数字电子技术 教学大纲

《数字电子技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：数字电子技术课程代码：课程类别：专业必修课先修课程：高等数学、线性代数、复变函数、大学物理、电路基础、模拟电子技术总学时数：理论学时：课内实验学时：学分：适用专业/开课对象：电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、生物医学工程、测控技术与仪器、机器人工程/四年制本科生课程负责人：核准人：课程简介数字电子技术课程是高等学校工科各专业学生必修的一门重要通识性学科基础课程。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。数字电子技术课程在为学生系统地打好必要的专业基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。通过数字电子技术课程的教学，应使学生对数字电子技术的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在数字电子技术课程的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。三、课程目标完成本课程后，学生将能够达到如下目标：课程目标1通过本课程学习，学生应掌握数字电子电路的基本理论和分析设计方法；了解和掌握逻辑代数的基本理论和常用逻辑运算电路的结构及应用。掌握逻辑电路的分析和设计方法，并能应用于解决常用逻辑问题。课程目标2熟悉各种常用的集成逻辑部件，掌握其结构、工作原理和重要性能指标。具有一定的初步分析和设计能力，具有一定的实践动手能力和分析、解决实际问题的能力。四、课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标毕业要求指标点课程目标1：通过本课程学习，学生应掌握数字电子电路的基本理论和分析设计方法；了解和掌握逻辑代数的基本理论和常用逻辑运算电路的结构及应用。掌握逻辑电路的分析和设计方法，并能应用于解决常用逻辑问题。1.2掌握数字逻辑分析和设计方面的初步理论知识，具有对常见逻辑问题的分析和处理能力，能够按照理论学习中涉及的分析和设计环节建立实际逻辑问题的解决方案，并能正确求解。课程目标2：熟悉各种常用的集成逻辑部件，掌握其结构、工作原理和重要性能指标。具有一定的初步分析和设计能力，具有一定的实践动手能力和分析、解决实际问题的能力。2.1掌握各种常用的数字逻辑部件的结构、工作原理和性能指标，能熟练应用其分析和设计各种常见逻辑问题。理解数字集成部件开发设计全过程，确定设计目标，并提出技术方案。教学内容及学时分配（48学时）Ⅰ、理论教学（48学时）（支撑课程目标1、2）1、数字电路基础（4学时）（支撑课程目标1）教学目标：掌握数制、数制转换、码制、常用代码的编制和转换、数字系统中数的表示形式及相互转换等；具备分析和解决数制和码制及各种转换问题的能力；具备数制码制方面的电专业基本素质。教学内容：1.1概述

1.1.1数字信号及其描述方法1.1.2数字电路的分类及特点

1.1.3数字电子技术的发展与应用1.1.4课程性质、任务与学习方法

1.2数制

1.2.1进位计数制

1.2.2进位计数制之间的转换

1.3二进制数的算数运算

1.3.1无符号二进制数的算数运算

1.3.2有符号二进制数的算数运算1.4码制

1.4.1二-十进制编码（BCD码)

1.4.2可靠性编码1.4.3字符代码(ASCII码)1.5应用案例1.5.1拨码开关1.5.2奇偶校验电路本章小结能力检测题2、逻辑代数基础（6学时）（支撑课程目标1）教学目标：掌握逻辑代数概念、基本逻辑运算、复合逻辑运算、逻辑代数的基本公式常用公式、逻辑代数的基本定理、逻辑函数及其表示方法、逻辑函数的化简方法、具有无关项的逻辑函数及其化简；熟练应用所学运算方法、公式、定理等解决实际逻辑问题；具备一定的逻辑代数方面的专业素质和技能。教学内容：2.1概述2.2基本和常用逻辑运算2.2.1基本逻辑运算2.2.2复合逻辑运算

2.3逻辑代数的基本公式和常用公式

2.3.1逻辑代数的基本公式2.3.2逻辑代数的常用公式

2.4逻辑代数的基本定理

2.4.1代入定理

2.4.2反演定理

2.4.3对偶定理

2.5逻辑函数及其表示方法

2.5.1逻辑函数

2.5.2逻辑函数的表示方法

2.5.3各种表示方法间的相互转换2.5.4逻辑函数的两种标准形式

2.6逻辑函数的化简方法

2.6.1公式化简法

2.6.2卡诺图化简法

2.7具有无关项的逻辑函数及其化简

2.8应用案例本章小结能力检测题3、门电路（6学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：掌握门电路的常用类型、半导体器件的开关特性、各种类型的分立元件门电路、TTL逻辑门电路、CMOS门电路、集成逻辑门电路的应用等方面的理论知识；学会分析与使用各种类型门电路；具备分析设计和使用门电路的专业素质。教学内容：3.1概述3.1.1门电路的常用类型3.1.2高低电平的实现3.1.3正逻辑与负逻辑3.2半导体器件开关特性3.2.1半导体二极管的开关特性3.2.2双极型三极管的开关特性3.2.3场效应管的开关特性3.3分立元件门电路3.3.1基本逻辑门电路3.3.2复合逻辑门电路3.4TTL逻辑门电路3.4.1TTL与非门3.4.2TTL门电路的其他类型3.4.3TTL集成逻辑门电路系列简介3.5CMOS门电路3.5.1CMOS反相器3.5.2CMOS与非门

3.5.3CMOS或非门

3.5.4CMOS传输门

3.5.5CMOS三态门3.5.6CMOS逻辑门电路的系列及特点3.6集成逻辑门电路的应用3.6.1TTL与CMOS器件之间的接口问题3.6.2TTL集成电路的使用3.6.3CMOS集成电路的使用3.7应用案例本章小结能力检测题4、组合逻辑电路（6学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：充分理解掌握组合逻辑电路的概念、特点、分析和设计方法、各种常用的组合逻辑部件、组合逻辑电路的竞争冒险现象；具备用分立元件和各种常用的组合逻辑部件分析设计和处理组合电路中所遇到问题的能力；在制作和应用组合逻辑电路方面具备必要的专业素质。教学内容：4.1概述4.1.1组合逻辑电路的特点4.1.2组合逻辑电路的功能描述4.2组合逻辑电路的分析和设计4.2.1组合逻辑电路的分析方法4.2.2组合逻辑电路的设计方法

4.3常用中规模组合逻辑电路

4.3.1编码器

4.3.2译码器

4.3.3数据选择器和数据分配器

4.3.4加法器

4.3.5数值比较器

4.4组合逻辑电路中的竞争-冒险现象

4.4.1竞争-冒险现象及其成因

4.4.2竞争-冒险现象的判断4.4.3消除竞争-冒险现象的方法

4.5应用案例本章小结能力检测题5、触发器（6学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：熟练掌握触发器的概念特点及分类、按结构分类的各种类型的触发器的结构和对应逻辑符号、按功能分类的各种类型的触发器的逻辑功能及其各种描述方法；具备分析使用各种类型的触发器的能力，熟练绘制各种类型触发器输出波形的能力；提高数字电路应用过程中触发器（存储单元）方面的专业素质。教学内容：5.1概述5.1.1触发器的概念及特点5.1.2触发器的分类及逻辑功能描述5.2基本RS触发器5.2.1用与非门构成的基本RS触发器5.2.2用或非门构成的基本RS触发器5.3同步触发器5.3.1同步RS触发器5.3.2同步D触发器5.4主从触发器5.4.1主从RS触发器5.4.2主从JK触发器5.5边沿触发器5.5.1维持-阻塞边沿D触发器5.5.2CMOS主从结构的边沿触发器5.6各种触发器功能的比较与转换5.6.1触发器的逻辑功能和电路结构5.6.2触发器功能的转换5.7应用案例本章小结能力检测题6、时序逻辑电路（8学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：掌握时序逻辑电路的结构特点、时序逻辑电路的分析步骤、常用的时序逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法；具备分析设计和使用时序逻辑电路的能力；拥有时序逻辑电路方面的专业水平。教学内容：6.1概述

6.1.1时序逻辑电路的结构及特点

6.1.2时序逻辑电路分类

6.2时序逻辑电路的分析

6.2.1时序逻辑电路的分析步骤6.2.2同步时序逻辑电路的分析

6.2.3异步时序逻辑电路的分析

6.3常用时序逻辑电路

6.3.1计数器

6.3.2寄存器

6.4时序逻辑电路设计

6.4.1时序逻辑电路设计步骤

6.4.2时序逻辑电路设计举例

6.5应用案例本章小结能力检测题7、脉冲波形的产生与整形（6学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：掌握施密特触发器，单稳态触发器，多谐振荡器的电路组成及工作原理；555定时器的电路结构与工作原理，555定时器的基本功能及用于脉冲产生和整形电路；具备分析和使用分立元件和集成电路构成的施密特触发器，单稳态触发器，多谐振荡器的能力；有熟练使用555定时器设计其它常用电路的能力；具备脉冲波形产生与整形方面的专业技术水平。教学内容：7.1概述7.1.1脉冲波形的主要参数7.1.2脉冲波形的产生方法7.2施密特触发器7.2.1用门电路构成的施密特触发器7.2.2施密特触发器的应用7.3单稳态触发器7.3.1用门电路构成的单稳态触发器7.3.2单稳态触发器的应用7.4多谐振荡器7.4.1由奇数个非门构成的多谐振荡器7.4.2对称式多谐振荡器7.4.3采用石英晶体的多谐振荡器7.5555定时器及其应用7.5.1555定时器的电路结构7.5.2555定时器的基本功能7.5.3用555定时器构成的脉冲波形产生与整形电路7.6应用案例本章小结能力检测题8、D/A和A/D转换（2学时）（支撑课程目标1、2）教学目标：了解各种典型的A/D和D/A转换器的工作原理、技术指标和应用；达到能够清楚地区分和使用各种典型A/D和D/A转换器的程度，具备模数和数模转换方面必要的专业素质。教学内容：8.1概述8.2D/A转换器8.2.1D/A转换器的基本概念8.2.2典型的D/A转换器8.2.3集成D/A转换器8.2.4D/A转换器的主要技术指标8.3A/D转换器8.3.1A/D转换器的基本概念8.3.2典型的A/D转换器8.3.3集成A/D转换器8.3.4A/D转换器的主要技术指标和选用原则8.4应用案例本章小结能力检测题9、半导体存储器和PLD（4学时）（支撑课程目标2）教学目标：了解了解存储器的概念、分类、主要技术指标；掌握只读存储器ROM和随机存储器RAM的结构特点和应用、存储器容量的扩展方法；了解微控制器的结构、工作过程及应用；具备一定的使用和处理存储器能力和专业素质。了解各种可编程逻辑器件的结构和应用，具备识别判断和使用各种常用的PLD的能力，具有一定的PLD方面的专业素质。教学内容：9.1概述9.2半导体存储器9.2.1随机存储器RAM9.2.2只读存储器ROM9.2.3存储器容量的扩展9.3可编程逻辑器件PLD9.3.1可编程逻辑器件PLD概述9.3.2低密度可编程逻辑器件9.3.3高密度可编程逻辑器件9.4应用案例本章小结能力检测题参考文献能力检测题答案课程教学方法达到预期的毕业要求最重要的环节是各门课程的教与学。按照课程特点、达到预期要求和激发学习兴趣的思路,组织不同的教学方法,充分体现“学生主体、教师主导”的教学思想，可通过教学的“互动、团队合作、自主、开放”等多种形式，釆用课堂教学与实践教学相结合、课堂教学与课外指导相结合、课堂讨论与教师讲授相结合、多媒体教学、网络教学、现场教学、双语教学、外聘专家讲学等教学方法。1.理论教学（1）讲授法。（2）启发式。（3）案例分析法。（4）研讨法。（5）反转课堂。七、课程思政1.引入当前时事政治，国际大事，并结合现代科技应用，引导学生发奋学习。2.介绍学生感兴趣的科学实例，结合本门课程理论知识，培养学生理论联系实际，解决实际问题能力。八、评价标准课程考核既是为了评估学生的实际学习成果达到毕业要求能力的情况，帮助教师不断总结教学经验，改进教学方法与技巧；同时也是为了对学生的学习情况做出客观、公正、科学的形成性评价，并引导学生明确学习方向，逐步适应学科课程的特点，最终起到夯实基础、强化能力的作用。考核内容要体现标准技术类/非技术类的毕业要求考核；平时/期末多种考核方式(口试/笔试/大作业/实验；个人/团队等)体现标准非技术类的毕业要求。考核环节包括平时成绩（包括小作业成绩、课堂表现和测试）、实验成绩和期末考试成绩，总评成绩以百分计，满分100分。各考核环节所占分值比例可根据具体情况微调，建议值及考核细则如下。课程目标指标点考核形式及成绩比例（%）成绩比例（%）平时成绩期末成绩作业测试1测试2目标11.210444967目标22.18222133合计186670100（一）平时成绩评分标准平时成绩评价内容评价标准成绩比例（%）100-90分89-75分74-60分59-0分作业作业完成数量、质量等按时完成6次作业，书写工整，平均成绩90分以上。按时完成5次作业，书写规范，平均成绩在75-89分之间。按时完成4次作业，书写基本达标，平均成绩在60-74分之间。完成作业等于或低于3次，字迹潦草，低于60分。60测试1测试完成数量、质量等按时按量完成1次测试，报告文理通顺，结构严谨，逻辑清楚，符合撰写规范要求。按工程实际要求进行设计，完成仿真，并获得与理论波形一致的仿真结果，并对仿真结果进行了准确的分析。两次大作业平均成绩90分以上。按时完成1次测试，报告文理较通顺，结构较合理，比较符合撰写规范要求。设计比较满足工程实际要求，完成仿真，并获得比较接近理论波形的仿真结果，并对仿真结果进行了分析。报告两次大作业平均分75-89分之间。按时完成1次测试，报告文理基本通顺，基本符合撰写规范要求。设计基本满足工程实际要求，完成仿真，并获得与理论波形有一定差距的仿真结果，并对仿真结果进行了简单的分析。两次大作业平均分在60-74分之间。未按时按量完成1次测试，报告结构、内容混乱不符合规范要求。未按实际工程要求进行设计，完成仿真，获得与理论波形有很大差距的仿真结果或未获得仿真波形，未对仿真结果进行分析。两次大作业平均成绩60分以下。20测试2测试完成数量、质量等按时按量完成1次测试，报告文理通顺，结构严谨，逻辑清楚，符合撰写规范要求。按工程实际要求进行设计，完成仿真，并获得与理论波形一致的仿真结果，并对仿真结果进行了准确的分析。两次大作业平均成绩90分以上。按时完成1次测试，报告文理较通顺，结构较合理，比较符合撰写规范要求。设计比较满足工程实际要求，完成仿真，并获得比较接近理论波形的仿真结果，并对仿真结果进行了分析。报告两次大作业平均分75-89分之间。按时完成1次测试，报告文理基本通顺，基本符合撰写规范要求。设计基本满足工程实际要求，完成仿真，并获得与理论波形有一定差距的仿真结果，并对仿真结果进行了简单的分析。两次大作业平均分在60-74分之间。未按时按量完成1次测试，报告结构、内容混乱不符合规范要求。未按实际工程要求进行设计，完成仿真，获得与理论波形有很大差距的仿真结果或未获得仿真波形，未对仿真结果进行分析。两次大作业平均成绩60分以下。20（二）期末考试卷面成绩评价标准基本要求评价标准成绩比例（%）100-90分89-75分74-60分59-0分期末考试1、掌握逻辑电子器件性能参数及应用。掌握数字电路结构原理、分析、计算、应用及设计。掌握常用中规模逻辑器件工作原理、应用及设计。(对应课程目标1、毕业要求指标点1.2)逻辑电子器件性能参数及应用正确。充分掌握数字电路结构原理、分析、计算、应用及设计。掌握常用中规模逻辑器件工作原理、应用及设计。数字电子器件性能参数及应用比较正确。比较准确掌握数字电路结构原理、分析、计算、应用及设