《数字电子技术》教学大纲

《数字电子技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06130111课程性质：学科基础必修课学分：3.5学分学时：56学时（理论48学时，实验8学时）先修课程：大学物理、电路分析基础后续课程：医用传感器原理及应用适用专业：医学信息工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《数字电子技术》是医学信息工程专业必修的一门学科基础课。本课程主要传授数字电子电路的基础理论、分析和设计方法，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。本课程注重数字电子电路的基础理论知识的深入学习，强调数字电子电路的基本分析和设计方法，锻炼应用数字逻辑思维解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：熟悉数字电子电路的基本概念、定理、规则、组成和表示方法；课程目标2：掌握数字电子电路的分析方法和步骤；课程目标3：掌握数字电子电路的设计方法和步骤；课程目标4：具备使用电子仪器测量、调试数字电子电路功能的能力，理解数字电子电路相关的国标符号，培养良好的职业素养、社会责任感、团队合作精神、环保意识、创新意识和大国工匠精神。三、课程目标与毕业要求《数字电子技术》课程教学目标对医学信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3掌握医学信息工程所需的专业知识，并能将其综合应用于解决复杂医学信息工程问题。课程目标1：熟悉数字电子电路的基本概念、定理、规则、组成和表示方法。H2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对复杂医学信息工程问题进行表述。课程目标2：掌握数字电子电路的分析方法和步骤。H3.设计/开发解决方案3.2能够根据要求对复杂医学信息工程问题给出解决方案，设计开发实现特定功能的设备、仪器和单元（部件）。课程目标3：掌握数字电子电路的设计方法和步骤；课程目标4：具备使用电子仪器测量、调试数字电子电路功能的能力，理解数字电子电路相关的国标符号，培养良好的职业素养、社会责任感、团队合作精神、环保意识、创新意识和大国工匠精神。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.数字电子电路基础1.1数制1.2码制1.3逻辑代数的基本概念、公式和定理1.4逻辑函数的表示方法及其相互转换1.5逻辑函数的化简教学要求：使学生熟悉数制与码制的基本概念、表示方法；掌握逻辑代数基本概念、定理、规则、表示方法。重点：数制的表示和转换、常见编码的表示；三种基本逻辑运算和常用组合逻辑运算；真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换；基本公式和基本定律；三个重要规则；逻辑代数化简。难点：数制的相互转换、补码、反码；代数化简法；具有无关项的逻辑函数的化简。1201、2、3、42.组合逻辑电路2.1门电路概述2.2CMOS门电路2.3TTL门电路2.4组合逻辑电路概述2.5组合逻辑电路分析与设计2.6常用组合逻辑电路模块2.7竞争与冒险教学要求：使学生熟悉门电路的开关特性；掌握CMOS门电路和TTL门电路的结构、工作原理和外部特性；理解组合逻辑电路的定义、特点和研究重点、功能描述；掌握组合电路的分析方法和设计方法；熟悉几种常用的组合逻辑电路模块，理解竞争和冒险的原因、判断和消除。重点：CMOS门电路和TTL门电路的结构、工作原理和外部特性；OC（OD）门、三态门、传输门的应用；组合电路的分析方法和设计方法；编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器的基本概念；译码器和数据选择器设计组合逻辑电路。难点：分立门电路的工作原理；常用组合逻辑电路模块的扩展，译码器和数据选择器设计组合逻辑电路。1421、2、3、43.时序逻辑电路3.1触发器3.2时序逻辑电路概述3.3时序逻辑电路分析3.4计数器3.5寄存器3.6时序逻辑电路设计教学要求：使学生熟悉触发器的电路结构、工作原理和逻辑功能；理解时序电路的定义和分类;掌握同步时序电路的分析和设计；了解异步时序逻辑电路的分析；熟悉常用计数器模块的逻辑功能及应用；了解寄存器和移位寄存器的逻辑功能及应用。重点：触发器的电路结构、工作原理和逻辑功能；同步时序电路的分析和方法；常用计数器模块的逻辑功能和应用；寄存器和移位寄存器的基本概念、工作原理、工作波形。难点：现态、次态、不定状态的正确理解；异步时序逻辑电路的分析；常用计数器模块设计任意进制计数器。1441、2、3、44.数字电子电路应用4.1脉冲波形产生与整形4.2数模转换和模数转换4.3存储器教学要求：使学生掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器、555定时器的工作原理、特点及应用；掌握DAC和ADC的定义、分类、组成及应用；了解存储器的结构和使用。重点：555定时器的结构框图、工作原理及应用；DAC和ADC的基本原理、主要参数及应用。难点：555定时器的工作原理和应用电路；DAC和ADC的电路组成和工作原理。821、4合计4882.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.组合逻辑电路的设计与测试实验内容：组合逻辑电路的设计与测试实验要求：熟悉和掌握组合逻辑电路的设计步骤及方法，并正确得到测试结果242.触发器及其应用实验内容：触发器逻辑功能测试实验要求：掌握基本触发器的逻辑功能及使用方法和逻辑功能的测试方法243.N进制计数器的设计实验内容：任意进制计数器设计实验要求：掌握中规模集成计数器的逻辑功能和译码器显示电路244.555定时器及其应用实验内容：555定时器及其应用实验要求：熟悉555型集成时基电路的电路结构、工作原理，掌握555时基电路的基本应用。24合计8五、教学方法及手段本课程教学内容上强调“基本知识、基本方法、基本思想”为核心，重视知识的体系化教学，结合专业前沿技术，添加课程思政元素，逐步实现课程内容有项目驱动，最终形成系统性的课程案例。教学设计上注重理论与实践有机结合，强调学生的主动学习，引入问题导向型教学，课堂教学从“设计问题”、“引导思考”到“假设结论”、“探索求证”，激发学生的求知欲，活跃学术思想，培养创新能力。科学安排教学次序，循序渐近，具有一定的积累性质、及时复述策略的使用，有利于学生的注意力集中于知识的重要特征及关键点上，有利于知识的储存。教学手段上以课堂讲授为主，结合多媒体技术，增加学生对抽象事物与过程的理解和感受，增加授课的生动性和灵活性，激发学生的学习兴趣；引入仿真软件验证，有利于学生对数字电路的理解；现代化教学与传统教学手段有机结合，优势互补，用其所长，避其所短，创造更加活跃的教学课堂，进一步提高授课效果。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用仪器和元器件的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社.2016.4。2.参考书：（1）余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].高等教育出版社.2006.7。（2）康华光.电子技术基础（数字部分）[M].高等教育出版社.2002。（3）DigitalFundamentals、TenthEditionThomasL.Floyd.数字电子技术（第10版）[M].电子工业出版社.2011。3.期刊：（1）张丽霞、张庆元、曹石.浅析数字电路的发展趋势[J].科技资讯，2014,12(19):120。（2）吴建宁.实用教学数字电路时钟电路的成型与调试[J].电子制作，2015(19):77,87。（3）邓发玉.脉冲校准信号的设计与实现[J].数字技术与应用，2016(1):187-187。（4）陈淑芳.数字电路抗干扰常用措施[J].电子技术与软件工程，2017(20)。（5）张春梅.数字电路中卡诺图的更多应用研究[J].天津职业院校联合学报，2018,20(04):115-119+124.。（6）许亚迪、张路莹、周麟坤.一种数字电子时钟的设计[J].中国新通信，2018,20(8):109。（7）UsingVariationsintheFrequencyofaRingOscillatortoMeasuretheThermalResistanceof Digital Integrated Circuits，V.A.Sergeev;Ya.G.Teten’kinMeasurementTechniques，2018-05-11。4.网络资源：（1）中国大学慕课/course/HUST-1001909001。（2）中国大学慕课/course/NUDT-206001。七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现12（1）根据课堂出勤情况、随堂练习、回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√3333实验12（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√12章节测验和作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业和章节测验单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业和章节测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√4444期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核数字电子电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字电子电路的应用。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、简答题和分析计算题等。√√√202020合计：100分27272719八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业章节测验、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、实验、作业章节测验等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。实验30实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤，实验操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果详实、结论清晰、讨论合理实验前有预习，能够掌握方法与步骤，实验操作过程正确、规范，遵规守纪、团结协作，实验结