数字逻辑电路-微电子电科-考试课程教学大纲

《数字逻辑电路》本科课程教学大纲一、课程基本信息课程名称数字逻辑电路※DigitalLogicCircuit课程代码2080166课程学分4课程学时64理论学时48实践学时16开课学院机电学院适用专业与年级电科专业大二课程类别与性质专业基础必修课考核方式考试选用教材数字电子技术基础（第3版）杨志忠主编ISBN978-7-04-049302-3高等教育出版社是否为马工程教材先修课程电路分析基础2080022（3）、模拟电子电路2080211（4）课程简介从世界上第一台通用计算机ENIAC到纳米工艺的微处理器，数字逻辑电路经历了从真空管到集成电路的发展。21世纪，数字电子技术已经渗透到人类社会经济生活的所有领域，并且改变着人们生活的方方面面。数字逻辑电路课程作为电子信息类、电气类、自动化类、计算机类等专业类的一门专业基础课，向学生提供了数字技术和数字系统的基本概念、基本原理和基本技能，培养了学生分析问题和解决问题的能力，同时为后续专业课程的学习以及适应现代信息社会的快速变化奠定基础。授课采用混合式教学方式，线下授课为主，辅以丰富的线上学习和习题资源。课程内容主要包括数制和码制、逻辑代数基础、集成门电路、组合逻辑电路、触发器以及时序逻辑电路几部分。课程将注重引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养他们具有社会责任感和创新精神、培养自我学习能力，为其未来的职业发展提供必要的理论和实践基础。选课建议与学习要求本课程适合电子类工程专业大二本科生授课，要有相关的电路分析和模拟电子电路课程的基础理论知识和电路分析能力。

二、课程目标与毕业要求（一）课程目标类型序号内容知识目标1掌握数字逻辑电路方面的基本知识和基本理论，可识别电路图中的逻辑器件与基本电路结构，可对电路进行初步的定性分析。（支撑点1.3）技能目标2依据数字电路的理论和方法，能将实际问题转换为逻辑问题，并能正确选用逻辑器件，合理解决实际问题。（支撑点3.1）3能综合运用所学知识，分析问题解决过程中出现的技术难题，并提出创新性的解决方案。（支撑点3.3）4掌握数字电路相关的测试方法和手段，以及实验基本原理，开展数字逻辑电路研究，并具备一定的数据分析能力。（支撑点4.2）素养目标(含课程思政目标)5理解电子产品在制作、使用、废弃等过程中对环境的影响，以及相关的法律政策，加强环保意识，建立可持续发展的理念。（支撑点7.2）（二）课程支撑的毕业要求毕业要求1：工程知识：具备运用数学、自然科学、工程基础和专业知识解决工程领域复杂问题的能力。③将相关知识和数学模型应用于工程问题的推演和分析。毕业要求3：设计/开发解决方案：具备解决工程领域复杂问题的能力，并在设计过程中体现创新意识考虑创新和社会、环境、健康、安全、法律、文化等因素。①能够针对特定需求对工程领域问题进行深入分析和提炼，并合理确定解决方案。③具备在设计或应用开发过程中展现创新意识的能力。毕业要求4：研究：具备基于科学原理，采用科学方法研究工程领域的复杂工程技术问题的能力，包括设计实验、分析数据并得出有效结论。②能够根据具体对象选择合适的研究路线，并设计可行的实验方案。毕业要求7：环境和可持续发展：具备评估本专业发展对环境和社会可持续发展影响的能力。②理解专业实践对环境和社会可持续发展的影响。（三）毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度毕业要求1③M掌握数字逻辑电路方面的基本知识和基本理论，可识别电路图中的逻辑器件与基本电路结构，可对电路进行初步的定性分析。100%毕业要求3①M依据数字电路的理论和方法，能将实际问题转换为逻辑问题，并能正确选用逻辑器件，合理解决实际问题。100%③M能综合运用所学知识，分析问题解决过程中出现的技术难题，并提出创新性的解决方案100%毕业要求4②H掌握数字电路相关的测试方法和手段，以及实验基本原理，开展数字逻辑电路研究，并具备一定的数据分析能力。100%毕业要求7②H理解电子产品在制作、使用、废弃等过程中对环境的影响，以及相关的法律政策，加强环保意识，建立可持续发展的理念。100%三、课程内容与教学设计（一）各教学单元预期学习成果与教学内容单元1数制与码制（4学时）知识点：知道数制的特点，可运用二进制、八进制、十进制、十六进制数表示一个数的大小，并且可进行各种进制数之间的转换；理解二进制代码的概念；知道8421BCD码、格雷码、奇偶校验码；知道正数与负数的原码、反码、补码的表现形式，可运用补码进行二进制数的计算。能力要求：能够用不同的进制数表示一个数字的大小，并可进行各种进制数之间的转换；能够用补码进行二进制数的计算。教学难点：二进制代码与二进制数的区别；二进制数补码计算中的溢出问题。单元2逻辑代数基础（12学时）知识点：理解三种基本逻辑运算、复合逻辑和异或、同或运算；知道逻辑代数的基本公式、基本定律和规则；可运用多种表示方法来表示一个逻辑函数；理解逻辑式的两种标准型；可运用逻辑代数的基本公式和常用公式，进行逻辑函数的化简，以及卡诺图化简。能力要求：能够用真值表、逻辑式、逻辑图等方式表示逻辑函数，并可进行相互转换；能够利用公式或者卡诺图进行逻辑函数的化简。教学难点：最小项和最大项的概念，以及最小项表达式和最大项表达式所体现的函数意义。单元3集成门电路（2学时）知识点：理解半导体器件的开关特性；知道TTL门和CMOS门电路的基本特性，使用注意事项；理解三态门和OC门的概念，可对OC门或三态门的实际应用电路进行分析。能力要求：能够根据电路输入端的连接方式分析TTL门或CMOS门的输入-输出逻辑关系。教学难点：TTL门的内部结构，CMOS门的工作原理单元4组合逻辑电路（16学时）知识点：知道组合逻辑电路的分析与设计方法；会分析简单的组合逻辑电路；可综合运用所学知识，设计简单的组合逻辑电路；知道常用中规模集成组合逻辑部件加法器、编码器、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器的一般结构、外部引脚以及相应的应用电路；对具体的应用电路可根据所学知识评价其优缺点；知道竞争冒险现象及其消除方法。能力要求：能够运用所学基本知识对组合逻辑电路进行分析和设计。教学难点：在组合逻辑电路的设计，采用不同的逻辑器件来实现逻辑功能。单元5触发器（10学时）知识点：知道各种触发器的逻辑功能、触发方式和使用方法；理解各种触发器的工作原理和触发特点，触发器的逻辑功能和描述方法；理解不同类型触发器之间的相互转换；可运用触发器的逻辑功能，根据输入波形画出输出波形；可分析由触发器构成的简单时序逻辑电路。能力要求：能够依据触发器的逻辑功能，根据输入波形画出输出波形。教学难点：触发器记忆功能的理解单元6时序逻辑电路（20学时）知识点：知道时序逻辑电路的结构特点和描述方法。可对同步和异步时序逻辑电路进行分析；知道时序逻辑电路的自启动概念；知道常用的时序逻辑电路：计数器、寄存器和移位寄存器；知道计数器的概念与分类，寄存器和移位寄存器的特点等，以及集成计数器和集成移位寄存器构成的时序逻辑电路；对具体的应用电路可根据所学知识进行分析与计算。能力要求：能够对同步时序逻辑电路进行分析，判断其电路功能；能够用集成计数器构成任意进制的计数器。教学难点：异步时序电路的分析；利用集成计数器构成任意进制计数器。（二）教学单元对课程目标的支撑关系课程目标教学单元12345单元1数制与码制√单元2逻辑代数基础√√单元3集成门电路√√单元4组合逻辑电路√√√单元5触发器√√√单元6时序逻辑电路√√√（三）课程教学方法与学时分配教学单元教与学方式考核方式学时分配理论实践小计单元1数制与码制讲授法、启发式教学作业、随堂练习、单元测验44单元2逻辑代数基础讲授法、讨论法作业、随堂练习、单元测验1212单元3集成门电路讲授法作业、随堂练习、单元测验、综述报告22单元4组合逻辑电路讲授法、实验与实践作业、随堂练习、单元测验、实验操作与实验报告12416单元5触发器讲授法、实验与实践作业、随堂练习、单元测验、实验操作与实验报告6410单元6时序逻辑电路讲授法、实验与实践作业、随堂练习、单元测验、实验操作与实验报告12820合计481664（四）课内实验项目与基本要求序号实验项目名称目标要求与主要内容实验时数实验类型1逻辑门的应用学习集成器件逻辑功能的测试方法。掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法，通过实验验证所设计电路的逻辑功能。2②2译码器和数据选择器通过实验了解译码器和数据选择器的逻辑功能和具体应用，掌握用译码器、数据选择器进行组合逻辑电路设计的方法，熟悉中规模组合逻辑器件功能的测试和设计方法。2③3集成触发器的应用学习触发器逻辑功能的测试方法,通过实验验证基本RS触发器、D触发器及JK触发器的逻辑功能及触发方式，掌握用D触发器和JK触发器构成二进制加计数器和二进制减计数器。4②4集成计数器和移位寄存器的应用掌握任意进制计数器的设计方法；掌握计数器的级联方法；了解计数器的清零和预置功能对计数器模的影响；验证移位寄存器的逻辑功能，掌握用移位寄存器构成环形计数器的方法。4③5按键扫描电路学习控制电路的设计方法和实现方法。采用二进制译码器、数据选择器、计数器、显示译码器设计一个按键状态扫描显示电路。4④实验类型：①演示型②验证型③设计型④综合型四、课程思政教学设计1.课程内容设计结合各专业特点加强知识的有机联系，使教学内容在精选传统成熟内容的基础上，融入了相关领域的新方法与新技术，可确保专业基础知识的系统性、完整性、先进性，能更好地适应新世纪人才培养模式的需要。同时梳理与挖掘该课程中所隐含的思政元素，以知识点为媒介，以科学知识形成为基础，以具有科学特点的思维能力和创新实践能力为目标，树立学生正确的人