数字电子技术测控仪器及控制课程教学大纲

PAGEPAGE9《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编号课程性质必修课课程类别专业基础课开课单位智能与信息工程学院授课学期第5学期学分/学时3.5/52课内学时52理论授课44上机学时0课内实践0实验学时8课外学时0适用专业测控技术与仪器是否双语否先修课程高等数学、大学物理、电路原理、模拟电子技术后续课程测控电路、测控技术与系统二、课程简介《数字电子技术》是测控技术与仪器专业的专业基础课，具有自身的体系和较强的实践性。本课程对逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储电路、脉冲波形的产生和整形电路、数/模和模/数转换电路等知识进行理论讲授及实验验证，培养学生总结数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，学会使用标准的集成电路和高密度可编程逻辑器件，具备对数字系统进行分析和设计的能力，全面考核学生对知识的设计、运用、分析问题和解决问题能力，使学生具备实践能力、创新能力和新产品设计开发能力。结合课程教学培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点，良好的职业道德、创新精神，帮助学生树立科学的世界观。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.让学生总结逻辑代数的基本概念和定理，逻辑函数的描述方法和化简方法，具有抽象思维能力，逻辑分析能力，能为测控技术与仪器领域的工程问题提供电路设计、数据分析等方面提供支撑。让学生总结组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理和分析设计方法，具有理论联系实际的能力，用基本理论和方法解决实际问题的能力，能对复杂测控工程问题进行建模并求解。课程目标2.通过实验教学环节进行电子技术基本技能训练，培养学生安装调试数字电路能力和实验研究能力，能够设计简单的逻辑电路及其组成的电子电路系统，为测控技术与仪器领域的复杂工程问题中涉及电子电路系统制定研究方案打下基础。课程目标3.让学生总结数字集成芯片的原理和应用，具有从集成电路手册和电子工程师手册中查找器件的能力，能够分析和解决在测控技术与仪器中信号检测与处理领域中小规模数字电路设计相关的工程问题。具有小型数字系统的设计和开发能力。通过课程教学，培养学生追求真理的理想和献身科学的精神，树立学生现代科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，激发学生求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践。培养正确严谨的科学研究作风和踏实认真的研究方法，拓展自主实践、主动创新的意识，为今后的科研工作及与专业有关的工程技术工作打好基础。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1.2：掌握解决测控系统工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。1-工程知识课程目标2指标点4.3：能够通过构建实验系统，安全科学的开展实验，能够正确采集整理实验数据，并通过信息综合，得到合理有效的结论。4-研究课程目标3指标点3.3：能够设计满足特定需求的测控模块、系统或仪器，并体现创新意识。3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元逻辑代数基础（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）数制与码制；（2）逻辑代数的三种基本运算、逻辑代数的基本公式和常用公式及基本定理；（3）逻辑函数及其描述方法、逻辑函数的化简方法。2.重点和难点重点：逻辑函数的四种表示方法：真值表、逻辑表达式、卡诺图及逻辑图以及它们之间的相互转换、用公式法和卡诺图法对逻辑函数进行化简。难点：逻辑函数的卡诺图化简法。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范。4.学生学习预期成果对各种不同数制进行相互转换，检验逻辑代数的三种基本运算，能对一般逻辑问题进行归纳。总结逻辑代数的基本公式和常用公式及基本定律，能对逻辑函数进行化简和变换、解决逻辑函数的表示方法、化简和变换，能对逻辑函数的各种表示方法进行相互转换。5.支撑课程目标课程目标1。第二单元组合逻辑电路（学时数：16学时）1.课程主要内容（1）门电路1)半导体二极管和三极管的开关特性；2）TTL门电路、CMOS门电路的工作原理和应用。组合逻辑电路组合逻辑电路的分析方法和设计方法；常用的中规模组合逻辑模块：编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器的工作原理、功能表和扩展应用。2.重点和难点重点：TTL门电路的逻辑功能；组合逻辑电路的分析方法，各种常用的组合逻辑模块的功能和应用。难点：各种常用的组合逻辑模块的功能和应用。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；（2）通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力；（3）通过课堂汇报和分组讨论，强化工程观念，拓展知识应用能力和创新能力；（4）实验：1）门电路：两输入/四输入与门、或门、与非门输入输出关系。验证常用集成门电路逻辑功能，撰写各种门电路的逻辑符号，能够用示波器观看输出波形并汇出响应曲线。2）组合逻辑模块：编码器、译码器、全加器的输入输出关系。总结译码器、编码器的工作原理和特点，熟悉常用译码器、编码器的逻辑功能和它们的典型应用，熟悉七段译码器数码管的原理及应用。4.学生学习预期成果描述二级管和三极管的开关特性、阐明TTL门电路、CMOS门电路的工作原理。总结组合逻辑电路的分析方法，能对一般的逻辑电路进行分析。描述组合逻辑电路的设计方法，能设计一般的逻辑问题。归纳常用的组合逻辑模块的应用，能熟练运用数据选择器和译码器等中规模器件实现逻辑函数。熟练撰写基本实验方法，能够按照给定的实验方案，搭建实验系统并正确实施实验，具备调试测控技术与仪器领域相关系统的基本技能。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第三单元半导体存储电路（学时数：10学时）1.课程主要内容（1）SR锁存器的电路结构和工作原理、电平触发器的电路结构和工作原理、边沿触发器的电路结构和工作原理、脉冲触发器的电路结构和工作原理、各种功能触发器之间的相互转换。（2）存储器1）静态随机存储器的电路结构、原理和存储容量；2）只读存储器的电路结构、原理和存储容量；3）存储器容量扩展。2.重点和难点重点：各种触发形式的触发器的逻辑功能、描述方法、动作特点及其波形分析；难点：各种触发形式的触发器的波形分析。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；（2）通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力；（3）实验：触发器实验：触发器输入输出关系验证。总结常用JK触发器、D触发器芯片的逻辑功能及使用方法，熟练总结触发器的两个基本性质两个稳态和触发翻转。4.学生学习预期成果描述触发器的电路结构、逻辑功能及其描述方法，能对各种功能的触发器之间实现转换、描述触发器的动作特点。熟练撰写基本实验方法，能够按照给定的实验方案，搭建实验系统并正确实施实验，具备测试测控技术与仪器领域工程的基本技能。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第四单元时序逻辑电路（学时数：10学时）1.课程主要内容（1）同步时序逻辑电路的分析方法以及时序逻辑电路的状态转换图、状态转换表，说出异步时序逻辑电路的分析方法；（2）移位寄存器的工作原理及典型芯片的应用扩展；（3）计数器的工作原理及任意进制计数器的设计方法；（4）同步时序逻辑电路的设计方法。2.重点和难点重点：时序逻辑电路的分析方法、各种常用的时序逻辑电路的工作原理及其应用。难点：任意进制计数器的设计方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；（2）通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力；（3）通过课堂汇报和分组讨论，强化工程观念，拓展知识应用能力和创新能力；（4）实验：计数器实验：十进制加法计数器、十进制减法计数器。推广用触发器组成计数器的设计，集成芯片74LS161逻辑功能。4.学生学习预期成果总结时序电路的分析方法，能正确分析时序逻辑电路。归纳寄存器和移位寄存器，总结计数器的原理及应用，能正确运用集成计数器构成任意进制计数器、描述时序逻辑电路的设计方法，能正确设计一般的时序逻辑电路。能应用常用计数器和寄存器模块设计小型数字系统。熟练撰写基本实验方法，能够按照给定的实验方案，搭建实验系统并正确实施实验，具备测试与调试测控技术与仪器领域系统的基本技能。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第五单元脉冲波形的发生和整形电路（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）555定时器的电路结构及功能；（2）555定时器接成的施密特触发器、单稳态触发器以及多谐振荡器的工作原理和应用。2.重点和难点重点：555定时器的电路结构、工作原理及其应用。难点：555定时器构造施密特触发电路、单稳态电路、多谐振荡电路的电路结构和工作原理及其应用。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范。4.学生学习预期成果复述施密特触发电路、单稳态电路、多谐振荡电路的工作原理，总结555定时器的电路结构、工作原理及其应用，能运用555定时器构成施密特触发电路、单稳态电路和多谐振荡电路。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第六单元数-模和模-数转换（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）权电阻网络D/A转换器、倒梯形电阻网络D/A转换器的结构和工作原理；（2）A／D转换器的电路结构和工作原理。2.重点和难点重点：D／A转换器的电路结构和工作原理、取样定理。难点：D/A转换器、A/D转换器的转换精度与转换速度。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范。4.学生学习预期成果总结D／A转换器的电路结构和工作原理，能正确分析和计算全电阻网络和T型电阻网络等典型电路。解释A／D转换器的电路结构和工作原理，能正确运用集成模/数转换器实现模拟量对数字量的转换、了解采样－保持电路。了解测控技术与仪器领域的相关技术标准体系，能运用相关知识分析测控技术与仪器领域工程问题中电子电路。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标3。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元逻辑代数基础讲授法课程目标182:1第二单元组合逻辑电路讲授法、案例教学、专题研讨、实验课程目标1、2、3162:1第三单元半导体存储电路讲授法、案例教学、实验课程目标1、2、3102:1第四单元时序逻辑电路讲授法、案例教学、专题研讨、实验课程目标1、2、3102:1第五单元脉冲波形的产生和整形电路讲授法、案例教学、实验课程目标1、2、362:1第六单元数-模和模-数转换讲授法课程目标1、322:1合计522:1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30-40%作业（百分制）50本门课程作业，主要考核知识归纳情况目标分值=0.5*作业平均成绩测验（百分制）30主要测试各单元知识应用情况目标分值=0.3*测验平均成绩课堂表现（百分制）20根据课堂讨论，发言等情况打分，次数不限，最终总成绩按比例折算，满分20分。实践成绩10%实验（百分制）100共计四次实验，根据实验操作、实验过程、实验结果、实验数据分析和实验报告等，评定学生成绩目标分值=实验平均成绩期末考试50-60%知识40考核内容：上述各单元理论知识考试题型：判断、选择、填空、简答、作图、分析、计算等（任选，不低于四种）依据试卷评分标准进行评价能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元逻辑代数基础1-1常用数制及转换1-2逻辑代数的三种基本运算、常用公式和基本定理1-3逻辑函数（含无关项）的描述方法和化简方法作业、测验、期末考试课程目标1第二单元组合逻辑电路2-1半导体门电路的逻辑分析2-2组合逻辑电路的分析和设计2-3常用组合逻辑模块原理和应用作业、测验、实验、期末考试课程目标1、2、3第三单元半导体存储电路3-1锁存器工作原理3-2触发器工作原理、电路结构、动作特点和波形分析3-3存储器的电路构成、容量及扩展应用作业、测验、实验、期末考试课程目标1、2、3第四单元时序逻辑电路4-1时序电路的分析和设计方法4-2移位寄存器和计数器的工作原理和设计应用作业、测验、实验、期末考试课程目标1、2、3第五单元脉冲波形的产生和整形电路5-1555定时器的电路结构和功能5-2555定时器构成施密特触发电路、单稳态电路、多谐振荡器的电路原理和应用作业、测验、期末考试课程目标1、2、3第六单元数-模和模-数转换6-1D/A转换器的电路结构、工作原理和性能指标6-2A/D转换器的电路结构、工作原理和性能指标期末考试课程目标1、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材阎石主编：《数字电子技术基础》（第6版），高等教育出版社，2017年版。（二）相关推