数字电子技术教学大纲

-1-《数字电子技术》教学大纲（课程编号2932120）（学分4学时51）第一部分说明一、课程的性质与任务《数字电子技术》是物理教育专业、应用物理专业、教育技术专业的必修技术基础课，该课程不仅具有自身的理论体系而且是一门实践性很强的课程。本课程的任务是使学生掌握数字电子电路的基本工作原理、分析方法和基本实验技能。为深入学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下基础。二、课程的教学基本要求1、数字电子技术是发展很快的学科，但其基本理论已经形成了相对稳定的体系，教学上要按照基础知识储量和学科发展增量统筹考虑的原则构建教学内容体系，教学重点放在学习、掌握基本概念、基本分析和设计方法上，并及时跟踪电子技术学科前沿的进展，为学生学习、掌握现代科学技术打下坚实的基础。2、数字电子技术是实践性很强的技术基础课，在教学安排上将实验课作为课程内实验环节，理论课和实验课同步进行，使理论实际的联系更加密切。综合培养学生看电路图能力、电路分析计算能力、选择设计方案和器件能力、电路设计及调试能力。三、与其它课程的关系先修课程为《电磁学》、《模拟电子技术》，本课程为学习后续课程《微机原理与应用》打下必要的基础。四、课程的教学要求层次课程教学要求分掌握、理解、了解三个层次。1.掌握：要求学生能够深刻理解所学的内容并能够灵活运用。2.理解：要求学生能够较好地理解所学内容。3.了解：要求学生能够知道所学的有关内容。五、教学环节设计方案（一）、学时分配课程总学时85学时，其中理论课51学时，实验课34学时。学时分配如下：-2-*实验课学时分配，见数字电子技术实验教学大纲。（二）、教学方法1、主讲式教学方法基础知识以教师讲授为主，采用主讲式教学方法，目的是引导学生正确认识、理解、掌握课程的基础知识，教会学生分析、研究数字电子电路的方法。2、讨论式教学方法拓宽性后续知识、部分习题采用讨论式教学方法，目的是激励学生自主学习，培养学生知识综合、知识应用、知识迁移提高的能力，知识传授和知识能力培养并重。3、研究式教学方法提高性知识，采用研究式教学方法，目的是激励和培养学生自学能力、研究问题的能力。4、答疑、激疑质疑式教学方法在辅导、答疑的辅助教学环节中，采用答疑的方法解决学生学习过程中的疑难问题，又针对某些问题逐步深入地提问，向学生质疑、激疑，以激发学生对所学知识进行深入探索，牢固掌握知识体系、内在联系，从而提高了学习质量、学习效果。5、实验环节采用学生预习、审查方案、仿真模拟、讲解示范、指导操作、独立操作等教学方法。（三）、考试考核方式教学过程是知识消化、理解和升华的过程，各个教学环节之间是相互影响、相互依存的，各个环节的统一协调，齐抓并重是提高教学质量的根本保证，也是培养学生自主学习能力的必要措施。因此，在教学过程中对学生的学习过程实施全程考核：理论课将完成作业、答疑质疑、习题研究、专题研讨、阶段考核考核情况量化成分值作为本课程的平时成绩。序号教学内容理论课学时1逻辑代数基础82门电路53组合逻辑电路104触发器85时序逻辑电路106脉冲波形的产生与整形电路57存储器与可编程逻辑器件5-3-实验环节将实验预习、实验方案、操作能力、数据结果、数据处理、结论分析、改进建议情况量化成分值作为每个实验题目的成绩。课程总成绩=平时分（30﹪）+期末考试（40﹪）+实验环节分（30﹪）六、教材编选原则1、选择教育部组编教材或权威德面向21世纪教材。2、根据专业实际需要情况及学科的发展情况，对教材中的部分内容进行充实和改革。3、在条件具备时，编写高质量的教材。第二部分教学内容和教学要求一、逻辑代数基础（一）教学内容1、数制与码制，算术运算与逻辑运算。2、逻辑代数的基本公式、常用公式、基本定理。3、逻辑函数及其表示方法：真值表、逻辑式、卡诺图、逻辑图、波形图。4、逻辑函数的化简和变换：公式化简法、图形化简法、具有无关项的逻辑函数的化简，逻辑表达式的变换。（二）教学要求1、掌握的内容（1）二进制数的计数规律，二进制、十六进制数与十进制数之间的相互转换方法。（2）逻辑代数的三种基本运算、基本公式和常用公式。（3）用公式化简法和卡诺图化简法化简逻辑函数（逻辑变量≤4）。（4）逻辑函数中的各种表示方法（真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图、波形图）及其相互转换方法。（5）几种常用的复合函数（与非、或非、与或非、异或、同或）的定义及其表示方法。2、理解的内容（1）数的进制的概念。（2）逻辑函数中约束的概念。（3）约束条件的表示方法，具有约束的逻辑函数的化简方法。3、了解的内容（1）逻辑代数的基本运算规则－代入规则、反演规则和对偶规则；（2）几种常用的二进制代码及其特点。（三）教学重点-4-逻辑代数的基本定律、常用公式、逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法，常用复合函数的相互转换。（四）教学难点逻辑代数的基本定律、常用公式及化简法的正确与准确应用。二、门电路（一）教学内容1、二极管与门、或门、三极管反相器的电路组成、工作原理及简单电路的静态分析估算方法。2、TTL门电路：TTL反相器的电压传输特性，输入、输出特性，TTL门电路常用的种类。3、CMOS门电路：CMOS反相器的电压传输特性，输入、输出特性，CMOS门电路常用的种类。（二）教学要求1、掌握的内容（1）TTL门电路常用种类(反相器、与非门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OC门)的符号、逻辑功能。（2）CMOS门电路常用种类(反相器、与非门、或非门、异或门、三态门、传输门)的符号、逻辑功能。2、理解的内容（1）TTL反相器的电气特性－电压传输特性、输入特性和输出特性及主要参数UOH、UOL、UT、IIL、IIH、IoL、IoH的物理意义。（2）CMOS反相器的电气特性－电压传输特性及主要参数UOH、UOL、UT的物理意义。3、了解的内容（1）二极管与门、或门的电路组成、工作原理。（2）CMOS反相器的电路组成、工作原理。（3）TTL反相器的电路组成、工作原理。（4）正逻辑和负逻辑的概念。（三）教学重点器件的外部特性。（四）教学难点器件的外部特性和使用特点(方法)。-5-三、组合逻辑电路（一）教学内容1、组合逻辑电路的特点。2、组合逻辑电路的分析方法。3、组合逻辑电路的设计方法。4、中规模集成电路构成的组合逻辑部件。5、组合逻辑电路中的险象及其消除。（二）教学要求1、掌握的内容（1）组合逻辑电路的结构特点、功能特点。（2）用各种门、MSI译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的一般分析和设计方法。2、理解的内容（1）常用的中规模集成编码器、译码器、数据选择器和全加器的逻辑功能。（2）串、并行加法器。3、了解的内容（1）七段译码器的逻辑功能和使用方法。（2）竞争－冒险的判断、消除。（三）教学重点（1）逻辑函数各种表示方法之间的相互转换。（2）用各种门、MSI译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的分析和设计。（四）教学难点组合逻辑电路的设计。四、触发器（一）教学内容1、触发器的特点。2、基本触发器的电路结构、逻辑功能和触发方式。3、时钟触发器的电路结构、逻辑功能和触发方式。（二）教学要求1、掌握的内容（1）用特性方程、特性表、状态表、状态图、时序图表示RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器的逻辑功能。（2）不同结构形式触发器的动作特点。-6-2、理解的内容（1）常用集成触发器逻辑符号、功能特点。（2）集成触发器异步置位、复位端的功能。3、了解的内容触发器的几种常见结构及工作原理。（三）教学重点（1）触发器的逻辑功能及不同触发方式触发器的动作特点。（2）触发器的电路结构和逻辑功能两个不同的概念。（四）教学难点触发器的触发方式。五、时序逻辑电路（一）教学内容1、时序逻辑电路的结构特点、功能特点。2、时序逻辑电路的分析方法。3、时序逻辑电路的设计方法。4、计数器、寄存器和移位寄存器等常用时序逻辑电路。（二）教学要求1、掌握的内容（1）时序逻辑电路功能描述方法—方程组（驱动方程、状态方程、输出方程）、状态转换表、状态转换图、时序图。（2）同步时序逻辑电路的分析方法。（3）同步时序逻辑电路的设计方法。（4）集成计数器的逻辑功能及构成任意进制计数器的应用。2、理解的内容（1）时序逻辑电路的结构特点、功能特点。（2）计数器自启动的概念。（3）异步时序逻辑电路的分析方法。3、了解的内容（1）计数器的分频、定时等应用。（2）异步时序逻辑电路的设计方法。（3）寄存器的分析方法及应用。（三）教学重点（1）同步时序逻辑电路的分析方法。（2）计数器的功能。-7-（四）教学难点同步时序逻辑电路的设计方法。六、脉冲波形的产生与整形电路（一）教学内容1、555定时器电路的工作原理及其功能。2、施密特触发器。3、单稳态触发器。4、多谐振荡器。（二）教学要求1、掌握的内容（1）555定时器功能。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路组成及其工作原理。（3）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的特点、参数计算。2、理解的内容（1）电位触发、单稳态、双稳态、无稳态、脉冲宽度、振荡周期、占空比的概念。（2）单稳态器对触发脉冲信号的要求。3、了解的内容施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的典型应用。（三）教学重点施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路组成及其功能。（四）教学难点施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理。七、存储器与可编程逻辑器件（一）教学内容1、只读存储器ROM。2、随机存储器RAM。3、可编程逻辑器件。（二）教学要求1、掌握的内容（1）只读存储器ROM的结构、功能及其实现组合逻辑函数的应用。-8-（2）随机存储器RAM的结构、功能。（3）可编程逻辑阵列PLA功能及其实现组合逻辑函数的应用。2、理解的内容（1）只读存储器、随机存储器、可编程逻辑器件、片选、容量、阵列图概念。（2）ROM、RAM容量的扩展方法。（3）静态RAM、动态RAM工作原理、掩模ROM、PROM、EPROM特点。3、了解的内容可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL。（三）教学重点用ROM、PLA实现组合逻辑函数。（四）教学难点ROM、RAM、PLA的结构、功能。第三部分附录课程使用教材《数字电子技术基础》[第四版]•清华大学电子学教研组编•阎石主编•高等教育出版社主要参考书（1）、《电子技术基础》[第三版]•华中工学院电子学教研室编•康华光主编•高等教育出版社（2）、《数字电路逻辑设计》韩振振李亚伯主编•大连理工大学出版社（3）、《模拟电路与数字电路解题指导》任骏原主编•高等教育出版社（4）、《数字电路与系统》刘宝琴主编•清华大学出版社（5）、《数字电子技术基础》杨颂华等编著•西安电子科技大学出版社渤海大学物理系电子技术教研室2008年3月