符号及主要电气参数。理解CMOS门的内部结构和工作原理、了解MOS门使用注意事项。M10.25讲授/讨论//163.4TTL集成逻辑门电路三极管的开关特性、TTL工艺集成逻辑门（与非门、或非门、OC门、三态门）的逻辑功能、逻辑符号及主要电气参数，理解TTL门的内部结构和工作原理。能够了解MOS门和TTL门的一些参数的区别以及其原因。M10.25讲授/讨论1作业17第四章第四章组合逻辑电路本章重点难点：组合逻辑电路的分析与设计；常用组合逻辑部件的原理及应用；采用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路的设计方法。////184.1概述组合逻辑电路的特点。M10.5讲授//194.2组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析方法与设计方法。M1,M2,M31.5讲授/讨论/翻转//204.3常用组合逻辑集成模块及其应用编码器、译码器、算术运算电路、数据选择器的原理及应用；采用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路的设计方法。学会查阅和正确使用集成电路数据手册。M1,M2,M34讲授//214.4组合逻辑电路的竞争冒险组合逻辑电路的竞争冒险的判断方法及消除方法。M1,M2,M3,M4,M51讲授4综合大作业22第五章第五章时序逻辑电路本章重点难点：基本R-S锁存器的工作原理；边沿D和边沿J-K触发器的逻辑功能及逻辑符号；同步与异步时序逻辑电路的分析方法；常用时序逻辑部件工作原理和应用；利用中规模集成计数器，采用级联法、反馈归零法和反馈置数法构成任意进制计数器的方法。////235.1概述时序逻辑电路的特点、时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别。M10.5讲授//245.2锁存器与触发器基本R-S锁存器的工作原理、边沿D和边沿J-K触发器的逻辑功能及逻辑符号、时序逻辑电路的描述方法。M12讲授//255.3时序逻辑电路的分析同步与异步时序逻辑电路的分析方法。M12讲授/讨论//265.4同步时序逻辑电路的设计理解同步时序逻辑电路的设计方法、了解有限状态机（FSM）设计时序逻辑电路的方法。M11讲授/讨论//275.5常用时序逻辑集成模块及其应用 寄存器的工作原理和应用；利用中规模集成计数器，采用级联法、反馈归零法和反馈置数法构成任意进制计数器的方法。M1,M2,M3,M4,M52.5讲授/讨论/翻转4综合大作业28第六章第六章数字逻辑电路的EDA设计本章重点难点：电子设计自动化（EDA）的基本概念；EDA设计的基本流程；HDL的基本概念和VerilogHDL的基本语法；掌握一种EDA仿真、综合工具和CPLD/FPGA集成开发软件。////296.1EDA概述电子设计自动化（EDA）的基本概念、HDL的基本概念。M2,M30/0.5自学306.2EDA设计流程EDA设计的基本流程、理解基于EDA、CPLD/FPGA设计典型数字电路和系统方法。M2,M30/0.5自学316.3面向CPLD/FPGA开发的EDA软件掌握一种EDA仿真、综合工具和CPLD/FPGA集成开发软件。了解其它先进的EDA工具。简介国内EDA软件的现状及几个较为成熟的软件，强调国内EDA软件开发的重要性。M2,M30/0.5自学326.4硬件描述语言概述了解VerilogHDL和其它HDL硬件描述语言（如：VHDL、SystemC等）。M2,M30/0.5自学336.5VerilogHDL基础VerilogHDL的基本语法。M2,M30/2作业34第七章第七章半导体存储器本章重点难点：ROM、RAM的基本概念、基本结构、基本工作原理及应用；存储容量的基本概念；存储器的容量扩展。////357.1概述存储器的分类及用途。简介我国半导体存储器的企业，如紫光，中芯国际等，介绍我国半导体的技术水平，强调国内半导体行业的发展任重道远。M10.25讲授//367.2只读存储器ROM的基本概念、基本结构、基本工作原理及应用、存储容量（字、位、字长、地址线、数据线等）的基本概念。理解ROM的半导体制造工艺（编程工艺）、运用ROM实现组合逻辑函数。M10.25讲授//377.3随机存储器RAM的基本概念、基本结构、基本工作原理及应用、存储容量（字、位、字长、地址线、数据线等）的基本概念。了解静态存储器、动态存储器的内部结构和工作原理、新型半导体存储器的工艺和工作原理。M10.5讲授1作业38第八章第八章脉冲波形的产生与整形本章重点难点：有关脉冲的基本指标、用555定时器构成的施密特整形电路、单稳态触发器及多谐振荡器的基本工作原理及应用。////398.1概述与集成555定时器脉冲的基本指标（脉冲幅度、周期、频率、脉冲宽度、占空比等）、555定时器的内部结构。M10.5讲授//408.2施密特触发器用555定时器构成的施密特整形电路的基本工作原理及应用。M10.5讲授//418.3单稳态触发器用555定时器构成的单稳态触发器的基本工作原理及应用。M10.5讲授//428.4多谐振荡器用555定时器构成的多谐振荡器的基本工作原理及应用。M10.5讲授2作业43第九章第九章数/模与模/数转换本章重点难点：DAC的组成及基本概念，DAC的性能指标（分辨率、转换精度、转换速度）、ADC的组成及基本工作原理，ADC的性能指标。////449.1概述A/D与D/A转换的意义及基本概念。M10.5讲授//459.2D/A转换器DAC的组成及基本概念、DAC的性能指标（分辨率、转换精度、转换速度）、理解典型电阻网络DAC的结构和工作原理。了解集成DAC的应用、新型D/A转换器的工作原理和应用。M10.5讲授//469.3A/D转换器ADC的组成及基本工作原理、ADC的性能指标、理解典型ADC的内部结构和工作原理、了解集成ADC的应用、新型A/D转换器的工作原理和应用。M11讲授/讨论1作业47第十章第十章可编程逻辑器件本章重点难点：可编程逻辑器件的基本概念、基本结构、基本逻辑符号；阵列型可编程逻辑器件的分类及其结构特点。////4810.1概述与可编程逻辑器件的逻辑符号与编程工艺可编程逻辑器件的基本概念、基本结构、基本逻辑符号。M10.25讲授//4910.2低密度简单可编程逻辑器件与高密度复杂可编程逻辑器件理解CPLD的结构特点和分类、CPLD的开发流程。了解世界知名半导体厂商先进的可编程逻辑器件CPLD的特点与应用。M10.25讲授//5010.3现场可编程门阵列理解FPGA的结构特点和分类、FPGA的开发流程。了解世界知名半导体厂商先进的可编程逻辑器件FPGA的特点与应用。M10.25讲授//5110.4在系统可编程通用数字开关和可编程逻辑器件的开发流程了解可编程逻辑器件的开发过程。M10.25讲授//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、每章布置课后习题2~5道题目作为纸质作业（教师或助教批改），同时布置5~10道在线自测题目（客观题目，平台自动批改）。2、成绩采用百分制，纸质作业评分标准考虑完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分，在线自测题目评分标准考虑准确性和时效性。3、考核学生对数字电路中基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。20%2综合大作业1、本课程要求利用VerilogHDL语言，基于QuartusII等现代EDA仿真和设计工具开展组合逻辑电路和时序逻辑电路综合大作业的设计和仿真工作。2、学生以三人左右组成团队，通过文献查阅和运用数字电路的知识，明确各人分工，针对复杂工程问题，找出解决方案，利用计算机辅助设计工具开展电路设计，可将所设计的电路与教师、同学进行交流，然后提交教师进行验收，最后按照规定的格式撰写设计报告。3、成绩采用百分制，评分标准考虑电路的完成准确度、组内分工自愿贡献度、疑问回答准确性、报告撰写规范性。20%3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电路中基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有分析题、设计题、计算题、作图题等。60%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40%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式规范、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式规范、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较规范、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱.2M1期末考试60%（见试卷评分标准）3M2平时作业40%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式规范、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式规范、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较规范、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱.4M2期末考试60%（见试卷评分标准）5M3综合大作业100%A-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确，系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理，疑问回答准确，报告撰写规范.。B-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确，系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理，疑问回答准确，报告撰写规范。C-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确，系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理，疑问回答基本准确，报告撰写基本规范。D-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不正确，系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理，疑问回答不准确，报告撰写不规范。6M4综合大作业100%A-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确，系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理，疑问回答准确，报告撰写规范.。B-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确，系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理，疑问回答准确，报告撰写规范。C-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确，系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理，疑问回答基本准确，报告撰写基本规范。D-利用QuartusII等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不正确，系统功能不能满足要求,设计解决数字电路